CN101779011B - 带板簧驱动的流量控制阀 - Google Patents

Abstract

具有阀驱动突起的滤芯，所述阀驱动突起具有滑动表面，该滑动表面用于与阀接合，且为锥形，因此滑动表面的与阀接合的第一部分宽于滑动表面的与阀接合的第二部分，且所述第一部分在所述第二部分之前先与所述阀接合。所述阀可位于过滤器外壳的任何流体通道中，该阀包括多个弹簧臂。该弹簧臂与所述滑动表面之间的接合产生了开启所述阀的上举力。

Description

带板簧驱动的流量控制阀

优先权信息

本PCT国际申请由康明斯过滤IP公司提出，并要求申请号为11/839025、名称为“带板簧驱动的流量控制阀”、申请日为2007年8月15日的美国专利申请的优先权。

技术领域

本发明属于过滤领域，更特别地，属于过滤系统领域，这种过滤系统具有这样一种机制：有助于确保所用的过滤器满足制造业规范和需求，并防止差的、不建议使用的过滤器用于发动机上。

背景技术

许多发动机制造商建议将特别的过滤器与他们的每款发动机一起使用，以过滤发动机中所用流体。但是这样的话，当过滤器被周期性地取出时，就产生了问题。常常会有人用差的、不建议使用的过滤器来替换原有的过滤器。作为回应，有些过滤系统如燃料过滤系统被设计为需要使用专用的过滤器。在燃料过滤系统中，这些没有过滤器就不能运转的过滤系统不仅需要安装过滤器，而且必须安装正确的过滤器，这样才能让燃料流向发动机。

发明内容

本发明提供了一种过滤系统，该过滤系统可以防止人们将不建议使用和/或差的滤芯用于过滤系统中。所述过滤系统可用于过滤发动机中使用的流体，例如燃料、润滑油、液压液和空气，该过滤系统还可用于其它需要流体过滤的场合。当在发动机中进行燃料过滤时，如果安装了不正确的滤芯或者完全没有安装滤芯，那么发动机将不能运转。

在一个实施方式中，滤芯包括滤料，阀驱动突起与所述滤料相连，该阀驱动突起用于驱动与所述过滤器外壳一起使用的过滤器外壳的阀。所述阀驱动突起具有与阀接合的滑动表面，该滑动表面为锥形，因此滑动表面的与阀接合的第一部分宽于滑动表面的与阀接合的第二部分，且所述第一部分在所述第二部分之前先与所述阀接合。

所述阀驱动突起的形状使得所述滑动表面的宽度在与滤芯的安装方向相反的方向上变窄。这种形状与设在阀上的弹簧臂的弹力结合，在弹簧臂上形成了水平和竖向力，竖向力将阀向上举起，与滤芯的安装方向相反，从关闭位置举起到打开位置。

所述滤芯与过滤器外壳相连，该过滤器外壳包括流体通道和阀，阀控制着流体通道内的流体流动。所述阀包括具有多个弹簧臂的塞子，该多个弹簧臂伸向塞子的中心轴线。每个弹簧臂具有面向所述中心轴线的接合部分，该接合部分界定了具有最大宽度的参考开口。固定器将所述塞子保持在所述流体通道中，该固定器具有与所述中心轴线同轴的开口。所述固定器开口具有的最大宽度大于由所述接合部分界定的所述参考开口的最大宽度。所述阀驱动突起可以伸过所述固定器开口、进入与弹簧臂的接合，迫使弹簧臂离开，直到所述接合部分与所述滑动表面接合为止。

所述阀驱动突起可以与滤芯的任何部分连接，该部分适于与所述阀接合。同样地，所述阀可以安装在过滤器外壳的任何流体通道中。

附图说明

图1为过滤组件的剖视图，所述组件包括位于过滤器外壳中的滤芯；

图2为位于竖管上部的流量控制阀的透视剖视图，图中阀处于关闭位置；

图3为图1中部分3的放大图，图中流量控制阀处于打开位置；

图4为类似于图3的局部放大图，展示了滤芯上的阀驱动突起的一个可选实施例；

图5为类似于图3的局部放大图，展示了滤芯上的阀驱动突起的另一可选实施例。

具体实施方式

图1展示了过滤组件10，例如燃料过滤组件，该组件用于在流体到达保护系统(例如燃油喷射泵和燃油喷射器)之前，对流体(例如燃料)进行过滤。组件10包括过滤器外壳12，该外壳12可将滤芯14接纳于其中，以便过滤流体。下文将要描述的过滤组件10为燃料过滤组件，被过滤的流体为燃料。但是，在适当情形下，这里描述的一个或多个概念也可应用于过滤其它类型的流体(如润滑油、液压液和其它液体以及空气)的其它类型的过滤组件。

过滤器外壳12包括外壳主体，该外壳主体具有侧壁16和端壁18。该侧壁16和端壁18界定了滤芯空间20，该滤芯空间20大到足以将滤芯14接纳于其中，端壁18构成滤芯空间20的闭合末端。所述外壳主体具有开口端22，该开口端通常与所述端壁18相对，使用中的开口端被盖子(未图示)封闭，这盖子关闭所述滤芯空间20。所述外壳主体还包括入口(未图示)，该入口可以延伸，例如通过侧壁16延伸，要被过滤的燃料通过所述入口进入滤芯空间20，所述外壳主体还包括出口26，图中出口26从端壁18伸出，燃料通过该出口26排出。必须指出，过滤器外壳12也可以有与以上描述不同的其它结构。

竖管30固定至端壁18，并向上伸入滤芯空间20中、朝向开口端22。在图示实施例中，竖管30一般从其连接至端壁18的末端32到顶端34为中空的，从而界定了一个内流道36。该流道36与出口26相通，因此进入竖管30的燃料可以从竖管流入出口26并最终进入下游的保护系统。竖管30通常设置在外壳12的中心，且竖管30的中心轴线A-A通常与空间20的中心轴线同轴。

参见图1和2，流量限制阀50设置在竖管30的顶端34处，以控制进入竖管的燃料流量，并从而控制流向出口26的燃料流量。在一个实施例中，当没有安装滤芯或者安装了不正确的滤芯、且所述阀关闭时，所述阀50可以阻止所有燃料流入竖管30。当安装有滤芯14或其它合适的滤芯时，滤芯被设计成可以将阀驱动到打开位置，以允许最大流量的燃料进入竖管。

在可供选择的实施例中，当没有安装滤芯或者安装了不正确的滤芯、且所述阀关闭时，所述阀让限制燃料流量进入竖管30。这种对流量的限制可以允许润滑下游构件如燃油泵，但不足以使发动机运转。

竖管30的顶端34是敞开的，阀50合适地固定在敞开的顶端处，如图1和2所示。阀50包括阀座52、固定器54和塞子56。

在竖管30的内表面上靠近顶端34处形成有周向凸脊58。阀座52包括圈60和多个(例如四个)分离的腿62，这些腿从圈60向下伸出。所述腿与所述圈60相对的末端包括凸缘64，该凸缘64朝向外部、与凸脊58形成卡扣连接，以将阀座52保持在竖管上，并使圈60保持在略高于顶端34的位置。阀座52可以通过任何一种合适方式固定在竖管上，所述合适方式包括卡扣连接，或者通过粘结剂或热粘接等方式与竖管粘接在一起。

参见图2和3，圈60包括中心开口66，燃料流过该中心开口。斜面68环绕着所述开口66，当塞子处于关闭位置时，所述塞子56坐在斜面68上。塞子被向上举起后，斜面68还帮助引导塞子56、使其回到所述关闭位置。

固定器54包括具有第一圆柱部分72的套筒70，所述第一圆柱部分72具有底部，该底部坐落在顶端34上。固定器54可以通过任何方式固定在竖管上，所述合适方式例如卡扣连接，或者通过粘结剂或热粘接等方式与竖管粘接在一起。第一圆柱部分72的内表面与腿62的向外的表面紧密配合。套筒70还包括第二圆柱部分74，该第二圆柱部分74的直径小于所述第一圆柱部分72的直径，从而在该两部分72、74之间形成了一个肩部76。顶壁78位于第二圆柱部分74的顶端，孔80穿过所述顶壁78，使固定器54的外部与其内部相通。

此外还形成有一个或多个穿过所述第二圆柱部分74的流通孔82，该一个或多个流通孔82靠近肩部76和与第一圆柱部分72的接合处。图示实施例中有4个流通孔82，但是也可以设计更少或更多的这种孔。另外，在第二圆柱部分74的内表面上、流通孔82的上方，形成有多个突出部84。这些突出部向上伸向所述顶壁78。当移去滤芯、导致塞子56从所述阀驱动突起移开时，突出部84与塞子56接合。因此，突出部84可向内伸出足够的距离、以便在滤芯被移去时与所述塞子接合。图示实施例使用了4个突出部84，即每个流通孔82上面设置有一个突出部84，不过也可以使用更少或更多的突出部。

如图2和3所示，固定器54与阀座52接合，这使部分72的内表面与腿62的向外的表面紧密配合，从而使固定器54的底端坐在所述顶端34上，且肩部76区域位于圈60的顶上。

可以预期的是，阀座52是可选可不选的。当没有所述阀座时，斜面68可以形成在竖管的末端34上，而塞子56将直接坐落到竖管上。

塞子56包括板部分90，该板部分90的形状与开口66的形状相对应。例如，开口66和板部分90可以为圆形，但也可以是其它形状。板部分90的直径稍大于开口66的直径，因此板部分90能够坐在处于关闭位置的斜面68上。在图示实施例中，板部分90基本为实心的，当坐在斜坡68上时，基本可以阻止任何燃料流通过开口66。在其它实施例中，板部分90和/或斜面68可被设计为，当板部分90坐在斜面68上时，允许限制燃料流量通过开口66。例如，限制燃料流量可以通过形成在板部分90上的开口、或者形成在板部分90和/或斜面68上的槽或通道流入，或者所述板部分与斜面之间可具有间隙公差，以便让流体通过，等等。

多个弹簧臂92从板部分90向上延伸，例如，图中有四个弹簧臂92，但其实也可以采用更多或更少的弹簧臂。在图示实施例中，弹簧臂92与板部分90形成为一体，不过所述弹簧臂92也可单独形成并连接至所述板部分。板部分90和弹簧臂92由适于暴露在燃料或其它待过滤流体中的材料构成，例如金属或塑料材料。每个弹簧臂92均设置在两个相邻的突出部84之间。

弹簧臂92与阀驱动突起上的倾斜表面或锥面接合，从而将所述板部分90从所述斜面处向上举起，以打开所述阀，并让最大流量通过所述开口66。参见图3，每个弹簧臂92均包括倾斜部分94，该倾斜部分94连接至板部分90，并相对于轴线A-A以倾斜角度向上延伸。基本水平的部分96从倾斜部分94的顶端朝着轴线A-A向内延伸、伸向尖端98，该尖端98构成接合部分，钩部分100从尖端98处往回延伸、位于所述部分96的局部的上方。所述钩部分100构成向下倾斜的导向面102，该导向面在安装滤芯时可引导所述阀驱动突起。

现在介绍滤芯14，该滤芯包括用于过滤燃料的环形滤料150，固定至滤料150顶端的上端板152，和固定至滤料150底端的下端板154。端板152、154由合适材料如塑料构成。

滤芯适用于外压式过滤时，环形滤料150的内侧为滤芯14清洁或已过滤燃料的一侧，而滤料150的外侧则为脏的或未过滤燃料的一侧。在合适情形下，此处描述的概念也可应用于内压式过滤滤芯。另外须指出，此处描述的概念可以与其它滤芯设计一起使用，如多级滤芯。

下端板154包括竖管开口160，当安装有滤芯14时，该竖管开口160可让下端板154安装在竖管30之上。密封件162设在开口160中，以便密封住竖管的外表面，从而防止燃料泄漏。

参见图3，上端板152包括从板152的底面向下突出的阀驱动突起170。突起170与弹簧臂92接合、以将塞子56向上举起至打开位置，从而让燃料以最大流速通过开口66。

突起170为锥形结构，从水平方向测量的话，该锥形结构的宽度w向着端板152减小，这使得所述突起的宽度在与滤芯14安装方向相反的方向上变小。在图3中，突起170基本为菱形，具有外部的、周向连续的滑动表面172，该滑动表面172的宽度向上朝着端板152减小。图中的突起170是中空的，这减少了材料的用量。但突起170也可以是实心的或者部分中空的。

突起170的最大宽度w小于孔80的最大宽度，以便在安装滤芯14时可以让突起170通过孔80。此外，突起170的最大宽度w大于由弹簧臂92的尖端98界定的参考开口的宽度。

在安装有滤芯14时，突起170通过孔80延伸，并到达弹簧臂92。突起170与导向面102接合，使得弹簧臂92被径向向外推、弹簧臂之间的距离增大。这增加了由尖端98界定的参考开口的尺寸。突起170的底端174的形状有助于实现所述突起与所述导向面102之间的接合。如图3所示，底端174微呈圆锥形。

弹簧臂92被推开，直到尖端98的参考开口的尺寸略大于最大宽度w时为止，此时，所述尖端98开始在滑动表面172上滑动。由于弹簧臂92的弹力和滑动表面172的倾斜角度，在弹簧臂92上产生了竖直和水平分力。随着滤芯的继续安装，竖直分力使塞子56的板部分90被向上举离斜面68，从而打开所述阀。一旦阀被打开，燃料就可通过孔82流入开口66，并通过流道36流向出口26。处于完全打开位置后，尖端98返回其初始位置，从而卸载弹簧臂92，以免弹簧臂92定型。

除去滤芯14时，塞子56与滤芯一起被向上举起。当滤芯14被移去时，突出部84的底部将与板部分90的顶面接合，以迫使塞子56离开所述阀驱动突起170。接着塞子56将回落到阀座52上、到达关闭位置。

所述阀驱动突起也可有其它结构，只要所述突起能够推动负载之下的弹簧臂并形成作用在阀板上的上举力就行。例如，图4展示了基本为椭圆形的阀驱动突起200，而图5展示了基本为圆形或球形的阀驱动突起250。

此外，滑动表面172并不一定要是周向连续的。该滑动表面172可以是周向不连续的，形成若干个滑动表面节。这种实施方式在采用了大量的弹簧臂时特别管用，可以有效地生成基本连续的弹簧臂组成的环，以确保弹簧臂与滑动表面节之间的接合，且不必担心安装过程中的正确对齐。这种实施方式也在使用两个或多个宽的弹簧臂有效地形成基本连续的环时特别有用。但是当安装过程中弹簧臂与滑动表面节之间需要对齐时，周向不连续的滑动表面可以与附图中的塞子56结构一起使用。

图中，阀驱动突起从端板伸出。但所述突起可被固定至滤芯的其它部分，例如适于与阀接合的滤芯的中心管或其它部分。此外，所述阀不需固定在竖管上。所述阀可以固定在过滤器外壳的任何燃料通道中。例如，也可以使用不带竖管的过滤器外壳，该外壳具有靠近外壳底部的开口，并具有阀，该阀在位于滤芯端板底部上的突起的驱动下被打开。在合适条件下，也可使用底部装载式或旋转式过滤装置，其中，滤芯通过螺纹连接到过滤器外壳上。

以上是本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种滤芯，其包括：

滤料；以及

阀驱动突起，该阀驱动突起用于驱动要与所述滤芯一起使用的过滤器外壳的阀，该阀驱动突起具有用于与阀接合的滑动表面，该滑动表面为锥形，所述滑动表面与所述阀接合的第一部分宽于所述滑动表面的与所述阀接合的第二部分，且所述第一部分在所述第二部分之前与所述阀接合。

2.根据权利要求1所述的滤芯，其中所述阀驱动突起为菱形、椭圆形或者圆形。

3.根据权利要求1所述的滤芯，进一步包括连接至所述滤料的端板，且所述阀驱动突起从所述端板伸出。

4.根据权利要求3所述的滤芯，其中所述端板为上端板，所述阀驱动突起从所述上端板处向下延伸。

5.根据权利要求1所述的滤芯，其中所述滑动表面是周向连续的。

6.一种滤芯，其包括：

滤料；以及

阀驱动突起，该阀驱动突起用于驱动与所述滤芯一起使用的过滤器外壳的阀，所述滤芯具有与所述过滤器外壳相关的安装方向；所述阀驱动突起具有滑动表面，该滑动表面用于与所述阀的至少一部分滑动接合，且该滑动表面的宽度在与所述安装方向相反的方向上变窄。

7.根据权利要求6所述的滤芯，其中所述阀驱动突起为菱形、椭圆形或者圆形。

8.根据权利要求6所述的滤芯，进一步包括连接至滤料的端板，且所述阀驱动突起从所述端板伸出。

9.根据权利要求8所述的滤芯，其中所述端板为上端板，所述阀驱动突起从所述上端板处向下延伸。

10.根据权利要求6所述的滤芯，其中所述滑动表面是周向连续的。

11.一种过滤器外壳，用于与权利要求1或6所述的滤芯一起使用，所述过滤器外壳包括：

具有中心轴线的流体通道；以及

控制流体通道内流体流动的阀，所述阀包括具有板部分和多个弹簧臂的塞子，该多个弹簧臂伸向所述中心轴线，每个弹簧臂具有面向所述中心轴线的接合部分，用于与所述阀驱动突起的滑动表面接合，该接合部分界定了具有最大宽度的参考开口，该参考开口的最大宽度小于所述阀驱动突起的最大宽度；将所述塞子保持在所述流体通道中的固定器，该固定器具有与所述中心轴线同轴的开口，该固定器开口具有的最大宽度大于由所述接合部分界定的所述参考开口的最大宽度；且，所述阀具有斜面，当处于关闭位置时，所述塞子坐在所述斜面上。

12.根据权利要求11所述的过滤器外壳，其中所述阀还包括阀座，且所述斜面形成在该阀座上。

13.根据权利要求11所述的过滤器外壳，进一步包括竖管，该竖管界定所述流体通道，且所述阀与该竖管相连。

14.根据权利要求11所述的过滤器外壳，进一步包括多个突出部，该多个突出部与所述固定器相连，并向着所述中心轴线延伸，每个突出部均设置在一对相邻的弹簧臂之间。

15.一种组件，其包括：

过滤器外壳，该过滤器外壳包括：流体通道；控制流体通道内的流体流动的阀，所述阀包括具有多个弹簧臂的塞子，该多个弹簧臂伸向塞子的中心轴线，每个弹簧臂具有面向所述中心轴线的接合部分，该接合部分界定了具有最大宽度的参考开口；将所述塞子保持在所述流体通道中的固定器，该固定器具有与所述中心轴线同轴的开口，该固定器开口具有的最大宽度大于由所述接合部分界定的所述参考开口的最大宽度；

可连接至所述过滤器外壳的滤芯，该滤芯包括：滤料；用于驱动所述阀的阀驱动突起，该阀驱动突起具有用于与所述弹簧臂的接合部分接合的滑动表面，该滑动表面为锥形，所述滑动表面的与所述阀接合的第一部分宽于所述滑动表面的与所述阀接合的第二部分，且所述第一部分在所述第二部分之前与所述阀接合。

16.根据权利要求15所述的组件，其中所述阀驱动突起为菱形、椭圆形或者圆形。

17.根据权利要求15所述的组件，进一步包括连接至滤料的端板，且所述阀驱动突起从所述端板伸出。

18.根据权利要求17所述的组件，其中所述端板为上端板，所述阀驱动突起从所述上端板处向下延伸。

19.根据权利要求15所述的组件，其中所述阀具有斜面，当处于关闭位置时，所述塞子坐在所述斜面上。

20.根据权利要求15所述的组件，进一步包括位于所述过滤器外壳内的竖管，且所述阀与所述竖管相连。

21.根据权利要求15所述的组件，其特征在于：还包括多个突出部，该多个突出部与所述固定器相连，并向着所述中心轴线延伸，每个突出部均设置在一对相邻的弹簧臂之间。

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