KR20200130338A - 코어레서를 구비한 연료 필터 - Google Patents

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KR20200130338A
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스콧 에이. 베쳐
케네쓰 피. 스카자
폴 알. 헨넨
그웨놀 스토우쓰이센
브라이언 터커
데이빗 비. 하더
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도날드슨 컴파니, 인코포레이티드
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Abstract

연료와 같은 액체를 여과하는 데에 사용되는 필터 요소는 필터 매체의 제1 부분, 선택적인 코어레서 매체의 층, 및 배리어 매체의 부분을 포함한다. 제1 부분 및 선택적인 코어레서 필터 매체는 반대편의 제1 및 제2 엔드 캡 사이에 유지된다. 제2 엔드 캡은 배리어 필터 매체와 통합된다. 배리어 매체는 제1 부분의 내부로 적어도 부분적으로 연장되며 원추형일 수 있다.

Description

코어레서를 구비한 연료 필터
본 출원은 2019년 3월 8일에 PCT 국제 특허 출원으로 출원된 것으로, 2018년 3월 9일에 출원된 미국 가출원 일련번호 제62/640,994호 및 2019년 1월 25일에 출원된 미국 가출원 일련번호 제62/796,922호의 우선권의 이익을 주장하고, 이들의 전체 개시내용은 그 전체가 참조로 포함된다.
본 발명은 다양한 엔진 응용, 특히 연료에 유용한 필터 요소에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 일체형 코어레서 필터를 포함하는 필터 요소에 관한 것이다.
연료 필터 시스템은 일반적으로 미리 설정된 필터 사용 간격으로 교체되는 일회용 필터 카트리지를 사용한다. 필터 요소는 액체 및 불순물을 포함하는 유체를 여과하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 필터는 종종 연료 주입 장비와 같은 수분 민감성 부품의 손상을 방지하기 위해 액체 연료로부터 수분을 제거하는 데에 사용된다. 이와 같은 연료 필터 시스템, 특히 연료 시스템을 선행 기술보다 개선하는 것이 바람직하다.
선행 기술을 개선하는 필터 요소가 제공된다.
일 양태에서, 필터 요소로서, 하우징; 하우징 내의 필터 매체의 제1 부분; 제1 부분에 고정되는 제1 엔드 캡; 및 제1 엔드 캡으로부터 반대편에 있는 필터 요소의 단부에 있는 제2 엔드 캡을 포함하는, 필터 요소가 제공된다. 제1 부분은 제2 엔드 캡에 고정되며 제1 및 제2 엔드 캡 사이에 연장된다. 제2 엔드 캡은 필터 매체의 제1 부분의 내부 용적 내로 연장되는 배리어 필터 매체를 포함한다. 배리어 필터 매체는 필터 매체의 제1 부분으로부터 이격되며 관 형상을 형성한다.
배리어 필터 매체는 제2 엔드 캡으로부터 내부 용적 내로 제1 엔드 캡을 향하여 부분적으로만 연장될 수 있다.
배리어 필터 매체는 제2 엔드 캡에 있는 개방된 단부 및 반대편에 있는 폐쇄된 단부를 구비할 수 있다.
배리어 매체는 원추형일 수 있고 폐쇄된 단부보다 개방된 단부에서 더 클 수 있다.
배리어 매체는 개방된 단부와 폐쇄된 단부 사이에 종방향으로 연장되는 복수의 지지 리브를 포함할 수 있다.
배리어 매체는 통상적으로 교차 리브가 배리어 매체의 원주를 따라 연장되지 않는다.
다수의 예에서, 필터 매체의 제1 부분은 주름형 매체이다.
다수의 예에서, 제1 엔드 캡은 내부 용적과 연통하는 중앙 개구를 구비한다.
예시적인 구현예에서, 제2 엔드 캡은 내부 용적과 연통하는 중앙 개구를 구비한다.
예시적인 실시예에서, 외주 벽은 제1 엔드 캡에 영구적으로 고정된다.
다수의 응용에서, 제1 엔드 캡과 외주 벽 사이에는 밀봉 부재가 존재한다.
다수의 예에서, 제1 엔드 캡은 내부로 지향된 나사부를 포함한다.
예시적인 구현예에서, 제2 엔드 캡은 외주 벽의 내측에 있으며, 이의 일부분들이 외주 벽으로부터 반경방향으로 이격되어 있다.
다수의 예에서, 필터 매체의 제1 부분은 주름형이며, 외부 주름 선단부들 및 내부 주름 선단부들을 구비하고; 제2 엔드 캡은 밀봉 부재를 포함하되, 밀봉 부재는 내부 용적의 외측에 있으며, 외부 주름 선단부들로부터 반경방향으로 이격된다.
다수의 예에서, 제2 엔드 캡 밀봉 부재는 내부 주름 선단부들로부터 반경방향으로 이격된다.
제2 엔드 캡 밀봉 부재는 외부 주름 선단부들과 내부 주름 선단부들 사이에 배치될 수 있다.
다수의 예에서, 필터 요소는, 제2 엔드 캡에 인접하게 외주 벽의 외부에 고정되며, 개스킷 부재를 유지하는 슬리브를 추가로 포함한다.
외주 벽에 고정되는 슬리브를 포함하는 예에서, 슬리브는 나사부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 외주 벽은 제1 엔드 캡에 인접한 제1 단부, 및 제2 엔드 캡에 인접한 반대편 단부를 구비하고; 슬리브는 외주 벽의 제2 단부에 인접한 제2 단부, 및 외주 벽을 따라 외주 벽의 제1 단부를 향하여 부분적으로만 배치되는 반대편의 제1 단부를 포함하며; 슬리브 나사부는 슬리브의 제1 단부와 개스킷 사이에 축방향으로 존재한다.
예시적인 구현예에서, 배리어 매체는 제1 엔드 캡을 향하여 필터 매체의 제1 부분의 길이의 40 내지 70%만큼 제2 엔드 캡으로부터 내부 용적 내로 연장된다.
장치가 본 발명에 따른 소정의 선택된 이점을 갖기 위해, 본원에 설명된 특정 특징들이 모두 장치 내에 통합될 필요가 있는 것은 아님을 주목한다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성되는 필터 요소의 일 구현예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 필터 요소의 평면도이다.
도 3은 도 2의 3-3 라인을 따라 잘라낸, 도 1의 필터 요소의 단면도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 필터 요소에 사용되는 엔드 캡 및 배리어 매체를 도시한, 도 1의 필터 요소의 부분 사시도이다.
도 5는 도 1 내지 도 3의 필터 요소에 사용되는 도 4의 엔드 캡 및 배리어 매체의 다른 사시도이다.
도 6은 도 4의 엔드 캡 및 배리어 매체의 정면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6의 엔드 캡 및 배리어 매체의 단면도이다.
도 8은 보울-카트리지 조립체에 사용가능한 필터 요소의 단면도이다.
도 9는 도 1 내지 도 3의 필터 요소에 사용가능한 엔드 캡 및 배리어 매체의 대안적인 구현예의 사시도이다.
도 10은 도 9의 엔드 캡 및 배리어 매체의 상부 평면도이다.
연료와 같은 엔진 유체를 여과하는 데에 유용한 필터 요소가 도 1에 참조번호 10으로 표시되어 있다. 필터 요소(10)는 통상적으로 필터 헤드(미도시)에 착탈가능하게 고정될 것이다. 여과될 유체는 필터 헤드를 통해 필터 요소(10) 내로 흐르고, 다시 필터 요소(10)로부터 필터 헤드 내로 흐를 것이며, 여기서 이후 하류 장비로 흐른다. 도 1 내지 도 3의 필터 요소(10)는 스핀-온 필터 조립체의 일부로 사용될 수 있고, 여기서 내부 매체 및 외부 하우징을 포함하는 전체 요소(10)는 매체가 막히게 되거나 통상의 유효 기간이 종료될 때 필터 헤드로부터 제거되어 새로운 요소로 교체된다. 요소(10)는 외부 하우징으로부터 착탈가능하지 않다. 이러한 유형의 장치는 필터 매체의 내부 부품만이 교체되는 보울-카트리지 조립체와 대비될 수 있다. 도 8은 보울-카트리지 조립체의 일부로서 요소(10')를 도시한다. 요소(10')는 외부 하우징(보울; 미도시)으로부터 착탈 및 교체가능하다. 착탈 및 교체가능한 요소(10')를 수용하는 외부 하우징(보울)은 필터 헤드(미도시)에 착탈가능하게 고정될 수 있다.
도 2는 필터 요소(10)의 평면도이며, 도 3은 도 2의 3-3 라인을 따라 잘라낸 필터 요소(10)의 단면도이다. 이제 도 3을 참조하면, 필터 요소(10)는 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)은 외주 벽(14)을 구비한다. 벽(14)은 통상적으로 박벽 구성이며, 이는 금속일 수 있지만 플라스틱과 같은 비금속일 수도 있다. 외주 벽(14)은 외표면(16) 및 내표면(18)을 구비한다. 벽(14)은 관 형상이며, 종종 개방된 내부 용적(20)을 획정하는 원통 형상이다. 도시된 구현예에서, 외주 벽(14)은 제1 단부(22) 및 반대편의 제2 단부(24)를 구비한다.
벽(14)의 제1 단부(22)는 개방된 하면(26)을 획정한다. 이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 개방된 하면(26)은 여과 중인 연료로부터 분리되는 수분을 수집하기 위한 수집 보울(미도시)에 연결될 수 있다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 벽(14)의 제1 단부(22)는 제1 엔드 캡(28)에 영구적으로(착탈 불가능하게) 고정될 수 있다. 제1 엔드 캡(28)에 벽(14)을 고정하는 다른 많은 방식이 가능한데, 도시된 구현예에서는, 벽(14)이 제1 엔드 캡(28) 상에 U자형으로 압착되거나 절곡되어 함께 클램핑된다.
벽(14)의 제2 단부(24)는 개방된 입구(32)를 획정한다. 개방된 입구(32)는 통상적으로 여과될 연료의 유입 및 여과된 연료의 배출을 허용하기 위해 필터 헤드(미도시)와 연통한다.
다수의 구현예가 가능하지만, 도시된 구현예에서는, 벽(14)의 제2 단부(24)가 외부 슬리브(34)에 착탈 불가능하게 고정된다. 이하에 추가로 설명되는 슬리브(34)는 필터 헤드에 필터 요소(10)를 착탈가능하게 부착하는 데에 사용된다.
필터 요소(10)는 필터 매체(36)의 소정 부분을 포함한다. 필터 매체(36)는 하우징 내부 용적(20)의 내측에 위치한다. 이 구현예에서, 필터 매체(36)는 관 형상이며, 그 안에 개방된 내부 용적(38)을 획정한다. 관의 단면은 일부 구현예에서 둥글거나 원형일 수 있지만, 다른 구현예에서는 다수의 형상, 예를 들어, 난형, 둥근 모서리를 갖는 직사각형("scround"), 경주로형, 타원형, 정사각형, 정다각형, 불규칙 다각형, 육각형 등을 비롯한 비원형 형상일 수 있다. 필터 매체(36)의 관은 원추형을 비롯하여 다양한 전체 형상을 가질 수 있다.
이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 필터 매체(36)는 필터 매체의 다른 부분들의 상류에 위치한다. 이로써, 필터 매체(36)는 본원에서 필터 매체의 제1 부분(40)으로 지칭된다. 도시된 구현예에서, 필터 매체(36)는 필터 매체의 최상류 부분이지만, 다른 구현예에서, 필터 매체의 다른 부분들이 매체(36)의 상류에 위치할 수 있고, 그럼에도 여전히 매체(36)를 제1 부분(40)으로 지칭한다.
필터 매체(36)의 다른 많은 구현예가 가능하다. 통상적으로, 필터 매체(36)의 제1 부분(40)은 주름형 셀룰로오스와 같은 주름형 매체(42)이다.
필터 요소(10)는 선택적으로 제1 부분(40)의 하류에 필터 매체(44)의 층을 포함한다. 필터 매체(44)를 포함하는 선택적인 구현예에서, 필터 매체(44)는 제1 부분(40)에 대항하여 이와 나란히 있고, 제1 부분(40)의 내부 용적(38)을 따라 있다. 필터 매체(44)를 포함하는 선택적인 구현예에서, 제1 부분(40) 및 필터 매체(44)는 함께 필터 매체(44)의 반경방향 내부에 있는 내부 용적(39)을 획정한다.
다른 많은 구현예가 가능하지만, 필터 매체(44)를 포함하는 선택적인 구현예에서, 필터 매체(44)는 코어레서 필터 매체(46)이다. 코어레서 필터 매체(46)는 제1 부분(40)을 통과한 후에 여과된 연료로부터 수분을 제거하는 것을 돕는다. 코어레서 필터 매체(46)는 수분을 액적으로 통합하는 것을 도울 수 있고, 그에 따라 물방울이 중력에 의해 개방된 하면(26)을 향하는 방향으로 배출된다.
필터 매체(44)를 포함하는 선택적인 구현예에서, 코어레서 필터 매체(46)는 주름형이 아닐 수 있거나, 제1 부분(40)과 공동으로 주름형일 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 필터 요소(10)는 제1 엔드 캡(28)을 포함한다. 선택적인 필터 매체(44)를 포함하는 구현예에서, 제1 엔드 캡(28)은 제1 부분(40) 및 필터 매체(44)에 영구적으로 고정된다. 제1 부분(40)(및 선택적인 필터 매체(44))은 제1 엔드 캡(28)에 접착될 수 있거나, 포팅 또는 성형을 비롯한 다양한 공정에서 영구적으로 고정될 수 있다. 개방된 하면(26)은 제1 엔드 캡(28)의 중앙 개구(48)에 의해 획정되며, 내부 용적(38)과의 연통을 제공한다.
제1 엔드 캡(28)은 나일론, 성형된 플라스틱, 또는 금속을 비롯한 다양한 재료로 만들어질 수 있다.
제1 엔드 캡(28)은 내부로 지향된 나사부(50)를 포함한다. 나사부(50)에 의해, 필터 요소(10)는 연료로부터 분리되는 수분을 수집하기 위한 수집 보울에 착탈가능하게 부착될 수 있다.
필터 요소(10)는 제1 엔드 캡(28)과 외주 벽(14) 사이에 위치하는 선택적인 밀봉 부재(52)를 추가로 포함한다. 밀봉 부재(52)는 O링 밀봉 부재의 형태일 수 있다. 도시된 구현예에서, 제1 엔드 캡(28)은 제1 엔드 캡(28)의 외주에 만입된 부분의 형태인 밀봉 부재(52)용 안착부(54)를 포함한다. 외주 벽(14)은 돌출부(56)에서 내부로 돌출되고, 그에 따라 밀봉 부재(52)는 돌출부(56)와 안착부(54) 사이에서 이들에 대항하여 있게 된다. 다른 구현예에서, 이 위치에는 밀봉 부재(52)가 없는 대신에, 일체형 플라스틱 밀봉구가 존재할 수 있거나, 또는 밀봉구가 없고 수밀을 위한 사행형 경로만이 존재할 수 있다.
필터 요소(10)는 제2 엔드 캡(58)을 추가로 포함한다. 제2 엔드 캡(58)은 제1 엔드 캡(28)으로부터 반대편에 있는 필터 요소(10)의 단부에 위치한다.
제1 부분(40) 및 필터 매체의 선택적인 필터 매체(44)는 예컨대 접착, 성형, 또는 포팅에 의해 제2 엔드 캡(58)에 영구적으로 고정된다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 부분(40) 및 선택적인 필터 매체(44 44)는 모두 제2 엔드 캡(58)에 고정되며 제1 엔드 캡(28)과 제2 엔드 캡(58) 사이에 연장된다.
제2 엔드 캡(58)은 배리어 매체(60)를 포함한다. 배리어 매체(60)는 내부 용적(39) 내로 연장되거나 돌출된다. 도시된 구현예에서, 배리어 매체(60)는 선택적인 필터 매체(44) 필터 매체(44)로부터 이격되며, 예를 들어 원추형을 비롯한 다양한 단면을 가질 수 있는 관 형상을 형성한다.
제2 엔드 캡(58)은 제1 부분 및 선택적인 필터(44)가 고정되는 매체 유지부(62), 및 축방향 돌출부(64)를 포함한다. 축방향 돌출부(64)는 제1 부분(40) 및 선택적인 필터 매체(44)의 층으로부터 입구(32)를 향하는 방향으로 돌출되거나 연장된다. 축방향 돌출부(64)는 내부 용적(39)의 외측에 있지만, 벽(14)의 내부 용적(20)의 내측에 있다.
축방향 돌출부(64)는 반경방향 밀봉 마운트(66)를 포함한다. 반경방향 밀봉 마운트(66)는 축방향 돌출부(64)의 외주 상에 있으며 그 안에 밀봉 부재(68)를 유지한다. 밀봉 부재(68)는 O링의 형태일 수 있다. 밀봉 부재(68)는 제1 부분(40) 및 선택적인 필터 매체(44)의 내부 용적(39)의 외측에 있지만, 하우징(12)의 내부 용적(20)의 내측에 있다.
이 구현예에서, 제1 부분(40)의 주름형 매체(42)는 내부 주름 선단부들(70) 및 외부 주름 선단부들(72)을 포함한다. 밀봉 부재(68)는 외부 주름 선단부들(72)로부터 반경방향으로 이격되도록 위치한다. 도시된 구현예에서, 밀봉 부재(68)는 내부 주름 선단부들(70)로부터 반경방향으로 이격된다. 가장 바람직한 구현예에서, 밀봉 부재(68)는 외부 주름 선단부들(72)과 내부 주름 선단부들(70) 사이에 배치된다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 엔드 캡(58)은 외주 벽(14)의 내부 용적(20)의 내측에 있으며, 적어도 이의 일부분들(74)이 벽(14)의 내표면(18)으로부터 이격되어 있다. 벽(14)의 내표면(18)에 대항하여 위치하는 스페이서들(76)이 제2 엔드 캡(58)으로부터 반경방향 외부로 돌출된다. 스페이서들(76)이 내부 부품을 하우징(12) 내의 제자리에 유지하는 것을 돕는 동안, 일부분들(74)은 여과될 연료의 유입 유동이 필터 요소(10)에 들어가서 벽(14)의 내표면(18)과 필터 매체의 제1 부분(40) 사이의 용적 내로 흐를 수 있게 한다.
제2 엔드 캡(58)은 중앙 개구(78)를 추가로 포함한다. 중앙 개구(78)는 제1 부분(40) 및 선택적인 필터 매체(44 44)의 내부 용적(39)과 연통한다. 중앙 개구(78)는 배리어 매체(60)의 내부 용적(80)과 추가로 연통한다.
도 3을 계속 참조하면, 배리어 매체(60)는 제2 엔드 캡(58)으로부터 내부 용적(39) 내로 제1 엔드 캡(28)을 향하여 부분적으로만 연장된다. 즉, 배리어 매체(60)는 제2 엔드 캡(58)으로부터 제1 엔드 캡(28)을 향하여 부분적으로만 연장된다. 다수의 구현예에서, 이러한 연장부는 제2 엔드 캡(58)으로부터 제1 엔드 캡(28)을 향하는 제1 부분(40)의 길이의 40 내지 70%이다. 통상적으로, 배리어 매체(60)는 제1 부분(40)의 길이의 절반보다 많게 그러나 제1 부분(40)의 길이의 80%보다 적게 연장된다. 다른 통상의 예에서, 배리어 매체(60)는 제1 엔드 캡(28)과 제2 엔드 캡(58) 사이의 총 길이의 30%보다 많게 연장되며, 40 내지 90%일 수 있고, 통상적으로 95% 미만일 것이다.
배리어 매체(60)는 제2 엔드 캡(58)에 있는 개방된 단부(82) 및 반대편 단부(84)를 포함한다. 앞서 언급된 바와 같이, 배리어 매체(60)는 통상적으로 개방된 단부(82)가 반대편 단부(84)보다 크도록 원추형이다. 반대편 단부(84)는 폐쇄된 단부일 수 있거나, 배리어 매체(60)로 만들어지고 약간의 액체가 이를 통과하게 하는 단부일 수 있다.
다수의 구현예가 가능하지만, 배리어 매체(60)의 유용한 유형 중 하나는 소수성 매체를 포함한다.
이제 도 4 내지 도 6을 참조하면, 배리어 매체(60)를 포함하는 제2 엔드 캡(58)의 다른 도면들이 도시되어 있다. 배리어 매체(60)는 개방된 단부(82)와 반대편 단부(84) 사이에 종방향으로 연장되는 복수의 지지 리브(86)를 포함한다. 배리어 매체(60)는 리브들(86)에 의해 유지된다. 배리어 매체(60)를 위한 소수성 필터 매체는 소수성 스크린(88; 도 3)의 형태일 수 있다. 스크린(88)은 수분이 배리어 매체(60)의 내부 용적(80)에 전달되는 것을 방지하는 데에 도움이 되지만, 물방울이 중력에 의해 개방된 하면(26)을 향하여 떨어지도록 물방울이 스크린(88)의 외부를 따라 형성되는 것을 촉진할 것이다.
도 5 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 배리어 매체(60)는 교차 리브가 배리어 매체(60)의 원주를 따라 연장되지 않는다. 이 구현예에서, 리브들(86)만이 종방향으로 연장된 리브들(86)이다.
배리어 매체(60)는 제2 엔드 캡(58)과 통합될 수 있고, 그에 따라 제2 엔드 캡(58) 및 배리어 매체(60)는 일체형으로 함께 성형된다.
배리어 매체(60)는 다수의 단면 형상을 가질 수 있다. 일부 예에서, 개방된 단부(82)는 반대편 단부(84)보다 크다. 배리어 매체(60)의 개방된 단부(82)와 반대편 단부(84) 사이의 구배각(104; 도 7)은 1° 내지 20°, 예를 들어 5° 내지 15°일 수 있다. 다른 예에서, 구배각(104)은 20° 내지 40°일 수 있다. 일부 예에서, 배리어 매체(60)는 원추형 형상을 갖는다. 매체(60)의 단면적의 형상은 둥글 수 있다.
다수의 사용가능한 장치에서, 배리어 매체(60)는 제2 엔드 캡 오리피스(89; 도 3)의 면적보다 통상적으로 더 큰 매체 단면적을 갖는다. 통상의 사용가능한 구현예는 배리어 매체(60)의 단면적이 오리피스(89)의 면적보다 적어도 2.5배 더 큰 것을 포함할 것이다. 제2 엔드 캡 오리피스(89)는 요소(10)를 위한 여과된 액체 토출구의 일부를 형성하고, 여기서 여과된 액체는 이를 통해 요소(10)를 빠져나간다. 제2 엔드 캡 오리피스(89)의 면적에 대한 배리어 매체(60)의 단면적의 다른 예시적인 비율은: 2.5 내지 20; 예를 들어 3 내지 15; 다른 예에서는 5 내지 10을 포함한다.
일부 예시적인 구현예에서, 배리어 매체(60)는 스크린 또는 메쉬 재료일 수 있지만, 임의의 유형의 소수성 재료일 수 있다. 기공 크기는 통상적으로 10 내지 100 ㎛; 통상적으로 15 내지 80 ㎛일 수 있다. 배리어 매체(60)는 코팅 재료와 비코팅 재료 모두를 포함할 수 있고, 자연적으로 소수성이거나 소수성 성질을 가질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 앞서 언급된 바와 같이, 필터 요소(10)는 슬리브(34)를 포함한다. 슬리브(34)는 외주 벽(14)의 외표면(16) 주위에 있다. 다수의 구현예에서, 슬리브(34)는 외주 벽(14)의 외표면(18)에 고정된다.
도시된 구현예에서, 슬리브(34)는 반대편의 제1 및 제2 단부(90, 92)를 구비한다. 슬리브(34)의 제2 단부(92)는 외주 벽(14)의 제2 단부(24)에 인접한다. 제1 단부(90)는 외주 벽(14)을 따라 외주 벽(14)의 제1 단부(22)를 향하여 부분적으로만 배치된다. 도시된 구현예에서, 제1 단부(90)와 제2 단부(92) 사이의 슬리브의 길이는 양 단부(22, 24) 사이의 벽(14)의 총 길이의 1/3보다 작다. 예를 들어, 도 3에 도시된 구현예에서, 슬리브(34)의 제1 단부(90)는 제2 단부(24)로부터 제1 단부(22)를 향하여 연장되는 벽(14)의 처음 25% 이내에 있다.
슬리브(34)는 개스킷 부재(94)를 유지한다. 도시된 구현예에서, 슬리브(34)는 개스킷 부재(94)를 유지하는 내부로 연장된 개스킷 안착부(96)를 구비한다. 개스킷 부재(94)는 필터 요소(10)와 필터(10; 미도시) 사이에 밀봉을 형성하는 반경방향 외부로 돌출된 밀봉 부재를 형성한다. 개스킷 부재(94)는 벽(14)의 제2 단부(24)에 인접하게 위치한다. 이 구현예에서, 벽(14)은 벽(14)과 슬리브(34)가 영구적으로 연결되도록 개스킷 안착부(96) 내로 연장되기 위해 슬리브(34)의 제2 단부(92) 주위에서 접히거나, 압착되거나, 절곡된 것으로 도시된다.
슬리브(34)는 나사부(98)를 추가로 포함한다. 나사부(98)는 필터 요소(10)를 대응하는 필터 헤드 상의 나사산에 나사 연결하기 위한 것이다. 도시된 구현예에서, 나사부(98)는 슬리브(34)의 제1 단부(90)와 개스킷 부재(94) 사이에 위치한다.
슬리브(34)는 또한 정지 플랜지(100)를 포함한다. 정지 플랜지(100)는 나사부(98)를 연결시키는 한편, 필터 요소(10)와 필터 헤드를 안정화한다. 정지 플랜지(100)는 슬리브(34)의 제1 단부(90)와 나사부(98) 사이에 축방향으로 위치한다.
필터 요소(10)에 사용되는 1개 이상의 매체의 하류, 상류, 또는 양 표면은 2016년 8월 16일에 출원된 출원번호 제62/375,772호, 및 이로부터 우선권을 주장하는, "탄화수소 유체-수분 분리(Hydrocarbon Fluid-Water Separation)"라는 명칭의 docket no. 444.00010101 / C00010029.WOU3의 미국 실용신안 출원에 기재된 바와 같이 수정될 수 있고, 이들은 전체가 본원에 참조로 포함된다. 기재된 바와 같이, 매체는 오존 처리될 수 있다.
작동중, 여과될 연료는 입구(32)를 통해 필터 요소(10)에 들어가고, 제2 엔드 캡(58)의 일부분들(74)과 하우징 벽(14)의 내표면(18) 사이의 간극을 통과할 것이다. 이후, 연료는 제1 부분 매체(40)를 통과하여, 오염물질 및 수분이 제거된다. 선택적인 필터 매체(44)를 구비하는 구현예에서, 연료는 필터 매체(44)를 통과하는데, 이는 연료 내에 여전히 존재하는 수분을 추가로 통합하는 것을 돕는다. 이후, 여과된 유체는 내부 용적(39)에 들어가고, 배리어 매체(60)의 스크린(88)을 통과한다. 스크린(60)은 수분이 스크린(88)의 외부를 따라 수집되어 중력에 의해 필터 요소(10)의 개방된 하면(26)을 향해 떨어지게 함으로써 연료 내의 잔여 수분을 추가로 제거하는 것을 돕는다. 연료는 배리어 매체(60)의 스크린(88)을 통과하고, 배리어 매체(60)의 개방된 단부(82) 및 제2 엔드 캡(58)의 중앙 개구(78)를 통해 빠져나간다. 이후, 여과된 연료는 필터 요소(10)를 빠져나가서 필터 헤드 내로 전달된다.
사용 기간 후에, 필터 요소(10)는 서비스가 필요할 것이다. 필터 요소(10)는 필터 헤드로부터 제거되며, 폐기되고, 새로운 필터 요소(10)로 교체될 것이다.
도 9 및 도 10의 구현예
이제 도 9 및 도 10을 참조하면, 배리어 매체(60)를 포함하는 제2 엔드 캡(58)의 대안적인 구현예가 도시되어 있다. 도 4 내지 도 6의 구현예와 동일한 부분들에는 공통의 참조번호들이 사용된다. 배리어 매체(60)는 개방된 단부(82)와 반대편 단부(84') 사이에 종방향으로 연장되는 복수의 지지 리브(86')를 포함한다. 배리어 매체(60)는 리브들(86')에 의해 유지된다. 배리어 매체(60)를 위한 소수성 필터 매체는 소수성 스크린(88; 도 3)의 형태일 수 있다. 스크린(88)은 수분이 배리어 매체(60)의 내부 용적(80)에 전달되는 것을 방지하는 데에 도움이 되지만, 물방울이 중력에 의해 개방된 하면(26)을 향하여 떨어지도록 물방울이 스크린(88)의 외부를 따라 형성되는 것을 촉진할 것이다.
배리어 매체(60)는 교차 리브가 배리어 매체(60)의 원주를 따라 연장되지 않는다. 이 구현예에서, 리브들(86')만이 종방향으로 연장된 리브들(86')이다.
이 구현예에서는, 6개의 리브(86')가 존재하되, 매체(60)가 각각의 리브들(86') 사이에 연장된다. 배리어 매체(60)는 제2 엔드 캡(58)과 통합될 수 있고, 그에 따라 제2 엔드 캡(58) 및 배리어 매체(60)는 일체형으로 함께 성형된다.
배리어 매체(60)는 다수의 단면 형상을 가질 수 있다. 일부 예에서, 개방된 단부(82)는 반대편 단부(84)보다 크다. 다수의 사용가능한 장치에서, 배리어 매체(60)는 관 형상이며, 둥근형(원형) 및 비원형 모두를 포함하는 단면 형상을 갖는다. 도 4 내지 도 6의 구현예는 둥근 단면 형상을 포함하지만, 도 9 및 도 10의 구현예에서, 단면 형상은 정다각형을 비롯한 다각형이다. 도면에 도시된 구현예에서, 단면 형상은 육각형이지만, 직사각형, 오각형, 팔각형 등과 같은 다른 형상을 포함할 수 있다.
도시된 6개의 리브(86')와 같은 복수의 리브(86')가 존재할 때, 매체(60)는 리브들(86') 사이에서 팽팽하게 또는 편평하게 당겨질 수 있고, 이는 수분이 내부 용적(80) 내로 전달되는 것을 방지하는 데에 도움이 된다. 6개 초과의 리브(86')가 사용될 수 있지만, 이는 더 많은 비여과 면적을 가져온다; 6개 미만의 리브(86')가 사용될 때, 매체(60)는 편평할 수 없다. 6개의 리브(86')가 매체(60)를 위한 육각형 단면을 형성하는 도시된 구현예가 편리하며 적합하다.
상기 내용은 예시적인 원리를 나타낸다. 다수의 구현예가 이러한 원리를 이용하여 만들어질 수 있다.

Claims (34)

  1. 필터 요소로서,
    (a) 하우징 내부를 획정하는 외주 벽을 포함하는 하우징;
    (b) 상기 하우징 내부의 내측에 있는 필터 매체의 제1 부분으로, 관 형상이며 그 안에 개방된 내부 용적을 획정하는 필터 매체의 제1 부분;
    (c) 상기 필터 매체의 제1 부분에 고정되는 제1 엔드 캡; 및
    (d) 상기 제1 엔드 캡으로부터 반대편에 있는 상기 필터 요소의 단부에 있는 제2 엔드 캡을 포함하되;
    (i) 상기 제2 엔드 캡은 여과된 액체 토출구를 획정하고;
    (ii) 상기 필터 매체의 제1 부분은 상기 제2 엔드 캡에 고정되며 상기 제1 및 제2 엔드 캡 사이에 연장되고;
    (iii) 상기 제2 엔드 캡은 배리어 매체를 포함하되, 상기 배리어 매체는 상기 내부 용적 내로 연장되며, 상기 매체의 제1 부분으로부터 이격되고, 관 형상을 형성하는, 필터 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 상기 제2 엔드 캡으로부터 상기 내부 용적 내로 상기 제1 엔드 캡을 향하여 부분적으로만 연장되는, 필터 요소.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 상기 제2 엔드 캡에 있는 개방된 단부 및 반대편에 있는 폐쇄된 단부를 구비하는, 필터 요소.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 상기 폐쇄된 단부보다 상기 개방된 단부에서 더 큰, 필터 요소.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 상기 개방된 단부와 폐쇄된 단부 사이에 종방향으로 연장되는 복수의 지지 리브를 포함하는, 필터 요소.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 교차 리브가 상기 배리어 매체의 원주를 따라 연장되지 않는, 필터 요소.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    6개의 지지 리브가 존재하는, 필터 요소.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 배리어 매체의 상기 개방된 단부와 상기 배리어 매체의 상기 폐쇄된 단부 사이의 구배각은 1° 내지 20°인, 필터 요소.
  9. 제4항 또는 제8항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 원추형 형상을 가지는, 필터 요소.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 둥근 단면 형상을 가지는, 필터 요소.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 둥글지 않은 단면 형상을 가지는, 필터 요소.
  12. 제1항 내지 제9항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 다각형 단면 형상을 가지는, 필터 요소.
  13. 제1항 내지 제9항, 제11항, 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 육각형 단면 형상을 가지는, 필터 요소.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 매체의 제1 부분은 주름형 매체인, 필터 요소.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 소수성 필터 매체인, 필터 요소.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 매체의 제1 부분의 하류에 코어레서 필터 매체의 층을 추가로 포함하는, 필터 요소.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 코어레서 필터 매체의 층은 상기 필터 매체의 제1 부분에 대항하여 이와 나란히 있고, 상기 필터 매체의 제1 부분의 상기 내부 용적을 따라 있는, 필터 요소.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 엔드 캡은 상기 내부 용적과 연통하는 중앙 개구를 구비하는, 필터 요소.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 엔드 캡은 상기 내부 용적과 연통하는 중앙 개구를 구비하되; 상기 중앙 개구는 상기 여과된 액체 토출구의 일부인, 필터 요소.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외주 벽은 상기 제1 엔드 캡에 영구적으로 고정되는, 필터 요소.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 엔드 캡과 상기 외주 벽 사이에 밀봉 부재를 추가로 포함하는, 필터 요소.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 엔드 캡은 내부로 지향된 나사부를 포함하는, 필터 요소.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 엔드 캡은 상기 외주 벽의 내측에 있으며, 이의 일부분들이 상기 외주 벽으로부터 반경방향으로 이격되어 있는, 필터 요소.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 필터 매체의 제1 부분은 외부 주름 선단부들 및 내부 주름 선단부들을 갖는 주름형이고;
    (b) 상기 제2 엔드 캡은 밀봉 부재를 포함하되, 상기 밀봉 부재는 상기 내부 용적의 외측에 있으며 상기 외부 주름 선단부들로부터 반경방향으로 이격되는, 필터 요소.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2 엔드 캡 밀봉 부재는 상기 내부 주름 선단부들로부터 반경방향으로 이격되는, 필터 요소.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 엔드 캡 밀봉 부재는 상기 외부 주름 선단부들과 내부 주름 선단부들 사이에 배치되는, 필터 요소.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 엔드 캡에 인접하게 상기 외주 벽의 외부에 고정되며, 개스킷 부재를 유지하는 슬리브를 추가로 포함하는, 필터 요소.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 슬리브는 나사부를 포함하는, 필터 요소.
  29. 제28항에 있어서,
    (a) 상기 외주 벽은 상기 제1 엔드 캡에 인접한 제1 단부, 및 상기 제2 엔드 캡에 인접한 반대편의 제2 단부를 구비하고;
    (b) 상기 슬리브는 상기 외주 벽의 상기 제2 단부에 인접한 제2 단부, 및 상기 외주 벽을 따라 상기 외주 벽의 상기 제1 단부를 향하여 부분적으로만 배치되는 반대편의 제1 단부를 포함하며;
    (c) 상기 슬리브 나사부는 상기 슬리브의 상기 제1 단부와 상기 개스킷 사이에 축방향으로 존재하는, 필터 요소.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 매체는 상기 제1 엔드 캡을 향하여 상기 필터 매체의 제1 부분의 길이의 40 내지 70%만큼 상기 제2 엔드 캡으로부터 상기 내부 용적 내로 연장되는, 필터 요소.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 제2 엔드 캡은 상기 내부 용적과 연통하는 중앙 개구를 구비하고,
    (b) 상기 배리어 매체의 단면적은 상기 제2 엔드 캡의 상기 중앙 개구의 직경보다 적어도 2.5배 더 큰, 필터 요소.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 요소는 스핀-온 필터 조립체의 일부인, 필터 요소.
  33. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 요소는 보울-카트리지 조립체의 일부인, 필터 요소.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 매체의 제1 부분은 오존 처리되는, 필터 요소.
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