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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fluidfilter und
-baueinheiten und insbesondere auf einen Kraftstofffilter und auf
eine Kraftstofffilterbaueinheit für ein Fahrzeugkraftstoffsystem.
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In
bestimmten Kraftstoffsystemen wie etwa für Fahrzeuge ist eine Pumpe
vorgesehen, um Kraftstoff wie etwa von dem Tank zu dem Motor durch
das System zu bewegen. Gelegentlich ist auslassseitig (auf der Druckseite)
der Pumpe ein Filterelement vorgesehen, um die auslassseitigen Komponenten
zu schützen.
Beim Start und während
des Betriebs des Systems kann Luft in das Filtergehäuse gedrückt werden.
Es ist erwünscht,
die angesammelte Luft in dem Gehäuse
zu entlüften,
um zu verhindern, dass die Luft durch das Element gedrückt wird.
Die Luft kann fehlerhafte Kraftstoffförderung erzeugen und die Leistung
der auslassseitigen Komponenten beeinflussen.
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Eine
Lösung
ist es, in dem oberen Teil des Gehäuses eine Entlüftungsöffnung vorzusehen.
Eine solche Öffnung
ermöglicht,
dass die Luft langsam aus dem Gehäuse ausströmt, während das Gehäuse mit
Kraftstoff gefüllt
wird. Durch richtiges Bemessen der Öffnung und Anordnen der Öffnung in
dem oberen Teil des Gehäuses
lässt die Öffnung im
Wesentlichen nur zu, dass Luft nach außen entlüftet wird. Jeglicher Verlust
an Kraftstoff ist recht unbedeutend und kann gesammelt und mit der
Luft zurück
zum Tank geleitet werden.
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Außerdem ist
bekannt, die Entlüftungsöffnung in
der Oberseite eines zentral angeordneten Fallrohrs anzuordnen und
die Luft/den Kraftstoff durch das Fallrohr abzulassen. Dies erfordert
zwischen der oberen Endkappe und dem Fallrohr eine Dichtung, um
den ankommenden, schmutzigen Kraftstoff von dem abgehenden, sauberen
und gefilterten Kraftstoff zu trennen.
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Wie
in
FR 2822395 gezeigt
ist, ist außerdem bekannt,
eine Entlüftungsöffnung in
einer oberen Endkappe eines Filterelements vorzusehen, wo das Element über einem
zentral in dem Gehäuse
angeordneten Fallrohr aufgenommen ist. Das Fallrohr besitzt ein
unteres Ende, das an dem Gehäuse
befestigt ist, und verläuft
nach oben zu einem oberen Ende, das in der Nähe der Entlüftungsöffnung angeordnet ist und mit
ihr in Verbindung steht, wenn das Element eingebaut ist.
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Obgleich
die obigen Lösungen
im Markt einige Akzeptanz erhalten haben, erfordern sie allgemein
zusätzliche
Ventile, Dichtungen, Installationen und/oder verhältnismäßig komplizierte
Komponenten, um richtig zu funktionieren. Dies kann die Kosten der
Baueinheit erhöhen
und außerdem
zur Größe und zum
Gewicht beitragen. Da die Entlüftungsöffnung Teil
der Gehäusestruktur
ist, muss die Öffnung außerdem periodisch
untersucht werden, um auch sicherzustellen, dass sie nicht durch
Schwebstoffe verstopft ist.
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Somit
wird angenommen, dass ein Bedarf an einer Filterbaueinheit und an
einem Filterelement für Fluidanwendungen
besteht, die ein Entleeren von Luft erfordern, wo die Filterbaueinheit
eine einfache, preiswerte Konstruktion besitzt und wo die Filteröffnung in
regelmäßigen Intervallen
ersetzt wird, um die Wahrscheinlichkeit der Verstopfung zu minimieren.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Filterelement geschaffen,
das umfasst: einen Ring aus Filtermedien mit einem ersten Ende und
mit einem zweiten Ende, der einen zentralen Hohlraum abgrenzt; eine
erste nicht durchlochte Endkappe, die dichtend mit dem ersten Ende
des Medienrings verbunden ist, wobei die erste Endkappe eine Entlüftungsöffnung in
den zentralen Hohlraum des Medienrings enthält; eine zweite nicht durchlochte
Endkappe, die dichtend mit dem zweiten Ende des Medienrings verbunden
ist, wobei die zweite Endkappe einen ringförmigen Körperabschnitt besitzt, der
eine zentrale Öffnung
definiert; einen Stützkern,
der in dem zentralen Hohlraum des Medienrings angeordnet ist und
eine Innendimension des Medienrings unterstützt, wobei der Stützkern von
einem ersten Ende zu der ersten Endkappe zu einem zweiten Ende zu
der zweiten Endkappe verläuft
und einen durchlochten Rahmen besitzt, der ermöglicht, dass eine Fluidströmung radial
durch den Medienring geht, um radial durch den Kern in den zentralen
Hohlraum zu gehen; einen rohrförmigen
Fluiddurchlass in dem Stützkern
von dem ersten Ende des Stützkerns in
Fluidverbindung mit der Entlüftungsöffnung,
der zu dem zweiten Ende des Stützkerns
verläuft,
wobei der Fluiddurchlass getrennt und unabhängig von der Strömung durch
die Medien und durch den Rahmen des Kerns ist; und eine ringförmige elastische
Dichtungsvorrichtung, die von der zweiten Endkappe getragen ist
und die zentrale Öffnung
darin begrenzt, wobei die Dichtungsvorrichtung den rohrförmigen Fluiddurchlass
von der Fluidströmung durch
den Medienring und durch den Rahmen fluidisch trennt und wenigstens
einen Durchgangs-Durchlass enthält,
der den rohrförmigen
Fluiddurchlass mit der zentralen Öffnung in der zweiten Endkappe
fluidisch verbindet.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine neue und einzigartige Filterbaueinheit
und ein neues und einzigartiges Filterelement für Fluidanwendungen, die ein
Entleeren von Luft erfordern, und besitzt eine einfache, preiswerte
Konstruktion. Der Ablassweg für die
entlüftete
Luft ist zentral durch das Element und insbesondere durch einen
getrennten und unabhängigen
Fluidkanal, der vorzugsweise einteilig mit einem zentralen Stützkern für das Element
gebildet ist, vorgesehen. Der Fluidkanal leitet Luft aus einer Entlüftungsöffnung in
einer oberen Endkappe des Filterelements – zu einem Ablassweg durch
ein zentrales Fallrohr oder auf andere Weise durch das untere Ende
des Gehäuses
zu einem Ablassanschluss. Um das Risiko des Verstopfens zu verringern,
ist die Entlüftungsöffnung einteilig
mit dem Element und wird dadurch ersetzt, wenn das Element ersetzt
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält die
Filterbaueinheit einen Gehäusekanister
mit einem unteren, geschlossenen Ende und mit einem oberen, offenen
Ende; eine abnehmbare Abdeckung für das offene Ende des Kanisters;
und einen Einlassanschluss, um zu filterndes Fluid in das Gehäuse zu leiten.
Um einen leichten Zugang zu einem Filterelement zu ermöglichen,
kann die Abdeckung auf den Kanister aufgeschraubt oder von ihm abgeschraubt werden.
Ferner enthält
das Gehäuse
ein zentrales Fallrohr, das von dem geschlossenen Ende des Kanisters
zu dem offenen Ende nach oben vorsteht. Durch das Fallrohr und durch
das untere Gehäuseende
sind ein Paar fluidisch getrennte Strömungskanäle definiert. Ein erster der
Strömungskanäle ist zu dem
distalen oberen Ende des Fallrohrs geöffnet und verläuft durch
das Fallrohr zu einem Auslassanschluss in dem oberen Ende des Gehäuses, um
gefiltertes Fluid aus dem Gehäuse
zu leiten. Ein zweiter der Strömungskanäle verläuft von
einer oder von mehreren Öffnungen
entlang der Länge
des Fallrohrs durch einen getrennten Strömungsweg in dem Fallrohr zu
einer Ablassöffnung
in dem unteren Ende des Gehäuses,
um Luft (und irgendwelchen zugeordneten Fluidsickerverlust) aus
dem Gehäuse
in den Tank zu leiten. Alternativ könnte der zweite Strömungskanal
getrennt von dem Fallrohr wie etwa in dem unteren Ende des Gehäuses gebildet
sein.
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Das
Filterelement enthält
einen Ring aus Filtermedien mit einem ersten, oberen Ende und mit
einem zweiten, unteren Ende, der einen zentralen Hohlraum abgrenzt.
Mit dem ersten Ende des Medienrings ist dichtend eine erste nicht
durchlochte Endkappe verbunden, die eine zentral angeordnete Entlüftungsöffnung enthält. Mit
dem zweiten Ende des Medienrings ist dichtend eine zweite nicht
durchlochte Endkappe verbunden, die einen ringförmigen Körperabschnitt besitzt, der
eine zentrale Öffnung definiert.
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In
dem zentralen Hohlraum des Medienrings ist ein zentraler Stützkern angeordnet,
der eine Innendimension der Medien unterstützt. Der Kern enthält radiale
Strömungsdurchlässe, um
zu ermöglichen,
dass eine durch die Medien radial nach innen gehende Strömung ins
Innere des Kerns geht. Der Kern verläuft zwischen der ersten und
der zweiten Endkappe und enthält
einen getrennten und unabhängigen
axialen Fluiddurchlass, der von der ersten Endkappe in Fluidkommunikation
mit dem Entlüftungsanschluss
zu der zweiten Endkappe verläuft. Von
der zweiten Endkappe ist eine elastische Ringdichtung getragen,
die die zentrale Öffnung
darin begrenzt. Wenn das Element in dem Gehäuse angeordnet ist, nimmt die
Ringdichtung das Fallrohr und/oder das untere Ende des Gehäuses auf
und dichtet sie fluidisch ab. Die Dichtung enthält wenigstens einen und vorzugsweise
mehrere Durchgangs-Durchlässe, die
den axialen Fluiddurchlass in dem Kern fluidisch mit der zweiten Öffnung bzw.
mit den zweiten Öffnungen
zu dem zweiten Strömungskanal
in dem Fallrohr verbinden. Ein Mittelabschnitt der Dichtung ist
etwas gegenüber
dem Fallrohr und/oder gegenüber
dem Gehäuse
versetzt, um einen Umfangsströmungsspalt
vorzusehen, sodass die Strömung
unabhängig von
der Umfangsausrichtung der Durchgangs-Durchlässe in der zweiten Dichtung
auf die zweiten Öffnungen
in dem Fallrohr zu der zweiten Öffnung
bzw. zu den zweiten Öffnungen
durchgelassen wird.
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Die
oben beschriebene Dichtungsvorrichtung trennt fluidisch i) die schmutzige
Einlassströmung
zu den Medien von der sauberen Auslassströmung von den Medien; und ii)
den Fluiddurchlass in dem Stützkern
von der Strömung
durch die Medien. Außerdem
wird durch die die Konfiguration der Dichtungsvorrichtung und des
Fallrohrs das Filterelement axial richtig in dem Gehäuse angeordnet.
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Somit
schaffen die oben beschriebene Filterbaueinheit und das oben beschriebene
Filterelement für
Fluidanwendungen, die ein Entleeren von Luft erfordern, eine neue
und einzigartige Filterbaueinheit und ein neues und einzigartiges
Filterelement, die eine einfache, preiswerte Konstruktion besitzen.
Das Element besitzt eine einteilige Entlüftungsöffnung, die ersetzt wird, wenn
das Element ersetzt wird, um das Risiko der Verstopfung zu verringern.
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Die
Erfindung ist graphisch beispielhaft in der beigefügten Zeichnung
veranschaulicht, in der:
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1 eine
Querschnittsseitenansicht einer gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung konstruierten Filterbaueinheit ist;
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2 eine
Explosionsdarstellung der Filterbaueinheit ist;
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3 eine
Querschnittsseitenansicht des Filterelements für die Filterbaueinheit aus 1 ist;
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4 eine
perspektivische Aufrissansicht, teilweise im Querschnitt, des Stützkerns
für die
Filterbaueinheit ist;
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5 eine
perspektivische Aufrissansicht, teilweise im Querschnitt, der Dichtungsvorrichtung für die Filterbaueinheit
ist; und
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6 eine
Querschnittsseitenansicht der Filterbaueinheit ist, die eine weitere
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Anhand
der Zeichnung und anfangs anhand von 1 ist eine
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruierte Filterbaueinheit allgemein
bei 10 gezeigt. Die Filterbaueinheit 10 kann zum
Entfernen von Schwebstoffen und anderen Verunreinigungen aus einem
Fluidsystem nützlich
sein und ist in einer Anwendung besonders nützlich als eine Filterbaueinheit
zum Entfernen von Schwebstoffen und weiteren Verunreinigungen aus
einem Kraftstoffstrom in einem Kraftstoffsystem für ein Fahrzeug.
In einer solchen Anwendung kann die Filterbaueinheit auslassseitig,
auf der Druckseite einer Pumpe zum Bewegen von Kraftstoff durch
das System, z. B. von dem Tank zu dem Motor, angeordnet sein.
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Allerdings
wird angemerkt, dass dies nur ein geeigneter Ort für die Filterbaueinheit
ist und dass weitere Orte und Anwendungen möglich sind.
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Die
Filterbaueinheit 10 enthält ein Gehäuse, das einen zylindrischen
Kanister 16 mit einem unteren, geschlossenen Ende 17 und
mit einem oberen, offenen Ende 18 umfasst. An dem offenen
Ende des Kanisters ist eine becherförmige Abdeckung 19 befestigt,
die damit eine Innenkammer 20 definiert. Zwischen der Abdeckung
und dem Kanister ist ein geeignetes Gewinde wie etwa bei 22 vorgesehen,
um zu ermöglichen,
dass die Abdeckung leicht auf den Kanister aufgeschraubt und von
ihm abgeschraubt wird. Entlang der Seite des Kanisters (oder in
der Stirnwand 17) ist ein erster Anschluss (Kraftstoffeinlass) 23 vorgesehen,
um zu filternden Kraftstoff (z. B. von der Pumpe oder vom Tank)
in das Gehäuse
zu leiten; währenddessen
ist in der Stirnwand 17 ein zweiter Anschluss (Fluidauslass) 24 vorgesehen,
um gefilterten Kraftstoff von dem Gehäuse zu einer auslassseitigen
Komponente, z. B. zu dem Motor, zu leiten. Außerdem ist in der Stirnwand 17 ein
dritter Anschluss (Ablass) 25 vorgesehen, um Luft und irgendwelchen zugeordneten
Sickerkraftstoff zurück
in den Tank oder in den Vorratsbehälter zu leiten. Der Kanister
ist vorzugsweise unter Verwendung herkömmlicher Prozesse (z. B. Druckguss,
spanabhebende Formgebung usw.) aus Metall oder aus einem anderen
geeigneten Werkstoff gebildet.
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Nunmehr
ebenfalls anhand von 2 ist in dem Gehäuse eine
allgemein mit 30 bezeichnete zentral angeordnete und von
dem geschlossenen Ende 17 des Gehäuses weg zu dem offenen Ende 18 axial
nach oben verlaufende Fallrohrbaueinheit vorgesehen, die eine Grundplatte 32 und
ein langgestrecktes Rohrglied 34 enthält. Das Fallrohr 34 ist
innen in einen ersten Strömungskanal 35,
der von dem oberen distalen Ende 36 des Fallrohrs zu der
Grundplatte 32 verläuft,
und in einem zweiten Strömungskanal 37,
der von dem ersten Strömungskanal 35 fluidisch
getrennt ist und von wenigstens einer und vorzugsweise mehreren
zweiten Öffnungen 38 entlang der
Länge des
Fallrohrs zur Grundplatte 32 verläuft, unterteilt. Die zweiten Öffnungen 38 sind
vorzugsweise in einem kegelstumpfförmigen abgeschrägten Abschnitt 39 gebildet,
der einen oberen, radial engeren Abschnitt 40 des Fallrohrs
mit einem unteren, radial erweiterten Abschnitt 41 verbindet.
Die Grundplatte 32 enthält
in ihrer unteren Oberfläche
geeignete Kanäle 42, 43,
die die Strömungskanäle 35, 37 in
dem Fallrohr 34 fluidisch getrennt mit dem Auslassanschluss 24 bzw.
mit dem Ablassanschluss 25 in der Stirnwand 17 verbinden.
Die Grundplatte 32 enthält Bohrungen
wie bei 46, die Bolzen (nicht gezeigt) aufnehmen, um zu
ermöglichen,
dass die Grundplatte fest an der Stirnwand 17 befestigt
wird.
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Die
Grundplatte 32 und das Fallrohrelement 34 sind
vorzugsweise in einem Stück
(einheitlich) aus einem herkömmlichen
Werkstoff wie etwa Metall oder Kunststoff gebildet, wobei die Kanäle 35 und 37 während des
Herstellungsprozesses leicht erzeugt werden. Außerdem ist es möglich, dass
die Fallrohrbaueinheit leicht aus mehreren aneinander befestigten Stücken gebildet
werden könnte.
Zum Beispiel könnte
das Fallrohrelement 34 in einem Stück gebildet sein und (wie etwa
mit Klebstoff oder Presspassung) an der Grundplatte 32 befestigt
sein. Wie im Folgenden anhand von 6 beschrieben
wird, ist es ferner möglich,
dass die gesamte Fallrohrbaueinheit 30 oder ein Abschnitt
davon in einem Stück
(einheitlich) mit der Stirnwand 17 gebildet sein könnte.
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Nunmehr
entsprechend den 1-3 enthält die Filterbaueinheit
in jedem Fall ferner ein allgemein bei 50 gezeigtes Filterelement,
das innerhalb des Gehäuses
angeordnet ist. Das Element 50 enthält einen Ring aus Filtermedien 52,
die eine zentrale Achse umgrenzen und einen zentralen Hohlraum 53 definieren.
Der Medienring ist aus einem Werkstoff mit einer für die besondere
Anwendung geeigneten Wirksamkeit und Struktur (gefaltet, geblasen
usw.) gebildet.
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Eine
erste Endkappe 54 enthält
einen nicht durchlochten kreisförmigen
Körperabschnitt 56 und ist
durch eine geeignete Vergussmasse dichtend mit einem ersten, oberen
Ende des Medienrings verbunden. An der Außenoberfläche des Körperabschnitts 56 können mehrere
flexible Finger wie bei 57 vorgesehen sein, die axial nach
oben/außen
für den
vorübergehenden
Verriegelungseingriff mit einer geeigneten Geometrie (Zungen, Nuten
usw.) auf der Innenoberfläche
der Abdeckung 19 (siehe 1) davon
vorstehen. Um den Außenumfang
der ersten Endkappe verläuft
eine kurze ringförmige
Randleiste 58, die eine kurze Strecke von der ersten Endkappe zu
der zweiten Endkappe vorsteht, um die Medien 52 nach außen zu begrenzen
und zu unterstützen.
Von der Innenoberfläche
des Körperabschnitts
verläuft ein
kurzer ringförmiger
Kranz 60 in den zentralen Hohlraum 53 der Medien
axial nach innen (nach unten). In dem Körperabschnitt 56 der
Endkappe ist vorzugsweise entlang der zentralen Achse des Elements
oder wenigstens radial innerhalb des Medienrings 52 eine
kleine Entlüftungsöffnung 61 vorgesehen,
deren Funktion im Folgenden beschrieben wird. Die Größe der Entlüftungsöffnung 61 kann
je nach der Anwendung variieren, wobei die Entlüftungsöffnung in einer Anwendung aber
eine Öffnung
mit einem Durchmesser von zwischen 0,0457 cm und 0,0508 cm (0,018
und 0,20 Zoll) war. Vorzugsweise ist die erste Endkappe 54 unter
Verwendung herkömmlicher
Prozesse in einem Stück
(einheitlich) aus einem geeigneten Werkstoff, z. B. Kunststoff,
gebildet.
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Eine
zweite Endkappe 62 enthält
einen nicht durchlochten ringförmigen
Körperabschnitt 64,
der eine zentrale Öffnung 65 definiert,
und ist durch eine geeignete Verbundmasse dichtend mit einem zweiten,
unteren Ende des Medienrings verbunden. Um den Außenumfang
der zweiten Endkappe verläuft eine
kurze ringförmige
Randleiste 66, die eine kurze Strecke von der zweiten Endkappe
zu der ersten Endkappe vorsteht, um die Medien 52 ebenfalls
nach außen
zu begrenzen und zu unterstützen.
Von der Innenoberfläche
der zweiten Endkappe verläuft
ein kurzer ringförmiger
Kranz 67 in den zentralen Hohlraum 53 der Medien
axial nach innen/nach oben. Der ringförmige Körperabschnitt 64 und
der Kranz 67 definieren eine ringförmige Schulter 68,
die von dem Kranz radial nach innen vorsteht und die zentrale Öffnung 65 begrenzt.
Vorzugsweise ist die zweite Endkappe 62 ebenfalls unter
Verwendung herkömmlicher
Prozesse in einem Stück
(einheitlich) aus einem geeigneten Werkstoff, z. B. Kunststoff,
gebildet.
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Innerhalb
der Medien 52 ist ein zentraler Kern 70 aufgenommen,
um eine Unterstützung
für das
Element vorzusehen. Der Stützkern 70 verläuft entlang
der gesamten Länge
der Medien. Nunmehr entsprechend 4 enthält der Stützkern 70 einen zylindrischen
Rahmen, vorzugsweise mit einer Reihe ringförmiger, seitlicher Stützglieder
wie bei 74; und einer Reihe axialer, längsgerichteter Stützglieder
wie bei 76, wobei die Stützglieder 74 und 76 eine
Reihe radialer Strömungsöffnungen
wie bei 78 definieren. Die seitlichen Stützglieder 74 besitzen
eine Außendimension,
die ausreicht, um mit einer Innendimension des Medienrings 52 in
Eingriff zu gelangen und sie zu unterstützen, und eine Innendimension,
die ausreicht, das zentrale Fallrohr 34 aufzunehmen.
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Das
oberste seitliche Stützglied 79 besitzt eine
nicht durchlochte, ringförmige
Konfiguration und enthält
einen ringförmigen
Kranz 80, der den Umfang davon begrenzt und davon nach
außen
(nach oben) vorsteht. Wie in den 1 und 3 zu
sehen ist, ist der Kranz 80 so bemessen, dass er zwischen
dem Kranz 60 der ersten Endkappe 54 und den Medien 52 aufgenommen
ist, wobei er durch die Vergussmasse mit der ersten Endkappe dichtend
verbunden ist, wenn die erste Endkappe an dem Medienring befestigt
ist. Wenn sie so zusammengesetzt sind, ist zwischen dem obersten
seitlichen Stützglied 79 und
der ersten Endkappe 54 eine erste, obere ringförmige Kammer 81 in
Verbindung mit der Entlüftungsöffnung 61 definiert.
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Wieder
entsprechend 4 besitzt das unterste seitliche
Stützglied 82 ähnlich eine
nicht durchlochte, ringförmige
Konfiguration, die eine zentrale Öffnung 83 definiert,
wobei es einen ringförmigen Kranz 84 enthält, der
seinen Umfang begrenzt und davon nach außen (nach unten) vorsteht.
Der Kranz 84 ist so bemessen, dass er zwischen dem Kranz 67 der
zweiten Endkappe 62 und den Medien 52 (wie in den 1 und 3 gezeigt
ist) aufgenommen ist und durch die Verbundmasse mit der zweiten
Endkappe dichtend verbunden ist, wenn die zweite Endkappe an dem
Medienring befestigt ist. Zwischen dem untersten seitlichen Stützglied 82 und
der zweiten Endkappe 62 ist eine zweite, untere ringförmige Kammer 85 definiert.
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In
beabstandeter Anordnung um das unterste seitliche Stützelement 82 sind
eine Reihe radialer Stützglieder 86 vorgesehen,
die von dem Kranz 84 nach innen in die zentrale Öffnung 83 vorstehen.
Jedes radiale Stützelement 86 kann
wie bei 87 einen axialen Schlitz haben, der so bemessen
ist, dass er den Kranz 67 von der unteren Endkappe aufnimmt, um
während
des Montageprozesses das Anordnen, Festsetzen und Unterstützen der
unteren Endkappe an dem Kern zu erleichtern. Wie im Folgenden beschrieben
wird, erleichtern die radialen Stützglieder 86 außerdem das
Anordnen und Unterstützen
einer Dichtungsvorrichtung.
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Einteilig
mit dem Stützkern 70 ist
ein axialer Fluiddurchlass 88 vorgesehen. Der Fluiddurchlass 88 ist
durch einen rohrförmigen
oder zylindrischen Körper 89 definiert,
der einen Strömungsweg
definiert, der von den radialen Strömungsöffnungen 78 fluidisch
getrennt und unabhängig
ist. Genauer besitzt der Fluiddurchlass 88 ein oberes Ende 90,
das in die durch den oberen Kranz 80 begrenzte obere Kammer 81 geöffnet ist;
ein unteres Ende 91, das in die durch den unteren Kranz 84 begrenzte
untere Kammer 85 geöffnet
ist; und einen Körperabschnitt 92,
der vom oberen Ende zum unteren Ende der Kurve durch jedes der seitlichen
Stützglieder 74 verläuft.
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Obgleich
es bevorzugt ist, dass sich der Fluiddurchlass 88 innerhalb
des Stützkerns 70 befindet, ist
es je nach Zusammensetzung der Filtermedien 52 möglich, dass
der Kanal außerhalb
des Kerns sein könnte,
wie etwa entlang der Außenoberfläche des Kerns
verlaufen könnte,
oder sogar physikalisch getrennt (beabstandet) davon sein könnte. Falls
die Medien z. B. geblasene oder geformte Medien sind, könnte der
Kanal innerhalb der Medien gebildet sein, wobei an den oberen und
an den unteren Enden radiale Durchlässe vorgesehen sein könnten, um
die obere Kammer 81 mit der unteren Kammer 85 zu
verbinden.
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Auf
jeden Fall ist der Stützkern 70 mit
dem Durchlass 88 vorzugsweise in einem Stück (einheitlich)
unter Verwendung herkömmlicher
Prozesse aus einem geeigneten Werkstoff, z. B. Kunststoff, gebildet;
wobei er vorzugsweise, wie zuvor beschrieben wurde, durch Einbetten
der Kränze 80, 84 in
die Vergussmasse an den Enden der Medien an der ersten und an der
zweiten Endkappe 54, 62 befestigt ist. Die Anzahl
der seitlichen Stützglieder 74 und
der längsgerichteten
Stützglieder 76 am
Kern 70 kann je nach den Festigkeitsanforderungen und der
gewünschten Strömung durch
die Baueinheit variieren. Die radiale Dimension des Fluiddurchlasses 88 hängt ebenfalls von
der erwarteten Luft ab, die aus dem Gehäuse zu entlüften ist. Natürlich könnte der
Stützkern 70 andere
Konfigurationen als die in den Figuren veranschaulichte durchlochte
Konfiguration (d. h. mit seitlichen und längsgerichteten Stützgliedern)
haben und z. B. ein zylindrisches, durchlochtes Rohr sein. Falls der
Medienring ausreichend innere Unterstützung hat, ist es außerdem möglich, dass
der Kern lediglich den oberen und den unteren Kranz 80, 84,
unterstützt durch
den Körper 89 des
Fluidkanals, umfassen könnte,
d. h., die Rahmenelemente des Kerns könnten in bestimmten Anwendungen
fehlen und die Medien wären
dennoch durch die Kränze
und den Fluidkanal ausreichend unterstützt. Weitere Alternativen sollten
ebenfalls offensichtlich sein.
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Zu
dem unteren Ende des Elements hin ist eine in den 2 und 5 mit 98 bezeichnete
ringförmige
Dichtungsvorrichtung vorgesehen. Die Dichtungsvorrichtung 98 besitzt
an einem äußeren Ende einen
radial erweiterten Basisabschnitt 100 und an dem anderen,
inneren Ende einen radial kleineren Kopfabschnitt 102,
sowie einen kegelstumpfförmigen Zwischenabschnitt 106,
der den Basis- und den Kopfabschnitt miteinander verbindet und eine
Innengeometrie besitzt, die (wie in 1 zu sehen
ist) im Wesentlichen an die Außengeometrie
des kegelstumpfförmigen
Abschnitts 39 des Fallrohrs angepasst ist. Der Basisabschnitt 100 besitzt
eine flache untere Oberfläche 108 und
eine Außendimension,
die ausreicht, um eng in den Ring 67 der unteren Endkappe 62 und
gegen die radiale Schulter 68 zu passen. Der Basisabschnitt 100 steht
etwas in die Öffnung 65 radial
nach innen vor und besitzt eine zylindrische Innenvorrichtung, die
so bemessen ist, dass sie eng aufgenommen ist und gegen den Außenumfang
des erweiterten Abschnitts 41 des Fallrohrs 32 abdichtet.
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Der
Kopfabschnitt 102 der Dichtungsvorrichtung besitzt gleichfalls
eine Außendimension
derart, dass er durch die Öffnung 83 eingeführt und
innerhalb des untersten seitlichen Stützglieds 82 aufgenommen
werden kann. Der Kopfabschnitt 102 steht gleichfalls etwas
nach innen vor und besitzt eine zylindrische Innenoberfläche, die
so bemessen ist, dass sie den engen Abschnitt 40 des Fallrohrs
eng aufnimmt und gegen ihn abdichtet, wenn das Element an dem Fallrohr
aufgenommen ist.
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Wenn
die Dichtungsvorrichtung wie oben beschrieben zwischen dem Kern
und der unteren Endkappe angeordnet ist, besitzen die radialen Stützglieder 56 an
dem unteren Teil des Kerns 70 jeweils einen äußeren abgeschrägten Rand,
der so bemessen ist, dass er die Außenoberfläche der Dichtungsvorrichtung
insbesondere in dem Bereich des Zwischenabschnitts 106 unterstützt (siehe
z. B. 3). Dies erleichtert das Anordnen der Dichtungsvorrichtung während der
Montage sowie das Aufrechterhalten funktionsfähiger Fluiddichtungen zwischen
dem Kern und den Medien (durch die untere Endkappe) während der
Verwendung.
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Der
Zwischenabschnitt 106 der ringförmigen Dichtungsvorrichtung
besitzt wenigstens einen und vorzugsweise eine Reihe von Durchgangs-Durchlässen 110,
die radial und etwas axial durch ihn gebildet sind. Wie in 1 zu
sehen ist, ist der Durchgangs-Durchlass bzw. sind die Durchgangs-Durchlässe 110 fluidisch
auf die Öffnung
bzw. Öffnungen 38 im
zentralen Fallrohr ausgerichtet und verbindet bzw. verbinden die
untere Kammer 85 im Kranz 84 damit, um den Fluiddurchlass 88 in
dem Filterelement mit dem Ablassdurchlass 37 in der Fallrohrgrundplatte zu
verbinden. Die Anzahl der Durchgangs-Durchlässe 110 kann je nach
der gewünschten
Strömung durch
den Fluiddurchlass 88 variieren.
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Wie
in 1 zu sehen ist, ist zwischen dem Zwischenabschnitt 106 der
Dichtungsvorrichtung und dem konischen Abschnitt 39 des
Fallrohrs ein enger radialer Spalt 112 vorgesehen. Der
Spalt definiert einen Umfangsströmungskanal,
sodass Fluid unabhängig
von der Umfangsorientierung der Durchgangs-Durchlässe 110 und der Öffnungen 38 in
diesen Bereich eintreten und zu den Öffnungen 38 im Fallrohr 34 strömen kann,
wenn das Filterelement in das Gehäuse eingebaut ist.
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Wenn
das Element in das Gehäuse
eingebaut ist und das zu filternde Fluid durch den Einlassanschluss 23 eingeleitet
wird, strömt
das Fluid, wie aus dem Obigen offensichtlich ist, um den Umfang des
Filterelements und durch die Medien 52 radial nach innen,
wo Schwebstoffe und andere Verunreinigungen abgetrennt werden. Das
saubere Fluid fließt daraufhin
durch die Öffnungen 78 in
dem Stützkern und
nach oben und um das distale Ende des Fallrohrs 34, wo
das Fluid daraufhin durch den Kanal 35 in dem Stützrohr nach
unten und durch den Kanal 42 in der Grundplatte 32 zum
Auslassanschluss 24 geht. Irgendwelche Luft in dem ankommenden
Fluid hat die Tendenz, zu dem oberen Abschnitt des Gehäuses, um
die obere Endkappe 54, aufzusteigen, wo die Luft daraufhin
durch die Entlüftungsöffnung 61 in
der oberen Endkappe und durch den Fluiddurchlass 88, durch
die Durchgangs-Durchlässe 110 in
der Dichtungsvorrichtung, durch den Entlüftungskanal 37 in dem
Fallrohr 34 zum Kanal 43 in der Grundplatte 32 und
daraufhin zum Auslassanschluss 25 nach unten gehen kann.
Die Entlüftungsöffnung 61 ist
geeignet so bemessen, dass sie ermöglicht, dass ausreichend Luft
zu dem Entlüftungsanschluss
geht, und ist vorzugsweise dennoch klein genug, um einen wesentlichen
Fluidsickerverlust zu verhindern. Irgendwelches Fluid, das durch
die Öffnung 61 abfließt, wird
wieder durch den Ablassweg zum Tank geleitet.
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Wenn
das Element (durch Abnehmen der Abdeckung 19) von dem Gehäuse abgenommen wird,
wenn das Element verbraucht ist und durch ein frisches Element ersetzt
wird, wird die Entlüftungsöffnung natürlich gleichfalls
ersetzt, da sie eine einteilige Komponente mit dem Element ist.
Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass die Öffnung mit
der Zeit verstopft wird, und verhindert dadurch, dass Luft in dem
Gehäuse
zu dem Ablassanschluss entlüftet wird.
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Die
Höhe und
die Dimension des Fallrohrs 34, die Größe der Entlüftungsöffnung 61, die Dimensionen
des Fluiddurchlasses 88 und andere Dimensionseigenschaften
des Filterelements und des Gehäuses
können
natürlich
wieder je nach der besonderen Anwendung und nach den erwarteten
Fluid- und Luftströmungen
in dem System variieren.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie sie in 6 gezeigt
ist, könnte
die Grundplatte 32 der Fallrohrbaueinheit in einem Stück mit dem
unteren Ende des Kanisters 16 gebildet sein. In diesem
Fall kann das Fallrohrglied 34 in einem Stück (einheitlich)
mit der Grundplatte 32 gebildet sein, während es alternativ, wie veranschaulicht
ist, getrennt von der Grundplatte gebildet und daraufhin wie etwa
mit Klebstoff, Presspassung oder Schweißen befestigt werden könnte. In
dieser Ausführungsform
sind durch einen ringförmigen
vorstehenden Abschnitt 122 der Grundplatte 32 zweite Öffnungen 38 gebildet,
wobei die Dichtungsvorrichtung 98 eine becherförmige Konfiguration
mit einem ringförmigen,
erweiterten Basisabschnitt 100; einem ringförmigen,
kleineren Kopfabschnitt 102; und einem seitlichen Zwischenabschnitt 106 zur
Aufnahme und Abdichtung über
den ringförmigen
vorstehenden Abschnitt 122 besitzt. Zwischen der Dichtungsvorrichtung
und der Fallrohrbaueinheit ist wieder ein kleiner Zwischenraum vorgesehen,
um unabhängig
von der Umfangsorientierung der Öffnungen 110 in
der Dichtungsvorrichtung und der zweiten Öffnungen in dem ringförmigen vorstehenden
Abschnitt 122 eine Strömung
zwischen den Öffnungen 110 in
der Dichtungsvorrichtung und den zweiten Öffnungen zu dem zweiten Kanal
zu ermöglichen.
In der Grundplatte 32 sind zuvor beschriebene Kanäle wie etwa 42 und 43 gebildet,
um die Fluidströmung
zu dem Auslass und zu den Ablassanschlüssen zu leiten. Der Rest der
Filterbaueinheit ist vorzugsweise im Wesentlichen derselbe wie oben
in Bezug auf die erste Ausführungsform
beschrieben und wird der Kürze
halber nicht weiter beschrieben.
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In
jeder der beiden Ausführungsformen trennt
die Dichtungsvorrichtung 98 dadurch fluidisch das vom Einlassanschluss 23 ankommende,
schmutzige Fluid, das durch die Medien 52 radial nach innen geht,
von dem sauberen Fluid auf der Auslassseite der Medien, das durch
die Durchlässe 78 in
dem zentralen Fallrohr 34 strömt. Außerdem trennt die Dichtungsvorrichtung 98 fluidisch
die Strömung
durch den Fluiddurchlass 88 von der Strömung, die durch die Medien
in das zentrale Fallrohr geht. Die Dichtungsvorrichtung schafft
fluidisch eine geeignete Abdichtung der Vorrichtung gegenüber dem
zentralen Fallrohr und dem Gehäuse,
sodass die Fluiddurchlässe unabhängig von
der Drehorientierung der Vorrichtung an dem Fallrohr vorgesehen
sind. Die Konfiguration des Fallrohrs und der Dichtungsvorrichtung
erleichtert außerdem
das axiale Anordnen des Filterelements entlang des Fallrohrs – das Element
wird nach unten an dem Fallrohr eingepasst, bis die Dichtungsvorrichtung
mit dem Zwischenabschnitt 106 in Eingriff gelangt – wobei
das Filterelement an diesem Punkt richtig angeordnet ist. Natürlich können außerdem weitere
Anordnungsmerkmale wie etwa Rippen oder Flansche vorgesehen sein,
die von dem unteren Ende des Gehäuses
axial nach oben vorstehen und mit der unteren Endkappe in Eingriff
stehen, um das Element richtig axial und radial in dem Gehäuse anzuordnen.
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Die
Dichtungsvorrichtung 98 kann aus irgendeinem elastischen
oder nachgiebigen Werkstoff hergestellt sein, der für die besondere
Anwendung geeignet ist, und ist vorzugsweise ein einteiliges (einheitliches)
Element, das aus einem Elastomerwerkstoff hergestellt ist.
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Wie
oben beschrieben wurde, schafft die vorliegende Erfindung dadurch
eine neue und einzigartige Filterbaueinheit und ein neues und einzigartiges Filterelement
für Fluidanwendungen,
die ein Entleeren von Luft erfordern, wobei sie eine einfache, preiswerte
Konstruktion besitzt. Der Ablassweg für die entlüftete Luft (und für den zugeordneten
Fluidsickerverlust) ist zentral durch das Element und insbesondere
durch einen getrennten und unabhängigen
Fluidkanal, der vorzugsweise einteilig mit einem zentralen Stützkern für das Element
gebildet ist, vorgesehen. Der Fluidkanal leitet Luft von einer Entlüftungsöffnung in
einer oberen Endkappe des Filterelements – zu einem Entlüftungsweg
innerhalb eines zentralen Fallrohrs. Die Entlüftungsöffnung ist einteilig mit dem Filterelement
und wird vorteilhaft ersetzt, wenn das Filterelement ersetzt wird,
was das Risiko verringert, dass die Öffnung verstopft wird.