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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Filterbaueinheiten
und auf Elemente dafür zum
Entfernen von Schwebstoffen und anderen Verunreinigungen aus einem
Fluidstrom.
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Bestimmte
Filterbaueinheiten enthalten ein Filterelement, das sich in einem
Gehäuse
befindet, wobei eine Abdeckung das offene Ende des Gehäuses umschließt und Zugang
zu dem Element für
den Ersatz bietet, wenn das Element verbraucht, verschlissen oder
erschöpft
ist. Die Abdeckung weist an einer Außenfläche ein Gewinde auf, das mit
einem zusammenwirkenden Gewinde an dem Gehäuse in Eingriff ist, um zu
ermöglichen,
dass die Abdeckung leicht auf das Gehäuse geschraubt und von dem
Gehäuse
abgeschraubt wird.
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Ein
bekannter Typ eines Filterelements für ein solches Filtergehäuse umfasst
einen Bogen aus Filtermaterial, der so gefaltet wird, dass er mehrere parallele
Falten oder Falze bildet. Die Seitenränder des Bogens werden zusammengebracht,
so dass der Bogen eine zylindrische Konfiguration aufweist, wobei
die Falten des Bogens in der axialen Richtung oder in der Längsrichtung
verlaufen. Daraufhin werden die Seitenränder des Bogens wie etwa mit
Klebemittel, durch Heften oder mit anderen Mitteln miteinander verbunden,
um das Filtermaterial in der zylindrischen Form zu halten. Falls
notwendig oder erwünscht
können
die Medien mit Harz versehen werden und/oder kann ein äußerer oder
ein innerer Gitterbogen, ein äußeres oder
inneres Gewebe, ein äußeres oder
inneres Gitter oder ein äußeres oder
inneres Gerüst
für die
Festigkeit vorgesehen sein.
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Obgleich
gefaltete Medien in einigen Anwendungen gegenüber nicht gefalteten Medien
bestimmte Vorteile aufweisen, da die Falten einen großen Flächeninhalt
in Kontakt mit dem zu filternden Fluid schaffen, was die Schmutzhaltefähigkeit
erhöht
und den Druckverlust des Filterelements minimiert, sind ungefaltete
Medien ebenfalls bekannt.
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Die
Filtermedien können
kernlos, d. h. selbsthaltend, sein und über ein zylindrisches durchlochtes Halterohr
aufgenommen sein, das mit dem Filtergehäuse einteilig ist, wenn sich
das Element in dem Gehäuse
befindet; oder sie können
einen zylindrischen durchlochten Kern enthalten, der einteilig mit
dem Element ist. An beiden Enden des Filterelements sind Stirnkappen
dichtend verbunden, wobei zwischen die Stirnkappen und die Medien
ein geeignetes Klebemittel oder eine geeignete Vergussverbindung
aufgetragen ist. Eine oder beide Stirnkappen können eine Mittelöffnung aufweisen,
so dass das Fluid aus einem Einlass durch die Medien zu einem Auslass
gehen kann, wobei Schwebstoffe und andere Verunreinigungen durch
die Medien entfernt werden. Das zu filternde Fluid (Luft, Kraftstoff, Öl, Hydraulikfluid
usw.) geht typisch radial nach innen durch die Filtermedien und
daraufhin durch die Öffnung
in der Stirnkappe nach außen;
allerdings ist auch bekannt, das Fluid in der entgegen gerichteten
Weise, d. h. durch die Öffnung
in der Stirnkappe und daraufhin radial nach außen durch die Medien, gehen
zu lassen.
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Ein
Nachteil bei ersetzbaren Elementen ist, dass dann, wenn die Abdeckung
entfernt wird, das Element mit Flüssigkeit gesättigt werden
kann, die an die Hände
und an die Kleidung des Nutzers gelangen kann, während der Nutzer eine Stirnkappe
des Elements zu ergreifen versucht, um das Element aus dem Gehäuse zu entfernen.
Außerdem
kann es bereits schwierig sein, die eigenen Finger zwischen die Stirnkappe
und das Gehäuse
zu bringen, um das Filterelement zu ergreifen. Eine Lösung ist,
das Element vorübergehend
mit der Abdeckung zu verbinden, so dass der Nutzer lediglich die
Abdeckung zu ergreifen braucht, um das Element aus dem Gehäuse zu entfernen.
Daraufhin kann das Element, wenn angebracht, leicht aus der Abdeckung
entfernt werden und ein frisches Element daran befestigt werden.
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Ein
Beispiel einer solchen Lösung
ist in der Patentschrift US-A-6.171.491 an Popoff gezeigt und beschrieben,
deren Inhaber der Anmelder der vorliegenden Erfindung ist. In der
Popoff-Konstruktion sind an einer Stirnkappe des Filterelements
ein Paar Quervorsprünge
vorgesehen, die in T-förmigen
Aussparungen entlang der Innenseite der Abdeckung aufgenommen sind.
Die Aussparungen sind in einer ringförmigen Hülse ausgebildet, die nach unten
aus der Abdeckung vorsteht, und haben beide einen in Längsrichtung
(axial) verlaufenden Abschnitt und einen gebogen (quer) verlaufenden
Abschnitt. Wenn die Abdeckung von dem Gehäuse abgeschraubt wird, treten
die Vorsprünge
in einen der gebogenen Abschnitte der Aussparungen ein, wodurch
das Element an der Abdeckung gehalten wird, wenn die Abdeckung entfernt
wird. Daraufhin kann das Element dadurch, dass das Element einfach
gedreht wird, bis die Vorsprünge
auf den Längsabschnitt
ausgerichtet sind, und das Element von der Abdeckung weggezogen
wird (oder das Element einfach von der Abdeckung fallen gelassen
wird), leicht von der Abdeckung entfernt werden. Außerdem ist
in dem Popoff-Patent eine alternative Konstruktion gezeigt, in der
um die Stirnkappe elastische Finger vorgesehen sind, die konische,
nach außen
verlaufende Verriegelungsabschnitte aufweisen, die in Öffnungen
aufgenommen sind, die um die Abdeckung beabstandet sind. Wenn die
Abdeckung von dem Gehäuse
entfernt wird, halten die Finger das Element an der Abdeckung, wobei
das Element durch einfaches Drücken
an den Fingerflächen
nach innen, um die Finger von der Abdeckung zu lösen, von der Abdeckung entfernt
werden kann.
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Die
Popoff-Konstruktionen haben als einfache Techniken, um ein Filterelement
an einer Abdeckung zu halten, wenn die Abdeckung von dem Gehäuse entfernt
wird, eine weit verbreitete Akzeptanz im Markt gefunden. Dennoch
ist ein Nachteil dieser Konstruktionen, dass die Abdeckung an das
Gehäuse
zurückgesetzt
werden kann, ohne dass ein Element vorhanden ist. Mit anderen Worten,
es gibt nichts, das verhindert, dass der Nutzer einfach das verbrauchte
Element entfernt und daraufhin die Abdeckung erneut an dem Gehäuse befestigt,
ohne ein frisches Element einzusetzen. Wenn das Fluidsystem anschließend betrieben
wird, kann ungefiltertes Fluid durch das Gehäuse gehen und potentiell Probleme
mit auslassseitigen Komponenten in dem System verursachen.
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Die
Popoff-Konstruktionen behandeln dieses Problem, indem sie in ein
Steigrohr in dem Gehäuse eine
Ventilbaueinheit aufnehmen und an der Stirnkappe des Elements und/oder
an der Abdeckung einen Vorsprung aufnehmen, der verhindert, dass
die Baueinheit ohne ein Element verwendet wird. Der Vorsprung muss
in die Ventilbaueinheit passen und einen Durchflussweg durch die
Filterbaueinheit öffnen,
damit die Filterbaueinheit funktionsfähig ist. Leider kann nicht
bei allen Filteranwendungen eine solche Ventilbaueinheit in das
Gehäuse
aufgenommen werden. Außerdem
weist eine solche Ventilbaueinheit eine Anzahl von Teilen auf, was
die Kosten der Baueinheit erhöhen
kann.
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Alternativ
zeigt die Patentschrift US-A-6.146.527 an Oelschlaegel eine Aufdreh-Filterpatrone mit
einem ersetzbaren Element, das verhindert, dass das Gehäuse an einem
Filterkopf befestigt wird, ohne dass ein Element vorhanden ist.
In der Oelschlaegel-Konstruktion ist eine Befestigungsnabe in Bezug
auf ein Gehäuse
frei drehbar, wobei sie in Bezug darauf drehend verriegelt wird,
wenn eine Reihe von Antriebsstiften an der Stirnkappe des Filterelements
durch Öffnungen
in der Nabe eingeführt
und in entsprechenden Schlitzen in der Innenfläche des Gehäuseendes aufgenommen werden.
Obgleich diese Konstruktion die Verwendung der Baueinheit, ohne
dass ein Element vorhanden ist, verhindert, wird das Element nicht
an einer Abdeckung gehalten und muss direkt gehandhabt werden, wenn
es erwünscht
ist, das Element aus dem Gehäuse
zu entfernen.
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Eine
weitere Alternative ist in der Patentschrift
EP 1 281 426 A1 an Reinhart
gezeigt, die eine Schalenbaueinheit und ein Kopfelement zeigt, die eine
Filterpatrone umschließen,
wobei ein Filtermittelrohr dauerhaft an der Schale fixiert ist,
wobei es sich aber drehen kann. Das Gewindeende des Mittelrohrs
kann nur dann an dem Kopfelement befestigt werden, wenn ein Filterelement
mit einer Struktur vorhanden ist, die das Mittelrohr in Bezug auf
die Schale verriegelt und seine Relativdrehung verhindert. Allerdings
behandelt auch diese Konstruktion nicht das Problem des vorübergehenden
Haltens des Elements an einer Abdeckung, um ein Entfernen des Elements
ohne direktes Handhaben zu ermöglichen.
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Somit
sind die Anmelder der Auffassung, dass in der Industrie ein Bedarf
an einer Filterbaueinheit besteht, die ein ersetzbares Element und
eine Abdeckung, die das Element vorübergehend halten kann, umfasst,
wobei die Abdeckung und das Element eine zusammenwirkende Struktur
aufweisen, die verhindert, dass die Abdeckung an dem Gehäuse befestigt
wird, ohne dass ein Element vorhanden ist, und die einfach und verhältnismäßig preiswert
herzustellen ist.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Filterelement geschaffen,
das umfasst: einen Ring aus Filtermedien, die eine Mittelachse eingrenzen
und ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen; und eine erste
und eine zweite Stirnkappe, die dichtend mit dem ersten und mit
dem zweiten Ende des Medienrings verbunden sind. Eine Reihe flexibler,
lang gestreckter Verriegelungsfinger sind einheitlich mit der Stirnkappe
ausgebildet und stehen von der Außenfläche der Stirnkappe weg axial nach
außen
vor. Die Finger sind um den Außenumfangsrand
der zweiten Stirnkappe angeordnet und enthalten an den distalen
Enden der Finger radial nach innen gerichtete Nasen. Die Finger
wirken mit einer Abdeckung und mit einem Gewindekranzelement zusammen,
um zu ermöglichen,
dass der Kranz auf ein Gehäuse
geschraubt wird.
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Dadurch
schafft die vorliegende Erfindung eine neue und einzigartige Filterbaueinheit,
die ein ersetzbares Element und eine Abdeckung, die das Element
vorübergehend
halten kann, enthält,
wobei die Abdeckung und das Element eine zusammenwirkende Struktur
aufweisen, die verhindert, dass die Abdeckung an dem Gehäuse befestigt
wird, ohne dass ein Element vorhanden ist, und die einfach und verhältnismäßig preiswert
herzustellen ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält das
Filterelement eine Reihe lang gestreckter flexibler Finger, die
vorzugsweise einheitlich mit einer Stirnkappe des Elements ausgebildet
sind und von der Außenfläche weg
axial vorstehen. Die Finger sind zwischen Aussparungen aufgenommen,
die in der Abdeckung und in einem Kranzelement, das die Abdeckung
umgibt, ausgebildet sind, um das Filterelement an der Abdeckung
zu halten. Das Kranzelement enthält
einen Außengewindeabschnitt,
der auf ein Gewinde an dem offenen Ende des Gehäuses aufgeschraubt werden kann,
wenn das Kranzelement an der Abdeckung verriegelt wird. Falls ein
Element fehlt, ist das Kranzelement zur freien Drehung in Bezug
auf die Abdeckung unterstützt,
was verhindert, dass die Abdeckung an dem Gehäuse befestigt wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform enthält die Abdeckung
einen kreisförmigen
Körperabschnitt
und eine ringförmige
Hülse,
die mit einer Oberfläche
des Körperabschnitts
einteilig ist und von einem inneren, befestigten Ende zu einem äußeren, distalen
Ende axial von ihr weg vorsteht. Die Hülse weist in ihrer Außenfläche eine
Reihe scharf begrenzter Aussparungen auf, wobei die Aussparungen um
den Umfang der Hülse
beabstandet und so dimensioniert und angeordnet sind, dass sie die
Finger an der Stirnkappe des Filterelements aufnehmen. Das Kranzelement
umgibt die Hülse
und ist durch einen Sprengring zur freien Drehung in Bezug darauf an
der Abdeckung gehalten. Das Kranzelement enthält: i) an einer Außenfläche einen
Gewindeabschnitt, der ermöglicht,
dass die Abdeckung auf das Gehäuse
und von dem Gehäuse
abgeschraubt wird, und ii) in einer Innenfläche eine Reihe von Aussparungen,
die zu einem äußeren Ende
des Kranzelementes geöffnet
sind. Das Kranzelement ist relativ zu der Hülse in eine Stellung drehbar,
in der die Aussparungen in der Hülse
radial auf die Aussparungen in dem Kranzelement ausgerichtet und
relativ zu ihnen gegenüber
liegend positioniert sind, so dass die Finger des Filterelements
dazwischen eingeführt
werden können.
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Die
Aussparungen in der Hülse
sind jeweils zu dem distalen Ende der Hülse geöffnet und enthalten eine radial
nach außen
vorstehende Lippe, die so dimensioniert ist, dass sie mit einer
radial nach innen gerichteten Nase an den distalen Enden der Finger zusammenwirkt.
Wenn das Element anfangs mit der Abdeckung zusammengesetzt wird,
gehen die Nasen über
eine Lippe, wobei die Nasen und die Lippen zusammenwirken, um die
Finger in ihren entsprechenden Aussparungen zu halten. Während des
Anfangszusammenbaus drängen
die Finger den Kranz einen kleinen Betrag axial nach oben, während die Finger
in die Aussparungen eingeführt
werden, was es erleichtert, die Nasen über die Lippen zu drängen. Wenn
das Element vollständig
mit der Abdeckung zusammengesetzt ist, kehrt der Kranz in seine
Position um die Enden der Finger zurück, um das Element an der Abdeckung
zu fixieren. Außerdem
können
entlang der Innenfläche
des Kranzelementes Nockenflächen
vorgesehen sein, wobei jede Nockenfläche über einen vorgegebenen Abstand
von einem Seitenrand einer jeweiligen Aussparung gebogen verläuft. Wenn
der Kranz relativ zu der Hülse
gedreht wird, schließen
die Nockenflächen
die Nasen in ihren jeweiligen Aussparungen ein und verhindern, dass die
Nasen aus ihren Aussparungen entfernt werden.
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Anfangs
wird das Element dadurch an der Abdeckung gehalten, dass das Kranzelement
so gedreht wird, dass die Aussparungen in dem Kranzelement radial
auf die Aussparungen in der Hülse
ausgerichtet sind. Daraufhin werden die Finger zwischen die Aussparungen
in dem Kranzelement und in der Hülse
eingeführt;
dabei wird das Kranzelement drehend in Bezug auf die Hülse verriegelt.
Die Nasen gehen an der Mündung
jeder Aussparung über
die Lippe, um das Element an der Abdeckung zu fixieren. Daraufhin
wird die Filterelement-Abdeckunterbaueinheit in das Gehäuse eingeführt und
die Abdeckung so auf das offene Ende des Gehäuses geschraubt, dass das Filterelement
in dem Gehäuse
eingeschlossen ist.
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Wenn
das Element verbraucht ist und ersetzt werden muss, wird die Abdeckung
von dem offenen Ende des Gehäuses
abgeschraubt und das Filterelement zusammen mit der Abdeckung entfernt.
Während
die Abdeckung von dem Gehäuse
abgeschraubt wird, dreht sich der Kranz in eine Stellung, in der
der Kranz das Filterelement mit der Abdeckung verriegelt, d. h.,
das Kranzelement dreht sich relativ zu der Hülse so, dass die Nockenflächen die
Nasen in ihren jeweiligen Aussparungen einschließen und verhindern, dass die
Finger aus der Abdeckung entfernt werden. Dies verhindert, dass
das Element von der Abdeckung gelöst wird, während das mit Fluid geladene
Element aus dem Gehäuse
entfernt wird. Um das Element von der Abdeckung zu entfernen, wird
der Kranz in der Weise etwas in Bezug auf das Abdeckglied gedreht,
dass die Aussparungen in der Hülse
und in dem Kranz wieder ausgerichtet werden, woraufhin die Finger
aus den Aussparungen entfernt werden können, um das Filterelement
entweder durch schnelles Herausziehen an dem Element oder durch
Anheben des Kranzes in der Weise, dass jede Nase leicht über ihre
jeweilige Lippe geht, von der Abdeckung zu trennen.
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Somit
schafft die vorliegende Erfindung eine neue und einzigartige Filterbaueinheit,
die ein ersetzbares Element und eine Abdeckung, die das Element vorübergehend
halten kann, enthält,
wobei die Abdeckung und das Element eine zusammenwirkende Struktur
aufweisen, die verhindert, dass die Abdeckung an dem Gehäuse befestigt
wird, ohne dass ein Element vorhanden ist, und die einfach und verhältnismäßig preiswert
herzustellen ist.
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Die
Erfindung ist graphisch beispielhaft in der beigefügten Zeichnung
veranschaulicht, in der:
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1 eine
Explosionsdarstellung einer Filterbaueinheit ist, die gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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2 eine
seitliche Querschnittsansicht der Filterbaueinheit aus 1 ist;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
Abschnitts des Filterelements für
den Filterzusammenbau ist;
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4 eine
Explosionsdarstellung der Abdeckbaueinheit für die Filterbaueinheit aus 1 ist;
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5 eine
perspektivische Aufrissansicht der Abdeckbaueinheit ist;
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6 eine
perspektivische Aufrissansicht der Filterbaueinheit ist, wobei Abschnitte
klarheitshalber entfernt sind;
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7 eine
seitliche Querschnittsansicht eines Abschnitts der Filterbaueinheit
ist, die einen ersten Schritt in dem Zusammenbauprozess zeigt;
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8 eine
seitliche Querschnittsansicht eines weiteren Abschnitts der Filterbaueinheit ähnlich 7 ist,
die einen weiteren Schritt in dem Zusammenbauprozess zeigt; und
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9 eine
perspektivische Aufrissansicht eines Abschnitts der Filterbaueinheit
ist, die das Filterelement nach Entfernung aus dem Filtergehäuse zeigt.
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Anhand
der Zeichnung und anfangs anhand der 1 und 2 ist
eine gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung konstruierte Filterbaueinheit allgemein bei 10 gezeigt.
Die Filterbaueinheit 10 enthält ein allgemein bei 12 gezeigtes
Filterelement; ein allgemein bei 14 gezeigtes Gehäuse; und
eine allgemein bei 16 gezeigte Abdeckbaueinheit. Wie bei der
Durchsicht der folgenden Beschreibung klar ist, ist die Filterbaueinheit
zum Filtern vielfältiger
Fluide, z. B. von Hydraulikfluid, nutzbar.
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Das
Gehäuse 14 für das Filterelement
umfasst allgemein einen lang gestreckten Behälter mit einem zylindrischen
Körperabschnitt 19 und
einer ringförmigen
Kopfbaueinheit 20, die etwa durch ein Gewinde an einem
Ende des Körperabschnitts
gehalten ist. Zwischen der Kopfbaueinheit 20 und dem Körperabschnitt 19 ist
eine O-Ring-Dichtung
oder ein anderer Typ einer Dichtung 21 (2)
vorgesehen, um eine fluiddichte Abdichtung zu schaffen. Die Kopfbaueinheit 20 enthält einen
nach innen verlaufenden Kranz 22, der die Mittelöffnung 25 begrenzt
und einen ersten Strömungsweg,
einen Auslassströmungsweg,
innen in das Filterelement definiert. Außerdem ist in einem Bereich,
der das Element 12 nach außen begrenzt, ein (nicht gezeigter)
zweiter Strömungsweg,
ein Einlassströmungsweg,
in das Gehäuse
vorgesehen. An dem gegenüber
liegenden, offenen Ende des Körperabschnitts 19 ist
entlang seiner Innenfläche
ein Gewindeabschnitt wie bei 26 vorgesehen. Das Gehäuse 14 definiert
allgemein einen allgemein bei 27 gezeigten Innenhohlraum.
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Das
Filterelement 12 weist eine lang gestreckte, zylindrische
Form auf, wobei Filtermedien 28 einen zentralen Hohlraum 29 eingrenzen
und wobei ein Paar ringförmige
Stirnkappen 31, 32 dichtend mit den gegenüber liegenden
Enden 33, 34 der Medien verbunden sind. Die Stirnkappe 31 (die
untere Stirnkappe) kann aus einem oder aus mehreren Teilen (wobei
zwei gezeigt sind) ausgebildet sein und enthält eine kreisförmige Mittelöffnung 35,
die den Kranz 22 von der Gehäusekopfbaueinheit 20 eng aufnimmt.
Die Stirnkappe 31 trägt
eine elastische Elastomer-O-Ring-Dichtung oder einen anderen Typ einer
Dichtung 36, die zwischen der Stirnkappe 31 und
dem Kranz 22 eine fluiddichte Abdichtung schafft, um zu
ermöglichen,
dass das Fluid aus dem zentralen Hohlraum 29 strömt.
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Die
Stirnkappe 32 (die obere Stirnkappe) kann ebenfalls in
einem oder in mehreren Teilen (wobei eines gezeigt ist) ausgebildet
sein und enthält
einen flachen, ringförmigen
Körperabschnitt 38,
der eine Mittelöffnung 40 in
dem zentralen Hohlraum 29 des Filterelements begrenzt.
Eine Reihe lang gestreckter, flexibler Finger wie bei 44 verlaufen
von der oberen Oberfläche,
von der Außenfläche 46 der Stirnkappe 32 weg
axial nach außen.
Die Finger sind vorzugsweise einheitlich (in einem Teil) mit dem
Körperabschnitt 38 ausgebildet
und auf gleichmäßig voneinander
beabstandete Weise in Umfangsrichtung um den Außenumfang des Körperabschnitts 38 angeordnet.
Vorzugsweise umfasst jeder Finger einen kurzen, gebogenen Abschnitt
(im Querschnitt), der entlang des Außenrands der Stirnkappe verläuft. Die
Anzahl, die Dimension und der Abstand der Finger können variieren,
wobei vorzugsweise wenigstens drei und bevorzugter wenigstens vier
Finger um die Stirnkappe 32 beabstandet sind; allerdings
kann die Anzahl der Finger wieder je nach der besonderen Anwendung
variieren, wobei die Finger auf Wunsch – insbesondere, wenn es erwünscht ist,
für eine
spezifische Anwendung eine spezifische Fingeranordnung zu schaffen
(und das versehentliche Lösen
eines für eine
andere Anwendung konstruierten Filterelements zu verhindern) – in ungleichmäßigen Intervallen
beabstandet sein können.
Wie in 3 zu sehen ist, enthält jeder Finger einen lang
gestreckten Körperabschnitt 47 und
eine Nase 48, die radial nach innen vorsteht und sich an
dem distalen Ende des Fingers befindet, wobei der Grund dafür im Folgenden
ausführlicher
erläutert
wird.
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Die
Stirnkappen 31, 32 sind unter Verwendung herkömmlicher
Techniken wie etwa Formpressen aus einem für die besondere Anwendung geeigneten
undurchlässigen
Material wie etwa Kunststoff ausgebildet. Zwischen dem Medium 28 und
der Innenfläche
der Stirnkappen 31, 32 ist ein geeignetes Klebematerial
oder Vergussmaterial vorgesehen.
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Wieder
anhand von 2 unterstützt die obere Stirnkappe 32 ein
allgemein mit 52 bezeichnetes Entlastungs- oder Umgehungsventil,
das es ermöglicht,
die Medien zu umgehen, falls die Medien verstopft werden, so dass
das Fluid weiter durch die Öffnung 25 zum
Rest des Fluidsystems gehen kann. Das Entlastungsventil 52 kann
irgendein für
die besondere Anwendung geeignetes Entlastungsventil sein und umfasst
vorzugsweise ein Entlastungsventil wie etwa das, das im US-Patent
Nr. 4.815.493 gezeigt ist, dessen Inhaber der Anmelder der vorliegenden
Anmeldung ist. Das Entlastungsventil ist in die Öffnung 40 der oberen
Stirnkappe 32 eingebaut und verläuft von der Stirnkappe 32 in
den inneren Hohlraum 29 des Filterelements axial nach innen.
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Das
Filtermedium 28 ist aus einem Material mit einer geeigneten
Fähigkeit
und Struktur (gefaltet, geblasen usw.) ausgebildet, die für die besondere Anwendung
geeignet sind. Wie z. B. in 1 zu sehen
ist, kann das Filtermedium 28 axial verlaufende Falten
umfassen, die ununterbrochen miteinander verbunden sind und einen
Filterring definieren. Die Anzahl und die Dimension der Falten können je
nach der besonderen Anwendung variieren. Ein geeignetes Material
für das
Filtern von Hydraulikfluid sind Microglass-III-Medien, die von der
Hydraulikfilterabteilung der Parker-Hannifin Corporation, Cleveland, Ohio,
kommerziell verfügbar
sind. Diese Medien sind ein Glasfaser-Stahl-Verbundmaterial; allerdings
ist dies wieder nur ein Beispiel eines Materials, das bei dem Filtermedienring 28 verwendet
werden kann, wobei die Wahl des Materials von der besonderen Anwendung
abhängt.
Vorzugsweise ist das Medium um einen durchlochten ringförmigen Kern 54 angeordnet,
der z. B. aus einem Metall wie etwa Stahl ausgebildet ist und eine
innere Unterstützung
für das
Medium schafft.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, umfasst die Abdeckbaueinheit 16 für die Filterbaueinheit ein
Abdeckglied 60, ein Kranzelement 62 und einen Haltering 64,
der das Kranzelement 62 an dem Abdeckglied 60 hält und die
relative freie Drehung dazwischen zulässt. Das Abdeckglied 60 enthält einen ringförmigen,
etwas flachen Körperabschnitt 68,
der an seiner Außenfläche vorzugsweise
wie bei 70 eine Werkzeugeingriffsgeometrie aufweist. Ferner
enthält das
Abdeckglied 60 eine ringförmige Hülse 74, die von einer
Innenfläche
des Körperabschnitts 68 weg axial
vorsteht. Die Hülse 74 ist
vorzugsweise einheitlich mit dem Körperabschnitt 68 ausgebildet
und von dem Außenumfangsrand
des Abdeckglieds radial nach innen beabstandet. Die Hülse verläuft von
dem Körperabschnitt
von einem befestigten Ende zu einem inneren distalen Ende 77 nach
innen/außen.
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In
der Außenfläche der
Hülse 74 sind
vorzugsweise in gleichmäßig beabstandeter
Weise eine Reihe scharf begrenzter Aussparungen oder Schlitze wie
bei 80 ausgebildet, die zu dem distalen Ende 77 der
Hülse geöffnet sind.
Die Aussparungen sind so angeordnet und dimensioniert, dass sie
dem Ort, der Anzahl und der Dimension der Finger 44 an
der oberen Stirnkappe 32 entsprechen. Die Aussparungen enthalten
jeweils ein Paar paralleler, gebogen voneinander beabstandeter und
axial verlaufender Seitenwände
wie bei 82, 83, die in einer inneren Stirnwand 84 enden,
die um einen vorgegebenen Betrag von dem distalen Ende der Hülse axial
beabstandet ist. Über
die Öffnung
ist in jeder Aussparung zu dem distalen Ende der Hülse hin
eine radial nach außen vorstehende verhältnismäßig dünne Lippe 86 vorgesehen,
die gebogen von Seitenwand zu Seitenwand verläuft.
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Das
Kranzelement 62 enthält
an einer Außenfläche einen
Gewindeabschnitt wie bei 90, der ein Gewinde enthält, das
zu dem Gewinde an der Innenfläche
des Gehäuses
passt, um zu ermöglichen,
dass das Kranzelement auf das Gehäuse geschraubt und von dem
Gehäuse
abgeschraubt wird. Entlang der Innenfläche des Kranzelements sind
eine Reihe scharf begrenzter Aussparungen wie bei 94 vorgesehen. Die
Aussparungen 94 sind ähnlich
wie die Aussparungen 80 in der Hülse 74 gleichmäßig um das
Kranzelement beabstandet und so dimensioniert und angeordnet, dass
sie der Anzahl und der Dimension der Finger 44 an der oberen
Stirnkappe 32 entsprechen. Außerdem enthalten die Aussparungen 94 jeweils ein
Paar paralleler, gebogen voneinander beabstandeter und axial verlaufender
Seitenwände
wie bei 96, 97, die bei einer inneren Stirnwand 98 enden,
die um einen vorgegebenen Betrag von dem inneren Ende des Kranzelements
axial beabstandet ist. Die axiale Länge der Aussparungen 94 im
Kranzelement 62 ist vorzugsweise etwa die gleiche wie die
der Aussparung 80 in der Hülse 74.
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In
der Innenfläche
des Kranzelements ist angrenzend an jede Aussparung 94 eine
allgemein mit 99 bezeichnete Nockenfläche ausgebildet. Die Nockenfläche verläuft gebogen
in der Uhrzeigerrichtung über
eine vorgegebene Entfernung von der Seitenwand um die Innenfläche des
Kranzelements und weist eine solche radiale Innendimension auf,
dass zwischen der Innenfläche
der Nockenfläche
und der Hülse 74 in
dem Bereich, der die Aussparungen 80 umgibt, ein radialer
Zwischenraum 100 definiert ist. Wie im Folgenden ausführlicher
beschrieben wird, reicht der Zwischenraum 100 (gerade)
aus, um den Körperabschnitt
des Fingers aufzunehmen.
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Der
Haltering 64 ist vorzugsweise ein flacher, dünner Ring
wie etwa ein Sprengring. Der Haltering 64 ist in einer
Ringrille 104, die zwischen den inneren Enden der Aussparungen 80 und
dem inneren, bei dem Körperabschnitt 68 befestigten
Ende der Hülse in
der Außenfläche der
Hülse 74 ausgebildet
ist, und in einer entsprechenden Ringrille 105, die in
der Innenfläche
des Kranzelements 62 zwischen den Aussparungen 94 in
dem Kranzelement und einem inneren Ende 107 des Kranzelements
ausgebildet ist, aufgenommen. Es ist klar, dass der Haltering ermöglicht,
dass das Kranzelement eine freie Drehung relativ zu dem Abdeckglied
aufweist und unter Verwendung eines herkömmlichen Werkzeugs leicht zwischen
das Kranzelement und die Hülse
eingeführt werden
kann.
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Wenn
es, nun anhand der 5 und 6, erwünscht ist,
ein Filterelement 12 an der Abdeckung 60 zu befestigen,
wird das Kranzelement 62 so gedreht, dass die Aussparungen 94 in
dem Kranzelement radial auf die Aussparungen 80 ausgerichtet und
ihnen gegenüber
liegend in der Hülse
positioniert sind. Daraufhin werden die Finger 44 des Filterelements
axial zwischen die Aussparungen eingeführt, wobei sich die Finger
in der Weise etwas nach außen verformen,
dass die radial nach innen vorstehenden Nasen 48 an den
Fingern über
die radial nach außen vorstehenden
Lippen 86 an den Aussparungen der Hülse gehen (siehe 3).
Die Finger werden wieder so ausgerichtet, dass in jedes gegenüber liegende
Paar von Aussparungen an der Hülse
und dem Kranzelement ein Finger eingeführt wird.
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Wenn
die Finger 44 zwischen die Aussparungen eingeführt werden,
bewegen die Finger das Kranzelement 62 (wie in 7 veranschaulicht
ist) axial nach oben zu dem Abdeckglied 60, was es ermöglicht,
die Nasen 48 über
die Lippen 86 zu drängen.
Die Höhe
der Sprengringrille 104 und der Kranzelementrille 105 bestimmt
den Betrag des Wegs des Kranzes. Wenn die Nasen 49 über die
Lippen hinweg gehen und in den Aussparungen 80 aufgenommen werden,
kehren die Finger in ihre normale Stellung zurück, wobei sich das Kranzelement 62 über das distale
Ende der Finger 44 nach unten bewegen kann, um zu ermöglichen,
dass die Finger (wie in 8 veranschaulicht) an der Abdeckung
gehalten werden. Je nach Dimensionierung der Finger, der Aussparungen
und der Lippen/Nasen kann dies ausreichen, um zu verhindern, dass
das Element von der Abdeckung entfernt wird, es sei denn, dass das
Kranzelement wieder axial nach oben bewegt wird, um die Nasen zu
lösen;
andernfalls könnte
es das Element lediglich so an dem Kranz fixieren, dass es lediglich durch
ein schnelles Ziehen nach außen
entfernt werden kann.
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Wenn
die Finger wie oben beschrieben eingeführt werden, wirkt die radial
nach innen vorstehende Nase 48 an jedem Finger auf jeden
Fall als eine Beeinflussung zwischen der Hülse und dem Kranzelement, d.
h., die Seitenwände
der Hülse
und des Kranzelements gelangen mit den Rändern der Hülse in Eingriff, wenn eines
in Bezug auf das andere gedreht wird, um das Kranzelement relativ
zu der Hülse
drehend zu verriegeln. Daraufhin kann die Abdeckglied-Filterelement-Unterbaueinheit in
das Gehäuse
eingeführt
werden und das Abdeckglied (in Uhrzeigerrichtung) gedreht werden,
wobei sich das Kranzelement in Verbindung damit dreht, so dass das Gewinde
an dem Kranzelement mit dem Gewinde an dem Gehäuse in Eingriff gelangt und
das Abdeckglied auf das Gehäuse
aufgeschraubt werden kann, um das Filterelement (wie in 2)
in dem Gehäuse zu
umschließen.
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Falls
notwendig oder erwünscht,
kann zwischen dem offenen Ende des Gehäuses und der Abdeckung eine
elastischer Elastomer-O-Ring 110 vorgesehen sein, um eine
fluiddichte Abdichtung zu schaffen, wenn die Abdeckung vollständig auf
das Gehäuse
aufgeschraubt ist. Der O-Ring 100 wird in einer Schulter 111 (7)
im Abdeckglied 60 aufgenommen.
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Wenn
es erwünscht
ist, ein erschöpftes
oder verbrauchtes Element aus dem Gehäuse zu entfernen, wird das
Abdeckglied in einer entgegengesetzten Richtung (entgegen der Uhrzeigerrichtung)
gedreht, wodurch das Abdeckglied von dem Gehäuse abgeschraubt wird. Wenn
das Kranzelement 60 in dieser Weise gedreht wird, veranlasst
die Reibung zwischen dem Gewinde des Kranzes und dem Gewinde an
dem Gehäuse,
dass sich die Abdeckung relativ zu der Hülse dreht, wobei die Nockenfläche 99 an
dem Kranz über
die Nasen 48 an den distalen Enden der Finger geht und
radial auf sie ausgerichtet wird, um dabei die Nasen in den Aussparungen 80 in der
Hülse wie
in 9 gezeigt zu umgeben. Wenn die Nasen in den jeweiligen
Aussparungen sind und durch die Nockenfläche 99 dort gehalten
werden, kann die Abdeckung entfernt werden, wobei die Finger über die
Nasen an dem Abdeckglied festgehalten und verriegelt werden – selbst
wenn das Element mit Fluid gesättigt
und etwas schwer ist.
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Wenn
es erwünscht
ist, das Filterelement von dem Abdeckglied zu entfernen, wird der
Kranz einfach um einen kleinen Betrag gedreht, bis sich die Nockenflächen von
den Nasen weg bewegen und sich die Nasen in die Aussparungen in
dem Kranzelement bewegen. Daraufhin kann das Filterelement durch
Wegdrücken
des Elements von der Abdeckung leicht axial von der Abdeckung entfernt
werden oder kann sich das Element in einigen Fällen lediglich wegen seines
Gewichts von der Abdeckung trennen. Je nach der Dimensionierung
der Aussparungen, Finger und Nasen kann es wieder notwendig sein,
den Kranz etwas nach oben zu bewegen, um die Nasen von den Aussparungen
zu lösen,
so dass die Nasen leicht über
die Lippen gehen können
und das Element von der Abdeckung getrennt werden kann.
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Die
Nockenflächen
brauchen wieder nicht in jeder Anwendung notwendig zu sein, d. h.,
lediglich die Wechselwirkung zwischen den Nasen und den Lippen kann
ausreichen, um das Element an der Abdeckung zu fixieren. Ferner
kann es möglich
sein, dass zwischen den Fingern und den Aussparungen lediglich eine
Presspassung (ohne die Lippen und Nasen) vorgesehen ist, um das
Element an der Abdeckung zu halten. Wiederum hängt es etwas von der Dimensionierung
der Aussparungen, der Finger und der Lippen/Nasen (falls vorgesehen)
sowie von der gewünschten
Anstrengung zum Entfernen des Elements von der Abdeckung ab.
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Es
ist klar, dass es dann, wenn versucht wird, das Abdeckglied ohne
ein Element an dem Gehäuse zu
befestigen, keine Beeinflussung zwischen der Hülse und dem Kranzelement gibt,
wobei sich das Kranzelement 62 in Bezug auf das Abdeckglied 60 frei
drehen kann. Der Kranz gelangt nicht mit dem Gewinde an dem Gehäuse in Eingriff
und wird nicht darauf geschraubt, so dass das Abdeckglied nicht
an dem Gehäuse
befestigt werden kann und das Fluidsystem nicht betrieben werden
kann.
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Somit
schafft die vorliegende Erfindung eine neue und einzigartige Filterbaueinheit,
die ein ersetzbares Element und eine Abdeckung, die das Element vorübergehend
halten kann, enthält,
wodurch die Abdeckung und das Element eine zusammenwirkende Struktur
aufweisen, die verhindert, dass die Abdeckung an dem Gehäuse befestigt
wird, ohne dass das Element vorhanden ist, und die einfach und verhältnismäßig preiswert
herzustellen ist.