ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И ФИЛЬТР СЖАТОГО ВОЗДУХА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ГРЯЗИ ИЗ ПОТОКА СЖАТОГО ВОЗДУХА
FILTER ELEMENT AND COMPRESSED AIR FILTER FOR DIRT REMOVAL FROM COMPRESSED AIR FLOW

Настоящее изобретение относится к фильтрующему элементу и фильтру сжатого воздуха для удаления грязи из потока сжатого воздуха.
Хотя настоящее изобретение может быть использовано в любых системах фильтрации, настоящее изобретение и решаемая им техническая задача объяснены более подробно в отношении фильтра сжатого воздуха. Однако идея настоящего изобретения также может быть использована, например, в сепараторе жидкостей и т.д.
Традиционные фильтры сжатого воздуха обычно имеют корпус из двух частей, включая верхнюю часть корпуса и крышку, которые соединены или болтами, или посредством колпачковой гайки или байонетного соединения. Верхняя часть корпуса обычно имеет входной канал и выходной канал, расположенные на диаметрально противоположных сторонах. Входной канал открывается или по центру в пустотелый цилиндрический сменный фильтрующий элемент, который герметично вставляется или ввинчивается в верхнюю часть корпуса или в кольцеобразное пространство между фильтрующим элементом и корпусом фильтра. Соответственно, выходной канал проходит либо из кольцеобразного пространства, либо изнутри фильтрующего элемента в зависимости от того, должен ли поток проходить через фильтрующий элемент наружу или внутрь. Поэтому направление потока в фильтре обычно фиксированное и не может быть изменено после установки. Область применения фильтра также обычно фиксируется одновременно с направлением потока. Для удаления пыли поток в фильтрующем элементе обычно проходит снаружи и выходит изнутри, чтобы отделять конденсат от сжатого воздуха во время коалесцирующей фильтрации.
Фильтрующие элементы обычно являются деталями, которые заменяют при техническом обслуживании через определенный период времени из-за их загрязнения. Фильтрующий элемент обычно имеет нижнюю часть, верхнюю часть и фильтрующую среду, которая герметично подсоединена, обычно приклеена, к нижней части и верхней части, чтобы формировать определенный путь для потока газа через фильтрующую среду.
В дополнение к герметичному соединению между верхней частью фильтрующего элемента и верхней частью корпуса фильтра также должно быть предусмотрено уплотнение корпуса между верхней частью корпуса и крышкой корпуса фильтра, чтобы закрывать корпус фильтра после сборки герметично в отношении окружающей среды и, следовательно, не давать выходить сжатому воздуху. Такое уплотнение корпуса обычно поставляется отдельно от фильтрующего элемента и исходя из существующего уровня техники, обычно устанавливается в форме радиально действующего уплотнительного кольца в выемку для него в верхней части корпуса или в крышке корпуса фильтра.
В документе EP 1343574 B1 описан фильтр сжатого воздуха, в котором уплотнение выполнено между верхней частью корпуса и крышкой корпуса фильтра посредством радиального уплотнительного кольца. Уплотнительное кольцо вводят в соответствующую радиальную выемку в крышке, и оно герметично прилегает к соответствующей цилиндрической наружной поверхности верхней части корпуса в закрытом положении, чтобы обеспечивать радиальное уплотнение.
При использовании такого радиального уплотнения, которое описано в документе EP 1343574 B1, к сожалению, необходимо преодолеть значительную силу трения или значительный момент трения, по меньшей мере на конечном этапе операции закрывания из-за уплотнительного кольца, которое расположено радиально. Недостатком также является то, что в таких конструкциях с радиальным уплотнением необходимо преодолевать трение уплотнительного кольца, которое деформируется из-за длительного внутреннего давления в корпусе фильтра и которое прижато к шероховатой поверхности, во время операции открывания для удаления фильтрующего элемента, в связи с чем необходимы большие силы или моменты воздействия, в частности, в случае крышек относительно большого диаметра. Должны быть приложены значительные отрывные силы или значительный отрывной момент, особенно в начале операции открывания, которые значительно больше силы сборки или момента сборки. Следовательно, начиная с корпуса определенного размера установку и особенно снятие фильтрующего элемента из корпуса фильтра обычно нельзя выполнить вручную и, что является недостатком, приходится использовать дополнительный инструмент.
В документе DE 10309428 B4 описан фильтр сжатого воздуха, в котором некоторое количество уплотнений корпуса расположены на передней стороне между крышкой и верхней частью корпуса фильтра.
Для того чтобы разместить такое уплотнение, когда внутренний диаметр крышки остается постоянным, в такой конструкции необходим больший диаметр крышки и верхней части корпуса в области уплотнения, поэтому результатом являются увеличенные поверхности в области уплотнения, которые подвергаются действиям давления и повышенных сил, в противоположность радиальным уплотнениям. Чтобы упростить установку или предотвратить повреждение уплотнений во время операции сборки, необходимо, что является недостатком, не допускать вращательного движения уплотнительных поверхностей крышки по отношению к уплотнительным поверхностям верхней части корпуса во время операции закрывания. Следовательно, нельзя использовать простую резьбу между верхней частью корпуса и крышкой. Вместо этого приходится создавать более сложные решения, например, в форме колпачковой гайки, с помощью которой крышку притягивают к верхней части корпуса, как сказано, например, в документах DE 10309428 B4 и DE 3541370.
Еще одна проблема таких аксиально расположенных уплотнений является то, что уплотнение фиксируется на верхней части. Действующие аксиально уплотнительные кольца нельзя легко удержать на верхней части принудительно блокирующим образом. Уплотнения из сцепляющего материала, такие как, например, эластомерные уплотнения, которые выполняют литьем под давлением во время производства, также могут создавать проблемы с герметичностью, поскольку в противоположность уплотнительному кольцу такое уплотнение не применимо к уплотнительному зазору в результате разницы давлений. Поэтому вполне может быть так, что сборочное преднатяжение снижается с течением времени из-за явлений ползучести или усадки материала уплотнения и уплотнение начинает работать непрочно.
К сожалению, специальные уплотнения в форме уплотнения, которое U-образно расположено вокруг буртика верхней части, как сказано, например, в документе US 4721563, требуют относительно большого установочного пространства и высокого уровня установочной сложности и могут становиться негерметичными, если не выдерживается определенное сборочное преднатяжение или если уплотнение не прилегает к уплотнительному зазору в результате разницы давлений.
При снятии загрязненных фильтрующих элементов еще один недостаток многих известных конструкций фильтров заключается в том, что фильтрующий элемент не удерживается по оси крышки, а остается соединенным с верхней частью корпуса или удерживается уплотнением между крышкой и верхней частью корпуса после ослабления крышки. Поэтому чтобы снять фильтрующий элемент в таком случае, необходимо или снимать крышку продольно по всей длине фильтрующего элемента или ослаблять фильтрующий элемент вручную через зазор между верхней частью корпуса и крышкой, при этом частично снимая крышку. В первом случае недостатком является требование к пространству, а во втором случае недостатком является контакт с загрязненным фильтрующим элементом, и работа крайне осложняется, поскольку необходимо одновременно удерживать крышку и ослаблять фильтрующий элемент.
Еще один недостаток некоторых известных конструкций фильтров, имеющих уплотнение корпуса, установленное на верхнюю часть, заключается в том, что фильтрующий элемент поддерживается уплотнением корпуса в продольном направлении по отношению к корпусу фильтра. Из-за изменения сред, проходящих через фильтрующий элемент, изменяются разницы давлений и, следовательно, изменяются осевые силы, действующие на уплотнение корпуса, в результате чего оно может быть повреждено, и его уплотнительное действие может ухудшиться. То же самое может произойти из-за усадки материала уплотнения под действием разницы давлений или осевых сил, которые действуют в течение длительного периода времени.
Для решения этой проблемы в существующем уровне техники, например, в документе US 4721563 предложена осевая опора для фильтрующего элемента на нижней части. Однако это решение имеет недостаток в работе уплотнения корпуса из-за продольных допусков фильтрующего элемента, верхней части корпуса и крышки.
Целью настоящего изобретения является преодоление вышеуказанных недостатков и предложение фильтрующего элемента, который усовершенствован по сравнению с существующим уровнем техники, и фильтра сжатого воздуха, который усовершенствован по сравнению с существующим уровнем техники.
Согласно изобретению эта цель достигнута фильтрующим элементом, имеющим признаки по пункту 1 или пункту 47, и фильтром сжатого воздуха, имеющим признаки по пункту 23 или 54 соответственно.
Идея, лежащая в основе настоящего изобретения, включает предложение фильтрующего элемента, который предназначен для удаления грязи из потока сжатого воздуха и который имеет нижнюю часть, верхнюю часть, которая имеет шейку, образующую первый канал для потока, и буртик, который выполнен так, чтобы проходить по меньшей мере частично вокруг шейки, и который соединен с шейкой так, чтобы образовать второй канал для потока, и фильтрующую среду, которая герметично соединена с нижней частью и верхней частью, чтобы образовать путь для потока газа между первым каналом для потока и вторым каналом для потока через фильтрующую среду, причем буртик имеет поверхность примыкания, которая расположена по меньшей мере частично на наружном периметре и которая сходит на конус в направлении нижней части, для приема соответствующего уплотнительного элемента таким образом, чтобы сила, которая действует в сущности по оси на уплотнительный элемент с направления нижней части, вызывала радиальное расширение уплотнительного элемента на поверхности примыкания.
Настоящее изобретение в этом отношении, кроме того, основано на идее предложить фильтр сжатого воздуха, который предназначен для удаления грязи из потока сжатого воздуха и который имеет вышеописанный фильтрующий элемент согласно изобретению, корпус фильтра для герметичной установки фильтрующего элемента, причем верхняя часть корпуса имеет первую уплотнительную поверхность, связанную с уплотнительным элементом фильтрующего элемента и расположенную по меньшей мере частично на внутреннем периметре, и крышку корпуса, имеющую вторую уплотнительную поверхность, связанную с уплотнительным элементом фильтрующего элемента и расположенную по меньшей мере частично на передней стороне, причем крышка может быть соединена с верхней частью корпуса посредством движения закрывания корпуса фильтра, чтобы перейти в герметичное закрытое положение, и причем фильтрующий элемент может быть соединен с верхней частью корпуса и крышкой таким образом, чтобы движение закрывания корпуса фильтра вызывало относительное перемещение, которое направлено в сущности по оси между буртиком фильтрующего элемента и крышкой, посредством которого вторая уплотнительная поверхность крышки радиально расширяет уплотнительный элемент на поверхности примыкания буртика фильтрующего элемента, чтобы он герметично прилегал к первой уплотнительной поверхности верхней части корпуса.
Кроме того, еще одна идея, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в том, чтобы предложить фильтрующий элемент, который предназначен для удаления грязи из потока сжатого воздуха и который имеет нижнюю часть, верхнюю часть, которая имеет шейку, образующую первый канал для потока, и буртик, который выполнен так, чтобы проходить, по меньшей мере частично, вокруг шейки, и который соединен с шейкой так, чтобы образовать второй канал для потока, и фильтрующую среду, которая герметично соединена с нижней частью и верхней частью, чтобы образовать путь для потока газа между первым каналом для потока и вторым каналом для потока через фильтрующую среду, причем буртик имеет приемную часть уплотнительного элемента, которая снабжена, по меньшей мере частично на наружном периметре, по меньшей мере одним соединительным каналом между одним из двух каналов для потока и приемной частью уплотнительного элемента, и фиксирующие части уплотнительного элемента, которые продольно ограничивают приемную часть уплотнительного элемента, для прочного и герметичного приема периферических частей соответствующего уплотнительного элемента таким образом, чтобы чрезмерное давление, которое подается по меньшей мере по одному соединительному каналу и которое действует на уплотнительный элемент, вызывало расширение уплотнительного элемента в направлении к наружной стороне в области приемной части уплотнительного элемента.
Соответственно, еще одна идея, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в том, чтобы предложить фильтр сжатого воздуха, который предназначен для удаления грязи из потока сжатого воздуха и который имеет вышеописанный фильтрующий элемент и корпус фильтра, в который герметично входит фильтрующий элемент и который имеет верхнюю часть корпуса с первой уплотнительной поверхностью, связанной с уплотнительным элементом фильтрующего элемента и представленной, по меньшей мере частично, на внутренней периферии, и крышку корпуса с второй уплотнительной поверхностью, связанной с уплотнительным элементом фильтрующего элемента и представленной, по меньшей мере частично, на передней стороне; причем фильтрующий элемент может быть соединен с верхней частью корпуса и крышкой таким образом, чтобы он расширялся в закрытом положении корпуса фильтра, когда чрезмерное давление присутствует по меньшей мере в одном соединительном канале в области приемной части уплотнительного элемента, герметично прилегающей к первой уплотнительной поверхности верхней части корпуса и герметично прилегающей ко второй уплотнительной поверхности крышки.
Вышеуказанные идеи изобретения в общем имеют то преимущество, что не создаются силы трения между уплотнительным элементом и соответствующими уплотнительными поверхностями до достижения определенного закрытого положения или воздействие на фильтр сжатого воздуха из-за специальной конструкции и расположения уплотнительного элемента на буртике фильтрующего элемента и из-за особого способа соединения верхней части корпуса, крышки и фильтрующего элемента.
Следовательно, настоящее изобретение имеет то преимущество над другими подходами, известными из уровня техники, что необходимы только небольшие сборочные усилия, когда корпус фильтра открывают или закрывают до или после замены фильтрующего элемента. Крышка также может быть вставлена в верхнюю часть корпуса с фильтрующим элементом небольшим сборочным усилием, поскольку значительные силы трения между уплотнительным элементом и поверхностью примыкания с буртиком и уплотнительными поверхностями на верхней части корпуса и крышке необходимо преодолевать только в конце движения закрывания корпуса, или примыкание уплотнительного элемента к соответствующим уплотнительным поверхностям происходит только при воздействии на фильтр сжатого воздуха, посредством чего сил трения практически преодолевать не нужно.
Кроме того, как преимущество, фильтрующий элемент может быть установлен или снят вместе с крышкой, что значительно облегчает работу с ним. Как преимущество, требование к пространству при закрывании или открывании крышки вниз при замене фильтрующего элемента, таким образом, еще снижается.
Помимо этого прямой контакт руки пользователя с загрязненным фильтрующим элементом, как преимущество, обеспечивается простым запорным механизмом, который может быть легко разъединен, например, принудительным соединителем между верхней частью и крышкой, если фильтрующий элемент удаляют вместе с крышкой после открывания корпуса фильтра. Работа далее упрощается потому, что необходимо установить только один компонент, т.е. крышку с закрепленным в ней фильтрующим элементом. Следовательно, это может быть выполнено двумя руками, что является преимуществом, поскольку значительно упрощает работу в случае относительно больших крышек корпусов, которые иногда очень тяжелые.
Кроме того, соответствующее уплотнение корпуса также автоматически заменяют при каждой замене фильтрующего элемента, поскольку уплотнение корпуса расположено на фильтрующем элементе, который, как преимущество, предотвращает утечки, возникающие при износе уплотнений.
Благодаря вышеописанным конструкциям также можно легко обнаружить отсутствие фильтрующего элемента, в частности, по звуку и/или осязанием утечки из корпуса фильтра, которая не опасна, но заметна.
Настоящее изобретение, кроме того, имеет преимущество в том, что прочное и простое уплотнение корпуса создается посредством уплотнительного элемента, который прочно прижат к зазору уплотнения корпуса разницей давлений, так что при усадке уплотнения герметичность не ухудшается.
Согласно вышеизложенным идеям изобретения, кроме того, необходимо использовать только один уплотнительный элемент для уплотнения между верхней частью корпуса и крышкой, посредством чего, как преимущество, количество необходимых компонентов уменьшается.
Кроме того, продольная опора фильтрующего элемента в области верхней части на крышке обеспечивается благодаря способу соединения фильтрующего элемента с крышкой фильтра, что приводит к смягчению допусков к длине фильтрующего элемента, которые должны быть соблюдены в связи с продольной опорой фильтрующего элемента на нижней части в соответствии с вышеизложенным подходом в существующем уровне техники. Все размеры, которые имеют значение для установки, относятся только к верхней части в способах исполнения, предложенных в изобретении.
Предпочтительные конструкции и варианты осуществления, изложенные в зависимых пунктах на фильтрующий элемент по пункту 1 и на фильтр сжатого воздуха по пункту 23 формулы изобретения, будут объяснены ниже.
Согласно предпочтительному варианту осуществления буртик выполнен так, чтобы проходить по всему периметру шейки и в сущности вращательно-симметрично центральной оси фильтрующего элемента. Поверхность примыкания буртика также предпочтительно выполнена так, чтобы проходить по всему периметру и в сущности вращательно симметрично относительно центральной оси фильтрующего элемента. Для изготовления верхней части предпочтительно использовать простой и экономичный способ литья под давлением.
Согласно еще одной предпочтительной конструкции поверхность примыкания буртика имеет форму конусной поверхности, чей шаг или конусный угол α между поверхностью примыкания и центральной осью фильтрующего элемента предпочтительно составляет от 25° до 65°. Однако специалисту в данной области очевидно, что также возможны другие конструкции поверхности примыкания, например конструкция, которая сходит на конус с переменным шагом и/или с шагом, который отличается от вышеуказанного диапазона.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления буртик фильтрующего элемента имеет ограничивающее ребро, которое ограничивает поверхность примыкания в направлении верхней части и которое предпочтительно выполнено по периметру и также в сущности вращательно симметрично относительно центральной оси фильтрующего элемента. Эту конструкцию также предпочтительно изготавливают способом литья под давлением.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления уплотнительный элемент имеет форму уплотнительного кольца и может быть установлен на буртик в определенное положение удержания с небольшим радиальным преднатяжением. Этим обеспечивается предотвращение потери уплотнительного кольца, даже если фильтрующий элемент находится в разобранном состоянии.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления уплотнительное кольцо в своем определенном положении удержания имеет наружный диаметр, который больше, чем наружный диаметр ограничивающего ребра буртика, ограничивающего поверхность примыкания и который меньше или равен диаметру внутренней периферической поверхности или первой уплотнительной поверхности в верхней части корпуса, к которой в собранном состоянии герметично примыкает уплотнительное кольцо. Во время движения закрывания этим предотвращается возникновение относительно больших сил трения из-за возможного примыкания уплотнительного кольца к соответствующей уплотнительной поверхности верхней части корпуса. Поэтому пользователь может легко справиться с необходимыми сборочными усилиями.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления уплотнительное кольцо имеет форму уплотнительного кольца с практически круглым поперечным сечением. Следовательно, в качестве уплотнительного кольца можно использовать экономичные стандартные компоненты или стандартные уплотнительные кольца.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления поверхность примыкания буртика выполнена так, чтобы иметь способность упруго деформироваться для того, чтобы сохранять постоянное упругое преднатяжение уплотнительного кольца. Для этого конусная поверхность или поверхность примыкания буртика может быть разделена, например, радиально, на отдельные упругие сегменты. Этим обеспечивается постоянно упругое преднатяжение уплотнительного кольца, так что можно компенсировать любое уменьшение силы преднатяжения уплотнительного кольца из-за старения.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления буртик фильтрующего элемента прочно соединен с шейкой посредством некоторого количества ребер, причем эти ребра предпочтительно оптимизированы в смысле технического потока. Эти ребра обеспечивают прочное соединение буртика с шейкой фильтрующего элемента так, чтобы образовать второй канал для потока, который проходит между шейкой и буртиком и через который проходят отдельные ребра.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления шейка фильтрующего элемента выполнена так, чтобы иметь поперечное сечение, которое отличается от круглой формы и/или имеет эксцентрическое положение относительно центральной оси фильтрующего элемента. Соответственно, верхняя часть корпуса предпочтительно имеет приемный контур, который адаптирован к форме шейки, чтобы образовать средство предотвращения вращения фильтрующего элемента относительно верхней части корпуса в закрытом положении. При поворачивании крышки относительно верхней части корпуса во время движения закрывания корпуса фильтра это также вызывает относительное вращательное движение между крышкой и фильтрующим элементом. Специалисту в данной области очевидно, что также возможно получить желательное средство предотвращения вращения из-за того, что поперечное сечение шейки отличается по форме от круглого и вместе с тем расположено по центру.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления верхняя часть, крышка и/или верхняя часть корпуса имеет или имеют по меньшей мере одно устройство для визуального, звукового и/или осязаемого углового положения. Благодаря этому пользователь легко различает моменты времени, когда достигнуты соответствующие необходимые относительные положения между крышкой и фильтрующим элементом или крышкой корпуса и верхней частью корпуса. Например, буртик имеет по меньшей мере одно устройство для визуальной отметки и/или зацепления в качестве устройства осязательного указания углового положения. Однако специалисту в данной области очевидно, что возможен любой тип указывающего устройства, которое указывает пользователю определенные угловые положения отдельных компонентов относительно друг друга, в частности, легко воспринимаемое определенное угловое положение.
Крышка может быть соединена, например, с верхней частью корпуса посредством резьбового и/или байонетного соединения, например посредством байонетного соединения без шага и т.д. Этим создается относительное вращение между крышкой и фильтрующим элементом во время движения закрывания, которое вызывает относительное движение между буртиком фильтрующего элемента и крышкой в продольном направлении друг к другу из-за наличия резьбового соединения этих двух компонентов. Согласно одной предпочтительной конструкции верхняя часть включает цилиндрическую направляющую, которая направлена к нижней части и которая имеет наружную резьбу с определенным шагом. Крышка предпочтительно имеет внутреннюю резьбу, которая соответствует наружной резьбе верхней части для резьбового соединения при установке фильтрующего элемента в крышку или при снятии фильтрующего элемента с крышки.
Согласно одному альтернативному варианту осуществления верхняя часть имеет цилиндрическую направляющую, которая направлена к нижней части и которая имеет некоторое количество упругодеформируемых выступов, свободные концы которых расположены в продольном направлении, так чтобы быть обращенными к шейке и на разном уровне, причем радиальная величина и конструкция этих выступов позволяет поддерживать уплотнительный элемент в определенном положении удержания. В этом случае крышка предпочтительно имеет внутреннюю резьбу, которая соответствует упругодеформируемым выступам верхней части. Внутренняя резьба крышки предпочтительно выполнена в форме профиля зубьев пилы. Например, внутренняя резьба крышки проходит продольно в направлении второй уплотнительной поверхности крышки. Следовательно, можно обеспечить широкую уплотнительную поверхность крышки на передней стороне при заданной толщине стенки крышки и обеспечить снятие фильтрующего элемента с крышки при наименьшем возможном количестве поворотов.
В еще одном альтернативном варианте осуществления буртик имеет осевой упор для осевого упора к соответствующей упорной поверхности верхней части корпуса фильтра. В этом случае крышка предпочтительно соединена с верхней частью корпуса посредством байонетного соединения с определенным шагом. Согласно этому варианту осуществления фильтрующий элемент предпочтительно соединен с верхней частью корпуса и крышкой таким образом, что движение закрывания корпуса фильтра вводит осевой упор буртика фильтрующего элемента в примыкание к соответствующей упорной поверхности верхней части корпуса для относительного движения между буртиком фильтрующего элемента и крышкой в направлении практически по оси друг к другу.
Согласно еще одной предпочтительной конструкции, кроме того, между фильтрующим элементом и крышкой предусмотрен соответствующий упор для осевой поддержки фильтрующего элемента от движений в направлении крышки, предпочтительно в форме соответствующего выступа на фильтрующем элементе и/или крышке. В этом случае, хотя уплотнительное кольцо может иметь соответственное преднатяжение с одной стороны фильтрующим элементом, устанавливаемым по оси в крышку, оно, к преимуществу, не может быть полностью деформировано, поскольку уплотнительное кольцо не подвергается действию основной силы между крышкой и фильтрующим элементом.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления буртик фильтрующего элемента имеет по меньшей мере одно устройство зацепления и крышка на внутренней стенке имеет по меньшей мере одно соответствующее устройство контрзацепления для соединения по меньшей мере с одним устройством зацепления буртика, чтобы фильтрующий элемент удерживался в крышке путем такого соединения во время снятия крышки с верхней части корпуса. Например, по меньшей мере одно устройство зацепления буртика имеет некоторое количество распределенных по окружности захватов, которые имеют форму выступов буртика в направлении нижней части и каждый из которых имеют приемную область для зацепления приемного элемента соответствующего контрустройства зацепления крышки, выступы которого упругие в радиальном направлении. Контрустройство зацепления крышки имеет, например, форму некоторого количества выступов, которые выполнены на внутренней стенке крышки таким образом, что они могут быть перемещены в зацепление с соответствующими захватами, когда байонетное соединение находится в открытом положении. Каждый из захватов устройства зацепления буртика фильтрующего элемента имеет по меньшей мере один определенный наружный край, который имеет фаску, чтобы обеспечить относительно плоский скользящий наклон. Для этого по меньшей мере на одном боковой крае приемных областей захватов выполнена наклонная кромка, чтобы обеспечить относительно крутой скользящий наклон, если смотреть на скользящие наклоны боковых наружных краев захватов. Из-за относительно плоских фасок на наружных боковых краях захватов относительно более крутых фасок боковых краев приемных областей захватов можно приложить усилие, чтобы захваты перешли в зацепление с выступами, причем такое усилие меньше того, которое необходимо приложить для отделения захватов от выступов. Как преимущество, этим можно обеспечить заметное предпочтительное угловое положение фильтрующего элемента в крышке в положении зацепления.
Захваты предпочтительно выполнены таким образом, что они принимают радиально не деформированное состояние во время соединения с соответствующим контрустройством зацепления и в свободном положении, в котором захваты выведены из зацепления с соответствующим устройством зацепления. Поскольку верхняя часть и захваты выполнены как цельнолитой компонент из пластика, то он, следовательно, имеет возможность ползучести при чрезмерных деформациях или преднатяжениях. Следовательно, гибкая упругость таких пластиковых захватов, которые длительное время преднатянуты в собранном состоянии корпуса фильтра или постоянно деформированы, возможно, будет ухудшаться из-за пластика с тенденцией к ползучести. Благодаря вышеописанной конструкции можно обеспечить как преимущество, что такого постоянного преднатяжения или деформации можно избежать.
Предпочтительные конструкции и варианты осуществления в зависимых пунктах фильтрующего элемента по пункту 47 и фильтр сжатого воздуха по пункту 54 формулы изобретения объяснены ниже.
Согласно предпочтительному варианту осуществления уплотнительный элемент имеет форму уплотнительного кольца и, в частности, является периферическим, кольцевым уплотнением специальной формы, которое может быть установлено с небольшим радиальным преднатяжением в соответствующую периферическую выемку в буртике верхней части. Для этого буртик предпочтительно имеет две части, фиксирующие уплотнительное кольцо, каждая из которых имеет форму приемного канала, который проходит вокруг буртика для прочного приема периферических частей уплотнительного кольца с небольшим радиальным преднатяжением.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления буртик имеет некоторое количество отверстий, действующих в качестве соединительных каналов между вторым каналом для потока и приемной частью уплотнительного кольца. Буртик, в частности, имеет упор, который может быть перемещен в примыкание к соответствующей поверхности примыкания крышки определенным образом для осевого упора. В области приемной части уплотнительного кольца между уплотнительным кольцом и буртиком предпочтительно предусмотрено периферическое свободное пространство, которое разделено на некоторое количество частей и которое сообщается по потоку текучей среды по меньшей мере с одним соединительным каналом. Согласно предпочтительному варианту осуществления такое свободное пространство расположено в сущности по диаметру в отношении пространства, уплотняемого между первой уплотнительной поверхностью верхней части корпуса и второй уплотнительной поверхностью крышки на противоположной стороне уплотнительного кольца.
Согласно еще одной предпочтительной конструкции уплотнительное кольцо имеет геометрические размеры, адаптированные к формам первой уплотнительной поверхности верхней части корпуса и второй уплотнительной поверхности крышки таким образом, что уплотнительное кольцо может быть установлено в пространство, уплотняемое между первой уплотнительной поверхности верхней части корпуса и второй уплотнительной поверхностью крышки, когда корпус фильтра находится в закрытом положении.
Уплотнительное кольцо, кроме того, предпочтительно имеет в области его периферических частей легкодеформируемые уплотнительные кромки, которые выполнены по их геометрическим размерам так, чтобы, когда корпус фильтра находится в закрытом положении, уплотнительные кромки могли быть перемещены в герметичное примыкание к соответствующей внутренней периферической поверхности верхней части корпуса и к соответствующей внутренней периферической поверхности крышки. Этим, как преимущество, обеспечивается, что внутреннее давление в корпусе в сущности регулируется на задней стороне, обращенной к буртику, а давление, которое находится в диапазоне между внутренним давлением в корпусе и давлением окружающей среды и которое значительно ниже внутреннего давления в корпусе, регулируется в пространстве, образованном уплотнительными кромками между уплотнительным кольцом, верхней частью корпуса и крышкой в результате утечек наружу. Из-за такой разницы давлений уплотнительная часть между уплотнительными кромками смещается в примыкание к соответствующим уплотнительным поверхностям верхней части корпуса и крышки и, следовательно, внутреннее пространство корпуса герметизировано от окружающей среды.
Согласно другому варианту реализации изобретения фильтрующий элемент имеет нижнюю часть, верхнюю часть с шейкой, которая образует первый канал для потока, и буртик, который выполнен так, чтобы проходить, по меньшей мере частично, вокруг шейки и который соединен с шейкой так, чтобы образовать второй канал для потока, и фильтрующую среду, которая герметично соединена с нижней частью и верхней частью, чтобы образовать путь для потока газа между первым каналом для потока и вторым каналом для потока через фильтрующую среду. Буртик имеет поверхность примыкания, которая расположена, по меньшей мере частично, на наружном периметре, чтобы принимать соответствующий уплотнительный элемент таким образом, чтобы уплотнительный элемент имел радиальную величину без дополнительного действия силы и, когда сила действует в сущности по оси на уплотнительный элемент с направления нижней части, подвергался радиальному расширению из-за примыкания уплотнительного элемента к поверхности примыкания.
Фильтр сжатого воздуха содержит упомянутый фильтрующий элемент и корпус фильтра, который герметично принимает фильтрующий элемент и который имеет верхнюю часть корпуса с первой уплотнительной поверхностью, которая связана с уплотнительным элементом фильтрующего элемента и которая расположена, по меньшей мере частично, на внутреннем периметре, и крышку корпуса со второй уплотнительной поверхностью, которая связана с уплотнительным элементом фильтрующего элемента и которая расположена, по меньшей мере частично, на передней стороне, причем крышка может быть соединена с верхней частью корпуса посредством движения закрывания корпуса фильтра, чтобы образовать герметичное закрытое положение. Причем фильтрующий элемент может быть соединен с верхней частью корпуса и крышкой таким образом, что движение закрывания корпуса фильтра вызывает относительное движение, которое направлено в сущности по оси друг к другу между буртиком фильтрующего элемента и крышкой, посредством которого вторая уплотнительная поверхность крышки радиально расширяет уплотнительный элемент из-за в сущности осевого действия силы из-за второй уплотнительной поверхности, и герметичное примыкание уплотнительного элемента к поверхности примыкания буртика фильтрующего элемента к первой уплотнительной поверхности верхней части корпуса.
Ниже изобретение объяснено более подробно со ссылками на варианты осуществления и прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид в разрезе фильтра сжатого воздуха согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2.1 - перспективный вид верхней части фильтрующего элемента согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2.2 - вид сбоку верхней части фильтра с Фиг.2.1;
Фиг.2.3 - вид сверху верхней части фильтра с Фиг.2.1 и 2.2;
Фиг.2.4 - вид в разрезе части фильтра сжатого воздуха согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения перед движением закрывания корпуса фильтра;
Фиг.2.5 - увеличенный вид выреза А с Фиг.2.4;
Фиг.2.6 - вид в разрезе части фильтра сжатого воздуха согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения после движения закрывания корпуса фильтра;
Фиг.2.7 - увеличенный вид выреза B с Фиг.2.6;
Фиг.3.1 - перспективный вид верхней части корпуса фильтра согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3.2 - вид сбоку верхней части фильтра с Фиг.3.1;
Фиг.3.3 - вид сверху верхней части фильтра с Фиг.3.1 и 3.2;
Фиг.3.4 - вид в разрезе части фильтра сжатого воздуха согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения перед движением закрывания корпуса фильтра или во время движения закрывания корпуса фильтра;
Фиг.3.5 - увеличенный вид выреза C с Фиг.3.4;
Фиг.3.6 - увеличенный вид выреза D с Фиг.3.4;
Фиг.3.7 - вид в разрезе части фильтра сжатого воздуха согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения после движения закрывания корпуса фильтра;
Фиг.3.8 - увеличенный вид выреза E с Фиг.3.7;
Фиг.4.1 - перспективный вид верхней части фильтрующего элемента согласно третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4.2 - вид сбоку верхней части с Фиг.4.1;
Фиг.4.3 - вид сверху верхней части с Фиг.4.1 и 4.2;
Фиг.4.4 - вид в разрезе части фильтра сжатого воздуха согласно третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения перед движением закрывания корпуса фильтра;
Фиг.4.5 - увеличенный вид выреза F с Фиг.4.4;
Фиг.4.6 - вид в разрезе части фильтра сжатого воздуха согласно третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения после движения закрывания корпуса фильтра;
Фиг.4.7 - увеличенный вид выреза G с Фиг.4.6;
Фиг.5.1 - вид в разрезе части фильтра сжатого воздуха согласно четвертому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5.2 - увеличенный вид выреза Н с Фиг.5.1 перед подачей давления на уплотнительный элемент;
Фиг.5.3 - увеличенный вид выреза I с Фиг.5.1 после подачи давления на уплотнительный элемент.
Одинаковые ссылочные номера на чертежах обозначают идентичные или функционально идентичные компоненты, если не указано иное.
На Фиг.1 схематически показан фильтр сжатого воздуха 1 в разрезе согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Как можно видеть на Фиг.1, фильтр сжатого воздуха 1 имеет корпус 2 из нескольких частей, включая верхнюю часть 3 корпуса и крышку 4 корпуса, которые могут быть прочно прикреплены к нему. Верхняя часть 3 корпуса имеет входной и выходной канал 9 и выходной и входной канал 10 и соответствующие соединения для сжатого воздуха, который требуется очистить или который был очищен.
Фильтр сжатого воздуха 1, кроме того, включает фильтрующий элемент 5, который может быть установлен в корпус 2 фильтра и который имеет нижнюю часть 6, верхнюю часть 7 и фильтрующую среду 8 и согласно данному варианту осуществления предпочтительно выполнен вращательно симметрично относительно его центральной оси 46 за исключением шейки 13 и ребер 15. Согласно Фиг.1, например, фильтрующая среда намотана или гофрирована в форме пустотелого цилиндра и герметично соединена с верхней частью 7 и нижней частью 6 фильтрующего элемента 5 постоянно или с возможностью разъединения, например, герметично соединена клеем. Альтернативно, фильтрующая среда 8 также может включать засыпку из гранулированной фильтрующей среды, например из активированного угля как носителя или пористого пустотелого объекта.
Согласно данному варианту осуществления фильтрующий элемент 5 может, кроме того, быть прочно соединен с крышкой 4, причем такое соединение осуществляют, например, посредством резьбового соединения 11 согласно данному варианту осуществления, как можно видеть на Фиг.1.
Крышка 4 также может быть герметично и прочно соединена с верхней частью 3 корпуса в закрытом положении посредством вращательного соединения 12. В установленном состоянии или в закрытом положении фильтрующий элемент 5 в корпусе 2 фильтра отделяет входную сторону от выходной стороны таким образом, что фильтруемый сжатый воздух должен проходить через фильтрующую среду 8. Для этого верхняя часть 7 герметично установлена в корпус 2 фильтра, так что внутреннее пространство фильтрующей среды 8 в форме пустотелого цилиндра соединена с входной или выходной стороной 9 и наружное пространство фильтрующей среды 8 в форме пустотелого цилиндра соединено с выходной или входной стороной 10 верхней части 3 корпуса. В варианте осуществления, показанном на Фиг.1, сжатый воздух проходит в закрытом положении фильтра сжатого воздуха 1 через входной канал 9 и шейку 13 верхней части 7 внутрь фильтрующей среды 8, через цилиндрическую стенку фильтрующей среды 8 для удаления грязи из потока сжатого воздуха и по каналу для потока, который образован между наружной стенкой фильтрующей среды 8 и внутренней стенкой крышки 4, и по каналу для потока, который образован между шейкой 13 и соответствующим буртиком 14 верхней части 7 фильтрующего элемента 5, в выходной канал 10 верхней части 3 корпуса. В некоторых обстоятельствах может быть предпочтительным обеспечить обратное вышеуказанному направление потока сжатого воздуха.
На Фиг.2.1, 2.2 и 2.3 показаны разные виды верхней части 7 фильтрующего элемента 5 согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, и на Фиг.2.4 - 2.7 показаны виды в разрезе части фильтра сжатого воздуха 1 согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения до и после движения закрывания корпуса 2 фильтра.
Согласно первому варианту осуществления верхняя часть 7 имеет шейку 13, которая описана выше и которая имеет форму поперечного сечения, которая отличается от круглой, например скругленную треугольную форму. Шейка 13, кроме того, расположена с эксцентриситетом относительно центральной оси 46 фильтрующего элемента 5. Шейка 13 является частью верхней части 7, выступая вперед в направлении верхней части 3 корпуса, и соединена с буртиком 14, который проходит вокруг шейки 13, некоторым количеством ребер 15. Ребра 15 проходят в радиальном и одновременно осевом направлениях и предпочтительно имеют конструкцию, которая оптимизирована для потока, чтобы уменьшить разницу давлений. Например, отдельные ребра 15 выполнены так, чтобы иметь специальную кривизну. Ребра 15 позволяют сжатому воздуху проходить в продольном направлении фильтрующего элемента 5 между шейкой 13 и буртиком 14 верхней части 7. Буртик 14 согласно первому варианту осуществления выполнен так, чтобы быть вращательно симметричным относительно центральной оси 46 фильтрующего элемента 5 и чтобы проходить по всему периметру шейки 13. Буртик 14 предпочтительно имеет наружный диаметр, который в сущности соответствует наружному диаметру соответствующей передней стороны крышки 4.
Шейка 13 и/или ее соответствующий приемный контур в верхней части 3 корпуса, кроме того, имеет уплотнение 44, которое установлено в канавку 45 и действует как не проницаемое для текучей среды соединение между шейкой 13 и соответствующим входным или выходным каналом 9 в верхней части 3 корпуса.
Буртик 14 имеет поверхность примыкания 16, направленную к наружной стороне в области, обращенной к шейке 13. Поверхность примыкания 16 служит для приема уплотнительного кольца 22 и выполнена так, чтобы быть в сущности вращательно симметричной относительно центральной оси 46 фильтрующего элемента 5 и проходить вокруг него. Диаметр поверхности примыкания 16 заданно сходит на конус в направлении нижней части 6. Например, поверхность примыкания 16 имеет форму конусной поверхности, центральная ось которой совпадает с центральной осью 46 фильтрующего элемента 5. Верх конуса направлен к нижней части 6 и имеет шаг в диапазоне от 1:2 до 2:1, т.е. угол α шага между поверхностью примыкания 16 и центральной осью 46 фильтрующего элемента 5 предпочтительно составляет от 25° до 65°. Однако поверхность примыкания 16 также может иметь шаг, который изменяется непрерывно или в конкретных частях.
Поверхность примыкания 16 ограничена в направлении шейки 13 ограничивающим ребром 17, которое также предпочтительно периферическое и вращательно симметричное относительно центральной оси 46 фильтрующего элемента 5. В направлении нижней части 6 поверхность примыкания 16 ограничена периферическим каналом 18, который вращательно симметричен относительно центральной оси 46 фильтрующего элемента 5 и который переходит в направлении нижней части 6 в по существу цилиндрическую направляющую 19 буртика 14, с помощью которой буртик 14 устанавливают и центруют в крышке 4.
Как можно видеть, например, на Фиг.2.2, буртик 14, кроме того, имеет на цилиндрической направляющей 19 наружную резьбу 20, которая может входить в резьбовое зацепление с соответствующей внутренней резьбой 21 крышки 4. Фильтрующий элемент 5 может быть прочно ввинчен в крышку 4 посредством этого резьбового соединения 11. Также предусмотрено уплотнительное кольцо 22, которое предпочтительно выполнено как традиционное уплотнительное кольцо с практически круглым поперечным сечением уплотнительного шнура. Уплотнительное кольцо 22 устанавливают на поверхность примыкания 16 предпочтительно с небольшим радиальным преднатяжением в определенном положении удержания. Наружный диаметр уплотнительного кольца 22 в этом положении удержания на буртике 14 или поверхности примыкания 16 меньше или равен диаметру внутренней периферической поверхности 23 верхней части 3 корпуса, которая является первой уплотнительной поверхностью 23 в верхней части 3 корпуса и к которой герметично прилегает уплотнительное кольцо 22 после установки в закрытом положении. В дополнение к внутренней периферической поверхности 23 верхней части 3 корпуса как первой уплотнительной поверхности торцевая поверхность крышки 4 является второй уплотнительной поверхностью 24 корпуса 2 фильтра, к которой уплотнительное кольцо 22 упруго перемещается в примыкание при движении закрывания корпуса 2 фильтра и, следовательно, в закрытом положении согласно принципу работы, который более подробно описан ниже.
Для того чтобы постоянно поддерживать упругое преднатяжение уплотнительного кольца 22, поверхность примыкания 16 на буртике 14 может быть выполнена так, чтобы быть упругой, например, в форме отдельных радиально разделенных и гибко упругих сегментов.
Уплотнительное действие корпуса 2 фильтра более подробно объяснено ниже со ссылками на Фиг.2.4-2.7, где на Фиг.2.4 и 2.5 показано состояние до движения закрывания корпуса 2 фильтра, и на Фиг.2.6 и 2.7 показано состояние после движения закрывания корпуса 2 фильтра.
Для приема шейки 13 верхней части 7 верхняя часть 3 корпуса имеет соответствующий приемный контур 25, причем шейка 13 может быть введена в приемный контур 25, чтобы обеспечить средство предотвращения вращения для фильтрующего элемента 5 по его продольной оси относительно верхней части 3 корпуса. Специалисту в данной области очевидно, что желательное средство предотвращения вращения также возможно, в частности, из-за поперечного сечения шейки 13, выполненного так, чтобы отличаться от круглой формы и при этом располагаться по центру.
Согласно данному первому варианту осуществления вращательное соединение 12 между крышкой 4 и верхней частью 3 корпуса имеет форму байонетного соединения, так что установка крышки 4 на верхнюю часть 3 корпуса осуществляется вращательным движением крышки 4 по ее продольной оси относительно верхней части 3 корпуса. Однако вращательное соединение 12 также может быть выполнено как подходящее резьбовое соединение и т.д.
В первом варианте осуществления байонетное соединение без шага предпочтительно используется таким образом, что вращение закрывания между крышкой 4 и верхней частью 3 корпуса осуществляется без какого-либо относительного осевого движения между двумя этими компонентами.
Для того чтобы установить фильтрующий элемент 5 в корпус 2 фильтра, фильтрующий элемент 5 сначала ввинчивают в крышку 4 посредством резьбового соединения 11 или внутренней резьбы 21 и наружной резьбы 20, пока уплотнительное кольцо 22 не будет свободно примыкать к второй уплотнительной поверхности 24 или соответствующей торцевой поверхности крышки 4. В этом состоянии уплотнительное кольцо 22 имеет только небольшое преднатяжение и не расширилось на поверхности примыкания 16, как показано на Фиг.2.5. Для того чтобы указывать пользователю угловое положение фильтрующего элемента 5, необходимое для установки относительно крышки 4, подходящие визуальные метки 26 предпочтительно предусмотрены в этом случае на верхней части 7 и/или на крышке 4. Альтернативно или в дополнение, относительное угловое положение также может быть указано пользователю путем осязательных меток упругими выступами, например, на буртике 14 и соответствующими контрконтурами на крышке 4.
Из-за относительной ориентации внутренней резьбы 21 на внутренней стенке крышки 4 корпуса и наружной резьбы 20 на буртике 14 верхней части 7, специально выполненной и расположенной шейки 13 и байонетного соединения 12 между верхней частью 3 корпуса и крышкой 4 с резьбой обеспечивается, что шейка 13 фильтрующего элемента 5 в определенном угловом положении может быть введена путем вращения по оси в соответствующий приемный контур 25 на верхней части 3 корпуса и, следовательно, крышка 4 может быть введена в верхнюю часть 3 корпуса вместе с ввинченным в нее фильтрующим элементом 5 и введена в зацепление с верхней частью 3 корпуса посредством байонетного соединения 12. Во время движения закрывания корпуса 2 фильтра, т.е. когда крышку 4 поворачивают относительно верхней части 3 корпуса, угловое положение фильтрующего элемента 5 относительно верхней части 3 корпуса поддерживается благодаря вышеописанному средству предотвращения вращения, но при относительном вращении, создаваемом при этом между фильтрующим элементом 5 и крышкой 4 таким образом, что фильтрующий элемент 5 дальше входит в крышку 4. Шаг резьбового соединения 11, т.е. шаг наружной резьбы 20 и внутренней резьбы 21, определяет величину относительного движения между фильтрующим элементом 5 и крышкой 4 при определенном угле поворота крышки 4 относительно верхней части 3 корпуса.
Следовательно, буртик 14 фильтрующего элемента 5 ввинчивают дальше в крышку 4 во время движения закрывания корпуса 2 фильтра; т.е. создается дальнейшее относительное движение между этими двумя компонентами в направлении друг друга, так что вторая уплотнительная поверхность 24 или передняя сторона крышки 4 подает уплотнительное кольцо 22 вверх на поверхности примыкания 16 и вызывает расширение уплотнительного кольца 22 на поверхности примыкания 16, которая, соответственно, выполнена наклонной, как показано, в частности, на Фиг.2.5 и 2.7. Ограничивающее ребро 17 служит для ограничения расширения уплотнительного кольца 22 и, следовательно, обеспечивает определенное расширение уплотнительного кольца 22.
Из-за этого радиального расширения уплотнительного кольца 22 кольцо 22 также перемещается в герметичное примыкание к первой уплотнительной поверхности 23, т.е. внутренней периферической поверхности верхней части 3 корпуса, как показано на Фиг.2.7, во время движения закрывания корпуса 2 фильтра в дополнение к примыканию к второй уплотнительной поверхности 24. Следовательно, уплотнительное кольцо 22 примыкает к первой уплотнительной поверхности 23 только в конце движения закрывания корпуса 2 фильтра, что является преимуществом по причинам техники трения.
Здесь следует сказать, что радиальное расширение уплотнительного кольца 22 также может быть в равной степени вызвано тем, что вместо направления уплотнительного кольца 22 на поверхности примыкания 16 уплотнительное кольцо 22 радиально расширяется при его сжатии только посредством операции сжатия из-за примыкания к соответственно выполненной поверхности примыкания 16. В этом случае, например, поверхность примыкания 16 может иметь форму прямоугольной, L-образной поверхности и т.д. В этом случае можно использовать поверхность примыкания 16 любого типа, который обеспечивает, когда сила действует по оси на уплотнительное кольцо 22, сжатие уплотнительного кольца 22 таким образом, что оно радиально расширяется.
В конечном счете, примыкание к двум уплотнительным поверхностям 23 и 24 при росте давления в корпусе 2 фильтра возрастает из-за действия силы внутреннего давления на уплотнительное кольцо 22, так что обеспечивается полная и надежная герметизация корпуса 2 фильтра.
Согласно первому варианту осуществления фильтрующий элемент 5 поддерживается по оси на крышке 4 посредством резьбового соединения 11 таким образом, что, хотя уплотнительное кольцо 22 имеет упругое преднатяжение в установленном состоянии, в котором фильтрующий элемент 5 введен в крышку 4, оно не расположено на основном пути осевой силы между верхней частью 3 корпуса и крышкой 4. Этим, как преимущество, срок службы уплотнительного кольца 22 увеличивается.
Разборка фильтра сжатого воздуха 1 для замены загрязненного фильтрующего элемента 5 выполняется в порядке, обратном порядку вышеописанной сборки.
Специалисту в данной области очевидно, что геометрические размеры и формы отдельных компонентов и поверхностей, в частности уплотнительных поверхностей, уплотнительного кольца, поверхности примыкания и ограничивающего ребра, могут быть изменены, если уплотнительное кольцо радиально расширяется во время движения закрывания корпуса фильтра на поверхности примыкания для герметичного примыкания к уплотнительным поверхностям. Здесь необходимо сказать, что в настоящей заявке термин "коническая поверхность примыкания" должен пониматься как любой тип поверхности примыкания 16, который определяет место приема уплотнительного кольца 22 таким образом, чтобы сила, действующая по оси на уплотнительное кольцо 22, приводила к радиальному расширению уплотнительного кольца. Следовательно, например, L-образная поверхность примыкания или поверхность примыкания с острым углом между двумя частями поверхности примыкания также должны пониматься и считаться эквивалентными поверхности примыкания 16, показанной на чертежах в настоящей заявке.
Фильтр сжатого воздуха 1 и фильтрующий элемент 5 согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения более подробно объяснены ниже со ссылками на Фиг.3.1-3.8 соответственно. Второй вариант осуществления настоящего изобретения имеет, в противоположность первому варианту осуществления, модифицированное резьбовое соединение 11 между фильтрующим элементом 5 и крышкой 4, как более подробно сказано ниже.
Согласно второму предпочтительному варианту осуществления цилиндрическая направляющая 19 буртика 14 не имеет наружной резьбы, но имеет некоторое количество упругодеформируемых выступов 27. Гибкие и упругие выступы 27 расположены на периферической поверхности направляющей 19 предпочтительно с регулярными интервалами между друг другом и, как можно видеть, в частности, на Фиг.3.2, на разном осевом уровне, чтобы обеспечивать определенное резьбовое сцепление с внутренней резьбой 21 крышки 4.
Упругие выступы 27, например, имеют форму языков, выдавленных из направляющей 19, свободный конец которых ориентирован по оси в направлении шейки 13. Упругие выступы 27 выступают радиально их свободными концами перед установкой фильтрующего элемента 5 в крышку 4, предпочтительно до центра поперечного сечения уплотнительного шнура, как показано на Фиг.3.5 и как максимум до наружного диаметра уплотнительного кольца 22. Упругие выступы 27 этим образуют несущее устройство для уплотнительного кольца 22 перед установкой фильтрующего элемента 5 в крышку 4 в определенном положении. Однако каждый из упругих выступов 27 также может иметь полотно, которое проходит по существу в радиальном направлении и служит для поддержки уплотнительного кольца 22. В таком случае упругие выступы 27 также могут проходить радиально за радиальный размер уплотнительного кольца 22. Например, полотна выполнены на свободном конце упругих выступов 27 таким образом, что они могут быть смещены в выдавленные отверстия, если упругие выступы будут соответственно деформированы.
Упругие выступы 27, кроме того, имеют преднатяжение в направлении наружной стороны и могут быть упруго отрегулированы в направлении центральной оси 46 фильтрующего элемента 5 благодаря их свойству упругости, как показано на Фиг.3.6.
Крышка 4 предпочтительно имеет резьбу с профилем наподобие зубьев пилы в качестве внутренней резьбы 21, соответствующей упругим выступам 27, на ее внутренней периферической поверхности, как показано на Фиг.3.5 и 3.6. В этом случае отдельные части внутренней резьбы 21 могут иметь разные глубины резьбы. Например, глубина резьбы может измеряться по оси в направлении второй уплотнительной поверхности 24 крышки 4. Вторая уплотнительная поверхность 24, которая является максимально широкой, этим предназначена для определенной толщины стенки крышки 4, чтобы обеспечить оптимальное примыкание к уплотнительному кольцу 22. Из-за такой глубины резьбы соответственно также можно вывернуть фильтрующий элемент 5 из крышки 4 за наименьшее возможное число оборотов, что является преимуществом.
Согласно второму предпочтительному варианту осуществления фильтрующий элемент 5 может быть установлен по оси в крышку 4, когда уплотнительное кольцо 22 находится в определенном положении удержания на свободных концах упругих выступов 27. В этом случае упругие выступы 27 входят в мгновенное зацепление с внутренней резьбой 21 в форме зубьев пилы крышки 4 при определенной глубине установки из-за их упругой конструкции. Фильтрующий элемент 5 может быть ввинчен дальше, чтобы ввести фильтрующий элемент 5 дальше в крышку 4, поскольку упругие выступы 27 и профиль внутренней резьбы 21 в форме зубьев пилы составляют некоторый тип резьбового зацепления и позволяют вращение по резьбе. Снятие фильтрующего элемента 5 выполняют таким же образом, отвинчивая фильтрующий элемент 5 и, следовательно, упругие выступы 27 с внутренней резьбы 21 крышки 4 в противоположном направлении.
Подобно первому предпочтительному варианту осуществления введение или ввинчивание фильтрующего элемента 5 в крышку 4 согласно второму варианту осуществления также приводит к дальшейнему введению фильтрующего элемента 5 в крышку 4 таким образом, что вторая уплотнительная поверхность 24 радиально расширяет уплотнительное кольцо 22 на поверхности примыкания 16, как показано на Фиг.3.6, и вводит его в герметичное примыкание к первой уплотнительной поверхности верхней части 3 корпуса (не показано).
По отношению к функциям и работе настоящего изобретения, которые не были объяснены более подробно в вышеприведенном описании второго предпочтительного варианта осуществления, может быть сделана ссылка на описание первого варианта осуществления, поскольку такие функции и работа подобны, так что можно опустить их подробное объяснение, чтобы избежать ненужного повтора.
Фильтр сжатого воздуха 1 и фильтрующий элемент 5 согласно третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения объяснены ниже более подробно со ссылками на Фиг.4.1-4.7 соответственно.
Согласно третьему предпочтительному варианту осуществления по сравнению с двумя вышеизложенными вариантами осуществления относительное движение между буртиком 14 фильтрующего элемента 5 и крышкой 4 выполняется по-другому во время движения закрывания корпуса 2 фильтра. Согласно третьему варианту осуществления вращательное соединение 12 между верхней частью 3 корпуса и крышкой 4 выполнено как байонетное соединение с определенным шагом, так что верхняя часть 3 корпуса и крышка 4 выполняют относительное осевое движение в направлении друг друга во время движения закрывания корпуса 2 фильтра.
Также предусмотрено упорное устройство 28, которое обеспечивает осевой упор между буртиком 14 верхней части 7 и верхней частью 3 корпуса, чтобы сдвинуть по оси верхнюю часть 7 и, следовательно, поверхность примыкания 16 буртика 14 относительно крышки 4 во время движения закрывания корпуса 2 фильтра. Упорное устройство 28 предпочтительно имеет упорную поверхность переднего конца буртика 14, обращенного к верхней части 3 корпуса и к соответствующему упору верхней части корпуса 3, обращенному к буртику 14, как показано, например, на Фиг.4.5 и 4.7. Соответственно, упорное устройство 28 обеспечивает упор между упорной поверхностью буртика 14 фильтрующего элемента 5 и соответствующим упором верхней части 3 корпуса во время движения закрывания корпуса 2 фильтра и относительного осевого движения между верхней частью 3 корпуса и крышкой 4, таким образом, это относительное осевое движение в направлении друг друга возникает между фильтрующим элементом 5 и крышкой 4. Это относительное движение действует на уплотнительное кольцо 22 на поверхности примыкания 16 и радиально расширяет уплотнительное кольцо 22 соответственно до примыкания к первой уплотнительной поверхности 23 в состоянии упругого преднатяжения, подобно вариантам осуществления уже объясненным выше.
В отличие от первых двух вариантов осуществления, однако, согласно третьему предпочтительному варианту осуществления соединение между фильтрующим элементом 5 и крышкой 4 осуществляется не посредством соответствующего резьбового соединения, а посредством зацепляющего соединения 29 подходящей конструкции, которое более подробно объяснено ниже.
Как можно видеть, в частности, на Фиг.4.1 и 4.2, верхняя часть 7 имеет, например, два устройства зацепления в форме захватов 30, которые предпочтительно имеют форму выступов буртика 14 в направлении нижней части 6 и выполнены так, чтобы смещаться по периметру приблизительно на 180°, причем эти выступы упругие в радиальном направлении. Например, каждый из захватов 30 образует выступ в направлении нижней части 6 соответствующего ребра 15. Захваты 30, кроме того, предпочтительно имеют в сущности прямоугольную конструкцию со скругленными боковыми краями. Каждый захват 30, кроме того, имеет в сущности центральное отверстие или приемную область 31 для приема соответствующего контрустройства зацепления 35. Для такой операции зацепления каждый захват 30, кроме того, имеет скошенные наружные боковые края 32 и по меньшей мере один скошенный наружный нижний край 33. Скошенные части, которые соответственно поддерживают операцию бокового расцепления соответствующего контрустройства зацепления 35, также предусмотрены по меньшей мере на боковых краях 34 отверстия 31.
Крышка 4 предпочтительно соответственно имеет в качестве контрустройства зацепления 35 соответствующие выступы 35, которые расположены на внутренней периферической поверхности и которые скользят по скошенным краям захватов 30 или отверстию 31 захватов 30 во время движений зацепления и расцепления и могут, следовательно, быть введены в соединение зацепления с захватами 30 или быть выведены из соединения зацепления. Выступы 35 выполнены дополняюще к позиционно стабильному зацеплению с соответствующими отверстиями 31 захватов 30, так что фильтрующий элемент 5 входит в зацепление с крышкой 4 позиционно стабильно.
Наружные боковые края 32 захватов 30 предпочтительно имеют относительно плоские фаски по отношению к относительно крутым фаскам боковых краев 34 отверстия 31. Следовательно, пользователю требуется меньше силы для блокирующего зацепления между захватом 30 и соответствующим выступом 35, чем для соответствующей операции расцепления. Поэтому как преимущество пользователю может быть обеспечено предпочтительное осязательное угловое положение фильтрующего элемента 5 относительно крышки 4. Это предпочтительное угловое положение предпочтительно выбирают таким образом, чтобы шейка 13 фильтрующего элемента 5 с соответствующим приемным контуром 25 могла быть введена в него, чтобы не допустить вращение в верхней части 3 корпуса, и байонетное соединение 12 между крышкой 4 и верхней частью 3 корпуса могло перемещаться по оси в зацепление, т.е. положения захватов 30 и соответствующих выступов 35 предпочтительно выбирают так, чтобы в состоянии зацепления байонетное соединение между крышкой 4 и верхней частью 3 корпуса было открытым для отделения этих компонентов друг от друга. Следовательно, фильтрующий элемент 5 предпочтительно удерживается по оси в крышке 4, когда крышка 4 отделена от верхней части 3 корпуса за счет соединения зацепления между захватами 30 и соответствующими выступами 35.
Для того чтобы установить новый фильтрующий элемент 5, элемент 5 сначала вводят по оси в крышку 4 или уже в соответствующем положении зацепления, или в положении расцепления, причем в этом случае в положение зацепления вводят путем последующего поворота фильтрующего элемента 5 вручную. Операция зацепления может в этом случае служить осязательным указанием предпочтительного углового положения для пользователя. Однако для этой цели также можно предусмотреть подходящие дополнительные или альтернативные метки 26.
Крышку 4 с фильтрующим элементом 5 в зацеплении затем вводят в верхнюю часть 3 корпуса и герметично крепят в ней движением закрывания байонетного соединения 12. Для операции введения также можно предусмотреть определенные метки, чтобы указать предпочтительное угловое положение для пользователя. Как уже сказано выше, относительное движение между фильтрующим элементом 5 и крышкой 4 при этом осуществляется осевым упорным устройством 28, посредством чего уплотнительное кольцо 22 расширяется на поверхности примыкания 16 радиально и в герметичном примыкании к первой уплотнительной поверхности 23.
Эту операцию выполняют в обратном порядке, чтобы удалить фильтрующий элемент 5, который, например, загрязнен, причем фильтрующий элемент 5 все еще находится в зацеплении с крышкой 4, после того как крышка 4 снята с верхней части 3 корпуса путем ослабления байонетного соединения 12. Вращая вручную фильтрующий элемент 5 в крышке 4, можно вывести из зацепления соединение и легко снять фильтрующий элемент 5 с крышки 4.
Захваты 30, кроме того, предпочтительно выполнены таким образом, чтобы они принимали радиально не деформированное состояние как в положении зацепления на соответствующих выступах 35, так и в положении расцепления на удалении от выступов 35. Поскольку верхние части 7 обычно изготовлены литьем под давлением из подходящего пластика, который может проявлять ползучесть в некоторых обстоятельствах при постоянных чрезмерных деформациях или преднатяжениях, то радиально не деформированное состояние захватов 30 обеспечивает увеличенный срок службы им и, следовательно, соединению зацепления между фильтрующим элементом 5 и крышкой 4. Однако специалисту в данной области очевидно, что также осуществимо кинематическое обращение вышеобъясненного соединения зацепления при подходящих модификациях, согласно которому выступы или подобные контрустройства зацепления предусмотрены соответственно, например, на фильтрующем элементе 5 и захватах 30, или дополнительные устройства зацепления, которые имеют другую конструкцию, могут быть предусмотрены, соответственно, на внутренней периферической поверхности крышки 4. Необходимо сказать, что захваты также могут иметь некоторое количество отверстий со скошенными краями, например два идентичных отверстия, расположенных одно за другим на захвате. Каждый из захватов, кроме того, может иметь открытую боковую область, чтобы наклон для скольжения был только на определенной стороне и соответствующее контрустройство зацепления вводили или отводили на противоположной стороне без наклона для скольжения в приемной области соответствующего захвата. Подразумевается, что это адаптируется и предлагается в соответствии с конструкцией других компонентов и направлением вращения во время движения закрывания. Если предусмотрены захваты, или соответствующее устройство зацепления, или контрустройство зацепления, также можно не использовать дополнительные устройства для указания углового положения, поскольку эту функцию выполняет вышеописанное соединение зацепления.
По отношению к функциям и работе настоящего изобретения, которые не были объяснены более подробно в вышеприведенном описании третьего предпочтительного варианта осуществления, может быть сделана ссылка на описания первого и второго вариантов осуществления, поскольку такие функции и работа подобны, так что можно опустить их подробное объяснение, чтобы избежать ненужного повтора. Здесь также необходимо сказать, что отдельные специальные решения из первых трех вариантов осуществления могут быть свободно объединены друг с другом в объеме общей идеи настоящего изобретения, если это покажется технически выгодным специалисту в данном области техники.
Фильтр сжатого воздуха 1 и фильтрующий элемент 5 согласно четвертому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения объяснены ниже более подробно со ссылками на Фиг.5.1 - 5.3. В отношении общих объяснений может быть сделана ссылка на вышеописанные варианты осуществления, чтобы избежать повтора. Согласно четвертому предпочтительному варианту осуществления буртик 14 верхней части 7 имеет периферическую конструкцию, например, которая вращательно симметрична относительно центральной оси 46 фильтрующего элемента 5 и которая имеет S-образную форму, т.е. дважды изогнутую, как можно видеть, в частности, на Фиг.5.2 и 5.3.
Буртик 14 имеет первую фиксирующую часть, которая обращена к шейке 13 и которая имеет форму приемного канала 36, и вторую фиксирующую часть, обращенную к нижней части 6, которая также имеет форму приемного канала 37. Между первым приемным каналом 36 и вторым приемным каналом 37 буртик 14 имеет приемную часть 38 для уплотнительного кольца, контур которого адаптирован к геометрическим размерам уплотнительных поверхностей крышки 4 и верхней части 3 корпуса в закрытом положении корпуса фильтра.
Буртик 14, кроме того, имеет некоторое количество отверстий 39, которые открыты из приемной части 38 для уплотнительного кольца и которые соединяют свободное пространство 40, расположенное перед приемной частью 38 уплотнительного кольца и имеющее внутреннее давление корпуса 2 фильтра, в частности с областью потока между наружной стенкой фильтрующей среды 8 фильтрующего элемента 5 и внутренней стенкой крышки 4. Свободное пространство 40 может иметь форму периферического свободного пространства или свободного пространства, разделенного на некоторое количество частей.
Буртик 14, кроме того, включает упор 47, который расположен, например, ниже второго приемного канала 37 как периферический выступ, направленный к наружной стороне. Упор 47 соответствует поверхности примыкания 48 в крышке 4, например имеет форму периферического уступа, так что обеспечивается осевой упор в определенном осевом закрытом положении, когда фильтрующий элемент 5 введен в крышку 4, как можно видеть на Фиг.5.2 и 5.3.
Буртик 14, кроме того, имеет уплотнение 41 специальной формы, которое адаптировано в смысле его геометрических размеров к конструкции поверхности примыкания 16 буртика 14 и которое может быть прочно установлено в фиксирующие части 36, 37 с их осевыми боковыми кромками. Уплотнение 41 специальной формы ограничивает после установки свободное пространство 40 между приемной частью 38 уплотнительного кольца на поверхности примыкания 16 и внутренней поверхностью уплотнения 41 специальной формы, как показано на Фиг.5.2 и 5.3. Свободное пространство 40 предпочтительно расположено в уплотняемом пространстве между первой уплотнительной поверхностью 23 верхней части 3 корпуса и второй уплотнительной поверхностью 24 крышки 4 на диаметрально противоположной стороне уплотнения 41 специальной формы, когда корпус 2 фильтра находится в закрытом положении.
Кроме того, уплотнение 41 специальной формы имеет небольшие и легко деформируемые уплотнительные кромки 42, 43, предпочтительно каждая в периферической области, которые контактируют с первой уплотнительной поверхностью 23 или соответствующей внутренней периферической поверхностью верхней части 3 корпуса и внутренней периферической поверхностью крышки 4 после установки фильтрующего элемента 5 в корпус 2 фильтра. Уплотнительные кромки 42, 43 могут быть выполнены таким образом, что они не приводят к полному уплотнению на соответствующих поверхностях, а просто обеспечивают, что поперечные сечения путем утечки, которые проходят наружу из корпуса между верхней частью 3 корпуса и крышкой 4, будут больше по сравнению с остальными путями утечки между уплотнительными кромками 42, 43 и соответствующими поверхностями примыкания. Поэтому можно регулировать давление в корпусе на стороне уплотнения 41 специальной формы, обращенной к буртику 14 в свободном пространстве 40, когда в фильтре сжатого воздуха 1 присутствует давление, а давление в диапазоне между внутренним давлением в корпусе и давлением окружающей среды, которое значительно ниже внутреннего давления в корпусе 2 фильтра, регулируют в пространстве, которое образовано уплотнительными кромками 42, 43 между уплотнением 41 специальной формы, верхней частью 3 корпуса и крышкой 4 из-за утечек наружу. Из-за этой разницы давлений часть уплотнения 41 специальной формы между уплотнительными кромками 42, 43 смещается в герметичное примыкание к первой и второй уплотнительными поверхностями 23, 24 верхней части 3 корпуса или крышки 4, посредством чего корпус герметизируется по отношению к окружающей среде.
Специалисту в данной области очевидно, что профиль поперечного сечения уплотнения 41 специальной формы может быть свободно выбран в широком диапазоне. Однако необходимо наличие по меньшей мере одной части уплотнения 41 специальной формы, которая может быть установлена в свободное пространство 40 между уплотнительной поверхностью передней стороны крышки 4 или второй уплотнительной поверхностью 24 и внутренней периферической поверхностью верхней части 3 корпуса или первой уплотнительной поверхностью 23. Кроме того, отверстия 39 также могут обеспечивать соединение свободного пространства 40 с внутренней областью фильтрующей среды 8, чтобы обеспечить желательную разницу давлений.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на предпочтительные варианты осуществления, оно ими не ограничено и может быть модифицировано разными способами. В частности, вышеописанные варианты осуществления могут быть объединены друг с другом по меньшей мере частично.
Перечень ссылочных номеров
1 Фильтр сжатого воздуха
2 Корпус фильтра
3 Верхняя часть корпуса
4 Крышка корпуса
5 Фильтрующий элемент
6 Нижняя часть
7 Верхняя часть
8 Фильтрующая среда
9 Входной канал
10 Выходной канал
11 Резьбовое соединение
12 Вращательное соединение
13 Шейка
14 Буртик
15 Ребра
16 Поверхность примыкания
17 Ограничивающее ребро
18 Канал
19 Направляющая
20 Наружная резьба
21 Внутренняя резьба
22 Уплотнительное кольцо
23 Первая уплотнительная поверхность
24 Вторая уплотнительная поверхность
25 Приемный контур
26 Метки
27 Упругие выступы
28 Упорное устройство
29 Соединение зацепления
30 Захват
31 Отверстие/область приема
32 Боковые края захвата
33 Нижний край захвата
34 Боковые края отверстия захвата
35 Зацепляющие выступы
36 Первая фиксирующая часть
37 Вторая фиксирующая часть
38 Приемная часть уплотнительного кольца
39 Отверстия
40 Свободное пространство
41 Уплотнение специальной формы
42 Уплотнительная кромка
43 Уплотнительная кромка
44 Уплотнение
45 Канавка
46 Центральная ось фильтрующего элемента
47 Упор
48 Поверхность примыкания
α Угол шага