DE60105621T2

DE60105621T2 - Fluidfilter, der nur mit eingebautem filterelement betreibbar ist

Info

Publication number: DE60105621T2
Application number: DE60105621T
Authority: DE
Inventors: K. Aaron AMSTUTZ; C. David BECKTEL; R. Jeffrey RIES; K. Kevin SOCHA
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2021-07-07
Also published as: WO2002016004A1; EP1311334B1; DE60105621D1; AU2001273241A1; JP2004506503A; CN1449300A; EP1311334A1; ATE276033T1; JP5274746B2; US6481580B1; CN1224442C

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Fluidfilter, und insbesondere auf eine wiederverwertbare Filteranordnung mit einem Verriegelungsmechanismus zum Befestigen des ersetzbaren Filterelements und des wiederverwendbaren Filtergehäuses.
Hintergrund der Technik
Filteranordnungen zum Filtern von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Motorenöl, hydraulisches Öl und Brennstoff sind im Stand der Technik bekannt. Eine Brennstofffilteranordnung wird in den Motorenbrennstoffleitungen angebracht, um Grobes bzw. Grobkörniges und andere Schmutzstoffe aus dem Brennstoff zu entfernen, bevor dieser in ein Brennstoffeinspritzsystem eines Motors eintritt, um die Nutzungsdauer der Brennstoffeinspritzkomponenten zu erhöhen.
Fluidfilter vom Einweg- oder „Wegwerf"-Typ sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt. Der Einwegfluidfilter stellt jedoch eine Verschwendung von natürlichen Ressourcen, Arbeit und Materialien dar.
Um dieses Problem in der Vergangenheit zu lösen ist eine wiederverwendbare Fluidfilteranordnung mit einer abnehmbaren Abdeckung, einem Filterelement und einem Gehäuse, welches einen hohlen Mittelkern besitzt, entwickelt worden und ist im Stand der Technik bekannt. U.S. Patent Nr. 5,846,416, ausgegeben am 8. Dezember 1998 an Caterpillar Inc. offenbart eine derartige wiederverwendbare Filteranordnung. Eine typische wiederverwendbare Filteranordnung besitzt ein Filtergehäuse, das ein Filterelement enthält, das zum Filtern des Brennstoffs verwendet wird, während dieser durch das Gehäuse zirkuliert. Das Gehäuse besitzt gewöhnlicher Weise ein erstes Ende, das angepasst ist zur Kupplung der Filteranordnung an den Motorenblock des Verbrennungsmotors mittels eines Gehäuses mit Außengewinde, das auf eine entsprechende Konfiguration mit Innengewinde auf den Motorblock geschraubt wird. Das Gehäuse besitzt auch eine zweites Ende, das gewöhnlicher Weise geschlossen ist.
Ein wiederkehrendes Problem bei wiederverwendbaren Filtereinheiten wie dem oben beschriebenen Typ tritt auf, wenn der Fahrzeugbesitzer und/oder der Wartungstechniker der den Verbrennungsmotor wartet, das Filterelement zum Austausch entfernt. Der Fahrzeugbesitzer und/oder der Wartungstechniker können das gebrauchte Filterelement wegwerfen aber unbewusster Weise das Filterelement nicht ersetzen. Da das wiederverwendbare Gehäuse mit Gewinde an dem Motor befestigt wird, ist es möglich, das Gehäuse an dem Motor anzubringen, ohne einen Austauschfilter zu installieren. Der Betrieb des Verbrennungsmotors ohne ein Filterelement kann die Unversehrtheit des Filtersystems gefährden, was in sehr schwerwiegende Konsequenzen resultiert.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eines oder mehr Probleme des bis dato verwendeten ersetzbaren Filterelements und wieder verwendbarer Filtergehäuseanordnungen zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine ersetzbares Filterelement 4 einer Fluidfilteranordnung 2 mit einem Verriegelungsmechanismus offenbart. Das Filterelement 4 besitzt ein Mittelrohrglied 6 das an einem Oberteil 8 an einer Filterbasis 5 befestigt wird und am Unterteil 10 koppelt ein Aufnahmeverriegelungsglied 11 das Mittelrohrglied 6 an ein wiederverwendbaren Filtergehäuse 14 und verriegelt das Filterelement 4 axial damit. Das Filterelement 4 enthält auch ein Filtermedium 7.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Fluidfilteranordnung 2 offenbart. Die Fluidfilteranordnung 2 umfasst ein ersetzbares Filterelement 4 und ein wiederverwendbares Filtergehäuse 14. Das wiederverwendbare Filtergehäuse 14 besitzt ein offenes Ende 16 und ein geschlossenes Ende 18. Das geschlossene Ende 18 besitzt ein Steckglied, das innerhalb des geschlossenen Endes 18 gebildet ist und für die axiale Kopplung und drehbare Verriegelung des Filtergehäuses 14 und des Aufnahmeverriegelungsglieds 11 des ersetzbaren Filterelements 4 geeignet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht einer Brennstofffilteranordnung gemäß der Erfindung;
2 ist eine isometrische Ansicht des ersetzbaren Filterelements der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine perspektivische Ansicht der Filteranordnung der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Endansicht des Filterelements der vorliegenden Erfindung; und
5 ist eine Querschnittsansicht des Aufnahmeverriegelungsmechanismus der vorliegenden Erfindung.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Auf 1 Bezug nehmend wird eine Fluidfilteranordnung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung offenbart. Die Fluidfilteranordnung 2 weist eine Filterbasis 5, ein wiederverwendbares Filtergehäuse 14 und ein ersetzbares Filterelement 4 auf. Die Filterbasis 5 ist im Allgemeinen über dem ersetzbaren Filterelement 4 angeordnet, welches an der Filterbasis 5 angebracht ist.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Filterelement 4 an die Filterbasis 5 geschraubt mittels eines Gewindebolzens 3, der mit dem Gewinde 9 des Mittelrohrglieds 6 des ersetzbaren Filterelements 4 zusammenpasst. Die Fluidfilteranordnung 2 ist besonders angepasst für die Verwendung als eine Brennstofffilteranordnung 2 in dem Brennstoffliefersystem eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt), wie beispielsweise einem Dieselmotor, um Schwebstoffe bzw. partikelförmiges Material aus dem Brennstoff zu entfernen und das Wasser von dem Brennstoff zu trennen. Filter dieses Typs können auch verwendet werden, um Verunreinigungen aus dem Öl in der Schmieranlage eines Verbrennungsmotors zu filtern oder für andere Filteranwendungen.
Die Filterbasis 5 und das ersetzbare Filterelement 4 können eine breite Vielfalt von Konfigurationen annehmen. Für das bevorzugte Ausführungsbeispiel ist die Filterbasis 5 ein invertierter becherartiger Behälter.
Das ersetzbare Filterelement 4 weist ein Mittelrohrglied 6 mit Öffnungen 12 auf, die entlang einer Längsachse 1 angeordnet sind. Das mit Öffnungen versehene Mittelrohrglied 6 besitzt einen Oberteil 8 und einen Unterteil 10. Der Oberteil 8 des mit Öffnungen versehenen Mittelrohrglieds 6 besitzt Gewinde, um mit dem Gewindebolzen 3 der Filterbasis 5 zusamenzupassen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt das Mittelrohrglied 6 Innengewinde für den Gewindeeingriff mit dem Außengewindebolzen 3 der Filterbasis 5.
Der Unterteil 10 des mit Öffnungen versehenen Mittelrohrglieds 6 sieht ein Aufnahmeverriegelungsglied 11 vor. Das Aufnahmeverriegelungsglied 11 ist ein umgekehrt becherartiger Behälter mit einer Ausnehmung 21 zum Aufnehmen eines Steckglieds 20. Das Aufnahmeverriegelungsglied 11 ist für die axiale Kopplung und drehbare Verriegelung mit dem Steckglied 20 angepasst.
Wie in 2 gezeigt, besitzt das Mittelrohrglied 6 eine zylindrische Form und ist aus einem starren Polymermaterial konstruiert.
Ein wiederverwendbares Filtergehäuse 14 besitzt eine zylindrische Form und besitzt ein offenes Ende 16 und ein geschlossenes Ende 18. Vorzugsweise ist das Filtergehäuse 14 aus einem starren Polymermaterial konstruiert. Das offene Ende 16 besitzt eine ringförmige Dichtnut 15, die zum Abdichten des wiederverwendbaren Filtergehäuses 14 mit der Filterbasis 5 angepasst ist.
Bezug nehmend auf 3, besitzt das geschlossene Ende 18 des Filtergehäuses 14 ein Steckglied 20. Das Steckglied 20 weist einen Steckschaft 24 auf, der eine zylindrische Form besitzt, wobei Flansche des Steckverriegelungsmechanismus 23 um 180 Grad versetzt zueinander angeordnet sind. Das Steckglied 20 ist für die axiale Kopplung und drehbare Verriegelung des Steckglieds 20 des Filterge häuses 14 mit dem Aufnahmeverriegelungsglied 11 des Filterelements 4 angepasst.
Wie in den 3, 4 und 5 gezeigt, passt das Steckglied 20 mit der entsprechenden Ausnehmung 21 in dem Filterelement 4 zusammen. Das Steckglied 20 wird in die entsprechende Ausnehmung 21 des Aufnahmeverriegelungsglieds 11 eingeführt und dann um 90 Grad gedreht, um das Filtergehäuse 14 und das Filterelement 4 zu verriegeln. Es gibt umfangsmäßig gelegene Finger bzw. Vorsprünge des Aufnahmeverriegelungsmechanismus 22, die Widerstand vorsehen und den Verriegelungsmechanismus an weiterer Drehung hindern, sobald er vor Ort verriegelt ist.
Sobald das Steckglied 20 und die Vorsprünge des Aufnahmeverriegelungsmechanismus 22 vertikal gekoppelt sind, wird das Filterelement 4 axial gedreht. Die Flansche des Stecksockels 23 sind in der Lage, einen kurzen Stoppmechanismus 26 zu überwinden und setzen die Drehung bis ungefähr 90° fort, wo die Flansche 23 einen langen Stoppmechanismus 27 kontaktieren, der das Filterelement 4 und das Filtergehäuse 14 an ihrer Stelle verriegelt.
Industrielle Anwendbarkeit
Wiederverwendbare Filteranordnungen wurden entwickelt, um Einwegfilteranordnungen zu ersetzen, um Abfall und Geld einzusparen. Die Anordnungen vom wiederverwendbaren Typ schrauben jedoch das Gehäuse zur Installation in die Filterbasis. Ein Wartungstechniker kann unbeabsichtigt das gebrauchte Filterelement entfernen und vergessen es zu ersetzen, bevor er das Filtergehäuse wieder installiert. Dies kann verursachen, dass sich Schmutz in dem Brennstoffsystem ansammelt und letztendlich einen Motorschaden verursachen.
In der vorliegenden Erfindung sind ein ersetzbares Filterelement 4 und ein wiederverwendbares Filtergehäuse 14 offenbart, das keine Installation der Filteranordnung 2 ohne ein installiertes Filterelement 4 zulässt. Dies geschieht aufgrund von zwei Hauptmerkmalen. Zunächst umfasst das Filterelement 4 ein Aufnahmever riegelungsglied 11, das drehbar mit einem Steckglied 20 gekoppelt ist und axial damit verriegelt wird, wobei das Steckglied 20 mit dem Filtergehäuse integral ausgebildet ist. Zweitens umfasst das Filterelement 4 einen Oberteil 8 des Mittelrohrglieds 6 an dem die Filterbasis 5 befestigt wird, nachdem das Filterelement 4 und das Filtergehäuse 14 gekoppelt sind.
Um das Filterelement 4 und das Filtergehäuse 14 zusammenzubauen, passt das Aufnahmeverriegelungsglied 11 mit den Flanschen des Stecksockels 23 zusammen, so dass die Vorsprünge des Aufnahmeverriegelungsglieds 22 über das Steckglied 20 gleiten und einen Widerstand vorsehen, während sich die beiden verbinden. Sobald das Steckglied 20 und die Vorsprünge des Aufnahmeverriegelungsglieds 22 vertikal gekoppelt sind, wird das Filterelement 4 um 90° gedreht bis es den langen Stoppmechanismus 27 kontaktiert, der die beiden Glieder an ihrer Stelle verriegelt.
Sobald sie gekoppelt ist, wird die Anordnung durch Anbringen des Mittelrohrglieds 6 an der Filterbasis 5 installiert. Vorzugsweise besitzt der Oberteil 8 des Mittelrohrglieds 6 ein Innengewinde 9, das zusammenpasst und in Gewindeeingriff steht mit dem Außengewinde des Bolzens 13 auf der Filterbasis 5.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Form von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, wird von Fachleuten erkannt werden, dass verschiedene Mittel zum Anbringen des Filterelements 4 an der Filterbasis 5 eingesetzt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können durch einer Auseinandersetzung mit dieser Offenbarung und den Zeichnungen, gemeinsam mit den beigefügten Ansprüchen erhalten werden.

Claims

Eine Fluidfilteranordnung (2), mit einem Verriegelungsmechanismus, wobei die Filteranordnung (2) Folgendes aufweist: ein ersetzbares Filterelement (4) mit einem Filtermedium (7), welches ein mit Öffnungen versehenes Mittelrohrglied (6) umgibt und entlang einer Längsachse (1) angeordnet ist, wobei das mit Öffnungen versehene Mittelrohrglied (6) einen Oberteil (8) und einen Unterteil (10) aufweist, wobei der Oberteil (8) mit Verriegelungsmitteln (8) an einem Stummel (3) einer Filterbasis (5) angebracht ist, während der Unterteil (10) ein Aufnahmeverriegelungsglied (11) integral ausgeformt mit dem Bodenteil (10) aufweist; und ein wiederverwendbares Filtergehäuse (14) mit einem ein offenes Ende (16) aufweisenden Zylinderkörper, wobei das offene Ende (16) zum abdichtenden Zusammenpassen mit der Filterbasis (5) angepasst ist, und wobei der Zylinderkörper ferner ein geschlossenes Ende (18) besitzt, das ein Steckglied (20) mit einem zylindrischen Steckschaft (24) aufweist, der Flansche (23) besitzt, und wobei das Steckglied (20) für die axiale Kupplung und drehbare Verriegelung mit dem Aufnahmeverriegelungsglied (11) des ersetzbaren Filterelements (4) angepasst ist.
Eine wiederverwendbare Fluidfilteranordnung (2) nach Anspruch 1, wobei der Oberteil (8) des mittigen Rohrglieds (6) Gewinde (9) aufweist, die für den Gewindeeingriff mit dem erwähnten Stummel (3) angepasst sind, wobei der Stummel (3) ein damit zusammenpassendes Gewinde (13) aufweist.
Eine wiederverwendbare Fluidfilteranordnung (2) nach Anspruch 1, wobei die Gewinde (9) des Mittelrohrglieds (6) innen ausgebildet sind.
Eine wiederverwendbare Fluidfilteranordnung (2) nach Anspruch 1, wobei die Gewinde (9) des Mittelrohrglieds (6) außen ausgebildet sind.
Eine wiederverwendbare Fluidfilteranordnung (2) nach Anspruch 1, wobei das Mittelrohrglied (6) Öffnungen (12) aufweist.
Eine wiederverwendbare Fluidfilteranordnung (2) nach Anspruch 1, wobei das offene Ende (16) des Filtergehäuses (14) eine ringförmige Dichtnut (15) am Außenumfang des Filtergehäuses (14) aufweist, und zwar geeignet zur Aufnahme einer Dichtung (25), um dadurch das Filtergehäuse (14) und die Filterbasis (5) abzudichten.
Ein wiederverwendbares Fluidfilterelement (4) für eine Fluidfilteranordnung (2), nach einem der Ansprüche 1–6, wobei Folgendes vorgesehen ist: ein Mittelrohrglied (6), welches einen oberen Teil (8) und einen unteren Teil (10) aufweist, wobei der obere Teil (8) an einem Stummel (3) einer Filterbasis (5) angebracht ist, während der untere Teil (10) ein Aufnahmeverriegelungsglied (11) ausgebildet integral mit dem unteren oder Bodenteil (12) besitzt, und zwar zum axialen Kuppeln und zum drehbaren Verriegeln mit einem Steckglied (20) des Filtergehäuses (14) der Fluidfilteranordnung (29); und ein Filtermedium (7), welches das Mittelrohrglied (6) umfangsmäßig umschließt.
Eine wiederverwendbare Fluidfilteranordnung (2) nach Anspruch 7, wobei der Oberteil (20) des Mittelrohrglieds (19) Gewinde (9) aufweist, und zwar angepasst zum Schraubeingriff mit dem Stummel (3), der damit zusammenpassende Gewinde (9) besitzt.
Eine wiederverwendbare Fluidfilteranordnung (2) nach Anspruch 7, wobei das Mittelrohrglied (6) Öffnungen (12) aufweist.
Eine wiederverwendbare Fluidfilteranordnung (2) nach Anspruch 7, wobei das erwähnte offene Ende (16) des Filtergehäuses (14) eine ringförmige Dichtnut (15) an dem Außenumfang des Filtergehäuses (14) zum Abdichten des Filtergehäuses (14) und der Filterbasis (5) aufweist.