KR100916873B1 - 필터 홀더에 필터 카트리지를 연결시키는 키 시스템 - Google Patents

필터 홀더에 필터 카트리지를 연결시키는 키 시스템 Download PDF

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Abstract

필터 및 그 연결 헤드/홀더를 위한 키 시스템의 실시예가 도시되었다. 필터 카트리지 및 그 홀더는 키 연결된 표면을 갖는데, 하나는 돌출된 "키"이고, 또 하나는 리세스된 "락"이다. 매칭되지 않은 카트리지가 홀더에 설치되지 않도록, 즉 특정한 형태의 카트리지가 적합하지 않은 여과 혹은 다른 공정에 놓이지 않도록 필터 카트리지를 홀더에 설치하기 위해 키 연결된 시스템이 함께 협력하여 작동될 필요가 있다. 키 연결된 표면은 헤드/홀더 주변부의 위치 및 필터 주변부의 여러 가지 원주방향의 위치에 선택적으로 위치할 수 있다. 상기 주변부는 헤드/홀더 및 필터 사이를 유체 씰링하는 콘넥터의 내외부 표면 혹은 밸브헤드의 내부표면 및 필터의 외부 숄더표면에 있을 수 있다.

Description

필터 홀더에 필터 카트리지를 연결시키는 키 시스템{KEYED SYSTEM FOR CONNECTION OF FILTER CARTRIDGE TO FILTER HOLDER}
본 발명은 유체필터, 필터 카트리지 및 파이프 연결, 밸브 연결, 브라켓에 필터/카트리지를 연결시키는 것과 유체유동 시스템에서 작동시키는 그 밖에 다른 홀더들에 관련되는데, 특히 특정한 필터 카트리지나 필터를 필터 헤드부재 혹은 필터 밸브 헤드에 연결시키기 휘한 시스템에 관련된다.
본 발명은 서로 일치된 필터 카트리지 및 홀더가 필터 카트리지를 홀더에 설치하거나 유체씰(fluid seal)을 형성하기 위해 서로 작용할 수 있도록 유체 카트리지-홀더의 연결부위가 구조적으로 적합하게 하는 방법 및 장치에 관련된다. 다시 말해 각각의 필터 카트리지 및 홀더의 조합 혹은 "세트(set)"는 특정한 필터 카트리지 설계가 상기 홀더와 대응하도록 연결된다. 본 발명을 따라 이러한 구조를 갖는 여러 가지 카트리지-홀더 셋트를 갖지만, 상기 구조는 다른 셋트에 비교할 때 약간 오프셋되어 있다. 이러한 방식으로 하나의 셋트에서 필터 카트리지는 다른 셋트의 카트리지와 혼합될 수 없으므로, 필터 카트리지가 설치될 수는 없지만 매칭되는 자체 홀더를 갖고 있다.
상기 구조는 선호적으로 탭-슬롯 조합 같은 "키(key)" 돌출부 및 "락(lock)' 리세스 조합의 다양한 위치에 관련되는데, 통상적으로 일치하는 돌출부 및 리세스는 하나의 카트리지 홀더의 원주에서 일정한 각도로 되어 있으며, 비슷한 혹은 동일한 형태의 돌출부 및 리세스는 또 다른 카트리지-홀더 셋트의 원주에서 다른 각도로 되어 있다, 즉 모양은 비슷하지만 위치가 다른 카트리지 및 홀더 셋트를 말한다. 다시 말해, 키 돌출부 및 락리세스는 필터 카트리지 및 그 홀더의 주변에서 선택적으로 그 위치가 변할 수 있다. 키 및 락구조(이하 "키 돌출부(key protrusion)" 혹은 "돌출부(protrution)" 및 "락리세스(lock recess)" 혹은 "리세스(recess)"라고 각각 칭함)는 선호적으로 견고하게 몰딩되거나 그렇지 않으면 필터 카트리지 및 홀더에 영구적으로 설치되어 이동하지 못하도록 된다. 그러나 몰딩 혹은 기타 제조과정에서 쉽게 변할 수 있는데, 즉 원주면에 다른 각도/위치에 놓이도록 선택된다.
이러한 시스템은 여러 셋트의 필터 및 홀더를 포함하는데, 각각의 셋트는 다른 위치에 있는 키와 락을 갖고, 각각의 키와 락 셋트는 서로 작동하여 필터가 홀더에 설치될 수 있도록 하지만, 상기 필터는 어떠한 다른 홀더에서 설치되지 않는데 필터의 키 혹은 락이 다른 홀더의 키나 락과 함께 작동하지 않기 때문이다. "키(key) 혹은 락(lock)"이라는 말은 키 돌출부가 필터 혹은 홀더 중 어느 하나에 놓이면, 락리세스가 다른 곳에 놓이기 때문에 사용된다.
그러므로 예를 들어 물 혹은 음료수 여과설비 등 다른 여러 가지 필터 사용자는 필터 카트리지를 교체를 정확하게 제어할 수 있다. 여러 가지 다른 필터링을 하는 설비는 각각의 상황에 따라 필터 카트리지가 가까이 있지만, 카트리지들과 혼동되지 않을 것이다. 예를 들어 두 개의 다른 작업을 하는 설비에서, 많은 두 가지 다른 형태의 필터 카트리지는 제고로 쌓여있고 저장 및 처리될 때 섞일 수 있지만 필터 홀더에 설치시에는 필터 카트리지가 섞이지 않을 것이다. 첫 번째 사용시 필터 홀더 및 필터 카트리지는 두 번째 사용시와는 다르게 키연결(keyed)되기 때문이다. 키 연결되다(keying,keyed)라는 말은 전체 키 시스템이 어디에 어떻게 놓이느냐, 즉 "키 돌출부(key protrusion)"의 위치에만이 아니라 함께 작동하는 키 및 락 구조의 위치 및 형태를 의미한다. 첫 번째 사용시 모든 필터 카트리지는 첫 번째 사용되는 홀더에 일치하도록 키연결되고, 두 번째 사용에 대한 모든 필터 카트리지는 두 번째 사용되는 홀더와 일치하도록 키연결된다. 제 1 및 제 2 사용시 키 연결은 다를 필요는 없지만 두 개의 돌출부 및 리세스를 위해 약간 각도위치가 다를 수 있다.
필터 제조업자들은 본 발명의 키 시스템을 이용하여 제조라인을 좀더 신중하게 제어할 수가 있다. 제조업자는 홀더 및 필터 카트리지를 각 나라, 고객, 지사 혹은 다른 때에 다르게 연결할 수 있다. 이러한 기술은 제조업자가 품질이 낮은 불법 복제품을 막기 위해 사용된다. 원 제조업자가 시장에 공급한 여러 가지 다양한 키 연결된 카트리지로 "키와 락"셋트를 개조하는데 드는 비용 때문에 값싸고 품질이 낮은 복제품을 줄일 수 있다.
키 시스템은 여러 가지 돌출부 및 리세스 구조를 포함하는데, 예를 들어 탭과 슬롯(일반적으로 얇거나 길다란 바와 채널 구조 혹은 길다란 도브테일 구조), 범프 및 홀(통상적으로 밸리 혹은 홀과 함께 작동하는 원형 혹은 마운드형 구조), 웨지(wedge) 혹은 웨지형 구멍(통상적으로 단면이 원형인 구조), 및 다른 많은 형태를 갖는다. 만약 카트리지가 홀더에 설치될 종축에서 회전해야 한다면, 카트리지가 회전하기 위한 방사형 길이를 갖는 동안 돌출부가 들어가도록 리세스 구조에 리웨이(leeway)가 공급된다. 예를 들어, 길다란 필터가 필터헤드 안으로 들어간 다음 상단부를 필터헤드에 설치하기 위해 축 상에서 회전하는 경우 리세스는 필터헤드에 대해서 필터 카트리지가 방사형을 회전하는 것에 대한 방사형영역 및 축방향으로 삽입되도록 하는 축방향 영역으로 구성된다.
키 시스템은 홀더에 카트리지를 연결하는 동안 서로 접촉하는 홀더 및 필터 카트리지( 혹은 필터)의 표면들의 표면에 위치한다. 상기 표면은 홀더 및 카트리지 사이를 물리적으로 연결하는데 관련된 것이거나 카트리지 및 홀더 사이를 유체 연결하는데 관련된 것일 수 있다.
유체연결보다는 물리적 연결을 제공하는데 관련된 표면에 있는 키 시스템 구조물의 하나의 예는 밸브헤드 홀더에까지 설치되는 필터 카트리지의 숄더 위에 있는 키 시스템 구조이다. 상기 영역들은 서로 유체 씰링이 되지 않지만 필터 카트리지의 단부가 벨브헤드의 내부 공동 안에 설치되어야 할 경우 서로 깨끗해야 한다. 밸브헤드의 내부표면 및 필터 카트리지의 상측 원주방향 숄더는 매우 가까이 접촉하지만 카트리지 및 밸브헤드 사이를 유체 씰링하는데에 직접 관련은 없다. 이러한 비유체 씰링 영역은 특정한 키 연결된 표면을 갖는 카트리지만 제 위치에 설치고정될 밸브헤드 안에 충분히 연장되도록 키 연결된다. 예를 들어, 탭 혹은 다른 돌출 부들은 입구-출구 넥에서부터 바깥쪽으로 이격되지만, 액체수용 경로에 대해서 외부인 필터의 상단표면에 구비된다. 상기 필터 카트리지 돌출부들은 카트리지를 수용하는 밸브 헤드의 내부표면에 있는 동일하게 우치한 리세스에 맞도록 되어 있으므로, 벨브헤드 리세스는 카트리지/밸브 헤드 액체수용 경로에 대해서 외부에 있다.
벨브헤드 홀더의 내부표면 및 필터 숄더 위에서 키 연결된 시스템은 필터 카트리지의 상측단부의 숄더 외부 원주방향과 밸브헤드 공동의 상응하는 내부 원주에 놓일 수 있다. 선호적으로 돌출된 "키" 구조물은 원주방향 주변으로 90도 이하, 선호적으로 70도 이하의 원호에 놓인 여러개의 돌출부로 구성된다. 그에 상응하는 리세스 구조는 선호적으로 필터 카트리지 숄더를 향하는 공동의 표면에 놓이며, 마찬가지로, 약 90도 이하, 선호적으로 70도 이하의 동일한 원주 범위에 동일한 개수의 리세스가 위치한다. 이러한 형태의 실시예에서, 돌출된 그리고 리세스된 구조물은 필터 카트리지 및 밸브 헤드 사이에 유체씰을 형성하지 않는데, 통상적으로 필터 카트리지 및 헤드의 중심축에 더 가까운 다른 구조물이 그러한 역할을 하기 때문이다. 이렇게 선호되는 키 시스템은 헤드의 리세스를 필터 카트리지에 돌출부를 설치하는데, 그 반대 상황도 고려할 수 있으며, 돌출부는 필터 헤드의 안쪽에 있고 리세스는 필터 카트리지 위에 있을 수 있다.
키 연결된 시스템의 또 다른 형태의 실시예는 필터 카트리지 및 홀더 사이에 유체씰을 만드는, 예를 들어 필터 카트리지의 입구 및 출구 포트 그리고 카트리지에 유체를 전공하는 홀더의 상응하는 포트/튜브 사이에 유체씰링을 만드는 구조물에 관련된다. 본 실시예에서, 돌출된 그리고 리세스된 구조는 필터 카트리지 및 홀더를 연결하는 숫 튜브 및 암 리시버로 구성된 관상형 콘넥터의 내외부 원주 주변에 놓여서, 일단 카트리지가 홀더에 씰링되면 관상형 도관을 통해 유체가 유동한다. 관상형 콘넥터 키 시스템의 예는 필터 홀더의 입구 및 출구 그리고 필터 카트리지의 입구 및 출구가 모두 관상형 및 키 연결된 것을 포함한다. 예를 들어, 필터 홀더의 입구 튜브 및 출구 튜브(카트리지에서 카트리지로 직접 유동)는 정해진 원주방향(축방향이 아니라는 것을 의미하기 위해 "방사형" 혹은 "각도방향"이라고도 함)의 위치들(튜브 표면의 원주 방향에 있어서 여러개의 다른 위치)에서 입구튜브 및 출구튜브의 외부 실린더형 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출된 길다란 축방향 탭을 갖는다. 마찬가지로, 카트리지의 암 튜브(홀더 입구튜브 및 외부 튜브가 들어가 씰링됨)의 내부 실린더형 표면은 상응하는 원주 위치에서 표면에 리세스된 "슬롯" 혹은 채널을 갖는다. 이러한 방식으로 홀더 입구 및 출구 튜브는 카트리지 포트 안으로 들어가며, 홀더 탭은 큰 저항없이 카트리지 슬롯 안으로 들어간다. 어느 하나의 포트에서 다른 원주위치에 있는 슬롯을 갖는 또 다른 카트리지는 홀더 튜브를 수용하지 않으므로 특정한 홀더에 우연히 혹은 바람직하지 않게 설치될 수 없다. 이러한 경우, 필터카트리지는 두 개의 튜브(입구 및 출구 포트)를 갖는데, 각각의 포트는 홀더가 매칭될 수 있는 한 다른 슬롯의 원주위치를 갖는다. 예를 들어, 홀더의 입구 튜브 탭(그리고 카트리지 입구 포트에 있는 그와 상응하는 슬롯)은 0도로 직립하며, 홀더 출구에 있는 탭(그리고 카트리지 외부 포트의 상응하는 슬롯)은 입구 탭 및 슬롯에 대해서 30도 오프셋된다. 이러한 형태의 시스템으로 추가되는 다른 카트리지 및 홀더 셋트를 30도씩 변화시켜, 키 연결된 카트리지 및 그와 상응하는 홀더의 많은 다른 셋트가 만들어질 수 있다. 30도 외에 다른 각도로 선택될 수는 있지만 이러한 오프셋으로 많은 여러 가지의 조합이 이루어질 수 있으며 사람이 쉽게 오프셋을 관찰하고 평가할 수 있다. 입구탭 및 슬롯 그리고 출구탭 및 슬롯은 독립적으로 변할 수 있는데, 여러개의 셋트는 0도의 입구탭 및 슬롯을 가지며, 여러 다른 위치에 있는 출구탭 및 슬롯을 갖는다. 혹은 한 셋트에서 다른 셋트까지 10도씩 변하는 입구탭 및 슬롯을 갖을 수 있으며, 이러한 셋트들의 출구탭 및 슬롯은 15씩 변할 수 있다. 이러한 시스템은 수학적으로 다른 키 시스템을 갖는 셋트의 개수가 무한적으로 설치될 수 있다.
다른 형태의 키 시스템은 서로 접촉하는 홀더 및 카트리지의 평평하거나 완만한 표면을 갖거나 특정한 홀더에 특정한 형태의 필터 카트리지가 설치되도록 하는 키 시스템 구조를 포함한다. 여러 가지 셋트의 필터 카트리지 및 그와 함께 작동하는 홀더/밸브 헤드의 키 시스템 구조는 일단 필터 카트리지가 설치되면 보이지 않는다. 이로 인해 비슷한 형태의 외부 하우징을 갖는 다르게 키 연결된 필터 카트리지가 되기 때문에 제조업자는 다른 매개물 혹은 다른 필터의 차이점을 표시하기 위해 필터 카트리지의 외부 표면에 표시를 해둘 수 있다. 또한 사용자는 필터 카트리지가 설치되지 않는한 키 시스템 구조물을 볼 수 있다. 어떤 경우에서나 사용자가 카트리지를 설치하려 할 때 적합하게 키 연결된 카트리지는 홀더/밸브헤드/매니폴드 안에 설치될 수 있다.
"홀더(holder)"는 교체 가능한 필터 혹은 필터 카트리지를 수용하고 씰링하 는 여러 가지의 장치를 의미한다. 이것은 밸브헤드(카트리지가 제거되었을 때 파이프를 차단시키는 밸브를 포함), 카트리지를 지지하며 유체가 카트리지에 출입하도록 하는 필터 브라켓 및 카트리지와 유체가 통하고 접촉하는 다른 장치들을 포함한다.
"필터(filter)" 혹은 "필터 카트리지(filter cartridge)"는 필터와 유체가 통하게 하는 홀더 및 홀더를 통해 들어온 유체를 처리하도록 연결된 여과 혹은 처리 매개물 용기를 의미한다. 본 발명의 키 연결된 시스템은 어떠한 필터일 유닛 구조물이 헤드 혹은 다른 홀더에 삽입되든지 간에 적용될 수 있는데, 필터 카트리지가 헤드에 연결되는 수준 아래의 외부 하우징에 둘러쌓이는 단일형 필터 혹은 필터 카트리지가 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 키 시스템을 위한 리세스의 실시예를 도시한 도면으로써 본 발명을 따른 필터 헤드의 실시예에 대한 사시도.
도 2는 본 발명의 키 시스템을 위한 돌출부의 한 실시예를 도시한 것으로써 본 발명을 따른 필터 카트리지의 실시예에 대한 사시도.
도 3은 필터헤드의 내부표면을 도시한 도 1의 필터헤드의 저면도.
도 4는 도 2의 필터 카트리지의 평면도.
도 5는 서로 연결된 도 1-4의 필터 카트리지 및 필터헤드의 사시도.
도 6은 필터헤드의 개구부를 통해 보이는 필터 카트리지의 돌출부와 함께 도 5의 카트리지 및 헤드 조합을 도시하는 평면도.
도 7은 도 6의 7-7선을 따라 도시된 도 5의 카트리지 및 헤드 조합의 횡단면도.
도 8은 도 7의 부분 확대도.
도 9는 필터 카트리지가 제거된 상태로써 도 1,3,5-8의 필터 헤드에 대한 평면도.
도 10은 도 9의 10-10선을 따라 도시된 것으로써 필터 카트리지가 제거된 상태의 도 1,3,5-9에 도시된 필터의 횡단면도.
도 11은 도 9의 11-11 선을 따라 도시된 것으로써 필터 카트리지가 제거된 상태의 도 1,3,5-10에 도시된 필터의 횡단면도.
도 12는 필터 카트리지의 선택적인 실시예에 씰링하고 연결하는 연결튜브의 키 구조물과 함께 브라켓, 필터 홀더의 선택적인 실시예에 대한 사시도.
도 13은 도 14의 B-B 선을 따라 도시된 도 12의 필터 홀더에 대한 횡단면도.
도 14는 도 12,13의 필터홀더에 대한 배면도.
도 15는 도 12-14의 필터홀더에 대한 평면도.
도 16은 도 12-15의 필터홀더의 영역(A)에 대한 상세도.
도 17은 도 15에 도시된 A-A 선을 따라 도시된 도 12-16의 필터 홀더에 대한 횡단면도.
도 18은 도 12-17의 필터홀더의 정면도.
도 19는 도 18의 상세도 B에 도시된 바와 같이 도 12-18의 필터홀더의 입구 및 출구 튜브의 상세도.
도 20은 도 12-19의 필터홀더와 함께 작동하는 필터 카트리지의 하나의 실시예에 대한 부분 측면도.
도 21은 도 12-19의 필터홀더와 함께, 하지만 경사진 키 시스템 구조와 함께 작동하는 형태의 필터 카트리지의 부분 측면도.
도 22는 도 12-19의 필터 홀더와 함께, 하지만 경사진 키 시스템 구조와 함께 작동하는 형태인 필터 카트리지의 부분 측면도.
* 부호 설명 *
10 : 헤드 20 : 필터 카트리지
22 : 리세스구조 23 : 외부 가장자리
24 : 락리세스 26 : 릿지
28 : 분할릿지 34 : 키 돌출부
40 : 락부분 41 : 회전정치표면
도 1-11에 필터 카트리지 및 필터 홀더(하기 "필터 헤드"라고 함)을 위한 본 발명의 키 시스템의 선호적인, 그렇지만 유일하지 않은 실시예가 도시되었다. 선호되는 필터 헤드(10) 및 함께 작동하는 필터 카트리지(20)가 도 1,2에 도시되었으며, 헤드(10)에는 "락(lock)"리세스 구조, 그리고 필터 카트리지(20)에는 "키(key)"돌출구조를 볼 수 있다. 여기서 본 발명의 실시예는 대칭구조를 갖는데, "키"돌출부는 헤드(10)에 있고, 함께 작용하는 "락"리세스는 필터 카트리지(20)에 있다. 혹은 두 장치의 조합이 사용될 수 있는데, 여러셋트의 "락" 리세스는 헤드에 있고, 함께 작동하는 "키" 돌출부는 필터 카트리지에 있으며, 헤드에 여러개의 돌출부와 필터 카트리지에 리세스가 추가된다.
필터헤드의 선호되는 실시예는 미국 특허 4,857,189 및 의장 356,625에 개시되어 있으며, 당해업자들이 필터 카트리지와 작동 가능하게 연결되는 필터 헤드를 용이하게 구성할 수 있다. 필터 헤드 시스템에 대해서 종래의 방식대로 설치된 카트리지는 미국 특허 4,857,189 및 의장 356,625에 개시되어 있다.
하기 설명은 도면에 도시된 선호되는 실시예를 설명함과 동시에 몇가지 변형되는 부분에 대해서도 설명을 한다. 당해업자들은 본 발명의 범위 내에 있는 전술된 것을 외에도 여러 가지 실시예를 생각해 볼 수 있다.
선호되는 실시예에서 헤드에 있는 리세스 구조(22)는 축방향 및 원주 혹은 "방사형 락(radial lock)"부분으로 구성된다. 축방향 영역은 선호적으로 내부에 여러개의 락리세스(24)들과 헤드의 외부 가장자리(23) 근처에 잇는 필터헤드 "내부림(inside rim)"이라고 할 수 있는 헤드(10)의 하측표면으로 구성된다. 락리세스(24)는 분할릿지(partition ridge)(28)로 서로 분리되는데, 상기 분할릿지는 서로 이격되어 있으며 락리세스(24)의 표면으로부터 안쪽으로 방사방향으로 돌출되어 있다. 인접한 릿지(26')의 조합에서 분할릿지(28)는 각 락리세스(24)의 원주길이 방향을 형성한다. 리세스구조물(22)의 방사방향 락부분(40)은 일반적으로 원주방향으로 뻗어 있는 리세스로 구성되지만, 반드시 그럴 필요는 없지만 릿지(26) "위(above)"에 있으며 필터(10) 및 헤드(10)의 축에 교차한다.
헤드(10) 내부의 선호적인 몰딩구조에서, 릿지(26) 및 분할릿지(28)는 필터 헤드(10)에 삽입될 필터 카트리지가 적합하지 않게 연결되었을 때 장애물 역할을 하며, 일단 필터 카트리지가 축에서 회전되면, 카트리지를 제거하기 위한 장래물 역할을 한다. 락리세스(24)를 통해 헤드 안으로 키 돌출부(34)가 들어가서 일단 필터 카트리지가 분할릿지(28)를 축방향으로 지나 삽입되면, 키 돌출부(34)가 방사형 락부분(40) 안으로 방사형으로 들어가도록 회전할 수 있다. 필터 카트리지는 일단 필터 카트리지가 완전히 축방향으로 삽입되고, 필터 카트리지가 회전하여 카트리지를 헤드에 고정시키면 작동하는데, 적합하게 연결된 필터 카트리지만 설치될 수 있다.
도 1에 도시된 릿지(26)는 방사형 락부분(40)의 하측 경계부를 형성하는데 도움을 주고, 락부분(40)에서 키돌출부(34)를 보유유지하여 축방향으로 움직이지 않도록 필터 카트리지를 고정시키는 여러 가지 실시예들 중 하나의 실시예가 도시되었다. 서로 근접하게 이격된 릿지(26)가 여러개인 것이 선호적인데, 카트리지가 축방향으로 운동하는데 장애물 역할을 하며 헤드(10)의 몰딩에 필요한 플라스틱의 양을 최소화한다. 선택적으로 각각의 릿지(26) 셋트는 릿지(26) 사이에 꽉 채워진 공간이 있는데, 오목한 락부분(40)에 대해서 헤드의 중심축을 향해 안쪽으로 돌출된 연속적인 솔리드 구조물로 대체된다. 혹은 릿지(26)가 개수가 줄어들거나 락부분(40)의 아래쪽에 있는 공간만 차지한다. 다시말해, 방사형 락부분(40) 아래에 위치하고 축방향 운동에 대해서 장애물 역할을 하는 구조물은 필터 카트리지의 여러개의 돌출부(33)가 상기 구조물에 의해 차단되는 한 모양, 크기 및 위치가 여러 가지가 될 수 있다. 그러므로 최소한 여러개의 키 돌출부(34)가 락부분(40)에 있을 때 최소한 하나 이상의 키 돌출부(34) 아래에 안쪽으로 돌출된 구조물이 있어야 한다. 필터 카트리지가 완전히 회동 가능하게 연결되었을 때 모든 키 돌출부가 락부분에 수용되거나 맞물릴 필요가 없는데, 이것은 필터 카트리지가 최대한으로 회전하게 되는 지점이 락부분에서 회전 정지부에 의해 가능하다는 것을 의미한다. 필터 카트리지의 회전을 제한하기 위해, 특히 방사형 락부분(40)에서 키 돌출부(34)의 방사방향 운동을 제한하기 위해, 릿지(26)의 연장부 혹은 다른 구조물에 의해 회전 정지표면(41)이 제공된다. 그러므로 여러 가지 길이로 된 방사형 락부분은 키 돌출부가 방사형 락부분을 지나 인접한 락리세스 위에 있는 공간으로 회전하는 것을 막기 위해 아주 근접한 락리세스의 경우에서도 하나의 회전을 갖을 것이다.
도 면의 헤드(10)에서, 락리세스(24)는 세 개이며 원주 길이가 다른데, 각각에 대해서 긴 것, 중간 것 짧은 세 가지 길이의 리세스가 있다. 두 개 혹은 네 개의 리세스와 하나의 길다랗고, 두 개의 짧은 리세스이거나 두 개의 길고 두 개의 짧은 리세스, 혹은 여러 가지 길이가 다른 리세스처럼 개수 및 길이/크기가 다르게 사용될 수 있다. 도어래치를 위한 키 시스템 및 락에서와 같이 여러 가지 조합이 가능하며 본 발명에 포함되어 있다.
한 셋트의 리세스 구조와 함께 작동하는 한 셋트의 돌출부 구조가 있지만 선호적으로 더 많을 수 있다. 선호적으로 필터 헤드에 여러셋트의 리세스구조가 있는데, 가장 선호적으로 연결된 방사형 락부분(40)과 함께 두 셋트의 락리세스(24)가 있다. 그러므로 선호적으로 함께 작동하는 돌출부 구조(33)는 리세스 구조와 개수가 갖다.
도 3,4에 도시된 바와 같이 원주방향 길이는 다음과 같다.
D : 선호되는 리세스와 함께 작동하는 키 돌출부(34)의 원주방향 길이.
B : 함께 작동하는 키 돌출부(34) 셋트 사이 혹은 락리세스 사이의 길이인데, 리세스 구조의 방사형 락부분(40)을 포함하여서 락 부분(40)은 작은 방사형 회전 정지부 외를 제외하고 길이(B) 전체에 대해서 일부 짧은 길이(B)의 범위 내에 존재한다.
T : 한 셋트의 락리세스 혹은 함께 작동하는 돌출부의 시작점과 인접한 셋트의 시작점 사이의 총 길이.
서로에 대해서 길이(D,T,B)에 대한 절대 길이(D,T,B)는 변할 수 있다. 두 셋트의 리세스 구조의 예에서 각각은 다른 길이(D)를 갖는다.
도 1을 보면 제 1 셋트의 두 개의 리세스가 분명히 도시되었으며, 제 1 셋트에서 180도(길이 T)만큼 떨어진 제 2 셋트의 리세스들은 위치(25)에 있다. 그러므로 도시된 두 셋트의 리세스들은 70도(길이 D)정도 차지하는 축방향 영역(락 리세스(24)) 및 두 셋트의 락 리세스(24) 사이에 연장된 110도(길이 B) 중 70도를 차지하는 방사형 락부분(40)과 함께 대각선으로 대향된다. 그래서 각각의 리세스 구조(22)는 다른 리세스 구조의 상응하는 부분으로부터 180도 정도 멀어지고, 두 개의 리세스 구조(22)는 360도 전체에 고르게 이격되어 있다.
선호적으로 락부분은 키 돌출부의 전체 길이만큼 길며, 항상 그럴 필요는 없다. 리세스 구조(22)는 90도(길이 T)로 이격된 두 개의 동일한 형태 혹은 다른 형태의 리세스 구조물과 같이 180도 보다 더 서로 가까이(길이 T)될 수 있는데, 락리 세스(24)는 90도에서 70만 차지하고 방사형 락부분(40)을 위해 20도 이하(짧은 회전정지를 위해 충분한 거리인 20도 이하)는 남겨둘 수 있다. 이것은 하나의 실시예로써 방사형 락부분은 축방향 부분의 원주길이 만큼 되지 않는다. 이러한 실시예에서 어느 정도의 키 돌출부(34)(혹은 하나의 키 돌출부)만 락부분 안으로 방사형으로 들어가고(맞물리고), 어드 정도의 키 돌출부(34)(혹은 하나의 키 돌출부)는 락 부분에 수용되지 않으며(맞물리지 않으며), 이것은 선호적이지 않더라도 카트리지를 헤드에 고정시키기에 충분하다. 락부분이 키 돌출부의 총 길이 보다 짧고 키 돌출부가 락 부분에 맞물리지 않을 경우, 여러개의 돌출부 혹은 어느 한 부분은 리세스에 걸린다. 이러한 경우 맞물리지 않은 키 돌출부는 하나 이상의 릿지(28)에 의해 여전히 지지될 수 있다. 몇 개의 키 돌출부가 락부분에 맞물려 있는 한, 필터 카트리지가 잠금해제 지점에 대해서, 즉 모든 필요한 키 돌출부들이 리세스 안으로 들어갈 수 있는 지점에 대해서 역방향으로 회전할 때까지 필터 카트리지는 헤드에 맞물려 있다.
또 다른 예에서 두 개의 리세스 구조는 헤드(10)의 원주의 한 부분, 예를 들어 180도(T=90도인 두 개의 리세스 구조) 혹은 270도(T=135도인 두 개의 리세스 구조) 내에 있다.
선호적으로 리세스 셋트에서 리세스들은 90도 이하(길이 D), 혹은 선호적으로 80도 이하(길이 D)에 포함되어 있다. 특히 선호되는 실시예는 필터 헤드의 내부림 원주에서 최대 70도에서 최소 30도까지 리세스(마찬가지로 함께 작동하는 돌출부)를 갖는다. 30이하도 가능하지만, 덜 선호적이다. 도 2에서 제 1 셋트의 리세스 는 70도(도 3,4에서 "D") 내에 있다.
길이(B)는 넓은 범위의 길이 내에 있다. 예를 들어 선호적이지만 반드시 그런 것은 아닌데, B는 최고 150도(B는 D가 30도, T가 180도일 때 150도임), 최하 30도(D가 70도, T가 100도 일때 B는 30도, 혹은 D가 30도, T가 180도 일때 B는 30도임)이다. B가 매우 클 때(150도 이상) D가 매우 작기 때문에(30도 이하), 혹은 B가 매우 작을 때(30도 이하), 두 셋트의 리세스가 서로 매우 가깝기 때문에, B의 나머지 거리는 30-150도 범위 밖에 있다. B가 매우 작을 경우, 많은 실시예들은 방사형 락부분이 길이(D) 부분만을 갖도록 하는 것으로 기대되는데, 즉 키 돌출부의 어떤 분분만이 방사형 락부분의 회전 정지부에 부딪히기 전에 방사형 락부분 안에 끼워맞춰진다.
도 4에 키 돌출부의 길이(134,134',134")(대응하는 락리세스(24) 보다 약간 작음)와 돌출부 사이의 공간 길이(128,128')(대응하는 릿지(28)의 길이 보다 약간 김)가 도시되엇다. 선호적이지만 꼭 필수적이진 아니게 길이(134,134',134")(서로 같을 필요는 없음)는 공간의 길이(128,128')(서로 같을 필요는 없음) 보다 크다. 예를 들어 선호적으로 상기 돌출부의 길이는 상기 공간의 길이보다 약 두 배정도 되며, 좀더 선호적으로 세 이상이 될 수 있다.
도 2는 도 1의 헤드와 함께 작동하여 맞물리는 필터 카트리지(20)를 도시한다. 필터 카트리지의 중앙 넥부분(neck)(29)은 카트리지 및 헤드 사이의 유체이동을 위한 콘넥터 혹은 씰을 포함한다. 숄더(32)는 넥(29)으로부터 방사형으로 이격되어 있다. 두 셋트(33)의 키 돌출부(34)는 숄더(32) 위에 있는데, 일반적으로 필 터 헤드에 있는 두 셋트의 락리세스의 위치에 대응하여 서로 대각선으로 반대쪽에 위치한다. 각 셋트의 키 돌출부는 필터 헤드가 락리세스를 갖는 것과 마찬가지로 동일한 개수, 크기를 배열로 되어 있어서, 필터 카트리지의 "키(key)"가 필터헤드의 "락(lock)"에 꼭 맞춰진다. 선호되는 키 돌출부는 카트리지의 숄더 반경 내에서 만곡되며, 상단에서 하단까지 만곡된 외부면을 갖는다. 리세스에 대응하여 도 2에 도시된 실시예의 각 돌출부 셋트는 세 대의 끝과 끝이 만나는 돌출부를 포함하는데, 도 2에 도시된 리세스의 크기와 맞도록 대중소의 크기를 갖는다.
작동시 필터 카트리지(20)가 헤드(10)에 삽입될 때 키 돌출부(34)는 필터 카트리지가 필터 헤드 안으로 축방향을 따라 들어가도록 락리세스(24)와 일치해야 한다. 돌출부(34)는 상응하는 락리세스(24)(리세스 시스템의 제 1 영역) 안으로 들어가고, 헤드의 내부 림은 필터 카트리지의 상단 부분까지 연장되어 있다. 필터 카트리지는 헤드에 카트리지를 고정시키기 위해 헤드에 대해서 축을 중심으로 회전한다. 이것은 필터 헤드의 리세스 시스템의 제 2 영역, 방사형 락부분(40)으로 가능해지는데, 상기 락부분은 한 셋트의 돌출부 총 길이 보다 약간 크거나 갖는 거리에 대해서 릿지(26) 위쪽으로 연속적으로 연장되어 있다. 카트리지가 삽입되고 회전될 때 돌출부(34)는 리세스 시스템의 방사형 락부분(40) 안으로 원주 방향으로 들어가서 완전히 회동 가능하게 맞물리며(악부분의 단부에서 정지부에 의해 회전이 제한됨), 릿지(26)를 축방향 아래쪽으로 당겨질 수 없도록 릿지(26) 위에 고정(locked)된다. 필터 카트리지가 헤드에 완전히 삽입되고 고정될 때 도 5,6에 도시된 바와 같이 필터헤드 벽의 개구부(42)를 통해 돌출부(34)를 볼 수 있다. 필터 카트리지를 제거하기 위해 카트리지는 돌출부(34)를 릿지(26) 위에서 락리세스(24)와 정렬되도록 이송시키기 위한 방향과 반대로 축 위에서 회전하여서, 돌출부는 리세스를 통해 헤드 밖에서 아래쪽 축방향으로 이동한다. 마찰수단 혹은 편향수단 혹은 라든 고정수단들이 사용자가 일부러 필터 카트리지를 제거할 때까지 필터 카트리지를 헤드 밖으로 역방향으로 편향시키기 위해 사용될 수 있다.
필터 카트리지 및 헤드를 위한 본 발명의 키 시스템으로, 카트리지와 헤드를 일치하는 키 시스템 구조로 함께 셋트로 몰딩하는 것과 다른 키 시스템 구조로 여러 가지 많은 다른 셋트로 몰딩하는 것이 경제적으로 편리하다. 예를 들어, 키 시스템 구조는 네 개의 락리세스 및 네 개의 키 돌출부를 포함하는데, 이것들은 각각 두 개의 셋트씩 카트리지 및 헤드 위에 놓이고, 리세스 및 돌출부들은 두 개의 긴다란 것과 두 개의 짧은 것이 번갈아 있다. 또 다른 곳에서 응용시, 키 시스템 구조는 세 개의 리세스 및 세 개의 돌출부를 갖는데 모두 다 길다. 세 개의 리세스 및 돌출부 키 시스템을 갖는 카트리지는 네 개의 리세스 및 돌출부 키 시스템과 함께 헤드에 꼭 맞춰지지 않으므로 카트리지와 혼합될 가능성은 없다.
키 연결된 유체 콘넥터(도 12-22) :
본 발명의 키 시스템의 선택적인 실시예는 물리적인 연결 뿐만 아니라 유체 연결/씰을 제공하는 역할을 하는 필터 카트리지 및 홀더의 표면에 키 시스템 표면을 제공한다. 도 12-22는 필터 카트리지(211)에 고정 및 씰링하기 위한 유체전도 홀더인 브라켓(210)으로 구성된 관상형 콘넥터 실시예 같은 것을 도시한다. 브라켓(210) 및 카트리지(211)는 브라켓과 카트리지 사이를 물리적으로 연결하고 유체가 통하게 하는 관상형 콘넥터의 탭(tab)과 슬롯을 포함한다.
여러 가지 기능을 하는 브라켓(210)이 도 12에 도시되었는데, 브라켓을 다른 표면의 벽에 고정시키기 위한 마운팅수단, 유체수용수단, 연결된 필터에(도 12-19에는 도시되지 않았지만 도 20-22에 각각 도시되었음) 유체를 이송하기 위한 입력튜브, 필터로부터 액체를 이송시키기 위한 출구튜브, 필터링된 혹은 처리된 유체를 또 다른 필터에 처리,저장 사용을 위해 보내기 위핸 유체배출수단 역할을 한다. 특히 플레이트(212)는 여러개의 브라켓을 다양한 유동구조에 지지하기 위한 표면 및 벽에 부착된다. 입구(214) 및 출구(216)는 도관장치(218)의 대향된 단부에 있으며, 입구(214)가 상류측 파이프 혹은 다른 도관으로부터 나오는 유체를 수용하고 출구(216)가 필터링된 유체를 하류측으로 이송시키도록 사용된다. 도관장치(218)는 유체가 필터 카트리지로 유동하도록 입력튜브(220) 안으로 직접 들어가고 출구(216)를 통해 유동하도록 카트리지에서 출구튜브(22)로 유동하는 유체를 수용한다. 숫튜브(male tube)(220,222)는 외부 실린더형 표면에 "스탠드아웃(standout)" 혹은 탭(225,225')를 갖는다.
도 18,19에 도시된 바와 같이 튜브(220,222)는 서로 30도로 오프셋된 탭(225,225')을 갖는다(도 19에는 튜브(220)의 탭(225)이 왼쪽으로 가 있고, 튜브(22)의 탭(225')는 튜브(220)의 탭(225)에서 30도 아래쪽으로 되어 있음), 도 20에 도시된 함쩨 작동하는 필터 카트리지(228)는 암 입구 및 출구 튜브(230,232)(입구부분 및 출구부분이라고 함)를 가지며, 튜브(230,232)가 탭(225,225')를 수용하기 위해 일치하는 내부 슬롯(227,227')을 갖는다. 선택적으로 필터 카트리지는 숫 튜브 및 탭으로 되어 있으며 함께 작동하는 홀더는 암 튜브 및 슬롯으로 되어 있다.
탭과 슬롯의 방사형 위치를 변화시켜 카트리지-홀더 셋트를 위한 "키(key)"와 "락(lock)"에 도달함을 볼 수 있다. 예를 들어 홀더는 기준점으로부터 60도로 된 탭을 갖는 입구튜브를 갖을 수 있으며, 상기 홀더를 위한 적합한 카트리지가 동일한 오프셋 및 동일한 슬롯의 절대 위치로 만들어지는 한 출구튜브는 상기 기준점에 대해서 120도인 탭을 갖는다. 도 12-22는 각 튜브의 방사형 위치가 각 셋트에서 변하고 독립적으로 변할 수 있기 때문에 굉장히 많은 가능한 탭 방사형 위치의 여러 가지 조합들 중에서 하나의 셋트만 도시한다. 도 21,22는 다른 가능한 키 시스템 구조들 중 두 개를 도시한다. 예를 들어 도 21의 길다한 필터 카트리지(228')의 상단에서 암 입력튜브(포트)(230')가 110도로 연결되어 있고, 압 출구튜브(포트)(232')는 290도로 연결되어 있다. 도 22의 길다한 필터 카트리지(228")의 상단에서 입구튜브(230")는 195도로 연결되어 있고, 출구 튜브(232")는 170도로 연결되어 있다.
도 12-19에 도시된 브라켓은 수직벽에 수직으로 부착된 플레이트(212)와 함께 설치된다. 그러므로 튜브(220,22)는 수평으로 뻗어 있고, 필터 카트리지는 튜브(220,22)에 눌려서 튜브(220,22)가 필터 카트리지와 연결되고 지지하도록 한다. 브라켓 및 카트리지 사이에 액체가 유동하도록 하기 위한 O-링 혹은 다른 씰링 구조는 튜브(220,222,232)와 관련된다. 도시되지는 않았지만, 도 12-19에 도시된 바와 같이 입구(214) 및 출구(216) 및 파이프나 다른 도관 사이를 씰링한다. 체결 장치는 튜브(220,22)와 씰링된 카트리지를 고정시키기 위해 추가된다.
본 발명이 측정한 수단, 재료 및 실시예를 참고로 도시되었지만 당해업자들은 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변형을 할 수 있다.

Claims (16)

  1. 필터 및 그 홀더를 위한 키 시스템에 있어서,
    상기 키 시스템은 여러 셋트의 필터 및 그에 상응하는 홀더로 구성되고,
    각 필터 셋트는 키 돌출부로 된 주변부를 갖는 필터 표면을 가지며, 각각의 필터 홀더는 각각의 필터 키 돌출부를 수용하기 위한 락 리세스로된 주변부를 갖는 홀더표면을 가짐에 따라, 키 돌출부가 락 리세스 안으로 들어가기 때문에 필터가 홀더에 삽입될 수 있도록 하며,
    각각의 락 리세스 및 키 돌출부 세트가 상기 주변부 위에서 다른 위치에 놓여짐에 따라, 각각의 필터들이 각자의 홀더에만 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 필터는 종축 및 반경을 갖는 길다한 필터이고, 상기 키 돌출부는 필터의 상측단부의 상단 숄더에 있으며, 락리세스는 홀더의 공동 내부표면에 있으며, 상기 공동은 필터의 상측단부를 수용하는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 키 돌출부는 필터의 상측단부의 상단숄더 위에서 90도 범위의 원호 내에 있는 여러개의 돌출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 키 돌출부는 필터의 상측단부의 상단숄더 위에서 70도 범위의 원호 내에 있는 여러개의 돌출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 락리세스는 공동의 내부표면 위에서 90도 범위의 원호 내에 있는 여러개의 리세스로 구성되는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서, 락리세스는 공동의 내부표면 위에서 70도 범위의 원호 내에 있는 여러개의 리세스로 구성되는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 락리세스는 필터의 종축에 평행한 공동표면에 있는 축방향 슬롯이고, 홀더는 원주방향으로 뻗어 있는 락리세스 부분으로 구성되며, 필터는 키 돌출부가 홀더에 필터를 고정시키기 위해 원주방향으로 뻗어있는 홀더의 락리세스 부분으로 들어가도록 홀더에 삽입된 후에 회전하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 락리세스는 필터의 종축에 평행한 공동표면에 있는 축방향 슬롯이고, 홀더는 원주방향으로 뻗어 있는 락리세스로 구성되며, 필터는 키 돌출부가 홀더에 필터를 고정시키기 위해 원주방향으로 뻗어있는 홀더의 락리세스 안으로 들어가도록 홀더에 삽입된 후에 회전하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  9. 필터 및 그 홀더를 위한 키 시스템에 있어서,
    상기 키 시스템은 여러 셋트의 필터 및 그에 상응하는 홀더로 구성되고,
    각 필터 홀더 셋트는 키 돌출부로 된 주변부를 갖는 홀더 표면을 가지며, 각각의 필터 셋트는 각각의 홀더의 키 돌출부를 수용하기 위한 락 리세스로된 주변부를 갖는 필터표면을 가지므로 홀더의 키 돌출부가 필터의 락 리세스 안으로 들어가기 때문에 필터가 홀더에 삽입될 수 있도록 하며,
    각각의 락 리세스 및 키 돌출부 세트가 상기 주변부 위에서 다른 위치에 놓여짐에 따라, 각각의 필터들이 각자의 홀더에만 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 홀더표면 주변부는 필터와 연결되는 숫 콘넥터의 외부표면이며, 필터표면의 주변부는 숫 콘넥터 튜브와 연결되고 씰링되는 암 콘넥터의 내부표면인 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 숫 콘넥터는 외부 표면까지 뻗어있는 하나의 키 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 암 콘넥터는 암 콘넥터 튜브의 중심축 쪽으로 연장된 하나의 락 리세스를 갖는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서, 홀더는 두 개의 숫 콘넥터 튜브를 가지며, 두 개의 숫 콘넥터 튜브들 중 하나는 필터에 유체를 전달하기 위한 유체 입구튜브이고, 다른 하나는 필터에서 유체를 이송시키기 위한 유체출구 튜브이며, 상기 두 개의 콘넥터 튜브는 둘다 외부 표면에 있는 락 리세스를 갖는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 필터는 상기 두 개의 숫 콘넥터 튜브에 연결되고 씰링하는 두 개의 암 콘넥터 튜브를 갖고, 두 개의 암 콘넥터 튜브는 내부표면에 있는 키 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 두 개의 숫 콘넥터 튜브들이 각각 외부표면에 복수의 키 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
  16. 제 14항에 있어서, 각각의 외부표면에 복수의 락 리세스를 가지는 두 개의 암 콘넥터 튜브가 구성되는 것을 특징으로 하는 키 시스템.
KR1020037001971A 2000-08-11 2001-08-11 필터 홀더에 필터 카트리지를 연결시키는 키 시스템 KR100916873B1 (ko)

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