KR20010023098A - 밸브 배열부를 포함하는 유체 필터 배열부, 유체 수준 지시기 및 그 지시 방법 - Google Patents

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KR20010023098A
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죤에프. 코넬리
브렌트에이. 걸스빅
마크지. 소더룬드
제프제이. 싸이젠
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노만 씨. 린넬
도날드슨 캄파니 인코포레이티드
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Abstract

유체 여과용 필터 배열부(20)가 하우징(22)과 밸브 배열부(80)를 포함한다. 하우징은 입구(28)와 출구(20)와 배수 개구(310)를 포함한다. 밸브 배열부는 나사의 사용없이도 개방 위치와 밀페 위치 사이에서 이동하도록 구성되고 배열된다. 밀폐위치는 배수개구를 통한 하우징으로부터의 유체의 소개를 방지하고, 개방위치는 배수 개구를 통하여 하우징으로부터의 유체의 소개를 허용한다. 하나의 밸브 배열부는 한 쌍의 포트(84, 148)와 한 쌍의 통기부(110,146)를 포함한다. 밸브는 활주 밀봉면(92,124)상의 포트와 통기부를 정렬시킴으로써 작동된다. 유동부(230)와 청결한 윈도우(232)를 포함하는 지시기 배열부(210)가 사용자에게 필터내의 물의 수준에 대한 시각적인 지시를 제공하기 위해서 제공된다. 그러한 구성을 갖는 배열부를 사용하는 방법이 제공된다.

Description

밸브 배열부를 포함하는 유체 필터 배열부, 유체 수준 지시기 및 그 지시 방법{Fluid Filter Arrangement Including Valve Arrangement, Fluid Level Indicator, and Methods thereof}
필터는 유압 시스템, 연료 시스템 및 엔진 윤활 시스템을 포함하는 다양한 부분에 사용된다. 그러한 필터는 일반적으로 "스파인 온(spin-on)" 형태의 필터이고, 그 한 단부에서 필터가 필터 헤드에 나사 결합되거나 또는 나사가 풀리는 덮개 또는 부착판을 갖는 캔 또는 하우징내에 필터 요소를 포함한다. 커버의 중심 개구 또는 여러 주변 개구가 일반적으로 구비되어서 필터 요소에 대해서 (전방 유동)방향에서 외측 또는 (역유동 방향에서)내측일 수 있는 유동을 필터 및 필터 요소를 통하여 정향한다. 스파인 온 필터는 보통 제거 또는 대체하기 전에 단지 한번만 사용된다.
유체 필터는 연료/물 분리기를 포함한다. 연료/물 분리기에서, 물은 하류 엔진 성분의 손상을 방지하기 위해서 연료/물 혼합물로부터 분리된다. 물을 제거하는 유체 필터는 하우징의 하부에 분리된 물을 집적하는 경향이 있다. 물은 궁극적으로 하우징으로부터 제거되어야만 한다. 유체 필터의 약간의 모델들은 파이프 플러그 또는 페트코크(petcock)를 사용함으로써 하우징으로부터 물을 제거하는 기구에 합체된다. 일반적으로, 이들 기구를 작동시키기 위해서 나사 홈 축이 사용된다. 즉, 하우징으로부터 멀리 그것을 선형적으로 이동시키기 위해서 하우징으로부터 분리될 때가지 축이 회전한다. 그들은 종종 하우징으로부터 분리될 때까지 여러 회전을 필요로 한다. 종종, 장치는 그것이 탈착되거나 또는 완만해지자마자 유체를 배수시키기 시작한다. 장치가 개방 또는 분리된 위치로 추가적인 회전을 함에 따라서 누출 유체는 작동자의 손위로 그리고 팔 아래로 흐른다. 기구가 밀폐될 때에, 나사 홈 축 또는 플러그가 그것이 밀폐 또는 안착되기 전에 여러 회전을 함에 따라서 작동자는 유체에 노출된다. 이들 장치는 종종 유출을 방지하기 위해서 밀봉부를 압축하는데 필요한 많은 양의 토크를 전달하기 위해서 렌치 플랫(wrench flat) 또는 널드 커버(knurled cover)와 합체된다. 유사한 양의 토크가 종종 손으로 회전되기 전에 장치를 구속하기 위해서 필요하다. 개선이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 유체 필터, 배수 밸브 및 그 방법에 관한 것이다. 도시된 어떤 특별한 실시예에서는, 본 발명은 스파인-온(spine-on)형태의 유체 필터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 배수 밸브와 유체 탱크에서의 유체 수준 지시기 또는 유체 필터에 관한 것이다. 양호한 배수 밸브와 유체 수준 지시기를 실현하는 방법이 제공된다.
도1은 본 발명에 따라서 개방 위치로 표시된 밸부 배열부를 갖는 유체 필터의 제1실시예에 대한 부분적인 단면도,
도2는 칼라의 채널 단면과 O-링 가스켓내에 배열된 밸브 스템(stem)의 개구를 도시하는 선2-2에 따른 도1의 부분 단면도,
도3은 본 발명에 따른 밀폐위치로 표시된 밸브 배열부를 갖는 유체 필터의 제1실시예에 대한 단면도,
도4는 O-링 가스켓의 외측에서 회전된 밸브 스템에서의 개구와 칼라에서 채널부를 갖는 배열부를 안에서 밖으로 도시하는 선4-4에 따른 도3의 단면도,
도5는 본 발명에 따른 밸브 배열부에 사용가능한 칼라의 평면도,
도6은 도5에 도시된 칼라의 하부 평면도,
도7은 선7-7에 따른 도6에 도시된 칼라의 단면도,
도8은 본 발명에 따른 밸브 배열부에서 사용 가능한 밸브 스템의 상부 평면도,
도9는 선9-9에 따른 도8에 도시된 밸브 스템의 단면도,
도10은 도8에 도시된 밸브 스템의 하부 평면도,
도11은 본 발명에 따른 밸브 배열부에 사용 가능한 노브의 상부 평면도,
도12는 선12-12에 따른 도11에 도시된 노브의 부분적인 개략 단면도,
도13은 도11에 도시된 노브의 하부 평면도,
도14는 본 발명에 따라서, 하우징에 유체가 없다는 것을 지시하는 시각적 지시기 배열부를 갖는 유체 필터의 제2실시예에 대한 부분 개략 단면도,
도15는 본 발명에 따라서 하우징에 집적된 유체를 도시하는 지시기 배열부를 갖는 도14에 도시된 배열부의 부분 개략 단면도,
도16은 선택적인 칼라 및 밸브 스템 조립체에 대한 하부 평면도,
도17은 선17-17에 따른 도16에 도시된 칼라 및 밸브 스템 조립체에 대한 부분 개략 단면도이다.
본 발명은 유체, 전형적으로 액체를 여과하기 위한 필터 장치에 관한 것이다. 본 명세서에 예시되고 광범위하게 기술된 바와 같이, 본 발명의 이점을 달성하기 위해 본 발명의 목적에 따르면, 유체를 여과하기 위한 필터 장치는 하우징 및 밸브 장치로 구성된다. 하우징은 그 내부에 유체를 수용하기 위한 입구, 여과된 유체를 이를 통해 통과시키기 위한 출구 및 배수구를 구비한다. 배수구는 예를 들면 여과 장치로부터 유체, 물을 배출하기 위한 것이다. 밸브 장치는 나사를 사용하지 않고서 폐쇄 위치와 개방 위치 사이를 회전운동하도록 구성되어 배치된다. 즉, 밸브를 개방하기 위해, 하우징에서 모든 구조물을 선형 운동시키는데 반복하여 회전하지 않는다. 폐쇄 위치는 하우징으로부터 배수구를 통해 유체가 배출하는 것을 방지하고, 개방 위치는 하우징으로부터 배수구를 통해 유체를 배출시킨다. 이러한 장치는 밸브가 조작자에 의해 신속하게 용이하게 작동될 수 있어서, 과잉량의 유체 손실 및 그 결과로 발생된 안전 위험을 방지한다. 조작자 접촉 시간을 최소화하는데, 이는 유체와의 접촉 시간 및 이와 관련된 건강상 위험을 덜어준다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 밸브 장치에는 유체가 배수구와 연통되는 채널이 배치되어 있다. 채널은 밸브 장치가 폐쇄 위치에 있을 때에 밀폐되고, 유체가 유동되도록 밸브 장치가 개방 위치에 있을 때에는 밀폐되지 않는다. 바람직하게는, 칼라에는 제 1 채널 섹션이 형성되고, 밸브 스템에는 배수구가 형성된다. 칼라는 하우징에 고정되고, 밸브 스템은 칼라에 대하여 개방 위치와 밀폐 위치 사이로 이동할 수 있다. 개방 위치에서는, 제 1 채널 섹션 및 배수구는 일렬로 정렬되어 있다. 폐쇄 위치에서는, 제 1 채널 섹션 및 배수구가 일렬로 정렬되어 있지 않다.
바람직하게는, 밸브 스템은 하우징의 외부에 위치하는 조작자 제어용 노브(knob)에 고정된다. 노브는 토크를 밸브 스템에 전달하여 이를 개방 위치와 폐쇄 위치 사이로 이동시키도록 조작자가 그립하는 한 쌍의 플랜지를 포함한다.
필터 장치는 바람직하게는 제 1 채널 섹션을 제한하는 주변부를 포함하는 칼라내에 밀폐된 시일링 가스킷을 포함한다. 바람직하게는, 밸브 스템의 배수구는 시일링 가스킷의 주변부 내부 및 외부로 이동가능하다.
바람직하게는, 밸브 장치는 밸브 장치가 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 있을 때에 감촉을 나타낼 수 있도록 한 쌍의 멈춤쇠 또는 스톱을 포함한다. 이것에 의해, 조작자는 개방 위치 및 폐쇄 위치에 대하여 확실하게 알 수 있다.
바람직하게는, 필터 장치는 하우징 내의 수위가 소정 레벨로 도달한 지의 여부에 관하여 육안으로 확인하도록 구성되어 배치된 하우징내의 지시기 장치를 포함한다. 지시기 장치는 바람직하게는 플로트 및 윈도를 포함한다. 플로트는 수중에서 플로트하고 유기 유체 중에 침수되기에 충분한 밀도를 갖는다. 바람직하게는, 윈도는 밸브 스템에 의해 한정된다.
필터 장치는 개방 필터 내부를 형성하는 하우징 내에 필터 매체를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서는, 필터 매체는 물과 연료를 분리하도록 소수성 코팅으로 코팅된 셀룰로스 매체를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 본 발명은 적어도 제 1 및 제 2 유체를 갖는 유체 혼합물을 여과하기 위한 필터 장치에 관한 것이다. 필터 장치는 하우징, 하우징 내의 필터 구조물, 및 하우징의 지시기 장치를 포함한다. 하우징은 입구, 출구, 및 이의 제 1 단부의 배수구를 포함한다. 필터 구조물은 유체 혼합물을 제 1 및 제 2 유체로 분리하도록 구성되어 배열된다. 지시기 장치는 하우징의 제 1 유체 레벨이 소정 레벨에 도달하였는지의 여부를 나타내도록 구성되어 배열된다. 바람직하게는, 지시기 장치는 제 1 유체의 레벨이 소정 레벨에 도달했을 때에 육안 신호를 제공한다.
바람직하기로는, 상기 하우징 내에 케이지를 포함한다. 이 케이지는 필터구성과 제1단부 사이에 유동부를 장착하도록 구성되어 배치된다. 이 케이지는 유동부의 수직방향 움직임을 제한하도록 기능하여, 상기 유동부의 하단이 윈도의 내표면으로부터 분리되지 않도록 한다.
다른 배치에서는, 필터 배열부가 또한 배수 개구를 통해 제1유동체의 배수가 가능하도록 구성되어 배치된 밸브 배열을 가질 수 있다. 이 밸브 배열은 윈도우를 정의하는 밸브스템과 함께 칼라와 밸브스템을 포함할 수 있다.
바람직하기로는, 지시기의 시각신호는 색변화를 포함할 수 있다. 예를 들면, 색상은 어두운 색에서 밝은 색으로 변화할 수 있다.
본 발명은 또한, 하우징과 밸브 배열부를 포함하는 필터 배열부를 제공할 수도 있다. 이 밸브 배열은 하우징에 고정되며, O-링 밀봉부재 및 배수부재를 포함한다. 배수부재는 제1개구를 정의한 것이다. 바람직하기로, O-링 밀봉부재 및 제1개구는 상호 제1위치 및 제2위치 사이에서 상대적으로 편심 이동하도록 배치된다. 즉, 이 O-링 밀봉부재 및 제1개구 사이의 이러한 운동은, 제1개구가 제1위치에 있을 때 O-링 밀봉부재 내에 있도록 그리고, 제2위치에 있을 때 O-링 밀봉부재의 외측에 있도록 이루어진다.
바람직하기로, O-링 밀봉부재는 하우징에 상대적으로 고정된 칼라 내에 배치된다. 칼라는 제2구멍, 또는 채널섹션을 정의한 것이다. 이 제1위치는 하우징의 배수 개구와 유체 연통되도록 하는 제1개구 및 제2개구의 배열을 포함한다.
일 실시예에서, 배수부재는 채널 섹션을 가지는 밸브 스템을 포함한다. 이 채널색션은 하우징 내로 통기를 만들도록 구성되어 배치된다. 특히, 들어오는 공기는 진공을 차단하는 물에 대해 헤드를 생성하고 물이 배수되도록 한다.
본 발명의 다른 측면에서, 유체의 선택적 유통을 허여하도록 하는 유체탱크와 관련되는 밸브배열이 제공될 수 있다. 이 밸브 배열은 제1개방 채널 섹션을 정의하는 칼라 배열을 포함하며, 또한 밀봉부재를 가진다. 밀봉부재는 페쇄 주연부를 정의하는 것이다. 스템배열은 배수 개구 또는 포트를 정의하며, 제1위치 및 제2위치 사이에서 상대적인 미끄럼 운동을 위해 칼라 배열에 미끄러질 수 있게 고정된다. 배수 개구는 제1위치에서 밀봉부재의 주연부에 놓이며, 제1채널 섹션 및 배수 개구는 제1위치에서 잘 맞추어지도록 한다. 배수 개구는 제2위치에서 밀봉부재의 주연부 외측에 놓이며, 제1채널 섹션 및 배구 개구는 제2위치에서 배열부의 외측에 놓인다.
바람직하기로, 제어부재는 스템배열에 고정되어 제1위치 및 제2위치 사이에서 스템 배열을 이동시키도록 한다. 제어부재는 한 쌍의 정지부를 포함하여 제1위치 및 제2위치의 촉각적 지시를 제공한다.
바람직한 시스템에서, 스템 배열은 유동부재를 수용하도록 구성배치된 클리어 윈도우를 포함하여, 밸브 배열이 유체탱크에 설치될 때 유동레벨의 시각적 지시를 제공한다.
또한 본 발명에 따르면, 유체 필터와 같은 유체 유지탱크를 배수하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 유체 필터하우징 내에서 배수 개구를 열어 유체의 흐름을 허용하는 단계를 포함한다. 이 여는 단계는 개구를 닫고 있는 노브를 하우징에 대해 180이하 돌리는 단계를 포함한다. 하나의 바람직한 실시예에서, 상기 여는 단계는 하우징에 대해 고정된 칼라에 의해 정의된 채널과 함께 노브에 고정된 디스크로 정의되는 포트의 중심을 맞추는 과정을 포함한다. 바람직하기로는 전술한 바와 같은 구성이 사용된다.
이하 첨부된 도면을 참고하면서, 본 발명의 상세한 구성을 실시예로서 설명하도록 한다.
유체 필터를 배수시키기 위해서 다양한 배열부가 사용된다. 그러한 배열부는 파이프 플러그, 페트코크(petcock), 흡입 회로 적용부를 갖는 통기된 배수 밸브와 그 각각의 변형물을 포함한다. 일반적으로, 이들 종래의 배열부는 작동 기구로서 나사 홈 체결기를 사용한다.
나사 홈 파이프 플러그-형태의 배수부는 플러그가 제거되기전에 여러번의 접촉회전후에 이완 시키기 위한 핸드 공구를 필요로한다. 문제점은 핸드 공구가 종종 이완부를 파손하고 플러그를 밀봉시킬 필요가 있다는 것이다. 장치가 핸드 공구로 과도한 토크가 걸리면, 나사는 해제되거나 또는 너트가 파손되어 이완된다. 이들은 과도한 유체 손실의 원인이 되고 필터를 대체하여야 한다. 한번 제거되면, 플러그는 용이하게 떨어지거나 또는 손실된다. 일반적으로, 플러그는 나사 접촉을 시작하도록 적절하게 정향되어야 한다. 한편, 유체는 작동자가 플러그의 장착을 시도하는 동안에 유동한다. 이것은 여러문제점을 야기한다. 예를들면, 작동자가 필터 아래에 있다면 시각접촉이 어렵고 위험하다. 원유와 같은 유체의 많은 양이 플러그의 장착을 시도하는 동안에 업질러져서 손실될 수 있다.
페트코크는 페트코크를 파손 이완시키고/거나 밀봉시키기 위해서 핸드 공구가 필요하다. 파이프 플러그에서와 같이, 장치에 핸드 공구로 과도한 토크가 걸리면 나사가 벗겨지거나 또는 너트가 파손되어서 손실된다. 한편, 나사산 파이프 플러그에서와 같이 유체는 작동자가 페트코크를 조작하는 동안에 유동한다. 완전한 개방 위치로부터 페트코크를 안착시키는데에 여러 회전이 필요하다. 접근도에 따라서 페트코크를 밀폐시키는 동안에 많은 양의 유체가 다시 흐르거나 또는 손실될 수 있다. 이 손실된 유체는 위생상 그리고 안전상 위험이된다. 통기된 배수 밸브는 페트코크와 같이 많은 동일한 문제점을 갖는다.
언제 유체 필터를 배수해야 하는지를 알기 위해서, 일부 배열부는 필요한 밀봉부재를 갖는, 나사 부착에 의해서 조립체에 일반적으로 유지되고 투명한 플라스틱 용기의 사용에 의해서 볼 수 있는 지시부를 제공한다. 예를들면, 연료/물 분리 장치에 사용될 때에, 물은 필터 하부로의 중력 분리에 의해서 냉각된다. 물은 투명한 플라스틱 용기에 집적되고, 물 배수의 필요성을 지시하는 물과 연료를 분리하는 선을 볼 수 있다. 그러한 투명용기는 또한 일반적으로 집적된 물을 배수할 목적이지만, 다른 밀봉 부재의 사용을 포함한다.
이런 접근방식에는 여러 문제점들이 있다. 먼저, 투명한 플라스틱 용기의 비용은 물 수준 지시 장치로서의 그것의 가치를 초과한다. 두번째, 용기상의 밀봉 부재는 종종 신뢰성이 없으며, 가장 나쁜 경우에는 자동차의 화재를 야기하고 적어도 연료 손실과 환경 오염을 초래하는 연료 유출을 가져온다. 세번째, 불명확하게 사용도어지는 의도인 투명 용기는 종종 구름이 끼고, 더러워지며 또는 손상을 가져오고, 물 수준 지시기로서 소용없게 만든다. 청결할 때조차도, 용기는 효율적인 물 주준의 지시기가 아니다. 연료의 색과 연료/물 분리기 장치가 놓이는 주위 빛 주준에 따라서 청결한 용기에서 연료와 물을 구분하는 선은 분명하게 볼 수 없다.
첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명의 양호한 실시예가 상세히 기술될 것이다.
본 발명에 따르면, 필터 배열부가 구비된다. 이곳에 구현된 바와같이, 필터 배열부의 한 예가 도1에 참조번호 20으로 기술되었다. 필터 배열부(20)는 가스 또는 유체, 특히 석유, 디젤 또는 LNG 와 같은 연료를 포함하는 유체를 여과한다. 필터 배열부(20)는 일반적으로 개방 단부(24)와 밀폐 단부(26)를 갖는 원통형 하우징(22)을 포함한다. 필터 하우징(22)은 일반적으로 얇은 벽으로 구성되고 강과 같은 금속 또는 다른 적절한 재료로 형성된다. 필터 하우징(22)은 여과되는 유체가 하우징(22)으로 유입되는 입구(28)를 포함한다. 하우징(22)은 여과된/분리된 유체가 하우징(22)을 나갈때에 통과하는 출구(20)를 포함한다. 도1에 도시되 필터 배열부(20)는 스핀-온 필터이다. 그러나, 필터 배열부의 다른 형태도 이곳에 기술된 본 발명의 원리에 따라서 사용될 수 있다.
유체 필터링을 위한 필터링 구조체가 하우징내에 장착된다. 필터링 구조체의 한 예가 도면들에 32로 도시되었다. 필터 요소(32)는 원통형 형상이고, 34에서 개방 필터 내부를 형성한다. 요소(32)는 양 단부에서 개방 단부(36)와 밀폐 단부(38)를 포함한다. 개방 단부(36)는 단부 캡(40)에 의해서 커버된다. 단부 캡(40)은 개방 필터 내부(34)에 접근하기 위한 개구(42)를 갖고, 그것은 필터 요소(32)의 내부 직경에 의해서 한정된다. 필터 요소(32)의 밀폐 단부(38)는 제2 단부 캡(44)에 의해서 커버된다. 제2 단부 캡(44)은 매질(46) 영역 사이의 중심에 위치된 리세스부(45)를 한정한다.
단부 캡(40,44)은 도면에 플라스티졸과 같은 폴리머 접합재에 의해서 그곳에 넣어진 필터 매질(46)을 갖는 쉬트 금속 단부 캡으로서 도시되었다. 그러나, 단부 캡(40, 44)은 폴리머 재료로부터 구성될 수 있다.
필터 요소(32)는 천공된 내부 라이너(48)를 갖는다. 양호하게는, 내부 라이너(48)는 천공된 금속 재료로 구성되나, 플라스틱과 같은 다른 재료로 구성될 수 있다. 필터 매질(46)은 천공되 내부 라이너(48)를 감싸고 필터 요소(32)의 외부 면(50)을 형성한다. 필터 매질(46)은 시스템의 유체가 어떤 것이든지 효율적으로 여과하기게 충분한 매질을 포함한다. 매질의 형태는 여과되는 유체 그리고 필터가 놓이는 시스템에 따르며, 다른 변수를 포함한다. 밸부 배열부와 지시기 배열부의 작동 원리의 관점에서, 필터 매질의 어떤 특정한 형태에 대한 선호도는 없다. 그러나, 일반적인 시스템에서, 필터 매질(46)은 세로 홈(fluted) 또는 주름진(pleated)매질을 포함한다. 연료로부터 물과 같은 혼합물을 분리하기 위해서, 매질은 필터 매질(46)상에 소수성 코팅으로 코팅될 수 있다. 매질(46)은 종이 또는 셀룰로스 섬유 매질을 포함하고, 종종 폴리머 미세 섬유 또는 팽창된 폴리테트라플로르에틸렌(PTFE)로 처리된 적어도 하나의 측면을 포함한다.
필터 요소(46)를 외측면(50)으로부터 필터 매질(46)및 내부 라이너(48)를 경유하는 방향으로 필터 요소(46)를 통해 통과함으로써 유체는 여과되거나 또는 분리된다. 도1의 화살표(51)은 필터 배열부(20)를 통과하는 유체의 유동 통로를 도시하고 있다. 입구(28)는 유체 유동의 상류 영역과 일치하고, 출구(30)는 유체 유동의 하류 영역과 일치한다. 유체 혼합물에서 분리된 물은 하우징(22)이 도1에 도시된 방향으로 정향될 때에, 중력에 의해서 하우징(22)의 하부에 위치된 저장 용기(52)로 이동한다. 물은 일반적으로 연료보다 밀도가 크므로 물은 하우징(22)의 밀폐단부(26)의 내부(54)에 집적되고, 연료는 그것의 상부에 부유한다.
스프링(47)이 제2단부 캡(44)의 리세스부(45)와 하우징(22)의 하부 사이에 위치된다. 스프링(47)은 필터 요소(32)를 유체 저장기(52)의 상부에 유지하도록 필터 배열부(20)의 개방단부(24)에 대해서 필터 요소(32)를 편향한다.
전술한 필터 배열부(20)의 일반적인 작동은 이곳에 참조되고, 스티펠맨(Stifelman)에게 허여된 미합중국특허 제4, 369,113호에 기재된 형태이다. 상기 특허에 기재된 바와 같이, 유체 필터는 내측에서 외측으로 그리고 외측에서 내측으로의 필터링을 위해서 사용될 수 있다. 이곳에 기술된 양호한 실시예에 대해서는 필터는 외측 관상 공간(33)으로부터 필터 내부(34)로 이동하는 유동의 여과에 대해서 기술하고 있다. 그러나, 대향의 배열부가 당업자에게 명백한 바와 같이 필터 헤드에서 적절한 변형으로 사용될 수 있다.
필터 배열부(20)는 하우징(22)내에 위치되고 하우징의 개방단부(24)를 완전히 밀폐시키기 위해서 개방단부(24)에 인접한 커버(56)를 포함한다. 하나의 일체로 된 필터(20)를 형성하기 위해서 하우징(22)에 커버(56)를 장착시키는 구조체가 구비된다. 예를들면, 그러한 구조체는 롤 밀봉부(58)와 커버(56)와 가스켓 리테이너(280)사이에 용접된 스폿(spot)배열부를 포함한다. 커버(56)는 관상 구조체(62)에 의해서 형성되는 중앙의 원통형 개구(60)를 포함한다. 관상 구조체(62)는 내부 원통형 벽(64)과 외부 원통형 벽(66)을 포함한다. 관상 구조체(62)는 필터 요소(32)의 개방 단부(36)과 접촉하도록 크기가 결정된다. 축방향 밀봉 부재(68)가 커버(56)와 피터 요소(32)의 단부 캡(40)의 개구(42)사이에 위치된다. 관사 구조체(62)는 여과된 또는 분리된 유체가 필터 배열부(20)에서 필터 헤드로 유동하도록 한다. 그와같이, 관상 구조체(62)는 하우징 출구(30)의 일부를 형성한다. 관상 구조체(62)의 내부 벽(64)은 필터 헤드와 접촉하는 나사를 포함하여서 필터 배열부(20)가 조립체내로 회전될 수 있다.
하우징(22)은 그것의 밀폐단부(26)에서 배수 개구(31)를 형성하는 원형부(27)를 형성한다. 도시된 실시예에서, 배수 개구(31)는 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 밸브 배열부를 수용한다. 하우징(22)은 배수 개구(31)를 형성하는 주연으로부터 원형부(27)를 통하여 연장하고, 휨부(29)에서 돌출부(87)로 휘어진다. 원형부(27)와 돌출부(87)의 조합은 밸브 배열부를 하우징(22)에 고정시키는 것을 도와준다. 도1 및 도3에 도시된 바와같이, 돌출부(87)와 원형부(27)는 칼라(82)의 림(86) 주위에서 끼워진다. 칼라(82)는 아래에 상세히 기술되는 바와같이, 밸브 배열부의 부분이다.
필터 요소에 의해서 연료/물과 같은 유체 혼합물이 분리됨에 따라서 물과 같은 분리되는 혼합물은 저장기(52)의 하우징 하부에 집적된다. 저장기에 집적되는 물의 양이 어느 수준에 이르면, 그것은 필터 배열부로부터 제거되어야 한다. 본 발명의 필터 배열부는 필터 배열부에서 유체를 배수시키기 위해서 편리하고 용이하며안전한 기구를 제공하기 위한 밸브 배열부를 포함한다.
도1에 도시된 한 실시예에서, 밸브 배열부는 80으로 표시되었다. 밸브 배열부는 밀폐 위치와 개방 위치 사이에서 회전하며 그리고 비-나선상으로 이동하도록 구성되고 배열된다. 도1 및 도2에 도시된 한 예에서 개방 위치는 하우징(22)의 배수 개구(31)를 통하여 하우징으로부터 유체를 소개(evacuation)시킨다. 도3 및 도4에 도시된 한 예에서 밀폐 위치는 배수 개구(31)를 통한 하우징(22)으로부터의 유체의 소개를 방지한다. 밸브는 활주 밀봉면상의 정렬 포트에 의해서 작동된다. 따라서, 밀봉부의 합체는 나사를 사용하는 배열부에서와 같이 토크-유도 압축력에 의존하지 않는다.
하나의 양호한 밸브 배열부에서, 구조체가 제1포트 또는 채널섹션 및 제2포트 또는 배수 개구를 형성하기 위해서 구비된다. 개방 위치에서, 제1 및 제2포트는 채널을 형성하도록 배열되고, 밀폐 위치에서 제1 및 제2포트는 정렬되지 않는다. 도면에 도시되 하나의 특별한 실시예에서, 칼라(82)는 포트를 갖는 제1채널 섹션(84)을 형성한다. 도5-7에 보다 상세히 기술된 바와같이, 칼라(86)는 일반적으로 외측 림(86)을 갖는 원통형 형상이다. 림(86)은 일반적으로 하우징(87)의 돌출부(87)과 완만항 접촉을 위해서 홈이 파진다. 양호하게는, 외측 림은 약 5.08mm(0.02 인치)의 반지름을 갖는다.
칼라(82)는 내측 리세스부(88)를 형성한다. 리세스부(88)는 측벽(90)과 하부 벽(92)에 의해서 형성된다. 리세스부(88)는 배수 부재 그리고 특히 아래에 상세히 기술될 밸브 스템 배열부를 수용한다. 하부 벽(92)은 가스켓 수용 홈(94)을 형성한다. 가스켓 수용홈(94)은, 아래에 기술된 도8의 밸브 스템(98)의 활주면 접촉부(100)와 리세스부(88)사이에 형성된 밀봉부의 합체를 유지하는 것을 도와주는 O-링과 같은 밀봉 부재 가스켓(96)을 수용한다. 리세스부(88)는 또한 밸브 스템(98)의 면접촉부(100)의 활주 이동을 수용하기 위해서 활주면을 형성한다.
도2 및 도4에 도시된 바와같이, 가스켓(96)은 제1채널 섹션에 대해서 정렬되므로 제1채널 섹션은 항상 O-링 또는 가스켓(96)의 내부에 있다. 도9의 배수 포트(148)은 O-링 가스켓(96)에 대해서 편심적으로 배열된다. 즉, O-링(96)과 배수 포트(148)는 서로 각각에 대해서 이동하여서 배수 포트(148)는 O-링(96, 도2)내부내로 그리고 O-링(96,도4)의 외측에서 내측으로 이동할 수 있다. 도시된 실시예에서, O-링(96)은 고정적인 반면, 배수 포트(148)는 그속으로 이동한다. 그러나, 이들 분분은 본 발명의 다른 실시예에서 거꾸로 될 수 있다. 도2에서 도시된 바와같이, 제1채널 섹션(84)과 배수 포트(148)가 정렬될 때에 개방 채널이 형성되고 유체가 하우징내부와 외부 환경과 연통하도록 한다. 도2에서와 같이, 제1채널섹션(84)과 배수 포트(148)가 정렬될때에 가스켓(96)은 채널(70)외에 어떤 지역에서의 어떤 유체의 유출도 방지하도록 밀봉부로서 작용한다.
칼라(82)는 칼라(82)내의 대략 중앙에 위치되는 중앙 개구(104)를 형성한다. 개구(104)는 밸브 스템(98)에서 플랜지 링(106)을 수용하기 위함이다. 배열부(80)가 그것의 개방 위치와 밀폐 위치사이에서 이동될 때에 개구(104)는 플랜지 링(106)이 활주 하도록 하는 내측 원통 벽(108)을 포함한다.
칼라(82)는 또한 채널 섹션(84)에 인접하여 위치된 공기 홀(110)을 포함한다. 공기 홀(110)은 공기 유동이 하우징(22)의 내부로 유동하도록 한다. 특히, 공기 홀(110)은 도9에서와 같이 밸브 배열부(80)가 개방 위치에 있을때에 제2채널 섹션(146)과 정렬된다. 공가 홀(110)과 제2채널 섹션(146)에 의해서 형성된 유체 통로의 협력을 통하여 밸브 배열부(80)는 그 자체가 통기된다. 유입되는 공기는 하우징의 하부에 집적된 유체 상부에 헤드부를 만들고, 그것은 진공을 파괴하고 유체가 배수 포트(148)와 제1채널 섹션(84)을 통하여 배수되도록 한다.
도시된 실시예에서, 공기 홀(110)은 채널 섹션(84)의 직경과 대략 동일한 직경을 포함한다. 도5는 제1 채널 섹션(84)과 공기 홀(110)에 대해서 개구(104)의 상대적인 배열부를 도시한다. 개구(104)의 중심을 가로지르는 선이 제1채널 섹션(84)과 영역(111)에서의 공기 홀(110)사이를 통과한다.
칼라(82)는 칼라(82)의 하부면(114)으로부터 돌출하는 칼럼(112)을 포함한다. 칼럼(112)은 원통형이고 그것의 내부 원통벽(116)을 따라서 체널 섹션(84)을 형성한다. 도7에 도시된 바와같이, 제1채널 섹션(84)은 리세스부(88)와 연통한다. 칼럼(112)은 노브(120)에 의해 형성된 홈(118)내에서 활주한다. 노브(120)와 홈(118)의 특징은 이하에 더 기술된다. 밸브 배열부(180)를 그것의 개방 위치와 밀폐 위치 사이에서 조정할 때에, 칼럼(120)과 홈(118)사이의 활주 접촉을 용이하게 하기 위해서 일반적으로 완만한 외측 원통 벽(117)을 포함한다. 양호하게는, 칼럼은 약 5.08mm(0.02인치)의 외경과 약2.54mm(0.01인치)의 내경(즉, 채널의 직경)을 갖는다.
칼럼(112)은 특히 배수 도관을 수용하도록 구성된다. 예를들면, 배수 홀이 칼럼(112)의 외주연 주위에 고정된다. 이것은 하우징 외측의 편리한 위치로 정향되는 하우징(22)의 하부로부터 유체를 배수되게 한다.
밸브 배열부는 하우징의 내부와 연통하는 유체를 만들기 위한 배수 부재(71)를 포함한다. 배수 부재(71)는 양호하게는 O-링 밀봉 가스켓(96)내로 그리고 내부에서 외측으로 이동 가능한 포트 또는 개구를 포함한다.
도8-10을 참조하면, 배수 부재의 하나의 특별한 형태의 한 예가 밸브 스템(98)으로서 도시되었다. 밸브 스템(98)은 제1면(124)과 대향 제2면(126)과 외측 방사면(128)을 갖는 원형 디스크(122)를 포함한다. 제1면(124)는 칼라(82)의 하부벽(92)과 맞물리고 활주 접촉하는 활주면 접촉부(100)를 형성한다. 방사면(128)은 일반적으로 완만한 면이고 리세스부(88)내에서 그리고 칼라(82)의 활주벽(90)에 대해서 고정된다.
제1면(124)에서 떨어진 돌출부는 플랜지 링(106)이다. 플랜지 링(106)은 캔티레버되거나 또는 제1면(124)에서 상방으로 연장하는 다수의 플랜지 부재(130)를 포함한다. 도8에 도시된 바와같은 양호한 실시예에서, 링을 형성하기 위해서 동심으로 배열된 8개의 플랜지 부재(130)가 있다. 링의 중심은 디스크(122)의 중심과 일치한다. 플랜지 부재(130)의 각각은 자유단부에서 돌출부(132)를 포함한다. 돌출부는 캠면(134)과 쇼울더 부재(136)에 의해서 형성된다. 플랜지 링(106)은 칼라(82)의 개구내에서 활주하고 그것과 접속한다. 돌출부(132)의 캠면(134)은 플랜지 링(106)이 조립공정동안에 개구(104)내로 용이하게 활주하도록 한다. 쇼울더(136)는 밸브 스템(98)을 칼라(82)내에 고정시키도록 하기 위해서 칼라(82)의 하부면(114)과 접촉하거나 또는 휘게 한다.
플랜지 부재(130)의 각각은 칼라(82)의 내부 원통벽(108)과 활주 접촉을 위해서 일반적으로 직선의 완만한 벽(138)을 형성한다. 따라서, 플랜지 링(106)은 밸브 스템(98)과 칼라(82)를 연결시키고 축방향 이동을 방지하나, 밸브 스템(98)이 칼라(82)내에서 회전 이동을 방지한다. "축방향 이동"은 칼라와 밸브 스템의 중심을 가로지르는 축을 따른 이동이다.
디스크(122)는 제2채널 섹션(146)에 인접한 배수 포트를 형성한다. 배수 포트(148)는 제2채널 섹션(146)의 직경과 대략 동일한 직경을 갖는다. 배수 포트(148)는 저장 용기(52)로부터 유체의 유출을 허용하도록 제1채널 섹션(84)과 배열을 위함이다.
밸브 스템(98)은 디스크(122)의 제2면(126)으로부터 돌출하거나 또는 떨어져서 연장되는 칼럼(140)을 포함한다. 칼럼(140)은 원통형이고 외측벽(142)과 내측벽(144)를 포함한다. 내측 벽(144)은 제2채널 섹션(146)을 형성한다. 제2채널 섹션(146)은 밸브 배열부(80)가 개방 위치에 있을때에 공기 홀(110)과 정열되고 유체 연통된다.
밸브 배열부(80)가 필터 배열부(20)내에 위치될때에, 제2채널 섹션(146)은 필터 배열부(20)의 저장용기(52)와 유체 연통한다. 도1및 도2에 도시된 바와같이, 밸브 배열부(80)가 개방 위치에 있을때에, 공기는 공기 홀(110)내로 그리고 제2채널 섹션(146)을 통하여 유동한다. 이것은 공기가 저장용기(52)의 유체 수준 상부로 통기되도록 한다. 이것은 유체, 일반적으로는 물상부에 헤드부를 만들고, 이것은 진공을 파손하고, 유체가 배수 포트(148)와 제1채널 섹션(84)을 통하여 배수 되도록한다. 배수 포트(148)와 제2채널 섹션(146)은 개방위치에 있을때에 O-링(96) 주연부에 있다.
밸브 배열부(80)가 밀폐위치에 있을때에, 도3 및 도4에서와 같이, 배수 포트(148)와 제2채널 섹션(146)은 아직 저장용기(52)와 유체 연통하고 있으나, 칼라(82)의 하부 벽(92)과의 접촉에 의해서 밀폐 밀봉된다. 그들은 O-링(96)의 주연 외측에 위치된다. 따라서, 밸브 스템(98)이 칼라(82)내에서 회전할때에 제1채널 섹션(84)과 배수 포트(148)는 유체 연통내로 그리고 유체 연통으로부터 이동한다. 이것은 밸브 배열부의 "개방 위치"{제1채널 섹션(84)과 배수 포트(148)가 도1의 채널(70)을 형성하도록 배열되는때}와 밸브 배열부의 "밀폐위치"{제1채널 섹션(84)과 배수 포트(148)가 도3에서와 같이 서로 각각에 대해서 유체 연통으로부터 벗어나는때}에 대응한다.
양호하게는, 제2채널 섹션(146)은 제1채널의 직경과 대략 동일한 직경을 갖는다. 하나의 양호한 직경은 약5.08mm(0.02인치)이다.
다른 칼라 및 밸브 스템 조립체가 도16 및 도17에 265로 도시되었다. 조립체(265)는 밸브 배열부(80)를 일반적인 파이프 플러그, 라디에이타 형태의 페트코크 및 나사홈 접촉 배수 밸브로 바꿀 수 있도록 구성되고 배열된다. 다양한 배열부가 생각되지만, 도시된 특별한 실시예에서는 칼라(267)는 일반적인 파이프플러그, 페트코크 및 나사산 접촉 배수 밸브로 바꿀 수 있도록 하는 체결 또는 부착 배열부(268)를 포함한다. 특히, 부착 배열부(268)는 나사(270)를 포함한다. 나사(270)는 칼라(267)의 외측 림(269)을 따라서 위치된다. 따라서, 칼라(267)는 도7에 도시된 칼라와 도7에서 86에서 형성된 홈의 정위치에 나사(270)를 갖는점에서 상이하다. 나사(270)는 예를들면, 하우징의 마물림 나사와 접촉한다. 밸브 스템(272)은 칼라(267)내에서 고정되고 그것과 밀접하게 접촉한다. 칼라(267)의 두께는 장착될 수 있는 나사 보스로 긴밀한 밀봉을 형성하기 위해서 나사(270)를 포함하기에 충분하다. 이 나사 홈을 갖는 보스는 어떤 액체 저장용기상에도 있을 수 있다.
밸부 배열부(80)는 제어 다이얼 또는 노브(120)를 포함한다. 도11-13에 도시된 바와같이, 노브(120)는 외주연(150)과 한 쌍의 직경방향으로 대향인 플랜지 부재(152, 154)를 갖는 일반적으로 원통형이다.
노브(120)는 제1공동(151)과 대향의 제2공동(153)을 형성한다. 제1공동(151)은 내부 벽(160)과 하부벽(158)에 의해서 형성된다.
노브(120)는 칼라(82)에 대한 밸브 스템의 이동을 제어하기 위해서 밸브 스템(98)과 작동적으로 연관을 갖는다. 즉, 노브(120)는 밸브 스템(98)과 칼라(82)의 사이의 상대적인 이동을 분산하도록 구성되고 배열되며, 밸브 배열부를 개방 위치와 밀폐위치 사이에서 이동시킨다. 이것은 구조와 배열의 다양성을 포함한다. 도시돤 특별한 실시예에서, 노브(120)는 허브(156)에서 인터로크를 통하여 밸브 스템(98)에 고정된다. 허브(156)는 하부벽(158)으로부터 상방으로 돌출하는 원통형 벽(157)을 포함한다.
허브(156)는 허브(156)의 원통형 벽(157)로부터 방사방향으로 돌출하는 일련의 스포크(spoke,162)를 포함한다. 스포크(162) 각각의 사이, 즉, 수용 채널(164)의 각각에는 밸브 스템(98)의 플랜지 부재(130)가 수용된다. 따라서, 밸브 스템(98)은 노브(120)에 고정된다. 노브(120)가 회전할 때에, 허브(156)가 회전하고, 이것은 스포켓(162)의 플랜지 부재(130)의 맞물림을 통하여 밸브스템(98)으로 연결된다. 따라서, 허브(156)가 회전할 때에, 이것은 허브(120)를 따라서 밸브 스템을 회전이동시킨다.
노브(120)는 공동(151)의 하부벽(158)으로부터 연장하는 다수의 돌출 텅(tongue, 166)을 포함한다. 텅(166)은 내부 벽(160)에 인접하여 위치되나, 공간(172)에서 내부 벽(160)으로부터 이격된다. 텅(166)은 제1편평부(168)와 편평부(168)으로부터 연장하는 둥근 돌출 헤드(170)를 포함한다. 텅(166)은 칼라(82)를 제1공동(151)내에 안착시키는 것을 돕는다. 둥근 헤드(170)는 하우징(22)의 돌출 섹션(87)과의 접촉을 위한 완만한 면을 포함한다. 함께, 텅(166)과 텅(166) 및 내부벽(160)사이의 공간(172)은 노브(120)를 하우징(22)에 장착시킬때에 편리한 조립고정에 공헌한다.
제1공동(151)의 하부벽(158)은 홈(118)을 형성한다. 홈(118)은 원호형이고 하부벽(158)내에서 180°를 넘을 정도로 연장한다. 양호하게는, 홈의 원호는 약 210°연장한다. 홈(118)은 칼라(82)상에 칼럼(112)를 수용하기 위한 것이다. 홈(118)과 O-링(96)은 서로 각각에 대해서 편심으로 위치된다. 이것은 배수 포트(148)와 제2채널 섹션(146)을 O-링(96)내로 그리고 그것으로부터 이동하도록 한다.
양호하게는, 홈(118)은 제1정지면, 또는 디텐트(detent, 176)와 제2정지면, 또는 디텐트(178)를 형성한다. 제1 및 제2정지면(176, 178)은 밸브 배열부가 그것의 완전한 개방 또는 밀폐위치에 놓였을 때에 작동자에게 촉각적인 지시를 제공한다. 특히, 밸브 배열부(80)가 그것의 밀폐위치에 있을때에 도3 및 도4에서, 칼럼(112)은 제1정지면(176)과 인접한다. 노브(120)가 하우징(22)에 대해서 그리고 하우징에 고정된 칼라(82)에 대해서 회전할때에 칼럼(112)은 그것이 제2정지면(178)에 인접할 때까지 홈(118)내에서 활주한다. 칼럼(112)이 제2정지부(178)에 인접할 때에 밸브 배열부(80)는 도1 및 도2의 개방 위치에 있다.
홈(118)은 밸브 배열부를 밀폐위치에 로킹시키기 위해서 측벽(181)으로부터 연장하는 돌출부(180)를 갖는다. 돌출부(180)에서 홈(181)의 폭은 칼럼(112)의 외경보다 약간 작다. 이것은 돌출부(180)의 영역에서 칼럼(112)과 홈(118)의 상호 끼워 맞춤을 유도한다. 작동자가 노브(120)를 이동시키고 칼럼(112)에 대해서 홈을 활주시킬때에 그것은 돌출부(180)를 통과하고, 작동자는 기구로부터 감각적인 후퇴를 수용할 수 있을 것이다. 즉, 작동자는 칼럼이 돌출부(180)를 통과하여 이동하는 것을 느끼고 밸브 배열부가 밀폐위치에 로킹되는 것을 알 수 있다.
비슷하게, 작동자는 칼럼이 돌출부를 지나서 이동할때에 밸브 배열부가 밀폐위치로부터 "해제" 되었다는 것을 느낄 수 있다. 이것은 작동자가 개방 및 밀폐를 알기 위해서 밸브 배열부를 볼 필요가 없다는 잇점이 있다. 이것은 작동자를 연료가 얼굴에 떨어지는 위험으로부터 보호한다.
도13은 노브(120)의 하부 평면도이다. 노브(120)는 원형 림(186)으로 연결되는 외측 벽(184)을 포함한다. 원형 림(186)은 제2동공을 형성한다. 허브(156)의 내부 벽(157)에 의해서 형성된 중심 홀(155)은 제2공동(153)과 연통한다. 다수의 관통 슬롯(167)이 노브(120)의 주연을 따라서 텅(166)에 인접하여 위치된다.
작동에서, 예를들면 연료와 물을 포함하는 유체 혼합물은 입구(28)와 필터 요소(32)를 통하여 유동한다. 필터 매질(46)은 유체 혼합물을 연료와 물로 분리한다. 물은 중력에 의해서 저장용기(52)로 가라앉는 반면에 연료는 출구(30)를 통과한다.
물이 저장용기에 집적될때에, 작동자는 밸브 배열부(80)를 도3의 밀폐 위치에서 도1의 개방 위치로 이동시킨다. 작동자는 노브(120)의 제1 및 제2플랜지(152)를 잡고 노브(120)를 반바퀴 또는 하우징(22)에 대해서 180°회전시킨다. 노브(120)가 회전함에 따라서, 밸브 스템(98)은 반바퀴 또는 180°회전한다. 칼라는 회전하지 않으나, 하우징(22)에 고정된다. 밸브 스템의 활주 밀봉면과 칼라는 서로 각각 접촉하고 제1채널 섹션(84)과 칼라(82)와 밸브 스템의 배수 포트(148)는 서로 각각에 대해서 유체 연통되도록 이동한다. 배수 포트(148)와 제2채널 섹션(146)은 O-링(96)의 내부로 이동한다. 칼라(82)의 공기 홀(110)과 밸브 스템(146)의 제2채널 섹션(146)은 서로 각각에 대해서 유체 연통된다. 이것이 일어나면, 공기는 공기 홀(110)과 제2채널 섹션(146)을 통과 한다. 유입된 공기는 저장용기의 물위에 헤드를 만들고, 이것은 진공을 파손한다. 저장용기(152)에 있는 물은 이어서 배수 포트(148), 제1채널 섹션(84), 그리고 하우징(22)의 내부에서 외부로 통과한다. O-링(96)은 칼라와 밸브 스템사이로부터 유체의 유출을 방지한다. 작동자는 칼럼(112)이 홈(118)의 제2정지면(178)에 인접한다는 것을 느끼기 때문에 노브가 개방 위치에 있는 것을 알 수 있다.
물이 필터로부터 배수된후에, 작동자는 노브를 잡고 하우징에 대해서 약 반바퀴( 또는 180°)를 회전시키어 그것의 최초 위치로 복귀시킨다. 제1채널 섹션(84)과 배수 포트(148)가 도3에서와 같은 서로 각각의 유체 연통으로부터 이동한다. 공기 홀(110)과 제2채널섹션(146)이 서로 각각의 유체 연통으로부터 이동한다. 배수 포트(148)와 제2채널 섹션(146)이 O-링의 외측으로 이동한다. 작동자는 밸브 배열부가 밀폐위치에 있다는 것을 알수 있는바, 그가 칼럼(112)이 돌출부(180)을 통과하여 칼럼(112)가 홈(118)의 정지면(176)과 인접하는 촉각적인 "클릭"을 느끼기 때문이다.
분명한 바와같이, 밀봉부를 압착하기 위해서 어떤 나사도 필요하지 않다. 즉, 회전 이동을 선형이동으로 변환시키고 점진적으로 한 구조체를 다른 구조체에서 떨어져 이동시키기 위해서 서로 각각에 대해서 한 구조체의 여러회전이 필요하지 않다. 밀봉부가 칼라와 밸브 스템사이의 활주 접촉을 통하여 형성된다. 밀봉부는 종래의 배열부에서와 같이 나사홈 체결기로부터 토크 전달의 예비 설정양이 필요하지 않다. 밸브 배열부를 반바퀴 회전시키어 개방 및 밀폐시키는 비틀림 로크는 과도한 토크를 막고 종래 배열부의 문제점을 방지할 수 있다. 한편, 밸부 배열부는 종래 배열부보다 진동과 압력 입펄스에 더욱 저항적이다. 밸브 배열부는 작동자가 밸브와 접촉하여 필터 내의 해로운 유체와 접촉하는 것을 최소화 시키기 위해서 신속히 작동한다.
밸브 배열부(80)는 유체 필터에 사용되는 것으로서 양호한 실시예에 도시되었다. 밸브 배열부(80)는 연료 저장 탱크와 같은 어떤 유체 유지 탱크를 배수시키는데 사용된다. 그러나, 유체 필터가 있는 밸브 배열부(80)를 사용하는 것은 편리하고 양호하다.
필터 배열부의 제2실시예가 도14 및 도15에 200으로 도시되었다. 필터 배열부(200)는 도1의 배열부와 유사하게 구성되었다. 필터 배열부(200)는 입구(202)와 출구(204) 및 배수 개구(206)를 포함한다. 밸브 배열부는 물과 같은 유체를 필터 배열부(200)로부터 배수시키기 위해서 구비된다. 유체 수준 지시기가 작동자에게 하우징의 물의 수준에 관한 정보를 제공하기 위해서 일반적으로 200으로 제공된다.
필터 배열부(200)는 매질(214)을 갖는 필터 요소(212)를 포함한다. 필터 매질(214)은 물론 여과되는 유체의 형태에 의존한다. 물과 같은 유체 혼합물을 연료에서 분리하기 위해서 매질은 필터 매질(214)상에 소수성 코팅으로 코팅된다.
밸브 배열부(208)는 제어 노브(220)와, 노브(220)에 고정된 밸브 스템(222)과, 하우징(201)에 고정된 칼라(224)를 포함한다. 밸브 배열부(208)는 도1-13에 대해서 기술된 밸브 배열부와 유사하다. 밸브 배열부의 다른 형태가 도14에 사용될 수 있다. 칼라(224)는 제1포트 또는 채널 섹션(226)과 공기 홀을 형성한다. 밸브 스템(222)은 제2채널 섹션(228)과 배수 포트를 형성한다. 밸브 배열부(208)는 제1채널 섹션(226)과 배수 포트가 정렬되지 않는 도14의 밀폐 위치와 제1채널 섹션(226)과 배수 포트가 정렬되는 개방 위치 사이에서 이동가능하다. 밀폐 위치에서, 공기 홀과 제2채널 섹션(228)은 정렬되지 않는다. 개방 위치에서, 공기홀과 제2채널 섹션(228)은 정렬되고 유체 연통된다.
저장용기(216)는 필터 하우징(201) 영역이고 도14에 도시된 방향에 있을때에 하우징(201)의 하부에 일치한다. 물과 같은 분리된 유체는 저장용기(216)의 영역에 집적된다. 작동자에게 필터 하우징(201)을 언제 배수하여야 하는 정보를 제공하기 위해서 유체 수준 지시기 배열부(210)가 구비된다.
유체 수준 지시기(210)는 작동자에게 저장용기(206)에 집적된 분리된 유체의 수준이 유체를 배수하기에 적절한 수준에 언제 도달했는지에 대한 정보를 제공한다. 특히, 유체 수준 지시기는 예를 들면 물과 같은 제1유체의 수준이 소정 수준에 도달 했을 때에 시각적인 신호를 제공한다.
도14 및 도15에 도시된 특별한 실시예에서, 지시기 배열부(210)는 유동부(230)와 윈도우(232)를 포함한다. 유동부(230)는 저장용기(216)에 집적된 분리된 재료에서 유동하고 제2유체에서 유동하기에 충분한 밀도를 갖는 재료로 제조된다. 예를들면, 연료/물 분리기에서 사용된다면, 유동부(230)는 물에서 유동하도록 물보다 낮은 밀도를 갖는다. 유동부(230)는 디젤 연료와 같은 유기 재료의 밀도보다 큰 밀도를 갖는다. 유동부(230)의 하나의 양호한 실시예는 0.9-0.95의 밀도(비중력)를 갖는 성형 플라스틱이다.
유동부(230)는 그것의 한 단부를 형성하는 제1신장 영역(234)과, 중간의 구근(bulbous)형상부(236)와, 제2단부를 형성하는 제2신장 영역(238)을 포함한다. 유동부(230)는 필터 하우징(201)내에 그리고 지시기 배열부(210)에 케이지 수단(240)에 의해서 유지된다. 케이지(240)는 일반적으로 원통형이고 후크 부재(242)에 의해서 칼라(224)에 고정되고 칼라(224)에 합체된다. 케이지는 양호하게는 유리질 충전 나일론으로 구성된다. 케이지(244)의 상부는 스프링(248)을 지지하기 위한 시이트(246)을 형성한다. 스프링(248)은 필터 배열부(200)의 제1단부(205)에 대해서 필터 요소(212)를 편향한다. 케이지(240)의 상부(244)는 개구(250)를 형성한다. 개구(250)는 유동부(230)의 제1신장 영역(234)을 활주 가능하게 수용하기 위한 것이다. 이것은 또한 유동부(230)를 윈도우(232)내에 유지시키는 것을 돕는다.
유동부(230)가 케이지(240)내에서 상승함에 따라서, 즉 물 수준이 증가함에 따라서 제1신장 영역(234)은 개구(250)를 통하여 상방으로 활주한다. 신장영역(238)은 도15의 윈도우(232)내에서 활주 한다.
양호하게는, 유동부(230)는 흑색과 같은 어두운 외부 색을 갖는다. 이것은 윈도우를 통하여 물 수준의 시각적인 지시를 강조한다.
윈도우(232)는 양호하게는 밸브 스템(222)의 부분이다. 윈도우(232)는 튜브 형상 부재이고 , 양호하게는 청결한 재료로 구성된다. 유동부(230)는 유동부(232)가 윈도우영역(232)에 있을 때에 윈도우(232)를 통해서 볼 수 있다.
작동에서, 필터 배열부(200)가 저장용기(216)에 어떤 물도 없거나 또는 물의 수준이 구근 형상부(236)수준 아래에 있을 때에, 유동부(230)의 단부(237)는 윈도우(232)의 내부 단부(239)에 인접한다. 유동부(230)의 신장영역(238)은 윈도우(232)를 통하여 볼 수 있다. 즉, 영역(238)에서 유동부의 어두운 색은 청결한 창(232)을 통하여 투명해진다. 저장용기(216)가 연료와 같은 유기 재료로 충전될 때에, 유동부(230)의 밀도는 연료의 밀도보다 커서, 유동부는 도14에 도시된 위치에 정지한다.
여과 과정에서, 물은 연료/물 혼합물로부터 분리되고, 물은 저장용기(216)의 필터(200) 하부에서 진정된다. 물의 수준이 구근부(236)에 도달할 때에, 유동부(230)는 상승을 개시하고 물에서 유동하며, 물의 수준은 상승한다. 이것은 신장 영역(234)을 개구(250)를 통하여 상방으로 이동시키고, 신장 영역(238)을 윈도우(232)를 통하여 상승시킨다.
결과적으로, 물의 수준은 충분히 높아져서, 신장 영역(238)이 더이상 윈도우(232)를 통하여 볼 수 없게 된다. 구근 영역(236)은 케이지(240)의 개구(250)과 인접하고 유동부는 보다 더 높이 상승되지 않는다. 이것은 도15에 도시되었다. 유동부(230)가 윈도우(232)를 통하여 더 이상 볼수 없을 때에, 이것은 작동자에게 필터 배열부(200)를 배수할 시간임을 알려주는 시각적인 신호를 제공한다. 즉, 지시기(210)의 모습은 도시된 실시예에서 어두운 색에서 밝은 색으로 변화한다.
작동자는 이어서 밸브 배열부(208)를 밀폐 위치에서 개방 위치로 이동시킨다. 예를들면, 노브(220)는 반바퀴 회전하고 제1채널 섹션(226)과 배수 포트가 정렬된다. 물은 제1채널 섹션(226)과 배수 포트를 통하여 배수된다. 물이 배수됨에 따라서, 유동부(230)는 단부(237)가 윈도우(232)의 내부 단부(239)에 인접하는 위치로 가라앉는다. 작동자는 이어서 밸브 배열부(208)를 도14에 도시된 밀폐 위치로 이동시킨다.
유동부(230)의 수직이동은 제한되고 축과 같은 신장 영역(234)은 관상 윈도우(232)의 내부 직경으로부터 해제될 수 없다. 이것은 제조동안 하부 조립체로서 취급을 용이하게 한다. 윈도우내의 유동부의 광학적 효과는, 필터가 배수될 필요가 없을 때에 어두운 모양과 필터 배열부(200)가 배수될 필요가 있을 때에 가벼운 또는 청결한 모양 사이의 색대조에 의해서 강화된다.
양호하게는. 지시기(210)는 필터 배열부(200)가 서비스 될 때마다 교체된다. 이것은 윈도우(232)가 시각적이고 청결하게 남을 수 있는 것을 보장한다.
밸브 배열부(208)와 유체 수준 지시기 배열부(210)는 유체 필터상에 사용되는 것으로서 양호한 실시예에 도시되었다. 밸브 배열부(208)와 유체 수준 지시기(210)는 또한 유체 저장 탱크와 같은 어떤 유체 유지-탱크에도 사용될 수 있다. 그러나, 유체 필터는 편리하고 양호하다.
한편, 유체 수준 지시기 배열부(210)가 밸브 배열부(208)에 사용되는 것으로 도시되었지만, 다른 실시예는 밸브 배열부 없이 유체 수준 지시기 배열부(208)의 사용을 포함한다. 그러한 실시예에서, 윈도우를 형성하는 구조체는 유체 탱크 또는 유체 필터에 고정된다. 그러나, 도시된 실시예는 편리하고 양호하다.
이 섹션에서는, 한 예가 작동 재료와 명세서가 한 세트로 구비된다. 이들은 예시의 목적이다. 다양한 선택적인 재료와 크기가 사용될 수 있다.
특별한 예시는 연료 필터와 물 분리기로서의 사용을 위한 것이다. 그러한 시스템은 일반적으로 약 3 gal/hr의 비율로 디이젤 연료를 여과한다.
하우징은 강으로부터 제조된다. 하우징은 약 9.398 ㎝(3.7 인치)의 외경과, 약 20.32 ㎝(8 인치)의 길이를 갖는다. 출력 튜브는 약 2.54㎝(1 인치)의 평균 내경을 갖는다.
필터 매질(46)은 셀룰로스로 제조된 매질을 포함한다. 이 매질은 약 5마이크론, 그리고 약 300 시간의 효율성을 갖는다. 도1에 도시된 배열부에서, 매질은 일반적으로 8.128 ㎝(3.2 인치)의 외경과, 약 4.318㎝(1.7 인치)의 내경을 갖는다.

Claims (18)

  1. 유체 필터 배열부에 있어서,
    (a) 배수 개구를 포함하는 하우징과,
    (b) 하우징에 고정되고 주연부를 갖는 밀봉부재와 제1개구를 형성하는 배수 부재를 포함하고,
    (ⅰ) 상기 밀봉 부재와 제1개구는 서로 각각에 대해서 상대적인 이동을 위해서 장착되고 상기 이동은 제1위치와 제2위치에 있으며,
    (ⅱ) 상기 제1개구는 제1위치에 있을 때에 밀봉 부재의 주연부내에 있고,
    (ⅲ) 상기 제1개구가 제2위치에 있을 때에 상기 밀봉 부재의 주연의 외측에 있는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  2. 제1항에 있어서,
    (a) 상기 밀봉 부재가 하우징에 대해서 고정된 칼라 내에 안착되고 상기 칼라는 제2개구를 한정하며,
    (b) 상기 제1위치는 상기 하우징의 배수 개구와 유체 연통되는 제1 및 제2개구의 배열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배수 부재는 채널 섹션을 갖는 밸브 스템을 포함하고, 상기 섹션은 공기가 하우징 내에 그리고 하우징의 유체 수준위로 통과되도록 구성되고 배열되는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밸브 스템과 연관되어서 작동하는 제어 노브를 또한 포함하고, 상기 제어 노브는 상기 밀봉 부재와 상기 제1개구 사이의 상대적인 이동을 이루도록 구성되고 배열되는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 밀봉 부재와 상기 제1개구가 제1 및 제2위치에 있을 때에 상기 칼라는 밸브 스템 섹션 채널과 유체 연통되는 공기 홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 배열부는 상기 밀봉 부재와 상기 제1개구가 제1 및 제2위치에 있음을 지시하는 촉각 지시를 제공하는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    하우징의 유체수준이 소정의 수준에 도달했는 지 여부에 대한 시각적인 지시를 제공하도록 구성되고 배열되는 하우징의 지시기 배열부를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  8. 제7항에 있어서,
    (a) 상기 지시기 배열부는 유동부와 윈도우를 포함하고,
    (i) 상기 유동부는 물에서 유동하고 유기물 유체에서는 가라앉기에 충분한 밀도를 갖고,
    (ii)상기 윈도우는 상기 밸브 배열부에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  9. 제8항에 있어서,
    (a) 상기 유동부는 어두운 외부색을 갖고,
    (b) 상기 윈도우는 청결한 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 유체필터 배열부.
  10. 제9항에 있어서,
    하우징 내에 케이지를 또한 포함하고, 상기 케이지는 상기 유동부를 장착하도록 구성되고 배열되는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉 부재와 상기 개구가 서로 각각에 대해서 편심이동을 위하여 장착되는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재가 O-링인 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    하우징 내의 필터 매질이 개구 필터 내부를 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 필터 매질이 셀룰로스를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부.
  15. 제14항에 있어서,
    (a) 상기 하우징에 입구 및 출구를 포함하고,
    (b) 유체유동을 입구와, 개방 필터 내부와, 상기 필터 매질을 통하여 상기 출구 내로 유동하도록 구성되고 배열된 유체 유동방향 배열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 필터 배열부
  16. 배열부가, 배수 개구를 포함하는 하우징과, 하우징에 고정되고 주연부를 갖는 밀봉 부재와 제1개구를 형성하는 배수 부재를 갖는 밸브 배열부를 포함하고, 상기 밀봉 부재와 상기 제1개구가 서로 각각 사이에서 상대적인 이동을 위해서 장착되고, 상기 이동은 제1위치와 제2위치에 있고, 상기 제1개구는 상기 제1위치에 있을 때에 상기 밀봉 부재의 주연 내에 있고, 상기 제1개구는 제2위치에 있을 때에 상기 밀봉부재의 주연의 외측에 있는 제1항에 따라서 구성된 배열부 배수 방법에 있어서,
    유체 유동을 하도록 배수 개구의 개방을 위해서 제2위치에서 제1위치로 상기 밀봉 부재에 대해서 상기 제1개구를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열부 배수 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상이 이동 단계는 하우징에서 통기를 만들어 내기 위해서 칼라의 공기 홀을 배수 부재에서 채널 섹션과 정렬시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열부 배수 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 이동 단계는 유체 배수를 허용하기 위해서 배수 부재의 제1개구를 칼라의 채널 섹션과 정렬시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열부 배수 방법.
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