DE68906180T2 - Fluidfilter. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Fluidfiltration, insbesondere ein Fluidfilter, bei welchem das Filtermedium jedesmal, wenn unter Druck stehendes Fluid anfänglich durch eine Einlaßöffnung in das Filter eingebracht wird, automatisch von aus Partikeln bestehenden Verunreinigungen gereinigt wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere für die Anwendung in Systemen, beispielsweise Wassersysteme, geeignet, bei denen im System ein konstanter Druck auch dann herrschen werden kann, wenn das Filtergehäuse von Verunreinigungen gereinigt wird.
• Es sind verschiedene Arten von Filtrationseinrichtungen bekannt, die in der Filterindustrie angewendet werden. Büchsenartige Filter werden typischerweise zur Entfernung von Partikelmaterial aus Schmierölen in Fahrzeugen oder anderen Betriebsanlagen verwendet. Derartige Filter sind am Fahrzeug oder an der Maschine angebracht, um das Öl während des Betriebs der Maschine kontinuierlich zu filtern.
• Obgleich sie eine Zeitperiode lang zufriedenstellend arbeiten, verlieren bei Fahrzeugmotoren verwendete büchsenartige Filter mit der Zeit an Wirksamkeit und es baut sich im Filtermedium Partikelmaterial auf. Sie müssen deshalb nach etwa 100 bis 300 Betriebsstunden außer Gebrauch gesetzt und ausgewechselt werden.
• Büchsenartige Filter können auch zur Filtration von Partikelmaterial aus Wasser verwendet werden. Solche Filter können in Häusern und Wohnungen sowie in der Industrie zur Entfernung von Sand, Gries, Rost und/oder Wasserbehandlungschemikalien aus der Wasserversorgung benutzt werden. Die Verwendung solcher Filter ist insbesondere bei Landhäusern geeignet, wo die Wasserversorgung eine hohe Konzentration an Partikelablagerungen aufweist.
• Die Lebensdauer des Filters ist jedoch wieder durch die Geschwindigkeit begrenzt, mit der die verstopfung auftritt. Wenn die Verstopfung zunimmt, nimmt der Druckabfall über dem Filterinedium entsprechend zu.
• Dieser verbleibende Aufbau gefilterter Partikeln im Filtermedium ist deshalb ein bedeutsames Problem der Filtrationsindustrie. Wegen der typischen Oberflächengröße der Filtermediumelemente ist eine kleine Speicherkapazität gegeben. Dies hat eine relativ kurze Komponentenlebensdauer zur Folge.
• Eine Lösung, die versucht wurde und diese Probleme weitgehend löst, ist ein selbstreinigendes Fluidfilter, das aus der US-A- 4645591 hervorgeht. Obgleich sie verschiedene Fluide filtern kann, war die Einrichtung nach diesem Dokument insbesondere zur Verwendung bei einer Fahrzeugschmittelsystem-Filtration vorgesehen. Das Büchsengehäuse der aus diesem Dokument hervorgehenden Filtereinrichtung verwendet Mittel zum Anpassen des Filters an einem Mittel an der Stirnfläche des Motors, bei dem sie verwendet werden soll.
• Wie vorher angedeutet, stellt diese Erfindung einen beträchtlichen Fortschritt gegenüber dem stand der Technik dar. Das Gehäuse definiert einen Sumpf, in welchem sich ein partikelaufbau auf dem Filtermedium, der während des anfänglichen starts des Motors gereinigt wurde, ablagert. Folglich ist das Problem der begrenzten Oberflächengröße des Filtermediums gelöst. Dies wiederum weitet die Anwendungsmöglichkeit des Filters aus.
• Obgleich weniger als bei Einrichtungen des Standes der Technik ist jedoch die Lebensdauer des Filters wegen der begrenzten Kapazität des Sumpfes noch begrenzt. Während das Vorhandensein des Sumpfes die Lebensdauer einer entsprechend diesem Patent konstruierten Einrichtung beträchtlich vervielfacht, wird der Sumpf voll und die Filterbuchse muß außer Gebrauch gesetzt werden.
• Außerdem ist das bei der in diesem Patent dargestellten Einrichtung verwendete besondere Design relativ kompliziert im Betrieb. Ferner stellt das in diesem Dokument dargestellte Filter gewisse Sicherungen bereit, die in einem Filtrationssystem, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, typischerweise notwendig sind. In einem Konstantdrucksystem, beispielsweise eine Wasserversorgung einer Stadt, sind gewisse dieser Sicherungen nicht notwendig.
• Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber Filtern des Standes der Technik einschließlich der in der US-A-4654591 of- fenbarten Erfindung des Anmelders. Sie stellt einen Filtrationsmechanismus bereit, der sowohl in der Konstruktion als auch im Betrieb einfach ist. Überdies stellt sie ein Filter bereit, das eine praktisch unbegrenzte Betriebslebensdauer aufweist.
• Die vorliegende Erfindung ist ein selbstreinigendes Fluidfilter mit:
• (a) einem Gehäuse mit einer Eintritts- und Austrittsöffnung zum Eintritt bzw. Austritt eines unter Druck stehenden Fluids, wobei die Eintritts- und Austrittsöffnung in einem Abstand voneinander in einer gemeinsamen Wand angeordnet sind,
• (b) einer ersten Buchse, die sich von der gemeinsamen Wand längs einer Achse des Gehäuses erstreckt, wobei eine innere Kammer der ersten Buchse in Fluidverbindung mit der Austrittsöffnung steht, die erste Buchse einen der Austrittsöffnung naheliegenden verengten Bereich und einen von der Austrittsöffnung fernliegenden erweiterten Bereich aufweist, und im verengten Bereich der ersten Buchse wenigstens eine Öffnung ausgebildet ist,
• (c) einer zweiten Buchse, die sich von der gemeinsamen Wand erstreckt und einen Abschnitt des verengten Bereichs der ersten Buchse generell konzentrisch umgibt, um einen in Fluidverbindung mit der Eintrittsöffnung stehenden, generell ringförmigen Raum zu definieren, wobei die zweite Buchse ein axial von dem erweiterten Bereich der ersten Buchse räumlich getrenntes distales Ende aufweist,
• (d) einem generell zylindrischen Filtergehäuse, welches den erweiterten Bereich der ersten Buchse umgibt und für ein Ineinanderschiebungsbewegung in Abhängigkeit von unter Druck stehendem Fluid durch die Einlaßöffnung relativ zum erweiterten Bereich der ersten Buchse zwischen einer primären Position, bei welcher ein von einem ersten Ende des Filtergehäuses getragener Kolben in dem ringförmigen Raum aufgenommen ist und diesen verschließt, und einer sekundären Position, bei welcher der Kolben außerhalb des ringförmigen Raumes und axial zwischen dem distalen Ende der zweiten Buchse und der in dem verengten Bereich der ersten Buchse ausgebildeten wenigstens einen Öffnung ist, um zu ermöglichen, daß ein durch die Einlaßöffnung in das Gehäuse eintretender Fluidflud nach außen und durch das Filtergehäuse und durch die wenigstens eine Öffnung in die innere Kammer der ersten Buchse geht, wenn die wenigstens eine Öffnung nicht verschlossen ist, ausgebildet ist,
• (e) einer Einrichtung zum Vorspannen des Filtergehäuses in die primäre Position
• (f) einem Ventilteil, welches in dem verengten Bereich der ersten Buchse aufgenommen und für eine Ineinanderschiebungsbewegung relativ dazu zwischen einer primären Position, bei welcher die in dem verengten Bereich der ersten Buchse ausgebildete wenigstens eine Öffnung verschlossen ist, und einer axial von der primären Position räumlich getrennten sekundären Position, bei welcher die in dem verengten Bereich der ersten Buchse ausgebildete eine oder ausgebildeten mehreren Öffnung frei ist oder sind und einen Fluidfluß in die innere Kammer ermöglicht oder ermöglichen, ausgebildet ist und
• (g) eine auf die Bewegung des Filtergehäuses ansprechende Einrichtung zum Treiben des Ventilteils aus seiner primären Position in seine sekundäre Position, wenn durch die Eintrittsöffnung ein Fluidfluß eingebracht wird, um das Filtergehäuse aus seiner primären Position in seine sekundäre Position zu treiben, und zum Treiben des ventilteils aus seiner sekundären Position in seine primäre Position, wenn der Fluidfluß durch die Eintrittsöffnung unterbrochen wird, um der Filtergehäusevorspanneinrichtung zu ermöglichen, das Filtergehäuse aus seiner sekundären Position in seine primäre Position zu treiben,
• wobei bei einem Wiederbeginn des Fluidflusses durch die Einlaßöffnung eine Verschiebung des Filtergehäuses bei einem Verschlossenbleiben der einen oder mehreren Öffnungen einen auf das Filtergehäuse wirkenden Rückdruck und eine umgekehrte Bewegung des durch dieses hindurchgehenden Fluids bewirkt, um das Filtergehäuse von darin enthaltenen Verunreinigungen zu säubern.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Ventilteilvorspanneinrichtung:
• (a) einen Ventilkolben, der dem Druck des in die Eintrittsöffnung eintretenden Fluids ausgesetzt ist, wenn das Filtergehäuse gegen seine sekundäre Position getrieben wird, wobei der vom Filtergehäuse getragene Kolben das im erweiterten Bereich der ersten Buchse aufgenommene distale Ende der zweiten Buchse passiert, wobei der Ventilkolben operativ für eine Hin- und Herbewegung relativ zur ersten Buchse mit dem Ventilteil verbunden ist, und
• (b) eine vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Ventilteils in dessen primäre Position.
• Wenn Fluid durch die Einlaßöffnung in den ringförmigen Raum eingebracht wird, wird der vom Filtergehäuse getragene Kolben von der Wand, in welcher die Einlaßöffnung ausgebildet ist, fort hinter das distale Ende der zweiten Buchse getrieben. Der Ventilkolben wird dann dein Druck des in die Einlaßöffnung eintretenden Fluids ausgesetzt. Wenn der Druck so weit gebracht ist, daß er auf den Ventilkolben drückt, bewegt er sich axial, um seinerseits das Ventilteil axial von dessen die Öffnung bzw. Düse oder Öffnungen bzw. Düsen in den verengten Bereich der ersten Buchse verschließenden Position fortzubewegen.
• Wenn der Fluidfluß durch die Einlaßöffnung beendet ist, kehrt das Gehäuse in seine primäre Position zurück, und auf dem in den erweiterten Bereich der ersten Buchse aufgenommenen Kolben wird nicht kontinuierlich Druck ausgeübt. Die Vorspanneinrichtung kann so vorgesehen sein, dar sie entweder in das Ventilteil oder in den operativ mit dem Ventilteil verbundenen Kolben eingreift. Wenn der Druck auf den mit dein Ventilteil verbundenen Kolben beendet ist, kehrt das Ventilteil in seine primäre Position zurück, in der es die Öffnung oder Öffnungen der ersten Buchse verschließt.
• Das Filtergehäuse selbst ist vorzugsweise innen durch einen rohrförmigen Abschnitt begrenzt, der eine ringförmige Kammer zwischen sich und dem verengten Bereich der ersten Buchse definiert, wobei Öffnungen in dem rohrförmigen Abschnitt des Filtergehäuses vorgesehen sind, wobei bei einem wiederbeginn des Fluidflusses durch die Eintrittsöffnung der Verschluß der im verengten Bereich ausgebildeten Öffnung fort besteht, das Ventilteil in der primären Position bleibt und die ringförmige Kammer sich in der Größe reduziert, wenn das Filtergehäuse eine Ineanderschiebungsbewegung relativ zu dem erweiterten Bereich der ersten Buchse erfährt, um dadurch Fluid in der ringförmigen Kammer durch die Öffnungen im rohrförmigen Abschnitt in das Filtergehäuse zu treiben, um das Filtergehäuse von darin enthaltenen Verunreinigungen zu säubern.
• Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt auch eine Struktur, bei der in dem Gehäuse an einem der gemeinsamen Wand gegenüberliegenden Ende ein Sumpf definiert ist, und bei der in einer der gemeinsamen Wand gegenüberliegenden Wand des Gehäuses eine Spülöffnung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist eine Einrichtung vorgesehen, durch welche der Sumpf in Intervallen von Partikelmaterial gereinigt werden kann, das von der Oberfläche des vom Filtergehäuse getragenen Filtermediums abgegangen ist. Eine solche Reinigungseinrichtung umtaßt vorzugsweise ein Abstandsringkörperventil, das operativ mit dem Ventilteil für eine Bewegung durch die Spülöffnung verbunden ist, wobei das Abstandsringkörperventil einen primären und sekundären ringförmigen Steg und einen die ringförmigen Stege miteinander verbindenden Bereich verengten Durchmessers aufweist wobei der primäre und der sekundäre ringförmige Steg jeweils einen Fluidflud vom Gehäuse durch die Spülöffnung ausschließt, wenn das Ventilteil seine primäre bzw. sekundäre Position einnimmt, und wobei der Bereich verengten Durchmessers einen Fluidfluß vom Gehäuse ermöglicht, wenn das Ventilteil zwischen seiner primären und sekundären Position hindurchgeht.
• Wenn das Ventilteil sich in seiner primären Position befindet, ist der Abstandsringkörper so angeordnet, dar ein primärer ringförmiger Steg des Abstandsringkörpers sich in einer Position befindet, bei der die Spülöffnung im Gehäuse verschlossen ist. Wenn das Ventilteil jedoch in Richtung zu seiner sekundären Position gedrückt wird, ist ein Abschnitt reduzierten Durchmessers des Abstandsringkörpers axial mit der Spülöffnung auf gleicher Höhe, wobei der primäre hervorstehende Teil vom Sitz entfernt ist. Wenn das Ventilteil mit dem Abstandsringkörper in dieser Position in seine zweite Position übergeht, werden Fluid in dem Sumpf und von diesem getragenes Partikelmaterial vom Filtergehäuse gereinigt.
• Wenn der Betrieb des Filters fortgeführt wird, kommt ein sekundärer ringförmiger Steg axial mit der Spülöffnung auf gleiche Höhe. Dieser Steg hat wie im Fall des primären Stegs einen Durchmesser und eine wichteinrichtung derart, daß, wenn er mit einer spülöffnung axial auf gleicher Höhe ist, er einen Fluß durch diese Öffnung verhindert. Im Hinblick auf diese Offenbarung ist zu erkennen, daß, wenn der Abstandsringkörper durch das Ventilteil hinund herbewegt wird, eine Reinigung des Sumpfes nur während des Übergangs des Abstandsringkörpers, wenn sich das Ventilteil zwischen seiner primären und sekundären Position bewegt, bewirkt wird. Während sowohl bei einem statischen Zustand als auch bei einem vollen Betrieb des Filtes wird die Spülöffnung verschlossen, und die Reinigung des durch diese hindurchgehenden Fluids wird verhindert.
• Für ein besseres Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun auf die beigefügten beispielhaften Zeichnungen bezug genommen, in denen:
• Figur 1 ein vertikaler Schnitt durch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei die Anordnung der dargestellten Teile sich in einem statischen Zustand befinden, und
• Figur 2 eine Darstellung ähnlich der in Figur 1 ist, welche jedoch die verschiedenen Komponenten in den Positionen zeigt, die diese während des vollen Betriebs des Filters einnehmen.
• Unter nunmehrige Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen durchwegs gleiche Elemente bezeichnen, stellen die Figuren ein Filter 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das Filter 10 verwendet so wie es dargestellt ist, ein generell kreisförmig zylindrisches Buchsengehäuse 12, das die verschiedenen betriebsmäßigen Komponenten umgibt. Obgleich es für den Betrieb der Erfindung nicht wesentlich ist, ist das Filter 10 typischerweise so orientiert, wie es in den Figuren gezeigt ist. Dies bedeutet, daß ein Ende des Filters 10, das eine Einlaß- und Auslaßöffnung 14 bzw. 16 aufweist, oben angeordnet ist. Eine weitere Definition der Erfindung wird deshalb in bezug auf diese Orientierung gemacht.
• Das Filtergehäuse 12 ist ferner durch eine obere Verschlußwand 18, in der die Einlaß- und Auslaßöffnung 14 bzw. 16 ausgebildet sind, und durch eine untere konische Wand 20 definiert, in der eine Absaug- bzw. Spülöffnung 22 ausgebildet ist. Die Spülöffnung 22 stellt eine Fluidverbindung zwischen einem Sumpf 24 in dem unteren Abschnitt des Gehäuses 12 und einer Leitung 26 her, die zu einem Abfluß (nicht gezeigt) führt.
• Die obere Verschlußwand 18 des Gehäuses 12 kann aus einem Stück mit einem in der Konfiguration generell plattenförmigen Anschlußstück 28 sein, das eine Passage für in das Filter 10 einzubringendes und daraus zu entfernendes Fluid bereitstellt.
• Das plattenförmige Teil 28 weist eine generell radial sich erstreckende Passage 30 auf, die in Fluidverbindung mit der Einlaßöffnung 14 steht. Die Passage 30 weist an ihrem radial äußeren Ende (bei 32) ein Innengewinde auf, so daß sie mit einem Schlauch oder einem Rohr (nicht gezeigt) verbunden werden kann, der bzw. das die Quelle des zu filternden Fluids bildet.
• Ähnlich ist eine sich radial in der entgegengesetzten Richtung erstreckende Passage 34 in Fluidverbindung mit der Auslaßöffnung 16. Diese Passage 34 stellt einen Fluidstrom von der Auslaßöffnung 16 zu einem Schlauch oder einer anderen Art Leitung bereit, zu dem bzw. der das Fluid zu kanalisieren ist. Wieder kann ein radiales äußeres Ende der Passage (bei 36) ein innengewinde aufweisen, um eine Einrichtung anschließen zu können.
• Ein Aufbau aus der oberen Verschlußwand 18 des Gehäuses 12 und des plattenförmigen Teils 28 kann mit einem Gewinde 38 versehen sein, so daß der Aufbau auf der zylindrischen Seitenwand 40 des Gehäuses 12 abgedichtet werden kann. Ein korrespondierendes Außengewinde 42 ist natürlich auf der Außenfläche der zylindrischen Gehäusewand 40 vorgesehen. In einer Aussparung 46 in dem Aufbau kann eine O-Ring- Dichtung 44 aufgenommen sein, um eine Dichtung zwischen der zylindrischen Seitenwand 40 des Gehäuses 12 und dem Aufbau bereitzustellen.
• Eine erste Buchse 48 erstreckt sich von der oberen Wand 18 des Gehäuses 12 nach abwärts. Die erste Buchse 48 ist entlang einer Achse 50 des Gehäuses 12 ausgerichtet und steht in Fluidverbindung mit der Auslaßöffnung 16.
• Die erste Buchse 48 ist in dem Gehäuse 12 fixiert und hat deshalb keine axiale Bewegung relativ zum Gehäuse 12. Die erste Buchse 48 weist einen verengten Abschnitt 52 auf, der sich unmittelbar von der oberen Gehäusewand 18 erstreckt. Außerdem weist sie einen erweiterten Abschnitt 54 auf, der von der oberen Gehäusewand 18 entfernt ist, Dadurch sind eine innere und äußere Schulter 56 bzw. 58 definiert.
• Eine zweite Buchse 60 erstreckt sich ebenfalls von der oberen Wand 18 des Gehäuses 12. Diese Buchse 60 umgibt die erste Buche 48 und ist generell konzentrisch in bezug auf diese erste Buchse 48. Die zweite Buchse 60, die in der dargestellten Ausführungsform mit der ersten Buchse 48 so wie es dargestellt ist, aufgebaut ist, und um die herum eine Filterpatrone bzw. ein Filtergehäuse 62 für eine Bewegung über sie hinweg befestigt ist, und die mit ringförmigen Stützen 80 an gezeigten Positionen versehen ist, ist beträchtlich kürzer als die erste Buchse 48. Diese Größendifferenz zwischen den Buchsen variiert entsprechend der Konstruktion eines Ventils, und ihre Größe wird, so wie sie in der dargestellten Ausführungsform erforderlich ist, in der nachstehend dargelegten Beschreibung noch deutlicher gemacht.
• Das Filtergehäuse 62 umgibt die erste Buchse 48 konzentrisch, und ein im wesentlichen starrer rohrförmiger Abschnitt 64 des Filtergehäuses 62 weist einen Innendurchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des erweiterten Abschnitts 54 der ersten Buchse 48 ist. Wenn sich folglich das Filtergehäuse 62 axial relativ zur ersten Buchse 48 in einer nachfolgend zu diskutierenden Art und Weise hin- und herbewegt, wirkt der erweiterte Abschnitt 54 der ersten Buchse 48 als eine Führung für das Gehäuse 62.
• Gleichzeitig wirkt die zweite Buchse 60 ebenfalls als eine Führung für das Filtergehäuse 62. Im Fall der zweiten Buchse 60 jedoch wird durch die umgebende zweite Buchse ein halbradial einwärts auf das Gehäuse 62 ausgeübt.
• Eine Kolbenfläche 66 umfaßt die obere Wand 68 des Filtergehäuses 62, und die Kolbenflächenwand 68 weist eine zentrale durchgehende Öffnung 70 auf, die an dem verengten Abschnitt 52 der ersten Buchse 48 angepaßt ist.
• Wie später aus der Beschreibung zu erkennen sein wird, dient der verengte Abschnitt 42 der ersten Buchse 48 ebenfalls als Führung für das Filtergehäuse 62.
• Die Kolbenfläche 66 der oberen Wand 68 des Gehäuses 62 ist größenmäßig so bemessen und so konfiguriert, daß sie den zwischen der zweiten Buchse 60 und den verengten Abschnitt 52 der ersten Buchse 48 definierten ringförmigen Raum 72 vollständig einschließt, wenn das Filtergehäuse innerhalb dieses ringförmigen Raums 72 aufgenommen ist. Folglich wird durch die Einlaßöffnung 14 eingebrachtes Fluid dazu gebracht, auf die Kolbenfläche 66 des Filtergehäuses 62 zu drücken, um das Filtergehäuse 62 nach abwärts zu bewegen. Innerhalb einer Aussparung 76, die im Filtergehäuse 62 ausgebildet ist, um eine Dichtung zwischen dem Gehäuse 62 und der zweiten Buchse 60 sicherzustellen, während das Gehäuse 62 sich in dem ringförmigen Raum 72 befindet.
• Nach den Figuren ist der ringförmige Abschnitt 64 des Filtergehäuses 62 mit mehreren Öffnungen 78 versehen. Die Öffnungen 78 sind sowohl axial als auch umfangsmäßig um das Teil 64 im Abstand voneinander angeordnet.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet das Gehäuse 62 mehrere ringförmige Stützen 80, die ein Filtermedium 82 in radialem Abstand vom rohrförmigen Teil 64 in Richtung nach außen halten. Die in dem Teil 64 vorgesehenen Öffnungen 78 sind so angeordnet, daß sie unter dem Filtermedium 82 liegen. Folglich wird ein Fluidfluß durch das Filtergehäuse 62 hergestellt, indem das Fluid durch die Öffnungen 78 und das Filtermedium 82 hindurchfließen kann.
• Das Filtergehäuse 62 kann sich zwischen einer primären Position, die in Figur 1 dargestellt ist, und einer sekundären Position, die in Figur 2 dargestellt ist, bewegen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist eine Schrauben- bzw. Spiralfeder 84 vorgesehen, um das Gehäuse 62 in Richtung zu der primären Position vorzuspannen. Nach den Figuren kann eine generell ringförmige Federhalteeinrichtung 86 von dem Filtergehäuse 62 so gehalten werden, daß sie in ein oberes Ende der Schraubenfeder 84 eingreift und dieses Ende hält. Eine ähnliche Federhalteeinrichtung 88 kann an einer definierten axialen stelle längs des verengten Bereichs 52 der ersten Buchse 48 fixiert gehalten sein, um in das entgegengesetzte Ende der Schraubenfeder 84 einzugreifen und dieses Ende zu halten.
• Ein Ventilelement 90 ist in dem verengten Bereich der ersten Buchse 48 für eine axiale Bewegung relativ dazu verschiebbar angeordnet. Das Ventilelement 90 ist bei der bevorzugten Ausführungsform von buchsenartiger Konfiguration.
• In dem erweiterten Bereich 54 der ersten Buchse 48 ist relativ dazu bewegbar ein Membrankolben 92 angeordnet. Der Membrankolben 92 ist seinerseits durch eine axial sich in der durch die erste Buchse 48 definierten Kammer 96 erstreckenden Stange 94 mit dem Ventilteil 90 verbunden. Die Stange 94 kann, wie aus den Figuren zu entnehmen ist, durch ein geeignetes Gewinde (z. B. bei 98) mit dem Membrankolben 92 und durch eine oder mehrere generell radial sich erstreckende Stützen 100 mit dem Ventilteil 90 verbunden sein. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß, welche Einrichtungen auch immer zum Verbinden der Stange 94 mit dem Ventilteil 90 verwendet werden, ein axialer Fluidfluß längs der Stange 94, insbesondere an ihrem axialen Verbindungspunkt mit dem Ventilteil 90 nicht verhindert werden sollte. Dies aus einem Grund, der im folgenden dargelegt wird.
• Der verengte Bereich 52 der ersten Buchse 48 umfaßt wenigstens eine Düse bzw. Öffnung 102, die durchgehend ausgebildet ist. Typischerweise sind jedoch mehrere umfangsmäßig im Abstand voneinander angeordnete Düsen bzw. Öffnungen vorgesehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die umfangsmäßig verteilten bzw. beabstandeten Öffnungen 102 an einer gemeinsamen Stelle der Achse längs der verengten Bereichs 52 der Buchse 48 angeordnet.
• Die Figur 1 stellt das Ventilteil 90 in einer primären Position dar. Wenn sich das Ventilteil 90 in dieser Position befindet, sind die Öffnungen 102 verschlossen, um einen Fluidfluß durch diese zu verhindern. Die Figur 2 stellt das Ventilteil 90 in einer sekundären Position dar, bei welcher der Fluidfluß durch die Öffnungen 102 ungehindert bzw. ungestört ist.
• Eine zweite Spiral- bzw. Schraubenfeder 104 ist zum Vorspannen des Ventilteils 90 in Richtung zu ihrer primären Position verwendet. Die primäre Position ist diejenige, die das Ventilteil 90 einnimmt, wenn kein Fluid durch die Einlaßöffnung 14 in das Filter 10 eingebracht wird. Ein Ende dieser Vorspannfeder 104 (beispielsweise ein oberes Ende) kann in eine Schulter 106 eingreifen, die durch eine Einengung in der Passage durch den verengten Bereich 52 der ersten Buchse 48 definiert ist. Das andere Ende kann in eine Schulter 108 auf der Innenfläche des Ventilteils 90 an einer axialen Stelle, bei welcher die Stützten 100 das Ventilteil 90 mit der Stange 94 verbinden, eingreifen.
• Wie den Figuren zu entnehmen ist, kann die Stange 94 so ausgebildet sein, daß sie von dem Membrankolben 92 nach abwärts ragt, um einen Spülöffnungs-Ventil-Abstandsringkörper 110 zu bilden. Der Abstandsringkörper 110 weist einen primären ringförmigen Steg 112 und ein sekundären ringförmigen Steg 114 auf. Zwischen dem primären und sekundären Steg 112 bzw. 114 ist ein Bereich 116 verengten Durchmessers des Abstandsringkörpers 110 vorgesehen. Jedes Steg weist einen solchen Durchmesser auf, daß er, wenn er sich axial neben der Spülöffnung 22 befindet, in Kombination mit einer von ihm gehaltenen O-Ring-Dichtung einen Fluidfluß durch die Spülöffnung 22 verhindert. Wenn sich jedoch das Ventilelement 90 von seiner primären Position in seine sekundäre Position bewegt, wird der Abstandsringkörper 110 so bewegt, daß der primäre Steg 112 vom Sitz mit der Spülöffnung 22 entfernt wird und der sekundäre Steg 114 zum Sitz in der Spülöffnung 22 kommt. Während des Übergangs kommt jedoch der Bereich 116 verengten Durchmessers des Abstandsringkörpers 110 auf gleiche Höhe mit der Öffnung 22 und es wird ein Fluidfluß durch die Öffnung 22 ermöglicht.
• Die Figuren zeigen die Stege 112, 114 so, daß sie axial in Richtung aufeinander zu und voneinander fort einstellbar sind. Ähnlich kann der Membrankolben 92 axial längs der Stange 94 eingestellt werden. Im Hinblick auf diese Einstellmöglichkeiten kann eine Feinabstimmung des Filters und seiner Spüleigenschaften bewirkt werden.
• Wie vorstehend dargelegt, können an verschiedenen angedeuteten Stellen O-Ring-Dichtungen verwendet werden. Außerdem können solche Dichtungen an anderen Grenzflächen aufgenommen sein, beispielsweise an der zwischen dem erweiterten Bereich 54 der ersten Buchse 48 und dem Filtergehäuse 62. Solche Dichtungen können tatsächlich an jeder beliebigen Stelle vorgesehen werden, an der eine Dichtung bewirkt werden muß.
Betrieb
• Wenn das in den Figuren dargestellte Filter 10 anfänglich installiert wird, kann Fluid durch die Einlaßöffnung 14 eingebracht werden, um das Filter 10 zu fluten. Dies findet als Ergebnis des unter Druck stehenden Fluids statt, welches die Filtergehäuse-Kolbenfläche 66 nach abwärts bis zu einem Punkt bewegt, bei welchem die Kolbenfläche 66 aus dem ringförmigen Raum 62 zwischen der zweiten Buchse 60 und dem verengten Bereich 52 der ersten Buchse 48 verschwunden ist. Dies ist eine Position, wie sie in Figur 2 zu sehen ist. Die Position des Filtergehäuses 62, so wie es in der Figur 1 zu sehen ist, ist als die primäre Position definiert, und die Position des Filtergehäuses 62, so wie sie in Figur 2 dargestellt ist, ist als die sekundäre Position definiert.
• Wenn sich das Gehäuse 62 abwärts bewegt und sich die Kolbenfläche 66 axial unter das distale Ende 118 der zweiten Buchse 60 bewegt, kann Fluid durch einen ringförmigen Austrittsschlitz 120, der zwischen der Kolbenfläche 66 des Gehäuses 62 und dem distalen Ende 118 der zweiten Buchse 60 definiert ist, radial nach außen fließen. Das Fluid fließt längs des Filtrationsmediums 32 nach abwärts und füllt den Sumpf 24 im Boden des Filtergehäuses 12. Wenn der Gehäusesumpf 24 gefüllt worden ist, fließt Fluid durch das Filtrationsmedium 82 und durch die Öffnungen 78 in dem ringförmigen Abschnitt 64 des Gehäuses 62 nach innen. Dann wird eine in dem rohrförmigen Abschnitt 64 definierte Kammer 122 gefüllt, und im Sumpf 24 nimmt der Druck zu, um den Membrankolben 92 nach oben zu bewegen, bis er an der ersten inneren Buchsenschulter 56 anliegt. Wenn sich das Ventilteil 90 axial relativ zum verengten Bereich 52 der ersten Buchse 48 bis zu einer Position bewegt hat, bei welcher die Öffnungen 102 frei werden, geht ein Fluß durch den verengten Bereich 52 der ersten Buchse 48 nach innen und durch die Auslaßöffnung 16 in der oberen Wand 18 des Filtergehäuses 12 nach außen.
• Wenn der Druck auf das Filter 10 abgebrochen wird, bleibt das Gehäuse 12 geflutet. Während aufeinanderfolgender Operationen bauen sich beim Fließen des Fluids durch das Filtrationsmedium 82 radial nach innen partikelförmige Materialien und andere Verunreinigungen, die im Fluid enthalten sind, an der Außenfläche des Filtrationsmediums 82 auf.
• Wie jedoch im Hinblick auf diese Offenbarung zu erkennen ist, definiert das rohrförmige Teil 64 des Filtrationsgehäuses 62 in Kombination mit der Kolbenflächenwand 68 des Gehäuses 62 und der durch die erste Buchse 48 definierten äußeren Schulter 58 die Kammer 122, die in diesen Teilen enthalten ist. Wenn der Druck und das Einbringen von Fluid durch die Einlaßöffnung 14 nach einer vorhergehenden Operation beendet worden sind, befindet sich das Ventilteil 90 in seiner primären Position, in der die Öffnungen 102 in dem verengten Bereich 52 der ersten Buchse 48 verschlossen sind.
• Wenn wieder Fluid durch die Einlaßöffnung l4 in das Filter 10 eingebracht wird, wird das Fluid in dieser Kammer 122 als Ergebnis der bei der Abwärtsbewegung des Filtergehäuses 62 abnehmenden Kammergröße komprimiert. Die Kolbenwand 68 des Gehäuses 62 nähert sich der durch die erste Buchse 48 definierten äußeren Schulter 58, und das Nettovolumen der Kammer 122 wird reduziert. Folglich wird der Druck in der Kammer 122 erhöht und hat die Wirkung, daß das Filtermedium 22 von Verunreinigungen gereinigt wird, die auf seiner Außenfläche 124 abgelagert worden sind.
• Wenn die Kolbenfläche 66 weiter nach abwärts gedrückt wird und die Kolbenfläche 66 das distale Ende 118 der zweiten Buchse 60 passiert, wird der Austrittsschlitz 120 existent und Fluid fließt durch diesen radial nach außen. Der Fluß strömt längs der Filtrationsmediumsfläche 124 weiter nach abwärts und es wird eine Reinigung der Fläche 124 ausgeführt. Die Verunreinigungen werden im Hinblick auf die Richtung des Fluidflusses im Sumpf 24 abgelagert.
• Der zunehmende Druck im Sumpf 24 bewegt dann den Membrankolben 92 nach aufwärts. Das Ventilteil 90 wird entsprechend nach aufwärts gedrückt, um die Öffnungen 102 in dem verengten Bereich 52 der ersten Buchse 48 freizugeben. Wenn dies auftritt, findet eine normale Filtration statt, wobei Fluid radial nach innen durch das Medium 82, durch die Öffnungen 48 in dem starren rohrförmigen Abschnitt 64 des Filtergehäuses 62, durch die Öffnungen 102 in dem verengten Bereich 52 der ersten Buchse 48 und nach außen durch die Auslaßöffnung 16 fliegt. Der normale Betrieb wird so lange fortgesetzt, als unter Druck stehendes Fluid an der Einlaßöffnung 14 eingebracht wird.
• Bei Beginn jedes neuen Zyklus wird bei der Aufwärtsbewegung des Ventilteils 90 der primäre Steg 112 von seinem Sitz an der Spülöffnung 22 angehoben. Von der unmittelbar vorhergehenden Operation oder einer Anzahl vorhergehender Operationen stammende Verunreinigungen im Sumpf 24 können durch die Spülöffnung 22 nach unten gehen, wenn der Bereich 116 reduzierten Durchmessers des Abstandsringkörpers 110 die Öffnung 22 passiert. Wenn einmal die sekundäre Position des Ventilteils 90 erreicht ist, liegt das sekundäre vorstehende Teil 114 am Sitz der Spülöffnung 22 an, so daß der Druck im Filter 10 aufrechterhalten werden kann. Es ist im Hinblick auf diese Offenbarung zu erkennen, daß die Beseitigung von Verunreinigungen im Sumpf 24 im Hinblick auf den die Spülöffnung 22 passierenden Bereich 116 verengten Durchmessers des Abstandsringkörpers 110 auch während der Bewegung des Ventilteils 90 von seiner sekundären Position zurück in seine primäre Position ausgeführt werden kann, wenn das unter Druck stehende Fluid beendet ist.
• Wie vorstehend erwähnt, kann der axiale Abstand zwischen den Stegen 112 und 114 variiert werden. Es kann auf diese Weise eine optimale Positionierung derart erhalten werden, daß eine gewünschte Unterdrucksetzung des Fluidsystems aufrechterhalten werden kann.

Claims (6)

1. Selbstreinigendes Fluidfilter (10), mit:

(a) einem Gehäuse (12) mit einer Eintritts- und Austrittsöffnung (14, 16) zum Eintritt bzw. Austritt eines unter Druck stehenden Fluids, wobei die Eintritts- und Austrittsöffnung in einer gemeinsamen Wand (18) mit Zwischenraum angeordnet sind,

(b) einer ersten Buchse (48), die sich von der gemeinsamen Wand (18) längs einer Achse des Gehäuses (12) erstreckt, wobei eine innere Kammer (96) der ersten Buchse (48) in Fluidverbindung mit der Äustrittsöffnung (16) steht, die erste Buchse (48) einen der Austrittsöffnung (16) naheliegenden verengten Bereich (52) und einen von der Austrittsöffnung (16) fernliegenden erweiterten Bereich (54) aufweist, und im verengten Bereich (52) der ersten Buchse (48) wenigstens eine Öffnung (102) ausgebildet ist,

(c) einer zweiten Buchse (60), die sich von der gemeinsamen Wand (18) erstreckt und einen Abschnitt des verengten Bereichs (52) der ersten Buchse (48) generell konzentrisch umgibt, um einen in Fluidverbindung mit der Eintrittsöffnung (14) stehenden, generell ringförmigen Raum (52) zu definieren, wobei die zweite Buchse (60) ein axial von dem erweiterten Bereich (54) der ersten Buchse (48) räumlich getrenntes distales Ende (118) aufweist,

(d) einem generell zylindrischen Filtergehäuse (62), welches den erweiterten Bereich der ersten Buchse (48) umgibt und für eine Ineinanderschiebungsbewegung in Abhängigkeit von unter Druck stehendem Fluid durch die Einlaßöffnung (14) relativ zum erweiterten Bereich (54) der ersten Buchse (48) zwischen einer primären Position, bei welcher ein von einem ersten Ende des Filtergehäuses (62) getragener Kolben (68) in dem ringförmigen Raum (72) aufgenommen ist und diesen verschließt, und einer sekundären Position, bei welcher der Kolben (68) außerhalb des ringförmigen Raumes (72) und axial zwischen dem distalen Ende (118) der zweiten Buchse (60) und der in dem verengten Bereich (52) der ersten Buchse (48) ausgebildeten wenigstens einen Öffnung (102) ist, um zu ermöglichen, daß ein durch die Einlaßöffnung (14) in das Gehäuse (12) eintretender Fluidfluß nach außen und durch das Filtergehäuse (62) und durch die wenigstens eine Öffnung (102) in die innere Kammer (96) der ersten Buchse (48) geht, wenn die wenigstens eine Öffnung (102) nicht verschlossen ist, ausgebildet ist,

(e) einer Einrichtung (84) zum Vorspannen des Filtergehäuses (62) in die primäre Position,

(f) einem Ventilteil (90), welches in dem verengten Bereich (52) der ersten Buchse (48) aufgenommen und für eine Ineinanderschiebungsbewegung relativ dazu zwischen einer primären Position, bei welcher die in dem verengten Bereich (52) der ersten Buchse (48) ausgebildete wenigstens eine Öffnung (102) verschlossen ist, und einer axial von der primären Position räumlich getrennten sekundären Position, bei welcher die in dem verengten Bereich (52) der ersten Buchse (48) ausgebildete eine oder ausgebildeten mehreren Öffnungen (102) frei ist oder sind und einen Fluidfluß in die innere Kammer (96) ermöglicht oder ermöglichen, ausgebildet ist, und

(g) eine auf die Bewegung des Filtergehäuses (62) ansprechende Einrichtung (92, 94, 100) zum Treiben des Ventilteils (90) aus seiner primären Position in seine sekundäre Position, wenn durch die Eintrittsöffnung (14) ein Fluidfluß eingebracht wird, um das Filtergehäuse (62) aus seiner primären Position in seine sekundäre Position zu treiben, und zum Treiben des Ventilteils (90) aus seiner sekundären Position in seine primäre Position, wenn der Fluidfluß durch die Eintrittsöffnung (14) unterbrochen wird, um der Filtergehäusevorspanneinrichtung (84) zu ermöglichen, das Filtergehäuse (62) aus seiner sekundären Position in seine primäre Position zu treiben,

wobei bei einem Wiederbeginn des Fluidflusses durch die Einlaßöffnung (14) eine Verschiebung des Filtergehäuses (62) bei einem Verschlossenbleiben der einen oder mehreren Öffnungen (102) einen auf das Filtergehäuse (62) wirkenden Rückdruck und eine umgekehrte Bewegung des durch dieses hindurchgehenden Fluids bewirkt, um das Filtergehäuse (62) von darin enthaltenen Verunreinigungen zu säubern.

2. Selbstreinigendes Fluidfilter (10) nach Anspruch 1, wobei das Filtergehäuse (62) innen durch einen rohrförmigen Abschnitt (64) begrenzt ist, der eine ringförmige Kammer (122) zwischen sich und dem verengten Bereich (52) der ersten Buchse (48) definiert, wobei Öffnungen (78) in dem rohrförmigen Abschnitt (64) des Filtergehäuses (62) vorgesehen sind, wobei bei einem Wiederbeginn des Fluidflusses durch die Eintrittsöffnung (14) der Verschluß der im verengten Bereich (52) ausgebildeten Öffnung (102) fortbesteht, das Ventilteil (90) in der primären Position bleibt und die ringförmige Kammer (122) sich in der Größe reduziert, wenn das Filtergehäuse (62) eine Ineinanderschiebungsbewegung relativ zu dem erweiterten Bereich (54) der ersten Buchse (48) erfährt, um dadurch Fluid in der ringförmigen Kammer (122) durch die Öffnungen (78) im rohrförmigen Abschnitt (64) in das Filtergehäuse (62) zu treiben, um das Filtergehäuse von darin enthaltenen Verunreinigungen zu säubern.

3. Selbstreinigendes Fluidfilter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ventilteilvorspanneinrichtung (104) aufweist:

(a) einen Ventilkolben (92), der dem Druck des in die Eintrittsöffnung (14) eintretenden Fluids ausgesetzt ist, wenn das Filtergehäuse (62) gegen seine sekundäre Position getrieben wird, wobei der vom Filtergehause (62) getragene Kolben das im erweiterten Bereich (54) der ersten Buchse (48) aufgenommene distale Ende (118) der zweiten Buchse passiert, wobei der Ventilkolben (92) operativ für eine Hin- und Herbewegung relativ zur ersten Buchse (48) mit dem Ventilteil (90) verbunden ist, und

(b) eine Vorspanneinrichtung (104) zum Vorspannen des Ventilteils (90) in dessen primäre Position.

4. Selbstreinigendes Filter (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Ventilteil (90) eine dritte Buchse aufweist.

5. Selbstreinigendes Filter (10) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei in dem Gehäuse (12) an einem der gemeinsamen Wand (18) gegenüberliegenden Ende ein Sumpf (24) definiert ist, und wobei in einer der gemeinsamen Wand (18) gegenüberliegenden Wand (20) des Gehäuses (12) eine Spülöffnung (22) ausgebildet ist.

6. Selbstreinigendes Filter (10) nach Anspruch 5, mit einem Spulenventil (110), das operativ mit dem Ventilteil (90) für eine Bewegung durch die Spülöffnung (22) verbunden ist, wobei das Spulenventil (110) einen primären und sekundären ringförmigen Bereich (112, 114) und einen die ringförmigen Bereiche (112, 114) miteinander verbindenden Bereich (116) verengten Durchmessers aufweist, wobei der primäre und der sekundäre ringförmige Bereich (112, 114) jeweils einen Fluidfluß vom Gehäuse (12) durch die Spülöffnung (22) ausschließt, wenn das Ventilteil (20) seine primäre bzw. sekundäre Position einnimmt, und wobei der Bereich (116) verengten Durchmessers einen Fluidfluß vom Gehäuse (12) ermöglicht, wenn das Ventilteil zwischen seiner primären und sekundären Position hindurchgeht.