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Die vorliegende Erfindung betrifft
Fluid-Filtereinrichtungen und insbesondere eine gekapselte Fluid-Filter-Patronen-Baueinheit,
die eine äußere Hülle umfaßt, die
eine an ihr integral angeformte Ausdehnungsverbindung aufweist,
die geeignet und konfiguriert ist, die Ausdehnung der Hülle innerhalb
eines Patronengehäuses
zu ermöglichen.
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Filtersysteme, die Filterköpfe aufweisen, welche
permanente Filtergehäuse
und austauschbare Filterpatronen verwenden, sind aus dem Stand der Technik
bekannt und wurden über
viele Jahre hinweg verwendet, um verschmutzte Fluide zu filtern.
Ein frühes
Beispiel dieser Art eines Systems ist im US-Patent Nr. 2,858,026
für Lorimer
beschrieben. Bei einem solchen System dient das Filtergehäuse sowohl als
Druckgefäß, um die
Filterpatrone zu haltern, als auch als Becher, um das zu filternde,
verschmutzte Fluid aufzunehmen. Somit bleibt dann, wenn nach einer
längeren
Benutzungszeitdauer die Filterpatrone aus dem Filtergehäuse entnommen
wird, das Gehäuse
verschmutzt.
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Die Fachleute erkannten bald die
Notwendigkeit, die Sterilität
des Filtergehäuses
aufrechtzuerhalten, und schufen praktische Lösungen des Problems, wie sie
beispielsweise in dem US-Patent Nr. 3,648,100 für Close beschrieben sind. Das
Close-Patent beschreibt ein System, das eine wegwerfbare Filterpatrone
umfaßt,
die aus einem Filterelement besteht, das in einer dünnen Plastikhülle eingekapselt ist,
sowie ein Metallgehäuse,
das lediglich als Druckgefäß dient,
um die Filterpatrone zu haltern. Im Betrieb strömt verschmutztes Fluid nur
durch die Filterpatrone und das Metallgehäuse bleibt trocken und unverschmutzt.
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Aus der Druckschrift US-A-3,684,100
ist eine Filter-Patronen-Baueinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 bekannt, die ein langgestrecktes Filtermedium umfaßt, das
in einem Patronengehäuse zwischen
einem oberen Umfangsflansch und einem unteren Halteelement gehalten
wird, das an der äußeren Hülle der
Filterpatrone befestigt ist. Der Umfangsflansch umfaßt einen
von ihm abstehenden Hals, der eine Öffnung bildet, wobei der Hals
gegen eine zylindrische Wand eines Filterkopfes abgedichtet ist,
um das aus dem Filter herausströmende
Medium aufzunehmen. Die Filterpatrone umfaßt eine Ausdehnungsverbindung
an ihrem oberen Ende und ist gegen einen entsprechenden Flansch
des Filterkopfes abgedichtet. Zu filterndes Fluid tritt in das Filter
an seinem oberen Ende durch einen Spalt ein, der zwischen dem äußeren Rand
des Umfangsflansches, der am oberen Ende des Filtermediums befestigt
ist, und der äußeren Hülle ausgebildet
ist, die das Filtermedium umgibt.
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Demgegenüber ist es ein Ziel der Erfindung, eine
verbesserte, gekapselte Filter-Patronen-Baueinheit zu schaffen,
welche die Nachteile beseitigt, die beim Stand der Technik vorhanden
sind, und die insbesondere einen einfachen Aufbau besitzt, der unnötige Dichtungen
vermeidet.
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Dieses Ziel wird durch eine Filter-Patronen-Baueinheit
gemäß Anspruch
1 erreicht.
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Die gekapselte Filter-Patronen-Baueinheit gemäß der Erfindung
umfaßt
eine Filterpatrone, die so konstruiert ist, daß sie sich an Unterschiede
hinsichtlich der Abmessungen und der Geometrie anpaßt, die
häufig
zwischen zueinander gehörenden Komponenten
eines komplexen Fluid-Filtersystems vorhanden sind. Darüber hinaus
ist von Bedeutung, daß der
einzigartige Aufbau der Filterpatrone des Gegenstandes der Erfindung
ihre Verwendung als relativ standardisierte Austauschpatrone für eine Vielzahl von
zur Zeit auf dem Markt zur Verfügung
stehenden Filtersystemen erleichtert und ermöglicht.
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Die Filter-Patronen-Baueinheit umfaßt ein längliches
Filtermedium, das einander gegenüberliegende
erste und zweite Endbereiche aufweist. Ein Verbindungskopf ist in
der Nähe
des ersten Endbereichs des Filtermediums angeordnet und eine Endkappe
ist in der Nähe
des zweiten Endbereichs des Filtermediums angeordnet, um in wirksamer
Weise die beiden Enden abzudichten und zu isolieren. Eine äußere Hülle erstreckt
sich vom Verbindungskopf und umschließt das Filtermedium und die
Endkappe vollständig,
um ein selbständiges,
dünnwandiges Druckgefäß zu bilden.
Vorzugsweise ist der Verbindungskopf mechanisch mit der äußeren Hülle durch herkömmliche,
aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren wie z. B. Wärme- oder
Ultraschall-Schweißen
verbunden. Unter normalen Arbeitsbedingungen erzeugt der Fluiddruck,
der innerhalb der gekapselten Patronen-Baueinheit entsteht, radiale
und axiale Kräfte,
die die Tendenz besitzen, gegen das Innere der äußeren Hülle und gegen den Verbindungskopf zu
wirken.
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Um die axialen Kräfte aufzunehmen, ist eine Ausdehnungsverbindung
bzw. ein Ausdehnungsstück
einstückig
in der äußeren Hülle der
Patronen-Baueinheit ausgebildet. Das Ausdehnungsstück erleichtert
die axiale Ausdehnung der äußeren Hülle relativ
zum langgestreckten Patronengehäuse
und dem Filterkopf und verhindert letztlich eine Trennung des Verbindungskopfes
und der Patronenhülle,
wenn der innere Betriebsdruck ansteigt. Vorzugsweise ist das Ausdehnungsstück zumindest
teilweise durch einen gewellten Bereich definiert, der sich um den
Umfang der äußeren Hülle herum
an einer Stelle erstreckt, die zum Verbindungskopf einen Abstand
besitzt. Während
die äußere Hülle der
Patronen-Baueinheit im wesentlichen eine zylindrische Konfiguration
besitzt, ist der gewellte Bereich zumindest teilweise durch eine
oder mehrere umfangsmäßige Wellen definiert.
Bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die äußere Hülle der Patronen-Baueinheit
auch eine Reihe von sich in axialer Richtung erstreckenden Wellen
umfassen, um die radiale Ausdehnung der äußeren Hülle innerhalb des Patronengehäuses zu
ermöglichen
und um den Oberflächenkontakt
zwischen der äußeren Hülle und dem
Inneren des Patronengehäuses
zu vermindern.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein peripherer oder umfangsmäßiger Tragring
um die äußere Hülle herum zwischen
dem gewellten Bereich und dem Verbindungskopf angeordnet, um radiale
Kräfte
und Ringbelastungen aufzunehmen, die im Bereich des Ausdehnungsstücks durch
den Innendruck erzeugt werden. Darüber hinaus dient unter Betriebsbedingungen
der Tragring dazu, den gegenseitigen Eingriff zwischen dem Verbindungskopf
und dem oberen Endteil der Patronenhülle zu erhöhen. Es sei darauf hingewiesen,
daß der
Tragring entweder von der äußeren Hülle der
Patronen-Baueinheit getrennt oder mit dieser integral ausgebildet
werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das Filtermedium von einem gefalteten
Filter gebildet, der eine sich durch ihn in axialer Richtung hindurch
erstreckende Bohrung aufweist, die einen Fluid-Strömungspfad
definiert, und der Verbindungskopf umfaßt eine Strömungs-Einfaßöffnung und Strömungs-Auslaßöffnungen.
Ein Strömungs-Einlaßrohr erstreckt
sich durch die axiale Bohrung des gefalteten Filters von der Strömungs-Einlaßöffnung zur
Endkappe, um das Fluid in die äußere Hülle zu leiten.
Im Betrieb strömt
Fluid radial nach innen durch den gefalteten Filter in die axiale
Bohrung und verläßt die Patronen-Baueinheit durch
die Auslaßöffnung.
Es können
auch andere Filtermedien und Strömungs-Muster
hierfür
verwendet werden.
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Die Außenhülle der gekapselten Patronen-Baueinheit
ist vorzugsweise aus einem im wesentlichen starren Kunststoffmaterial
hergestellt, das aus der Materialgruppe ausgewählt ist, die Polyethylen, Polypropylen,
Polyester, Polyvinylchlorid und Polytetrafluorethylen umfaßt, und
sie kann durch herkömmliche
Verfahren, wie z. B. Blasformen oder Einspritzgießen hergestellt
sein. Im Gegensatz hierzu ist die äußere Hülle der Patronen-Baueinheit,
nämlich das
Patronengehäuse
im allgemeinen ein tiefgezogener oder schlagstranggepreßter Metallbehälter.
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Weitere Merkmale der gekapselten
Filterpatrone der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann
noch genauer aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung,
die auf die beigefügte
Zeichnung Bezug nimmt.
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Damit der Fachmann des Gebietes,
auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, noch leichter versteht,
wie die hier beschriebene, axial ausdehnbare Filterpatrone aufzubauen
und zu verwenden ist, werden bevorzugte Ausführungsformen der Anordnung
im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben;
in der Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Fluid-Filtersystems, das gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist,
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2 eine
auseinandergezogene, perspektivische Darstellung des Fluid-Filtersystems
aus 1, wobei die Teile
für eine
erleichterte Erläuterung
voneinander getrennt wiedergegeben sind,
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3 eine
Seitenansicht im teilweisen Schnitt der gekapselten Filterpatrone
der vorliegenden Erfindung mit einem abnehmbaren Tragring, der oberhalb
ihres Ausdehnungsstücks
angeordnet ist,
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4 eine
Seitenansicht im teilweisen Schnitt der gekapselten Filterpatrone
der vorliegenden Erfindung mit einem integralen Tragring, der oberhalb
ihres in Umfangsrichtung verlaufenden Ausdehnungsstücks angeordnet
ist,
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5 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht des Fluid-Filtersystems aus 1, welche die gekapselte
Filterpatrone zeigt, die in dem Patronengehäuse angeordnet und mit dem
Filterkopf verbunden ist,
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6 eine
vergrößerte Seitenansicht
im Querschnitt des Fluid-Filtersystems aus 1, welche die gekapselte Filterpatrone
in einer axial ausgedehnten Position in dem Patronengehäuse mit
Strömungslinien
wiedergibt, die den Verlauf des Fluidstroms durch sie hindurch anzeigen,
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7 eine
weitere Ausführungsform
einer gekapselten Filterpatrone, die gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgebaut ist und eine Reihe von Umfangs-Ausdehnungsstücken umfaßt, die
in ihrem mittleren Bereich angeordnet sind,
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8 eine
weitere Ausführungsform
einer gekapselten Filterpatrone, die gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgebaut ist und eine Reihe von Umfangs-Ausdehnungsstücken aufweist,
die längs
eines beträchtlichen
Teils ihrer Länge
angeordnet sind,
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9 eine
weitere Ausführungsform
einer gekapselten Filterpatrone, die gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgebaut ist und eine Reihe von Umfangs- Ausdehnungsstücken und
eine Reihe von axialen Ausdehnungsstücken aufweist, und
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10 einen
Querschnitt längs
der Linie 10-10 aus 9,
der die geometrische Konfiguration der sich axial erstreckenden
Wellen wiedergibt.
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Durch die ganze folgende Beschreibung
hindurch wird das Ende des Filtersystems, in welches das Fluid hinein
strömt,
allgemein als „obere
Seite" oder „oberes
Ende" bezeichnet,
während
das entgegengesetzte Ende als „Bodenende" oder „unteres Ende" bezeichnet wird.
Komponenten und Strukturelemente des hier beschriebenen Filtersystems
werden in ähnlicher
Weise bezeichnet.
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Gemäß den Figuren, in denen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder ähnliche
Strukturelemente der vorliegenden Erfindung bezeichnen, ist in 1 ein Fluid-Filtersystem
dargestellt, das gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut und allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet
ist. Das Filtersystem 10 umfaßt einen permanenten Filterkopf 12,
der für
eine Befestigung an einer Tragstruktur mit Hilfe eines Bügels 13 oder
einer ähnlichen
Art von Verbindungsvorrichtung ausgebildet ist, sowie ein wieder
verwendbares, abnehmbares, becherartiges Patronengehäuse 14.
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Gemäß 2 ist der Filterkopf 12 vorzugsweise
einstückig
aus einem geformten Kunststoffmaterial, wie z. B. einem acetalen
homopolymeren Material hergestellt und besitzt einen ziemlich komplexen
Aufbau, der neben anderen Merkmalen eine Fluid-Einlaßöffnung 16 zum
Ermöglichen
einer Verbindung mit einer Fluid-Einlaßleitung 17 und eine
Fluid-Auslaßöffnung 18 zum
Ermöglichen
einer Verbindung mit einer Fluid-Auslaßleitung 19 umfaßt. Die Fluidleitungen 17 und 19 sind
mit dem Filterkopf 12 typischerweise durch herkömmliche,
sich verjüngende
Rohrgewinde verbunden und leiten das Prozeß-Fluid zum Filtergehäuse und
von diesem weg.
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Das Patronengehäuse 14 ist vorzugsweise aus
einem hochfesten metallischen Material, wie z. B. Edelstahl oder
herkömmlichem
Blech hergestellt und umfaßt
zwei einander diametral gegenüberliegende,
gekrümmte
Eingriffs-Ansätze 20a und 20b, die
die lösbare
Verbindung des Gehäuses 14 mit
dem Filterkopf 12 ermöglichen.
Der Eingriff der Ansätze 20a und 20b mit
dem Filterkopf 12 wird noch genauer im einzelnen weiter
unten unter spezieller Bezugnahme auf 5 erläutert.
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Gemäß 2 ist das Patronengehäuse 14 so bemessen
und konfiguriert, daß es
eine gekapselte Filterpatrone 22 aufnimmt und für diese
als Trag-Druckgefäß dient.
Die Filterpatrone 22 ist vorteilhafterweise als eigenständige, als
Ganzes wegwerfbare Einheit konstruiert, die hauptsächlich dahingehend
wirkt, daß sie
verhindert, daß das
Innere des Patronengehäuses 14 während des
Betriebs ständig dem
Zufluß von
verschmutztem Fluid ausgesetzt ist. Da die Filterpatrone 22 während des
Betriebs des Filtersystems 10 nicht als Druckgefäß dienen
soll, besitzt sie eine zylindrische Außenhülle 24 mit einem im allgemeinen
dünnwandigen
Aufbau, die vorzugsweise aus einem geformten Kunststoffmaterial,
wie z. B. Polyethylen hergestellt ist. Andere thermoplastische Materialien
einschließlich
beispielsweise Polypropylen, Polyester und Polyvinylchlorid sind
ebenfalls verwendbar.
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Die Patronenhülle 24 ist an einem
Ende offen, um ein langgestrecktes, zylindrisches Filterelement 26 aufzunehmen,
das einander gegenüberliegende
obere und untere Endkappen 28 und 30 aufweist,
die ihm zugeordnet sind. Die obere Endkappe 28 wirkt als
Abdeckung für
die Patronenhülle 24 und ist
an ihr durch herkömmliche,
aus dem Stand der Technik bekannte Mittel, wie z. B. durch Rotationsschweißen befestigt.
Alternativ können
auch Ultraschall-Schweißen
oder Hitze-Fusionsschweißen
verwendet werden. Die oberen und unteren Endkappen sind vorzugsweise
an die beiden Enden des Filtereiements durch Heiß-Schmelz- oder Vergießverfahren befestigt
und dienen dazu, die Enden abzudichten und auch die Vorstromseite
des Filterelementes von der Rückstromseite
des Filterelementes zu trennen.
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Die untere Endkappe 30 wirkt
als Sitz für
den unteren Endteil des Filterelements 26 und dient dazu, das
untere Ende des Filterelementes über
der Bodenoberfläche
der Patronenhülle 24 während des Betriebs
zu tragen. Insbesondere steht, wie man am besten der 6 entnimmt, ein axialer
Abstehflansch 30b von der Bodenoberfläche der unteren Endkappe 30 nach
unten vor, um einen ausreichenden Freiraum zwischen der unteren
Endkappe und der Bodenoberfläche
der Patronenhülle
aufrechtzuerhalten, um einen unbehinderten Strom von verschmutztem
Fluid in das Innere der Filterpatrone 22 zu ermöglichen.
Die Einkapselung des Filterelementes und seiner zugehörigen Strömungsdurchgänge vermindert
in vorteilhafterweise die Verschmutzung des Patronengehäuses 14 während des
Austausches einer verbrauchten Filterpatrone.
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Es ist vorgesehen, daß das Filterelement 26 aus
einem gefalteten Filterelement bestehen kann, das aus einer oder
mehreren Schichten eines Filtermediums aufgebaut ist, die in einer
im wesentlichen zylindrischen Weise angeordnet sind, oder es kann ein
Sedement-Filterelement
verwendet werden, das aus Cellulosefasern aufgebaut ist, die so
angeordnet sind, daß sie
eine poröse,
steife, zylindrische Struktur bilden. Die Fachleute des technischen
Gebietes, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, verstehen
ohne weiteres, daß andere
Arten von Filterelementen ebenfalls mit der Filterpatrone der vorliegenden
Erfindung verwendet werden können.
Beispielsweise kann ein spiralförmig
gewickeltes, gefaltetes Filterelement verwendet werden, bei dem
benachbarte Falten einander überlagert
angeordnet sind. Darüber
hinaus kann das verwendete Filtermedium leistungsverbessernde Komponenten,
wie z. B. fein verteilte Ladungsmodofikatoren und/oder antimikrobische
Wirkstoffe enthalten.
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Gemäß 2 erstreckt sich ein langgestrecktes
axiales Leitungsrohr 35 durch eine zentrale Bohrung des
Filterelements (siehe 6)
von der oberen Endkappe 28 zur unteren Endkappe 30,
um kontaminiertes Fluid von der Einlaßöffnung 16 des Filterkopfes 12 in
die Filterpatrone 22 zu leiten. Die untere Endkappe 30 ist
mit einem nach oben stehenden Aufnahmebecher 37 ausgebildet,
der so dimensioniert und geformt ist, daß er den unteren Endteil des
axialen Leitungsrohrs 35 aufnimmt und mit diesem sicher
in Eingriff tritt.
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Gemäß 6 umfaßt die obere Endkappe 28 einen
ringförmigen
Körperteil 31 und
einen integral ausgebildeten, nach oben vorstehenden Verbindungskopf 32,
der so ausgebildet ist, daß er
die Filterpatrone 22 mit dem Filterkopf 12 verbindet
bzw. an diesen anpaßt.
Eine zentrale Bohrung 33 ist im Körperteil 31 ausgebildet,
um eine Fluidströmung
sowie den oberen Endteil des axialen Leitungsrohrs 35 aufzunehmen.
Der Verbindungskopf 32 umfaßt einen oberen, zylindrischen
Verbindungsteil 34, der eine axiale Einlaßöffnung 36 aufweist,
um das Eintreten von kontaminiertem Fluid in die Filterpatrone 22 vom Filterkopf 12 zu
ermöglichen.
Die axiale Einlaßöffnung 36 steht
in Strömungsverbindung
mit der axialen Leitung 35, die sich durch das Innere des
Filterelementes 26 erstreckt. Der Verbindungskopf 32 umfaßt auch
einen unteren zylindrischen Verbindungsteil 38, der zwei
einander diametral gegenüberliegende,
radial gerichtete Auslaßöffnungen 40a und 40b aufweist,
um das Austreten von gefiltertem Fluid aus der Filterpatrone 22 in
den Filterkopf 12 zu ermöglichen. Ein oberer, elastomerer
O-Ring 42 ist am oberen Verbindungsteil 34 angeordnet,
um den oberen Verbindungsteil im Filterkopf 12 abzudichten,
und ein unterer, elastomerer O-Ring 44 ist am unteren Verbindungsteil
angeordnet, um den unteren Verbindungsteil im Filterkopf 12 abzudichten,
wie man am besten der 5 entnimmt.
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Wie 3 in
Verbindung mit 2 zeigt, umfaßt die dünnwandige,
zylindrische Hülle 24 der Filterpatrone 22 einen
oberen Wandteil 50, der einen Durchmesser aufweist, der
bezüglich
des Rests der Patronenhülle
geringfügig
vermindert ist. Der verminderte Durchmesser des oberen Wandteils 50 ermöglicht eine
ordnungsgemäße Befestigung
des oberen Endes der Patronenhülle 24 an
dem Eingriffsflansch 46, der vom Körperteil 31 der oberen
Endkappe 28 nach unten vorsteht. Wie oben erwähnt, kann
die Befestigung des oberen Wandteils 50 mit vermindertem Durchmesser
und des Eingriffsflanschs 46 durch aus dem Stand der Technik
allgemein bekannte Befestigungsverfahren erfolgen.
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Ein ringförmiger Tragring 52 umgibt
den oberen Wandteil 50 und unterstützt die Aufrechterhaltung einer
Dichtung zwischen der dünnen
Wand der Patronenhülle 24 und
dem Eingriffsflansch 46 der oberen Endkappe 28,
wenn das Filtersystem 10 in Betrieb ist. Zusätzlich ist
der Tragring 52 so dimensioniert und konfiguriert, daß er radial
gerichteten Kräften
und Ringbelastungen widersteht, die in der Filterpatrone 22 durch
den Betriebs-Innendruck
erzeugt werden. Wie dargestellt, ist der obere Rand des Tragrings 52 mit
der unteren Oberfläche
der Endkappe 28 verbunden. Eine andere Ausführungsform
der Filterpatrone 22 ist in 4 dargestellt,
bei der der obere Wandteil der Patronenhülle 24 einstückig mit
einer Tragringstruktur 54 ausgebildet ist, die im wesentlichen
in der gleichen Weise wirkt, wie der in 3 gezeigte Tragring 52.
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Gemäß 5 umfaßt das Innere des Filterkopfes 12,
der, wie oben erwähnt,
einen ziemlich komplexen Aufbau besitzt, axial im Abstand angeordnete
Einlaß-
und Auslaß-Fluidkanäle 56 und 58,
die sich von einer Einlaßöffnung 16 bzw.
einer Auslaßöffnung 18 gemeinsam
mit oberen, mittleren und unteren koaxialen Verbindungskopf-Aufnahmebohrungen 60, 62 bzw. 64 erstrecken.
Die Einlaßleitung 56 steht direkt
mit der oberen Aufnahmebohrung 60 und die Auslaßleitung 58 direkt
mit einer mittleren Aufnahmebohrung 62 in Verbindung. Die
obere Aufnahmebohrung 60 ist so bemessen und konfiguriert,
daß sie
den oberen zylindrischen Verbindungsteil 34 des Verbindungskopfes 32 so
aufnimmt, daß die
axiale Einlaßöffnung 36 in
fluidmäßiger Verbindung
mit der Einlaßöffnung 16 steht.
Die mittlere Aufnahmebohrung 62 ist so dimensioniert und
konfiguriert, daß sie
den unteren zylindrischen Verbindungsteil 38 des Verbindungskopfes 32 aufnimmt,
so daß die
Auslaßöffnungen 40a und 40b in
fluidmäßiger Verbindung
mit der Auslaßöffnung 18 stehen.
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Wenn der obere Verbindungsteil 34 des
Verbindungskopfes 32 mit der oberen Aufnahmebohrung 60 in
Eingriff steht oder mit dieser verbunden ist, dient der obere O-Ring 42 dazu,
die axiale Einlaßöffnung 36 dicht
von den Auslaßöffnungen 40a und 40b zu
trennen und so in vorteilhafterweise ein Hindurchströmen von
kontaminiertem Fluid zu dem Fluid-Auslaßdurchgang 58 zu verhindern.
In ähnlicher
Weise dient dann, wenn der untere Verbindungsteil 38 des Verbindungskopfes 32 mit
der mittleren Aufnahmebohrung 62 in Eingriff steht, der
untere O-Ring 44 dazu, in vorteilhafterweise gefiltertes
Fluid daran zu hindern, aus der mittleren Aufnahmebohrung auszutreten.
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Wie man weiterhin der 5 entnimmt, umfaßt die untere
Aufnahmebohrung 64 des Filterkopfes 12 einen oberen
Bereich 64a, der so bemessen und konfiguriert ist, daß er den
Hauptkörperteil
der oberen Endkappe 28 aufnimmt, und einen unteren Bereich 64b,
der so bemessen und konfiguriert ist, daß er den oberen Endteil des
Patronengehäuses 14 aufnimmt.
Genauer gesagt sind zwei einander diametral gegenüber angeordnete,
gekrümmte
Aufnahmerillen 70a und 70b in der Innenwand des
unteren Bereichs 64b ausgebildet, um die diametral gegenüberliegenden,
gekrümmten
Ansätzen 20a und 20b aufzunehmen,
die in dem oberen Endteil des Patronengehäuses 14 integral ausgebildet
sind.
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Wie in 5 gezeigt,
ist vor dem Betrieb dann, wenn das Patronengehäuse 14 und die Filterpatrone 22 ordnungsgemäß mit dem
Filterkopf 12 in Eingriff stehen, ein Raumspalt zwischen
der obersten Oberfläche 28a der
Endkappe 28 und einer oberen Innenoberfläche 72 des
oberen Bereichs 64a der Aufnahmebohrung 64 sowie
zwischen der Oberseite des unteren Verbindungsteils 38 und
den oberen inneren Oberflächen
der mittleren Aufnahmebohrung 62 vorhanden. Diese Raumspalte
oder Abmessungsungenauigkeiten ergeben sich häufig aus Variationen oder Unterschieden
bei den Herstellungsverfahren des Filterkopfes 12, der
Filterpatrone 22 und dem Patronengehäuse 14. Darüber hinaus
können
infolge von Unterschieden bei den Herstellungsverfahren dieser Komponenten
die Raumspalte von einem System zum anderen auch voneinander verschieden sein.
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Wegen des Vorhandenseins dieser Raumspalte
erzeugt dann, wenn das Filtersystem 10 in Betrieb genommen
wird, der Betriebsdruck in der Filterpatrone 22 notwendigerweise
axiale Kräfte,
die die Tendenz besitzen, die obere Endkappe 28 nach oben zur
inneren Oberfläche 72 der
Aufnahmebohrung 64 und die Patronenhülle 24 nach unten
zum unteren Ende des Patronengehäuses 14 hin
zu drücken.
Um dieser Tendenz zu entsprechen, ist die dünnwandige äußere Hülle 24 der Filterpatrone 22 in
vorteilhafterweise mit einem einstückig angeformten Ausdehnungsstück 80 versehen,
das zumindest teilweise durch einen gewellten Bereich gebildet wird,
der sich im wesentlichen um den Umfang der äußeren Hülle herum geringfügig unterhalb
des oberen Wandteils 50 mit vermindertem Durchmesser der
Filterpatrone 22 erstreckt. Unter normalen Betriebsbedingungen ermöglicht das
Ausdehnungsstück 80 die
axiale Ausdehnung der äußeren Hülle 24 der
Filterpatrone 22 in dem Patronengehäuse 14 und ermöglicht es
der oberen Endkappe 28 sich in die vorhandene Lücke hinein zu
bewegen und diese auszufüllen,
wie in 6 gezeigt. Beim
Fehlen einer solchen Anpassung ist es wahrscheinlich, daß sich die
obere Endkappe 28 von der Oberseite der Patronenhülle 24 trennt,
was ein Ausströmen
von verschmutztem Fluid in das Filtergehäuse 14 und einen völligen Ausfall
des Systems bewirken würde.
Der Fachmann sieht ohne weiteres, daß die Konfiguration, die Ausrichtungen
und/oder die Anzahl von Wellen, die in der äußeren Hülle der Filterpatrone ausgebildet
sind, variieren können,
wie dies noch genauer im folgenden unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 erläutert
wird.
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In 6 ist
im einzelnen eine Reihe von Anzeigepfeilen wiedergegeben, um die
Richtung der Fluidströmung
durch das Filtersystem 10 im Betrieb darzustellen, wobei
verschmutztes Fluid von der Einlaßleitung 17 (1) in den Filterkopf 12 durch
den Eintrittsdurchgang 56 eintritt und in die axiale Einlaßöffnung 36 des
Verbindungskopfes 32 strömt. Dann fließt das verschmutzte
Fluid in das axiale Leitungsrohr 35, das sich durch die
zentrale Bohrung 26a des Filterelementes 26 erstreckt
und aus der axialen Bohrung 30a der unteren Endkappe 30,
worauf das verschmutzte Fluid den Innenhohlraum 22a der
Filterpatrone 22 füllt,
die als Sumpf oder Becher für
das Fluid dient. Kontaminiertes Fluid, das in den inneren Hohlraum 22a eintritt,
wird durch den im wesentlichen zylindrischen Körper des Filterelementes 26 radial
nach innen und in dessen zentrale Bohrung 26a hinein gezogen.
Wenn das Fluid durch das Filterelement gezogen wird, werden aus
ihm Verschmutzungen entfernt und im Filtermedium abgeschieden. Somit
tritt nur gefiltertes Fluid in die zentrale Bohrung 26a des
Filterelementes 26 ein. Aus dieser zentralen Bohrung 26a des
Filterelements 26 strömt
das gefilterte Fluid in die zentrale Bohrung 33 der oberen
Endkappe 28 und aus den radial angeordneten Auslaßöffnungen 40a und 40b des
Verbindungskopfes 32 hinaus und tritt aus dem Filterkopf 12 in
die Auslaßleitung 19 (1) über den Auslaßdurchgang 58 aus.
Der Fachmann sieht ohne weiteres, daß die Richtung des Fluidstroms
in der Patronen-Baueinheit gemäß der Erfindung
in Abhängigkeit
von der Art und Konfiguration des verwendeten Filtermediums sowie
von dem Filtersystem variieren kann, das in der Patronen-Baueinheit
verwendet wird.
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In 7 ist
eine weitere gekapselte Filterpatrone dargestellt, die gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut und allgemein mit dem Bezugszeichen 122 bezeichnet
ist. Die Filterpatrone 122 ist im wesentlichen insofern
der Filterpatrone 22 ähnlich,
als sie ein identisches, zylindrisches Filterelement 126 mit
den gleichen zugeordneten Fluid-Durchgängen aufweist. Die Filterpatrone 122 unterscheidet
sich jedoch dadurch, daß sie
ein einstückig
angeformtes Ausdehnungsstück 180 besitzt,
das eine Vielzahl von Wellen aufweist, die sich in Umfangsrichtung
um die dünnwandige
Patronenhülle 124 in
einem mittleren Bereich von dieser herum erstrecken. Zusätzlich hat
die Patronenhülle 124 einen
größeren Teil 150 mit
vermindertem Durchmesser als die Patronenhülle 24 und einen entsprechend
größeren Tragring 152 zur
Aufnahme von Ringbelastungen.
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Der Fachmann sieht, daß eine Filterpatrone in
Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen für eine
beträchtliche
Zeit an ihrem Platz verbleiben kann und daß somit die äußere Oberfläche der
Patronenhülle,
die sich unter Betriebsdruck in einem ausgedehnten Zustand befindet,
an der inneren Oberfläche
des Gehäuses
anhaften kann, was in dem Zeitpunkt, in dem die Filterpatrone ausgetauscht
wird, ein Entfernen schwierig machen kann. Um diesen Anhaftzustand
zu überwinden,
ist eine andere Ausführungsform
der Filterpatrone der vorliegenden Erfindung, die in 8 dargestellt ist, mit einem
Ausdehnungsstück
versehen, bei dem sich die Wellen 180 längs eines beträchtlichen
Teils der Länge
der äußeren Patronenhülle 124 erstrecken.
Diese Konfiguration vermindert in wirksamer Weise den Berührungsbereich
zwischen der äußeren Oberfläche der
Patronenhülle
und der inneren Oberfläche
des Metallgehäuses,
wodurch eine Verminderung des Ausmaßes des Anhaftens erzielt wird,
das sich zwischen den beiden Oberflächen ergeben kann.
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In den 9 und 10 ist eine weitere Ausführungsform
der Filterpatrone der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der
sich die einstückig
ausgebildeten Wellen 190 in axialer Richtung unterhalb
des umfangsmäßigen Ausdehnungsstücks 180 der
Patronenhülle
erstrecken. Bei dieser Ausführungsform dienen
die axialen Wellen 190 dazu, eine radiale Ausdehnung der
Patronenhülle 124 zu
ermöglichen und
das Ausmaß des
Anhaftens zwischen der äußeren Oberfläche der
Patronenhülle 124 und
der inneren Oberfläche
des Patronengehäuses
zu vermindern, in dem sie aufgenommen ist, wobei sich dieses Anhaften
aus dem inneren Arbeitsdruck während
des Betriebs ergeben kann.
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Obwohl die axial ausdehnbare Filter-Patronen-Baueinheit
der vorliegenden Erfindung und das Filtersystem im wesentlichen
in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurden,
ist klar, daß Abwandlungen
und Änderungen
an diesem System vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert
wird.