DE69811243T2

DE69811243T2 - Fluidfilteranordnung mit einem ventil und einem fluidstandanzeiger und entsprechendes betriebsverfahren

Info

Publication number: DE69811243T2
Application number: DE69811243T
Authority: DE
Inventors: F. Connelly; A. Gulsvig; G. Soderlund; J. Theisen
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1997-08-19
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2018-08-12
Also published as: US6083381A; EP1011840B1; AU8700498A; DE69811243D1; ES2191954T3; CA2299338A1; AU739807B2; KR20010023098A; ZA987418B; BR9811947A; WO1999008773A1; PL338708A1; CN1142812C; ATE232130T1; US6012485A; JP2001514955A; EP1011840A1; CN1269733A

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft allgemein Entleerungsventilanordnungen, Fluidfilter und Verfahren. In gezeigten, bestimmten besonderen Ausführungsformen betrifft sie Fluidfilter zum Aufschrauben (spin-on-Filter). Insbesondere betrifft die Erfindung ein Entleerungsventil und einen Flüssigkeitsstandsanzeiger in einem Fluidtank oder einem Fluidfilter. Verfahren zum Verwirklichen eines bevorzugten Entleerungsventiles und eines Flüssigkeitsstandsanzeigers werden zur Verfügung gestellt.

Hintergrund der Erfindung

Filter werden in einer Vielzahl von Anwendungen benutzt, die hydraulische Systeme, Kraftstoffsysteme und Motorschmiersysteme umfassen. Solche Filter können generell "spin-on" Filter sein und ein Filterelement innerhalb eines Kanisters oder Gehäuses umfassen, das an einem Ende eine Abdeckung oder Befestigungsplatte besitzt, durch die das Filter an einem Filterkopf an- oder abgeschraubt werden kann. Eine mittige Öffnung und einige umgebende Öffnungen in der Abdeckung sind typischerweise vorgesehen, um einen Strom durch das Filter und das darin enthaltene Filterelement zu leiten, wobei der Strom entweder in eine Richtung von Innen nach Außen (Rückstrom) oder von Außen nach Innen (Vorwärtsstrom) in Bezug auf das Filterelement sein kann. Spin-on-Filter werden gewöhnlich nur einmal benutzt, bevor sie entfernt und ausgetauscht werden.
Fluidfilter können Kraftstoff-/Wassertrenneinrichtungen umfassen. In einer Kraftstoff- /Wassertrenneinrichtung wird Wasser von einer Kraftstoff-/Wassermischung getrennt, um Schaden an den stromabwärtsliegenden Motorkomponenten zu verhindern. Fluidfilter, die Wasser entfernen, werden meistens das abgetrennte Wasser durch Schwerkraft am Boden des Gehäuses sammeln. Das Wasser sollte schließlich aus dem Gehäuse entfernt werden. Einige Modelle von Flüssigkeitsfiltern umfassen einen Mechanismus zum Entfernen des Wassers aus dem Gehäuse durch Anwendung eines Rohrstopfens oder eines Wasserablasshahnes. Typischerweise wird ein Gewindeschaft verwendet, um diesen Mechanismus zu betätigen. Das wird ein Gewindeschaft verwendet, um diesen Mechanismus zu betätigen. Das heißt, der Schaft wird gedreht, um ihn linear vom Gehäuse weg und aus diesem heraus zu bewegen, bis er vom Gehäuse getrennt ist. Sie erfordern oft einige Drehungen, bis sie vom Gehäuse getrennt sind. Oft beginnt Flüssigkeit aus der Einrichtung auszulaufen, sobald sie geöffnet oder gelockert wird. Die auslaufende Flüssigkeit kann auf die Hand des Bedieners und herunter auf den Arm laufen, wenn die Einrichtung um weitere Umdrehungen in die offene oder getrennte Position gedreht wird. Wenn der Mechanismus geschlossen werden soll, ist der Bediener der Flüssigkeit ausgesetzt, wenn der Gewindeschaft oder Stopfen um einige Umdrehungen gedreht wird, bevor er dicht ist oder fest sitzt. Diese Einrichtungen können oft Schraubenschlüsselflächen oder geriffelte Abdeckungen umfassen, um das hohe Drehmoment zu übertragen, das zum Zusammenzudrücken einer Dichtung zum Verhindern des Auslaufens erforderlich ist. Ein ähnlich hohes Drehmoment kann oft erforderlich sein, um die Einrichtung zu lösen, bevor sie manuell gedreht werden kann. Verbesserungen sind wünschenswert.
Das US-A- 4,753,266 offenbart eine Ventilanordnung zum Regeln des in einem geschlossenen Gefäß aufgefangenen Flüssigkeitsstromes durch eine Auslassöffnung in der Bodenwand des Gefäßes. Die Anordnung ist zum selektiven Ablassen der Flüssigkeit am Gefäß befestigt. Ein Ring und ein Entleerungselement sind vorgesehen, wobei das Element eine Entleerungsöffnung dort hindurch umfasst. Der Ring umfasst ein Luftloch dort hindurch. Das Entleerungselement und der Ring sind so angepasst und angeordnet, dass sie zwischen ersten und zweiten Positionen beweglich sind, um entweder die Entleerung durch die Entleerungsöffnung zu erlauben oder zu verhindern.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine wirksame Alternative der Ventilanordnung zur Verfügung zu stellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung erreicht das Ziel durch die Lehre des unabhängigen Anspruches 1, der auf eine Entleerungsventilanordnung für einen Fluidspeicherbehälter oder ein Fluidfilter gerichtet ist. Die Erfindung gemäß Anspruch 7 ist des Weiteren auf eine Filteranordnung gerichtet, die die Entleerungsventilanordnung einschließt und ist gemäß Anspruch 21 auf ein Verfahren zum Entleeren gerichtet.
Zum Erreichen der Vorteile der Erfindung und in Übereinstimmung mit den Zwecken der Erfindung, wie sie hierin verkörpert und ausführlich beschrieben ist, umfasst eine Filteranordnung zur Fluidfilterung ein Gehäuse und eine Ventilanordnung. Das Gehäuse hat einen Einlass zum Aufnehmen von Fluid darin, einen Auslass für den Durchgang von gefiltertem Fluid dort hindurch und eine Entleerungsöffnung. Die Auslassöffnung dient zum Entleeren des Fluides, z. B. Wasser, aus der Filteranordnung. Die Ventilanordnung ist so konstruiert und angeordnet, dass sie zwischen einer geschlossenen und einer offenen Position ohne Anwendung eines Gewindes drehbar ist. Das heißt, um das Ventil zu öffnen, gibt es keine wiederholte Drehung zur linearen Bewegung irgendeiner Struktur weg vom Gehäuse. Die geschlossene Position verhindert die Entleerung des Fluides aus dem Gehäuse durch die Ablassöffnung, und die offene Position erlaubt die Entleerung des Fluides aus dem Gehäuse durch die Auslassöffnung. Diese Anordnung ist insofern vorteilhaft, als dass das Ventil schnell und einfach durch den Bediener betätigt werden kann, was übermäßigen Flüssigkeitsverlust und daraus resultierende Sicherheitsrisiken verhindert. Die Kontaktzeit des Bedieners ist minimiert, was weniger Kontakt mit der Flüssigkeit und damit verbundenen Gesundheitsrisiken bedeutet.
Vorzugsweise definiert die Ventilanordnung ein mit der Auslassöffnung in Strömungsverbindung stehendes Rohr. Das Rohr ist geschlossen, wenn die Ventilanordnung in der geschlossenen Position ist, und das Rohr ist unverschlossen, wenn die Ventilanordnung in der offenen Position ist, um den Fluidstrom dort hindurch zu erlauben. Vorzugsweise begrenzt ein Ring einen ersten Rohrabschnitt und eine Ventilspindel begrenzt eine Auslassöffnung oder -durchgang. Der Ring ist an dem Gehäuse befestigt und die Ventilspindel ist in Bezug auf den Ring zwischen offenen und geschlossenen Positionen beweglich. In der offenen Position sind der erste Rohrabschnitt und die Auslassöffnung ausgerichtet. In der geschlossenen Position sind der erste Rohrabschnitt und die Auslassöffnung nicht ausgerichtet.
Vorzugsweise ist die Ventilspindel an einem vom Bediener betätigten Bedienungsknopf befestigt, der an der Außenseite des Gehäuses liegt. Der Bedienungsknopf kann ein Paar Flansche zum Eingriff für den Bediener umfassen, um das Drehmoment auf die Ventilspindel zu übertragen und sie zwischen der offenen und geschlossenen Position zu bewegen.
Die Filteranordnung umfasst vorzugsweise eine Dichtung, die innerhalb des Ringes sitzt und einen Außenrand umfasst, der den ersten Rohrabschnitt umgibt. Vorzugsweise ist die Auslassöffnung in der Ventilspindel in den und aus dem Umfang der Dichtung verschiebbar.
Vorzugsweise umfasst die Ventilanordnung ein Paar Arretierungen oder Anschläge, um eine taktile Anzeige vorzusehen, wenn die Ventilanordnung entweder in der offenen oder geschlossenen Position ist. Dieses gibt dem Bediener ein sicheres Gefühl für die offenen und geschlossenen Positionen.
Vorzugsweise umfasst die Filteranordnung eine Anzeigeanordnung in dem Gehäuse, die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie eine visuelle Anzeige vorsieht, ob ein Wasserfüllstand im Gehäuse einen vorgegebenen Füllstand erreicht hat. Die Anzeigeanordnung umfasst vorzugsweise einen Schwimmer und ein Fenster. Der Schwimmer hat eine zum Schwimmen im Wasser und Absinken in organischer Flüssigkeit ausreichende Dichte. Das Fenster wird vorzugsweise durch die Ventilspindel definiert.
Die Filteranordnung umfasst ein Filtermedium im Gehäuse, das einen offenen Filterinnenraum begrenzt. In einigen Ausführungsformen besteht das Filtermedium aus mit einer hydrophoben Beschichtung beschichtetem Zellulosefiltermedium zum Trennen von Wasser aus Kraftstoff.
In einem anderen Aspekt ist die Erfindung auf eine Filteranordnung zum Filtern einer Fluidmischung mit mindestens ersten und zweiten Fluiden gerichtet. Die Filteranordnung umfasst ein Gehäuse, eine Filterkonstruktion innerhalb des Gehäuses und eine Anzeigeanordnung im Gehäuse. Das Gehäuse umfasst einen Einlass, einen Auslass und eine Auslassöffnung an ihrem ersten Ende. Die Filterkonstruktion ist so konstruiert und aufgebaut, dass die Fluidmischung in erste und zweite Fluide getrennt wird. Die Anzeigeanordnung ist so konstruiert und aufgebaut, dass sie anzeigt, ob ein Füllstand des ersten Fluides im Gehäuse einen vorgegebenen Füllstand erreicht hat. Vorzugsweise stellt die Anzeigeanordnung ein visuelles Signal zur Verfügung, wenn der Füllstand des ersten Fluides den vorgegebenen Füllstand erreicht hat.
In einer Ausführungsform umfasst die Anzeigeanordnung einen Schwimmer und ein Fenster. Der Schwimmer hat eine zum Schwimmen in dem ersten Fluid und zum Absinken im zweiten Fluid ausreichende Dichte. Vorzugsweise beträgt die Dichte (relative Dichte) des Schwimmers ungefähr 0,90-0,95.
In bestimmten Anordnungen ist der Schwimmer innerhalb des Fensters beweglich befestigt. Der Schwimmer ist durch das Fenster sichtbar, wenn der erste Fluidfüllstand unterhalb des vorgegebenen Füllstandes ist. Der Schwimmer ist durch das Fenster nicht sichtbar, wenn der erste Flüssigkeitsfüllstand den vorgegebenen Füllstand erreicht oder ihn überschritten hat.
Vorzugsweise hat der Schwimmer eine dunkle Außenfarbe und das Fenster ist aus einem durchsichtigen Material hergestellt.
Vorzugsweise ist in dem Gehäuse ein Korb befestigt. Der Korb ist so konstruiert und angeordnet, dass er den Schwimmer zwischen der Filterkonstruktion und dem ersten Ende befestigt. Der Korb hilft, die vertikale Bewegung des Schwimmers zu begrenzen, so dass das untere Ende des Schwimmers nicht aus dem Eingriff mit einer Innenfläche des Fensters gelöst wird.
In bestimmten Anordnungen umfasst die Filteranordnung außerdem eine Ventilanordnung, die so konstruiert und angeordnet ist, dass der Ablass des ersten Fluides durch die Auslassöffnung zugelassen wird. Die Ventilanordnung kann einen Ring und eine Ventilspindel umfassen, wobei die Ventilspindel das Fenster definiert.
Vorzugsweise besteht das visuelle Signal der Anzeigeanordnung aus einer Farbänderung. Zum Beispiel kann die Farbe von dunkel zu hell wechseln.
Die Erfindung sieht auch eine Filteranordnung vor, die ein Gehäuse und eine Ventilanordnung umfasst. Die Ventilanordnung ist am Gehäuse befestigt und umfasst ein O-Ringdichtungselement und ein Auslasselement. Das Auslasselement begrenzt eine erste Öffnung. Vorzugsweise sind das O-Ringdichtungselement und die erste Öffnung zur relativen exzentrischen Bewegung zwischen ersten und zweiten Positionen angeordnet. Das heißt, die Bewegung zwischen dem O-Ringdichtungselement und der ersten Öffnung ist derart, dass die erste Öffnung in der ersten Position innerhalb des O-Ringdichtungselementes ist, und außerhalb des O-Ringdichtungselementes in der zweiten Position.
Vorzugsweise sitzt das O-Ringdichtungselement in einem Ring, der in Bezug auf das Gehäuse feststehend ist. Der Ring begrenzt eine zweite Öffnung oder einen Rohrabschnitt. Die erste Position umfasst eine Ausrichtung der ersten und zweiten Öffnungen, so dass sie in Strömungsverbindung mit der Auslassöffnung des Gehäuses stehen.
In einer Ausführungsform umfasst das Auslasselement eine Ventilspindel mit einem Rohrabschnitt. Der Rohrabschnitt ist so konstruiert und angeordnet, dass der Durchgang von Luft in das Gehäuse erlaubt wird. Insbesondere erzeugt hereinkommende Luft eine Druckhöhe gegenüber dem Wasser, die das Vakuum bricht und das Ablaufen des Wassers erlaubt.
Unter einem anderen Aspekt ist eine mit einem Fluidbehälter verbundene Ventilanordnung vorgesehen, um den selektiven Durchgang des Fluides zu erlauben. Die Ventilanordnung umfasst eine Ringanordnung, die einen ersten offenen Rohrabschnitt begrenzt und ein Dichtungselement besitzt. Das Dichtungselement definiert einen geschlossenen Umfang. Eine Spindelanordnung begrenzt eine Ablassöffnung oder -durchgang und ist verschiebbar an der Ringanordnung befestigt, so dass sie in Bezug auf erste und zweite Positionen verschiebbar ist. Die Auslassöffnung ist in der ersten Position innerhalb des Dichtungselementumfanges; und der erste Rohrabschnitt und die Auslassöffnung sind in der ersten Position ausgerichtet. Die Auslassöffnung ist in der zweiten Position außerhalb des Dichtungselementumfanges; und der erste Rohrabschnitt und die Auslassöffnung sind in der zweiten Position nicht ausgerichtet.
Vorzugsweise ist ein Betätigungselement an der Spindelanordnung befestigt, um die Spindelanordnung zwischen den ersten und zweiten Positionen zu bewegen. Das Betätigungselement kann ein Paar Anschläge umfassen, um eine taktile Anzeige der ersten und zweiten Positionen zur Verfügung zu stellen.
In einem bevorzugten System umfasst die Spindelanordnung ein durchsichtiges Fenster, das so konstruiert und angeordnet ist, dass es einen Schwimmer aufnimmt, um eine visuelle Anzeige eines Flüssigkeitsfüllstandes vorzusehen, wenn die Ventilanordnung in dem Fluidbehälter befestigt ist.
Ein Verfahren zum Entleeren eines Fluidspeicherbehälters, wie zum Beispiel eines Fluidfilters, wird zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Öffnens einer Auslassöffnung in einem Fluidfiltergehäuse zum Zulassen eines Fluidstromes dort hindurch. Der Schritt des Öffnens umfasst das Drehen des die Öffnung abdeckenden Bedienungsknopfes um nicht mehr als 180º in Bezug auf das Gehäuse. In einem bevorzugten Verfahren umfasst der Schritt des Öffnens das Ausrichten einer durch eine Scheibe begrenzten Öffnung, die an dem Bedienungsknopf befestigt ist, mit einem durch einen an dem Gehäuse befestigten Ring begrenzten Rohr. Vorzugsweise werden die oben beschriebene Konstruktionen verwendet.
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, zeigen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine teilweise schematische Schnittansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Fluidfilters mit einer Ventilanordnung, die in einer offenen Position dargestellt ist;
Fig. 2 eine teilweise schematische Schnittansicht der fig. 1 entlang der Linie 2-2, die einen Rohrabschnitt in einem Ring und eine Öffnung in einer Ventilspindel zeigt, die ausgerichtet sind und innerhalb einer O-Ringdichtung liegen;
Fig. 3 eine Schnittansicht der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Fluidfilters mit der Ventilanordnung, die in einer geschlossenen Position dargestellt ist;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht der Fig. 3 entlang der Linie 4-4, die eine Öffnung in einer Ventilspindel zeigt, die nach außerhalb einer O-Ringdichtung gedreht ist und nicht mit einem Rohrabschnitt in einem Ring ausgerichtet ist;
Fig. 5 eine Draufsicht eines in einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung anwendbaren Ringes;
Fig. 6 eine Unteransicht des in Fig. 5 dargestellten Ringes;
Fig. 7 eine Schnittansicht des in Fig. 6 dargestellten Ringes entlang der Linie 7-7;
Fig. 8 eine Draufsicht einer erfindungsgemäß in einer Ventilanordnung anwendbaren Ventilspindel;
Fig. 9 eine Schnittansicht der in Fig. 8 dargestellten Ventilspindel entlang der Linie 9-9;
Fig. 10 eine Unteransicht der in Fig. 8 dargestellten Ventilspindel;
Fig. 11 eine Draufsicht eines erfindungsgemäß in einer Ventilanordnung anwendbaren Bedienungsknopfes;
Fig. 12 eine teilweise schematische Schnittansicht des in Fig. 11 dargestellten Bedienungsknopfes entlang der Linie 12-12;
Fig. 13 eine Unteransicht des in Fig. 11 dargestellten Bedienungsknopfes;
Fig. 14 eine teilweise schematische Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Fluidfilters mit einer visuellen Anzeigeanordnung, die wenig oder kein Fluid im Gehäuse anzeigt;
Fig. 15 eine teilweise schematische Schnittansicht der in Fig. 14 gezeigten Anordnung, wobei die Anzeigeanordnung erfindungsgemäß die Fluidansammlung im Gehäuse anzeigt;
Fig. 16 eine Unteransicht einer alternativen Ring- und Ventilspindelanordnung; und
Fig. 17 eine teilweise schematische Schnittansicht der in Fig. 16 dargestellten Ring- und Ventilspindelanordnung entlang der Linie 17-17.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

I. Einige Probleme mit konventionellen Anordnungen

Um Fluidfilter zu entleeren, wird eine Vielzahl von Anordnungen verwendet. Solche Anordnungen umfassen Rohrstopfen, Ablasshähne, belüftete Entleerungsventile mit Saugkreislaufanwendungen und Varianten von diesen. Typischerweise wird für diese konventionellen Anordnungen ein mit Gewinde versehenes Befestigungsmittel als Mechanismus zur Bedienung verwendet.
Eine mit Gewinde versehener, rohrstopfenartiger Ablass kann ein Handwerkszeug zum Lösen benötigen, gefolgt von mehreren eingebundenen Umdrehungen, bevor der Stopfen entfernt werden kann. Die Nachteile umfassen die Tatsache, dass oft ein Handwerkszeug erforderlich ist, um sowohl den Stopfen zu lösen als auch zu befestigen. Wenn die Einrichtung mit einem Handwerkszeug überdreht wird, kann das Gewinde überdreht werden oder die Mutter kann sich lösen. Jeder Defekt bewirkt übermäßigen Fluidverlust und erfordert den Filteraustausch. Nach dem Entfernen kann der Stopfen leicht fallen gelassen werden oder verloren gehen. Typischerweise muss der Stopfen am Anfang für den Schraubeingriff richtig ausgerichtet werden. Außerdem fließt Flüssigkeit, während der Bediener versucht, den Stopfen zu installieren. Dieses kann zu einer Reihe von Problemen führen. Zum Beispiel kann der visuelle Kontakt schwierig und gefährlich sein, wenn der Bediener unter das Filter muss. Beim Versuch, den Stopfen zu installieren, kann eine große Menge der Flüssigkeit, wie z. B. Benzin, verschüttet werden oder verloren gehen.
Für einen Ablasshahn kann ein Handwerkszeug erforderlich sein, um den Hahn zu lösen und/oder zu befestigen. Wenn, wie beim Rohrstopfen, die Einrichtung mit einem Handwerkszeug überdreht wird, kann das Gewinde überdreht werden oder die Mutter kann sich lösen. Außerdem fließt die Flüssigkeit wie bei dem Gewinderohrstopfen, während der Bediener am Ablasshahn arbeitet. Mehrere Drehungen sind erforderlich, um den Ablasshahn aus einer vollständig offenen Position einzusetzen. In Abhängigkeit von der Zugänglichkeit kann eine erhebliche Flüssigkeitsmenge wiederum verschüttet werden oder verloren gehen, während der Ablasshahn dicht gemacht wird. Diese verlorengegangene Flüssigkeit stellt sowohl Gesundheits- als auch Sicherheitsrisiken dar.
Belüftete Entleerungsventile haben viele gleiche Nachteile wie die Ablasshähne.
Um zu wissen, wann das Fluidfilter zu entleeren ist, sehen einige Anordnungen durch Anwendung einer durchsichtigen Kunststoffschale eine sichtbare Anzeige vor, die typischerweise durch eine Schraubbefestigung an der Anordnung gehalten wird, wobei ein Dichtungselement notwendig ist. Zum Beispiel wird bei einer Anwendung für eine Kraftstoff-/Wassertrenneinrichtung Wasser durch Schwerkraftabscheidung am Boden des Filters gesammelt. Das Wasser wird in der durchsichtigen Kunststoffschale gesammelt und eine Leitung, die das Wasser und den Kraftstoff trennt, ist sichtbar, und die Notwendigkeit für den Wasserablass anzeigt. Solche durchsichtigen Schalen schließen typischerweise auch ein Ventil zum Zweck des Ablassens des angesammelten Wassers, einschließlich der Anwendung eines noch weiteren Dichtungselementes, ein.
Diese Lösung hat verschiedene Nachteile. Erstens übersteigen die Kosten der durchsichtigen Kunststoffschale ihren Wert als Wasserstandsanzeigeeinrichtung. Zweitens sind die Dichtungselemente an der Schale oft unzuverlässig, was zu einem Kraftstoffleck führt, das im schlimmsten Fall zu einem Fahrzeugbrand führen könnte, und zumindest beträchtlichen Kraftstoffverlust und Umweltverschmutzung bewirkt. Drittens wird die durchsichtige Schale, die für die unbegrenzte Nutzung vorgesehen ist, sehr oft beschlagen, schmutzig oder beschädigt, was sie als Wasserstandsanzeigeeinrichtung unbrauchbar macht. Zeitweise ist die Schale, selbst wenn sie sauber ist, keine effektive Anzeige des Wasserstandes. In Abhängigkeit von der Farbe des Kraftstoffes und dem Beleuchtungsgrad der Umgebung, in der die Kraftstoff-/Wassertrenneinrichtung angeordnet ist, ist die Leitung, die das Wasser und den Kraftstoff trennt, in der durchsichtigen Schale nicht deutlich sichtbar.

II. Fig. 1-15

Es wird nun ausführlich auf gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
Erfindungsgemäß ist eine Filteranordnung vorgesehen. Wie hierin dargestellt, ist ein Beispiel einer Filteranordnung in Fig. 1 generell als 20 dargestellt. Die Filteranordnung 20 filtert Fluide, einschließlich Gase oder Flüssigkeiten, und insbesondere Kraftstoff, wie z. B. Benzin, Diesel oder LNG. Die Filteranordnung 20 umfasst ein allgemein zylindrisches Filtergehäuse 22 mit einem offenen Ende 24 und einem geschlossenen Ende 26. Das Filtergehäuse 22 ist aus einer allgemein dünnwandigen Konstruktion und ist typischerweise aus Metall gebildet, wie z. B. Stahl oder anderen geeigneten Materialien. Das Filtergehäuse 22 umfasst einen Einlass 28, in den zu filterndes Fluid in das Gehäuse 22 eintritt. Das Gehäuse 22 umfasst einen Auslass 30, durch den das gefilterte/separierte Fluid hindurchgeht, wenn es das Gehäuse 22 verlässt. Die in Fig. 1 dargestellte Filteranordnung 20 ist ein Spin-on- Filter. Es können jedoch andere Arten von Filteranordnungen gemäß den hierin beschriebenen Prinzipien der Erfindung verwendet werden.
Im Gehäuse ist eine Filterkonstruktion zum Filtern des Fluides angeordnet. Ein Beispiel einer Filterkonstruktion ist in den Figuren generell mit 32 dargestellt. Das Filterelement 32 hat eine zylindrische Form und begrenzt einen offenen Filterinnenraum bei 34. Das Element 32 umfasst an seinen gegenüberliegenden Enden ein offenes Ende 36 und ein geschlossenes Ende 38. Das offene Ende 36 ist durch eine Endkappe 40 abgedeckt. Die Endkappe 40 umfasst eine Öffnung 42, um den Zugang zum offenen Filterinnenraum 34 zu erlauben, der durch den Innendurchmesser des Filterelementes 32 begrenzt ist. Das geschlossene Ende 38 des Filterelementes 32 ist durch eine zweite Endkappe 44 abgedeckt. Die zweite Endkappe 44 begrenzt einen ausgesparten Abschnitt 45, der zwischen den Bereichen des Filtermediums 46 mittig gelegen ist.
Die Endkappen 40, 44 sind in den Figuren als Blechendkappen mit darin mittels eines polymeren Bindemittels, wie z. B. Plastisol, eingebettetem Filtermedium 46.
Es ist jedoch vorgesehen, dass die Endkappen 40, 44 auch aus einem polymeren Material hergestellt sein können.
Das Filterelement 32 hat ein perforiertes Innenfutter 48. Vorzugsweise ist das Innenfutter 48 aus einem perforierten Metall hergestellt, es kann jedoch aus anderen Materialien sein, wie z. B. Kunststoff. Das Filtermedium 46 umgibt das perforierte Innenfutter 48 und bildet außerdem eine Außenfläche 50 des Filterelementes 32. Das Filtermedium 46 kann jedes Filtermedium umfassen, das für die effektive Filterung jedes beliebigen Fluides im System hinreichend ist. Die Art des Filtermediums hängt davon ab, welches Fluid zu filtern ist, welcher Art das System ist, in dem sich das Filter befindet, und könnte andere Variablen umfassen. Unter dem Gesichtspunkt der grundlegenden Arbeitsweise der Ventilanordnung und der Anzeigeanordnung gibt es keinen Vorzug für einen besonderen Typ des Filtermediums. In einem typischen System kann das Filtermedium 46 jedoch aus einem gewellten oder gefalteten Filtermedium bestehen. Um eine Fluidmischung zu trennen, wie z. B. Wasser von Kraftstoff, kann das Filtermedium mit einer hydrophoben Beschichtung auf dem Filtermedium 46 beschichtet sein. Das Filtermedium 46 kann aus einem Papierfiltermedium oder Zellulosefaserfiltermedium bestehen, das manchmal mindestens eine mit feinen Polymerfasern oder geschäumtem Polytetrafluorethylen (PTFE) behandelte Seite umfasst. Es können andere Filtermediumarten verwendet werden.
Das Fluid wird durch Hindurchführen durch das Filterelement 46 in eine Richtung von der Außenfläche 50 durch das Filtermedium 46 und das Innenfutter 48 gefiltert oder getrennt. Die Pfeile 51 in Fig. 1 zeigen einen typischen Strömungsweg des Fluides durch die Filteranordnung 20. Der Einlass 28 entspricht dem stromaufwärtsliegenden Bereich des Fluidstromes, wobei der Auslass 30 dem stromabwärtsliegendem Bereich des Fluidstromes entspricht. Das aus der Fluidmischung getrennte Wasser läuft durch die Schwerkraft zu einem Behälter 52, der in einem unteren Bereich des Gehäuses 22 angeordnet ist, wenn das Gehäuse 22 in eine Richtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, ausgerichtet ist. Weil Wasser typischerweise dichter als Kraftstoff ist, sammelt sich das Wasser typischerweise auf der Innenseite 54 des geschlossenen Endes 26 des Gehäuses 22, während der Kraftstoff auf seiner Oberseite schwimmt.
Zwischen dem ausgesparten Teil 45 der zweiten Endkappe 44 und dem Boden 54 des Gehäuses 22 ist eine Feder 47 angeordnet. Die Feder 47 drückt bas Filterelement 32 gegen das offene Ende 24 der Filteranordnung 20, um das Filterelement 32 über dem Fluidspeicherbehälter 52 zu halten.
Die oben beschriebene grundsätzliche Arbeitsweise der Filteranordnung 20 ist derart, wie sie in dem US-Patent Nr. 4,369,113 von Stifelman beschrieben ist. Wie in dem US-Patent Nr. 4,369,113 beschrieben ist, können Fluidfilter zum Filtern von der Innenseite nach außen oder der Außenseite nach innen verwendet werden. Für die hierin beschriebene bevorzugte Ausführungsform wird das Filter in Bezug auf den aus dem äußeren Ringraum 33 in das Filterinnere 34 resultierenden Filtrationsstrom beschrieben. Die entgegengesetzte Anordnung kann jedoch mit geeigneten Modifikationen im Filterkopf angewandt werden, wie es dem Durchschnittsfachmann verständlich sein wird.
Die Filteranordnung 20 umfasst eine im Gehäuse 22 und nahe dem offenen Ende 24 angeordnete Abdeckung 56, um das offene Ende 24 des Gehäuses 22 abzuschließen. Um die Abdeckung 56 am Gehäuse 22 zu befestigen, ist eine Konstruktion vorgesehen, so dass ein einzelnes einheitliches Filter 20 gebildet wird. Eine derartige Konstruktion umfasst zum Beispiel einen gerollten Abschluss 58 und eine Anordnung von Punktschweißungen zwischen der Abdeckung 56 und einer Dichtungsaufnahme 280. Die Abdeckung 56 umfasst eine mittige zylindrische Öffnung 60, die von einer Rohrkonstruktion 62 begrenzt wird. Die Rohrkonstruktion 62 umfasst eine innere zylindrische Wand 64 und eine äußere zylindrische Wand 66. Die Rohrkonstruktion 62 ist so dimensioniert, dass sie in das offene Ende 36 des Filterelementes 32 eingreift. Ein axiales Dichtungselement 68 ist zwischen der Abdeckung 56 und der Öffnung 42 in der Endkappe 40 des Filterelementes 32 angeordnet. Die Rohrkonstruktion 62 erlaubt das Strömen eines gefilterten oder abgetrennten Fluides von der Filteranordnung 20 zu einem Filterkopf. Als solche bildet die Rohrkonstruktion 62 einen Teil des Gehäuseauslasses 30. Die Innenwand 64 der Rohrkonstruktion 62 kann ein Gewinde umfassen, das mit einem Gegenstück am Filterkopf ineinander greift, so dass die Filteranordnung 20 auf die Anordnung gedreht werden kann.
Das Gehäuse 22 begrenzt an seinem geschlossenem Ende 26 einen runden Abschnitt 27, der eine Auslassöffnung 31 begrenzt. In der dargestellten Ausführungsform nimmt die Auslassöffnung 31 eine Ventilanordnung auf, die unten ausführlicher erläutert wird. Das Gehäuse 22 erstreckt sich von dem die Auslassöffnung 31 begrenzenden Umfang durch den Abschnitt 27 und biegt sich an einer Biegung 29 zu einem hervorstehenden Abschnitt 87. Die Kombination des Abschnittes 27 und vorstehenden Abschnittes 87 hilft, die Ventilanordnung am Gehäuse 22 zu befestigen. Wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, passen der hervorstehende Abschnitt 87 und der Abschnitt 27 um einen Rand 86 eines Ringes 82 herum. Der Ring 82 ist Teil der Ventilanordnung, wie es unten ausführlicher beschrieben wird.
Wenn eine Fluidmischung, wie z. B. eine Kraftstoff-/Wasser-Mischung, durch das Filterelement separiert wird, sammelt sich die abzutrennende Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, am Boden des Gehäuses im Behälter 52. Wenn die im Behälter angesammelte Wassermenge einen bestimmten Stand erreicht, sollte es aus der Filteranordnung abgelassen werden. Die erfindungsgemäße Filteranordnung umfasst eine Ventilanordnung, um einen geeigneten, einfachen und sicheren Mechanismus zum Ablassen von Flüssigkeit aus der Filteranordnung zur Verfügung zu stellen.
In einer in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist eine Ventilanordnung allgemein mit 80 gezeigt. Die Ventilanordnung ist so konstruiert und angeordnet, dass sie sich durch Drehen, und nicht durch Schrauben, zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position bewegt. Die offene Position, die als ein Beispiel in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, erlaubt die Entleerung des Fluides aus dem Gehäuse durch die Auslassöffnung 31 des Gehäuses 22. Die geschlossene Position, die als ein Beispiel in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, verhindert die Entleerung des Fluides aus dem Gehäuse 22 durch die Auslassöffnung 31. Das Ventil wird durch Ausrichten von Öffnungen auf einer gleitenden Dichtungsfläche betätigt. Deshalb ist die Integrität der Dichtung nicht abhängig von der durch Drehmoment erzeugten Kompression, wie bei den Anordnungen, die Gewinde verwenden.
In einer bevorzugten Ventilanordnung ist eine Konstruktion zum Definieren eines ersten Öffnungs- oder Rohrabschnittes und eines zweiten Öffnungs- oder Rohrabschnittes vorgesehen. In der offenen Position fluchten die ersten und zweiten Öffnungen, um ein Rohr zu bilden, und in der geschlossenen Position fluchten die ersten und zweiten Öffnungen nicht. In einer besonderen, in den Figuren gezeigten Anordnung begrenzt ein Ring 82 einen ersten Rohrabschnitt 84 mit einer Öffnung. Der Ring 82, der ausführlicher in den Fig. 5-7 gezeigt ist, hat eine allgemein zylindrische Form mit einem Außenrand 86. Der Außenrand 86 ist im Allgemeinen ausgespart, um einen gleitenden Eingriff mit dem vorstehenden Abschnitt 87 des Gehäuses vorzusehen. Vorzugsweise befindet sich der Außenrand auf einem Radius von ungefähr 0,05 cm (0,02 inches).
Der Ring 82 begrenzt einen inneren ausgesparten Abschnitt 88. Der ausgesparte Abschnitt 88 wird von einer Seitenwand 90 und einer Bodenwand 92 begrenzt. Der ausgesparte Abschnitt 88 dient zum Aufnehmen eines Auslasselementes und insbesondere einer Ventilspindelanordnung, die unten ausführlicher beschrieben wird. Die Bodenwand 92 begrenzt eine Dichtungsaufnahmenut 94. Die Dichtungsaufnahmenut 94 dient zum Aufnehmen eines Dichtungselementes oder einer Dichtung 96, wie z. B. eines O-Ringes, der hilft, die Integrität der zwischen dem ausgesparten Abschnitt 88 und einem Gleitflächeneingriffabschnitt 100 einer Ventilspindel 98 ausgebildeten Dichtung aufrechtzuerhalten, wie unten in Fig. 8 beschrieben. Der ausgesparte Abschnitt 88 begrenzt auch eine Gleitfläche zum Ausgleichen einer Gleitbewegung des Flächeneingriffabschnittes 100 in der Ventilspindel 98.
Wie in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, ist die Dichtung 96 in Bezug auf den ersten Rohrabschnitt so angeordnet, dass der erste Rohrabschnitt immer innerhalb des Innenraumes des O-Ringes oder der Dichtung 96 ist. Eine Auslassöffnung 148, Fig. 9, ist in Bezug auf die O-Ringdichtung 96 exzentrisch angeordnet. Das heißt, der O-Ring 96 und die Auslassöffnung 148 bewegen sich in Bezug aufeinander, so dass die Auslassöffnung 148 in das Innere des O-Ringes 96 (Fig. 2) und aus dem Inneren des O-Ringes 96 heraus, Fig. 4, bewegbar ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der O-Ring 96 feststehend, während sich die Auslassöffnung 148 in Bezug auf diesen bewegt. Diese Teile könnten in anderen Ausführungsformen der Erfindung jedoch umgekehrt werden. Wenn der erste Rohrabschnitt 84 und die Auslassöffnung 148 axial ausgerichtet sind, Fig. 2, wird ein offenes Rohr gebildet und erlaubt die Strömungsverbindung zwischen dem Gehäuseinneren und der Außenumgebung. Wenn der erste Rohrabschnitt 84 und die Auslassöffnung 148 axial ausgerichtet sind, Fig. 2, wirkt die Dichtung 96 als eine Dichtung zum Verhindern des Auslaufens von Fluid aus anderen Bereichen als durch das Rohr 70.
Der Ring 82 begrenzt eine mittige Öffnung 104, die ungefähr mittig innerhalb des Ringes 42 liegt. Die Öffnung 104 dient zum Aufnehmen eines Flanschringes 106 an der Ventilspindel 98. Die Öffnung 104 umfasst eine innere zylindrische Wand 108, die das Gleiten des Flanschringes 106 daran erlaubt, wenn die Ventilanordnung 80 zwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen bewegt wird.
Der Ring 82 umfasst außerdem eine Luftöffnung 110, die nahe dem Rohrabschnitt 84 angeordnet ist. Die Luftöffnung 110 dient zum Ermöglichen einer Luftströmung in das Innere 54 des Gehäuses 22. Insbesondere ist die Luftöffnung 110 mit einem zweiten Rohrabschnitt 146, Fig. 9, ausgerichtet, wenn die Ventilanordnung 80 in der offenen Position ist. Durch das Zusammenwirken der Luftöffnung 110 und des durch den zweiten Rohrabschnitt 146 begrenzten Strömungskanales ist die Ventilanordnung 80 selbstbelüftend. Hereinkommende Luft erzeugt eine Druckhöhe über der am Boden des Gehäuses angesammelten Flüssigkeit, die ein Vakuum aufbricht und das Auslaufen der Flüssigkeit durch die Auslassöffnung 148 und den ersten Rohrabschnitt 84 erlaubt.
In der dargestellten Ausführungsform hat die Luftöffnung einen ungefähr gleichen Durchmesser wie der Durchmesser des Rohrabschnittes 84. Fig. 5 zeigt die relative Anordnung der Öffnung 104 in Bezug auf den ersten Rohrabschnitt 84 und die Luftöffnung 110. Eine Leitung, die den Mittelpunkt der Öffnung 104 schneidet, verläuft zwischen dem ersten Rohrabschnitt 84 und der Öffnung 110 im Bereich 111.
Der Ring 82 umfasst eine von einer Bodenfläche 114 des Ringes 82 hervorstehende Säule 112. Die Säule 112 hat eine zylindrische Form und begrenzt den Rohrabschnitt 84 entlang seiner zylindrischen Innenwand 116. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, steht der erste Rohrabschnitt 84 in Verbindung mit dem ausgesparten Abschnitt 88. Die Säule 112 gleitet in einer durch einen Bedienungsknopf 120 definierten Nut 118. Die Merkmale des Bedienungsknopfes 120 und der Nut 118 werden unten näher beschrieben. Die Säule 112 umfasst eine im Allgemeinen glatte zylindrische Außenwand 117, um einen Gleiteingriff zwischen der Säule 112 und der Nut 118 beim Einstellen der Ventilanordnung 180 zwischen ihren offenen und geschlossenen Positionen zu erleichtern. Vorzugsweise hat die Säule einen Außendurchmesser von ungefähr 0,5 mm (0,02 inches) und einen Innendurchmesser (d. h. der Durchmesser des Rohres) von ungefähr 0,25 mm (0,01 inches).
Die Säule 112 ist insbesondere angepasst, um ein Ablassrohr aufzunehmen. Zum Beispiel kann ein Ablassschlauch um den Außenumfang der Säule 112 herum befestigt sein. Dieses erlaubt, dass vom Boden des Gehäuses 22 abgelassene Flüssigkeit zu einer geeigneten Stelle außerhalb des Gehäuses 22 geführt wird.
Die Ventilanordnung umfasst ein Auslasselement 71 zum Herstellen einer Strömungsverbindung mit dem Inneren des Gehäuses. Das Auslasselement 71 umfasst vorzugsweise einen Durchgang oder eine Öffnung, die in die O-Ringdichtung 96 hinein oder aus dieser heraus bewegbar ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 8-10 ist nun ein Beispiel einer besonderen Art eines Auslasselementes als eine Ventilspindel 98 dargestellt. Die Ventilspindel 98 umfasst eine runde Scheibe 112 mit einer ersten Fläche 124, einer gegenüberliegenden zweiten Fläche 126 und einer radialen Außenfläche 128. Die erste Fläche 124 definiert den Gleitflächeneingriffabschnitt 100, der mit der Bodenwand 92 des Ringes 82 zusammen passt und mit dieser gleitend ineinander greift. Die radiale Fläche 128 ist eine im allgemeinen glatte Fläche und passt in den ausgesparten Abschnitt 188 und an die Seitenwand 90 des Ringes 82.
Von der ersten Fläche 124 ragt ein Flanschring 106 ab. Der Flanschring 106 umfasst mehrere Flanschelemente 130, die von der ersten Fläche 124 nach oben auskragen oder sich von dieser nach oben erstrecken. In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen, wie sie in Fig. 8 dargestellt sind, sind acht Flanschelemente 130 konzentrisch angeordnet, um einen Ring zu bilden. Die Mitte des Ringes kann der Mitte der Scheibe 122 entsprechen. Jedes der Flanschelemente 130 umfasst an seinem freien Ende einen Vorsprung 132. Der Vorsprung wird durch eine kämmende Fläche 134 und ein Schulterelement 136 definiert. Der Flanschring 106 gleitet in einer Öffnung 104 des Ringes 82 und ist mit dieser eng verbunden. Die kämmende Fläche 134 der Vorsprünge 132 sorgt während des Montageprozesses für das leichte Gleiten des Flanschringes 106 in die Öffnung 104. Die Schultern 136 greifen mit der Bodenfläche 114 des Ringes 82 ineinander oder haken in diese ein, um die Ventilspindel 98 axial in dem Ring 82 zu festigen.
Jedes der Flanschelemente 130 begrenzt eine allgemein gerade glatte Wand 138 zum gleitenden Eingriff mit der zylindrischen Innenwand 108 des Ringes 82. Somit verbindet der Flanschring 106 die Ventilspindel 98 mit dem Ring 82 und verhindert die axiale Bewegung, erlaubt aber die Rotationsbewegung der Ventilspindel 98 im Ring 82. "Axiale Bewegung" ist die Bewegung entlang einer Achse, die die Mittelpunkte sowohl des Ringes als auch der Ventilspindel schneidet.
Die Scheibe 122 begrenzt die Auslassöffnung nahe dem zweiten Rohrabschnitt 146. Die Auslassöffnung 148 hat einen Durchmesser, der ungefähr gleich dem Durchmesser des zweiten Rohrabschnittes 146 ist. Die Auslassöffnung 148 dient zur Ausrichtung mit dem ersten Rohrabschnitt 84, um das Herauslaufen von Flüssigkeit aus dem Behälter 52 zu erlauben.
Die Ventilspindel 98 umfasst eine Säule 140, die von der zweiten Fläche 126 der Scheibe 122 hervorsteht oder sich von dieser weg erstreckt. Die Säule 140 hat eine zylindrische Form und umfasst eine Außenwand 142 und eine Innenwand 144. Die Innenwand 144 begrenzt den zweiten Rohrabschnitt 146. Der zweite Rohrabschnitt 146 ist mit der Luftöffnung 110 ausgerichtet und steht mit dieser in Strömungsverbindung, wenn die Ventilanordnung 80 in der offenen Position ist.
Wenn die Ventilanordnung 80 in der Filteranordnung 20 angeordnet ist, steht der zweite Rohrabschnitt 146 in Strömungsverbindung mit dem Behälter 52 der Filteranordnung 20. Als solche strömt Luft in die Luftöffnung 110 und dann durch den zweiten Rohrabschnitt 146, wenn die Ventilanordnung 80 in der offenen Position ist, Fig. 1 und 2. Dieses erlaubt den Luftstrom über dem Flüssigkeitsspiegel im Behälter 52. Dieses erzeugt eine Druckhöhe über der Flüssigkeit, typischerweise Wasser, die das Vakuum aufbricht und das Auslaufen der Flüssigkeit durch die Auslassöffnung 148 und den ersten Rohrabschnitt 84 erlaubt. Die Auslassöffnung 148 und der zweite Rohrabschnitt 146 sind in der offenen Position innerhalb des Umfanges des O-Ringes 96.
Wenn die Ventilanordnung 80 in der geschlossenen Position ist, Fig. 3 und 4, stehen die Auslassöffnung 148 und der zweite Rohrabschnitt 146 noch in Strömungsverbindung mit dem Behälter 52, sind aber durch den Eingriff mit der Bodenwand 92 des Ringes 82 geschlossen. Sie liegen außerhalb des Umfanges des O-Ringes 96. Somit werden, wenn die Ventilspindel 98 im Ring 82 gedreht wird, der erste Rohrabschnitt 84 und die Auslassöffnung 148 in Strömungsverbindung miteinander und aus der Strömungsverbindung bewegt. Dieses entspricht der "offenen Position" der Ventilanordnung (wenn der erste Rohrabschnitt 84 und die Auslassöffnung 148 ausgerichtet sind, um ein Rohr 70 zu bilden, Fig. 1) und der "geschlossenen Position" der Ventilanordnung (wenn der erste Rohrabschnitt 84 und die Auslassöffnung 148 nicht in Strömungsverbindung miteinander stehen, Fig. 3).
Der zweite Rohrabschnitt 146 hat vorzugsweise einen Durchmesser, der ungefähr gleich dem Durchmesser des ersten Rohres ist. Ein bevorzugter Durchmesser beträgt ungefähr 0,5 mm (0,02 Inches).
In den Fig. 16 und 17 ist mit 265 eine alternative Ring- und Ventilspindelanordnung dargestellt. Die Anordnung 265 ist so konstruiert und angeordnet, dass die Ventilanordnung 80 den Umbau konventioneller Rohrstopfen, radiatorartiger Ablasshähne und Entleerungsventile mit Gewindeeingriff ermöglicht. Während mehrere Anordnungen vorgesehen sind und die besondere Ausführungsform dargestellt ist, umfasst der Ring 267 eine Befestigungsanordnung 268, um zu erlauben, dass konventionelle Rohrstopfen, Ablasshähne und Entleerungsventile mit Gewindeeingriff umgerüstet werden. Insbesondere umfasst die Befestigungsanordnung 268 ein Gewinde 270. Das Gewinde 270 ist am Außenrand 269 des Ringes 267 entlang angeordnet. Deshalb unterscheidet sich der Ring 267 von dem in Fig. 7 dargestellten Ring mindestens durch das Vorhandensein von Gewinde 270 anstelle der bei 86 in Fig. 7 definierten Nut. Das Gewinde 270 greift mit einem passenden Gewinde ineinander, zum Beispiel in einem Gehäuse. Die Ventilspindel 272 sitzt in dem Ring 267 und steht mit diesem in engem Kontakt. Die Dicke des Ringes 267 ist ausreichend, um genug Gewindegänge 270 aufzuweisen, um eine dichte Dichtung mit einem Gewindevorsprung zu bilden, auf dem er befestigt werden würde. Dieser Gewindevorsprung könnte sich an irgendeinem Flüssigkeitsbehälter befinden.
Die Ventilanordnung 80 umfasst eine Bedienungsscheibe oder einen Bedienungsknopf 120. Wie in den Fig. 11-13 dargestellt ist, hat der Bedienungsknopf 120 eine allgemein zylindrische Form mit einem Außenrand 150 und einem Paar diametral gegenüberliegender Flanschelemente 152, 154.
Der Bedienungsknopf 120 begrenzt einen ersten Hohlraum 151 und einen gegenüberliegenden zweiten Hohlraum 153. Der erste Hohlraum 151 ist durch eine Innenwand 160 und eine Bodenwand 158 begrenzt.
Der Bedienungsknopf 120 ist funktionell mit der Ventilspindel 98 verbunden, um die Bewegung der Ventilspindel in Bezug auf den Ring 82 zu steuern. Das heißt, der Bedienungsknopf 120 ist so konstruiert und angeordnet, dass zwischen der Ventilspindel 98 und dem Ring 82 eine relative Bewegung erteilt und die Ventilanordnung zwischen offenen und geschlossenen Positionen bewegt wird. Dieses könnte eine Vielzahl von Konstruktionen und Anordnungen umfassen. In dem besonderen dargestellten Beispiel ist der Bedienungsknopf 120 durch eine Verriegelung an einer Nabe 156 an der Ventilspindel 98 befestigt. Die Nabe 156 umfasst eine zylindrische Wand 157, die von der Bodenwand 158 nach oben ragt.
Die Nabe 156 umfasst eine Reihe von Speichen 162, die von der zylindrischen Wand 157 der Nabe 156 radial hervorstehen. Zwischen jeder der Speichen 162 befindet sich eine Aufnahmenut 164. Zwischen jeder der Speichen 162, das heißt in jeder der Aufnahmenuten 164, wird ein Flanschelement 130 der Ventilspindel 98 aufgenommen. Deshalb ist die Ventilspindel 98 am Bedienungsknopf 120 sicher befestigt. Wenn der Bedienungsknopf 120 gedreht wird, wird die Nabe 156 gedreht, die durch den Eingriff der Flanschelemente 130 in die Speichen 162 mit der Ventilspindel 98 verbunden ist. Wenn die Nabe 156 gedreht wird, wird somit die Ventilspindel zusammen mit dem Bedienungsknopf 120 in Drehung versetzt.
Der Bedienungsknopf 120 umfasst mehrere hervorstehende Zungen 166, die sich von der Bodenwand 158 des ersten Hohlraumes 151 erstrecken. Die Zungen 166 sind nahe der Innenwand 160 angeordnet, jedoch von der Innenwand 160 in einem Abstand 172 beabstandet. Die Zungen 166 umfassen ein erstes flaches Teil 168 und einen abgerundeten hervorstehenden Kopf 170, der sich von dem flachen Teil 168 erstreckt. Die Zungen 166 helfen, den Ring 82 in dem ersten Hohlraum 151 richtig zu positionieren. Die abgerundeten Köpfe 170 umfassen glatte Flächen zum Eingriff mit dem vorstehenden Abschnitt 87 des Gehäuses 22. Zusammen tragen die Zungen 166 und der Abstand 172 zwischen den Zungen 166 und der Innenwand 160 zu einem bequemen Montageprozess bei, wenn der Bedienungsknopf 120 am Gehäuse 22 befestigt wird.
Die Bodenwand 158 des ersten Hohlraumes 151 begrenzt eine Nut 118. Die Nut 118 ist bogenförmig und erstreckt sich etwas über 180º in der Bodenwand 158. Vorzugsweise erstreckt sich der Bogen der Nut ungefähr um 210º. Die Nut 118 dient zum Aufnehmen der Säule 112 am Ring 82. Die Nut 118 und der O-Ring 96 sind in bezug aufeinander exzentrisch angeordnet. Dieses erlaubt, die Auslassöffnung 148 und den zweiten Rohrabschnitt 146 in das Innere des O-Ringes 96 und aus dem Inneren des O-Ringes 96 heraus zu bewegen.
Vorzugsweise begrenzt die Nut 118 eine erste Anschlagfläche oder Arretierung 176 und eine zweite Anschlagfläche oder Arretierung 178. Die erste und zweite Anschlagfläche 176, 178 sehen eine taktile Anzeige für den Bediener vor, wenn die Ventilanordnung vollständig entweder in ihrer offenen Position oder ihrer geschlossenen Position positioniert ist. Insbesondere wenn die Ventilanordnung 80 in der geschlossenen Position ist, Fig. 3 und 4, stößt die Säule 112 an die erste Anschlagfläche 176. Wenn der Bedienungsknopf 120 in bezug auf das Gehäuse 22 gedreht wird und somit der an dem Gehäuse 22 befestigte Ring 82, gleitet die Säule 112 in der Nut 118, bis sie an die zweite Anschlagfläche 178 stößt. Wenn die Säule 112 an die zweite Anschlagfläche 178 stößt, ist die Ventilanordnung 80 in der offenen Position, Fig. 1 und 2.
Die Nut 118 umfasst einen sich von ihrer Seitenwand 181 erstreckenden Vorsprung · 180, um die Ventilanordnung in der geschlossenen Position zu verriegeln. Die Breite der Nut 118 am Vorsprung 180 ist etwas geringer als der Außendurchmesser der Säule 112. Dieses führt zu einer Presspassung zwischen der Säule 112 und der Nut 118 im Bereich des Vorsprunges 180. Wenn der Bediener den Bedienungsknopf 120 bewegt und die Nut in bezug auf die Säule 112 verschiebt, erhält der Bediener somit beim Passieren des Vorsprunges 180 ein taktiles Feedback vom Mechanismus. Das heißt, der Bediener fühlt das Vorbeibewegen der Säule am Vorsprung 180 und weiß, wann die Ventilanordnung in ihrer geschlossenen Position verriegelt wurde.
Gleichermaßen fühlt der Bediener das Entriegeln der Ventilanordnung aus der geschlossenen Position, wenn sich die Säule an dem Vorsprung 180 vorbei bewegt. Dieses ist vorteilhaft, weil der Bediener die Ventilanordnung nicht sehen muss, um zu wissen, wann sie offen und geschlossen ist. Dieses bewahrt den Bediener vor Gefahren, wie zum Beispiel Heruntertropfen von Kraftstoff auf sein Gesicht.
Fig. 13 zeigt eine Unteransicht des Bedienungsknopfes 120. Der Bedienungsknopf 120 umfasst eine Außenwand 184, die zu einem runden Rand 186 führt. Der runde Rand 186 begrenzt den zweiten Hohlraum 153. Die mittige Bohrung 155, die durch die Innenwand 157 der Nabe 156 begrenzt wird, steht in Verbindung mit dem zweiten Hohlraum 153. Neben den Zungen 166 am Umfang des Bedienungsknopfes 120 entlang sind mehrere Durchgangsschlitze 167 angeordnet.
Während des Betriebes fließt eine Fluidmischung, die zum Beispiel aus Kraftstoff und Wasser besteht, durch den Einlass 28 und durch das Filterelement 32. Das Filtermedium 46 trennt die Fluidmischung in Kraftstoff und Wasser. Der Kraftstoff fließt durch den Auslass 30, während das Wasser durch die Schwerkraft zum Behälter 52 absinkt.
Wenn sich das Wasser im Behälter sammelt, dreht der Bediener die Ventilanordnung 80 von der geschlossenen Position, Fig. 3, in die offene Position, Fig. 1. Der Bediener greift den ersten und zweiten Flansch 152, 154 des Bedienungsknopfes 120 und dreht den Bedienungsknopf ungefähr um eine halbe Drehung oder ungefähr 180º in bezug auf das Gehäuse 22. Wenn der Bedienungsknopf 120 gedreht wird, wird die Ventilspindel 98 um eine halbe Umdrehung oder 180º gedreht. Der Ring 82 wird nicht gedreht, sondern ist am Gehäuse 22 befestigt. Die Gleitdichtungsflächen der Ventilspindel und des Ringes 82 greifen ineinander und der erste Rohrabschnitt 84 und die Auslassöffnung 148 des Ringes 82 bzw. der Ventilspindel werden in Strömungsverbindung miteinander gebracht. Die Auslassöffnung 148 und der zweite Rohrabschnitt 146 werden in das Innere des O-Ringes 96 bewegt. Die Luftöffnung 110 im Ring 82 und der zweite Rohrabschnitt 146 in der Ventilspindel 146 werden in Strömungsverbindung miteinander gebracht. Wenn dieses geschieht, strömt Luft durch die Luftöffnung 110 und durch den zweiten Rohrabschnitt 146. Die einströmende Luft erzeugt über dem Wasser im Behälter eine Druckhöhe, die das Vakuum bricht. Das Wasser im Behälter 152 fließt dann durch die Auslassöffnung 148, durch den ersten Rohrabschnitt 84 und aus dem Gehäuse 22 heraus. Der O-Ring 96 verhindert das Austreten von Fluid zwischen dem Ring und der Ventilspindel. Der Bediener weiß, dass sich der Bedienungsknopf in der offenen Position befindet, weil er das Anstoßen der Säule 112 an die zweite Anschlagfläche 178 der Nut 118 fühlt.
Nachdem das Wasser aus dem Filter abgelassen wurde, greift der Bediener den Bedienungsknopf und dreht den Bedienungsknopf um eine halbe Drehung (oder 180º) in Bezug auf das Gehäuse und zurück in seine ursprüngliche Position. Die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Rohrabschnitt 84 und der Auslassöffnung 148 wird unterbrochen, Fig. 3. Die Strömungsverbindung zwischen der Luftöffnung 110 und dem zweiten Rohrabschnitt 146 wird unterbrochen. Die Auslassöffnung 148 und der zweite Rohrabschnitt 146 werden nach außerhalb des O-Ringes 96 bewegt. Der Bediener weiß, dass die Ventilanordnung 80 in der geschlossenen Position ist, weil er das taktile "Einrasten" der sich an dem Vorsprung 180 vorbei bewegenden Säule 112 und das Anstoßen der Säule 112 an der Anschlagfläche 176 der Nut 118 fühlt.
Wie offensichtlich ist, ist kein Gewinde erforderlich, um eine Dichtung zusammenzudrücken. Das heißt, es sind nicht mehrere Drehungen einer Konstruktion in Bezug auf eine andere erforderlich, um eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln und die eine Konstruktion stufenweise von der anderen weg zu bewegen. Die Dichtung wird durch den Gleiteingriff zwischen dem Ring und der Ventilspindel gebildet. Die Dichtung erfordert keinen vorgegebenen Betrag einer Drehmomentübertragung von einem Gewindeverbindungselement, wie bei den bekannten Anordnungen. Das Öffnen und Schließen der Ventilanordnung mit einer halben Drehung mittels eines Drehverschlusses (twistlock) verhindert das Überdrehen und vermeidet die Probleme konventioneller Anordnungen. Außerdem ist die Ventilanordnung im Vergleich zu bekannten Anordnungen widerstandsfähiger gegen Vibrations- und Druckimpulse. Die Ventilanordnung kann schnell aktiviert werden, um den Kontakt des Bedieners mit dem Ventil und gefährlichen Fluiden im Filter zu minimieren.
Die Ventilanordnung 80 ist in den bevorzugten Ausführungsformen dargestellt, wie sie an einem Fluidfilter verwendet wird. Die Ventilanordnung 80 kann auch verwendet werden, um beliebige Fluidvorratsbehälter, wie z. B. Kraftstoffvorratsbehälter, zu entleeren. Die Anwendung der Ventilanordnung 80 in einem Fluidfilter ist jedoch zweckdienlich und vorteilhaft.
In den Fig. 14 und 15 ist allgemein mit 200 eine zweite Ausführungsform einer Filteranordnung dargestellt. Die Filteranordnung 200 kann grundsätzlich analog zur Filteranordnung 20 der Fig. 1 konstruiert sein. Die Filteranordnung 200 umfasst einen Einlass 202, einen Auslass 204 und eine Auslassöffnung 206. Bei 208 ist eine Ventilanordnung vorgesehen, um das Ablassen von Fluid, wie z. B. Wasser, aus der Filteranordnung 200 zu erlauben. Mit 210 ist allgemein eine Flüssigkeitsstandsanzeigeeinrichtung vorgesehen, um den Bediener darüber zu informieren, wie der Wasserstand im Gehäuse ist.
Die Filteranordnung 200 umfasst ein Filterelement 212 mit einem Filtermedium 214. Das Filtermedium 214 hängt natürlich davon ab, welche Art von Fluid gefiltert wird. Um Fluidmischungen zu trennen, wie z. B. Wasser von Kraftstoff, kann das Filtermedium mit einer hydrophoben Beschichtung auf dem Filtermedium 214 beschichtet sein.
Die Ventilanordnung 208 umfasst einen Bedienungsknopf 220, eine an dem Bedienungsknopf 220 befestigte Ventilspindel 222 und einen am Gehäuse 201 befestigten Ring 224. Die Ventilanordnung 208 ist gleich der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1-13 beschriebenen Ventilanordnung. In der Ausführungsform gemäß Fig. 14 können andere Arten von Ventilanordnungen verwendet werden. Der Ring 224 begrenzt einen ersten Öffnungs- oder Rohrabschnitt 226 und eine Luftöffnung. Die Ventilspindel 222 begrenzt einen zweiten Rohrabschnitt 228 und eine Auslassöffnung. Die Ventilanordnung 208 ist zwischen einer geschlossenen Position, in der der erste Rohrabschnitt 226 und die Auslassöffnung nicht ausgerichtet sind, Fig. 14, und einer offenen Position, in der der erste Rohrabschnitt 226 und die Auslassöffnung ausgerichtet sind, bewegbar. In der geschlossenen Position sind die Luftöffnung und der zweite Rohrabschnitt 228 nicht ausgerichtet. In der offenen Position sind die Luftöffnung und der zweite Rohrabschnitt 228 ausgerichtet und stehen in Strömungsverbindung.
Im Bereich des Filtergehäuses 201, der dem Boden des Gehäuses 201 entspricht, wenn es in der in Fig. 14 gezeigten Richtung ausgerichtet ist, befindet sich ein Behälter 216. Abgetrennte Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser, sammelt sich im Bereich des Behälters 216. Um einen Bediener zu informieren, wann es zweckmäßig ist, das Filtergehäuse 201 zu entleeren, ist eine Flüssigkeitsstandsanzeigeanordnung 210 vorgesehen.
Die Flüssigkeitsstandsanzeige 210 informiert den Bediener darüber, wann der Pegel der abgetrennten, im Behälter 216 angesammelten Flüssigkeit einen Stand erreicht, der zum Ablassen der Flüssigkeit zweckmäßig ist. Insbesondere stellt die Flüssigkeitsstandsanzeige ein visuelles Signal zur Verfügung, wenn der Pegel der ersten Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, einen vorgegebenen Stand erreicht hat.
In der in den Fig. 14 und 15 gezeigten, besonderen Ausführungsform umfasst die Anzeigeanordnung 210 einen Schwimmer 230 und ein Fenster 232. Der Schwimmer 230 ist aus einem Material, das eine zum Schwimmen in dem abgetrennten, im Behälterbereich 216 angesammelten Material und zum Schwimmen in der zweiten Flüssigkeit ausreichende Dichte besitzt. Zum Beispiel bei Anwendung in einer Kraftstoff-/Wassertrenneinrichtung hat der Schwimmer 230 eine Dichte, die geringer ist als Wasser, um sein Schwimmen im Wasser zu erlauben. Der Schwimmer 230 hat eine Dichte, die größer ist als die Dichte von organischem Material, wie z. B. Dieselkraftstoff. Ein bevorzugtes Material für den Schwimmer 230 ist ein Kunststoffformteil mit einer Dichte (relative Dichte) von 0,9 bis 0,95.
Der Schwimmer 230 umfasst einen ersten länglichen Abschnitt 234, der sein eines Ende definiert; einen mittleren knollenförmigen Abschnitt 236; und einen zweiten länglichen Abschnitt 238, der sein zweites Ende definiert. Der Schwimmer 230 wird im Filtergehäuse 201 und in der Anzeigeanordnung 210 mittels eines Korbes 240 gehalten. Der Korb 240 hat eine allgemein zylindrische Form und ist durch Hakenelemente 242, die mit dem Ring 224 integral ausgebildet sind, am Ring 224 befestigt. Der Korb ist vorzugsweise aus Glasfasernylon hergestellt. Ein oberer Abschnitt des Korbes 244 begrenzt einen Sitz 246 zum Aufnehmen einer Feder 248. Die Feder 248 drückt das Filterelement 212 an das erste Ende 205 der Filteranordnung 200. Der obere Abschnitt 244 des Korbes 240 begrenzt eine Öffnung 250. Die Öffnung 250 dient zum verschiebbaren Aufnehmen des ersten länglichen Abschnittes 234 des Schwimmers 230. Dieses unterstützt auch das Festhalten des Schwimmers 230 innerhalb des Fensters 232.
Wenn der Schwimmer 230 im Korb 240 aufsteigt, d. h., wenn der Wasserstand steigt, gleitet der erste längliche Abschnitt 234 in die und durch die Öffnung 250 hinauf. Der längliche Abschnitt 238 verschiebt sich innerhalb des Fensters 232, Fig. 15.
Vorzugsweise hat der Schwimmer 230 eine dunkle Außenfarbe, wie z. B. schwarz. Dieses hilft, die visuelle Anzeige des Wasserspiegels durch das Fenster hervorzuheben.
Das Fenster 232 ist vorzugsweise Teil der Ventilspindel 222. Das Fenster 232 ist ein rohrförmiges Element, vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material gebildet. Somit wird der Schwimmer 230 durch das Fenster 232 sichtbar, wenn sich der Schwimmer 230 im Bereich des Fensters 232 befindet.
Während des Betriebes, wenn sich kein Wasser im Behälter 216 der Filteranordnung 200 befindet oder wenn ein Wasserspiegel unterhalb des Niveaus des knollenförmigen Abschnittes 236 liegt, stößt das Ende 237 des Schwimmers 230 an das innere Ende 239 des Fensters 232. Der längliche Abschnitt 238 des Schwimmers 230 ist durch das Fenster 232 sichtbar. Das heißt, die dunkle Farbe des Schwimmers im Bereich 238 ist durch das durchsichtige Fenster 232 leicht sichtbar. Wenn der Behälter 216 mit organischem Material, wie z. B. Kraftstoff, gefüllt ist, ist die Dichte des Schwimmers 230 größer als die Dichte des Kraftstoffes, so dass der Schwimmer in der in Fig. 14 gezeigten Position bleibt.
Während des Filterprozesses wird Wasser aus einer Kraftstoff-/Wassermischung getrennt, und das Wasser setzt sich am Boden des Filters 200 im Behälter 216 ab. Wenn der Wasserspiegel den knollenförmigen Abschnitt 236 erreicht, beginnt der Schwimmer 230 anzusteigen und im Wasser zu schwimmen, wenn der Wasserspiegel steigt. Dieses bewirkt, dass der Abschnitt 234 durch die Öffnung 250 nach oben bewegt und der längliche Abschnitt 238 durch das Fenster 232 ansteigt.
Schließlich wird der Wasserspiegel hoch genug, so dass der längliche Bereich 238 durch das Fenster 232 nicht mehr sichtbar ist. Der knollenförmige Bereich 236 stößt an die Öffnung 250 des Korbes 240 und der Schwimmer wird daran gehindert, noch höher zu steigen. Dieses ist in Fig. 15 dargestellt. Wenn der Schwimmer 230 durch das Fenster 232 nicht mehr sichtbar ist, ist dieses ein visuelles Signal an den Bediener, dass es Zeit ist, die Filteranordnung 200 zu entleeren. Das heißt, dass Aussehen der Anzeige 210 ändert sich im dargestellten Beispiel von dunkel zu hell.
Der Bediener bewegt dann die Ventilanordnung 208 von der geschlossenen Position in die offene Position. Zum Beispiel wird der Bedienungsknopf 220 um eine halbe Drehung gedreht, und der erste Rohrabschnitt 226 und die Auslassöffnung sind ausgerichtet. Das Wasser läuft durch den ersten Rohrabschnitt 226 und die Auslassöffnung ab. Wenn das Wasser abläuft, sinkt der Schwimmer 230 zurück nach unten in eine Position, in der das Ende 237 an das innere Ende 239 des Fensters 232 stößt. Der Bediener kann die Ventilanordnung 208 dann in die in Fig. 14 dargestellte geschlossene Position bewegen.
Wie ersichtlich ist, ist die vertikale Bewegung des Schwimmers 230 begrenzt, so dass der schaftartige längliche Abschnitt 234 nicht aus dem Eingriff mit dem Innendurchmesser des rohrförmigen Fensters 232 kommen kann. Dieses erleichtert auch das einfache Handhaben als eine Funktionseinheit während der Herstellung. Die optische Wirkung des Schwimmers im Fenster wird durch den Farbkontrast zwischen dem dunklen Aussehen, wenn das Filter nicht entleert werden muss, und dem hellen oder durchsichtigen Aussehen, wenn die Filteranordnung 200 entleert werden muss, verbessert.
Vorzugsweise wird die Anzeige 210 jedes Mal, wenn die Filteranordnung 200 gewartet wird, ausgetauscht. Dieses gewährleistet, dass das Fenster 232 klar und durchsichtig bleibt.
Die Ventilanordnung 208 und die Flüssigkeitsstandsanzeigeanordnung 210 sind in den bevorzugten Ausführungsformen dargestellt, wie sie in einem Fluidfilter verwendet werden. Die Ventilanordnung 208 und die Flüssigkeitsstandsanzeige 210 können auch in jedem Fluidspeicherbehälter angewandt werden, wie z. B. in Kraftstoffspeicherbehältern. Ein Fluidfilter ist jedoch zweckmäßig und vorteilhaft.

III. Probenparameter

In diesem Abschnitt wird ein Beispiel eines Satzes von Arbeitsmaterialien und -parametern gegeben. Diese sind als ein Beispiel gedacht. Es kann eine breite Vielfalt alternativer Materialien und Größen eingesetzt werden.
Das spezifische Beispiel ist für den Einsatz als Kraftstofffilter- und Wassertrenneinrichtung. Solche Systeme filtern typischerweise Dieselkraftstoff mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 11,4 l/h (3gal/hr).
Das Gehäuse ist aus Stahl. Das Gehäuse hat einen Außendurchmesser von ungefähr 9,4 cm (3,7 inches) und eine Länge von ungefähr 20,3 cm (8 inches). Das Auslassrohr hat einen mittleren Innendurchmesser von ungefähr 2,5 cm (1 inch).
Das Filtermedium 46 besteht aus einem Filtermedium, das aus Zellulose hergestellt ist. Dieses Filtermedium hat einen Wirkungsgrad von ungefähr 5 gm und eine typische Lebensdauer von ungefähr 300 Stunden. In der in Fig. 1 gezeigten Anordnung eingebaut, hat das Filtermedium einen Außendurchmesser von ungefähr 8,1 cm (3,2 inches) und einen Innendurchmesser von ungefähr 4,3 cm (1,7 inches).
Die Endkappen am Filterelement 32 sind aus Stahl. Die erste Endkappe 40 hat einen Außendurchmesser von ungefähr 8,4 cm (3, 3 inches) und einen Innendurchmesser von ungefähr 3,8 cm (1,5 inches). Die zweite Endkappe 44 hat einen Außendurchmesser von ungefähr 8,4 cm (3, 3 inches).
Die axiale Dichtung 68 besitzt einen aufliegenden, nicht zusammengedrückten Durchmesser von ungefähr 4,6 cm (1,8 inches), eine Außendicke, d. h. die Dicke über das Ende, das sich nicht in das Innere des Filtermediums erstreckt, von ungefähr 0,25 cm (0,1 inches) und eine Innendicke, d. h. die Dicke, die sich in das Innere des Filterelementes 32 erstreckt, von ungefähr 0,76 cm (0,3 inches).
Die Feder 47 ist eine Spirale mit 5 Windungen. In einem nicht zusammengedrückten Zustand hat die Feder 47 eine Länge von ungefähr 5,6 cm (2, 2 inches), einen Durchmesser von ungefähr 3,8 cm (1,5 inches) und besteht aus Stahl. Die Feder 47 hat eine Konstante von ungefähr 160.
Die Auslassöffnung 131 am geschlossenen Ende des Gehäuses 26 hat einen Durchmesser von ungefähr 3,1 cm (1, 2 inches).
Der Ring 82 besteht aus Zink. Er umfasst einen Hauptaußendurchmesser über seinen breitesten Teil von ungefähr 3,8 cm (1,5 inches). Der Außenrand 86 ist auf einem Radius von ungefähr 0,05 cm (0,02 inches). Die Bogenlänge des Randes 86 beträgt ungefähr 40º. Das innere ausgesparte Teil 88 hat einen Durchmesser von ungefähr 3,2 cm (1,25 inches). Die Aufnahmenut 94 hat einen Außendurchmesser von ungefähr 2,5 cm (1,0 inch) und einen Innendurchmesser von ungefähr 2 cm (0,8 inch). Die Höhe der Nut 94 beträgt ungefähr 0,1 cm (0,05 inches). Die Öffnung 104 umfasst einen Durchmesser von ungefähr 1,3 cm (0,5 inches). Die Dicke der zylindrischen Wand 108, die sich zwischen der Bodenfläche 114 und dem ausgesparten Teil 88 erstreckt, beträgt ungefähr 0,3 cm (0,13 inches). Die Säule 112 hat eine Länge vom Bodenteil 114 zu ihrer Spitze von ungefähr 1,3 cm (0,5 inches). Die Säule 112 umfasst einen Außendurchmesser von ungefähr 0,5 cm (0,2 inches) und einen Innendurchmesser von ungefähr 0,25 cm (0,1 inches). Sie ist in Bezug auf die Bodenfläche 114 des Ringes 82 um ungefähr 5º angewinkelt. Die Öffnung 110 hat einen Durchmesser von ungefähr 0,25 cm (0,1 inches). Die O-Ringdichtung im Ring 82 umfasst einen Außendurchmesser von ungefähr 2,4 cm (0,95 inches) und einen Innendurchmesser von ungefähr 2 cm (0,8 inches). Sie hat eine ruhende, nicht zusammengedrückte Dichte von 0,2 cm (0,07 inches). Sie besteht aus Gummi.
Die Ventilspindel 98 besteht aus Nylon. Sie besitzt einen Außendurchmesser von ungefähr 3,2 cm (1,25 inches). Die Dicke zwischen der Fläche 124 und der Fläche 126 beträgt ungefähr 0,3 cm (0,12 inches). Die Länge der Säule 140 zwischen der Fläche 126 und der Endspitze beträgt ungefähr 1 cm (0,4 inches). Die Säule 140 hat einen Außendurchmesser von ungefähr 0,5 cm (0,2 inches) und einen Innendurchmesser von ungefähr 0,25 cm (0,1 inches). Die Säule 140 erstreckt sich in einem Winkel von ungefähr 5º in Bezug auf die Fläche 126 Der Flanschring 106 umfasst 8 Flanschelemente 130. Der Außendurchmesser des Flanschringes 106 beträgt ungefähr 1,3 cm (0,5 inches) und der Innendurchmesser des Flanschringes beträgt ungefähr 1 cm (0,4 inches). Jedes der Flanschelemente hat eine Länge von der Fläche 124 zur äußersten Spitze von ungefähr 0,5 cm (0,2 inches). Der Bogenabstand zwischen benachbarten Flanschelementen 130 beträgt ungefähr 45º. Die kämmende Fläche 134 ist von der Horizontalen um ungefähr 60º abgewinkelt. Die Öffnung 148 hat einen Durchmesser von ungefähr 0,25 cm (0,1 inches).
Der Bedienungsknopf 120 besteht aus Nylon. Der Abstand zwischen der Endspitzes des Flansches 152 und der Endspitze des Flansches 154 beträgt ungefähr 7,6 cm (3 inches). Der Durchmesser des Bedienungsknopfes beträgt ungefähr 5,1 cm (2 inches). Der Bedienungsknopf umfasst 8 hervorstehende Zungen 166. Die Zungen haben eine Länge von der Bodenwand 158 zu ihrer Endspitze von 0,8 cm (0,3 inches). Die abgerundeten Köpfe 170 liegen auf einem Radius von ungefähr 0,25 cm (0,1 inches). Der flache Abschnitt 168 hat eine Länge von der Bodenwand 158 zu dem Teil, wo die abgerundeten Köpfe 170 beginnen, von ungefähr 0,3 cm (0,12 inches). Die Zungen 166 haben eine Dicke von ungefähr 0,2 cm (0,07 inches) im Bereich des flachen Abschnittes 168. Der durch den Ring der Zungen 166 gebildete Außendurchmesser beträgt ungefähr 4,6 cm (1,8 inches), und der Innendurchmesser beträgt ungefähr 3,8 cm (1,5 inches). Der Bogenabstand zwischen benachbarten Zungen beträgt ungefähr 45º.
Die Nabe 156 des Bedienungsknopfes 120 hat einen Außendurchmesser von ungefähr 1,1 cm (0,45 inches) und einen Innendurchmesser von ungefähr 0,9 cm (0,35 inches). Die Nabe 156 umfasst ungefähr 8 Speichen. Jede Speiche erstreckt sich über eine Länge von ungefähr 0,6 cm (0,25 inches) von der Bodenfläche 158 zu ihrer äußersten Spitze. Der Bogenabstand zwischen benachbarten Speichen beträgt ungefähr 450, Die Länge der zylindrischen Wand 157 der Narbe 156 beträgt ungefähr 0,9 cm (0,35 inches). Die Nut 118 ist auf einem Außenradius von ungefähr 1,3-1,5 cm (0,5-0,6 inches) (typischerweise 1,4 cm oder 0,56 inches) und einem Innenradius von ungefähr 0,8-1 cm (0,3-0,4 inches) (typischerweise ungefähr 0,8 cm oder 0,32 inches). Sie erstreckt sich zwischen der Anschlagfläche 176 und der Anschlagfläche 178 über einen Winkel von ungefähr 200º.
Die Breite der Nut 118 beträgt ungefähr 0,5-0,8 cm (0,2-0,3 inches) (typischerweise ungefähr 0,6 cm oder 0,24 inches). Die Anschlagflächen 176 und 178 liegen jeweils auf einem Radius von 0,25-0,5 cm (0,1-0,2 inches) (typischerweise ungefähr 0,3 cm oder 0,12 inches). Der Vorsprung 180 liegt auf einem Radius von 0,1 cm (0,04 inches). Er erstreckt sich über eine Länge von 0,05 cm (0,02 inches) in die Nut 118. Der Durchmesser des Randes 186 des zweiten Hohlraumes 153 beträgt ungefähr 3,3 cm (1,3 inches).
Der Schwimmer 230 besteht aus geformten Kunststoff. Dieser hat eine Dichte von ungefähr 0,90-0,95. Der erste längliche Abschnitt 234 des Schwimmers 230 hat einen Durchmesser von ungefähr 0,25 cm (0,10") und eine Länge zwischen seiner Spitze und dem mittleren knollenförmigen Abschnitt von ungefähr 2 cm (0,80"). Der Mittelabschnitt ist wie ein abgeplatteter Rotationsellipsoid mit einem abgeflachten Teil am Äquator geformt. Die Abschnitte zwischen dem abgeflachten Teil des Äquators liegen auf einem Radius von 1,2 cm (0,47 inches). Der zweite längliche Abschnitt 238 hat einen Durchmesser von 0,4 cm (0,14 inches) und eine Länge vom mittleren Abschnitt 236 des Schwimmers nach unten zur Endspitze von ungefähr 3,8 cm (1,5 inches). Die Gesamtlänge des Schwimmers von einem Ende zum anderen beträgt ungefähr 7 cm (2,8 inches). Der Schwimmer 230 hat eine schwarze Farbe.
Das Fenster 232 besteht aus Kunststoff. Die Länge des Fensters 232 beträgt ungefähr 2,8 cm (1,1 inches). Es hat eine Endspitze in einem Radius von ungefähr 0,4 cm (0,16 inches).
Der Korb 240 besteht aus glasfaserhaltigem Nylon. Er hat einen Außendurchmesser von ungefähr 3,8 cm (1,5 inches) und eine Gesamtlänge von ungefähr 4,8 cm (1,9 inches). Die Öffnung 250 hat einen Durchmesser von ungefähr 0,3 cm (0,12 inches). Der Abstand zwischen einer Bodenfläche und oberen Fläche, zwischen denen sich der Schwimmer von seiner Position in Fig. 14 zu seiner Position in Fig. 15 bewegt, beträgt ungefähr 3,3 cm (1,3 inches).
Die Anordnung würde wie folgt zusammengebaut werden: der O-Ring 96 wird in der Nut 94 angeordnet. Eine Kleberraupe wird auf den Umfang der Fläche 86 aufgebracht. Der Ring 82 wird in das Gehäuse gedrückt. Eine Rolle, die das gleiche Profil wie die Fläche 86 hat, bildet im Gehäuse eine Wulst, die der Fläche 86 entspricht. Dieses befestigt den Ring am Gehäuse. Die Ventilspindel 98 wird in den Ring gedrückt. Der Bedienungsknopf 120 wird ausgerichtet und auf die Ventilanordnung gedrückt.

Claims

1. Entleerungsventilanordnung (80) für einen Fluidspeicherbehälter oder ein Fluidfilter, umfassend einen Ring (82) und ein Auslasselement (71), wobei:

(a) der Ring (82) ein O-Ringdichtungselement (96), das einen Umfang besitzt, eine Luftöffnung (110) dort hindurch und einen ersten Rohrabschnitt (84) umfasst;

die Luftöffnung (110) und der erste Rohrabschnitt (84) innerhalb des Umfanges des O-Ringdichtungselementes (96) liegen;

(b) das Auslasselement (71) eine Auslassöffnung (148) dort hindurch und einen zweiten Rohrabschnitt (146) umfasst;

(c) der Ring (82) und das Auslasselement (71) so konstruiert und angeordnet sind, dass sie zwischen den ersten und zweiten Positionen beweglich sind;

(i) wobei in der ersten Position der erste Rohrabschnitt (84) und die Auslassöffnung (148) ausgerichtet sind und in Strömungsverbindung stehen; und die Auslassöffnung (148) innerhalb des Umfanges des O-Ringdichtungselementes (96) liegt;

(ii) in der ersten Position die Luftöffnung (110) und der zweite Rohrabschnitt (146) ausgerichtet sind und in Strömungsverbindung stehen; und der zweite Rohrabschnitt (146) innerhalb des Umfanges des O-Ringdichtungselementes (96) liegt; und

(iii) in der zweiten Position die Auslassöffnung (148) und der zweite Rohrabschnitt (146) außerhalb des Umfanges des O-Ringdichtungselementes (96) liegen.

2. Ventilanordnung gemäß Anspruch 1, bei der: das Auslasselement eine Ventilspindel (98) umfasst, die den zweiten Rohrabschnitt (146) besitzt; wobei der zweite Rohrabschnitt (146) so konstruiert und angeordnet ist, dass er den Durchgang von Luft dorthin durch erlaubt.

3 Ventilanordnung gemäß Anspruch 2, die außerdem umfasst: einen mit der Ventilspindel funktionell verbundenen Bedienungsknopf (120); wobei der Bedienungsknopf so konstruiert und angeordnet ist, dass er eine relative Bewegung zwischen dem Ring (82) und der Ventilspindel (98) gewährt.

4. Ventilanordnung gemäß einem der Ansprüche 1-3, bei der: die Ventilanordnung (80) ein Paar Anschläge (176, 178) umfasst, um eine taktile Anzeige vorzusehen, wenn der Ring und das Auslasselement in der ersten Position und in der zweiten Position sind.

5. Ventilanordnung gemäß einem der Ansprüche 1-4, bei der: das O-Ringdichtungselement (96) und die Auslassöffnung (148) für die exzentrische Bewegung zwischen dem O-Ringdichtungselement und der Auslassöffnung konstruiert und angeordnet sind.

6. Ventilanordnung gemäß einem der Ansprüche 1-5, bei der: wenn der Ring (82) und das Auslasselement (71) in der zweiten Position sind, der erste Rohrabschnitt (84) und die Auslassöffnung (148) nicht in Strömungsverbindung stehen; und die Luftöffnung (110) und der zweite Rohrabschnitt (146) nicht in Strömungsverbindung stehen.

7. Filteranordnung (20), umfassend ein Gehäuse (22) mit einer Auslassöffnung (31) und einem Filtermedium (32); und eine Entleerungsventilanordnung (80) gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei die Anordnung im Gehäuse befestigt ist, um das selektive Ablassen von Fluid aus dem Gehäuse zu erlauben, und umfassend einen Ring (82) und ein Auslasselement (71), wobei:

(a) der Ring (82) ein O-Ringdichtungselement (96), das einen Umfang besitzt, eine Luftöffnung (110) dort hindurch und einen ersten Rohrabschnitt (84) umfasst; die Luftöffnung (110) und der erste Rohrabschnitt (84) innerhalb des Umfanges des O-Ringdichtungselementes (96) liegen;

8. Filteranordnung gemäß Anspruch 7, bei der: der Ring (82) in Bezug auf das Gehäuse (22) feststehend ist.

9. Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, bei der: das Auslasselement eine Ventilspindel (98) umfasst, die den zweiten Rohrabschnitt (146) besitzt; wobei der zweite Rohrabschnitt (146) so konstruiert und angeordnet ist, dass er den Durchgang von Luft in das Gehäuse und über einen Flüssigkeitsfüllstand auf einem Boden des Gehäuses hinaus erlaubt.

10. Filteranordnung gemäß Anspruch 9, die außerdem umfasst: einen funktionell mit der Ventilspindel verbundenen Bedienungsknopf (120); wobei der Bedienungsknopf so konstruiert und angeordnet ist, dass er zwischen dem Ring (82) und der Ventilspindel (98) eine relative Bewegung gewährt.

11. Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 7-10, bei der: die Ventilanordnung (80) ein Paar Anschläge (176, 178) umfasst, um eine taktile Anzeige vorzusehen, wenn der Ring und das Auslasselement in der ersten Position und in der zweiten Position sind.

12. Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 7-11, die außerdem umfasst: eine Anzeigeanordnung (210) in dem Gehäuse, die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie eine visuelle Anzeige vorsieht, ob ein Flüssigkeitsfüllstand im Gehäuse einen vorgegebenen Füllstand erreicht hat.

13. Filteranordnung gemäß Anspruch 12, bei der: die Anzeigenanordnung (210) einen Schwimmer (230) und ein Fenster (232) umfasst;

(i) wobei der Schwimmer (230) eine zum Schwimmen im Wasser und Absinken in organischer Flüssigkeit ausreichende Dichte besitzt; und

(ii) das Fenster (232) durch die Ventilanordnung begrenzt wird.

14. Filteranordnung gemäß Anspruch 13, bei der:

(a) der Schwimmer (230) eine dunkle Außenfarbe besitzt; und

(b) das Fenster (232) aus durchsichtigem Material konstruiert ist.

15. Filteranordnung gemäß Anspruch 14, die außerdem umfasst: einen Korb (240) innerhalb des Gehäuses (22); wobei der Korb (240) so konstruiert und angeordnet ist, dass er den Schwimmer (230) im Gehäuse aufnimmt.

16. Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 7-15, bei der: das Filtermedium (32) im Gehäuse einen offenen Filterinnenraum (34) begrenzt.

17. Filteranordnung gemäß Anspruch 16, bei der: das Filtermedium (32) Zellulose umfasst.

18. Filteranordnung gemäß Anspruch 17, die außerdem umfasst:

(a) einen Einlass (28) und einen Auslass (30) in dem Gehäuse; und

(b) eine Fluidströmungslenkeinrichtung, die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie den Fluidstrom in den Einlass, in den offenen Filterinnenraum, durch das Filtermedium und in den Auslass lenkt.

19. Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 7-18, bei der: das O-Ringdichtungselement (96) und die Auslassöffnung (148) für die exzentrische Bewegung zwischen dem O-Ringdichtungselement und der Auslassöffnung konstruiert und angeordnet sind.

20. Filteranordnung gemäß einem der Ansprüche 7-19, bei der: wenn der Ring (82) und das Auslasselement (71) in der zweiten Position sind, der erste Rohrabschnitt (84) und die Auslassöffnung (148) nicht in Strömungsverbindung stehen; und die Luftöffnung (110) und der zweite Rohrabschnitt (146) nicht in Strömungsverbindung stehen.

21. Verfahren zum Entleeren einer gemäß Anspruch 7 konstruierten Anordnung, wobei das Verfahren umfasst: Bewegen der Auslassöffnung (148) in Bezug auf das O-Ringdichtungselement (96) aus der zweiten Position in die erste Position, um die Auslassöffnung (31) zu öffnen und die Fluidströmung dort hindurch zu erlauben.

22. Verfahren gemäß Anspruch 21, bei dem: der Schritt des Bewegens das Ausrichten der Luftöffnung (110) im Ring (82) mit dem zweiten Rohrabschnitt (146) im Auslasselement (71) umfasst, um im Gehäuse eine Entlüftung zu erzeugen.

23. Verfahren gemäß Anspruch 22, bei dem: der Schritt des Bewegens das Ausrichten der Auslassöffnung (148) im Auslasselement (71) mit dem ersten Rohrabschnitt (84) im Ring (82) umfasst, um den Flüssigkeitsablass dort hindurch zu erlauben.

24. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21-23, bei dem: der Schritt des Bewegens das exzentrische Bewegen der Auslassöffnung (148) in Bezug auf das O-Ringdichtungselement (96) umfasst.