DE60207698T2

DE60207698T2 - Filterpatrone für eine filteranordnung

Info

Publication number: DE60207698T2
Application number: DE60207698T
Authority: DE
Inventors: M. Stan KOEHLER; A. Brent GULSVIG; R. John HACKER
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: EP1379318B1; EP1379318A1; US20060196822A1; WO2002081052A1; ATE311237T1; US7314555B2; DE60207698D1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Filter. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Flüssigkeitsfilter (z.B. Hydraulikflüssigkeitsfilter, Motorölfilter oder Kraftstofffilter), die austauschbare Filterelemente besitzen (d.h. Filterpatronen).
Hintergrund der Erfindung
Obwohl sie in einer Reihe von Anwendungsgebieten anwendbar sind, betrifft die vorliegende Erfindung hauptsächlich Flüssigkeitsfilter, wie zum Beispiel Hydraulikölfilter oder Motorölfilter. Filter werden seit langem benutzt, um Verunreinigungen aus Öl zu entfernen. Es ist allgemein bekannt, dass Ölfilter mit der Zeit mit Verunreinigungen verstopft oder zugesetzt werden und ausgewechselt werden müssen.
Eine typische Ölfilteranordnung umfasst ein Gehäuse (z.B. eine Schale oder Filterbuchse, die ein zylindrisches Filterelement aufnimmt. Das zylindrische Filterelement begrenzt typischerweise eine mittige Längsöffnung, in der ein mittiger Kern befestigt ist. Der Kern stellt einen Träger zur Verfügung, um das Einknicken des Filterelementes nach innen während der Anwendung zu verhindern. In der Anwendung wird das Öl aus einem System in einen zwischen dem Gehäuse und der Außenfläche des Filterelementes begrenzten Ringkanal geführt. Druck aus dem System drückt das Öl aus dem ringförmigen Strömungskanal durch das Filterelement und in die mittige Öffnung des Filterelementes. Aus der mittigen Öffnung des Filterelementes wird das gefilterte Öl aus der Filteranordnung ausgetragen.
Austauschbare oder „Wegwerf-Flüssigkeitsfilter" sind auf dem Gebiet allgemein bekannt. Bei dieser Art der Filteranordnung wird das Filterelement innerhalb des Gehäuses permanent abgedichtet. Wenn sich das Filterelement mit Verunreini gungen zusetzt, wird die gesamte Filteranordnung weggeworfen und durch eine neue Einheit ersetzt.
Auf dem Fachgebiet sind auch Ölfilteranordnungen bekannt, die austauschbare Filterelemente besitzen. Filteranordnungen mit austauschbaren Filterelementen sind wünschenswert, weil das Gehäuse wiederverwendet werden kann, wodurch sich die Abfallmenge verringert, die in den Abfallstrom gelangt. Da die Deponiekosten steigen, werden demzufolge immer mehr Filteranordnungen, die austauschbare Filterelemente besitzen, verlangt.
Die Verschmutzung ist von erheblicher Bedeutung in Bezug auf Filteranordnungen, die austauschbare Filterelemente besitzen. Bei bekannten Systemen, die austauschbare Filterelemente besitzen, kann zum Beispiel die Ansammlung von Verschmutzungen innerhalb des wiederverwendbaren Gehäuses stattfinden, die die austauschbaren Filterelemente umhüllen. Wenn dieses auftritt, kann die „saubere" Seite von in das verschmutzte Gehäuse eingesetzten neuen Filterelementen unmittelbar verunreinigt werden. Es besteht ein Bedürfnis auf dem Fachgebiet, das Auftreten dieser Art von Verunreinigung zu verhindern.
US-A-5,718,825 offenbart eine Lösung des oben angesprochenen Problems und schlägt das Vorsehen einer Sammelkammer am unteren Ende des Filtereinsatzes vor. An ihrem oberen Ende umfasst die Kammer eine Anzahl von dicht nebeneinander angeordneten Flügeln, wobei die Flügel nach innen elastisch flexibel und federnd sind und eine Vorspannung in einer Auswärtsrichtung haben. Dadurch sitzen die Flügel eng am Inneren des Filtergehäuses oder sind mit diesem im Eingriff und führen feste Partikel, die nach unten sinken, in den Bereich zwischen den Filtereinsatz und dem Filtergehäuse in die Sammelkammer.
Eine andere Lösung ist in WO 01/05485 gezeigt, die Mittel offenbart, die zum Filtern von ungefiltertem Fluid während der Herausnahme des Filtereinsatzes angepasst sind, wobei die Verschmutzungen in einem ringförmigen Strömungskanal gehalten und mit dem Filtereinsatz weggeworfen werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Filteranordnung, umfassend eine austauschbare Filterpatrone zur Anwendung mit einer wiederverwendbaren Filterbuchse. Die Filterpatrone umfasst ein zylindrisches Filtermedium mit oberen und unteren Enden, die jeweils in oberen und unteren Endkappen befestigt sind. Die untere Endkappe umfasst eine Seitenwand, die mindestens einen unteren Bereich des Filtermediums umgibt. Zwischen der Seitenwand und einer Außenseite des Filtermediums wird eine Rückhaltekammer für Verschmutzungen definiert. In der Nähe des oberen Endes der Seitenwand ist ein Radialdichtungselement angeordnet. Wenn die Patrone in der Filterbuchse eingebaut ist, greift das Radialdichtungselement mit einer Innenfläche der Filterbuchse ineinander, um eine umlaufende Dichtung vorzusehen. Die Seitenwand umfasst außerdem eine unterhalb des Dichtungselementes angeordnete Gelenkstelle.
Während des Gebrauchs der Filteranordnung werden die Verschmutzungen an der Außenseite des Filterelementes angesammelt. Größere Verschmutzungen fallen nach unten und werden in der durch die untere Endkappe definierten Rückhaltekammer für Verschmutzungen aufgefangen. Das Radialdichtungselement verhindert, dass die Verschmutzungen die Rückhaltekammer umgehen. Wenn das Filterelement vollständig mit Verschmutzungen zugesetzt ist, kann die Filterpatrone aus der Filterbuchse herausgenommen und ersetzt werden. Die Gelenkstelle erleichtert das Herausnehmen der Filterpatrone aus der Filterbuchse durch Verringern der Reibung zwischen dem Radialdichtungselement und der Innenfläche der Filterbuchse.
Eine Reihe von Vorteilen der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch Praktizieren der Erfindung erfahren werden. Es sollte verständlich sein, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur illustrativ und beispielhaft sind und die beanspruchte Erfindung nicht beschränken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten Filteranordnung, wobei die Filteranordnung eine Filterbuchse und eine austauschbare Filterpatrone umfasst;
2 ist eine Zusammenbauansicht der Filteranordnung der 1, wobei die Anordnung in Längsrichtung zweigeteilt ist;
3A und 3B sind auseinandergezogene perspektivische Ansichten der Filterpat rone der 1 und 2;
4 ist eine Draufsicht der Filterpatrone der 3A und 3B;
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der 4;
6 ist eine perspektivische Draufsicht der unteren Endkappe der Filterpatrone der 3A und 3B;
7 ist eine perspektivische Unteransicht der unteren Endkappe der 6;
8 ist eine Unteransicht der unteren Endkappe der 6;
9 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 9-9 der 8;
9A ist eine detaillierte Ansicht der 9, die eine durch eine Seitenwand der unteren Endkappe definierte Gelenkstelle zeigt;
10 ist eine perspektivische Draufsicht einer alternativen unteren Endkappe, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
11 ist eine perspektivische Unteransicht der unteren Endkappe der 10;
12 ist eine Draufsicht der unteren Endkappe der 10;
13 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 13-13 der 12; und
14 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 14-14 der 12.
Ausführliche Beschreibung
Es wird nun ausführlich auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Sofern es möglich ist, werden in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß aufgebauten Filteranordnung 20. Die Filteranordnung 20 umfasst eine wiederverwendbare Filterbuchse 22 (d.h. eine Schale oder ein Gehäuse), die zum Anschluss an einen Filterkopf 45 (in 2 gezeigt) angepasst ist. Der Filterkopf 45 ist Teil eines Druckfluid/-flüssigkeitssystems, wie zum Beispiel eines Kraftstoffsystems, eines Motorschmiersystems oder eines Hydraulikölsystems. Die Filteranordnung 20 umfasst auch eine austauschbare Filterpatrone 34, die in der Filterbuchse 22 eingebaut ist. Die Filterpatrone 34 ist zum Herausfiltern von Verschmutzungen aus dem Druckfluid/-flüssigkeitssystem angepasst.
Während des Gebrauchs ist die Filteranordnung 20 an den Filterkopf 45 angeschlossen. Sobald sie angeschlossen ist, wird Flüssigkeit aus dem Drucksystem aus dem Filterkopf 45 zu einer Außenseite der Filterpatrone 34 geführt (siehe Pfeile 200). Von der Außenseite der Patrone 34 strömt die Flüssigkeit durch die Filterpatrone 34 zu einer „reinen" Innenseite der Filterpatrone 34 (siehe Pfeile 202). Verschmutzungen in der Flüssigkeit werden an der „schmutzigen" Außenseite der Filterpatrone 34 angesammelt. Gefilterte Flüssigkeit von der „reinen" Seite der Filterpatrone 34 wird wieder in das Drucksystem eingeführt (siehe Pfeil 204).
Bezugnehmend auf 1 umfasst die Anordnung 20 außerdem einen perforierten Kern 24. Wie in 2 gezeigt ist, ist der Kern 24 vorzugsweise feststehend innerhalb der Filterbuchse 22 befestigt. Der Kern 24 kann zum Beispiel durch Presspassung auf einem zylindrischen Befestigungsstift 36, der an einem unteren Ende 32 der Filterbuchse 22 ausgebildet ist, befestigt sein (siehe 2). Es kann auch Kleber verwendet werden, um den Kern 24 besser an dem Stift 36 zu befestigen. Zusammengebaut, wie es in 2 gezeigt ist, passt die Filterpatrone 34 über den Kern 24, so dass der Kern 24 eine radiale Verstärkung für die Filterpatrone 34 vorsieht. Die durch den Kern 24 vorgesehene radiale Verstärkung verhindert, dass die Filterpatrone 34 während der Anwendung radial nach innen einbricht.
Nochmal bezugnehmend auf 1 umfasst die Filteranordnung 20 außerdem ein ringförmiges Dichtungselement 26 (z.B. einen O-Ring) und einen Stopfen 32. Das ringförmige Dichtungselement 26 ist vorzugsweise in der Nähe eines oberen Endes 28 der Filterbuchse 22 befestigt, um eine fluidundurchlässige Dichtung mit dem Filterkopf 45 zur Verfügung zu stellen. Der Ablassstopfen 30 ist vorzugsweise in eine Ablassstopfenöffnung 31 (in 2 gezeigt) geschraubt, die durch das untere Ende 32 der Filterbuchse 22 begrenzt ist.
Die Filterbuchse 22 ist vorzugsweise eine „aufschraubbare" („spin-on") Filterbuchse 22. Mit „spin-on" ist gemeint, dass die Filterbuchse 22 an den Motorkopf 45 durch Drehen (d.h. zusammendrehen, um eine Achse drehen oder rotieren) der Filterbuchse 22 angeschlossen ist. Wie zum Beispiel in 2 gezeigt ist, umfasst die Filterbuchse 22 Innengewinde 38, das mit einem entsprechenden, durch den Filterkopf 45 definierten Gewinde 47 ineinander greift. Das ringförmige Dichtungselement 26 der Filterbuchse 22 ist vorzugsweise in einer ringförmigen Aussparung 40 befestigt, die direkt unterhalb des Gewindes 38 liegt. Wenn die Filterbuchse 22 vollständig auf den Filterkopf 45 geschraubt ist, greift die ringförmige Dichtung 26 vorzugsweise mit einer zylindrischen Dichtungsfläche 49 des Filterkopfes 45 ineinander, um eine fluidundurchlässige Dichtung vorzusehen. Immer noch bezugnehmend auf 2 umfasst die Filteranordnung 20 außerdem ein inneres ringförmiges Dichtungselement 50. Das innere ringförmige Dichtungselement 50 ist in einer ringförmigen Aussparung 52 befestigt, die durch die Filterpatrone 34 definiert wird. Wenn die Filterbuchse 22 vollständig auf den Filterkopf 45 geschraubt ist, ragt eine zylindrische Verlängerung 54 des Filterkopfes 45 teilweise in die Filterpatrone 34. Die Verlängerung 54 umfasst eine zylindrische Dichtungsfläche 55, die mit dem ringförmigen Dichtungselement 50 ineinander greift, um eine fluidundurchlässige Dichtung vorzusehen.
Vorzugsweise hat die Filterbuchse 22 einen im Wesentlichen dünnwandigen Aufbau und wird aus Metall gebildet, wie zum Beispiel Aluminium, Stahl oder einem anderen geeigneten Material. Der Kern 24 ist vorzugsweise auch aus einem Material wie Stahl oder Aluminium hergestellt.
Die 3A und 3B sind auseinandergezogene Ansichten der Filterpatrone 34. Die Filterpatrone 34 umfasst ein zylindrisches Filtermedium 60, das obere und untere Enden 61 und 62 besitzt, die jeweils in oberen und unteren Endkappen 64 und 65 befestigt sind. Ein Einbettungsmaterial (z.B. ein Material, das adhäsive Eigenschaften besitzt, wie zum Beispiel Urethan) kann verwendet werden, um die oberen und unteren Enden 61 und 62 in ihren entsprechenden Endkappen 64 und 65 abzudichten und zu befestigen. Das Filtermedium 60 hat vorzugsweise eine Faltenkonfiguration. In bestimmten Ausführungsformen kann das Filtermedium 60 ein Faltenpapiermedium umfassen, das zum Filtern von Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Kraftstoff, Motoröl, Hydraulikflüssigkeiten oder anderen flüssigen Medien angepasst ist. Beispielhafte Filtermediumtypen umfassen gesintertes Metall, Zellulose, synthetische Medien, Drahtnetz und Glasfasern. Außerdem kann gefaltetes oder ungefaltetes Filtermedium verwendet werden.
Bezugnehmend auf 3B umfasst die obere Endkappe 64 der Filterpatrone 34 einen Ringkanal 66, der so dimensioniert ist, dass er das obere Ende 61 des Filtermediums 60 aufnimmt. Die obere Endkappe 64 umfasst außerdem vorzugsweise einen Handgriff 68 (der am besten in den 3A und 4 gezeigt ist) zur Anwendung beim Herausziehen der Filterpatrone 34 aus der Filterbuchse 22 während des Patronenherausnahmeprozesses. Des Weiteren definiert die obere Endkappe 64 vorzugsweise die ringförmige Aussparung 52 (in 2 gezeigt) zum Befestigen des ringförmigen Dichtungselementes 50.
Bezugnehmend auf die 6 und 7 umfasst die untere Endkappe 65 der Filterpatrone 34 vorzugsweise eine Bodenwand 70 und eine umlaufende Seiten wand 72, die von der Bodenwand 70 nach oben ragt. Die untere Endkappe 65 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, wie zum Beispiel mit Glas gefülltes Nylon. Vorzugsweise sind die Bodenendwand 70 und die Seitenwand 72 integral als ein einziges einheitliches Stück ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform ist die Seitenwand 72 vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das für Flüssigkeiten (z.B. Hydrauliköl) undurchlässig ist.
Bezugnehmend auf 7 ist die Bodenwand 70 vorzugsweise im Wesentlichen eben. Eine Vielzahl von Verriegelungselementen 74 ragt von der unteren Seite der Bodenwand 70 nach außen. Die Verriegelungselemente 74 sind so angepasst, dass sie mit entsprechenden Verriegelungselementen ineinander greifen, die im Boden der Filterbuchse 22 ausgebildet sind, um die relative Drehung zwischen der Filterbuchse 22 und der Filterpatrone 34 zu verhindern. Weitere Einzelheiten betreffend die Verriegelungselemente 74 sind in der Anmeldung mit dem Aktenzeichen Nr. 60/280,786 mit dem Titel BOWL-CARTRIDGE FILTER HAVING INTERLOCK MECHANISM AND METHODS zu finden.
Immer noch bezugnehmend auf 7 definiert die Bodenwand 70 außerdem eine Vielzahl von Drainageöffnungen 76. Wie am besten in 8 gezeigt ist, ist jede der Drainageöffnungen 76 vorzugsweise in Umfangsrichtung länglich. Die Drainageöffnungen 76 sind nahe der Seitenwand 72 angeordnet. Die Innen- und Außenseiten 78 und 80 der Drainageöffnungen 76 sind durch Bögen definiert, die um einen Mittelpunkt 82 der unteren Endkappe 62 geschwungen sind. Die Enden 84 der Drainageöffnungen 76 sind vorzugsweise abgerundet.
Bezugnehmend auf 5 umgibt die Seitenwand 72 der unteren Endkappe 65 vorzugsweise mindestens einen unteren Teil des Filtermediums 60. Vorzugsweise hat die Seitenwand 72 eine Höhe H₁, die im Vergleich mit einer Gesamthöhe H₂ des Filtermediums 60 relativ kurz ist. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Höhe H₁ der Seitenwand 72 weniger als ein Drittel der Höhe H₂ des gesamten Filtermediums 60. Die Bodenwand 70 und die Seitenwand 72 der unteren Endkappe 65 wirken zusammen, um eine tassenartige Konstruktion zu bilden. In bestimmten Ausführungsformen (z.B. eine Filteranordnung mit einem Durchmesser von 100 Millimetern) ist zwischen der zylindrischen Seitenwand 72 und einer Außenseite 63 des Filtermediums 60 ein Zwischenraum g von unge fähr 5–6 Millimetern ausgebildet. In dem Bereich, der zwischen der Seitenwand 72 und dem Filtermedium 60 liegt, ist eine Rückhaltekammer 94 für Verschmutzungen definiert.
Bezugnehmend auf 9 umfasst die untere Endkappe 65 Innen- und Außenringflansche 86 und 88, die von der Bodenwand 70 nach oben ragen. Die Innen- und Außenflansche 86 und 88 wirken zusammen, um einen Ringkanal 90 zum Aufnehmen des unteren Endes 62 des Filtermediums 60 zu definieren (siehe 5). Der Außenflansch 88 ist von der Seitenwand 72 der unteren Endkappe 65 radial nach innen beabstandet. Ein ringförmiges äußeres Filtermedium 92 ist vorzugsweise in dem Bereich zwischen dem Außenflansch 88 und der Seitenwand 72 befestigt. Die durch die Bodenwand 70 der unteren Endkappe 65 definierten Drainageöffnungen 76 sind direkt unter dem äußeren Filtermedium 92 angeordnet. Das Filtermedium 92 ist vorzugsweise aus einem Material wie synthetisches Fasernetz (z.B. Syntec^®, durch die Donaldson Company Inc. verkauftes Markenmaterial) hergestellt. Das Filtermedium 92 ist vorzugsweise so eingebaut, dass es Flüssigkeit vorfiltert, die durch die Drainageöffnungen 76 aus der Rückhaltekammer 94 austritt. Vorzugsweise werden die Verschmutzungspartikel (z.B. Staub, Metall, usw.), die Durchmesser von mehr als 2 μm oder im Bereich von 2–50 μm haben, in der Kammer 94 zurückgehalten. In einer alternativen Ausführungsform werden Partikel, die größer als 0,5 μm sind, aufgefangen.
Immer noch bezugnehmend auf 9 ragt eine untere ringförmige Verlängerung 96 vorzugsweise von der Bodenwand 70 der unteren Endkappe 65 nach unten. Die untere ringförmige Verlängerung 96 definiert eine innere Ausnehmung 98 zum Befestigen eines ringförmigen Dichtungselementes 100 (gezeigt in 5). Wie am besten in 2 gezeigt ist, ist das ringförmige Dichtungselement 100, wenn die Patrone 34 in der Filterbuchse 22 eingebaut ist, so angepasst, dass eine fluidundurchlässige Dichtung mit einem unteren Teil 103 des Befestigungsstiftes 36 vorgesehen wird, der am unteren Ende 32 der Filterbuchse 22 angeordnet ist.
Nochmals bezugnehmend auf 9 definiert die Seitenwand 72 einen ersten Außendurchmesser. Ein oberes Dichtungselement 102 ragt von der Seitenwand 72 radial nach außen, um einen zweiten Außendurchmesser zu definieren. Vor zugsweise ist das obere Dichtungselement 102 als ein einziges einheitliches Stück integral mit der Seitenwand 72 ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich das obere Dichtungselement 102 umlaufend um den gesamten Umfang der Seitenwand 72. Wie am besten in 9A gezeigt ist, ist eine äußerste Fläche 104 des oberen Dichtungselementes 102 im Wesentlichen abgerundet, so dass das Dichtungselement 102 einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt.
Schaut man nochmals auf 9A, wird durch die Seitenwand 72 an einem Bereich direkt unter dem oberen Dichtungselement 102 eine „Gelenkstelle" 106 definiert. Der Ausdruck „Gelenkstelle" wird so verstanden, dass er eine gelenkartige Konstruktion meint, die dort einen Bereich erhöhter Flexibilität zur Verfügung stellt, wo die Seitenwand prädisponiert ist, sich zu biegen oder sich anzupassen. Wie zum Beispiel in 9A gezeigt ist, wird die Gelenkstelle 106 durch einen Bereich mit verringerter Querschnittsdicke gebildet. Zum Beispiel ist das Gelenk 106 mit einer Radialdicke T₁ gezeigt, die kleiner ist als eine erste Radialdicke T₂ der Seitenwand 72 und auch kleiner ist als eine zweite Radialdicke T₃ der Seitenwand 72. Die erste Radialdicke T₂ liegt unter der Gelenkstelle 106 und die zweite Radialdicke T₃ liegt über der Gelenkstelle 106. Vorzugsweise ist die erste Radialdicke T₂ größer als die zweite Radialdicke T₃. In einer Ausführungsform ist die Dicke T₁ kleiner als oder gleich der halben ersten Dicke T₂. In einer anderen nicht beschränkenden Ausführungsform beträgt die Dicke T₁ ungefähr 0,25 Millimeter (mm), die Dicke T₂ beträgt ungefähr 1 mm und die Dicke T₃ beträgt ungefähr 0,5 mm.
Die Gelenkstelle 106 wird vorzugsweise durch eine abgerundete Nut vorgesehen, die in der Innenfläche der Seitenwand 72 definiert ist. Die Nut hat vorzugsweise einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt. Die Nut erstreckt sich vorzugsweise um den gesamten Innenumfang der Seitenwand 72. Der Abschnitt der Seitenwand 72, der die zweite Dicke T₃ definiert, definiert eine innere Umfangsfläche 109, die in Bezug auf eine entsprechende Innenumfangsfläche 108 des Abschnittes der Seitenwand 72, der die erste Dicke T₂ definiert, radial nach außen abgestuft ist.
Während der Anwendung ist die Filterpatrone 34 innerhalb der Filterbuchse 22 eingebaut, wie es in 2 gezeigt ist. So eingebaut, passt die Patrone 34 über den Kern 24 und das untere ringförmige Dichtungselement 100 bildet eine fluidundurchlässige Dichtung mit dem unteren Ende 32 der Filterbuchse 22. Auch das obere Dichtungselement 102 der unteren Endkappe 65 greift mit einer Innenfläche 110 der Filterbuchse 22 ineinander, um eine radiale Dichtung mit dieser zu bilden. Die Innenfläche 110 der Filterbuchse 22 umfasst eine radiale Abschrägung 112 zum Verbessern dieser Radialdichtung. Wie oben beschrieben ist, bilden die Dichtungselemente 26 und 50 darüber hinaus ringförmige Dichtungen zwischen dem Filterkopf 45 und der Filteranordnung 20.
Während der Anwendung tritt Öl vom Filterkopf 45 durch Öffnungen 114 in die Filteranordnung 20 ein. Von den Öffnungen 114 fließt das Öl in den Bereich zwischen dem Filtermedium 60 und der Innenfläche 110 der Filterbuchse 22. Das Öl fließt dann radial nach innen durch das Filtermedium 60 und auch durch den perforierten Kern 24. Das gefilterte Öl tritt aus der Filteranordnung aus, indem es durch den Kern 24 nach oben zurück in den Filterkopf 45 fließt. Durch das Filtermedium 60 gefilterte Verschmutzungen werden an der Außenfläche des Filtermediums 60 zurückgehalten. Schwerere Kontaminanten bewegen sich nach unten in die zwischen der Seitenwand 72 der unteren Endkappe 65 definierte Verschmutzungskammer 94. Während der Filtration verhindert das obere Dichtungselement 102, dass sich Verschmutzungen am Boden der Filterbuchse 22 ansammeln, indem die Migration der Verschmutzungen zwischen der Seitenwand 72 und der Innenfläche der Filterbuchse 22 verhindert wird. Stattdessen werden die Verschmutzungen in die Verschmutzungskammer 94 geführt.
Wenn das Filtermedium 60 mit Verschmutzungen zugesetzt wird, kann die Filterbuchse 22 vom Filterkopf 45 abgeschraubt werden, um Zugang zur Filterpatrone 34 vorzusehen. Nachdem die Filterbuchse 22 abgeschraubt wurde, wird die Filterpatrone 34 axial aus der Filterbuchse 22 gezogen. Die Gelenkstelle 106 reduziert den Dichtungsdruck, der zwischen dem oberen Dichtungselement 102 und der Innenfläche der Filterbuchse 22 besteht. Somit kann die Filterpatrone 34 mit minimalem Widerstand aus der Filterbuchse 22 gezogen werden.
Wenn die Filterpatrone 34 aus der Filterbuchse 22 herausgenommen wird, strömt etwas von dem ungefilterten Fluid innerhalb der Rückhaltekammer 94 nach unten durch das Ringfilter 92 und wird durch die Drainageöffnungen 76 in die Filterbuchse 22 abgelassen. Der Rest der ungefilterten Hydraulikflüssigkeit strömt durch das Filtermedium 60 und läuft durch eine mittige Bodenöffnung, die durch die untere Endkappe 65 definiert wird, in die Filterbuchse 22 ab. Unabhängig vom Strömungsweg wird die ungefilterte Hydraulikflüssigkeit innerhalb der Rückhaltekammer 94 für Verschmutzungen mit ringförmiger Strömung gefiltert, bevor es in die Filterbuchse 22 abgelassen wird. Demzufolge wird nur gereinigtes gefiltertes Fluid in die Filterbuchse 22 abgelassen. Die Verschmutzungen werden vollständig in der Kammer 94 aufgenommen und werden mit der Filterpatrone 34 weggeworfen. Somit wird eine neue, in die Filterbuchse 22 eingesetzte Filterpatrone nicht durch in der Filterbuchse 22 vorhandene Flüssigkeit verunreinigt.
Die 10–14 zeigen eine andere untere Endkappe 65', die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Die untere Endkappe 65' umfasst einen Ringflansch 88', der von einer Außenseitenwand 72' umgeben ist. Eine Rückhaltekammer 94' ist zwischen dem Flansch 88' und der Seitenwand 72' begrenzt (siehe 13). Die Rückhaltekammer 94' ist zum Aufnehmen eines ringförmigen zweiten Filters angepasst, wie zum Beispiel des in 9 gezeigten Filters 92. Durch den Boden der unteren Endkappe 65' sind Drainageöffnungen 76' definiert (siehe 11), um das Ablaufen der Flüssigkeit aus der Rückhaltekammer 94' zu erlauben.
Bezugnehmend auf 10 definiert die Oberseite der unteren Endkappe 65' eine mittige Nabe oder Säule 200, die so angepasst ist, dass sie innen in das zylindrische Filtermedium passt, wie zum Beispiel das in 3B gezeigte Filtermedium 60. An der unteren Seite der Nabe 200 sind Rippen 202 (in 11 gezeigt) zum Verstärken der Nabe vorgesehen, um das Deformieren der Nabe in Reaktion auf Druckdifferenzen zu vermeiden. Wie in den 10 und 11 gezeigt ist, umfasst die untere Endkappe 65' außerdem an der Seitenwand 72' positionierte Verriegelungselemente 74'. Die Verriegelungselemente 74' sind so angepasst, dass sie in entsprechende, in einer entsprechenden Filterbuchse definierte Verriegelungsausnehmungen passen.
Immer noch bezugnehmend auf die 10 und 11 umfasst die oberste Kante der Seitenwand 72' ein umlaufendes Dichtungselement 102', das im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das Dichtungselement 102 besitzt. Durch die Seitenwand 72' direkt unterhalb des umlaufenden Dichtungselementes 102' ist eine umlaufende Gelenkstelle 106' definiert. Um die Flexibilität des umlaufenden Dichtungselementes 102' weiter zu verbessern, definiert das umlaufende Dichtungselement 102' vorzugsweise mindestens einen Entlastungsschlitz 206, um zu verhindern, dass sich das Dichtungselement 102 zusammenzieht oder verbiegt, wenn die untere Endkappe 65' in ihre entsprechende Filterbuchse eingesetzt wird. In einer Ausführungsform werden zwei Entlastungsschlitze 206 durch das Dichtungselement 102' definiert. Vorzugsweise sind die zwei Entlastungsschlitze 206 um den Umfang des Dichtungselementes 102' herum gleichmäßig beabstandet, so dass sie ungefähr 180° voneinander beabstandet sind. In einer anderen Ausführungsform können vier Entlastungsschlitze durch das Dichtungselement 102 hindurch definiert sein. In dieser Ausführungsform sind die Entlastungsschlitze vorzugsweise um ungefähr 90° um den Umfang des Dichtungselementes 102' herum beabstandet.
14 zeigt eine repräsentative Schlitzkonfiguration für die Entlastungsschlitze 206. In dieser Konfiguration umfasst der Entlastungsschlitz 206 zwei gegenüberliegende, im Wesentlichen parallele Wände, die sich von dem obersten Teil des Dichtungselementes 102' vertikal nach unten erstrecken. Die vertikalen Wände schneiden mit einer Querwand, die die zwei vertikalen Wände miteinander verbindet. Somit hat der dargestellte Schlitz eine im Wesentlichen rechteckige Form. Es ist jedoch zu erkennen, dass Schlitze mit anderen Formen ebenso verwendet werden könnten. In einer Ausführungsform liegt der Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Wänden des Schlitzes im Bereich von 0,25 bis 1,27 Millimeter (0,01 bis 0,05 inches) und die Tiefe des Schlitzes liegt im Bereich von 1,02 bis 3,05 Millimeter (0,04 bis 0,12 inches).

Claims

Filterpatrone (34) enthaltend ein Filtermedium (60) mit einem oberen Ende (61) und einem untere Ende (62), eine obere Endkappe (64), die am oberen Ende (61) des Filtermediums (60) befestigt ist; eine untere Endkappe (65), die am unteren Ende (62) des Filtermediums (60) befestigt ist und eine Bodenwand (70) sowie eine Seitenwand (72) aufweist, von denen die Seitenwand (72) sich von der Bodenwand (70) nach oben erstreckt und zumindest einen unteren Bereich des Filtermediums (60) umgibt sowie ein Oberende aufweist gekennzeichnet durch ein umlaufendes Dichtelement (102), welches an einer Stelle in der Nähe des Oberendes der Seitenwand (72) radial nach außen von der Seitenwand (72) absteht und durch eine umlaufende Gelenkstelle (106) in der Seitenwand (72) an einer Stelle unterhalb des umlaufenden Dichtelementes (102), wobei die Gelenkstelle (106) von einem Ring verringerter Querschnittsdicke der Seitenwand (72) gebildet ist.
Filterpatrone nach Anspruch 1, bei der die Seitenwand (72) von einer Außenfläche (63) des Filtermediums (60) so beabstandet ist, dass zwischen der Seitenwand (72) und dem Filtermedium (60) eine Rückhaltekammer (94) für Verschmutzungen definiert wird.
Filterpatrone nach Anspruch 2, bei der die Bodenwand (70) unterhalb der Rückhaltekammer (94) mit einer Vielzahl von Drainageöffnungen (76) versehen ist.
Filterpatrone nach Anspruch 3, weiter enthaltend ein äußeres Filterelement (92) zum Filtern von Flüssig keit, die aus der Rückhaltekammer (94) für Verschmutzungen durch die Drainageöffnungen (76) abfließt.
Filterpatrone nach Anspruch 4, bei der das äußere Filterelement (92) ringförmig und am Boden der Rückhaltekammer (94) für die Verschmutzungen befestigt ist.
Filterpatrone nach Anspruch 1, bei der die Gelenkstelle (106) von einer in der Seitenwand (72) umlaufenden Nut definiert ist.
Filterpatrone nach Anspruch 6, bei der die Nut einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt hat.
Filterpatrone nach Anspruch 6, bei der die Nut in einer inneren Oberfläche der Seitenwand (72) gebildet ist.
Filterpatrone nach Anspruch 1, weiter enthaltend mindestens einen Entlastungsschlitz (206), der das Dichtelement (102) durchsetzt.
Filterpatrone nach Anspruch 9, weiter enthaltend eine Mehrzahl von Entlastungsschlitzen (206), die das Dichtelement (102) durchsetzen.
Filterpatrone nach Anspruch 10, bei der die Entlastungsschlitze (206) gleichförmig über den Umfang des Dichtelementes (102) verteilt sind.
Filterpatrone nach Anspruch 11, bei der die Entlastungsschlitze (206) zwei Entlastungsschlitze (206) aufweisen, die um etwa 180 Grad von einander um den Umfang des Dichtelementes (102) beabstandet sind.