-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Flüssigkeitsfiltrationssysteme
und insbesondere Filterelemente vom Anschraubtyp und Filterköpfe dafür.
-
Fahrzeuge,
die mit Flüssigkraftstoffen
aus Petroleum, wie Dieselkraftstoff oder Benzin, angetrieben werden,
haben Kraftstoffsysteme, die für
gewöhnlich
Kraftstofffilter enthalten. Der Kraftstofffilter dient zur Minimierung
des Risikos, dass Verunreinigungen, wie Schmutzpartikel oder Wasser,
andere Komponenten des Systems erreichen, wo die Verunreinigungen
Schäden
hervorrufen könnten.
-
Nach
dem Stand der Technik sind viele Arten von Kraftstofffiltern bekannt.
Einige sorgen nur für eine
Partikelfiltration. Andere sorgen für eine Filtration und Wasserabtrennung.
Eine beliebte Gestaltung für
Kraftstofffilter für
größere Fahrzeuge
enthält
einen feststehenden Kopf, der in der Kraftstoffleitung des Fahrzeugkraftstoffsystems
angeschlossen ist. Ein austauschbares Element ist an dem Kopf befestigt, für gewöhnlich "angeschraubt". Das Element kann periodisch
getauscht werden, um eine Verstopfung des Elements durch Verunreinigungen
zu verhindern.
-
Ein
Problem bei solchen Anschraubelementen besteht darin, dass bei Entfernung
eines Filterelements von dem Filterkopf etwaiger Kraftstoff, der
in dem Kopf verbleibt, aus dem Kopf auf den Mechaniker, den umgebenden
Motor und/oder den Boden auslaufen kann. Dies ist vom Standpunkt
der Reinigung und des Umweltschutzes unerwünscht. Ebenso kann Luft in
den Kopf eindringen und stromabwärts zu
dem restlichen Kraftstoffsystem strömen. Dies kann zu einem unruhigen
Betrieb des Motors während
des Startvorgangs wie auch zu einer Beschädigung von stromabwärts liegenden
Komponenten führen.
-
Ein
weiteres Problem ist, dass Filterelemente mit unterschiedlichen
Wirkungsgraden, Anwendungen und/oder Qualitäten manchmal auf denselben
Filterkopf passen können.
Es ist wichtig, ein verbrauchtes Element durch ein Element derselben
oder gleichen Art zu ersetzen, um für eine richtige Filtration
des Kraftstoffs zu sorgen. Es ist auch wichtig, den Motor mit eingebautem
Element laufen zu lassen. Wenn kein Element eingebaut ist, können ebenso Schäden an den
stromabwärts
liegenden Komponenten auftreten.
-
Es
wurden bestimmte Elemente konstruiert, wobei das Element nur auf
einen bestimmten Filterkopf passt, und wobei der Filter nicht arbeitet,
wenn kein solches Filterelement eingebaut ist. Die Patentschrift
US-A-5,643,446 für
Clausen zeigt und beschreibt zum Beispiel ein Ventil im Filterkopf,
das durch einen länglichen
Fortsatz auf dem Filterelement betätigt wird.
-
Der
Fortsatz erstreckt sich von einer der Endkappen auf dem Element
nach oben und schiebt das Ventilelement nach oben (einwärts), in
den Filterkopf hinein, wenn das Element an dem Kopf befestigt wird.
Das Ventil bleibt im Allgemeinen geschlossen, wenn ein unpassendes
Element (ohne derartigen Fortsatz) eingebaut wird, oder wenn kein
Element vorhanden ist. Das Ventil verhindert auch, dass Kraftstoff
aus dem Filterkopf ausläuft,
wenn das Element getauscht wird, und verhindert, dass Luft in den
Filterkopf eindringt.
-
Während sich
das Clausen-Filter in vielen Niederdruckanwendungen als nützlich erwiesen
hat, kann sich das Ventil in dem Filterkopf in Anwendungen mit höherem Druck öffnen. Dies
ist darauf zurückzuführen, dass
der Kraftstoffdruck das federbelastete Ventil in den Kopf hinein
pressen kann, wenn der Druck über
die Rissbildungskraft der Feder steigt. Daher wurden starke Federn
und robuste Ventilelemente verwendet, um das Ventil in der geschlossenen
Position zu halten. Es kann jedoch schwieriger sein, das Filterelement
auf dem Filterkopf mit solchen starken Federn zu montieren. Die
starken Federn und robusten Ventilelemente erhöhen auch die Kosten und Komplexität des Filterkopfs – wie auch
des Filterelements, da der Fortsatz an dem Filterelement verstärkt werden
muss. Selbst bei all diesen Vorsichtsmaßnahmen kann es weiterhin in
einigen Hochdrucksituationen zu einem unerwünschten Öffnen des Ventils kommen.
-
Es
wird daher angenommen, dass weiterhin ein Bedarf an einem einfachen,
leicht zu montierenden Anschraubfilterelement und Filterkopf besteht, wobei
das Filterelement nur mit einem bestimmten Filterkopf verwendet
werden kann, und wobei der Filter ohne derartiges eingebautes Filterelement
nicht arbeiten kann. Es wird auch angenommen, dass ein Bedarf an
einem Filter vorhanden ist, bei dem der Filterkopf ein Auslaufen
von Kraftstoff aus dem Kopf und ein Eindringen von Luft in den Kopf
verhindert, wenn das Filterelement entfernt wird.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Filterelement mit einem
Gehäuse und
einem Ring aus Filtrationsmedien bereitgestellt, der in dem Gehäuse angeordnet
ist und eine Mittelachse umschreibt, sowie mit ersten und zweiten
Endkappen an ersten und zweiten Enden des Filtrationsmedienrings,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Endkappe einen ersten ringförmigen Gewindeabschnitt
mit einem Gewinde mit einer ersten Steigung enthält, und dass das Gehäuse einen
zweiten ringförmigen
Gewindeabschnitt enthält,
der koaxial mit dem ersten ringförmigen
Gewindeabschnitt ausgerichtet ist, mit einem Gewinde mit einer zweiten
Steigung, die sich von der ersten Steigung unterscheidet.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt ein neuartiges und einzigartiges
Filterelement vom Anschraubtyp und einen Filterkopf dafür bereit.
Wenn das Element entfernt wird, wird ein Auslaufen von Kraftstoff
aus dem Filterkopf und ein Eindringen von Luft in den Kopf verhindert. Der
Filterkopf kann auch nur mit einem be stimmten Filterelement verwendet
werden, und der Filter arbeitet nicht ohne derartiges eingebautes
Filterelement.
-
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform hat
der Filterkopf Einlass- und Auslassöffnungen. Eine ringförmige Einlasskammer
ist in der Basis des Kopfs bereitgestellt und steht mit der Einlassöffnung in
Fluidverbindung. Ein Gewindenippel ist zentral angeordnet und steht
axial von der Basis ab. Der Nippel enthält einen inneren Strömungsdurchlass,
der mit der Auslassöffnung
in Fluidverbindung steht. Eine Ventilanordnung, die ein längliches,
federbelastetes Ventilelement enthält, ist in dem Strömungsdurchlass des
Nippels angeordnet. Das Ventilelement ist für gewöhnlich nach oben in eine geschlossene
Position vorgespannt, wodurch ein Strom durch den Durchlass verhindert
wird. Ein Abschnitt des Ventilelements ragt von dem Nippel nach
außen.
Der nach außen
ragende Abschnitt enthält
eine Reihe von Gewinden.
-
Das
Filterelement, das die vorliegende Erfindung verkörpert, enthält ein zylindrisches
Gehäuse, das
ein ringförmiges
Filtermedium umgibt. Das Gehäuse
enthält
vorzugsweise ein offenes erstes Ende und ein zweites Ende. Das zweite
Ende kann geschlossen oder offen sein und Mittel enthalten, die eine
Befestigung einer Sammelschale ermöglichen. An jedem Ende des
Filtermediums sind Endkappen bereitgestellt, wobei ein ringförmiger Abschnitt
jeder Endkappe an dem entsprechenden Ende des Mediums befestigt
(z.B. festgeklebt) ist. Eine Innengewindeplatte schließt das Filterelement
in dem Gehäuse ein,
und ist an dem offenen Ende des Gehäuses befestigt. Die Innengewindeplatte
enthält
eine zentrale Gewindeöffnung
und eine Reihe von peripheren Öffnungen,
die von der zentralen Öffnung
radial nach außen
mit Abstand angeordnet sind. Die zentrale Innengewindeplattenöffnung wirkt
mit dem Gewindenippel auf dem Filterkopf zusammen, so dass das Filterelement
auf den Filterkopf geschraubt (angeschraubt) werden kann. Die peripheren Öffnungen sind
zur Aufnahme von Kraftstoff von der Einlasskammer des Filterkopfs
angeordnet, wenn das Element an dem Filterkopf befestigt ist.
-
Das
Filterelement trägt
eine Gewindebuchse im Inneren des Elements, die koaxial mit der
zentralen Öffnung
in der Innengewindeplatte ausgerichtet ist. Die Gewindebuchse wirkt
mit dem gewindeförmigen
Ventilelement des Filterkopfs zusammen, wenn das Filterelement auf
den Kopf geschraubt ist, so dass das Ventilelement in eine offene
Position bewegt wird. Die Gewindesteigung (der Winkel) auf der Kombination
von Ventilelement/Buchse ist vorzugsweise größer als die Gewindesteigung
der Kombination von Nippel/Innengewindeplatte, so dass das Ventilelement
axial aus dem Nippel gezogen oder geführt wird, wenn das Filterelement
auf den Filterkopf geschraubt wird, wodurch ein Strom durch den
Nippel möglich
ist. Die Gewindebuchse kann auf einer radialen Endwand an dem inneren
Ende einer ringförmigen
Wand gehalten werden, die sich von der oberen Endkappe axial nach
innen in das Medium erstreckt, oder durch ein anderes Mittel, das
die Buchse zentral in dem Filterelement fest stützt. Fluid kann durch die Öffnungen
in der radialen Endwand, die radialen Stützen, zu dem zentralen Durchlass
im Nippel und dann zu dem Auslass im Filterkopf strömen, wenn
das Filterelement eingebaut ist. Die Gewindebuchse, die radiale
Endwand und die ringförmige
Innenwand sind vorzugsweise mit dem ringförmigen Abschnitt des Endkappe
integral (und bevorzugter, als Einheit) ausgebildet.
-
Wie
zuvor beschrieben, bewirkt das Anschrauben des Filterelements an
den Filterkopf, dass sich das Ventilelement in eine offene Position
bewegt. Dadurch kann Kraftstoff aus dem Filterelement zu dem Auslass
des Filterkopfs strömen.
Die Demontage des Filterelements ermöglicht dem Ventilelement, sich
in eine geschlossene Position zu bewegen. Dies verhindert, dass
Luft in den Kopf eindringt und strom abwärts zu dem restlichen Kraftstoffsystem strömt, wenn
das Element entfernt wird. Dies verhindert auch, dass Kraftstoff
während
eines Elementaustausches aus dem Kopf ausläuft.
-
Die
Gewindebuchse auf dem Filterelement hat eine derartige Größe und Form,
dass nur eine Buchse mit einer bestimmten Länge, einem bestimmten Durchmesser
und einer bestimmten Gewindesteigung mit dem Gewinde auf dem Ventilelement in
guten Eingriff gelangt, um das Ventilelement in eine offene Position
zu ziehen. Die Buchse kann verschiedene Formen mit unterschiedlichen
Elementen aufweisen, von welchen jedes einem bestimmten Filterkopf
entspricht. Ferner ist die Ventilanordnung so konstruiert, dass,
wenn ein falsches Element eingebaut wird, Kraftstoff normalerweise
das Ventilelement in eine geschlossene Position drängt, wodurch
ein Öffnen
des Ventilelements in Hochdrucksituationen verhindert wird. Daher
arbeitet nur ein richtiges Filterelement in Verbindung mit dem Filterkopf,
und der Filterkopf arbeitet nicht, wenn kein richtiges Filterelement
eingebaut ist.
-
Die
Erfindung ist schematisch anhand eines Beispiels in den beiliegenden
Zeichnungen dargestellt, von welchen:
-
1 ein
perspektivischer Aufriss eines Filters ist, der gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
-
2 eine
Querschnitt seitenansicht des Filters im Wesentlichen entlang der
Ebene ist, die durch die Linien 2-2 von 1 dargestellt
ist;
-
3 eine
Querschnittsseitenansicht des Filters im Wesentlichen entlang der
Ebene ist, die durch die Linien 3-3 von 1 dargestellt
ist;
-
4 eine
vergrößerte Querschnittsseitenansicht ähnlich 2 ist,
wobei aber das Filterelement entfernt ist;
-
5 eine
vergrößerte Querschnittsseitenansicht ähnlich 3 ist,
wobei aber das Filterelement entfernt ist;
-
6 eine
perspektivische Ansicht der Ventilanordnung für den Filterkopf ist;
-
7 eine
Querschnittsendansicht des Filterkopfs im Wesentlichen entlang der
Ebene ist, die durch die Linien 7-7 von 4 dargestellt
ist; und
-
8 eine
Endansicht des Filterelements ist.
-
Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen und zunächst auf 1 bis 3 ist
eine Filteranordnung 9 dargestellt, die einen Filterkopf,
der allgemein mit 10 bezeichnet ist, und ein Anschraubfilterelement, das
allgemein mit 12 bezeichnet ist, enthält, die nach den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruiert sind. Das Filterelement 12 ist
an dem Filterkopf befestigt dargestellt und ist dazu ausgebildet,
auf den Filterkopf 10 angeschraubt (und von diesem abgeschraubt)
zu werden, wie hierin ausführlicher
beschrieben wird.
-
Der
Filterkopf 10 enthält
eine Basis 14 mit einem Einlassdurchlass (oder einer Öffnung) 16 und
einem Auslassdurchlass (oder einer Öffnung) 18. Der Körper ist
mit mehreren Einlass- und Auslassdurchlässen dargestellt, so dass der
Kopf leicht in ein Kraftstoffsystem von jeder Seite angeschlossen
werden kann. Stopfen (nicht dargestellt) werden für gewöhnlich in
unbenutzte Durchlässe
eingesetzt, obwohl bestimmte Anwendungen mehr als einen Einlass- und/oder
Auslassdurchlass verwenden können.
Der Filterkopf enthält
des Weiteren eine Montageplatte 26, um die Montage des
Filterkopfs an einem Fahrzeug zu erleichtern.
-
Der
Einlass 16 ist an eine Kraftstoffleitung (nicht dargestellt)
angeschlossen, die ihrerseits an einen Kraftstofftank eines Fahrzeuges
in herkömmlicher
Weise angeschlossen ist. Der Einlass 16 steht auch mit
einer Einlasskammer 30 im Filterkopf in Fluidverbindung.
Die Kammer 30 hat eine ringförmige Gestalt und öffnet sich
zu dem Boden des Filterkopfs. Obwohl nicht dargestellt, können nach
Wunsch geeignete Absperrventile und/oder eine Ansaugepumpe in dem
Filterkopf enthalten sein. Es kann auf US Patent Nr. 5,362,392 und
5,207,898 für
eine Beschreibung solcher Absperrventile verwiesen werden.
-
Unter
Bezugnahme nun auf 4 und 5 ist ein
zylindrischer Nippel, der allgemein mit 76 bezeichnet ist,
in der Mitte auf der Filterkopfbasis 14 bereitgestellt
und ragt von dieser nach außen
(nach unten). Vorzugsweise ist der Nippel 76 als Einheit
mit der Basis gebildet und enthält
einen zentralen zylindrischen Durchlass 77, der an seinem
oberen Ende mit dem Auslassdurchlass 18 in Fluidverbindung steht.
An der Außenfläche des
Nippels sind Gewinde 78 bereitgestellt.
-
Eine
Ventilanordnung, die allgemein mit 79 bezeichnet ist, ist
in der Mitte in dem Nippel bereitgestellt. Die Ventilanordnung 79 enthält ein längliches Ventilelement 80,
eine ringförmige
Abdichtung oder Dichtung und eine Druckfeder 82. Wie auch
in 6 dargestellt ist, enthält das Ventilelement 80 einen kreisförmigen Körper 83 mit
einer Reihe länglicher Finger 84,
die axial von einer (oberen) Oberfläche des Körpers 83 hochragen,
und einen zylindrischen Eingriffsabschnitt 85, der sich
von einer gegenüberliegenden
(unteren) Oberfläche
des Körpers 83 axial nach
unten erstreckt. Der Eingriffsabschnitt 85 enthält ein Gewinde 86 an
seiner Außenfläche und
ein distales Ende, das vorzugsweise in einer konischen Spitze 87 endet.
Wie in der Folge besprochen wird, hat das Gewinde 78 auf
dem Nippel 76 eine Gewindesteigung (einen Winkel), der
sich vorzugsweise von der Gewindesteigung (dem Winkel) des Gewindes 86 auf
dem Ventilelement 80 unterscheidet.
-
Eine
Feder 82 spannt das Ventilelement (nach oben) in den Nippel.
Die Feder 82 erstreckt sich zwischen radial nach außen ragenden
Zungen 88 an dem oberen Ende der Finger 84 und
der oberen (inneren) Oberfläche
der ringförmigen
Dichtung 81. Die Dichtung 81 ist in das distale
Ende des Nippels pressgepasst oder auf andere Weise an diesem befestigt
und hat eine zentrale Öffnung,
die etwas größer als
die abstehenden Finger des Ventilelements ist, so dass das Ventilelement
in dem Nippel zentriert ist, sich aber axial darin bewegen kann.
Der Körper 83 des
Ventilelements ist breiter als die ringförmige Dichtung, und die Feder 82 spannt
den Körper
des Ventilelements gegen die untere Oberfläche der Abdichtung/Dichtung,
um eine fluiddichte Abdichtung mit dieser zu bilden. Die Finger 84 sind
vorzugsweise um den Körper 82 gleichmäßig beabstandet, so
dass die Feder einen gleichmäßigen Druck
gegen das Ventilelement ausübt.
Während
vier derartige Finger dargestellt sind, sollte offensichtlich sein,
dass die Anzahl von Fingern abhängig
von der besonderen Anwendung variieren kann.
-
Die
Abdichtung 81 enthält
Kerben oder Kanäle,
wie bei 88, die die Finger 84 aufnehmen und führen, so
dass sich das Ventilelement leicht axial in den und aus dem Nippel
bewegen kann. Die Peripherien des Körpers 83 und der Dichtung 81 haben
vorzugsweise komplementär
konisch zulaufende oder abgeschrägte
Oberflächen,
um die Anordnung und Abdichtung des Ventilelements in dem Nippel
zu erleichtern. Die Federanordnung wird dadurch anfangs vormontiert
und in den Nippel hochgeschoben. Der reibschlüssige Sitz der Abdichtung und
der Kerben verhindert eine Drehung des Ventilelements in Bezug auf
den Nippel, ermöglicht
aber dem Ventilelement, sich leicht axial in den und aus dem Nippel zu
bewegen. Das Ventilelement wird von dem Nippel durch die Feder 82 nach
außen
gespannt.
-
Wie
in 2 und 3 dargestellt, enthält das Filterelement 12 einen
zylindrischen Behälter oder
ein Gehäuse 92,
der/das einen Ring aus Filtermedien 93 umgibt. Der Medienring 93 ist
vorzugsweise eine herkömmliche
Art von Medium, die für
die besondere Anwendung geeignet ist. Der Medienring 93 umschreibt
eine zentrale zylindrische Kammer 94, und eine periphere
ringförmige
Kammer 95 ist zwischen dem Medienring 94 und dem
Behälter 92 definiert.
Eine erste Endkappe 96 ist an einem (oberen) Ende der Medien
bereitgestellt, während
eine zweite Endkappe 97 an dem zweiten (unteren) Ende der Medien
bereitgestellt ist.
-
Die
zweite Endkappe 97 verschließt das untere Ende der Medien
vollständig,
um einen Fluidstrom durch dieses zu verhindern, und enthält einen flachen
ringförmigen
Körperabschnitt 98,
der an dem Ende der Medien befestigt (z.B. festgeklebt) ist, und eine
kurze ringförmige
Schürze 99,
die einen Abschnitt der Außenfläche des
Medienrings umgibt.
-
Die
zweite Endkappe 97 wird auf einer Druckfeder 100 gehalten,
die selbst von dem unteren Ende 101 des Behälters getragen
wird. Die Feder 100 verhindert eine Bewegung und Vibration
des Elements in dem Behälter.
Der Behälter
enthält
auch eine Seitenwand 102, die vorzugsweise integral (und vorzugsweise
als Einheit) mit dem unteren Ende 101, zum Beispiel durch
Rollennahtschweißen
oder Spin-Forming, gebildet wird, obwohl das untere Ende 101 auch
eine eigene Komponente und an der Seitenwand 102, zum Beispiel
durch Schweißen
oder Hartlöten,
befestigt sein könnte.
Das untere Ende des Elements könnte
auch vollständig
offen sein, um eine Befestigung einer Sammelschale zu ermöglich, wie dem
Fachmann allgemein bekannt sein sollte. Eine Besprechung einer solchen
Kombination von Filterelement und Sammel schale findet sich in US
Patent Nr. 5,207,898 und 4,740,299.
-
Die
erste Endkappe 96 enthält
auch einen flachen ringförmigen
Abschnitt 111, der an dem oberen Ende der Medien befestigt
(z.B. festgeklebt ist), und eine kurze ringförmige Schürze 112, die sich nach
unten erstreckt und einen Abschnitt der Medien umgibt. Eine unperforierte
ringförmige
Seitenwand 114 begrenzt den ringförmigen Abschnitt 111 im
Inneren und erstreckt sich von diesem axial nach innen, vorzugsweise
in einem radial beabstandeten Verhältnis zu dem Medienring 93.
Eine flache ringförmige Endwand 115 ist
an das axial innere Ende der Seitenwand 114 angeschlossen
und erstreckt sich radial über
diese. Eine zentrale ringförmige
Buchse 118 begrenzt die Endwand 115 im Inneren
und verläuft
von der Endwand axial weiter nach innen, koaxial mit der Mittelachse "A" des Elements. Eine oder mehrere Öffnungen 119 (2)
sind in der Endwand 115 zwischen der Seitenwand 114 und
der Buchse 118 ausgebildet. Die Anzahl und Dimension der Öffnungen 119 kann
abhängig
von der besonderen Anwendung festgelegt werden.
-
Die
ringförmige
Endwand ist nur eine Möglichkeit,
die Buchse 118 zentral in dem Gehäuse zu halten. Die Buchse 118 kann
mit Hilfe anderer Mittel gehalten werden und kann an anderen Stellen
in dem Element gestützt
werden. Zum Beispiel könnte
die Buchse von radial verlaufenden Speichen getragen werden, die
sich von der Wand 114 nach innen erstrecken, oder könnte direkt
an die zweite Endkappe 97, und nicht an die erste Endkappe 96,
angeschlossen sein. Andere geeignete Befestigungsmittel und -stellen
sollten für
den Durchschnittsfachmann offensichtlich sein, solange das Befestigungsmittel
die Buchse fest und zentral in dem Element hält.
-
In
jedem Fall enthält
die Buchse 118 ein Innengewinde 120. Die Gewindesteigung
(der Winkel) des Gewindes 120 auf der Buchse 119 stimmt
vorzugsweise mit der Gewindesteigung (dem Winkel) des Gewindes 86 auf
dem Ventilelement 85 überein, so
dass die Buchse leicht auf das Ventilelement geschraubt und von
diesem abgeschraubt werden kann. Die konische Spitze 87 auf
dem Ventilelement 80 erleichtert das richtige Einsetzen
und Anordnen des Ventilelements in Bezug auf die Buchse 118.
-
Vorzugsweise
sind die erste und zweite Endkappe 96, 97 jeweils
als Einheit in einem Stück
gebildet, wobei die Gewindebuchse 118, die radiale Endwand 115 und
die ringförmige
Seitenwand 114 integral (und bevorzugter als Einheit) mit
dem ringförmigen
Abschnitt 111 der ersten Endkappe 96 gebildet sind.
Es ist möglich,
dass die Endkappen und insbesondere der ringförmige Abschnitt 111 und
die ringförmige
Wand 114 der ersten Endkappe 96 in getrennten
Stücken
gebildet und in geeigneter Weise (wie zum Beispiel durch Hartlöten, Schweißen usw.) aneinander
befestigt werden.
-
Eine
Innengewindeplatte 122 verschließt das obere Ende 123 des
Gehäuses.
Wie auch in 8 dargestellt, ist die Innengewindeplatte 122 vorzugsweise
eine herkömmliche
Innengewindeplatte und enthält
eine zentrale kreisförmige Öffnung 124,
koaxial mit der Mittenachse "A" des Gehäuses, und
auch koaxial mit der Buchse 118. Eine Serie von peripheren Öffnungen 126 ist
in der Innengewindeplatte, radial nach außen von der zentralen Öffnung beabstandet,
bereitgestellt und zur Aufnahme des Stroms von der ringförmigen Einlasskammer 30 in
dem Filterkopf ausgebildet. Die Anzahl peripherer Öffnungen 126 kann
abhängig
von den Strömungsanforderungen variieren.
Die Innengewindeplatte enthält
einen nach innen gedrehten, ringförmigen Flansch 128,
der die zentrale Öffnung 124 begrenzt
und über
eine kurze Distanz axial nach innen ragt. Ein nach innen gerichtetes
Gewinde 130 ist auf dem nach innen gedrehten Flansch 128 der
Innengewindeplatte ausgebildet. Das Gewinde 130 hat vorzugsweise
dieselbe Gewindesteigung (denselben Winkel) wie das Gewinde 78 auf
dem Nippel 76, so dass die Innengewindeplatte leicht auf
den Nippel geschraubt und von diesem abgeschraubt werden kann. Eine
ringförmige
Bördelplatte 132 sichert
die Innengewindeplatte 122 an dem Gehäuse. Die Bördelplatte 132 ist
um das offene Ende 123 des Gehäuses 92 auf herkömmliche
Weise gebördelt.
-
Die
Bördelplatte 132 enthält eine
nach außen weisende,
ringförmige
Nut, die eine ringförmige
elastische Dichtung 134 aufnimmt. Die Dicht 134 dichtet gegen
den Körper 14 des
Filterkopfs ab, wenn das Filterelement mit dem Filterkopf zusammengebaut wird,
um ein Auslecken von Fluid zwischen dem Filterkopf und dem Filterelement
zu verhindern.
-
Eine
elastische ringförmige
Dichtung 136 (2) ist auch zwischen dem nach
innen gedrehten Flansch 128 der Innengewindeplatte und
dem Nippel 76 angeordnet. Die Dichtung 136 dichtet
gegen die Außenfläche des
Nippels 76 ab, wenn das Filterelement auf den Filterkopf
geschraubt wird, und trennt den schmutzigen Kraftstoff strömungstechnisch
von dem sauberen Kraftstoff, der durch das Filterelement geht. Eine
dünne Membran
(nicht dargestellt) kann über
der Dichtung 136 und über
der Buchse 188 bereitgestellt sein, um ein Eindringen von
Verunreinigungen in die saubere Seite des Filterelements zu verhindern,
bevor das Filterelement an dem Filterkopf befestigt wird. Die Spitze 87 des
Ventilelements 80 durchstößt die Membran, wenn das Filterelement an
dem Filterkopf montiert wird.
-
Wie
in 4 und 5 dargestellt, wird das Ventilelement 80 für gewöhnlich in
eine Position vorgespannt, in der ein Kraftstoffstrom durch den
Nippel 76 verhindert wird. Der kreisförmige Körper 83 des Ventilelements
liegt für
gewöhnlich
dicht gegen die ringförmige
Dichtung 81. Wenn das Element auf den Filterkopf geschraubt
ist, wie in 2 und 3 dargestellt,
steht das Gewinde auf dem Ventilelement 80 mit dem Gewinde
auf der Buchse 118 in Eingriff und zieht das Ventilelement
von dem Nippel nach außen. Da
das Gewinde auf der Kombination von Ventilelement/Buchse eine andere
Gewindesteigung hat als das Gewinde auf der Kombination von Nippel/Innengewindeplatte,
wobei dieser Gewindewinkel vorzugsweise für die Kombination von Ventilelement/Buchse größer ist
als für
die Kombination von Nippel/Innengewindeplatte, wird das Ventilelement
von dem Nippel weiter axial nach außen gezogen als das Maß, in dem
das Filterelement auf den Nippel des Filterkopfs geschraubt wird.
Dies führt
dazu, dass das Ventilelement von der ringförmigen Dichtung weggezogen wird
und dadurch einen Strömungspfad
zwischen dem Element und der Abdichtung öffnet.
-
In
einer Ausführungsform
hat der Gewindeabschnitt der Kombination von Ventilelement/Buchse fünf (5) Gewinde
pro Inch ("threads
per Inch" – TPI), während der
Gewindeabschnitt der Kombination von Nippel/Innengewindeplatte zwölf (12)
TPI hat. Es hat sich gezeigt, dass dadurch das Ventilelement 0,250'' (0,635 mm) angezogen wird, wenn das
Filterelement vollständig
auf den Filterkopf geschraubt wird. Natürlich kann die Anzahl und die
Steigung/der Winkel der Gewinde abhängig von der besonderen Anwendung und
der gewünschten Öffnung des
Ventilelements variieren. Wenn das Ventilelement von dem Nippel nach
außen
gezogen wird, bewegt sich in jedem Fall der Körper 83 des Ventilelements
aus seinem Sitz mit der ringförmigen
Dichtung, so dass Kraftstoff von der zentralen Kammer 94 des
Filterelements zwischen dem Körper 83 und
der Dichtung 81, zwischen den Fingern 84 und durch
den Durchlass 77 zu dem Auslassdurchlass 18 strömen kann.
-
Die
Gewindebuchse 118 auf dem Filterelement hat eine derartige
Größe und Form,
dass nur eine Buchse mit einer bestimmten Länge, einem bestimmten Durchmesser
und einer bestimmten Gewindesteigung richtig mit dem Gewinde auf
dem Ventilelement 80 in Eingriff gelangt, um das Ventilelement
in eine offene Position zu ziehen. Die Buchse kann verschiedene
Formen in verschiedenen Elementen aufweisen, von welchen jede einem
bestimmten Filterkopf entspricht. Es wird verhindert, dass Kraftstoff
durch den Filterkopf selbst während Hochdruckbedingungen
strömt,
wenn kein Filterelement befestigt ist, da der Kraftstoff normalerweise das
Ventilelement in eine geschlossene Position presst. Dadurch arbeitet
nur ein passendes Filterelement in Verbindung mit dem Filterkopf,
und der Filterkopf arbeitet nicht, wenn kein Filterelement befestigt ist.
-
Es
sollte offensichtlich sein, dass, während sich das zuvor beschriebene
Ventilelement in eine offene Position bewegt, wenn es axial aus
dem Nippel gezogen wird, es möglich
ist, wenn auch weniger bevorzugt, dass das Ventilelement so gestaltet
sein könnte,
dass es sich öffnet,
wenn es axial in den Nippel geschoben wird. Das Ventilelement würde dann von
einer Feder nach außen
in ein abdichtendes Verhältnis
mit einem Abschnitt des Nippels gespannt werden. In diesem Fall
würde der
Steigungswinkel der Kombination von Ventilelement/Buchse so gewählt werden,
dass er kleiner als der Steigungswinkel der Kombination von Nippel/Innnengewindeplatte
ist, so dass das Ventilelement geöffnet wäre, wenn das Filterelement
an dem Filterkopf montiert wird. Da hoher Kraftstoffdruck das Ventil öffnen könnte, wenn keine
starke Feder verwendet wird, ist dies eine weniger erwünschte (wenn
auch möglich)
Gestaltung.
-
Es
wird auch festgehalten, dass das Filterelement ein gewindeförmiges Befestigungsmittel
aufweisen könnte,
das anders als die zentrale Gewindeöffnung in dem Innengewindering
ist, mit dem das Filterelement an dem Filterkopf befestigt wird.
Zum Beispiel könnte
das offene Ende des Gehäuses
für das Filterelement
ein ringförmiges
Element um seine äußere Peripherie
enthalten, und die Basis 14 des Filterkopfs könnte ein
entsprechendes ringförmiges Element aufweisen,
mit dem das Filterelement an den Filterkopf geschraubt werden kann.
Solche zusammenwirkenden ringförmigen
Elemente sind zum Beispiel in Jensen, US Patenanmeldung 09/583,957 beschrieben,
eingereicht am 31. Mai 2000 mit dem Titel "Fuel Filter Assembly With Primping Pump", das hierin zum
Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. In diesem Fall ist die Gewindesteigung
des Ventilelements/der Buchse anders (vorzugsweise größer) als die
Gewindesteigung der ringförmigen
Elemente des Filterelements und Filterkopfs, so dass das Ventilelement
wieder während
der Befestigung des Elements an dem Kopf geöffnet wird. Es ist auch möglich, dass die
zylindrische Wand 114 direkt an der Innengewindeplatte
(oder einer anderen Komponenten, die das offene Ende des Gehäuses verschließt) befestigt wird,
anstatt an dem ringförmigen
Körperabschnitt der
oberen Endkappe. Dies würde
eine gute Abdichtung zwischen den ringförmigen Körperabschnitt und der zylindrischen
Wand bereitstellen, um ein Vorbeiströmen von Fluid an dem Element
zu verhindern.
-
Der
Kraftstoff strömt
durch das Filterelement und durch die Endkappenstruktur des Filterelements und
die Nippelstruktur des Filterkopfs, wie zuvor beschrieben, ohne
wesentliche Einschränkung.
Wenn das Element getauscht wird, schließt sich das Ventilelement in
dem Filterkopf, wodurch verhindert wird, dass Kraftstoff aus dem
Kopf tropft oder ausläuft,
und verhindert wird, dass Luft in den Filterkopf eindringt. Das
schraubenförmige
Ventilelement verhindert auch, dass der Filterkopf ohne eingebautes
Filterelement verwendet wird, da das Ventilelement selbst während eines
Hochdruckbetriebs geschlossen bleibt. Daher funktioniert nur ein
richtiges Filterelement in Verbindung mit dem Filterkopf, und der
Filterkopf arbeitet nicht ohne montiertem Filterelement.