CN101828024B - 具有限流阀的燃料滤清器组合件 - Google Patents

Abstract

一种“无滤清器，不运行”滤清系统，其经设计以检验是否安装了适当的滤清器滤筒。在立管上提供流量控制阀，以控制进入所述立管中的燃料的流量。所述阀带有具第一位置和第二位置的组件，在所述第一位置处，通过经过所述阀的流道的任何流均不足以准许引擎操作，在所述第二位置处，所述阀以足以准许引擎操作的量准许较大量的流穿过所述流道，且所述组件在其从所述第一位置移动到所述第二位置和从所述第二位置移动到所述第一位置时围绕纵向轴旋转。

Description

具有限流阀的燃料滤清器组合件

优先权信息

本申请案是以康明斯滤清系统IP公司(Cummins Filtration IP，Inc.)的名义作为PCT国际专利申请案而申请，且主张2007年10月9日申请且标题为“具有限流阀的燃料滤清器组合件(FUEL FILTERASSEMBLY WITH FLOW RESTRICTION VALVE)”的第11/869187号美国专利申请案的权益，所述美国专利申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及滤清领域，且更明确地说，涉及燃料滤清系统，其经设计以预防对燃料喷射器、相关联燃料组件的损坏，以及因缺少或不正确的燃料滤清器而引起的引擎故障。

背景技术

燃料滤清系统是已知的，其经设计以完全防止燃料在未安装滤清器滤筒或安装了不正确的滤清器滤筒的情况下流动到引擎。在这些“无滤清器，不运行”系统中，不仅必须存在滤清器，而且必须使用正确的滤清器，以便允许燃料流动到引擎。

发明内容

一种“无滤清器，不运行”滤清系统，其经设计以检验滤清器滤筒存在以预防对燃料喷射器、相关联燃料组件等的损坏以及引擎故障。如果未安装滤清器滤筒，那么燃料向引擎的流动大体上被阻止，以便阻止引擎操作，且需要使用适当设计的滤清器滤筒，以便准许足够的燃料流动用于引擎操作。

在立管上提供流量控制阀以控制进入立管中的燃料流量。所述阀可在关闭与打开位置之间轴向移动，其中已安装的滤清器滤筒上的一个或一个以上部件经设计以释放所述阀，以准许从关闭位置移动到打开位置以允许充分的燃料流动。在移除滤清器滤筒后，弹簧使阀偏置回到关闭位置。

在一个实施例中，立管包含阀，所述阀带有具第一位置和第二位置的组件，在所述第一位置处，通过经过所述阀的流道的流(如果有的话)不足以准许引擎操作，在所述第二位置处，所述阀以足以准许引擎操作的量准许流穿过所述流道，且所述组件在其从所述第一位置移动到所述第二位置和从所述第二位置移动到所述第一位置时围绕纵向轴旋转。

阀组件的旋转在滤清器滤筒被安装时由滤清器滤筒端板引起。明确地说，所述端板包含在从中心轴偏移的位置处从其延伸到滤清器的内部空间中的至少一个突起。所述突起包含相对于中心轴成锐角的成角度致动边缘。所述成角度致动边缘啮合阀组件，且致使其旋转。

在另一实施例中，所述阀安置在所述立管的外部上，在内部流道外，且所述阀可在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置处，通过流道的流(如果有的话)不足以准许引擎操作，且在所述打开位置处，通过流道的流准许引擎操作。所述阀包含阀挡和阀盖，当所述阀在所述关闭位置与打开位置之间移动时，所述阀挡可围绕纵向轴旋转，且所述阀盖与所述阀挡啮合。另外，当所述阀在关闭位置与打开位置之间移动时，阀挡和阀盖可在平行于所述纵向轴的轴向方向上移动。

此外，本文所描述的概念可用以确保使用具有正确的微米效率额定值的滤清器滤筒。相同外壳可用于多种应用，其中所述外壳具有略有不同的阀。举例来说，滤清器滤筒与阀之间的啮合特征可变化。一个可能的实施例是改变阀的端盖中的开口的大小以及滤清器滤筒上穿过开口而配合的突出部的大小。只能使用具有正确定尺寸的突出部的正确滤清器滤筒，所述突出部能够延伸穿过开口且致使阀旋转。这防止在具有类似大小但不同媒介的滤清器可用的情况下，顾客错误地使用错误的滤清器。

在某些设计中，阀可经设计以阻止所有的流。另外，阀可在阀关闭时，以某一量来允许一定量的燃料通过阀且进入立管中，所述量足以允许燃料润滑下游组件(例如燃料泵)，但不足以允许引擎操作。在一些设计中，由于阀无需完全切断燃料流动，因此阀可根据较不严格的公差来制造，进而降低阀的制造成本。在其它设计中，阀和/或立管可制造有在阀关闭时准许受控量的流经过所述阀的若干特征。

附图说明

图1是滤清器外壳的截面图。

图2是具有阀的立管的末端的详细视图。

图3是阀组件的分解图。

图4是阀盖的透视图。

图5是滤清器滤筒上用以致动阀的端板的实施例的透视图。

图6是由滤清器滤筒端板致动的阀的视图。

图7说明在阀关闭时允许受控量的燃料进入立管中的阀。

具体实施方式

图1说明形成滤清器组合件的一部分的滤清器外壳10(例如，燃料滤清器外壳)，所述滤清器组合件既定在流体(例如，燃料)到达引擎之前滤清所述流体。外壳10经设计以在其中接纳图3中所说明的滤清器滤筒12以用于滤清流体。下文的描述将把滤清器外壳10称作燃料滤清器外壳，且正滤清的流体是燃料，例如柴油。然而，在适当情况下，本文所描述的概念可应用于滤清其它类型流体(例如，石油)的其它类型的滤清器组合件。

滤清器外壳10包含外壳主体，其具有侧壁16和端壁18。侧壁16和端壁18界定滤清器滤筒空间20，其足够大以在其中接纳滤清器滤筒12，其中端壁18形成空间20的封闭端。外壳主体具有大体上与端壁18相对的开口端22，其中开口端22在使用中由封闭空间20的盖(未图示)封闭。外壳主体还包含：入口开口(未图示)，其可延伸(例如)穿过侧壁16，且待滤清的燃料穿过所述入口开口进入外壳10；以及出口26，将其说明为从端壁18延伸，燃料穿过所述出口26径直退出到引擎。应意识到，滤清器外壳10可具有与本文所述不同的配置。

立管30紧固到端壁18，且向上朝开口端22延伸到空间20中。在所说明的实施例中，立管30从其连接到端壁18的末端32到其尖端34大体上是中空的，进而界定内部流道36，在图3中看得最清楚。流道36与出口26连通，使得进入立管30的燃料可从立管流动，且进入出口26到达引擎。立管30大体上安置在外壳10的中心，其中立管30的中心轴A-A大体上与空间20的中心轴同轴。

在图1所说明的实施例中，当以垂直于中心轴A-A截取的横截面观看立管30时，立管30大体上为圆柱形，且通道36沿着其长度大体上为圆形。然而，立管30和通道36可具有其它配置，例如非圆柱形和非圆形。举例来说，通道36的横截面可为椭圆形。另外，立管30、末端32、尖端34、出口26以及通道36可具有单一式构造，或由多个部分组成。

立管30包含具有大体上恒定直径的区段40a，以及与区段40a相比具有较小直径的包含尖端34的区段40b。肩部42因直径的减小而界定于区段40a、40b的接合点处。一个或一个以上开口44在肩部42附近形成于立管30的区段40a中，以使立管的外部与通道36连通。在所说明的实施例中，存在一个开口44。然而，可提供较大数目的开口44。

流量控制阀50安置在立管30上邻近于尖端34处，以控制通过开口44进入立管中的燃料的流量。阀50可在关闭(图2)与打开位置之间轴向移动，其中已安装的滤清器滤筒12上的一个或一个以上部件经设计以释放所述阀，以准许从关闭位置到打开位置的移动。在移除滤清器滤筒12后，弹簧52使阀偏置回到关闭位置。

参看图1到图4，阀50包括具有裙部或套管区段56以及顶板58的阀盖54、阀挡60以及用于使阀盖54和阀挡60偏置到图2所示的关闭位置的弹簧52。阀盖54、阀挡60和弹簧52由适合暴露于流经外壳10的燃料或其它类型流体的相同或不同材料制成。举例来说，这些元件可由塑料或金属制成。

如在图1和图2所见，阀盖54覆盖尖端34。阀盖54的裙部区段56向下延伸，且近似覆盖区段40a的一半。裙部区段56大体上是实心的，延伸穿过裙部区段56的一个或一个以上开口62除外。开口62位于裙部区段56上，在立管中的开口44的位置上方，使得在图1和图2所示的关闭位置处，裙部区段56大体上防止燃料流入立管开口44中。开口62与开口44间隔开，使得当阀盖54向下轴向移动到打开位置时，开口62大体上与开口44对准，以允许燃料流入立管开口44中。在所说明的实施例中，展示一个开口62，但可提供较大数目的开口。

阀盖54的顶板58大体上封闭裙部区段56的上端。参看图4，顶板58包含穿过其形成的多个在圆周上间隔的轴向延伸的开口64a到64d，所述开口提供穿过顶板58到达阀盖54的内部的通路。在开口64a到64d之间是桥66a到66d，其连接顶板的实心中心部分68与裙部部分56。每一桥66a到66d包含倾斜表面68a、68b，其在共用边缘70处会合。倾斜表面68a、68b有助于在阀50的致动期间，将提供于滤清器滤筒12上的突起(下文描述)导引到阀盖54的开口64a到64d中。

多个阀盖突起72a到72d与桥66a到66d成一体式，且从桥66a到66d向下延伸。突起72a到72d与裙部区段56的内壁间隔开，且如图3所示，每一突起包含倾斜边缘74和边缘76，倾斜边缘74与轴A-A以及垂直于轴A-A的水平轴成锐角安置。下文将描述边缘74、76的目的。

阀挡60也安置在尖端34上，位于阀盖54内。阀挡控制阀盖54从关闭位置到打开位置的轴向移动。立管30的尖端34经独特设计以接纳阀挡60。明确地说，参看图2，尖端34在其上面包含四个凹入区域80，其围绕尖端34的直径在圆周上间隔开。每一凹入区域80包含第一组件82和第二组件84，且每一凹入区域80由表面86、表面88、表面90和表面92定界。在所说明的实施例中，表面86、90和92大体上平行于轴A-A，而表面88大体上垂直于轴A-A。然而，表面86、90、92无需大体上平行于轴A-A，而是可成与阀的任何配合组件表面相合适的任何角度。此外，表面88无需大体上垂直于轴A-A，而是表面88可成将适当地与阀配合的任何角度。

返回到阀挡60和图1到图3，止挡件60包括支撑板100。从板100向下延伸的是多个(在所说明的实施例中，四个)在圆周上间隔开的支腿102，其经设计以配合在凹入区域80中。如在图2中看的最清楚，每一支腿102包含主要部分104和指形物106，指形物106在主要部分104的一个边缘处从主要部分104的末端向下突出。主要部分104的宽度略小于表面90、92之间的距离。如图2所示，在阀50的关闭位置处，主要部分104的在指形物106旁边的末端将啮合表面88，且阻止止挡件60向下移动。止挡件60必须旋转到图6所示的位置，使得主要部分104离开表面88，这将允许止挡件60向下轴向移动，直到指形物106的末端啮合肩部42，或板100啮合尖端34的末端为止。在替代实施例中，支腿102和指形物106可经设计以配合在立管30的尖端34的内侧上。

从板100向上延伸的是多个(在所说明的实施例中，四个)在圆周上间隔开的突起110。每一突起110包含在边缘116处接合的倾斜边缘112、114。在所说明的实施例中，边缘112、114相对于垂直轴以近似相同的角度α(图6)倾斜。突起110经设计以由滤清器滤筒12上的突起啮合，且当这样啮合时，致使止挡件60在图2中的箭头的方向上旋转到图6所示的位置。如果需要，可修改所述组件，使得止挡件在与图2中指示的方向相对的方向上旋转。

在止挡件60旋转到图6所示的位置后，支腿102离开表面88，从而允许止挡件60轴向下落。由于阀盖54搁置在止挡件60上，因此盖54随止挡件60而下落，以使开口44、62对准。

弹簧52环绕尖端34，且啮合在肩部42与止挡件60上的板100之间。当止挡件60和盖54向下移动时，弹簧52被压缩。因此，当移除滤清器滤筒12时，弹簧52使止挡件60和盖54向上偏置。

止挡件60的旋转以及引起的止挡件和阀盖54的轴向移动因安装正确的滤清器滤筒12而发生。返回图3，以横截面示意性地说明滤筒12。滤筒12包含适合滤清燃料的滤清器媒介环150。滤清器媒介150的外部界定较脏或未经滤清的燃料侧，而媒介环150的内部是干净或经滤清的燃料侧。因此，滤清器滤筒为从外向内的流动而配置。

第一端盖或板152紧固到媒介150的底端，用于大体上封闭媒介的底端。板152包含穿过其的开口154，立管30在滤清器滤筒12的安装时插入穿过所述开口154。密封件(未图示)通常将提供于板152上，以密封立管30，以防止干净的燃料泄漏经过板152。或者，密封件可提供于板152与外壳的底部之间。第二端盖或板156紧固到媒介150的相对端，用于封闭媒介的相对端。

参看图3和图5，将板156说明为大体上平坦且平面的。然而，板156包含多个突出部160(例如，四个)，其大体上平行于轴A-A从板156的底面向下突出到媒介150的内部空间中。将突出部160说明为在圆周上彼此间隔开，且与板156的中心间隔开。

突出部160经定位和成形以延伸穿过阀盖54的顶板58中的轴向开口64a到64d，且与阀挡60上的突起110啮合以便使阀挡旋转。可使用能够与突起110啮合以致使阀挡60旋转的突出部160的任何配置。如所说明，每一突出部160包含大体上平行于轴A-A而延伸的第一轴向边缘162、第二轴向边缘164以及与轴A-A成锐角而延伸的倾斜致动边缘166。

在安装滤清器滤筒12时，突出部160穿过开口64a到64d进入阀盖54中。桥66a到66d上的倾斜表面68a、68b有助于在安装滤筒12时将突出部导引到开口中。在安装期间，倾斜致动边缘166啮合突起110上的倾斜边缘114。边缘114、166之间的啮合产生侧向力，其致使阀挡60旋转到图6所示的位置。止挡件60和阀盖54连同滤清器滤筒12一起可随后轴向向下移动以使开口44、62对准。

在移除滤清器滤筒12后，弹簧52将使阀挡60向上偏置。同时，突起110上的倾斜边缘112将啮合阀盖54的突起72a到72d上的倾斜边缘74，这致使阀挡60旋转回到其在图2中所示的位置，即，关闭位置。边缘76通过与突起110啮合来限制阀盖54的旋转。如果安装不具有合适突起的标准滤清器滤筒，那么阀挡和阀盖54不会沿立管向下滑动，且滤清器滤筒将从外壳10向上突出，且阻止外壳盖的安装。这将作为已安装了不正确的滤清器滤筒的标志。

本文描述的阀可在阀处于关闭位置时准许某一量的燃料流入立管中。所允许经过阀的所述量的燃料应不足以准许引擎操作，且在某些实施例中，可能不足以润滑下游组件，例如在柴油情况下的燃料泵。在另一实施例中，关闭时所准许经过阀的所述量的燃料可足以提供对下游组件(例如在柴油情况下的燃料泵)的润滑，但不足以准许引擎操作。由于无需完全阻止燃料流动，因此本文所描述的阀组件可根据较不严格的公差来制造。这准许阀组件(尤其是阀盖)的制造成本降低，因为其无需与立管紧密配合。如果必须完全阻止燃料流动，那么可根据较严格的公差来制造组件，且/或可提供合适的密封。

图7中示意性地说明在关闭时流经阀的燃料的实例。立管200具有围绕其的阀202，阀202控制进入立管开口204的流量。阀202可类似于阀50而配置，或阀202可仅为套管。阀202经设计以可在立管200上在图7所示的关闭位置与打开位置之间轴向移动。当阀202处于图7中的关闭位置时，受控量的燃料可经由阀202与立管200的外部之间的空间流入立管中，如箭头所示。进入立管的燃料(如果足够的话)可提供对下游组件(例如燃料泵)的润滑。然而，进入立管的燃料量不足以准许引擎操作。在此实施例中，立管200的外表面与阀202的内表面之间的公差无需精确，且阀无需紧密配合在立管上。因此，可用较少成本来制造阀。

在其它设计中，阀盖和/或立管可制造有在阀关闭时准许燃料通过的若干特征。举例来说，凹槽或通道可提供于阀盖和/或立管上，以在阀处于关闭位置时准许燃料经过所述阀。

因此，如本文在发明内容、具体实施方式和权利要求书中使用的词语“防止”(除非另有指示)意味着包含完全切断燃料进入立管，而且包含一些燃料进入立管中，只要通过的燃料量不足以准许引擎操作即可。

在不脱离本发明的精神或新颖特征的情况下，可以其它形式来实施本发明。本申请案中所揭示的实施例将在所有方面中被视为说明性的而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求书指示，而不是由前面的描述内容指示；且属于权利要求书的等效物的意义和范围内的所有改变均既定包含在本发明中。

Claims (17)

1.一种滤清器外壳，其包括：

外壳主体，其具有界定滤清器滤筒空间的侧壁和端壁，所述端壁形成所述滤清器滤筒空间的封闭端，且所述主体具有与所述端壁相对的开口端；

立管，其从所述端壁沿纵向轴朝所述开口端延伸到所述滤清器滤筒空间中，所述立管包含内部流道，以及位于所述立管中的至少一个开口，所述至少一个开口使所述内部流道与所述滤清器滤筒空间连通；且

所述立管包含阀，所述阀带有具第一位置和第二位置的组件，在所述第一位置处，所述阀大体上阻止流穿过所述流道，且在所述第二位置处，所述阀准许较大量的流穿过所述流道，且所述组件在其从所述第一位置移动到所述第二位置和从所述第二位置移动到所述第一位置时围绕所述纵向轴旋转。

2.根据权利要求1所述的滤清器外壳，其中所述组件可在平行于所述纵向轴的方向上轴向移动。

3.根据权利要求2所述的滤清器外壳，其中所述阀包含可轴向移动的阀盖，且所述阀盖包含具有开口的套管部分，所述开口在所述组件处于所述第二位置时与立管开口对准。

4.根据权利要求2所述的滤清器外壳，其中所述组件是阀挡。

5.根据权利要求1所述的滤清器外壳，其进一步包含使所述组件偏置到所述第一位置的弹簧。

6.根据权利要求1所述的滤清器外壳，其中所述立管包含位于相较于所述外壳主体的所述端壁更靠近所述外壳主体的所述开口端的位置处的远端，且所述阀邻近于所述远端。

7.根据权利要求1所述的滤清器外壳，其中所述阀安置在所述立管的外部上，在所述内部流道外。

8.根据权利要求7所述的滤清器外壳，其中所述组件包含阀挡，所述阀挡可在所述阀在所述第一位置与第二位置之间移动时围绕所述纵向轴旋转，且所述阀还包括与所述阀挡啮合的阀盖，且当所述阀在所述第一位置与第二位置之间移动时，所述阀挡和所述阀盖可在平行于所述纵向轴的轴向方向上移动。

9.一种滤清器滤筒，用于与权利要求1所述的滤清器外壳一起使用，其包括：

滤清器媒介环，其具有第一端和第二端，且界定具有从所述第一端延伸到所述第二端的中心轴的内部空间；

第一端盖，其紧固到所述第一端，所述第一端盖包含立管开口，所述立管开口在当所述滤清器滤筒安装在所述滤清器外壳中时准许立管穿过，所述立管开口以所述中心轴为中心；以及

第二端盖，其紧固到所述第二端，所述第二端盖包含从所述第二端盖延伸到所述内部空间中的多个突起，每个突起从所述中心轴偏移，且所述突起在圆周上彼此间隔开，每个突起包括平行于所述中心轴而延伸的第一和第二轴向边缘，和相对于所述中心轴成锐角的成角度致动边缘。

10.根据权利要求9所述的滤清器滤筒，其中所述第二端盖除所述多个突起外是大体上平坦且平面的。

11.一种滤清器组合件，其包括：

滤清器外壳，其包含：

外壳主体，其具有界定滤清器滤筒空间的侧壁和端壁，所述端壁形成所述滤清器滤筒空间的封闭端，且所述主体具有与所述端壁相对的开口端；

立管，其从所述端壁沿纵向轴朝所述开口端延伸到所述滤清器滤筒空间中，所述立管包含内部流道，以及位于所述立管中的至少一个开口，所述至少一个开口使所述内部流道与所述滤清器滤筒空间连通；

所述立管包含阀，所述阀带有具第一位置和第二位置的组件，在所述第一位置处，所述阀大体上阻止流穿过所述流道，且在所述第二位置处，所述阀准许较大量的流穿过所述流道，且所述组件在其从所述第一位置移动到所述第二位置和从所述第二位置移动到所述第一位置时围绕所述纵向轴旋转；

滤清器滤筒，其安置在所述滤清器滤筒空间中，所述滤清器滤筒包含：

滤清器媒介环，其界定内部空间；

第一端盖，其紧固到所述滤清器媒介的一端，所述第一端盖包含所述立管穿过其而延伸的立管开口；以及

第二端盖，其紧固到所述滤清器媒介的相对端，所述第二端盖包含在从所述第二端盖的中心偏移的位置处从所述第二端盖延伸到所述内部空间中的至少一个突起，所述突起与所述阀组件啮合以旋转所述阀组件。

12.根据权利要求11所述的滤清器组合件，其中所述突起包括相对于所述中心轴成锐角的成角度致动边缘；所述组件包括阀挡，其包含与成角度致动表面啮合的成角度啮合表面，且所述阀还包含具有所述突起穿过其而延伸的开口的阀盖。

13.根据权利要求12所述的滤清器组合件，其中所述阀盖和所述阀挡可在平行于所述纵向轴的方向上轴向移动。

14.根据权利要求12所述的滤清器组合件，其中所述阀盖包含具有开口的套管部分，所述开口在所述阀组件处于所述第二位置时与所述立管开口对准。

15.根据权利要求11所述的滤清器组合件，其进一步包含使所述阀组件偏置到所述第一位置的弹簧。

16.根据权利要求11所述的滤清器组合件，其中所述立管包含位于相较于所述外壳主体的所述端壁更靠近所述外壳主体的所述开口端的位置处的远端，且所述阀邻近于所述远端。

17.根据权利要求11所述的滤清器组合件，其中所述阀安置在所述立管的外部上，在所述内部流道外。

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