CN100409919C - 具有性能增强特征的离心式过滤器 - Google Patents
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Abstract
一种用于安装流体引导头的易处置的离心式流体过滤器，包括具有限定了中空腔的封闭底座和侧壁的壳体。在中空腔内设置了过滤介质，螺母板连接到壳体上以封闭过滤介质。螺母板包括多个流入口，以及延伸到过滤介质中的凸角式套筒。在过滤介质上连接了包括有凸缘部分和套筒部分的端板。流体过滤器包括具有第一部分和第二部分的弹性体阀，第一部分位于凸缘部分与流入口之间，而第二部分位于套筒部分与凸角式套筒之间。阀提供了防回流性能，并与凸角式套筒相配合地提供了过滤介质旁通性能。
Description
技术领域
本发明大体上涉及一种流体过滤器的设计和构造，其包括有助于降低流体过滤器的总成本的各种设计选择和选项。这些选择和设计选项包括构件和特征部件的设计和重新设计，以及用于构建流体过滤器的整体制造方法。
背景技术
流体过滤器设计中的一项考虑是成本控制。例如，由于用于燃油过滤器和润滑油过滤器具有较高的市场用量，因此对于大客户如运输行业的管理者来说，即使相对较小的成本削减措施也能累计达到显著的节约。如果对典型或传统的流体过滤器进行设计和重新设计的改进导致能够省掉一个或多个构件，那么从省掉一个构件及其相关成本以及省掉与该构件有关的一个或多个装配步骤的观点来看，可以实现成本节约。当在构建流体过滤器所必须进行的制造和装配步骤中进行改进而带来了成本节约时，这些成本节约在人力费用方面是很显著的。
在流体过滤器组件的设计和重新设计中的一项考虑是，流体过滤器结构是制成为非金属的还是主要是非金属的。主要是非金属、优选全部为塑料的流体过滤器设计被视为“易处置的”，这是因为它可根据所选用的材料而被焚烧处理或被回收利用。通过提供可被焚烧的构造，过滤器的结构质量就可被降低到很小体积的灰烬，这就限制了填埋垃圾的增加。用于“处置”的其它选择是回收利用在构造流体过滤器中所使用的塑料。目前，在流体过滤器的构造基本上为全塑料时，它通常被称为具有“对环境友好的绿色设计”。
在认识到采用主要为全塑料的流体过滤器构造和减少构成流体过滤器的构件数量方面的价值之后，本发明即针对这两个目标进行研制。如本文所述，本发明提供了大量的设计改进，各种改进均具有独立的价值，使得它可独立于任何其它的改进而结合于其中。然而，许多本发明的改进因其设计的兼容性而可被一起结合到重新设计的流体过滤器中。根据本发明的流体过滤器的改进可被视为是新颖的和可接受的。
发明内容
根据本发明的一个实施例的用于安装流体引导头的流体过滤器包括：具有限定了中空腔的封闭底座和侧壁的壳体；形成了敞开内部并设置在中空腔内的过滤介质；连接到壳体上并构造和设置成封闭了过滤介质的螺母板，螺母板形成了多个流入口，并包括延伸到敞开内部中的套筒，套筒提供了流出管道；与过滤介质相连并包括凸缘部分和套筒部分的端板；以及具有第一部分和第二部分的弹性体的流量控制阀，第一部分位于端板的凸缘部分与流入口之间，第二部分位于端板的套筒部分与螺母板的套筒之间，其中，第一部分提供了防回流性能，第二部分与套筒相配合地提供了过滤介质旁通性能。
本发明的一个目的是提供一种改进的流体过滤器。
从下述描述中可以清楚本发明的相关目的和优点。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的流体过滤器的透视图。
图2是图1所示流体过滤器的全剖正视图。
图3是构成了图1所示流体过滤器的一部分的罐体的全剖正视图。
图4是构成了图1所示流体过滤器的一部分的螺母板的全剖正视图。
图5是根据本发明的图4所示螺母板的顶视平面图。
图6是显示了流通口的图5所示螺母板的一部分的放大顶视平面图。
图7是显示了环形承压肋的图4所示螺母板的一部分的全剖局部正视图。
图8是备选螺母板设计的全剖局部正视图，其显示了与图7中所用类似的多个承压肋。
图9是构成了根据本发明流体过滤器的一部分的顶部端板的透视图。
图10是结合有图9所示顶部端板的流体过滤器的局部正视图。
图11是构成了根据本发明的改进特征的防回流阀和旁通阀组合的透视图。
图12是图11所示阀的全剖透视图。
图13是带有用于与图11所示阀配合操作的根据本发明的凸角式套筒的螺母板的底面透视图；
图13A是根据本发明的一种备选螺母板套筒构造的全剖横截面形式的顶视平面图。
图13B是根据本发明的一种备选螺母板套筒构造的全剖横截面形式的顶视平面图。
图13C是根据本发明的一种备选螺母板套筒构造的全剖横截面形式的顶视平面图。
图13D是根据本发明的一种备选螺母板套筒构造的全剖横截面形式的顶视平面图。
图14是根据本发明的结合有处于端板与螺母板之间的直接式密封件的流体过滤器的全剖局部正视图。
图15是根据本发明的提供有另一改进特征的流体过滤器和螺母板组合的分解视图。
图16是根据本发明的流体过滤器的不连续的局部分解透视图。
图17是图16所示流体过滤器的透视图。
图18是根据本发明的流体过滤器的部分剖开的透视图。
图19是图18所示流体过滤器的透视图。
图20是显示了根据本发明的改进螺母板边缘形状和密封组件的全剖局部正视图。
图21是根据本发明的流体过滤器改进的局部正视图。
图22是提供了根据本发明的另一流体过滤器改进的流体过滤器罐体的局部透视图。
图23是提供了根据本发明的另一流体过滤器改进的流体过滤器罐体的局部透视图。
图24是根据本发明另一实施例的流体过滤器端板的透视图。
图25是结合有图24所示端板的流体过滤器的全剖正视图。
图26是根据本发明另一实施例的一种备选螺母板的透视图。
具体实施方式
为了促进对本发明原理的理解，下面将参考图中所示的实施例并采用专用的语言来介绍这些实施例。然而应当理解，本发明的范围并不因此而受到限制，所示装置中的这些变化和进一步修改以及这里所介绍的本发明原理的这种进一步应用对于本发明所属领域的技术人员而言通常是容易被想到的。
参考图1-7，图中显示了根据本发明的流体过滤器20。在介绍图1-7时，将在说明流体过滤器20的结构和操作的上下文中公开作为流体过滤器20的一部分的流体过滤器改进。在图8中公开了其中一种流体过滤器改进的另一实施例，但其并未作为流体过滤器20的一部分。另外，图9所示的端板改进在图10中显示为结合在基于图2所示流体过滤器20型式的流体过滤器中。因此，从图1-7中的流体过滤器开始介绍，所示流体过滤器20是可完全易处置的、由模制塑料制成的离心式过滤器。流体过滤器20包括壳体或罐体21、螺母板22、过滤介质23和面密封件24。整体式壳体21包括封闭底座29和环形侧壁30，侧壁30终止于形成了环形敞开端32的环形自由边31中。自由边31形成了用于与螺母板22相连的唇缘33。封闭底座29和侧壁30相互配合而形成了中空内部34。底座29和侧壁30的内表面形成有一系列间隔开的肋35，其设计成可为壳体21提供附加的强度和刚度。凹口29a构造成具有单向1/2英寸的打入特征，其仅允许取下流体过滤器20。
在图4-7中详细地显示了图1和图2所示的整体式螺母板22。在图8中显示了一个稍有不同的螺母板39。图8的图示被包含为本公开的一部分，以便表明本发明的其中一个改进特征可被包含为不同螺母板设计的一部分，从而为所公开的创造性特征提供更广的范围和通用性。
现在来看图4，螺母板22包括形成有内螺纹孔41的安装部分40和环形侧壁42。侧壁42终止于环形自由端43处，并形成有位于内壁45与外壁46之间的环形通道44。通道44构造和设计成可容纳唇缘33，以便将壳体21与螺母板22牢固地连接在一起。壳体21与螺母板22之间的连接可通过旋转焊接或通过使用适当的粘合剂来形成，这便导致了能够收集和密封式包住过滤介质32。用于壳体21与螺母板22之间的连接的其它选择包括使用“Emabond”、超声波焊接，以及使用螺纹连接或可能采用卡口连接，以便利用四分之一圈或二分之一圈装配技术来简化装配工作。
由安装部分40和侧壁42形成的螺母板22的内表面包括与肋51同心的圆柱形套筒50，以及一系列间隔开的肋51。这些肋51被包括进来以便为螺母板22提供附加的强度和刚度。由于壳体21和螺母板22打算采用全塑料的构造，并且考虑到流体过滤器的增压，因此使这些塑料部件具有额外的强度和刚度是有利的。由于肋35和51可被容易地模制成为其相应构件的一部分，并且由于模制塑料的构造，因此肋35和51的增加不会带来显著的成本增加。
为了在围绕螺孔41的壁部分与安装部分40的外壁之间提供结构支撑，提供了辐射模式的连接肋52(见图5)。为了使通过螺母板22而进入的入流被过滤介质23所处理，由安装部分40形成了一系列的开口53。在相邻连接肋52的交替对之间设置了一个开口53。根据图5的图示，设置了总共16个连接肋52，它们以螺孔41为中心沿辐条状阵列等距地间隔开，并且从孔41的轴向中心线向外辐射出去。由16个连接肋52形成的16个三角形凹部54提供了用于8个泪珠形流通口53的位置。相邻流通口53之间的间隔是均匀的，使得螺母板结构呈周向对称，如图5所示。
当在离心式流体过滤器中采用金属螺母板时，假定选择了适当的材料和厚度，那么该材料强度通常排除了与强度和刚度有关的任何担心。在使用金属螺母板时，流通口通常是圆形的(即圆柱形孔)，这是因为它是可被冲压到螺母板中的最方便的形状。然而，当需要使用全塑料的流体过滤器构造时，例如针对根据本发明的流体过滤器20来设计时，任何金属螺母板都可用模制的塑料螺母板来代替。这又要求对结构进行设计变更，以便提供因材料变化所必需的强度和刚度。这就是螺母板22为何包括有加强件如一系列的肋51和连接肋52的部分原因。连接肋52的存在为流通口53提供了一定的间隔和间隙补偿。由于塑料螺母板22是整体的模制件，因此不要求进行精加工来形成流通口53。这些开口53模制到螺母板22中。尽管这些开口可被模制到每一对相邻连接肋52之间，然而这可能会削弱螺母板22。在如本发明所示地仅设置了8个开口53时，各开口53需要提供足够的投影流通面积，以允许有足够的流量到达过滤介质。等距隔开的模式保证了在过滤介质23外部的周围具有良好的流体分布。为了给每个开口53提供必需的流通面积，各开口53均具有如图5所示的锥形的泪珠形状，其在图6中更详细地示出。
除了全塑料流体过滤器构造可使流体过滤器成为“易处置的”优点以外，将流体过滤器20的某些构件从金属的变成塑料的还可能会造成其它的设计变更。这些设计变更可能会导致省掉现有技术流体过滤器所要求的一个或多个构件。作为一个这样的例子，考虑到金属螺母板是现有技术流体过滤器的一部分，可以在螺母板的螺孔周围设置密封件，以便在围绕着螺母板所容纳的螺纹柱脚周围的安装头上形成密封。尽管螺纹接合可防止泄漏，但这并未得到保证，采用围绕着该螺纹式相互配合的环形密封提供了防止流体泄漏的额外安全性。
在图7中显示了本发明所提供的并通过变更为塑料螺母板来实现的一项改进。围绕着螺孔41的环形上表面57包括有凸起的环形指状部分或承压肋58。暂时不考虑承压肋58的锥度，它通常是圆柱形的并围绕着孔41不间断且完整地延伸。如图7所详示，在承压肋58的两侧设有环形间隙通道59和60。在承压肋58轴向受压时，间隙通道59和60为承压肋58提供了膨胀空间。承压肋58轴向地延伸到表面57之上，使得在螺母板22的安装部分40被向上拉到容纳了流体过滤器20的安装头上时，承压肋58因对接力而受压，并且能够被压平或变平，从而使该突出的承压肋58变形或受压挤，这部分地归因于其材料性能，部分地归因于其尺寸、形状和位置。承压肋58的压挤或压缩可使其膨胀，间隙通道59和60为该膨胀提供了空间。使用承压肋58可允许省掉通常与离心式流体过滤器相关的较小内密封件或内垫圈。
在图8中显示了不同的模制塑料螺母板39，这里有三个塑料指状部分或承压肋62a，62b，62c，各承压肋具有略有不同的轴向高度。该图示用于表达这样的概念，即承压肋或指状部分的数量可以是一个、两个或三个，或甚至可构思为超过三个。该图示还用于表达这样的概念，即模制塑料的承压肋可结合到其他型式的螺母板中，并不限于螺母板22的型式。具有多个用于密封的塑料承压肋的一个明显优点在于，当过滤器连接或安装到安装头上时，需要有额外的扭矩来压挤第二或第三承压肋。因此，在安装了流体过滤器且当这一系列承压肋被压挤时，就可以感觉到与扭矩有关的反馈。另外一项优点在于，多个承压肋提供了额外的密封完整性，在单个承压肋未能以所需的密封接触而与整个表面正确接合时尤其如此。
可以省掉围绕着螺母板-安装头螺纹连接的内密封件或垫圈的一项优点在于消除了构件的成本。相关的优点包括减少了安装或封装垫圈的人力成本，并且消除了无法提供所需构件或者所需构件在安装前丢失的任何风险。
现在来看图9和10，图中显示了根据本发明的易处置的离心式流体过滤器的另一改进。图9公开了顶部端板70，其包括被模制在上表面73中的肋71和支座(standoff)72。可以预见，虽然肋71和支座72的具体功能不同，并且可以在技术上相互间独立地设置，然而端板70同时包括有肋71和支座72。例如，肋71提供了独立于由支座72所提供功能的一项功能。由于这两者相互间独立，因此适当的端板如端板70可包括肋71或支座72，或者同时包括这两者。
另外，在改进的顶部端板70的上下文中可以注意到，该特定改进、即肋71或支座72或这两者可用作作为流体过滤器20的一部分的唯一改进，或者可与其它的改进一起使用。由于流体过滤器20包括螺母板22并且由于螺母板22可被解释为流体过滤器20的必要部分，因此图9所示的改进可认为是新的流体过滤器74(见图10)。然而，流体过滤器20和流体过滤器74是基本上相同的，实际上，体现于流体过滤器74中的若干特征与流体过滤器20是一致的。关键点不在于要表明这两种流体过滤器是不同的。相反，关键点在于要表明，根据被包含在任何特定流体过滤器中或者从中被排除的任何改进，实际的流体过滤器构造可能稍有变化，这样就可被标示不同的标号。与该说明一致的是，除了螺母板之外，图10所示的流体过滤器74与流体过滤器20的构造大致相符。螺母板22(见图4)包括圆柱形套筒50，尽管该螺母板设计可为流体过滤器74所接受，然而也可以使用新型式的螺母板(见图13)。螺母板22与螺母板75之间的主要差异在于，套筒50是圆柱形的，而套筒76具有凸角式设计，一共有四个凸角。
顶部端板70是带有中空内套筒77和同心的径向凸缘78的整体式模制塑料部件，端板70的上表面73包括有肋71和支座72。不管选择了哪个或哪些特征，它们的设置都优选具有周向上的均匀性和对称性。在图9的图示中设有16个肋和8个支座。这些肋等距地间隔开并设置成辐射的辐条状阵列，从大致相邻于内缘79的位置延伸到大致相邻于外缘80的位置。支座72等距地间隔开，并刚好位于外缘80的内部。
可以设想，过滤介质23即所谓的“介质包”将被嵌入到端板70的衬面81中或粘合到其上。现有技术的端板设计通常用于执行以下一项或多项功能。这些功能包括封闭过滤介质的端部，使过滤介质的褶部保持适当地间隔开，以及支撑弹簧以将过滤介质保持在螺母板上，从而形成了到螺母板上的密封并容纳了旁通阀。
对润滑油的或燃油的流体过滤器的其中一项考虑是需要使顶部端板与螺母板保持间隔开，使得螺母板中的流体流入口不会通过与端板表面相接触而被关闭。所设计的支座72用于在上表面73与螺母板75之间保持可接受的间距。应当注意的是，支座72的轴向高度设定成使得能够形成接触并产生所需的间距。
当流体过滤器设计20或74被用于润滑油应用中时，流动肋71用于阻挡任何防回流阀关闭通到旁通阀中的流路。这些特征和特性将在其它构件的重新设计以及流体过滤器改进的上下文中更详细地介绍。
参见图10-13，图中显示了根据本发明的用于流体过滤器的另一改进。图11和12公开了整体式的弹性体阀85的构造，其构造和设置成可将防回流阀和旁通阀的功能组合在一起。尽管这些功能可与流体过滤器的其它结构特征相配合地执行，然而阀85仍然代表着对流体过滤器构造的改进。
阀85包括大致圆柱形的套筒86，以及在端部88的附近与套筒86形成一体式构造的辐射状凸缘87。凸缘87包括一对环形部分89和90，它们朝向包括有环形肋92的中间部分91倾斜和汇合，并与之相邻接。阀85所用的弹性体材料的弹性使得它可作为流体过滤器的一部分来操作。
参见图10，阀85安装在流体过滤器中，用来说明阀85的功能的适当流体过滤器是流体过滤器74。尽管流体过滤器20在许多方面都是类似的，然而使用螺母板75来解释阀85的使用是很重要的。从套筒86与螺母板75的凸角式套筒76之间的设计配合来看，图10所示流体过滤器74必须用作阀85的安装基础。如图10所示，流体过滤器74包括壳体21、螺母板75(见图13)和过滤介质23。流体过滤器74还包括有顶部端板70，其包括了所公开的肋71和支座72。在图13A-13D中显示了螺母板套筒76的备选构造。尽管螺母板套筒76a-76d各自不同地构造，然而如本文所示，它们均可与阀套筒86配合，以便实现旁通性能。
如图10所示，端板70连接到过滤介质23的上端，套筒77轴向向下地延伸到过滤介质的中空内部中。在该构造中，支座72与螺母板75的衬面相接触。这便在过滤介质23与螺母板75之间建立和保持了足够的间隙，使得螺母板中的流入口53未因与过滤介质对接而被关上。
通过倾斜部分90及其在流入口53上的定位来提供阀85的防回流特征。当因入流而存在着足够的流体力或压力差时，用作闭合翼片的凸缘部分90发生偏转，以允许流体在螺母板75与阀85之间流动。当流体力或压力被撤去或反向时，凸缘部分90弹性地回复到图10所示的关闭状态。
就阀85所提供的旁通特征或功能而言，首先应当注意到，套筒86设在凸角式套筒76的周围，并设置在端板70的中空套筒77与套筒76之间。如果采用了备选螺母板套筒的设计76a-76d中的任意一个，则存在相同的结构构造。这见于图13A-13D中。在过滤介质正确工作的正常操作状态下，在过滤介质的内部与外部之间存在着压力平衡。在这种状态下，套筒76的凸角95将套筒86固定在套筒77上，以关闭套筒77与套筒86之间的任何可允许入流走捷径或绕过过滤介质的流动路径。然而，如果流动限制发展并且需要或希望绕过过滤介质，那么阀86需要“打开”以实现这一所希望的旁通能力。由于此时存在因限制而产生的压力差，因此套筒86被拉至靠在凸角式套筒76上。这又产生了位于套筒77与套筒86之间的四个流通口或通道，并且完成了旁通功能。就目前或现有的设计而言，现有的流体过滤器通常设计具有橡胶的防回流阀和金属的旁通阀。作为示例，防回流阀可用于润滑油应用中，其中过滤器定向成水平的或敞开端向下，这就可在引擎关闭时允许油从过滤器中排出。当引擎关闭时，阀密封了螺母板的流通孔，以防止油反向地流出过滤器。旁通阀需要在达到过滤介质或中心管的破裂强度之前释放压差(其在冷启动期间产生，它是在操作期间或在过滤器被堵住时产生的峰值压力)。旁通阀的构造在设计上是类似的，其包括金属弹簧(螺旋状的或模压的)、柱塞和护圈。
就图13A-13D所示的螺母板套筒的备选示例而言，套筒76a是多边形的设计，使其横截面视图显示了与阀套筒86的内表面相接触的“角部”93a。从图13A的图示中可以理解，在相邻角部93a之间延伸的套筒76a的直边导致了形成于套筒76a与套筒86之间的空隙93b。如上文中关于凸角式套筒76所述的那样，这些空隙93b为套筒86的运动提供了间隙空间，以便形成旁通流动通道。在图13B中，套筒76b构造成设有肋94a，其与阀套筒86的内表面相接触。与肋94a以交错的顺序设置了通道94b。通道94b为套筒86的运动提供了间隙空间，以便形成旁通流动通道。
现在来看图13C，可以见到螺母板套筒76c包括支座96a，其构造和设置成相对于套筒76c的轴向长度是不连续的。套筒76c的主体形成了空隙96b，它们周向地设置在支座96a之间。空隙96b为套筒86的运动提供了间隙空间，以便形成旁通流动通道。
参见图13D，螺母板套筒76d构造成设有一组垂直肋97a，其在套筒轴线处汇合在一起，从而形成了辐条型式。设于相邻肋97a之间的间隙或空隙97b为套筒86的运动提供了间隙空间，以便形成旁通流动通道。
图10-13所示的设计改进采用了塑料，这允许设计可通过形成用于相应部件的轮廓外形来减少零件数量。就本发明和该特定改进而言，重要的是应当注意到，防回流阀和旁通阀现在被模制成一个整体部分，当结合有在优选实施例中如图13所示地包括有四个凸角的凸角式套筒76时，旁通阀可正确地起作用。阀85的旁通阀部分可通过两种方式来工作。首先，在正常操作期间它用作密封件，可以防止未被过滤的颗粒重新夹带在过滤油中。其次，该阀可在达到过滤介质或任何中心管的破裂强度之前打开，以释放压差。用橡胶来制造阀85的另一优点在于，它允许阀在较宽范围的压力和温度下正确地起作用。
参见图14，图中显示了本发明的另一改进。当螺母板22用在流体过滤器中时，套筒50提供了光滑的大致圆柱形的表面，其可用于密封，以防止未被过滤的颗粒绕过过滤介质。为了这样做，本发明提供了环形端板98，其产生了靠在套筒50上的内密封。端板98包括大致圆柱形的套筒99，以及连接到过滤介质23的上端101上的辐射状凸缘100。过滤介质23可通过各种技术而粘合到端板98上，包括将过滤介质23 “嵌入”到凸缘100中。该嵌入步骤通过首先加热凸缘100以软化塑料、然后迫使过滤介质的端部进入软化塑料中以允许其就地硬化来实现。通过相对于套筒50来正确地设置套筒99的尺寸和形状，就可以沿着其圆柱形接触面来形成干涉压配合。尽管被称为圆柱形，然而这两个套筒中的一个或两者的微小锥度将有助于干涉配合的装配，同时不会牺牲在大致圆柱形的表面上建立起适当的干涉压配合以实现充分密封的能力。
在该改进的上下文中，根据本发明，使用塑料允许相应的流体过滤器设计通过消除对密封垫圈的需求来减少构件的数量。尽管在该特定的密封界面处通常要求有垫圈，然而所公开的改进在螺母板套筒与端板套筒之间形成了大致圆柱形表面到圆柱形表面的接触，并且在干涉配合的帮助下建立了液密密封。该大致圆柱形的密封界面还可利用旋转焊接来形成，旋转焊接可保证在这两个部件之间形成永久性机械密封。可以被采用同时还不需要垫圈的其它连接方法是在这些表面之间设置粘合剂，或者在端板与螺母板之间采用螺纹配合，如图15详细地显示。
参见图15，图中显示了根据本发明的上面引用的流体过滤器改进。所示流体过滤器104(分解图)包括罐体105、过滤介质106、端板107、中心管108和螺母板109。尽管中心管108相对于端板107和过滤介质106的设计可以变化，尽管这些部件的构造和装配细节可以变化，然而该改进集中在中心管108的端部110的形式上。
端部110延伸到螺母板109的外表面之外并带有外螺纹，以用于螺纹式接合到螺母板109的螺孔111中。这便将过滤介质固定到螺母板上。另外，中心管110带有内螺纹，以用于与安装头(未示出)螺纹接合。尽管安装头可以有多种设计，然而重要的是，流体过滤器104的配合部分的轴向高度应与安装头的设计兼容，从而实现可靠和紧密的螺纹接合，同时密封了罐体105与安装头之间的界面。
参考图16-19，图中显示了根据本发明的其他的流体过滤器改进。在图16和17中公开了流体过滤器114，其包括罐体115、过滤介质116、延伸过一定高度的塑料螺母板117和塑料端板118。罐体115的封闭底座119包括用于定位端板118的缩短竖管120。该实施例集中在“嵌入”过滤介质端部的概念上，该过滤介质显示为折叠的大致圆柱形的元件。通过加热螺母板的朝内表面，塑料的外露面就被软化。一旦塑料足够软而可容纳过滤介质116的上端121时，就用力将该上端121推入到螺母板的软化塑料中。在塑料冷却的同时保持该组件，塑料硬化，并且在该过程中将过滤介质作为一个整体部分固定地连接到螺母板上。另外，过滤介质的敞开端被螺母板的塑料密封式封闭。这种制造方法不需要单独的顶部端板，并且不需要任何灌注混合物或粘合剂。可在过滤介质116的另一端122上使用这种相同的“嵌入”工艺。端部122被嵌入到塑料端板118中。
与流体过滤器114相关的其它设计特征包括内垫圈126的共模塑和外垫圈127的共模塑。另外，流入口128朝向螺母板117的外缘重新定位，因此如上所述，有足够的平面面积供过滤介质嵌入。参考图17可以注意到，罐体包括间隔开的一系列模制指状凹痕129，以便更容易地安装和取下。
现在来看图18和19，图中显示了稍有不同的流体过滤器132。该改进的重点仍是将过滤介质133嵌入到塑料部件中的制造概念和方法。在设计流体过滤器132时省掉了螺母板，使用了顶部的塑料端板134。用于连接到安装头上的螺纹135是中心管136的一部分。在采用了塑料罐体137的该设计中，过滤介质133的下端138被嵌入到罐体137的下表面139中。过滤介质的另一端140被嵌入端板134中。罐体137包括轴向握持肋141，以帮助安装和取下流体过滤器132。
现在来看图20，图中显示了根据本发明的用于流体过滤器的另一改进。流体过滤器145包括螺母板146，其可被构造和设置成类似于螺母板22，为了讨论该改进特征，已采用螺母板22作为螺母板146的基础。应当注意的是，针对图20所述的该改进特征被包括为图4所示螺母板22的一部分。
继续参见图20，环形螺母板146是整体式的模制塑料部件，其包括被构造和设置成可容纳环形垫圈148的环形上周边147。该周边147构造成设有外部的环形凸脊149，而内部的环形凸脊150与凸脊149径向向内地间隔开。垫圈148设在凸脊149与凸脊150之间，并可被共模塑地制成螺母板146的一部分。当将流体过滤器145连接到安装头(未示出)上时，垫圈148压在安装头的表面上，以便在垫圈148上在流体过滤器145与安装头之间形成液密密封。
为了在垫圈148被过度压缩之前提供机械阻挡，凸脊149从流体过滤器145中向上延伸出去，以便在凸脊150和垫圈148被过度压缩而变得太刚硬以至于不能保持有效密封所必需的弹性之前接触到安装头。凸脊149作为对接件或机械阻挡件的使用限制了流体过滤器145的行程，并同时在流体过滤器145被正确地安放和紧固在安装头上时提供视觉指示。
现在来看图21，图中显示了根据本发明的用于流体过滤器的另一改进。图21所示的用于流体过滤器154的改进包括使用塑料唇缘155(或套筒或套圈)，其可根据流体过滤器154的具体设计而连接到罐体157(或螺母板)的敞开端156上或者设置在其周围。流体过滤器154的内部包括某些类型的安装结构，其用于将流体过滤器154连接到安装头(未示出)上。安装头构造和设置有凸起的对接凸台，以便与被模制成整体式塑料唇缘155的一部分的齿形凸起158相接合。在图21中显示并使用了两个凸起158，或者可以仅使用一个凸起但仍可提供了改进。通过正确地设置和构造齿形凸起158，包括其相对于外部垫圈159的轴向高度和位置，以及通过正确地设定安装头凸台的位置和轴向高度，就会产生以下一系列事件。
当将流体过滤器154拧在安装头上时，垫圈159被逐渐拉动至密封式接触到安装头上。尽管将流体过滤器牢固地拧紧在安装头上是很重要的，然而垫圈159必须不能被过压而使其失去其弹性，并因此而失去其密封的有效性。恰好在流体过滤器154接近其相对于安装头的所需拧紧扭矩时，并且恰好在垫圈159接近其所需的压缩程度时，齿形凸起158就定位成与对接凸台相邻。流体过滤器154在安装头上的进一步拧紧推进使齿形凸起158与凸台接合，而凸台使齿形凸起朝向罐体的封闭端偏移。实际上，齿形凸起因唇缘155的偏移而向上拱到凸台上，一旦越过该凸台，就会产生可以听到的“卡嗒”声。该“卡嗒”声表示流体过滤器154已相对于安装头正确地安装。当使用两个凸起158时，第一个卡嗒声用作第一报警信号，表示几乎已经达到了所设计的拧紧扭矩。第二个卡嗒声表示流体过滤器已正确地安装。
现在来看图22和23，图中显示了根据本发明的用于流体过滤器的其它改进。首先来看图22，图中显示了用于流体过滤器的罐体162，其被构造和设置成具有一对斜面凸起163和164，它们用于通过使用平叶片工具如螺丝刀来取下流体过滤器。根据流体过滤器在安装头上的螺纹接合方向，斜面方向和抬高端面163a和164a限定了这些凸起163和164仅可用于将流体过滤器从安装头上取下来。
继续参见图22可以看到，罐体162的外表面165包括间隔开的一系列肋166，它们设置成可以更好地(人工)握住罐体，以便安装在安装头上和从安装头上取下来。另外，各肋166包括用于容纳过滤器扳手的夹紧臂的定位凹槽167。这些定位凹槽167可在使用过滤器扳手时促进安装和取下过程。
现在来看图23中的分解视图，流体过滤器的罐体170显示为包括有封闭底座171，其构造和设置有齿形支柱172。各齿175具有微小的曲率，从而能用作棘齿。只要希望能限制流体过滤器的取下操作并且防止未授权的用户能容易地取下流体过滤器，就可以使用齿形支柱172。
为了通过使用齿形支柱172来取下流体过滤器，必须使用独特的单向棘齿用六角螺母173。该螺母173包括位于其内部的一对相对的凸台174(显示了其中一个，另一个与之隔开约180度)。各凸台174相对于六角螺母的相应直边具有微小的角度或锥度(非垂直的)。通过这种方式，各凸台构造和设置成可在支柱172上实现棘齿接合(单向的)模式中。支柱172上的齿175和两个凸台174的几何形状意味着螺母173是单向螺母，并且在使用该特征时仅允许使用者取下流体过滤器。
现在来看图24和25，图中显示了另一端板180。端板180包括上部径向凸缘181、同轴套筒182和中心管183。尽管构成端板180的这三个部分优选由塑料模制成整体部件，然而端板180可由多个分开的构件制成，它们被整体地连接在一起以形成图24所示的实施例。
图1-23所公开和介绍的各种流体过滤器的改进和提高并未专门集中于流体介质的设计和构造上。然而应当理解，用于本发明用途的合适过滤介质可采用多种构造，并且可采用大量合适材料中的任何一种来制造。如图25所示，大致圆柱形过滤介质的其中一种结构应用是需要支撑过滤介质的内部，以防止因较高的压差而造成坍塌。这种危险随着过滤介质开始阻塞且压差变得更大而增大。为了解决这一特殊问题，大致公开于本文中的流体过滤器设计包括中心管，其至少部分地延伸到过滤介质的中空内部中。中心管设计成可提供所需的支撑，同时还在流体流过过滤介质之后为流体提供流出通路。
在本发明中，具体地参见图24和25，端板180的设计将中心管183集成到一个整体结构中，使得它与套筒182是同轴的，如图25所示。中心管183包括两个环形部分184和多个具有螺旋形状的连接部分185。中心管183所限定的内部与侧面一样是敞开的，从而能使流体经由螺母板套筒76(或76a-76d)和螺孔自由地流到出口。用于端板180的中心管部分的其它结构设置也是可接受的，只要它们具有大致圆柱形的形状和足够的流通面积以便应付大量的流体即可。
在图24的图示中，上部径向凸缘181包括一系列向外辐射的肋186，其在数量、尺寸和间距上类似于端板70的肋71。端板70与端板180之间在形式或功能上的唯一区别在于，端板180不包括任何与支座72相当的支座，并且端板180包括中心管183。就从上部径向凸缘181中省掉任何支座而言，应当注意到，图25包括改进的螺母板187(见图26)，该螺母板187包括有支座。参见图25和26可以看到，流体过滤器组件188包括图26所示的螺母板设计，其中除了支座189以外，螺母板187实际上与螺母板22相同，或者与螺母板75相同，或者与具有如图13A-13D所示任何套筒型式的螺母板相同。再次参见图25，可以注意到，作为端板一部分的支座如支座72现在是改进螺母板187的一个整体部分，并被显示为支座189。支座72的间隔功能通过图25的流体过滤结构中的支座189来执行。
尽管在附图和上述介绍中详细地显示和描述了本发明，然而本发明应被视为是示例性的并且在特征上不受限制，应当理解到，在上文中仅仅显示和介绍了优选实施例，属于本发明精神内的所有变化和修改都希望受到保护。
Claims (10)
1. 一种构造和设置成用于安装流体引导头的流体过滤器，所述流体过滤器包括：
具有限定了中空腔的封闭底座和侧壁的壳体；
形成了敞开内部并设置在所述中空腔内的过滤介质；
连接到所述壳体上并构造和设置成封闭了所述过滤介质的螺母板，所述螺母板形成了多个流入口，并包括延伸到所述敞开内部中的套筒，所述套筒提供了流出管道；
与所述过滤介质相连并包括凸缘部分和套筒部分的端板；和
具有第一部分和第二部分的弹性体的流量控制阀，所述第一部分位于所述端板的凸缘部分与所述多个流入口之间，所述第二部分位于所述端板的套筒部分与所述螺母板的套筒之间，其中，所述第一部分提供了防回流性能，所述第二部分与所述螺母板的套筒相配合地提供了过滤介质旁通性能。
2. 根据权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述壳体的封闭底座构造和设置成具有对接斜面，其可与刀形工具配合操作，以便于将所述流体过滤器从所述流体引导头上取下来。
3. 根据权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述壳体构造和设置成具有多个握持肋，以便于将所述流体过滤器从所述流体引导头上取下来。
4. 根据权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述壳体构造和设置成具有环形凹部，其可与过滤器拆卸扳手配合操作，以便于将所述流体过滤器从所述流体引导头上取下来。
5. 根据权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述壳体的封闭底座构造和设置成具有棘齿支柱，其可与棘齿螺母配合操作，以便于将所述流体过滤器从所述流体引导头上取下来。
6. 根据权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，各流入口具有泪珠形的周边。
7. 根据权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述流体过滤器包括面密封件，所述螺母板包括上部周边，其被构造和设置成具有内部环形凸脊和外部环形凸脊，其中所述面密封件设于所述内部和外部环形凸脊之间，所述外部环形凸脊在轴向上高于所述内部环形凸脊，以用作针对所述流体引导头的对接阻挡件。
8. 根据权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述端板的凸缘部分包括多个流动肋。
9. 根据权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述端板的凸缘部分包括多个支座。
10. 根据权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述螺母板套筒是凸角式套筒。
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