JP5368451B2 - フィルタ装置とフィルタエレメント - Google Patents

Description

本発明は、ハウジング内に収容可能なフィルタエレメントを有し、そのハウジングが、流体ダクトを有するふた部分を用いて閉鎖可能であって、フィルタエレメントと対応づけられたふた部分の流体ダクトとの間に流体を案内する接続を形成するために、接続装置が設けられている、フィルタ装置に関する。本発明は、さらに、フィルタ装置のために設けられた、フィルタエレメントに関する。

フィルタエレメントを収容するためのフィルタ装置は、種々の実施形態において市場で自由に入手できる；たとえば特許文献１または２を参照。この種のフィルタ装置において、製造コストのかなりの割合が、濾過工程を行うことができる作動状態において、フィルタエレメントとそれぞれ対応づけられたふた部分内の流体ダクトとの間に適切な接続を形成する、接続装置の形成に割り当てられる。接続装置は、一方では、フィルタエレメントの交換のために取付け工程が単純で、複雑にならないように構成されなければならないが、他方では圧力水準が高い場合でも、確実な密閉が実現されるように構成されなければならない。さらに、接続装置は、できる限り、フィルタ装置を駆動する場合に「取違え安全性」が存在するように、構成されなければならない。言葉を換えて説明すると、市場にあるフィルタエレメントの多数の組立形式に鑑みて、ハウジングとふた部分とに具体的に適合するフィルタエレメントを使用した場合においてのみ、作動状態が達成可能であることを保証する構造が得られるように努力されるので、うっかりと不適切なフィルタ特性を有する、予定されないタイプのフィルタエレメントが駆動される危険が回避される。

欧州特許公開公報ＥＰ１２８７８７１Ａ１ 欧州特許公報ＥＰ０８９１２１４Ｂ１

この問題性に関して、本発明の課題は、接続装置に課される要請を特別な程度で考慮する、フィルタ装置を提供することである。

本発明によれば、この課題は、その全体において特許請求項１の特徴を有するフィルタ装置によって解決される。

それによれば、本発明の特殊性は、接続装置がある種のカップリングとして形成されていることにあって、装置の作動状態において、移動可能なカップリング部分がフィルタエレメントと、対応づけられたふた部分の流体ダクトとの間に流体を案内する接続を形成し、すなわち作動状態においてカップリング位置をとる。それによって、完璧な密閉を形成する流体接続が実現されるだけでなく、フィルタハウジングの、特にそのふた部分を構造的に然るべく形成することによって、フィルタエレメントが使用される場合に、装置を作動状態へ移行させることを保証する可能性もひらかれ、フィルタエレメントをハウジング内へ組み込んだ場合に、接続装置の移動可能なカップリング部分が、その機能位置またはカップリング位置をとることができる。

好ましくは、配置は、カップリング部分が軸方向に移動可能であって、作動状態においてばね付勢によって密閉を形成しながら、接続装置の固定配置されたカップリング部分に添接するように、なされる。それによって、接続装置を、いわゆる「自己制御する」ように、すなわち、ふた部分をハウジングに取付けることが、直接、軸方向に移動可能なカップリング部分を対応する固定のカップリング部分にばね弾性的に添接させることをもたらすように設計する、特に効果的な可能性がひらかれる。

特に好ましくは、配置は、移動可能なカップリング部分がフィルタエレメントに設けられ、固定のカップリング部分がふた部分に設けられて、対応づけられた流体ダクトの開口端縁によって形成されるように、なされる。移動可能なカップリング部分と流体ダクトの開口端縁との間の直接的な協働が、特に簡単かつコンパクトな構造をもたらす。

エレメント側の移動可能なカップリング部分は、好ましくはスリーブボディによって形成することができ、そのスリーブボディは、長手軸に対して同軸の、フィルタ媒体によって包囲されるフィルタ中空室から対応するふた部分の流体ダクトへの流体通路を形成する。

スリーブボディは、外周側においてシールを形成しながら、フィルタエレメントの終端キャップと接続されたガイド内で摺動可能に案内することができるので、スリーブボディは、カップリング機能を満たすと共に、ふた部分の流体ダクトとフィルタエレメントの内部のフィルタ中空室との間の直接的な流体通路も形成し、そのフィルタ中空室は、通常のようにパイプ形状の流体を透過する支持ボディによって画成され、その支持ボディがまたフィルタ媒体によって包囲されている。スリーブボディのガイドが支持ボディの、終端キャップに隣接する端部の突出部を形成することができるので、スリーブボディはフィルタ中空室の同軸の突出部を形成する。

好ましくは、カップリングは次のように、すなわち固定のふた側のカップリング部分を形成する、対応づけられた流体ダクトの開口端縁が、シール平面を定め、そのシール平面に、移動可能なカップリング部分を形成するスリーブボディのスリーブ終端縁がばね付勢によって軸方向シールを形成しながら圧接可能であるように、形成することができ、それによってカップリングの特にコンパクトな構造が得られる。

この種の形態において、ふた側の流体ダクトの開口端縁とスリーブボディのスリーブ終端縁とにおいて、互いに協働するシールエッジおよび／またはシール面が、軸方向シールを形成することができる。

特に好ましい実施例において、軸方向シールは、スリーブ終端縁と開口部端縁がそれぞれ環状面を形成するように、形成することができ、一方の環状面が一貫した径方向平面として、他方の環状面が、そこからわずかに突出するシールエッジを有する径方向平面として形成される。それが、特に良好なシールをもたらすので、圧力水準が高い場合でも、駆動安全性が保証される。

特に好ましくは、配置は、シールエッジが一方の環状面の外周に、センタリングエレメントとして他方の環状面の外周を包囲して配置されるように、行うことができる。それによって、終端キャップ、支持ボディなどのようなフィルタエレメント側の構成部品が、プラスチック材料からなる射出成形部品として誤差を有している場合でも、ふた部分をとりつける場合に、カップリング部分の極めて正確な、整合する方向付けが実現されることが、保証される。というのは、シール面に形成されるセンタリングが、このような場合においても、正確な方向付けと、それにともなって所望のシール特性を保証するからである。

請求項１から１１に示すフィルタ装置のためのフィルタエレメントも、本発明の対象であって、フィルタエレメントは、その全体において特許請求項１２の特徴を有している。

以下、図面に示す実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

本発明に基づくフィルタ装置の実施例を、図式的に簡略化して、実際の実施形態に比較してやや縮小された縮尺寸法で示す縦断面図である。 図１と同様の縦断面図であるが、図１にII−IIで示す切断平面に相当する。 図２の頭部部分のみを、著しく拡大して示す部分断面図である。 フィルタ装置の変形された実施形態の上方の領域を、図３に対してさらに著しく拡大して、破断し、かつ切り開いて示す斜視的な部分断面図である。

カップ形状の、底が閉鎖された、全体的に見て円筒状のフィルタハウジング１は、その上方の端部においてふた部分３によって閉鎖可能であって、そのふた部分はねじ結合５を介してハウジング１と取り外し可能に結合することができる。ふた部分３は、頭部領域内に、汚れ表示（図示せず）のための、前もって鋳造形成された取付け孔としてのポケット７を有している。ハウジング１内にフィルタエレメント９を収容することができ、そのフィルタエレメントは、通常の構造で、プラスチック材料から射出成形されたパイプ形状の支持ボディ１３を包囲する、たとえばフィルタマット層の形式の、あるいは多層の折りたたまれ、あるいはプリーツをつけられたフィルタボディの形式の、中空円筒状のフィルタ媒体１１を有している。支持ボディは、特に図４から明らかなように、互いに距離をおいて配置された、互いに連続する周方向の円形リング１５を有し、図においてはそのうちのいくつかだけが番号を有しており、かつこの種の支持ボディ１３において、通常のように、内部にある支持体と結合されており、その支持体は、横断面において３つの羽根１７を有する３羽根スターとして形成されている。フィルタエレメント９は、ハウジング１のカップ底に対応づけられた端部において、プラスチック材料からなる底キャップ１９によって終端を形成されており、その底キャップが、フィルタ媒体１１のためのフレーム２１を形成している。反対側の端部において、同様にプラスチック材料から成形された終端キャップ２３がフィルタエレメント９の、蓋部分３へ向いた終端を形成し、終端キャップ２３は、底キャップ１９と同様なやり方で、フィルタ媒体１１の該当する端部のためのフレーム２５を形成している。

特に図３と４から明らかなように、フレーム２５の、半径方向内側に位置する領域に、中空ボディ２７が設けられており、その中空ボディは、終端キャップ２３の径方向内側に位置する端部において、ふた部分３へ向かって軸方向に突出する突出部２９と共に円筒形状のガイド３１を形成し、そのガイド内でスリーブボディ３３が軸方向に摺動可能に案内されており、中空ボディ２７と突出部２９の間に、スリーブボディ３３をガイド３１に対して密閉するシール部材３２のためのシートが形成されている。スリーブボディ３３は、フィルタエレメント９とふた部分３内の流体ダクト３５の間に流体接続を形成するための接続装置の移動可能なカップリング部分として用いられる。

図１から明らかなように、ふた部分３内の流体ダクト３５は、浄化された流体のための流体出口３７と接続されている。ふた部分３内にそれに対向して配置された、浄化すべき流体のための流体入口３９は、ふた部分３内で第２の流体ダクト４１と接続されており、その第２の流体ダクトから浄化すべき流体が、終端キャップ２３内に形成された流入開口部４３を介して環状室４５内へ流入可能であって、その環状室はフィルタ媒体１１の外側にフィルタ装置の汚れ側を形成し、そこから浄化すべき流体がフィルタ媒体１１を外側から内側へ向かって通過して、清浄側を形成する内側のフィルタ中空室４７内へ達する。内側のフィルタ中空室４７から、浄化された流体が、接続装置のカップリング部分を形成するスリーブボディ３３を通してふた部分３内の流体ダクト３５へ、そしてそれに伴って流体出口３７へ達する。

外周側においてシール装置４９を介してカップ形状のハウジング１とも、ふた部分３ともシール接続されている終端キャップ２３は、ふた部分をハウジング１上に螺合した場合に、ふた部分３のインナーカラー５１によってハウジング１に対して押圧される。図１から３の実施例において、シール装置は、Ｏリング５３の形式のリングシールによって形成されているが、図４に示す例においては、その代わりに、終端キャップ２３の外周面にあり溝状に成形されたフランジリング５５が形成されており、その上にプロフィールシール５７が固定されており、そのプロフィールシールは、軸方向に互いに逆を向いた２つのリップ５９を有しており、それらリップがふた部分３とハウジング１に対してそれぞれ専用のシール領域を形成する。そのほかにおいて、図４の実施例は、図１から３に示す実施例に相当するので、接続装置の詳細を説明するために、図１から３も、図４も参照することができる。

すでに説明したように、スリーブボディ３３は、移動可能なカップリング部分としてガイド３１の内部で軸方向に摺動可能に案内されている。終端キャップ２３と結合されて、ガイド３１の一部を形成する中空ボディ２７は、その内側の端部領域に、径方向内側へ向かって突出する形態を有しており、それがストッパ段部６１を形成し、そのストッパ段部に、スリーブボディ３３の内部においてそのインナーリブ６５（図４においていくつかだけが番号を有する）に添接する、コイル圧縮ばね６３の一方の端部が支持され、その他方の端部は、スリーブボディ３３の内側の環状段部６７に支持されている。それによって、スリーブボディ３３のために、ふた部分３の方向に延びる軸方向運動のためのばね付勢が生じる。この運動を終端位置において制限するために、ガイド３１の一部を形成する突出部２９に、ガイドを狭くする段部６９が設けられており、その段部が、スリーブボディ３３の外周面に設けられた段部７０と終端位置制限するために協働する。フィルタ装置の作動状態を示すすべての図は、ふた部分３が螺合された場合にスリーブボディ３３が終端位置から圧縮ばね６３のばね付勢に抗して軸方向にフィルタエレメント９内へ移動されていることを示している。これは、ふた側の流体ダクト３５の開口端縁７１が、カップリング結合を形成するための接続装置の固定のカップリング部分として、ふた部分３を螺合固定する場合にスリーブボディ３３のスリーブ終端縁７３を押圧し、それを終端位置から押し戻すので、圧縮ばね６３の付勢力が、流体ダクト３５の開口端縁７１とスリーブボディ３３のスリーブ終端縁７３との間にシール力として有効になることに、起因している。言葉を換えて説明すると、ふた部分３を付属のフィルタエレメント９を有するハウジング１上に螺合することによって、装置が作動状態へ移行された場合に、接続装置のカップリング結合が自動的に形成される。

カップリング状態においてシール装置を形成する、スリーブボディ３３と流体ダクト３５の互いに協働する領域は、ばね付勢によって互いに押圧される環状面の１つが一貫した径方向平面を形成し、他の環状面が、それから突出するシールエッジを有する径方向平面を形成するように、構成されている。この実施例において、流体ダクト３５に設けられた環状面７５は、一貫して平坦であって、環状面７７はその周端縁に沿ってわずかに突出するシールエッジ７９を形成する。このシールエッジが環状面７５の径方向外側に位置する端縁と共に、その面端縁と協働してシールを形成するだけでなく、流体ダクト３５の開口端縁７１の端縁包囲によってセンタリングも形成し、そのセンタリングによって、ふた部分３を螺合する際に、接続装置のカップリング結合の極めて正確な整合が強制的に行われることが、保証される。圧縮ばね６３を別にして、フィルタエレメント９が金属なしで構築できるので、機械的または熱的な影響がわずかな変形をもたらし得ることを考慮して、このセンタリングは、装置の駆動安全性に極めて効果的に寄与する。

Claims (9)

1. フィルタ装置であって、
   ハウジング（１）内に収容可能なフィルタエレメント（９）を有し、ハウジングが、流体ダクト（３５、４１）を有するふた部分（３）によって閉鎖可能であって、フィルタエレメント（９）と対応づけられたふた部分（３）の流体ダクト（３５）との間に流体を案内する接続を形成するための接続装置が設けられており、
   接続装置が、移動可能なカップリング部分（３３）を有するカップリングの形式で形成されており、カップリング部分が、作動状態において流体を案内する接続を形成しており、
   カップリング部分が、軸方向に移動可能であって、かつ作動状態においてばね（６３）の付勢力によってシールを形成しながら接続装置の固定的に配置されたカップリング部分（７１）に添接しているものにおいて、
   移動可能なカップリング部分（３３）が、フィルタエレメント（９）に設けられており、
   移動可能なカップリング部分（３３）の軸方向移動を制限するために終端位置制限が設けられており、
   固定のカップリング部分が、ふた部分（３）に設けられて、対応づけられた流体ダクト（３５）の開口端縁（７１）によって形成されている、
   ことを特徴とするフィルタ装置。
2. エレメント側の移動可能なカップリング部分が、スリーブボディ（３３）によって形成されており、
   スリーブボディが、長手軸に対して同軸の、フィルタ媒体（１１）によって包囲されたフィルタ中空室（４７）から対応づけられた、ふた部分（３）の流体ダクト（３５）への流体通路を形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. スリーブボディ（３３）が、外周側においてシールを形成しながら、フィルタエレメント（９）の終端キャップ（２３）と接続されたガイド（３１）内で摺動可能に案内されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 固定のふた側のカップリング部分を形成する、対応づけられた流体ダクト（３５）の開口端縁（７１）が、シール平面（７７）を定め、
   シール平面に、移動可能なカップリング部分を形成するスリーブボディ（３３）のスリーブ終端縁（７３）が、ばね付勢によって軸方向シールを形成しながら圧接可能である、
   ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ装置。
5. ふた側の流体ダクト（３５）の開口端縁（７１）とスリーブボディ（３３）のスリーブ終端縁（７３）において、互いに協働するシールエッジ（７９）および／またはシール面（７５、７７）が、軸方向シールを形成する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
6. 軸方向シールは、スリーブ終端縁（７３）と開口端縁（７１）がそれぞれ環状面（７５、７７）を形成するように、構成されており、
   一方の環状面（７５）が、一貫した径方向平面として形成され、
   他方の環状面（７７）が、そこからわずかに突出するシールエッジ（７９）を有する径方向平面として形成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のフィルタ装置。
7. シールエッジ（７９）が、一方の環状面（７７）の外周面にリング状に、センタリング部材として他方の環状面（７５）の外周面を包囲するように、配置されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のフィルタ装置。
8. スリーブボディ（３３）のガイド（３１）が、終端キャップ（２３）内にガイドを狭くする段部（６９）を有しており、
   段部が、スリーブボディ（３３）の外周面に設けられた段部（７０）と共に、ふた側のカップリング部分の方向に向かうその運動を、ばね付勢に抗して終端位置内に制限する、ことを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
9. スリーブボディ（３３）が、内側の環状段部（６７）を有しており、
   環状段部に、スリーブボディ（３３）内にある圧縮ばね（６３）の一方の端部が支持され、他方の端部は、ガイド（３１）の固定のストッパ段部（６１）に支持される、
   ことを特徴とする請求項８に記載のフィルタ装置。

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