JP2013540232A - フィルタデバイス - Google Patents

Abstract

フィルタハウジング内に収容可能な少なくとも１つのフィルタエレメント（３７）を有するフィルタデバイスは、フィルタエレメント（３７）との流体接続を形成する少なくとも１つの接続ユニット（２９）を有する。接続ユニット（２９）は、浄化されるべき流体をフィルタエレメント（３７）の汚染側（４１）に供給するように設けられるとともに、エレメント受容部の構成要素である。フィルタエレメント（３７）は、作動位置において、エレメント受容部と相互作用する。フィルタデバイスにおいて、弁装置（６１；６７，６９）又は弁装置（６１；６７，６９）の少なくとも一部は、フィルタハウジングの構成要素又はフィルタハウジングに配設可能な部品の構成要素である接続ユニット（２９）を介して移動可能であり、それにより、フィルタエレメント（３７）がフィルタハウジングから取り外されてフィルタデバイスが停止されるときに、弁装置（６１；６７，６９）が閉塞位置に移動し、フィルタエレメント（３７）がフィルタハウジング内の作動位置に挿入されてフィルタデバイスが始動されるときに、弁装置（６１；６７，６９）が開放位置に移動することを特徴とする。

Description

本発明は、フィルタハウジング内に収容可能な少なくとも１つのフィルタエレメントを有するフィルタデバイスに関する。フィルタデバイスは、フィルタエレメントとの流体接続を形成する少なくとも１つの接続ユニットを有する。接続ユニットは、浄化されるべき流体をフィルタエレメントの汚染側に供給するようにされるとともに、エレメント受容部の構成要素である。フィルタエレメントは、作動位置においてエレメント受容部と相互作用する。

このタイプのフィルタデバイスとして、複数の構造及び型式を有するものが市場において容易に入手可能である。それらフィルタデバイスは、流体、例えば流体圧オイルに含まれるファウリングを濾過して除去するのに主として用いられる。流体圧オイルのファウリングは、個々の流体圧システムの設置時又は始動時に発生する。この初期ファウリングに加えて、例えば、タンクの換気、パイプの貫通性、ピストンロッドのシール性等が不十分である結果として流体タンクに塵が入り込むことによって、運転中にもファウリングが発生しうる。ファウリングは、流体圧タンク、特に、重機、例えば、土木機械、掘削機等の流体圧システムに収容されている流体内に発生しうる。さらに、フィルタデバイスのこれらタイプの適用例では、例えばフィルタデバイスをタンク内に直接設置することによって、濾過作用を流体圧タンクの領域において直接生じさせることが有用でありうる。

特許文献１は、フィルタデバイス、特に、いわゆる還流吸引フィルタの形態を有するフィルタデバイスを開示している。フィルタデバイスは、一長軸線を形成する少なくとも１つのフィルタエレメントを収容可能な少なくとも１つのフィルタハウジングを有するとともに、少なくとも２つの弁ユニット、特に、バイパス弁及び背圧弁の形態を有する弁ユニットを備える。示唆されたそれら弁ユニットは、それぞれのフィルタエレメントの長軸線に沿って該長軸線と同心の装置内に位置している。

特許文献２は、内部空間を形成するフィルタボウルと、流路を有する底部と、フィルタボウルの内部空間に位置するフィルタ媒体と、底部の流路において流体圧によって作動可能な弁装置の弁本体と、を有するフィルタエレメントを開示している。バルブ本体は、スクリーン状の可撓性を有する閉塞ジャケットを有しており、閉塞ジャケットは、開放状態において流体通路を閉止するとともに、流体圧によって閉塞位置の方向に移動されることによって流体通路を解放する。

これら２つの上述したフィルタの解決策によると、フィルタハウジング内に設置されたフィルタエレメント用のそれぞれの弁装置は、それぞれに付与された作動位置において、それぞれに作用する優勢な流圧、特に、濾過される流体の流圧によって適宜作動される。屋外で運転される建設機械又は他の機械におけるフィルタデバイスの作動時に多く見られる使用条件下では、発生するファウリング率が高めであることが原因となって、フィルタエレメントを頻繁に交換する必要がある。公知の解決手法において、使用済みのフィルタエレメント、すなわち、ファウリングが付着したフィルタエレメントをハンドリングする際には、システム、具体的には、特にフィルタハウジング及びタンク、並びに周辺環境の両方の汚染が発生するリスクがある。

特許文献３は、プラスチックタンク、特に、流体、具体的には流体圧流体を収容するタンクとの流体導通接続部を形成するフィッティングを開示している。フィッティングは、ジャケットを備えた中空体の形態を有する接続部を有している。ジャケットは、中空体の一長軸線に沿って中空体の両端の間に延在している。中空体は、タンクの壁部のプラスチック部に埋め込まれており、それにより、タンクの開口部の縁部における中空体の一方の開放端と、中空体のジャケットの少なくとも一部領域が、タンクの壁部のプラスチック部によって包囲されるようになっている。フィルタエレメントは、このフィッティングによってタンク内に確実に一体化可能であるものの、使用済みのフィルタエレメントを新しいエレメントに順次交換する場合に、上述したファウリングの問題が生じることを解消しうるものではない。

独国特許出願公開第１０２００７０５６３６２号明細書 独国特許発明第１０２００６０１１８４４号明細書 独国特許出願公開第１０２００５００１８２８号明細書

これら問題に関して、本発明の目的は、フィルタエレメントの交換時にファウリングのリスクを概ね解消するフィルタデバイスを利用可能にすることである。

この目的は、請求項１において特定される特徴を有するフィルタデバイスによって完全に達成される。

請求項１の特徴部分によると、本発明の重要事項の１つは、弁装置又は弁装置の少なくとも一部が、フィルタハウジング又はフィルタハウジングに配設可能な部品の構成要素である接続ユニットによって移動可能であり、それにより、フィルタエレメントがフィルタハウジングから取り外されてフィルタデバイスが停止されるときに、弁装置が閉塞位置に移動し、また、フィルタエレメントがフィルタハウジング内の作動位置に挿入されてフィルタデバイスが始動されるときに、弁装置が開放位置に移動することである。これにより、フィルタエレメントの交換中に使用済みのフィルタエレメントがエレメント受容部から引き出されるときに、汚染側における使用済みのフィルタエレメントに付着し若しくは堆積したファウリング、又は付着しかつ堆積したファウリングがフィルタエレメントから剥離して清浄側に移動するリスクを排除することができる。従って、フィルタエレメントの交換と併せて、フィルタハウジングを浄化する後続の工程を実施する必要がなくなる。

フィルタデバイスを始動させる目的でフィルタエレメント及びフィルタハウジングが相互に接近するように相対運動する際に、接続ユニットにより閉塞位置から開放位置に向かう弁装置の開放動作が次いで引き起こされるのが好ましい。

流入口フィッティングの端部にわたって、エラストマー材料からなりノッチを備えるキャップが設けられており、それにより弁装置が形成される。作動位置において、流入口フィッティングを貫通する接続ユニットの接続フィッティングは、キャップに対する機械的作用によってキャップのそれらノッチを開放して流体スロットを形成するようになっている。弁装置のこの構造は、容易に、特に経済的に製造可能であるので、フィルタエレメントに弁装置を設けても製造コストがわずかに増大するにすぎない。

或いは、流入口フィッティングにおける弁装置は、流入口フィッティングが閉止される閉塞位置に向かって機械的な閉塞力により予張力が付与されている可動式の弁本体を有しうる。弁本体は、フィルタエレメントがエレメント受容部に取り付けられるときに、接続フィッティングの機械的作用によって閉塞力に対抗して閉塞位置から離脱可能である。この弁のデザインによると、エラストマーからなる弁キャップが使用される場合と同様に、弁を作動させるのに接続ユニットの一部に対する機械力が必要とされることはない。その理由は、どちらの場合においても、フィルタエレメントの作動位置において流入口フィッティングを貫通している接続ユニットの接続フィッティングによる機械的作用が弁開放動作を引き起こすからである。

特に有利である例示的な実施形態において、フィルタハウジングは、タンクに一体的に成形されるフィルタボウルによって形成される。フィルタボウルの底部には、エレメント受容部に属する接続ユニットが位置している。特に有利なのは、フィルタボウル自体がタンクの一体部品としてフィルタハウジングを形成しているので、タンク内に設置されるフィルタハウジングが不要になることである。

この場合による装置では、濾過中にフィルタエレメントの内側のフィルタキャビティからフィルタ媒体の外側に向かって発生しうる流れが通過可能になっているフィルタエレメントが、少なくとも１つのエンドキャップを備えているのが特に有利である。作動位置において下側にありエレメント受容部と相互作用するこのエンドキャップは、フィルタキャビティ内に突出しているとともに弁装置が取り付けられる流入口フィッティングを有する。作動位置において、流入口フィッティングは、シール部によってエレメント受容部の構成要素である接続ユニットの接続フィッティングと係合している。

特に有利である例示的な実施形態において、フィルタボウルの底部には、接続フィッティングの通路を形成するとともに、タンクの底部側の壁部に接合される接続部品が成形される。接続フィッティングは、接続部品を貫通してタンクの外側からフィルタボウル内に延在している。

当該装置は、接続部品に隣接するタンクの壁部が、タンクの基部から上向きに延在する局所的な凹部内に位置するように形成可能であるのが特に有利である。これにより底部側の接続部を「皿もみ加工」してタンクの底部を完全に形成できるので、利用可能な設置スペースが小さい重機のタンクに設置するのに有利である。

接続フィッティングは、標準的なねじ込み式のデザインでありうるねじ式ユニオンによって接続部品に固定されることが好ましい。

タンクは、タンクの一体部品を形成するフィルタボウルとともにプラスチックから成形されうるのが特に有利である。

さらに、タンクの頂部において開放しているフィルタボウルは、プラスチックカバーによって閉塞可能であるのが有利である。プラスチックカバーは、フィルタボウルの縁部領域に位置する雌ねじ部に螺着可能であり、それによりプラスチックカバーの外側がタンクの上壁部の一部を形成する。これら例示的な実施形態では、タンクの底部からの流体接続処理の際に、タンクの一壁部によって関連する機械の外面が形成されるようにタンクが構成されうる。そして、フィルタデバイス全体のうちのフィルタボウルのカバーのみが外面において視認可能になる。

鉛直方向の切断面において切断された流体タンクの切断部分を、本発明の例示的な一実施形態に係る関連するフィルタデバイスとともに示す図である。 図１に対応する描画内容を、第２の例示的な実施形態のフィルタデバイスとともに示す図である。

本発明は、図面に示される例示的な実施形態を使用して、以下の通り詳細に説明される。

流体圧流体の或る供給量を収容するように形成された流体タンク１を示す両図面は、不図示の他の壁部とともに流体圧流体用の内部空間７の輪郭を形成する上壁部３及び下壁部５のみを示している。流体圧流体の液面は、符号９によって表されている。タンク１は、例えば小型掘削機の形態を有する重機の流体圧システムの部品であり、流体圧システム内の１つのタンク戻りライン１１のみが示されている。浄化されるべき流体圧流体は、タンク戻りライン１１を介してフィルタデバイスに供給され、浄化完了後にフィルタデバイスからタンク１の内部空間７に戻される。

タンク１は、流体圧流体と共存可能なプラスチック材料から回転式の成形方法によって形成され、フィルタボウル１３は、回転によってタンク壁部と一体的に内側に成形される。タンクの頂部１５において開放しているボウル１３は、タンクの頂部１５からタンク１の基部の近傍に向かって、タンク１の設置位置に対して鉛直方向に延在している。ボウル底部１７は、中央に位置する接続開口部１９、及び接続開口部１９の側方に位置する流出開口部２１を有する。浄化済みの流体は、流出開口部２１を介して、フィルタボウル１３からタンク１の内部空間７に移動する。ボウル底部１７の接続開口部１９は、接続部品２３に接続されており、ボウル底部１７は、接続部品２３を介してタンク１の下壁部５に接続されている。両図面が示すように、フィルタデバイスにおける戻りライン１１のポート接続部２７は、接続フィッティングがタンク底部内で恰も「皿もみ加工」された状態になるように、タンク１の基部からアーチ状に上向きに形成された凹部２５の内部に配置されている。

接続フィッティング２９は、戻りライン１１のポート接続部２７から、接続部品２３及びボウル１３の底部開口部１９を貫通してボウル１３の内部空間まで延在するとともに、外側が段差状になっている円筒中空体の形態を有している。接続フィッティング２９の端部３１は、ボウル底部１７から所定の距離に位置している。接続フィッティング２９は、ねじ式インサート３３によって接続部品２３に固定されている。また、接続フィッティング２９は、フィルタエレメント３７がフィルタボウル１３内で作動位置において固定されるようにフィルタエレメント３７の下部エンドキャップ３５と相互作用するエレメント受容部の構成要素を形成している。フィルタボウル１３は、フィルタハウジングとして作用する。

両図面において作動位置にある状態で示されているフィルタエレメント３７は、作動位置において接続フィッティング２９を滑動可能な中央の流入口フィッティング４３を、下部エンドキャップ３５において有している。下部エンドキャップ３５は、中空円筒状の形態を有していて内側のフィルタキャビティ４１を包囲するフィルタ媒体３９の密閉部を従来通り形成している。流入口フィッティング４３におけるシールエレメント４５は、接続フィッティング２９に対してシール作用を付与している。エレメント受容部は、流入口フィッティング４３を包囲するとともに、エンドキャップ３５とボウル底部１７との間において軸線方向の位置決めを行うエラストマー材料からなるスペーサリング４７を形成している。

タンクの頂部１５において開放しているフィルタボウル１３は、雌ねじ部５１に螺着可能なプラスチックカバー４９によって閉塞可能である。雌ねじ部５１は、カバー４９の外側のみがタンクの頂部１５において視認可能になるように、フィルタボウル１３の縁部領域に位置している。相応に優勢な差圧を受けてカバー４９とフィルタエレメント３７の上部エンドキャップ５３との間に位置するバイパス弁装置５５は、内側のフィルタキャビティ４１とフィルタエレメント３７の外部との間の流体接続状態を従来通り解消する。閉塞ばね５７は、バイパス弁５５を閉塞された状態の通常の作動位置に維持する。

濾過中に、接続フィッティング２９を介してフィルタキャビティ４１に流れ込む流体圧流体は、フィルタ媒体３９を内側から外側に通過する。それによって、フィルタ媒体３９を包囲するとともに清浄側５９を形成するフィルタボウル１３の空間から浄化済みの流体が流出開口部２１を介して流れ、タンク１の内部空間７に戻るようになっている。図１の例示的な実施形態では、流入口フィッティング４３の端部を横断するエラストマー材料製の弁キャップ６１から形成される弁装置が、フィルタキャビティ４１内に突出する流入口フィッティング４３の自由端領域に設けられている。このキャップ６１は、複数のノッチ６３を有する。弁キャップ６１に機械的作用が加えられない場合、ノッチ６３が閉塞された状態の弁キャップ６１は、流入口フィッティング４３の閉塞部を形成する。しかしながら、図１に示されるように、フィルタエレメント３７が作動位置に移動されるとともに、流入口フィッティング４３と一緒に接続フィッティング２９を滑動する場合、接続フィッティング２９の自由端３１の機械的作用によって、弁キャップ６１が図１に示されるように開放された状態にされる。その結果、ノッチ６３が流体スロットに拡張されるので、濾過工程において、流体が接続フィッティング２９を通過してフィルタキャビティ４１に流れ込むようになる。しかし、エレメント交換のためにフィルタエレメント３７が接続フィッティング２９から引き出される場合、弁キャップ６１は非拡張位置に復帰する。非拡張位置において、ノッチ６３が閉塞されたキャップ６１は、流入口フィッティング４３の端部を閉塞している。これにより、フィルタエレメントの交換時に、フィルタキャビティ４１、すなわち汚染側に位置するファウリングがフィルタエレメント３７から離脱すること、及び清浄側が汚染されることを防止している。これにより、フィルタボウル１３から取り外された使用済みのフィルタエレメント３７のハンドリング時に周辺環境を汚染するリスクを軽減している。

図２に示される例示的な実施形態は、エンドキャップ３５の流入口フィッティング４３における弁装置の構造のみにおいて第１の例示的な実施形態と相違している。この例示的な実施形態において、流入口フィッティング４３は、流入口フィッティング４３の自由端６５が接続フィッティング２９の端部３１の上方に位置するように、フィルタキャビティ４１の内部空間まで延長されている。流入口フィッティング４３は、自由端６５によって、弁装置のディスク状の弁本体６７の弁座を形成している。図２に示される作動位置では、流入口フィッティング４３内を移動可能にガイドされているばねキャリア７１が、接続フィッティング２９の内方端３１によって上向きに移動されているので、軸線方向に移動可能な弁本体６７が、閉塞ばね６９の作用に対抗して流入口フィッティング４３の端部から持ち上げられている。その結果として、弁本体６７が上方に移動されるとともに弁座から持ち上げられており、ばねキャリア７１と流入口フィッティング４３内に固定配置された第２ばねキャリア７３との間で閉塞ばね６９がより強く圧縮されている。ここで、エレメント交換時に、フィルタエレメント３７がエレメント受容部から引き抜かれるとともにフィルタボウル１３から取り外される場合は、閉塞ばね６９が部分的に解放されるだけで、弁本体６７が流入口フィッティング４３の端部６５における弁座まで移動するとともに流入口フィッティング４３を閉塞する。従って、第２の例示的な実施形態は、最初に記載された実施例と全く同様に作用する。弁装置のデザインが異なる点を除けば、他の部品は２つの例示的な実施形態において類似しているので、２つの例示的な実施形態において同様に形成される詳細部分の全てについて図２中で符号が付されているわけでない。

Claims (11)

1. フィルタハウジング内に収容可能な少なくとも１つのフィルタエレメント（３７）を有するフィルタデバイスであって、
   前記フィルタエレメント（３７）との流体接続を形成する少なくとも１つの接続ユニット（２９）を有しており、
   前記接続ユニット（２９）は、浄化されるべき流体を前記フィルタエレメント（３７）の汚染側（４１）に供給するようにされるとともに、エレメント受容部の構成要素であり、
   前記フィルタエレメント（３７）は、作動位置において前記エレメント受容部と相互作用するフィルタデバイスにおいて、
   弁装置（６１；６７，６９）又は前記弁装置（６１；６７，６９）の少なくとも一部は、前記フィルタハウジングの構成要素又は前記フィルタハウジングに配設可能な部品の構成要素である前記接続ユニット（２９）によって移動可能であり、それにより、前記フィルタエレメント（３７）が前記フィルタハウジングから取り外されて前記フィルタデバイスが停止されるときに、前記弁装置（６１；６７，６９）が閉塞位置に移動し、前記フィルタエレメント（３７）が前記フィルタハウジング内の作動位置に挿入されて前記フィルタデバイスが始動されるときに、前記弁装置（６１；６７，６９）が開放位置に移動することを特徴とするフィルタデバイス。
2. 前記フィルタデバイスを始動させるように前記フィルタエレメント（３７）及び前記フィルタハウジングが相互に接近する相対運動の際に、前記接続ユニット（２９）により前記閉塞位置から前記開放位置に向かう前記弁装置（６１；６７，６９）の開放動作が次いで引き起こされることを特徴とする請求項１に記載のフィルタデバイス。
3. エラストマー材料からなりノッチ（６３）を備えるキャップ（６１）が流入口フィッティング（４３）の端部にわたって設けられることによって前記弁装置が形成されており、
   作動位置において、前記流入口フィッティング（４３）を貫通する前記接続ユニットの接続フィッティング（２９）は、前記キャップ（６１）に対する機械的作用によって前記ノッチ（６３）を開放して流体スロットを形成することを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタデバイス。
4. 流入口フィッティング（４３）における前記弁装置は、前記流入口フィッティング（４３）が閉止される前記閉塞位置に向かって機械的な閉塞力（６９）により予張力が付与されている可動式の弁本体（６７）を有しており、
   前記弁本体（６７）は、前記フィルタエレメント（３７）が取り付けられるときに、前記接続フィッティング（２９）の機械的作用によって前記閉塞力（６９）に対抗して前記閉塞位置から作動位置に移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタデバイス。
5. 前記フィルタハウジングは、タンク（１）に一体的に成形されるフィルタボウル（１３）によって形成されており、
   前記フィルタボウル（１３）の底部（１７）には、前記フィルタエレメント（３７）の前記エレメント受容部に属する前記接続ユニット（２９）が位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のフィルタデバイス。
6. 濾過中に、前記フィルタエレメント（３７）の内側のフィルタキャビティ（４１）から前記フィルタエレメント（３７）のフィルタ媒体（３９）の外側に向かって発生しうる流れが通過可能になっている前記フィルタエレメント（３７）は、少なくとも１つのエンドキャップ（３５）を備えており、
   前記フィルタエレメント（３７）の作動位置において下側にあり前記エレメント受容部と相互作用する前記エンドキャップ（３５）は、前記フィルタキャビティ（４１）内に突出しているとともに前記弁装置（６１；６７，６９）が取り付けられている流入口フィッティング（４３）を有しており、
   作動位置において、前記流入口フィッティング（４３）は、シール部（４５）によって、前記エレメント受容部の構成要素である前記接続ユニットの接続フィッティング（２９）と係合することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のフィルタデバイス。
7. 前記フィルタボウル（１３）の底部（１７）には、前記タンク（１）の底部側の壁部（５）に接合されるとともに前記接続フィッティング（２９）の通路を形成する接続部品（２３）が成形されており、
   前記接続フィッティング（２９）は、前記接続部品（２３）を貫通して前記タンクの外側から前記フィルタボウル（１３）内に延在することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のフィルタデバイス。
8. 前記接続部品（２３）に隣接する前記タンク（１）の壁部（５）は、前記タンク（１）の基部から上向きに延在する局所的な凹部（２５）内に位置することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のフィルタデバイス。
9. 前記接続部品（２３）における前記接続フィッティング（２９）は、ねじ式ユニオン（３３）によって固定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のフィルタデバイス。
10. 前記タンク（１）は、前記タンク（１）の一体部品を形成する前記フィルタボウル（１３）とともに、プラスチックから成形されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のフィルタデバイス。
11. 前記タンクの頂部（１５）において開放している前記フィルタボウル（１３）は、前記フィルタボウル（１３）の開放縁部領域に位置する雌ねじ部（５１）に螺着可能なプラスチックカバー（４９）によって閉塞可能であり、それにより該プラスチックカバー（４９）の外側が前記タンクの上壁部の一部を形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のフィルタデバイス。

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