JP5357162B2 - フィルタ装置とフィルタエレメント - Google Patents

Description

本発明は、長手軸に沿って延びるボディを形成し、ふた部分によって閉鎖できるハウジング内に収容可能なフィルタエレメントを有し、ハウジングとふた部分との間に流体密のシールを形成するためのシール装置が設けられている、フィルタ装置に関する。本発明は、さらに、フィルタ装置のために設けられるフィルタエレメントに関する。

フィルタエレメントを収容するためのフィルタ装置は、多数の実施形態において市場で自由に入手できる；たとえば特許文献１または特許文献２を参照。この種のフィルタ装置を作動させる場合に、所定の時間間隔でフィルタエレメントの交換を行わなければならず、それは、濾過すべき体積流が大きい場合、かつ／または著しく汚れた流体である場合に、比較的短い時間間隔で行われなければならない。従って、この種のフィルタ装置においては、フィルタエレメントの交換のために組立工程が簡単かつ複雑でないように構成されるが、他方では、圧力水準が高い場合でも、ハウジングとふた部分の間の確実な密閉が実現される構造を得る努力がなされる。これを保証するために、各交換工程において、ふた部分とハウジングの間にシール装置が規定どおりに組み込まれるように注意されなければならず、然るべきシールエレメントを正しく位置決めすることに、注目しなければならないだけでなく、正しい寸法を有する予定されたタイプのシールエレメントが挿入されることにも、注意しなければならない。エレメント交換の際に、シールエレメントの組込みを忘れた場合には、環境の汚染と結びついて、作動不良の虞れがある。

欧州特許公開公報ＥＰ１２８７８７１Ａ１ 欧州特許公報ＥＰ０８９１２１４Ｂ１

この問題性に関して、本発明の課題は、エレメント交換の工程が特に簡単かつ確実に実施できる、フィルタ装置を提供することである。

本発明によれば、この課題は、その全体において特許請求項１の特徴を有するフィルタ装置によって解決される。

請求項１の特徴部分に従って、シール装置がフィルタエレメントの構成要素として、そのフィルタエレメントと堅固に結合されたシール支持体に固定されていることによって、フィルタエレメント交換のための組立工程において、上述したエラー源が確実に回避される。シール装置はフィルタエレメントの構成要素として、各エレメント交換の場合に自動的に一緒に交換されるので、該当するシール装置の組込みをうっかり忘れる危険が回避されるだけでなく、誤ったシールエレメントを組み込む危険も回避される。この種の危険を回避するために、今日知られている解決においては、交換フィルタエレメントに、付加的な部品としてＯリングが添付され、それがロジスティックを複雑にしている。また、それによって、付加的な部品が実際に組み込まれることも、保証されない。

特に好ましい実施例において、シール支持体は、長手軸に関して周端キャップの中央部分から径方向に突出する周部分によって形成されており、この周端キャップは、フィルタエレメントの、ふた部分に対応づけられた端部に設けられており、かつそのフィルタ媒体のためのフレームを形成する。

好ましくは、配置は、シール支持体を形成する周部分が、径方向に延びるウェブを介して周端キャップの中央部分と結合されており、かつウェブ間の間隙が、装置の作動状態において、ふた部分内の流体ダクトとフィルタエレメントの外側との間に流体通路を形成するように、行われる。シール支持体が該当する終端キャップの中央領域と、径方向のウェブのみを介して結合されていることによって、ふた部分からハウジングの内部への流体流入のために、比較的妨げられない流れルートが残る。

シール装置が、径方向内側へ突出する内側の保持リブを備えたリングボディを有し、その保持リブが、フィルタエレメントのシール支持体を形成する周部分に設けられた周方向の環状溝内に固定されている、好ましい実施例において、密閉するリングボディが簡単なやり方でシール支持体に確実に固定されている。

シール装置の特に確実な保持は、シール装置が径方向内側に位置する凹部を備えたプロフィールリングシールを有し、その凹部内に、シール支持体を形成するフィルタエレメントの周部分のあり溝状のアウターリングが嵌入して固定される実施例において、保証される。

特に確実な密閉は、この種のプロフィールリングシールが、軸方向に互いに逆となる２つのシールリップを有し、そのシールリップがそれぞれふた部分とハウジングに対する密閉領域を形成する場合に、保証される。

請求項１から６に示すフィルタ装置のためのフィルタエレメントも、本発明の対象であって、フィルタエレメントは、その全体において特許請求項７の特徴を有している。

以下、図面を用いて本発明の詳細を説明する。

本発明に基づくフィルタ装置の実施例を、図式的に簡略化して、実際の実施形態に比較してやや縮小された縮尺寸法で示す縦断面図である。 図１にＸで示す領域を拡大して示す部分断面図である。 第２の実施例の頭部部分のみを、図１に対して著しく拡大して示す部分断面図である。 第３の実施例の、図１と同様の縦断面図である。

カップ形状の、底が閉鎖された、全体的に見て円筒状のフィルタハウジング１は、その上方の端部においてふた部分３によって閉鎖可能であって、そのふた部分はねじ結合５を介してハウジング１と取り外し可能に結合することができる。ハウジング１内にフィルタエレメント９を収容することができ、そのフィルタエレメントは、たとえば、プラスチック材料から射出成形された、長手軸２に対して同心のパイプ形状の支持ボディ１３を包囲する、フィルタマット層または多層の折りたたまれ、あるいはプリーツをつけられたフィルタボディの形式の、中空円筒形状のフィルタ媒体１１を有している。支持ボディは、特に図３から明らかなように、互いに距離をおいて配置された、互いに連続する周方向の円形リング１５を有し、図においてはそのうちのいくつかだけが番号を有しており、かつこの種の支持ボディ１３において、通常のように、内部にある支持体と結合されており、その支持体は、横断面において３つの羽根１７を有する３羽根スターとして形成されている。フィルタエレメント９は、ハウジング１のカップ底に対応づけられた端部において、プラスチック材料からなる底キャップ１９によって終端を形成されており、その底キャップが、フィルタ媒体１１のためのフレーム２１を形成している。反対側の端部において、同様にプラスチック材料から成形された終端キャップ２３がフィルタエレメント９の、蓋部分３へ向いた終端を形成し、終端キャップ２３は、底キャップ１９と同様になやり方で、フィルタ媒体１１の該当する端部のためのフレーム２５を形成している。

特に図３から明らかなように、フレーム２５の、半径方向内側に位置する領域に、中空ボディ２７が設けられており、その中空ボディは、終端キャップ２３の径方向内側に位置する端部において、ふた部分３へ向かって軸方向に突出する突出部２９と共に円筒形状のガイド３１を形成し、そのガイド内にスリーブボディ３３が軸方向に摺動可能に案内されており、中空ボディ２７と突出部２９の間に、スリーブボディ３３をガイド３１に対して密閉するシール部材３２のためのシートが形成されている。スリーブボディ３３は、フィルタエレメント９とふた部分３内の流体ダクト３５の間に流体接続を形成するための接続装置の移動可能なカップリング部分として用いられる。

図１から明らかなように、ふた部分３内の流体ダクト３５は、浄化された流体のための流体出口３７と接続されている。ふた部分３内にそれに対向して配置された、浄化すべき流体のための流体入口３９は、ふた部分３内で第２の流体ダクト４１と接続されており、その第２の流体ダクトから浄化すべき流体が、終端キャップ２３に形成された流入開口部４３を介して環状室４５内へ流入可能であって、その環状室はフィルタ媒体１１の外側にフィルタ装置の汚れ側を形成し、そこから浄化すべき流体がフィルタ媒体１１を外側から内側へ向かって通過して、清浄側を形成する内側のフィルタ中空室４７内へ達する。内側のフィルタ中空室４７から、浄化された流体が、接続装置のカップリング部分を形成するスリーブボディ３３を通してふた部分３内の流体ダクト３５へ、そしてそれに伴って流体出口３７へ達する。

本発明において、ふた部分３とハウジング１の間の流体密のシールを形成するシール装置は、フィルタエレメント９の構成要素である。もっと正確に言うと、フィルタ配置は、フィルタエレメント９に固定されたままとなるので、フィルタエレメントを交換する場合に、交換工程を実施する人の助けを借りずに、シール装置の交換が自動的に行われる。この例において、シール装置は、それぞれ終端キャップ２３と堅固に結合されており、その終端キャップは、ふた部分３に対応づけられた端部においてフィルタエレメントの終端を形成する。この目的のために、終端キャップ２３の中央領域４４に、ウェブ４６が、特にこの例においては６つのウェブ４６が、一体的に形成されており、それらのウェブは、長手軸２に関して互いに等間隔で、径方向に張り出してフレーム２５を越えて径方向に突出し、その外側の端部において、シール支持体として用いられる、リング形状の周部分４８と結合されており、その周部分にシール装置が固定されたままとなる。ウェブ４６間の間隙が、終端キャップ２３の中央領域４４の外側に、浄化すべき流体がフィルタエレメント９内へ流入するための流入開口部４３を形成する。

図１と２の例において、シール装置のシールエレメントとして、リングボディ４９が設けられており、そのリングボディは、特に図２から明らかなように、全体として正方形の横断面形状を有しており、その軸方向に互いに逆となる面が、ふた部分３とハウジング１の開口部の終端縁に添接するためのシール面を形成している。同様に図２から明らかなように、リングボディ４９は周部分４８に次のように、すなわちリングボディ４９から径方向内側へ向かって突出する保持リブ５０が、シール支持体を形成する周部分４８に設けられた周側の環状溝５２内に確保されるように、固定されている。

図３は、変形された実施例を示しており、それにおいてシール装置は、シールエレメントとしてプロフィールリングシール５７を有しており、そのプロフィールリングシールは、実質的に矩形の横断面形状から軸方向に突出する、互いに逆を向いたシールリップ５９を有しており、そのシールリップがそれぞれふた部分３とハウジング１に対する密閉を形成する。このプロフィールリングシール５７は、フィルタエレメント９の、シール支持体を形成する周部分４８に次のように、すなわち周部分４８から径方向に突出するアウターリング５５が、あり溝形状の輪郭を有し、かつプロフィールリングシール５７の内側に形成された、同様にあり溝状に成形された凹部内へ嵌入するように、固定されている；図３を参照。

図１から３に示す実施例において、清浄側を形成するフィルタ中空室４７とふた部分３内の流体ダクト３５との間を流体接続するための移動可能なカップリング部分として、スリーブボディ３３がガイド３１の内部で軸方向に摺動可能に案内されている。終端キャップ２３と結合されて、ガイド３１の一部を形成する中空ボディ２７は、その内側の端部領域に、径方向内側へ向かって突出する形態を有しており、それがストッパ段部６１を形成し、そのストッパ段部に、スリーブボディ３３の内部においてそのインナーリブ６５（図３においていくつかだけが番号を有する）に添接する、コイル圧縮ばね６３の一方の端部が支持され、その他方の端部は、スリーブボディ３３の内側の環状段部６７に支持されている。それによって、スリーブボディ３３のために、ふた部分３の方向に延びる軸方向運動のためのばね付勢が生じる。この運動を終端位置において制限するために、ガイド３１の一部を形成する突出部２９に、ガイドを狭くする段部６９が設けられており、その段部が、スリーブボディ３３の外周面に設けられた段部７０と終端位置制限するために協働する。フィルタ装置の作動状態を示す図１と３は、ふた部分３が螺合された場合にスリーブボディ３３が終端位置から圧縮ばね６３のばね付勢に抗して軸方向にフィルタエレメント９内へ移動されていることを示している。これは、ふた側の流体ダクト３５の開口端縁７１が、カップリング結合を形成するための接続装置の固定のカップリング部分として、ふた部分３を螺合固定する場合にスリーブボディ３３のスリーブ終端縁７３を押圧し、それを終端位置から押し戻すので、圧縮ばね６３のばね付勢が、流体ダクト３５の開口端縁７１とスリーブボディ３３のスリーブ終端縁７３との間にシール力として有効になることに、起因している。言葉を換えて説明すると、ふた部分３を付属のフィルタエレメント９を有するハウジング１上に螺合することによって、装置が作動状態へ移行された場合に、接続装置のカップリング結合が自動的に形成される。

カップリング状態においてシール装置を形成する、スリーブボディ３３と流体ダクト３５の互いに協働する領域は、ばね付勢によって互いに押圧される環状面の１つが一貫した径方向平面を形成し、他の環状面が、それから突出するシールエッジを有する径方向平面を形成するように、構成されている。この実施例において、流体ダクト３５に設けられた環状面７５は、一貫して平坦であって、環状面７７はその周端縁に沿ってわずかに突出するシールエッジ７９を形成する。このシールエッジが環状面７５の径方向外側に位置する端縁と共に、その面端縁と協働してシールを形成するだけでなく、流体ダクト３５の開口端縁７１の端縁包囲によってセンタリングも形成し、そのセンタリングによって、ふた部分３を螺合する際に、接続装置のカップリング結合の極めて正確な整合が強制的に行われることが、保証される。圧縮ばね６３を別にして、フィルタエレメント９が金属なしで構築できるので、機械的または熱的な影響がわずかな変形をもたらし得ることを考慮して、このセンタリングは、装置の駆動安全性に極めて効果的に寄与する。

カップリング装置の上述した構造において、ばね付勢されたスリーブボディ３３は、バイパス弁の移動可能な弁体も形成する。圧力差が上昇した場合、すなわち突出部３９ないしスリーブボディ３３に設けられた段部６９と７０の間の空間と、内側のフィルタ中空室４７との間の圧力差がしきい値まで上昇した場合に、スリーブボディ３３がばね６３の力に抗して移動するので、スリーブ終端縁７３に設けられた環状面７５と開口端縁７１の間に、環状面７５と７７の間の間隔が生じ、従って流体ダクト４１とふた部分３内の流体ダクト３５との間に直接的な接続が実現される。

図４は、他の実施例を、その中に統合されたバイパス弁なしで示している。上述した実施例においては、清浄側を形成するフィルタ中空室４７とふた部分３内の流体ダクト３５との間の流体接続は、軸方向に移動可能なカップリング部分を介して行われ、そのカップリング部分は、終端キャップ２３の中央部分４４内で軸方向に摺動可能に案内されているスリーブボディ３３によって形成されているが、図４の実施例においては、終端キャップ２３の軸方向の突出部２９が、端部側のシール面を形成し、すなわち突出部２９の開口端縁７２が、上述した実施例のスリーブボディ３３のスリーブ終端縁７３の機能を引き受ける。従って、突出部２９の終端縁は、端部側に環状面７６を有しており、その環状面は、上述した実施例の場合の環状面７７と同様に一貫して平坦ではなく、その周端縁に沿ってわずかに突出するシールエッジ７９を形成している。これが、流体ダクト３５の開口端縁に一貫して平坦に形成されている環状面７４と密閉するように協働する。従ってふた部分３が螺合された場合に、環状面７４と７６および突出するシールエッジ７９（後者は図４には図示されていない）の協働によって、流体接続にシールが形成される。そのほかにおいて、図４の実施例は、特にフィルタエレメント９の構成要素を形成するシール装置に関して、上述した例に相当する。

Claims (5)

1. フィルタ装置であって、
   フィルタハウジング（１）と、
   フィルタハウジング（１）を閉じ、流体ダクト（３９，３７）を有するふた部分（３）と、
   ハウジング（１）内に収容されるフィルタエレメント（９）と、を具備し、
   フィルタエレメント（９）は、長手軸（２）に沿って延びるフィルタ媒体（１１）を備えるボディと、終端キャップ（２３）であって、終端キャップ（２３）に結合され環状の周部分を形成するシール支持体（４８）を備える終端キャップ（２３）とを有しており、
   終端キャップ（２３）はふた部分（３）に隣接するフィルタ媒体（１１）の端部においてフィルタ媒体（１１）の端部のためのフレームを形成し、
   シール支持体（４８）は終端キャップ（２３）の中央部分（４４）から長手軸（２）に対して半径方向に突出しており、
   環状の周部分が終端キャップ（２３）の中央部分（４４）と、終端キャップ（２３）の中央部分（４４）と一体成形され径方向に延伸するウェブ（４６）によってのみ結合されており、
   さらに、
   ウェブ（４６）の間の流体通路（４３）であって、フィルタ装置の作動中に扇形の流路を形成し流体ダクト（３９）とフィルタエレメント（９）の外側（４５）の間の流体の流通を提供する流体通路（４３）を具備し、
   終端キャップ（２３）が円筒形状のガイド（３１）を有し、円筒形状のガイド（３１）がスリーブボデイ（３３）を受容して、スリーブボデイ（３３）の円筒形状のガイド（３１）内の移動をガイドし、
   スリーブボデイ（３３）の終端縁（７３）が移動することによりフィルタエレメント（９）とふた部分（３）内の流体ダクト（３５）の間の流体の流通が提供され、
   さらに、
   スリーブボディ（３３）をガイド（３１）に対してシールする内側シール（３２）、と、
   外側シール（５７）であって、ハウジング（１）とふた部分（３）の間の液密な結合を提供し、フィルタエレメント（９）の構成要素を成し、シール支持体（４８）に固定されている外側シール（５７）と、を具備する、
   ことを特徴とするフィルタ装置。
2. シール装置が、径方向内側へ突出する内側の保持リブ（５０）を備えたリングボディ（４９）有し、保持リブが、フィルタエレメント（９）のシール支持体を形成する周部分（４８）に設けられた周方向の環状溝（５２）内に固定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. シール装置が、径方向内側に位置する凹部を備えたプロフィールリングシール（５７）を有しており、凹部内に、シール支持体を形成するフィルタエレメント（９）の周部分（４８）のあり溝状のアウターリング（５５）が嵌入して固定される、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタ装置。
4. プロフィールリングシール（５７）が、軸方向に互いに逆となる２つのリップ（５９）を有しており、リップがそれぞれふた部分（３）とハウジング（１）に対するシール領域を形成する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ装置。
5. フィルタエレメント（９）が、それに固定されたシール装置（４９、５７）と共に構成ユニットを形成する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のフィルタ装置。

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