PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE112004002080T5 05.10.2006
Titel Flüssigkeitsfilteranordnung
Anmelder Donaldson Co., Inc., Minneapolis, Minn., US
Erfinder Fobe, Johan, Leuven, BE
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Aktenzeichen 112004002080
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, EP, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG
WO-Anmeldetag 27.10.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/US2004/035903
WO-Veröffentlichungsnummer 2005044420
WO-Veröffentlichungsdatum 19.05.2005
Date of publication of WO application in German translation 05.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.10.2006
IPC-Hauptklasse B01D 35/14(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01D 35/31(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B01D 29/21(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F02M 37/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
1. Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Filteranordnungen. Die typische Anwendung betrifft Flüssigkeitsfilter-Anordnungen, z. B. Filteranordnungen zum Filtern von flüssigen Schmiermitteln (Ölen), Brenn- und Kraftstoffen und Hydraulik-Medien, o.dgl. Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung, die niedrige Ablagerungspegel der während einer Wartungsoperation in einem Flüssigkeitsfiltergehäuse verbleibenden Verunreinigungen gewährleistet.

2. Stand der Technik

Im allgemeinen funktionieren Flüssigkeitsfilter durch den Einsatz eines Filtermediums in einem Flüssigkeitsstrom. Während des Betriebes wird Schmutz oder Sedimentmaterial, das aus der Flüssigkeit ausgefiltert wird, auf oder in dem Filtermedium gesammelt. In vielen Fällen wird eine Filterpatrone verwendet, die periodisch aus der Filteranordnung ausgebaut und ersetzt wird.

Bei einigen Systemen wird die Filterpatrone von aussen nach innen durchströmt. In diesem Fall bedeutet dies, dass die zu filternde Flüssigkeit während der Filterung gegen eine äussere Peripherie eines Filtermediums und durch das Filtermedium in einen inneren Raum (Sauberflüssigkeitsraum) geführt wird. Wenn diese Konfiguration eingesetzt wird, werden durch die Strömung gegen die äussere Oberfläche des Filtermediums Verschmutzungen bzw. Sedimente an der äusseren Oberfläche des Filtermediums zurückgehalten.

Während der periodischen Wartung wird eine Filterpatrone einschliesslich des Filtermediums von dem Rest der Filteranordnung entfernt und ersetzt. Wenn das Filtermedium in einer Patrone verwendet wird, die von aussen nach innen durchströmt wird, können die Verunreinigungen oder Sedimente während einer Wartungsoperation von der äusseren Oberfläche des Filtermediums bzw. der Patrone abfallen. In Bezug auf das Halten der Verunreinigungen an dem Filtermedium während der Wartung wurden verschiedene Anordnungen vorgeschlagen, um zu verhindern, dass die Verunreinigungen bzw. die Sedimente während der Wartung von der Filterpatrone abfallen oder abrutschen. Beispiele solcher Anordnungen sind in U.S. 6,322,297; WO 01/05485; U.S. Provisional 60/280,787; PCT application PCT/US 02/10298 (International filing date 02/04/2002); und PCT/US 03/19112 filed 18 June 2003 beschrieben. Die vollständige Beschreibung aller in dem vorherigen Schriftsatz identifizierter Referenzen wird hiermit durch Referenz in diese Erfindung eingeschlossen.

Bei einigen Systemen werden Sedimente in dem Gehäuse verbleiben. Dieses schliesst Sedimente ein, die niemals die Filtermedien erreicht haben, die in die Filteranordnungen der in dem vorangegangenen Abschnitt identifizierten Referenzen einsetzbar sind. Die erfindungsgemässe Anwendung betrifft Techniken und Anordnungen um dieses Problem zu beherrschen, und um nach einem Filterpatronenaustausch niedrige Pegel von Sedimentablagerungen in dem Gehäuse zu gewährleisten.

3. Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsfilter-Anordnungen. Die Flüssigkeitsfilter-Anordnungen enthalten ein Filtergehäuse, das einen Innenraum definiert, und eine wartbare Filterpatrone, die in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist. Die wartbare Filterpatrone besitzt einen Aufnehmer bzw. eine Rückhalte-Konstruktion für Verunreinigungen, so dass Verunreinigungen, die während eines Filterbetriebes auf das Filtermedium der Patrone geladen wurden, während der Wartungsoperation auf der Filterpatrone zurückgehalten werden. Vorzugsweise ist die Rückhaltekonstruktion ein positiver Aufnehmer bzw. eine positive Rückhaltekonstruktion, was bedeutet, dass die Ablagerungen so in der wartbaren Patrone eingeschlossen werden, dass sie während der Wartungs-Operation nicht zufällig abgeschüttelt werden können. Eine solche positive Rückhaltekonstruktion ist eine Hülsen/Ventil-Konstruktion, wie sie in PCT application PCT/US03/19112 filed 18 June 2003 beschrieben ist und durch Referenz hier eingeschlossen wird.

Das Filtergehäuse besitzt ferner eine Strömungskonfiguration, die niedrige Ablagerungspegel gewährleistet. Der Begriff „Strömungskonfiguration mit niedrigem Ablagerungspegel" bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Konfiguration der internen Baugruppen des Gehäuses, die sicher stellt, dass, wenn im Gebrauch eine Flüssigkeitsströmung stattfindet, Sedimente im Flüssigkeitsstrom in Suspension bleiben und nicht in Toträumen innerhalb des Gehäuses ausfallen. Der Begriff „niedriger Ablagerungspegel" bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Tatsache, dass geringere Ablagerungswerte akzeptabel aber nicht erwünscht sind. Vorzugsweise werden keine Sedimente in dem Gehäuse abgelagert, sondern im bevorzugten Betrieb innerhalb der Rückhaltekonstruktion der wartbaren Filterpatronen. Der Begriff „niedriger Ablagerungspegel" schliesst in diesem Zusammenhang auch „keine" Ablagerungen ein. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff „Gebrauch" auf eine Flüssigkeitsströmung und einen Betrieb im Gegensatz zu einem Stillstand mit ungefiltertem Öl um die Aussenseite der wartbaren Filterpatrone, in diesem Zustand dürfen einige Ablagerungen auftreten. Diese letzteren Ablagerungen werden im allgemeinen Ablagerungen einer Art sein, die wieder in die Flüssigkeit eintreten, wenn die Flüssigkeit wieder in Strömung versetzt wird. Im allgemeinen ist eine „Strömungskonfiguration mit niedrigem Ablagerungspegel" gegeben durch: Trennen der Ausrüstung von der normalen Flüssigkeitsströmung durch die Flüssigkeitsfilter-Anordnung; Ablassen der Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsfilter-Anordnung und Entfernen der Filterpatrone und schliesslich Inspizieren des Innenraumes des Gehäuses. Eine Situation in der keine Sedimentablagerungen im Gehäuse beobachtet werden, oder nur sehr geringe Sedimentablagerungen beobachtet werden, ist eine „Strömungs-Konfiguration mit geringem Ablagerungspegel".

Die beschriebene bevorzugte Flüssigkeitsfilter-Anordnung besitzt eine Wirbelströmungs-Einlasskonstruktion, so dass die bevorzugte Flüssigkeitsströmung einen Wirbel bildet. Die Wirbelströmungs-Einlasskonstruktion ist so konfiguriert, dass die Flüssigkeit in einer Wirbelströmung in das Filtergehäuse geführt wird, wobei mindestens ein Teil der Strömung um die wartbare Filterpatrone geführt wird. Bevorzugte Wirbelströmungs-Anordnungen werden beschrieben.

Verschiedene alternative Arten von Anordnungen mit Komponenten, die allgemein im Vorangegangenen charakterisiert sind, werden beschrieben. Bei einer Art ist die Filterpatrone in einem gewissen Abstand von einer Stirnwand des Filtergehäuses angeordnet und die Strömungseintritts-Anordnung ist so konfiguriert, dass Flüssigkeit anfangs in oder durch diesen Abstand geführt wird. Bei einer anderen Anordnungsart ist die Filterpatrone so angeordnet, dass sie an der Stirnwand des Filtergehäuses anliegt, und die Strömungseintritts-Anordnung ist so konfiguriert, dass die Flüssigkeitsströmung anfangs in einen Ringraum zwischen der Filterpatrone und der Seitenwand des Gehäuses geführt wird.

Betriebsverfahren, Anordnungen und Gebrauch werden ebenfalls beschrieben.

3. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigt:

1 einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemässen Filteranordnung

2 einen schematischen Querschnitt 2-2 gemäss 1;

3 eine Ansicht analog 2, die eine erste alternative Ausführungsform darstellt;

4 einen schematischen Seitenquerschnitt einer Filteranordnung gemäss einer zweiten alternativen erfindungsgemässen Ausführungsform;

5 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Filterpatrone, die in die Filteranordnung gemäss 1 einsetzbar ist;

6 einen teilweise geschnittenen seitlichen Aufriss einer Filterpatrone gemäss 5;

7 eine perspektivische Aussenansicht einer Filteranordnung im wesentlichen gemäss 1;

8 einen schematischen Querschnitt einer Filteranordnung gemäss 7 im Zustand der Filterströmung;

9 eine vergrösserte fragmentarische Ansicht eines Teiles der 8;

10 einen Querschnitt analog 8, jedoch im Zustand einer Nicht-Strömungsperiode;

11 eine vergrösserte fragmentarische Ansicht eines Teiles der 10;

12 eine Darstellung eines in der Filteranordnung gemäss 6 eingesetzten äusseren Hülsenelementes;

13 eine vergrösserte fragmentarische Ansicht eines Teiles der 12;

14 eine vergrösserte fragmentarische Ansicht einer Rippenkomponente, die in einer Hülse gemäss 12 einsetzbar ist;

15 eine schematische Ansicht einer Ventilfolie, die in erfindungsgemässen Ventilanordnungen einsetzbar ist;

16 eine schematische Ansicht einer Ventilfolie, die in erfindungsgemässen Anordnungen einsetzbar ist;

17a-L eine schematische Darstellung alternativer Schnittventil-Definitionen, die in erfindungsgemässen Filteranordnungen einsetzbar sind;

18 eine Darstellung einer alternativen äusseren Hülse, die in einer erfindungsgemässen Filteranordnung einsetzbar ist;

19a-19f Beispiele alternativer Öffnungsformen, die in erfindungsgemässen äusseren Hülsen einsetzbar sind;

20 eine Ansicht analog 1 einer alternativen Konfiguration;

21 eine vergrösserte fragmentarische schematische Darstellung einer weiteren alternativen Hülse/Ventilkonfiguration.

4. Detaillierte Beschreibung der Erfindung 4.1 Allgemeine Beschreibung der Konstruktionen und Prinzipien

Im allgemeinen betrifft die Erfindung Fluidfilter, typischerweise Flüssigkeitsfilter. Eine typische Verwendungs-Umgebung wird die Verwendung als Schmiermittel (Öl)-Filter, Hydraulik-Filter oder Motor-Kraftstoff-Filter sein. Obwohl die beschriebenen Techniken in verschiedenen Zusammenhängen einsetzbar sind, werden sie in einer solchen Einsatzumgebung beschrieben.

Im allgemeinen besteht die typische Anwendung in Verbindung mit einem „Patronen"-Filtertyp. In diesem Zusammenhang wird der Begriff „Patrone" im allgemeinen in Bezug auf einen Flüssigkeitsfilter verwendet, in dem ein Filtermedium enthaltendes Element ein ausbaubares und ersetzbares (d.h. wartbares) Element in Bezug zu einem Filtergehäuse ist. D.h., während der Wartung wird das Gehäuse beibehalten und die Filterpatrone wird entfernt und ersetzt. Die hier beschriebenen Techniken und Anordnungen sind insbesondere für solche Anwendungen gut geeignet, und die hier beschriebenen Ausführungsformen sind Patronen-Typ-Arten.

In dieser Beschreibung wird die Filteranordnung als Flüssigkeitsfilteranordnung mit „niedrigem Ablagerungspegel" charakterisiert. Mit dem Begriff „niedriger Ablagerungspegel" ist gemeint, dass nach einer normalen Betriebsperiode mit einer beschriebenen Filterpatrone während der Wartung, d.h., wenn die Filterpatrone entfernt wird, der Betrag der Sedimentablagerungen in dem Filtergehäuse relativ gering ist, resultierend aus der vorteilhafteren Konfiguration im Vergleich zu einer Anordnung ohne die charakteristischen Eigenschaften, die zu dieser niedrigen Sedimentablagerung führen. Der Begriff „niedriger Ablagerungspegel" ist anwendbar, wenn, nachdem die Flüssigkeits-Strömung durch die Filteranordnung abgeschaltet worden ist, die Flüssigkeit aus der Filteranordnung abgelassen worden ist und die Filterpatrone entfernt worden ist, entweder keine Ablagerungen in dem Gehäuse sichtbar sind, oder nur sehr geringe Ablagerungen vorhanden sind, die innerhalb der Spezifikationen des Geräteherstellers akzeptabel sind. D. h., der Ablagerungsbetrag wird als „niedrig" betrachtet, zumindest ist er unter diesen Umständen ausreichend niedrig, wenn keine Reinigung oder Entfernung der Ablagerungen im Rahmen der normalen Wartungsoperation erforderlich ist.

In 1 kennzeichnet die Bezugszahl 1 generell eine erfindungsgemässe Flüssigkeitsfilter-Anordnung. Die in 1 dargestellte Flüssigkeitsfilter-Anordnung 1 ist in schematischer Form dargestellt. Sie enthält: ein Gehäuse 3, mit einer Seitenwand 3a und einer Stirnwand 3b; und eine ausbaubare und austauschbare (d. h., wartbare) Filterpatrone 4. Die Gehäusestirnwand 3b ist ein Endstück 8, das ein Teil der Ausrüstung sein kann, auf der die Filteranordnung 1 montiert ist. Die Seitenwand 3a des Flüssigkeitsfilter-Gehäuses kann in einigen Fällen trennbar von dem Filterendstück 8 befestigt sein.

In dieser Beschreibung wird der Begriff „Filteranordnung" und Varianten davon verwendet, um Bezug auf die Flüssigkeitsfilter-Anordnung 1 einschliesslich des Endstückes 8 zu nehmen, unabhängig davon, ob die Gehäuseteile miteinander integriert oder trennbar sind; und selbst dann wenn das Endstück 8 Teil der Ausrüstung ist auf der die Filteranordnung 1 montiert ist.

Die in 1 dargestellte Filteranordnung 1 besitzt einen Flüssigkeits-Eintrittskanal 10 und einen Flüssigkeits-Austrittskanal 11. Im allgemeinen tritt die zu filternde Flüssigkeit in den Eintrittskanal in Richtung des Pfeils 12 ein. Sie wird dann in einen Raum 14 für ungefilterte Flüssigkeit geleitet, der innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet ist, und teilweise von der äusseren Seitenwand 3a des Gehäuses 3 gebildet wird. In diesem Fall ist die Filterpatrone 4 eine Filterpatrone 4a mit Strömungsrichtung von aussen nach innen, so dass während der Filterung die Flüssigkeit durch das Filtermedium 4b der Filterpatrone 4 in allgemeiner Richtung der Pfeile 15 in den Zentralraum 16 geführt wird. Die gefilterte Flüssigkeit wird dann aus dem Zentralraum 16 zu dem Austrittskanal 11 geführt. Bei der speziellen beispielhaften Ausführungsform gemäss 1 wird die Flüssigkeit aus dem Zentralraum 16 in einen Kopf 18 eines Standrohres 19, abwärts durch das Standrohr 19 und von dem Bodenende 20 der Filterpatrone 4 nach aussen geführt, d. h., sie wird durch einen Austritt 22 in den Austrittskanal 11 des Filterendstückes 8 geführt.

In dieser Beschreibung wird das Standrohr 19 manchmal als mit dem Austrittskanal 11 in „gefilterter Flüssigkeits-Strömungsverbindung stehend" bezeichnet. Durch diesen Ausdruck und Varianten davon ist gemeint, dass gefilterte Flüssigkeit innerhalb eines internen Kanals 19a des Standrohres 19 in den Austrittskanal 11 strömt, ohne den Raum 14 für ungefilterte Flüssigkeit zu passieren.

Die Filteranordnung wird periodisch gewartet, wobei die Filterpatrone 4 aus der Filteranordnung ausgebaut wird, um sie üblicherweise durch eine neue Filterpatrone zu ersetzen. Bei der dargestellten Filteranordnung 1 wird dies durchgeführt, durch die Entfernung des Deckels 25 von der Seitenwand 3a, wodurch der Zugang zu einer eingesetzten Filterpatrone 4 freigegeben wird. Die spezielle dargestellte Filterpatrone 4 kann aus dem Gehäuse 3 entfernt werden, indem sie in Richtung des Pfeils 28 gezogen wird, nachdem der Deckel 25 entfernt worden ist, d. h., durch ein Oberteil 25a der Filteranordnung 1 entfernt worden ist.

Es können die verschiedensten Anordnungen verwendet werden, um einen geeigneten Strömungsweg durch die Filteranordnung 1 und das Filtergehäuseendstück 8 zu definieren. Was generell erforderlich ist, ist die gefilterte Flüssigkeit von der ungefilterten Flüssigkeit zu trennen. Bei der dargestellten Filteranordnung ist die Filterpatrone 4 mit einer geschlossenen Endkappe 31 und einer offenen Endkappe 32 ausgerüstet, so dass nur eine Dichtung an der Endkappe 32 zwischen der Filterpatrone 4 und dem Rest der Filteranordnung 1 erforderlich ist, um zu verhindern, dass ungefilterte Flüssigkeit in den Austrittskanal 11 strömt. Diese Dichtung kann auf verschiedene Weisen vorgesehen werden, üblicherweise wird ein O-Ring 40 oder eine ähnliche Struktur eingesetzt.

Bei einer typischen Konstruktion wird das Standrohr 19 separat von dem Filtergehäuse-Endstück 8 gefertigt und dann damit verbunden. In diesen Fällen kann eine Dichtung zwischen dem Standort 19 und dem Filtergehäuse-Endstück 8 wünschenswert sein, um unerwünschte Leckagen dazwischen zu vermeiden.

Zahlreiche Modifikationen der Filteranordnung 1 sind möglich, ohne von dem erfindungsgemässen Prinzip abzuweichen. Z. B., können verschiedene Bypass-Strömungsanordnungen mit einem Bypass-Filter und einem Bypass-Ventil, als auch alternative Anordnungen einiger der Komponenten verwendet werden.

Im typischen Betrieb wird die Flüssigkeitsfilter-Anordnung 1 verwendet, um Verunreinigungspartikel, die von dem Flüssigkeitsstrom mitgetragen werden, aus dem zu filternden Flüssigkeitsstrom zu entfernen. Eine Aufgabe der Erfindung ist, niedrigere Ablagerungspegel (in einigen Fällen keine sichtbaren Ablagerungspegel) von Verunreinigungen oder Sedimenten innerhalb des Gehäuses 3 während einer Wartungsoperation zu gewährleisten. Dies wird durch die Kombination von zwei allgemeinen Eigenschaftsarten erreicht:

  • 1. Eine Strömungskonfiguration mit niedrigem Ablagerungspegel, die sicherstellt, dass sich Sedimentpartikel während des Filterbetriebes nicht mit unerwünschten Pegeln innerhalb des Gehäuses ansammeln oder ablagern; und
  • 2. Eine Verunreinigungen zurückhaltende Eigenschaft der Patrone 4, um zu verhindern, dass Verunreinigungspartikel, die auf der Filterpatrone angesammelt wurden, während der Wartungsoperation in das Gehäuse 3 abfallen.

4.2 Strömungsanordnung

Um während des Filterbetriebes das Ausfallen von Sedimenten aus dem Flüssigkeitsstrom in Teile des Gehäuses zu vermeiden, wird dem Gehäuse eine gewünschte Strömungskonfiguration gegeben. Diese Strömungskonfiguration unterstützt, dass während die Flüssigkeit strömt Sedimente in der Flüssigkeit suspendiert bleiben, so dass die Sedimente in die Filterpatrone geführt werden und sich nicht in Teilen des Gehäuses ansammeln. Im allgemeinen beinhaltet eine solche Strömungskonfiguration das folgende:

  • a. eine bevorzugte Strömungseintritts-Anordnung; und
  • b. eine Strömungskonfiguration des Gehäuseinneren, die eine niedrige Sedimentablagerung bewirkt.

Diese beiden genannten Eigenschaften sind generell in der schematischen Darstellung 1 gezeigt. Als erstes wird auf eine Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 hingewiesen. Die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 der dargestellten Ausführungsform bildet einen Eintritt, der so konfiguriert ist, dass der Flüssigkeitsstrom aus dem Eintrittskanal 10 in das Innere des Gehäuses 3 in einer kreisförmigen Richtung geführt wird. Die spezielle in 1 dargestellte Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 ist in Blickrichtung vom Kopf oder Deckel 25 abwärts für eine Strömung im Gegenuhrzeigersinn orientiert. Eine entgegengesetzte Strömungsrichtung kann auch verwendet werden.

Die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 kann auf verschiedene Arten vorgesehen werden. Wenn z. B. das Filterendstück ein Gussmetallstück ist, kann die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 ein integraler Teil dieses Gussteils sein.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 eine Leitschaufeleinrichtung sein, die mit einem Teil der Filteranordnung verbunden ist, die den Flüssigkeitsstrom von dem Eintrittskanal 10 erhält und diesen Strom in ein bevorzugtes Strömungsmuster richtet.

Im allgemeinen ist die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 in 1 schematisch dargestellt. Es ist nicht beabsichtigt, dadurch den Grad des Reliefs und die spezielle Form zu spezifizieren. Es ist nur die bevorzugte relative Position dargestellt. Zahlreiche Formen und Konfigurationen für bevorzugte Strömungen und Strömungscharakteristiken können vorgesehen werden.

Allgemein ausgedrückt, ist das bevorzugte Strömungsmuster ein Strömungsmuster, das sicherstellt: (a) dass die Flüssigkeit ausreichend in Bewegung bleibt, um Materialpartikel während des Filterbetriebes in Suspension zu halten; und (b) dass in der Strömung keine Toträume entstehen, in denen sich während des Filterbetriebes Sedimente absetzten können. Ein typisches bevorzugtes Strömungsmuster ist ein Wirbelstrommuster, bei dem die Flüssigkeit in ein kreisförmiges oder spiralförmiges Strömungsmuster um die Filterpatrone 4 versetzt wird.

Bei der in 1 dargestellten speziellen Anordnung ist die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 eine Wirbelstrom-Eintritts-Einrichtung 60a, die so angeordnet ist, dass die Strömung in den Innenraum 61 des Gehäuses 3 an einer dem Ende 3b des Gehäuses 3 benachbarten Stelle in Abstand von der Wand 3a und benachbart zum Standrohr 19 eingeführt wird. Dadurch gibt es keine Stelle unterhalb entweder der Filterpatrone 4 oder der Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60, an der Sediment ausfallen oder leicht eingeschlossen werden kann. Dies ist eine vorteilhafte Konfiguration.

Eine Wirbelströmungs-Konfiguration des Gehäuseinneren mit Niedrigablagerungspegel wird generell dadurch erreicht, dass dem Innenraum 61 des Gehäuses 3 eine Konfiguration gegeben wird, die frei von Protuberanzen oder Vorsprüngen (ausser des Einlasses 60) in dem Strömungsweg der Flüssigkeit ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der untere interne Teil 61a des Gehäuses 3 frei von jeglichen Protuberanzen in den Flüssigkeitsstrom ist, ausser der Wirbelstrom-Eintritts-Einrichtung 60. Das bedeutet, dass während des Betriebes in der unteren Region 61a nur geringe Turbulenzen auftreten, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass Sedimente aus der Flüssigkeitsströmung ausfallen, reduziert wird. Wenn in dieser Beschreibung der untere Teil 61a des Gehäuses 3 angesprochen wird, ist damit der Teil des Gehäuses 3 gemeint, der sich entlang der Filterpatrone 4 aufwärts bis zu einem Niveau von 40 % der Höhe der Filterpatrone 4 erstreckt. Vorzugsweise ist das Gehäuse in seinem Innenraum 61 über seine gesamte Höhe frei von strömungsbehindernden Protuberanzen.

Die in 1 dargestellte spezielle Flüssigkeitsfilteranordnung 1 ist eine Flüssigkeitsfilteranordnung, in der die Filterpatrone 4 in einem Abstand 46 von einem Ende 45 des Gehäuses 3 angeordnet ist; speziell ist der Abstand 46 zwischen der Patrone 4 und dem Filterendstück 8 vorgesehen. Dies gestattet der Flüssigkeitsströmung in einem kreisförmigen Muster zwischen dem Element 4 und dem Endstück 8 Sedimentablagerungen zu verhindern. Solche Anordnungen sind besonders geeignet für den Einsatz einer Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung, die eine bevorzugte Eintrittsströmung erzeugt, z. B. kreisförmig oder wirbelförmig. Im allgemeinen wird der Raum 46 durch einen mechanischen Anschlag zwischen der Filterpatrone 4 und irgendeinem Teil der Filteranordnung 1 sichergestellt, der verhindert, dass die Patrone 4 dicht an das Ende 45, d. h. an das Endstück 8 gedrückt wird, wenn die Filteranordnung 1 zusammengebaut ist. In dem in 1 dargestellten Fall ist für diese Regelung ein Anschlag 47 oder eine Schulter vorgesehen. Natürlich kann der Anschlag auch am entgegengesetzten Ende des Elementes vorgesehen werden.

20 zeigt eine alternative Filteranordnung, bei der jedoch die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 460 benachbart zur Seitenwand 3a angeordnet ist, aber generell immer noch mit einem Abstand 44 zwischen dem Element 4 und der Stirnwand 8, in das einige Flüssigkeit aus der Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 460 eingeführt wird. Das stellt sicher, dass es in diesem Bereich keinen Totraum gibt, in dem Sedimente eingeschlossen oder angesammelt werden können. In 20 sind analoge Komponenten der 1 durch gleiche Bezugszahlen gekennzeichnet. Natürlich sind Anordnungen des Eintritts zwischen den Extremen gemäss 1 und 20 möglich.

In einigen Anordnungen sitzt die Filterpatrone 64 auf dem Endstück 8 des Gehäuses 63 auf, wenn sie installiert ist. Eine solche Anordnung ist in 4 dargestellt. Die Anordnung gemäss 4 ist gegenüber den Anordnungen gemäss 1 und 20 nicht bevorzugt, da der in 4 ersichtliche Anschlag A zwischen dem Filterelement 64 und dem Endstück 68 während des Betriebes Sedimentablagerungen einfangen kann. Jedoch sind Konfigurationen wie in 4 dargestellt immer noch erfindungsgemässe Strömungs-Konfigurationen mit niedrigem Ablagerungspegel.

Die in 4 dargestellte Flüssigkeitsfilter-Anordnung 62 besitzt ein Gehäuse 63, eine in dem Gehäuse 63 eingesetzte Filterpatrone 64, die ausbaubar und ersetzbar, d. h., wartbar ist und die mit einem Filterendstück 68 eingebaut ist. Das Filterendstück 68 besitzt einen Eintrittskanal 70 und einen Austrittskanal 71. Das Gehäuse 63 besitzt eine Seitenwand 66 und einen Wartungsdeckel 82. Im Betrieb fliesst Flüssigkeit durch den Eintritt 70 und wird in Richtung der Pfeile 72 in den Raum für ungefilterte Flüssigkeit 74 geleitet. Die Flüssigkeit strömt dann durch die Patrone 64 in Richtung der Pfeile 75 in den Zentralraum 76. Sie strömt dann wie durch die Pfeile 79a gekennzeichnet in das Standrohr 79 und dann abwärts in den Austrittskanal 80 des Filterkopfes 68, um durch den Austritt 71 auszutreten.

Pfeile 81 kennzeichnen ein Strömungsmuster mit niedrigerem Ablagerungspegel, das aus der Flüssigkeitsströmung durch den Bereich 74 resultiert, insbesondere durch ein Wirbelströmungsmuster. Im allgemeinen ist die Filteranordnung im Bereich 82 mit einer Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 460 ausgerüstet, um ein bevorzugtes Strömungsmuster zu bewirken, z. B. einen wirbelförmigen oder einen kreisförmigen Strömungseintritt der Flüssigkeit.

Zwischen der Patrone 64 und einem Restteil des Gehäuses 63 ist eine Dichtung erforderlich, z. B. bei 64a. Die Patrone 64 kann analog der Patrone 4 gamäss 1 konfiguriert sein, obwohl alternative Ausführungsformen möglich sind.

4.3 Schmutzrückhalte-Eigenschaft der Patrone

Wie oben beschrieben, ist im allgemeinen eine Eigenschaft der erfindungsgemässen Filterpatronen die Zurückhaltung von Verunreinigungen auf der Filterpatrone. Vorzugsweise bewirkt diese Eigenschaft, dass Sedimente, die auf die Filterpatrone geladen wurden, auf der wartbaren Filterpatrone gehalten werden, ohne dass sie Gefahr laufen während der Wartung abgeschüttelt zu werden. Eine solche Eigenschaft wird manchmal als positive Rückhalteeigenschaft bezeichnet. Eine bevorzugte Form ist eine Form, die die Filterpatrone zwischen ihren einander gegenüberliegenden Endkappen umgibt.

Die Beschreibung und Beispiele brauchbarer Anordnungen sind in PCT/US03/19112 filed 18 June 2003 gegeben, die komplette Beschreibung ist durch Referenz in diese Erfindung eingeschlossen. Ein ausgewählter Teil dieser Beschreibung ist in Verbindung mit 5-19f hiermit eingeschlossen.

In 5 ist eine Filterpatrone 110 dargestellt, die einsetzbar ist, um eine Rückhalteeigenschaft für Verschmutzungen zu gewährleisten. Die Patrone 110 kann z. B. entweder in der Form der Patrone 4 oder in der Form der Patrone 64 konfiguriert sein, je nachdem was benötigt wird.

Im allgemeinen besitzt die Patrone 110 ein Filtermedium 112, das sich zwischen einander gegenüberliegenden Endkappen 113 und 114 erstreckt. Die Endkappe 113 wäre analog zur Endkappe 32 gemäss 1. Die Endkappe 114 ist eine geschlossene Endkappe und würde der Endkappe 31 1 entsprechen.

Für die dargestellte spezielle Anordnung besitzt die Endkappe 114 radiale Nocken 114a zur Zentrierung. Ein dargestellter O-Ring 119 würde an der Endkappe 113 positioniert, um eine Dichtung mit einem Teil eines Gehäuses, z. B. eines Standrohres wie das Standrohr 19 gemäss 1 zu bilden.

Die positive Rückhalteeigenschaft für Verschmutzungen wird durch eine Hülse/Ventil-Konstruktion 130 (oder Stützelement/Ventil-Konstruktion) gewährleistet.

Die in 5 und 6 dargestellte spezielle Hülse/Ventil-Konstruktion 130 ist so angeordnet, dass sie sich entlang des Filtermediums 112 erstreckt, spezifisch entlang und um die stromaufwärtige Seite 116a. (In der dargestellten Ausführungsform umschliesst oder umgibt die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 das Filtermedium 116, und während des Filterbetriebes strömt die Flüssigkeit in Richtung des Pfeils 117 gemäss 6 von aussen nach innen). Typischerweise würde eine Innenfläche 130a der Hülse/Ventil-Konstruktion 130 mit einem minimalen Spalt von ungefähr 0,5 mm bis 10,0 mm in Abstand von dem Filtermedium 116 angeordnet. Der Zweck des Spaltes wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich; er gestattet einen unbelasteten Betrieb der nachstehend beschriebenen Ventile der Hülse/Ventil-Konstruktion 130.

Die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 der dargestellten Ausführungsform enthält zwei Komponenten: eine perforierte Stützhülse 135 und eine intern angeordnete Ventilfolie 136. Bei einem typischen Betrieb funktioniert die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 wie nachstehend detaillierter beschrieben: (a) während des normalen Filterbetriebs gestattet sie die Flüssigkeitsströmung, die Verunreinigungen oder Sedimente mit sich trägt, durch die perforierte Stützhülse 135 und das Ventil 136 in das Filtermedium 112; und (b) wenn der Strömungsdruck reduziert oder unterbrochen wird, hält sie Verunreinigungen oder Sedimente zwischen der Ventilfolie 136 und dem Filtermedium 112 fest, während die Filterpatrone 110 gewartet wird, d. h. ausgebaut und ersetzt wird. Bei einer in den Zeichnungen dargestellten typischen Ausführungsform sind die beiden Komponenten der Hülse/Ventil-Konstruktion 130 individuell vorgefertigt und für den Betrieb zusammengebaut. Die Details der typischen Konstruktion und des Betriebes einer bevorzugten äusseren perforierten Stützhülse 135 und einer Ventilfolie 136, die diese Funktion bewirken, werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.

5 zeigt die Filterpatrone 110 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung. Die einzelnen Komponenten sind sichtbar, namentlich: der O-Ring 119, die Endkappen 113 und 114, das Filtermedium 112, die innere Hülse 125 und die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 mit der perforierten Stützhülse 135 (in diesem Fall eine äussere Stützhülse) und der Ventilfolie 136. Es ist zu beachten, dass in 5 ersichtlich ist, dass die Endkappe 114 drei radial nach aussen ragende Nocken oder Erhebungen 114a besitzt, die an dem äusseren Umfang der Endkappe 114 mit gleichen Abständen zueinander angeordnet sind. Diese optionalen Nocken 114a unterstützen die Zentrierung der Filterpatrone 110 in einem Gehäuse während des Betriebes.

Im allgemeinen besitzt die perforierte Stützhülse 135 mindestens eine, typischerweise aber mehrere Öffnungen 139; in der dargestellten Ausführungsform ist die perforierte Stützhülse 135 eine zylindrische äussere Hülse. Die Ventilfolie 136 besitzt mindestens ein, typischerweise aber mehrere Ventile 114. Z. B. kann während des Zusammenbaus je ein Ventil 140 jeder Öffnung 139 zugeordnet oder benachbart zu jeder Öffnung 139 angeordnet werden, obwohl Alternativen möglich sind. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist nicht ersichtlich, dass eine bestimmte Anzahl von Öffnungen 139 oder Ventilen 140 erforderlich ist; ein gewisser Vorteil ergibt sich aus einer einzelnen Öffnung 139. Es ist zu erwarten, dass die Zahl der Öffnungen eine Entscheidungsfrage ist, abhängig von: dem gewünschten Filterdurchsatz, dem bevorzugten Druckverlust und anderen Parametern, die von System zu System variieren. Es ist zu erwarten, dass ein typischer Filter mindestens 10, üblicherweise mindestens 20 und oft mindestens 100 (z. B. bis zu 1000) Öffnungen 139 in der Hülse 135 und mindestens 10, üblicherweise mindestens 20 und oft mindestens 100 (z. B. bis zu 1000) Ventile 140 in der Ventilfolie 136 besitzt. Es ist auch zu erwarten, dass die Hülse 135 mindestens 5 % porös, üblicherweise 10 % bis 50 % porös ist; und die Ventile 140 mindestens 10 % und typischerweise 30 bis 80 % der Oberfläche der flexiblen Ventilfolie 136 belegen.

Im allgemeinen sind die Ventile 140 geschnittene Ventile 141, d. h. jedes Ventil ist das Ergebnis oder mehrerer Schnitte durch die Ventilfolie 136. Verschiedene Arten, Formen und Grössen geschnittener Ventile 141 können verwendet werden. Die in 12 dargestellte spezielle Ausführungsform verwendet geschnittene Ventile 141, die durch bogenförmige U-förmige Schnitte gebildet wurden; in diesem Fall ist der Boden (oder die Mitte) jedes U weitgehend in die gleiche Richtung „ausgerichtet" und die U's sind in „Umfangsrichtung" entlang des Filtermediums 112 verteilt.

In diesem Zusammenhang ist mit dem „Boden" des bogenförmigen U die bogenförmige Mitte 141a gemeint im Gegensatz zu den geraden Schenkeln 141b; und der Begriff „ausgerichtet" bezieht sich auf die Richtung in die der Bogen jedes U zeigt, wenn das Zentrum jedes U als Spitze eines Pfeils betrachtet wird. Der Begriff „in Umfangsrichtung" entlang des Filtermediums bezieht sich in diesem Zusammenhang auf einen Ring, der das Filtermedium 112 umgibt, im Gegensatz zu einer Ausrichtung entlang der Achse des Filtermediums. Wenn der Begriff "U-förmig" oder Varianten davon verwendet werden, ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass die gegenüberliegenden Schenkel 141b sich parallel zueinander erstrecken, es sei denn es ist spezifiziert.

Mit Bezug auf 5 ist zu beachten, dass bei vielen Materialien, aus denen die Ventilfolie 136 hergestellt sein kann, einige der Ventile 141 dazu neigen können, sich von dem Rest 136b der Ventilfolie 136 nach aussen zu biegen, wenn die Ventilfolie 136 wie in 5 dargestellt gekrümmt oder gewickelt gehalten wird, ohne vollständig innerhalb der Hülse 135 zu sein. Aus Vereinfachungsgründen sind die Ventile 141 in 5 nicht auf diese Weise dargestellt. Um dieses Biegen oder Herausragen zu minimieren können Diagonal- (oder Schräg-) Schnitte verwendet werden, falls gewünscht. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen erstrecken sich jedoch die Schnitte durch die Ventilfolie 136 senkrecht zu der gegenüberliegenden Oberfläche der Folie 136 (wenn die Folie 136 flach ist).

7 zeigt eine erfindungsgemässe Anordnung 101. Die Filteranordnung 101 besitzt ein Gehäuse 103 mit einem Zugangsdeckel 104. Es sind ein Eintritt 105, ein Austritt 106 und ein Filterendstück 108 dargestellt. Der Zugangsdeckel 104 kann von dem Rest des Gehäuses 103 entfernt werden, um Zugang zu der eingeschlossenen Filterpatrone zu gestatten. Falls gewünscht, kann die Filteranordnung 101 in Übereinstimmung mit den in 1, 4 oder 28 dargestellten Filteranordnungen hergestellt werden.

8 ist im wesentlichen ein schematischer Schnitt 8-8 der Filterpatrone 110 gemäss 6. In 8 ist die Filterpatrone 110 bei einem üblichen Betriebsdruck der Flüssigkeit während des Filterbetriebes dargestellt, wobei die Flüssigkeit in Richtung der Pfeile 145 strömt. Unter dem Betriebsdruck strömt die Flüssigkeit durch die perforierte äussere Stützhülse 135 und übt dabei einen Druck gegen eine äussere oder stromaufwärtige Oberfläche 136a der Ventilfolie 136 aus. Unter der Wirkung dieses Druckes wirken die geschnittenen Ventile 141 als Klappen 146 und werden in eine Offenstellung gedrückt, gebogen oder verformt, in diesem Fall nach innen, um den Durchfluss der Flüssigkeit in Richtung auf und in das Filtermedium 112 zu gestatten. Dies gestattet der Flüssigkeit und den von ihr mitgetragenen Verunreinigungen in den Raum bzw. den Spalt 149 einzutreten, der zwischen der Hülse/Ventil-Konstruktion 130 und dem Filtermedium 112 definiert ist.

Für den Betrieb der Hülse/Ventil-Konstruktion 130 selbst ist es ohne Bedeutung, ob die Flüssigkeitsströmung um die Filterpatrone 110 gemäss 8 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gerichtet ist. In beiden Fällen funktioniert die Hülse/Ventil-Konstruktion 130. In Verbindung mit 2 und 3 wird jedoch nachstehend ein Vorzug beschrieben.

In 9 ist eine Explosionsdarstellung eines Teils der Filteranordnung gemäss 8 dargestellt, die die geschnittenen Ventile 141 in vergrösserter Ansicht in Richtung auf das Filtermedium 112 verformt zeigt.

Wenn der Druck der Flüssigkeitsströmung in Richtung der Pfeile 145 unterbrochen oder mindestens unter einen Öffnungsdruck der geschnittenen Ventile 141 reduziert wird, ist die Filteranordnung 110 generell in einem Zustand wie in 10 und 11 dargestellt. 10 zeigt eine Ansicht weitgehend analog der Ansicht gemäss 8; es ist keine Verformung der Klappen 146 (9) dargestellt. Vielmehr ist jedes geschnittene Ventil 141 in einer Ruheposition, es unterliegt keiner wesentlichen Verformung durch einen Druck. D. h. die geschnittenen Ventile 141 (10) verschliessen generell die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 gegen einen Durchfluss von Verunreinigungen durch die Hülse/Ventil-Konstruktion 130. Dies ist in 11 in einer vergrösserten fragmentarischen Ansicht dargestellt. Dieser Zustand wird manchmal als „positive" Zurückhaltung von Verunreinigungen bezeichnet, da Ablagerungen positiv gegen das Filtermedium eingeschlossen sind.

Bei einigen Ventil-Konfigurationen bewegen sich die Ventilklappen tatsächlich von der Ventilfolie 136 aus nach aussen gegen (oder mindestens in Richtung auf) die Stützhülse 135, wenn der Druck der Flüssigkeitsströmung in Richtung der Pfeile 145 (8) unterbrochen wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Ventile besonders flexibel sind und wenn der Schnitt durch die Ventilfolie eine geeignete Form besitzt, die diese Flexibilität gestattet.

Generell, wenn die Ventilfolie 136 unter dem Druck der Filterströmung steht, allgemein dargestellt in 8 und 9, wird die Ventilfolie 136 bzw. werden die geschnittenen Ventile 141 als in ihrer „Offenposition" bezeichnet und, wenn in der in 10 und 11 dargestellten Konfiguration die Ventile 141 sich nach aussen in Richtung auf oder gegen die Stützhülse 135 biegen, d. h. nicht unter Flüssigkeitsströmungsdruck, wird die Ventilfolie 136 oder jedes Ventil 141 als in seiner „Geschlossenposition" charakterisiert. Der Begriff „geschlossen" bedeutet in diesem Zusammenhang nicht, dass die Ventilfolie 136 notwendigerweise für die Flüssigkeitsströmung durch die Ventilfolie 136 verschlossen ist.

Aus 8 bis 11 ist die Funktion der Hülse/Ventil-Konstruktion 130 allgemein verständlich. Bei einem typischen Flüssigkeitsfilterbetrieb arbeitet die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 mit der Ventilfolie 136 in der Offen-Konfiguration gemäss 8 und 9. In einem solchen Betriebszustand können Flüssigkeit und Verunreinigungen (Sedimente) durch die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 zu dem Filtermedium 112 strömen. Von der Flüssigkeit mitgetragene selektierte Verunreinigungen werden von dem Filtermedium 112 ausgefiltert und mindestens einige können in dem Spalt 149 zwischen dem Filtermedium 112 und der Ventilfolie 136 gehalten werden. Wenn jedoch der Druck und die Flüssigkeitsströmung abgeschaltet werden, werden die Ventile 140 nicht in die Offenposition oder nach innen verformt. Jedoch werden die geschnittenen Ventile 141 durch die Eigenschaften des Materials aus dem die Ventilfolie 136 hergestellt ist geschlossen, wodurch die Verunreinigungen bzw. Sedimente innerhalb des Spaltes 149 in der Patrone 110 zurückgehalten werden. D. h., wenn die Filteranordnung 110 gemäss 7 geöffnet wird und die Filterpatrone 110 entfernt wird, bleiben die Verunreinigungen oder Sedimente auf der Oberfläche des Filtermediums 112 oder innerhalb des Spaltes 149 innerhalb der Filterpatrone 110 eingeschlossen.

Eine typische Wartungsoperation schliesst die Entfernung der beladenen Filterpatrone 110 und den Ersatz durch eine neue Patrone ein. Wenn die Filterpatrone 110 aus geeigneten nichtmetallischen Materialien hergestellt ist, kann sie leicht verbrannt werden.

In der vorangegangenen Beschreibung sind die Ventile 140 in der bevorzugten Ausführungsform als geschnittene Ventile 141 charakterisiert worden. Mit dem Ausdruck „geschnittene Ventile" ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass die Ventile 140 durch Schnitte durch einen flexiblen Film oder eine Folie gebildet werden, aus dem die Ventilfolie 136 hergestellt wird. Die Verwendung von geschnittenen Ventilen 141 als Ventile 140 in einer Ventilfolie 136 wird üblicherweise bevorzugt, wegen der einfachen Fertigung und dem einfachen Zusammenbau als auch wegen des einfachen Betriebes. Die geschnittenen Ventile können durch einen Matritzenschnitt hergestellt werden, obwohl auch alternative Verfahren verwendet werden können, z. B. chemisches Schneiden oder Laser-Schneiden.

Obwohl es nicht notwendig ist, dass jeder Öffnung 139 in der äusseren Stützhülse 135 ein geschnittenes Ventil 141 zugeordnet wird, können in manchen Ausführungsformen solche Zuordnungen möglich sein. Der Begriff „Zuordnung" oder Varianten davon bedeuten in diesem Zusammenhang, dass ein Ventil 140 deckend oder benachbart zu einer Öffnung 139 angeordnet ist, wenn sich die Ventilfolie 136 in der geschlossenen Orientierung befindet. D. h. durch den Ausdruck „zugeordnet" ist nur ein Anordnungsverhältnis in Bezug auf die Strömung zwischen einem bestimmten Ventil 140 und einer bestimmten Öffnung 139 gemeint, wobei üblicherweise das Ventil 140 in Deckung oder benachbart zu der Öffnung 139 angeordnet ist, wenn diese sich in er geschlossenen Orientierung befinden.

Es wird erwartet, dass bei einigen alternativen Anwendungen ein Ventil mehreren Öffnungen zugeordnet sein kann. Ferner kann bei einigen Anwendungen die Filteranordnung Ventile enthalten, die nicht einer Öffnung zugeordnet sind, oder Öffnungen die nicht direkt einem Ventil zugeordnet sind. Der Ausdruck „direkt zugeordnet" bedeutet in diesem Zusammenhang eine überlappende Zuordnung.

Für die Öffnungen 139 in der Stützhülse 135 und für die geschnittenen Ventile 141 in der Ventilfolie 136 kann eine Vielfalt von Konfigurationen verwendet werden. Bei der speziellen dargestellten Ausführungsform sind die Öffnungen 139 in der äusseren Stützhülse 135 rund (kreisförmig) und jedes geschnittene Ventil 141 besitzt eine U-Form, insbesondere eine bogenförmige U-Form. Die dargestellte typische bogenförmige U-Form besitzt ein Unterteil, das mit einem Kreisradius geformt oder geschnitten ist, üblicherweise mindestens 2 % grösser und typischerweise mindestens 15 % grösser als der Radius der Öffnungen 139, wenn die Öffnungen rund sind.

17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g, 17h, 17i, 17j, 17k und 17L zeigen alternative Ausführungsformen. In jedem der Fälle ist eine Öffnung in der äusseren Stützhülse 135 in gestrichelten Linien 153 dargestellt. In jedem der Fälle ist ein geschnittenes Ventil durch die Bezugszahl 154 gekennzeichnet, z. B. durch 154a, 154b, 154c, 154d, 154e, 154f, 154g, 154h, 154i, 154j, 154k und 154L Durch die Bezugszahlen 155 gekennzeichnete Kreise sind Stops oder Endstandslöcher, die ein Abreissen verhindern sollen.

Aus einer Betrachtung von 17a bis 17L wird verständlich, dass für einen bevorzugten Betrieb eines Ventils 140 ein geschnittenes Ventil 141 mit einem oder mehreren Schnitten durch die Ventilfolie 136 an einer Stelle, die einer Öffnung in der Stützhülse 135 zugeordnet ist, bevorzugt wird; dadurch kann während des Zusammenbaus eine Verformung der Ventilfolie 136 den Schnitt öffnen, so dass eine Flüssigkeitsströmung durch die Ventilfolie 136 möglich ist; ferner besteht dadurch unter dem Einfluss der Materialeigenschaften der Ventilfolie 136 die Tendenz entweder das Ventil 136 oder die Stützhülse 135 zu verschliessen, um zu verhindern, dass während der Wartung gesammelte Verunreinigungen wieder entweder aus dem Spalt 149 oder aus dem Filterelement freikommen. Die Konfigurationen gemäss 17a bis 17g werden nur als mögliche alternative Beispiele gezeigt. Die Varianten gemäss 17a, 17b, 17h, 17i und 17j werden allgemein als „eckige U-förmige geschnittene Ventile" („boxed u-shaped cut valves") bezeichnet, wobei z.B. in 17b Stanz-Endlöcher 155 zur Verhinderung eines Einreissens zeigt. Der Ausdruck „eckig" (boxed") betrifft in diesem Zusammenhang eine U-Form mit zwei geraden Schenkeln 156 und einem geraden Mittelteil. Der Begriff „eckige U-Form" („boxed u-shape") und Varianten davon bedeutet nicht, dass die Schenkel 156 parallel zu einander sind, wenn es nicht spezifiziert ist.

Die Anordnungen gemäss 17c und 17d werden allgemein als „geschnittene Ventile mit einander gegenüber liegenden Linien" („opposed live cut valves") bezeichnet, wobei in der Variante gemäss 17d Stanz-Endlöcher 155 zur Verhinderung eines Einreissens dargestellt sind. In diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff „geschnittene Ventile mit einander gegenüber liegenden Schnittlinien" („opposed line cut valves") zwei Schnittlinien 158, die so angeordnet sind, dass, wenn die Ventilfolie 136 relativ zu der äusseren Stützhülse betriebsbereit positioniert ist, die Schnittlinien an einander gegenüber liegenden Seiten einer zugeordneten Öffnung 153 positioniert sind. Es ist zu beachten, dass für die spezielle Ausführungsform gemäss 17c und 17d die Schnittlinien im eingebauten Zustand weitgehend in Umfangsrichtung ausgerichtet sind, d. h., um das Filtermedium 112 herum parallel zueinander und weitgehend orthogonal zu einer Mittellinie des Zylinders. Eine solche Ausführungsform wird hier generell als „geschnittenes Ventil in Umfangsrichtung" („circumferential cut valve") bezeichnet.

Die Anordnungen gemäss 17e und 17f werden generell als Ausführungsformen „geschnittener Ventile mit einer Schnittlinie" („single line cut valve") bezeichnet. Der Ausdruck „eine Schnittlinie" („single line cut") kennzeichnet einen Schnitt in Form einer geraden Linie 159, der jedem Ventil zugeordnet ist. In den speziellen Anordnungen gemäss 17e und 17f ist jedes Ventil durch einen Umfangslinienschnitt gebildet, d. h., jede Linie erstreckt sich in Umfangrichtung um das Filtermedium und parallel zu den anderen Schnitten. Die Schnittlinien sind weitgehend rechtwinkelig zu einer zentralen Längsachse des Zylinders. In dem dargestellten Fall ist jede Schnittlinie unterhalb einer zugeordneten Öffnung angeordnet. Naturgemäss liegt in den Mittelreihen der Öffnungen 153 jede Schnittlinie zwischen ein Paar der Öffnungen 153.

Die Anordnung gemäss 17g ist ein gekrümmter oder gerundeter U-förmiger Schnitt mit einem Mittelteil 141a und Schenkeln 141b mit Stanzlöchern oder Kreisen 155 als Stanz-Entlöcher zur Verhinderung des Einreissens.

Die Anordnung gemäss 17h wird bezeichnet als doppelte gegeneinander gerichtete eckige U-Form, da zwei gegeneinander gerichtete eckige U-Formen 300 verwendet werden. Eine Variante dazu würde eine Anordnung sein, die nicht die Stanz-Endlöcher 155 verwendet. Eine andere Variante würde eine Anordnung sein, die an Stelle der eckigen U-Form eine gekrümmte U-Form für jedes geschnittene Ventil verwendet.

17i zeigt eine alternative eckige U-Form, bei der die Endpunkte 305 und 306 des U so positioniert sind, dass sich eine gerade Linie zwischen ihnen entlang einer Tangente oder nahezu tangential zur Aussenseite der zugeordneten Öffnung 308 erstrecken würde. Wenn eine Verbindungslinie der Endpunkte eines geschnittenen Ventils innerhalb eines Bereichs von 2 mm ausserhalb einer Tangente der zugeordneten Öffnung liegt, wird das geschnittene Ventil als ein Ventil mit einem Paar Schnittenden, die eine Linie „weitgehend tangential zu einer zugeordneten Öffnung" definieren, bezeichnet. Der Begriff „weitgehend tangential zu einer zugeordneten Öffnung" kann angewendet werden ganz gleich, ob die Öffnung kreisförmig ist, oder eine andere Form besitzt, z. B. eine Form gemäss 19a-f. Diese Variante kann unter Benutzung eines gekrümmten U-förmigen Ventils wie in 17k dargestellt verwendet werden.

17j zeigt eine andere Variante, bei der ein U-förmiges geschnittenes Ventil, in diesem Fall ein eckiges U-förmiges Ventil 314 Enden 315 und 316 besitzt, die so positioniert sind, dass eine Verbindungslinie zwischen den Enden 315 und 316 sich quer über eine zugeordnete Öffnung 320 erstrecken würde. In dem dargestellten Fall sind die Enden 315 und 316 so positioniert, dass eine Verbindungslinie zwischen ihnen die zugeordnete Öffnung 320 ungefähr zweiteilen würden. Wenn die Endpunkte 315 und 316 so positioniert sind, dass eine Verbindungslinie zwischen ihnen sich über eine zugeordnete Öffnung erstrecken würde, können sie im allgemeinen als „Enden, die eine Sehne zu einer zugeordneten Öffnung bilden" bezeichnet werden. Wenn die Sehne eine Sehne ist, die die zugeordnete Öffnung zweiteilt, kann sie spezifisch bezeichnet werden als „Enden, die einen Durchmesser für die zugeordnete Öffnung definieren". Diese Variante kann angewendet werden, unter Verwendung eines gekrümmten U-förmigen Ventilelementes, als auch eines eckigen U-förmigen Ventilelementes, wie in 17j und 17L dargestellt. Der Begriff „Enden, die eine Sehne für eine zugeordnete Öffnung definieren" kann auch dann benutzt werden, wenn die Öffnung nicht kreisförmig ist, z. B. bei jeder der Formen 19a-f.

Die in 5 dargestellten U-förmigen geschnittenen Ventile 141 resultieren im allgemeinen aus der Bildung einer verformbaren Zunge bzw. Klappe 146 (5) im Ventil. Solche geschnittenen Ventile 141 werden manchmal als „Klappen" Ventile bezeichnet, wegen der Zungen bzw. Klappen, die nach innen verformt (gefaltet) werden können wie in 8 und 9 dargestellt. Es ist zu beachten, dass die geschnittenen Ventile 154a, 154b, 154g und 154h-L (in 17a, 17b, 17g und 17h–L) ebenfalls Klappenventile sind.

Die Schnittventile gemäss 17c und 17d, d.h. die Ventile mit einander gegenüberliegenden Schnittlinien 154c und 154d und die Ventile 154e und 154f mit einer einzelnen Schnittlinie (gemäss 17e und 17f) besitzen keine faltbare Klappe. Vielmehr besitzt jedes Schnittventil eine oder mehrere Öffnungen oder Schlitze, die sich unter Einwirkung von Druck verformen oder weiter öffnen können, um Verunreinigungen durch zu lassen. Solche Ventile, die keine aktiven Klappen besitzen (drehbar um aktive Scharniere) werden hierin allgemein als „Schlitz-Ventile" bezeichnet.

Im typischen Betrieb schwingt ein Klappenventil (um ein aktives Scharnier) unter der Einwirkung von Flüssigkeitsdruck auf und wird durch die Materialeigenschaften der Komponenten, durch die es zugedrückt wird, wieder geschlossen, wenn der Flüssigkeitsdruck nachlässt. Dagegen wird ein Schlitz-Ventil unter der Einwirkung von Flüssigkeitsdruck aufgedrückt und kann sich wieder zurück verformen oder etwas schliessen, wenn der Druck nachlässt. Bei einem Schlitzventil kann das Zudrücken manchmal weniger problematisch sein (als bei einem Klappenventil), da es für die Verunreinigungen bzw. die Sedimente schwieriger ist durch das Schlitzventil nach aussen zu dringen, selbst wenn das Schlitzventil etwas nach offen verformt bleibt, wenn der Druck reduziert ist.

In dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff „offen", wenn er in bezug auf ein Klappenventil benutzt wird, auf einen Zustand unter einwirkendem Druck, in dem die Klappe von der Stützhülse 135 weggedrückt wird. Wenn der Begriff „offen" in Verbindung mit einem Schlitzventil benutzt wird, bezieht er sich auf den Zustand, in dem unter Einwirkung von Druck der Schlitz aufgedrückt wird, um Verunreinigungen durch zu lassen.

Wenn der Begriff „geschlossen" in bezug auf ein Ventil benutzt wird, bezieht er sich einfach auf den Zustand oder die Verformung, die aus einer Reduzierung oder Abschaltung des Druckes des Flüssigkeitsstromes resultieren. Der Begriff „geschlossen" bedeutet nicht notwendigerweise dass das Ventil in einer Position ist, in der keine Flüssigkeit durchströmen kann. Jedoch bezieht sich der Begriff „geschlossen", wenn er in Bezug auf ein Klappenventil benutzt wird, typischerweise auf einen Zustand, in dem die Klappe in Richtung auf die äussere Hülse zurückgedrückt wird, d. h. wenn der Druck der Flüssigkeitsströmung reduziert wird.

Nachstehend sind bevorzugte Materialien, Konfigurationen und Montageverfahren für die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 beschrieben.

In 12 ist eine perforierte Hülse 135 dargestellt, die in diesem Fall zylindrisch ist. Neben den Öffnungen 139 ist eine innere Eigenschaft, d. h. eine Positionierungsrippe 160 dargestellt. 13 zeigt einen Querschnitt der Rippe 160. In Verbindung mit 18 wird eine alternative Ausführungsform der Stützhülse 135 beschrieben.

Generell ragt die Rippe 160 von der Innenfläche 161 der äusseren perforierten Stützhülse 135 radial nach innen. Generell definiert die Innenfläche 161 einen Innenraum 161a der perforierten Stützhülse 135. 14 zeigt eine analoge Ansicht der 13 mit einer alternativen Rippe 163.

Bei typischen Anwendungen ist zu erwarten, dass die perforierte Stützhülse 135 aus einem Kunststoffmaterial geformt wird, wobei die Rippen (160 oder 163) integral mitgeformt werden. Die Funktion der Rippen (160 oder 163) wird aus der folgenden Beschreibung verständlich, die die Form und die Funktion der Ventilfolie 136 betrifft.

15 zeigt ein Beispiel einer Ventilfolie 136 vor dem Rollen, Biegen oder Wickeln und Positionieren in einer äusseren Stützhülsenkonstruktion 130. Generell besteht die Ventilfolie 136 aus einer ebenen oder weitgehend ebenen Folie 167 mit darin enthaltenen Ventilen 140. Die Folie 167 besteht aus einem weitgehend flexiblen Material, so dass es unter Handdruck oder durch ein automatisches Verfahren in eine geeignete zylindrische Form gebogen oder gekrümmt werden kann, um in einen Innenraum 161a einer perforierten äusseren Stützhülse 135 eingesetzt werden zu können. Mit einigen alternativen Fertigungstechniken können die geschnittenen Ventile nach dem Wickeln oder gleichzeitig mit dem Wickeln in die Ventilfolie 136 eingebracht werden.

Es ist zu beachten, dass in 15 die Ventilfolie 136 mit eckigen U-förmigen Ventilen dargestellt ist (ähnlich 17a) anstelle von gekrümmten U-förmigen Ventilen 141 wie in 1 dargestellt. Dies zeigt, dass die Ventilform frei wählbar ist, obwohl es sich herausgestellt hat, dass gekrümmte U-förmige Ventile wie sie speziell in 17a und 17 L dargestellt sind, zu bevorzugen sind. In anderen Aspekten kann die Ventilfolie 136 mit Ventilfolie 136 in anderen Zeichnung übereinstimmen.

Generell wird die Ventilfolie 136 aus einem Material geeigneter Elastizität hergestellt, damit es versucht, in die flache oder weitgehend flache Konfiguration 167 zurückzukehren, wenn es innerhalb der perforierten äusseren Stützhülse 135 frei gegeben wird. Dadurch wird die Ventilfolie 136 nach aussen gegen die Innenfläche 161 vorgespannt, wodurch die Ventilfolie 136 in Position gehalten wird. Geeignete Materialien sind z.B. Kunststoff-Folien z. B. eine 0,2 mm – 0,5 mm dicke Folie aus Polyoxymethacrylat (POM) oder falls Metall verwendet wird, eine Federstahlfolie, z. B. eine 0,1 mm dicke Federstahlfolie. Natürlich sind alternative Dicken und Materialien einsetzbar. Im allgemeinen ist die spezielle Materialwahl für die Ventilfolie 136 nicht wesentlich, auch nicht ihre Dicke, solange diese Variablen so gewählt werden, dass sie den beschriebenen geeigneten Betrieb gestatten.

Bei der typischen Anwendung ist die Ventilfolie 167 so bemessen, dass ihre einander gegenüber liegenden Endkanten 167a und 167b beim Zusammenbau an der Rippe 160 anliegen. Die Rippe 160 übt dann die folgenden Funktionen aus:

  • 1. Die Rippe 160 positioniert die Ventilfolie 136 und damit die Ventile 140 relativ zu zugeordneten ausgewählten Öffnungen 139 der perforierten Stützhülse 135; und
  • 2. Die Rippe 160 unterstützt während des Zusammenbaus und des Betriebes die Beibehaltung des Sitzes der Ventilfolie 136 in der geeigneten Position.

Um die Positionierungs-Funktion zu gewährleisten ist es von Vorteil, dass die Schnittventile 140 in der Ventilfolie 136 in einer geeigneten Teilung relativ zu den Kanten 167a und 167b und den Seiten 167c und 167d positioniert sind, um mit den Öffnungen 139 in der Stützhülse 135 zu fluchten. Dies kann durch die Steuerung der Grösse und Position der Öffnungen 139 und der Schnittventile 141 während der Fertigung durchgeführt werden.

Die in 12 dargestellte spezielle Rippe ist „durchgängig" oder „axial durchgängig". Damit ist gemeint, dass sich die Rippe 160 durchgängig zwischen Stellen oder benachbarten Stellen der Kanten 135a und 135b der Stützhülse 135 ohne Spalt erstreckt. Es ist zu bemerken, dass die Rippe 160 auch nicht durchgängig sein kann, d.h. sie kann entlang ihrer Länge Lücken oder Modifikationen besitzen. Eine typische Rippe besitzt eine Höhe auf der Oberfläche 161 entsprechend mindestens der zweifachen Dicke der Ventilfolie 136. Z. B. für eine POM-Folie ist für typische Anwendungen eine Rippenhöhe in der Grössenordnung von 0,4 mm–5 mm angemessen; und für eine 0,1 mm Metallfolie ist eine Rippenhöhe in der Grössenordnung von 0,2 mm–0,5 mm angemessen.

Die alternative Form der Rippe 163 gemäss 14 besitzt an den Seiten 171 signifikante Einschnitte 170 zur Aufnahme der Enden 167a und 167b der Ventilfolie 167 während des Zusammenbaus. Die Form der Einschnitte 170 kann verhindern, dass die Kanten 167a und 167b der Ventilfolie 167 während des Betriebes unter der Einwirkung des Druckes der Flüssigkeit von der Innenfläche 161 weg gebogen werden.

Im allgemeinen wird der Begriff „Einschnitt" in Bezug auf eine Rippe 163 oder Eigenschaften einer Rippe verwendet, die einen Raum zwischen einem Teil der Rippe und der Innenfläche 161 definieren. Es sind die verschiedensten Formen von Einschnitten 170 möglich. Z. B. kann ein T-förmiger Querschnitt (nicht dargestellt) für die Rippe verwendet werden. Die in 14 dargestellte spezielle Rippe 163 hat ungefähr V-förmigen Querschnitt, wobei typischerweise jede der Seiten 171 relativ zu einem Radius 179 einen Einschnittwinkel A von mindestens 1° , typischerweise im Bereich von 4° bis 10° einschliesst. (Die in 14 dargestellten Winkel sind relativ zu typisch bevorzugten Winkeln übersteigert.) Es wird angenommen, dass die Herstellung der Ventilfolie 136 mit einer Matrizen-Schneide-Operation durchgeführt wird. Eine solche Operation ist schematisch in 16 dargestellt. 16 zeigt eine Rolle 180 eines Folienmaterials 181 für die Herstellung einer Ventilfolie. Wenn das Folienmaterial 181 von der Rolle 180 abgewickelt wird, wird es der Matrizen-Schneide-Operation, schematisch dargestellt durch einen Pfeil 182, zugeführt, in der Matrizenschnitte durch das Folienmaterial 181 gemacht werden, um die Schnittventile 141 zu bilden. Es können senkrechte Schnitte durch das Folienmaterial 181 verwendet werden. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, einen oder mehrere der Schnitte mit einem Winkel oder einer Phase zu versehen. Wenn dies geschieht, wird der Winkel im allgemeinen vorzugsweise so vorgesehen, dass die Richtung leichten Öffnens bzw. Verformung des resultierenden Schnittventils in Richtung auf das Filtermedium 112 in der zusammen gebauten Patrone 110 gerichtet ist. Solche Diagonalschnitte können dann zur Herstellung von Ventilen verwendet werden, die leichter in einer Richtung als in der anderen Richtung zu öffnen sind.

Das Folienmaterial 181 läuft entlang des Pfades 183, um schliesslich in gewünschte Stücke geschnitten zu werden, um ebene Blätter 167 (15) zu bilden. Diese ebenen Blätter 167 werden dann gerollt oder gekrümmt, um in eine perforierte äussere Stützhülse 135 als Ventilfolie 136 eingesetzt zu werden.

In der bisher beschriebenen Ausführungsform gemäss 5 verbleibt die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 permanent in der Patrone 110, da sie üblicherweise in eine Vergussmasse eingebettet oder auf andere Weise vergossen wird, um sich von Endkappe 113 zu Endkappe 114 zu erstrecken. Wenn hier gesagt wird, dass eine Komponente „permanent" innerhalb der Patrone 110 befestigt ist, ist damit gemeint, dass diese Komponente normalerweise nicht von der Patrone 110 getrennt werden kann, ohne die Patrone 110 zu beschädigen, vielmehr wird diese Komponente mit dem Rest der Patrone 110 entsorgt. Für die Ausführungsform gemäss 5 bedeutet dies: wenn die Patrone 110 entsorgt wird, wird ebenfalls die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 entsorgt.

In alternativen Ausführungsformen kann die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 so gefertigt sein, dass die Ventilfolie 136 und die perforierte äussere Stützhülse 135 leicht wieder verwendbar sind.

In 18 ist eine Stützhülse 200 alternativ zur Stützhülse 135 der 12 dargestellt. Der Unterschied zwischen der Stützhülse 200 und der Stützhülse 135 besteht darin, dass die Stützhülse 200 unmittelbar benachbart zu beiden Seiten der Positionierungs-Rippe 201 keine Öffnungen besitzt. D. h., die Öffnungen 205 haben einen Abstand von mindestens 5 mm typischerweise mindestens 8 mm und vorzugsweise mindestens 15 mm von der Rippe 201. Im allgemeinen hat sich gezeigt, dass dieser zusätzliche Abstand einen bevorzugten Ventilbetrieb gewährleistet.

Es wird angemerkt, dass eine Ventilfolie ähnlich der oben charakterisierten Ventilfolie in Verbindung mit der Stützhülse 200 verwendet werden kann. D. h., es ist nicht notwendig, eine Ventilfolie ohne Ventile in dem Bereich vorzusehen, der die nicht perforierten Bereiche 210 und 211 überlappt, um den genannten Vorteil zu erzielen. Natürlich kann eine Ventilfolie, die mit der Stützhülse 200 eingesetzt wird, so konstruiert sein, dass sie nur Ventile besitzt, die so positioniert sind, dass jedes Ventil eine der Öffnungen 205 überlappt.

Es wird angemerkt, dass für die Öffnungen in der Stützhülse 200 und der Stützhülse 135 eine Vielzahl von Formen verwendet werden kann. Die Zeichnungen zeigen als Beispiele kreisförmige Öffnungen. Es wird erwartet, dass jede Variante alternativer Formen verwendet werden kann, z. B. einschliesslich quadratischer, rechteckiger, ovaler oder polygoner Formen. Dies ist eine Frage der Wahl. Einige Beispiele alternativer Öffnungsformen sind in 19a bis 19f dargestellt.

Im allgemeinen wird bei kreisförmigen Öffnungen jede Öffnung einen Radius von ungefähr 1 mm bis ungefähr 20 mm (z. B. 4 mm–15 mm) besitzen; falls die Öffnungen nicht kreisförmig sind, liegt üblicherweise die grösste Dimension in Querrichtung ungefähr in dem gleichen Bereich wie die korrespondierenden Durchmesser (d. h., 2 mm–40 mm). Der typische Querschnitt der Öffnungen wird im Bereich von ungefähr 3 mm2–1260 mm2, typischerweise 50 mm2 bis 750 mm2 liegen

Wie im vorangegangenen ausgeführt, können zahlreiche Materialien für die Komponenten der Patrone 10 und 110 verwendet werden, vorausgesetzt ihre Eigenschaften sind adäquat für den beschriebenen Zusammenbau und den beschriebenen Betrieb. In den folgenden Abschnitten werden Beispiele und allgemeine Eigenschaften brauchbarer Materialien genannt.

Für die Stützhülse 135 und 200 wird, wenn eine metallfreie Konstruktion erwünscht ist, üblicherweise ein POM (Polyamid, Polyarcrylat, Polyolefin) oder anderer thermoplastischer oder thermogehärteter Kunststoff oder elastisches Material verwendet. Diese Materialien können mit integrierten Rippen 161 und 163 geformt werden. Sie können auch mit den darin enthaltenen Öffnungen geformt werden. Alternativ kann eine spiralförmig gewundene Metallhülse oder eine Streckmetallhülse verwendet werden, z. B. mit separat befestigter Positionierungsrippe (falls sie verwendet wird).

In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, eine Innenfläche der Stützhülse 135 und 200 mit einem elastischen oder elastomerischen Material oder Kunststoff, z. B. PTFE (Polytetrafluorethylen) zu beschichten, um die Schliesseigenschaften der Ventile zu verbessern.

Wie bereits beschrieben, kann die Ventilfolie aus einem POM (Polyamid, Polyacrylat, Polyolefin) oder anderem thermoplastischen oder thermogehärteten Kunststoff oder elastischem Material oder Metall hergestellt werden. Wie bereits beschrieben sind bevorzugte Materialien solche, die die für den beabsichtigten Betrieb geeigneten Flexibilitäts- und Elastizitäts-Eigenschaften besitzen. Beispiele für brauchbare Materialien sind dünne Federstahl-Folien oder POM Folien.

In einigen Fällen kann die Ventilfolie 136 an einer ihrer Oberflächen mit einem elastischen oder elastomerischen Material oder Kunststoff (z. B. PTFE) an einer ihrer Oberflächen beschichtet sein, typischerweise an der Oberfläche, die zu der äusseren Stützhülse gerichtet ist, um die Schliesseigenschaften der Ventile zu verbessern.

Wie bereits beschrieben, können eine Vielzahl von Materialien und Konstruktionen für das Filtermedium 112 verwendet werden, einschliesslich Fasermedia mit Zellulosefasern, Glasfasern und/oder synthetischen Fasern. Drahtgitter verstärke Media sind ebenfalls einsetzbar.

Für die Endkappen 113 und 114 kann eine Vielzahl thermoplastischer oder thermogehärteter (elastomerischer) Materialien verwendet werden. Ein brauchbares Material ist z. B. ein PA, d. h., ein Polyamid oder ein Polyacrylat oder ein Polyolefin. Wie bereits beschrieben, können für Systeme, die nicht metallfrei sind, Metallkappen verwendet werden.

Die Endkappen können vorgeformt und mit der inneren Hülse des Filtermediums verklebt werden und, falls gewünscht, mit der Hülsen/Ventil-Konstruktion mittels eines geeigneten Vergussmaterials, z. B. Plastisol, einem Heisskleber oder einem Polyurethan oder mit einem Kleber, der mit den Umgebungsbedingungen des Betriebes kompatibel ist. Verschiedene geschweisste Systeme oder Reibungspassungs-Systeme sind ebenfalls einsetzbar. Alternativ können die Endkappen 113 und 114 direkt mit verschiedenen Baugruppen gegossen werden.

Die innere Stützhülse besteht üblicherweise aus POM oder einem anderen thermoplastischen oder thermogehärteten oder elastischen Kunststoffmaterial, bei einer metallfreien Anwendung. Eine metallische innere Stützhülse ist ebenfalls einsetzbar.

Wie bereits beschrieben ist es für die allgemeinen Prinzipien dieser Erfindung unerheblich, wenn U-förmige Klappenventile verwendet werden, ob die Wirbelströmung in die gleiche kreisförmige Richtung gerichtet ist, in die die U-förmigen Klappenventile zeigen oder ob sie entgegengesetzt der Richtung gerichtet ist, in die die U-förmigen Klappenventile zeigen. Jedoch wird im allgemeinen bevorzugt, dass die Wirbelströmung in die gleiche kreisförmige Richtung gerichtet ist, in die die U-förmigen Klappenventile zeigen, um die Strömungsverluste zu minimieren. Mit Bezug darauf wird auf 2 und 3 verwiesen. In 2 ist die kreisförmige bzw. Wirbelströmung, in diesem Fall durch Pfeile 500 gekennzeichnet, in die gleiche Richtung gerichtet, in die die Klappenventile 501 zeigen. Wenn gemäss 2 angenommen wird, dass der Querschnitt bei einer Ausführungsform gemäss 1 oder 4 von oben betrachtet wird, würde die Strömungsrichtung im Gegenuhrzeigersinn gerichtet sein; obwohl auch eine entgegengesetzte Zuordnung verwendet werden könnte, sowohl für die Strömungsrichtung 500 als auch für die Richtung in der die Klappenventile 501 zeigen. 3 zeigt die am wenigstens bevorzugte Strömungsrichtung und Konfiguration im Hinblick auf den Strömungswiderstand. Insbesondere ist die durch Pfeile 600 gekennzeichnete Strömungsrichtung entgegengesetzt der Richtung in die die Ventile 601 zeigen. Für die in 3 schematisch dargestellte spezielle Konfiguration ist, vom Betrachter aus betrachtet, die Strömungsrichtung 600 im Uhrzeigersinn gerichtet und die Klappenventile 601 zeigen im Gegenuhrzeigersinn. Jedoch kann sowohl für die Strömungsrichtung als auch für die Klappenventile eine entgegengesetzte Konfiguration unterstellt werden.

In dieser Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „Rückhalteeigenschaft für Verunreinigungen" und Varianten davon auf die Baugruppe in einer wartbaren Filterpatrone, durch die auf die Filterpatrone geladene Verunreinigungen während der Wartung auf bzw. an der Patrone gehalten werden. Obwohl eine Vielzahl solcher Anordnungen möglich ist, hat die in den Zeichnungen dargestellte spezielle Anordnung, die eine Hülse/Ventil-Konstruktion benutzt, eine „positive Rückhalte-Eigenschaft", die durch das Schliessen von Öffnungen, durch die im Betrieb Ablagerungen auf das Filterelement gelangen, während der Wartungsoperation positiv auf dem Filterelement zurückhält. Es ist zu beachten, dass eine Vielfalt alternativer Konfigurationen mit „Rückhalte-Eigenschaften für Verunreinigungen" oder „positiven Rückhalte-Eigenschaften" anwendbar ist.

21 zeigt eine vergrösserte schematische Darstellung, um gewisse Eigenschaften eines Schnittventil-Typs zu veranschaulichen. 21 zeigt ein Schnittventil 700 in einer Ventilfolie 701 in Überlappung mit einer Öffnung 702 einer Hülse 703. Das spezielle Schnittventil 700 ist als gekrümmtes U-förmiges Schnittventil 705 dargestellt.

In 21 ist die Dimension Y eine Breite des Schnittes, der verwendet wird um das Schnittventil 705 herzustellen. Üblicherweise beträgt Y mindestens 1 mm bis zu ungefähr 5 mm für die speziellen Ausführungsformen, die nachstehend in Verbindung mit 21 beschrieben werden.

Die Dimension X kennzeichnet die Länge der geraden parallelen gegenüber liegenden Schenkel des U. Die Dimension X beträgt für ein typisches bevorzugtes Schnittventil 705 wie in 21 dargestellt 0,5 mm bis 5 mm, typischerweise 1 mm bis 3 mm.

Die Dimension Z kennzeichnet den Abstand zwischen der Spitze 705b des Schnittventils 705 von dem am nahest benachbarten Teil 702b einer überlappenden Öffnung 702. Die Dimension Z beträgt üblicherweise mindestens 0,5 mm, z. B., 0,5 mm bis 3 mm in Abhängigkeit von dem System.

Die in 21 dargestellte Anordnung ist für einen Betrieb mit einem ausreichend flexibel ausgelegten Schnittventil 705 vorgesehen. das gegen die Stützhülse 703 ausgelenkt wird oder drückt, wenn das System nicht von Flüssigkeit durchströmt wird. Auf diese Weise wird das System durch das Klappenventil, das nach aussen gegen die Hülse 703 drückt, verschlossen, um den Austritt von Ablagerungen aus der Ventilfolie zu verhindern. Die genannten Dimensionen gestatten es, ein solches System zu konfigurieren. Die hier beschriebenen Varianten können in Verbindung mit anderen Zeichnungen und Beschreibungen angewendet werden. Jedoch würde speziell eine solche Anordnung typischerweise keinen Diagonalschnitt durch die Ventilfolie 701 verwenden, um den Schnitt 706a durchzuführen. Vielmehr würde der Schnitt 706a typischerweise durch einen Schnitt durch die Folie 701 senkrecht zu den Seiten der Folie 701 (wenn die Folie 701 eben ist) durchgeführt.

Die anhängenden Zeichnungen sind beabsichtigt, Beispiele für die Anwendung der Prinzipien und Techniken der Erfindung zu geben. Natürlich sind diese Prinzipien und Techniken in einer Vielzahl alternativer Formen anwendbar.

Zusammenfassung

Beschrieben wird eine Flüssigkeitsfilteranordnung. Die Flüssigkeitsfilteranordnung beinhaltet ein Filtergehäuse und eine wartbare Filterpatrone. Das Filtergehäuse ist so ausgebildet, dass es einen niedrigen Ablagerungspegel aufweist. Die Filterpatrone ist mit einer Anordnung zum Zurückhalten von Ablagerungen versehen, um Ablagerungen während der Wartung in der Filterpatrone zurückzuhalten. Vorgesehen ist eine Einlassströmungs-Richtungsanordnung, um die Flüssigkeitsströmung mit einem Strömungsmuster mit niedrigem Ablagerungspegel in das Filtergehäuse zu leiten. Im Ergebnis wird eine Anordnung vorgeschlagen, durch die während einer Wartungstätigkeit ein verhältnismäßig geringer Ablagerungsrückstand im Gehäuse verbleibt.


Anspruch[de]
Flüssigkeitsfilteranordnung gekennzeichnet durch:

(a) Ein Filtergehäuse (3, 63, 103) mit einer Seitenwand (3a, 66) und einem ersten Ende, das einen Gehäuseinnenraum definiert, wobei:

(i) das Flüssigkeitsfiltergehäuse eine Strömungskonfiguration mit einem niedrigen Ablagerungspegel besitzt;

(b) eine Filterpatrone (4, 64, 110), die in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, wobei:

(i) die Filterpatrone (4, 64, 110) operativ angeordnet ist, um die Flüssigkeitsströmung, die von dem Filtereintrittskanal in der Filterendkappe zu dem Flüssigkeitsaustrittskanal in der Filterendkappe gerichtet ist, zu filtern;

(ii) die Filterpatrone (4, 64, 110) für eine Strömung von aussen nach innen konfiguriert ist;

(iii) die Filterpatrone (4, 64, 110) ein Filtermedium (112) und Ablagerungs-Rückhalteeigenschaften besitzt; und

(c) eine Strömungseinlass-Richtungsanordnung, die so konfiguriert ist, dass sie die Flüssigkeitsströmung in den Innenraum des Filtergehäuses in einem Strömungsmuster mit niedrigem Ablagerungspegel einführt, wobei ein Teil der Strömung um die wartbare Filterpatrone geleitet wird.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass

(a) das Flüssigkeitsfiltergehäuse eine Wirbelströmungskonfiguration mit niedrigem Ablagerungspegel besitzt; und

(b) die Einlassströmungs-Richtungsanordnung eine Wirbelströmungs-Einlassrichtungs-Anordnung ist.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass:

(a) die Verschmutzungs-Rückhalteeigenschaft gegeben ist durch eine Hülse/Ventil-Konstruktion 130 mit:

(i) einer Traghülse (135), die einen Innenraum definiert und mehrere Öffnungen, die sich durch sie erstrecken, besitzt; und

(ii) einer flexiblen Ventilfolie (136), die operativ in dem Innenraum der Traghülse (135) zwischen der Traghülse (135) und der Verlängerung des Filtermediums positioniert ist, wobei eine stromaufwärtige Fläche der Ventilfolie in Richtung auf die Traghülse gerichtet ist; und die flexible Ventilfolie mehrere verformbare Ventilelemente besitzt, die benachbart zu den Öffnungen angeordnet sind, wobei die Ventilelemente verformbar sind zwischen:

(1) einer ersten Offenposition, die bewirkt wird durch einen ersten öffnenden Flüssigkeitsdruck gegen die stromaufwärtige Fläche der flexiblen Ventilfolie, um eine Strömung verunreinigter Flüssigkeit durch die Hülse/Ventil-Konstruktion und das Filtermedium zu gestatten; und

(2) eine zweite Geschlossen-Position, um ein Abfallen von Ablagerungen aus der Filterpatrone zu verhindern, wenn der Strömungsdruck gegen die stromaufwärtige Fläche der flexiblen Ventilfolie unter den ersten Öffnungsdruck absinkt.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die Ventilfolie mehrere U-förmige Klappenventile besitzt, wobei:

(i) jedes Klappenventil ein Schnittventil mit einer Schnittbreite (Y) von mindestens 1 mm ist;

(ii) jedes Klappenventil gerade parallele Schenkel beiderseits des U besitzt mit einer geraden Schenkellänge (X) im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm; und

(iii) jedes Schnittventil im Zentrum des U einen Scheitel besitzt, der in einem Abstand (Z) von mindestens 0,5 mm von der unterliegenden Öffnung entfernt ist.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass:

(a) Y im Bereich von 1 mm–5 mm liegt;

(b) X im Bereich von 1 mm–3 mm liegt; und

(c) Z im Bereich von 0,5 mm–3 mm liegt.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass:

(a) die Seitenwand des Filtergehäuses über dem ersten Filterende positioniert ist, wobei:

(i) das Filtergehäuse einen entfernbaren Zugangsdeckel zu der Filterpatrone besitzt, der an einem Ende des Filtergehäuses gegenüber dem ersten Ende des Filtergehäuses angeordnet ist; und

(ii) die wartbare Filterpatrone so bemessen und konfiguriert ist, dass sie aus dem Filtergehäuse ausbaubar ist, wenn der Zugangsdeckel entfernt ist.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die Filterpatrone in einem Abstand zu dem ersten Filterende angeordnet ist, um einen Strömungsraum zwischen der Filterpatrone und dem ersten Filterende zu bilden.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die Wirbelstromeintrittsanordnung so konfiguriert ist, dass sie mindestens ein Teil des Flüssigkeitsstromes in den Raum zwischen der Filterpatrone und dem ersten Filterende und auch um die erste Filterpatrone richtet.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die Filterpatrone an dem ersten Filterende anliegt; und

(b) die Wirbelstromeintritts-Einrichtung so konfiguriert ist, dass sie den Flüssigkeitsstrom direkt in einen ringförmigen Raum zwischen der Filterpatrone und der Gehäuseseitenwand lenkt.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die Eintrittsströmungseinrichtung so konfiguriert ist, dass sie den Flüssigkeitsstrom in eine erste kreisförmige Richtung lenkt; und

(b) die flexibel Ventilfolie mehrere U-förmige Klappenventile besitzt, von denen jedes in die erste kreisförmige Richtung zeigt.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die Flüssigkeitseintritts-Anordnung eine Flüssigkeitseintritts-Richtungs-Anordnung besitzt, die integral mit dem ersten Filterende gegossen wurde.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die Strömungseintritts-Anordnung eine Leitschaufel-Anordnung besitzt, die mit dem ersten Filterende verbunden ist.
Flüssigkeitsfilteranordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass

(a) ein zentrales Standrohr in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei:

(i) das Standrohr einen zentralen Strömungskanal in filternder Strömungsverbindung mit dem Flüssigkeitsströmungs-Austritts-Kanal in dem ersten Filterende bildet; und

(ii) die wartbare Filterpatrone um das zentrale Standrohr angeordnet ist und gegenüber dem zentralen Standrohr abgedichtet ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com