KR20160067128A - 언듈레이팅 시일을 갖는 필터 요소 - Google Patents

언듈레이팅 시일을 갖는 필터 요소 Download PDF

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KR20160067128A
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Abstract

필터 조립체 내의 베이스의 대응하는 언듈레이팅 상부면과 정합하도록 축방향 전후로 언듈레이팅하는 비드를 갖는 환형 탄성 밀봉 장치를 구비한 필터 요소가 제공된다. 언듈레이팅 비드는 액밀성 시일을 제공하는 한편, 베이스에 대한 필터 요소의 상대 회전을 구속한다.

Description

언듈레이팅 시일을 갖는 필터 요소{FILTER ELEMENT WITH UNDULATING SEAL}
본 출원은 2013년 10월 8일자로 출원된 미국 가출원 61/888,302호를 우선권으로 하며, 그 내용은 본원에 참고로 편입된다.
본 발명은 일반적으로 유체 필터 및 조립체, 더욱 상세하게 자동차 연료 시스템용 연료 필터 및 조립체에 관한 것이다.
예컨대 차량용의 소정 연료 시스템에서, 펌프는 시스템, 예컨대 탱크로부터 엔진으로 연료를 이동시키도록 제공된다. 필터 요소는 하류의 구성요소를 보호하도록 펌프의 하류(압력측 상에)에 제공될 수 있다. 시스템의 시동 및 작동 동안에, 공기는 필터 하우징 내로 푸시될 수 있다. 공기가 요소를 통해 푸시되는 것을 회피하기 위해서는 하우징 내에 축적된 공기를 벤팅하는 것이 바람직하다. 공기는 불규칙한 연료 전달을 형성하여, 하류의 구성요소의 성능에 영향을 미칠 수 있다.
하우징이 연료로 충전됨에 따라 공기가 하우징 외부로 서서히 배출되게 하기 위해, 하우징의 상부에는 벤트 오리피스가 제공될 수 있다. 오리피스를 적절하게 크기설정함으로써 그리고 하우징의 상부에 오리피스를 위치시킴으로써, 오리피스는 공기가 실질적으로 벤트되게만 할 것이다. 임의의 연료 손실이 상당히 미미하여 공기가 탱크로 다시 수집되어 지향될 수 있다.
본 발명은 스탠드파이프 조립체 내의 베이스의 대응하는 언듈레이팅 상부면과 정합하도록 축방향 전후로 언듈레이팅하는 비드를 갖는 환형 탄성 밀봉 장치를 제공한다. 언듈레이팅 비드는 액밀성 시일을 제공하는 한편, 베이스에 대한 필터 요소의 상대 회전을 구속한다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 융기부와 오목부를 갖는 베이스로부터 상측방향으로 연장되는 스탠드파이프 부재를 갖는 스탠드파이프 조립체(standpipe assembly)를 구비한 필터 요소가 제공된다. 상기 필터 요소는, 중심축을 갖고 중앙 캐비티를 형성하며, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 여과 매체 링(ring of filtration media); 상기 여과 매체 링의 제1 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제1 엔드 캡; 상기 여과 매체 링의 제2 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제2 엔드 캡; 상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡 사이에서 상기 여과 매체 링의 중앙 캐비티 내에 배치되며, 상기 여과 매체 링을 내측에서 지지하는 지지 코어; 및 상기 제2 엔드 캡에 의해 이송되며 상기 제2 엔드 캡 내의 중앙 개구의 경계를 이루는 환형 탄성 밀봉 장치로서, 상기 환형 탄성 밀봉 장치는 오목부에 의해 원주방향으로 이격된 복수의 축방향 외측으로의 융기부를 갖고, 상기 융기부와 오목부는 상기 환형 탄성 밀봉부의 내부면으로부터 반경방향 내측으로 돌출하는, 상기 환형 탄성 밀봉 장치를 구비하며, 상기 필터 요소가 상기 스탠드파이프 조립체에 조립될 때, 상기 필터 요소 상의 상기 융기부는 스탠드파이프 베이스 상의 오목부와 정합하여, 상기 스탠드파이프 베이스에 대한 상기 필터 요소의 상대 회전을 구속가능하다.
상기 융기부와 오목부는 상기 환형 탄성 밀봉부의 내부면으로부터 반경방향 내측으로 돌출한다.
상기 융기부와 상기 오목부는 환형 언듈레이팅 비드(annular undulating bead)에 의해 형성된다.
상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 스탠드파이프 부재의 외부벽으로의 밀봉을 위해 상기 융기부와 오목부로부터 축방향으로 이격된 반경방향 내측으로 돌출하는 비드(radially inwardly protruding bead)를 더 구비한다.
상기 반경방향 내측으로 돌출하는 비드는 상기 환형 탄성 밀봉부의 내부면 상에 형성된다.
상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 지지 코어의 내부벽으로의 밀봉을 위해 상기 융기부와 오목부로부터 축방향으로 이격된 반경방향 외측으로 돌출하는 비드(radially outwardly protruding bead)를 더 구비한다.
상기 반경방향 외측으로 돌출하는 비드는 상기 환형 탄성 밀봉부의 외부면 상에 형성된다.
상기 환형 탄성 밀봉 장치는, 상기 지지 코어로부터 상기 베이스와 상기 스탠드파이프 부재 사이에 형성된 캐비티로 유체 흐름을 허용하도록 복수의 원주방향으로 이격된 관통 통로(circumferentially spaced through-passages)를 더 구비한다.
상기 관통 통로는 상기 환형 탄성 밀봉부의 상부 및 측부를 통해 연장된다.
상기 관통 통로는 인접한 융기부들 사이에서 원주방향으로 이격되며, 상기 오목부 중 해당하는 하나와 각각 정렬된다.
상기 환형 탄성 밀봉 장치는 환형 상부, 상기 환형 상부로부터 축방향 상측으로 연장되는 환형 헤드부, 및 상기 환형 상부로부터 축방향 하측으로 연장되는 환형 스커트벽을 구비한다.
상기 헤드부는 상기 스탠드파이프 부재의 외부벽으로의 밀봉을 위해 상기 융기부와 오목부로부터 축방향으로 이격된 반경방향 내측으로 돌출하는 비드(radially inwardly protruding bead)와, 상기 지지 코어의 내부벽으로의 밀봉을 위해 상기 반경방향 내측으로 돌출하는 비드로부터 축방향으로 이격된 반경방향 외측으로 돌출하는 비드(radially outwardly protruding bead)를 구비한다.
상기 반경방향 내측으로 돌출하는 비드는 상기 헤드부의 내부면 상에 형성되고, 상기 반경방향 외측으로 돌출하는 비드는 상기 헤드부의 외부면 상에 형성된다.
상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 상부와 상기 스커트벽을 통해 각각 연장되는 복수의 원주방향으로 이격된 관통 통로를 더 구비한다.
상기 지지 코어는, 상기 여과 매체 링을 통해 반경방향으로 통과하는 유체 흐름이 상기 코어를 통해 상기 중앙 캐비티 내로 반경방향으로 통과하게 하는 천공 프레임(perforate frame)을 갖는다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 중심축을 갖고 중앙 캐비티를 형성하며, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 여과 매체 링(ring of filtration media); 상기 여과 매체 링의 제1 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제1 엔드 캡; 상기 여과 매체 링의 제2 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제2 엔드 캡; 상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡 사이에서 상기 여과 매체 링의 중앙 캐비티 내에 배치되며, 상기 여과 매체 링을 내측에서 지지하는 지지 코어; 및 상기 제2 엔드 캡에 의해 이송되며 중앙 개구의 경계를 이루는 환형 탄성 밀봉 장치로서, 상기 환형 탄성 밀봉 장치는, 상기 환형 탄성 밀봉 장치의 외주부 둘레로 연장되는 스커트벽을 갖고, 상기 스커트벽의 내부면은 스탠드파이프 조립체의 베이스의 대응하는 언듈레이팅 상부면과 정합하도록 축방향 전후로 언듈레이팅하는 반경방향 내측으로 돌출하는 비드를 갖는, 필터 요소가 제공된다.
상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 스탠드파이프 부재의 외부벽으로의 밀봉을 위해 언듈레이팅 비드로부터 축방향으로 이격된 제2 반경방향 내측으로 돌출하는 비드를 더 구비한다.
상기 제2 반경방향 내측으로 돌출하는 비드는 상기 환형 탄성 밀봉부의 내부면 상에 형성된다.
상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 지지 코어의 내부벽으로의 밀봉을 위해 언듈레이팅 비드로부터 축방향으로 이격된 반경방향 외측으로 돌출하는 비드를 더 구비한다.
상기 반경방향 외측으로 돌출하는 비드는 환형 탄성 밀봉부의 외부면 상에 형성된다.
상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 지지 코어로부터 상기 베이스와 상기 스탠드파이프 부재 사이에 형성된 캐비티로의 유체 흐름을 허용하는 복수의 원주방향으로 이격된 관통 통로를 더 구비한다.
각각의 관통 통로는 상기 환형 탄성 밀봉부의 상부와, 상기 스커트벽을 통해 연장된다.
상기 지지 코어는 상기 여과 매체 링을 통해 반경방향으로 통과하는 유체 흐름이 상기 코어를 통해 상기 중앙 캐비티 내로 반경방향으로 통과하게 하는 천공 프레임을 갖는다.
본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 페쇄 단부와 개방 단부를 갖는 캐니스터와, 유체를 하우징 내로 여과되게 지향시키는 입구 포트를 구비한 하우징; 상기 캐니스터의 개방 단부를 위해 상기 캐니스터와 함께 내부 챔버를 형성하는 커버; 상기 하우징의 내부 챔버 내에 배치된 필터 요소로서, 상기 필터 요소는, 중심축을 갖고 중앙 캐비티를 형성하며, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 여과 매체 링, 상기 여과 매체 링의 제1 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제1 엔드 캡, 상기 여과 매체 링의 제2 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제2 엔드 캡, 상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡 사이에서 상기 여과 매체 링의 중앙 캐비티 내에 배치되며, 상기 여과 매체 링을 내측에서 지지하는 지지 코어, 및 상기 제2 엔드 캡에 의해 이송되며 중앙 개구의 경계를 이루는 환형 탄성 밀봉 장치로서, 상기 환형 탄성 밀봉 장치는 복수의 밸리에 의해 원주방향으로 동등하게 이격된 복수의 힐(hills)을 형성하는 언듈레이팅 반경방향 내측으로 돌출하는 비드를 갖는, 상기 환형 탄성 밀봉 장치를 구비하는, 상기 필터 요소; 및 상기 하우징의 내부 챔버 내에 배치되는 스탠드파이프 조립체로서, 상기 스탠드파이프 조립체는 베이스, 상기 캐니스터의 폐쇄 단부로부터 멀어지게 상기 베이스로부터 상측으로 연장되는 스탠드파이프 부재, 및 상기 스탠드파이프 조립체를 통해 형성된 흐름 채널을 구비하며, 상기 베이스는 복수의 밸리(valleys)에 의해 원주방향으로 동등하게 이격된 복수의 힐을 형성하는, 상기 스탠드파이프 조립체를 구비하며, 상기 환형 탄성 밀봉 장치 상의 상기 복수의 힐과 밸리는 상기 스탠드파이프 조립체의 베이스 상의 복수의 힐과 밸리와 정합하여, 상기 베이스에 대한 상기 필터 요소의 상대 회전을 구속하는, 필터 조립체가 제공된다.
상기 스탠드파이프 조립체의 베이스는 상기 하우징으로의 밀봉을 위해 시일을 수용하는 그루브를 구비한다.
상기 스탠드파이프 조립체는 리테이너 링에 의해 상기 하우징에 고정된다.
상기 스탠드파이프 조립체의 베이스는 복수의 원주방향으로 이격된 반경방향 외측 돌출부를 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 전술한 특징 및 다른 특징을 더욱 상세하게 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 조립체에 대한 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 예시적인 필터 요소와 예시적인 스탠드파이프에 대한 부분 단면도,
도 3은 예시적인 스탠드파이프에 대한 사시도,
도 4는 도 3의 4-4선에 따라 취한 에시적인 스탠드파이프에 대한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 예시적인 필터 요소에 대한 부분 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 예시적인 환형 밀봉 장치에 대한 상부 사시도,
도 7은 예시적인 환형 밀봉 장치에 하부 사시도,
도 8은 예시적인 환형 밀봉 장치에 대한 평면도,
도 9는 도 8의 9-9선을 따라 취한 예시적인 환형 밀봉 장치에 대한 단면도.
본 출원의 원리는 유체 시스템, 예컨대 차량의 연료 시스템 내의 연료 스트림으로부터 미립자 및 다른 오염물을 제거하기 위한 필터 조립체에 대한 특정한 적용을 가지므로, 본원에서 주로 후술될 것이다. 본 발명의 원리는 유체, 예컨대 항공기 내의 유압 유체로부터 미립자를 제거하는 것이 바람직한 다른 필터 조립체에 적용가능할 수 있다.
도면, 우선 도 1을 참조하면, 필터 조립체는 참조부호 10으로 지칭된다. 필터 조립체(10)는 차량의 연료 시스템, 예컨대 탱크로부터 엔진으로 연료를 이동시키기 위한 펌프의 압력측 상에, 즉 하류에 위치될 수 있다. 물론, 필터 조립체의 다른 위치 및 적용이 가능하다.
필터 조립체(10)는 하측의 폐쇄 단부(16)와 상측의 개방 단부(18)를 갖는 원통형 캐니스터(14)를 포함하는 하우징(12)을 구비한다. 컵-형상의 커버(20)는 캐니스터(14)의 개방 단부(18)에 부착되어, 그와 함께 내부 챔버(22)를 형성한다. 캐니스터(14)는 커버가 캐니스터(14) 상에 나사 결합되고 해제되게 하도록 커버(20) 상의 쓰레드(26)와 정합하는 쓰레드(24)를 구비하고, 커버(20)를 캐니스터(14)에 밀봉하도록 적절한 시일(28)(예컨대, O-링)이 제공될 수 있다. 제1 포트(연료 입구)(30)는 하우징(12) 내에서 (예컨대, 펌프 또는 탱크로부터) 여과되게 연료를 지향시키도록, 예컨대 캐니스터(14)의 측부를 따라 또는 단부벽(16) 내에 제공된다. 제2 포트(유체 출구)(32)는 하우징(12)으로부터 하류의 구성요소, 예컨대 엔진으로 여과된 연료를 지향시키도록, 예컨대 단부벽(16) 내에 제공된다. 또한, 제3 포트(드레인)는 공기 및 임의의 관련된 누설 연료가 탱크 또는 저장기로 다시 지향하도록, 예컨대 캐니스터(14)의 측부를 따라 제공된다. 바람직하게, 캐니스터는 종래의 공정(예컨대, 다이 캐스팅, 기계가공 등)을 이용하여 금속 또는 다른 적절한 재료로 형성된다.
도 2-4를 참조하면, 스탠드파이프 조립체(40)는 하우징(12)의 내부 챔버(22) 내에 배치되며, 베이스(42)와, 하우징(12)의 폐쇄 단부(16)로부터 개방 단부(18)를 향해 멀어지게 중앙에 위치되어 축방향 상측으로 연장되는 기다란 스탠드파이프 부재(44)를 구비한다. 스탠드파이프 부재(44)는 유체 흐름을 위해 스탠드파이프 부재를 통해 형성되는 흐름 채널(46)을 구비한다. 유체는 내부 챔버(22)를 통해 흘려서 스탠드파이프 부재(44)의 상부에서 하나 이상의 개구(48)를 통해 흐름 채널(46)에 도입된다.
베이스(42)는 공기 및 임의의 관련된 누설 연료가 제3 포트로 흐르는 그 바닥면 내의 하나 이상의 채널(미도시)과, 복수의 원주방향으로 이격된 반경방향 외측 돌출부(50)를 선택적으로 구비할 수 있다. 돌출부(50)는 챔버(22) 내에 필터 요소를 정렬하기 위해 임의의 적절한 형상, 예컨대 쐐기 형상일 수 있다. 또한, 베이스(42)는 하우징(12)의 폐쇄 단부(16)에 베이스(42)를 밀봉하기 위해 적절한 시일, 예컨대 O-링(54)을 수용하는 시일 그루브(52)를 구비한다. 스탠드파이프 조립체(40)를 폐쇄 단부(16)에 고정식으로 부착하기 위해, 베이스(42)는 적절한 리테이너(58), 예컨대 리테이너 링을 수용하도록 시일 그루브(52)의 상부와 돌출부(50)의 하부 사이에 형성된 환형 슬롯(56)을 구비한다.
더욱 상세하게 후술되는 바와 같이, 베이스(42)는 필터 요소의 대응하는 언듈레이팅 비드와 정합하도록 복수의 오목부(64)(또는 밸리)에 의해 원주방향으로 동등하게 이격된 복수의 융기부(62)(또는 힐)를 형성하는 언듈레이팅 상부면(60)을 더 구비한다. 융기부(62)는 돌출부(50)와 축방향으로 정렬됨으로써 각각의 융기부(62)가 대응하는 돌출부(50)를 그 아래에 갖는다.
바람직하게, 베이스(42)와 스탠드파이프 부재(44)는 종래의 재료, 예컨대 금속 또는 플라스틱으로 원피스(단일)로 형성되며, 성형 공정 동안에 채널이 형성된다. 또한, 스탠드파이프 부재는 다수의 피스로 함께 고정되게 형성될 수도 있다. 예를 들면, 스탠드파이프 부재(44)는 원피스로 형성되어 베이스(42)에 (예컨대, 접착제 또는 프레스-핏으로) 부착될 수 있다. 또한, 스탠드파이프 조립체(40)의 모두 또는 일부는 원피스(단일)로 단부벽(16)과 함께 형성될 수 있다.
도 1, 2 및 5를 참조하면, 필터 조립체(10)는 하우징(12) 내부에 위치된 필터 요소(70)를 더 구비한다. 필터 요소(70)는 중심축을 갖고 중앙 캐비티(74)를 형성하는 여과 매체 링(ring of filtration media)(72)을 구비하고, 제1 상단부(76)와 제2 하단부(78)를 갖는다. 여과 매체 링(72)은 특정 적용에 적절한 효율 및 구조(주름형(pleated), 블로운(blown) 등)를 갖는 재료로 형성된다.
또한, 필터 요소는 원형 바디부(82)를 구비하며, 예컨대 적절한 포팅 컴파운드(potting compound)에 의해 매체 링(72)의 제1 단부(76)에 밀봉식으로 접착되는 제1 엔드 캡(80)을 구비한다. 복수의 가요성 핑거(84)는 바디부(82)의 외부면 상에 제공되어, 커버(20)의 내부면 상에서 적절한 기하학적 형상(탭, 그루브 등)으로 일시적인 로킹 결합을 위해 축방향 상측/외측으로 돌출할 수 있다. 짧은 환형 스커트(86)는 제1 엔드 캡(80)의 외주부 둘레로 연장되며, 매체 링(70)을 지지하기 위해 외측방향으로 경계를 이루도록 매체 링(70)의 제2 단부(78)를 향해 제1 엔드 캡(80)으로부터 짧은 거리로 돌출한다. 짧은 환형 칼라(88)는 바디부(82)의 내부면으로부터 매체 링의 중앙 캐비티(74) 내로 축방향 내측(하측)으로 연장된다. 벤트 오리피스(미도시)는, 예컨대 매체 링(70)의 중심축을 따라 또는 매체 링(70)으로부터 반경방향 내측으로 엔드 캡의 바디부(82) 내에 제공될 수 있다. 원피스(단일)로 형성된 것으로 도시되지만, 제1 엔드 캡(80)은 다수의 피스로 형성될 수 있고, 임의의 적절한 재료, 예컨대 플라스틱으로 종래의 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
필터 요소는 중앙 개구(94)를 형성하는 환형의 바디부(92)를 구비하며, 예컨대 적절한 포팅 컴파운드(potting compound)에 의해 매체 링(72)의 제2 단부(78)에 밀봉식으로 접착되는 제2 엔드 캡(90)을 추가로 구비한다. 짧은 환형 스커트(96)는 제2 엔드 캡(90)의 외주부 둘레로 연장되며, 매체 링(72)을 지지하기 위해 외측방향으로 경계를 이루도록 제2 엔드 캡(90)으로부터 제1 엔드 캡(80)을 향해 짧은 거리로 돌출한다. 짧은 환형 칼라(98)는 제2 엔드 캡(90)의 내부면으로부터 매체 링(72)의 중앙 캐비티(74) 내로 축방향 내측/상측으로 연장된다. 환형 바디부(92)와 칼라(98)는 환형 숄더(100)를 형성하여, 칼라(98)로부터 반경방향 내측으로 돌출하고 중앙 개구(94)의 경계를 이룬다. 또한, 제2 엔드 캡은 개구(94)를 형성하는 환형 바디부(92)의 벽 내에 복수의 원주방향으로 이격된 슬롯(102)을 더 구비한다. 각각의 슬롯(102)은 캐니스터(50) 내에 바닥 엔드 캡(90)을 정렬하도록 캐니스터(14) 내에 필터 요소(70)가 삽입될 때 돌출부(50) 중 하나를 수용한다. 원피스(단일)로 형성된 것으로 도시되지만, 제2 엔드 캡(90)은 다수의 피스로 형성될 수 있고, 임의의 적절한 재료, 예컨대 플라스틱으로 종래의 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 필터 요소는 매체 링의 지지를 제공하도록 매체 링(72) 내부에 수용된 중앙 코어(110)를 구비한다. 지지 코어(110)는 매체 링(72)의 전체 길이를 따라 연장되고, 일련의 환형 측방향 지지 부재(112)와, 일련의 축방향 종방향 지지 부재(114)를 갖는 원통형 프레임을 구비하며, 그 지지 부재(112, 114)는 일련의 반경방향 흐름 개구(116)를 형성한다. 유체는 개구(116)를 통해 지지 코어 내의 중앙 캐비티(118)에 들어온 다음, 개구(48)를 통해 스탠드파이프 부재로 들어간다. 측방향 지지 부재(112)는 매체 링(72)의 내측 치수를 지지하여 결합하기에 충분한 외측 치수와, 스탠드파이프 부재(46)를 수용하기에 충분한 내측 치수를 갖는다.
최상측 측방향 지지 부재(120)는 원형 구성을 가지며, 외주부의 경계를 이루고 외측방향(상측)으로 돌출하는 환형 칼라(122)를 구비한다. 칼라(122)는 매체 링(72)과 제1 엔드 캡(80)의 칼라(88) 사이에 수용되도록 치수설정되고, 제1 엔드 캡(80)이 매체 링(72)에 고정될 때 임의의 적절한 방식, 예컨대 포팅 컴파운드에 의해 제1 엔드 캡(80)에 밀봉식으로 접착된다. 이와 같이 조립할 때, 벤트 개구(미도시)와 연통하는 제1 상측 원형 챔버(124)는 제1 엔드 캡(80)과 최상측 측방향 지지 부재(120) 사이에 형성된다.
마찬가지로, 최하측 측방향 지지 부재(126)는 환형 구성을 가지며, 외주부의 경계를 이루고 외측방향(상측)으로 돌출하는 환형 칼라(128)를 구비한다. 칼라(128)는 매체 링(72)과 제2 엔드 캡(90)의 칼라(98) 사이에 수용되도록 치수설정되고, 제2 엔드 캡(90)이 매체 링(72)에 고정될 때 임의의 적절한 방식, 예컨대 포팅 컴파운드에 의해 제2 엔드 캡(90)에 밀봉식으로 접착된다. 제2 엔드 캡(90)과 최하측 측방향 지지 부재(126) 사이에는 제2 하측 환형 챔버(130)가 형성된다.
지지 코어(110)는 종래의 공정을 이용하여 임의의 적절한 재료, 예컨대 플라스틱으로 원피스(단일)로 형성될 수 있고, 전술한 바와 같이, 필터 매체(72)의 단부(76, 78)에 칼라(120, 126)를 포팅 컴파운드로 매입함으로써 제1 및 제2 엔드 캡(80, 90)에 고정될 수 있다. 지지 부재(112, 114)의 개수는 강도 요건과, 조립체를 통한 소정의 흐름에 따라 다를 수 있고, 지지 코어(110)는 다른 적절한 구성, 예컨대 원통형 천공 튜브를 가질 수 있다. 변형적으로, 매체 링(72)은 코어가 지지 부재를 구비할 수 없도록 충분한 내부 지지를 가질 수 있다.
도 5-9를 참조하면, 필터 요소(70)는 제2 엔드 캡(90)에 의해 이송되며 중앙 개구(94)의 경계를 이루는 환형 탄성 밀봉 장치(150)를 더 구비한다. 환형 탄성 밀봉 장치(150)는 환형 상부(152), 상기 환형 상부(152)로부터 축방향 상측으로 연장되는 환형 헤드부(154), 및 상기 환형 상부(152)로부터 축방향 하측으로 연장되는 환형 스커트벽(156)을 구비한다.
헤드부(154)는 캐비티(118) 내로 삽입될 수 있도록 외측 치수를 가지고, 상부(152)는 최하측 측방향 지지 부재(126) 내부에 수용될 수 있도록 외측 치수를 갖는다. 헤드부(154)는 내부벽(160)에 대해 밀봉하도록 캐비티(118)를 형성하는 지지 코어(110)의 내부벽(160) 내의 밀봉 그루브(159) 내에 수용되는 반경방향 외측으로 돌출하는 비드(158)와, 스탠드파이프 부재를 수용하는 개구(162)를 구비한다.
마찬가지로, 헤드부(154)는 필터 요소(70)가 하우징(12) 내에 설치될 때 스탠드파이프 부재(44)의 외부벽에 대해 밀봉하는 반경방향 내측으로 돌출하는 비드(164)를 구비한다. 반경방향 내측으로 돌출하는 비드(158)는 헤드부(154)의 외부면 상에 형성되고, 반경방향 내측으로 돌출하는 비드(164)는 헤드부(154)의 내부면 상에 형성된다. 비드(158, 164)가 서로 축방향으로 이격되게 도시되지만, 비드들이 서로 정렬될 수도 있다. 또한, 반경방향 내측으로 돌출하는 비드(164)는 상부(152)의 내부면 또는 스커트벽(156) 상에 형성될 수도 있다.
스커트벽(156)은 평탄한 하부면(166)과, 제2 엔드 캡(90)의 칼라(98) 내에 그리고 숄더(100)에 대해 근접하게 피팅되기에 충분한 외측 치수를 갖는다. 또한, 스커트벽(156)은 베이스(42)의 대응하는 언듈레이팅 상부면과 정합하도록 축방향 전후로 언듈레이팅하는 환형의 언듈레이팅 비드(170)를 갖는다. 환형의 언듈레이팅 비드(170)는 오목부(174)(또는 밸리)에 의해 원주방향으로 동등하게 이격된 복수의 축방향 외측 융기부(172)(또는 힐)를 형성한다. 환형 융기부(172)와 오목부(174)는 필터 요소(70)가 스탠드파이프 조립체(40)에 조립될 때 스탠드파이프 조립체(40)의 베이스(42) 상의 오목부(64)와 융기부(62)와 정합하여, 베이스(42)에 대한 필터 요소(70)의 상대 회전을 구속한다. 환형 융기부(172)와 오목부(174)는 환형 탄성 밀봉부(150)의 내부면으로부터 그리고 도시한 바와 같이 스커트부(156)의 내부면(176)으로부터 반경방향 내측으로 돌출한다.
또한, 환형 밀봉 장치(150)는 지지 코어(110)로부터 베이스(42)와 스탠드파이프 부재(44) 사이에 형성된 캐비티(180)로 유체 흐름을 허용하도록 적어도 하나, 도시한 바와 같이 복수의 원주방향으로 이격된 관통 통로(178)를 구비한다. 관통 통로(178)는 상부(152)와 스커트벽(156)을 통해 연장되며, 도시한 바와 같이 실질적으로 L자형인 연속적인 슬롯의 형태이다. 관통 통로(178)는 인접한 오목부(174)들 사이에서 원주방향으로 이격되고, 각각의 관통 통로(178)는 오목부(172) 중 해당하는 하나와 정렬된다. 공기 및 누설 연료는 관통 통로(178)를 통해 지지 코어(110)로부터 캐비티(180) 내로, 그 다음 스탠드파이프 베이스(42) 내의 하나 이상의 채널(미도시)을 통해 제3 포트(미도시)로 흐른다.
필터 요소(70)가 하우징(12) 내에 설치되면, 스탠드파이프 부재(44)는 헤드부(154) 내의 개구(162) 내에 삽입되고, 필터 요소(70)는 융기부(172)와 오목부(174)가 베이스(42) 상의 오목부(64)와 융기부(62)와 정합하고 슬롯(102)이 해당하는 돌출부(50)와 정렬될 때까지 전진된다. 그 지점에서, 바닥 엔드 캡(90)의 하부는 캐니스터(14)의 폐쇄 단부(16)의 축방향 상측 연장부와 인접할 것이다.
필터 요소가 설치되어 여과될 유체가 입구 포트(30)를 통해 도입되기만 하면, 유체는 필터 요소(70)의 외주부 둘레로 그리고 매체 링(72)을 통해 반경방향 내측으로 흐르며, 그 위치에서 미립자와 다른 오염물이 분리된다. 그 다음, 깨끗한 유체가 지지 코어(110) 내의 개구(116)를 통해 그리고 스탠드파이프 부재(44)의 말단부 위로 그리고 둘레로 통과하고, 그 위치에서 유체는 개구(48)로 들어가 스탠드파이프 부재 내의 채널(46)을 통해 아래로 통과한다. 그 다음, 깨끗한 유체가 채널(46)을 통해 캐니스터(14)의 폐쇄 단부(16) 내의 채널(184)로 그리고 출구 포트(32)로 흐른다.
이해되는 바와 같이, 밀봉 장치(150)는 유입되는 더러운 유체를 매체 링(72)을 통해 반경방향 내측으로 통과하는 입구 포트(30)로부터, 스탠드파이프 부재(44) 내의 채널(46)을 통해 흐르는 매체 링의 하류측 상의 깨끗한 유체로부터 유체식으로 분리한다. 또한, 밀봉 장치(150)는 공기 및 누설 연료를 매체 링(72)을 통과하는 흐름으로부터 채널(46) 내로 유체식으로 분리한다. 밀봉 장치(150)는 스탠드파이프 부재(44)에 장치를 적절하게 유체식으로 밀봉하는 한편, 베이스(42)에 대한 필터 요소(70)의 상대 회전을 구속한다. 또한, 스탠드파이프 부재(44)와 밀봉 장치(150)의 구성은 상술한 바와 같이 스탠드파이프 부재(44)를 따라 필터 요소(70)를 축방향으로 용이하게 위치설정하게 한다.
밀봉 장치(150)는 특정한 적용을 위해 적절한 임의의 적절한 재료, 예컨대 탄성 또는 유연 재료(탄성중합체 재료)로 제조될 수 있다. 밀봉 장치(150)는 원피스(단일)로 형성되므로, 언듈레이팅 시일(170)은 자체 지지되고, 지지 시일 글랜드(supporting seal gland)가 요구되지 않는다. 그러나, 상기 장치는 임의의 적절한 방식으로 서로에 연결되는 다수의 피스로 형성될 수 있다. 다수의 피스로 형성되면, 밀봉 장치(150)의 일부는 밀봉 장치의 적절한 부분이 밀봉을 제공하도록 탄성이기만 하면 비교적 강성인 재료로 형성될 수 있다.
본 발명이 소정의 실시예(들)에 대해 도시 및 기술되었지만, 본 명세서 및 도면으로부터 당업자에게 동등한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 명백하다. 특히, 상술된 요소(구성요소, 조립체, 장치, 조성 등)에 의해 수행되는 각종 기능에 관해, 이와 같은 요소를 기술하는데 이용되는 ("수단"을 포함하는) 용어는 달리 지시되지 않으면, 본 발명의 예시적인 실시예(들)에서 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 동등하지 않더라도 개시된 요소의 특정 기능(즉, 기능적으로 동등)을 수행하는 임의의 요소에 대응하도록 의도된다. 더욱이, 본 발명의 특정한 특징이 몇 가지 기술된 실시예들 중 하나 이상에 대해서만 상술될 수 있지만, 이러한 특징은 임의의 소정 또는 특정 적용을 위해 바람직하고 유익할 수 있음에 따라 다른 실시예의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수 있다.

Claims (31)

  1. 융기부와 오목부를 갖는 베이스로부터 상측방향으로 연장되는 스탠드파이프 부재를 갖는 스탠드파이프 조립체(standpipe assembly)를 구비한 필터 헤드용 필터 요소에 있어서,
    중심축을 갖고 중앙 캐비티를 형성하며, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 여과 매체 링(ring of filtration media);
    상기 여과 매체 링의 제1 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제1 엔드 캡;
    상기 여과 매체 링의 제2 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제2 엔드 캡;
    상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡 사이에서 상기 여과 매체 링의 중앙 캐비티 내에 배치되며, 상기 여과 매체 링을 내측에서 지지하는 지지 코어; 및
    상기 제2 엔드 캡에 의해 이송되며 상기 제2 엔드 캡 내의 중앙 개구의 경계를 이루는 환형 탄성 밀봉 장치로서, 상기 환형 탄성 밀봉 장치는 오목부에 의해 원주방향으로 이격된 복수의 축방향 외측으로의 융기부를 갖고, 상기 융기부와 오목부는 상기 환형 탄성 밀봉부의 내부면으로부터 반경방향 내측으로 돌출하는, 상기 환형 탄성 밀봉 장치
    를 포함하며,
    상기 필터 요소가 상기 스탠드파이프 조립체에 조립될 때, 상기 필터 요소 상의 상기 융기부는 스탠드파이프 베이스 상의 오목부와 정합하여, 상기 스탠드파이프 베이스에 대한 상기 필터 요소의 상대 회전을 구속가능한,
    필터 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 융기부와 상기 오목부는 환형 언듈레이팅 비드(annular undulating bead)에 의해 형성되는,
    필터 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 스탠드파이프 부재의 외부벽으로의 밀봉을 위해 상기 융기부와 오목부로부터 축방향으로 이격된 반경방향 내측으로 돌출하는 비드(radially inwardly protruding bead)를 더 구비하는,
    필터 요소.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반경방향 내측으로 돌출하는 비드는 상기 환형 탄성 밀봉부의 내부면 상에 형성되는,
    필터 요소.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 지지 코어의 내부벽으로의 밀봉을 위해 상기 융기부와 오목부로부터 축방향으로 이격된 반경방향 외측으로 돌출하는 비드(radially outwardly protruding bead)를 더 구비하는,
    필터 요소.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반경방향 외측으로 돌출하는 비드는 상기 환형 탄성 밀봉부의 외부면 상에 형성되는,
    필터 요소.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 탄성 밀봉 장치는, 상기 지지 코어로부터 상기 베이스와 상기 스탠드파이프 부재 사이에 형성된 캐비티로 유체 흐름을 허용하도록 복수의 원주방향으로 이격된 관통 통로(circumferentially spaced through-passages)를 더 구비하는,
    필터 요소.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 관통 통로는 상기 환형 탄성 밀봉부의 상부와 측부를 통해 연장되는,
    필터 요소.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 관통 통로는 인접한 융기부들 사이에서 원주방향으로 이격되며, 상기 오목부 중 해당하는 하나와 각각 정렬되는,
    필터 요소.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 환형 탄성 밀봉 장치는 환형 상부, 상기 환형 상부로부터 축방향 상측으로 연장되는 환형 헤드부, 및 상기 환형 상부로부터 축방향 하측으로 연장되는 환형 스커트벽을 구비하는,
    필터 요소.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 스탠드파이프 부재의 외부벽으로의 밀봉을 위해 상기 융기부와 오목부로부터 축방향으로 이격된 반경방향 내측으로 돌출하는 비드(radially inwardly protruding bead)와, 상기 지지 코어의 내부벽으로의 밀봉을 위해 상기 반경방향 내측으로 돌출하는 비드로부터 축방향으로 이격된 반경방향 외측으로 돌출하는 비드(radially outwardly protruding bead)를 구비하는,
    필터 요소.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반경방향 내측으로 돌출하는 비드는 상기 헤드부의 내부면 상에 형성되고, 상기 반경방향 외측으로 돌출하는 비드는 상기 헤드부의 외부면 상에 형성되는,
    필터 요소.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 상부와 상기 스커트벽을 통해 각각 연장되는 복수의 원주방향으로 이격된 관통 통로를 더 구비하는,
    필터 요소.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 코어는, 상기 여과 매체 링을 통해 반경방향으로 통과하는 유체 흐름이 상기 코어를 통해 상기 중앙 캐비티 내로 반경방향으로 통과하게 하는 천공 프레임(perforate frame)을 갖는,
    필터 요소.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 코어는 상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡 사이에서 연장되어 상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡을 상호연결하는,
    필터 요소.
  16. 필터 요소에 있어서,
    중심축을 갖고 중앙 캐비티를 형성하며, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 여과 매체 링(ring of filtration media);
    상기 여과 매체 링의 제1 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제1 엔드 캡;
    상기 여과 매체 링의 제2 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제2 엔드 캡;
    상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡 사이에서 상기 여과 매체 링의 중앙 캐비티 내에 배치되며, 상기 여과 매체 링을 내측에서 지지하는 지지 코어; 및
    상기 제2 엔드 캡에 의해 이송되며 중앙 개구의 경계를 이루는 환형 탄성 밀봉 장치로서, 상기 환형 탄성 밀봉 장치는, 상기 환형 탄성 밀봉 장치의 외주부 둘레로 연장되는 스커트벽을 갖고, 상기 스커트벽의 내부면은 스탠드파이프 조립체의 베이스의 대응하는 언듈레이팅 상부면과 정합하도록 축방향 전후로 언듈레이팅하는 반경방향 내측으로 돌출하는 비드를 갖는,
    필터 요소.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 스탠드파이프 부재의 외부벽으로의 밀봉을 위해 언듈레이팅 비드로부터 축방향으로 이격된 제2 반경방향 내측으로 돌출하는 비드를 더 구비하는,
    필터 요소.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 반경방향 내측으로 돌출하는 비드는 상기 환형 탄성 밀봉부의 내부면 상에 형성되는,
    필터 요소.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 지지 코어의 내부벽으로의 밀봉을 위해 언듈레이팅 비드로부터 축방향으로 이격된 반경방향 외측으로 돌출하는 비드를 더 구비하는,
    필터 요소.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 반경방향 외측으로 돌출하는 비드는 환형 탄성 밀봉부의 외부면 상에 형성되는,
    필터 요소.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 탄성 밀봉 장치는 상기 지지 코어로부터 상기 베이스와 상기 스탠드파이프 부재 사이에 형성된 캐비티로의 유체 흐름을 허용하는 복수의 원주방향으로 이격된 관통 통로를 더 구비하는,
    필터 요소.
  22. 제21항에 있어서,
    각각의 관통 통로는 상기 환형 탄성 밀봉부의 상부와, 상기 스커트벽을 통해 연장되는,
    필터 요소.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 코어는 상기 여과 매체 링을 통해 반경방향으로 통과하는 유체 흐름이 상기 코어를 통해 상기 중앙 캐비티 내로 반경방향으로 통과하게 하는 천공 프레임(perforate frame)을 갖는,
    필터 요소.
  24. 필터 조립체에 있어서,
    페쇄 단부와 개방 단부를 갖는 캐니스터와, 유체를 하우징 내로 여과되게 지향시키는 입구 포트를 구비한 하우징;
    상기 캐니스터의 개방 단부를 위해 상기 캐니스터와 함께 내부 챔버를 형성하는 커버;
    상기 하우징의 내부 챔버 내에 배치된 필터 요소로서, 상기 필터 요소는,
    중심축을 갖고 중앙 캐비티를 형성하며, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 여과 매체 링,
    상기 여과 매체 링의 제1 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제1 엔드 캡,
    상기 여과 매체 링의 제2 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제2 엔드 캡,
    상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡 사이에서 상기 여과 매체 링의 중앙 캐비티 내에 배치되며, 상기 여과 매체 링을 내측에서 지지하는 지지 코어, 및
    상기 제2 엔드 캡에 의해 이송되며 중앙 개구의 경계를 이루는 환형 탄성 밀봉 장치로서, 상기 환형 탄성 밀봉 장치는 복수의 밸리에 의해 원주방향으로 동등하게 이격된 복수의 힐을 형성하는 언듈레이팅 반경방향 내측으로 돌출하는 비드(undulating radially inwardly protruding bead)를 갖는, 상기 환형 탄성 밀봉 장치를 구비하는, 상기 필터 요소; 및
    상기 하우징의 내부 챔버 내에 배치되는 스탠드파이프 조립체로서, 상기 스탠드파이프 조립체는 베이스, 상기 캐니스터의 폐쇄 단부로부터 멀어지게 상기 베이스로부터 상측으로 연장되는 스탠드파이프 부재, 및 상기 스탠드파이프 조립체를 통해 형성된 흐름 채널을 구비하며, 상기 베이스는 복수의 밸리에 의해 원주방향으로 동등하게 이격된 복수의 힐을 형성하는, 상기 스탠드파이프 조립체
    를 포함하며,
    상기 환형 탄성 밀봉 장치 상의 상기 복수의 힐과 밸리는 상기 스탠드파이프 조립체의 베이스 상의 복수의 힐과 밸리와 정합하여, 상기 베이스에 대한 상기 필터 요소의 상대 회전을 구속하는,
    필터 조립체.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 스탠드파이프 조립체의 베이스는 상기 하우징으로의 밀봉을 위해 시일을 수용하는 그루브를 구비하는,
    필터 조립체.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 스탠드파이프 조립체는 리테이너 링에 의해 상기 하우징에 고정되는,
    필터 조립체.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스탠드파이프 조립체의 베이스는 복수의 원주방향으로 이격된 반경방향 외측 돌출부를 구비하는,
    필터 조립체.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 언듈레이팅 반경방향 내측으로 돌출하는 비드는 상기 환형 탄성 밀봉부의 내부면으로부터 반경방향 내측으로 돌출하는,
    필터 조립체.
  29. 융기부와 오목부를 갖는 베이스로부터 상측방향으로 연장되는 스탠드파이프 부재를 갖는 스탠드파이프 조립체(standpipe assembly)를 구비한 필터 헤드용 필터 요소에 있어서,
    중심축을 갖고 중앙 캐비티를 형성하며, 제1 단부와 제2 단부를 갖는 여과 매체 링;
    상기 여과 매체 링의 제1 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제1 엔드 캡;
    상기 여과 매체 링의 제2 단부에 밀봉가능하게 접착되는 제2 엔드 캡;
    상기 제1 엔드 캡과 상기 제2 엔드 캡 사이에서 상기 여과 매체 링의 중앙 캐비티 내에 배치되며, 상기 여과 매체 링을 내측에서 지지하는 지지 코어; 및
    상기 제2 엔드 캡에 의해 이송되며 상기 제2 엔드 캡 내의 중앙 개구의 경계를 이루는 환형 탄성 밀봉 장치로서, 상기 환형 탄성 밀봉 장치는 오목부에 의해 원주방향으로 이격된 복수의 축방향 외측으로의 융기부와, 상기 지지 코어로부터 상기 베이스와 상기 스탠드파이프 부재 사이에 형성된 캐비티로의 유체 흐름을 허용하는 복수의 원주방향으로 이격된 관통 통로를 갖는, 상기 환형 탄성 밀봉 장치
    를 포함하며,
    상기 필터 요소가 상기 스탠드파이프 조립체에 조립될 때, 상기 필터 요소 상의 상기 융기부는 스탠드파이프 베이스 상의 오목부와 정합하여, 상기 스탠드파이프 베이스에 대한 상기 필터 요소의 상대 회전을 구속가능한,
    필터 요소.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 관통 통로는 상기 환형 탄성 밀봉부의 상부와 측부를 통해 연장되는,
    필터 요소.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    상기 관통 통로는 인접한 융기부들 사이에서 원주방향으로 이격되며, 상기 오목부 중 해당하는 하나와 각각 정렬되는,
    필터 요소.
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