KR20070011489A - 액체 여과용 필터 카트리지 - Google Patents

Abstract

액체 필터 카트리지가 제공된다. 바람직한 시일 장치가 제공되어, 카트리지의 하나 또는 그 이상의 단부 캡에 대해 바람직한 축 방향 하중 조건을 제공한다. 제공되는 어떤 카트리지 형상은 코어가 없는 구조 또는 그 속에 외부 라이너 구조를 포함하여 축 방향 하중을 지지한다. 카트리지를 사용한 조립체, 및 조립과 사용 방법이 제공된다. 액체 필터 카트리지는 교체가능한 카트리지일 수 있으며, 또는 하우징 내에서 영구히 유지될 수 있다.

Description

액체 여과용 필터 카트리지{FILTER CARTRIDGE FOR LIQUID FILTRATION}

본 개시는 액체 필터에 관한 것이다. 특히, 이것은 바람직한 시일 장치를 가지고, 몇몇 예에서 어떠한 축 방향 하중 지지 라이너(axial load support liner)도 갖지 않는 수리가능한 필터 카트리지를 이용하는 액체 필터에 관한 것이다. 액체 필터는 다양한 적용을 위해 사용될 수 있다. 조립체 및 준비와 사용 방법이 제공되어 진다.

액체 필터는, 예를 들어 필터 윤활 유체, 연료 또는 수압 유체로의 다양한 적용을 위해 사용된다. 사용 중에, 여과되는 액체는 여과가 발생할 때 필터 매체를 통과한다. 잘 알려진 구성은, 여과 유동이 필터 매체를 통하여 밖에서 안으로의(out-to-in) 유동으로 발생하는 채로, 중앙의 깨끗한 액체 체적을 둘러싸는 실린더로서 필터 매체를 위치시키는 것이다. 다른 장치에서, 여과 유동은 카트리지 내부로부터 외부(in-to-out)로의 유동이다.

많은 예에서, 필터 매체는 제1 및 제2의, 대향하는 단부 캡 사이에서 연장하여 필터 카트리지의 형상으로 제공된다. 통상적으로, 이 장치에는 또한 라이너가 설치된다. 밖에서 안으로의 유동을 위해, 내부 라이너는 양측 모두를 제공한다:(a) 정상적인 사용 시에 반경 방향 압력으로 인해 붕괴 또는 손상에 대항하여 매체의 반경 방향 지지; 그리고 (b) 카트리지 붕괴와 손상에 대항하여 축 방향 지지. 이런 구성을 이용하는 필터 카트리지의 예는, 예를 들어 2002년 9월 12일에 공개된 WO 02/070869 A1(도 1 및 도 2)에 설명되어 있고 WO 02/070869호의 완전한 개시는 여기에 참조로 구체화되어 있다.

안에서 밖으로의 유동으로, 외부 라이너는 매체의 반경 방향 지지와 또한 축 방향 지지를 제공하도록 사용될 수 있다.

많은 조립체에서, 필터 카트리지는 분리가능하고 교환가능한(즉, 수리가능한) 부품으로 구성되며, 예를 들어 WO 02/070869 A1의 도 1 및 도 2를 참조한다. 수리 카트리지의 구성에서 요구되는 옵션을 허용하는 액체 필터 설계를 제공하는 것이 바람직하다.

본 개시에 따라서 액체 필터 카트리지가 제공되어 진다. 액체 필터 카트리지는 통상적으로 제1 및 제2의 대향하는 단부 캡을 가지며 매체가 그 사이에서 연장한다. 매체는 사용 시에 액체의 내부 수용 체적을 형성하는 개방 중앙 체적을 형성하도록 구성된다. 적어도 하나의 단부 캡은 개방 단부 캡이고, 즉 이것은 내부 체적과 유체 유동을 연통하는 것을 제공하는 개구를 가진다. 몇몇 적용에 있어서, 양측 단부 캡은 개방 단부 캡이다. 몇몇 실시예에서, 액체 필터 카트리지는 여과 시에 밖에서 안으로의 유동을 위해 구성되나, (안에서 밖으로의 유동을 위한) 대안이 가능하다.

바람직한 시일 장치에는 하나 또는 그 이상의 단부 캡이 제공되어 진다. 바람직한 적용에서, 시일은 사용 시에 하나 또는 그 이상의 단부 캡 상에서 바람직한 전체 표면 축 방향 힘을 위한 선택된 위치에 설치된다. 몇몇 적용에 있어서, 시일 장치는 바람직한 수준의 표면 축 방향 힘 균형(balance)을 제공하도록 각 단부 캡에 대하여 설치된다.

예시적인 조립체가 제공되어 진다. 또한, 설계, 조립, 및 사용 방법이 설명되어 있다. 또한, 전체 필터 카트리지에서, 하나 또는 각각의 단부 캡 상에 작용하는 전체 축 방향 표면 힘을 추정하는 기술이 제공되어 진다. 몇몇의 바람직한 시일 구성이 설명되고 도시되어 진다.

도 1은, 종래 필터 카트리지의 개략적인 측면, 단면도이다.

도 2는, 도 1에 도시된 필터 카트리지 일부의 개략적인 평면도이다.

도 3은, 본 개시에 따른 필터 조립체의 제1 실시예의 개략적인 상부, 측면 사시도이다.

도 4는, 도 3에 도시된 조립체의 측면, 단면도이다.

도 5는, 도 4의 제1 부분의 개략적인 부분 확대도이다.

도 6은, 필터 카트리지 단부 캡의 개략도이다.

도 7은, 도 6과 유사한 개략도이다.

도 8은, 도 6과 유사한 개략도이다.

도 9는, 또다른 실시예의 단면도이다.

도 10은, 도 11에 사용된 표현을 정의하는데 유용한 개략도이다.

도 11은, 몇 개의 상이한 시스템에서, 바람직한 시일 위치와 플리트 개수 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 12는, 예시적인 필터 카트리지의 단면도이다.

도 13은, 하우징 내의 도 12의 필터 카트리지를 도시하는 조립체의 단면도이다.

도 14는, 형성된 시스템에서 Di와 Do 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 15는, 도시된 바와 같이, 다른 변수가 고정된 경우, 파라미터를 위한 계산된 값을 나타내는 표이다.

도 16은, 또다른 실시예의 측면, 단면도이다.

도 17은, 또다른 실시예의 측면, 단면도이다.

도 18 - 도 26은, 여기에 기재된 것에 따라서, 플리트 카트리지 정의와 계산된 정의의 플롯이다.

도 27, 도 29, 및 도 31은, 도 18 - 도 26에서 선택된 데이터에 대한 내부 플리트 직경(Di) 대 시일 직경(Ds) 플롯이다.

도 28, 도 30, 및 도 32는, 도 18 - 도 26의 표에서 데이터의 선택된 지점에 대한 외경(Do) 대 시일 직경(Ds)의 플롯이다.

통상적으로, 본 개시는 액체 필터 카트리지 및 시스템의 구성에 관한 것이다. 어떤 적용에서, 작동 중에, 바람직한 필터 카트리지의 무결성을 허용하는 방식으로 필터 카트리지의 부품들이 제공된다. 일례에서, 필터 카트리지를 수리가능한, 즉 사용 시에 이들이 필터 조립체로부터 분리되고 필터 조립체에서 교환되는 것을 의미하는 기술이 필터 카트리지에 적용된다. 다른 예에서, 필터 카트리지는 필터 조립체 내에서 유지되고, 하우징 부품과 독립적인 것에 반대되는 바와 같이, 하우징 부품과 함께 교환된다.

이런 결과를 달성하도록 바람직하게 적용가능한 통상적인 특징과 구성이 여기에 개시되어 있다. 또한, 유사하고 바람직한 결과를 달성하도록 다양한 적용에서 적용가능한, 도시된 다양한 기계적 구성의 바람직한 적용으로부터 얻어지는 장점의 기초가 되는 이론적인 원칙에 대한 소개도 있다.

통상적으로, 수리가능한 필터 카트리지는 통상적인 작동 중에 하우징으로부터 분리되고 하우징에서 교환되는 필터 카트리지이다. 액체 필터 카트리지는 통상적으로 액체를 여과시키는 필터 카트리지이다. 통상적인 것은 대향하는 단부 캡 사이에서 연장하는 필터 매체의 원통형 연장부를 포함한다. 적어도 단부 캡 중 하나는, 이것을 통하여 여과된 액체의 유동을 허용하는 통상적으로 개방 단부 캡이다. 일례에서는, 양측 단부 캡이 개방이다.

이런 카트리지의 필터 매체는 통상적으로 플리트(pleat)가 있다. 실제로, 여기에 설명된 기술은, 플리트가 있는 매체가 모든 예에서 요구되지는 않더라도, 플리트가 있는 매체를 수반하는 장치에 특히 맞추어져 있다. 또한, 일례에서, 매체 팩은 플리트가 있는 매체에 더하여 다른 형식의 매체를 포함할 수 있다.

Ⅰ. 축 방향 하중에 대한 구조적 무결성에 관한 액체 필터 카트리지의 통상적인 특징.

도 1과 도 2에 관하여, 본 개시에 적합한 총 표면 축 방향 힘의 원칙에 대한 이해를 촉진하도록 필터 카트리지의 단순화된 모델이 소개되어 있다. 특히, 도 1의 참조 부호 1은 필터 카트리지를 나타낸다. 통상적으로, 필터 카트리지(1)는, 예를 들어 중앙 축(4) 주위에서 원통형 또는 별 패턴으로 배열되는 플리트가 있는 필터 매체 등의 필터 매체(3)를 구비한다. 매체(3)는 대향하는 단부 캡(5 및 6) 사이에서 연장한다. 단부 캡(5)은 내부(9)로부터 나오는 액체 유동을 위한 중앙 개구(8)를 형성하는 개방 단부 캡(5a)이다. 단부 캡(6)은 폐쇄 단부 캡(6a)으로, 즉 이것을 통하여 중앙 개구를 가지고 있지 않다. 여기에서, 필터 매체로 둘러싸인 내부 체적으로 개방하는 단부 캡 개구는 내부 체적과 직접적인 유체 유동을 연통하는 개구를 통상적으로 특징으로 할 것이다. "직접적인 유체 유동을 연통하여"라는 표현은, 내부 체적의 액체가 필터 매체를 통과하지 않고 개구를 통하여 직접 통과할 수 있다는 것을 의미한다.

액체 필터 카트리지는 안에서 밖으로의 유동 또는 밖에서 안으로의 유동 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 본문에서 "밖에서 안으로의 유동"이라는 표현은, 필터 매체를 통과할 때, 카트리지 외부에서 카트리지 내부로의 액체 유동을 위해 구성되는 액체 필터 카트리지를 지칭하는 것을 의미한다. "안에서 밖으로의" 유동 액체 필터는 사용 중에 유동의 방향이 반대일 것이다.

특히, 도시된 액체 필터 카트리지(1)는 밖에서 안으로의 유동 액체 카트리지이다. 따라서, 여과 동작 중에, 여과되는 액체는 카트리지(1)의 외부 영역으로부터 내부(9)로 화살표(10) 방향으로 매체(3)를 통과한다. 그 후, 여과된 액체는 개 구(8)를 통해 카트리지(1)를 나간다. 도 1에 나타난 카트리지(1)에서, 개구(8)는 출구 튜브 또는 유사한 구조에 시일을 형성할 수 있는 반경 방향 시일 장치(11)로 덧붙여져 있다. 도시된 예에서, 반경 방향 시일 장치(11)는 개구(8) 직경과 대략 같고 매체의 ID(내경) 이하인 시일 직경(Ds)을 형성한다. 실제로, 도시된 예시적인 시일 직경(Ds)은 매체 내경(i.d. 또는 Di)을 라이너(12)의 두께로 뺀 것보다 약간 더 작을 것이다. 여기에서, "시일 직경(Ds)"이라는 표현은, 배출구 튜브 등 하우징 부품과 시일 부재 사이의 장치의 시일 표면의 직경을 지칭하는 것을 의미한다. 따라서, 이것은 설치되지 않은 부품의 직경과 약간 상이할 수 있는 작동 시일 직경을 지칭하는 것을 의미한다. 시일 직경(Ds)은 시스템에 따라서 외부로 향하는 시일, 또는 내부로 향하는 시일의 직경일 수 있다.

액체가 매체(3)를 통해 여과될 때, 액체 내에서 운반되는 오염 물질은 매체(3) 내에서 또는 매체(3) 상에서 침전된다. 따라서, 매체(3)는 액체 유동에 배리어(barrrier)를 제공한다. 물론, 매체(3)가 폐색되는 경우, 필터 카트리지(1)는 관련 장비에서 교환될 필요가 있다, 즉 수리될 필요가 있다.

여기에서, "축", "축 방향"이라는 표현과 이들의 변형은 카트리지(1)의 중앙 길이 방향 축(4)과 일렬이거나 평행하게 통상적으로 향하는 힘을 지칭하는 것을 통상적으로 의미한다; 반면에, "반경 방향", "반경 방향 힘" 또는 이와 비슷한 표현은, 이런 중앙 길이 방향 축(4)으로부터 멀어지거나 축(4)을 향하는 힘을 지칭하는 것을 의미한다.

베리어로 작동하는 매체(3)의 결과로서, 통상적으로 매체의 상류측 영역의 상류측 압력(Pu)은 매체의 하류측 영역의 하류측 압력(Pd)보다 더 높다. 이는, 밖에서 안으로의 유동의 사용에서, 매체(3)는 반경 방향으로 내부(9)를 향하는, 즉 화살표(10) 방향으로 편향하는 압력 하에 있다. 이것에 관하여 매체를 지지하도록 반경 방향 지지 라이너(12)가 제공된다. 지지 라이너(12)는 천공된 튜브(perforated tube) 또는 익스팬디드 금속 튜브(expanded metal tube)를 통상적으로 구비한다.

물론, 구성 요소(1)가 설치될 때, 시일 장치(11)는 Pd에 영향을 받는 영역으로부터 Pu에 영향을 받는 영역을 분리한다. 시일 장치(11)의 목적 및 기능은 이런 두 영역 사이에서 액체의 누수를 방지하는 것이고; 구체적으로 유체가 필터 매체(3)를 통과하지 않고 체적 또는 내부(9)로 들어오지 못하도록 하는 것이다.

라이너(12)는 추가적인 중요한 지지 기능을 제공한다. 이 기능은 단부 캡(5 및 6) 사이에서 축 방향으로 매체(3)의 휨 또는 붕괴를 방지하는 축 방향 지지 기능이다. 이 기능을 평가하기 위해서, 단부 캡 상에 작용하는 총 표면 힘(축 방향)을 이해하여야 한다.

여기에서, 단부 캡을 참조하여, "외부" 또는 "외부 표면"이라는 표현은 매체로부터 멀어지게 향하는, 그리고 대향하는 단부 캡으로부터 멀어지게 향하는 단부 캡의 표면을 지칭하는 것으로 사용된다. 도 1을 참조하면, 단부 캡(5)의 외부 표면은 5b로 지시되고, 단부 캡(6)의 외부 표면은 6b로 지시된다. 단부 캡의 내부 표면은 통상적으로 매체를 향하는, 그리고 대향하는 단부 캡을 향하는 표면이다. 따라서, 단부 캡(5)의 내부 표면은 5C로 지시되고, 단부 캡(6)의 내부 표면은 6c로 지 시된다.

도 2를 참고하면, 카트리지(1) 상에 축 방향 응력을 야기하는 형식의 힘을 이해할 수 있다. 구체적으로, 도 2는 단부 캡(5)의 평면도이다. 도 2에서, 플리트가 있는 매체(3)는 매체 위치를 지시하는 은선으로 단부 캡(5) 내에 설치되어 도시되어 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 편의를 위해, 매체(3)는 여섯 개의 플리트(21)만으로 나타내어 진다. 통상적인 장치에는 보다 많은 플리트(통상적으로 내부를 따라 인치당 8 내지 12)가 존재할 것이다.

다시, 사용 시에, 시일(11) 및/또는 매체(3)는 압력(Pu)에 영향을 받는 상류측 영역을 압력(Pd)에 영향을 받는 하류측 영역으로부터 분리시킨다.

도 2에서, 영역(25)은 단부 캡(5)의 내부 표면(5c) 및 외부 표면(5b) 양측이 매체(3)의 상류측에 위치되는 단부 캡(5)의 부분을 도시한다. 그 결과, 영역(25)의 단부 캡(5) 표면 부분은 이들의 양측 상의 같은 대향하는 압력(Pu)에 영향을 받는다. 다른 한편, 영역(26)은 단부 캡(5)의 외부 표면(5b)이 상류측 압력(Pu)에 영향을 받지만, 단부 캡(5)의 내부 표면 또는 하부 표면은 매체(3)의 하류측에 위치되어, 내압(Pd)에 영향을 받는 영역이다. 영역(26)에서 Pu > Pd이기 때문에(그리고, 힘 = 압력 X 면적이기 때문에), 동작 시에, 통상적으로 (도 2의 관찰자로부터 멀어지는, 도 1의 화살표(30) 방향으로)아래쪽으로의 전체 압력을 초래하는 단부 캡(26) 상의 압력이 있을 것이다. 여기에서, 선택된 단부 캡 상에 작용하는 전체 축 방향 힘은, 이것의 대향하는 표면(외부 및 내부)에 대한 액체 압력으로 인해, 동일한 단부 캡을 위한 "전체 표면 축 방향 힘"으로 지칭될 것이다. 도 1 및 도 2 의 단부 캡(5)에서, 사용 시에 전체 표면 축 방향 힘은 단부 캡(6) 방향으로 있다.

대향하는(위쪽) 방향의, 즉 도 1의 화살표(31) 방향의 유사한 전체 힘이 사용 시에 단부 캡(6)에서 나타난다. 그러나, 어떠한 개구도 없는 단부 캡(6)의 중앙 영역인 영역(35)에서 화살표(31) 방향으로 추가적인 힘이 제공되며, 이는 이 표면부를 가로질러 압력 차가 있기 때문임을 이해하여야 한다.

매체(3)를 가로질러 압력 차를 갖는 통상적인 동작에서 단부 캡(5)은 단부 캡(6)을 향한 전체 표면 축 방향 압력 하에 있을 것이며, 단부 캡(6)은 단부 캡(5)의 통상적인 방향으로 전체 표면 축 방향 압력 하에 있을 것이 도 1 및 도 2의 개략도와 위의 논의를 통해 명백하다. 이들 힘으로 인해 매체(3)가 축 방향으로 휘거나 붕괴되지 않도록 카트리지(1)와 같은 통상적인 필터 카트리지는 단부 캡(5 및 6) 사이의 축 방향 연장부에 축 방향 하중 코어 또는 라이너(12)를 포함한다.

통상적인 장치에서, 단부 캡(5 및 6)은, 예를 들어 매체(3)가 플라스티솔(plastisol) 등 실란트로 고정되거나 넣어진 채로, 금속을 구비하거나 몰드 가능한 플라스틱 또는 폴리머 물질로부터 몰드되어 진다. 어느 경우에서도, 내부 라이너 또는 코어(12)는 통상적으로 장치에 축 강도를 제공하는 적절한 위치에서 단부 캡에 고정된다. 따라서, 통상적인 축 방향 하중 라이너(12)는 분리를 위해 필터 카트리지(1)에 손상을 입히지 않고 카트리지(1)에서 분리될 수 없다. 이런 장치에서, 라이너 또는 코어(12)는 여기에서 필터 카트리지의 나머지 부분과 "일체로" 된 것이거나 "영구히" 필터 카트리지에 포함된 것으로 언급될 것이다.

위의 배경 논의에서 나타낸 바와 같이, 만약 필터 조립체가 교환가능한(수 리가능한) 필터 카트리지를 사용한다면, 주기적으로 필터 카트리지(1)가 분리되고 교환될 필요가 있다. 만약 필터 카트리지가 도 1의 카트리지(1)와 같은 것이라면, 카트리지(1)가 교환될 때, 코어(12)도 대체된다. 그러나, 통상적으로 내부 라이너(12)는 천공된 금속 또는 단단한 플라스틱 또는 익스팬디드 금속 등의 물질로 구성되어서, 이것은 용이하게 마모되지 않을 것이다. 따라서, 라이너(12)가 영구히 위치된 채로 주기적으로 카트리지(1)를 교환하는 것은 사용 수명에 있어서 마모되지 않은 물질의 소모를 야기할 수 있다. 또한, 내부 코어(12)는 폐기에 관해 문제를 야기할 수 있다. 예를 들어, 만약 이것이 금속으로 제조되면, 소각이 문제될 수 있다. 또한, 내부 또는 라이너 코어(12)는 필터 카트리지의 조립에서 가능한 한 방지되어야 할 비용을 나타낸다. 또한, 라이너(12)의 존재는 폐기 시에 카트리지(5)를 압축하거나 컴팩트화하기 곤란하게 한다.

여기에서, 사용 시에 축 방향 하중을 제어하도록 적어도 부분적으로 카트리지(5) 내에 영구히 위치되는 라이너 또는 코어(12)는 "축 방향 하중 라이너" 또는 유사한 표현으로 때때로 지칭된다. 현저한 축 방향 하중을 현저하게 견디는 적당한 축 강도를 제공하지 않는 와이어 또는 플라스틱 네트 또는 유사한 구조는 축 방향 하중 라이너라는 표현 내에 포함되지 않는다. 통상적으로, 만약 라이너가 가해지는 적어도 20 lbs.의 축 방향 하중을 견디기에 적당히 강하지 않다면, 여기에서 축 방향 하중 라이너로 고려되지 않을 것이다.

또한, 도 1을 참조하면, 시일이 밖에서 안으로의 유동 장치에서 외부 주변 영역 위치(37, 38) 근처 또는 그 곳에 위치된다면, 통상적인 전체 힘은 단부 캡(5 및 6)이 서로로부터 멀리 편항되도록 할 것이라는 것이 이해되어야 한다. 이 원칙은, 예를 들어 미국 특허 제6,626,299호에 기술되어 있다.

Ⅱ. 액체 필터의 바람직한 구성을 야기하는 통상적인 원칙

위의 섹션 Ⅰ에서 통상적으로 논의된 원칙은 다음의 사항들에 의해 요약될 수 있다:

1. 통상적으로, 필터 카트리지의 각 시일과 카트리지의 매체도 두 개의 대향하는 단부 캡의 표면부를, 부품이 작용 압력(Pd)에 영향을 받는 하류측 영역으로부터 부품이 작용 압력(Pu)에 영향을 받는 상류측 영역으로 분리시킨다. 통상적으로 Pu > Pd이다.

2. 통상적으로 힘(F)은 압력(P)과 면적(A)을 곱한 것과 같기 때문에, 단부 캡의 각 측 상의 Pu에 영향을 받는 표면적의 양과 단부 캡의 각 측 상의 Pd에 영향을 받는 표면적의 양을 평가함으로써 선택된 단부 캡 상에 작용하는 전체 축 방향 표면 힘의 근사치가 구해질 수 있다. 같은 압력이 단부 캡의 대향하는 측 상의 같은 면적 상에 작용하는 영역에서는, 매체의 축 방향 무결성에 영향을 주거나 이 단부 캡을 의한 전체 표면 축 방향 힘에 기여하는 어떠한 전체 방향성 압력도 없다.

3. 하나의 개방 단부로서, 이와 함께 정렬되거나 이보다 작은 내부 반경 방향 시일로 안을 붙인 하나의 개방 단부, 매체의 하류측 엣지나 ID, 및 동일한 대향하는 단부 캡이나 폐쇄된 대향하는 단부 캡 중 어느 하나를 갖는 필터 카트리지(밖에서 안으로의 유동)에서, 동작 시에 각 단부 캡이 다른 단부 캡을 향한 압력 하에 있도록 하는 각 단부 캡을 위한 전체 표면 축 방향 힘이 있다. 두 개의 단부 캡 사 이에서 연장하고 종래 카트리지 내에 포함되는 축 방향 하중 라이너는 붕괴시키는 또는 휘게하는 힘에 견딤으로써 구조적 무결성을 제공한다.

통상적으로, 본 개시의 원칙에 따라서, 단부 캡 상의 바람직한 전체 표면 축 방향 힘을 제공하도록 시일 위치가 사용되는 바람직한 장치가 제공될 수 있다.

선택적으로, 이는 수리 부분(즉, 필터 카트리지)의 영구 부분으로 제공되는 어떠한 축 방향 하중 라이너도 가지지 않는 장치에서 구현될 수 있다.

이 결과를 달성하기 위한 시일 위치를 선택하는데 수반되는 원칙의 상세한 논의는 아래의 섹션 Ⅳ에서 제공되어 진다. 그 섹션을 소개하기 전에, 이 원칙을 예시하고 이용하는 몇 가지의 실시예가 기술된다. 바람직한 실시예의 특징은, 각 단부 캡에 대한 전체 표면 축 방향 압력 차가 없거나 바람직하게 낮은 수준이 되도록 시일 위치를 선택하는 것이다.

Ⅲ. 바람직한 장치를 얻도록 축 방향 힘의 균형을 맞추기; 도 3 - 도 5; 도 9.

A. 도 3 - 도 5

도 3의 참조 부호 51은 통상적으로 본 개시에 따른 액체 필터 조립체를 지시한다. 액체 필터 조립체(51)는 통상적으로 필터 헤드(53) 및 필터 하우징(54)을 포함한다. 필터 조립체(51)는 하우징(54)(도 4) 내에 위치되는 분리가능하고 교환가능한(즉, 수리가능한) 필터 카트리지(55)를 포함한다.

액체 필터 조립체(51)는, 예를 들어 윤활유 필터, 수압 유체 필터, 또는 연료 필터 등의 다양한 액체 필터 동작을 위해 구성될 수 있다. 도시된 액체 필터 조 립체(51)는 밖에서 안으로의 유동의 오일 필터 조립체(58)로서 사용하도록 구성된다. 그러나, 기술되는 기본 원칙과 도시된 부품들은 안에서 밖으로의 유동을 위해 구성된 것을 포함하는 다른 형식 또는 구성의 액체 필터의 예에 적용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 정상 여과 동작 시에, 여과되는 액체는 (장비 내의 유동 회로로부터)필터 헤드(53)로 들어가고 유입 채널(60)을 통하여 필터 헤드(53)를 통과한다. 통상적인 적용에서, 채널(60)은 유입 액체의 고리 형상 유동을 제공하도록 구성된다. 그 후, 액체는 하우징(54) 내로, 구체적으로 하우징(54)의 측벽(54a)과 카트리지(55) 사이의 카트리지(55)를 둘러싸는 고리 형상의 영역(63) 내로 유동한다. 여과 중에, 액체는 카트리지(55)를 통하여 중앙의 여과된 액체 체적(66) 내로 유동한다. 그 후, 액체는 화살표(68) 방향으로 체적(66)을 나가며, 필터 헤드(53)의 유츨 유동 채널(69) 내로 나간다. 그 후, 유출 유동 채널(69)은 필터 헤드(53)가 장착되는 적절한 장비와 유체 유동을 연통시킨다. 이런 장비는, 예를 들어 차량, 다양한 건설 장비 또는 (정지 또는 이동형의)다른 장비를 포함할 수 있다.

통상적인 조립체에서, 하우징(54)은 개방가능하다. 도 4를 참조하면, 필터 조립체(51)의 일례에서, 스레드(threads)(70)에서 필터 헤드(53)로부터 하우징(54)을 분리시킴으로써, 하우징(54)은 개방가능하다. 누수를 막기 위한 시일(71)은 O-링으로 제공된다.

주기적으로, 필터 카트리지(55)의 필터 매체(75)는 액체 유동으로부터 여과되는 오염물질이 매체(75) 내에 또는 상에 쌓임으로 인해 폐색된다. 폐색이 적절히 정의된, 예를 들어 압력 차 측정을 통해 검출되는 수준에 닿을 때, 또는 미리 정해 진 수리 간격에 따른 조작의 결과로서, 매체(75)는 교환에 의해 통상적으로 수리된다. 통상적으로, 매체(75)의 수리는 수리가능한 카트리지(55)의 분리 및 교환을 통해 달성된다.

통상적인 수리가능한 카트리지(55)는 제1 및 제2의 대향하는 단부 캡(77, 78) 사이에서 연장하도록 위치되는 매체(75)를 통상적으로 구비한다. 단부 캡(77, 78)은 다양한 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들어 이들은 폴리머로부터 몰드될 수 있거나, 예를 들어 매체가 고정된 채로, 금속으로 구성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 단부 캡(77, 78)은 적절한 폴리머 물질로 제조되는 몰드된 단부 캡으로 도시되어 있다.

도시된 장치에서, 매체(75)는 도 5의 내부 플리트 선단 또는 엣지(75b)와 외부 플리트 선단 또는 엣지(75c)를 형성하는 플리트가 있는 매체 실린더(75a)이다. 플리트는 도 4의 단부 캡(77, 78) 사이에서 축 방향으로 연장한다.

도시된 장치에서, 필터 카트리지(55)는 "이중 개방 단부" 필터 카트리지(55a)이다. 이에 의해, 단부 캡(77, 78) 각각이 "개방" 단부 캡(77a 78a)이며, 각각이 중앙 영역(66)과 유체 유동을 연통하기 위해 위치되는, 이것을 통하여 중앙 개구(각각 77b, 78b)를 가진다.

필터 카트리지(55)가 "이중 개방 단부" 필터 카트리지(55a)인 것은, 수리 중에, 이것이 지지 튜브(79)에 걸쳐서 슬라이드되기 때문이다. 지지 튜브(79)는 이하 상세하게 기술된다. 도시된 일례에서, 필터 카트리지(55)가 분리되고 교환되는 수리 조작 중에, 지지 튜브(79)는 볼(bowl) 또는 하우징(54)에 부착되어 유지된다. 물론, 또다른 시스템에서, 지지 튜브는 하우징 내에 영구히 위치되지 않도록 구성될 수 있다.

필터 카트리지(55)가 주기적으로 분리되고 교환되는 수리가능한 부품이기 때문에, 시일 장치는 여과되지 않은 유체가 체적(66) 내로 누수되지 않는 것을 보장하도록 제공될 필요가 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 시일 장치는 제1 시일(82) 및 제2 시일(83)을 구비한다. 제1 시일(82)은 카트리지(55)의 단부 캡(77)과 필터 헤드(53)의 부분(85) 사이의 시일을 위해 위치되며; 제2 시일(83)은 카트리지의 단부 캡(78) 및 하우징(54)의 부분(86a) 사이의 시일을 제공하도록 위치된다.

통상적으로, 시일(82)은 단부 캡(77)으로부터 축 방향 외부로 연장하는 축 방향으로 향하는 시일 지지부(82b) 상에 장착되는 도 5의 O-링(82a)을 구비한다. 또한, 도 4를 참조하면, 시일(83)은 단부 캡(78)으로부터, 매체(75)로부터 이격하여, 축 방향 외부로 연장하는 축 방향으로 향하는 연장부 상에 장착된 유사한 O-링을 구비한다.

통상적으로, 필터 헤드(53)의 부분(85)은 중앙 액체 유동 출구 튜브(85a)(도 5)의 외부 표면부이며; 하우징(54)의 부분(86a)(도 4)은 하우징 베이스부(86) 일부를 구비한다. 하우징(54)의 외부 측벽(54a)은 (도 3 - 도 5의 실시예에서) 베이스부(86)로부터 필터 헤드(53)을 향하여 위쪽으로 돌출한다. 내부 라이너, 튜브 또는 코어(79)는 하우징 베이스부(86)에 고정되어 있다.

도 4 및 도 5의 필터 카트리지(55) 등의 필터 카트리지는 여기에서 "코어가 없는 카트리지"를 특징으로 하는데, 이것은 단부 캡(77, 78) 사이의 연장부에서 여 기에 영구에 고정된, 축 방향 하중을 지지하는, 어떠한 내부 라이너, 튜브 또는 코어도 (필터 카트리지의 일체로 된 부품으로) 포함하지 않기 때문이다.

본문에서 "코어가 없는"이라는 표현은 그 속에 일체로 된 부분으로 (어떠한 형식의 지지부도 전혀 가지지 않는 것에 반대되는 것과 같이) 축 방향 하중을 위한 내부 튜브 형상 지지부를 가지지 않는 장치를 지칭하는 것을 의미한다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 매체는 이들 내부를 따라 가벼운 와이어 메쉬 또는 플라스틱 메쉬의 플리트가 있는 연장부를 가질 수 있고, 이것은 이 정의에 따라 여전히 "코어가 없는" 것이다. 통상적으로, 적어도 20 lbs.(9.1 kg)의 축 방향 압축 하중을 지지할 수 있는 매체 내부를 따라 필터 카트리지와 일체로 된 구조가 필터 카트리지에 영구히 존재하지 않는다면, 필터 카트리지는 이 정의에 따라 "코어가 없는" 것으로 이해될 것이다. 본문에서 "축 방향"이라는 표현은 도 4의 축의 연장부(94)의 방향으로; 즉, 대향하는 단부 캡(77, 78) 사이의 방향으로의 힘을 의미한다.

카트리지 자체에 영구히 설치되지 않은 코어가 조립체(51)에서 다른 곳에 존재하더라도, 필터 카트리지는 위의 정의 내에서 "코어가 없는" 것으로 이해될 것이다.

또한, 도 3 - 도 5를 참조하면, 도시된 바람직한 실시예에서, 필터 카트리지(55)는 단부 캡(77, 78) 사이에서 연속적으로 연장하는, 축 방향 하중을 지지하는 어떠한 일체로된 외부 지지 구조도 포함하지 않음이 명백할 것이다. 이런 장치는 "외부 축 방향 하중 라이너가 없는" 필터 카트리지 또는 어떠한 축 방향 하중 외부 라이너도 갖지 않는 필터 카트리지로 여기에서 지칭될 것이다.

여기에서, 필터 카트리지가 압축 축 방향 하중을 현저히 견디지 않는 외부 주위의 가벼운 와이어 메쉬 또는 가벼운 플라스틱 메쉬 또는 다른 구조 등의 (필터 카트리지와 일체로 된)플리트가 있는 가벼운 메쉬를 포함하더라도, 필터 카트리지는 어떠한 외부 축 방향 하중 라이너도 가지지 않거나 외부 축 방향 하중 라이너가 없는 것으로 이해될 것이다. 여기에서, 존재하는 (필터 카트리지와 일체로 된) 어떠한 외부 라이너도 적어도 20 lbs.(9.1 kg)의 축 방향 하중을 지지할 수 없는 한, 필터 카트리지는 외부 축 방향 하중 라이너가 없는 것으로 이해될 것이다.

만약 필터 카트리지가 외부 축 방향 하중 라이너가 없고 코어가 없다면, 여기에서 "축 방향 하중 라이너가 없는" 것으로 지칭될 수도 있다.

도 4 및 도 5의 장치에 있어서, 이 예에서 필터 카트리지(55)의 매체(75)를 위한 반경 방향과 축 방향 모두의 지지부는 내부 코어(79)에 의해 제공된다. 내부 코어(79)는, 수리가능한 카트리지(55)를 교환하는 수리 조작 동안, 다공성 튜브 형상 부재(91)가 분리되지 않고 교환되지 않도록 액체 필터 조립체(51) 내에 위치되는 도 5의 다공성 튜브 형상 부재(91)이다. 즉, 내부 코어(79)(즉, 다공성 튜브 형상 부재(91))가 필터 카트리지(55)의 부분이 아니기 때문에, 수리가능한 카트리지(55)는 코어가 없다.

도시된 실시예에서, 내부 코어(79)는 도 4의 하우징(54)의 나머지에 고정된다. 고정 설치를 제공하는 특히 편리한 방법은 튜브 형상 부재(91)로서 반경 방향으로 연속하지 않고, 오히려 도 5의 갭 또는 개방 심(open seam)(93)을 갖는 부재 를 선택적으로 사용하는 것이다. 도시된 심(93)은, 완전한 개시가 참조로 여기에 구체화된 미국 특허 제6,206,205호에 도시된 (하지만 필터 카트리지와 일체로 된)유사한 라이너에 따라서, 축 방향이 아니고, 오히려 도 5의 중앙 축(94)에 각(A)으로 연장한다. 심(93)으로 나타내어진 갭은 천공된 튜브 형상 부재(91)가 더 작은 원주로, 어느 정도 (압력 하에서) 반경 방향으로 압축되게 하여, 이것은 프레스 핏(press fit)으로 하우징(54)의 베이스부(86)에 있는 리시버(95) 내에 고정될 수 있다. 통상적인 갭은 15°이하의, 바람직하게 적어도 0.5°, 통상적으로 1° 내지 15°의 각(A)을 가지도록 선택될 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 조립체(51)에서, 내부 코어(79)의 외부 직경은, 사용 중에 카트리지(55)가 그 위에 걸쳐서 슬라이드될 수 있도록 선택된다. 바람직하게, 지지부(91)의 외부 직경은, 이것이 플리트가 있는 매체(75a)에 내부 반경 방향 지지부로서 작동하도록 하는 크기이다. 통상적인 적용에 있어서, 이를 달성하기 위해서, 튜브 형상 지지부의 OD는 플리트가 있는 매체(75a)의 내부 플리트 선단(75b)의 ID로부터 0.09 인치(2.3mm) 이하이도록 선택되어야 한다.

요구되면, 다공성 튜브 형상 부재(91)에는 외부 표면 상에 범프(bumps), 리브(rib) 또는 다른 구성이 설치될 수 있어서, 내부 플리트 선단(75b)과 더 근접하여 접촉하게 한다. 튜브 형상 부재(91)는 금속 또는 몰드된 플라스틱을 구비할 수 있다.

통상적으로, 도 4의 정상 설치 위치에서 단부 캡(77)이 위쪽을 향하여 위치되기 때문에, 단부 캡(77)은 여기에서 "상부" 단부 캡으로 지칭될 것이다. 반대로, 도 4의 정상 설치 위치에서 단부 캡(78)은 아래쪽으로 향하기 때문에, 단부 캡(78)은 여기에서 통상적으로 하부 또는 하부 단부 캡으로 지칭된다.

단부 캡(78)은 도시되지 않은 오염물질 수집 및 억제 특징을 포함하도록 구성될 수 있다. 오염물질 억제 및 수집 특징은 여기에 참조로 구체화된 2002년 10월 17일에 공개된 PCT 공개공보 WO 02/081052호에 따를 수 있다.

도 4를 참조하면, 라이너(91)가 정상적인 사용 중에 단부 캡(77, 78) 사이에서 축 방향 지지를 제공하도록 하기 위해서, 단부 캡(77, 78) 사이에서(즉, 사용 중에 대체로 필터 카트리지(55) 상에서) 구성 요소(55) 상에 전체 표면 축 방향 힘이 전혀 없거나 거의 없도록; 필터 카트리지(55)를 구성하는 것이 바람직하다.

만약, 단부 캡 양측이 개방된 것을 제외하고 도 1의 카트리지(1)에 따라서 필터 카트리지(55)가 통상적으로 구성된다면, 이런 낮은 전체 힘은 생성되지 않을 것이다. 이는 도 1의 단부 캡(5) 상의 전체 표면 축 방향 힘이 단부 캡(6)을 향하고; 도 1의 단부 캡(6) 상의 전체 표면 축 방향 힘이 단부 캡(5)을 향하기 때문일 것이다.

이로부터의 변경을 위해서, 단부 캡(77, 78)을 위한 바람직한 시일 위치가 선택된다. 이것이, 단부 캡(78)에서 바람직한 힘의 윤곽을 생성시켜 필터 카트리지(55) 상의 전체 힘 또는 각 단부 캡(77, 78) 상의 전체 표면 힘을 전혀 허용하지 않거나 거의 허용하지 않는 이들 시일의 위치이다.

위에 지시된 바와 같이, 도 4 및 도 5을 참조하면, 단부 캡(77)을 위한 시일 위치는 82에 있다. 도 4를 참조하여 위에 지시된 바와 같이, 단부 캡(78)을 위한 시일 위치는 83에 있다. 여기에서, 시일 직경은 Ds로 지칭된다. 플리트로 형성된 내경은 Di로 지칭된다. 플리트 선단으로 형성된 외경은 Do로 지칭된다.

이 단부 캡에서, 이 단부 캡 상의 전체 축 방향 힘 또는 힘의 균형을 제공하는 시일 직경은 Db 또는 DsB로 지칭된다.

섹션 Ⅱ의 논의로부터, 단부 캡(A)에서, 정상적인 사용 시에 단부 캡(A)의 외부 표면과 단부 캡(A)의 내부표면을 향한 표면 축 방향 힘이 평형하도록 DbA가 될 수 있음은 명백하다. 즉, 직경 DbA를 갖는 시일은, 사용 시에 관련 단부 캡(A) 상에 작용하는 어떠한 전체 표면 축 방향 힘도 제공하지 않는 것이다.

단부 캡(A) 및 단부 캡(B)로 지시되는 두 개의 단부 캡을 갖는 장치에 있어서, 만약 단부 캡(A)의 시일이 DbA에 있고, 단부 캡(B)의 시일이 DbB에 있다면, 각 단부 캡은 전체 표면 축 방향 힘에 관해 평행할 것이고, 관련 카트리지 상에 작용하는 어떠한 전체 표면 축 방향 힘도 없을 것이다. 단부 캡 중 하나가 폐쇄되어 여과되지 않은 액체에 대항하여 필터 카트리지의 내부 체적으로 들어가는 것으로부터 보호하는 시일을 필요로 하지 않더라도 이는 같은 경우일 수 있다. 즉, 폐쇄 단부 캡에도 이 단부 캡과 하우징의 일부를 접촉시키는 시일이 설치될 수 있다. 이 시일은 Pd에 영향을 받는 영역으로부터 Pu에 영향을 받는 영역을 분리시킬 것이다. 따라서, 이것의 위치는 평형 점(Db)에 제공될 수 있다. 그러나 이런 후자의 시일은 매체를 바이패스하는 여과되지 않은 유동에 대항하여 보호하는데 사용될 수 없을 것이다.

다시, 여기에서, 관련 단부 캡의 각 표면에 대항한 힘의 균형을 제공하는 시 일 직경(Ds)는 Db로 통상적으로 지칭된다. 만약 시일 직경(Ds)이 DbA의 플러스 마이너스 15% 내, 즉 0.85 - 1.15 DbA를 포함하는 범위 내의 직경이라면, 통상적인 액체 필터 카트리지에서, 전체 축 방향 표면 힘에 대하여 단부 캡(A)은 바람직한 수준의 균형 내에 있는 것으로 간주될 것이다. 통상적으로, 시일 직경(Ds)은 0.9 -1.1, 종종 0.92 - 1.08 DbA를 포함하는 범위 내에 있다. 통상적으로, 이것은 0.95 - 1.05 DbA를 포함하는 범위 내로 선택될 것이다. 아래에 논의될 바와 같이, 여기에 기술된 원칙은 이들 범위의 외부에서도 적용될 수 있다.

언급된 범위는, 어떤 예에서, 축 방향 하중이 허용될 수 있으나, 이는 영은 아니지만 기대되는 통상적인 사용 조건 하에서 필터 카트리지를 위해 허용가능한 축 방향 하중의 결과로서 바람직한 구조를 수용하기에 충분히 작은 것을 지시하는 것을 의미한다. 대안이 가능하지만, 시일 위치는 내부 플리트 직경(Di)로부터 적어도 2mm, 종종 적어도 5mm, 그리고 때때로 적어도 10mm 외부로 위치되고; 또한, 외부 플리트 직경(Do)로부터 적어도 2mm, 종종 적어도 5mm, 그리고 때때로 적어도 10mm 후퇴된 위치이다. 아래에 논의될 바와 같이, 바람직한 위치는 어떠한 소정의 시스템에서도 계산될 수 있다.

통상적으로, 구성 요소로의 그리고 그로부터의 유체 유동을 위해 구성되는 적어도 제1 개방 단부 캡은 위에 정의된 바와 같은 시일 직경(Ds)를 가질 것이다. 이는 도 3의 단부 캡(77)에 상당할 것이다. 바람직하게, 양측 단부 캡(77, 78)은 위에 정의된 바와 같은 시일 직경을 가진다.

균형 잡힌 장치(Db에서의 시일)의 원칙은 상부 하중 또는 하부 하중 구성 중 어느 하나에 적용될 수 있다. 이들 원칙을 이용하는 하부 하중 구성의 일례가 도 3 - 5에 제공되었다.

이제, 도 9에 주의한다. 도 9에는 필터 베이스부(201)와 분리가능한 커버(202)를 구비하는 액체 필터 장치(200)가 도시되어 있다. 필터 카트리지(205)는 커버(202)와 베이스부(201)로 형성된 하우징(203) 내에 고정되어 있다. 필터 카트리지(205)는 대향하는 단부 캡(207 및 208) 사이에서 연장하는 플리트가 있는 매체(206)를 구비한다. 단부 캡(207)은 개방 단부 캡이며, 반경 방향 시일은 단부 캡(207)의 (매체에 대해)외부로 향하는 축 방향 연장부(212) 상에 장착된 O-링(211)에 의해 형성된 210으로 지시된다.

단부 캡(208)에서, 시일(215)은 단부 캡(208)의 외부로 향하는 축 방향 연장부 상에 장착된 O-링(216)으로 형성되어 나타난다.

시일(210)은 단부 캡(207) 상의 O-링(211)과 지지 라이너(221)의 부분(220) 사이에 설치됨이 이해되어야 한다. 시일(215)은 단부 캡(208) 일부 상의 O-링(216)과 베이스부(203)의 부분(225) 사이에 형성됨이 이해되어야 한다.

사용 시에, 단부 커버(202)를 분리하고 시일로부터 구성 요소(205)를 제거함으로써 수리한다.

조립체(200)는 상부 하중 장치이고, 커버(202)가 분리될 때, 정지해 있는 액체를 내부(231)로부터 배출하게 하는 배출 장치(230)를 포함한다. 이런 장치의 통상적인 원칙이 여기에 참조로 구체화된 2004년 1월 27일 출원된 PCT 출원 US04/02074호에 기술되어 있다.

바람직하게, 시일(210 및 216)은 위의 정의에 따라서 균형잡힌 시일 직경, Db(즉, 각각이 0.85 - 1.15 Db 내)를 위한 위치에 각각 위치되어 진다.

Ⅳ. 필터 카트리지 단부 캡 장치 상에 작용하는 전체 축 방향 힘을 산정하는 방법

A. 배경 원칙.

어떠한 소정 단부 캡 또는 카트리지를 위해서도 전체 축 방향 힘을 추정하는 수학적 방법이 제공된다. 통상적으로, 이 기술은 플리트가 있는 매체를 사용하는 다양한 크기의 액체 필터 카트리지에 적용가능하다. 이 계산을 뒷받침하는데 사용가능한 다양한 가정들은 적절한 곳에 나타내어 진다.

액체 필터 카트리지는 중력에 대해 어떠한 위치에서도 위치될 수 있지만, 단순하게 하기 위해서, 이 개념은 지표면에 수직한 필터 카트리지의 축을 가정하여 논의될 것이다. 따라서, 본 개시의 이 부분에서는, 지구를 향하여 작용하는(아래쪽으로 향하는) 힘이 음(-)으로 정의되고, 대향하는 힘이 양(+)으로 정의될 것이다.

본 논의의 최초 목적을 위해서, 필터 카트리지는 원통형이고, 플리트가 있는 매체를 이용하며, 원형인 단부 캡을 가지는 것으로 가정할 것이다.

도 6은 필터 카트리지 일부를 도시한다. 단부 캡은 400으로 나타나고 플리트가 있는 매체는 401로 나타난다. 플리트가 있는 매체(401)의 형상은 "V" 형상으로 구성된다. 호(A-B)는 하나의 완전한 플리트를 나타낸다. Pu는 상류측 압력이고, Pd는 하류측 압력이다. 매체(401)의 두께가 매체의 전체 면적에 비해 작기 때문에, 매체를 가로지르는 압력 강하는 매체 중심선(402)에서 발생하고, 스텝 함수인 것으 로 가정한다. 이 가정은, 매체의 상류측부(410a) 상의 압력이 매체 두께의 첫번째 반을 통하여 일정하게 유지되는 것으로 간주되고; 매체 두께의 중심선에서 압력은 하류측 압력의 그것까지 하강하고 하류측부(401b)에서 매체의 나머지 반을 통하여 일정하게 유지되는 것을 의미한다.

이런 이상화는 실제 압력 상황과 현저히 차이 나지는 않는다, 그러나, 매체를 가로지르는 압력 강하를 이상화함은 매체를 가로지르는 압력 강화로 이루어지는 단부 캡 상의 다양한 표면적을 정의하는 것과 관련된 수학 계산을 단순화시킨다. 또한, 단부 캡 표면 상에 작용하는 압력(Pu 및 Pd)는 이들 표면을 가로질러 일정하다.

도 6 및 도 7에서 산정되는 현재의 모델에서, 고려하는 단부 캡(400)은 외부(Do) 및 내부(Di) 플리트 선단에 각각 상당하는 외부 엣지(404) 및 내부 엣지(405)를 갖는 개방 단부 캡이다.

도 7에서, 도 6의 도시는 압력 강하에 영향을 받는 면적을 계산하도록 변경되었다. 전체 매체 두께(위에 설명된 바와 같이) 보다는 매체(401)의 중심선(402)이 사용된다. Au는 단부 캡(400) 양측 상의 상류측 압력에 영향을 받는 상단부 캡(400)의 면적이다. 이로 인해, 양측 상의 압력은 서로 상쇄되고 상응하는 단부 캡 또는 필터 카트리지에 가해지는 전체 표면 축 방향 압축력에 기여하지 않는다. Ad1+Ad2는 단부 캡의 외부 표면 상의 상류측 압력(Pu)과 단부 캡의 내부 표면 상의 하류측 압력에 영향을 받는 상단부 캡 상의 결합된 면적이다. 이 결합된 면적은 하나의 완전한 플리트에 관한 것이다. 상단부 캡 상의 전체 효과를 알기 위해서, 필 터 카트리지의 플리트 개수가 사용되어야 한다. 따라서, 필터 카트리지를 가로지르는 압력 강하는 (Ad1+Ad2)X(압력 강하)X(플리트 개수)와 일치하는 아래쪽을 향하는 힘을 생성한다.

Ad1과 Ad2를 계산하는데 사용되는 수학 계산은 다양하게 적용되는 삼각 방적식에 의한다. 먼저, 각(a)을 찾는 것으로 접근하며, 이는 결합된 면적(Ad1+Ad3)을 얻을 방정식에서 사용될 수 있다. 다음으로, 결합된 면적(Ad3+Ad4)을 찾는다. 도 7을 통하여 대칭으로부터 다음을 알 수 있다:

∠ a° 찾기

도 7로부터 다음을 나타낼 수 있다:

∠ a°는 면적 At를 나타내는 전체 각의 1/2과 일치한다. 이 면적은 플리트의 한 사이클을 나타내기 때문에, 전체 각은 360°를 플리트 개수로 단순히 나눔으로써 얻을 수 있다. ∠ a°는 그것의 1/2이다.

PC는 플리트 개수(전체 필터 카트리지의 플리트의 개수)이다.

Ad₁+Ad₃로 정의된 면적은 두 개의 변과 끼인 각이 알려진 비직각 삼각형이다. 머시 너리즈 핸드북( Machinery's Handbook ), 24번째 판, 83 페이지, 제2 패널에 따라 이 삼각형의 면적을 위한 방정식은:

Eq.2를 Eq.3에 대입하면:

면적 Ad₃+Ad₄는 머시너리즈 핸드북, 24번째 판, 58 페이지로부터 원형 섹터의 면적을 위한 방정식으로 정의될 수 있다:

방정식을 아래와 같이 푼다:

또한, 대칭으로 Ad₃=Ad₄임을 알 수 있다. Eq.5는 그 후 된다:

Eq.6을 Eq.4에 대입하여 Ad₁을 구하면:

각각의 플리트에서, 하류측부를 가로지르는 압력 강하를 가지는 하류측부 상의 면적은 Ad₁ 및 Ad₂이다. 또한, 대칭으로, Ad₁=Ad₂이다. 따라서, 압력 강화로 이루어지는 상단부 캡의 전체 면적(Atu)은 플리트의 개수 X 2 X Ad₁이다:

또는

예

예 1 - 종래 ID 시일을 구비한 필터 카트리지.

본 예에서 고려된 필터 카트리지는, 단부 캡(5)과 유사한 두 개의 대향하는 개방 단부 캡을 가지고, 4 인치의 외부 플리트 직경(Do); 2 인치의 내부 플리트 직경(Di); 40 개의 플리트 개수(PC); 및 사용 시에 100 psid의 매체를 가로지르는 압력 강하(△P 또는 PD)를 가지는 것을 제외하고, 도 1과 유사한 것이다.

Do=4; Di=2; 플리트의 개수=40이다. 이 값들을 위의 방정식에 대입하면 Atu=3.135인치²의 상단부 캡 상의 전체 면적을 얻는다.

상단부 캡 상의 음의 축 방향으로(중력의 방향으로) 작용하는 전체 힘(Ftu)은 Ftu=-100psid X Atu이다.

정의된 바와 같이 종래 필터 카트리지에서, 313.5 파운드의 힘이 대향하는 방향으로 상단부 및 하단부 캡 양측 상에 작용한다. 상단부 캡 상의 힘(-)은 아래쪽으로 향하여 작용한다. 하단부 캡(+) 상의 힘은 위쪽으로 향하여 작용한다. 전체 결과는 필터 카트리지가 313,5 파운드의 수직 축을 따른 압축력을 경험한다는 것이다. (종래 카트리지에서)설계에 의해, 이 힘의 대부분은 단부 캡을 통하여 내부 라이너로 전달된다. 이 힘이 각 플리트에 대해서 Ad1 및 Ad2 면적에 걸쳐서 분배되기 때문에 매체 팩은 이 힘의 일부를 경험할 것이다. 이 힘의 분배는 전체 하중의 작은 부분을 매체 팩으로 전달하는 단부 캡 상의 벤딩 모멘트를 생성시킨다.

예 2 - 하부 시일을 외부 직경으로 이동시키기

시일을 내부 직경으로부터 외부 직경으로 이동시키면 하단부 캡 상에 작용하는 힘의 크기와 방향이 변한다. 논의된 종래의 설계에서, 하단부 캡 상의 힘은 위쪽을 향하여 또는 양(+)의 방향이나, 시일을 외부 직경에 재위치시키면, 힘은 아래쪽을 향하여 또는 음(-)의 방향으로 하단부 캡 상에 작용하게 된다. 또한, 면적이 더 커지고, 따라서 힘이 더 커진다.

매체의 상류측 압력(Pu)가 매채의 하류측 압력(Pd)보다 더 큰 것을 이해하여야 한다. 도 7을 살펴보면, Pu는 Au로 정의된 단부 캡의 상부 표면 상에 작용하고 Pd는 Au로 정의된 단부 캡의 하부 표면 상에 작용함을 결론지을 수 있다. Pu>Pd인 것을 아는 것은, 각 플리트에 대해 Au 상의 전체 힘이 아래쪽을 향하여 또는 음(-)의 방향으로 작용함을 나타낸다.

면적(A1 및 A2)은 매체의 하류측부 상에 있다. 시일을 하단부 캡의 외경 상에 위치시킴으로써, 이제 하류측 압력(Pd)은 면적(A1 및 A2)의 양측 상에 작용하여; 서로 상쇄되어 이들 면적 상에 작용하는 영의 전체 축 방향 힘을 야기한다.

삼각 방정식과 이전에 도출한 방정식 중 일부를 사용하여, 알려진 파라미터(Do, Di)와 플리트의 개수의 함수로서 면적(Au)을 얻을 수 있다.

다시, 원형 섹터의 면적을 위한 방정식을 사용하여, 다음을 알 수 있다:

또한, 대칭으로 알 수 있다:

또한, 우리는 이전에 도출된 Ad1을 위한 방정식(Eq.7)을 가지고 있다

그리고, 원형 섹터를 위한 방정식으로부터 다음을 알 수 있다:

Eq.5, Eq.7, 및 Eq.10을 Eq.9에 대입하여 Au를 구함으로써 얻는다:

이 번에는, 하단부 캡이 내경 대신에 외경 상의 시일을 사용하는 것을 제외하고, 이전의 예로부터의 크기를 사용한다:

Do=4; Di=2; 플리트의 개수=40; 압력 차이 또는 강하(PD)=100psid.

이전의 예로부터, 상단부 캡 상의 음의 축 방향으로(중력의 방향으로) 작용하는 전체 힘 Ftu=-313.5파운드임을 알 수 있다.

도 6을 살펴보면, 필터 매체의 상류측 하나의 플리트에 대해 하단부 캡 표면 상에 작용하는 압력은 결합하여 음(-)의 방향 또는 아래쪽을 향하는 방향으로 압력 강하 X Au의 전체 힘을 생성함을 결론지을 수 있다. 필터 매체의 하류측 하나의 플리트에 대해 하단부 캡 표면 상에 작용하는 압력은 결합하여 영의 전체 축 방향 힘을 생성한다.

모든 플리트에 대해 하단부 캡 표면 상에 작용하는 전체 힘은:

Eq.12를 사용하여 얻는다:

숫자를 대입하여:

외경 상의 시일로, 상단부 캡으로부터 힘을 계산하지 않고, 하단부 캡 상의 전체 표면 힘은 종래 설계의 하단부 캡 상에 작용하는 힘의 대향하는 방향으로 작용한다.

전체 결과는, 외경 상의 시일을 사용하는 단부 캡을 구비한 필터 카트리지는 정지될 때까지 하우징에서 아래쪽을 향하여 이동할 것이다.

예 3 - 시일을 중간 위치에 위치시키기

이전에 설명된 이 아래쪽으로의 힘(Ftl)을 얻기 위해서, 단부 캡의 외경에 있는 하단부 캡 상의 시일을 가질 필요가 없음이 이해되어야 한다. 아래쪽으로의 힘(ftl)을 얻기 위해 필요한 것은, 필터 카트리지가 보울(bowl) 상에서 바닥을 벗어나 상단부를 위치시켜 내부 라이너를 통하여 상단부 캡 상에서 힘(Ftu)의 대부분을 전달할 수 있는 것을 보장하기에 충분한 아래쪽으로의 힘이다.

하단부 캡 상의 시일의 직경을 감소시켜 하단부 캡 상의 전체 축 방향 힘이 영이 되는 것이 하나의 접근법일 것이다. 아래쪽 방향으로 작용하는 상단부 캡 상의 힘(Ftu)은 필터 카트리지가 하우징의 하부에 대항하여 바닥을 벗어나는 것을 보장할 것이다. 시일 직경을 감소시키는 것은 전체 힘이 위쪽 방향으로 증가하기 시작하는 것을 더 야기할 것이다. 시일 직경을 계속 감소시키면, 이 직경이 상단부 캡 상의 시일과 같은 직경이 되는 지점에 결국 도달할 것이고, 종래 필터 카트리지 상에서와 같은 축 방향 힘을 가질 것이다. 전자 스프레드시트가 구체적인 결과를 얻기 위해 다양한 직경과 힘을 시험하는데 사용될 수 있다.

도 8을 참조하면, 추가적인 직경(Ds)가 추가된 것을 제외하고 도 7과 유사함을 알 수 있다. 이는 내부 또는 외부 직경 이외의 직경에 도시된 하단부 캡 상의 시일 직경이다. 그 결과, (도 7로부터)표면적(Ad1 및 Ad2)은 이제 각각 Ad1을 위한 A2, A6, 및 A8과 Ad2를 위한 A3, A5, 및 A7의 세 개의 섹션으로 나뉜다.

관심있는 면적은 A2, A3, 및 A4이다. 조사에 의해, A1에 가해지는 상류측 압력은 시일의 외경(Ds)임을 알 수 있다. 이는, A1의 양측 상의 압력이 같고, 따라서 서로 상쇄되는 것을 의미한다. 하류측부 상의 이와 같은 조건이 A5, A6, A7, 및 A8 면적에 대해 발견될 수 있다.

다시, 조사에 의해서, 면적(A4) 상의 압력은 압력 강하 X A4의 크기로 아래쪽(-) 방향으로 작용함을 알 수 있다. 또한, 조사에 의해서, 대칭으로 인하여, A2=A3임을 알 수 있다. A2 및 A3 상의 압력은 각각 압력 강하 X A2의 크기로 위쪽(+) 방향으로 작용한다.

삼각 방정식을 통하여, Ds, 시일 직경; Do, 매체 팩의 외경; Di, 매체 팩의 내경; 및 플리트의 개수의 함수로서이 면적(A4, A2, 및 A3)을 알 수 있다.

면적(A4)을 알기 위해서, 먼저, 도 8에 도시된 바와 같이 각 ∠a, ∠b, ∠c, 및 ∠d을 알아야 한다. ∠a는 이전에 알게 되었다.

비직각 삼각형의 솔루션으로부터 다음을 알 수 있다:

그리고,

그리고, 비직각 삼각형의 솔루션을 사용하여:

다시, 원형 섹터의 면적을 위한 방정식으로부터 다음을 알 수 있다:

그리고, 대칭으로부터 다음을 알 수 있다:

A4를 풀고 결합하여 얻는다:

비직각 삼각형의 솔루션으로부터 다음을 알 수 있다:

Eq.16을 Eq.15에 대입하여 얻는다:

풀어서 얻는다:

기본적인 삼각법으로부터, 외경(Do), 내경(Di), 및 섹션의 호를 설명하는 각 θ°로 기술되는 평탄한 링의 섹션의 면적은 다음과 같음을 알 수 있다:

따라서:

그리고, A₂=A₃인 것을 알고 있으므로, Eq.18은 된다:

그리고, A₂를 구하면:

그리고, 다시 대칭으로부터:

또한, 원호의 방정식으로부터:

Eq.20을 Eq.21에 적용하여 얻는다:

비직각 삼각형의 솔루션으로부터 다음을 알 수 있다:

Eq.23을 Eq.22에 적용하여 A₁을 구하면:

단순화시키면 얻는다:

Eq.24를 Eq.19에 대입하고 단순화시키면:

이제, 알려진 파라미터(Do, Di, 플리트의 개수)에 의해 양측 면적(A2 및 A3)이 알려진다. 조사(도 8)로; A2=A3; 하류측 압력(Pd)이 면적(A2 및 A3) 상에 작용하는 한편 상류측 압력(Pu)는 면적(A4) 상에 작용하는 것; 및 나머지 면적(A1, A5, A6,A7, 및 A8) 상에서 단부 캡 중 어느 하나 상의 압력은 같아서 서로 축 방향으로 상쇄된다는 것을 알 수 있다.

단부 캡 상에 힘의 균형을 얻어서 다음의 축 방향 힘이 영이 되도록 하기 위해서, 다음과 같도록 기하학적 배열을 찾아야 한다:

A2=A3이기 때문에, Eq.26을 재작성할 수 있다:

Eq.25를 Eq.27에 대입하여 얻는다:

방정식을 재배열하면 얻는다:

방정식을 풀면:

Eq.2를 상기하면:

다음의 방정식을 얻는다:

Ds에 대해 Eq.28을 풀면:

방정식을 더 단순화시키면:

그리고, 0.3183이 π의 역수라는 것을 알게 되면:

Di에 대해 Eq.28을 풀면:

Do에 대해 Eq.28을 풀면:

예를 들어, Do=4인치, Di=2인치, 및 플리트 개수=40인 이전의 치수를 사용하여; Eq.29을 적용하면:

단부 캡 상의 힘의 균형을 얻어서 단부 캡 상의 전체 축 방향 힘이 영과 같도록 하기 위해서, 4인치의 플리트 팩 외경(Do); 2인치의 내경(Di); 및 40 개의 플리트 개수에 대해 2.83인치의 시일(Ds)이 필요할 것이다. 따라서, 2.83인치에서, 정의된 시스템에서, Ds=Db이다. 이는 시일과 시일 표면이 접촉하는 직경일 것이다.

전체 구성 요소에 대하여, 랩 시험(lab testing)이 구성 요소 상의 전체 축 방향 힘을 산정하는데 사용될 수 있다. 특히, 하나의 접근법으로서, 하중 셀(load cell)이 필터 카트리지의 내경 상에 위치될 수 있다. 하중 셀의 일단부는 상단부 캡에 부착되고, 다른 단부는 하단부 캡에 부착될 것이다. 필터 카트리지는 필터 하우징 내에 위치될 것이다. 표준 시험 유동으로 오일이 필터 카트리지를 통과할 것이다. 시험 먼지 또는 다른 오염 물질이 필터 카트리지의 상류측에 주입될 것이다. 필터가 시험 먼지 오염 물질을 포집하기 때문에, 필터를 가로질러 압력 강하가 증가하여 필터 카트리지 내에 축 방향 하중을 증가시킬 것이다. 표준 시일 장치를 사용하는 필터 카트리지는 하중 셀 상에 축 방향 힘을 생성시킬 것이다. 이 힘은 필터를 가로질러 압력 강하에 비례하여 증가할 것이다. 특징으로 하는 바람직한 시일 장치를 사용하는 필터 카트리지는 필터 카트리지 상의 축 방향 힘 전부 또는 대부분을 해결할 것이다. 압력 강하가 매체를 가로질러 증가할 때, 만약 있더라도 비교적 거의 없는 하중 셀의 축 방향 힘 증가를 관찰함으로써, 이것은 평가될 것이다.

위의 공식은 공식의 변수로서 플리트 개수를 나타내는 것을 이해하여야 한다. 실용적인 문제로서, 통상적인 액체 카트리지에서, 플리트 개수가 충분히 많으면, 이것의 증가는 Db의 바람직한 위치를 실질적으로 변경시키지 않는다. 이는 도 11의 수학적 모델에 의해 예시되어 있다. 도 11에서, 플리트의 개수는 X 축에 도시되어 있고, Y 축은 유닛 축 방향 하중을 나타낸다. 치수는 도 10을 참고한다. 대략 20 개, 예를 들어 20-30개의 플리트 개수 위에서, 플리트 개수가 변하면 축 방향 하중에서의 변화는 비교적 거의 없다. 도 10을 참조하면, 화살표(X)는 밖에서 안으로의 유동 또는 표준(std) 유동을 지시한다. 화살표(Y)는 안에서 밖으로의 유동 또 는 역 유동을 지시한다. Z의 크기는 플리트 깊이를 지시한다.

이들 변수는 도 11 상의 그래프에서 확인된다.

B. 이 원칙을 사용한 설계 접근법

위의 원칙은 필터 하중 시에 매체 팩 상의 초과 축 방향 하중에 영향을 받지 않는 코어가 없는(어떠한 내부 라이너도 전혀 없거나 20 lb를 넘는 축 방향 하중을 견딜 수 없는 것) 필터 카트리지를 생성하게 한다. 다음의 설계 가이드라인은 카트리지가 양측 단부 상에서 개방이고 플리트 지지부(반경 방향)의 내부 라이너가 필터 하우징 부분인 것을 가정한다.

플리트 팩의 외경(Do) 및 내경(Di)과 플리트 개수(PC)로 시작할 수 있다.

위의 계산으로부터 도출한 다음의 방정식을 사용하여, 영의 축 방향 하중을 주는 시일 직경(DsB)가 계산될 수 있다:

예를 들어: Do=3.27인치, Di=1.59인치; PC=50

DsB는 O-링의 I.D. 상에서 밀봉하는 튜브 외경을 나타낸다. (파커 시일 GL_10/91 등) 표준 크기의 O-링용 카탈로그의 이 직경을 살펴보면, 가장 근접한 튜브 O.D.는 2.25인치인 것으로 나타난다(페이지 A5-5, O-링 크기 2-035).

특정 요건에 대하여, 2.25인치의 튜브 O.D.를 갖는 표준 2-035 O-링을 사용 하도록 선택할 수 있어서, 매체 팩 상의 축 방향 하중 일부를 수용할 수 있다. 두 번째 선택은 2.28 대신에 DsB=2.25를 갖는 카트리지의 적절한 크기를 산출하도록 다음 방정식을 사용하는 것일 것이다.

영의 축 방향 하중을 유지하기 위해서, 표준 O-링 2-035를 사용하고, PC=50; Di=1.59를 유지하고; 다음 방정식으로 새로운 Do를 계산한다:

수치들을 대입하여 얻는다:

만약, 대안에서, PC=50; 및 Do=3.27을 유지하려고 하면; 다음 방정식으로 새로운 Di를 계산한다:

;따라서,

만약 표준 튜브 직경(Do=3.27;Di=1.59;DsO=2.25)과 함께 원래 매체 팩 크기를 유지하고자 한다면, 다음 방정식으로 매체 팩에 가해질 축 방향 힘(Fa)의 양을 계산할 것이다. 이를 위해, 하나 이상의 정보; 매체 팩을 가로지르는 압력 강하(PD)를 필요로 한다. 본 예에서는 200psid가 사용될 것이다(많은 수압 필터 카트리지는 200psid 까지 견디도록 설계되어 있다).

다시, 치수를 대입하여:

마이너스(-)는 매체 팩이 압축 하에 있음을 지시한다.

20 또는 20을 넘는 플리트(PC≥20)인 한, PC의 변화는 위의 방정식 중 어느 하나에도 거의 영향을 주지 않는다.

또한, 어떠한 형식의 필터 카트리지 설계에서도, 플리트 팩의 외경과 필터 하우징의 내경에 의해 형성된 매체 팩을 둘러싸는 고리 형상의 면적(갭 1)이 있음이 이해된다. 소정의 필터 카트리지에서 사용되는 하나 이상의 형식의 하우징이 있을 수 있기 때문에, 사용될 수 있는 범위의 갭이 있을 것이다. 이 갭은 플리트 팩 O.D.를 선택하는데 설계 유연성을 허용한다.

따라서, 기술된 설계 접근법을 사용하는 필터 카트리지를 설계할 때, 이 갭(갭 1)이 제공하는 유연성을 고려할 필요가 있다.

또한, 필터 카트리지의 구조적인 무결성에 결정적인 다른 고리 형상의 갭(갭 2)이 있다. 이 고리 형상의 갭은 매체 팩의 내경과 라이너의 외경에 의해 형성된다. 표준 유동 조건(매체 팩을 통하여 반경 방향 내부로 유동하는 유체) 하에서, 라이너의 주요 일은 매체에 반경 방향 지지를 제공하는 것이다. 유체가 매체를 통하여 유동할 때, 매체를 가로지르는 압력 강하는 반경 방향 내부로 향하는 매체 상의 힘을 생성시킨다. 라이너는 힘에 대항하여 매체를 지지한다. 매체 팩의 I.D.와 라이너의 O.D. 사이에 갭이 있다면, 매체 팩은 라이너가 어떠한 지지도 제공하기 전에 갭의 거리를 이동시켜야만 할 것이다. 만약 갭이 너무 크게 되면, 매체는 너무 많이 구부려져서 너무 이르게 끊어질 것이다.

매체와 라이너 사이의 갭 2로 인하여, 코어가 없는 카트리지 설계 중 어느 하나를 위한 최소 갭을 유지하는 것이 바람직하다. 이는 적당한 크기의 라이너에 관한 적절한 (Di)를 정의하는 것을 의미한다. 이전에 언급한 바와 같이, PC는 ≥20의 어떠한 수라도 될 수 있다. 다음에, 갭 1을 위해 필요한 요건에 기초한 초기 Do를 선택한다. 그 후, DsB를 위한 위의 방정식을 사용하여, 시일을 위한 튜브 직경을 계산할 수 있다.

다음으로, 매체에 가해질 수 있는 최대 축 방향 하중(Fmax)을 결정하고, 고정된 Di 및 DsB를 가지는 필터 카트리지를 위한 최대 Do를 계산하도록 다음의 방정식을 사용한다.

일례로서, 이전에 계산된 정보를 사용할 것이다. Di=1.59인치;PC=50이고; Do=2.37가 되는 갭 1을 가정한다.

이제, 200psid의 압력 강화(PD)에서 -100 lbf의 최대 축 방향 하중(Fmax)을 가정한다.

수치를 대입하면:

이 설계에서, (DO)는, -100 lbf의 매체 팩 상의 최대 허용가능한 축 방향 하중을 초과하지 않는 3.27에서 3.67까지의 범위가 될 수 있다.

도 14에 주의한다. 도 14에서, 그래프는 소정의 압력(PD) 최대(200psig); 필터 카트리지 상의 정의된 허용가능한 최대 힘(40 파운드의 힘) 정의된 Ds; 정의된 플리트 개수; 및 압력 차이가 작용할 수 있는 정의된 최대 효과 면적, Ae을 위한 Di 대 Do의 플롯을 도시하여 나타낸다. 만약 시일이 구체적으로 Db에 있다면, 이 값(Ae)은 물론 영일 것이다. 따라서, Ae는 요구되는 제한된 힘의 범위 내에서 머무르도록 압력 차이가 작용하는 면적의 양이다.

도 14의 플롯으로부터, 구체적인 조건 하에서 Di와 Do 사이에 역의 관계가 있음을 알 수 있다. 따라서, Do를 증가시킬 의도라면, Di는 감소될 것이며, 그 역 또한 같다.

이제, 도 15를 주의한다. 고정 변수를 위한 계산의 몇몇 예가 여기에 도시되어 있다. 파라미터는 값으로 언급되어 있다.

산정된 특정 예에서, 최대 압력 차이는 200psid로 확인되고, 필터 카트리지 상의 허용가능한 최대 힘은 40 파운드의 힘이다.

플리트 개수는 50으로 고정되었고, 초기에 Do는 3.27, 그리고 Di는 1.59이다.

이 경우, Ds는 Db에 대해 2.28인치에 있는 것으로 계산되었다.

다음 몇 줄은 Do가 어떻게 변형될 수 있는지와 힘에 대한 그것의 궁극적인 영향은 무엇인지를 나타낸다. 최대 힘이 40 파운드까지 올라간 채로, Di와 Ds는 고정되면서 Do는 3.43인치로 증가될 수 있다. 최대 힘이 반대 방향으로 40 파운드로 변하면서, Di와 Ds는 고정된 채로 Do는 3.11인치로 감소될 수 있다.

표에서 다음 두 줄은 Do와 Ds를 고정하여 유지하고 Di를 움직이는 효과를 도시한다. Di는 최대 1.67까지 이동될 수 있고, 힘을 40 파운드 이하로 유지한다. 힘이 반대 방향으로 40 파운드까지 올라간 채로, Di는 1.51인치로 감소될 수 있다.

다음 두 줄은 Do와 Di 값이 고정된 채로, 시일(Ds)이 어떻게 이동될 수 있는지를 나타낸다. 힘이 40 파운드 범위를 초과하지 않은 채로, 시일은 2.22인치로 아래로 이동될 수 있으며; 시일이 40 파운드를 초과하지 않은 채로, 시일은 2.33인치까지 이동될 수 있다.

표의 다른 값은 몇몇 계산으로부터 상대적인 퍼센트를 지시한다.

하부 표는 다른 크기가 가정된 구성 요소를 위한 계산을 도시한다.

Ⅴ. 구체적인 예, 도 12 및 도 13.

도 12에 본 개시에 따른 원칙을 구현한 필터 카트리지의 일례가 제공되어 있다. 카트리지(500)는 제1 및 제2의 대향하는 단부 캡(502, 503) 사이에서 연장하는 플리트가 있는 매체를 구비한다. 특정 구성은 코어가 없고, 어떠한 내부 코어나 외부 코어도 가지지 않는다. 단부 캡(502)은 개방되어 있고, 그 안에 개구(505)를 구비한다. 단부 캡(503)은 또한 개방되어 있다. 위에 시일(507)을 구비한 시일 지지부(506)는 축 방향 외부로 캡(502)으로부터 돌출한다. 시일(507)은 내부 방향에서 반경 방향 밀봉을 위해 구성되어 있다.

위에 시일(511)을 구비한 시일 지지부(510)는 단부 캡(503)으로부터 축 방향 외부로 돌출한다. 시일(511)은 또한 반경 방향 내부로의 밀봉을 위해 구성되어 있다.

외부 플리트 직경(M)이 83.0mm, 플리트의 내부 직경(N)이 40.5mm, 그리고 플리트 깊이(O)가 21.3mm인 채로 밀봉에서의 균형을 생성하기 위해서, 각각의 시일(507, 511)을 위한 시일 직경(Ds)(Q에 지시됨)은 57.9mm이다. 본 예에서 Q에 상당하는 Ds는 Db일 것이다.

도시된 예에서, 플리트 길이는 279mm이다.

도 12를 참조하면, 카트리지(500)는 오염 물질 및 억제(containment) 포집 특징(530)을 더 포함한다. 이 특징은 안에 매체(532)를 갖는 연장부(531)를 구비한다. 카트리지(500)가 설치될 때, 이것이 분리되는 것과 같이, 매체(532)를 통한 액체 유동은 카트리지 내의 정지해 있는 액체를 여과시킨다. 오염 물질 억제 장치에 관한 원칙은, 예를 들어 참조로 여기에 구체화된 2002년 10월 17일의 PCT 공개공보 WO 02/08152호에 기재되어 있다.

도 13에서, 카트리지(500)는 필터 헤드(542)에 고정된 하우징(541)을 구비하 는 전체 필터 장치(540)에 설치되어 도시되어 있다. 시일(507)은 구조(545), 본 예에서 내부 파이프 또는 코어 장치(546) 일부에 밀봉하여 도시되어 있다. 시일(511)은 하우징 베이스부(550)에 고정되어 도시되어 있다. 본 예에서, 부분(550)은 볼트(542)로 하우징(541)의 나머지에 고정되어 있다. 따라서, 부분(550)은 시일(511)을 수용하도록 하우징(541)에서 그 하부에 위치되는 어댑터(adaptor)이다. 부분(550)은 또한 설치 시에, 하우징(541)의 중앙 카트리지(500)를 돕는다.

Ⅵ. 기계적인 구조; 조립체; 및 방법에 관한 선택된 통상적인 관찰.

A. 기계적인 필터 카트리지 구조.

본 개시는 종래의 것과는 다른 필터 카트리지의 다양한 형상을 제공한다. 바람직한 것은 이전에 기술되었으며, 하나 또는 그 이상의 시일 위치가 Db에 관하여, 또는 통상적으로 대응하는 단부 캡에서, 사용 시에 초래될사용이 될 특정 표면 축 방향 힘이 있는 위치에 관하여 정의되어 있다.

이 섹션에서, 몇몇의 다양한 추가적이거나 다른 기계적인 구성과 특징이 특징지어진다. 이들은 바람직한 필터 카트리지를 제공하도록 바람직하게 사용될 수 있다. 그러나, 몇몇 장점을 취하기 위해서 모든 것들이 함께 사용될 필요는 없다.

1. 위에 시일 부재를 구비한 축 방향 외부로 돌출하는 축 방향 시일 지지부를 가지는 폐쇄 단부 캡의 준비.

2. 중간 위치에, 반경 방향 시일 지지부를 가지는, 위에 적어도 하나의 단부 캡을 구비한 필터 카트리지의 준비:(a) 매체의 외부 엣지에 있는 외부 위치; 및, (b) 내부 위치는 매체의 대부분 반경 방향 내부로의 돌출과 반경 방향으로 같다. 통상적으로, 그리고 바람직하게, 어느 플리트 선단 엣지로부터(외부 플리트 선단으로부터 내부 플리트 선단까지) 단부 캡을 가로지르는 거리의 적어도 10%, 통상적으로 그 거리의 15% 위치에 시일을 지지하도록 축 방향 외부로 돌출하는 지지부가 위치된다.

3. 위의 2에서 기술된 바와 같이 두 개의 단부를 구비한 필터 카트리지.

4. 어떠한 내부 축 방향 하중 지지 코어도 가지지 않는, 위의 세 개의 통상적인 특징 중 어느 하나에 따른 필터 카트리지.

5. 어떠한 외부 축 방향 하중 지지 라이너도 가지지 않는, 위의 네 개의 통상적인 특징 중 어느 하나에 따른 필터 카트리지.

위의 원칙에 기초하여, 액체 시스템을 위한 필터 카트리지의 설계로의 접근은 다음과 같다:

1. (Di를 성립시킬) 플리트 선단 지지 튜브의 직경 뿐만 아니라 (Do를 성립시킬) 최대 하우징 직경을 갖는 소정의 하우징 시스템을 위한 축 방향 하중(Fmax)을 허용하는 필터 카트리지의 능력과 필터 매체를 가로지르는 △P(최대)를 결정하며, 시일 위치(Ds)는 정상적인 작동 조건 하에서 Fmax가 초과되지 않도록 하는 범위를 갖는 위치에서 DsB(균형잡힌 위치)를 제공하도록 위치될 수 있다.

2. 유사하게, 각각의 확인된 파라미터는 고정되거나 범위에 걸쳐 고정된 다른 것들과 함께 변수로서 취급될 수 있으며, 이들의 특정 계산과 바람직한 필터 카트리지 구성을 허용한다.

여기에서, 많은 수압 필터에 통상적인 것과 같이, 200psid로 가정된 △Pmax 인 수압 필터에 관하여 일례가 제공되었다. 필터 카트리지가 허용가능한 하중의 최대 양, Fmax는 모든 예에서 고정되지 않고, 선택된 재료의 함수이다. 일례에서, -40 lbf의 최대 힘(축 방향 힘의 파운드)이 계산을 위해 사용되었으나; 시스템에 따라 더 높거나 더 낮은 값이 사용될 수 있다.

윤활유 시스템에서는 상이한 한계를 기대할 수 있다. 많은 윤활유 시스템의 △Pmax는 수압 시스템의 200psid보다 더 낮고, 예를 들어 100 - 150psid의 영역에 있다. Fmax는 다시 선택된 재료의 함수이다. 이것은 -40 lbf일 수 있으나, 또한 다른 값을 가질 수 있다.

다시, 시일 직경이 여기에서 논의될 때, 시일 직경은 카트리지가 제자리에 있는 경우 시일 링과 대응하는 하우징 부품 사이의 접촉부의 직경을 지칭하는 것으로 의미됨을 이해하여야 한다.

B. 조립체

물론, 본 개시는 여기에서 카트리지 내의 특징으로 하는 바와 같은 카트리지를 갖는 전체 필터 조립체에 관한 것이다. 전체 필터 조립체는 상부 하중 또는 하부 하중을 위해 구성될 수 있다. 조립체의 특징은 위의 예 및/또는 설명에서 특징으로 하는 통상적인 특징에 따를 수 있다.

다시, 예를 들어 액체 필터 조립체는 오일(윤활유) 필터, 연료 필터, 또는 수압 필터로서 구성될 수 있다.

C. 조립, 사용, 및 수리 방법.

통상적으로, 조립과 사용 방법이 제공된다. 조립 방법은 여기의 설명에 따라 부품을 구성하는 것을 수반한다. 사용 방법은 특징으로 하는 전체 효과를 초래한 채로, 여기에 기술된 원칙에 따라 구성되는 수리가능한 필터 카트리지를 통하여 액체 유동을 통과시키는 것을 수반한다. 몇몇 예에서, 카트리지와 하우징 사이의 시일은 또한 수리 중에 센터링(centering)을 제공한다.

Ⅶ. 추가적인 예, 도 16과 도 17

A. 스핀-온(spin-on) 조립체. 도16

도 16의 참조 부호 600은 본 개시의 추가적인 실시예에 따른 액체 필터 장치를 통상적으로 지시한다. 장치(600)은 필터 헤드(601)와 분리가능한 액체 필터 조립체(602)를 포함한다. 필터 조립체(602)는 외벽(603)과 내부 카트리지(603)를 구비한다.

도시된 특정 액체 필터 조립체(602)는 "스핀-온" 조립체이고, 수리 조작 시에 부품(602)이 통상적으로 분리되고 교환되는 것을 의미한다. 즉, 사용 시에, 하우징(603)이 필터 헤드(601)로부터 분리될 때, 수리가 이전에 서로 조립된 새로운 카트리지(604)와 새로운 하우징(603)을 갖는 액체 필터 조립체(602)의 교환을 수반하도록 카트리지(604)가 하우징 내에 통상적으로 수용된다. 즉, 수리 시에 카트리지(604)는 하우징(603)으로부터 분리되지 않는다.

도 16을 참조하면, 카트리지(604)는 매체(605), 본 예에서 각각 대향하는 단부 캡(607, 608) 사이에서 연장하는 플리트가 있는 매체(606)를 구비한다. 단부 캡(608)은 하우징(603)의 하부(611) 내의 지지 구조(610) 상에서 지지되어 도시되는 폐쇄 단부 캡이다. 카트리지(604)는 604a에 있는 내부 라이너를 포함한다.

단부 캡(607)은 이를 통하여 유동 개구(615)를 가지는 개방 단부 캡이다. 단부 캡(607)은, 설치 시에 포스트(post)(620)에 걸쳐서 슬라이딩하고 사용 시에 포스트(620) 주위에서 밀봉하기 위한 O-링 시일(618)을 지지하는 시일 지지 장치(617)를 포함한다.

단부 캡(607)은 외부를 향해 돌출하는 플랜지(625)를 포함하며, 이는 하우징(603) 상의 구조와 접촉하도록 위치될 수 있어서, 최초 설치 후에 하우징(603)으로부터 카트리지(604)의 분리를 방지한다.

도시된 특정 카트리지(604)는 외부 라이너가 없다는 것이 이해되어야 한다.

o-링으로 본 예에서 정의된 시일(630)은 이전에 논의된 균형점(Db)에 또는 균형점(Db) 근처에 위치된 밀봉된 직경 Ds를 가진다.

단부 캡(608)은 지지부(610)로 화살표(635) 방향으로 아래로의 이동에 대항하여 지지된다.

조립체(600)는, 644에서 발생하여 헤드(601) 내로, 그 후 입구(643)를 통하여 필터 카트리지(604) 주위에서 고리부(annulus)(641) 내로 여과되는 여과되지 않은 액체의 유동과 함께, 밖에서 안으로의 유동을 위해 구성된다. 매체(606)를 통하여 내부 영역(606a) 내로 통과함으로써, 그 후 액체는 여과된다. 그 후 여과된 액체는 헤드(601)의 채널(620a) 내로 유동하고, 유츨 유동 출구(640)을 통하여 외부로 유동한다.

밖에서 안으로의 유동 패턴을 가지면, 더 높은 상류측 압력 영역(Pu) 대 더 낮은 하류측 압력(Pd)을 단부 캡(608) 상에 생성시킬 것이고, 이는 단부 캡(608)을 위로, 즉, 화살표(635)의 대향하는 방향으로 구동시킨다.

포스트(620)는 위에 스톱(stop)(645)을 포함하며, 이는 시일 지지 장치(617)에 의해 접촉될 것이고, 카트리지는 나타나는 편향력 하에서 화살표(635)의 대향하는 방향으로 슬라이드하기 시작한다.

단부 캡(607) 상에서, 시일(630)의 위치는, 다시, 본질적으로 균형점(Db)에 위치될 수 있어서, 요구된다면, 단부 캡(607) 상의 액체 압력 차이로부터의 위쪽 또는 아래쪽의 어떠한 힘도 없다. 대안으로, 시일(630)은 여기에 기술된 바와 같이 Db 주위 위치의 범위 내에서 다르게 위치될 수 있다.

도 16을 참조하면, 조립체(602)와 필터 헤드(601) 사이의 장치의 특정 방법은 650에 도시된 바와 같이 나사 결합이다.

물론, 조립체(602)와 유사한 스핀-온 조립체는, 요구된다면, 매체 팩(604)을 가로지르는 "안에서 밖으로의" 유동을 위해 구성될 수 있다.

B. 또다른 필터 카트리지 장치, 도17.

도 17에서, 액체 필터 장치(700)는 필터 헤드(701), 분리가능한 하우징(702), 및 필터 카트리지(703)를 구비하여 도시된다. 본 예에서, 카트리지(703)는 수리가능한 카트리지이며, 스레드(710)에서, 헤드(701)로부터 하우징(702)을 분리하고, 카트리지(703)를 보울(702) 내에서 교환하고, 그 후 헤드(791) 상에 보울(702)을 재장착함으로써, 분리되고 교환될 수 있다.

시일(711, 712)은 보울(702)로부터 외부로의 누수를 방지하도록 도시되어 있다.

또다른 구성이 가능하지만, 카트리지(703)는 안에서 밖으로의 유동을 위해 구성되어 도시되고 있다. 카트리지(703)는 매체 팩(714)을 구비하고, 본 예에서 상단부 캡(715)과 하단부 캡(716) 사이에서 연장하는 플리트가 있는 매체(714a)를 구비한다. 도시된 예에서, 하단부 캡(716)은 폐쇄되어 있다. 매체 팩(714) 주위에는 요구된다면, 감긴 로빙(coiled roving) 또는 라이너를 구비할 수 있는 외부 지지부(718)가 제공된다.

단부 캡(715)은 중앙 개구(715a)를 갖고 개방되어 있다. 단부 캡(715)은, 본 예에서 O-링(721a)을 구비하는 시일 부재(721)를 지지하는, 위의 시일 지지부(720)를 더 포함한다.

카트리지(703)는 유동 개구(730a)가 제공되는 포스트(730)에 대항하여 밀봉되는 시일 부재(721)와 함께, 카트리지(703)의 개방 내부(703a)와 연통하여 위치된다.

정상적인 동작 시에, 액체 유동은 유입구(730)와 헤드(710)를 통하여 들어가고, 도관(730a)을 통하여 개방 영역(730a) 내로 운반된다. 액체는, 그 후 매체 팩(714)을 통하여 외부 고리부(735) 내로 통과하여 여과된다. 이제 여과되는 액체는 도관(736)과 헤드(701)로 들어가고, 액체 유동 유출구(738)를 통하여 나간다. 조립체(700)는 바이패스 밸브 장치(740)를 포함하며, 액체 유동이 카트리지(703)를 바이패스하게 하여, 카트리지(703)는 충분히 폐색된다. 바이패스 밸브(740)는 본 예에서 감긴 스프링(744)을 구비하는 편향 장치(743)로 개구(742)를 폐쇄하여 유지되는 밸브 헤드(741)를 구비한다.

시일 지지부(720)는 시일 장치(721)를 지지하기에 적당한 위치에 위치되고 , Db, 또는 여기에 기술된 바와 같이 Db로부터 변경된 것 중 어느 하나의 위치에 포스트(730)에 대항하여 밀봉하여 위치된다.

Ⅷ. 액체 필터 설계로의 추가적인 관련 접근법.

위의 원칙에 기초하여, 본 개시에 따른 원칙을 이용하는 필터 설계에 관한 추가적인 정의가 개발되었다. 이들은 도 18 - 도 32에 대하여 여기에 나타난다. 도 18 - 도 32에서, 모든 선형 치수 값은 인치이고 모든 면적 값은 인치의 제곱이다.

A. 데이터 소개, 도 18 - 도 26

도 18 - 도 26에서, 본 개시에 따른 원칙과 변화를 이용하는 액체 필터 장치를 위한, 계산된 데이터 및 선택된 데이터의 플롯이 제공되어 있다. 도 18 - 도 26이 표를 살펴볼 때, 다음의 정의들이 고려되어야 한다:

1. 1 열

Do라는 라벨이 붙은 제1 열에는 플리트 팩의 선택된 외부 직경이 제공되어 있다. 플리트가 있는 매체를 갖는 플리트 팩의 외부 직경은 플리트 선단으로 형성된 직경이다. 도 18 - 도 20(그룹 1)의 표에서, Do는 2.5인치(63.5mm)에서 5.5인치(139.7mm)까지 0.1인치(2.54mm)씩 증가하여 범위가 정해지며, 여기에서 이들은 "그룹 1"로 지칭된다. 도 21 - 도 23에서, Do는 5.6인치(142.2mm)에서 10인치(254mm)까지 0.1인치(2.54mm)씩 증가하여 범위가 정해지며, 여기에서 이들은 때때로 "그룹 2"로 지칭된다. 도 24 - 도 26에서, Do는 1.5인치(38.1mm)에서 2.4인치(61mm)까지 0.1인치(2.54mm)씩 증가하여 범위가 정해지며; 이들은 때때로 "그룹 3"으로 지칭된다.

도 18 - 도 26의 표에서, 그룹 1, 그룹 2, 및 그룹 3의 그룹화는 이해를 위해, 선택된 외부 직경 또는 크기에 기초한 그룹화이다. 그룹들은 현저히 상이한 것을 의미하지 않는다. (0.1인치(2.54mm)의 단계에 걸쳐서) 그룹 사이의 전이는 무시하는 것으로 의도되지 않는다. 도 26 - 도 32의 그래프와 연결하여 아래에 논의될 바와 같이, 그래프는 확인된 모든 영역을 가로질러 연속한 것으로 고려될 수 있다.

그룹화는 통상적으로 소형, 중형, 및 대형 필터 카트리지에 관한 것이기 때문에, 여기에 기술된 기술의 적용을 고려할 때 그룹화는 액체 필터 적용에 도움이 될 수 있다.

2. 2 열

도 18 - 도 26의 표에서, Di라는 항목은 확인된 플리트 팩의 내부 직경을 나타낸다. 플리트가 있는 매체에서, 이는 통상적으로 플리트 선단에 의해 형성된 내경이다. 많은 필터 카트리지에서, 최적 플리트 깊이는 4로 나눈 외경(od 또는 Do)인 것으로 간주된다. 이런 상황 하에서, Di = Do - (Do÷4)이다. 또는, 다르게 언급하여, Di = .5 X Do이다. 도 18 - 도 26의 표에서, 이 공식은 Do의 소정의 정의를 위해 Di를 정의하는데 사용되었다.

3. 3 열

도 18 - 도 26에서, 3 열의 "Plt Dpth"는 플리트 깊이를 나타낸다. 물론, 플리트 깊이는 이전에 정의된 대로 Do와 관련되어 있다. 따라서, "Plt Dpth" 열의 등록을 위해 (Do - Di)/2의 계산이 사용된다.

4, 4 열

"Plt Cnt"라는 표제의 표의 제4 열은 플리트의 개수 또는 본 예에서 플리트 카운트로 지칭한다. 여기에서 이전에 논의한 바와 같이, 플리트 개수가 20에 도달하면, 통상적으로 더 많은 플리트를 추가하는 것은 Db의 계산을 현저하게 변경시키지 않는다. 따라서, 도 18 - 도 26의 표에서 분석되는 본 예에서, 모든 예의 플리트 개수는 20으로 설정되었다.

5. 5 열

도 18 - 도 26의 표의 다음 열은 "갭"으로 표현된다. "갭"은, 도 18 - 도 26에서 보고된 계산을 목적으로, 아래에 논의될 비교를 위해 6 열의 고정된 시일 위치에 Do와 Di가 변화될 양으로서 선택되는 변수이다.

표의 데이터 소개를 위해, 데이터 범위를 나타내도록 세 가지 크기의 갭이 사용되었다. 크기는 "7%", "12%", 및 "22%"이다. 비교를 위해 계산된 데이터를 전개하도록 이들 값을 사용하는 것은 추가적인 열들의 정의로부터 명백할 것이다.

6. 6 열

도 18 - 도 26의 표에서 다음 열은 "Ds = (계산된) Db" 또는 "Ds/calc" 중 어느 하나로 표제가 정해진다. 이는, 만약 단부 캡의 대향하는 측 상의 계산된 힘이 서로 같도록 여기의 설명에 따라 Do(1 열), Di(2 열), 및 플리트 개수(4 열)에서, 시일 위치가 계산된 균형점(Db)에 있다면, 시일 위치가 있는 곳을 지시한다. 계산 접근법은 여기에 이전에 제공된 설명에 따라서, 확인된 Do, Di, 및 플리트 개수를 사용한다. 물론, 다시, 플리트 개수가 20이거나 더 많으면, 변화 시에 실질적 으로 방정식에 영향을 주지 않는 것으로 고려된다.

6 열에서, 각각의 Db의 확인된 위치에서, Db에 있을 때 시일 위치는 각 플리트 선단 엣지로부터 단부 캡을 가로질러 이격된 위치에 있다.

6 열의 Db의 위치는 여기에 논의된 바와 같이 안에서 밖으로의 유동이거나 밖에서 안으로의 유동으로 설계된 카트리지인지 여부에 상관 없이, 정의된 바와 같이 Do(1 열)과 Di(2 열)을 갖는 카트리지와 같다.

7. 7 열

도 18 - 도 26의 표의 제7 열은 "Do min"으로 표제가 정해진다. "Do min"이라는 표현은, Di와 시일 위치(Ds)가 고정되어 유지되더라도, Do가 6 열의 선택된 "갭"에 의해 감소되었던, 확인된 라인의 카트리지에서의 변화를 지시하는 것을 의미한다. 통상적으로, Do min = (1-갭) X Do이다. 따라서, 도 18의 표의 첫 번째 라인에서, Do min = (1-.07)(2,5); 즉, 0.93(Do) 또는 2,33인치.

8, 8 열

제8 열에서, Do min(7열)은 Db(6 열)의 퍼센트로 언급된다. 즉, 표의 값은 Do min/Db이다.

9. 9 열

"Do max"라는 표제가 정해진 제9 열은, 본 예에서 "갭"의 값을 Do에 더함으로써 카트리지 직경의 다른 변화를 지시하는 것을 의미한다. 따라서, Do max = (1+갭) X Do이다. 도 18의 표의 첫 번째 라인에서, Do max = (1+.07)X2,5, 즉 1.07(2.5) 또는 2.68인치이다.

10. 10 열

제10 열은 Db(6 열)의 %로서 Do max(9 열)를 반영한다. 따라서, 소정의 값은 Do max/Db와 같다.

11. 11 열

제11 열은 "Di min"으로 표제가 정해진다. 이는 갭을 위해 선택된 값을 사용함으로써 Di의 변화를 반영한다. 따라서, Di min = (1-갭) X Di이다. 도 18의 표의 첫 번째 라인에서, Di = (1-.07) X 1.25; 즉, 0.93(1,25) 또는 1.16인치이다.

12. 12 열

12 열은 Db(6 열)이 %로서 Di min(11 열)의 보고이다. 따라서, 소정의 라인을 위한 12 열의 값은 Di min/Db를 구비한다.

13, 13열

13 열은 "Di max"로 표제가 정해진다. 이는 갭을 더함으로써 변경되는 Di의 값과 같다. 통상적으로, Di max는 (1+갭)을 Di로 곱한 것과 같다. 표 18의 첫 번째 라인에서, Di max = (1+.07) X 1.25; 즉, 1.07(1.25) 또는 1.34인치이다.

14. 14 열

14 열은 Db(6 열)의 %로서 Di max(13 열)를 반영한다. 이것은 Di max/Db의 계산된 값이다.

15. 15 열

15 열은 "Astd(Ds=Di, Do, Di)"로 표제가 정해진다. 이는, 시일이 플리트 팩의 내경(Ds=Di) 상에 위치되는 카트리지를 위한 축 방향 하중에 영향을 받는 정의 된 단부 캡(Do(1 열), Di(2 열), plt.count(4 열))의 면적이다. 따라서, 이것은 플리트 팩의 내부 상에 시일을 갖는 표준 카트리지 설계를 위한 계산되는 영향을 받는 면적(Ae) 또는 (Astd)이다. 본문에서 "영향을 받는 면적(effected area)"이라는 표현은 (카트리지의 일 측 상의 표면적에 의해서) Pu 대 Pd의 압력의 차이에 영향을 받는 양을 지칭하는 것을 의미한다. 이것은, 단부 캡의 일 측의 전체 면적으로부터 양 측 상에서 같은 압력으로 영향을 받는 면적을, 이것이 Pu이거나 Pd이던지 간에, 빼는 것으로 야기되는 값이다.(계산에서, 20 개의 플리트 개수가 사용된다.)

15 열의 값은 계산된 값이며, 여기에서 이전에 기술된 함수를 사용한다.

플리트 팩의 내경에 위치되고 밖에서 안으로의 유동인 카트리지에서, 결과적인 단부 캡은 매체 팩을 향한 힘 하에 있다. 도 18 - 도 26의 표에서, 이런 힘은 양의 수로 나타난다.

물론, 만약 유동이 "안에서 밖으로의" 대향하는 방향인 경우, 영향을 받는 면적의 절대값은 같지만 힘의 방향은 반대이다.

16. 16 열

"Ae(Ds calc, Do min, Di min)"로 표제가 정해지는 16 열은, 시일이 Do와 Di에 대해 Db의 계산된 위치에 위치된 채로, Ds = 6 열의 값일 때, 단부 캡의 영향을 받는 계산된 면적이며, 단부 캡 파라미터는 Do min(7 열)의 외부 플리 팩 직경과 Di min(11 열)이 내부 플리트 직경이다. 16 열의 이 값은, 만약 시일이 6 열의 같은 위치에 유지되지만 Do와 Di는 Do min과 Di min으로 변경된다면, 균형 지점(Ae = 0)으로부터 영향을 받은 면적(Ae)이 얼마나 많은 변화가 있었는지를 나타낸다. 표준 필터 카트리지와의 비교에 의해 전체 영향을 받은 면적(Ae)이 더 작은지, 따라서 더 좋은지 여부를 알도록 이 절대값은 15 열의 값에 비교될 수 있다. 보고된 값이 음이면, (밖에서 안으로의 유동이 가정되는 경우) 압력은 플리트 팩으로부터 멀어진다. 계산에서, 20 개의 플리트 개수가 사용된다.

17. 17 열

"Do min & Di min의 함수로서 Ds1 = Ds"로 표제가 정해지는 17 열은, 만약 카트리지가 외경 Do min(7 열)과 내경 Di min(11 열)과 20 개의 플리트 개수를 갖는 경우, 표에 소개된 계산에서, 균형(Ae X 0)이 발생하는 시일을 위한 위치(새로운 계산된 Db)와 일치하는 Ds1으로 불리는 값이다.

18. 18 열

"Db의 %로서의 Ds1"으로 표제가 정해지는 18 열은 Db(6 열)의 퍼센트로서 Ds1(17 열)의 계산이다.

19. 19 열

"Ae(Ds calc, Do min, Di min"으로 표제가 정해지는 19 열은, 시일이 (6 열의)위치 Db에 있지만, 플리트 팩 외경이 Do min(7 열)에 있고 내경이 Di max(13 열)이고 플리트 개수가 20인 경우, 단부 캡의 영향을 받는 면적(Ae)이다.

20. 20 열

"Do min & Di max의 함수로서 Ds"로 표제가 정해지는 20 열은, 외경이 Do min(7 열), 내경이 Di max(13 열)에 있고 플리트 개수가 20인 카트리지에 대해, 계산된 시일 직경 균형점(Ae = 0)이다.

21. 21 열

"Db의 %로서의 Ds1"으로 표제가 정해지는 21 열은 Db(6 열)의 퍼센트로서 Ds1(20 열)이다.

22. 22 열

"Ae(Ds calc, Do max, Di min"으로 표제가 정해지는 22 열은, 시일이 Db(6 열)에 위치되지만, 플리트 팩 외경은 Do max(9 열), 내경은 Di min(17 열)에 있고, 플리트 개수는 20인 경우 단부 캡의 영향을 받는 면적(Ae)이다.

23. 23 열

"Ds = Do max & Di min의 함수로서 Ds"로 표제가 정해지는 23 열은, Do max(9 열)에 외경, Di min(11 열)에 내경, 및 20 개의 플리트 개수를 갖는 매체 팩에 대해, 시일이 균형(Ae = 0)에 있도록 위치되는 곳의 계산이다.

24. 24 열

24 열은 6 열의 Db 값의 퍼센트로서 23 열의 계산된 시일 위치이다.

25. 25 열

"Ae(Ds calc, Do max, Di max"로 표제가 정해지는 25 열은, 시일이 Db(6 열)에 위치되고 카트리지가 Do max(9 열)의 플리트 팩 외경, Di max(13 열)의 플리트 팩 내경, 및 20 개의 플리트 개수를 가지는 경우, 단부 캡의 영향을 받는 면적(Ae)이다.

26. 26 열

"Ds1 = Do max & Di max의 함수로서 Ds"로 표제가 정해지는 26 열은 Do max(9 열), Di max(13 열), 및 20 개의 플리트 개수의 단부 캡에 대해, 균형(Ae = 0)을 위한 계산된 시일 위치이다.

27. 27 열

27 열은 6 열의 Db 값으로 나눈 26 열의 시일 측의 계산된 값이다.

28 열 - 31 열은, 많은 표준 장치에 대해 통상적인 것과 같이, 시일이 내경 상에 위치되는 표준 카트리지에 반하여 이전에 논의된 Do와 Di(플리트 개수 = 20)에서의 네 가지 변화의 각각을 위한 영향을 받은 면적의 비교를 허용한다.

28. 28 열

"Ae(Ds = Db, Do min, Di min) % Astd"로 표제가 정해지는 28 열은, 표준인 Di min(즉, 내경)에 위치되는 시일을 사용하는 단부 캡(같은 크기와 플리트 개수)의 영향을 받는 면적(Astd)에 반하여, 정의된 대로 Do min(7 열), Di min(11 열), 및 플리트 개수 20을 갖는 매체 팩을 위한 Db(6 열)의 시일을 사용하는 단부 캡의 영향을 받는 면적(Ae)을 비교한다.

예를 들어: Ds = 2.89인치; Do = 3.20인치; Di = 1.60인치; 및 20 개의 플리트 개수를 갖는 카트리지에 대해; 영향을 받는 면적(Ae)은, 같은 Do, Di를 갖지만 Ds = Di를 갖는 대응하는 표준 형식의 카트리지에 대해 3.27 인치의 제곱에 비해 2.57 인치의 제곱이다. 면적(Ae)는 Astd의 70%이다. 이는, 축 방향 하중이 대응하는 표준 필터 카트리지 상의 축 방향 하중의 79%임을 의미한다.

29. 29 열

29 열은 "Ae(Ds = Db, Do min, Di max) % Astd"로 표제가 정해지고, 28 열과 유사한 비교를 제공하며, 본 예에서는 내부 플리트 직경에 위치되는 시일을 갖는 유사한 카트리지에 반하여 Db(6 열)에 있는 시일, 및 Do min과 Di max에서 플리트 크기에 대해 영향을 받는 면적(Ae)이 계산된다.

예를 들어: Ds = 2.89인치; Do = 3.20인치; Di = 2.50인치; 및 10 개의 플리트 개수를 갖는 카트리지에 대해; 영향을 받는 면적(Ae)은, 같은 Do, Di를 가지만, Ds = Di를 갖는 대응하는 표준 필터 카트리지에 대해 3.27 인치의 제곱에 비하여 0.32 인치의 제곱이다.

30. 30 열

30 열은 "Ae(Ds = Db, Do max, Di min) % Astd"로 표제가 정해지고, 시일이 Db(6 열)에 있고 플리트 크기가: Do max에 외경, 및 Di min에 내경인 영향을 받는 표준(Astd)와 영향을 받는 면적(Ae)의 (28 열, 29 열과)유사한 비교를 제공한다. Ae의 비교는 같은 카트리지이나, 내경에 위치된 시일을 갖는 카트리지에 대항한 것이다.

예를 들어: Ds = 2.89인치; Do = 5.00인치; Di = 1.60인치; 및 20 개의 플리트 개수를 갖는 카트리지에 대해; 영향을 받는 면적(Ae)은, 같은 Do, Di의, 하지만 Ds = Di를 갖는 대응하는 표준 필터 카트리지에 대한 3.27 인치의 제곱에 비하여 0.32 인치의 제곱이다. 면적(Ae)은 Astd의 10%이다. 이는, 이 축 방향 하중이 대응하는 표준 필터 카트리지 상의 축 방향 하중의 10%임을 의미한다.

31. 31 열

31 열은 "Ae(Ds = Db, Do max, Di max) % Astd"로 표제가 정해지고, 시일이 Db(6 열)에 위치되지만 외부 플리트 직경이 Do max에 있고 내부 플리트 직경이 Di max에 있는 상황에 대해, 28 열 - 30 열과 영향을 받는 면적의 유사한 비교이다. 이 비교는, 같은 단부 캡의, 하지만 내경에 시일을 갖는 영향을 받는 면적(Astd)에 반하여 이런 상황에 대해 영향을 받는 면적(Ae)이다.

예를 들어: Ds = 2.89인치; Do = 5.00인치; Di = 2.50인치; 및 20 개의 플리트 개수를 갖는 카트리지에 대해; 영향을 받는 면적(Ae)는, 같은 Do, Di의, 하지만 Ds = Di를 갖는 대응하는 표준 형식 카트리지에 대한 3.27 인치의 제곱에 비하여 3.21 인치의 제곱이다. 면적(Ae)은 Astd의 98%이다. 이는, 축 방향 하중이 대응하는 표준 형식 카트리지 상의 축 방향 하중의 98%인 것을 의미한다.

28 열 - 31 열의 비교는, 제공된 정의에 따라, 플리트 선단의 내경과 플리트 선단의 외경 사이에서 단부 캡을 가로질러 간격을 둔 것과 반대되는 것과 같이, 시일이 플리트 선단의 내경에 제공되는 표준 형식 단부 캡과의 비교에 의해서, 단부 캡이 특정 예에서 확인된 시일 위치와 크기를 가지도록 조정될 때, 축 방향 하중(Ae)의 몇 퍼센트가 단부 캡 상에 남는지를 이해하게 한다. 이들 네 개의 열의 예에 대해, 카트리지는 Ae = 0을 얻도록 최적화되지 않았다. 따라서, 관심이 있는 비교는 Ae와 따라서 압력에 있어서 얼마만큼의 실질적 감소가 발생했는가를 나타낸다.

B. 선택된 데이터 플롯, 도 27 - 도 32

도 27 - 도 32의 그래프에 이제 주의한다. 도 27 - 도 32에서, 그룹은 도 18 - 도 26의 데이터에 기인하는 시일 직경(Ds)의 그룹을 지칭한다.

1. 도 27 및 도 28

(a) 도 27

먼저, 도 27의 그래프를 참조하면, 그래프는 도 18 - 도 20의 표에 포함된 특정 정보의 플롯을 포함한다.

특히, 도 18 - 도 20의 표에 기술된 시스템에 대해서, 도 27의 플롯은 Di에 대한 시일 직경(Ds)이다. 7 개의 라인이 플롯되어 있다. 라인은 A, B, C, D, E, F, 및 G로서 확인되며, 다음과 같다:

라인 A = 11 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 20의 데이터를 위한 플롯.

라인 B = 11 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 19의 데이터를 위한 플롯.

라인 C = 11 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 18의 데이터를 위한 플롯.

라인 D = 2 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 18 - 도 20의 데이터를 위한 플롯.

라인 E = 13 열의 Di max(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 18의 데이터를 위한 플롯.

라인 F = 13 열의 Di max(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 19의 데이터를 위한 플롯.

라인 G = 13 열의 Di max(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x 축)의 도 20의 데이터를 위한 플롯:

(b) 도 28

도 18 - 도 20의 표에 설명된 시스템에 대해서, 도 28의 플롯은 Do에 대한 시일 직경(Ds)이다. 7 개의 라인이 플롯되어 있다. 라인은 다음과 같이 A1, B1, C1, D1, E1, F1, 및 G1이다.

라인 A1 = 7 열의 Do min(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 20의 데이터를 위한 플롯.

라인 B1 = 7 열의 Do min(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 19의 데이터를 위한 플롯.

라인 C1 = 7 열의 Do min(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 18의 데이터를 위한 플롯.

라인 D1 = 2 열의 Do(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 18 - 도 20의 데이터를 위한 플롯.

라인 E1 = 9 열의 Do max(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 18의 데이터를 위한 플롯.

라인 F1 = 9 열의 Do max(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 19의 데이터를 위한 플롯.

라인 G1 = 9 열의 Do max(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 20의 데이터를 위한 플롯.

2. 도 29 및 도 30

(a) 도 29

도 21 - 도 24의 표에 설명된 시스템에 대해서, 도 29의 플롯은 Di에 대한 시일 직경(Ds)이다. 7 개의 라인이 플롯되어 있다. 라인은 다음과 같이 A2, B2, C2, D2, E2, F2, 및 G2이다:

라인 A2 = 11 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 23의 데이터를 위한 플롯.

라인 B2 = 11 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 22의 데이터를 위한 플롯.

라인 C2 = 11 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 21의 데이터를 위한 플롯.

라인 D2 = 2 열의 Di(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 21 - 도 23의 데이터를 위한 플롯.

라인 E2 = 13 열의 Di max(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 21의 데이터를 위한 플롯.

라인 F2 = 13 열의 Di max(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 22의 데이터를 위한 플롯.

라인 G2 = 13 열의 Di max(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 23의 데이터를 위한 플롯.

(b) 도 30

도 21 - 도 23의 표에 설명된 시스템에 대해서, 도 30의 플롯은 Do에 대한 시일 직경(Ds)이다. 7 개의 라인이 플롯되어 있다. 라인은 다음과 같이 A3, B3, C3, D3, E3, F3, 및 G3이다:

라인 A3 = 7 열의 Do min(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 23의 데이터를 위한 플롯.

라인 B3 = 7 열의 Do min(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 22의 데이터를 위한 플롯.

라인 C3 = 7 열의 Do min(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 21의 데이터를 위한 플롯.

라인 D3 = 2 열의 Do(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 21 - 도 23의 데이터를 위한 플롯.

라인 E3 = 9 열의 Do max(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 21의 데이터를 위한 플롯.

라인 F3 = 9 열의 Do max(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 22의 데이터를 위한 플롯.

라인 G3 = 9 열의 Do max(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 23의 데이터를 위한 플롯.

3. 도 31 및 도 32

(a) 도 31

도 24 - 도 26의 표에 설명된 시스템에 대해서, 도 31의 플롯은 Di에 대한 시일 직경(Ds)이다. 7 개의 라인이 플롯되어 있다. 라인은 다음과 같이 A4, B4, C4, D4, E4, F4, 및 G4이다:

라인 A4 = 11 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 26의 데이터를 위한 플롯.

라인 B4 = 11 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 25의 데이터를 위한 플롯.

라인 C4 = 11 열의 Di min(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 24의 데이터를 위한 플롯.

라인 D4 = 2 열의 Di(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 24 - 도 26의 데이터를 위한 플롯.

라인 E4 = 13 열의 Di max(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 24의 데이터를 위한 플롯.

라인 F4 = 13 열의 Di max(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 25의 데이터를 위한 플롯.

라인 G4 = 13 열의 Di max(y축)에 상당하는 Di 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 26의 데이터를 위한 플롯.

(b) 도 32

도 24 - 도 26의 표에 설명된 시스템에 대해서, 도 32의 플롯은 Do에 대한 시일 직경(Ds)이다. 7 개의 라인이 플롯되어 있다. 라인은 다음과 같이 A5, B5, C5, D5, E5, F5, 및 G5이다:

라인 A5 = 7 열의 Do min(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x 축)의 도 26의 데이터를 위한 플롯.

라인 B5 = 7 열의 Do min(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 25의 데이터를 위한 플롯.

라인 C5 = 7 열의 Do min(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 24의 데이터를 위한 플롯.

라인 D5 = 2 열의 Do(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 24 - 도 26의 데이터를 위한 플롯.

라인 E5 = 9 열의 Do max(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 24의 데이터를 위한 플롯.

라인 F5 = 9 열의 Do max(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 25의 데이터를 위한 플롯.

라인 G5 = 9 열의 Do max(y축)에 상당하는 Do 값에 대하여 6 열의 Ds 값(x축)의 도 26의 데이터를 위한 플롯.

도 26 - 도 32의 그래프의 이용은 다음의 예로부터 명백해질 것이다.

1. 많은 예에서, 시스템을 위한 시일 직경은 장비(equipment)에 의해 고정될 것이다. 예를 들어, 도 16의 헤드 상에 설치하도록 새로운 필터 카트리지를 설계하는 수고를 고려한다. 헤드(601)는 장비 상에서 이미 제자리에 있거나 이 장비 상에서 제자리에 있도록 이미 설계되어 있다. 시일 직경은 헤드(601) 상의 포스트(620)의 설계에 의해 고정된다.

교환부(602)를 설계할 때, 특히, 카트리지(604), 그 후 시일 직경(Ds)의 파 리미터가 이미 고정되어 있다.

또한, 하우징(603)의 전체 내경 및 외경은 통상적으로 고정되어 있거나 적어도 제한되어 있다. 이는 카트리지를 위한 Do와 Di를 설계할 수 있는 범위를 설정한다.

2. 예의 목적을 위해, 도 16에 대한 시일, Ds의 크기 범위가 1.7과 3.9 인치 사이에 있는 것을 가정한다면, 도 27과 도 28의 그룹 1의 표는 이용하기에 적당하다.(Ds의 다른 크기는 그룹 2 또는 그룹 3을 수반한다.)

3. 도 28에서 "D1"과 도 27에서 "D"로서 확인되는 라인은, 언급된 범위에서 소정의 시일 직경(Ds)에 대해 균형을 얻도록, 즉 Ae = 0을 얻도록 적절한 Di와 Do 값을 확인한다. 즉, 만약 예를 들어 도 27에서 2.6인치의 포스트(620)로 확인된 시일 직경을 가정하면, 이는 균형(Ae = 0)을 얻도록, 1.8인치보다 조금 더 큰 Dirk 선택되어야하고, 도 28로부터, 대략 4인치의 Do가 선택되어야 함을 나타낸다.(실제 값은 데이터 차트와 대응한다.)

4. 물론, 위의 포인트 3의 논의에 따라서, Ae = 0을 제공하도록, 많은 예에서 설계를 최적화하는 것이 바람직하다. 그러나, 모든 예에서 이것이 실용적이거나 필요한 것은 아니다.

도 27의 선분 A와 도 28의 선분 A1으로 나타내어 지는 라인은 통상적으로 소정의 Ds 값에 대해 각각 Di와 Do의 사용가능한 하한을 나타낸다. 도 20의 표의 계산으로부터, 소정의 Ds에 대해 Di와 Do를 위해 선택되는 값이 각각 라인 A와 A1 상에 있거나 그 위에 있는 한, Ae 따라서 대응하는 하중에서의 실질적인 감소가 (대 략 Di 인 Ds를 갖도록 가정된 표준 시일 설계와의 비교에 의해) 초래됨을 알 수 있다.

5. 통상적으로, 도 17, 도 28의 선분 G와 G1으로 나타내어 지는 라인은 도 20의 31 열의 Do max, Di max의 극단을 반영한다. 이는 통상적으로 매우 큰 소정의 Ds 선택에 대해 Di, Do 값이며, Ds가 대략 Di에 위치되는 표준 형식의 카트리지에 대하여 실질적인 장점이 되게 하지 않도록 클 것이다.

6. 다른 한편, 선분 F와 F1으로 나타내어 지는 라인은, Ae, 따라서 힘의 감소가 발생하는 소정의 Ds 선택을 위해, 통상적으로 각각의 Di와 Do를 위한 값을 반영한다. 따라서, 각각 Di와 Do는 F와 F1이 각각 선분인 라인 상에 있거나 그 아래에 있어야 한다.

7. 그 결과, 통상적인 장점이 제공되어 달성될 것이며, 소정의 Ds 값을 위하여, Di와 Do 값이 각각 선분 A와 A1으로 나타나는 라인을 위한 소정의 값 이상이 되고 선분 F와 F1으로 나타나는 라인에 의한 소정의 값 이하가 되도록 선택된다.

8. 소정의 Ds에 대해 Di와 Do을 위해 각각 선택된 값이:(a) 각각 선분 B와 B1으로 나타나는 라인의 값 이상이고; (b) 각각 선분 F와 F1으로 나타나는 라인의 값 이하이고; (c) 바람직하게 각각 E와 E1으로 나타내는 라인의 값 이하이다.

9. 여기의 원칙의 통상적인 적용에 있어서, 소정의 Ds에 대해 Di와 Do를 위해 선택되는 값이 각각 선분 C와 C1으로 나타나는 라인의 값 이상일 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게 이들이 각각 선분 E와 E1으로 나타나는 라인의 값 이하이다.

10. 이전에 나타낸 바와 같이, 도 27의 그래프는 Ds를 위한 하단부 상의 도 31과 Ds를 위한 상단부 상의 도 29에 의해 생성되는 연속적인 그래프의 중앙부이다. 따라서: 라인 A, A2, 및 A4는 연속적인 라인의 섹션이고; 라인 B, B2, 및 B4는 연속적인 라인의 섹션이고; 라인 C, C2, 및 C4는 연속적인 라인의 섹션이고; 라인 D, D2, 및 D4는 연속적인 라인의 연속이고; 라인 E, E2, 및 E4는 연속적인 라인의 섹션이고; 라인 F, F2, 및 F4는 연속적인 라인의 연속이고; 라인 G, G2, 및 G4는 연속적인 라인의 연속이다.

11. 유사하게, 도 28의 그래프는 위에 나타낸 바와 같이, 도 28, 도 30, 및 도 32를 구비하는 연속적인 그래프의 중앙 섹션이다. 따라서, 라인 A1, A3, 및 A5는 연속적인 라인의 섹션이고; 라인 B1, B3, 및 B5는 연속적인 라인의 섹션이고; 라인 C1, C3, 및 C5는 연속적인 라인의 섹션이고; 라인 D1, D3, 및 D5는 연속적인 라인의 연속이고; 라인 E1, E3, 및 E5는 연속적인 라인의 섹션이고; 라인 F1, F3, 및 F5는 연속적인 라인의 연속이고; 라인 G1, G3, 및 G5는 연속적인 라인의 연속이다.

12. 도 27 - 도 32의 그래프는 1.06인치(26.9mm) 내지 7.06인치(179mm)의 Ds(시일 직경) 범위에 걸쳐서, 소정의 Ds에 대해, 바람직한 Ds 값의 범위와 Do 값의 범위를 선택하는데 사용될 수 있다. 상이한 라인은 표에서 기술한 바와 같은 효과(Ae)를 위해, 사용가능한 정의된 범위를 나타낸다. 통상적으로 소정의 Ds에 대해 각각 Di와 Do를 위해 선택된 범위는 A(또는 A1)과 F(또는 F1)가 부분인 라인 상에 또는 그 사이에, 통상적으로 B(또는 B1)과 F(또는 F1)가 부분인 라인 상에 또는 그 사이에, 종종 C(또는 C1)과 E(또는 E1)가 부분인 라인 상에 또는 그 사이에 있을 것이다.

Ⅸ. 본 개시에 따라 선택된 원칙의 통상적인 요약

A. 통상적인 특징

본 개시에 따른 기술은 다양한 액체 필터 장치에 적용될 수 있다. 액체 필터 장치는 통상적으로 제1 및 제2 대향 단부 사이에서 연장하는 매체를 구비한다. 매체는 통상적으로 플리트가 있으며, 내부 플리트 직경(Di)과 외부 플리트 직경(Do)을 형성한다. 단부 캡의 양측 또는 일측은 개방 중앙 개구를 가질 수 있다.

통상적으로 적어도 하나의 단부 캡은 단부 캡으로부터 (매체로부터 멀어지는 방향으로) 축 방향 외부로 연장하는 돌출부 상에 위치되는 시일 지지부를 가진다. 통상적인 예에서, 시일 지지부로 지지되는 시일은 o-링이나. 대안도 가능하다. 시일은 내부로 또는 외부로 향하도록 지지될 수 있다. o-링 또는 또다른 시일은 통상적으로 시일 직경(Ds)를 정의한다.

필터 카트리지는 수리가능한 필터 가트리지로 사용될 수 있는에, 이는 사용 시에 하우징으로부터 분리되고 교환된다. 또한, 이것은 하우징 내에 영구히 포함될 수 있어서 수리 시에 하우징부와 교환될 수 있다.

여기에서 도면에 도시된 통상적인 시일 지지부는, 사용 시에 액체 필터 조립체 부품에 걸쳐서(또는 내부에서) 위치 내로 슬라이드하는 형식이다. 예에서, 시일 지지부는 포스트 또는 다른 구조에 걸쳐서 슬라이드되어 도시되며, 이를 통하여 개구 또는 유동 도관이 연장한다. 몇몇 장치에서 시일 지지부는 유동 개구의 내부에서 슬라이드할 수 있어서, 사용 시에 유동 개구를 형성하는 벽에 대항하여 밀봉한 다.

여기에서 설명에 나타난 형식의 시일 지지부는 통상적으로 호스 클램프 또는 유사한 구조 등의 외부 클램프 없이 위치에 넣어져서 시일을 제자리에 고정한다. 이런 장치는 때때로 여기에서 "비클램프" 또는 "클램핑하지 않는" 시일 지지부 또는 시일 장치, 또는 유사한 표현에 의해서 기술되어질 것이다.

본 개시의 원칙은 요구되면 어떠한 내부 라이너 및/또는 외부 라이너도 가지지 않는 장치를 제공하도록 이용될 수 있다.

본 개시에 따른 기술은 안에서 밖으로의 유동, 또는 밖에서 안으로의 유동을 위해 구성된 장치를 위해 이용될 수 있으며, 양측의 예가 모두 설명되어 있다.

본 개시에 따른 기술은 플리트가 있는 매체가 그 양측 또는 일측 상에 플리트가 있는 와이어 메쉬 또는 플리트가 있는 플라스틱 메쉬 지지부 등의 플리트가 있는 매체 지지부를 포함하는 시스템에 적용될 수 있다.

본 개시의 원칙은 다양한 효과를 달성하는 바람직한 시일 위치에 관한 것이다.

B. 균형점(Db)(Ae = 0)에 또는 그 위치의 요구되는 범위 내에 액체 필터 카트리지의 소정의 단부 캡을 위한 시일 직경의 위치.

본 개시의 일 측면에서, 적어도 액체 필터 장치의 제1 단부 캡이 이를 통하여 제1 중앙 개구를 가지고, 시일 지지부는 시일 직경(Ds)을 형성하도록 제1 단부 캡 상에 위치되고, 시일 직경은 0.85 - 1.15 DbA를 포함하는 범위 내에, 통상적으로 0.9 - 1.1 DbA를 포함하는 범위 내에, 그리고 바람직하게 0.95 - 1.05 DbA를 포 함하는 범위 내에 있으며, DbA는 사용 시에, 제2 단부 캡(B)을 향하거나 이로부터 멀어지는 제1 단부 캡(A) 상의 어떠한 축 방향 표면 힘도 없게 하는 직경이다. 물론, DbA는 위의 계산에 따라서 확인된 단부 캡을 위해 0(Ae = 0)의 효과적인 면적을 정의하는 위치이다.

물론, 본 개시의 이 측면의 몇몇 적용에 있어서, 양측 단부 캡은 그 안에 개구가 제공될 수 있으며, 양측 단부 캡에는 유사한 정의 내에서 그 위에 시일이 설치될 수 있다. 따라서, 제2 단부 캡(B) 상에는 0.85 - 1.15 DbB 범위 내에, 통상적으로 0.9 - 1.1 DbB, 그리고 종종 0.95 - 1.05 DbB 범위 내에 시일 직경(DsB)을 갖는 시일 부재를 위한 시일 지지부가 제공된다.

C. 시일 위치가 단부 캡의 외경과 외부 플리트 선단으로부터 이격되고 단부 캡의 내경과 내부 플리트 선단으로부터 이격되어 위치되는 액체 필터 장치의 준비.

본 개시에 따른 액체 필터 카트리지를 정의하는 또다른 측면은, 필터 카트리지가, 적어도 중앙 개구를 갖는 제1 단부 캡 상에, 플리트 선단의 내경(그리고 만약 존재한다면 단부 캡 개구)으로부터 적어도 0.1X에 상당하는 거리로 단부 캡을 가로질러 이격되는 시일 지지부가 제공되도록 하며, 여기에서 X는 플리트 선단의 외경(또는 비슷하다면 단부 캡 외부 둘레)과 플리트 선단의 내경(또는 비슷하고 존재한다면 단부 캡 개구) 사이의 거리에 상당하는 크기이다.

이런 상황에 대해, 통상적으로 시일 장치는 또한 단부 캡 상에서 외부 플리트 선단 직경(또는 비슷하다면 단부 캡 외부 둘레)으로부터 이격되는 거리로, 내부로, 적어도 0.1X에 상당하는 거리로 위치되어 있다.

몇몇 장치에 있어서, 유사한 정의가 개방되거나 폐쇄되거나 간에 제2 단부 캡을 위해 제공될 수 있다. 즉, 시일 장치는 내부 플리트 직경(또는 개구)으로부터 외부로, 그리고 외부 플리트 직경(또는 단부 캡 둘레)으로부터 내부로 내부 플리트 직경(또는 개구)과 외부 플리트 직경(또는 개구) 사이의 적어도 10%에 상당하는 거리로 이격되는 시일 직경을 형성하는 제2 단부 캡 상에 장착될 수 있다.

통상적으로, 몇몇 액체 필터 카트리지에서, 개방 단부 캡의 단부 캡 개구 직경은 내부 플리트 선단 직경과 대략 같을 것이다(또는 그보다 조금 더 작을 것이다). 또한, 몇몇 예에서 외부 단부 캡 직경은 외부 플리트 직경과 대략 같다. 그러나, 변화가 가능하다.

변화가 사용되는 경우, 간격은 플리트 선단 내경과 외경에 대하여 통상적으로 고려되어야 하는데, 이들 인자가 Ae를 제어하기 때문이다.

D. 내부 플리트 선단과 외부 플리트 선단으로부터 특정 양으로 이격되는 시일 위치를 갖는 액체 필터 카트리지.

본 발명의 다른 측면에 있어서, 시일이 내부 플리트 직경 또는 외부 플리트 직경 중 어느 하나 상에 제공되는 액체 필터 카트리지에 걸쳐서, 시일이 측부 플리트 직경과 외부 플리트 직경 모두로부터 적어도 5mm, 통상적으로 적어도 10mm, 그리고 보통 적어도 15mm의 거리로 이격되는 위치에 지지되도록 함으로써, 액체 필터 카트리지에는 장점이 제공되어 진다.

E. 영향을 받는 면적에 대해 정의되는 필터

통상적으로, 적어도 하나의 단부 캡, 그리고 몇몇 예에서 두 개의 단부 캡을 가지고 그 위의 시일 위치에 대해 정의되는 필터 카트리지를 제공하여, 시일 위치가 유사한 단부 캡과 플리트 선단 정의(Do 및 Di)의 Ae를 위한 값의 80% 이하, 통상적으로 55% 이하, 그리고 보통 20% 이하의 Ae(영향을 받는 면적)을 제공하고, 시일이 대략 내부 플리트 직경(Ds = Di)에 있는 표준 위치에 위치되는 것이 바람직하다.

F. 도 17 - 도 32의 플롯을 이용하여, Do, Di의 정의된 Ds 선택에 대해 정의되는 필터 카트리지.

여기에 설명된 기술의 또다른 측면에서, 제1 및 제2 단부 캡과 그 사이에서 연장하는 플리트가 있는 매체를 가지는 통상적으로 20 또는 그보다 더 큰 플리트 개수를 구비한 필터 카트리지는 Di와 Do 위치 사이에서 이격되어 위치되는 소정의 Ds에 대해 내부 플리트 선단 직경(Di)와 외부 플리트 선단 직경(Do)를 정의하여 구성될 수 있으며, 여기에서: 1.06인치(26.9mm) 내지 7.06인치(179.3mm)의 범위 내에서 소정의 값(Ds)에 대해;

(a) Ds(X축) 대 Do(y축)의 플롯으로부터, Do는 1.06인치, 1.32인치(26,9mm, 33.5mm)의 Ds, Do에서 7.06인치, 8.8인치(179mm, 224mm)의 Ds, Do까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이상이고; Do는 1.06인치, 1.68인치(26,9mm, 42.7mm)의 Ds, Do에서 7.06인치, 11.20인치(179mm, 284mm)의 Ds, Do까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이하이고;

(b) Ds(X축) 대 Di(y축)의 플롯으로부터, Di는 1.06인치, 0.66인치(26,9mm, 16.8mm)의 Ds, Di에서 7.06인치, 4.4인치(179mm, 112mm)의 Ds, Di까지 연장하는 라 인으로 정의되는 값 이상이고; Di는 1.06인치, 0.84인치(26,9mm, 21.3mm)의 Ds, Di에서 7.06인치, 5.6인치(179mm, 142mm)의 Ds, Di까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이하이다.

통상적으로:

(a) Ds(X축) 대 Do(y축)의 플롯으로부터, Do는 1.06인치, 1.4인치(26,9mm, 290mm)의 Ds, Do에서 7.06인치, 9.3인치(17.9mm, 236mm)의 Ds, Do까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이상이고; Do는 1.06인치, 1.4인치(26,9mm, 35.6mm)의 Ds, Do에서 7.06인치, 10.7인치(179mm, 272mm)의 Ds, Do까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이하이고;

(b) Ds(X축) 대 Di(y축)의 플롯으로부터, Di는 1.06인치, 0.7인치(26,9mm, 17.8mm)의 Ds, Di에서 7.06인치, 4.65인치(179mm, 118mm)의 Ds, Di까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이상이고; Di는 1.06인치, 0.8인치(26,9mm, 20.3mm)의 Ds, Di에서 7.06인치, 5.35인치(179mm, 135.9mm)의 Ds, Di까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이하이다.

물론, 다양한 또다른 바람직한 범위가 도 17 - 도 32의 그래프에 관하여 위에 설명한 바와 같이 이런 플롯을 사용하여 정의될 수 있다.

G. 액체 필터 조립체.

물론, 여기에 설명된 기술은 (수리가능한 또는 그 이외의)필터 카트리지를 갖는 하우징을 구비한 액체 필터 조립체를 개발하는데 이용될 수 있다. 통상적으로, 하우징은 필터 카트리지를 지지하도록 구성되며, 필터 카트리지는 여기에 논의 된 통상적인 원칙에 따라서, 예를 들어 섹션 Ⅸ A - F에서 위에 나타낸 바와 같이 선택되어 진다.

H. 여과하는 방법.

장점은, 여과되는 액체가 위의 이들 Ⅸ G에 따라서, 조립체를 통하여 통과되는 액체를 여과하는 조작에 기인한다. 이 장점은 필터 카트리지의 하나 또는 그 이상의 단부 캡 상의 장점에 기인한다.

여기의 많은 예에서, 시일이 내부 플리트 직경, 즉 Ds = Di에 위치되는 표준에 참조됨을 이해하여야 한다. 계산의 목적을 위해, 표준은 Ds - Di 이었음을 가정하였다. 몇몇 실제로 선행하는 예에서, 이들은 이로부터 작은 변화일 수 있었다.

본 발명은 액체 필터에 관한 것으로, 특히 바람직한 시일 장치를 가지고, 몇몇 예에서 어떠한 축 방향 하중 지지 라이너도 갖지 않는 수리가능한 필터 카트리지를 이용하는 액체 필터에 관한 것이다. 또한 액체 필터는 다양한 적용을 위해 사용될 수 있다.

Claims (27)

1. 액체 필터 조립체의 하우징 내부에서 작동 사용하는 액체 필터 카트리지로서,

   (a) 제1 및 제2의, 대향하는, 단부 캡으로서;

   (ⅰ) 적어도 상기 제1 단부 캡은 이것을 통하여 제1 중앙 개구를 가지는, 제1 및 제2의, 대향하는, 단부 캡;

   (b) 상기 제1 및 제2 단부 캡 사이에서 연장하고, 고정되는 필터 매체의 연장부로서;

   (ⅰ) 상기 필터 매체의 연장부는 상기 중앙 개구와 유체 유동을 연통하여 개방 중앙 체적을 형성하는, 필터 매체 연장부; 및

   (c) 상기 제1 중앙 개구의 직경보다 더 큰 시일 직경(DsA)을 제공하는 위치에 위치되는 상기 제1 단부 캡 상의 제1 시일 장치로서;

   (ⅰ) DsA는 0.85 - 1.15 DbA를 포함하는 범위 내에 있고:

   (A) DbA는 사용 시에 상기 제2 단부 캡(B)으로부터 멀어지거나 또는 이를 향하는 상기 제1 단부 캡(A) 상의 어떠한 전체 축 방향 표면 힘도 초래하지 않는 직경인, 제1 시일 장치를 구비하는, 액체 필터 카트리지.
2. 청구항 1에 있어서,

   (a) DsA는 0.9 - 1.1 DbA를 포함하는 범위 내에 있는, 액체 필터 카트리지.
3. 청구항 2에 있어서,

   (a) DsA는 0.95 - 1.05 DbA를 포함하는 범위 내에 있는, 액체 필터 카트리지.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   (a) 상기 제1 단부 캡은 개방 단부 캡이고;

   (b) 상기 제2 단부 캡은 이것을 통하여 제2 중앙 개구를 갖는 개방 단부 캡인, 액체 필터 카트리지.
5. 청구항 4에 있어서,

   (a) 상기 카트리지는 상기 제2 중앙 개구의 직경보다 더 크거나 또는 같은 시일 직경(DsB)을 제공하도록 위치되는 상기 제2 단부 캡 상의 제2 시일 장치를 포함하고;

   (ⅰ) DsB는 0.85 - 1.15 DbB를 포함하는 범위 내에 있으며:

   (A) DbB는 사용 시에 상기 제1 단부 캡으로부터 멀어지거나 또는 이를 향하는 상기 제2 단부 캡 상의 어떠한 전체 표면 축 방향 힘도 초래하지 않는 직경인, 액체 필터 카트리지.
6. 청구항 5에 있어서,

   (a) DsB는 0.9 - 1.1 DbB를 포함하는 범위 내에 있는, 액체 필터 카트리지.
7. 청구항 6에 있어서,

   (a) DsB는 0.95 - 1.05 DbB를 포함하는 범위 내에 있는, 액체 필터 카트리지.
8. 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,

   (a) 상기 제2 시일 장치는 위에 시일 부재를 갖는 축 방향 외부로 향하는 제2 반경 방향의 시일 지지부를 구비하는, 액체 필터 카트리지.
9. 액체 필터 조립체의 하우징 내부에서 작동 사용하는 액체 필터 카트리지로서,

   (a) 제1 및 제2의, 대향하는, 단부 캡으로서;

   (ⅰ) 상기 제1 단부 캡은 제1 중앙 개구 및 제1 외부 주변 엣지를 가지는, 제1 및 제2의, 대향하는, 단부 캡;

   (b) 상기 제1 및 제2 단부 캡 사이에서 연장하고, 고정되는 플리트가 있는 필터 매체(pleated filter media)의 연장부로서;

   (ⅰ) 상기 필터 매체의 연장부는 상기 제1 및 제2 개구와 유체 유동을 연통하여 개방 중앙 체적을 형성하는 플리트가 있는 필터 매체의 연장부;

   (c) 사용 시에 액체 필터 조립체 일부로 시일을 형성하도록 위치되는 상기 제1 단부 캡 상의 제1 시일 장치로서;

   (ⅰ) 상기 제1 단부 캡은 플리트 선단의 외경(DoA)에서 상기 플리트 선단의 내경(DiA)을 뺀 것에 상당하는 크기 X를 가지고;

   (ⅱ) 상기 제1 시일 장치는, 상기 제1 단부 캡 상에서, 적어도 0.1X의 거리로 상기 내부 플리트 선단 및 외부 플리트 선단 양측으로부터 반경 방향으로 이격되는 위치에 위치되는 직경에 상당하는 시일 직경을 갖는 시일을 지지하는 위치에서 상기 제1 단부 캡으로부터 축 방향 외부로 돌출하는 비클램프 시일 지지부(non-clamp seal support)를 포함하는 제1 시일 장치를 구비하는, 액체 필터 카트리지.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 제1 단부 캡은 개방 단부 캡이고;

    (b) 상기 제2 단부 캡은 폐쇄 단부 캡인, 액체 필터 카트리지.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 제1 시일 장치는 위에 시일 부재를 갖는 축 방향 외부로 향하는 제1 반경 방향 시일 지지부를 구비하는, 액체 필터 카트리지.
12. 청구항 9에 있어서,

    (a) 상기 제2 단부 캡은 제1 중앙 개구 및 제1 외부 주변 엣지를 가지고;

    (b) 상기 제2 단부 캡 상의 제2 시일 장치는 사용 시에 상기 액체 필터 조립체 일부로 시일을 형성하도록 위치되며;

    (ⅰ) 상기 제2 단부 캡은 중앙 개구와, 플리트 선단의 외경(DoB)에서 플리트 선단의 내경(DiB)을 뺀 것에 상당하는 크기 Y를 가지고;

    (ⅱ) 상기 제1 시일 장치는, 상기 제2 단부 캡 상에 적어도 0.1Y의 거리로 내부 플리트 선단과 외부 플리트 선단 양측으로부터 반경 방향으로 이격되는 위치에 위치되는 직경에 상당하는 시일 직경을 갖는 시일을 지지하는 위치에 상기 제1 단부 캡으로부터 축 방향 외부로 돌출하는 비클램프 시일 지지부를 포함하는, 액체 필터 카트리지.
13. 액체 필터 조립체의 하우징 내부에서 작동 사용하는 액체 필터 카트리지로서,

    (a) 제1 및 제2의, 대향하는, 단부 캡으로서;

    (ⅰ) 상기 제1 단부 캡은 이것을 통하여 제1 중앙 개구를 가지는 제1 및 제2의, 대향하는, 단부 캡;

    (b) 상기 제1 및 제2 단부 캡 사이에서 연장하고, 고정되는 플리트가 있는 필터 매체의 연장부로서;

    (ⅰ) 상기 필터 매체의 연장부는 상기 중앙 개구와 유체 유동을 연통하여 개방 중앙 체적을 형성하고;

    (ⅱ) 상기 필터 매체는 내경(Di)과 외경(Do)을 형성하는, 플리트가 있 는 필터 매체의 연장부; 및,

    (c) 위에 시일 부재를 갖는 축 방향 외부로 향하는 반경 방향 시일 지지부를 구비하는 상기 제1 단부 캡 상의 제1 시일 장치로서;

    (ⅰ) 상기 시일 부재가 Do를 향하여 Di로부터 적어도 5mm, 그리고 Di를 향하여 Do로부터 적어도 5mm 이격되는 위치에 시일 직경(Ds)을 제공하도록 위치되는, 제1 시일 장치를 구비하는, 액체 필터 카트리지.
14. 청구항 13에 따른 액체 필터 조립체로서,

    (a) 상기 시일 부재가, Do를 향하여 Di로부터 적어도 10mm, 그리고 Di를 향하여 Do로부터 적어도 10mm 이격되는 위치에 시일 직경(Ds)을 제공하도록 위치되는, 액체 필터 조립체.
15. 청구항 13 또는 청구항 14에 따른 액체 필터 조립체로서,

    (a) 상기 시일 부재가, Do를 향하여 Di로부터 적어도 15mm, 그리고 Di를 향하여 Do로부터 적어도 15mm 이격되는 위치에 시일 직경(Ds)을 제공하도록 위치되는, 액체 필터 조립체.
16. 액체 필터 조립체의 하우징 내부에서 작동 사용하는 액체 필터 카트리지로서,

    (a) 제1 및 제2의, 대향하는, 단부 캡;

    (b) 상기 제1 및 제2 단부 캡 사이에서 연장하고, 고정되는 필터 매체의 연장부로서;

    (ⅰ) 상기 필터 매체의 연장부는 상기 중앙 개구와 유체 유동을 연통하여 개방 중앙 체적을 형성하고;

    (ⅱ) 상기 필터 매체는 내경(Di) 및 외경(Do)을 형성하는, 필터 매체의 연장부; 및,

    (c) 위에 시일 부재를 갖는 축 방향 외부로 향하는 반경 방향 시일 지지부를 구비하는 상기 제1 단부 캡 상의 제1 시일 장치로서;

    (ⅰ) 상기 시일 부재는, 상기 단부 캡 상의 영향을 받는 면적(Ae)의 절대값이 Do와 Di의 카트리지를 위한 영향을 받는 면적(Astd)의 절대값의 80% 이하인 위치에서, 하지만 시일이 Di에 위치된 채로, Do와 Di로부터 이격되는 위치에 시일 직경(Ds)을 제공하도록 위치되는, 제1 시일 장치를 구비하는, 액체 필터 카트리지.
17. 청구항 16에 있어서,

    (a) 상기 시일 부재는, 상기 단부 캡 상의 영향을 받는 면적(Ae)의 절대값이 Do와 Di의 카트리지를 위한 영향을 받는 면적(Astd)의 절대값의 55% 이하인 위치에서, 하지만 시일이 Di에 위치된 채로, Do와 Di로부터 이격되는 위치에 시일 직경(Ds)을 제공하도록 위치되는, 액체 필터 카트리지.
18. 청구항 16에 있어서,

    (a) 상기 시일 부재는, 상기 단부 캡 상의 영향을 받는 면적(Ae)의 절대값이 Do와 Di의 카트리지를 위한 영향을 받는 면적(Astd)의 절대값의 20% 이하인 위치에서, 하지만 시일이 Di에 위치된 채로, Do와 Di로부터 이격되는 위치에 시일 직경(Ds)을 제공하도록 위치되는, 액체 필터 카트리지.
19. 액체 필터 조립체의 하우징 내부에서 작동 사용하는 액체 필터 카트리지로서,

    (a) 제1 및 제2의, 대향하는, 단부 캡으로서;

    (ⅰ) 상기 제1 단부 캡은 이것을 통하여 제1 중앙 개구를 가지는, 제1 및 제2의, 대향하는, 단부 캡;

    (b) 상기 제1 및 제2 단부 캡 사이에서 연장하고, 고정되는 플리트가 있는 필터 매체의 연장부로서;

    (ⅰ) 상기 필터 매체의 연장부는 상기 중앙 개구와 유체 유동을 연통하여 개방 중앙 체적을 형성하고;

    (ⅱ) 상기 필터 매체는 적어도 20개의 플리트 개수를 가지고, 내경(Di) 및 외경(Do)을 형성하는, 플리트가 있는 필터 매체 연장부; 및

    (c) 위에 시일 부재를 갖는 축 방향 외부로 향하는 비클램프 반경 방향 시일 지지부를 구비하는 상기 제1 단부 캡 상의 제1 시일 장치로서;

    (ⅰ) 상기 시일 부재가 시일 직경(Ds)을 형성하고;

    (ⅱ) 상기 시일 직경(Ds)이 1.06 인치(26.9mm) 내지 7.06 인치 (179.3mm) 범위 내의 값을 가지며;

    (ⅲ) Ds(x축) 대 Do(y축)의 플롯에서, Do는 Ds, 1.06 인치, 1.32 인치(26.9mm, 33.5mm)의 Do로부터, Ds, 7.06 인치, 8.8 인치(179 mm, 224mm)의 Do까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이상이고; Do는 Ds, 1.06 인치, 1.68 인치(26.9mm, 42.7mm)의 Do로부터, Ds, 7.06 인치, 11.20 인치(179mm, 284mm)의 Do까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이하이고;

    (ⅳ) Ds(x축) 대 Di(y축)의 플롯에서, Di는 Ds, 1.06 인치, 0.66 인치(26.9mm, 16.8mm)의 Di로부터, Ds, 7.06 인치, 4.4 인치(179 mm, 112mm)의 Di까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이상이고, Di는 Ds, 1.06 인치, 0.84 인치(26.9mm, 21.3mm)의 Di로부터, Ds, 7.06 인치, 5.6 인치(179mm, 142mm)의 Di까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이하인, 제1 시일 장치를 구비하는 액체 필터 조립체의 하우징 내부에서 사용하는 액체 필터 카트리지.
20. 청구항 19에 있어서,

    (a) Ds(x축) 대 Do(y축)의 그래프에서, Do는 Ds, 1.06 인치, 1.4 인치(26.9mm, 290mm)의 Do로부터, Ds, 7.06 인치, 9.3 인치(17.9 mm, 236mm)의 Do까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이상이고; Do는 Ds, 1.06 인치, 1.4 인치(26.9mm, 35.6mm)의 Do로부터, Ds, 7.06 인치, 10.7 인치(179mm, 272mm)의 Do까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이하이고;

    (b) Ds(x축) 대 Di(y축)의 그래프에서, Di는 Ds, 1.06 인치, 0.7 인치(26.9mm, 17.8mm)의 Di로부터, Ds, 7.06 인치, 4.65 인치(179 mm, 118mm)의 Di까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이상이고; Di는 Ds, 1.06 인치, 0.8 인치(26.9mm, 20.3mm)의 Di로부터, Ds, 7.06 인치, 5.35 인치(179mm, 135.9mm)의 Di까지 연장하는 라인으로 정의되는 값 이하인, 액체 필터 카트리지.
21. 청구항 19 또는 청구항 20에 있어서,

    (a) Ds는 1.76 인치(44.7mm) 내지 3.88 인치(98.6mm)의 범위 내에 있는, 액체 필터 카트리지.
22. 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 축 방향 하중 코어가 없는 구성(axial load coreless construction)을 가지는 필터 카트리지.
23. 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 축 방향 하중 외부 라이너가 없는 구성을 가지는 필터 카트리지.
24. 청구항 1 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,

    (a) 상기 필터 카트리지가 수리가능한(serviceable) 필터 카트리지로 구성되는 필터 카트리지.
25. (a) 하우징; 및

    (b) 상기 하우징 내에 작동 가능하게 위치되는 청구항 1 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 따른 필터 카트리지를 구비하는 액체 필터 조립체.
26. .
27. (a) 여과되는 액체를 청구항 1 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 따른 원통형 필터 카트리지를 통하여 통과시키는 단계를 포함하는 액체 필터 조립체를 조작하는 방법.

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