DE10342453B4

DE10342453B4 - Filteranordnung, Filterpatrone und schwimmende Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE10342453B4
Application number: DE10342453A
Authority: DE
Inventors: Zemin Cookeville Jiang
Original assignee: Cummins Filtration Inc
Current assignee: Cummins Filtration Inc
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-09-16
Also published as: US6939464B1; US20040050766A1; GB2394190A; GB0320978D0; US6902669B2; DE10342453A1

Abstract

Filteranordnung (30), mit:
– einem Pfosten (40), und
– einer um den Pfosten (40) herum aufgenommenen Filterpatrone (44), wobei die Filterpatrone (44) aufweist
– ein Filterelement (60) zum Filtern eines Fluides,
– eine an einem Ende des Filterelementes (60) angeordnete Endplatte (61), die eine Endplattenöffnung (81) festlegt, und
– eine schwimmende Dichtungsanordnung (58) nahe der Endplattenöffnung (81) in der Endplatte (61) zum Bilden einer Abdichtung zwischen dem Pfosten (40) und der Endplatte (61), wobei die schwimmende Dichtungsanordnung (58) aufweist
– einen um den Pfosten (40) herum abdichtenden Halter (85), von dem sich ein Flansch (92) erstreckt, und
– eine von dem Flansch (92) gegen die Endplatte (61) gedrückte Dichtung (87) zum Abdichten gegenüber dem Flansch (92) und der Endplatte (61), wobei die Dichtung (87) und der Halter (85) als separate Komponenten ausgebildet sind und zwischen dem Halter (85) und der Endplattenöffnung (81) ein...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Filterpatrone und insbesondere eine Filterpatrone mit einer schwimmende Dichtungsanordnung.
In typischen Kraftstofffiltersystemen ist eine Filterpatrone, die zum Filtern des Kraftstoffs verwendet wird, um einen zentralen Pfosten herum angeordnet bzw. aufgenommen. Die Filterpatrone weist eine allgemein zylindrische Gestalt und ein Filterelement mit Endplatten an entgegengesetzten Enden auf. Bei manchen Patronenkonstruktionen haben beide Endplatten Öffnungen, durch die sich der zentrale Pfosten erstreckt. Üblicherweise sind O-Ringdichtungen in den Öffnungen angeordnet, um eine Dichtung um den zentralen Pfosten herum zu bilden. Zwischen den Dichtungen und dem zentralen Pfosten kann ein Spalt entstehen, wenn die Öffnungen in der oberen und der unteren Endplatte nicht genau miteinander fluchten und/oder wenn der zentrale Pfostenungenau ausgerichtet ist, wodurch eine Leckage an den Dichtungen entsteht. Die in der oberen und unteren Endplatte ausgebildeten Öffnungen sind üblicherweise nicht konzentrisch zueinander ausgerichtet. Die meisten Dichtungskonstruktionen haben eine eingeschränkte Kompressionsfähigkeit zum Ausgleich einer Bauteilfehlausrichtung. Übliche erhältliche Dichtungen sind deshalb nicht dazu in der Lage, dauerhaft um den zentralen Pfosten herum abzudichten.
Das Dokument EP 1 008 375 A1 beschreibt einen Treibstofffilter mit einem Einweg-Treibstofffilterelement. Das Treibstofffilterelement ist mit einem Deckel verbunden. Eine Dichtung ist in einer Führung aufgenommen.
Auch die Dokumente US 5,484,527 A , GB 912,32 A und EP 1 216 738 A1 offenbaren Filteranordnungen, bei denen Dichtungen vorgesehen sind, die vorzugsweise fest mit einem Halter verbunden sind und sich nicht relativ zu diesem bewegen können.
Es besteht deshalb ein Bedürfnis nach einer verbesserten Filterpatronenkonstruktion, die gut abdichten und für einen Ausgleich einer Fehlausrichtung zwischen den Endplatten und dem zentralen Pfosten sorgen kann.
Hierzu schlägt die Erfindung eine Filteranordnung nach Anspruch 1, eine Filterpatrone nach Anspruch 16 und eine Dichtungsanordnung nach Anspruch 21 vor. Gemäß einer Ausführungsform ist eine Filteranordnung vorgesehen, die einen Pfosten und eine um den Pfosten herum aufgenommene Filterpatrone aufweist. Die Filterpatrone enthält ein Filterelement zum Filtern eines Fluids. Eine Endplatte ist an einem Ende des Filterelementes angeordnet und legt eine Öffnung fest. Eine schwimmende Dichtungsanordnung ist nahe der Öffnung in der Endplatte zum Bilden einer Abdichtung zwischen dem Pfosten und der Endplatte angeordnet. Die schwimmende Dichtungsanordnung umfasst einen Halter, der um den Pfosten herum abdichtet. Der Halter weist einen sich von ihm aus erstreckenden Flansch auf. Eine Dichtung dichtet gegen den Flansch und die Endplatte ab. Dabei sind die Dichtung und der Halter als separate Komponenten ausgebildet, um zuzulassen, dass sie sich relativ zueinander bewegen können.
Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Filterpatrone. Die Filterpatrone hat ein Filterelement zum Filtern von Fluid. Das Filterelement legt eine Pfostenhöhlung fest, die zum Aufnehmen eines Pfostens ausgelegt und angeordnet ist, und hat ein erstes und ein zweites Ende. Eine erste Endplatte ist an dem ersten Ende des Filterelementes befestigt und die erste Endplatte legt eine erste Endplattenöffnung fest. An dem zweiten Ende des Filterelementes ist eine zweite Endplatte befestigt, die eine zweite Endplattenöffnung festlegt. Eine schwimmende Dichtungsanordnung ist nahe der ersten Endplattenöffnung angeordnet, um um den Pfosten herum abzudichten. Die schwimmende Dichtungsanordnung umfasst eine Dichtung und einen mit der ersten Endplatte gekoppelten Dichtungshalter. Der Dichtungshalter legt eine Pfostenöffnung fest, die den Pfosten aufnimmt. Der Dichtungshalter hat einen Flansch, um die Dichtung gegen die erste Endplatte zu halten und um den Pfosten herum abzudichten. Der Dichtungshalter und die Dichtung sind als separate Komponenten ausgebildet, um ein Schwimmen der Dichtung zuzulassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine schwimmende Dichtungsanordnung. Die schwimmende Dichtungsanordnung umfasst einen Clip, der den Halter an einer Endplatte einer Filterpatrone zu befestigen vermag. Von dem Clip erstreckt sich radial ein Flansch und der Flansch legt eine Pfostenhöhlung fest, die um einen Pfosten herum abzudichten vermag. Auf dem Flansch ist um die Pfostenöffnung herum eine Dichtung angeordnet, die zum Zulassen einer Relativbewegung zwischen der Dichtung und dem Flansch auf dem Flansch beweglich angeordnet ist.
Weitere Formen, Ziele, Merkmale, Aspekte, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erfolgt, in denen:
1 einen Längsschnitt einer Filteranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 eine räumliche Ansicht einer in die Filteranordnung aus 1 eingebauten Filterpatrone zeigt,
3 einen Längsschnitt der Filterpatrone aus 2 zeigt,
4 eine auseinandergezogene Darstellung der Filterpatrone aus 2 zeigt,
5 eine räumliche Ansicht eines Dichtungshalters der Filterpatrone aus 2 zeigt,
6 eine Seitenansicht des Dichtungshalters aus 5 zeigt,
7 einen Längsschnitt entlang der Linie 7-7 des Halters aus 6 zeigt,
8 einen Längsschnitt eines Dichtungshalters gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
9 einen Längsschnitt einer Zentralpfostenanordnung der Filteranordnung aus 1 zeigt,
10 einen Längsschnitt der Filterpatrone aus 2 und des Zentralpfostens aus 9 zeigt,
11 einen Längsschnitt einer Filterpatronenanordnung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
12 einen Längsschnitt einer Filterpatrone zeigt, die in die Filteranordnung aus 11 eingebaut ist,
13 eine auseinandergezogene Darstellung der Filterpatrone aus 12 zeigt, und
14 einen Längsschnitt einer Filterpatronenanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsformen beschrieben werden, um das Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filteranordnung 30 gezeigt. Wie dargestellt umfasst die Filteranordnung 30 einen Filterkopf 32, ein Gehäuse 33, eine Kappe oder einen Deckel 34 und eine Sammelschüssel 35. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 33 mit dem Filterkopf 32 verschraubt und das Filtergehäuse 33 ist durchsichtig, so dass das Innere der Kraftstofffilteranordnung eingesehen werden kann, um zu überprüfen, ob der Filter auszuwechseln ist. Bei anderen Ausführungsformen kann das Filtergehäuse opak und/oder semitransparent sein. Gemäß der Darstellung hat das Gehäuse 33 eine allgemein zylindrische Gestalt, jedoch versteht es sich, dass das Gehäuse 33 abweichend geformt sein kann. An dem Ende des Gehäuses 33, das dem Ende entgegengesetzt ist, an dem das Gehäuse 33 am Filterkopf 32 befestigt ist, ist der Deckel 34 mit dem Gehäuse 33 verschraubt. Wie dargestellt ist im gezeigten Ausführungsbeispiel die Sammelschüssel 35 durch Schraubgewindeeingriff mit dem Filterkopf 32 gekoppelt. Es versteht sich, dass das Gehäuse 33 an dem Filterkopf 32, dem Deckel 34 und/oder der Schüssel 35 auf andere Art und Weise angebracht sein kann und/oder dass ausgewählte Bauteile einstückig mit anderen ausgebildet sein können. Die Filteranordnung 30 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist zum Filtern von Kraftstoff bestimmt und die Sammelschüssel 35 wird dazu eingesetzt, aus dem Kraftstoff gefiltertes Wasser zu sammeln. Wie aus der unten stehenden Erläuterung hervorgeht, kann die vorliegende Erfindung auch an eine Verwendung mit anderen Filterarten angepasst werden.
Bezugnehmend auf 1 begrenzen der Filterkopf 32, das Gehäuse 33 und der Deckel 34 einen Filterpatronenhohlraum 38. Innerhalb des Filterpatronenhohlraums 38 erstreckt sich ein doppelter Zentral- oder Mittelpfosten 40 von dem Filterkopf 32. Der doppelte Mittelpfosten 40 weist einen inneren Mittelpfosten 41 und einen äußeren Mittelpfosten 42 auf, der den inneren Mittelpfosten 41 umgibt. Obwohl hierin der Begriff "Mittelpfosten" verwendet wird, ist es aus der unten stehenden Erläuterung ersichtlich, dass ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin besteht, dass die Pfosten 41 und 42 nicht in dem Filterpatronenhohlraum 38 zentriert sein müssen. Vielmehr erlaubt der schwimmende Dichtungsaufbau der vorliegenden Erfindung die Ausbildung einer Dichtung um den doppelten Mittelpfosten 40 selbst dann, wenn der innere Mittelpfosten 41 und/oder der äußere Mittelpfosten 42 bezüglich der Mittellängsachse C des Filterpatronenhohlraums 38 versetzt sind oder bezüglich einander falsch ausgerichtet sind.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Filterpatrone 44 um den doppelten Mittelpfosten 40 herum aufgenommen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Filterpatrone 44 eine allgemein zylindrische Gestalt. Es versteht sich jedoch, dass die Filterpatrone 44 eine andere Form haben kann. Eine am Deckel 34 befestigte Feder 45 drückt die Filterpatrone 44 gegen den doppelten Mittelpfosten 40. Wie in 1 dargestellt, unterteilt die Filterpatrone 44 den Filterpatronenhohlraum 38 in einen äußeren Hohlraum 46 und einen inneren Hohlraum 48. Der doppelte Mittelpfosten 40 ist in einer zentralen Pfostenhöhlung 49 aufgenommen, die in der Filterpatrone 44 ausgebildet ist. Der äußere Hohlraum 46 ist durch den Filterkopf 32, das Gehäuse 33, den Deckel 34 und die Filterpatrone 44 begrenzt. Der innere Hohlraum 48 hingegen ist durch die Filterpatrone 44 und den doppelten Mittelpfosten 40 begrenzt. In 1 hat der innere Mittelpfosten 41 einen inneren Durchlass 52, der ungefiltertes Fluid der Filteranordnung 30 zuführt. Zwischen dem inneren Mittelpfosten 41 und dem äußeren Mittelpfosten 42 ist ein äußerer Durchlass 53 im doppelten Mittelpfosten 4C) begrenzt, durch den von der Patrone 44 gefiltertes Fluid strömt. Der Filterkopf 32 hat einen Fluideinlassanschluss 54, der das ungefilterte Fluid dem inneren Durchlass 52 zuführt. Der äußere Durchlass 53 ist fluidisch mit einem Auslassanschluss 55 in dem Filterkopf 32 verbunden, durch den gefiltertes Fluid die Filteranordnung 30 verlässt. Wie dargestellt koppelt der innere Durchlass 52 den Fluideinlassanschluss 54 fluidisch mit dem äußeren Hohlraum 46, während der äußere Durchlass 53 den inneren Hohlraum 48 fluidisch mit dem Auslassanschluss 55 koppelt.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel fließt das Fluid in der Filteranordnung 30 längs eines Strömungsweges, der durch Pfeile F angegeben ist. Das ungefilterte Fluid wird durch den Einlassanschluss 54 im Filterkopf 32 zugeführt. Als nächstes strömt das ungefilterte Fluid durch den inneren Durchlass 52 in dem inneren Mittelpfosten 41. Aus dem inneren Durchlass 52 strömt das ungefilterte Fluid in den äußeren Hohlraum 46. Dann wird das Fluid durch die Filterpatrone 44 gefiltert und strömt, nachdem es gefiltert worden ist, in den inneren Hohlraum 48. Das nun gefilterte Fluid strömt durch den äußeren Durchlass 53 in dem doppelten Mittelpfosten 40 und wird durch den Auslassanschluss 55 abgegeben.
Um zu verhindern, dass ungefiltertes Fluid die Filterpatrone 44 umgeht, hat die Filterpatrone 44 ein Paar Dichtungen 57 und 58, die den äußeren Hohlraum 46 vom inneren Hohlraum 48 abteilen und abdichten. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dichtung 57 eine feststehende O-Ringdichtung, die um den äußeren Mittelpfosten 42 herum abdichtet. Die Dichtung 58 ist eine schwimmende Dichtung, die um den inneren Mittelpfosten 41 herum abdichtet. Die schwimmende Dichtung 58 gleicht eine Fehlausrichtung zwischen der Filterpatrone 44 und dem doppelten Pfos ten 40 aus. Wie unten noch näher erläutert, gleicht die schwimmende Dichtung 58 auch eine Fehlausrichtung anderer Bauteile aus, etwa eine Fehlausrichtung der Endplattenöffnung. Obwohl die dargestellte Filterpatrone 44 eine einzige schwimmende Dichtung 58 hat, versteht es sich, dass die Filterpatrone 44 zwei schwimmende Dichtungen 58 umfassen kann, um eine Fehlausrichtung der Bauteile in der Filteranordnung 30 noch besser ausgleichen zu können. Darüber hinaus kann die schwimmende Dichtung 58 gemäß der vorliegenden Erfindung auch in Filterkonstruktionen verwendet werden, die keinen doppelten Mittelpfosten aufweisen oder nur eine einzige Dichtung um einen Mittelpfosten herum benötigen.
Wie in den 2 bis 4 wiedergegeben, umfasst die Filterpatrone 44 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Filterelement oder Medium 60, das zum Filtern des Fluides verwendet wird. Eine erste Endplatte 61 und eine zweite Endplatte 62 sind an entgegengesetzten Enden des Filtermediums 60 vorhanden. Die Endplatten 61, 62 sind bei einer Ausführungsform mittels eines Klebstoffes an dem Filtermedium 60 befestigt. Es versteht sich jedoch, dass die Endplatten 61, 62 auf andere allgemein bekannte Arten an dem Filtermedium befestigt werden können.
Wie in 3 dargestellt, legt die zweite Endplatte 62 eine Mittelpfostenöffnung 63 fest. Die zweite Endplatte 62 weist ferner einen die Mittelpfostenöffnung 63 umgebenden inneren Flansch 64 und einen äußeren Flansch 65 auf. Das Filtermedium 60 ist zwischen dem inneren Flansch 64 und dem äußeren Flansch 65 angebracht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die feststehende Dichtung 57 eine O-ringförmige Dichtung, die durch Reibeingriff an dem inneren Flansch 64 der zweiten Endplatte 62 befestigt ist. Wie aus 3 zu ersehen, hat die feststehende Dichtung 57 ferner eine Flanschausnehmung 70, die es erlaubt, die feststehende Dichtung 57 an der zweiten Endplatte 62 anzubringen. Die feststehende Dichtung 57 umfasst darüber hinaus ein Paar geneigter Flächen 71 und 72, die eine allgemein sanduhrförmige Öffnung 73 in der feststehenden Dichtung 57 bilden. Schließlich umfasst die Dichtung 57 einen die Öffnung 73 umgebenden Halteflansch 74. Unter weitergehender Bezugnahme auf 3 erstreckt sich ein Zentralrohr 76 in der Mittelpfostenhöhung 49 zwischen der ersten Endplatte 61 und der zweiten Endplatte 62. Das Zentralrohr 76 wird von dem Filtermedium 60 umgeben und legt eine Reihe von Strömungsöffnungen 77 fest, durch die das gefilterte Fluid strömt.
An der ersten Endplatte 61 umgibt ein äußerer Flansch 79 der ersten Endplatte 61 einen Endbereich des Filtermediums 60. Die erste Endplatte 61 weist ferner einen zentralen eingelassenen Bereich 80 auf, der eine innere Mittelpfostenöffnung 81 umgibt. In dem eingelassenen Bereich 80 hat die erste Endplatte 61 eine vertiefte Form. Wie dargestellt umgibt ein innerer Flansch 82 der ersten Endplatte 61 die innere Mittelpfostenöffnung 81. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Bereich der schwimmenden Dichtung 58 an der inneren Mittelpfostenöffnung 81 der ersten Endplatte 61 befestigt. Wie in den 3 und 4 wiedergegeben, umfasst die schwimmende Dichtung 58 einen Dichtungshalter oder -körper 85, eine Dichtung 87 mit einer Dichtungsöffnung 88, und ein äußeres Stützteil 89. In einer Ausführungsform ist die Dichtung 87 aus einem elastischen Material gebildet, beispielsweise aus Gummi, und der Dichtungshalter 85 ist aus einem starren oder halbstarren Material geformt, beispielsweise aus Kunststoff. Die Dichtung 87 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat einen rechteckigen Querschnitt. Es versteht sich jedoch, dass die Dichtung 87 einen andersförmigen Querschnitt haben kann. Der Dichtungshalter 85 ist in die erste Endplatte 61 geclipst und hält dadurch die Dichtung 87 gegen die erste Endplatte 61. Das äußere Stützteil 89 dient dazu, einer radialen Aufweitung der Dichtung 87 zu widerstehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat das äußere Stützteil 89 eine allgemein zylindrische Form, kann jedoch in anderen Ausführungsformen eine andere Gestalt haben. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem der Fluiddruck auf der Außenseite der Dichtung 87 größer ist, beispielsweise wenn die Fluidströmungsrichtung umgekehrt verläuft, ist das Stützteil 89 innerhalb der Dichtung 87 angeordnet, um einer einwärts gerichteten Kompression der Dichtung 87 zu widerstehen.
Wie genauer in den 5 bis 7 gezeigt ist, hat der Dichtungshalter 85 einen Handgriff 91, der an einem Halteflansch 92 befestigt ist. Die Filterpatrone 44 kann mittels des Handgriffs 91 ergriffen werden, so dass die Patrone einfach installiert und ausgewechselt werden kann. Der Halteflansch 92 stützt die Dichtung 87 ab und drückt sie gegen die erste Endplatte 61, wenn die Patrone 44 installiert ist. Bei einer Form der vorliegenden Erfindung hat der Handgriff 91 eine allgemein U-förmige Gestalt und der Halteflansch 92 hat eine allgemein kreisförmige Gestalt. Wie in 7 dargestellt, umfasst der Dichtungshalter 85 ferner ein Paar entgegengesetzt angeordneter Halteclipse 93, die sich parallel zum Handgriff 91 von dem Halteflansch 92 erstrecken. Die Halteclipse 93 befestigen die schwimmende Dichtungsanordnung 58 an der ersten Endplatte 61 in der Mittelpfostenöffnung 81. Der Halteflansch 92 hat eine dichtungsberührende Fläche 94, gegen die die Dichtung 87 gehalten wird, wenn die schwimmende Dichtung 58 zusammengebaut wird. Eine oder mehrere Stützrippen 96, die sich radial von einem Stützteil 97 erstrecken, stützen den Halteflansch 92. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Dichtungshalter 85 vier Stütz rippen 96. Es versteht sich jedoch, dass der Dichtungshalter 85 eine andere Anzahl Stützrippen 96 haben kann. Wie in 7 gezeigt, legt der Halteflansch 92 zusammen mit dem Stützteil 97 eine innere Mittelpfostenhöhlung 98 fest, in der der innere Mittelpfosten 41 aufgenommen wird. Eine Innenfläche 99 der Mittelpfostenhöhlung 98 ist dafür ausgelegt, gegen den inneren Mittelpfosten 41 abzudichten. Wie dargestellt, hat die innere Mittelpfostenhöhlung 98 eine allgemein kegelstumpfförmige Gestalt, die mit der Form des Kopfes des inneren Mittelpfostens 41 übereinstimmt. Die geneigte Innenfläche 99 erlaubt es dem Dichtungshalter 85, sich zu repositionieren und sich zum inneren Mittelpfosten 41 auszurichten, wenn die Patrone 44 installiert wird.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Handgriff 91 und die Halteclipse 93 zusammen so positioniert und gestaltet, dass ihre Gesamtgröße kleiner als die Mittelpfostenöffnung 81 ist. Indem der Griff 91 und die Clipse 93 eine kleinere Gesamtgröße haben als die Mittelpfostenöffnung 81, ist zwischen dem Dichtungshalter 85 und der Öffnung 81 in der ersten Endplatte 61 ein Spalt gebildet, der es dem Dichtungshalter 85 erlaubt, sich radial innerhalb der Öffnung 81 zu bewegen.
Unter Bezugnahme auf 7 umfassen die Halteclipse 93 je einen Arm 102, der an dem Halteflansch 92 befestigt ist. Entgegengesetzt zum Halteflansch 92 hat der Halteclipsarm 102 ein sich radial erstreckendes Kopfteil 103. Die Arme 102 der Halteclipse 93 sind flexibel, so dass die Kopfteile 103 beim Einführen des Dichtungshalters 85 durch die Öffnung 81 in der ersten Endplatte 61 radial einwärts in eine Richtung I gebogen werden können. Die Kopfteile 103 haben je eine geneigte Fläche 104, die beim Einwärtsdrängen der Arme 102 in der radial einwärts gerichteten Richtung I behilflich ist.
Wie bereits erwähnt, ist ein Umstand, der es der schwimmenden Dichtung 58 erlaubt, eine Fehlausrichtung von Bauteilen auszugleichen, die Tatsache, dass ein Spalt zwischen dem Dichtungshalter 85 und der Mittelpfostenöffnung 81 gebildet wird, der es dem Dichtungshalter 85 erlaubt, sich innerhalb der Öffnung 81 zu bewegen. Wie in 5 wiedergegeben, haben die Arme 102 und der Handgriff 91 je eine äußere radiale Fläche 105. Unter Bezugnahme auf 4, 6 und 7 ist der Durchmesser D1 (4) der inneren Mittelpfostenöffnung 81 größer als der Durchmesser D2 (6 und 7) der äußeren Flächen 105, so dass die Halteclipse 93 und der Griff 91 in der inneren Mittelpfostenöffnung 81 aufgenommen werden können. Die Kopfteile 103 erstrecken sich von den Armen 102 in einer radial auswärts gerichteten Richtung O, um mit der ersten Endplatte 61 in Eingriff zu treten und es dem Dichtungshalter 85 zu erlauben, innerhalb der Öffnung 81 zu "schwimmen". Ein anderer Faktor, der steuern kann, wie viel der Dichtungshalter 85 "schwimmen" kann, basiert auf der Länge L der Kopfteile 103, gemessen von der Außenfläche 105 (7). Mit zunehmender Länge L der Kopfteile 103 kann der Abstand D2 zwischen den Armen 102 (und dem Handgriff 91) kleiner werden, so dass die schwimmende Dichtung 58 sich über einen größeren Weg bewegen oder "schwimmen" kann, um fehlausgerichtete oder schiefe Teile auszugleichen.
Das Maß, um das die schwimmende Dichtung 58 eine Bauteilfehlausrichtung auszugleichen in der Lage ist, kann auch zumindest zum Teil auf der Größe der Dichtung 87 basieren. Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 gezeigt, hat die Dichtung 87 einen Außendurchmesser D3 und einen Innendurchmesser D4. Das Maß der zur Verfügung stehenden Ausgleichsfähigkeit kann vom Außendurchmesser D3 der Dichtung abhängen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Außendurchmesser D3 der Dichtung 87 größer als der Durchmesser D1 der Mittelpfostenöffnung 81, so dass eine Abdichtung um die Mittelpfostenöffnung 81 ausgebildet werden kann (4). Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Innendurchmesser D4 der Dichtungsöffnung 88 in der Dichtung 87 geringer als der Außendurchmesser D5 des Halteflansches 92, so dass eine Abdichtung zwischen der Dichtung 87 und dem Halteflansch 92 ausgebildet werden kann. Mit einem solchen Aufbau kann die Dichtung 87 "schwimmen" und eine Fehlausrichtung von Bauteilen ausgleichen, während gleichzeitig eine Abdichtung zwischen der ersten Endplatte 61 und dem Dichtungshalter 85 erreicht ist. Bei einer speziellen Form ist der Innendurchmesser D4 der Dichtung 87 größer als sowohl der Durchmesser D1 der Öffnung 81 und der Gesamtdurchmesser D2 des Griffes 91 als auch der Halteclipse 93.
Bei anderen Ausführungsformen können die Clipse 93 und der Handgriff 91 optional sein. Bei einer Form hat der Halter 85 keine Clipse 93 und keinen Handgriff 91. Bei dieser Form wird der Halter 85 über dem inneren Mittelpfosten 41 platziert, die Dichtung 87 wird auf der Halterfläche 98 platziert, und der Rest der Patrone 44 gleitet über den Mittelpfosten 40. Der Dichtungshalter 85 kann ferner einstückig mit dem Mittelpfosten 40 ausgebildet sein. Bei noch einer anderen Ausführungsform, dargestellt in 8, weist ein Dichtungshalter 85a ein äußeres Stützteil 89a auf, welches einstückig mit dem Halteflansch 92 ausgebildet ist.
Wie in den 9 und 10 dargestellt, kann der doppelte Mittelpfosten 40 darüber hinaus ein Auslasskappenteil 107 aufweisen, das eine Mehrzahl radial gerichteter Auslassöffnungen 108 festlegt. Wie in den 7 und 9 gezeigt, hat der innere Mittelpfosten 41 einen Kopfbereich 110, der in dem Hohlraum 98 im Dichtungshalter 85 aufgenommen zu werden vermag. In 9 hat der Kopfbereich 110 eine erste allgemein zylindrische Fläche 112 sowie eine geneigte oder kegelstumpfförmige Fläche 113, die sich zwischen der ersten zylindrischen Fläche 112 und einer zweiten zylindrischen Fläche 114 erstreckt. Die geneigte Fläche 113 auf dem inneren Mittelpfosten 41 und die geneigte Fläche 99 in dem Dichtungshalter 85 erlauben es letzterem, sich beim Einbau mit dem inneren Mittelpfosten 41 auszurichten. Sobald die Patrone 44 installiert ist, drückt die Feder 45 die Patrone 44 gegen den doppelten Mittelpfosten 40 und die schwimmende Dichtung 58 dichtet um den inneren Mittelpfosten 41 herum an drei Stellen ab. An einer Stelle dichtet die geneigte Fläche 113 des inneren Mittelpfostens 41 gegen die geneigte Fläche 99 des Dichtungshalters 85. An den zwei anderen Stellen bildet die Dichtung 87 der schwimmenden Dichtung 58 eine Abdichtung mit der ersten Endplatte 61 und dem Halteflansch 92 des Dichtungshalters 85.
Unter Bezugnahme auf 1 und 10 strömt das Fluid in der oben erläuterten Weise längs des Strömungswegs F in der Filteranordnung 30. Das ungefilterte Fluid wird durch den Einlassanschluss 54 dem Filterkopf 32 zugeführt. Das ungefilterte Fluid strömt dann durch den inneren Durchlass 52 in den inneren Mittelpfosten 41 und sodann aus dem Kopf 110 des inneren Mittelpfostens 41 in den äußeren Hohlraum 46 der Filteranordnung 30. Weil das ungefilterte Fluid unter einem höheren Druck steht als das gefilterte Fluid, neigt die Dichtung 87 in der schwimmenden Dichtung 58 dazu, sich radial auswärts aufzuweiten. Das äußere Stützteil 89 widersteht der radialen Aufweitung der Dichtung 87 im Betrieb. Von dem äußeren Hohlraum 46 wird das Fluid dann durch das Filtermedium 60 in der Filterpatrone 44 gefiltert, strömt durch die Strömungsöffnungen 77 im Zentralrohr 76 und weiter in den inneren Hohlraum 48. Wasser, welches aus dem Fluid mittels des Filtermediums 60 herausgefiltert worden ist, wird in der Sammelschüssel 35 gesammelt. Das nunmehr gefilterte Fluid strömt dann durch den äußeren Durchlass 53 im äußeren Mittelpfosten 42 und aus dem Auslassanschluss 55 im Filterkopf 32 heraus.
Eine Filteranordnung 30a gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 11 bis 13 dargestellt. Die Anordnung 30a umfasst einen Filterkopf 32a, ein Gehäuse 33a, einen Deckel 34a, einen doppelten Mittelpfosten 40a und eine Filterpatrone 44a. Die Komponenten der Filteranordnung 30a sind ähnlich den oben beschriebenen, wobei einige Abweichungen im Folgenden erwähnt sind. Der Deckel 34a im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst einen Additivbehälter 116, der dazu verwendet wird, dem der Filterung unterworfenen Fluid ein Ad ditiv zuzugeben. Beispielsweise kann, wenn ein Kraftstoff gefiltert wird, ein Kraftstoffadditiv über einen Additivzuführkanal 117 aus dem Behälter 116 zugegeben werden. Der Additivkanal 117 ist zum Steuern der Abgaberate des Additivs in das Fluid bemessen. Dies erübrigt die Notwendigkeit eines Ventils zum Steuern der Fließmenge. Wie dargestellt, ist eine Sammelschüssel 35a mit dem Filterkopf 32a verschraubt. In dem doppelten Mittelpfosten 40a legt der äußere Mittelpfosten 42a Auslassöffnungen 108 fest, durch die gefiltertes Fluid strömt. Der innere Mittelpfosten 41a hat einen Kopfbereich 110a, der etwas abweichend von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel geformt ist. Wie gezeigt umfasst der Kopfbereich 110a eine geneigte Fläche 113a und eine zylindrische Fläche 112a, die zwischen der geneigten Fläche 113a und einem Abschnitt 119 reduzierten Durchmessers angeordnet ist.
Wie in 12 und 13 dargestellt, weist die Filterpatrone 44a eine feststehende Dichtung 57, eine schwimmende Dichtung 58a, ein Filtermedium 60, eine erste Endplatte 61a, eine zweite Endplatte 62 und ein Zentralrohr 76 mit Öffnungen 77 auf. Die schwimmende Dichtung 58a und die erste Endplatte 61a differieren in diesem Ausführungsbeispiel von den entsprechenden Teilen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Wie aus 12 ersichtlich, hat die erste Endplatte 61a eine zentrale Vertiefung 80a, die tiefer ist als die in 3 dargestellte. Ferner umfasst die erste Endplatte 61a ein äußeres Stützteil 89b, das einer Aufweitung der Dichtung 87 widersteht. Wie gezeigt, erstreckt sich das äußere Stützteil 89b von der ersten Endplatte 61a und um die Dichtung 87, wobei das äußere Stützteil 89 einstückig mit der ersten Endplatte 61a ausgeführt ist. Dadurch ist der Aufbau der Filterpatrone 44a vereinfacht. Wie dargestellt wird die Dichtung 87 von dem äußeren Dichtungshalter 89b und dem inneren Flansch 82 der ersten Endplatte 61a gehalten.
Bezugnehmend auf 14 kann die Filterpatrone 44 gemäß der vorliegenden Erfindung in Filteranordnungen mit Mittelpfosten 40b installiert werden, die sich versetzt von der Mittellängsachse C der Anordnung befinden. Wie dargestellt ist der innere Mittelpfosten 41b gegenüber der Achse C versetzt, während der äußere Mittelpfosten 42b mit der Mittellängsachse C fluchtet. Diese versetzte Mittelpfostenkonstruktion kann dazu verwendet werden, die Größe des äußeren Durchlasses 53b zu vergrößern, um dadurch die gesamte Fließmenge in der Filteranordnung zu steigern. Ferner kann die versetzte Mittelpfostenkonstruktion dazu benutzt werden sicherzustellen, dass passende Filterpatronen, nur solche mit der schwimmenden Dichtung, in die Filteranordnung eingebaut werden.

Claims

Filteranordnung (30), mit: – einem Pfosten (40), und – einer um den Pfosten (40) herum aufgenommenen Filterpatrone (44), wobei die Filterpatrone (44) aufweist – ein Filterelement (60) zum Filtern eines Fluides, – eine an einem Ende des Filterelementes (60) angeordnete Endplatte (61), die eine Endplattenöffnung (81) festlegt, und – eine schwimmende Dichtungsanordnung (58) nahe der Endplattenöffnung (81) in der Endplatte (61) zum Bilden einer Abdichtung zwischen dem Pfosten (40) und der Endplatte (61), wobei die schwimmende Dichtungsanordnung (58) aufweist – einen um den Pfosten (40) herum abdichtenden Halter (85), von dem sich ein Flansch (92) erstreckt, und – eine von dem Flansch (92) gegen die Endplatte (61) gedrückte Dichtung (87) zum Abdichten gegenüber dem Flansch (92) und der Endplatte (61), wobei die Dichtung (87) und der Halter (85) als separate Komponenten ausgebildet sind und zwischen dem Halter (85) und der Endplattenöffnung (81) ein Spalt ausgebildet ist, der es dem Halter (85) erlaubt, sich innerhalb der Endplattenöffnung (81) zu bewegen.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Paar Halteclipse (93) von dem Halter (85) erstrecken, um ihn an der Endplatte (61) zu befestigen.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Abstand (D2) zwischen dem Paar Halteclipse (93) kleiner als ein Innendurchmesser (D1) der Endplattenöffnung (81) in der Endplatte (61) ist, um dem Halter (85) eine Bewegung bezüglich der Endplattenöffnung (81) zu erlauben.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (85) einen sich durch die Endplattenöffnung (81) in der Endplatte (61) erstreckenden Handgriff (91) aufweist.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützteil (97) die Dichtung (87) umgibt, um eine Aufweitung der Dichtung (87) zu verhindern.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (97) an dem Flansch (92) befestigt ist.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (97) an der Endplatte (61) befestigt ist.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfosten (40) einen Kopfbereich mit kegelstumpfförmiger Gestalt hat, der Halter (85) eine Pfostenhöhlung (98) festlegt, in der der Kopf des Pfostens (40) aufgenommen ist, und die Pfostenhöhlung (98) eine kegelstumpfförmige Gestalt hat.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (33) die Filterpatrone (44) einschließt.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (33) einen Deckel (34) aufweist und der Deckel einen Additivbehälter (116) zum Zuführen eines Additivs in das Fluid hat.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (33) eine Sammelschüssel (35) aufweist.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfosten (40) einen inneren Pfosten (41) aufweist, der einen inneren Durchlass (52) festlegt, und einen äußeren Pfosten (42), der den inneren Pfosten (41) umgibt, wobei der innere Pfosten (41) und der äußere Pfosten (42) einen äußeren Durchlass (53) festlegen.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterpatrone (44) eine an dem Filterelement (60) befestigte zweite Endplatte (62) umfasst, die eine zweite Endplattenöffnung (63) festlegt, und dass die Filterpatrone (44) eine in der zweiten Endplattenöffnung (63) aufgenommene Dichtung (57) zum Abdichten zwischen der zweiten Endplatte (62) und dem äußeren Pfosten (42) aufweist.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterpatrone (44) eine an dem Filterelement (60) befestigte zweite Endplatte (62) aufweist, die eine zweite Endplattenöffnung (63) festlegt, und dass die Filterpatrone (44) eine in der zweiten Endplattenöffnung (63) aufgenommene Dichtung (57) zum Abdichten zwischen der zweiten Endplatte (62) und dem Pfosten (40) umfasst.
Filteranordnung (30) nach Anspruch 1, wobei die schwimmende Dichtungsanordnung (58) zum Kompensieren einer Komponentenfehlausrichtung zum Bilden einer Abdichtung zwischen dem Pfosten (40) und der Endplatte (61) in eine radiale Richtung beweglich ist.
Filterpatrone (44), mit – einem Filterelement (60) zum Filtern von Fluid, wobei das Filterelement (60) eine Pfostenhöhlung (49) festlegt, die zum Aufnehmen eines Pfostens (40) ausgelegt und angeordnet ist, und wobei das Filterelement (60) ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, – einer an dem ersten Ende des Filterelementes (60) befestigten ersten Endplatte (61), die eine erste Endplattenöffnung (81) festlegt, – einer an dem zweiten Ende des Filterelementes (60) befestigten zweiten Endplatte (62), die eine zweite Endplattenöffnung (63) festlegt, und – einer nahe der ersten Endplattenöffnung (81) zum Abdichten um den Pfosten (40) herum angeordneten schwimmenden Dichtungsanordnung (58), die aufweist – eine Dichtung (87), und – einen mit der ersten Endplatte (61) gekoppelten Halter (85), der eine Pfostenöffnung festlegt, in der der Pfosten (40) aufgenommen wird, wobei der Halter (85) einen Flansch (92) zum Halten der Dichtung (87) gegen die erste Endplatte (61) zum Abdichten um den Pfosten (40) herum hat, und wobei die Dichtung (87) und der Halter (85) als separate Komponenten ausgebildet sind und zwischen dem Halter (85) und der Endplattenöffnung (81) ein Spalt ausgebildet ist, der es dem Halter (85) erlaubt, sich innerhalb der Endplattenöffnung (81) zu bewegen.
Filterpatrone (44) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Endplattenöffnung (63) eine feststehende Dichtung (57) aufgenommen ist.
Filterpatrone (44) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (85) einen Clip (93) umfasst, der den Halter (85) mit der ersten Endplatte (61) koppelt.
Filterpatrone (44) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützteil (97) nahe der Dichtung (87) zum Abstützen der Dichtung (87) angeordnet ist.
Filterpatrone (44) nach Anspruchs 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Endplatte (61) einen die erste Endplattenöffnung (81) umgebenden vertieften Bereich aufweist.
Schwimmende Dichtungsanordnung (58), mit: – einem Halter (85) umfassend – einen Clip (93) zum Befestigen des Halters (85) an einer Endplatte (61) einer Filterpatrone (44) mit einer Endplattenöffnung (81), – einen sich radial von dem Clip (93) erstreckenden Flansch (92), wobei der Flansch (92) eine Pfostenhöhlung zum Abdichten um einen Pfosten (40) herum begrenzt, und – einer Dichtung (87), wobei die Dichtung (87) und der Halter (85) als separate Komponenten ausgebildet sind und die Dichtungsanordnung (58) dazu ausgelegt ist, zwischen der Endplattenöffnung (81) und dem Halter (85) einen Spalt zu bilden, der es dem Halter (85) erlaubt, sich innerhalb der Endplattenöffnung (81) zu bewegen.
Schwimmende Dichtungsanordnung (58) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützteil (97) die Dichtung (87) umgibt, um eine Aufweitung der Dichtung (87) nach außen zu verhindern.
Schwimmende Dichtungsanordnung (58) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (97) an dem Flansch (92) befestigt ist.
Schwimmende Dichtungsanordnung (58) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stützrippe (96) zum Abstützen des Flansches (92) an dem Flansch (92) befestigt ist.
Schwimmende Dichtungsanordnung (58) nach Anspruch 21; dadurch gekennzeichnet, dass die Pfostenhöhlung (98) eine kegelstumpfförmige Gestalt hat.
Schwimmende Dichtungsanordnung (58) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Handgriff (91) an dem Flansch (92) befestigt ist.