JP6162692B2 - フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、濾材を封入した内側フィルタ空洞を持つ少なくとも１つのフィルタエレメントを収容する、フィルタハウジングを有したフィルタ装置であって、フィルタエレメントが機能的位置にある時に前記ハウジングがそのフィルタエレメントと相互作用するエレメントホルダを含むようなフィルタ装置に関する。本発明はさらに、そのようなフィルタ装置の内部で使用するように設けられたフィルタエレメントに関する。

この種のフィルタ装置は従来技術から知られている。それらは、例えば油圧油、クーラント、燃料、潤滑油など様々な技術的な流体のろ過のため、構造形式、サイズ及び／又は圧力レベルを変えた形で広く使用されている。そのようなフィルタ装置が故障する限りにおいて変動し得る運転外乱は、破損した箇所の下流側のシステムの損傷や破壊を招く恐れがあり、かなりの経済的損害を引き起こす可能性があるため、フィルタ装置の作動信頼性は非常に重要である。従って、このようなフィルタ装置の作動させる場合、ろ過処理は、フィルタハウジング内部に配置される準備完了状態のフィルタエレメントを使って実行される一方、この処理に使用されるフィルタエレメントの仕様は、対応する圧力レベル、流動抵抗などについて割り当てられたフィルタの品質に関連するシステムの作動要件に正確にマッチすることが確実でなければならない。

従って、本発明の目的は、ろ過処理の間の故障から保護するために高い信頼性を以てフィルタ装置を提供することにある。

本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の全特徴を有するフィルタ装置によって達成される。

請求項１の特徴部分によれば、本発明の特徴は、フィルタハウジングの内側に設けられたエレメントホルダは、夫々のフィルタエレメントを固定するための突出した収納部を備え、その突出収納部の外部形状は、エレメントホルダの収納部に固定されるべき関連フィルタエレメントの端部にある開口部に適応し、その結果フィルタエレメントが機能的な位置にある時に収納部はフィルタエレメントの開口部を介して適合するという事実にある。このようにして、エレメントホルダの形状にマッチする適当な突出収納部が開口部を介して適合するのを可能にするフィルタハウジングの内側において、そのようなフィルタエレメントだけをその機能的位置にもたらせることが確実となる。このようにして、使用されたフィルタエレメントが、フィルタ品質、許容圧力レベル等の観点でその仕様に準拠しないリスクを回避することができ、以て良好な運用信頼度を提供する。

特に好ましい実施形態では、エレメントホルダの収納部は、関係するフィルタエレメントが機能的位置にある時に割り当てられた端部キャップに配置された収納空間内へ前記収納部が延びて内部フィルタキャビティに到達するように配置される。この構造設計により、例えば仮に不良フィルタエレメント、即ちそのエレメントホルダにおいて、フィルタキャビティ内部へと延びる収納部のための収納空間を持たないようなフィルタエレメントを挿入しようとする試みがなされたとしても、その収納部は端部キャップによって止められ阻止されるために、そのフィルタエレメントの挿入移動は機能的位置に至る前にブロックされることとなり、作業者に対し、「貴方は今“不良”のフィルタエレメントを挿入しようとしている」という明確な信号を与えることが確実となる。

好ましくは、フィルタエレメントの収納空間の開口部に係合するように設けられた収納部の少なくとも一部が非円形の形状を有するような配置構造が選択される。

特に好ましい実施形態において、前記収納部をスパイクのように形成し、エレメントホルダの収納空間をドームのように形成することができる。

特に好ましくは、選択された装置により提供可能なことは、スパイクはその外周に沿って、正方形の形に内接する４つの真っ直ぐな側面の形状の断面を画定する平面部分を備え、そのスパイクの断面サイズは上部の自由端に向かって徐々に小さくなることである。スパイクのそのスレンダーな自由端のせいで、特に容易でかつ快適なドームとの係合が達成される。

その外周に沿って平面部分を有する非円形のスパイクとそれに対応して非円形の収納ドーム開口部とにより、フィルタエレメントとスパイク前方との間には、収納ドームへの係合のためにそれに対応する相対回転位置が必要となるために、特に好ましい実施形態では、ドームの中央孔の中に延びるエレメントホルダに配されるシャフト上でスパイクを回転可能に支持する。収納ドームとスパイクを組み合わせた際には、その組み合わせ動作に必要な回転位置でのよりスレンダーな自由端により、スパイクは自分自身で自動的に位置合わせする。

特に好ましい実施形態においてシャフトはカラーを有し、同カラーは、それに対して寄りかかるスパイクを、夫々のフィルタエレメントから離反する方向の如何なる軸線方向移動に対して固定する。

スパイクがシャフトからその他の方向に持ち上がる如何なる動作からも保護するために、シャフト上に、スパイクの中央孔にある溝と併せて作用するスナップリングを設けることでスパイクを軸線方向に固定することができる。

シャフトは、フィルタハウジングの封止可能なオイル排出口にねじ込むことができ、その場合特にシンプルでかつコンパクトな構造組立体が得られる。

ねじ込まれたシャフトがあるにもかかわらず、オイル排出口にその排出機能を果たすことができるようにするために、特に好ましくは、装置にはカラーの外部とハウジングの排出口との間に内部流体路を設けることができる。その結果、たとえシャフトが開口部にねじ込まれ排出口上での排出ネジにより放出を生みだすことが可能になる。

本発明の別の目的は、請求項１〜１１のいずれか１つに記載のフィルタ装置に使用するフィルタエレメントであって請求項１２で特定した特徴を有するフィルタエレメントを提供することにある。

フィルタエレメントの更なる構造に関しては従属請求項１３〜１７に記載されている。

以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。

本発明によるフィルタ装置の実施形態の斜視図であって、部分的に切断した図である。 図１に示された本発明の実施形態を一般構造タイプのフィルタハウジング内に装着させた、図１に類似する図である。 図１の実施形態によるフィルタエレメントの端部キャップとフィルタハウジングのエレメントホルダだけを示し、大きく拡大した分解斜視図である。 図３のエレメントホルダの軸線の側面図である。 図３のエレメントホルダの軸線の縦断面図である。 図３のエレメントホルダの収納部として作用するスパイクだけの縦断面図である。 図３のエレメントホルダの収納部として作用するスパイクだけの上視図である。 フィルタエレメントの端部キャップだけをその底側から見た斜視図である。 フィルタエレメントの端部キャップだけをその上側から見た斜視図である。

図１は、加圧流体ろ過のために提供される本発明フィルタ装置の一実施形態を示している。垂直軸線３を規定するフィルタハウジング１は、円筒状の本体部５とその上部にねじ込まれるヘッド部７を備える。排出口９を除き本体部５の底端部は閉じられており、排出ネジ１１が前記排出口の内ネジにねじ込まれる。上部のヘッド部７は未ろ過の流体が流入する接続部１３とろ過流体の出口にための接続部１５を備える。ヘッド部７に配置されると共に、何故か詳細には示されていないが関連する従来技術に相当する流体路が、接続部１３及び１５を、ハウジング１内部に保持された夫々のフィルタエレメント１７の未処理側とクリーン側に接続し、これもまた従来技術に対応し、必要に応じてヘッド部７内部のバイパス手段が第２の閉鎖部をつくる。

フィルタエレメント１７の外側が見えるようにフィルタハウジング１は、図では縦軸線３に沿って切断開放されて示されており、フィルタエレメントも又、底部の長手部分においては切断開放された状態で示されており、それによりフィルタエレメント１７はフィルタハウジング１の底部２１においてエレメントホルダ１９に据え付けられる。これは、垂直軸線３に同軸状に配置されかつ流体透過性の支持パイプ２５に囲まれているフィルタキャビティ２３上でのその内側に対する視界を広げ、さらに支持パイプの上には中空シリンダを構成する濾材２７が順に配置される。ろ過処理の間、前記濾材は、クリーン側を成すフィルタキャビティ２３に対して未処理側２９を成す外部からの貫流を受ける。

図１に示すように、フィルタエレメント１７をその機能位置に固定するのに役立ち、かつフィルタエレメント１７の端部キャップ２１と相互作用するフィルタハウジング１のエレメントホルダ１９のさらなる詳細は、図３〜図９により明確なかたちで示すことができる。端部キャップ３１は従来技術からは既知のように、濾材の骨組みを作る濾材２７の端部域に割り当てられた突出リム３３を備えている。従来の端部キャップとの主な相違点は、端部キャップ３１が、垂直軸線３に沿ってフィルタエレメント１７の内部へと延びる一体成型品として提供されかつ端部側の開口部３７（特に図８を参照）から内方端部に向かってテーパーが付けられた逆ゴブレット又はドーム３５の形状を有する本体部を持つことにあり、その結果ドーム３５は同様に内方端部に向かってテーパー付けられたスリーブのような内部収納空間３９を構成することである。内方端部に位置する収納空間３９の開口部はネジ４１によって封止することができる。ネジ４１の代わりに、好ましくは焼結金属で作られてた栓を使用し、対応の開口部に嵌め込むようにしても良い。前述した焼結金属材料はある程度多孔質であるため、フィルタエレメント上に置かれる閉止栓を伴って圧力均衡を達成できる一方で、それがフィルタ内に配置された際には微粒子不純物を分離するある種の小型フィルタの役目を果たすことができる。この目的のため、閉止ネジ４１は予め設定可能な多孔率を有する焼結金属材料で形成することも可能である。

エレメントホルダ１９はスパイク４３の形の収納部を備えており、フィルタエレメント１７がその機能的位置にある時にスパイクはドーム３５の収納空間３９の内部に収納される。図３、図６及び図７から分かるように、スパイク４３は非円形であり、スパイク４３の外周に沿って収納空間３９に係合する長手部分に平面部分４５が設けられることで、結果として図７に示すように正方形の内側で内接する４つの真っ直ぐな端縁部４７を伴うスパイク４３断面が生じる。これら平面部分４５は収納空間３９のテーパーに対応するようにして端部４９に向かって収束することで、スパイク４３が収納空間３９内部に収納された際には、ドーム３５の内面５１がスパイク４３の平面部分４５に対して適合する。縦リブ５３（図面では全部に参照番号を付してはいない）はドーム３５の外側に沿って延び、夫々の間に間隙を有して配置され、支持パイプ２５のストッパとして設けられたカラー５５からドーム３５の内方端に向かって延びている。

図３ 、図６及び図７から明らかなように、スパイク４３は、平面部分４５の間に丸みを帯びた接続面５７の他に、対向する２側部に半径方向に突出するフランジ部５９も備える。スパイク４３の内部では中央孔６１が、その厚い底端部からテーパーが付いた上端部４９の補償孔６３へと延びている。スパイク４３は、エレメントホルダ１９のシャフト６５上の中央孔６１によって回転可能に支持される。スパイク４３のこの回転可能な支持は、フィルタエレメント１７がフィルタハウジング１に挿入された際の、ドーム３５の収納空間３９内への非円形スパイク４３の移動を容易にする。何故なら、スパイク４３の持つテーパー形状によって、スパイクがそれ自身でドーム内移動の際の適切な回転位置へと自動的に調整するからである。シャフト６５はその底端部に外ネジ６７を備え、それによりフィルタハウジング１の排出口９の内ネジにねじ込まれ、その推進作用のためにシャフト６５の上端部には六角形の挿入ビット６９が設けられる。その六角形挿入ビット６９に続くのが円筒形の長手部分７１であり、これによりシャフト６５は回転可能に支持され、スパイク４３の中央孔６１の支持部分７３に適合される。図６から分かるように、孔６１はその底端部に延長部７５を備えており、その中に溝７７が形成されている。前記溝は、図３に示されるのみの、シャフト６５の溝７９内に配置されたスナップリング７８と相互作用することで、スパイク４３がスパイクシャフト６５から外れようとする方向の如何なる軸線方向移動からも保護する安全手段を構成する。これに関してシャフト６５はスパイク４３と共に２部品からなる構造ユニットを構成する。

溝７９の中に配置されるスナップリング７８の下方において、シャフト６５は、半径方向延長部を構成すると共にスパイク４３をどんな軸線方向下側への移動に対して固定するためのストッパ面８３を構成するカラー８１を備える。カラー８１は、その外側にある開口部８５と、ハウジング１の排出口９にねじ込み可能な底端部との間に流体接続部８７を備え、同接続部によって排出ネジ１１の除去後ハウジング１を空の状態にすることができる。

図２は、本発明によるフィルタ装置のエレメントホルダとして存在するように、本発明によるフィルタエレメント１７に、スパイク４３のための収納空間３９を作るドーム３５を有する端部キャップ３１が設けられ、さらにそのようなフィルタエレメントがその機能的位置にある状況を示したものである。とはいえ、図１とは異なり、図２ではフィルタエレメント１７は本発明によるフィルタハウジング１には挿入されておらず、その代わりに同エレメントは、スパイクの形態の突出する収納部を備えたエレメントホルダを持たず、閉じられたフロア部を備えた一般的構造タイプのフィルタハウジングに挿入される。このため図２に示すように、本発明によって構成されたフィルタエレメント１７も又、そのような一般的フィルタハウジングに挿入し、その内側の機能的位置へともたらすことができる。

本発明では、エレメントホルダ１９はスパイク４３とシャフト６５の形態の鋼部品から作られる。好ましくはフィルタエレメント１７の端部キャップ３１はアルミニウム／亜鉛合金からなるダイキャスト部品である。これとは別の例としては、端部キャップ３１は又、プラスチック材からダイキャスト鋳造されるようにしても良い。

Claims (11)

1. 濾材（２７）を封入した内部フィルタキャビティ（２３）を有する少なくとも１つのフィルタエレメント（１７）を収納するフィルタハウジング（１）を有し、該フィルタハウジング（１）は、前記フィルタエレメントがその機能的位置にある際にフィルタエレメント（１７）と相互作用するエレメントホルダ（１９）を含むフィルタ装置において、
   前記エレメントホルダ（１９）は突出した収納部（４３）を有し、該収納部の外形は、前記エレメントホルダ（１９）に固定されるべき関連フィルタエレメント（１７）の端部に位置する開口部（３７）の形状に合わせて形成されることで、前記フィルタエレメントが前記機能的位置にある時に前記収納部（４３）は前記フィルタエレメント（１７）の開口部（３７）を介して適合し、
   前記収納部（４３）は、スパイク（４３）のような形状をしており、前記フィルタエレメント（１７）は収納空間（３９）を有し、前記スパイク及び前記収納空間（３９）は、平面部分（４５）をそれぞれ有し、前記スパイクの前記平面部分（４５）及び前記収納空間（３９）の前記平面部分（４５）は、前記収納空間（３９）のテーパーに対応するようにして端部（４９）に向かって収束することで、前記スパイク（４３）が前記収納空間（３９）の内部に収納された際には、ドーム（３５）の内面（５１）が前記スパイク（４３）の前記平面部分（４５）に対して適合し、複数の前記平面部分（４５）の間において丸みを帯びた接続面（５７）が形成されていることを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記平面部分（４５）は前記スパイク（４３）の外周に沿って延び、該平面部分は正方形に内接する４つの真っ直ぐな側面（４７）を伴った断面形状を画定することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記スパイク（４３）はシャフト（６５）上に回転可能に支持され、該シャフトは前記エレメントホルダ（１９）上に配置されて前記スパイク（４３）の中央孔（６１）の中に延びており、前記シャフト（６５）は前記フィルタハウジング（１）に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ装置。
4. 前記シャフト（６５）はカラー（８１）を備え、該カラーは、前記カラーに寄りかかる前記スパイク（４３）を、夫々のフィルタエレメント（１７）から離反する方向の如何なる軸線方向移動に対して固定することを特徴とする請求項３に記載のフィルタ装置。
5. 前記シャフト（６５）上に配置されたスナップリング（７８）が、前記スパイクの中央孔（６１）の内側に配置された溝（７７）と共に作用して、スパイク（４３）を、前記シャフト（６５）からの如何なる離昇作用に対して固定することを特徴とする請求項３又は４に記載のフィルタ装置。
6. 前記シャフト（６５）は、封止可能な前記フィルタハウジング（１）のオイル排出口（９）にねじ込まれることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のフィルタ装置。
7. 前記シャフト（６５）は、前記カラー（８１）の外部と前記フィルタハウジング（１）のオイル排出口（９）との間に内部流体路（８７）を備えることを特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
8. 夫々のフィルタハウジング（１）のエレメントホルダ（１９）に固定できると共に、内部フィルタキャビティ（２３）を入れる濾材（２７）を備え、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタ装置に関連して使用するフィルタエレメントであって、
   前記エレメントホルダ（１９）に固定されることになる端部には、前記内部フィルタキャビティへの接近手段を構成する開口部（３７）が設けられ、該開口部は、前記フィルタエレメント（１７）がその機能を発する位置にある時に前記開口部（３７）を介して適合するように前記エレメントホルダ（１９）から離れて延びる、収納部（４３）の寸法及び形状に適応することを特徴とするフィルタエレメント。
9. 前記開口部（３７）は、その機能的位置にある時に前記内部フィルタキャビティ（２３）の中に延びる前記収納部（４３）が前記開口部（３７）を介して適合するように、前記濾材（２７）の骨組みを作る端部キャップ（３１）に形成されることを特徴とする請求項８に記載のフィルタエレメント。
10. 前記端部キャップ（３１）は、前記収納部（４３）に入るための前記開口部（３７）から前記内部フィルタキャビティ（２３）へと延びて前記収納部（４３）をスリーブのように取り囲む収納空間（３９）を備えることを特徴とする請求項９に記載のフィルタエレメント。
11. 前記収納ドーム（３５）の前記開口部（３７）は、それを介して適合するスパイク（４３）部分の断面形状に適応する開口部周りのリムによって画定され、前記リムは正方形の辺（４７）の部分を形成することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。

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