CN103998110B - 滤芯和用于该滤芯的过滤器组 - Google Patents

Abstract

一种滤芯（30），包括至少一个滤壁（31），该滤壁（31）为管状并被待滤液体穿过；至少一个支撑板（34,35），该支撑板固定至滤壁（31）的末端，至少一个排气管（40），该排气管固定至适于使由滤壁（31）界定的内部容积与其外部容积相通的支撑板（35），使空气从滤壁（31）的外部向内部流出；其中，该排气管（40）包括扼流区（46），其通孔的设置使得该扼流区（46）的上下游液体通道处的压力差大于滤壁（31）的上下游液体的压力差。

Description

滤芯和用于该滤芯的过滤器组

技术领域

本发明涉及一种滤芯和用于液体过滤的相关的过滤器组。

具体地，本发明涉及一种滤芯及其用于该滤芯的过滤器组，该滤芯和过滤器组设有用于清除和排出存在于待滤液体中的空气的装置，更具体地，涉及用于过滤燃料，比如柴油或汽油，或其它更稠或更稀的液体，比如润滑油等等的电机部。

背景技术

已知地，在电机部中液体的过滤，不管该液体为燃料或润滑油或其它，通常利用过滤器组来实现，该过滤器组包括外壳，所述外壳设有大致烧杯状主体，其开口端被盖封闭，该盖设有待滤液体的入口和已过滤液体的出口。至少一个滤芯包含在壳体内部，其中该滤芯适于将壳体的内部容积细分为两个不同的室，其中第一室与入口相通，第二室与出口相通。

以这种方式，迫使从过滤器组入口向出口流出的液体经由滤壁过滤，从而保持液体中可能含有的杂质并也可能从燃料中分离水。

典型的滤芯包括滤壁和两个支撑板，该滤壁为管状，例如，褶式滤壁或深度滤壁，该两个支撑板固定至滤壁的相对末端。

通常，在盖和/或烧杯主体中实现入口管和出口管，该入口管通过入口连接至液体灌，并且该出口管与出口管同时打开，并将已过滤液体引向其目的地过滤器组的下游用户。

取决于已处理液体，可以存在一定量气态的溶解质，该溶解质在下文中被简称为“空气”。

由于相对于待处理液体（例如，柴油机燃料，汽油或润滑油）的比重，空气的比重一般更小，存在于带过滤液体中的空气趋于堆积在包括滤壁的壳体的室的上部分，并且因此在过滤单元工作期间消除以防止压缩的空气堆积在室内，在空气水平达到滤壁时引起大起泡不可预期地插入输送的液体中，这可能导致过滤器组的下游器件产生问题，特别是高压泵和喷嘴或润滑管路。

为了避免该问题，现有技术包括由网组成的设备，该设备被柴油和空气穿过，易于使气泡破裂，使得出口产生的气泡比到达入口的更小。

此外，也已知与过滤器组壳体相连的排气管的使用，该排气管使易于堆积空气的壳体上部与液体的出口管相通，使得堆积的空气从壳体得以不断地清空，而没有上述缺陷-与在输送中出现的大气泡的产生关联。

然而，这些已知类型的设备不是没有缺陷，其中的事实是，当过滤单元完全充满液体，或液体的自由面在任何情况下已达到高于排气管的接入嘴的高度，排气管易于将从与入口相通的室输送的液体排放到与出口相通的室，从而绕滤壁。因此，由于在输送中引入未过滤液体而损害过滤器组的效率。

已知设备另外的缺陷是气泡的微细化并不总是最理想的，并且这对过滤单元下游器件有影响，为避该问题必须求助于网或其它设备，进一步使气泡在出口破碎。

本发明的一个目的是，提供一种简单、合理且相对低价的方案，以克服上述现有技术缺陷。

上述目的通过独立权利要求中包含的本发明的特征而实现。从属权利要求勾勒出本发明的优选和/或尤其优选的方面。

发明内容

特别地，本发明公开一种滤芯，包括：

至少一个滤壁，该滤壁为管状，适于被待滤液体穿过；

至少一块支撑板，该支撑板固定至该滤壁的末端；

至少一条排气管，该排气管固定至该支撑板，使由滤壁界定的内部容积与其外部容积相通，以使空气能流出，其中，在使用时，空气堆积于包括过滤器组自身的过滤器组壳体中，在滤壁自身的外侧和内侧之间。

根据本发明，该排气管包括扼流区，其通孔使得该扼流区的上下游液体通道上的压力差比滤壁的上下游液体的压力差更大。

通过该解决方案，限制液体泄露到排气管中，同时保证堆积在过滤器组中的空气的清除功能和气泡的微细化。

本发明的一个方面是该滤芯进一步包括扼流元件，该扼流元件连接至排气管，以限定扼流区。

该扼流区有利地包括圆柱形主体，该圆柱形主体设有轴向的并且在液体穿过的方向变细的通腔，该通腔终止于限定该扼流区的通孔的出口嘴。

这样，可能校准扼流元件的出口，从而优化气泡的尺寸并保证不会有过量的未过滤液体从排气管通过。

在优选的实施例中，该圆柱形主体连接至排气管的接入嘴。

可选地，该圆柱形主体连接至排气管的接入嘴的远端。

实质上，该扼流元件可以沿着该排气管设置，不一而足，以优化气泡的微细化。另外的方面在于，该支撑板包括适于连接该排气管和滤壁的内部容积的中空连接元件，并且，有利地，该排气管的接入嘴远端大致密封地连接至该连接元件。

通过该解决方案，该排气管从滤壁的支撑板直接分离，从而使该滤芯设置紧凑，并且同时改进该滤芯的安装和替换。

本发明另外的方面公开一种过滤器组，该过滤器组包括壳体和至少一个滤芯，该壳体提供至少一个用于待滤液体的输入端和已过滤液体的输出端，如上所述，该滤芯将壳体内的容积划分成与入口相通的第一室和与出口相通的第二室。

该第一室有利地与输入端相通（通过孔隙度比该滤芯的滤壁更大的另外的滤壁）并且适于限定中间室，该中间室置于划分该壳体的内部容积所得的第一室和第二室之间。

另外，该滤芯的设置使得第二室至少部分地通过由滤壁界定的内部容积限定，并且使得该排气管可以使中间室与第二室相通。

由于该解决方案，可能泄漏到排气管中并进入输送中的液体在任何情况下都已经预过滤，并且这使过滤器组保持高过滤效率。

本发明进一步公开一种滤芯，该滤芯也是可独立保护的，其包括：

至少一个滤壁，该滤壁为管状并且可以被待滤液体穿过，和

第二滤壁，该第二滤壁为管状，该第一和第二滤壁的位置为被待滤液体接连穿过，并且其中，该第二滤壁的位置为在待滤液体流向的第一滤壁的上游。

根据本发明，该滤芯包括中空圆柱形杆部，该圆柱形杆部连接至该第一滤壁的支撑板（例如，固定、以单一部件制造，或可拆卸地相连）并插入该第二滤壁的内腔中。

由于该解决方案，该滤芯易于制造和组装，并且能大大简化其生产过程。

但是，该支撑板也可以支撑第二滤壁，轴向地置于第一和第二滤壁之间，这是可能的。

特别地，该第一滤壁包括支撑芯部，该支撑芯部设有用于柴油通过的开口，其中该支撑芯部界定该第一滤壁的内腔，该圆柱形杆部使支撑芯部轴向地延长至该第二滤壁的内腔的内部。

这样，该圆柱形芯部能限定用于已过滤液体朝液体出口的通道。

在该滤芯的实施例中，该支撑芯部和圆柱形杆部有利地并且连续地彼此相连，例如，以简单的搁置关系。

可选地，该支撑芯部和该圆柱形杆部能以单一部件实现或该圆柱形杆部可以从第一滤壁的支撑板直接得到，而该支撑芯部可以固定或简单地搁置在该支撑板的相对表面上。

附图说明

通过结合附图阅读以下非限制性方式阐释的说明，本发明的进一步特征和优点将清晰呈现，其中：

图1为根据本发明的实施例的过滤器组的竖直轴平面的剖视图。

图2为关于图1的过滤器组的过滤单元的局部剖开的侧视图。

图3为图2的细节III的放大图。

图4为根据本发明的第二实施例的过滤器组的竖直轴平面的剖视图。

具体实施方式

图中所示的本发明的实施例涉及用于机动车辆的柴油发动机的过滤器组10，但本发明的其它实施例可以涉及用于其它类型的燃料，比如汽油，或其它类型的液体，比如润滑油等等，的过滤器设备。

该过滤器组，其整体用10表示，包括外部壳体20，该壳体20包括烧杯主体21和上盖22，该上盖22适于封闭该烧杯主体21，在该烧杯主体21上设有柴油的入口管23和出口管24。

该出口管24与烧杯主体21同轴，同时入口管23坐落于偏移位置。

过滤单元容纳在该壳体20中，在本实施例中，过滤单元由两个滤芯形成，该两个滤芯相互叠加，为下滤芯30和上滤芯50。

下滤芯30包括滤壁31，滤壁31为管状结构，在本实施例中，为环形，该滤壁界定内腔，其中该内腔中插入普通的支撑芯部32，并设有用于柴油通过的开口33。

滤芯30还包括两个,盘状的支撑板，通常由塑料制成，其中上支撑板34和下支撑板35同轴连接至滤壁31的相反端。

下支撑板35封闭滤壁3的下端。

上支撑板34包括圆柱形杆部36，该圆形形杆部与滤壁31同轴。其中圆柱形杆部36向上突出，并几乎紧密地安装在圆柱形外壳25中，该外壳25固定至盖22并且朝壳体20内部突出，同时，从盖22朝壳体20内部突出的出口管24的末端部分接合在圆柱形杆部36中。

由于这种结合，该滤芯30可拆卸地固定至盖22，同时同轴地置于圆柱形杆部36的内表面和出口管24的末端部分的外表面之间的密封环37从盖22朝内壳体20突出，确保该结合的密封性。

然而，该滤芯30也可能固定地连接至盖22。

该上支撑板34展示了中央通孔38，该中央通孔38坐落于杆部36的内部，该杆部36适于使滤壁31的内部容积与出口管24相通。

该杆部36的纵长基本上等于滤壁31的纵长。

实际上，圆柱形杆部36以图中向上的方向轴向延长支撑芯部32，并且限定该第一滤壁31过滤的液体朝出口管24的通路管。

该支撑芯部32和圆柱形杆部36有利地互相连接，并且可被流体连续地穿过。

在图1所示的实施例中，该圆柱形杆部36从该第一滤壁31的上支撑板34直接（向上）获得，并且该支撑芯部32固定至或者简单地支撑在该上支撑板34的下表面上。

该下滤芯30包括至少一条排气管40，该排气管40固定至下支撑板35，其中该排气管40适于使滤壁31界定的内部容积与其外部容积相通。

该排气管40包括插管41，该插管41展示了至少一个接入嘴42，接入嘴42坐落在比滤壁31的上端更高的高度，即使用时作为壳体20中设置得更高的滤壁31的部分，使得接入嘴42放置在壳体20的内部，在与柴油一起进入壳体的空气（或其它气体）储存区中。

可选地，接入嘴42坐落在稍微低于或相当于滤壁31上端的高度，即，使用时作为壳体20中设置得更高的滤壁31的部分。

下支撑板35包括中空连接元件350，该连接元件适于连接插管41与滤壁31的内部容积，实际上，该连接元件350限定在下支撑板35中的L形管状管道，该下支撑板35展示了第一水平管道和第二竖直管道，该第一水平管道从下支撑板35的周端朝其中央区径向发展，该第二竖直管道在下支撑板35表面打开，面朝滤壁31的内腔。

该接入嘴42的远端43是敞开的并且基本密封地连接至连接元件350。

实际上，该插管41的远端43摩擦插入连接元件350的第一水平管道中，使得连接元件350将插管41（以及排气管40）伸向滤壁31的内部容积。

插管41也大致为L形并具有水平管道44和细长竖直管道45，该水平管道44的自由端为远端43，该细长竖直管道45从下支撑板35升起并且朝壳体20的顶部延伸，而且纵长基本为滤壁31的纵长的两倍。

实际上，插管41的接入嘴42，处于插管的竖直管道45的自由端，坐落在与圆柱形杆部36的自由端基本相同的高度。

特别地，该排气管40包括至少一个管道，该管道限定扼流区46，其通孔使扼流区的上下游气体通道处的压力差比滤壁31的上下游液体的压力差更大。

实际上，该扼流区46的通孔确保在使用过滤器组10的任何情况下，用于空气通过排气管40的优选通道，同时确保用于柴油通滤壁31的优选通道。

优选地，该扼流区46通过扼流元件47连接至排气管40实现，即，连接至来自插管41和连接元件350之间的至少一个。

在该实施例中，扼流元件47包括圆柱形主体470，该圆柱体主体设有通腔471，例如，在液体通过方向的轴向并且渐细的，终止于出口嘴472，出口嘴472限定有效的通孔，该通孔比扼流区46的插管41的部分更小。

可选地，该腔471可以为圆柱形，直径比插管41的直径更小，或取决于结构要求，该腔471可以为其它合适的形式。

在图中所示的优选实施例中，主体470连接至排气管40的插管41的远端43，并且基本以摩擦结合插入连接元件350中，从而实现插管41的水平段44的延伸。

实际上，主体470和插管41的水平管道44沿该连接元件350对齐，并且基本连续地接合在一起。

可选地，该主体470可以连接至排气管40的插管41的接入嘴42。

该扼流区46也可以通过挤压41的中心区或利用其它相当的技术手段实现。

该滤芯50转而包括管状滤壁51，在本实施例中，为基本环状，该滤壁51界定内部通腔，该通腔的直径比圆柱形杆部36的直径更大，从而插入圆柱形杆部36并且在其上有间隙。

滤芯50进一步包括两个中空盘状支撑板，通常由塑料制成，其中上支撑板52和下支撑板53同轴固定至滤壁51的相反端。

相对于圆柱形杆部46的外直径，下支撑板53和上支撑板52的中央直径孔更大。

密封环54密封地结合至上支撑板52的周缘，该密封环的周缘轻微凸起；该密封环54被封装并包括在基座内部，该基座限定在盖22和烧杯主体21之间，从而确保壳体20的密封。

滤芯50的位置使得滤壁51与滤芯30的滤壁31同轴，并且在图1-3所示的第一实施例中，下支撑板53搁置在上支撑板34上。实际上，下支撑板53的中央孔被另外的密封环55同轴环绕，另外的密封环55接纳在周向基座56中，该周向基座56本身处于下支撑板53中，在面朝滤芯30的上支撑板34的表面上。

该密封环55的厚度比各自的容纳基座56的深度更大，从而沿基座56整个周长突出。

在滤壁51和圆柱形36之间存在合适的径向间隙，该间隙限定用于待滤液体通过的环形空间。

挂环340限定在上支撑板上，其中挂环340都是相同的并且绕着滤壁31和51的轴线周向地设置，在圆柱形杆部36的底部，等距离成角度，从而整体上限定能实际上紧密地插入滤芯50的下支撑板53的中央孔中的爪部，使其静止地保持在下支撑板34。

各挂环340的自由端进一步包括径向向外突出的齿部，从而防止滤芯50下滑。

第一滤壁31和第二滤壁51各自的上支撑板34和下支撑板53可以相互固定，例如，通过粘合或另一永久或半永久固定体系。

该滤壁31和51设置成被柴油机燃料接连穿过，并且将壳体20的内部容积细分为三个独立室，包括：第一室70，该第一室70与入口管23相通，在上面由第一滤壁51的上支撑板52限定并处于滤壁51的内腔中（通过上支撑板52的中央孔和其中设置的任何其它孔与大气相通）；第二室71，该第二室71限定在滤壁31的内腔中并且通过该圆柱形杆部36的内腔延伸至出口管24并与出口管24相通；和中间室72，该中间室72限定滤壁31和51的外部。

特别地，来源于入口管23的待过滤柴油机燃料首先输送至第一室70，从而迫使柴油机燃料由内而外径向通滤壁51，从而到达中间室72。

这样，使柴油机燃料进行第一阶段的过滤，一般称为P再过滤，这使燃料从较大的杂质中分离出来。

为了执行此操作，滤壁51优选由合成纤维制成的深度过滤器，该深度过滤器可以保持存在于柴油机燃料中的微粒的第一部分，优选大于30%的目前颗粒量，并能分离可能存在于燃料中的几乎全部的水，进行水滴聚合操作，通过重力凝结和收集在壳体20的底部上；收集的水可定期地用合适的排放装置60排空。

滤壁51的滤净度（即，对于该颗粒尺寸，滤壁确保99%的过滤效果）可以在5μm和100μm之间，并且优选在10和40μm之间。

接着迫使来自中间室72的柴油机燃料由外而内地径向通滤壁31，到达第二室71，接着到达出口管24。

这样，使该柴油机燃料进行第二阶段过滤，通常称为精滤，这样分离出滤壁51不保持的更小尺寸的杂质，从而获得所需的纯化程度。

为了进行该操作，滤壁31优选为褶状或星状壁，并且滤净度通常比滤壁51的滤净度更高，例如，包括在0.5和20μm之间，并且优选在1和10μm之间，从而将柴油机燃料中的压力差限定为基本包括在0.05和0.5bar之间，该压力差涉及在标准操作条件下使柴油机燃料的黏度为4-10m²/s。

在本实施例中，滤芯30进一步包括疏水网39，该疏水网39由PTFE（聚四氟乙烯）或用疏水物质处理的聚合物制成，形状为圆柱形并且坐落于支撑板34和35之间，从而绕着滤壁31的内部缠绕，其中该滤壁31适于分离依然存留在柴油机燃料中的任何残留的水。

当滤壁51在适当位置（插入圆柱形杆部36上），设有接入嘴42的插管41的自由端，有利地，适于设置在上支撑板52的外围的下面，使得接入嘴向中间室72的上部打开。

这样，该排气管40使中间室72和第二室71相通，确保排出在起始阶段和在过滤器组10的正常操作下可能堆积（基本在压力下）在壳体20上部（在下支撑板52下的区域中）的空气和其它气体。

实际上，由于滤壁31的存在，使滤壁31的上下游液体（即，在中间室72和第二室71中间）产生的正压力差确保了空气从壳体20的上部沿着排气管40朝第二室71流出。

此外，作为扼流区46的通孔，即，出口嘴472设置成使由其引起的对柴油机燃料的液体动力负荷损失远大于（例如10倍）由滤壁31引起的对相同柴油机油的液体动力负荷损失，但是控制柴油机燃料通过排气管40泄露能获得高效率的过滤器组10。

此外，排气管40的接入嘴42位于中间室72的事实使可以通过排气管自身的柴油机燃料和事先已经通滤壁51过滤的柴油机燃料能通过，有助于更进一步提高过滤器组10的效率。

而且，由于扼流元件47的出口嘴472的通道部分非常小，例如，直径在0.01和0.5mm之间，对于上文所述的滤壁31，来自排气管40的出口并且进入第二室的空气有利地微粒化，即，细分为微小泡体，该微小泡体与由滤壁31过滤的柴油机燃料混合，并且减少空气堆积的可能性，这会在输送时引起大泡体无法预料地注入到柴油燃料中，并导致过滤器组10的下游器件产生问题，特别是对于高压泵和注射器。

在所示实施例中，插管41的自由端通过栓57保持，该栓57连接至上支撑板52的下表面，其唯一的任务是使插管41保持在稳定位置。

排气管40的接入嘴42可以设置在第一室70，这种情况下，扼流区46的通孔使得扼流区46的上下游液体通道上的压力差大于第一室70和第二室71之间的液体压力差。

最后，过滤器组10可以包括存在水的普通传感装置80，该传感装置80连接至烧杯主体的底部并使壳体20的内部延伸至柴油机燃料堆积区。图4展示过滤器组10的第二和可选实施例；对于共同部件或技术性能，在该第二实施例中，过滤器组10的部件的附图标记与前述第一实施例（图1-3）的相同。

第二实施例的过滤器组10与上述第一实施例的区别本质上仅在于上支撑板34和下支撑板53以圆体500限定的单一部件实现。

实际上，圆体500具有两个相反的表面，其中第一滤壁31的上端固定到下壁（编号为数字34，因为其执行与第一实施例中展示的上支撑板34相同的功能）而第二滤壁51的下端固定到上壁（编号为附图标记53，因为其执行与第一实施例中展示的下支撑板53相同的功能）。

更进一步地，在图4所示的第二实施例中，圆柱形杆部36可拆卸地连接至圆体500.

实际上，通过置入环形密封环360使圆柱形杆部36实际上紧密地插入圆体500的中央开口，其中环形密封环360插入圆柱形杆部在靠近其下端提供的环形基座。

如上文第一实施例中所述，圆柱形杆部36的上端连接至出口管24。

另外，圆柱形杆部36使第一滤壁31的支撑芯部32，正如第一实施例，轴向延长至第二滤壁51的内腔的内部，从而延长至用于过滤的液体通向出口管24的通道管。

在这种情况下，支撑芯部32和圆柱形杆部36有利地连续地互相连接，例如简单地静止地互相连接，确保滤芯10安装和固定简便。

可选择地，支撑芯部32和圆柱形杆部36可以以单一部件实现。

因此，本发明应当构想为包括多种改进和变形，这些都在在本发明的理念范围之内。

此外，所有细节都可由其他技术等同要素所替代。

实际上，所使用的材料以及可能的形状和尺寸，都可按需改变，而不脱离权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种滤芯(30)，包括：

至少一个第一滤壁(31)，所述第一滤壁为管状并供待滤液体通过；以及

第二滤壁(51)，所述第二滤壁(51)为管状，第一和第二滤壁设置为供待滤液体接连通过，并且其中所述第二滤壁(51)沿待滤液体的流动方向放置于第一滤壁(31)的上游；

第一支撑板(35)，所述支撑板固定至第一滤壁(31)的一端；

第二支撑板(34)，所述第二支撑板(34)固定至所述第一滤壁(31)的相反端，并且，该第二支撑板包括圆柱形杆部(36)，所述圆柱形杆部与所述第二滤壁(51)的内表面协作，限定用于供待滤流体通过的第一室(70)，与所述第一滤壁(31)的内腔协作的杆部(36)的内腔限定与出口管相通的第二室(71)；

至少一个排气管(40)，所述排气管(40)固定至所述第一支撑板(35)，并设置成使所述第一滤壁(31)的内部容积与其外部容积相通，从而使得内部容积和外部容积之间的空气能够流出；

其中所述排气管(40)包括扼流区(46)，该扼流区(46)设有通孔，所述通孔使扼流区(46)的上下游液体通路处的压力差大于所述滤壁(31)的上下游液体的压力差。

2.根据权利要求1所述的滤芯(30)，其特征在于，包括扼流元件(47)，所述扼流元件(47)连接至排气管(40)，所述排气管(40)适于限定扼流区(46)。

3.根据权利要求2所述的滤芯(30)，其特征在于，所述扼流元件(47)包括圆柱形主体(470)，该圆柱形主体(470)设有在液体穿过方向同轴并渐细的通腔(471)，所述通腔终止于限定扼流区(46)的通孔的出口嘴(472)。

4.根据权利要求1所述的滤芯(30)，其特征在于，所述排气管(40)包括接入嘴(42)，所述接入嘴(42)坐落于比第一滤壁(31)的上端更高的高度。

5.根据权利要求3或4所述的滤芯(30)，其特征在于，所述圆柱形主体(470)在排气管(40)的接入嘴(42)处连接至所述排气管。

6.根据权利要求3或4所述的滤芯(30)，其特征在于，所述圆柱形主体(470)在排气管(40)的接入嘴(42)的远端(43)处连接至所述排气管。

7.根据权利要求4所述的滤芯(30)，其特征在于，所述第一支撑板(35)包括中空连接元件(350)，所述中空连接元件适于使排气管(40)与所述第一滤壁(31)的内部容积相连。

8.根据权利要求7所述的滤芯(30)，其特征在于，所述排气管(40)的接入嘴(42)的远端(43)密封地连接至所述中空连接元件(350)。

9.根据权利要求1所述的滤芯(30)，其特征在于，所述第二滤壁(51)的滤净度低于所述第一滤壁(31)的滤净度。

10.根据权利要求1所述的滤芯(30)，其特征在于，所述排气管(40)的接入嘴设置在所述第一室(70)。

11.过滤器组(10)，所述过滤器组包括壳体(20)和至少一个根据权利要求1-10任意一项所述的滤芯(30)，所述壳体(20)设有至少一个用于待滤液体的入口(23)和用于已过滤液体的出口(24)，其中所述第一室(70)与入口(23)相通，所述第二室(71)与出口(24)相通，并且中间室限定在所述第一滤壁(31)和第二滤壁(51)两者的外部。

12.根据权利要求11所述的过滤器组(10)，其特征在于，所述排气管(40)适于使所述中间室(72)与所述第二室(71)相通。