CN103649518A

CN103649518A - 过滤单元

Info

Publication number: CN103649518A
Application number: CN201280034475.1A
Authority: CN
Inventors: G·吉隆迪
Original assignee: UFI Universal Filter International SpA
Current assignee: UFI Universal Filter International SpA
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2014-03-19
Also published as: EP2732147A1; BR112014000809A2; WO2013008064A1; US20140216996A1; ITRE20110053A1; EP2732147B1

Abstract

一种过滤单元(100)，包括：外壳（1），设有至少一个用于待过滤流体的入口管道（13）以及用于已过滤流体的出口管道（14），设置于所述外壳（1）内的滤筒（2），以便过滤从入口管道（13）流向出口管道（14）的流体，以及设置于所述出口管道（14）上用于灌注流体的灌注泵（3、4），适用于在外壳（1）内部产生真空；其特征在于包括旁通管道（15），所述旁通管道适用于绕开灌注泵（3、4），且由至少一个适用于打开和关闭所述旁通管道的自动阀（150）所截断。

Description

过滤单元

技术领域

本发明涉及一种过滤单元。

更特别地，本发明涉及一种在机动车应用中用于内燃机过滤燃料的过滤单元，例如用于汽车、轿车、商用车和各种生产设备。

背景技术

众所周知，燃料过滤通常是通过过滤单元实现的，所述过滤单元包括有外壳，所述外壳设置有形状上大致类似于饮用玻璃杯的主体，所述主体开口的端部由顶盖所关闭，所述顶盖提供有供待过滤燃料流入的入口和供已过滤燃料流出的出口；所述外壳内还设有滤筒，所述滤筒适于将外壳内的空间进一步分为两个单独的腔室，其中第一腔室与入口连通，第二腔室与出口连通。

这样，从过滤器入口流向出口的流体就不得不横穿过滤膜，而过滤膜则阻隔了流体中可能存在的杂质并燃料中可能将存在的水分分离出来。

典型的滤筒包括管状过滤隔壁，例如带褶皱的过滤隔壁或纵深的过滤壁，和固定于过滤隔壁两相对端部的两支承板。

顶盖中设有入口管道和出口管道，入口管道通过所述入口连接至油箱，出口管道终止于所述出口，并将过滤的燃料输送至燃烧室。

顶盖通常还内嵌有用户可手动开动的灌注泵，适于在外壳内的容积中产生真空，并从而将燃料从油箱“吸引”出来注入过滤单元。

然而，已知类型的过滤单元显露出了一些缺点，在过滤单元正常运行期间，即当燃料流过过滤单元供给燃烧室内的燃烧时，燃料却不得不流过供给泵，在燃料供应系统中损失相当大的流体动压头。

本发明的目标是通过简单、合理、经济的解决方案克服以上提到的现有技术中的缺点。

这些目标通过独立权利要求中所述的本发明的特征实现。从属权利要求概述了本发明优选和/或特别有利的方面。

发明内容

特别地，本发明提供了一种过滤单元，包括：

外壳，设有至少一个用于待过滤流体的入口管道以及用于已过滤流体的出口管道，

容纳于所述外壳内的滤筒，以便过滤从入口管道流向出口管道的流体，以及

设置于所述出口管道上用于灌注流体的灌注泵，适用于在外壳内部产生真空。

根据本发明，所述单元还包括从出口管道分出的旁通管道，适用于绕开灌注泵，并由至少一个适用于打开和关闭所述旁通管道的自动阀所截断。

由于采用这种解决方案，横穿过滤单元的流体，在过滤单元正常运行的情况下，不会横穿供给泵，并流经本装置而损失相当大的压头，而发动机关闭状态下，无论何时需要都可开动供应泵，例如第一次输注过滤单元时，或无论何时更换滤筒时。

附图说明

通过阅读以下经由非限制性的实例所提供的说明书，参考附图中所示的附图标记，本发明进一步的特点和优势将显现出来。

图1为根据本发明的过滤单元第一实施例的纵向截面图；

图2为根据本发明的过滤单元实施例的纵向截面图；

图3为根据本发明的过滤单元系统的简图。

具体实施方式

尤其是参考这些附图，一种过滤单元，例如，用于过滤内燃机（特别是汽车发动机、卡车、商用车或机动式工作机）中的燃料的过滤单元，其整体用数字100表示。

过滤单元100包括外壳，通常用数字1表示，其包括下部的主体10和上部的顶盖11，下部的主体10配置为类似于饮用玻璃杯，上部的顶盖11适用于通过其中插入的密封垫圈12密闭饮用玻璃杯状的主体10。

在所示的实施例中，顶盖11为整体构成，包括用于待过滤燃料流入的入口管道13，连接（如在图3的简图中所见）至油箱S，和用于已过滤燃料流出的出口管道14；这样的入口和出口管道终止于顶盖朝向外壳1内部的表面处。

在图1和2所示的实例中，外壳1内还进一步容纳有滤筒，通常以数字2表示，其包括上支承板20和下支承板21，固定于管状过滤隔壁22的两相对端部，此处的过滤隔壁为带褶皱的隔壁，但也可以为类型，如纵深型的聚合物隔壁，在大体为圆柱形的滤筒2内限定出一定的容积。

上支承板20具有中心孔，与过滤隔壁22的纵轴A同中心。

上支承板20进一步包括空心手柄23，通过插入的密封圈配合或过盈配合，例如直接地，与顶盖11中构成的出口管道14相配合。

顶盖11中的入口管道13将，例如，顶盖11的侧壁与朝向外壳1内部的下表面相连接。

由于上述配置，滤筒2将外壳1内的容积进一步分为第一腔24室和第二腔室25，第一腔室24位于过滤隔壁22外部，与待过滤燃料的入口管道13相连通，第二腔室25的容积与过滤隔壁22内的容积相等，与已过滤燃料的出口管道14相连通；在这种情况下，流体从外部向内横穿过滤隔壁22。

在饮用玻璃杯状主体10的底部处，滤筒2的下支承板21下方，还设有收集腔26，所述收集腔通过一孔与外壳1的外部相连通，所述孔由旋塞27所关闭。

收集腔内可设置，例如水平传感器，指示出旋塞27和/或燃料加热器打开的水位。

在所述的两个实施例中，过滤单元100均含有用于灌注流体的灌注泵3、4，灌注泵3、4例如设置于顶盖11中并设置于燃料的出口管道14上。

灌注泵3、4用于在外壳1内的空间中产生真空，以便通过入口管道13抽入燃料，例如，在第一次加注燃料的步骤中，或当燃料耗尽时。此外，为了实现本发明的目的，顶盖11中具有适用于绕开灌注泵3、4的旁通管道15，通过至少一个适用于打开和关闭旁通管道的自动旁通阀150拦截旁通管道15。

在图1所示的第一实施例中，灌注泵3的类型为往复容积式隔膜泵。

出口管道14具有第一段141，将顶盖11的下表面（通过密封地插入上支承板20的空心轴23内的轴110）与隔室111相连接，隔室111适于放置灌注隔膜泵3于其中，并用作抽吸和传输燃料的可变容积腔。

隔室111形状为圆形，由刚性圆盘30所关闭，从圆盘处向下伸展设有支撑弹性膜片31的壳体。

圆盘30具有对应卷轴32的底座，底座中心处可滑动地接纳有阀杆33，阀杆33穿过多层板34固定于弹性膜片31的中心处，所述多层板34从两相对侧绷紧膜片。

仅朝向隔室111内部打开的第一单向阀51，例如蘑菇阀类型的单向阀，截断第一段141，燃料在从顶盖11的下表面延伸至隔室111的方向上穿过第一段141。

然后从隔室111延伸出出口管道14的第二段142，其连接至顶盖11的外表面，例如侧部，第二单向阀52截断第二段142，第二单向阀52的类型例如也可为蘑菇阀，仅朝向隔室111外部打开。

旁通管道15将第一段141设置于第一单向阀51上游的一区域（在灌注隔膜泵3供给的流体的流动方向上）与出口管道14设置于第二单向阀下游的第二段142的一区域（在灌注隔膜泵供给的流体的流动方向上）相连接。

自动阀150，例如，也为蘑菇阀类型的单向阀，其包括大体上为圆柱形的阀体151，所述阀体151通过例如一个接入端口密封地插入旁通管道15内，所述接入端口置于顶盖11的侧壁中，且通常由盖112关闭。

阀体151包括设有至少一个孔的刚性圆形隔膜；所述圆形隔膜中插设有蘑菇型挡板152的轴杆，蘑菇型挡板152的头部采用可弹性屈曲的材料例如氟硅橡胶制成，用于在隔膜中通过其弹性变形打开和关闭所述孔（或多个孔）；但是，可选地设置蘑菇型挡板的轴杆（刚性的）为，在隔膜中另外开设的中央通孔内在两个端部停止位置之间滑动，蘑菇型挡板的头部适用于打开和关闭隔膜中开设的孔(或多个孔）。

自动阀150适用于允许燃料只在从燃料从出口管道14的第一段141至第二段142的流动方向上沿旁通管道15流出，即自动阀150被第一段141中的正压力打开，并在第一段中产生真空时关闭。

灌注隔膜泵3、第一和第二单向阀51和52以及自动阀150被配置为，使第一单向阀51的打开与自动阀150（和第二单向阀52）的关闭同步，且选择性地，使第二单向阀52的打开与自动阀（和第一单向阀51）的关闭同步。

实际上，灌注隔膜泵3在抽吸步骤中就是这样在隔室111中产生真空，从而打开第一单向阀51，同时关闭第二单向阀52，并从而在出口管道14的第一段141中产生低压，从而关闭自动阀150。

相反，在灌注隔膜泵3的输出步骤中，隔室111中的正压打开第二单向阀，同时关闭第一单向阀51；第二段142中的压力增量（在第二单向阀52的下游）也就是这样关闭自动阀150。

由于采用这种配置，当开动灌注隔膜泵3时，例如通过用户手动开动，自动阀150就关闭了旁通管道15。

此外，可配置自动阀150和旁通管道15成，使流体穿过第一段141和第一单向阀51时的流体压头损失更少，这样，当灌注隔膜泵3不运行时，流体优先通过旁通管道15。

例如，可配置自动阀150为，使标示打开预紧力（此处在蘑菇型挡板152和阀体151的隔膜之间设有预紧弹簧）和/或供流体通过的缝隙的开度的大小的流体通道阻力较小，这样该通道缝隙大于第一单向阀51提供给燃料的通道缝隙。

此外，可配置旁通管道15为，其通道部分大于出口管道14的第一段141的通道部分。

在系统正常运行的情况下-即，当燃料横穿过滤单元10被运送至发动机燃烧室时，这种结构允许第一单向阀51保持关闭（同时自动阀150打开），所有的燃料仅通过旁通管道15从出口管道14的第一段141流到第二段142。

在图2所示的第二实施例中，其中与前述图1的第一实施例中相同的各部件的附图标记保持不变，灌注泵4的类型为往复体积式柱塞泵。

此处，出口管道14还具有第一段141，将顶盖11的下表面(通过其中密封地插设有上支承板20的空心柄23的端口)连接至顶盖11中的隔室111。

顶盖11中还嵌设有圆柱形腔40，用于嵌设灌注柱塞泵41的柱塞41。

圆柱形腔40具有开口端（设有环形垫片，活塞41在所述环形垫片内滑动），从所述出口端伸出活塞可供握持的端部。

圆柱形腔40底部设有开口42，所述开口被设为与隔室111（位于顶盖11中）相连通，开口42形状为圆形，通过从外部可及的关闭阀盘从顶盖11的一侧关闭。

活塞41的头部设有多个环形垫圈43，适于在圆柱形腔40的底部划定出用于燃料吸入和输出的可变容积的腔室，所述腔室从而与隔室111相连通。

通过第一单向阀51（例如为蘑菇阀类型）截段第一段141，所述单向阀仅朝向隔室111内部打开，燃料在从顶盖11的下表面延伸至隔室111的方向上穿过第一段141。

此外，从隔室111延伸出出口管道14的第二段142，其连接至顶盖11的外表面，例如侧部，由第二单向阀52截断，第二单向阀52的类型例如也可以为蘑菇阀，只朝向隔室111外部打开。

旁通管道15将第一段141设置于第一单向阀51上游（在通过灌注柱塞泵4供给的流体的流动方向上）的区域与出口管道14的第二段142设置于第二单向阀52下游（在通过灌注柱塞泵供给的流体的流动方向上）的区域相连接。

自动阀150，例如，也可为蘑菇型阀类型的单向阀，包括大体上为圆柱形的阀体151，密封地插入旁通管道15内。

阀体151包括设有至少一个孔的刚性圆形隔膜；所述圆形隔膜中插设有蘑菇型挡板152的轴杆，其头部采用可弹性屈曲的材料例如氟硅橡胶制成，适用于通过其弹性变形打开和关闭隔膜中的孔（或多个孔）；但是，可选地设置蘑菇型挡板的轴杆（刚性）为，还可在隔膜中另外开设的中央通孔内在两个端部停止位置之间滑动，所述蘑菇型挡板的头部适用于打开和关闭所述隔膜中开设的孔(或多个孔）。

自动阀150允许燃料只在燃料从出口管道14的第一段141至第二段142的流动方向上沿旁通管道15流出，即自动阀150因第一段141中的正压力而打开，并在第一段中产生真空时关闭。

可配置灌注柱塞泵4、第一和第二单向阀51和52以及自动阀150为，使第一单向阀51的打开与自动阀150（和关闭第二单向阀52）的关闭同步，且选择性地，使第二单向阀52的打开与自动阀（和第一单向阀51）的关闭同步。

实际上，灌注柱塞泵4在抽吸步骤中就是这样在隔室111中产生真空，从而在打开第一单向阀51的同时关闭第二单向阀52，且从而在出口管道14的第一段141中产生真空，从而关闭自动阀150。

相反，在灌注柱塞泵4的输送步骤中，隔室111中的正压使第二单向阀打开的同时使第一单向阀51关闭；第二段142中的压力增量（第二单向阀52的下游）也就是这样关闭自动阀150。

由于采用了这种配置，当开动灌注柱塞泵4时，例如用户手动开动，自动阀150就关闭了旁通管道15。

此外，还可配置自动阀150和旁通管道为，使流体穿过第一段141和第一单向阀51时的流体压头损失更少，这样，当灌注柱塞泵4不运行时，流体优先通过旁通管道15。

例如，即使在这种情况下也可配置自动阀150为，使标示打开预紧力（此处设有预紧弹簧）和/或供流体通过的缝隙的开度的大小的流体通道阻力较小，这样该通道缝隙大于第一单向阀51提供给燃料的通道缝隙。

此外，可配置旁通管道15为，使其通道部分大于出口管道14的第一段141的通道部分。

在系统正常运行的情况下（即当燃料横穿过滤单元100送至发动机燃烧室时），这种配置允许第一单向阀51保持关闭（同时自动阀150打开），且所有的燃料仅通过旁通管道15从出口管道14的第一段141流到第二段142。

在所述的两个优选的实施例中，灌注泵3、4在单元100的燃料流动方向上设置于滤筒2的下游，同样的情况也适用于第一单向阀51、第二单向阀52和自动阀；因此，有利地，这使得防止装置的这类部件出现可能堵塞成为可能。但是，过滤单元100的这类部件也可固定于饮用玻璃杯状主体10上，而不是固定于顶盖11上，或根据结构需求，过滤单元100可具有等同的结构。

根据以上所述，单元100如下所述运行。

当第一次往过滤单元100加注燃料时，例如在其安装之后，或外壳1需要加注的任何时候，例如在更换滤筒2后，启动灌注泵3、4。

在灌注泵3、4的每个抽吸步骤期间，通过在外壳1内产生真空，将不连续的燃料吸入外壳内，在每个泵输送步骤期间释放其中的空气，直到外壳1完全注满。

在该步骤中，如前所述，分别在灌注泵3、4的抽吸步骤期间和其输送步骤中，当第一单向阀51和第二单向阀交替地打开和关闭时，自动阀150保持关闭状态。

然后，当外壳1中完全注满燃油时，发动机开始正常运行。

在过滤单元100正常运行的该步骤中，装置中的燃料压力就这样打开自动阀150，使得燃料流从入口管道13处横穿-按以下顺序-过滤隔壁22、第二腔室25、出口管道14的第一段141（关闭的第一单向阀51的上游）、旁通管道15（横穿打开的自动阀150）、出口管道14的第二段142（关闭的第二单向阀52的下游），并最终被送至燃烧室。

由于旁通管道15完全包含于顶盖11（以及出口管道14）中，且适合直接连通出口管道14自身的第一段141和第二段142，如上文所述，过滤单元100的此结构，以及提供的所有组件（灌注泵和阀体）均属于已过滤流体通道的优势，使得在小尺寸顶盖11内装入灌注泵3、4成为可能，装置易于制造且具有功能布局。

由此设想的本发明可具有大量落入本创造性概念内的修改和变型。

此外，所有的零件都可替换为其它技术上等同的元件。

实际上，所使用的材料以及可能的形状和尺寸，在不背离权利要求的保护范围的情况下，视需求会有所不同。

Claims

1.过滤单元（100），包括：

外壳（1），设有至少一个用于待过滤流体的入口管道（13）以及用于已过滤流体的出口管道（14），

设置于所述外壳（1）内的滤筒（2），以便过滤从入口管道（13）流向出口管道（14）的流体，以及

设置于所述出口管道（14）上用于灌注流体的灌注泵（3、4），适用于在外壳（1）内部产生真空；

其特征在于，所述单元还包括从出口管道（14）分出的旁通管道（15），所述旁通管道适用于绕开灌注泵（3、4），并由至少一个适用于打开和关闭所述旁通管道的自动阀（150）所截断。

2.根据权利要求1所述的单元(100)，其中外壳（1）包括形状上大体类似于饮用玻璃杯并由顶盖（11）所关闭的主体（10），所述出口管道（14）和旁通管道(15)在所述顶盖（11）中获得。

3.根据权利要求2所述的单元(100)，其中顶盖(11)包括与灌注泵（3、4）相连通的隔室(111)，从所述隔室中伸出出口管道（14）的第一段（141）和第二段（142），其中所述第一段由只为向隔室（111）的内部流入的流体打开的第一单向阀（51）所截断，所述第二段由只为向隔室（111）的外部流出的流体打开的第二单向阀（52）所截断，所述旁通管道在灌注泵（3、4）供给的流体的流动方向上使得第一段（141）设置在第一单向阀（51）上游的部分与第二段（142）设置在第二单向阀（52）下游的部分连通。

4.根据权利要求3所述的单元（100），其中所述第一段（141）和所述第二段（142）分别限定灌注泵（3、4）的流体吸入管道和流体输出管道。

5.根据权利要求1所述的单元（100），其中所述灌注泵（3、4）包括往复容积式泵。

6.根据权利要求1所述的单元（100），其特征在于，所述灌注泵包括灌注隔膜泵（3）。

7.根据权利要求1所述的单元（100），其特征在于，所述灌注泵包括灌注柱塞泵（4）。

8.根据权利要求3所述的单元（100），其中所述自动阀（150）为单向型且被配置为使得沿旁通管道（15）的流体仅从出口管道（14）的第一段（141）流向第二段（142）。

9.根据权利要求3或5所述的单元（100），其特征在于，灌注泵（3、4）、第一单向阀(51)、第二单向阀（52）以及自动阀（150）被配置为，使得第一单向阀(51)的打开和自动阀（150）的关闭由于至少第一段（141）中由灌注泵（3、4）所导致的真空而同步，且选择性地，使得第二单向阀（52）的打开和自动阀（150）的关闭由于第二段（142）中由灌注泵导致的压力增加而同步。