CN102159801A - 用于过滤组件的椭圆形密封接口 - Google Patents

Abstract

一种过滤组件，其包括过滤器与壳体之间的独特密封构造。该过滤器具有过滤介质和端板，过滤介质对流经它的流体进行过滤，端板具有使流体能够流入或流出过滤介质的开口。该端板具有一主表面，该主表面带有从该主表面向外突出并环绕该开口的椭圆形短管。在该椭圆形短管的外表面周围设置有卵形密封。壳体以可释脱的方式连接到过滤器，并具有安装组件。该安装组件具有椭圆形凸台，该椭圆形凸台与椭圆形短管匹配并对该卵形密封进行密封。

Description

用于过滤组件的椭圆形密封接口

优先权信息

本申请以康明斯过滤IP公司的名义提交了一份PCT国际专利申请案，其要求于2008年9月18日申请的名称为“用于过滤组件的椭圆形密封接口”的美国申请案第12/233115号的优先权，该美国申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体而言涉及过滤器和过滤组件。更具体而言，本发明涉及一种过滤组件的经过改进的过滤器与壳体之间的密封构造。

背景技术

流体过滤器广为人知，并广泛地用在各个系统和应用中，例如要求微粒和/或流体与工作流体分离的系统中。作为一个实例，封闭式曲轴箱通风系统广为人知，其采用油过滤能力将冷凝物(例如油滴和/或水滴、水汽和悬浮微粒)与气体分离，以使气体能够返回到进气或涡轮机系统。在这些系统中进行正确的密封对于维持系统效率以满足排放法规以及为发动机提供合适的保护都很重要。换言之，需要进行正确的密封，以在这种系统中使用的过滤器的“脏污”侧与“清洁”侧之间维持隔离。

尽管具有现有的设计，但可进一步予以改进。

发明内容

本发明大体而言涉及一种过滤组件，该过滤组件包括位于过滤器与壳体之间的一种独特的密封构造。本文中描述的密封接口能够提供一楔固特征，该楔固特征有助于确保安装正确的过滤器，并有助于使安装更为容易。通常，密封接口位于过滤器的一端与壳体的匹配部件或头部的一端之间。该过滤器包括一椭圆形突起部，该椭圆形突起部外围带有垫片。对于匹配部件，壳体具有一带椭圆形凸台的部分，该部分密封椭圆形突起部。

在一个实施例中，过滤组件包括过滤器和壳体。该过滤器具有过滤介质和端板，该过滤介质对流经它的流体进行过滤，该端板具有使流体能够流入或流出过滤介质的开口。该端板具有一主表面，该主表面带有从主表面向外突出并环绕该开口的椭圆形短管。在该椭圆形短管的外表面周围设置有卵形密封。该壳体以可释脱的方式连接到过滤器，并带有安装组件。该安装组件具有一与所述端板的开口流体连通的壳体开口，以及一环绕该壳体开口的椭圆形凸台。该椭圆形凸台与该椭圆形短管匹配，并对该卵形密封进行密封。

在一个实施例中，该卵形密封包括至少一个尖峰，以使该卵形密封的一部分远离该带有开口的端板的主表面延伸。通过使用该尖峰构造，可将卵形密封构建成双曲抛物面轮廓或“鞍形”表面的轮廓。

在又一个实施例中，该椭圆形短管包括至少一个穿过其壁延伸的侧面开口，且该卵形密封包括至少一个穿过该侧面开口形成的锚固部分。该锚固部分将该卵形密封固定在该椭圆形短管的周围。

附图说明

图1是一种过滤器的一个实施例的立体图；

图2是图1中所示过滤器的端视图；

图3是图1中所示过滤器的局部剖视图，并显示安装有该过滤器的壳体的端部；

图4是图3中所示壳体的从插入过滤器的一侧看过去的端视图；

图5是一种过滤器的另一实施例的侧视图；

图6是图5中所示过滤器的近距离局部侧视图；

图7是一种过滤器的另一实施例的立体图；

图8是图7中所示过滤器的局部剖视图，并显示安装有该过滤器的壳体；

图9是另一种过滤器的立体图，显示与图5和6中所示的密封构造之间的微小变化。

具体实施方式

本发明大体涉及一种过滤组件，其包括过滤器与壳体之间的一种独特的密封构造。在过滤器的一端与壳体的匹配头部或部件的一端之间提供密封接口。该过滤器具有一椭圆形突起部，该椭圆形突起部外围带有垫片。对于匹配部件，壳体具有一带椭圆形凸台的部分，该部分用于密封该过滤器的椭圆形突起部。本文中所述的密封接口能够提供楔固特征，该楔固特征对于确保安装正确的过滤器是有用的，并有助于使安装更为容易。

仅仅为了描述的目的，针对凝聚过滤器来描述一种过滤器设计的发明概念，凝聚过滤器通常用于油过滤中众所周知的封闭式曲轴箱通风系统中，其中“脏污”侧与“清洁”侧之间的密封对于排放控制装置的总体效率至关重要。然而，应了解，本发明并不旨在限于凝聚过滤器或甚至CCV过滤系统的过滤器，且本文中所述的发明概念(包括密封接口)可用于并适合其他过滤组件。还应了解，需要进行过滤的各种工作流体(包括但不限于油)能够受益于本文中所揭示的发明概念。

图1-4显示一种过滤组件，其在CCV过滤系统中可用作凝聚过滤器。通常，CCV过滤系统(包括凝聚过滤器)广为人知。图1-4显示可用于这些系统中的一种过滤组件的经改进的密封接口或构造。该过滤组件包括过滤器10(见图1和2)和安装有过滤器10的壳体30(见图3和4)。

过滤器10具有连接到两个端板14、16的过滤介质12。在一个实施例中，将过滤介质12布置和构造成圆柱形过滤元件，其中端板14、16连接在圆柱体的端部。端板的其中一个(例如，端板14)包括开口22，其使流体能够流入或流出过滤介质12。过滤介质12具有使流体能够通过过滤介质12进行过滤的壁或侧面结构。

过滤介质12可由用于过滤工作流体的各种材料构造，且具体的材料可任意和/或根据需要选择，以及选择为所属领域的技术人员已知的材料。应了解，用于过滤介质的具体材料并不旨在具有限制性，且取决于所过滤的工作流体的类型，并取决于期望从工作流体中清除或过滤掉的材料。

带有开口22的端板14具有主表面26，主表面26带有从主表面26向外突出的椭圆形短管18。椭圆形短管18环绕开口22。将卵形密封20设置在椭圆形短管18的外表面的周围。例如，将卵形密封部分地设置在椭圆形短管18的开槽中(见图3)。由于椭圆形短管18是椭圆形，所以密封20是椭圆形垫片。在一个实施例中，将卵形密封20包覆成型到椭圆形短管18上。在其他实施例中，卵形密封20是滑套式垫片，其可通过卵形密封20与椭圆形短管18之间的过盈配合附接到椭圆形短管18。如图所示，采用刮片垫片(或带肋的密封)，其能够提供较小的插入力，同时维持坚固的连接。应了解，可任意和/或根据需要采用一个或多个肋条或刮片结构。卵形密封20可采用多种已知材料构造，例如硅树脂或另一可形成密封的弹性、多少有些柔性的材料。应了解，为卵形密封20所选的材料并不旨在具有限制性，可使用同等或更加适合的任何材料，以及所属领域的技术人员可使用的任何材料。

壳体30以可释脱的方式连接到过滤器10。作为一个实例，将过滤器10沿轴向方向插入以安装到壳体30上。壳体30具有一安装部件，其包括环绕壳体开口34的椭圆形凸台32。在将过滤器10连接到壳体30时，壳体开口34与过滤器10的一个端板14的开口22流体连通。椭圆形凸台32与椭圆形短管18匹配并密封卵形密封20。在使用中，例如，在将椭圆形短管18插入椭圆形凸台32时，将过滤器10连接到壳体30，以使椭圆形凸台32环绕椭圆形短管18和卵形密封20。

如图所示，在一些实施例中，壳体30的椭圆形凸台32可具有肩部36，其抵靠端板14的主表面26。

尽管壳体30未完全显示，然而，应了解，壳体30封闭过滤器10。图3和4显示用于封闭式曲轴箱通风系统(即，曲轴箱“通气器”)的壳体的顶部半体，其中经改进的密封接口形成为壳体30的一部分(例如，椭圆形凸台与椭圆形短管及卵形密封匹配)。应了解，此壳体的底部半体众所周知，所以不需要进一步描述。换言之，除了经改进的匹配接口，所属领域的技术人员熟知此壳体，所以不需要对其进一步描述。

上文中描述的图1-4中的密封/垫片设计能够提供过滤器元件与匹配头部(例如，壳体)之间的密封接口。该接口的一个功能是提供过滤器元件的“脏污”侧与“清洁”侧之间的密封。如图所示，椭圆形短管沿插入轴线从过滤元件伸出。将椭圆形短管插入匹配头部内具有类似形状的椭圆形凸台。椭圆形凸台经过专门尺寸确定以确保与椭圆形短管上的卵形密封的密封能力。

具体的卵形密封构造(包括椭圆形短管和椭圆形凸台)能够提供一楔固特征，以确保安装正确的过滤器。除了卵形密封构造外，图1、2和4还显示另一楔固特征，其中端板14的翼片28(见图1和2)装配到壳体30的开槽38内(见图4)。这种翼片和开槽构造有助于将过滤器10定位并“楔固”在壳体30内，以进一步确保安装正确的过滤器。

转到图5和6，在过滤器100的侧视图中示例卵形密封120的另一实施例。与过滤器10相同，过滤器100包括过滤介质112，其附接到两个端板114、116。将过滤介质112布置并构造成圆柱形过滤元件，其中端板114、116连接在圆柱体的端部。端板的其中一个(例如，端板114)包括一可与图1和2中所示开口相同的开口，且还包括椭圆形短管118。卵形密封120类似于卵形密封20设置在椭圆形短管118的外表面周围。由于椭圆形短管118是卵形，所以卵形密封120是卵形垫片。应了解，用于卵形密封120的材料可与用于卵形密封20的材料相同，且可包括带肋/刮片结构。与过滤器10相同，过滤器100的端板114可包括翼片结构(例如，图示翼片28)，其可装配到壳体的类似开槽构造(例如，壳体30的开槽38)内。

与卵形密封20不同，卵形密封120在其构造内包括至少一个尖峰。如图所示，卵形密封120的尖峰124是一隆起部分，其在轴向上远离端板114的主表面126并朝着椭圆形短管118的端部延伸。除了刮片密封结构外，还可使用图5和6中的密封/垫片构造(例如，尖峰结构)，或者将其作为卵形密封20的具体结构的替代结构。应了解，可沿密封边界使用一个或者甚至多个尖峰。该尖峰结构能够实现在过滤器100与接纳的壳体(例如，壳体30)之间初始啮合期间具有更低的插入力。

在一些实施例中，将尖峰结构构造和布置成环绕椭圆形短管表面的呈波型的突出切弧。卵形密封的此形状能够产生连续的曲率。在三维中，例如，可将卵形密封构造成大体类似于双曲抛物面的轮廓或“鞍形”表面的轮廓(例如，当作为卵形密封的一部分包含两个尖峰时)。所谓双曲抛物面指的是人们通常所知的数学函数，其中二次曲面沿x轴连续地开口向上，且沿y轴连续地开口向下。

图9显示具有该连续曲线或波形构造的实例的卵形密封320的立体图。如图9中所示，卵形密封320环绕椭圆形短管318设置。由于椭圆形短管318的形状，卵形密封320为卵形，但也大体上类似于具有两个尖峰324的双曲抛物面或“鞍形”的轮廓。尽管显示一个尖峰324，但应了解，另一尖峰324与所显示的尖峰324相对设置。卵形密封320的形状为开口向上(见卵形密封320的下面部分的左侧和右侧)和开口向下(见尖峰324)。通常，可采用双曲抛物面和/或图9中所示的具体形状的轮廓，以提供逐渐增大的插入力，而不是扁平截面所产生的突然增大的插入力。

如上所述，卵形密封的此构造和形状能够进一步提供容易插入的垫片形状，这是由于垫片啮合的部分与插入深度之间是连续、平滑变化的函数。换言之，图9中所示的卵形密封的连续、平滑变化的形状有助于使过滤器的安装和维护更加容易。尽管可能没有在所有附图中(例如，图5、6和8)显示翼片和开槽结构，以及尽管没有在所有附图中(例如图8)显示多个带肋或刮片结构，但应了解，任何端板/壳体结构和密封构造均分别可任意/根据需要包括翼片/开槽和/或带肋或刮片结构。

转到图7和8，其中示例过滤器200的卵形密封220的另一实施例。与过滤器10、100相同，过滤器200包括过滤介质212，其附接到两个端板214、216。过滤介质212布置并构造成圆柱形过滤元件，其中端板214、216连接在圆柱体的端部。端板的其中一个(例如，端板214)还包括一开口222，其使流体能够流入或流出过滤介质212。过滤介质212可如上文中所述类似地构造。带有开口222的端板214具有一主表面226，主表面226带有从主表面226向外突出的椭圆形短管218。卵形密封220类似于卵形密封20、120设置在椭圆形短管218的外表面周围。由于椭圆形短管218是卵形，所以密封220是卵形垫片。应了解，用于卵形密封220的材料可与用于卵形密封20、120的材料相同，且可包括带肋/刮片结构。与过滤器10相同，过滤器200的端板214可包括类似的翼片结构(仅显示一个翼片228)，其可装配到壳体的类似开槽构造(例如，壳体30的开槽38)内。

与图1-6中所示不同，椭圆形短管218包括穿过椭圆形短管218形成的壁的侧面开口229。如图所示，椭圆形短管218包括不止一个侧面开口229，但应了解，椭圆形短管218包括至少一个侧面开口。卵形密封220具有一穿过各侧面开口229形成的锚固部分227，如图8所示，锚固部分227具有一驻留在椭圆形短管218的内径上的尺寸，其大于在侧面开口229内的尺寸。在此构造中，锚固部分227可提供锁紧功能，从而将卵形密封220固定在椭圆形短管218的周围。应了解，由于可具有许多侧面开口229，所以使用一个或多个锚固部分227。在一个实施例中，卵形密封220是包覆成型密封，以便开口229能够保证形成锚固部分227的材料通过侧面开口229流入椭圆形短管218的内径。例如，允许包覆成型的材料流经侧面开口229，且锚固部分227在卵形密封220凝固时形成。

在使用中，可将过滤器200插入壳体(例如，壳体30)，以便与椭圆形凸台(例如，椭圆形凸台32)匹配，且此时开口222与壳体开口(例如，壳体开口34)呈流体连通。应了解，可将侧面开口和锚固部分概念应用于本说明书中所述和所显示的任何密封实施例。

如上文中所述，经改进的密封接口和其各种构造能够帮助提供过滤器的楔固功能，以确保使用正确的过滤器元件。在CCV系统实例中，维持过滤器的“脏污”侧与“清洁”侧之间的合适密封对于满足排放法规及为发动机提供保护均很重要。该密封构造及其发明概念还有助于确保后市场利益，其中椭圆形密封接口经独特地尺寸确定以防止其他人复制，且同时在维护和/或安装期间维持低插入力。

尽管上文中所述是对本发明的较佳实施例的完整描述，但可使用各种替代、修改和等效方案。因此，本说明书不应视为限制前面权利要求书中所界定的发明范围。

Claims (9)

1.一种过滤组件，其包括：

过滤器，其具有过滤介质和卵形密封，所述过滤介质附接到两个端板，一个端板包括使流体能够流入或流出所述过滤介质的开口，所述过滤介质具有使工作流体能够通过所述过滤介质进行过滤的壁结构，具有所述开口的所述端板包括一主表面，所述主表面具有从所述主表面向外突出并环绕所述开口的椭圆形短管，所述卵形密封设置在所述椭圆形短管的外表面周围；及

壳体，其以可释脱的方式连接到所述过滤器，所述壳体具有安装部件，所述安装部件包括壳体开口和椭圆形凸台，所述壳体开口与所述过滤器的所述一个端板的所述开口流体连通，所述椭圆形凸台环绕所述壳体开口，所述椭圆形凸台与所述椭圆形短管匹配并密封所述卵形密封。

2.如权利要求1所述的过滤组件，其特征在于，所述卵形密封包括连续的曲线形状。

3.如权利要求3所述的过滤组件，其特征在于，所述连续的曲线形状大体上是双曲抛物面的轮廓。

4.如权利要求1所述的过滤组件，其特征在于，所述卵形密封进一步包括至少一个尖峰，以使所述卵形密封的一部分远离带有所述开口的所述端板的所述主表面延伸。

5.如权利要求1所述的过滤组件，其特征在于，所述卵形密封包覆成型到所述椭圆形短管上。

6.如权利要求1所述的过滤组件，其进一步包括至少一个穿过所述椭圆形短管的壁的侧面开口，且所述卵形密封具有至少一个穿过所述侧面开口形成的锚固部分，所述锚固部分将所述卵形密封固定在所述椭圆形短管的周围。

7.如权利要求1所述的过滤组件，其特征在于，所述椭圆形短管可插入到所述椭圆形凸台内，以使所述椭圆形凸台环绕所述椭圆形短管和所述卵形密封。

8.如权利要求1所述的过滤组件，其特征在于，所述壳体的所述椭圆形凸台具有一肩部，所述肩部可抵靠具有所述开口的所述端板的所述主表面。

9.如权利要求1所述的过滤组件，其特征在于，所述端板的所述主表面包括至少一个翼片，且所述壳体包括至少一个开槽，其中在将所述过滤器连接到所述壳体时所述翼片会装配到所述开槽内。

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