CN101970075B - 具有集成的调节阀的竖管 - Google Patents

Abstract

一种用于为燃料过滤器压力调节阀设旁路的设备、系统和方法，所述燃料过滤器压力调节阀包含旁路窗和旁路通路。所述旁路通路窗位于过滤器的竖管的顶部中。所述过滤器包含具有顶端板和底端板的滤筒。所述滤筒的所述顶端板具有用以接纳竖管的孔。所述顶端板还具有用以在所述适当的滤筒处于合适位置时密封所述旁路通路窗的密封垫圈。此布置在所述适当的滤筒被使用时将所述调节阀暴露于过滤器外壳的顶部处的燃料和/或空气。所述外壳中的压力打开所述阀，从而允许空气和/或燃料穿过所述旁路通路排出且返回到燃料槽。

Description

具有集成的调节阀的竖管

优先权信息

本申请案以Cummins Filtration IP公司的名义作为PCT国际专利申请案而申请，且主张2008年3月14日申请的且标题为“具有集成的调节阀的竖管(STANDPIPE WITH INTEGRATED REGULATOR VALVE)”的第12/048849号美国申请案的优先权的权益，所述美国申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及自动排出空气的过滤系统，且更特定来说，涉及一种用于自动排出空气的过滤器的旁路的方法、系统和设备。

背景技术

过滤系统用于广泛应用中，例如用于过滤例如用于引擎的油和燃料等流体。燃料过滤器用于从燃料中过滤颗粒物质以及其它污染物以便提高引擎寿命和性能。

经过一段时间，在常规操作期间，空气可被引入到系统中。空气可对引擎的性能有害，且必须从系统净化空气以确保最佳的燃料泵和/或喷射器性能。安置于竖管的顶部中的压力调节阀已用于从系统中排出空气。

过滤元件或滤筒通常以与中心管或竖管协作的方式被收容在外壳内，所述中心管或竖管可由一个或一个以上零件组成。为了确保过滤期间的适当的密封，常在竖管与滤筒上的端板之间布置弹性密封环。

过滤媒介可由各种类型的材料构造，例如纸、纸板、毡、熔纺或其它媒介，通常为当更换所述元件时可烧成灰烬的材料，从而减少废物。视应用而定，用于过滤媒介中的某些材料并不适合特定的过滤要求。举例来说，适合用于过滤燃料的过滤媒介可能不适合用于过滤机油。因此，提供一种用于确保适当过滤媒介的使用的方法、系统和设备将是此项技术中的改进。

通过以上论述，应明白，使用者有确保适当的滤筒用于合适的过滤系统的需求。

发明内容

响应于当前技术状态，且具体来说，响应于此项技术中尚未由当前可用的压力调节旁路构件完全解决的问题和需要，已研发出本发明。因此，已研发出本发明以提供一种用于在使用不适当的滤筒时为燃料过滤系统中的压力调节构件设置旁路的设备、系统和方法。本发明克服此项技术中的许多或所有缺点。

在本发明的一个方面中，流体过滤设备包含：过滤器外壳，其界定腔；流体旁路通路，其安置于所述外壳内；以及密封件，其经配置以当将适当的滤筒正确地安装在所述外壳中时密封所述旁路。

在本发明的另一方面中，流体过滤设备包含安置于竖管内的清洁流体通路和流体旁路通路，与所述清洁流体通路流体连通的清洁流体窗，以及与所述流体旁路通路流体连通的流体旁路窗。

在本发明的另一方面中，流体过滤设备包含：过滤元件，其具有顶端板和底端板；以及旁路窗密封件，其安置于所述过滤元件内。

在本发明的另一方面中，一种维护燃料过滤设备的方法包含：提供外壳、轴向安置在所述外壳中的竖管、安置于所述竖管内的旁路窗、安置于所述外壳中的滤筒，以及安置于所述滤筒中的密封件；移除所述滤筒；开启所述旁路窗；插入新的过滤器；以及再密封所述旁路窗。

在本发明的另一方面中，一种燃料过滤系统包含：外壳，其界定腔；竖管，其在所述腔内延伸；清洁流体通路，其安置于所述竖管内；清洁流体窗，其与所述清洁流体通路连通；流体旁路通路，其安置于所述竖管内；流体旁路窗，其与所述流体旁路通路连通；滤筒，其包括过滤元件；顶端板，其安置于所述过滤元件的顶部上；底端板，其安置于所述过滤元件的底部上；旁路窗密封件，其安置于所述滤筒中；竖管盖，其安置于所述竖管的顶端内；以及压力调节阀，其安置于所述竖管盖内。

在整个本说明书中对特征、优点或类似语言的参考并不暗示可用本发明实现的所有特征和优点均应处于或均处于本发明的任何单一实施例中。而是，将涉及特征和优点的语言理解为意指结合一实施例而描述的特定特征、优点或特性包含于本发明的至少一个实施例中。在整个本说明书中对特征和优点以及类似语言的论述可能(但不一定)涉及同一实施例。

本发明的所描述的特征、优点和特性可以任何合适的方式组合在一个或一个以上实施例中。所属领域的技术人员将认识到，可在不具有特定实施例的特定特征或优点中的一者或一者以上的情况下实践本发明。在其它情形下，可能在某些实施例中认识到可能并不存在于本发明的所有实施例中的其它特征和优点。通过以下描述和所附权利要求书，将更完全地明白本发明的这些特征和优点，或可通过如下文所陈述来实践本发明而了解。

附图说明

为了将容易理解本发明的优点，将参考附图中所说明的特定实施例来呈现本发明的更具体描述，所述描述仅描绘本发明的典型实施例，且不应认为限制其范围，附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的过滤系统的立体视图；

图2是图1的系统中所使用的过滤器的截面图；

图3是根据本发明的一个实施例的竖管的截面图；图4是根据本发明的一个实施例的包含具有旁路窗的竖管盖的竖管的立体视图；

图5是根据本发明的替代实施例的包含具有旁路窗的竖管盖的竖管的立体视图；

图6是根据本发明的一个实施例的竖管的截面图；

图7是根据本发明的一个实施例的包含具有旁路窗的竖管盖的竖管和滤筒的截面图；

图8是根据本发明的一个实施例的竖管、滤筒和密封件的截面图；

图9是根据本发明的替代实施例的竖管、滤筒和密封件的截面图；

图10是根据本发明的替代实施例的竖管、滤筒和密封件的截面图；

图11是根据本发明的替代实施例的竖管、滤筒和密封件的截面图；

图12是根据本发明的一个实施例的竖管和盖的截面图；

图13是根据本发明的替代实施例的竖管和盖的截面图；以及

图14是根据本发明的替代实施例的过滤系统的截面图。

具体实施方式

将容易理解，如一般在本文中的图中所描述和说明的本发明的组件可以广泛多种不同配置来布置和设计。以下对本发明的设备、系统和方法的实施例的更详细的描述无意限制所主张的本发明的范围，而是仅代表本发明的选定实施例。

在整个本说明书中对“一个实施例”、“一实施例”或类似语言的参考意指结合所述实施例而描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。在整个本说明书中的短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”和类似语言的出现可能(但不一定)全部涉及同一实施例。

本发明的所描述的特征、结构或特性可以任何合适的方式组合于一个或一个以上实施例中。在以下描述中，提供众多特定细节以用于彻底理解本发明的实施例。然而，所属领域的技术人员将认识到，可在不具有所述特定细节中的一者或一者以上的情况下，或在其它方法、组件、材料等的情况下实践本发明。在其它情形下，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作，以避免混淆本发明的若干方面。

图1和图2展示根据本发明的过滤系统10，其包含燃料过滤器12。虽然将参考燃料过滤系统来描述所说明的实施例，但应认识到，来自系统10的特征可适于用在其它类型的环境中或用于其它种类的流体。燃料过滤器12包含燃料/水传感器20和放水阀18，通过所述放水阀18，从过滤腔16中排放水。外壳14进一步界定进入端口22和排放端口24，未经过滤的燃料通过所述进入端口22供应到燃料过滤器12，且多余的燃料和/或空气通过所述排放端口24被释放回到燃料槽。许多燃料系统要求从系统净化空气以用于适当的操作，且需要压力调节以实现最佳的泵和喷射器性能。因此，在一个实施例中，燃料过滤器12在一些燃料系统中靠近最高点而定位，且因此是净化空气的理想位置。

在过滤腔16内，燃料过滤器12包含滤筒26，以用于过滤在竖管28周围接收的燃料。滤筒26具有用于过滤燃料的过滤媒介或元件42。过滤元件42夹在顶端板30与底端板32之间。在某些实施例中，过滤元件42界定由多个肋状物49支撑的圆柱形经过滤流体腔48。过滤元件42可包含适合于过滤特定流体的过滤媒介。在所说明的实施例中，滤筒26以及过滤器12的其它组件的形状一般为圆柱形。所属领域的技术人员将认识到，所述过滤组件在其它实施例中可包括除圆柱形之外的形状。

顶端板30界定竖管顶部开口34，在所述竖管顶部开口34中接纳竖管28的顶部部分。在竖管顶部开口34周围，顶端板30具有竖管上部密封件36。竖管上部密封件36在竖管28与顶端板30之间形成密封，进而使燃料绕过过滤元件42的风险最小化。底端板32界定竖管下部开口38，在竖管下部开口38中接纳竖管28的底部部分。在竖管下部开口38周围，底端板32具有竖管下部密封件40。竖管下部密封件40在竖管28与底端板32之间形成密封，进而使燃料绕过过滤元件42的风险最小化。

图2说明本发明的一个实施例，其中竖管28包括顶端52和底端54。清洁流体通路44和旁路流体通路46安置于竖管28内。清洁流体通路44通过清洁流体窗50与经过滤的流体腔48流体连通。清洁流体窗50接近竖管28的顶部而定位。清洁流体通路44的底部部分接近竖管28的底端54而定位。清洁流体通路44与接近竖管28的底端的目的地端口62流体连通。旁路流体通路46通过排放端口窗64与排放端口24流体连通。排放端口窗64接近竖管28的底端54。旁路窗66安置成接近竖管的顶端，且在某些实施例中，旁路窗66位于如图3中所说明的竖管盖76中。当将滤筒26放置在过滤腔16内时，竖管上部密封件36环绕旁路窗66且提供流体紧密密封。当移除筒26或利用不适当的滤筒时，旁路窗66将不被密封，且流体可自由流过旁路窗66并进入旁路流体通路46中。

当用户插入不正确的滤筒26，或滤筒26不适当地安装在过滤腔16内时，竖管上部密封件36将不堵塞旁路窗66。在旁路窗66未被密封的情况下，流体自由流过旁路窗66并进入旁路流体通路46中。在某些实施例中，旁路流体通路46与流体源连通，使得当旁路流体窗66未被密封时，流体经分流回到其源。在流体经分流回到流体源的情况下，可防止流体系统10达到供操作的所需压力。在某些实施例中，在流体系统10不能达到供操作的所需压力的情况下，系统10可通知操作者安装了不正确的滤筒26或滤筒26不适当地安装在过滤腔26内。在某些实施例中，系统10可借助经配置以在流体系统10不能达到供操作的所需压力时照亮的故障灯来向操作者通知不正确的滤筒26或滤筒26的不适当的安装。在燃料过滤器的情况下，在系统10不能达到供操作的所需压力的情况下，引擎可仅不启动。在某些实施例中，引擎制造商可提供在系统10不能达到供操作的所需压力的情况下用于照亮故障灯的构件以及用于停用引擎的构件。所属领域的技术人员将认识到，故障指示器和引擎停用也可以是未能将滤筒26插入过滤腔16中的结果。因此，使用本发明可避免对流体系统10的严重损坏。

在某些实施例中，例如在图3中所展示的实施例中，竖管盖76可固定到竖管28的顶端52。竖管盖76含有压力调节阀58和旁路窗66。竖管盖76可由模制塑料构造，且如所示按压配合到竖管中。然而，应理解，可以其它方式连接盖，且盖可由其它材料构造。在某些实施例中，竖管盖76可不含有旁路窗66，但仍可含有压力调节阀58。虽然在所说明的实施例中，阀58定位在竖管盖76中，但可想到，在其它实施例中，阀58可凹进竖管28中。所属领域的技术人员将认识到，在阀58凹进竖管28中的情况下，可在不脱离本发明的精神的情况下除去竖管盖76。类似地，可将盖76一体模制到竖管28上，使得盖76和竖管是一个连续部件。

调节阀通路56安置于竖管盖76中。压力调节阀58安置于调节阀通路56内。压力调节阀58调节系统10中的压力。虽然将参考压力调节阀来描述所说明的实施例，但应了解，可使用其它类型的阀，例如止回阀、旁路阀和调温阀(仅举几个实例)。压力调节阀58具有预定启开压力，在所述预定启开压力下，所述阀打开以减轻压力。当打开时，阀58还允许过滤器12的顶部处所捕集的空气排回到燃料槽中。压力调节阀58紧固在调节阀通路56内，且密封件60安置在压力调节阀58与调节阀通路56之间，以便使流体和/或空气在阀58周围泄漏的可能性最小化。在其它实施例中，因为任何燃料泄漏将使流体返回到流体储集器，且任何空气泄漏可能实际上改进空气排出性能，所以密封件60可被除去。

一旦达到所需的启开压力，阀58打开，进而减轻压力且排出捕集在过滤器12的顶部中的任何空气。流过阀58的流体和空气流入旁路通路46中。流体和空气随后流过旁路通路46，穿过排放端口窗64且进入排放端口24中。

再次参看图2，在外壳14的基底处，过滤器具有外壳适配器72，所述外壳适配器72将竖管28耦合到外壳14。竖管28具有对应的竖管适配器67，竖管适配器67接纳于外壳14上的外壳适配器72内。或者，竖管适配器67可大于外壳适配器72，在这种情况下，外壳适配器72可接纳于竖管适配器67内。在图2和图3中所说明的实施例中，竖管适配器67具有可接纳于外壳适配器72上的对应凹槽70中的保持凸缘68。然而，所属领域的技术人员将认识到，可以其它方式紧固竖管适配器67和外壳适配器72。外壳适配器72连同竖管适配器67一起界定流动腔74，在所述流动腔74中，经净化的流体和/或空气流动到排放端口24。如上文所陈述，清洁流体通路44与接近竖管28的底端54的目的地端口62流体连通。

如图4中所示，旁路窗可位于竖管盖76中。在图5中所示的本发明的替代实施例中，流体旁路窗66可位于竖管28的竖管壁78中。如下文将更详细地论述，当旁路窗66安置于竖管28的竖管壁78中时，众多不同的密封布置均是可能的。

现在转向图6，展示竖管28的替代实施例。在此实施例中，竖管包括彼此嵌套的两个管。外部管80形成旁路流体通路46。未经过滤的流体和/或空气可通过调节阀58进入旁路流体通路46。或者，当滤筒26未处于合适位置时或当不正确的滤筒被放置在过滤腔16内时，未经过滤的流体和/或空气可通过旁路流体窗66进入旁路流体通路。内部管82形成清洁流体通路44，且通过清洁流体通路窗50而与经过滤的流体流体连通。内部管82和外部管80可为同心的，其中内部管82进一步包括孤立鳍状物84，以将内部管82定位在外部管80的中心。

如图7中所示，在旁路窗66位于盖76中的情况下，安置于顶端板30上的密封件36用以密封旁路窗。虽然图7中展示了单一密封件，但应理解，也可以使用多个密封件。应进一步理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可使用其它密封配置。

图8到图11说明本发明的替代实施例，其中旁路窗66位于竖管壁78中。在旁路窗66安置于竖管壁78中的情况下，顶端板30可具有密封件保持凸缘86以接纳一个或一个以上密封件。当使用适当的滤筒时，旁路窗66被密封，且流体无法流过旁路窗66并进入旁路通路46中。在图8中，密封件88包括围绕并隔离旁路窗66的双垫环。图9说明覆盖并密封旁路窗66的圆柱形套筒密封件。在图10中，插塞92经插入并嵌套在旁路窗66内。在图11中，密封件94包括具有两个突出部分的垫圈，所述突出部分围绕并隔离旁路窗66。

在图12中所示的另一实施例中，可通过覆盖物96来堵塞旁路窗66，所述覆盖物96配合在竖管的末端上并堵塞旁路窗66和调节阀58两者。图13中展示另一实施例，其包含配合在竖管的末端上的覆盖物98，所述覆盖物98堵塞旁路窗66，其中所述覆盖物98进一步包括顶部中的孔100，其用于通过顶部接纳调节阀58，以使得调节功能不受妨碍。图12和图13中所说明的实施例展示通过竖管壁78的侧部而安置的旁路窗66。在某些实施例中，例如在图3到图7中所说明的实施例中，旁路窗66安置在竖管盖76中。所属领域的技术人员将认识到，竖管盖76和竖管28可包括单一整体材料而不是两个单独组件。在使用中，技师在维护引擎时可利用图12的覆盖物96来诊断流体系统10中的问题，而不需要安装滤筒26。在图12中所说明的实施例中，覆盖物96允许技师密封旁路窗66和调节阀58两者，而不需要安装滤筒26。在图13中所说明的实施例中，覆盖物98可仅堵塞旁路窗66，而不覆盖调节阀58，使得其功能不受妨碍。在未图示的某些实施例中，覆盖物可经配置以覆盖调节阀58、旁路窗66和清洁流体窗50。在也未图示的又一实施例中，覆盖物可经配置以覆盖旁路窗66和清洁流体窗50，而可不覆盖调节阀58。

在某些实施例中，在将滤筒26定位在竖管28上之前，可将覆盖物96或覆盖物98定位在竖管28的顶部上(如图12到图13中所说明)。通过将覆盖物98放置在竖管28的末端上，可在需要的情况下使旁路窗66不可操作，但仍利用滤筒26。类似地，在某些实施例中，通过在将滤筒26安装在竖管28的末端上之前将例如图12的覆盖物96等覆盖物放置在其上，使调节阀58不可操作可为合意的。所属领域的技术人员将认识到，在将滤筒26安装在竖管28的末端上之前可通过其它构件来堵塞旁路窗66和调节阀58。在某些实施例中，覆盖物96或覆盖物98可连接到顶端板30。在一实施例中，顶端板30可经模制以使得顶端板30包括覆盖物96或覆盖物98。

图14中展示本发明的替代实施例。在此实施例中，竖管28安置在过滤器外壳14中。竖管包括旁路流体通路46和清洁流体通路44。清洁流体通过清洁流体窗流入清洁流体通路44中。调节阀58安置在竖管28的顶部中。在实现某些条件的情况下(例如，建立压力)，调节阀58提供流体和/或空气进入旁路通路46中的通路。滤筒26安置在竖管28周围，其过滤流体。旁路窗66安置在过滤器外壳14中。滤筒26借助密封件102来密封旁路窗66。虽然所说明的实施例展示双垫环密封件的使用，但应理解，还可使用其它密封结构。旁路窗66与排放端口24流体连通。因此，当移除滤筒26或将滤筒插入不含有适当的密封配置的外壳14中时，流体将流过旁路窗66并进入排放端口24中。

返回到图2，在操作期间，未经过滤的燃料经由燃料进入端口22流入过滤腔16中。燃料从过滤腔16被滤筒26过滤且流入经过滤流体腔48中。燃料在F箭头的方向上从经过滤流体腔流过清洁流体窗50。随后通过目的地端口62排出燃料。当压力在过滤系统10中建立时，燃料和/或空气的一部分可流过调节阀58。当此发生时，未经过滤的燃料和/或空气在P箭头的方向上流过旁路通路46。此例子中的燃料流过排放端口窗64进入流动腔74中，且最终穿过排放端口回到燃料容器。当移除滤筒26或插入不适当的滤筒时，旁路窗66未被密封。当旁路窗66未被密封时，压力调节阀58被绕过且燃料可直接流入旁路通路中。因此，当移除滤筒26或插入不适当的滤筒时，不存在压力调节功能。

在不脱离本发明的精神或实质特性的情况下，可以其它特定形式体现本发明。所描述的实施例在所有方面均被仅视为说明性而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由上文描述来指示。处于权利要求书的等效物的含义和范围内的所有改变均将包含于其范围内。

Claims (23)

1.一种流体过滤设备，其包括：

外壳，其界定腔；

竖管，其位于所述外壳内；

旁路，其位于所述竖管内；

清洁流体通路，其位于所述竖管内；

旁路窗，其与所述旁路流通；

所述旁路与所述清洁流体通路彼此分离；且

所述旁路窗经配置以被滤筒密封；和

调节阀，其设置在所述竖管的开口内。

2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括密封所述旁路窗的密封件。

3.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括收容所述密封件的滤筒。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述调节阀安置在所述竖管顶端的竖管盖中，且所述旁路窗也安置在所述竖管盖中。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述旁路窗位于所述竖管的侧壁上或所述竖管顶端的竖管盖的侧壁上。

6.一种过滤设备，其包括：

竖管，其具有顶部和底部，所述竖管具有：

清洁流体通路；

清洁流体窗，其与所述清洁流体通路流体连通；

流体旁路通路；

流体旁路窗，其与所述流体旁路通路流体连通；和

设置在所述竖管的开口内的阀。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述清洁流体通路和所述流体旁路通路是同心的。

8.根据权利要求6所述的设备，其中所述清洁流体通路平行于所述流体旁路通路。

9.根据权利要求6所述的设备，其中所述流体旁路窗接近所述竖管的所述顶部。

10.根据权利要求6所述的设备，其中所述阀安置于所述竖管顶端的竖管盖中，且所述流体旁路窗也安置于所述竖管盖中。

11.根据权利要求6所述的设备，还包括设置在滤筒中的流体旁路窗密封件。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述密封件经配置以在将所述滤筒安装在所述竖管上时密封所述流体旁路窗。

13.根据权利要求6所述的设备，其进一步包括覆盖物，所述覆盖物经配置以覆盖所述流体旁路窗。

14.一种流体过滤设备，其包括：

具有顶部和底部的竖管，所述竖管具有：

清洁流体通路，

清洁流体窗，其与所述清洁流体通路流通，

流体旁路通路，

流体旁路窗，其与所述流体旁路通路流通，和

阀，设置在所述竖管的开口中；

过滤元件，其具有顶部和底部，

顶端板，其安置于所述过滤元件的所述顶部上，和

底端板，其安置于所述过滤元件的所述底部上；以及

旁路窗密封件，其安置于所述过滤元件或所述竖管上。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述旁路窗密封件安置在所述竖管上。

16.根据权利要求14所述的设备，其中所述旁路窗密封件位于所述顶端板上。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述旁路窗密封件包括双垫环。

18.根据权利要求16所述的设备，其中所述旁路窗密封件包括圆柱形套管。

19.根据权利要求16所述的设备，其中所述旁路窗密封件包括与旁路窗嵌套并密封所述旁路窗的插塞。

20.根据权利要求16所述的设备，其中所述旁路窗密封件包括垫圈，所述垫圈包括隔离并密封旁路窗的多个突出部分。

21.一种燃料过滤系统，其包括：

外壳，其界定腔；

竖管，其在所述腔内延伸，所述竖管包括：

顶端和底端，

清洁流体通路，其安置于所述竖管内，

清洁流体窗，其与所述清洁流体通路连通，

流体旁路通路，其安置于所述竖管内，和

流体旁路窗，其与所述流体旁路通路连通；

滤筒，其包括：

过滤元件，其具有顶部和底部，

顶端板，其安置于所述过滤元件的所述顶部上，和

底端板，其安置于所述过滤元件的所述底部上；

旁路窗密封件，其配置成密封所述流体旁路窗；和

压力调节阀，其安置于所述竖管的开口内。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述压力调节阀安置在所述竖管顶端的竖管盖中，且所述流体旁路窗也安置在所述竖管盖中。

23.根据权利要求21所述的系统，其中所述流体旁路窗位于所述竖管的侧壁上或所述竖管顶端的竖管盖的侧壁上。

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