CN101850198A - 发动机流体过滤部件、过滤壳体和燃料-水过滤/分离器 - Google Patents

Abstract

一种燃料-水过滤/分离器，其螺纹连接到安装基座，带有壳体和置于壳体内的过滤介质。壳体具有开放的顶端和基本密闭的底端。除了监视窗采用基本透明的塑料外，壳体的其余部分都采用不透明塑料。监视窗的基本透明塑料嵌入模塑到不透明塑料中。过滤介质置于壳体内，用于燃料过滤。壳体在过滤介质下方设有集水部，壳体的监视窗定位为使其和集水部至少一部分相重叠，以监视水位。

Description

发动机流体过滤部件、过滤壳体和燃料-水过滤/分离器

技术领域

本发明涉及滤筒和过滤系统，尤其涉及包括可更换过滤元件的发动机流体过滤部件、过滤壳体和燃料-水过滤/分离器。

背景技术

目前有很多能够用来从受污染的流体中去除悬浮污染物的设备和方法。一般的做法是让流体在外压或外力作用下通过多孔过滤介质。通过过滤介质的孔径选择为能够让流体通过而阻止污染物通过的孔径。多孔过滤介质在允许流体通过的同时阻止污染物通过。通过过滤介质的流体即是清除了污染物的流体。

经证实，在多种应用例如柴油发动机等内燃机的应用中，可更换的滤筒和过滤组件是非常有用的过滤系统部件。可更换过滤元件能够和过滤系统的其他部件结合形成各种组件，用以去除流体中的微粒和其他不需要的物质。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种燃料-水分离过滤器通过螺纹旋转方式连接到安装基座上，其包括：构造成可与安装基座相连的螺帽部；旋转焊接连接到螺帽部的壳体，该壳体构造成为模造的塑料部件；以及置于壳体内用于过滤燃料的过滤介质。该壳体包括一个透明的集水部，其嵌入模塑到壳体的剩余部分，以起到水位监视的功能。

在本发明的另一个实施例中，提供一个发动机流体过滤部件。一个基本上透明的塑料壳体部分在开放的第一端部和第二端部之间延伸。透明部分的第一端部通过旋转焊接连接部连接到不透明的塑料螺帽部。

在一个更加细化的实施例中，基本上透明的塑料壳体部分为环形。

在另一更加细化的实施例中，基本上透明的塑料壳体部分为聚酰胺材料。

在另一更加细化的实施例中，第二端部基本上是密闭的，第二端部具有至少两个端口。螺帽部由尼龙材料制成。

在本发明的另一实施例中，提供一个过滤壳体，包括底部和顶部。底部至少有一部分是由基本透明的塑料制成。顶部是由不透明塑料制成并具有一个开放顶端。底部嵌入模塑于该顶部。

在一个更加细化的实施例中，不透明顶部的顶端通过旋转焊接连接部连接到螺帽部。

在另一更加细化的实施例中，螺帽部由尼龙材料制成，不透明塑料材料选用能使不透明塑料和螺帽部之间的旋转焊接连接部的强度超过基本透明的塑料和螺帽部之间的旋转焊接连接部强度的材料。

在另一更加细化的实施例中，在不透明塑料顶部大致靠近开放顶端的位置设有外螺纹。

在另一更加细化的实施例中，底部具有基本密闭的底端并设有排水阀开口。

在另一更加细化的实施例中，第一种塑料采用商业名称为GRILAMIDTR55LX的聚酰胺材料。

在另一更加细化的实施例中，整个底部都采用基本透明的塑料。

在另一更加细化的实施例中，底部具有多根外加强筋。底部和不透明塑料顶部均沿着轴线延伸并具有总长，底部约占总长的1/4至1/3，不透明塑料顶部约占总长的3/4至2/3。

在另一更加细化的实施例中，仅底部的该部分采用基本透明的塑料，底部的其余部分采用不透明塑料。

在本发明的另一实施例中，提供一个燃料-水过滤/分离器，通过螺纹连接在安装基座上，其具有壳体以及置于壳体内的过滤介质。壳体具有开放顶端和基本密闭的底端。除了壳体内的监视窗采用基本透明的塑料外，壳体的其余部分都采用不透明塑料材料。监视窗的基本透明塑料通过嵌入模塑到不透明塑料。过滤介质置于壳体内，用来过滤燃料。壳体在过滤介质下方设有集水部，壳体的监视窗定位成使其至少有一部分和集水部重叠，以能监控水位。

在另一更加细化的实施例中，壳体的开放顶端旋转焊接到螺帽部。

在另一更加细化的实施例中，螺帽部是由尼龙材料制成，不透明塑料材料选用能使不透明塑料和螺帽部之间的旋转焊接连接部的强度超过基本透明塑料和螺帽部之间的旋转焊接连接部强度的材料。

在另一更加细化的实施例中，在不透明塑料大致靠近开放顶端的位置设有外螺纹。

在另一更加细化的实施例中，基本透明塑料采用商业名称为GRILAMIDTR55LX的聚酰胺材料。

在另一更加细化的实施例中，监视窗绕着壳体的整个圆周延伸，该监视窗离底部较近，离顶部较远。

在另一更加细化的实施例中，监视窗自顶端和底端之间的某一处一直延伸到底端，并包括底端。

本发明的一个目的在于提供一种改进的燃料-水分离过滤器。

以下将详细描述本发明的相关目的和优点。

附图说明

图1是一个车辆的侧视图，包括发动机和过滤系统。

图2是根据本发明的一个包括透明壳体部分的实施例的俯视透视图。

图3是根据本发明的一个包括透明壳体部分的实施例的侧视图。

图4是根据本发明的另一个包括透明壳体部分的实施例的侧视图。

图5是根据本发明的另一个包括透明壳体部分的实施例的侧视图。

具体实施方式

为了促进对本发明原理的理解，下文将参照附图说明本发明的实施例，并采用具体的语言对实施例进行描述。然而，应当理解，以下描述并不应理解为对本发明范围的限制，任何对描述的设备进行的替换和改进，以及对本文描述的发明原理的进一步应用，都应是本发明所属技术领域的普通人员所能完成的。

图1示出一个车辆10。车辆10可以是各种类型的车辆，例如轻型卡车、中型卡车、重型卡车、客运汽车、公共汽车、工业车辆或工程车辆。车辆10包括发动机11和过滤系统12，发动机11优选为柴油发动机，但也可以是其他类型的内燃发动机，过滤系统12和发动机11之间相流通，用于对流入发动机11的燃料进行过滤。过滤系统12可为与本文所述的过滤系统或其部件相同或类似。

本发明主要涉及与柴油发动机或汽油发动机等内燃机使用的过滤器。由于车辆发动机所用的各种流体非常容易受到水、沙子、污垢和其他微粒物的污染，所以这种过滤单元非常重要。当车辆发动机工作时，燃烧产物、油烟、湿汽、灰尘和磨损粒子等杂质不断混入润滑油中，这些杂质在过滤组件中被过滤。因此，本发明的过滤器具有相当广泛的应用。本发明的过滤组件可用于农机具、施工机器、集材机、装填机、越野车、重型高速公路卡车、汽车、其他车辆、需要进行液压过滤的工业机器，以及需要进行流体过滤的所有其它设备或机械装置。此外，过滤组件还可用于清除各种不同流体中的外来杂质。举例来说，这种流体包括液压液、发动机润滑油、柴油机燃料、汽油、发动机冷却液、自动传动液及其他类型的流体。过滤组件还可用过滤空气和尾气等气态流体。

本发明主要涉及流体过滤器，包括构造成为旋装到基座上的过滤器。具体来说，本发明的一个实施例涉及构造成具有水分离功能的燃料过滤器。现有技术中的这种燃料过滤器通常都会单独设置一个监控水位的透明碗。水位监视碗一般用螺纹附设于流体过滤器的壳体上。这种设计需要单独的碗，所以会在最终产品的组装和测试方面增加成本和时间。此外，使用单独的透明碗作为水位监视配件，会与燃料过滤壳体形成螺纹连接接口。而且还需要封紧接口，阻止流体泄漏。这会带来一处或多处接口泄漏风险，反过来增加了设计难度。可能还需要在连接接口区域加设单独的密封圈或密封垫，这将增加总体制造难度和总体成本。无论采用螺纹方式或其他连接技术连接壳体和独立的碗，都会增加难度和成本。

如前所述，目前有一些金属旋装式燃料-水分离器采用透明碗配件进行水位监控。这种设计需要单独的碗，同样会增加额外的泄漏途径和密封件，并因为制造难度的增加而极大地增加成本。康明斯滤清系统公司(原“弗列加公司”)开发的MACH型过滤器是全塑料设计。由于过滤器基体已经是塑料，在工作压力允许的情况下，可以用透明塑料制作全部或部分壳体，以形成透明的壳体，比如，用作水位监视窗等。本文描述的本发明的所有实施例都优选为全塑料过滤器设计。

在本发明的一个实施例中，采用MACH型过滤器(MACH1型或MACH2型，分别指螺帽部型或非螺帽部型)，其带有一体成型的透明壳体部分，用在燃料-水分离器中起到水位监视“窗”的作用。应当理解的是，对本实施例进行的各种变形都应看作在本发明范围之内。基本上整个壳体都可作为监视窗，但优选为采用壳体的一部分作为监视窗。该监视窗部分可沿着壳体的整个圆周延伸，也可以沿着一部分圆弧延伸。监视窗的形状可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或其他多边形，或带有圆角的多边形。

图2和图3显示MACH 1型旋装过滤器100，其带有壳体部分110，壳体部分110上有多根外加强筋112。壳体部分110用透明塑料制成，通过连接部115旋转焊接到螺帽部120。一体式旋装过滤器100具有水位监视功能，不需要像传统旋装式过滤器那样采用额外的监视部件。如前所述，过滤器100可能采用全透明塑料制成的壳体110。然而，为了节省成本，优选地，过滤壳体110的一小部分用较贵的透明塑料制作。在一个实施例中，将透明塑料“底壳”部分嵌入模塑到较便宜的(不透明)塑料中，形成一体“两片”式的壳体，最后旋转焊接到螺帽部。

如果壳体顶部采用与螺帽部相同或相似的材料，有利于形成更结实坚固的旋转焊接；不过，通过选择适当的材料，也能根据需要将透明塑料有效地旋转焊接到螺帽部上。如果工作压力比较适中，允许使用相对不够坚固的基本透明或透明的塑料材料时，可以在MACH 1型或者MACH 2型设计中采用透明塑料壳体。首先对图2和图3的设计类型进行了焊接试验，然后对其进行了静水压破裂试验，以测试旋转焊接连接部的完整性。破裂试验结果显示，连接部的连接足够牢固，因为第一破损点出现在基材自身。该试验能够确认，从设计角度而言，基本透明或透明的塑料材料的旋转焊接也能达到足够的强度(如静水压破损试验所显示，该连接部甚至可以和的基材一样坚固)。还对GRILAMIDTR55LX制成的透明壳体(用旋转焊接将透明塑料壳体接到黑色的尼龙螺帽部)进行了试验，在静水压破损实验中，在压力达到270psi时出现破损，平均静水压破损压力超过230psi。GRILAMID TR55LX是聚酰胺12型材料。应当理解的是，其他透明塑料或基本透明的材料也应看作是在发明范围之内。其他可能采用的材料包括但不限于GRIVORY GTR45聚酰胺共聚物以及Isoplast 302EZ(一种热塑性聚氨酯)。虽然本设计中的透明塑料材料会增加成本，但是制造工艺的改进使该设计的总成本低于用螺纹连接传统配件式透明碗的设计。

图4说明了透明塑料或基本透明的塑料在MACH 2型过滤器中的应用。优选地，过滤壳体200包括用不透明塑料制成的顶部230。在顶部230大致靠近开放顶端(可包含顶端在内)的位置设有外螺纹232。优选地，顶部230一体连接到基本透明的塑料或透明塑料底部240。优选地，底部240包括多根外加强筋212，外加强筋212终止于基本密闭的端部242处。优选地，基本密闭的端部242设有端口295和第二端口297。燃油水分感应器294设置于端口295内。端口297中设有排水阀296。

壳体200中装有过滤介质290。图示中的过滤介质290为在底部端板292和顶部端板(图未示)之间的延伸的环状折叠式过滤介质。然而，应当理解的是，其他类型的过滤介质也应看作是在发明范围之内。壳体200在过滤介质290下方设有集水部280。

图5说明了透明塑料或基本透明的塑料在MACH 2型过滤装置的另一个实施例应用。优选地，过滤壳体300包括用不透明塑料制成的顶部330。在顶部330大致靠近开放顶端(可包含顶端在内)的位置设有外螺纹332。顶部330连接到底部，底部包括基本透明的面板340。优选地，底部包括多根外加强筋312，外加强筋312终止于基本密闭的端部342处。优选地，基本密闭的端部342设有端口395和第二端口397。燃油水分感应器394设置于端口395中。端口397中设有排水阀396。

壳体300中装有过滤介质390。过滤介质390为在底部端板392和顶部端板(图未示)之间延伸的环状折叠式过滤介质。然而，应当理解的是，其他类型的过滤介质也应考虑在发明范围之内。壳体在过滤介质390下方设有集水部380。面板340采用基本透明的塑料制成，其与壳体300内的集水部380至少一部分相重叠。或者，正如图4的实施例所示，监视窗包围壳体的整个底部。

虽然本文描述的各方面采用康明斯滤清系统公司销售的MACH过滤器，但这只代表本发明一种应用的非限制性的实施例。同样，如前所述，本发明的不同实施例可以实现对多种流体的过滤应用。但是目前最主要的应用是燃料过滤。这是因为，为了保证强度，大多数透明材料采用很少或不含填充材料(比如玻璃或矿质填料)。一般在水分离低压应用中使用强度较低的材料。之前描述的本发明的不同实施例都能让人目视水位和燃料位。压力较高的系统一般会因为带入系统的过多的水分而阻碍燃料分离。但是，本发明的各种实施例可以被应用在不同的其他过滤系统中，进行液位观察。同样，也可以利用本发明的各种实施例，目测识别某些类型的介质或滤筒、印在滤筒上的过滤液位、甚至过滤介质的品牌和质量。

部分透明或全透明的壳体设计，可以使清水收集碗结合成为主燃料壳体的一体式部分。目前，由于材料成本的限制，不大可能用透明或基本透明塑料制造整个壳体。然而，作为一种选择方案，可以用透明或基本透明塑料制作选定的一部分的壳体，正如本发明所考虑到的以及不同实施例所披露的那样(参见图4和图5)。

本发明的一个实施例是一体式的燃料过滤壳体，它具有足够的强度和刚度，允许用透明、模塑材料制造整个壳体。壳体的燃料过滤部和集水部构造成为单个的一体式部件。这种一体式构造不需要使用独立的碗部件，不需要连接接口。因此，此构造可以节约成本，降低装配时间，消除流体通过或沿着连接接口产生泄漏的风险。如前所述，目前能够用来制造一体式壳体，并具有足够强度的可用的透明塑料存在成本过高的问题。但这种情况会随着新型塑料的出现而改变。

在本发明的一个相关实施例中，用嵌入模塑工艺制作燃料过滤器壳体。采用嵌入模塑工艺能够用比较便宜的塑料材料制作壳体的上半部分，用所需的透明塑料材料制作壳体内较低位置处的集水部，这种做法虽然需要将注塑过程分为两个步骤或两个阶段，但是仍然可以有效地形成一个可视为一体式部件的一体成型部件。

关于嵌入模塑成为不透明壳体一部分的透明材料部分，或嵌入模塑到不透明壳体内的透明材料部分，本发明可考虑采用几种不同的尺寸和形状。在本发明的一个实施例中，采用360度环形部分可被用于监视水位。在本发明的其他实施例中，嵌入模塑到流体过滤器壳体中的透明塑料材料定型为明显小于360度的水位监视部分。该透明部分或透明面板被嵌入模塑到由不透明塑料组成的壳体部分。可被考虑采用的透明面板的形状包括正方形、矩形、圆形、椭圆形或其他形状。

适合用来制作流体过滤器壳体的不透明塑料和适合用来制作透明窗口的塑料一般不被认为是分子相容材料，因此不易在嵌入模塑工艺中形成一个整体的连接部而被焊接在一起。虽然当融化的不透明塑料接触嵌入的透明塑料时可能会形成一些接合点，这种连接一般不具备足够的强度，不能承受流体过滤器内部工作压力。因此，优选地，沿着透明面板外围的接口边缘以某些形式通过机械互配或互锁方式定型和构造成用以增加接口连接部的强度。通过对透明面板外缘进行定型，不透明塑料能够流到这些机械构造内部和周围，从而可形成一个连接部，以更有力更牢固的方式将透明面板锁定和保持在接口处的不透明塑料中，该连接部足以承受流体过滤器内部工作压力，并且没有裂缝、脱落和泄漏。为了使连接部达到要求的强度和刚度，根据所选的材料，在本发明的一些实施例中可优选为这种特别的机械边缘构造。

在本发明的一个实施例中，用螺帽部作为旋装到基座的连接件。壳体旋转焊接到螺帽部上，旋转焊接的连接可以采用透明或不透明的塑料材料。有些流体过滤器设计并未采用典型的螺帽部，而是在壳体的开放端部采用了加大的螺纹插件。本发明的各种实施例适用于各种流体过滤器，无论该流体过滤器有没有螺帽部，是不是使用螺纹插件。

虽然前文通过图示和描述对本发明进行了详细的说明，但这只是示例性的说明，不是对本发明特征的限定，应该理解，本文只图示和描述了某些较佳实施例，在本发明的精神以内的任何变化和修改都在本发明的保护范围之内。应当理解的是，在前文描述中使用“优选的”、“优选地”、“较佳的”、“更佳的”等字眼时，表示用这种字眼描述的特征是所希望的的部件，但是这种部件仍然可能是不必要的特征，缺少此特征的实施仍应看作是在本发明的权利要求范围之内。在权利要求中，如果出现“一个”、“至少一个”、或“至少一部分”等字眼时，并不是指权利要求仅限于这种部件，除非权利要求明确描述了相反的意思。除非明确作出了相反的描述，否则使用“至少一部分”和/或“一部分”字眼的部件可以包括一部分部件和/或整个部件。

Claims (20)

1.一种发动机流体过滤部件，其特征在于，包括：

在开放的第一端部和第二端部之间延伸的基本透明的塑料壳体部分，其中，所述透明部分的第一端部通过旋转焊接连接部连接到不透明的塑料螺帽部。

2.如权利要求1所述的过滤部件，其特征在于，所述基本透明的壳体部分为环形。

3.如权利要求2所述的过滤部件，其特征在于，所述基本透明的壳体为聚酰胺材料。

4.如权利要求3所述的过滤部件，其特征在于，所述第二端部基本上是密闭的，所述第二端部设有至少两个端口，所述螺帽部由尼龙材料制成。

5.一种过滤壳体，其特征在于，包括：

底部，所述底部至少有一部分采用基本透明的塑料；

具有开放顶端的顶部，所述顶部采用不透明塑料；以及

其中，所述底部嵌入模塑到所述顶部。

6.如权利要求5所述的过滤壳体，其特征在于，所述不透明顶部通过旋转焊接连接部连接到螺帽部。

7.如权利要求6所述的过滤壳体，其特征在于，所述螺帽部采用尼龙材料，所述不透明塑料材料选用能使不透明塑料和螺帽部之间的旋转焊接连接部的强度超过基本透明塑料和螺帽部之间的旋转焊接连接部强度的材料。

8.如权利要求5所述的过滤壳体，其特征在于，所述不透明塑料顶部在大致靠近开放顶端的位置设有外螺纹。

9.如权利要求8所述的过滤壳体，其特征在于，所述底部具有基本密闭的端部，所述端部设有排水阀开口。

10.如权利要求5所述的过滤壳体，其特征在于，所述第一种塑料采用商品名称为GRILAMID TR55LX的聚酰胺材料。

11.如权利要求5所述的过滤壳体，其特征在于，所述整个底部采用基本透明的塑料。

12.如权利要求11所述的过滤壳体，其特征在于，所述顶部具有多根外加强筋，所述底部和所述不透明塑料顶部沿着同一轴线延伸并具有总长，所述底部约占所述总长的1/4至1/3，所述不透明塑料顶部约占所述总长的3/4至2/3。

13.如权利要求5所述的过滤壳体，其特征在于，仅所述底部的所述的一部分采用基本透明的塑料，所述底部的其余部分采用不透明塑料。

14.一种燃料-水过滤/分离器，通过螺纹连接到安装基座，其特征在于，包括：

壳体，具有开放的顶端和基本密闭的底端，除了所述壳体的监视窗采用基本透明的塑料外，所述壳体的其余部分采用不透明塑料，所述监视窗的基本透明的塑料嵌入模塑到所述不透明塑料中；

置于所述壳体内的过滤介质，用于过滤燃料；以及

其中，所述壳体在所述过滤介质下方设有集水部，所述监视窗定位为使其和集水部的至少一部分相重叠，以监视水位。

15.如权利要求14所述的燃料-水过滤/分离器，其特征在于，所述壳体的开放顶端旋转焊接到螺帽部。

16.如权利要求15所述的燃料-水过滤/分离器，其特征在于，所述螺帽部采用尼龙材料，所述不透明塑料材料选用能使不透明塑料和螺帽部之间的旋转焊接连接部的强度超过基本透明塑料和螺帽部之间的旋转焊接连接部强度的材料。

17.如权利要求14所述的燃料-水过滤/分离器，其特征在于，所述不透明塑料在大致靠近所述开放顶端的位置设有外螺纹。

18.如权利要求14所述的燃料-水过滤/分离器，其特征在于，所述基本透明塑料采用商品名称为GRILAMID TR55LX的聚酰胺材料。

19.如权利要求14所述的燃料-水过滤/分离器，其特征在于，所述监视窗沿着壳体的整个圆周延伸，所述监视窗离底部较近，离顶部较远。

20.如权利要求19所述的燃料-水过滤/分离器，其特征在于，所述监视窗从所述顶端和底端之间的一处一直延伸到所述底端，并包括所述底端在内。

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