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Diese
Erfindung betrifft allgemein Brennstofffilter, die in Verbindung
mit Verbrennungsmotoren verwendet werden. Insbesondere betrifft
die Erfindung Brennstofffiltersysteme, die eine auswechselbare Patrone
zum Entfernen von Fremdteilchen und/oder zum Trennen von Wasser
vom Brennstoff im Brennstoffversorgungssystem eines Verbrennungsmotors
aufweisen.
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Es
ist lange erkannt worden, dass problemfreier Betrieb eines Verbrennungsmotors
irgendeine Form von Filterung des Brennstoffs erfordert, der durch
den Motor verbraucht wird. Insbesondere diktiert die Abwesenheit
von hohen Standards der Qualitätskontrolle
bei Dieselbrennstoffversorgungen, dass ein wirksamer Brennstofffilter
in das Brennstoffversorgungssystem für einen Dieselmotor eingeschlossen
wird. Es ist nicht unüblich
für Dieselbrennstoff,
dass dieser beträchtliche
Mengen von schleifenden Teilchen und Wasser enthält. Die schleifenden Teilchen
stellen das Potential für
dauernde Beschädigung
von Komponenten der Brennstoffeinspritzpumpe dar. Die schleifenden
Teilchen können negativ
das Verhalten der Pumpe beeinflussen, indem sie die Fähigkeit
der Brennstoffeinspritzpumpe zerstören, Brennstoff bei hohen Drucken
genau abzumessen und zu liefern. Die Anwesenheit von Wasser in der
Dieselbrennstoffzufuhr kann Verrosten von Motorkomponenten bewirken
und kann während Frostperioden
zu einer Unterbrechung des Brennstoffeinspritzsystems und/oder zum
Festsitzen von beweglichen Komponenten führen.
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Eine
Anzahl von konventionellen Brennstofffiltersystemen führt die
zweifachen Funktionen aus, Teilchenmaterial vom Dieselbrennstoff
zu entfernen und Wasser vom Brennstoff zu trennen. Konventionell
verwendet das Brennstofffiltersystem eine Einwegfilterpatrone, die
in vorherbestimmten Intervallen der Filterbenutzung ersetzt wird.
In der Praxis können die
Anforderungen an die Filterpatrone in Abhängigkeit von solchen Charakteristiken
variieren, wie zum Beispiel dem Typ des Verbrennungsmotors, den
besonderen Anwendungen, für
die der Motor verwendet wird, dem Klima, in dem der Verbrennungsmotor
betrieben wird und/oder regionalen Charakteristiken bezüglich der
Qualität
der Brennstoffversorgung. Die Filterpatronen unterscheiden sich
daher allgemein bezüglich
ihrer Abmessungen, ihrer Kapazität
und der Qualität
ihrer Filtermedien.
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Eines
der Probleme, auf das man häufig
in Verbindung mit der Auswechslung der Filterpatrone trifft, besteht
darin, sicherzustellen, dass die ersetzte Patrone mit den Filtrierungsanforderungen
für das Brennstoffsystem
kompatibel ist. Da verschiedene Typen und Qualitäten von Filterpatronen dimensionsmäßig mit
der Basis eines vorgegebenen Filtersystems zusammenpassen können, stimmt
die Ersatzfilterpatrone häufig
nicht mit den Spezifikationen für das
Filtersystem überein,
wodurch die Integrität
des Brennstofffiltersystems gefährdet
wird. Die Verwendung einer nicht kompatiblen Filterpatrone kann
sehr ernsthafte Wirkungen auf den Betrieb des Verbrennungsmotors
haben und kann auch unnötig
teuer sein, wenn eine weniger teure Patrone völlig geeignet ist. Häufig haben
entweder der Eigentümer
oder das Wartungspersonal, das den Verbrennungsmotor wartet, überhaupt
keine Kenntnis der Spezifikationen der Ersatzfilterpatrone und der
Anforderungen derselben und gefährden
die Integrität
des Filtersystems, ohne es zu wissen, indem sie für den Zweck
nicht geeignete Filterpatronen verwenden. Es gibt auch Fälle, in denen
schlechtere oder ungeeignete Ersatzfilterpatronen absichtlich installiert
werden, ohne dass es der Besitzer oder Betreiber des Fahrzeugs weiß.
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Unser
U.S.-Patent Nr. 5 035 797 offenbart ein Schlüsselsystem für ein Filtersystem,
das Fragen der Filterpatronenkompatibilität ansprechen soll. Brennstofffiltersysteme
weisen allgemein Brennstoffeinlässe
und Brennstoffauslässe,
die in einer Basis angeordnet sind, und eine Einwegfilterpatrone
auf, die an der Basis angebracht ist. Einwegfilterpatronen, die
gemäß dieser
Erfindung konstruiert sind, haben Schlitze, die dazu ausgebildet
sind, mit axialen Vorsprüngen
der Basis zusammenzupassen. Die Vorsprünge behindern die Verwendung
einer nicht kompatiblen Patrone, indem sie das Anbringen und Abdichten
der Patrone an der Basis stören.
EP 0 532 161 offenbart ein ähnliches
Schlüsselsystem,
in dem eine zusätzliche
sehr gut sichtbare Schlüsselstruktur ebenfalls
vorgesehen ist, um die Integrität
und Zuverlässigkeit
des Schlüsselsystems
zu verstärken.
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Brennstofffilter
sind typischerweise in der Form einer Metalldose hergestellt worden,
die dauernd das Filterelement bei einer Konstruktion für Einmalverwendung
umschließen.
Obwohl diese Anordnungen sich als wirksam und zuverlässig erwiesen haben,
sind sie weniger ideal in Bezug auf Materialverschwendung und Beseitigungskosten.
Ein erhöhtes
Bewusstsein bezüglich
Umweltschutz und Recyclierung von Materialien hat zur Notwendigkeit
für wirksamere
Filtrierungssysteme geführt,
die eine möglichst
kleine Wegwerfkomponente enthalten. Zusätzlich sind Umweltschutzorganisationen bemüht, das
Volumen von Abfall zu verringern, der mit der Automobil- und Lastwagenindustrie
verknüpft
ist, und können
nicht mehr uneingeschränktes
Wegwerfen von benutzten Brennstofffiltern in den normalen Abfallweg
erlauben, wodurch es notwendig wird, spezialisierte und daher teurere
Abfallbeseitigung zu verwenden.
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Von
einem Gesichtspunkt aus gesehen, schafft die vorliegende Erfindung
eine Filterpatronenanordnung, die aufweist:
ein Gehäuse, das
einen ersten Abschnitt, der ein erstes Ende hat, und einen zweiten
Abschnitt aufweist, welche Abschnitte entfernbar miteinander verbindbar sind,
um eine fluiddichte Umhüllung
zu bilden, welcher erste Abschnitt eine innere Struktur einschließt, die
wenigstens eine Keil- oder Schlitznut einschließlich eines axialen Teils und
eines versetzten Teils, der allgemein senkrecht dazu ausgebildet
ist, einschließt,
und
eine Filtereinheit, die auswechselbar in der Umhüllung aufnehmbar
ist, welche Filtereinheit ein Filterelement und wenigstens eine
Endkappe einschließt, die
ein axiales Ende des Filterelements umschließt, welche Endkappe einen Umfangsteil
einschließt,
der wenigstens einen Schlüsselvorsprung
aufweist, der sich radial von dem Umfangsteil erstreckt,
wobei
der Schlüsselvorsprung
in der Schlitz- oder Keilnut aufnehmbar ist und axial zu dem ersten
Ende des ersten Abschnitts bewegbar ist.
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Die
Erfindung schafft in einer bevorzugten Ausführungsform eine Filterpatronenanordnung,
die ein zweiteiliges Gehäuse
und eine auswechselbare Filtereinheit einschließt, wobei die Anordnung ein Schlüsselsystem
zum Verkeilen der auswechselbaren Filtereinheit in der Patrone einschließt.
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Das
Gehäuse
ist aus ersten und zweiten zusammenwirkenden Abschnitten konstruiert,
die lösbar
miteinander verbunden sind, um Auswechseln der benutzten Filtereinheit
zu ermöglichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist jeder Gehäuseabschnitt
dosenförmig
und hat ein geschlossenes erstes und ein offenes zweites Ende. Vorzugsweise weist
die Filtereinheit ein ununterbrochenes fächerförmiges gefaltetes oder plissiertes
Filterelement auf, das typischerweise aus einer Form von Papier
aufgebaut ist. Axial beabstandete erste und zweite Endkappen schaffen
eine Tragstruktur für
das Filterelement und bilden auch eine Plattform für die Anbringung
von Dichtringen, die die Einheit gegen die Brennstoffeinlass/Auslassleitung
abdichten.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des Schlüsselsystems
steht wenigstens eine Lasche oder ein Schlüsselvorsprung radial entweder
vom ersten Abschnitt des Gehäuses
oder der ersten Endkappe der Filtereinheit vor. Eine entsprechende Schlitz-
oder Keilnut entweder im ersten Abschnitt des anderen Gehäuses oder
der ersten Endkappe der Filtereinheit ist zum Aufnehmen des entsprechenden
Schlüsselvorsprungs
dimensioniert und angeordnet. Die Schlitz- oder Keilnut im ersten
Abschnitt des Gehäuses
nimmt die Form eines Schlitzes an, der einen axialen Teil und einen
versetzten Teil aufweist, der allgemein senkrecht zum axialen Teil
ist. Die Filtereinheit wird in den ersten Abschnitt des Gehäuses axial
entlang der zusammenwirkenden Struktur geführt, die aus Schlitz- oder
Keilnut und Schlüsselvorsprung
besteht. Die erste Endkappe schließt vorzugsweise eine radial
nach innen vorspringende Schulter auf, die sich während des
Einfügens über radial
nach außen
vorstehende Rippen auf der Gehäusedichtung
bewegt. Die Rippen greifen an der Schulter an, so dass die Filtereinheit
axial innerhalb des ersten Abschnitts des Gehäuses gehalten wird. Auf diese
Weise wird die Filtereinheit gefangen und durch den ersten Gehäuseabschnitt
festgehalten.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wirken die zusammenwirkenden aus Schlitz- oder Keilnut und Schlüsselvorsprung
bestehenden Strukturen als ein Schlüsselsystem, um die Verwendung
von nicht kompatiblen Filtereinheiten in einem besonderen Gehäuse zu verhindern.
Für eine
kompatible Filtereinheit wird die Winkelabmessung des Schlüsselvorsprungs
mit der bogenförmigen
Ausdehnung des axialen Teils der Schlitz- oder Keilnut zusammenpassen,
und die axiale Abmessung des versetzten Teils der Schlitz- oder
Keilnut wird mit der axialen Abmessung des Schlüsselvorsprungs übereinstimmen.
Eine Filtereinheit, die einen Schlüsselvorsprung mit einer falschen
winkelmäßigen Abmessung
hat, wird im axialen Teil der Schlitz- oder Keilnut, die durch den
ersten Gehäuseabschnitt
definiert ist, nicht angenommen werden. Eine Filtereinheit, die
einen Schlüssel mit
einer falschen axialen Abmessung hat, wird nicht richtig im versetzten
Teil der Schlitz- oder Keilnut eingreifen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
stehen die Schlüsselvorsprünge radial
von der ersten Endkappe der Filtereinheit vor und haben radiale
und winkelmäßige Abmessungen,
die komplementär
zu der entsprechenden radialen Tiefe und bogenmäßigen Erstreckung der Schlitz-
oder Keilnut sind, die durch den ersten Abschnitt des Gehäuses definiert wird.
Der Schlüsselvorsprung
der Filtereinheit wird im axialen Teil der Schlitz- oder Keilnut
aufgenommen, die Filtereinheit wird in zusammenpassende Stellung innerhalb
des ersten Abschnitts des Gehäuses
geführt.
Der zweite Abschnitt des Gehäuses
wird dann mit dem ersten Abschnitt des Gehäuses verbunden, um eine abgeschlossene
Umhüllung
zu bilden, die die Filtereinheit umgibt.
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Die
zusammengesetzte Gehäuse-
und Filtereinheit bildet eine Filterpatronenanordnung, die verwendet
werden kann, um konventionelle verschlossene Filterpatronen in Brennstofffiltersystemen
und anderen Anwendungen zu ersetzen. Das Schlüsselsystem stellt Kompatibilität der Ersatzfiltereinheit
für verschiedene
Filterpatronen sicher, die gemeinsame Abmessungen haben. Einzigartige
Sätze von
Schlüsselvorsprüngen und
Schlitz- oder Keilnuten können ausgewählt werden,
um eine Verbundkompatibilitätsmatrix
für jede
gewünschte
Filtereinheitskapazität, Filtermedien
oder andere Charakteristiken zu bilden, einschließlich Übereinstimmung
mit ökologischen Vorschriften
oder Spezifikationen der Hersteller.
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Von
einem anderen Gesichtspunkt aus gesehen schafft die Filtereinheit
ein Filterpatronengehäuse,
das aufweist:
einen dosenförmigen
ersten Abschnitt, der eine mittige Achse, ein erstes Ende und ein
mit Gewinde versehenes zweites Ende und eine innere Struktur einschließt, die
wenigstens eine Schlitz- oder Keilnut einschließlich eines axialen Teils definiert,
und
einen zweiten Abschnitt, der ein erstes Ende und ein mit
Gewinde versehendes zweites Ende aufweist,
wobei die zweiten
Enden lösbar
gewindemäßig miteinander
verbindbar sind, um eine fluiddichte Umhüllung zu bilden.
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Von
einem weiteren Gesichtspunkt her gesehen schafft die Erfindung eine
Filtereinheit die aufweist:
ein Filterelement, das axial beabstandete
Enden hat und eine mittige Achse umgibt, und
eine Endkappe,
die ein axiales Ende des Elements umschließt, welche Endkappe einen allgemein
bogenförmigen
Umfangsteil ohne einen Umfangsrollfalz einschließt, welcher Umfangsteil sein
Krümmungszentrum
auf der mittigen Achse hat und wenigstens einen integralen radial
sich erstreckenden Schlüsselvorsprung
hat, der einen bogenförmigen
Außenumfang
hat, dessen Krümmungszentrum
auf der mittigen Achse liegt.
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Einige
Ausführungsformen
sollen nun nur beispielsweise unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen
beschrieben werden. Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Filterpatronenanordnung, die ein Schlüsselsystem
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung aufweist;
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2 eine
vergrößerte fragmentarische Querschnittsansicht
der Filterpatronenanordnung von 1;
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3 eine
Draufsicht von unten eines ersten Gehäuseabschnitts der Filterpatronenanordnung
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Querschnittsansicht des ersten Gehäuseabschnitts der Filterpatrone
von 3 entlang der Linie 4-4 derselben;
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5 eine
Draufsicht von oben der Endkappe der Filtereinheit in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Querschnittsansicht der Endkappe der Filtereinheit von 5 genommen
der Linie 6-6 derselben;
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7 eine
Draufsicht von unten der Endkappe der Filtereinheit von 5;
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8 eine
Draufsicht von oben der Endkappe der Filtereinheit, die eine alternative
Schlüsselkonfiguration
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung einschließt;
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9 eine
Ansicht von unten, teilweise in Phantomdarstellung, eines ersten
Gehäuseabschnitts
der Filterpatronenanordnung, die eine alternative Konfiguration
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung aufweist;
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10 eine
Querschnittsansicht der Filterpatronenanordnung von 1,
die an einem Filterbasismodul angebracht ist;
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11 eine
Draufsicht von oben einer Endkappe an der Filtereinheit, die eine
alternative Schlüsselkonfiguration
in Übereinstimmung
mit der vorliegender Erfindung aufweist;
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12 eine
Draufsicht von unten, teilweise in Phantomdarstellung, eines ersten
Gehäuseabschnitts
einer Filterpatronenanordnung, die eine alternative Konfiguration
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung einschließt;
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13 eine
Außenansicht
des ersten Abschnitts des Gehäuses
von 3 und 4; und
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14 eine
Querschnittsansicht durch ein zusammengesetztes Filterpatronenanordnungsgehäuse in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche
Teile in allen verschiedenen Figuren darstellen, ist eine Filterpatronenanordnung
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Die Filterpatronenanordnung 10 weist erste und zweite lösbar verbindbare
Abschnitte auf, die eine Filtereinheit 30 halten und umgeben.
Die Filtereinheit 30 hat eine definierte nutzbare Lebensdauer
und wird periodisch durch eine kompatible Filtereinheit ersetzt.
Die Filterpatronenanordnung 10 ist insbesondere zum Einbau
in das Brennstofffiltersystem eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) wie
zum Beispiel einem Dieselmotor ausgebildet. Die Filterpatronenanordnung
soll Abfall da durch verringern, dass sie Ersetzen von nur der verbrauchten
Filtereinheit ermöglicht,
anstatt dass die gesamte Patrone ersetzt werden muss. Zusätzlich ist
die Filtereinheit aus Materialien konstruiert, die Abfallbeseitigung
durch Verbrennung erlauben.
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Es
sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
irgendeine besondere Filterpatronenanordnung eingeschränkt ist,
sondern allgemein auf irgendeine Filterpatronenanordnung anwendbar
ist, die ein Gehäuse
verwendet, das auseinander genommen werden kann, um Ersetzen einer verbrauchten
Filtereinheit zu erlauben, die darin untergebracht ist.
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Wie
dies in den 1 und 2 dargestellt ist,
schließt
eine Filterpatronenanordnung 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung einen ersten Gehäuseabschnitt 12 und
einen zusammenwirkenden zweiten Abschnitt 14 ein, die lösbar verbindbar
sind, um eine fluiddichte Umhüllung
zu bilden. Eine mit Gewinde versehene Verbindung zwischen den Gehäuseabschnitten
ist dargestellt. Komplementäre
Gewinde 37, 37' stehen
von den ersten und zweiten Gehäuseabschnitten
vor. Unter Bezugnahme auf die 13 und 14 schließt jeder
Gehäuseabschnitt 12, 14 einen
Haltehöcker 43, 43' ein, der so
angeordnet ist, dass die Gehäuseabschnitte deformiert
werden müssen,
um es einem Höcker
zu ermöglichen,
sich über
den anderen zu bewegen, wenn die Gehäuseabschnitte relativ zueinander
gedreht werden. Der erste Gehäuseabschnitt 12 schließt einen
Anschlag 21 ein, der dazu ausgebildet ist, die voll im
Eingriff befindliche Position der Gewindeverbindung zu definieren.
Der Haltehöcker 43' bewegt sich über den
Haltehöcker 43 und
trifft dann auf den Anschlag 21. In der Praxis führt diese
Anordnung zu einem positiven „Ein schnappen", das die voll im Eingriff
befindliche Stellung anzeigt. Zusätzlich werden die Gehäuseeinheitsabschnitte
in fester Beziehung relativ zueinander gehalten, bis die Haltehöcker voneinander
gelöst
werden. Eine Dichtung 49 ist in einer ringförmigen Nut
vorgesehen, die in einer Außenfläche des
ersten Abschnitts des Gehäuses 12 ausgebildet
ist, so dass, wenn die Gehäuseabschnitte
verbunden sind, sie eine fluiddichte Umhüllung bilden.
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Eine
Filtereinheit 30 ist innerhalb der Umhüllung durch den ersten Abschnitt 12 gefangen
und festgehalten. Die Filtereinheit 30 schließt ein allgemein
ununterbrochenes Filterelement 32, eine erste Endkappe 34 und
eine zweite Endkappe 36 ein. Die Endkappen 34, 36 umschließen die
axial beabstandeten Enden des Filterelements 32 und geben
dem Filterelement Struktur. Der Umfangsteil 35 der ersten Endkappe 34 schließt radial
sich erstreckende Schlüsselvorsprünge 38 ein,
die so ausgebildet sind, dass sie in axialen Teilen 24 der
Schlitz- oder Keilnut eingreifen, die durch die innere Struktur 26 des
ersten Gehäuseabschnitts 12 definiert
ist. Bei einer typischen Ausführungsform
der Filtereinheit 30 für
Verwendung in einem Filtersystem, das einen Standardströmungsweg
hat, schließt
die zweite Endkappe 36 einen röhrenförmigen axialen Vorsprung 47 ein,
der sich zur ersten Endkappe 34 erstreckt. Der röhrenförmige Vorsprung 47 endet
in einer Struktur, die dazu ausgebildet ist, an einem Dichtring 48 anzugreifen und
diesen zu halten. Die erste Endkappe 34 schließt eine
radial sich nach innen erstreckende Schulter 42 ein, die
eine mittige Öffnung 46 definiert,
die zum Aufnehmen eines sich axial erstreckenden röhrenförmigen Teils 44 des
Gehäusedichtrings 40 ausgebildet ist.
Im installierten Zustand innerhalb des ersten Endes des Gehäuses 12 greift
die radial nach innen vorstehende Schulter 42 der ersten
Endkappe 34 an dem axial sich erstreckenden röhrenförmigen Teil 44 des
Gehäusedichtrings 40 an.
Die radial sich erstreckende Schulter 42 ist axial so positioniert,
dass sie an einem Zwischenteil des Gehäusedichtrings 40 angreift
und eine radial nach innen gerichtete Kraft auf den Zwischenteil
ausübt.
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Der
röhrenförmige Dichtring 40 schließt wenigstens
eine radial vorstehende Rippe 45 ein. Die nach innen vorstehende
Schulter 42 bewegt sich während der Installation über die
Rippen 45. Wenn die Schlüsselvorsprünge 38 vollständig im
axialen Teil 24 der Schlitz- oder Keilnut ganz außen (oben) aufgenommen
sind, wird die Filtereinheit in dieser axialen Stellung durch die
in Eingriff stehende Beziehung zwischen der Dichtringrippe 45 und
der nach innen vorstehenden Schulter gehalten. Diese in Eingriff befindliche
Beziehung wird weiter verstärkt,
wenn die Filterpatronenanordnung in einen Basismodul eingesetzt
ist, wie dies am besten in 10 ersichtlich
ist.
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Ein
Brennstofffiltersystem, für
das die Filterpatronenanordnung 10 der vorliegenden Erfindung besonders
geeignet ist, ist in 10 dargestellt. Ein Filterbasismodul 60 bildet
eine Fassung oder Aufnahmeöffnung
zum Aufnehmen der Filterpatronenanordnung 10. Eine koaxiale
Brennstoffeinlass/Auslassleitung steht von dem Filterbasismodul 60 in
die Filterpatronenanordnung 10 durch eine mittige Öffnung 16 im
ersten Gehäuseabschnitt 12 vor.
Die Brennstoffeinlass/Auslassleitung schließt eine Einlassleitung 54 ein,
die durch eine koaxiale Auslassleitung 52 umgeben ist.
Der Gehäusedichtring 40 umgibt
das erste Gehäuseende 12 und
dichtet dasselbe gegen die Auslassleitung 52 ab.
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10 zeigt
einen Basismodul 60 und eine damit verknüpfte Filterpatronenanordnung 10,
die für einen
Standardströmungsweg
von Brennstoff durch das Filterelement 32 ausgebildet ist.
Bei dieser Konstruktion schafft die größere axiale Länge der
Brennstoffeinlassleitung 54 eine Endposition, die durch
einen Dichtring 48 ergriffen wird, der im röhrenförmigen axialen
Vorsprung 47 der zweiten Endkappe 36 der Filtereinheit
gehalten ist. Der abgedichtete Eingriff zwischen der Brennstoffeinlassleitung 54 und
dem röhrenförmigen axialen
Vorsprung 47 schafft einen Brennstoffeinlassweg, der Brennstoff
axial in den zweiten Gehäuseabschnitt 14 leitet,
wo er radial und axial zum Filterelement 32 in der allgemeinen
Richtung der Pfeile von 10 strömt. Radial
durch das Filterelement 32 gelangend fließt dann
der gefilterte Brennstoff allgemein axial in die Brennstoffauslassleitung 52.
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Ein
mit Gewinde versehener Kragen 62 wird über die Filterpatronenanordnung 10 geführt und greift
an einer geformten Lippenstruktur 27 an, die sich vom zweiten
Gehäuseabschnitt 14 erstreckt.
Der Kragen 62 greift gewindemäßig an komplementären Gewinden
auf dem Filterbasismodul 60 an und hält so die Filterpatronenanordnung 10 in
stabiler zusammengepasster Stellung mit dem Filterbasismodul 60. Der
Basismodul 60 und der Kragen 62 verhindern, dass
die Gehäuseabschnitte 12, 14 verformt
werden und macht es für
die beiden Gehäuseabschnitte 12, 14 unmöglich, sich
voneinander zu lösen.
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Der
Teil des Basismoduls 60, der die Filterpatronenanordnung 10 aufnimmt
und mit ihr zusammenpasst, wird typischerweise einen Standardaufbau
haben. Als Ergebnis werden der externe Aufbau des ersten Endes 13 einer
Filterpatronenan ordnung, die dazu ausgebildet ist, mit dem Filterbasismodul 60 zusammenzupassen,
allgemein ähnlich
sein. Während
die Größe und der
Aufbau des Filterbasismoduls standardisiert sein können, sind
Basismodule mit Anwendungen kompatibel, die unterschiedliche Filterungs-
und Strömungsfähigkeiten
verlangen. Außerdem
kann die innere Konfiguration der Filterpatronenanordnung, das heißt die Filtereinheit 30,
beträchtlich
unterschiedlich sein.
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Um
die Integrität
des Filtrierungssystems sicherzustellen, ist es wichtig, dass nur
kompatible Filtereinheiten, einschließlich Filtereinheiten, die ökologische
Standards erfüllen,
innerhalb der Filterpatronenanordnung für eine besondere Anwendung
installiert werden. Nur eine kompatible Filtereinheit wird die richtigen
Abfallcharakteristiken, Filtermedien, Strömungswege, Kapazitäten und
inneren Aufbau für eine
besondere Anwendung haben. Die vorliegende Erfindung stellt sicher,
dass nur kompatible Filtereinheiten 30 installiert werden
können,
indem zusammenwirkende Schlitz- oder
Keilnuten und Schlüsselvorsprung-Strukturen
auf dem ersten Gehäuseabschnitt 12 und
der Filtereinheit 30 geschaffen werden, um dadurch die
Filtereinheit am Gehäuse
zu verkeilen.
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3 und 4 zeigen
die Konfiguration des ersten Gehäuseabschnitts 12.
Die innere Struktur 26 des ersten Gehäuseabschnitts 12 definiert Schlitz-
oder Keilnuten, deren axiale Teile 24 sich vom zweiten
Ende 15 des ersten Gehäuseabschnitts 12 zum
ersten Ende 13 erstrecken.
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Die 5 bis 7 zeigen
die komplementäre
Struktur der ersten Endkappe 34 der Filtereinheit. Die
erste Endkappe 34 der Filtereinheit hat einen allgemein
kreisförmigen
Um fangsteil 35, der radial sich erstreckende Schlüsselvorsprünge 38 einschließt. Die
Schlüsselvorsprünge 38 erstrecken
sich von der ersten Endkappe 34 in wenigstens zwei Dimensionen,
um eine Kompatibilitätsmatrix
für die
Filtereinheit zu definieren. Die Kompatibilitätsmatrix kann weiter durch
die Schlüsselvorsprunggeometrie wie
folgt definiert werden:
- • Jeder Schlüsselvorsprung 38 erstreckt
sich über einen
Winkel und erzeugt eine Winkelabmessung L, die entlang dem Umfangsteil 35 gemessen wird;
und
- • Jeder
Schlüsselvorsprung
steht um einen radialen Abstand R von einer Mittelachse B vor.
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Die
Ausführungsform,
die in den 3 bis 7 dargestellt
ist, stellt die innere Struktur 26 eines ersten Gehäuseabschnitts 12 dar,
der zwei gleich große,
gleich tiefe axiale Schlitz- oder Keilnutabschnitte 24 definiert.
Die dargestellte erste Endkappe 34 schließt zwei
Schlüsselvorsprünge ein,
die gleiche winkelmäßige Abmessungen
L haben und um gleiche radiale Abstände oder Entfernungen R vorstehen.
Die Struktur der Schlüsselvorsprünge 38,
die in den 5 bis 7 dargestellt
ist, ist komplementär zu
und zusammenwirkend mit der Struktur der axialen Schlitz- oder Keilnutabschnitte 24,
die in den 3 und 4 dargestellt
sind.
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Um
die Filterpatrone zusammenzusetzen, werden die Schlüsselvorsprünge 38 ausgerichtet
mit und aufgenommen in den axialen Schlitz- oder Keilnutteilen 24,
was es der Filtereinheit 30 ermöglicht, dass sie in den ersten
Gehäuseabschnitt 12 eingesetzt
werden kann. Wenn die Filtereinheit 30 vollständig eingesetzt
ist (an der Oberseite der Schlitz- oder Keilnut positioniert ist),
greift die radial nach innen vorstehende Schulter 42 am
röhrenförmigen Teil
des Gehäusedichtrings 40 an.
Auf diese Weise wird die Filtereinheit 30 gefangen und
in einer besonderen axialen Stellung innerhalb des ersten Gehäuseabschnitts 12 festgehalten.
Um vollständig
eingefügt und
gefangen zu sein, muss die Schlüsselvorsprungstruktur
der Filtereinheit die richtige Anzahl von Schlüsselvorsprüngen in den richtigen winkelmäßigen Stellungen
haben, wobei jeder Schlüsselvorsprung
die richtige Geometrie haben muss, das heißt die richtigen radialen und
Winkelabmessungen. Nur wenn eine richtig konfigurierte Filtereinheit
voll aufgenommen und festgehalten ist, kann der zweite Gehäuseabschnitt 14 gewindemäßig mit
dem ersten Gehäuseabschnitt
in Eingriff gebracht werden, um eine verschlossene Filterpatronenanordnung
für Verwendung
in Verbindung mit einem Basismodul 60 zu bilden.
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8 und 9 zeigen
eine Konfiguration, die die winkelmäßige Abmessung L der Schlüsselvorsprünge 38 verändert. 8 zeigt
eine erste Endkappe 34, wo jeder Schlüsselvorsprung 38 sich über einen
stumpfen Winkel von ungefähr
140° erstreckt. Jeder
Schlüsselvorsprung 38 hat
einen äquivalenten radialen
Vorsprung R. 9 zeigt eine Ansicht von unten
eines ersten Gehäuseabschnitts 12,
der dazu ausgebildet ist, die erste Endkappe 34 aufzunehmen, die
in 8 gezeigt ist. Die innere Struktur 26 definiert
axiale Schlitz- oder
Keilnutenabschnitte 24, die sich über den größten Teil des Weges um eine
Hälfte der
inneren Struktur 26 erstrecken.
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11 und 12 zeigen
eine weitere alternative Konfiguration von Schlüsselvorsprüngen und Schlitz- oder Keilnuten
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung. 11 ist
eine Ansicht von oben einer ersten Endkappe 34 einer Filtereinheit, die
drei radial vorstehende Schlüsselvorsprünge 38, 38' hat. Zwei der
drei Schlüsselvorsprünge 38 haben gleiche
winkelmäßige Abmessungen
L und stehen um äquivalente
radiale Abstände
R vor, während
ein Schlüsselvorsprung 38' um eine größeren radialen Abstand
R1 vorsteht und eine kleinere winkelmäßige Abmessung
L1 hat. 12 zeigt
einen ersten Gehäuseabschnitt 12 mit
kompatibel ausgebildeten axialen Schlitz- oder Keilnutabschnitten 24, 24'. Indem die radialen
und winkelmäßigen Dimensionen
der Schlüsselvorsprünge 38 und/oder
die Orte und/oder die Anzahl von Schlüsselvorsprüngen variiert werden, steht
eine Verbundkompatibilitätsmatrix
zur Verfügung,
die eine unendliche Zahl von Konfigurationssätzen aufweist, um zwischen
Filtereinheiten 30 zu differenzieren, die sich unterscheidende
Strömungskapazitäten, Filtermedien,
Abfalloptionen, ökologische
Qualitäten
oder andere Charakteristiken haben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung definieren die Strukturen zusammenpassender Schlüsselvorsprünge und
Schlitz- oder Keilnuten kompatible Gehäuse- und Filtereinheiten. Die
Strukturen der Schlüsselvorsprünge und
Schlitz- oder Keilnuten sind so positioniert und konfiguriert, dass
inkompatible Gehäuse
und Filtereinheiten nicht ohne weiteres zusammengesetzt werden können. Zum
Beispiel wird eine falsch mit Schlüssel versehene Filtereinheit nicht
richtig in dem ersten Gehäuseabschnitt
aufgenommen werden, wodurch die Verbindung der ersten und zweiten
Gehäuseabschnitte
behindert wird. Indem Kompatibilität der Schlüsselvorsprünge und Schlitz- oder Keilnuten
erfordert wird, wird jeder Versuch, das Schlüsselsystem zu überwinden,
sehr problematisch.
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Man
wird so sehen, dass die vorliegende Erfindung wenigstens in ihrer
bevorzugten Ausführungsform
eine neue und verbesserte Filterpatronenanordnung schafft, die ein
System einschließt,
um die auswechselbare Filtereinheit mit dem Gehäuse zu verkeilen; und weiter
eine neue und verbesserte Filterpatronenanordnung schafft, die ein
Auswechseln der Filtereinheit ermöglicht, und ein Schlüsselsystem schafft,
das sicherstellt, dass nur kompatible Einheiten benutzt werden;
und weiter ein neues und verbessertes Filterpatronenanordnungsschlüsselsystem
schafft, bei dem die Filtereinheit innerhalb des Gehäuses in
besonderer axialer Stellung gefangen wird.
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Obwohl
eine bevorzugte Ausführungsform der
vorstehenden Erfindung für
Illustrationszwecke ausgeführt
worden ist, sollte die vorstehende Beschreibung nicht als eine Einschränkung der
hier beschriebenen Erfindung dienen. Demgemäß können verschiedene Abwandlungen,
Anpassungen und Alternativen dem Fachmann klar werden, ohne dass
er vom Geist der vorliegenden Erfindung abweicht.