DE69420261T2

DE69420261T2 - Komprimierbare, durch druckunterschiede aktivierte dichtungen für filterelemente und ähnliche

Info

Publication number: DE69420261T2
Application number: DE69420261T
Authority: DE
Inventors: Robert Barnes; Eugene Ostreicher; John Pulek
Original assignee: Cuno Inc
Current assignee: 3M Purification Inc
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2014-03-16
Also published as: WO1994021350A1; KR100288172B1; CA2155414A1; DE69420261D1; EP0690740A4; AU669069B2; AU6365994A; KR960700791A; EP0690740A1; US5399264A; JPH08508195A; CA2155414C; EP0690740B1

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen eine zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung. Spezieller betrifft diese Erfindung in einer Filtrierumgebung eine Dichtung, die zwischen mindestens einem Ende eines Filterelements und einem Gehäuse eingeschoben ist und mit diesen zusammenwirkt.

Hintergrund der Erfindung

Filterelemente sind normalerweise auf dem Fachgebiet schon bekannt und werden im allgemeinen zum Filtern von Flüssigkeiten und Gasen verwendet. Es gibt einige verschiedene Typen von Filterelementen, die zur Zeit auf dem Markt erhältlich sind, wobei jedes, abhängig von der Art der Filtrierung, für die es verwendet werden soll, in der einen oder der anderen Hinsicht vorteilhaft ist. Zum Beispiel enthält ein bekannter Typ eines Filterelements hohle, normalerweise rohrförmige, selbsttragende, mit Harz imprägnierte und verklebte Faserstrukturen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele solcher Filter sind in den US-Patenten Nr. 2,539,767 und 2,539,768 für Anderson beschrieben und werden vom Rechtsnachfolger durch Abtretung hier unter der Handelsmarke MICRO-KLEAN (Cuno, Incorporated, Meriden, Connecticut) hergestellt und verkauft, wobei das Bindungssystem ein wärmehärtbarer Kunststoff ist. Allgemein sind diese Filterelemente relativ steife, selbsttragende, dickwandige, rohrförmige Bauteile, die völlig aus einem harzimprägnierten und verklebten Faserstoff zusammengesetzt sind.
Ein weiterer Typ eines Filterelements ist auch eine hohle, rohrförmige, selbsttragende Struktur, wie sie oben erwähnt ist, aber eine rein thermoplastische, verklebte Faserstruktur auf Polymerbasis. Bevorzugte Ausführungsbeispiele solcher Filter sind in den US-Patenten Nr. 4,100,0()9 und 4,197,156 für Nakajima und andere beschrieben und werden von dem Rechtsnachfolger durch Abtretung hier unter der Handelsmarke Betapure hergestellt und verkauft.
Ein anderer Typ eines Filterelements ist ein gefaltetes oder übereinandergewickeltes Filterelement. Ausführungsbeispiele dieser Filter sind im US-Patent Nr. 3,720,323 für Landree und im US-Patent Nr. 4,464,263 für Brownell ausführlicher beschrieben. Diese Filterelemente können auch selbsttragend sein, obwohl sie außerdem mit Halteteilen verwendet werden können. Die Offenlegung wird ausdrücklich auf die Filterelemente gerichtet, die harzimprägniert und verklebt sind. Es wird jedoch verständlich, dass diese durch ein Filterelement jedes Typs ersetzt werden können. Jedenfalls wird dieses, welcher Typ eines Filterelements auch immer eingesetzt ist, im allgemeinen verwendet, um Flüssigkeiten und Gase durch eine radiale Strömung im Inneren bei einem Differenzdruck zu filtern.
Typischerweise wurden diese Filterelemente angepaßt, um in ein Filtergehäuse abdichtend geklemmt zu werden. Früher war eine Dichtungsfläche des Filtergehäuses zum Erfassen des Endes des Filterpatronenelements erforderlich, um eine Abdichtung zu erzeugen und um eine Umgehung der aus dem Fluid zu filternden Schmutzstoffe zu verhindern. Typischerweise war die Dichtungsfläche eine vom Gehäuse vorstehende kreisförmige Dichtungslippe oder Messerkante, die mit dem Ende des Filterelements in Eingriff stand und mit der Achse des Filters konzentrisch war. Mit jedem Ende des Filterpatronenelements stand eine Dichtungsfläche in Eingriff. Die Dichtungsfläche war im Ende der Faserstruktur eingelagert, um zwischen der Kante und dem Filterelement eine Abdichtung zu bewirken. Anschließend wurde eine Druckfedereinrichtung oder Klemmeinrichtung verwendet, um eine ausreichende Kraft zum Einfügen der Dichtungsfläche des Gehäuses in das Ende des Filterpatronenelements zu bewirken.
Alternativ dazu gibt es Ausführungen von Filtergehäusen und -patronen, die weder eine die Abdichtung zwischen Filtergehäuse und Patrone bewirkende Abdichtungskante noch eine unabhängige Feder- oder Klemmeinrichtung verwenden. Diese Ausführungen sind für Filterpatronen kennzeichnend, die eine in die Patronenkonstruktion einstückig eingebaute Feder und Dichtung aufweisen und gegen flache glatte Flächen in dem Filtergehäuse abdichten. Bei Installation wird die Filterpatrone zwischen der Abdeckung und dem Untersatz des Filtergehäuses zusammengedrückt, und die mit dem Filtermedium kombinierte, einstückige Feder erzeugt die anfängliche Abdichtungskraft an den hinteren Abdichtungen der Filterpatrone. Gegen diese Dichtungskraft der Patrone wirkt jedoch ein Differenzdruck, der die Dichtungskraft wirksam reduziert und es möglicherweise zuläßt, dass eine Umgehung stattfindet. Beispiele dieses Typs der Konstruktion einer Filterpatrone sind die Peco Filter-TexTM Patrone und die Pall Profile PRS Serienfilter.
Es wurden Versuche zur Lösung dieses Problems unternommen, wobei einige erfolgreicher waren als die anderen. Zum Beispiel hat der Rechtsnachfolger durch Abtretung der vorliegenden Erfindung eine Dichtung mit einer Schmelzfläche entwickelt, die an das Filterelement anstößt. Die gegenüberliegende Oberfläche wirkt mit den Dichtungsflächen des Gehäuses zusammen, um die notwendige Abdichtung zu bewirken. Eine solche Dichtung und das Verfahren ihrer Herstellung sind Gegenstand der US-Patente Nr. 5,015,316 und 5,028,327, für Ostreicher und andere.
Ein weiteres, mit diesen Typen von Filterpatronenelementen verbundenes Problem besteht darin, dass es oft schwierig ist, eine wirksame Abdichtung bereitzustellen. Es sind verschiedene Mittel zum Abdichten der Enden von Filtern bekannt, aber die meisten, wenn nicht alle dieser Mittel können nicht ohne weiteres mit dem bevorzugten Typ des hier beschriebenen Filterelements verwendet werden und/oder sind bei Verwendung kostspielig und uneffizient. Zum Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 2,726,184, für Cox und andere ein Verfahren zur Verbesserung der Verschlüsse eines gefalteten oder übereinandergewickelten Filterelements. Das Verfahren umfaßt das Aufbringen einer Menge nicht polymerisierten, wärmehärtenden Klebstoffs in flüssiger Form auf der Oberfläche von Endscheiben, wobei der aufgebrachte Klebstoff aushärten kann und anschließend die Endscheiben auf dem Ende des Filterelements angebracht werden. Der Klebstoff kann die Form eines vorgeschnittenen festen Klebstoffringes haben, der in der Scheibe angebracht werden kann. Dieses Verfahren ist kompliziert und kostspielig und erfordert vorgeformte Endscheiben, die an dem Ende des Filterelements abzudichten sind.
Ein weiteres Beispiel ist das US-Patent Nr. 2,771,156 für Kasten und andere, das ein gefaltetes Filterelement und elastische Endabdeckungen aus Kunststoff beschreibt, wobei das gefaltete Filterelement darin eingelagert ist. In einem Verfahren zum Formen der Endabdeckung werden die Enden des gefalteten Elements in eine mit einer Kunststoffverbindung gefüllte Form eingetaucht und ausgehärtet. Wenn das Filterelement aus der Form entfernt ist, werden die Enden der Falten mit einem zähen, gummiähnlichen Produkt, d. h. "Plastisol" - einem Vinylharz mit Füllstoffen, Farbstoffen, Weichmachern und/oder Stabilisierern überzogen.
Außerdem offenbart das US-Patent Nr. 5,075,004 für Gershenson und andere eine Filtriervorrichtung, die einen Schlauchfilter mit einer Abschlußdichtung aufweist, die aus einem thermoplastischen gummiartigen Material hergestellt ist. Die Dichtung ist derart geformt, dass sich der obere Lippenbereich der Dichtung wölbt, um eine Abdichtung gegen die Abdeckplatte zu bilden, wenn die Abdeckplatte der Vorrichtung geschlossen wird. Bemerkenswert ist jedoch, dass eine solche Dichtung an ein Schlauchfilter angenäht und nicht an einem Filterelement befestigt ist. Darüber hinaus ist klar, dass der nach innen gerichtete obere Bereich nicht die gewünschte Dichtungswirkung an den vorstehend be schriebenen, normalen Filterelementen haben würde, die es erforderlich machen, dass das Fluid radial nach innen strömt.
Darüber hinaus erörtert das Britische Patent Nr. 1 253 354, für Tecalemit (Engineering) Limited eine aus einem gummiartigen Material hergestellte kompressible, ringförmige Dichtung, die ein großes offenes Ende, das auf ein Filtergehäuse gerichtet ist, und ein kleines offenes Ende mit einem ringförmigen Flansch aufweist, das auf ein Filterelement gerichtet ist.
Ungeachtet dieser Abdichtungsmethoden ist klar, dass im Stand der Technik ein leichtes Mittel oder eine leichte Vorrichtung, um durch dieses das Filterelement mit dem Gehäuse abzudichten, ohne dass irgendeine Art von Feder- oder Klemmeinrichtung und/ oder die Dichtungsfläche erforderlich ist, nicht vorgesehen ist. Sowohl bei Kasten und andere als auch bei Ostreicher und andere wird deutlich, dass irgendeine Art von Klemmvorrichtung genutzt wird, um die Dichtungsfläche des Gehäuses mit verschiedenen dichtungsähnlichen Mitteln in Kontakt zu halten, die an den Enden des Filterelements angeordnet sind.
Folglich gibt es einen klar definierten industriellen Bedarf für eine Dichtung, die die Notwendigkeit ausschließen wird, dass das Gehäuse eine Dichtungsfläche hat und die den mit den meisten Filtriervorrichtungen verwendeten herkömmlichen Feder- und Klemmenaufbau angemessen ersetzen wird.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Dichtung von Filterelementen und dergleichen vorzusehen, die zumindest an einem Ende oder an beiden Enden des Filterelements befestigt ist und mit einem Gehäuse zusammenwirkt, und die sich im Funktionseingriff mit diesem Gehäuse befindet und eine notwendige abdichtende Oberfläche am Gehäuse ausschließt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtung, wie oben, bereitzustellen, die normalerweise herkömm liche Mittel zum Klemmen oder Abdichten des Filterelements am Gehäuse ersetzt.
Deshalb ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung vorgesehen, die zwischen einem Ende von einem rohrförmigen Element und einem Gehäuse wirkt, wobei die Dichtung aufweist:
- einen zusammendrückbaren Bereich mit einem großen offenen Ende und einem kleinen offenen Ende, wobei das große Ende auf das Gehäuse gerichtet ist und das kleine Ende auf das Ende von dem rohrförmigen Element gerichtet ist, und außerdem mit einer inneren Fläche, einer äußeren Fläche und einer abgeschrägten Fläche, die zwischen der inneren Fläche und der äußeren Fläche in Verbindung steht, wobei beim Zusammendrücken des zusammendrückbaren Bereichs zwischen dem Gehäuse und dem rohrförmigen Element lediglich die innere Fläche mit dem Gehäuse Kontakt hat und gegen dieses abdichtet, und wobei bei Gebrauch durch den Differenzfluiddruck, der über dem rohrförmigen Element entsteht, die Abdichtung erhöht wird; und
- einen ringförmigen Flansch, der an dem zusammendrückbaren Bereich an dem kleinen Ende davon integriert angebracht ist und sich nach außen erstreckt, wobei der Flansch funktional mit dem Kern von dem rohrförmigen Element in Verbindung steht.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Dichtung gerichtet, wie sie oben beschrieben ist, wobei das rohrförmige Element ein inneres Umfangsgebiet, durch das ein hohler Kern gebildet ist, und ein äußeres Flächengebiet und gegenüberliegende Enden aufweist, wobei die zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung funktional auf zumindest einem von den Enden von dem rohrförmigen Element angeordnet ist, so dass das kleine Ende des zusammendrückbaren Bereichs mit dem Kern in Verbindung steht, und der ringförmige Flansch funktional mit dem Ende der rohrförmigen Elementeinrichtung in Verbindung steht, auf dem die Dichtung angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 die Seitenansicht eines Filterelements teilweise im Längsschnitt, mit einem Dichtungsgegenstand nach der vorliegenden Erfindung, der an jedem Ende dieses Filterelements funktional angebracht ist;
Fig. 2 eine Ansicht im Längsschnitt einer Filtriervorrichtung, die das Filterelement gemäß Fig. 1 funktional darin angebracht aufweist;
Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht des Filterelements nach Fig. 1;
Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt, der im wesentlichen entlang der Linie 4-4 in Fig. 3 geführt ist;
Fig. 5 die Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des Dichtungsgegenstandes der vorliegenden Erfindung, teilweise im Schnitt, dass an einem Ende des Filterelements angebracht ist;
Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des Dichtungsgegenstandes;
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines noch anderen Ausführungsbeispiels des Dichtungsgegenstandes der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 8 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, von einem noch weiteren Ausführungsbeispiel des Dichtungsgegenstandes der vorliegenden Erfindung.

Bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Ausführung der Erfindung

Wie im vorstehenden erörtert, sind die in dieser Erfindung verwendeten Filterelemente, abgesehen von der Neuheit dieser durch die vorliegende Erfindung gelehrten Filterelemente, allgemein auf dem Fachgebiet schon bekannt. Wie zuvor angegeben, können diese Elemente zum Beispiel hergestellt werden, wie es in den US-Patenten Nr. 2,539,767 und 2,539,768 für Anderson des Rechtsnachfolgers durch Abtretung beschrieben ist. In dem gegenwärtigen Herstellverfahren von MICRO-KLEAN ist das Verfahren nach Anderson modifiziert worden, so dass die Fasern aus einer gleichmäßigen, wässrigen Dispersion unter Vakuum angesetzt sind und daran anschließend mit einem wasserlöslichen, wärmehärtbaren Harz vakuumimprägniert werden. Folglich weisen die Filterelemente, die mit der vorliegenden Erfindung etwas zu tun haben, im allgemeinen vorzugsweise ein relativ steifes, selbsttragendes, poröses, dickwandiges, rohrförmiges Bauteil auf, das völlig aus harzimprägnierten und verklebten Faserstoffen besteht.
Es wird jedoch deutlich, dass insofern als sich die vorliegende Erfindung auf eine verbesserte Einrichtung zum Abdichten des Filterelements an dem Gehäuse bezieht, ein Filterelement jedes beliebigen Typs anstelle der bevorzugten Filterelemente ersetzt werden kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zur Bequemlichkeit sind die Filterelemente vom Typ harzimprägnierter und verklebter Fasern hier veranschaulicht und durch ein Beispiel klargemacht. Es wird jedoch verständlich, dass andere herkömmliche Filterelemente verwendet werden können, und dass die vorliegende Erfindung zwangsläufig nicht darauf beschränkt ist.
Mit Bezug auf die Zeichnungen ist in Fig. 1 das Filterelement der vorliegenden Erfindung dargestellt und allgemein durch das Bezugszeichen 10 angegeben. Das Filterelement 10 umfaßt vorzugsweise eine zylindrische Struktur oder ein Gehäuse 11 mit einer äußeren Fläche 12, einer inneren Umfangsfläche 13, die einen hohlen axialen Kern 14 definiert, und gegenüberliegende Enden 15 und 16. Die äußere Fläche 12 kann Nuten 17 enthalten, um einen vergrößerten Flächenbereich und Kapazität für Schadstoffe zu schaffen. An jedem Ende 15 und 16 des Elements 10 befindet sich eine im allgemeinen elastische, zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung, die normalerweise mit dem Bezugszeichen 18 angeben ist und verwendet wird, um das Element 10 in einem Gehäuse zu verwenden, wie es im folgenden spezieller erörtert wird.
Das Filterelement 10 ist typischerweise Teil einer Filtriervorrichtung, die in der Fig. 2 allgemein durch das Bezugszeichen 20 angegeben ist. Wie gezeigt ist, enthält die Vorrichtung 20 im allgemeinen ein normalerweise durch das Bezugszeichen 21 angegebenes Gehäuse und das Element 10, das in dem Gehäuse 21 funktional angeordnet ist. Das Gehäuse 21 enthält typischerweise einen behälterähnlichen Untersatz 22 und eine Abdeckung 23, die an dem Untersatz 22 sicherbar befestigt ist durch eine auf dem Fachgebiet schon bekannte beliebige Einrichtung, beispielsweise die komplementären Lippen 25 und 26 an dem Untersatz 22 und die Abdeckung 23, beziehungsweise mit einem O-Ring 24 dazwischen. In der Filtriervorrichtung 20 und spezieller in der Abdeckung 23 ist ein Einlaßanschluß 27 dargestellt, um für das zu filternde Fluid in eine zwischen dem Gehäuse 21 und dem Element 10 definierte Kammer 28 einen Einlaß vorzusehen. In ähnlicher Weise ist ein zweiter Anschluß 30 gezeigt, der durch die Abdeckung 23 eine Verbindung zwischen dem hohlen axialen Kern 14 und der äußeren Umgebung bewirkt, um für das Fluid, das gefiltert wurde, einen Auslaß vorzusehen. Folglich sollte deutlich werden, dass beabsichtigt ist, das Filterelement 10 zum Filtern von Flüssigkeiten und Gasen zu verwenden, die normalerweise gezwungen sind, unter einem Differenzdruck radial einwärts zu strömen (siehe Fig. 2).
Mit weiterem Bezug auf Fig. 2 umfaßt das Gehäuse 21 typischerweise außerdem einen mit Löchern versehenen, hohlen Zentrierstab 31, der am Boden des Untersatzes 22 sicherbar befestigt ist. Der Stab 31 ist normalerweise in dem Untersatz 22 in radialer Richtung konzentrisch so angeordnet, dass das Filterelement 10 dar über angebracht werden kann, wobei der hohle axiale Kern 14 des Elements 10 den Stab 31 aufnimmt.
Bei Gebrauch wird deutlich, dass Fluide, wie Flüssigkeiten und Gase normalerweise durch den Anschluß 27 in die Filtriervorrichtung 20 eintreten und in der Kammer 28 aufgenommen werden. Das Fluid bewegt sich anschließend durch die Wand des Filterelements 10 oder der Patrone und wird im axialen Kern 14 des Elements 10 gesammelt. Das filtrierte Fluid kann dann durch den Auslaßanschluß 30 zur Verwendungsstelle fließen.
Typischerweise sollte die zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung 18 der vorliegenden Erfindung die Betriebsdrücke und -temperaturen aushalten können, die für das Filterelement 10 bei seiner beabsichtigten Verwendung erforderlich sind, und so wurde hier kein besonderer Betriebsbereich festgesetzt.
Das Filterelement 10 kann in veränderlichen Längen oder in Vielfachen einer einzelnen Länge, übereinander gestapelt, verwendet werden. In einer solchen Anordnung werden alle der Elemente in mehrfach übereinander gestapelten Anordnungen vorzugsweise durch ein Bindemittel, z. B. Polypropylen, miteinander befestigt, um eine Ausrichtung und dauerhafte Bindung als feste Abdichtung gegen eine Umgehung von Fluiden zu gewährleisten.
Das grundlegende neue Bauteil der Filtriervorrichtung 20 und spezieller des Filterelements 10 der vorliegenden Erfindung ist die im allgemeinen elastische, zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung 18, die an den Enden 15 und 16 des Filterelements 10 angeordnet ist. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Vorrichtung 20, z. B. der Temperatur, der Art des Fluides usw., ist die Dichtung 18 vorzugsweise aus einem in Wärme ausgehärtetem Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer hergestellt. Ein Beispiel von in Wärme ausgehärteten Gummis, die zur Verwendung beim Herstellen der Dichtung 18 geeignet sind, sind Ethylen-Propylen-Terpolymere (EPDM). Ein Beispiel eines für die vorliegende Erfindung geeigneten thermopla stischen Elastomers ist Santopren, ein legiertes Polymer aus Polypropylen und EPDM, das eine Handelsmarke von Monsanto Company ist und von dort erhältlich ist.
Die Dichtung 18 umfaßt im allgemeinen einen zusammendrückbaren Bereich 35, der normalerweise ein großes offenes Ende 36 und ein kleines offenes Ende 37 aufweist, und einen ringförmigen Flansch 38, der am zusammendrückbaren Bereich 35 an dem kleinen Ende 37 davon einstückig befestigt ist. Gemäß den Fig. 1 und 4 ist der zusammendrückbare Bereich 35 der Dichtung 18 im allgemeinen vorzugsweise kegelstumpfförmig und enthält eine normalerweise glatte, radial nach innen geneigte, innere Fläche 40 und eine äußere Fläche 41, die in der Nähe ihres kleinen Endes 37 ähnlich geneigt ist, wobei sie aber konisch ist, so dass sie eine abgeschrägte Fläche 42 in der Nähe ihres großen Endes darstellt, derart, dass die abgeschrägte Fläche 42 zwischen der inneren Fläche 40 und der äußeren Fläche 41 der Dichtung 18 kommuniziert. Wie in Fig. 1 dargestellt, erstreckt sich der ringförmige Flansch 38 im allgemeinen in radialer Richtung nach außen und steht funktional mit einem oder beiden der Enden 15, 16 des Filterelements 10 in Verbindung.
Darüber hinaus kann die Dichtung 18, wie es in Fig. 3 spezieller gezeigt ist, auch zumindest eine und vorzugsweise drei Rippeneinrichtungen 43 aufweisen, die mit der Übergangsfläche zwischen dem zusammendrückbaren Bereich 35 und dem Flansch 38 ausgebildet sind und sich von dieser nach innen erstrecken. Die Rippeneinrichtungen 43 liegen im allgemeinen parallel zu dem Flansch 38. Funktionell werden die Rippeneinrichtungen 43 verwendet, um das Filterelement 10 an dem Zentrierstab 31 auszurichten, wenn das Filterelement 10 darüber angebracht wird. Zum Beispiel stehen die Kanten 44 der Rippeneinrichtungen 43 gemäß Fig. 3 mit dem Zentrierstab 31 tangential in Kontakt. Auf der Grundlage dieses Kontakts kann das Filterelement 10 über dem Zentrierstab 31 im Gehäuse 21 genau ausgerichtet werden.
In den Zeichnungen ist der Zentrierstab 31 allgemein zylindrisch dargestellt. Es sind jedoch auch dreieckige Zentrierstäbe üblich und daher wird deutlich, dass die Dichtung 18 mit den Rippeneinrichtungen 43 einen solchen dreieckigen Zentrierstab aufnehmen und das Filterelement zentrieren kann, das in einem, einen derartigen Zentrierstab enthaltenden Gehäuse angebracht ist. Die Erfindung soll außerdem nicht zwangsläufig auf drei, gemäß den Zeichnungen angeordneten, Rippeneinrichtungen beschränkt sein. Folglich kann auch ein rechteckiger oder anderer normaler Zentrierstab mit der vorliegendem Erfindung verwendet werden, wobei die Anzahl und Stellung der Rippeneinrichtungen 43 zur Verwendung damit eingestellt wird.
Es gibt verschiedene Einrichtungen, durch die die zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung 18 mit dem Filterelement 10 funktional verbunden werden kann. Spezieller kann die Dichtung in Abhängigkeit von der Verträglichkeit zwischen Dichtung 18 und Filterelement 10 sowie von dem beabsichtigten Gebrauch des Filters befestigt oder mit dem letzteren in zumindest drei unterschiedlichen Arten funktional verbunden werden, d. h. mechanisch befestigt, mit einem entsprechenden Klebstoff festgemacht, oder damit thermisch verklebt. Wenn die zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung 18 ein in Wärme ausgehärtetes Gummimaterial ist, kann sie mit dem Filterelement 10 durch Klebemittel oder mechanische Mittel funktional befestigt werden. Klebemittel sollen beliebige, an sich bekannte Mittel enthalten. Neben den zuvor erwähnten Befestigungsmethoden kann ein thermoplastischer Elastomerwerkstoff mit dem Filterelement 10 durch ein beliebiges, an sich bekanntes Mittel und vorzugsweise durch thermisches Verbinden verklebt werden. Manchmal ist für das thermische Verbinden eine dazwischenliegende verträgliche, thermoplastische Scheibe 45 erforderlich, die mit dem Filterelement 10 verklebt werden kann. Die Fig. 1 und 4 stellen im allgemeinen das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Dichtung 18 dar. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel, das eine Dichtung verwendet aus Santopren-Elastomer mit einem mit Phenolharz verklebten Micro- Klean-Filterelement macht die Verwendung einer Zwischenscheibe aus Polypropylen erforderlich, die mit dem Filterelement thermisch verbunden werden kann, entweder bevor sie funktional an der Dichtung befestigt ist oder danach. Die Scheibe kann mit der Dichtung thermisch verklebt oder mechanisch befestigt werden.
Mit Bezug jetzt auf Fig. 5 bis 8 kann die Dichtung 18 weiter eine Schürze 46 umfassen, die mit dem Flansch 38 einstückig verbunden ist, und die sich im Gehäuse 21 weiter erstreckt, um mit dem Filterelement 10 funktional in Eingriff zu kommen. Wie in den verschiedenen Ausführungsbeispielen, die in Fig. 5 bis 8 gezeigt sind, ersichtlich ist, kann sich die Schürze 46 von einer beliebigen von mehreren Verbindungsstellen am Flansch 38 erstrecken.
Ausdrücklich für das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel, erstreckt sich die Schürze 46 vom äußeren Umfang des Flansches 38 fest um ein Ende des Filterelements 10 herum. Die Schürze 46 enthält an ihrem distalen Ende 48 vorzugsweise mindestens einen einwärts gerichteten Flansch 47, der zumindest von einer der Nuten 17 im Filterelement 10 aufgenommen ist. Folglich ist die Dichtung 18 an dem Element 10 durch die Schürze 46 befestigt, die, anstelle durch einen Klebstoff, mit dem Element 10 abdichtend in Eingriff steht.
In der Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Dichtung 18 dargestellt, wobei das Filterelement 10 eine ringförmige Aussparung 50 an dem Ende 15 oder 16 davon aufweist. Die Aussparung 50 nimmt die Schürze 46 auf, die sich in diesem Ausführungsbeispiel normalerweise von dem mittleren Bereich des Flansches 38 erstreckt. Mindestens ein ringförmiger Widerhaken 51 kann die Schürze 46 vorzugsweise an deren Außenfläche 52 einschließen, um zu verhindern, dass die Dichtung aus dem Eingriff mit der Aussparung 50 kommt. Bei Betrieb sind die Widerhaken 51 in der Aussparung 50 als Teil der Schürze 46 verschiebbar aufgenommen. Wegen ihres Winkels und Schnittes bewirken die Widerhaken 51 jedoch eine ziemlich durchgehende Abdichtung und werden nicht leicht aus dem Eingriff mit der Aussparung 50 gebracht.
Mit Bezug auf Fig. 7 ist noch ein anderes Ausführungsbeispiel der Dichtung 18 gezeigt, in welchem sich die Schürze 46 von der Übergangsfläche 53 des zusammendrückbaren Bereiches 35 und dem Flansch 38 erstreckt. Die Schürze 46 befindet sich normalerweise hier mit einer Senkung 54 in der inneren Umfangsfläche 13 des Filterelements 10 in Eingriff. Während auch die Schürze 46 mindestens einen Widerhaken 51 enthalten kann, wie vorstehend genau beschrieben, wird deutlich, dass zum Festhalten der Dichtung 18 am Element 10 eine unabhängige Einrichtung wie der zusammendrückbare Ring 55 verwendet werden kann, um die Dichtung am Filterelement 10 zu befestigen. Wenn der Ring 55 verwendet wird, ist er vorzugsweise so angeordnet, dass er die innenliegende Fläche 56 der Schürze 46 unter den Rippeneinrichtungen 43 bei Ausdehnung kraftvoll berührt. Eine Lippe 57 kann sich von dem körperfernen Ende 58 der Schürze 46 nach innen erstrecken und in Verbindung mit den Rippeneinrichtungen 43 wirken, um den Ring 55 dazwischen abdichtend zu positionieren. Folglich wird die Dichtung 18 am Filterelement 10 an der Schürze 46 festgemacht, die zwischen dem Festhaltering 55 und der inneren Umfangsfläche 13 des Filterelements 10 befestigt ist.
Mit Bezug auf Fig. 8 erstreckt sich die Schürze 46 wiederum von dem äußeren Umfang des Flansches 38 und fügt sich, ähnlich mit Fig. 5, fest um das Filterelement 10 herum. In Fig. 8 ist die Schürze 46 jedoch mit dem Filterelement 10 an dessen äußerer Fläche 12 durch einen Haltering 60 befestigt, der sich von dem in Fig. 7 unterscheidet. Der Haltering 60 bringt die Schürze 46 um das Filterelement 10 herum kraftvoll in Eingriff, so dass die Schürze 46 zwischen dem Haltering 60 und der äußeren Fläche 12 des Filterelements 10 eingeklemmt wird.
Um auf die Fig. 2 zurückzukommen, es wird deutlich, dass der zusammendrückbare Bereich 35 der Dichtung 18 eine notwendige Abdichtung bewirkt, um die Notwendigkeit nach einer beliebigen zusätzlichen Klemm- oder Dichtungseinrichtung, wie sie normalerweise auf dem Fachgebiet schon bekannt ist, auszuschließen. Es ist bemerkenswert, dass der zusammendrückbare Bereich 35, dessen großes Ende 36 in Richtung des Gehäuses 21 gerichtet ist und dieses berührt und dessen zum Filterelement 10 gerichtetes kleines Ende 37 in der Lage ist gegen eine flache Oberfläche abzudichten, wie es durch den Untersatz 22 und die Abdeckung 23 in der Fig. 2 gezeigt ist. Es ist nicht notwendig, dass die Dichtungsfläche selbst mit dem oberen, nach außen umgebogenen Rand der Dichtung 18 ausgerichtet ist, wie es durch das große offene Ende 36 definiert ist. Tatsächlich kann die Dichtung 18 bei im allgemeinen nicht ausgerichteten Winkeln oder einer Fläche, die mit dem großen offenen Ende 36 nicht "quadratisch" ist, ohne weiteres ausgleichen. Außerdem kann die Dichtung 18 bei minimaler oder maximaler Verformung abdichten. Somit muß sich die Dichtung 18 nicht völlig zusammendrücken, um eine ausreichende Abdichtung zu erzeugen, während sie sich vorzugsweise etwa 1,3 cm (1/2 Zoll) zusammendrücken oder verformen kann.
Wichtig ist, dass die Eigenschaften von Steifigkeit und Kompressionskraft der Dichtung 18 im allgemeinen durch die Härte oder den Härtegrad des Materials" die Dicke des zusammendrückbaren Bereiches und den Winkel, bei dem der zusammendrückbare Bereich 35 geneigt ist, gesteuert werden. Außerdem ist auch die Dichtung 18 differenzdruckaktiviert, während es die Verformung des zusammendrückbaren Bereiches 35 ist, die die notwendige anfängliche Dichtungskraft erzeugt. Das heißt, sobald die Dichtung 18 an der Abdeckung 23 gemäß Fig. 2 festgesetzt ist, wird der sich über dem Filterelement aufbauende Differenzdruck die Dichtbelastung erhöhen, womit eine entsprechende Abdichtung beibehalten wird. Was noch wichtiger ist, die Dichtung 18 wird mit der Abdeckung 23 sicherer in Eingriff gebracht und gegen diese abgedichtet, wenn sich der Differenzdruck in der Filtriervorrichtung 20 erhöht.
Bei Betrieb kann das Filterelement 10 im Gehäuse 21 angebracht werden, indem es über den Zentrierstab 31 geschoben wird. Besonders das Filterelement 10 kann die Dichtung 18 nur an einem Ende nutzen. Wenn dies der Fall ist, wird jedoch äußerst empfohlen, dass das andere Ende des Elements irgendein anderes geeignetes Mittel zum Abdichten hat, um die Funktion dieser Vorrichtung zu unterstützen. Gemäß Fig. 2 befinden sich die Dichtungen 18 an beiden Enden des Elements 10, und wenn die Abdeckung 23 an dem Untersatz 22 befestigt ist, können sich beide Dichtungen 18 zusammendrücken und mit dem Element 10 im Gehäuse 21 abdichtend in Eingriff kommen. Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, drücken sich die Dichtungen 18 normalerweise durch Falten oder Verformen an der Übergangsfläche des zusammendrückbaren Bereiches 35 und des Flansches 38 zusammen. Folglich wird das große Ende 36 des zusammendrückbaren Bereiches 35 näher an das kleine Ende 37 gedrückt und vergrößert sich im Durchmesser. Dies erzeugt die erforderliche Abdichtung.
Somit sollte deutlich werden, dass die Dichtung der vorliegenden Erfindung zum Beispiel beim Abdichten des Filterelements 10 innerhalb des Gehäuses 21 höchst effektiv ist. Während die Erfindung zur Verwendung in einer Filtriervorrichtung besonders geeignet ist, ist sie nicht zwangsläufig darauf beschränkt. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann getrennt verwendet werden zwischen einem rohrförmigen Element und einem Gehäuse der Ausrüstung und dergleichen, um Teile miteinander abzudichten.
Darüber hinaus wird deutlich, dass ein die Dichtung 18 nutzendes Filterelement 10 infolge der Rippeneinrichtungen 43 der Dichtung 18 normalerweise auf dem Zentrierstab 31 selbstzentrierend ist. Es wird außerdem deutlich, dass keine Federn oder Klemmen erforderlich sind, um die Dichtung an der Verwendungsstelle zwischen dem Gehäuse 21 und dem Element 10 festzuhalten.
Auf der Grundlage der vorhergehenden Offenbarung sollte es jetzt offensichtlich sein, dass die Verwendung der Vorrichtung und/ oder der hier beschriebenen Dichtung die im vorstehenden erläuterten Aufgaben durchsetzen wird. Es soll deshalb verständlich werden, dass beliebige Änderungen offenbar in den Umfang der beanspruchten Erfindung fallen und so die Auswahl von speziellen Bauteilen für die Vorrichtung 20 und das Filterelement 10 bestimmt werden kann, ohne vom Geist der hier offenbarten und beschriebenen Erfindung abzuweichen. Insbesondere ist das für die vorliegende Erfindung dargestellte Filterelement, wie es zuvor dargelegt wurde, nicht zwangsläufig auf Filterelemente vom Typ harzimprägnierter und verklebter Fasern beschränkt. Außerdem können andere Einrichtungen zum Festhalten der Dichtung 18 am Filterelement 10 gegen die in den Fig. 7 und 8 offenbarten Ringe oder gegen die Schürze 46, wie vorstehend angemerkt, ersetzt werden. Somit soll der Umfang der Erfindung alle Modifizierungen und Veränderungen umfassen, die in den Umfang der angefügten Patentansprüche fallen.

Claims

1. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung (18), die zwischen einem Ende von einem rohrförmigen Element (10) und einem Gehäuse (21) wirkt, wobei die Dichtung (18) aufweist:

- einen zusammendrückbaren Bereich (35) mit einem großen offenen Ende (36) und einem kleinen offenen Ende (37), wobei das große Ende (36) auf das Gehäuse (21) gerichtet ist und das kleine Ende (37) auf das Ende von dem rohrförmigen Element (10) gerichtet ist, und außerdem mit einer inneren Fläche (40), einer äußeren Fläche (41) und einer abgeschrägten Fläche (42), die zwischen der inneren Fläche (40) und der äußeren Fläche (41) in Verbindung steht, wobei beim Zusammendrücken des zusammendrückbaren Bereichs (35) zwischen dem Gehäuse und dem rohrförmigen Element lediglich die innere Fläche (40) mit dem Gehäuse (21) Kontakt hat und gegen dieses abdichtet;

und wobei bei Gebrauch durch den Differenzfluiddruck, der über dem rohrförmigen Element entsteht, die Abdichtwirkung erhöht wird; und

- einen ringförmigen Flansch (38), der an dem zusammendrückbaren Bereich (35) an dem kleinen Ende (37) davon integriert angebracht ist und sich nach außen erstreckt, wobei der Flansch (38) funktional mit dem Kern von dem rohrförmigen Element (10) in Verbindung steht.

2. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 1, die außerdem eine Schürze (46) aufweist, die mit dem Flansch (38) an dem äußeren Rand davon integriert verbunden ist und sich um ein Ende (15) des rohrförmigen Elements (10) herum erstreckt.

3. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 1, die außerdem eine Schürze (46) aufweist, die mit dem Flansch (38) integriert verbunden ist, und wobei das rohrförmige Element (10) Aussparungen (50) zur Aufnahme der Schürze (46) hat, wobei die Schürze (46) Widerhakeneinrichtungen (51) aufweist, um zu verhindern, daß sich die Dichtung (18) aus den Aussparungen (58) herauslöst.

4. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 1, wobei das rohrförmige Element (10) ein inneres Umfangsgebiet (13) hat und die Dichtung außerdem eine Schürze (46), die sich vom Übergang zwischen dem zusammendrückbaren Bereich (35) und dem Flansch (38) erstreckt und mit dem rohrförmigen Element (10) an dessen innerem Umfangsgebiet (13) Kontakt hat, und Einrichtungen (55) aufweist, um die Dichtung (18) an der Filterelementeinrichtung (10) zu halten, wobei die Halteeinrichtungen (55) die Schürze (46) innerhalb des rohrförmigen Elements (10) kraftvoll in Eingriff bringen, so daß die Schürze (46) zwischen den Halteeinrichtungen (55) und dem inneren Umfangsgebiet (13) des rohrförmigen Elements (10) befestigt ist.

5. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 2, die außerdem Einrichtungen (60) enthält, um die Dichtung (18) an dem rohrförmigen Element (10) zu halten, wobei die Halteeinrichtungen (60) die Schürze (46) um das rohrförmige Element (10) herum kraftvoll in Eingriff bringen, so daß die Schürze (46) zwischen den Halteeinrichtungen (60) und dem rohrförmigen Element (10) befestigt ist.

6. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 1, die außerdem Rippeneinrichtungen (43) aufweist, um das rohrförmige Element (10) mit dem Gehäuse (21) in Ausrichtung zu bringen, wobei die Rippeneinrichtungen (43) mit dem Übergang zwischen dem zusammendrückbaren Bereich (35) und dem Flansch (38) integriert sind und sich davon nach innen erstrecken.

7. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse (21) einen Zentrierstab (31) aufweist, der darin axial angeordnet ist, und wobei die Rippeneinrichtungen (43) zumindest eine Rippe (43) haben, die mit dem Zentrierstab (31) Kontakt hat, um so das rohrförmige Element (10) in dem Gehäuse (21) genau auszurichten.

8. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das rohrförmige Element (10) ein inneres Umfangsgebiet (13), durch das ein hohler Kern (14) gebildet ist, ein äußeres Flächengebiet (12) und gegenüberliegende Enden (15, 16) aufweist, wobei die zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung (18) funktional auf zumindest einem von den Enden von dem rohrförmigen Element (10) angeordnet ist, so daß das kleine Ende (37) des zusammendrückbaren Bereichs (35) mit dem Kern (14) in Verbindung steht, und der ringförmige Flansch (38) funktional mit dem Ende der rohrförmigen Elementeinrichtung (10) in Verbindung steht, auf dem die Dichtung (18) angeordnet ist.

9. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 8, wobei die Dichtung (18) außerdem eine Schürze (46) aufweist, die mit dem Flansch (38) an dem äußeren Rand davon integriert verbunden ist und sich um ein Ende (15) des rohrförmigen Elements (10) herum erstreckt.

10. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 8, wobei die Dichtung (18) außerdem eine Schürze (46) aufweist, die mit dem Flansch (38) integriert verbunden ist, und wobei das rohrförmige Element (10) Aussparungen (50) zur Aufnahme der Schürze (46) hat, wobei die Schürze (46) Widerhakeneinrichtungen (51) aufweist, um zu verhindern, daß sich die Dichtung (18) aus den Aussparungen (50) herauslöst.

11. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 8, wobei die Dichtung (18) außerdem eine Schürze (46) aufweist, die sich von dem Übergang zwischen dem zusammendrückbaren Bereich (35) und dem Flansch (38) erstreckt und mit dem rohrförmigen Element (10) an dessen innerem Umfangsgebiet (13) Kontakt hat, und Einrichtungen (55) vorgesehen sind, um die Dichtung (18) an dem rohrförmigen Element (10) zu halten, wobei die Halteeinrichtungen (55) die Schürze (46) innerhalb des rohrförmigen Elements (10) kraftvoll in Eingriff bringen, so daß die Schürze (46) zwischen den Halteeinrichtungen (55) und dem inneren Umfangsgebiet (13) des rohrförmigen Elements (10) befestigt ist.

12. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 9, die außerdem Einrichtungen (60) aufweist, um die Dichtung (18) an dem rohrförmigen Element (10) zu halten, wobei die Halteeinrichtungen (60) die Schürze (46) um das rohrförmige Element (10) herum kraftvoll in Eingriff bringen, so daß die Schürze (46) zwischen den Halteeinrichtungen (60) und dem rohrförmigen Element (10) befestigt ist.

13. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 8, die außerdem Rippeneinrichtungen (43) aufweist, um das rohrförmige Element (10) mit dem Gehäuse (21) in Ausrichtung zu bringen, wobei die Rippeneinrichtungen (43) mit dem Übergang zwischen dem zusammendrückbaren Bereich (35) und dem Flansch (38) integriert ist und sich davon nach innen erstrecken.

14. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach Anspruch 13, wobei das Gehäuse (21) eine Stabeinrichtung (31) aufweist, um das rohrförmige Element (10) mittig zu positionieren und mit diesem funktional in Verbindung zu stehen, und wobei die Rippeneinrichtungen (43) zumindest eine Rippe (43) aufweisen, die mit der Stabeinrichtung (31) Kontakt hat, um so das rohrförmige Element (10) in dem Gehäuse (21) genau auszurichten.

15. Zusammendrückbare, differenzdruckaktivierte Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das rohrförmige Element eine poröse Filterelementeinrichtung aufweist.