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Dokumentenidentifikation DE60101578T2 30.09.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001286744
Titel VERLÄNGERUNGS- UND ARRETIEREINRICHTUNG FÜR TROPFFREIE FILTERELEMENTE UND BEHÄLTER DAFÜR
Anmelder Parker-Hannifin Corp., Cleveland, Ohio, US
Erfinder MAXWELL, Martin. C., Ripon, US;
CLAUSEN, D., Michael, Turlock, US;
KNIGHT, R., Steven, Modesto, US
Vertreter Becker und Kollegen, 40878 Ratingen
DE-Aktenzeichen 60101578
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.05.2001
EP-Aktenzeichen 019310887
WO-Anmeldetag 08.05.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/14759
WO-Veröffentlichungsnummer 0001091881
WO-Veröffentlichungsdatum 06.12.2001
EP-Offenlegungsdatum 05.03.2003
EP date of grant 17.12.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.2004
IPC-Hauptklasse B01D 29/21
IPC-Nebenklasse B01D 35/147   B01D 35/31   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Fluidfilter, und insbesondere Treibstofffilter für Fahrzeuge.

Viele Arten von Filtern (die auch als "Abscheider/Separatoren" bezeichnet werden) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Verwendung von Filtern zum Entfernen von Fremdstoffen und sonstigen Verunreinigungen aus Fluiden wie beispielsweise Treibstoffen und Ölen ist gemeinhin bekannt. Ein weitverbreiteter Typ einer Filtervorrichtung weist ein Gehäuse auf, das ein austauschbares ringförmiges Filterelement umschließt. Das Filterelement sorgt dafür, dass Verunreinigungen aus einem Treibstoff oder einem Öl entfernt werden, bevor der Treibstoff oder das Öl Systemkomponenten wie beispielsweise Treibstoffeinspritzpumpen oder Einspritzaggregaten zugeführt wird. Zusammenpassende Abschnitte des Gehäuses bilden eine innere Kapsel für das Filterelement, und die Gehäuseteile lassen sich zum Austauschen eines verbrauchten Filterelements voneinander trennen. Ein regelmäßiger Austausch des Filterelements ist erforderlich, um zu verhindern, dass das Filterelement so stark mit Verunreinigungen beladen wird, dass die Strömung behindert ist. Es ist bekannt, dass beim Austausch solcher Filterelemente Probleme auftreten können.

Ein Problem besteht darin, dass Filterelemente mit verschiedenen Größen und/oder Filterfähigkeiten häufig identische Befestigungkonstruktionen aufweisen und auf denselben Filterkopf passen. Das Verwenden eines falschen Filterelements kann allerdings eine unzureichende Motorleistung verursachen und möglicherweise unerwünschte Mengen an Fremdstoffen das System passieren lassen.

Ein weiteres Problem ist, dass es möglich ist, ein verbrauchtes Filterelement zu entfernen und die Gehäuseteile einfach wieder zusammenzubauen, ohne ein neues Filterelement einzusetzen. Falls in der Filtervorrichtung ein automatisches Ablassventil verwendet wird (siehe z. B. die Patentschrift US-A-5 468 386), kann es dazu kommen, dass Treibstoff oder Öl in den Abfluss gelangt, wenn kein Filterelement in dem Gehäuse eingesetzt ist. Der Motor läuft dann zwar möglicherweise (zumindest für eine kurze Zeitspanne) weiter, dies kann sich allerdings schädlich auf den Motor auswirken, insbesondere falls der Betrieb des Motors auf eine ununterbrochene Zufuhr von Öl oder Treibstoff von der Filtervorrichtung angewiesen ist.

Noch ein weiteres Problem besteht darin, dass beim Entfernen des Filterelements eine Person möglicherweise in Berührung mit dem Treibstoff/Öl und irgendwelchen an dem Filterelement haftenden Verunreinigungen kommt und sich die Hände beschmutzt. Der Mechaniker muss gewöhnlich nach unten in das Gehäuse fassen, um das Filterelement zu ergreifen, und kann mit in dem Gehäuse und auf dem Filterelement zurückgebliebenen Treibstoff oder Öl in Berührung kommen. Darüber hinaus kann beim Entnehmen des Filterelements ein daran haftender Treibstoff bzw, Öl auf die umgebenden Motorkomponenten tropfen und den Motor verschmutzen, oder was noch schlimmer ist, auf den Boden tropfen und Umweltprobleme schaffen.

Um einige dieser Probleme zu mildern und zumindest teilweise zu lösen, wurde die Filtervorrichtung entwickelt, die in der Patentschrift US-A-4 836 923 gezeigt ist, die dem Anmelden der vorliegenden Erfindung gehört. Diese Filtervorrichtung enthält ein einzigartiges austauschbares Filterelement, das an einem abnehmbaren Deckel befestigt ist. Das Filterelement weist eine in einer dem Deckel gegenüberliegenden Endkappe ausgebildete Öffnung auf, die es ermöglicht, das Filterelement abnehmbar auf einem länglichen Standrohr in dem Gehäuse anzuordnen. Das Filterelement wird entnommen, nachdem der Deckel von dem Gehäuse abgenommen (abgeschraubt) ist. Zwar wird auf diese Weise die Möglichkeit eines Hautkontakts mit dem Filterelement reduziert und damit auch eine mit einem Austausch eines Filterelements verbundene Verschmutzungsgefahr verringert, löst aber nicht ausreichend das Problem des Abtropfens von Treibstoff, Öl und Schmutz von dem Filterelement während dieses aus dem Gehäuse herausgenommen und über den Motor getragen wird.

Darüber hinaus wird der Deckel des Gehäuses in dem '923-Patent gewöhnlich mit jedem verbrauchten Filterelement entsorgt. Dies ist unter dem Gesichtspunkt der Umwelterhaltung und des anfallenden Feststoffabfalls unerwünscht, denn der Deckel ist in der Regel ein massives Teil aus Kunststoff oder Metall. Im Allgemeinen ist es erwünscht die Menge des zu entsorgenden Materials zu minimieren, insbesondere wenn ein zu entsorgendes Filterelement als Sondermüll zu behandeln ist und/oder sich nicht problemlos verbrennen lässt. Der Deckel trägt außerdem zu den Kosten des Austauschelements bei. Diese Konstruktion erhöht somit die Kosten des Austauschelements.

In dem '923-Patent ist es ebenso möglich, das Filterelement von dem Deckel zu trennen und den Deckel wieder an dem Gehäuse zu befestigen, ohne ein neues Filterelement einzusetzen. Daher löst dieser Konstruktionsentwurf nicht ausreichend die Probleme im Zusammenhang mit dem Betrieb eines Motors ohne eingebautes Filterelement.

Eine verbesserte Filtervorrichtung ist in der Patentschrift US-A-5 770 065 gezeigt, die ebenfalls dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung gehört. In diesem Patent ist in ähnlicher Weise im Innern des Gehäuses ein Standrohr vorgesehen, und im Inneren des Standrohrs ist ein mittels Federn vorgespanntes Ventilelement vorgesehen. Das Ventilelement ist im Ruhezustand geschlossen und kann durch einen auf einer Endkappe des Filterelements ausgebildeten Vorsprung in Eingriff genommen und in eine geöffnete Stellung gebracht werden, wenn das Filterelement ordnungsgemäß in dem Gehäuse eingesetzt ist. Das Ventil (und damit die Filtervorrichtung) wird ahne den korrekten Einbau eines Filterelements im Allgemeinen nicht aktiviert. Die in dem '065-Patent gezeigte Filtervorrichtung bewältigt zwar einige der im Zusammenhang mit dem früheren '923-Patent auftretenden Probleme, allerdings ist der Deckel in derselben Weise wie in dem '923 Patent an dem Filterelement befestigt, und es kann immer noch Treibstoff oder Öl auf den Motor und den umgebenden Bereich tropfen, wenn das Filterelement ausgetauscht wird. Außerdem ist es, wie in dem '923-Patent, möglich, den Deckel von dem Filterelement zu entfernen und wieder auf das Gehäuse zu schrauben, ohne ein neues Filterelement einzusetzen. Bei manchen mit hohem Druck arbeitenden Treibstoffsystemen ist es in der Tat möglich, dass sich das Ventilelement aufgrund des Drucks öffnet und ein Passieren von ungefiltertem Treibstoff zu den stromabwärts befindlichen Komponenten zulässt. Dies kann ebenfalls zu einer Schädigung des Motors führen.

Es wird daher angenommen, dass Bedarf nach einer weiteren Filtervorrichtung besteht, die die Verschmutzungs- und Umweltprobleme, die mit einem Austausch eines Filterelements verbunden sind, reduziert oder sogar eliminiert, und den Betrieb der Filtervorrichtung ohne ein geeignetes Filterelement verhindert.

Erfindungsgemäß ist eine neue und einzigartige Filtervorrichtung geschaffen, die verhindert, dass ein ungeeignetes Filterelement in der Filtervorrichtung verwendet wird, und einen Betrieb der Filtervorrichtung ohne ein an Ort und Stelle Befindliches Filterelement ausschließt. Die Verschmutzungs- und Umweltprobleme während eines Austausches eines Filterelements werden bedeutend verringert, wenn nicht eliminiert. Das Filterelement ist ferner einfach aufgebaut und lässt sich kostengünstig herstellen.

Die Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst ein austauschbares Filterelement mit einem Ring aus Filtermaterial und einer Endkappe, die mit beiden Enden des Filtermediums abdichtend verbunden ist. Ein innerer Trägerkern ist an einer Stirnwand des Filtergehäuses befestigt, und eine der Endkappen des Filterelements weist eine zentrale Öffnung auf, so dass sich das Filterelement abnehmbar von dem Trägerkern aufnehmen lässt. Der Trägerkern sorgt für einen innenliegenden Halt des Filterelements, so dass es möglich ist das Filterelement ausschließlich aus Materialien herzustellen, deren Verbrennung unproblematisch ist.

Eine Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung ist an dem Trägerkern vorgesehen. Die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung dient dazu, eine Befestigung des Deckels des Gehäuses an dem Gehäusegrundkörper zu verhindern, solange kein geeignetes oder überhaupt kein Filterelement in dem Gehäuse eingesetzt ist. Die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung umfasst ein Umgehungselement und ein Verriegelungselement. Das Umgehungselement ist eng anliegend und gleitend in dem Verriegelungselement aufgenommen, während das Verriegelungselement eng anliegend und gleitend in dem Trägerkern aufgenommen ist. In einem Ausführungsbeispiel weisen sowohl das Verriegelungselement als auch das Umgehungselement vergrößerte Köpfe auf, wobei der vergrößerte Kopf des Umgehungselements über dem vergrößerten Kopf des Verriegelungselements liegt. Eine Hauptfeder erstreckt sich zwischen einer Schulter auf dem Trägerkern und dem vergrößerten Kopf des Verriegelungselements, um das Verriegelungselement und das Umgehungselement weg von dem Trägerkern in Richtung nach außen vorzuspannen.

Wenn das Verriegelungselement und das Umgehungselement sich in deren äußerer Position befinden, drückt das körperferne innere Ende des Verriegelungselements das körperferne innere Ende des Umgehungselements gegen die Innenfläche des Trägerkerns radial nach außen. Der Trägerkern weist entlang seiner Innenfläche eine ringförmige Stufe oder Schulter auf, und das körperferne innere Ende des Umgehungselements liegt an der Schulter an, um zu verhindern, dass sich die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung nach innen in den Trägerkern schieben lässt. Die Länge der Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung ist so bemessen, dass eine Befestigung des Deckels des Gehäuses an dem Gehäusegrundkörper nicht möglich ist, wenn sich die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung in ihrer äußeren Stellung befindet.

Der vergrößerte Kopf des Umgehungselements weist eine Reihe von Öffnungen auf, die ein Zugreifen auf den vergrößerten Kopf des Verriegelungselements ermöglichen. Die Öffnungen sind strategisch angeordnet, und die (der Endkappe des Filterelements mit der zentralen Öffnung gegenüberliegende) andere Endkappe weist eine Reihe von Vorsprüngen auf, die mit den Öffnungen in axialer Richtung flüchtend nach innen aus der Endkappe vorstehen. Wenn das Filterelement auf dem Trägerkern installiert wird, ragen die Vorsprünge durch die Öffnungen in dem Kopf des Umgehungselements und kommen mit dem Kopf des Verriegelungselements in Eingriff. Die Vorsprünge drücken das Verriegelungselement in axialer Richtung nach innen, und bewegen dabei das körperferne innere Ende des Verriegelungselements weg von dem körperfernen inneren Ende des Umgehungselements. Dies erlaubt dem körperfernen inneren Ende des Umgehungselements, sich von dem Eingriff der Schulter in dem Trägerkern zu lösen, und dem Verriegelungselement und dem Umgehungselement, nach innen in den Trägerkern zu gleiten (bzw. zurückzuziehen). Wenn sich die Ausweitungs- und Verriegelungsanardnung in ihrer inneren Stellung befindet, lässt sie zu, dass das Filterelement in dem Filtergehäuse ordnungsgemäß untergebracht wird, und der Deckel sich an dem Gehäusegrundkörper befestigen lässt.

Es sollte klar sein, dass ein Filterelement, das nicht mit einer geeigneten Anordnung von Vorsprüngen auf seiner Endkappe ausgebildet ist, nicht mit dem Kopf des Verriegelungselements in Eingriff kommen kann und die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung in ihrer äußeren Sperrstellung verbleiben wird, wodurch eine vollständiger Einbau des Filterelements in das Filtergehäuse verhindert wird.

Ein weiteres Merkmal der Filtervorrichtung ist, dass die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung bei einem Filterelementaustausch das verbrauchte Filterelement beim Entfernen des Deckels geringfügig aus dem Gehäuse anhebt, während sich die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung in ihre äußere Stellung bewegt. Dies erleichtert die Entnahme des verbrauchten Filterelements aus dem Gehäuse und vermindert die Berührung mit dem in dem Gehäuse verbliebenen Treibstoff oder Öl.

In dem Umgehungselement kann ein Umgehungsventil vorsehen sein, um dem Fluid zu ermöglichen das Filterelement zu umgehen, falls dieses mit Verunreinigungen zugesetzt ist. Das Umgehungsventil kann als ein mit dem Umgehungselement einheitliches Teil oder als ein gesondertes Teil vorgesehen sein, das durch das Umgehungselement getragen wird. Eine Umgehungsfeder spannt den Kopf des Umgehungsventils gegen eine zentrale Öffnung in der benachbarten Endkappe vor, um normalerweise zu verhindern, dass das Fluid das Filterelement umgeht, jedoch dem Fluid ein Umgehen zu ermöglichen, wenn der Druck in dem Gehäuse einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Wie oben erörtert, umfasst das Filterelement ein Paar Endkappen, wobei eine erste der Endkappen eine zentrale Öffnung umfasst, um den zentralen Trägerkern aufzunehmen. Die zweite Endkappe weist die Vorsprünge auf, die dazu dienen, die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung zu betätigen, und kann mit einer zentralen Öffnung ausgebildet sein, falls das Umgehungsventil verwendet wird. Die zentrale Öffnung in der zweiten Endkappe ist vorzugsweise durch einen kurzen ringförmigen Flansch begrenzt, der sich nach innen in das Filterelement erstreckt und gegen das Umgehungsventil abdichtet, wenn das Filterelement in das Gehäuse eingesetzt ist. Der Flansch und die Vorsprünge lassen sich auf einfache Weise zusammen mit der Endkappe formen, beispielsweise indem die Endkappe als eine einstückige Komponente gegossenlgespritzt wird, und das Filterelement ist ansonsten eine einfach und kostengünstig herzustellende Komponente. Die Vorsprünge könnten, allerdings nicht bevorzugt, auch auf einem gesonderten Teil ausgebildet sein und gegen die Innenfläche der zweiten Endkappe gehalten werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein fluiddichter Aufbewahrungsbehälter für das Filterelement vorgesehen. Der Aufbewahrungsbehälter umfasst: (i) einen ersten dünnwandigen becherförmigen Behälterabschnitt, wobei der erste Behälterabschnitt ausreichend bemessen ist, um zumindest einen Abschnitt des Filterelements zu umschließen; ii) einen zweiten dünnwandigen becherförmigen Behälterabschnitt, wobei der zweite Behälterabschnitt ebenfalls ausreichend dimensioniert ist, um zumindest einen Abschnitt des Filterelements zu umschließen, wobei der erste und zweite Behälterabschnitt sich miteinander verbinden lassen, um eine fluiddichte Kapsel für das Filterelement zu bilden; iii) ein integral mit einem der Behälterabschnitte ausgebildetes Mittel, das dazu dient, das Filterelement an dem einen Behälterabschnitt festzuhalten; und iv) ein Mittel, das dazu dient, den ersten Behälterabschnitt mit dem zweiten Behälterabschnitt zu verbinden, um auf diese Weise eine fluiddichte Kapsel für das Filterelement zu bilden.

Die Abschnitte des Behälters sind vorzugsweise aus einem kostengünstigen, leichtgewichtigen, brennbaren Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff ausgebildet. Einer der Behälterabschnitte enthält eine Rückhaltevorrichtung, beispielsweise einen einstückig mit der Seitenwand und/oder der Stirnwand des Behälterabschnitts ausgebildeten Kamm oder Wulst, der geeignet konstruiert ist, um mit einem dazu passenden Teil des Filterelements in Eingriff zu kommen und das Filterelement in dem Behälter zurückzuhalten. Die Rückhaltevorrichtung kann von unterschiedlicher Bauart sein und kann konstruiert sein, um mit andere Positionen auf dem Filterelement in Eingriff zu kommen, um das Filterelement innerhalb des Behälters zurückzuhalten. Es ist bevorzugt, dass die Rückhaltevorrichtung elastisch ist und sich nachgiebig biegt, um mit einem Abschnitt der Endkappe, wie beispielsweise dem äußeren Umfang einer der Endkappen in Eingriff zu kommen.

Während des Filterwechsels kann ein neues Filterelement aus dem Behälter entfernt und zur Seite gelegt werden. Der leere Abschnitt des Behälters wird anschließend umgedreht und mit seinem offenen Ende voran in das offene Ende des Filtergehäuse eingeführt, wobei er das verbrauchte Filterelement im Wesentlichen umgibt. Dieser Vorgang wird durch den Umstand erleichtert, dass das Filterelement, wie oben erläutert, geringfügig aus dem Gehäuse heraus ragt. Die elastische Rückhaltevorrichtung kommt mit dem Filterelement in Eingriff und wirkt mit dem Filterelement zusammen, um das Filterelement an dem Grundkörper zu halten. Der Behälterabschnitt wird anschließend mit dem daran befestigten Filterelement aus dem Gehäuse entnommen. Beim Entnehmen des Behälterabschnitts aus dem Gehäuse, wird der Behälterabschnitt sofort in eine aufrechte Lage gedreht, wodurch verhindert wird, dass Treibstoff oder Öl von dem Filterelement tropft und den umgebenden Bereich verunreinigt. Der andere Behälterabschnitt wird anschließend an dem ersten Behälterabschnitt befestigt, und die das verbrauchte Filterelement enthaltende Anordnung lässt sich dann als Ganzes beispielsweise durch Verbrennen entsorgen.

Somit verhindert die Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung, dass, wie oben beschrieben, ein ungeeignetes Filterelement in der Filtervorrichtung verwendet wird, und vermeidet, dass die Filtervorrichtung betrieben wird, ohne dass sich ein Filterelement darin befindet. Die Probleme im Zusammenhang mit Verschmutzung und Umweltschädigung beim Filterwechsel sind weitgehend, wenn nicht sogar vollständig beseitigt. Das Filterelement ist außerdem einfach konstruiert und lässt sich kostengünstig herstellen.

Die Erfindung wird anhand eines Beispiels in Verbindung mit den beigefügte Zeichnungen schematisch veranschaulicht:

1 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels der gemäß den Grundzügen der vorliegenden Erfindung konstruierten Filtervorrichtung;

2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts der in 1 gezeigten Filtervorrichtung;

3 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht einzelner Komponenten der Filtervorrichtung nach 1;

4 zeigt einen Abschnitt der Filtervorrichtung nach 1 in einer geschnittenen Seitenansicht, die die äußere Stellung der Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung veranschaulicht;

5 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Filtervorrichtung nach 4;

6 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Draufsicht der Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung für die Filtervorrichtung nach 1;

7 zeigt eine Ansicht der Innenseite der oberen Endkappe für das Filterelement;

8 zeigt die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung in einer geschnittenen Seitenansicht, die den Eingriff der Endkappe des Filterelements mit dem Verriegelungselement veranschaulicht;

9 zeigt die Filtervorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht, die die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung in einer äußeren Stellung veranschaulicht;

10 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der gezeigten Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung, die gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;

11 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung nach 10;

12 zeigt eine perspektivische Draufsicht einer gesonderten Endkomponente mit Vorsprüngen für die Filtervorrichtung nach 1;

13 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht des Behälters und eines neuen Filterelements für den Treibstofffilter nach 1;

14 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Behälters für das Filterelement;

15 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Behälters nach 14;

16 zeigt eine geschnittene vergrößerte Ansicht eines weiteren Abschnitts des Behälters nach 14;

17 zeigt einen Abschnitt des Behälters in einer geschnittenen vergräßerten Seitenansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel des Behälters veranschaulicht;

18 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des Behälters;

19 zeigt eine perspektivische Draufsicht eines vierten Ausführungsbeispiels des Behälters;

20 zeigt den Behälter in einer geschnittenen Seitenansicht, die ein fünftes Ausführungsbeispiel des Behälters veranschaulicht;

21 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Behälters nach 20; und

22 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels des Behälters.

Indem nun auf die Zeichnungen, und zwar beginnend mit 1 eingegangen wird, ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer gemäß den Grundzügen der vorliegenden Erfindung konstruierten Filtervorrichtung allgemein mit 30 bezeichnet. Die Filtervorrichtung 30 eignet sich besonders, um Wasser und sonstige Partikel und Fremdstoffe aus einem Treibstaff (z. B. Dieseltreibstoff) zu filtern, ist jedoch weitgehend zum Trennen eines beliebigen Fluids mit geringerer Dichte (z. B. Wasser) von einem Fluid mit höherer Dichte (z. B. Öl) geeignet. Die Filtervorrichtung 30 des ersten Ausführungsbeispiels umfasst einen ringförmigen Gehäusegrundkörper 32 mit einem becherförmigen Deckel 34, der an einem offenen Ende des Gehäusegrundkörpers abnehmbar befestigt ist. Der Gehäusegrundkörper 32 und der Deckel 34 definieren einen inneren Hohlraum 35 für ein entnehmbares Filterelement 36. Das Gehäuse 32 und der Deckel 34 sind aus für die spezielle Anwendung geeigneten Werkstoffen hergestellt, beispielsweise aus einem harten Kunststoff, und das Gehäuse 32 ist an einer geeigneten Stelle an dem Motor befestigt.

Der ringförmige Gehäusegrundkörper 32 weist eine seheibenförmige Stirnwand 37 sowie einen Einlasskanal 38 und einen Auslasskanal 39 auf, durch die hindurch der Treibstoff in die Filtervorrichtung zu- bzw. abgeführt wird. Die Einlass- und Auslasskanäle sind in der Darstellung in der Stirnwand 37 ausgebildet, es könnte jedoch auch einer oder beide Kanäle in dem Gehäusegrundkörper 32 oder auch in dem Deckel 34 ausgebildet sein. Auf jeden Fall wird ein zu filternder Treibstoff (bzw. Öl) durch den Einlasskanal 38 in einen peripheren Bereich 40 der Filtervorrichtung zwischen dem Gehäusegrundkörper 32 und dem Filterelement 36 geleitet. Der Treibstoff strömt anschließend radial nach innen durch das Filterelement 36, wo in dem Treibstoff befindliche Fremdstoffe/Partikel entfernt werden, und der gefilterte Treibstoff strömt anschließend durch den Kanal 39 zu den stromabwärts befindlichen Komponenten des Treibstoffsystems.

Der Gehäusegrundkörper 32 weist ein offenes Ende 42 auf, und in der Nähe des offenen Endes ist ein Innengewinde 44 mit einigen Windungen ausgebildet. Der Deckel 34 weist ebenfalls ein offenes Ende 46 auf, wobei in der Nähe des offenen Endes ein Außengewinde 48 mit einigen Windungen vorgesehen ist. Das Gewinde 44 des Gehäuses wirkt mit dem Gewinde 48 des Deckels 34 zusammen, um zu ermöglichen, dass sich der Deckel bequem auf das Gehäuse aufschrauben bzw. von diesem abschrauben lässt. Eine O-Ringdichtung oder eine Profildichtung 50 ist zwischen den Gehäusekomponenten vorgesehen, um für eine fluiddichte Abdichtung zu sorgen. Die oben beschriebene Technik stellt lediglich eine von vielen Möglichkeiten einer Befestigung des Deckels an dem Gehäuse dar, und es können andere in der Fachwelt bekannte Techniken verwendet werden.

Ein mit Gewinde versehenes Passstück oder Stutzen 54 ist zentrisch in der Stirnwand 37 des Gehäuses ausgebildet und begrenzt den Auslasskanal 39. Der Stutzen 54 erstreckt sich eine kurze Distanz von der Stirnwand 37 aus axial nach oben in Richtung des offenen Endes 42 des Gehäusegrundkörpers.

Falls erforderlich oder erwünscht, kann ein (nicht gezeigtes) automatisches Abflussventil in der Stirnwand 37 des Gehäuses eingebaut sein, wie beispielsweise in der US-Patentschrift 5 468 386 beschrieben. Dieses Patent ist durch Bezugnahme mit aufgenommen.

Indem nun auf 2 bis 5 eingegangen wird, erstreckt sich ein Trägerkern oder Rohr 56 entlang der axialen Mittellinie des Gehäuses, und weist ein mit Gewinde versehenes inneres Ende 57 auf, das in den Stutzen 54 geschraubt und abdichtend in diesem aufgenommen ist. Das innere Ende des Trägerkerns ist mit einer kurzen ringförmigen Schürze 58 ausgebildet (siehe auch 8), die in radialer Richtung nach außen von dem Kern beabstandet ist und eng anliegend außen um den Stutzen 54 herum aufgenommen wird. Der Trägerkern 56 weist entlang seiner Länge eine Reihe Rippen oder Gänge auf, die mit 60 bezeichnet sind. Die Gänge 60 verlaufen vorzugsweise in einer fortlaufenden Schraubenlinie und färdern die Bewegung des Treibstoffs entlang des Trägerkerns und sorgen ferner für einen gleichmäßigen Halt entlang der inneren Fläche des Filterelements 36. Der Trägerkern 56 weist vorzugsweise gegen sein äußeres (oberes) Ende 64 hin eine oder mehrere Öffnungen 62 (3) auf, um dem Treibstoff zu ermöglichen, in das Innere des Trägerkerns zu strömen. Die übrige Länge des Trägerkerns ist entweder nicht perforiert oder kann, abhängig von dem gewünschten Treibstoffpegel, der in dem Trägerkern bestehen soll, ebenfalls geeignete Öffnungen aufweisen. In manchen Fällen ist es erwünscht, einen gewissen Treibstoffpegel in dem Trägerkern für ein gleichmäßiges Arbeiten der Filtervorrichtung während des Startens beizubehalten. Zuletzt weist der Trägerkern eine äußere ringförmige Stufe 66 und eine innere ringförmige Stufe 68 (5) auf, die jeweils an geeigneten Positionen über die Länge des Kerns hin ausgebildet sind und deren Funktionen weiter unten beschrieben werden. Der Trägerkern 56 ist aus einem für die spezielle Anwendung geeigneten Werkstoff gefertigt, z. B. einem harten Kunststoff.

Eine in 4 allgemein mit 70 bezeichnete Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung ist in dem Trägerkern 56 aufgenommen. Die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung 70 verhindert, dass sich der Deckel 34 an dem Gehäusegrundkörper 32 befestigen lässt, wenn kein geeignetes Filterelement in dem Gehäuse eingesetzt ist. Zu diesem Zweck enthalten die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung 70 ein Verriegelungselement 74 und ein Umgehungselement 76, wobei das Verriegelungselement 74 eng anliegend und gleitend in dem Umgehungselement 76 aufgenommen ist, und das Umgehungselement 76 eng anliegend und gleitend in dem Trägerkern 56 aufgenommen ist. Wie in 3 gezeigt, umfasst das Verriegelungselement 74 einen Grundkörper 78 mit einer Reihe von einem Fluidstrom dienenden unteren Öffnungen 79, eine Reihe von oberen Öffnungen 80, eine ringförmige Basis 82 und einen vergrößerten ringförmigen Kopf 84. Die Basis 82 des Verriegelungselements enthält einen radial nach außen ragenden ringförmigen Flansch 86 (siehe 5). Der Grundkörper 78 ist mit einer Reihe von inneren axialen Kanälen oder Schlitzen 90 ausgebildet, die geeignet positioniert sind, um Finger 92 des Umgehungselements 76 gleitend entgegen zu nehmen. Das Verriegelungselement 74 ist vorzugsweise einstückig (als ein Teil) aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise einem harten Kunststoff ausgebildet.

Das Umgehungselement 76 umfasst die Finger 92 und einen vergrößerten ringförmigen Kopf 94, der über dem vergrößerten ringförmigen Kopf 84 des Verriegelungselements 74 liegt, wenn die Finger 92 in den Kanälen 90 aufgenommen sind. Die Finger 92 erstrecken sich entlang der Schlitze 90 in das Verriegelungselement 74, und ragen durch die oberen Öffnungen 80 nach außen (in den Figuren nach unten). Eine nicht perforierte kuppelförmige Stirnwand 96 ist, wie in 4 gezeigt, von dem Kopf 94 her in radialer Richtung nach innen vorgesehen. Das Umgehungselement 76 ist ebenfalls vorzugsweise einstückig (als ein Teil) aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise einem harten Kunststoff gefertigt.

Eine Hauptfeder 100 ist in einer umgebenden Weise um das äußere (obere) Ende des Trägerkerns 56 und des Verriegelungselements 74 und das Umgehungselement 76 vorgesehen. Die Feder 100 erstreckt sich zwischen einer auf dem Trägerkern 56 ausgebildeten ringförmigen Stufe 66 und dem vergrößerten Kopf 84 des Verriegelungselements 74. Die Feder 100 drückt den Kopf des Verriegelungselements 74 gegen den Kopf des Umgehungselements 76 und drückt diese Komponenten folglich axial aus dem Trägerkern 56 nach außen. Wenn das Umgehungselement 76 in dem Verriegelungselement 74 aufgenommen ist, ragen die Finger 92 des Umgehungselements 76 axial durch die Öffnungen 80 in das Verriegelungselement 74 und werden, wie am besten in 5 zu sehen, zwischen der ringförmigen Basis 82 des Verriegelungselements und der inneren Fläche des Trägerkerns entgegengenommen. Der ringförmige Flansch 86 der Basis 82 drückt die Finger 92 radial nach außen gegen die Innenfläche des Trägerkerns und wirkt als eine Presspassung, um das Verriegelungselement und das Umgehungselement in dem Trägerkern zurückhalten, d. h. um zu verhindern, dass die Hauptfeder 100 diese Komponenten vollkommen aus dem Trägerkern in Richtung nach außen drückt. Eine Umgehungsfeder 102 ist (wie in 4 zu sehen) im Innern der kuppelförmigen Stirnwand 96 vorgesehen und spannt das Umgehungselement 76 nach außen von dem Verriegelungselement 74 weg. Die Umgehungsfeder 102 erstreckt sich zwischen der kuppelförmigen Stirnwand 96 und einem radial nach innen gerichteten ringförmigen Federanschlag 106 (2) auf dem Verriegelungselement 74.

Wie oben erwähnt, verhindert die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung, dass sich der Deckel 34 an dem Gehäusegrundkörper 32 befestigen lässt, solange kein ordnungsgemäßes Filterelement in dem Gehäuse eingesetzt ist. Wie in 4 zu sehen, drückt die Hauptfeder 100 normalerweise das Verriegelungselement und das Umgehungselement nach außen, so dass sich die körperfernen inneren Enden der Finger 92 des Umgehungselements 76 bezüglich der ringförmigen Stufe 68 in dem Trägerkern axial weiter außen (5) befinden. Die ringförmige Basis 82 des Verriegelungselements 74 drückt die Finger 92 radial nach außen gegen den Trägerkern, so dass die Finger in Eingriff mit der Schulter kommen und verhindern, dass die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung nach innen in den Trägerkern geschoben wird. Wie in 9 zu sehen, ist die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung 70 mit einer ausreichenden axialen Länge bemessen, so dass der Deckel 34 sich nicht vollkommen auf den Gehäusegrundkörper 32 schrauben lässt, wenn sich die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung in ihrer äußeren Stellung befindet.

Um das Umgehungselement aus dem Eingriff mit der Schulter in dem Trägerkern zu nehmen, wird die Basis 82 des Verriegelungselements von den körperfernen Enden der Finger 92 des Umgehungselements in axialer Richtung (nach innen) wegbewegt. Wie in 6 gezeigt, ist der Kopf 94 des Umgehungselements mit einer Reihe von Öffnungen 110 ausgebildet, die einen Zugriff auf den darunter angeordneten Kopf 84 des Verriegelungselements ermöglichen. Das Filterelement weist eine Endkappe 114 auf, die, wie in 7 gezeigt, mit einer Reihe von einzelnen, axial sich erstreckenden Vorsprüngen 116 ausgebildet ist, die der Anordnung der Öffnungen 110 in dem Umgehungsventilkopf 94 entsprechen. Wie zu sehen, sind vier derartige Vorsprünge 116 in einer im Wesentlichen gleichmäßig beabstandeten ringförmigen Anordnung dargestellt, die Anzahl und der Abstand der Vorsprünge kann jedoch abhängig von der Anzahl und den Positionen der Öffnungen 110 variieren, und es ist zu beachten, dass in manchen Anwendungen möglicherweise nur ein einziger Vorsprung erforderlich ist. Die körperfernen Enden der Vorsprünge 116 und/oder Stege 118 zwischen den Öffnungen 110 können mit abgewinkelten oder spiralförmigen Schrägflächen ausgebildet sein, um das Ausrichten der Vorsprünge mit den Öffnungen 110 zu erleichtern. Beim Einsetzen des Filterelements in das Gehäuse bewirken die abgewinkelten oder spiralförmigen Flächen ein Drehen des Filterelements, so dass die Vorsprünge 116 automatisch fluchtend mit den Öffnungen 110 ausgerichtet werden.

Wenn das Filterelement in das Gehäuse eingesetzt wird, ragen die auf der Endkappe 114 ausgebildeten Vorsprünge 116 durch die Öffnungen 110 und kommen mit dem Kopf 84 des Verriegelungselements 74 in Eingriff. Die Vorsprünge 116 drücken das Verriegelungselement, wie in 2 und 8 gezeigt, in axialer Richtung nach innen in den Trägerkern. Die Basis 82 des Verriegelungselements bewegt sich von den inneren Enden der Finger 92 des Umgehungselement 76 in axialer Richtung weg und ermöglicht dadurch, dass die Finger aus dem Eingriff mit der Schulter 68 kommen und dass das Umgehungselement nach innen in den Trägerkern gleitet. Hierdurch wird der Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung ein Zurückweichen in den Trägerkern ermöglicht, wobei die Hauptfeder 100 zusammengedrückt wird, und der Deckel 34 lässt sich nun an dem Gehäusegrundkörper 32 befestigen. Die Länge der Vorsprünge, die benötigt wird, um das Verriegelungselement um eine passende Strecke in axialer Richtung zu bewegen, lässt sich ohne weiteres bestimmen.

Es sollte klar sein, dass ein Filterelement ohne eine passende Anordnung eines Vorsprungs (oder mehrerer Vorsprünge) nicht in Eingriff mit dem Kopf des Verriegelungselements gelangen wird, und die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung dann in ihrer äußeren Stellung gesperrt bleibt. Der Deckels 34 lässt sich dann nicht an dem Gehäusegrundkörper 32 befestigen. Auf diese Weise verhindert die Erfindung den Betrieb der Filtervorrichtung nicht nur, falls kein Filterelement eingesetzt ist, sondern sogar auch dann, wenn ein Filterelement zwar eingesetzt ist, dieses jedoch nicht über die richtige Anordnung eines Vorsprungs (oder mehrerer Vorsprünge) verfügt.

Indem nochmals auf 2 und 3 eingegangen wird, enthält das Filterelement 36 ein ringförmiges Filtermedium 120, das aus einem zweckmäßigen Werkstoff mit einer geeigneten Technik hergestellt ist. Das Filterelement umfasst ferner eine scheibenförmige Endkappe 114, die abdichtend (beispielsweise mittels Klebstoff) an das äußere (obere) Ende des Filtermedienrings gebunden ist, und eine entgegengesetzt gegenüberliegende scheibenförmige Endkappe 122, die abdichtend (beispielsweise mittels Klebstoff) an das innere (untere) Ende des Filtermedienrings gebunden ist. Die Endkappe 122 weist eine zentrale kreisförmige Öffnung 124 auf, die geeignet bemessen ist, um den Trägerkern 56 entgegenzunehmen und zu ermöglichen, dass sich das Filterelement abnehmbar auf dem Trägerkern anordnen lässt. Ein kurzer ringförmiger Flansch 126 ragt in axialer Richtung nach unten und begrenzt die Öffnung 124 in der Endkappe 122, um für eine fluiddichte Dichtung gegenüber der Hülse 58 des Trägerkerns zu sorgen. Alternativ (oder zusätzlich) kann ein O-Ring oder eine elastische Profildichtung (nicht gezeigt) zwischen der Endkappe 122 und dem Trägerkern 56 vorgesehen sein.

Die äußere Endkappe 114 ist ebenfalls mit einer zentralen Öffnung 128 ausgebildet, deren Durchmesser etwas kleiner ist als derjenige der Öffnung 124 der Endkappe 122. Wie in 7 gezeigt, begrenzt ein ringförmiger Flansch 130 die Öffnung 128 in der Endkappe 114 und ragt eine kurzes Stück von der Endkappe 114 aus in axialer Richtung in Richtung der Endkappe 122 nach innen in das Filterelement (endet allerdings an einem Punkt, der sich erheblich näher an der Endkappe 114 als an der Endkappe 122 befindet). Der ringförmige Flansch 130 ist radial nach innen hin von dem Ring des Filtermediums 120 und radial nach außen hin von den Vorsprüngen 116 beabstandet, und weist ein kegelförmig zulaufendes entferntes Ende 132 auf, das geeignet bemessen ist, um mit der kuppelförmigen Stirnwand 96 des Umgehungselements 76 eben in Anlage zu kommen, wenn das Filterelement in das Gehäuse eingesetzt ist (siehe beispielsweise 2). Die innere und äußere Endkappe 114, 122 sind beide vorzugsweise einstückig (als ein Teil) aus einem zweckmäßigen Werkstoff (beispielsweise Kunststoff) mittels einer herkömmlichen Technik, beispielsweise Gießen/Spritzen, gefertigt.

Die kuppelförmige Stirnwand 96 und die Umgehungsfeder 102 des Umgehungselements sowie der Flansch 130 auf der Endkappe 114 bilden ein Umgehungsventil für das Filterelement. Wenn das Filterelement in dem Gehäuse angeordnet ist, kommt der Flansch 130 in Anlage mit der kuppelförmigen Stirnwand 96 und dichtet gegen diese ab, wodurch das Fluid an einer Umgehung des Filterelements gehindert wird. Wenn eine Überdrucksituation in dem peripheren Bereich 40 des Filterelements eintritt, beispielsweise wenn das Filterelement zugesetzt ist, drückt der Druck das Umgehungselement 76 nach innen gegen die Umgehungsfeder 102, wodurch ein Strömungsspalt zwischen der Stirnwand 96 und dem Flansch 130 entsteht und es dem Fluid ermöglicht wird, das Filterelement zu umgehen. Die Federkonstante der Umgehungsfeder 102 kann geeignet gewählt werden, um die für eine Spaltbildung erforderliche Kraft für das Merkmal der Umgehung festzulegen. Eine weitere Erläuterung des Umgehungsventils ist beispielsweise der US-Patentschrift 5 770 054 zu entnehmen. Zu beachten ist, dass das Umgehungsventil ein optionales Merkmal darstellt, und dass die Filtervorrichtung auch ohne ein derartiges Umgehungsventil konstruiert sein könnte, wobei in diesem Falle die Stirnwand 96 und die Feder 102 wegfällt, und die Endkappe 114 über ihren Durchmesser hinweg kontinuierlich (nicht perforiert) ausgebildet ist.

Zwar ist oben dargestellt, dass das Verriegelungselement und das Umgehungselement im Innern des Trägerkerns aufgenommen werden, jedoch wird vorausgesetzt, dass das Umgehungselement und das Verriegelungselement mit geeigneten Veränderungen in ähnlicher Weise um den Trägerkern herum (an dessen Außenseite) aufgenommen sein könnten. In diesem Falle könnte das Umgehungselement und das Verriegelungselement in der gleichen Weise wie oben beschrieben die Funktion erfüllen, die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung in einer weiter außen gelegenen Stellung festzuhalten, solange sich kein Filterelement in dem Gehäuse befindet, und eine Bewegung der Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung nach Innen hin zuzulassen, wenn ein ordnungsgemäßes Filterelement in dem Gehäuse eingesetzt ist.

Wenn das Filterelement korrekt in das Gehäuse einsetzt ist, strömt der durch den Einlasskanal 38 eintretende Treibstoff in den das Filterelement umgebenden peripheren Bereich 40 und anschließend radial nach innen durch das Filterelement zu dem Trägerkern 56. Der gefilterte Treibstoff strömt dann weiter durch den Trägerkern zu der Auslassöffnung 39. Falls ein Filterelement zugesetzt ist und ein Umgehungsventil vorgesehen ist, ermöglicht das Ventil dem Fluid das Filterelement zu umgehen, wenn der Fluiddruck in dem peripheren Bereich 40 einen vorgegebenen Wert überschreitet. Wenn der Austausch eines verbrauchten Filterelements gewünscht wird, wird der Deckel 34 abgenommen (abgeschraubt), und das Filterelement lässt sich leicht ergreifen und durch ein neues Filterelement ersetzen. Um das problemlose Ergreifen des verbrauchten Filterelements zu erleichtern, drückt die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung 70 das verbrauchte Filterelement dank der Hauptfeder 100 automatisch ein kurzes Stück nach außen. Dies ermöglicht außerdem, dass zumindest ein Teil des Treibstoffs von dem Filterelement abtropft und in dem Filtergehäuse verbleibt, und nicht während der Entnahme des Filterelements auf den umgebenden Bereich tropft.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung 70 ist in 10 und 11 veranschaulicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Merkmal der Umgehung in Form einer allgemein mit 144 bezeichneten gesonderten Ventilkomponente vorgesehen. Die, Ventilkomponente 144 arbeitet in derselben Weise wie das oben beschriebene Umgehungsventil und umfasst einen Grundkörper 146, einen vergrößerten Ventilkopf 148 und ein Paar längliche und axial sich erstreckende Finger 150, die an deren körperfernen Enden jeweils mit einer Klaue 152 ausgebildet sind, Der Grundkörper 146 der Ventilkomponente ist in einer kreisförmigen Öffnung aufgenommen, die durch einen ringförmigen Träger 154 in dem Andockelement definiert ist, wobei die Klauen 152 mit dem Träger 154 in Eingriff kommen, um zu verhindern, dass sich die Ventilkomponente von dem Verriegelungselement 74 löst. Die Umgehungsfeder 102 erstreckt sich zwischen dem Kopf 148 der Ventilkomponente und einer inneren ringförmigen Stufe 155 des Umgehungselements und drückt die Ventilkomponente 144 in Richtung nach außen von dem Trägerkern weg.

Der vergrößerte ringförmige Kopf ist an dem in 11 veranschaulichten Verriegelungselement 74 nicht varhanden. Stattdessen halten der Ventilkopf 148 und die auf den Fingern 150 der Ventilkomponente 144 ausgebildeten Klauen 152 das Umgehungselement und die Ventilkomponente zusammen. Die Hauptfeder 100 wirkt unmittelbar auf den vergrößerten Kopf 94 des Umgehungselements. Die äußeren Enden der Finger 157 des Verriegelungselements 74 sind über die Öffnungen 110 in dem Kopf 94 des Umgehungselements zugänglich und sind in der Lage mit den Vorsprüngen 116 auf der Endkappe 114 in Anlage zu kommen, um das Verriegelungselement nach innen in den Trägerkern zu bewegen. Das Verriegelungselement 74 und das Umgehungselement 76 weisen ansonsten die gleiche Konfiguration auf, wie sie oben erörtert ist, und dienen in der gleichen Weise dazu, die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung in einer äußeren Stellung festzuhalten, falls kein Filterelement vorhanden ist, oder falls ein Filterelement nicht die passende Anordnung eines Vorsprungs (oder mehrerer Vorsprünge) aufweist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Filterelements der vorliegenden Erfindung ist in 12 veranschaulicht. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge 116 in einem gesonderten Endstück 160 ausgebildet. Das Endstück 160 weist eine ringförmige Konfiguration auf und passt zu der inneren Fläche der Endkappe 114. Das Endstück 160 kann dauerhaft an der Endkappe befestigt sein, beispielsweise mit Klebstoff, oder es liegt lediglich gegen die Endkappe an und wird aufgrund einer Reibungspassung oder durch die Wechselwirkung mit dem Verriegelungselement 76 an Ort und Stelle gehalten. Die abgewinkelten oder spiralförmigen körperfernen Endflächen der Vorsprünge sind in dieser Figur deutlich zu sehen. Im Übrigen gleicht das Filterelement vorzugsweise dem zuvor beschriebenen.

Indem nun auf 13 bis 22 eingegangen wird, besteht ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, dass für das Filterelement ein fluiddichter Behälter geschaffen ist, der eine Verschmutzung der Umgebung mit tropfenden Treibstoff weitgehend reduziert, wenn nicht sogar eliminiert. Der Behälter ist außerdem von Vorteil für den Versand und macht einen Versandkarton oder eine Versandschachtel überflüssig. Indem zunächst auf 13 bis 16 eingegangen wird, umfasst der allgemein mit 164 bezeichnete Behälter einen nicht perforierten becherförmigen Grundkörper 166 und einen nicht perforierten Deckel oder eine Kappe 168. Der becherförmige Grundkörper umfasst eine Seitenwand 169 mit einer zylindrischen Abmessung, die geringfügig größer bemessen ist als das Filterelement, und eine scheibenförmige Stirnwand 170. Der Grundkörper und Deckel bilden eine fluiddichte Kapsel mit einer Abmessung, die geringfügig größer ist als das Filterelement, um das Filterelement vollkommen einzuschließen. Der Grundkörper weist ferner eine Abmessung auf, die ein Einfügen desselben in den Gehäusegrundkörper 32 zwischen dem Gehäusegrundkörper 32 und dem Filterelement 36 ermöglicht.

Der Deckel 168 weist einen ringförmigen, sich axial erstreckenden Lippenabschnitt 171 auf, der, wie in 16 gezeigt, einen das offene Ende des Gehäusegrundkörpers begrenzenden Wulst 172 eng anliegend aufnimmt und mit diesem zusammenwirkt, um ein bequemes Befestigen und Abnehmen des Deckels von dem Grundkörper zu ermöglichen. Selbstverständlich können auch andere Techniken einer handlichen Befestigung des Deckels an dem Grundkörper eingesetzt werden, beispielsweise einander entsprechende Schraubengewinde, und es kann eine beliebige Technik verwendet werden, solange sie eine verhältnismäßig problemlose Befestigung und Abnahme des Deckels zulässt.

Der Behälter 164 umfasst ferner eine allgemein mit 174 bezeichnete Rückhaltevorrichtung, die integral entweder mit einer Seitenwand 119 oder mit der Stirnwand 170 ausgebildet ist. Wie in 15 gezeigt, kann die Rückhaltevorrichtung 174 ein elastisches Element umfassen, beispielsweise einen in der Seitenwand 32 ausgebildeten ringförmigen Kanal oder Kamm 175, der um den äußeren Umfang der Endkappe 114 in Eingriff kommt. Die Seitenwand 169 weist eine gewisse Elastizität auf, um zu ermöglichen, dass sich der Behältergrundkörper 166 bequem über dem Filterelement anordnen lässt und um die Endkappe 114 herum einrastet, um die Endkappe gegen die Stirnwand 170 zu halten.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Rückhaltevorrichtung 174 ist in 17 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein ringförmiger Wulst 178 in der Nähe der Stirnwand 170 ausgebildet, der in Eingriff mit dem Umfang der Endkappe 114 kommt, wenn der Behälter über das Filterelement gestülpt wird. Der ringförmige Wulst 178 ist in derselben Weise in der Seitenwand 169 ausgebildet, und die Seitenwand gibt elastisch nach, um ein bequemes Anbringen des Behältergrundkörpers 166 über dem Filterelement zu ermöglichen.

Der Grundkörper 166 und der Deckel 16 sind vorzugsweise aus einem kostengünstigen, leichtgewichtigen Werkstoff geformt, beispielsweise einem Kunststoff wie Polypropylen, Polyethylen, Polycarbonat, PET oder einem sonstigen vergleichbaren Werkstoff. Der Werkstoff lässt sich vorzugsweise unproblematisch verbrennen oder ist zumindest recycelbar. Der Grundkörper 166 mit der Rückhaltevorrichtung 174 und der Deckel 168 sind vorzugsweise durch geeignete Techniken, beispielsweise Spritzgussverfahren, Vakuumformen oder Ziehen jeweils einstückig (als ein Teil) ausgebildet. Zwar können die Abmessungen des Grundkörpers und des Deckels variieren, jedoch ist es bevorzugt, dass der Grundkörper und der Deckel verhältnismäßig dünne Wände aufweisen, und es hat sich herausgestellt, dass ein Grundkörper und Deckel mit einer Wandstärke im Bereich zwischen 0,015 und 0,030 Zoll ein beständiges, kostengünstiges und verbrennbares Produkt ergeben.

Zu beachten ist, dass bei einem Austausch des Filterelements das neue Filterelement aus dem Behälter 164 entnommen wird. Das neue Filterelement wird für den Versand vorzugsweise verkehrt herum in dem Behälter angeordnet, und die Endkappen an dem Filterelement können so bemessen werden, dass die Rückhaltevorrichtung das neue Filterelement nicht oder nur lose in dem Behälter zurückhält. Auf jeden Fall wird der Grundkörper des leeren Behälters anschließend umgedreht und, mit seinem offenen Ende voran, nach unten über das Filterelement gestülpt. Die Tatsache, dass das Filterelement, wie oben erörtert, ein geringes Stück aus dem Gehäuse angehoben ist, erleichtert diesen Vorgang. Der Behälter wird nach unten geschoben, bis die Rückhaltevorrichtung aufgenommen ist und um die Endkappe einrastet. Der Grundkörper des Behälters lässt sich anschließend aus dem Gehäuse entnehmen, wobei das Filterelement gleichzeitig entfernt wird. Wenn der Behältergrundkörper von dem Gehäuse befreit ist, wird der Behältergrundkörper rasch umgedreht, um ein Tropfen von Treibstoff oder Öl auf die Umgebung zu vermeiden. Auf diese Weise ist außerdem ein Hautkontakt des Filterelements und des Treibstoffs oder Öls nahezu ausgeschlossen. Nach dem Umdrehen fängt der Behältergrundkörper jeden Rest von Treibstoff oder Öl auf, und der Deckel 168 lässt sich bequem an dem Grundkörper 166 befestigen, um eine fluiddichte Kapsel für das Filterelement zu bilden. Da bevorzugt ist, dass das Filterelement aus verbrennbaren Werkstoffen gefertigt ist, kann das verbrauchte Filterelement und der Behälter danach in einem Verbrennungsofen entsorgt werden.

Die Rückhaltevorrichtung ist zwar zuvor als einstückig mit der Seitenwand des Behälters ausgebildet veranschaulicht, kann jedoch alternativ einstückig mit der Stirnwand 170 ausgebildet oder als ein gesondertes Teil gefertigt und dauerhaft an der Stirnwand oder Seitenwand befestigt sein. Zahlreiche für die vorliegende Erfindung geeignete Ausführungsbeispiele der Rückhaltevorrichtung sind vorstellbar. Beispielsweise kann die Rückhaltevorrichtung 174, wie in 18 gezeigt, an dem entgegengesetzten, offenen Ende des Behältergrundkörpers 166 ausgebildet sein und einen Kanal, Kamm oder Wulst 180 in der Seitenwand 169 aufweisen, der um die gegenüberliegende Endkappe 122 des Filterelements herum einrastet.

19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei der Behältergrundkörper eine Rückhaltevorrichtung 174 umfassen kann, die ein Schraubgewinde 181 aufweist. Das Schraubgewinde wirkt mit der Endkappe 122 zusammen, um ein Aufschrauben des Behältergrundkörpers auf die Endkappe zu ermöglichen. Der (nicht gezeigte) Deckel kann in diesem Fall mit einem dazu passenden Innengewinde versehen sein, um ein bequemes Aufschrauben des Deckels auf den Behältergrundkärper (bzw. abschrauben von diesem) zu ermöglichen.

20 und 21 zeigen noch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Rückhaltevorrichtung 174 einen ringförmigen Flansch 182 umfasst, der zentrisch auf der Stirnwand 170 des Behältergrundkörpers 166 angeordnet ist und in der zentralen Öffnung 128 der Endkappe 114 des Filterelements aufgenommen wird. Der Flansch 182 weist an dem körperfernen inneren Ende eine ringförmige, radial nach außen gerichtete Klaue 186 auf, die elastisch mit dem ringförmigen Flansch 132, der die Öffnung 128 in der Endkappe 114 umgibt, in Eingriff kommt, um das Filterelement an dem Behälter zu halten.

Die Länge des Behältergrundkörpers 166 kann selbstverständlich variieren, wobei der Deckel 168 mit einer entsprechend längeren oder kürzeren axialen Länge bemessen ist, so dass die beiden Komponenten das Filterelement zur Gänze einkapseln. Wie in 22 gezeigt, ist der Behältergrundkörper 166 als eine verhältnismäßig kurze Komponente gezeigt, die lediglich ausreichend lang bemessen ist, um ein Einrasten der Haltevorrichtung 174 um die Endkappe 114 des Filterelements zu ermöglichen. Die Länge des Deckels 168 würde in diesem Falle verhältnismäßig groß bemessen werden, um das Filterelement vollkommen einzukapseln. Sonstige Abwandlungen sind selbstverständlich möglich.

Die Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, verhindert somit den Einsatz eines ungeeigneten Filterelements in der Filtervorrichtung und vermeidet einen Betrieb der Filtervorrichtung ohne ein an Ort und Stelle angeordnetes Filterelement. Während eines Austausches eines Filterelements mögliche Verschmutzungs- und Umweltprobleme sind weitgehend, wenn nicht sogar vollständig gelöst. Das Filterelement ist außerdem einfach aufgebaut und lässt sich kostengünstig herstellen.


Anspruch[de]
  1. Filtervorrichtung (30), umfassend: ein Filterelement (36) und einen Filtergehäusegrundkörper (32), wobei das Filterelement (36) ein ringförmiges Filtermedium (120), eine erste Endkappe (114), die abdichtend mit einem ersten Ende des Filtermediums (120) verbunden ist; und eine zweite Endkappe (122), die abdichtend mit einem zweiten Ende des Filtermediums (120) verbunden ist, aufweist; die zweite Endkappe (122) mit einer Öffnung (124) entlang der Mittelachse des Filterelements (36) ausgebildet ist und die erste Endkappe ebenfalls mit einer Öffnung (128) längs der Mittelachse des Filterelements (36) ausgebildet ist, die zentrale Öffnung (128) der ersten Endkappe (114) einen kleineren Durchmesser als die zentrale Öffnung (124) der zweiten Endkappe (122) aufweist, die zentrale Öffnung der ersten Endkappe durch einen ringförmigen Flansch (130) definiert ist, der integral mit der ersten Endkappe (114) ausgebildet ist und in axialer Richtung eine kurze Strecke von der ersten Endkappe in Richtung der zweiten Endkappe (122) nach innen ragt und an einem Punkt endet, der näher an der ersten Endkappe (114) liegt als an der zweiten Endkappe (122), der ringförmige Flansch (130) in radialer Richtung nach innen hin von dem Ring des Filtermediums (120) beabstandet ist; und eine Reihe von einzelnen, länglichen Vorsprüngen (116), die integral mit der ersten Endkappe (114) ausgebildet und zwischen dem Flansch (130) und dem Ring des Filtermediums (120) nach außen hin radial von dem ringförmigen Flansch (130) beabstandet sind, wobei die Vorsprünge (116) von der ersten Endkappe (114) aus ein kurzes Stück in axialer Richtung in Richtung der zweiten Endkappe (122) nach innen ragen; der Filtergehäusegrundkörper (32) ein geschlossenes Ende (37) und ein offenes Ende (42) aufweist, und umfassend:

    einen zentralen Trägerkern (56), der an dem geschlossenen Ende (27) des Gehäuses befestigt ist und sich in Richtung zu dem offenen Ende (42) des Gehäuses erstreckt, wobei der zentrale Trägerkern (56) durch die Öffnung (124) in der zweiten Endkappe (122) hindurch entgegen genommen ist und eine innere ringförmige Stufe (68) entlang der Länge des Kerns (56) aufweist;

    eine Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70), die gleitend innerhalb des Trägerkerns (56) angeordnet ist, wobei die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70) ein Umgehungselement (76), das eng anliegend innerhalb des Trägerkerns (56) aufgenommen ist, und ein Verriegelungselement (74) aufweist, das eng anliegend innerhalb des Umgehungselements (76) aufgenommen und positioniert ist, um das Umgehungselement (76) radial nach außen in Eingriff mit dem Trägerkern (56) zu drücken

    eine Hauptfeder (100), die die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70) axial nach außen von dem Trägerkern (56) weg vorspannt, wobei die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70) sich normalerweise in einer Position außerhalb des Trägerkerns (56) befindet, wenn sich das Filterelement (36) nicht in dem Filtergehäusegrundkörper (32) befindet, wobei das Umgehungselement (76) mit der inneren Stufe (68) auf dem Trägerkern ein Eingriff steht, um die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70) in der äußeren Position zu halten, die Vorsprünge (116) der ersten Endkappe (114) mit dem Verriegelungselement (74) in Eingriff kommen, wenn das Filterelement in dem Filtergehäusegrundkörper (32) angeordnet wird, und das Verriegelungselement (74) relativ zu dem Umgehungselement (76) in eine Position bewegen, in der das Verriegelungselement (74) dem Umgehungselement (76) erlaubt aus dem Eingriff mit der inneren Stufe (68) zu gelangen und eine Bewegung der Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70) nach innen in den Trägerkern (56) zu ermöglichen.
  2. Filtervorrichtung (30) nach Anspruch 1, bei der die Hauptfeder (100) den Trägerkern (56) außen umgibt und sich zwischen einer entlang der Länge des Trägerkerns (56) angeordneten äußeren Schulter (66) und einem auf dem Verriegelungselement (74) angeardneten vergrößerten Kopf (84) erstreckt.
  3. Filtervorrichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Umgehungselement (76) einen vergrößerten Kopf (94) aufweist, und das Verriegelungselement (74) einen vergrößerten Kopf (84) aufweist, wobei der vergrößerte Kopf (94) des Umgehungselements (76) über dem vergrößerten Kopf (84) des Verriegelungselements (74) liegt, der vergrößerte Kopf (94) des Umgehungselements (76) mit einer Reihe von Öffnungen (110) ausgebildet ist, die den Vorsprüngen (116) des Elements (36) erlauben, mit den darunter angeordneten Kopf (84) des Verriegelungselements (74) in Eingriff zu kommen, wobei die Vorsprünge (116) in der Lage sind, wenn das Filterelement (36) in den Gehäusegrundkörper (32) eingebracht wird, durch die Öffnungen (110) in den Kopf (94) des Umgehungselements (76) zu ragen und den Kopf (84) des Verriegelungselements (74) in Eingriff zu bringen und das Verriegelungselement (74) bezüglich des Umgehungselements (76) nach innen in den Trägerkern (56) zu bewegen, so dass das Umgehungselement (76) dem Verriegelungselement (74) erlaubt, sich von der Stufe (68) des Trägerkerns (56) zu lösen und sich ebenfalls nach innen in den Trägerkern (56) zu bewegen.
  4. Filtervorrichtung (30) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Umgehungselement (76) längliche Finger (92) aufweist, die das Verriegelungselement (74) umgebend nach innen in den Trägerkern (56) ragen, und das Verriegelungselement (74) ein ringförmiges entferntes inneres Ende (82) aufweist, das in Eingriff mit den Fingern (92) positioniert ist, wenn sich die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70) in der nach außen gerichteten Stellung befindet und die Finger (92) radial nach außen in den Eingriff mit der Stufe (68) des Trägerkerns (56) drückt.
  5. Filtervorrichtung (30) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend: einen Deckel (34), der sich mit dem Gehäusegrundkörper (32) in Eingriff bringen lässt, um eine Kapsel für das Filterelement (36) zu bilden, wobei der Gehäusegrundkörper (32) und der Deckel (34) eine zusammenwirkende Struktur (171, 172) aufweisen, die es ermöglicht, den Deckel (34) abnehmbar an dem Gehäusegrundkörper (32) zu befestigten, wobei die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70), wenn sich die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70) in der äußeren Stellung befindet, eine axiale Länge aufweist, die den Deckel (34) blockiert und verhindert, dass sich der Deckel (34) an dem Gehäusegrundkörper (32) befestigten lässt, und der Deckel (34) an dem Gehäusegrundkörper (32) befestigt werden kann, wenn die Ausweitungs- und Verriegelungsanordnung (70) sich in der inneren Stellung befindet.
  6. Filtervorrichtung (30) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Umgehungselement (76) ein Umgehungsventil (144) und eine Umgehungsfeder (102) umfasst, die das Umgehungsventil (144) nach außen gegen die zentrale Öffnung (128) in der einen Endkappe (114) drückt, um einen Fluidstrom durch diese hindurch zu verhindern, wobei das Umgehungsventil (144) in der Lage ist, unter der Bedingung eines übermäßigen Drucks in dem Gehäusegrundkörper sich von der Öffnung (128) (32) wegzubewegen, um dem Fluid zu ermöglichen, durch die Öffnung (128) in der einen Endkappe (114) zu strömen.
  7. Filtervorrichtung (30) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Umgehungsfeder (102) sich zwischen einem Ventilkopf (148) des Umgehungsventils (144) und einer inneren Schulter (155) in dem Verriegelungselement (74) erstreckt.
  8. Filterelement (36) für den Einsatz in einem Filtervorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Filterelement (36) ein ringförmiges Filtermedium (120), eine erste Endkappe (114), die abdichtend mit einem ersten Ende des Filtermediums (120) verbunden ist, und eine zweite Endkappe (122), die abdichtend mit einem zweiten Ende des Filtermediums (120) verbunden ist, aufweist; die zweite Endkappe (122) mit einer Öffnung (124) entlang der Mittelachse des Filterelements (36) ausgebildet ist und die erste Endkappe ebenfalls mit einer Öffnung (128) längs der Mittelachse des Filterelements (36) ausgebildet ist, die zentrale Öffnung (128) der ersten Endkappe (114) einen kleineren Durchmesser als die zentrale Öffnung (124) der zweiten Endkappe (122) aufweist, die zentrale Öffnung der ersten Endkappe durch einen ringförmigen Flansch (130) definiert ist, der integral mit der ersten Endkappe (114) ausgebildet ist und in axialer Richtung eine kurze Strecke von der ersten Endkappe in Richtung der zweiten Endkappe (122) nach innen ragt und an einem Punkt endet, der näher an der ersten Endkappe (114) liegt als an der zweiten Endkappe (122), der ringförmige Flansch (130) in radialer Richtung nach innen hin von dem Ring des Filtermediums (120) beabstandet ist; und eine Reihe von einzelnen länglichen Vorsprüngen (116), die integral mit der ersten Endkappe (114) ausgebildet und zwischen dem Flansch (130) und dem Ring des Filtermediums (120) nach außen hin radial von dem ringförmigen Flansch (130) beabstandet sind, wobei die länglichen Vorsprünge (116) ebenfalls von der ersten Endkappe (114) aus ein kurzes Stück in axialer Richtung in Richtung der zweiten Endkappe (122) nach innen ragen.
  9. Filterelement nach Anspruch 8, bei dem die länglichen Vorsprünge (116) einstückig mit der ersten Endkappe (114) ausgebildet sind und in einer den ringförmigen Flansch umgebenden (130) ringförmigen Anordnung gleichmäßig beabstandet sind.
  10. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen fluiddichten Aufbewahrungsbehälter (164) für das zylindrische Filterelement (36), das an seinen beiden Enden die scheibenförmige Endkappe (114, 122) aufweist, wobei der Behälter (164) umfasst:

    i) einen ersten dünnwandigen Behälterabschnitt (166), wobei der erste Behälterabschnitt ausreichend bemessen ist, um zumindest einen Teil des Filterelements (36) einzuschließen;

    ii) einen zweiten dünnwandigen Behälterabschnitt (168), wobei der zweite Behälterabschnitt ebenfalls ausreichend bemessen ist, um zumindest einen Teil des Filterelements (36) einzuschließen, und der erste und zweite Behälterabschnitt sich miteinander verbinden lassen, um eine fluiddichte Kapsel für das Filterelement zu bilden; und

    iii) Mittel (171, 172), die dazu dienen, den ersten Behälterabschnitt (166) mit dem zweiten Behälterabschnitt (168) abnehmbar zu verbinden, um so eine fluiddichte Kapsel für das Filterelement (36) zu bilden; und

    iv) Mittel (174), die einstückig mit einem der Behälterabschnitte (166, 168) ausgebildet sind und dazu dienen, eine der Endkappen (114, 122) des Filterelements (36) mit dem einen Behälterabschnitt abnehmbar zu verbinden, wobei das Filterelement (36) an den einen Behälterabschnitt gekoppelt bleibt, wenn der erste Behälterabschnitt (166) von dem zweiten Behälterabschnitt (168) entfernt wird und der eine Behälterabschnitt umgedreht wird.
  11. Filtervorrichtung nach Anspruch 10, bei der der erste Behälterabschnitt (166) einen becherförmigen Grundkörper (166) mit einer scheibenförmigen Stirnwand (170) und einer verhältnismäßig langen zylindrischen Seitenwand (169) umfasst, die sich in axialer Richtung von der Stirnwand (170) weg erstreckt, und der zweite Behälterabschnitt (168) einen verhältnismäßig kurzen ringförmigen Lippenabschnitt (71) aufweist, wobei der ringförmige Lippenabschnitt (71) eng anliegend die zylindrische Seitenwand (169) des Grundkörpers (166) aufnimmt, um zu ermöglichen, dass sich der zweite Behälterabschnitt (168) problemlos mit dem ersten Behälterabschnitt (166) verbinden bzw. von diesem abnehmen lässt.
  12. Filtervorrichtung (30) nach Anspruch 10 oder 11, bei der der erste und zweite Behälterabschnitt (166, 168) aus einem verbrennbaren Werkstoff gefertigt sind.
  13. Filtervorrichtung (30) nach einem beliebigen der Ansprüche 10 bis 12, bei der das Rückhaltemittel (174) nachgiebig biegbar ist, um mit einem Abschnitt des Filterelements (36) in Eingriff zu kommen, um das Filterelement (36) abnehmbar an dem einen Behälterabschnitt (166) festzuhalten.
  14. Filtervorrichtung (32) nach Anspruch 13, bei der das Rückhaltemittel (174) einen einstückig mit einem der Behälterabschnitte (166, 168) ausgebildeten ringförmigen Flansch, Wulst, Kanal oder Kamm (175, 178, 180, 181, 182) aufweist, der in der Lage ist sich in Eingriff mit einer Endkappe (114, 122) des Filterelements (36) bringen zu lassen und diese festzuhalten.
Es folgen 16 Blatt Zeichnungen






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