KR200379860Y1 - 스핀-온 필터 요소 및 대응 필터 헤드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 입구(16)와 출구(18)을 구비한 필터 헤드(10) 및 스핀-온 연료 필터 요소(12)에 관한 것이다. 나사식 니플은 필터 헤드의 기부로부터 연장되고 중심 유동 통로(77)를 포함한다. 유동 통로(77)에 위치된 밸브 부재(80)는 정상적으로 폐쇄된다. 밸브 부재(80)는 니플(76)로부터 외향으로 연장된 나사 형성부(85)를 포함한다. 필터 요소(12)는 상하 단부 캡(96, 97)을 포함한다. 필터 요소(12)는 탭 플레이트(122)를 구비한 하우징(92)에 위치된다. 탭 플레이트(122)는 필터 요소(12)를 니플(76)로 나사결합하기 위한 나사식 중심 개구(124)를 포함한다. 상단부 캡(96)은 밸브 부재(80) 위로 나사결합되는 나사식 슬리브(18)를 지지한다. 슬리브/밸브 부재 조합은 탭 플레이트/니플 조합과 상이한 나사 피치를 갖고, 이는 필터 요소가 필터 헤드에 설치될 때 밸브 부재(80)를 개방 위치로 이동시킨다.

Description

스핀-온 필터 요소 및 대응 필터 헤드 {SPIN-ON FILTER ELEMENT AND CORRESPONDING FILTER HEAD}

본 고안은 액체 여과 시스템에 관한 것이고, 특히 스핀-온 형태의 필터 요소 및 그에 대한 필터 헤드에 관한 것이다.

디젤 연료 또는 가솔린과 같은 액체 석유 연료에 의해 동력이 가해지는 차량은 전형적으로 연료 필터를 포함하는 연료 시스템을 구비한다. 연료 필터는 먼지 입자 또는 물과 같은 오염물이 그 오염물이 손상을 야기할 수 있는 시스템의 다른 부품에 도달할 위험을 최소화하도록 작동한다.

종래 기술에 공지된 많은 형태의 연료 필터가 있다. 몇몇은 미립자 여과법만을 공급한다. 다른 것은 여과법 및 물 분리를 제공한다. 큰 차량용 연료 필터에 대한 인기있는 형상은 차량 연료 시스템의 연료 라인에 연결된 정적 헤드를 포함한다. 교체가능한 요소는 보통 "스핀-온(spin-on)" 방식으로 헤드에 부착된다. 요소는 그 요소가 오염물에 의해 막히는 것을 방지하도록 주기적으로 교체될 수 있다.

이러한 스핀-온 요소가 가진 하나의 문제점은 필터 요소가 필터 헤드로부터 제거될 때 헤드에 잔류하는 임의의 연료가 헤드로부터 조작자, 주변 엔진 및/또는 지면으로 유출될 수 있다는 것이다. 이는 청결 및 환경적 관점에서 바람직하지 않다. 공기는 또한 헤드로 진입하여 연료 시스템의 나머지의 하류로 보내진다. 이는 하류 부품의 손상뿐 아니라 작동 개시중 엔진의 거친 작동을 야기할 수 있다.

다른 문제는 상이한 효율, 적용물 및/또는 특성을 가진 필터 요소가 간혹 동일한 필터 헤드 상에 끼워질 수 있다는 것이다. 연료의 적절한 여과를 보증하도록 사용된 요소를 동일하거나 유사한 형태의 요소로 교체하는 것은 중요하다. 또한, 요소를 설치한 채로 엔진을 가동하는 것이 중요하다. 또한, 요소를 설치하는 것을 실패하는 것은 하류 부품에 손상을 야기할 수 있다.

임의의 요소는 그 요소가 임의의 필터 헤드에만 적합할 수 있도록 고안되고, 그 필터는 이러한 필터 요소가 설치되지 않으면 작동하지 않는다. 예를 들어, 클라우젠(Clausen)의 미국 특허 출원 제5,643,446호(US-A-5,643,446)는 필터 요소 상의 연장된 돌출부에 의해 작동되는 필터 헤드의 밸드를 도시하고 개시한다. 돌출부는 요소 상의 단부 캡 중 하나로부터 상방으로 연장되고 요소가 헤드에 부착될 때 밸브 요소를 상방(내향)으로 밀어 필터 헤드 안으로 넣는다. 일반적으로 밸브는 만약 (돌출부가 없는) 부적절한 요소가 설치되거나 또는 어떤 요소도 존재하지 않으면 폐쇄된 채로 유지된다. 또한 밸브는 요소가 교체될 때 필터 헤드로부터 연료가 유출되는 것을 방지하고 공기가 필터 헤드로 진입하는 것을 방지한다.

클라우젠 필터는 많은 저압 적용물에 유용하지만, 필터 헤드의 밸브는 고압 적용물에 개방될 수 있다. 이는 압력이 스프링의 균열력(cracking force) 이상으로 증가할 때 연료 압력이 스프링 편향식 밸브를 내향으로 가압하여 헤드 안으로 넣을 수 있기 때문이다. 따라서, 강한 스프링 및 강성 밸브 요소는 밸브를 폐쇄 위치에 유지시키는데 사용된다. 그러나, 강한 스프링을 갖고 필터 헤드에 필터 요소를 조립하는 것은 더욱 어려울 수 있다. 또한, 강한 스프링 및 강성 밸브 요소는 필터 요소의 돌출부가 강화되어야 하므로 필터 요소뿐 아니라 필터 헤드의 복잡성 및 비용을 더할 수 있다. 이러한 모든 조치에서 조차, 밸브의 바람직하지 않은 개방은 몇몇 고압 상황에서 발생할 수 있다.

따라서, 단순하고 소형이며 조립하기 용이하고, 필터 요소가 단지 특정 필터 헤드에 사용될 수 있고 필터가 설치되는 이러한 필터 요소가 설치되지 않으면 작동하지 않는 스핀-온 필터 요소 및 필터 헤드에 대한 요구가 있다고 여겨진다. 또한, 필터 요소가 제거될 때 필터 헤드는 연료가 헤드로부터 유출되는 것을 방지하고 공기가 헤드로 진입하는 것을 방지하는 필터에 대한 요구가 있다고 여겨진다.

도1은 본 고안의 원리에 따라 구성된 필터의 정 사시도이다.

도2는 도1의 선 2-2에 의해 설명된 평면을 따라 실질적으로 취해진 필터의 측단면도이다.

도3은 도1의 선 3-3에 의해 설명된 평면을 따라 실질적으로 취해진 필터의 측단면도이다.

도4는 필터 요소가 제거된 도2와 유사한 확대 측 단면도이다.

도5는 필터 요소가 제거된 도3과 유사한 확대 측 단면도이다.

도6은 필터 헤드에 대한 밸브 조립체의 사시도이다.

도7은 도4의 선 7-7에 의해 설명된 평면을 따라 실질적으로 취해진 필터의 측단면도이다.

도8은 필터 요소의 단부 도면이다.

본 고안의 일 태양에 따르면, 중심축을 둘러싸고 하우징 내에 배치된 여과 매질 링과 원통형 하우징을 포함하는 필터 요소를 제공한다. 여과 매질 링은 제1 및 제2 단부와 여과 매질 링의 제1 및 제2 단부에 제1 및 제2 단부 캡을 포함한다. 제1 단부 캡은 제1 피치의 나사를 구비한 제1 환형 나사 형성부를 포함하고, 제1 피치와 상이한 제2 피치의 나사를 구비한 제1 환형 나사 형성부와 동축으로 정렬되고 하우징 내에 지지된 제2 환형 나사 형성부를 포함한다.

본 고안은 신규하고 특정의 스핀-온 형태의 필터 요소 및 그에 대한 필터 헤드를 제공한다. 요소가 제거될 때 연료는 필터 헤드로부터 유출되는 것이 방지되고 공기는 헤드로 진입되는 것이 방지된다. 필터 헤드는 또한 특정 필터 요소로만 사용될 수 있고, 필터는 이러한 필터 요소가 설치되지 않으면 작동되지 않는다.

본 고안에 따르면, 필터 헤드는 입구 및 출구 포트를 갖는다. 환형 입구 챔버는 헤드의 기부에 제공되고, 입구 포트에 유체식으로 연결된다. 나사식 니플은 중심에 위치되고 기부로부터 떨어져 축방향으로 돌출된다. 니플은 출구 포트에 유체식으로 연결된 내부 유동 통로를 포함한다. 연장되고 스프링 편향된 밸브 부재를 포함하는 밸브 조립체는 니플의 유동 통로에 위치된다. 밸브 부재는 보통 통로를 통해 유동을 방지하는 폐쇄된 위치 안으로 상향 편향된다. 일부의 밸브 부재는 니플로부터 외향으로 돌출한다. 외향 돌출부는 일련의 나사를 포함한다.

본 고안의 필터 요소는 링형 필터 매질을 둘러싸는 원통형 하우징을 포함한다. 바람직하게 하우징은 개방 제1 단부 및 제2 단부를 포함한다. 제2 단부는 폐쇄되거나 또는 개방될 수 있고 수집 보울(bowl)의 부착을 허용하는 수단을 포함할 수 있다. 단부 캡은 각각의 단부 캡의 환형부가 매질의 각각의 단부에 고정되어(예를 들어, 점착식으로 결합되어) 필터 매질의 각각의 단부에 제공된다. 탭 플레이트는 하우징의 필터 요소를 둘러싸고 하우징의 개방 단부에 고정된다. 탭 플레이트는 중심 나사식 개구 및 중심 개구로부터 외향 방사형으로 이격된 일련의 주연 개구들을 포함한다. 중심 탭 플레이트 개구는 필터 요소가 필터 헤드로 나사결합되도록(회전결합되도록) 필터 헤드 상의 나사식 니플과 협력한다. 주연 개구들은 요소가 필터 헤드에 부착될 때 필터 헤드의 입구 챔버로부터 연료를 수용하도록 위치된다.

필터 요소는 탭 플레이트의 중심 개구와 동축으로 정렬되어 요소의 내부로 나사식 슬리브를 지지한다. 나사식 슬리브는 밸브 부재가 개방 위치로 이동하도록 필터 요소가 헤드로 나사결합될 때 필터 헤드의 나사식 밸브 부재와 협력한다. 밸브 부재/슬리브 조합 상의 나사 피치(각)는 바람직하게는 니플/탭 플레이트 조합의 나사 피치보다 크고, 이는 니플을 통해 유동을 허용하면서 필터 요소가 필터 헤드로 나사결합될 때 밸브 부재가 니플로부터 외향 축방향으로 끌려지거나 또는 견인되게 한다. 나사식 슬리브는 필터 요소에서 슬리브를 중심으로 견고하게 지지하는 다른 수단에 의해 또는 상단부 캡으로부터 매질 안에서 내향 축방향으로 연장된 환형 벽의 내단부에서 방사 단부벽 상에 지지될 수 있다. 유체는 방사 단부벽 방사 지지부의 개구를 관통하여 니플의 중심 통로로 다음에 필터 요소가 설치될 때 필터 헤드의 출구로 보낼 수 있다. 나사식 슬리브, 방사 단부벽 및 환형 내부벽은 바람직하게는 단부캡의 환형부와 일체식(더욱 바람직하게는, 단일체)으로 형성된다.

상술된 바와 같이, 필터 헤드로 필터 요소의 나사결합은 밸브 부재가 개방 위치로 이동하게 한다. 이는 연료가 필터 요소로부터 필터 헤드의 출구로 유동할 수 있게 한다. 필터 요소의 결합해제는 밸브 부재가 폐쇄 위치로 이동하게 한다. 이는 공기가 헤드로 진입하는 것을 방지하고 요소가 제거될 때 연료 시스템의 잔유물 하류로 통과하는 것이 방지된다. 이는 또한 요소가 변하는 동안 연료가 헤드로부터 유출되는 것을 방지한다.

필터 요소의 나사식 슬리브는 임의 길이, 직경 및 나사 피치를 가진 단지 하나의 슬리브가 밸브 부재를 개방 위치로 견인하도록 밸브 부재의 나사를 적절하게 결합시키도록 크기가 정해지고 형성된다. 슬리브는 다양한 요소를 구비하여 상이한 형상을 가질 수 있고, 각각은 특정 필터 헤드에 대응된다. 더욱이, 밸브 조립체는 만약 부적절한 요소가 설치되면 연료가 정상적으로 밸브 부재를 폐쇄 위치로 압박하도록 구성되고, 이는 밸브 요소가 고압 상황에서 개방되는 것을 방지한다. 결과적으로, 단지 하나의 적절한 필터 요소는 필터 헤드와 관련하여 작동하고, 필터 헤드는 적절한 필터 요소가 설치되지 않으면 작동하지 않는다.

본 고안은 첨부된 도면의 예에 의해 개략적으로 도시된다.

도면 중 먼저 도1 내지 도3에서, 본 도안의 원리에 따라 구성된 일반적으로 10으로 나타내는 필터 헤드, 일반적으로 12로 나타내는 스핀-온 필터 요소를 포함하는 필터 조립체(9)가 도시된다. 필터 요소(12)는 본 명세서에서 더욱 상세히 후술되듯이 필터 헤드에 부착되어 있게 도시되고 필터 헤드(10) 상에 회전결합(및 회전결합해제)되도록 형성된다.

필터 헤드(10)는 입구 통로(또는 포트)(16) 및 출구 통로(또는 포트)(18)를 구비한 기부(14)를 포함한다. 본체는 헤드가 한쪽 측면으로부터 연료 시스템 안으로 용이하게 연결될 수 있게 다중 입구 및 출구 통로를 구비하여 도시된다. 임의의 적용물이 하나 이상의 입구 및/또는 출구 통로를 사용할 수 있지만 (도시되지 않은) 플러그는 전형적으로 사용되지 않는 통로 안으로 삽입된다. 더욱이 필터 헤드는 차량 상에 필터 헤드의 장착을 용이하게 하기 위해 장착 플레이트(26)를 포함한다.

입구(16)는 종래 방식으로 차량의 연료 탱크에 차례로 연결되는 (도시되지 않은) 연료 라인에 연결된다. 입구(16)는 또한 필터 헤드에 입구 챔버(30)와 유체식 연통된다. 챔버(30)는 환형 형상을 갖고 필터 헤드의 바닥부로 개방한다. 도시되지 않았지만, 적절한 체크 밸브 및/또는 프라이밍 펌프(priming pump)는 원하면 필터 헤드에 포함될 수 있다. 이러한 체크 밸브의 설명에 대한 참고는 미국 특허 제5,362,392호 및 제5,207,898호에 구비될 수 있다.

이제 도4 및 도5에서, 일반적으로 76으로 나타내는 원통형 니플은 필터 헤드 기부(14) 상의 중심에 구비되고 그로부터 외향(하방)으로 연장된다. 바람직하게는 니플(76)은 기부와 단일체로 형성되고, 그 상단부에서 출구 통로(18)에 유체식 연결된 중심 원통형 통로(77)를 포함한다. 나사(78)는 니플의 외부면 상에 구비된다.

일반적으로 79로 나타내는 밸브 조립체는 니플 내의 중심에 구비된다. 밸브 조립체(79)는 연장된 밸브 부재(80), 환형 시일 또는 가스켓(81) 및 압축 스프링(82)을 포함한다. 또한, 도6에 도시된 바와 같이, 밸브 부재(80)는 본체(83)의 하나의(상부) 표면으로부터 상향 축방향으로 돌출된 일련의 연장된 핑거(84)를 구비한 원형 본체(83)와, 본체(83)의 대향(하부) 표면으로부터 하향 축방향으로 연장된 원통형 결합부(85)를 포함한다. 결합부(85)는 그 외부면, 및 바람직하게는 원뿔형 팁(87)에서 종지하는 말단부에 나사(86)를 포함한다. 후술되듯이, 니플(76) 상의 나사(78)는 밸브 부재(80) 상에 나사(86)의 나사 피치(각)와 바람직하게는 상이한 나사 피치(각)을 갖는다.

스프링(82)은 니플 내로 밸브 부재를 내향으로(상향으로) 편향시킨다. 스프링(82)은 핑거(84)의 상단부에서 방사형으로 외향 돌출 탭(88)과 환형 가스켓(81)의 상부(내부) 표면 사이에 연장된다. 가스켓(81)은 압축끼움되거나 또는 다르게는 니플의 말단부 내에 고정되고, 밸브 부재가 니플 내에 중심 고정되지만 그 안에서 축방향으로 이동하도록 밸브 부재의 연장 핑거보다 다소 큰 중심 개구를 갖는다. 밸브 부재의 본체(83)는 환형 시일 가스켓보다 더 넓고, 스프링(82)은 유체 기밀식 시일을 제공하도록 시일/가스켓의 하부면에 대해 밸브 부재의 본체를 편향시킨다. 핑거(84)는 바람직하게는 스프링이 밸브 부재에 대해 균등한 압력을 가하도록 본체(83) 주위에 균등하게 이격된다. 이러한 네 개의 핑거가 도시되었지만, 핑거의 수는 특정 실시예에 따라 변할 수 있는 것을 이해해야 한다.

시일(81)은 밸브 부재가 니플로부터 내외향 축방향으로 용이하게 이동할 수 있도록 핑거(84)를 수용하고 안내하는 도면번호 88과 같은 노치 또는 채널을 포함한다. 본체(83) 및 시일(81)의 주연부는 바람직하게는 니플의 밸브 부재를 밀봉하고 위치시키기에 용이하도록 상호 테이퍼지거나 또는 모따기된 표면을 갖는다. 이에 따라, 스프링 조립체는 초기에 예비 조립되고 니플 안으로 들어 올려진다. 시일과 노치의 마찰 끼움은 밸브 부재가 니플에 대해 회전하는 것을 방지하지만, 밸브 부재가 니플로부터 내외향 축방향으로 용이하게 이동하게 한다. 밸브 부재는 스프링(82)에 의해 니플로부터 외향으로 편향된다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 필터 요소(12)는 필터 매질(93) 링을 둘러싸는 하우징(92) 또는 원통형 흡수통(canister)을 포함한다. 매질 링(93)은 바람직하게는 특정 적용물에 대해 적절한 종래 형태의 매질이다. 매질 링(93)은 중심 원통형 챔버(94)를 둘러싸고, 주연 환형 챔버(95)는 매질 링(93)과 흡수통(92) 사이에 한정된다. 제1 단부 캡(96)은 매질의 일(상부) 단부에 구비되지만, 제2 단부 캡(97)은 매질의 제2(하부) 단부에 제공된다. 제2 단부 캡(97)은 관통하는 유체 유동을 방지하기 위해 매질의 하단부를 전체 폐쇄하고, 매질의 단부에 고정된(예를 들어, 점착식으로 결합된) 평평한 환형 본체부(98) 및 매질 링의 외부면의 일부를 둘러싸는 짧은 환형 스커트(99)를 포함한다.

제2 단부 캡(97)은 압축 스프링(100) 상에 지지되고, 이는 그 자체가 흡수통의 하단부(101)에 대해 지지된다. 스프링(100)은 요소가 흡수통 내에 이동하고 진동하는 것을 방지한다. 또한, 흡수통은 측벽(102)을 포함하고, 이는 하단부(101)가 용접 또는 납땜에 의해 측벽(102)에 부착되고 분리된 부품일 수 있지만 바람직하게는 롤 씨밍(roll seaming) 또는 스핀-포밍(spin-forming)에 의해 하단부(101)와 일체식으로 형성된다. 요소의 하단부는 또한 수집 보울의 부착을 허용하도록 전체 개방될 수 있고, 이는 본 기술 분야에서 숙련된 기술자들에게 공지되어 있다. 이러한 필터 요소 및 수집 보울의 조합에 관한 설명은 미국 특허 제5,207,898호 및 제4,740,299호에서 알 수 있다.

제1 단부 캡(96)은 또한 매질의 상단부에 고정된(예를 들어, 점착식으로 결합된) 평평한 환형부(111) 및 매질의 일부를 둘러싸고 하방으로 연장된 짧은 환형 스커트(112)를 포함한다. 구멍없는 환형 측벽(114)은 내향으로 경계를 이루고 환형부(111)로부터 내향 축방향으로 연장되고, 바람직하게는 매질 링(93)과 방사상 이격 관계로 연장된다. 평평한 환형 단부벽(115)은 측벽(114)의 축방향 내단부에 연결되고 이를 가로질러 방사상으로 돌출한다. 중심 환형 슬리브(118)는 단부벽(115)과 내향으로 경계를 이루고 요소의 중심축 "A"와 동축으로 단부벽으로부터 더욱 내향 축방향으로 연장된다. 하나 이상의 개구(119)(도2)는 측벽(114)과 슬리브(118) 사이에서 단부벽(115)에 형성된다. 개구(119)의 수 및 치수는 특정 적용물에 따라 결정될 수 있다.

환형 단부벽은 하우징에서 슬리브(118)를 중심으로 지지하는 단지 하나의 방식이다. 슬리브(118)는 대체 수단을 사용하여 지지될 수 있고, 요소 내에 다른 위치로부터 지지될 수 있다. 예를 들어, 슬리브는 벽(114)으로부터 내향으로 연장된 스포크를 방사형으로 연장함으로써 지지될 수 있거나, 또는 제1 단부 캡(96) 대신 제2 단부 캡(97)에 직접 연결될 수 있다. 다른 적절한 부착 수단 및 위치는 부착 수단이 요소 내에서 슬리브를 중심으로 지지하기만 하면 본 기술 분야에 숙련된 기술자들에게 이해된다.

임의의 경우, 슬리브(118)는 내부 나사(120)를 포함한다. 슬리브(118) 상의 나사(120)의 나사 피치(각)는 바람직하게는 밸브 부재(85) 상의 나사(86)의 나사 피치(각)에 매치되어서 슬리브는 밸브 부재로부터 용이하게 나사결합되거나 나사결합해제될 수 있다. 밸브 부재(80) 상의 원뿔 팁(87)은 슬리브(118)에 대해 밸브 부재를 적절하게 위치시키고 삽입하는 것을 용이하게 한다.

바람직하게는 제1 및 제2 단부 캡(96, 97) 각각은 제1 단부 캡(96)의 환형부(111)와 일체적(및 더욱 바람직하게는 단일체)으로 형성된 환형 측벽(114), 방사식 단부벽(115) 및 나사식 슬리브(118)와 일 피스의 단일체로 형성된다. 단부 캡 및 특히 제1 단부 캡(96)의 환형벽(114), 환형부(111)는 분리된 피스로 형성될 수 있고 (땜납, 용접 등에 의해) 적절한 방식으로 함께 고정된다.

탭 플레이트(122)는 하우징의 상단부(123)를 폐쇄한다. 또한, 도8에 도시된 바와 같이, 탭 플레이트(122)는 바람직하게는 종래 탭 플레이트이고, 하우징의 중심축 "A"와 동축이고 또한 슬리브(118)와 동축인 중심 원형 개구(124)를 포함한다. 일련의 주연 개구(126)는 필터 헤드의 환형 입구 챔버(30)로부터 유동을 수용하도록 위치되고 중심 개구로부터 방사상 외향으로 이격되어 탭 플레이트에 구비된다. 주연 개구(126)의 수는 유동 조건에 따라 변할 수 있다. 탭 플레이트는 중심 개구(124)와 경계를 이루고 내향 축방향으로 단거리 돌출된 내측 방향(turn-in) 환형 플렌지(128)를 포함한다. 내향 지시된 나사(130)는 탭 플레이트의 내측 방향 플렌지(128) 상에 형성된다. 나사(130)는 바람직하게는 니플(76) 상의 나사(78)와 동일한 나사 피치(각)를 구비하여 탭 플레이트는 니플에 용이하게 나사결합 및 나사결합해제될 수 있다. 환형 크림프 플레이트(132)는 하우징에 탭 플레이트(122)를 고정시킨다. 크림프 플레이트(132)는 종래의 방식으로 하우징(92)의 개방 단부(123) 주위에 크림프된다.

크림프 플레이트(132)는 환형 탄성 가스켓(134)을 수용하는 외향 대면 환형 홈을 포함한다. 가스켓(136)은 필터 요소가 필터 헤드와 필터 요소 사이의 연료 누설을 방지하도록 필터 헤드와 조립될 때 필터 헤드의 본체(14)에 대해 밀봉된다.

탄성 환형 가스켓(136)(도2)는 또한 니플(76)과 탭 플레이트의 내측 방향 플렌지(128) 사이에 위치된다. 가스켓(134)은 필터 요소가 필터 헤드에 나사결합될 때 니플(76)의 외부면에 대해 밀봉되고, 필터 요소를 관통하는 청결한 연료로부터 오염된 연료를 유체식으로 분리한다. (도시되지 않은) 얇은 막은 필터 요소가 필터 헤드에 부착되기 전에 오염물이 필터 요소의 청결한 측면을 진입하는 것을 방지하기 위해 가스켓(136) 또는 슬리브(188)를 가로질러 구비될 수 있다. 밸브 부재(80)의 끝(87)은 필터 요소가 필터 헤드에 설치될 때 막을 천공한다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 밸브 부재(80)는 니플(76)을 통한 연료 유동을 방지하는 위치로 정상적으로 편향된다. 밸브 부재의 환형 본체(83)는 환형 시일(81)에 대해 정상적으로 밀봉된다. 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 요소가 필터 헤드에 나사결합될 때, 밸브 부재(80) 상의 나사는 슬리브(118) 상에 나사를 결합하고 니플로부터 밸브 부재를 외향으로 당긴다. 밸브 부재/슬리브 조합의 나사가 니플/탭 플레이트 조합의 나사와 상이한 피치 각을 갖고 바람직하게는 피치 각이 니플 탭 플레이트 조합에 대해서 보다 밸브 부재/슬리브 조합에 대해 더 크기 때문에, 밸브 부재는 필터 요소가 필터 헤드의 니플에 나사결합되는 양보다 더 큰 정도로 니플로부터 외향 축방향으로 당겨진다. 이는 밸브 요소가 환형 시일로부터 떨어져 당겨지게 되어 요소와 시일 사이에 유동 통로를 개방한다.

일 실시예에서, 밸브 부재/슬리브 조합의 나사 형성부는 5개의 인치 당 나사(TPI)를 갖지만, 니플/탭 플레이트 조합의 나사 형성부는 12 TPI를 갖는다. 이는 필터 요소가 필터 헤드에 완전히 나사결합될 때 밸브 부재를 0.250"(6.35mm) 당기는 것이 발견되었다. 물론, 나사의 피치/각 및 수는 특정 적용물 및 밸브 부재의 원하는 개구에 따라 변할 수 있다. 임의의 경우, 밸브 부재가 니플로부터 외향으로 견인될 때, 밸브 부재의 본체(83)는 환형 시일(81)을 구비한 시트(seat)로부터 떨어져 이동하여 연료가 본체(83)와 시일(81) 사이에서, 핑거(84) 사이에서 및 통로(77)를 통해 출구 통로(18)로 필터 요소의 중심 챔버(94)로부터 유동하게 한다.

필터 요소 상의 나사식 슬리브(118)는 일정 길이, 직경 및 나사 피치를 가진 단지 하나의 슬리브가 밸브 부재를 개방 위치로 견인하도록 밸브 부재(80) 상에서 나사를 적절하게 결합하도록 크기가 정해지고 형성된다. 슬리브는 다양한 요소 내에서 상이한 형상을 가질 수 있고, 각각은 특정 필터 헤드에 대응한다. 연료는 연료 압력이 정상적으로 밸브 부재를 폐쇄 위치로 가압하기 때문에 필터 요소가 부착되지 않을 때 고압 조건에서도 필터 헤드를 통해 유동하는 것이 방지된다. 결과적으로, 단지 하나의 적절한 필터 요소가 필터 헤드와 관련되어 작동하고, 필터 헤드는 필터 요소가 부착되지 않고서는 작동하지 않는다.

상술된 밸브 부재가 니플로부터 축방향으로 끌려질 때 개방 위치로 이동하지만, 덜 바람직하지만 밸브 부재가 니플 안으로 축방향으로 압박될 때 개방되도록 형성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 다음에, 밸브 부재는 스프링에 의해 외향으로 편향되어 니플의 일부와 밀봉 관계가 된다. 이러한 경우, 밸브/슬리브 조합의 피치 각은 니플/탭 플레이트 조합의 피치 각보다 작도록 선택되어 밸브 부재는 필터 요소가 필터 헤드 상에 설치될 때 개방된다. 고 연료 압력이 밸브를 개방시킬 수 있기 때문에 강한 스프링이 사용되지 않으면 이는 (가능하지만) 덜 바람직한 구성이다.

또한, 필터 요소를 필터 헤드에 고정시키기 위해 탭 링의 중심 나사식 개구와 다른 나사식 부착 수단을 필터 요소가 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 필터 요소에 대한 하우징의 개방 단부는 그 외주연부 주위에 링형 부재를 포함할 수 있고, 필터 헤드의 기부(14)는 대응하는 링형 부재를 가질 수 있고, 이는 필터 요소가 필터 헤드에 나사결합되게 한다. 이 협력하는 링형 부재는 예를 들어, "프라이밍 펌프를 구비한 연료 필터 조립체"라는 제목으로 2000년 5월 31일 출원된 젠슨(Jensen)의 미국 특허 출원 일련 번호 제09/583,957호에 도시되고, 본 명세서에서 참고로 병합된다. 이 경우, 밸브 부재/슬리브의 나사 피치는 필터 헤드와 필터 요소 링형 부재의 나사 피치와 상이하여(바람직하게는 더 커서) 밸브 부재는 헤드로 요소를 부착하는 동안 다시 개방된다. 또한, 원통형 벽(114)은 상단부 캡의 환형 본체부보다는 탭 플레이트(또는 하우징 개방 단부를 둘러싸는 임의의 부품)로 직접 고정될 수 있는 것이 가능하다. 다음에, 적절한 시일은 요소의 유체 우회(by-pass)를 방지하기 위해 환형 본체부와 원통형 벽 사이에 제공된다.

연료는 사실상 제한되지 않고 상술된 바와 같이 필터 헤드의 니플 구조물 및 필터 요소의 단부캡 구조물 및 필터 요소를 통해 유동한다. 요소가 교체될 때, 필터 헤드의 밸브 요소는 폐쇄되고, 이는 연료가 헤드로부터 낙하하거나 또는 유출되는 것을 방지하고 공기가 필터 헤드로 진입하는 것을 방지한다. 또한, 스크루형 밸브 부재는 고압 작동에서도 밸브 부재가 폐쇄된 채로 유지될 때 필터 헤드가 필터 요소를 설치하지 않고 사용되는 것을 방지한다. 결과적으로, 적절한 필터 요소는 필터 헤드와 관련하여 작동하고, 필터 헤드는 필터 요소가 부착되지 않으면 작동하지 않는다.

Claims (9)

1. 외피(92, 122)와, 중심 축을 둘러싸고 상기 외피(92, 122) 내에 배치된 여과 매질(93) 링과, 여과 매질 링(93)의 제1 및 제2 단부의 제1 및 제2 단부 캡(96, 97)을 포함하는 필터 요소에 있어서,

   상기 제1 단부 캡(96)은 제1 피치의 나사(120)를 가진 제1 환형 나사 형성부(118)를 포함하고, 상기 외피(92, 122)는 상기 제1 피치와 상이한 제2 피치의 나사(130)를 구비하고 제1 환형 나사 형성부(118)와 동축 정렬된 제2 환형 나사 형성부(128)를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단부 캡(96)에 고정되고 상기 여과 매질 링(93)의 중심으로 지지된 환형 측벽(114)을 더 포함하고, 환형 벽(115)은 제1 환형 나사 형성부(118)를 지지하는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
3. 제2항에 있어서, 상기 환형 측벽(114)의 축방향 내단부로부터 외피의 중심축을 향해 방사형으로 연장된 지지부(115)를 더 포함하고, 방사형 지지부(115)는 제1 환형 나사 형성부(118)를 지지하는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 환형 나사 형성부(128)는 상기 제1 환형 나사 형성부(118)보다 더 큰 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(92)의 일 단부에 고정된 탭 플레이트(122)를 더 포함하고, 상기 탭 플레이트(122)는 중심축과 동축인 중심 개구(124), 상기 중심 개구(124)로부터 방사형으로 외향 이격된 복수의 개구(126) 및 탭 플레이트(122)의 중심 개구(124)와 경계를 이루고 제2 환형 나사 형성부(118)를 구비하는 내측 방향 환형 플렌지(128)를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
6. 제5항에 있어서, 환형 측벽(146)과 내향으로 경계를 이루고 그에 의해 지지된 환형 가스켓(136)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 요소.
7. 제1항의 필터 요소(12)와, 입구(16) 및 출구(18)를 구비한 필터 헤드(10)와, 입구(16)와 유체 연통식으로 헤드(10)의 기부(14) 내의 챔버(30)와, 외향 지시된 나사(78)를 구비한 기부(14)로부터 떨어져 외향으로 돌출되고 필터 헤드(10)에서 출구(18)와 유체 연통식으로 유동 통로(77)를 갖는 중심 환형 니플(76)과, 상기 니플(76)에 대해 이동가능하게 위치되고 제1 위치에서 정상적으로 니플(76)을 통해 출구(18)로의 유동을 방지하고 니플(76)을 통해 출구(18)로의 유동을 허용하는 제2 위치로 이동가능한 밸브 부재를 포함하는 필터 조립체이며, 이에 의해 필터 요소(12)는 제2 환형 나사 형성부(128)와 니플(76) 사이의 나사식 협력에 의해 필터 헤드(10)로 회전결합될 수 있고, 제1 환형 나사 형성부(118) 상의 나사(120) 및 밸브 부재(80) 상의 나사(86)는 밸브 부재(80)가 제1 위치로부터 제2 위치로 이동하도록 협력하고,

   상기 밸브 부재(80)는 니플(76) 상의 나사(86)의 피치 각과 상이한 피치 각을 가진 외향 돌출부(85)의 외향 지시된 나사(86)를 구비하는 니플(76)로부터 외향 돌출부(85)를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 조립체.
8. 제7항에 있어서, 필터 헤드(10)의 밸브 부재(80)는 원형 본체(83), 상기 본체(83)의 일 표면으로부터 떨어져 축방향으로 돌출된 복수의 연장된 핑거(84), 및 상기 본체(83)의 대향 표면으로부터 떨어져 연장되고 밸브 부재의 외향 지시된 나사(86)를 구비한 연장된 결합부(85)를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 조립체.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 환형 나사 형성부(118)의 나사(120)는 제2 환형 나사 형성부(128)의 나사(130) 보다 더 큰 피치 각을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 요소.