CN101991985B - 用于过滤流体的过滤器系统的密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于过滤流体的过滤器系统(10)的密封装置(24)，特别用于过滤机动车辆的流体，具有密封圈(26)。密封圈(26)用来密封导管(16)，特别是穿过端板(20)的凸缘侧开口(18)的过滤器外壳(12)的中心导管，该端板特别为过滤器元件(14)的端部元件。密封圈(26)的特点在于将其与所述端板(20)连接的中部(58)。密封圈(26)的特点在于沿其轴向在所述中部(58)的两侧上的弹性密封部(60，62)，弹性密封部每一个造成与中部(58)相比密封圈(26)的内径的减小。弹性密封部(60，62)自由地柔性地延伸且可弯曲远离所述中部(58)，使得当安装所述导管(16)时，在所述过滤器系统(10)操作的情况下，借助占优势的流体压力沿径向将它们压靠在所述导管(16)的外壁上。

Description

用于过滤流体的过滤器系统的密封装置

技术领域

本发明涉及用于过滤流体特别是机动车辆的流体的过滤器系统的密封装置，其具有密封圈用于密封穿过壁特别是过滤器元件的端部元件的开口的导管，特别是过滤器外壳的中心管，该密封圈的特点在于将其与壁连接的中部，且密封圈的特点在于沿其轴向在中部的两侧上的弹性密封部，弹性密封部使得与中部相比密封圈的内径减小。

本发明另外还涉及这种过滤器系统的过滤器元件。

背景技术

这种过滤器系统和相应过滤器元件用于过滤气态或液态流体。这种过滤器系统用于过滤特别地燃烧或压缩空气，燃料，特别地柴油或汽油或发动机油，这种过滤器系统在机动车辆和工业发动机中使用。

从DE1699567已知一种弹性密封圈，其特点在于在其内侧的两个密封条，与壁突破的外露相邻的较大直径的中部安置于两个密封条之间，较大直径的中部保持对密封不起作用。当插导管通过壁时，在密封条区域中的密封材料被径向移位。密封效果取决于密封条上的复位力。

本发明的目的在于设计一种上文所提到的类型的密封装置和过滤器元件，其具有改进的密封效果。

发明内容

根据本发明解决这个任务，其中弹性密封部自由地柔性地延伸且可弯曲远离中部，使得当安装导管时在过滤器系统操作的情况下可借助占优势(prevailing)的流体压力沿径向将它们压靠在导管的外壁上。

根据本发明，密封部借助推进力被有力地压靠在导管的外壁上，该推进力是由于密封部的相对侧上的压差造成的。密封部的接触区域与导管的外壁一起实现此密封部的各自密封表面。这改进了密封效果。当过滤器系统操作时，形成压差，该压差是由于在面向密封圈内部的弹性密封部的侧部上施加的压力小于在背对该内部的侧部上施加的压力造成的。通过使密封部弯曲来补偿在导管的外径与密封圈的内径之间的任何制造引起的公差和/或安装位置。在不加压时，特别是当过滤器系统不操作时，接触压力减小从而降低密封圈膨胀或粘附到导管的外壁上的风险。因此，密封部可具有显著更柔软的设计，这表示具有比现有技术已知的密封圈的密封部更小的复位力，但不降低密封效果。这对安装和拆卸导管所需的力气而言具有积极效果。由于密封部的柔性的原因，导管的外壁相对于壁开口的操作位置变化，特别由于振动导致的，在过滤器系统操作期间也被补偿。

在一有利实施例中，密封圈可安置成使得当安装导管时导管的流体开口沿轴向安置于密封圈的密封部的密封表面之间且由密封圈紧密地关闭，密封部的密封表面与导管的外壁相邻。以此方式，密封圈实现额外密封功能使得流体开口无需另外的关闭或密封装置。流体开口当插入导管时借助密封凸缘自动关闭且当拉出导管时打开。面向导管的密封部内侧可经由已存在的流体开口接收压力，该压力低于在密封部外侧的压力。

有利地，流体开口的特点可在于与过滤器系统返回管道的连接。当从壁开口拉出导管时，返回管道自动打开使得包含于过滤器系统中的流体能够经由返回管道排放。这是特别有利的，只有壁是过滤器元件的端部元件使得过滤器外壳可在移除过滤器元件时自动腾空。

而且，密封圈可有利地紧密地将过滤器系统的洁净流体侧与原料流体侧分开。因此，密封圈避免了过滤的洁净流体与未过滤的原料流体混合。

在另一有利实施例中，可在面向密封圈内部的内侧和背对密封圈内部的密封部外侧各实现用于施加各自压力的限定区域。这些区域可特别地由限定的间隙或者与密封部相邻的其它体积规定。相应压力可在这些区域中均匀地累积以便实现用于向密封部施加压力的最佳密封效果。

密封圈的中部可有利地以稳定且容易的方式借助硫化或硬化与壁连接。

密封圈和壁可有利地实现为双构件零件。双构件零件可易于实现且特征为稳定连接。

在另一有利实施例中，密封圈可借助拴接或插入装置而拴到壁上或壁中。这种连接的优点在于其可易于实现、稳定且可拆卸。

而且，壁可有利地由塑料材料制成和/或密封圈由弹性体制成。弹性体也适用于实现柔软且弹性的构件。可用塑料材料容易地制造稳定且也复杂的壁。

而且，根据本发明，这个任务由过滤器元件来解决，其弹性密封部自由地柔性地延伸且可弯曲远离中部使得当安装导管时在过滤器系统操作的情况下它们可借助占优势的流体压力压靠在导管的外壁上。上文所解释的优点也适用于过滤器元件。

附图说明

可参考附图通过下文的描述来理解本发明的另外的优点、特点和细节，下文的描述更详细地解释了本发明的实施例的实例。本领域技术人员将考虑附图、说明书和权利要求书组合所公开的且也单独地公开的特点，作出其它有用组合。在附图中示出：

图1是带有过滤器元件的实施例的第一实例的机动车辆的内燃机的燃料的过滤器系统的示意剖视图；

图2是过滤器元件与过滤器外壳的中心管之间的密封装置区域中的图1的过滤器系统的示意细节图；

图3是在密封装置区域中的图1和图2的过滤器系统的过滤器元件的示意半剖视图。

图4是图1的过滤器系统的过滤器元件的实施例的第二实例的示意半剖视图。

图5是在图1的过滤器系统的连接凸缘侧的密封圈区域中的图4的过滤器元件的示意细节图；

图6是在过滤器系统的聚结器元件侧的环形密封区域中的图4的过滤器元件的示意细节图。

附图利用相同的附图标记来示出相同构件。

具体实施方式

图1示出用于过滤机动车辆内燃机(此处未图示)的液态燃料的过滤器系统10。

过滤器系统10包括过滤器外壳12，根据实施例的第一实例，过滤器元件14可替换地安置于过滤器外壳12中。图3示出过滤器元件14的细节图。过滤器元件14沿轴向附装到过滤器外壳12的中心管16上。中心管16借助连接凸缘22附装到过滤器外壳12的底部。中心管16穿过过滤器元件14的凸缘侧端板20的凸缘侧端板开口18，过滤器元件14在图2和图3中详细地示出。带有弹性体制成的密封圈26的密封装置24在凸缘侧端板开口18的区域中用于密封与端板20相对的中心管16。

入口管道28、出口管道30和返回管道32每一个分别朝向连接凸缘22中的相对应的连接管道29、31、33开口，沿轴向在中心管16中延伸。入口管道28经由连接管道29与燃料箱(此处未图示)连接，待过滤的燃料可从燃料箱输送到过滤器系统10。在图1中的出口管道30的下部经过剖视平面外部且因此在图1中未示出。过滤的燃料可经由连接管道31输送通过出口管道30到内燃机。为了腾空过滤器外壳2，在移除了过滤器元件14之后留在过滤器外壳12中的燃料可经由返回管道32返回到燃料箱。

排出通道34在中心管16中横向于其轴线偏心地延伸。排出通道34在其两端通往凹部(在图2中详细地示出)。凹部36在中心管16的外壁中沿其周向延伸。排出通道34的特点在于到返回管道32的连接，返回管道32位于图1中图平面外部且因此未示出。排出通道34和凹部36位于中心管16的下部在连接凸缘22附近。

在其背对连接凸缘22的前侧，过滤器元件20的特点在于第二端板38(在图1中示出)，其基部平行于凸缘侧端板20的基部延伸。骨架支承管40在两个端板20与38之间延伸。端板20和38和支承管40由塑料材料制成。支承管40由过滤器介质42包围，过滤器介质42呈过滤器波纹管的形式，由折叠无纺织物制成。支承管40限定过滤器介质42的内部区域44。

背对连接凸缘22的端板38具有朝向支承管40的同心开口46。端板38的特点在于中空圆柱形连接件48，其包围开口46且沿轴向在端板38的轴向外基部处延伸。连接件48用于连接聚结器元件50，聚结器元件50在本发明中并不重要。聚结器元件50的功能在于改进水滴与燃料的分离；其安置于图1所示的过滤器外壳12的上部中燃料入口区域中。由弹性体制成的环形密封52用于抵靠端板38密封中心管16，该环形密封52附装在连接件48的径向内侧。环形密封52的构造类似于密封圈26，密封圈26的结构将在下文中详细地解释。

过滤器介质42由入口环形空间54包围，入口环形空间54经由聚结器元件50与中心管16的入口管道28成燃料输送连接。待过滤的燃料可在径向从外到内从入口环形空间54通过过滤器介质42传递到内部区域44。

凸缘侧端板20的凸缘侧端板开口18朝向支承管40同心安置。凸缘侧端板20的特点在于圆柱形接纳套环56，圆柱形接纳套环56包围凸缘侧端板开口18且沿轴向在端板20的轴向外侧延伸远离支承管40。

密封装置24的密封圈26附装到接纳套环56的径向内侧。密封圈26的特点在于中部58，中部58借助硫化与接纳套环56连接。

密封圈26的特点在于沿轴向在中部58的两侧上的两个弹性唇缘状密封部60和62，它们自由地柔性地延伸且能以径向向内倾斜基本上在轴向弯曲远离中部58。密封部60和62的内侧64和66在轴向上远离彼此延伸且各自朝向密封圈26的内部在径向上倾斜。因此，与中部58相比，密封部60和62每一个都造成密封圈26内径的减小。

当过滤器元件14附装到中心管16上时，密封部60和62在径向上向外弯曲。这样一来，密封材料将不会移位或压缩，与现有技术已知的密封圈不同，因为背对密封圈26内部的外侧68和70在任何地方不邻接。在附装操作期间，从附装方向看，前密封部62在凹部36上推动。在图1和图2所示的过滤器元件10的安装位置，排出通道34和凹部36沿轴向自动地安置于密封圈26的密封部60与62之间且因此由密封圈26紧密地关闭。因此，密封部60和62的内侧64和66沿轴向放置在它们的整个圆周上，在中心管16外壁处位于凹部36两侧上。内侧64和66的接触区域与中心管16的外壁一起形成密封表面。以此方式，密封圈26额外地紧密地分开过滤器介质42的内部区域44中的洁净流体侧与入口环形空间54中的原料流体侧。

当过滤器系统10操作时，借助密封部内侧64和66与密封部外侧68和70之间的压差，密封部60和62沿径向渐增地压靠在中心管16的外壁上。因此，密封效果得到改进且关闭在密封部60和62与中心管16的外壁之间的可能间隙。

在密封圈26的内侧64和66上施加的压力对应于在凹部36中占优势的压力。凹部36形成限定的施加区域，来自排出通道34的压力在这个区域中均匀地积累从而确保在密封圈26的整个圆周上向密封部60和62上施加最佳且均匀的压力。

在面向内部区域44的密封部60的外侧68上施加的压力由内部区域44中的压力决定。在密封部60与接纳套环56的内壁之间实现限定的间隙72，来自内部区域44的压力可在间隙72中均匀地积累，从而确保在密封部60的整个圆周上均匀施加压力。

在背对内部区域44的密封部62的外侧70上施加的压力由入口环形空间54中的压力来决定。在此密封部62与连接凸缘22之间也实现限定的施加区域74，来自入口环形空间54的压力可在该限定的施加区域74中积累，从而确保在密封部62的整个圆周上均匀施加压力。

当操作过滤器系统10时，在内部区域44和入口环形空间54中维持相对应的系统压力。系统压力也可相同。通常，在返回管道32、排出通道34和凹部36中维持与燃料箱中相同的压力，该压力小于系统压力。当操作过滤器系统10时，总地说来，在密封部60和62的内侧64和66上施加的压力小于在外侧68和70上施加的压力，从而导致上文所提到的压差。

当过滤器系统10不操作时，系统压力降低，减小相对应的压差和因此也减小将密封部60和62压靠在中心管16外壁上的相对应的接触压力。因此，与必须具有更高径向预应力来获得相当密封效果的现有技术已知的密封圈相比，可花费更少的力气从中心管16移除过滤器元件14。

当从中心管16移除过滤器元件14时，凹部36和排出通道34的开口由密封圈26自动地释放，使得留在入口环形空间54中的燃料可经由排出通道34、返回管道32和连接管道33流回到燃料箱中。这样一来，当移除过滤器元件14时，过滤器元件14所在的过滤器外壳12的空间自动腾空。

在图4至图6所示的过滤器元件14的实施例的第二实例中，与图1至图3所描述的实施例的第一实例的元件类似的元件具备相同的附图标记，因此关于它们的描述，参考实施例的第一实例的解释说明。根据实施例的第二实例的过滤器元件14可插入根据图1的过滤器系统10的过滤器外壳12内，代替图1至图3所示的过滤器元件。实施例的第二实例与第一实例的不同在于密封圈26拴接到接纳套环56内的事实。为此目的，接纳套环56具有插入杆157，插入杆157在接纳套环56的径向内侧处在周向上径向向内延伸。作为不间断插入杆157的替代，也能使用间断的插入杆。中部58在径向外侧具有相对应的周向凹槽159，当密封圈26被拴入时，插入杆157插入到周向凹槽159中。因此，在实施例的第二实例中，密封圈26和接纳套环56可同样彼此分开。

实施例的第一实例与第二实例之间的另一差异在于类似于密封圈26，环形密封52拴接到连接件48内。为此目的，连接件48的特点在于在径向内圆周侧的插入杆149和环形密封52，在环形密封52的径向外侧具有相对应的周向凹槽153。

在密封装置24的实施例的上述实例中，能做出以下修改：

本发明并不限于机动车辆内燃机的过滤器系统10。实际上，其也可用于其它行业以过滤液态或气态流体，例如在工业发动机中。

作为与端板20结合的替代，也能在开口区域，不同于中心管16的导管可穿过它的不同壁中，使用密封圈26进行密封。

作为排出通道34的两个开口的替代，可提供仅一个或多于两个的流体开口，可用密封圈26来紧密地关闭该流体开口。

密封圈26和接纳套环56也可实现为双构件零件。

接纳套环56也可由另外的材料制成，例如金属，而不是塑料材料制成。

作为弹性体的替代，密封圈26可由适用于密封目的的另外的弹性柔性材料制成。

过滤器元件14也可具有不同的过滤器介质。

Claims (17)

1.一种用于过滤流体的过滤器系统（10）的密封装置（24），其具有密封圈（26）用于密封穿过端板（20）的凸缘侧开口（18）的导管（16），所述密封圈（26）特点在于将其与所述端板（20）连接的中部（58），且所述密封圈（26）的特点在于沿其轴向在所述中部（58）的两侧上的弹性密封部（60,62），所述弹性密封部每一个造成与所述中部（58）相比所述密封圈（26）的内径的减小，所述密封装置的特征在于所述弹性密封部（60,62）自由地柔性地延伸且可弯曲远离所述中部（58），使得安装所述导管（16）时，在所述过滤器系统（10）操作的情况下，借助占优势的流体压力沿径向将它们压靠在所述导管（16）的外壁上，

其中所述密封圈（26）可安置成使得当安装所述导管（16）时所述导管（16）的流体开口（34,36）沿轴向安置于所述密封圈（26）的密封表面之间且由所述密封圈（26）紧密地关闭，所述密封表面与所述导管（16）的外壁相邻，以及

其中面向导管的密封部内侧可经由已存在的流体开口接收压力，该压力低于在密封部外侧的压力。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述中部（58）安置于管状接纳套环（56）中。

3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，所述流体开口（34,36）的特点在于与所述过滤器系统（10）的返回管道（32）的连接。

4.根据权利要求1-3中的一项所述的密封装置，其特征在于，所述密封圈（26）紧密地将所述过滤器系统（10）的洁净流体侧（44）与原料流体侧（54）分开。

5.根据权利要求1-3中的一项所述的密封装置，其特征在于，在面向所述密封圈（26）内部的内侧（64,66）和背对所述密封圈（26）内部的外侧（68,70）可实现用于施加各自压力的限定区域（36,72,74）。

6.根据权利要求1-3中的一项所述的密封装置，其特征在于，所述密封圈（26）的中部（58）借助硫化与所述端板（20）连接。

7.根据权利要求1至3中的一项所述的密封装置，其特征在于，所述密封圈和所述端板实现为双构件零件。

8.根据权利要求1至3中的一项所述的密封装置，其特征在于，借助拴接或插入装置（157,159）所述密封圈（26）被拴接到所述端板（20）上或中。

9.根据权利要求1-3中的一项所述的密封装置，其特征在于，所述端板（20）由塑料材料制成和/或所述密封圈（26）由弹性体制成。

10.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述密封装置（24）用于过滤机动车辆的流体。

11.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述端板（20）为过滤器元件（14）的端部元件。

12.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述导管（16）为过滤器外壳（12）的中心管。

13.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，所述管状接纳套环（56）同心地朝向所述导管（16）布置。

14.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，所述管状接纳套环（56）设计成与所述端板成单件且安置于所述端板的背对所述过滤器元件（14）的侧部。

15.一种用于过滤流体的过滤器系统（10）的过滤器元件（14），其具有密封圈（26）用于密封穿过过滤器元件（14）的端板（20）的凸缘侧开口（18）的导管（16），所述密封圈（26）的特点在于将其与所述端板（20）连接的中部（58），且所述密封圈（26）的特点在于沿其轴向在所述中部（58）的两侧上的弹性密封部（60,62），所述弹性密封部造成与所述中部（58）相比所述密封圈（26）的内径的减小，所述过滤器元件（14）的特征在于所述弹性密封部（60,62）自由地柔性地延伸且可弯曲远离所述中部（58），使得当安装所述导管（16）时在所述过滤器系统（10）操作的情况下借助占优势的流体压力可沿径向将它们压靠在所述导管（16）的外壁上，

其中所述密封圈（26）可安置成使得当安装所述导管（16）时所述导管（16）的流体开口（34,36）沿轴向安置于所述密封圈（26）的密封表面之间且由所述密封圈（26）紧密地关闭，所述密封表面与所述导管（16）的外壁相邻，以及

其中面向导管的密封部内侧可经由已存在的流体开口接收压力，该压力低于在密封部外侧的压力。

16.根据权利要求15所述的过滤器元件，其特征在于，所述密封装置（24）用于过滤机动车辆的流体。

17.根据权利要求15所述的过滤器元件，其特征在于，所述导管（16）为过滤器外壳（12）的中心管。