CN1039188A - 流体过滤器 - Google Patents

Abstract

一种自洁式流体过滤器，包括有在同一壁面上具有进、出口的壳体，从上述壁面沿壳体轴心线延伸的第一套筒，从上述壁面延伸的第二套筒，在第一套筒扩口部分周围的圆柱形的滤芯，将滤芯压在其第一位置的装置，在第一套筒收口部分中的阀件，以及根据滤芯的运动，在流体流入进口、滤芯从第一位置被推到第二位置时，将阀件从第一位置推到第二位置的装置，以及在流体不再流入过滤器、滤芯从第二位置被推回到第一位置时，将阀件从第二位置推回第一位置的装置。

Description

本发明广义地说是关于流体过滤的，具体地说是关于这样一种流体过滤器的，在该过滤器中，每次有一定压力的流体从进口流入过滤器时，过滤介质可以自动地将其上的杂质颗粒清除。本发明实施例提供的装置，特别适用于水系统一类的恒压系统中，既使在杂质从过滤器壳体中排出时，这些系统仍能维持一定的压力。

在过滤器领域中，已采用的，或是已知的过滤装置的类型颇多。其中筒形过滤器典型的用途是装在汽车或其它机器上，将润滑油内的颗粒物滤出。装在汽车或其它机器上的过滤器，只要机器在工作，它就得不断地过滤润滑油。

虽然用于车辆发动机上的筒形过滤器在一段时间内可以工作得很好，但随着时间延续，杂质颗粒积存在过滤介质上，过滤器的效率就下降了。因此，大约在使用了100至300小时以后，过滤器必须报废，更换新的。

筒形过滤器也可用于水的过滤，将颗粒物从水中滤出。这种过滤器可用于家庭及工业行业，清除供水中的沙子，硬渣、锈以及处理水的化学物质。它对农村家庭尤其适用。农村水源中的颗粒成份往往很高。

同样，此类过滤器的使用寿命受到过滤介质堵塞程度的限制。随着过滤介质越堵越厉害，过滤介质上的压力降也相应地增加。

在过滤行业中，一个突出的问题是防止滤出的颗粒积存在过滤介质上。依现有过滤介质的典型表面，减少过滤介质的容腔有助于解决这个问题。但它带来了新的问题：部件的使用寿命相对缩短了。

自洁式流体过滤器是人们一直在尝试的一种解决办法，而且它也取得了一些效果。1987年2月24日公开的美国专利4645591给出了一种这样的过滤器。这篇文件公开的装置可用于过滤各种流体，但它主要是用于车辆润滑系统过滤的，其中过滤器筒形外壳对着发动机的表面上常装有接头。

如上所述，该专利公开的装置明显优于在其之前的过滤器。壳体上的储液腔、可以将发动机起动时从过滤介质上清除下来的杂质储存起来，也不需要限制过滤介质的表面积，延长了过滤器的使用寿命。

这种过滤器的使用寿命虽与其之前的相比略有加长，但它受到了储液腔容积的限制。根据上述专利，储液腔的容积与该结构的使用寿命成正比，储液腔装满了，过滤器就必须得报废。

此外，在上述专利的装置采用了特殊的设计，操作复杂，而且其中一些保护借施对如车辆等的过滤器系统来说是典型的，必要的，但在如供水等定压系统中，可不需要这些保护措施。

本发明是对现有技术的改进，当然也包括对申请人本人在美国专利4645591中公开装置的改进，它提供了一种过滤机构，结构简单，操作方便，而且过滤器的使用寿命在理论上讲是不受限制的。

本发明是自洁式流体过滤器。它有一个壳体，壳体的一壁上同时设有流体的进口和出口，可使有一定压力的流体分别流入、流出。

壳体内的第一套筒，从同时设有进、出口的壁延伸。第一套筒内腔的流体可流到出口处。该套筒分为两部分：紧挨着出口的收口部分和离出口较远处的扩口部分。收口部分至少要有一个孔。

过滤器还有第二套筒，该套筒也是从同时设有进、出口的壁延伸，基本上呈同心地围住第一套筒收口部分的一段轴向位置。第一、第二套筒之间有一个流体从进口流入其中的环形空间。第二套筒的末端离第一套筒的扩口部分有一定的轴向间距。

壳体内有一大致为圆柱形的、围住第一套筒扩口部分的滤芯，该滤芯可相对第一套筒的扩口部分往复运动。根据压力流体是否从进口流入，滤芯作相应的运动。滤芯靠近进口壁的端面是一个柱塞，当滤芯在第一位置时，该柱塞落在环形空间里，阻止从进口流入过滤器的流体流过柱塞。这样，流体便推动柱塞离开进口壁面，使滤芯到第二位置上。在第二位置上，柱塞离开了环形空间，处在第二套筒末端和第一套筒收口部分的孔之间的轴向位置。

螺旋弹簧之类的装置将滤芯压在其第一位置上。在第一位置，滤芯上带的柱塞阻止流体流过环形空间和离开进口所在的壁面。在一般情况下，滤芯在第一位置时，其上的柱塞位于第一、二套筒间的环形空间内。

过滤器上还有一个阀件，该阀件设于第一套筒的收口部分内。在实施例中，阀件的结构是筒形的。

装在第一套筒收口部分的阀件可相对收口作往复运动。阀件可以在第一、第二位置间运动。在第一位置，阀件将第一套筒上的孔封住;第二位置与阀的第一位置有一定的轴向距离，在此，阀可将孔打开。

最后，本发明还具有一个推动阀件在第一、第二位置间运动的装置，阀件一般是在第一位置的。随着流体从进口不断进入和滤芯从第一位置移动到第二位置，推动装置将阀件推到其第二位置上（在阀件的第二位置，孔是打开的），当由进口流入的流体不能通过滤芯，迫使滤芯从第二位置回到第一位置时，推动装置又将阀件从第二位置推回到第一位置。

在实施例中，阀件的推进装置包括一个装在第一套筒扩口部分的阀柱塞。阀柱塞与阀件一同作用，随着阀柱塞在第一套筒的扩口部分往复运动，阀件同时在第一套筒收口部分作往复运动。

随着流体通过进口流入环形空间，滤芯上所带的柱塞被从进口所在壁面推开，并通过第二套筒的末端。这样柱塞要承受流入进口流体的压力，这个压力不断地作用在阀柱塞上，便推动阀柱塞沿轴向运动，同时也就推动阀件沿轴向运动，离开其第一位置。在第一位置，第一套筒收口部分的孔是被堵塞的。

当流体不再从进口流入时，滤芯便回到其第一位置，压力就不会持续作用于第一套筒扩口部分内的柱塞上。推动装置可以使阀件或与阀件相联系的柱塞开始工作。如果与阀件相联的柱塞上不受压力了，那么阀件便回到第一位置，将第一套筒上的孔封死。

本发明的实施例中，还包括这样一个结构：其中壳体内的储液器能够在使用一段时间后，清除滤芯上所带的、从过滤介质表面上冲下来的颗粒物。清洁装置包括一个清洁阀，阀上有一个阀塞，通过清洁口作往复运动。阀塞与阀件一起作往复运动。

阀件在第一位置时，阀塞应使其上的第一环状阀面能将壳体上的清洁口堵住。随着阀件被推向第二位置，阀塞中直径较小的部分从清洁口轴向向上，这样，第一阀面便离开了阀座。在阀件回到第二位置过程中，阀塞所处的位置，可使储液器中的流体和其中所带的颗粒物从过滤器壳体中排出。

过滤器持续工作，第二阀面又到了清洁面上。这个阀面，也同第一阀面一样，在位于清洁口上时，由于直径大小和密封装置的作用，恰好将清洁口堵住，流体便无法通过了。正如从本发明所公开的内容可以看到的，阀塞是由阀件带着作往复运动的，所以只有当阀件在第一位置、第二位置间移动的同时，阀塞随着移动，才能清洁储液腔。在过滤器静止和满负荷工作状态，清洁口都是被堵死的，无法通过该孔将杂质排出。

本发明改进了自洁过滤器，参照本发明的详细说明、从属权利要求和附图以后，将更有助于了解本发明的其它一些特征，及这些特征所带来的好处。

现将附图说明如下：

图1是本发明的纵向剖视图，该图所示为静态下各部件的设置。

图2是与图1相似的纵向剖视图，但它表示的则是在过滤器满负荷工作时各部件的设置。

现参照附图对本发明的过滤器10进行说明，在各图中相同元件用同一标号表示。如图所示，过滤器10有一个大致为圆柱形的外壳12，各种工作部件就装在这个外壳里面。从施用本发明的角度来说，这些部件并不一定非得按图上所示的方式布置。在附图中，过滤器10一端的顶部设有进、出口14和16，本发明的其它结构设置均参照这一点。

过滤器外壳12的上盖壁18上有进、出口14和16，过滤器外壳12的下部锥壁20上开有清洁口22。清洁口22可使流体从外壳12下部的储液器24流到管26，并由此排出。

接头28通常为盘形的，它可与外壳12的上盖壁作成一体，其上设有可使流体流入过滤器10和从中排出的通道。

如图所示，盘形件28包括一个大致为径向的通道30，流体可从由此流入进口14。在沿通道30径向向外的端部（图中32处）有螺纹，便于安装管子（未示出）。要过滤的流体即由该管子流入。

同样，在另一个方向上也有一个径向的通道34，流体由此从出口16排出。流体从出口16经由通道34流到软管或其它形式的管道中，再由此进入工作通道。同样，通道的径向向外的另一端（图中为36）也有便于连接的螺纹。

壳体12的上盖壁18和盘形件28可由螺纹38连接，作为一个组件一起在外壳12的圆柱形侧壁40上。当然，圆柱形侧壁40的外表面上应具有相应的外螺纹。组件的凹槽46内的0形密封环44，可以使壳体的圆柱侧壁40和组件密封。

第一套筒48从壳体12的上盖壁18开始向下延伸。它可与壳体12的轴线50对中，并使其间流体流到出口16处。

第一套筒48是固定在壳体12内的，它不能相对于壳体12沿轴向运动。第一套筒48收口部分52是紧挨着壳体12上盖壁18延伸的，另外，该套筒还有一个离壳体上盖壁18较远的扩口部分54。扩口部分有内、外台阶面56和58。

第二套筒60也是从外壳12的上盖壁18延伸的，它围住第一套筒48，并与之基本同轴心线，该第二套筒比第一套筒48要短得多，原因后述。

滤芯62围住第一套筒48，并与之同轴心线，滤芯62刚性的管部64的内径与第一套筒48扩口部分的外径大致相等。由于滤芯62一般可以相对于第一套筒48轴向往复运动（后面详述），所以第一套筒48的扩口部分54对滤芯62起导向作用。

同时，第二套筒60也为滤芯62起导向作用，滤芯被第二套筒60围住，就第二套筒60来说，它施于滤芯以径向向内的支撑。

柱塞面66包括滤芯62的上壁面68，该上壁面68上的中心孔70与第一套筒48的收口部分52相适应。如在本说明书中所见到的那样，第一套筒48的收口部分52为滤芯62起到导向作用。

在滤芯62进入环形空间72时，滤芯62上壁面68的柱塞面66将第二套筒60和第一套筒48收口部分52间的环形空间72封住。此时，从进口14流入的流体，压在滤芯62的柱塞面66上，推动滤芯62向下运动。在滤芯62的凹槽76内装有0形密封圈74，以确保当滤芯62在环形空间72内时，将滤芯62和第二套筒60密封隔开。

如图所见，滤芯62的管体64有许多孔78，这些孔在管体能的纵向和周向空间均有分布。

在实施例中，滤芯62采用多环支撑件80。该多环支撑件使过滤介质82在径向与管体64分开。管体64上的孔78被包在过滤介质82内面。这样，流体从孔78和过滤介质82中可能的通道流过，也就是使流体流过滤芯62。

滤芯62可在第一位置（图1）和第二位置（图2）间运动。在实施例中，螺旋弹簧84将滤芯62压向第一位置。如图示，环形的弹簧座86可以设置在滤芯62上，使螺旋弹簧64的上端落在该弹簧座内。在沿第一套筒48的收口部分52的轴向位置上，设有一个类似的弹簧座88，弹簧84的另一端放在该座中。

在第一套筒48的收口部分52内有一可滑动的阀件90，该阀件可相对于收口部分52作轴向运动。在实施例中，该阀件90是筒形的。

第一套筒48的扩口部分54内设有一可相对其运动的膜片柱塞92。第一套筒48内的腔96中有一个轴向的支杆94，将膜片柱塞92与阀件90联接起来。支杆94和膜片柱塞92可以用螺纹（在98处）连接，支杆94和阀件90可用一个或多个径向支撑件100连接起来。应当指出，不管支杆94和阀件90间采用什么联接方式，都不能妨碍流体沿支杆94的轴向流动，特别是在与阀件90的轴向联接点处（其原因后述）。

第一套筒48的收口部分52至少包括一个横穿其上的孔102，常用的结构是在圆周上均布着多个孔。在实施例中，这些圆周向彼此间隔开的孔处于沿第一套筒48收口部分52的同一轴向位置。

图1表明阀件90正处于第一位置的情形。当阀件90处于该位置时，孔102是封闭的，流体无法通过。图2表明阀件90位于第二位置，此时流体可以流过孔102。

第二螺旋弹簧104将阀件90压在其第一位置上。当流体不从进口14流入过滤器10时，阀件90所处的位置便是第一位置。在压簧104的一端（即上端）装在通过第一套筒48的收口部分52内通道的台肩106处;另一端装在第一套筒48的收口部分52内面的台肩108处，即在支撑件100将阀件90和支杆轴向连接之处。

如图中所示，支杆94可以是从膜片柱塞92一直向下的，形成清洁阀塞110。阀塞110在第一和第二环形阀面112、114间有一直径较小的部分116。每个阀面的直径，应该能够在轴向调节清洁口22时，与其上所带的0形密封环一起阻止流体流过清洁口22，当阀件90从第一位置运动到第二位置时，阀塞110也会运动，这样第一阀面112便不再在清洁口22内，而第二阀面114则进入清洁口22内。在这一运动期间内，阀塞110细的部分116从清洁口22上伸出，这样流体可以从清洁口22流过。

阀面112和114间的轴向距离是可调的。同样，膜片柱塞92也是可以沿支杆94作轴向调整的，有了这种可调性，可改善过滤器10的性能，更好地发挥清洁的作用。

O形密封环可用于如上述的各处。此外，在其它的界面处也可安装同样的密封件，如在第一套筒48的扩口部分54和滤芯62之间。事实上，任何需要密封的地方都可以装上这样的密封件。

本发明的装置是按如下方式工作的。过滤器10如图示安装好后，流体便可通过进口进入过滤器10内。由于具有一定压力的流体推动，滤芯柱塞面66向下运动到可使第二套筒60和第一套筒48的收口部分间的环形空间72露出的位置（见图2）。图1所示的为滤芯62第一位置，图2所示的位置是滤芯62第二位置。

随着滤芯62向下运动，柱塞面66也向下运动到第二套筒60的末端118之下，这样流体可以通过滤芯62的柱塞面66和第二套筒60末端面118间形成的环槽120，沿轴向向外流出。流体向下流过过滤介质82，流进过滤器壳体12底部的储液室24。储液室24满了以后，流体就会通过过滤介质和滤芯62管状部分64上的孔78，沿径向向里流。当管状部分64的腔122充满以后，储液室24内的压力便升高，推动膜片柱塞92向上运动，直至碰到第一套筒的内台肩56。一旦阀件90相对于第一套筒48的收口部分52轴向运动到将孔102打开的位置时，流体便向里流，通过第一套筒48的收口部分52，并由过滤器壳体12上盖壁18的出口16流出。

既使在不给过滤器10施加压力的情况下，也会有流体流入壳体12的。下一步就是流体通过过滤介质82沿径向向里流时，在过滤介质82的外流表面上的一些杂质不断积存起来。

根据本发明所公开的内容可以看到，由滤芯62柱塞面68、第一套筒48的外台肩58和过滤件62管件64共同构成一个腔122，在流体不再从进口14流入，并无法形成压力后，阀件90又回到其第一位置，将第一套筒48收口部分52上的孔102封住。

随着流体再一次从进口14流入过滤器10，由于滤芯62向下运动使腔122的体积减少，这样腔122内的流体受压，滤芯62的柱塞壁68靠向第一套筒48的外台肩58，使腔122的净体积减少，腔内的压力增加，从而有助于将积存在过滤介质82外表面124上的杂质从其上清除掉。

柱塞面66不断地向下运动，通过第二套筒60的末端118，泄流槽120便露了出来，流体可以由此沿径向向外流出，流体不断沿过滤介质表面124向下流，便将其冲洗干净了，杂质则沿着流体流动方向沉积于储液室24内。

储液室24内的压力增加，推动膜片柱塞92向上，阀件90也同样向上运动，使第一套筒48收口部分52的孔102露出。这时便是正常的过滤情况：流体经过过滤介质82、滤芯62的刚性管体部分64和第一套筒48收口部分的孔102径向向里流，然后再经出口16流出。只要有一定压力的流体不断从进口14流入，正常的过滤过程状会不断地进行下去。

在每一次新的循环开始时，由于阀件90是被向上推的，第一阀面112就会被从清洁口22处的阀座上推起，这样前几次工作循环中沿积在储液器24的杂质，便可随着阀塞110细的部分116通过清洁口22向下流出。一旦阀件90到达了其第二位置时，第二阀面114将落在清洁口22处的阀座上，以便保持过滤器10内的压力。从本说明公开的内容中还可以看出，在没有压力流体流入时，阀件90从其第二位置回到第一位置过程中也可将储液腔24内的杂质清除，因为这时阀塞110细的部分116同样要通过清洁口22。

如上所述，阀塞112和114间的距离是可以变化的，这样可以得到最佳的位置，以使流体系统保持在所需要的压力上。

上面对本发明的许多特点和其带来的优点作出了说明。然而，将会理解的是，在许多方面，它仅仅是对本发明所作的解释性说明，对本发明涉及的各部件的配置、形状和尺寸等有关细节均可作出改变，而不超出由权利要求限定的本发明的范围。

Claims (5)

1、一种自洁式流体过滤器，它包括有：

(a)在同一壁面上具有分别使压力流体流入、流出、且彼此分开的进、出口的壳体；

(b)从上述壁面沿壳体轴心线延伸的第一套筒，其间有使流体与出口相通的内腔，该套筒在靠近出口有一收口部分，在离出口较远处有扩口部分，该套筒的收口部分至少有一个孔；

(c)从上述壁面延伸的有一个第二套筒，该套筒与第一套筒收口部分是同轴心的、并在周围限定了一个环形空间，进口的流体可流入该环形空间，第二套筒的末端与第一套筒的扩口部分有一定的轴向间距；

(d)在第一套筒扩口部分的周围有一个圆柱形的滤芯，在压力流体流入进口时，滤芯相对于第一套筒在第一位置和第二位置间可往复运动，第一位置即当滤芯上所带的柱塞在此时，恰将上述环形空间堵住，第二位置则是柱塞在环形空间之外，在轴向上靠近第二套筒的末端，第一套筒收口部至少有一个孔；

(e)将滤芯压在其第一位置的装置；

(f)在第一套筒收口部分中的阀件可相对于第一套筒在第一和第二位置间往复运动，第一位置将第一套筒收口部分形成的一个孔封住，第二位置与第一位置有一定的轴向间距时，第一套筒收口部分上形成的至少一个孔是打开的；和

(g)根据滤芯的运动，在流体流入进口、滤芯从第一位置被推到第二位置时，将阀件从第一位置推到第二位置的装置，以及在流体不再流入过滤器、滤芯从第二位置被推回到第一位置时，将阀件从第二位置推回到第一位置的装置。

2、根据权利要求1所述的自洁式流体过滤器，还包括一个通常是将阀件压向第一位置的装置，所述阀件推动装置包括：

（a）一个阀柱塞，在滤芯被推到第二位置、滤芯上所带的柱塞通过第二套筒末端位于第一套筒扩口部分内时，阀柱塞承受从进口流入流体的压力，所述阀柱塞与阀件一起相对第一套筒作往复运动;和

（b）所述阀件的压紧装置。

3、根据权利要求1所述的自洁式流体过滤器，其中阀件还包括一个第三套筒。

4、根据权利要求1所述的自洁式流体过滤器，其中在壳体内与所述进出口所在壁面相对的一端有一储液室，且在该端壁上有一个清洁口。

5、根据权利要求4所述的自洁式流体过滤器，其中还包括一个与阀件一起通过清洁口来回运动的塞阀，塞阀上有第一和第二环形阀面，以及连接这两个阀面的直径较小的部分，在阀件分别位于第一、第二位置时，第一或第二球形阀面阻止流体由清洁口流出壳体，而在阀件在第一和第二位置间运动过程中，塞阀上直径较小的部分则可使流体流出壳体。

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