JP5643231B2 - フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの収容部分の間に配置されたフィルタ媒体と、下方の収容部分に設けられ、流体装置、特に液体タンクと流体接続するための接続手段とを有するフィルタ装置に関する。

この種のフィルタ装置は、多数の構造および仕様形態において市場で容易に入手できる。その場合にそれらは、特に、油圧オイルのような流体内の汚れを流体から濾過するために用いられる。油圧オイルの汚染は、それぞれの油圧設備を取り付ける際および駆動開始する際に発生する。さらに、この初期汚染の他に、駆動の間にも、例えば、タンク換気、配管、ピストンロッドシール等々が十分でないことによる油圧タンクの汚れの侵入によって、汚染がもたらされることがある。土砂運搬機械、パワーショベルなどのような作業機械の油圧設備において、油圧タンク内に貯蔵された液体内部に汚染がもたらされる場合、例えばフィルタ装置を直接タンク内へ組み込むことによって、油圧タンクの近傍で直接、濾過を行わせることが効果的な場合がある。その場合にタンク内容物から取り出される油圧オイルは、汚れを濾過するために、例えば容器の形式のハウジング内に収容されたフィルタ部材へ直接供給され、その後、濾過された液体は、接続手段を介してタンクユニットへ戻される。この種の装置の駆動中にフィルタ媒体が消耗されて、例えば容器形状のハウジングを、新しいフィルタ媒体を含むハウジングと交換することが必要な場合、フィルタハウジングの接続領域における液体接続を遮断することが好ましいことがある。それによって、ハウジングを取り外す場合に、液体の残量が、ある種の漏れ流れとしてフィルタハウジングから流出して周囲に汚染問題をもたらすという危険が回避される。

この問題に関し、特許文献１には、油圧タンク内に組み込まれたフィルタ装置のための解決策が開示されており、そこには回転スライド弁の回転によって操作される遮断装置が設けられている。回転スライド弁は、油圧タンク内に設けられた接続プレートに回転可能に軸支され、かつ解放回転位置において、液体入口を解放し、この液体入口を介して、浄化すべき液体がフィルタハウジングの流入開口部を介して汚れ側へ移動するとともに、接続プレートの流出開口部を解放し、この流出開口部を介して浄化された液体がフィルタのクリーン側からフィルタハウジングの流出開口部を通って流出する。フィルタハウジングの流入開口部にも流出開口部にも、閉鎖位置へ付勢されたディスク弁が設けられており、そのディスク弁は、回転スライド弁の回転解放位置において、回転スライド弁から突出する制御突片によってそれぞれの解放位置へ制御可能である。

独国特許公報第１０２００４０１４１４９号

この従来技術から進んで、本発明の目的は、特に簡単な構造と使いやすさを特徴とする、上述した種類のフィルタ装置を提供することである。

本発明によれば、この目的は、全体として特許請求の範囲の請求項１の特徴を有するフィルタ装置によって解決される。

それによれば、従来技術とは異なり、フィルタ部材の接続部分における流体接続を中断可能にする遮断手段のすべてのコンポーネントが、構造的に、液体タンクの下方の収容分部に対応づけられており、かつ、それに対応づけられたエネルギ蓄積装置の作用によって自動的に遮断するように設計されている。液体タンクのような流体装置に設けられた回転スライド弁を有する上述した既知の解決と比較して、コスト的に好ましく形成することができる簡便な構造が利点として得られるだけでなく、関係する流体装置上で移動可能な上述した解決策における回転スライド弁のような制御部分とは独立して機能するので、流体装置についても、簡略化された構造が得られ、かつ操作が簡単かつ使いやすい。

特に好ましい実施形態においては、装置のフィルタ部材は、下方の収容部分を終端部分に対して移動させるために、シェル内で摺動可能であって、そのシェルは、上方の収容部分の近傍に、閉鎖された端部を有し、下方の端部においては、シェルの一部を形成する終端部分によって閉鎖され、終端部分と下方の収容部分とが互いにシールするように接触すると、フィルタ媒体の外側とシェルとの間にある空間を液密とする容器が形成される。従ってフィルタ部材が、ある種のフィルタ容器を形成し、そのフィルタ容器は、消耗されたフィルタ媒体を交換するために全体として簡単かつ便利に取り外し、かつ組み込むことができる。

第２のエネルギ蓄積装置は、シェルの閉鎖された端部と上方の収容部分との間に介装された、圧縮ばねによって、効果的に形成することができる。

この種の装置において大部分がそうであるように、フィルタ媒体が、内側のフィルタ中空室を定める流体透過可能な支持パイプを包囲する場合に、ばねハウジングは、接続手段の構成部分を形成する下方の収容部分の中央の開口部から支持パイプ内へ延びるように配置され、その場合にばねハウジングに、第１のエネルギ蓄積装置として用いられる圧縮ばねが支持され、その圧縮ばねの他方の端部は、ばねハウジング内で移動可能に案内されている閉鎖部分をその、中央の開口部の開口端縁に接触する閉鎖位置へ付勢する。従って、閉鎖部分を有する遮断手段は、付属のエネルギ蓄積装置を含めてフィルタ中空室内に統合されており、それによってフィルタ部材のコンパクトな構造が得られる。

その場合に好ましくは、接続手段と協働して流体接続を形成するために設けられた、流体装置の対応する接続部材は、下方の収容部分の中央の開口部内へ進入可能であり、接続部材の端縁側には、その進入動作の間に閉鎖部分に支持される少なくとも１つの制御部分が設けられるように配置される。

その場合に、第１のエネルギ蓄積装置として用いられるばねが第２のエネルギ蓄積装置を形成する圧縮ばねよりも硬い特性を有するように、圧縮ばねが設計されていると、接続部材の制御部分が閉鎖部分と接触していて、第２のエネルギ蓄積装置を形成する圧縮ばねの付勢によってシェルを移動することができ、下方の収容部分と終端ユニットとのシール状態の接触が終了する。それは、操作者が新しいフィルタ部材を組み込む場合に、シェルを押圧してフィルタ部材を押し込むことによって、容易に行うことができる。制御部分が閉鎖部分と接触する位置を越えて、第２のエネルギ蓄積装置を形成する圧縮ばねが完全に圧縮されるまで、押し込みまたは進入の動作が続行されると、接続部材が接続手段の中央の開口部内へさらに進入し、その場合に閉鎖部分は、その閉鎖部分に接触する接続部材の制御部分によって、第１のエネルギ蓄積装置を形成する圧縮ばねの作用に抗して、閉鎖位置から移動することができる。従って１方向に行われるフィルタ部材の押し込みまたは進入の動きの過程で、フィルタ部材における２つの遮断手段が自動的に、特に収容部分と終端部分との間および閉鎖部分と下方の収容部分に設けられた接続手段との間のシールを無効にすることによって、解放位置へ押し付けられる。

液体タンクのような流体装置へのフィルタ装置の対応付けに関して、シェルは、接続部材が移動不能に固定された装置の外側ハウジングの内壁に沿って挿脱されるように、終端部分の外周面に摺動可能に案内されるように好ましくは配置される。また、内壁は、第１の摺動部分を有し、第１の摺動部分が、移行箇所において、摺動経路の端部の第２のシール部分へと移行し、その第２のシール部分における内径は、終端部分に設けられたラジアルシールと協働してシールを構成すべく減少するように好ましくは配置される。従って、摺動部分の内部において低摩擦の摺動運動が可能であり、それによって、フィルタ部材の組込みと取出しが、特に簡単かつ簡便に行うことができ、摺動経路の端部の移行箇所を通過した後には、終端部分の外周面の良好なシールが保証される。

特に好ましい実施例において、外側ハウジングは、液体タンク内へ組み込み可能であって、外側ハウジングは接続部材を介し、かつフィルタ容器の終端部分へ通じる流体通路を介して、液体タンクの内部空間と機能的に接続されている。

特許請求の範囲の請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルタ装置を有する流体装置、特に油圧タンクも、本発明の対象である。

以下、図面に示す一実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。

フィルタ装置の一実施形態を簡略化して示す縦断面図であって、液体タンク内に組み込むためのいわゆるイン−タンク装置を形成するためのフィルタ部材が設けられており、そのうちの、組込み開口部を通して挿入された、装置の外側ハウジングを有する上方のタンク壁部分のみが見られ、フィルタ部材は、組込み工程の開始時において、それが外側ハウジング内へ進入移動し始める状態で示されている。 図１に対応する断面表示であって、フィルタ部材は進入移動をさらに続行するが、まだ完全には組み込まれていない。 図１と図２に対応する断面表示であって、組込み工程がいまだ完全ではない、さらなる進入移動が示されている。 同様な断面表示であって、組込み工程の終了後に達成された機能状態が示されている。

以下、フィルタ装置がいわゆるイン−タンクフィルタ装置を形成する一例を用いて、本発明が説明される。フィルタ部材は、液体タンクの形式の液体装置と接続されている。図では、液体タンクのうち、組込み開口部３を備えたその上方のタンク壁１の一部のみが示されており、その組込み開口部を介して外側ハウジング５がタンクに組み込まれ、外側ハウジングは、タンク壁開口部３において開放している。外側ハウジング５は、その下方の端部において、ハウジング長手軸に対して同心の接続部材（接続短管）７と他の液体通路９とを介して液体タンクの内容物と接続されている。円筒形状の外側ハウジング５は、その内壁によって、図１に全体を符号１１で示すフィルタ部材を挿入し、かつ引き出すための滑りガイドを形成している。このフィルタ部材は、いわゆるフィルタ容器として、全体として交換可能なユニットを形成している。このフィルタ容器は、中空円筒の形式のシェル１３を有し、その中空円筒は図面内で上に位置する端部１５において、湾曲した終端面を形成しながら閉鎖されている。シェル１３は、反対側の下方の端部において、プラスチックからプレス成形されたリングボディの形状の終端部分１７を有する。終端部分の外周面には、シェル１３の外側において軸方向に突出する環状端縁１９が形成され、その環状端縁の内壁には、シェル１３の端部との固定的な結合がクリンピング２１によって形成されている。環状端縁１９の外周面に、滑り面が形成され、その滑り面においてフィルタ部材１１が、外側ハウジング５の内壁に摺動可能に案内されて、終端部分１７に設けられたラジアルシール２３によってシール（密閉部）が形成されている。軸方向に突出する環状端縁１９の内側には、シェル１３に対してシールする他のシール部材２５が設けられている。

このように形成されたフィルタ容器の内部には、流体透過可能な支持パイプ２９を包囲するフィルタマットの形式のフィルタ媒体２７が配置されている。支持パイプ２９の対応する端部を有するフィルタ媒体２７の上端部は、上方の収容部分３１によって包囲され、その上方の収容部分は、支持パイプ２９の内部に位置する内側のフィルタ中空室３３を上方の端部において閉鎖しており、かつプラスチックからプレス成形されている。フィルタ媒体２７と支持パイプ２９は、下方の端部において下方の収容部分３５によって包囲されている。その下方の収容部分は、プラスチックからプレス成形された環状ボディによって形成されている。中央の開口部３７を有するこの収容部分３５が、接続手段を形成し、その接続手段は、後述する図４に示す装置の機能状態において、接続短管７との、すなわち液体タンクとの流体接続を形成する。開口部３７の内壁にはシール部材３９が配置され、流体接続をシールする。支持パイプ２９の内側と開口部３７を包囲する壁との間の環状空間から始まって、ばねハウジング４１が内側のフィルタ中空室３３内へ延びている。図面には図示されていない複数の壁開口を有するばねハウジング４１内には、ここで第１のエネルギ蓄積装置と称される圧縮ばね４３が配置され、その圧縮ばねは、一方でばねハウジング４１の上端部に支持され、他方では閉鎖部分４５に支持されている。その閉鎖部分は、ばねハウジング４１内で圧縮ばね４３の作用に抗して軸方向に移動可能であり、その圧縮ばねは通常、閉鎖部分４５を遮断位置へ付勢している。その遮断位置において接続手段は、開口部３７の開口端縁に接続する円盤状の閉鎖プレート４７を有する閉鎖部分４５によって、閉鎖されている。この状況が、図１〜図３に示されている。プラスチックからプレス成形された環状ボディの代わりに、環状ボディは、他の適切な材料、例えばアルミニウムダイカスト部品またはプラスチック射出成形部品によって形成することもできる。

フィルタ部材１１の上端部において、第２のエネルギ蓄積装置と称される圧縮ばね４９が、上方の収容部分３１とシェル１３の閉鎖された端部１５との間に介装されている。それによって、収容部分３１と３５との間に形成されるユニットが、通常、下方の収容部分３５を終端部分１７に接触させるようにシェル１３の内部で付勢されている。この状態が、図１と図２に示されている。終端部分１７には、中央の開口部５１が設けられ、この開口部５１を介して接続部材７が延在することができる。また、終端部分１７には、径方向にさらに外側に位置する複数の通路５３が設けられており、それらは、圧縮ばね４９の力が下方の収容部分３５を終端部分１７へ圧接させた場合に、遮断される。この接触時において、通路５３をシール（密閉）するために、下方の収容部分３５の下側に、フラットリングガスケット５５が設けられている。

フィルタ部材１１を組み込むために、外周面を有する終端部分１７が、外側ハウジング５の内壁に案内されながら、外側ハウジング５内へシェル１３が押し込まれる。この内壁は、挿入動作の最初の部分のために摺動部分５７を有しており、この摺動部分には、移行箇所５９において、内径の減少したシール部分６１が接続されている。進入または押し込み動作の途中に、シール部分に達すると、終端部分１７のラジアルシール２３により確実なシールがなされる。この状態は、図３と図４に示されている。

特に図１から明らかなように、接続部材７は、上端部において内側の環状段部６３を有しており、その環状段部によって端縁側の環状部６５が形成されている。環状部６５の中に、挿入動作の途中で、下側へ放射状に突出する閉鎖部分４５のリブ６７が進入する。図２が、この状態を示している。

図３に示すように、フィルタ部材１１がさらに押し込まれると、下方の収容部分３５は、図２に示すのと同じ位置に留まり、その場合に接続部材７と内側のフィルタ中空室３３との間に、収容部分３５に設けられた中央の開口部３７を介して、密閉された流体接続が形成される。従って収容部分３５は、その軸方向位置に留まる。というのは、上端部にある圧縮ばね４９よりも強い圧縮ばね４３が、閉鎖部分４５を開口部３７の端縁の阻止位置に保持し、それにより収容部分３５を支持するからである。このようにして進入動作がさらに続行されると、終端部分１７が、図３に示すように外側ハウジング５内のシール部分６１の領域内へ押し込まれ、その場合に通路５３は、フラットガスケット５５が持ち上がることによって解放されて、上方の圧縮ばね４９が圧縮される。

この状態から始まって、フィルタ部材１１がさらに外側ハウジング５内へ押し込まれると、シェル１３の上端部１５に隣接する上方の収容部分３１により、圧縮ばね４３の力作用が克服される。従って、上端縁６９を有する接続部材７が、そのリブ６７を介して閉鎖部分４５に作用する制御部分として働き、その制御部分が閉鎖部分４５を圧縮ばね４３の作用に抗してばねハウジング４１内へ摺動させる。それによって図４に示す機能状態が達成され、その機能状態において、解放された通路５３を介して流体がフィルタ媒体２７の外側へ進行すると共に、浄化された流体が、解放位置へ位置された閉鎖部分４５を通過して内側のフィルタ中空室３３から接続部材７内に進行し、それにより液体タンクの内部へ進行する。２つの圧縮ばね４３と４９に張力が付加されているこの機能状態において、フィルタ部材１１は、図４に図式的にのみ示されるカバー７１によって組込み位置に固定されている。濾過プロセスの間の機能状態における主流の流体流れが、図４に、番号を持たない流れ矢印で示されている。

装置が、特に良好な使いやすさを特徴としていることは、明らかである。消耗されたフィルタ媒体２７を有するフィルタ部材１１を交換するプロセスにとって、カバー７１を外すだけでよい。２つの張力が付加された圧縮ばね４３と４９の作用によって、フィルタ部材１１が自動的に図４に示す機能位置から、まず、図３に示す中間位置へと移動する。その後、上方の圧縮ばね４９が弛緩されながらさらに図２に示す位置へと自動的に退出し、その位置においてフィルタ容器は外側ハウジング５から、快適に把持できる距離だけ突出している。同時に、内側のフィルタ中空室３３が、阻止位置にある閉鎖部分４５によって閉鎖され、フィルタ媒体２７の外側の空間は、フラットガスケット５５が圧縮ばね４９によって終端部分１７の通路５３との接触を保持されているので、終端部分１７において同様に閉鎖されている。

Claims (9)

1. フィルタ装置であって、
   ２つの収容部分（３１、３５）の間に配置されたフィルタ媒体（２７）と、下方の収容部分（３５）に設けられ、流体装置と流体接続するための接続手段とを有する少なくとも１つのフィルタ部材（１１）と、
   前記接続手段に配置される閉鎖部分（４５）であって、上方の収容部分（３１）から離れる方向へ移動させる第１のエネルギ蓄積装置（４３）の作用によって、前記接続手段を遮断する閉鎖位置へ付勢される閉鎖部分（４５）と、
   下方の収容部分（３５）と前記装置の終端部分（１７）の間の相対移動を発生させる他の第２のエネルギ蓄積装置（４９）と、前記終端部分と下方の収容部分（３５）とが第２のエネルギ蓄積装置（４９）の作用を受けて互いに接触するとすぐに、下方の収容部分（３５）と終端部分（１７）との間をシールするように作用するシール手段（５５）と、を備えるフィルタ装置において、
   前記フィルタ媒体（２７）が、内側のフィルタ中空室（３３）を定める流体透過可能な支持パイプ（２９）を包囲し、前記接続手段の構成部分を形成する下方の収容部分（３５）の中央の穴（３７）から前記支持パイプ内へばねハウジング（４１）が延在しており、該ばねハウジングに、第１のエネルギ蓄積装置として用いられる圧縮ばね（４３）が支持され、該圧縮ばねの他方の端部が、ばねハウジング（４１）内で移動可能に案内される閉鎖部分（４５）を、中央の穴（３７）の開口端縁に接触する閉鎖位置へ付勢すること、及び
   前記接続手段と協働して流体接続を形成するために設けられた、前記流体装置の対応する接続部材（７）は、下方の収容部分（３５）の中央の開口部（３７）内へ進入可能であり、接続部材の端縁側には、その進入動作の間に閉鎖部分（４５）を支持する少なくとも１つの支持部分（６３、６９）が設けられていること、を特徴とするフィルタ装置。
2. 前記装置のフィルタ部材（１１）は、下方の収容部分（３５）を移動させるために、シェル（１３）内を終端部分（１７）に対して移動可能であり、前記シェルは、上方の収容部分（３１）の近傍に、閉鎖された端部（１５）を有し、下方の端部においては、シェル（１３）の一部を形成する終端部分（１７）によって閉鎖され、前記終端部分と下方の収容部分（３５）とが互いにシールするように接触すると、フィルタ媒体（２７）の外側とシェル（１３）との間にある空間を液密とする容器が形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記第２のエネルギ蓄積装置が、圧縮ばね（４９）の形式で、シェル（１３）の閉鎖された端部（１５）と上方の収容部分（３１）との間に介装されている、ことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ装置。
4. シェル（１３）は、接続部材（７）の支持部分（６３、６９）が閉鎖部分（４５）に接触しながら、終端部分（１７）と下方の収容部分（３５）とのシール接触を終了するように、前記第２のエネルギ蓄積装置を形成する圧縮ばね（４９）の付勢によって移動可能である、ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ装置。
5. 接続部材（７）が、閉鎖部分（４５）との接触位置を越えて前記接続手段の中央の開口部（３７）内へ進入されると、閉鎖部分（４５）は、その閉鎖部分に接触する接続部材（７）の支持部分（６３、６９）によって、前記第１のエネルギ蓄積装置を形成する圧縮ばね（４３）の作用に抗して、閉鎖位置から移動可能である、ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
6. シェル（１３）は、接続部材（７）が移動不能に固定された前記装置の外側ハウジング（５）の内壁に沿って挿脱されるように、終端部分（１７）の外周面に摺動可能に案内され、前記内壁は、第１の摺動部分（５７）を有し、前記第１の摺動部分が、移行箇所（５９）において、摺動経路の端部の第２のシール部分（６１）へと移行し、前記第２のシール部分における内径は、終端部分（１７）に設けられたラジアルシール（２３）と協働してシールするように減少されている、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
7. 外側ハウジング（５）は、液体タンク（１）内へ組み込み可能であり、接続部材（７）を介し、かつフィルタ容器の終端部分（１７）へ通じる流体通路（９）を介して、前記液体タンクの内部空間と流体接続されている、ことを特徴とする請求項６に記載のフィルタ装置。
8. 前記流体装置が液体タンク（１）であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ装置を有する、流体装置。

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