KR100288172B1 - 필터요소를위한압축성차압에너지를갖는밀봉부 - Google Patents

필터요소를위한압축성차압에너지를갖는밀봉부 Download PDF

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Abstract

필터요소(10)와 하우징(21)의 사이에서 상호작용하는 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부(18)는 큰 개방단부(36)와 작은 개방단부(37)를 갖는 압축성 부분(35)을 포함하고 상기 큰 개방단부(37)는 필터요소(10)를 향하고 있고 작은 개방단부(37)에는 환형 플랜지(38)가 일체식으로 부착되어 바깥쪽으로 연장하고 있으며, 상기 플랜지(38)는 상기 필터요소(10)와 작동상 통하고 있다. 상기 밀봉부(18)는 또한 필터요소(10)를 하우징(21)내에 있는 중심맞춤용 로드(31)상에 중심을 맞추기 위해 상기 필터요소에 대해 부착되어 있는 적어도 하나 이상의 플랩(43)을 포함하기도 할 것이며, 그러한 밀봉부(18)는 상기 필터요소(10)가 상기 하우징(21)내에 내장되어 있을 때에 압축되어 작동중에 누설방지밀봉부를 제공하고 작동중에 자체에너지를 가져서 차압이 증가함에 따라 밀봉면과 좀더 강하게 맞물리게 한다.

Description

[발명의 명칭]
필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부
[기술분야]
본발명은 필터요소(filter elements)등과 같은 것을 위한 밀봉부(seals)에 관한 것이며, 특히, 여과환경(a filtration environment)에서 필터요소의 적어도 하나 이상의 단부와 하우징(a housing)의 사이에 배치되어 상호작용하는 밀봉부에 관한 것이다. 좀더 자세히 말하자면, 본발명은 환형 플랜지(an annular flange)로부터 연장하는 압출성 부분(a compressible portion)을 포함하는 필터요소의 적어도 하나 이상의 단부에 대해 작동상 부착된 일반적을 탄성적인 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부(a generally resilient, compressible differential pressure energized seal)에 관한 것이다.
[발명의 배경]
필터요소들은 당분야에서 공지된 것이며 액체나 기체들을 여과하기 위해 보편적으로 이용되는 것이다. 현재 시중에서 구매할 수 있는 필터요소들은 여러 종류가 있으며, 그것들은 이용되는 여과형식에 따라 나름대로의 장점을 갖는다. 예를 들어, 공지된 필터요소의 하나로는 중공형이고 일반적으로 관형이며 자립적이고 수지가 스며 있고 접착되어 있는 섬유구조(hollow, generally tubular, self-supporting resin-impregnated and bonded fiber structures)들의 것이 있다.
그러한 필터들의 양호한 실시예들은 앤더슨의 미국특허 제2,539,767호와 제2,539,768호에 기재되어 있고 상표면이 MICRO-KLEAN(커넥티컷, 메리덴 소재의 쿠노 인코포레이티드)인 본원의 출원인에 의해 생산되어 판매되고 있는 것이며, 거기에서, 접착시스템은 열경화성 수지(a thermosetting resin)이다. 넓게 말해서, 이러한 필터요소들은 상당한 경성을 갖고 자립적이며 벽이 두껍고 완전히 수지가 스며들고 접착되어 있는 섬유물질로 된 관형 부재들이다.
또다른 종류의 필터요소로는 중공형이고 관형이며 앞서 설명했듯이 자립적인 구조이지만 열가소성 중합물접착식 섬유구조들의 것도 있다. 그러힌 필터들의 양호한 실시예들은 나카지마 등의 미국특허 제4,100,009호와 제4,197,156호에 기재되어 있으며 상표면이 Betapure인 본원의 출원인에 의해 생산되어 판매되는 것이다.
또다른 종류의 필터요소로는 주름이 잡혀 있거나 둘둘말려 있는 형태의 필터요소가 있다. 이러한 필터요소들의 실시예는 랜드리의 미국특허 제3,720,323호와 브로우넬의 미국특허 제4,464,263호에 기재되어 있다. 이러한 필터요소들은 지지부재들을 이용하여 지지될 수 있지만 자립적일 수도 있을 것이다. 그러한 명세서는 수지가 스며 있고 접착되어 있는 섬유형태의 필터요소들을 상세히 설명하고 있다.
그러나, 어떤 형태의 필터요소들로도 대체될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 어느 경우이든지, 어떤 종류의 필터요소가 채택되든지간에 차압(a differential pressure)하에서 반경방향의 안쪽으로 유동함으로써 액체와 기체를 여과하는 것이 일반적으로 이용된다.
통상적으로, 이러한 필터요소들은 필터하우징속에 밀봉적으로 조여지게 되어 있다. 과거에는 필터하우징의 밀봉면은 밀봉부를 제공하고 유체로부터 여과되는 오염물질의 바이패스를 방지하기 위해 필터카트리지요소의 단부와 맞물릴 것이 요구되었다. 통상적으로, 밀봉면은 원형의 밀봉립(a circular sealing lip)이나 필터요소의 단부와 맞물리고 필터의 축과 동심관계인 하우징으로부터 돌출한 나이프엣지이었다. 밀봉면은 필터카트리지요소의 각각의 단부와 맞물렸다.
밀봉면은 엣지와 필터요소의 사이에 밀봉부를 제공하기 위해 섬유구조체의 단부속에 매립되었다. 그리고 나서, 압축 스프링수단이나 조임수단이 하우징의 밀봉면을 필터카트리지요소의 단부속에 매립하기에 충분한 힘을 제공하기 위해 이용되었다.
선택사양적으로는, 필터하우징과 카트리지간의 밀봉부를 제공하기 위해 밀봉에지나 독립적인 스프링, 즉, 조임수단을 이용하지 않는 형태의 필터하우징과 카트리지가 있다. 이러한 형태는 카트리지구조에 일체식으로 형성된 스프링과 밀봉부를 갖고 필터하우징의 평평하고 원활한 표면들을 밀봉한다.
설치시에 필터카트리지는 필터하우징의 덮개와 바닥의 사이에서 압축되고 필터매체(filter media)와 조합된 일체식 스프링은 필터카트리지의 단부밀봉부에 초기 밀봉력(the initial sealing force)을 제공한다. 그러나, 차압은 밀봉력을 크게 감소시키고 결국 바이패스가 발생하는 밀봉력을 이러한 카트리지에 대해 직접 작용시킨다. 이러한 종류의 필터카트리지구조의 예로는 the Peco Filter-TexTM카트리지와 the Pall Profile PRs시리즈 카트리지가 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 시도들이 이루어졌으며 어떤 경우에는 다른 것들보다 좀더 성공적이다. 예를 들어 본 발명의 출원인은 필터요소들과 맞대고 있는 용융면을 갖는 개스킷(a gasket)을 개발했다. 양면은 필수적인 밀봉부를 제공하기 위해 하우징의 밀봉면들과 접촉한다.
이러한 종류의 카트리지요소와 관련된 또다른 문제점은 종종 유효한 밀봉을 제공하기가 곤란하다는 것이다. 밀봉부와 필터들의 단부들을 밀봉하기 위한 다양한 수단이 공급되어 있지만, 어쨌든 이러한 수단을 본원에서 설명된 필터요소의 양호한 형태와 함께 용이하게 이용될 수 없고 고가이며 이용이 불충분하다. 예를 들어, 콕스 등의 미국특허 제2,726,184호는 주름이 잡혀 있거나 둘둘 말려 있는 형태의 필터요소로 된 단부밀봉부를 개선하는 방법을 기재하고 있다. 그러한 방법은 일정한 양의 액체형태인 중합되지 않은 열경화성 접착제를 단부디스크의 표면상에 도포(depositing)하는 단계와, 도포된 접착제를 경화시키는 단계와, 단부디스크를 필터요소의 단부상에 눌러끼우는 단계를 포함한다. 접착제는 디스크에 배치될 수 있는 규격대로 잘려진 고체접착제의 링(a precut solid adhesive ring)의 형태일 수도 있을 것이다. 이러한 방법은 복잡하고 고가이며 필터요소의 단부에 대해 밀봉될 미리 형성된 단부디스크들을 요구한다.
또다른 예로는 카스텐 등의 미국특허 제2,771,456호가 있으며, 그 것은 주름이 잡혀 있는 필터요소와 탄성플라스틱제 단부캡들을 갖고, 주름이 잡혀 있는 필터요소는 그러한 단부캡에 매립되어 있는 것을 기재하고 있다. 단부캡의 성형과정에서는 주름이 잡혀 있는 필터요소의 단부들이 플라스틱 합성물로 채워진 주형(a mold)속에 잠기고 경화된다. 필터요소가 주형으로부터 제거될 때에는 주름의 단부들은 질긴 고무형 생성물, 즉, 충진제(fillers)와 도표(pigments)와 가소제(plasticizer) 및 안정제(stabilizers)를 갖는 "폴라스티졸"- 비닐수지("plastisol"-a vinyl resin)로 덮혀있다.
또한, 게르센슨 등의 미국특허 제5,075,004호는 열가소성 탄성물질로 된 밀봉용 개스킷(a sealing gasket)을 갖는 필터백(a filter bag)을 구비한 필터장치를 기재하고 있다.
그러한 개스킷은 필터장치의 덮개판이 폐쇄됨에 따라 개스킷의 상부립부분이 편향되어 덮개판에 대한 밀봉부를 이루게 형성되어 있다. 그러나, 주목해야 할 것은 그러한 밀봉부는 필터요소에 대해 부착되는 것이 아니라 필터백상에 꿰매어 붙여진다는 것이다. 또한, 안쪽으로 향한 상부는 유체가 반경방향의 안쪽으로 흐를 것을 요구하는 앞서 설명한 종래의 필터요소들에 대한 적절한 밀봉효과를 갖지 못할 것이다.
이러한 밀봉방법들에도 불구하고 그러한 기술들은 특정한 종류의 스프링이나 조임수단 또는 밀봉면을 요구하지 않으면서 하우징에 대해 필터요소를 밀봉하기 위한 간편한 수단을 제공하지 못하고 있다. 분명히 말하자면, 노스트라이셔 등의 것 뿐만 아니라 카스텐 등의 것에서는 하우징의 밀봉면을 필터요소의 단부에 배치된 여러가지의 개스킷 등과 같은 수단과의 접촉상태를 유지하기 위해 특정한 종류의 조임장치가 채택되어 있다.
그러므로, 하우징이 밀봉면을 가질 필요를 없애고 종래의 대부분의 여과장치에서 채택된 스프링과 조임장치들을 적절히 대체할 수 있는 밀봉부가 제공될 필요가 있다.
[발명의 개요]
그러므로, 본발명의 목적은 필터요소 등을 위한 개선된 밀봉부를 제공하려는 것이다.
본발명의 또다른 목적은 필터요소의 한 단부 또는 양단부에 대해 부착되어 하우징과 상호작용하는 밀봉부를 제공하려는 것이다.
본발명의 또다른 목적은 하우징과 작동상 맞물려 있고 하우징상의 밀봉면의 필요성을 제거한 앞서 설명한 밀봉부를 제공하려는 것이다.
본발명의 또다른 목적은 하우징에 대해 필터요소를 조이거나 밀봉하는 종래의 수단을 대체하는 밀봉부를 제공하려는 것이다.
본발명의 또다른 목적은 적어도 하나 이상의 단부에 개선된 밀봉부가 배치되어 있는 필터요소를 제공하려는 것이다.
필터요소 및 그 것을 위한 밀봉와 관련한 공지의 기술에 대한 장점을 갖는 앞서 설명한 목적들의 달성은 다음에 설명하고 청구된 본발명에 의해 이루어진다.
일반적으로 본발명은 필터요소와 하우징의 사이에서 상호작용하는 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부를 제공하며, 그러한 밀봉부는 큰 개방단부와 작은 개방단부를 갖는 압축성 부분과 그러한 압축성 부분의 작은 개방단부에 대해 일체식으로 부착된 환형 플랜지를 포함하고, 상기 큰 개방단부는 하우징을 향하고 있고 하우징과 접촉하며, 작은 개방단부는 필터요소를 향하고 있고, 상기 플랜지는 필터요소와 작동상 서로 통하는 것이다.
본발명은 또한 중공형 코어를 한정하는 내주영역(an inner circumferential area)과 외면영역(an outer surface area) 및 양단부들을 갖는 필터요소와, 큰 개방단부와 작은 개방단부를 갖는 압축성 부분을 포함하는 상기 필터요소의 적어도 하나 이상의 단부상에 작동상 배치된 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부 및, 상기 압축성 부분의 작은 개방단부에 대해 일체식으로 부착되어 반경방향의 바깥쪽으로 연장하는 환형 플랜지가 조합되어 있으며, 상기 플랜지는 밀봉부기 배치된 필터요소의 단부와 작동상 서로 통한다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 필터요소의 각각의 단부상에 작동상 배치된 본발명의 밀봉부품을 갖는 필터요소의 부분종단면을 취한 정면도이고,
제2도는 제1도의 필터요소가 내장된 여과장치의 종단면도이며,
제3도는 제1도의 필터요소의 상면도이고,
제4도는 제3도의 4-4선을 따라 취한 단면도이며,
제5도는 필터요소의 한 단부상에 배치된 본발명의 밀봉부품의 또다른 실시예의 부분단면적 측면도이고,
제6도는 밀봉부품의 또다른 실시예의 부분단면적 측면도이며,
제7도는 본발명의 밀봉부품의 또다른 실시예의 부분단면적 측면도이고,
제8도는 본발명의 밀봉부품의 또다른 실시예의 부분단면적 측면도이다.
[양호한 실시예]
앞서 설명했듯이 본발명에 의한 필터요소의 신규성은 별도로 하고 본발명에서 이용되는 필터요소들은 당기술분야에 공지된 것이다. 앞서 설명했듯이 이러한 필터요소들은 본원의 출원인의 미국특허 제2,539,767호와 제2,539,768호에 기재된 바에 따라 생산될 수 있을 것이며, 그 내용은 본원에 참고로 인용되고 있다. 현재의 MICRO-KLEAN 제조과정에서 앤더슨과정(the Anderson process)은 섬유들이 균일한 수성산란(a uniform aqueous dispersion)으로부터 성장(accreting)된 진공(an vaccum)이며, 그러한 진공은 수용성 열경화수지(a water soluble thermosetting resin)로 적셔지게 변화했다.
그러므로, 본발명이 관련된 필터요소들은 수지가 스며 있고 접착된 섬유물질(resin-impregnated and bonded fibrous materials)로 이루어지며 상당히 단단하고 자립적이며 다공적이고 벽이 두꺼운 관형 부재(a relatively rigid, self-supporting, porous, thick-walled tubular member)를 포함하는 것이 일반적이다.
그러나, 본발명이 하우징에 대해 섬유요소를 밀봉하는 개선된 수단에 관련된 것인 까닭에 어떤 종류의 필터요소든지 본발명의 범위 및 정신을 벗어남이 없이 양호한 실시예에서의 필터요소들을 대신할 수 있을 것이다. 설명상의 편의를 위해 여기에서는 수지가 스며 있고 접착되어 있는 섬유형태의 필터요소들이 예시적으로 설명된다. 그러나, 또다른 필터요소들도 이용될 수 있으며 본발명은 거기에 대해 아무런 제한도 없다.
도면을 보면 본발명의 필터요소는 제1도에 도시되어 있고 전체적으로 인용부호 10으로 지칭된다. 필터요소(10)는 외면(12)과 중공형 코어(14)를 한정하는 내주면(13) 및 양단부(15,16)를 갖는 원통형 구조체(11)를 포함하는 것이 양호하다. 외면(12)은 증가된 표면적과 오염능력(contaminant capacity)을 제공하는 홈(17)들을 포함할 수도 있을 것이다. 필터요소(10)의 각각의 단부(15,16)는 일반적으로 탄성적이고 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부(a generally resilient, compressible differential pressure energized seal)이며, 그것은 전체적으로 인용부호 18에 의해 표시되고 아래에서 좀더 상세히 설명될 하우징속에 필터요소(10)를 밀봉하기 위해 이용된다.
필터요소(10)는 제2도에서 전체적으로 인용부호 20으로 나타낸 여과장치의 주요부분이다. 도시된 바와 같이 여과장치(20)는 전체적으로 인용부호 21로 나타낸 하우징과 그러한 하우징(21)내에 배치된 필터요소(10)를 포함한다. 하우징(21)은 콘테이너형 바닥(22: container-like base)과 어떤 공지의 수단에 의해 그러한 바닥(22)에 대해 고정적으로 부착되는 덮개(23)를 포함하며, 그러한 공지의 수단으로는 0링이 사이에 끼어 있는 덮개(22) 및 바닥(23)상의 보완적인 립(25, 26)등이다. 여과장치(20), 좀더 자세히 말해서, 덮개(23)에는 유체가 하우징(21)과 필터요소(10)의 사이에 한정된 챔버(28)속으로 여과되어 들어가게 하는 입구를 제공하기 위한 입구(27)가 도시되어 있다. 마찬가지로 여과된 유체를 위한 출구를 제공하기 위하여 덮개(23)를 통해 중공형의 축방향 코어(14)와 외부환경이 통하게 하는 출구(30)가 도시되어 있다. 그러므로, 필터요소(10)는 차압하에서 반경방향의 안쪽으로 흐르게 되는 액체와 기체를 여과하기 위해 이용될 것임이 분명하다.
제2도를 보면 하우징(21)은 바닥(22)의 저면에 고정적으로 부착된 다공성 중공형 중심맞춤용 로드(31)를 포함하기도 한다. 로드(31)는 필터요소(10)가 그 위에 배치되어 필터요소(10)의 중공형 축방향코어(14)가 로드(31)를 수용할 수 있도록 바닥(22)내에 동심관계로 배치되어 있다.
사용에 있어서는 액체나 기체 등과 같은 유체가 입구(27)를 통해 여과장치(20)로 들어가서 챔버(28)속에 수용된다. 그리고 나서 유체는 필터요소(10)의 벽, 즉 카트리지를 통과해서 필터요소(10)의 축방향코어(14)속에 수집된다. 여과된 유체는 출구(30)를 통해 이용될 곳으로 갈 것이다.
본발명의 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부(18)는 의도된 용도에서 필터요소(10)에 대해 요구되는 작동압력과 작동 온도를 견딜 수 있어야 할 것이며, 여기에서는 특정한 작동압력이나 온도의 범위에 대해서는 설명하지 않는다.
필터요소(10)는 여러 가지의 길이의 것들이 서로 중첩되거나 같은 길이의 것들이 서로 중첩된 상태로 이용될 수 있을 것이다. 그러한 배치에서 여러가지의 높이를 갖는 중첩배치체들의 모든 필터요소들은 유체가 바이패스하는 것을 확실히 방지하기 위해 정합과 영구접합을 보장하도록 접착제, 예를 들어, 폴리프로필렌에 의해 서로 고정되는 것이 양호하다.
여과장치(20), 좀더 자세히 말해서, 본발명의 필터요소(10)의 근본적인 구성요소는 필터요소(10)의 양단부에 배치된 탄성적이고 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부(18)이다.
밀봉부(18)는 여과장치(20)의 온도나 유체의 종류 등과 같은 작동조건에 따라 열경화성 고무나 열가소성 탄성체로 되는 것이 양호하다. 밀봉부(18)를 위해 이용되기에 적합한 열경화성 고무의 예로는 에틸렌프로필렌 3중합체(EPDM; ethylene-propylene terpolymer)가 있다. 본발명을 위해 적합한 열가소성 탄성체의 예로는 몬댄토 캄파니라는 상표명으로 구입할 수 있는 EPDM과 샌토프렌 및 폴리프로필렌의 폴리머알로이이다.
밀봉부(18)는 큰 개방단부(36)와 작은 개방단부(37) 및 상기 작은 개방단부(37)에 대해 일체식으로 부착된 환형 플랜지(38)이다. 제1도와 제4도에 보이듯이 밀봉부(18)의 압축성 부분(35)은 절두원추형인 것이 양호하고 일반적으로 매끈하며 반경방향의 안쪽으로 경사진 내면(40: a generally smooth radially inwardly slanted inner sufrace)과 작은 개방단부(37)의 근처에서는 유사하게 경사져 있지만 큰 개방단부(36)의 근처에 경사면(42)을 제공하도록 경사진 외면(41)을 포함하여 경사면(42)이 밀봉부(18)의 내면(40)과 외면(41)의 사이로 통하게 한다. 제1도에 보이듯이 환형 플랜지(38)는 반경방향의 바깥쪽으로 연장하는 필터요소(10)의 한 쪽 또는 양쪽의 단부와 작동상 서로 통한다.
또한, 제3도에 보이듯이 밀봉부(18)는 압축성 부분(35)과 플랜지(38)의 사이의 계면과 일체식으로 형성되고 그러한 계면으로부터 안쪽으로 연장하는 적어도 하나 이상이고 양호하게는 3개의 플랩(43)들을 포함할 수도 있을 것이다.
작용상 상기 플랩(43)들은 필터요소(10)가 중심맞춤용 로드(31)위에 배치되어 있을 때에 상기 중심맞춤용 로드(31)상에 상기 필터요소(10)를 정합시키기 위해 이용된다. 예를 들어, 제3도에 도시된 바와 같이 상기 플랩(43)들의 에지(44)들은 중심맞춤용 로드(31)와 접한다. 이러한 접촉에 의해 필터요소(10)는 하우징(21)의 로드(31)위에 적절히 배치될 수 있다.
도면에서, 중심맞춤용 로드(31)는 거의 원통형인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 삼각주형 로드도 보편적인 것이며, 그러므로, 플랩(43)들을 갖는 밀봉부(18)는 그러한 삼각주형 로드를 수용할 수 있고 그러한 로드를 수용하는 하우징속에 배치된 필터요소를 중심맞춤할 수 있다. 또한, 본발명은 도면에 도시된 바와 같이 배치된 3개의 플랩들로 제한될 필요는 없다. 그러므로, 사각형 또는 다른 형태의 종래의 로드도 본 발명에 이용될 수 있을 것으며, 플랩(43)들의 수효와 위치는 그것이 이용되는 것에 따라 조절된다.
압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부(18)가 필터요소(10)에 대해 부착되는 수단은 다양하다. 좀더 자세히 말하면, 필터요소의 용도 뿐만 아니라, 밀봉부(18)와 필터요소(10)간의 조화상태(compatibility)에 따라 밀봉부는 필터요소와 적어도 3가지 이상의 상이한 방법, 즉, 기계적으로 부착되거나, 적절한 접착제로 부착되거나 열접되는 등과 같이 부착될 수 있다.
압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부(18)가 열경화고무이면 그것은 접착제나 기계적 수단에 의해 필터요소(10)에 접착될 수 있다. 접착제는 당분야에 공지된 어떤 접착제라도 포함할 것이다. 앞서 설명한 그러한 부착방법들에 더하여 열가소성 탄성체인 물질은 당분야에 공지된 어떠한 수단에 의해서도 필터요소(10)에 대해 부착될 수 있으며, 양호하게는 열접에 의해 부착될 수 있다. 때때로, 필터요소(10)에 대해 접착할 수 있는 중간의 조화성을 갖는 열가소성 디스크(45)가 열접을 위해 요구된다. 제1도와 제4도는 밀봉부(18)의 양호한 실시예를 도시한다. 샌토프렌탄성체의 밀봉부를 페놀수지가 접착된 MICRO KLEAN 필터요소와 함께 이용하는 양호한 실시예는 밀봉부에 대해 부착되기전이나 후에 필터요소에 대해 열접될 수 있는 중간의 폴리프로필렌디스크를 이용할 것을 요구한다. 디스크는 밀봉부에 대해 열접되거나 기계적으로 접착될 수 있다.
이제, 제5도 내지 제8도를 보면 밀봉부(18)는 플랜지(38)에 대해 일체식으로 연결되고 필터요소(10)와 작동상 맞물리도록 하우징(21)속으로 좀더 연장하는 스커트(46)를 부가적으로 포함할 수도 있다. 제5도 내지 제8도에 도시된 실시예들로부터 알 수 있듯이 스커트(6)는 플랜지(38)상의 다수의 접합점들 중의 어느 것으로부터 연장할 수 있다.
자세히 말하자면 제5도에 도시된 실시예의 경우에 스커트(46)는 필터요소(10)의 한 쪽의 단부의 둘레에 밀접하게 플랜지(38)의 외부로부터 연장한다. 스커트(46)는 필터요소(10)의 적어도 하나 이상의 홈(17)들에 의해 수용된 스커트(46)의 말단(48)에서 적어도 하나 이상의 안쪽으로 향한 플랜지(47)를 포함하는 것이 양호하다. 그러므로, 밀봉부(18)는 접착제의 대신에 필터요소(10)와 밀봉적으로 맞물리는 스커트(46)에 의해 필터요소(10)에 대해 부착된다.
제6도는 밀봉부(18)의 또다른 실시예가 도시되어 있으며, 거기에서, 필터요소(10)는 그 단부(15, 16)에 환형 오목부(50)를 포함한다. 오목부(50)는 이 실시예에서는 플랜지(38)의 중앙영역으로부터 연장하는 스커트(46)를 포함한다. 적어도 하나 이상의 환형 깔쭈기(51)가 밀봉부가 오목부(50)로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 스커트(46)를 양호하게는 외면(52)상에서 둥글게 둘러쌀 것이다. 작동에 있어서는 깔쭈기(51)들은 스커트(46)의 일부로서 오목부(50)내에 미끄러질 수 있게 수용된다. 그러나, 그 각도와 절단면으로 인해 깔쭈기(51)들은 밀봉수단으로 상당히 파고들며 오목부(50)로부터 용이하게 분리되지 않는다.
제7도를 보면 밀봉부(18)의 또다른 실시예가 도시되어 있으며, 거기에서는, 스커트(46)가 압축성 부분(35)과 클러치(38)의 계면(53)으로부터 연장한다. 여기에서, 스커트(46)는 필터요소(10)의 내주면(13)의 상대적인 구멍(54)과 맞물린다. 스커트(46)는 앞서 설명했듯이 적어도 하나 이상의 깔쭈기(51)를 포함하기도 할 것이지만, 필터요소(10)에 대해 밀봉부(18)를 유지하는 독립적인 수단이 채택될 수도 있다. 밴드(55)가 이용되는 경우에는 팽창시의 플랩(43)의 아래의 스커트(46)의 내면(56)과 강하게 접촉하도록 배치되는 것이 양호하다. 립(57)은 스커트(46)의 말단부(58)로부터 안쪽으로 연장하여 플랩(43)들과 상호작용함으로써 그 사이에 밴드(55)를 밀봉적으로 배치하게 할 것이다.
그러므로, 밀봉부(18)는 유지용 밴드(55)와 필터요소(10)의 내주면(13)의 사이에 고정된 스커트(46)에서 필터요소(10)에 대해 고정된다.
제8도를 보면, 스커트(46)는 플랜지(38)의 외주로부터 연장하고 제5도와 유사하게 필터요소(10)의 둘레에 단단히 끼워진다. 그러나, 제8도에서 스커트(46)는 제7도의 유지용 밴드와 상이한 유지용 밴드(60)에 의해 필터요소(10)의 외면(12)에 대해 고정된다. 그러한 밴드(60)는 스커트(46)가 유지용 밴드(60)와 필터요소(10)의 외면(12)의 사이에 조여지도록 필터요소(10)의 둘레의 스커트(46)에 강하게 맞물린다.
제2도를 보면, 밀봉부(18)의 압축성 부분(35)은 당분야에서 공지된 바의 부가적인 조임 또는 밀봉수단의 필요성을 제거하기 위해 필수적인 밀봉부를 제공한다. 큰 개방단부(36)가 하우징(21)을 향하고 있고 그러한 하우징(21)과 접촉하며 작은 개방단부(37)가 필터요소(10)를 향하고 있는 압축성 부분(35)은 제2도의 바닥(22)과 덮개(23)에 의해 주어지는 바의 평평한 표면에 대한 밀봉을 할 수 있다.
밀봉면은 큰 개방단부(36)에 의해 정해지는 바의 밀봉부(18)의 상부림과 정합할 필요가 없다. 실제로, 밀봉부(18)는 큰 개방단부(36)와 조화를 이루지 않는 부정합각 또는 부정합면을 용이하게 보상할 수 있다. 또한, 밀봉부(18)는 최소변형 또는 최대변형하에서 밀봉할 수 있다. 그렇게 해서, 밀봉부(18)는 약 0.5인치 정도 압축 또는 변형할 수 있으면서도 충분한 밀봉을 이루기 위해 완전히 압축될 필요가 없다.
중요한 것은, 밀봉부(18)의 경성 및 압축력 특성은 물질의 경도 또는 듀로메터와 압축성 부분(35)의 두께 및 압축성 부분(35)의 경사진 각도에 의해 제어될 수 있다. 또한, 필수적인 초기밀봉력을 제공하는 압축성 부분(35)의 변형이 있는 때에도 밀봉부(18)는 차압에너지를 가질 수 있다. 즉, 밀봉부(18)가 제2도에 보이듯이 덮개(23)에 대해 얹혀 있을 때에 필터요소를 사이에 두고 생긴 차압은 밀봉부하를 증가시키고, 그럼으로써, 적절한 밀봉을 할 것이다. 좀더 중요한 것은 여과장치(20)에서 차압이 증가함에 따라 밀봉부(18)는 덮개(2)에 대해 좀더 단단히 맞물려진다.
작동에 있어서는, 여과수단(10)은 그 것을 중심맞춤용 로드(31)상에서 미끄러지게 함으로써 하우징(12)에 배치될 수 있다. 필터요소(10)는 단지 한 쪽의 단부에서만 밀봉부(18)를 채택할 수도 있을 것이다. 그러나, 필터요소의 다른 단부가 장치의 작동을 촉진하기 위한 밀봉을 위해 적절한 수단을 갖는다. 제2도에 보이듯이, 밀봉부(18)들은 필터요소(10)의 양단부상에 있고, 덮개(23)가 바닥(22)에 대해 고정될 때에 밀봉부(18)들은 하우징(21)내의 필터요소(10)와 밀봉적으로 맞물린다. 제2도에 보이듯이, 밀봉부(18)들은 압축성 부분(35)과 플랜지(38)의 사이의 계면에서 중첩시키거나 변형함으로써 압축함을 알수 있다. 그러므로, 압축성 부분(35)의 큰 개방단부(36)는 작은 개방단부(37)에 대해 강하게 밀착하고 직경이 커진다. 이렇게 해서 요구되는 밀봉부를 만든다.
그러므로, 본발명에 따른 방법 및 장치는 하우징(21)속에 필터요소(10)를 밀봉함에 있어서 매우 효율적임을 알수 있다. 본발명은 여과장치를 위한 용도에 특히 적합하지만 거기에 제한될 필요는 없다. 본발명의 장치 및 방법은 부품들을 서로 밀봉하기 위해 다른 설비들과 함께 따로따로 이용될 수 있다.
또한, 밀봉부(18)를 채택한 필터요소(10)는 밀봉부(18)의 플랩(43)으로 인해 중심맞춤용 로드(31)상에 자체적으로 중심이 맞춰질 수 있다. 밀봉부를 하우징(21)과 필터요소(10)의 사이의 제자리에 유지하기 위해 스프링이나 클램프들이 요구되지도 않는다.
앞서의 설명에 의해 여기에서 설명한 장치나 밀봉부를 이용함으로써 앞서 설명한 목적을 이룰 것임을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 어떤 변화에도 본발명의 범위 및 정신을 벗어나지 못할 것이며, 여과장치(20)와 필터요소(10)의 특정한 구성요소의 선택은 본발명의 범위를 벗어남이 없이 이루어지는 것으로 보아야 한다. 특히, 앞서 설명했듯이, 본발명을 위한 필터요소는 수지가 스며 있고 접착된 섬유형태의 필터요소들에 제한될 필요는 없다. 또한, 필터요소(10)상에 밀봉부(18)를 유지하는 기타의 수단이 앞서 설명한 스커트(46)나 제7도와 제8도에 기재된 밴드를 대신할 수 있다. 본발명의 범위는 첨부된 청구범위에 포함되는 모든 변화 및 변경도 포함할 것이다.

Claims (33)

  1. 필터요소(a filter element)등과 하우징(a housing)의 사이에서 상호작용하는 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부(a compressible differential pressure energiaed seal)에 있어서,
    큰 개방단부(a large open end)와 작은 개방단부(a small open end)를 갖는 압축성 부분(a compressible portion)및,
    상기 작은 개방단부에서 압축성 부분에 대해 일체식으로 부착되고 바깥쪽으로 연장하는 환형 플랜지(an annular flange)를 포함하고,
    상기 큰 개방단부는 상기 하우징을 향하고 있으며 상기 하우징과 접촉하고 있고, 상기 작은 개방단부는 상기 필터요소를 향하고 있으며,
    상기 플랜지는 상기 필터요소와 작동상 서로 통하는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플랜지가 상기 필터요소와 기계적으로 맞물리는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플랜지가 접착제(an adhesive)에 의해 상기 필터요소에 대해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플랜지는 필터요소에 대해 열접(thermally bonding)되어 있는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  5. 제2항에 있어서, 상기 필터요소와 작동상 맞물려 있는 상기 플랜지에 대해 일체식으로 연결된 스커트(a skirt)를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  6. 제5항에 있어서, 상기 필터요소가 다수의 주위방향의 홈들을 갖고, 상기 스커트는 상기 필터요소의 한쪽의 단부의 둘레의 상기 플랜지의 외주로부터 연장하며 상기 필터요소의 하나 이상의 상기 홈에 의해 수용되는 말단부에서 하나 이상의 안쪽으로 향한 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  7. 제5항에 있어서, 상기 필터요소가 상기 스커트를 수용하기 위한 오목부 수단을 가지며, 상기 스커트는 상기 오목부 수단이 상기 플랜지로부터 연장하고 상기 밀봉부가 상기 오목부 수단으로부터 분리되는 것을 방지하기 위한 깔쭈기수단(barb means)을 갖는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  8. 제5항에 있어서, 상기 밀봉부를 상기 필터요소에 대해 유지하는 독립적인 유지수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  9. 제8항에 있어서, 상기 필터요소는 내주영역(an inner circumferential area)을 갖고, 상기 스커트는 상기 압축성 부분과 상기 플랜지의 계면으로부터 연장하며 상기 필터요소의 내주영역에 접촉하고, 상기 독립적인 유지수단은 상기 스커트가 상기 유지수단과 상기 필터요소의 내주영역의 사이에 고정되도록 상기 스커트가 상기 필터요소내에 맞물린 상태를 강제로 유지하는 것을 특징으로 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  10. 제8항에 있어서, 상기 필터요소는 외면영역(an outer surface area)을 갖고, 상기 스커트는 상기 플랜지의 외주로부터 연장하며 상기 필터요소의 외면영역에 접촉하고, 상기 독립적인 유지수단은 상기 스커트가 상기 유지수단과 상기 필터요소의 외면영역의 사이에 고정되도록 상기 스커트가 상기 필터요소의 둘레에 맞물린 상태를 강제로 유지하는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  11. 제1항에 있어서, 상기 하우징과 상기 필터요소를 정합(aligning)시키기 위한플랩수단(flap means)을 부가적으로 포함하고, 상기 플랩수단은 상기 압축성 부분과 상기 플랜지의 사이의 계면과 일체를 이루고 그러한 계면으로부터 안쪽으로 연장하는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  12. 제11항에 있어서, 상기 하우징은 내부에 축선방향으로 배치된 중심맞춤용 로드를 포함하고, 거기에서, 상기 플랩수단은 상기 필터요소를 상기 하우징속에 적절히 정합시키기 위해 상기 중심맞춤용 로드와 접촉하는 하나 이상의 플랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  13. 제1항에 있어서, 상기 밀봉부가 열경화성 고무(a thermoset rubber)로 된 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  14. 제1항에 있어서, 상기 밀봉부가 열가소성 탄성체(a thermoplastic elastomer)로 된 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  15. 제14항에 있어서, 상기 플랜지가 상기 필터요소에 대해 열접(thermally bonding)된 디스크(a disc)에 대해 작동상 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  16. 제15항에 있어서, 상기 디스크가 열가소성 물질로 된 것을 특징으로 하는 필터요소를 위한 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부.
  17. 필터요소(a filter element)의 하나 이상의 단부에 작동상 배치된 압축성 차압에너지를 갖는 밀봉부(a compressible differential pressure energiaed seal)가 중공형 코어(a hollow core)를 한정하는 내주영역(an inner circumferential area)과 외면영역(an outer surface area) 및 양단부(opposed ends)들을 갖는 일반적으로 다공적이고 관형인 필터요소와 조합된 조합체에 있어서,
    상기 밀봉부가 큰 개방단부(a large open end)와 작은 개방단부(a small open end)를 갖는 압축성 부분과,
    상기 작은 개방단부에서 상기 압축성 부분에 대해 일체식으로 부착되고 바깥쪽으로 방사방향으로 연장하는 환형 플랜지(an annular flange)를 포함하고,
    상기 플랜지는 상기 밀봉부가 배치되는 상기 필터요소의 단부와 작동상 서로 통하는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  18. 제17항에 있어서, 상기 플랜지가 상기 필터요소와 기계적으로 맞물리는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  19. 제17항에 있어서, 상기 플랜지가 접착제(an adhesive)에 의해 상기 필터요소에 대해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  20. 제17항에 있어서, 상기 플랜지는 필터요소에 대해 열접(thermally bonding)되어 있는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  21. 제18항에 있어서, 상기 밀봉부는 상기 필터요소와 작동상 맞물려 있는 상기 플랜지에 대해 일체식으로 연결된 스커트(a skirt)를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  22. 제21항에 있어서, 상기 필터요소가 다수의 주위방향의 홈들을 포함하며, 상기 스커트는 상기 필터요소의 단부의 둘레의 상기 플랜지의 외주로부터 연장하며 상기 필터요소의 하나 이상의 상기 홈에 의해 수용되는 말단부에서 하나 이상의 안쪽으로 향한 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  23. 제21항에 있어서, 상기 필터요소가 상기 스커트를 수용하기 위한 오목부 수단을 가지며, 상기 스커트는 상기 오목부 수단이 상기 플랜지로부터 연장하고 상기 밀봉부가 상기 오목부 수단으로부터 분리되는 것을 방지하기 위한 깔쭈기수단(barb means)을 갖는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  24. 제21항에 있어서, 상기 밀봉부를 상기 필터요소에 대해 유지하는 독립적인 유지수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  25. 제24항에 있어서, 상기 필터요소는 내주영역(an inner circumferential area)을 갖고, 상기 스커트는 상기 압축성 부분과 상기 플랜지의 계면으로부터 연장하며 상기 필터요소의 내주영역에 접촉하고, 상기 독립적인 유지수단은 상기 스커트가 상기 유지수단과 상기 필터요소의 내주영역의 사이에 고정되도록 상기 스커트가 상기 필터요소내에 맞물린 상태를 강제로 유지하는 것을 특징으로 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  26. 제24항에 있어서, 상기 필터요소는 외주영역(an outer surface area)을 갖고, 상기 스커트는 상기 플랜지의 외주로부터 연장하며 상기 필터요소의 외면영역에 접촉하고, 상기 독립적인 유지수단은 상기 스커트가 상기 유지수단과 상기 필터요소의 외면영역의 사이에 고정되도록 상기 스커트가 상기 필터요소의 둘레에 맞물린 상태를 강제로 유지하는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  27. 제17항에 있어서, 상기 하우징과 상기 필터요소를 정합(aligning)시키기 위한 플랩수단(flap means)을 부가적으로 포함하고, 상기 플랩수단은 상기 압축성 부분과 상기 플랜지의 사이의 계면과 일체를 이루고 그러한 계면으로부터 안쪽으로 연장하는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  28. 제27항에 있어서, 상기 필터요소의 중앙에 배치되어 상기 필터요소와 작동상 통하는 로드수단을 갖는 하우징을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  29. 제28항에 있어서, 상기 플랩수단이 상기 필터요소를 상기 하우징속에 적절히 정합(aligning)시키기 위해 상기 로드수단과 접촉하는 하나 이상의 플랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  30. 제17항에 있어서, 상기 밀봉부가 열경화성 고무(a thermoset rubber)로 된 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  31. 제17항에 있어서, 상기 밀봉부가 열가소성 탄성체(a thermoplastic elastomer)로 된 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  32. 제31항에 있어서, 상기 플랜지가 상기 필터요소에 대해 열접(thermally bonding)된 디스크(a disc)에 대해 작동상 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
  33. 제32항에 있어서, 상기 디스크가 열가소성 물질로 된 것을 특징으로 하는 밀봉부와 필터요소의 조합체.
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