CN106488794B - 形成用于维持通过滤袋式过滤器的流动通道的过滤介质 - Google Patents
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Abstract
公开一种滤袋式过滤器，其结合过滤介质的压花以生成刚性隆起几何结构的实施方式，所述实施方式防止过滤器的上下过滤介质侧之间的坍塌，从而维持且确保在过滤器内的流体的流动通道以流动到泵或下游系统。被压花的刚性实施方式防止过滤介质在抽吸下塌陷且消除辅助插入结构的使用；诸如在过滤介质上或围绕过滤介质的塑料梳或折叠网、或注射成型的塑料肋或骨。
Description
技术领域
本申请涉及过滤器、诸如在液体槽内使用的过滤器，更特别地涉及压花过滤器的柔性过滤介质以生成刚性构造，所述刚性构造防止过滤器装置在抽吸下塌陷，由此有效地确保通向燃料泵或下游系统的液体流动通道。
背景技术
传统的滤袋式槽内燃料过滤器由过滤介质和连接器构成，所述连接器将过滤器附连到用于通过所述过滤器抽吸流体的燃料泵、管件或管道。过滤介质典型地由柔性的、非刚性的覆盖织物构成。过滤介质形成为滤袋结构且用于从燃料或其它液体过滤或移除污染物。流过滤袋式过滤器的液体通常从过滤器的外侧方向性地流到内侧。用于将过滤器附连到燃料泵、管件或管道或其它吸流设备的金属或塑料连接器附连到过滤介质的一部分。通过过滤介质到该连接器的外侧至内侧的流动方向在过滤器内侧生成抽吸，这继而引起在过滤器两侧上的过滤介质朝向和/或远离彼此移动，借此过滤介质的一侧将压缩在过滤器的相反侧上的过滤介质。在被允许彼此挤压的情况下，该抽吸力能够隔离流过过滤器的液体流。
传统设计使用辅助插入结构(诸如在过滤介质上或围绕过滤介质的塑料梳、支撑网、或注射成型的塑料肋或塑料骨)以防止过滤器的两侧压缩到一起且减小或阻挡流体流动。插入或注射成型构件生成过滤器的刚性几何形状结构。这个支撑结构的缺点是在插入过程期间生成的灰尘、泥土、或外来颗粒的可能性的提高、或插入构件的劣化、以及与插入过程关联的在材料、工具和人力方面增加的成本。
传统设计的另一方面是作为保持过滤器本体刚性的结构并在平面方位上定位的插入构件的功能。也需要刚性过滤器结构来维持过滤器在燃料槽内定位在存在燃料的区域中。例如，无刚体结构的非柔性覆盖织物可朝上折叠或弯折且变得定位于在燃料流体高度上方的空气空间中。暴露于空气可能允许空气被抽入过滤器中且传到系统，从而引起流动空化和流量减小。
发明内容
在本申请的一个实施方式中，滤袋式过滤器包括过滤介质，所述过滤介质维持其位置且在无需附加插入塑料梳、网、肋或骨的情况下保持不在抽吸下塌陷。过滤介质被压花以在过滤介质的表面上生成刚性隆起几何结构，所述几何结构被定向为保持过滤器的两侧分开，由此有效地确保通向燃料泵或下游系统的液体流动通道。过滤器因此一般包括无内部梳或肋的过滤介质、和附连到过滤介质以用于连接到泵的塑料连接器。
在本文使用时，压花是将隆起几何设计模制成型到材料层中的过程。过滤介质的压花能够在塑料连接器模制附连到过滤器期间在注射模具内执行。压花也能够利用冲模或压缩或永久变形的其它手段在注射模具外执行。根据前述的本申请的实施方式提供一种过滤器，其更易于制造且几乎不具有能够随着时间磨损或劣化以引起在过滤器内的污染物的内部构件。这消除了生成内部污染物的潜在源头，所述内部污染物可与流到下游的流体一起移动且损坏系统，过滤器旨在防止这种损坏。不需要将塑料梳或网插入到过滤器内或在过滤介质上或围绕过滤介质注射成型一组或多组肋或骨，这也减小了注射成型和处理加工的复杂性和成本。
过滤器的一个实施方案生成在过滤介质的一侧或两侧上的长型压花区域或压花条，所述压花区域或压花条用作刚性构造以维持在过滤器内的开放凹穴。在另一实施方案中，本发明在过滤介质的一侧或两侧上生成多个贴片或局部压花区域，所述多个贴片或局部压花区域用作刚性构造以维持刚体结构和在过滤器内的开放凹穴。
附图说明
图1是机动车辆燃料槽的示意侧视图，其具有能够结合本文描述的过滤介质的泵模块。
图2是依据本申请的用于压花的过滤介质的实施方案的放大局部剖视图。
图3是用于压花过滤介质的工具的剖视图。
图4是依据本申请的过滤器的一实施方式的顶侧细节示图，其具有过滤介质中的点状压花构造的顶区域和底区域。
图5是依据本申请的图3的底侧细节示图。
图6是依据本申请的图3和图4中的过滤器的顶侧切割图。
图7是依据本申请的过滤器的一替换性实施方式的顶侧细节示图，其具有在过滤介质中的长型压花构造的顶区域和底区域。
图8是依据本申请的图6的底侧细节示图。
图9是依据本申请的图6和图7中的过滤器的顶侧切割图。
图10是依据本申请的过滤器的一优选实施方式的顶侧细节示图，其具有仅在过滤介质的一侧上的长圆形压花构造的区域。
图11是图9和依据本申请的过滤器的优选实施方式的底侧细节示图，其具有过滤介质中的长圆形压花构造的区域。
图12是依据本申请的图9和10中的过滤器的顶侧切割图。
图13是依据本申请的过滤器的一替换性实施方式的顶侧细节示图，其具有在过滤介质的一侧上的长弯型压花构造的区域和在相反侧上的长直型压花构造的区域。
图14是依据本申请的图12的底侧细节示图。
图15是依据本申请的图12和13中的过滤器的顶侧切割图。
图16是过滤器的一替换性实施方式的示意性剖视图。
具体实施方式
本申请包括过滤介质的许多实施方式，所述过滤介质如在此进一步描述的被压花、且优选在限定包封内部空间的过滤器中被利用，所述过滤器诸如是用于多种流体的滤袋式过滤器，流体包括但不限于诸如无铅燃料或柴油燃料的燃料、液压流体、润滑油、尿素、以及其它流体(液体和气体两者)。为了方便，过滤器结构将在此描述为在燃料过滤中使用。为了帮助描述过滤介质的概念，图1示出机动车辆的槽内容置的燃料模块，在此描述的过滤介质能够在所述燃料模块中使用。过滤介质能够结合到位于燃料模块底部处的抽吸过滤器10中。槽内容置的燃料模块的结构和操作在本领域中众所周知。所公开的过滤介质的其它用途是可行的，且包括布置在燃料槽内侧和外侧的各种燃料过滤器以及作为机器的一部分的其它流体过滤器，所述机器具有诸如泵或真空装置的抽吸系统。
参考图2，示出依据本申请的教导的能够被压花的过滤介质20的一个实施方案。过滤介质20可包括适用于过滤燃料的多层过滤介质，诸如梯度深度过滤介质22，其包括优选由熔喷细丝形成的多个非纺织层22a、22b、22c。梯度密度熔喷过滤介质层的示例在本领域中已知，其合适的示例在以下参考文献中公开：美国专利申请公开No.2006/0266701、美国专利No.6,613,227、以及美国专利No.7,927,400，它们中的每个通过引用全部结合于此。
过滤介质20还可包括非纺织过滤介质的两个载体层24和26，例如纺粘层，所述载体层能够包括静电耗散元件。过滤介质20还可包括与过滤器内的内部空间30(在此也称为凹穴)相反的外壳层28、和邻近于深度过滤介质22定位的一个或多个通道深度层32、34。优选的通道深度过滤介质在美国公开文献No.2014/0202951中公开，其内容通过引用全部结合于此。
已经发现的是，通过外壳层28和/或通道深度层32、34的合适结构，即作为压花层，过滤介质20可经历压花程序以提供压花区域50，所述压花区域具有足够的尺寸和强度，以维持过滤介质22的上下部分之间的内部空间30，且防止塌缩和阻塞。在一种形式中，外壳层28由塑料或聚合物材料的网格构造，且在燃料过滤器的情况下由适当的耐燃料且不透燃料的塑料构造，例如尼龙、聚酯、乙缩醛或TeflonTM。塑料网格可以是挤出型网格或纺织网格。外层28被形成为具有大于500微米、或大于900微米、或大于1200微米、或大于1400微米的厚度。厚度优选不超过5000微米。
可选通道深度层32、34也可由塑料网格构造以提供用于压花的附加支撑。网格可以被挤出或被纺织、且被形成为具有大于250微米、或大于500微米、或大于600微米、或大于900微米的公称厚度。厚度优选不超过2500微米。替换性地，外壳层28可被消除或由替换性材料形成，而通道深度层32、34中的至少一个(或其结合厚度)以大于500微米、或大于900微米、或大于1200微米、或大于1400微米的公称厚度形成。换言之，过滤介质20的一个压花层的厚度或多个压花层组合的结合厚度大于500微米、或大于900微米、或大于1200微米、或大于1400微米、或大于1650微米。(一个或多个)压花层可以是置于熔喷层22a、22b、22c(诸如一个或多个通道深度层32、34)内的外层28，或可紧邻于载体层24、26之一(包括形成直接暴露到内部空间30的新的内层)放置、或其组合。
参考图3，过滤介质20的压花用于提供高度2至15mm的深压花区域50，所述压花区域突伸或凹进到过滤器的内部空间30中。介质20具有挤出型塑料网格的至少一个压花层，挤出型塑料网格在被压缩时将获得永久压花且生成刚性结构以在无辅助支撑结构的情况下保持过滤器的上下部分分开。这种结构能够在过滤介质20的顶侧、底侧或这两侧上被压花。2至15mm的深压花用于维持在过滤器内的流体的流动路径。
在一种形式中，上模40和下模42用于例如在过滤介质形成为限定内部空间30的滤袋或其它结构之前沿压花区域50的周边52夹持过滤介质20。下模42包括呈压花区域50的理想横截面形状的凹穴44，所述凹穴也对应于销或其它工具46的外部形状。工具46优选具有平坦冠部，即在工具的远侧头部处的平坦表面，所述平坦冠部具有倒圆边缘以便不完全压垮过滤介质层，从而保持孔隙打开以供流体流过过滤介质。这个横截面形状优选为锥形，例如具有倒圆边缘的锥体或截头圆锥形状。工具46可以可选地被加热以提高塑料压花层的柔软性且协助压花处理。压花区域50由工具46拉伸为由工具46和下模42限定的理想形状。周边52(在一定程度上压花区域50)可由冲模40、42压缩或压垮，以使得介质20的这些部分具有比介质20的其余部分的厚度小的整体厚度，且足够刚硬以在典型抽吸力下维持被压花形状。在压花处理期间可能需要控制的因素包括但不限于工具/销设计、压力、速度、热量和冲模深度。
在其它形式中，过滤介质20的压花能够通过下述实现：应用热量、真空和压力的组合变化，以生成从过滤介质20的其余部分移出平面的刚性结构。压花在此定义为下述处理：模制或雕刻凸纹；嵌钉；成形、支撑、或设置一个或多个肋部/或形成脊部或隆起标志。压花区域因此在过滤介质的表面或平面性中提供永久的刚硬的不连续性，且优选在介质20的从外表面到内表面的所有层中包括对应的不连续性。
本领域技术人员可替换性地将用于压花的方法认定为热成型处理。热成型是处理术语，其涉及利用热量、真空或压力在材料表面上生成突起的处理。热成型是下述制造处理：塑料片或平坦形式被加热到柔软成形温度、在模具中形成特定形状、且被修整以生成可用产品。涉及较薄规格和特定材料类型的片或"膜"在烤箱中被加热到足够高的温度，以至于所述片或"膜"能够在模具中被拉伸或压花且冷却到最终形状。优选的，压花或热成型处理利用还能将泵附件模制到过滤介质的模制工具完成，因此在即将模制泵附件之前执行、模制泵附件之后马上执行或同时执行。替换性地，过滤介质能够利用专用工具被压花而后被存储以供后来使用(例如通过将介质卷成卷筒)，诸如后来利用其它工具来注射成型泵附件。
在本申请的实施方式中，压花过滤介质20继而形成为过滤器，诸如在图4-6中示出的过滤器60，其至少具有第一部分62和第二部分64(在此基于其通常的安装方位也称为顶/上壁和底/下壁或部分)，过滤器60具有诸如滤袋式过滤器的包封形状，其中，介质20被卷起或折叠且自由边缘利用已知处理被密封在一起，以形成包封内部空间。压花区域50生成分离结构以在流体流过槽内过滤器60的同时保持过滤介质的顶壁和底壁62、64分开。介质20的压花层具有结构完整性和强度，以被压缩2-15mm、或4-10mm、或大约6mm的深压花图案，这允许维持过滤器内侧的凹穴(内部空间30)以允许流体流动。换言之，在图6中最佳可见，上壁62和下壁64均大致在上平面和下平面中延伸，且截头圆锥压花区域50从相应平面朝向内部空间30(和对立壁)向内突伸深度D(深度在此也称为高度)。在介质20的相应平面处，压花区域50具有宽度W1，所述宽度W1大于在压花区域50顶点处的宽度W2。以这种方式，过滤器在内部空间30中无需包括任何内部支撑结构、梳或肋。
压花区域50能够具有基于介质20的整体厚度的不同深度、宽度和长度，介质20的整体厚度典型地是0.5-3.5mm、且通常是1.5-2.5mm。压花深度D可变但是推荐与过滤介质的表面或平面隔开至少2mm且最多15mm。这仅是通常的使用范围，且深度可以大于15mm而对流体流动、介质分离或过滤器刚性无任何明显影响或益处。压花深度与介质厚度的比率优选是100％至2000％、且更优选大于300％。每个上壁和下壁62、64的区域优选包括5％-50％、且更优选10％-20％的压花区域50，但是在仍然维持内部空间30和流体流动的同时，任何百分比的区域可被压花。如将在选择性实施方式中示出的，压花区域50可例如在尺寸(宽度或深度)、形状或与竖直轴线的相对位置方面在过滤器60的顶部分和底部分62、64上有所不同，以允许燃料经由在上壁和下壁62、64上的压花区域50的组合而流过凹穴30。
本申请的压花方法包括生成突起或隆起，所述突起或隆起具有各种尺寸和形状(即在宽度和长度上变化)的圆形、正方形、矩形或长圆形的点或针，每个点或针形成被压缩(例如，介质20的厚度减小)和拉伸的压花区域50，借此过滤介质20生成永久变形。这些变形区域将在过滤器的相反侧上抵靠过滤介质20，例如突伸到滤袋式过滤器的内侧、且在过滤器内侧维持开放凹穴30以用于流体流动、以及给过滤器提供刚性从而提供过滤器结构和整体几何形状。
再次参照图4-6，示出的压花区域50在过滤器60的顶壁和底壁62、64上形成为点或梢，且提供过滤器60的顶底之间的分离以保持内部空间30开放。换言之，压花区域50均是具有截头圆锥形状的不连续体。该压花确保介质20不会塌缩顶底部分或侧部且减小或阻挡流体流过过滤器60。图5示出相同过滤器60的底侧，点的图像相对于过滤器的顶侧和底侧交错。换言之，在上部分62上的压花点50与下部分64的压花点50相对于竖直轴线(例如，穿过入口装配件的轴线)径向不对齐。在每侧62、64上的压花点50优选隔开成阵列或网格。图6是图4和图5中的相同过滤器的切割图，且示出压花点50在过滤器60的顶壁和底壁62、64之间如何提供分离空间66。
参考图7，过滤器70的一实施方案示出为具有在过滤器70的上壁72的长度上延伸的压花区域50t的长条。换言之，压花区域50t具有通道形状且相对于竖直轴线侧向(或相对于过滤器70纵向)延伸。图8示出过滤器70的具有压花条50b的底壁74，压花条50b在相反方向(即，相对于上压花条50t的方向成一角度，例如90度)上延伸以提供彼此挤压的刚性构造。图9是图7和图8的过滤器70的切割图，且示出压花区域50t、50b在过滤器的顶部分和底部分72，74之间如何提供分离空间76。
参考图10，过滤器80的一实施方案示出为具有在过滤器的下壁84上的压花区域50b的较短条。换言之，压花区域50b均基本是矩形点。图11示出不具有任何压花区域的过滤器80的顶壁82。图12是图10和图11的过滤器80的切割图，且示出压花区域50b在过滤器80的顶部分和底部分82、84之间如何提供分离空间86。
参考图13，过滤器90的一实施方案示出为具有在过滤器的上壁92上的压花区域50t的弯条。曲线大致跟随正弦形图案，但是能够使用其它曲线。图14示出过滤器90的底壁94，所述底壁具有长直压花区域50b以提供与上压花区域50t对立的刚性构造。图15是图13和图14的过滤器90的切割图，且示出压花区域50t、50b在过滤器90的顶部分和底部分92、94之间如何提供分离空间96。换言之，在上压花区域50t与下压花区域50b对齐的位置，压花区域能够彼此挤压以进一步维持内部空间96。
参考图16，过滤器100的一实施方案示出为具有在过滤器100的上壁102中的压花区域50t，所述压花区域具有比内部空间106的高度大的深度。换言之，压花区域50t的深度使得它们推到下壁104中且使得下壁104的对应部分从下壁104的平面向下变形，以形成突起108。以这种方式，突起108能够用作支脚以保持下壁104的其余部分与槽底隔开(诸如在燃料槽中)，由此允许流体流过过滤器100的所有表面。
通过在此提供的说明，其它应用领域将变得明显。应该理解到，说明和特定示例旨在仅用于示意且并非旨在限制本申请的范围。
所描述的实施方式在各方面都仅被考虑为示意性且非限制性的。本发明的范围因此由所附权利要求而非前述说明指出。在权利要求等同物的意思和范围内的所有改变都包含在其范围内。
Claims (21)
1.一种用于抽吸系统的过滤器，所述过滤器包括：
形成为包封形状的过滤介质，所述包封形状的上壁与下壁隔开以限定在上壁和下壁之间的内部空间，上壁和下壁分别限定上平面和下平面，所述过滤介质具有0.5mm到3.5mm之间的整体厚度；且
过滤介质的上壁和下壁中的至少一者包括第一非纺织过滤层、第一非纺织载体层和第二非纺织载体层、以及第一压花层，所述第一非纺织载体层和第二非纺织载体层之间具有用作通道部分的所述第一非纺织过滤层，所述第一压花层定位在第一非纺织载体层和第二非纺织载体层中的一者与第一非纺织过滤层之间，第一压花层包括具有大于500微米的公称厚度的塑料网格，过滤介质成形为包括向内突伸到内部空间中的多个压花区域，所述压花区域向内突伸2mm到15mm之间的距离。
2.根据权利要求1所述的过滤器，其中，上壁包括与上平面隔开的压花区域。
3.根据权利要求2所述的过滤器，其中，下壁包括与下平面隔开的压花区域。
4.根据权利要求3所述的过滤器，其中，上壁中的压花区域的形状与下壁中的压花区域的形状不同。
5.根据权利要求1所述的过滤器，其中，压花区域的厚度比过滤介质的其余部分的厚度小。
6.根据权利要求1所述的过滤器，其中，上壁和下壁中的仅一个包括压花区域。
7.根据权利要求1所述的过滤器，其中，压花层具有大于1400微米的公称厚度。
8.根据权利要求1所述的过滤器，其中，压花层具有大于1650微米的公称厚度。
9.根据权利要求1所述的过滤器，还包括具有大于1200微米的公称厚度的多个压花层。
10.根据权利要求1所述的过滤器，其中，压花区域具有截头圆锥横截面形状。
11.根据权利要求1所述的过滤器，其中，压花区域被成形为点。
12.根据权利要求1所述的过滤器，其中，压花区域被成形为细长通道，所述细长通道在过滤器的长度或宽度的大部分上延伸。
13.根据权利要求12所述的过滤器，其中，上壁中的通道在第一方向上纵向延伸，第一方向不平行于下壁中的通道延伸的第二方向。
14.根据权利要求1所述的过滤器，其中，上壁和下壁均包括压花区域，并且其中上壁的压花区域相对于穿过上壁和下壁的竖直轴线与下壁的压花区域径向对齐并朝下壁的压花区域延伸，并且被构造成使得当向过滤器施加抽吸时上壁中的压花区域的多个部分挤压下壁的压花区域的多个部分。
15.根据权利要求1所述的过滤器，其中，上壁中的压花区域与下壁中的压花区域径向不对齐。
16.根据权利要求1所述的过滤器，其中，每个壁具有一区域，且其中15％的该区域形成为压花区域。
17.根据权利要求1所述的过滤器，其中，压花深度与介质厚度的比为100％至2000％。
18.根据权利要求1所述的过滤器，其中，压花深度与介质厚度的比大于300％。
19.根据权利要求1所述的过滤器，其中，压花区域允许流体流过其中。
20.根据权利要求1所述的过滤器，其中，还包括定位在第一载体层和第二载体层之间的第二非纺织过滤层，并且其中第一压花层定位在第一非纺织过滤层与第二非纺织过滤层之间。
21.根据权利要求1所述的过滤器，其中，还包括定位在第一载体层和第二载体层中的一者的外部的第二压花层，第二压花层包括具有大于500微米的公称厚度的塑料网格。
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