CN106804104A - 滤芯接口 - Google Patents

Abstract

描述了润滑系统的过滤系统。上述过滤系统包括由插入件连接的开放式全流量过滤元件和精细过滤元件。上述全流量过滤元件提供低限制和长寿命。上述精细过滤元件提供高效率。上述插入件连接上述全流量过滤元件和上述精细过滤元件。此外，上述插入件密封上述两个过滤元件之间的接口。上述插入件连接到两个端板——每个过滤元件一个。

Description

滤芯接口

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年7月17日提交的发明名称为“FILTER CARTRIDGE INTERFACE(滤芯接口)”、申请号为3508/CHE/2014的印度临时专利申请的优先权，该印度临时专利申请的全部内容通过引用并入本文并用于所有目的。

技术领域

本发明通常涉及具有两个过滤元件滤芯的润滑过滤系统。

背景技术

内燃机一般包括使润滑剂(例如，油)循环流动到发动机各个部件的润滑系统。在使用期间，润滑剂在整个发动机内再循环流动。在再循环流动期间，润滑剂可能会从发动机的各部件带走污垢和碎屑。因此，许多润滑系统包括过滤系统。过滤系统通常使润滑剂穿过具有过滤介质的过滤元件。为了使润滑系统性能最大化，过滤元件应提供低流量限制、长寿命和高效率。然而，这些理想特性彼此互相矛盾并且通常无法使用单个过滤元件来实现。例如，高效率的过滤元件(例如，捕获高百分比的污垢和碎屑的过滤元件)通常导致高于期望的流量限制。因此，使用单个过滤元件可能不能为润滑系统提供期望的过滤特性。

发明内容

一个实施例涉及过滤单元。上述过滤单元包括具有放置在第一端盖和第二端盖之间的第一过滤介质的第一滤芯。上述过滤单元还包括具有放置在第三端盖和第四端盖之间的第二过滤介质的第二滤芯。上述过滤单元包括放置在上述第二端盖和上述第三端盖之间的插入件，从而通过卡扣连接来连接上述第一滤芯和上述第二滤芯。

另一个实施例涉及用于连接两个滤芯的插入件。上述插入件包括限定中心开孔的圆柱形壁、在相对于上述中心开孔的上述圆柱形壁上的多个周缘脊部、上倒钩和下倒钩。上述插入件还包括放置在上述上倒钩和上述多个周缘脊部之间的第一凹部。上述插入件包括放置在上述下倒钩和上述多个周缘脊部之间的第二凹部。

这些和其他特征及其组织和操作方式将由以下详细描述结合附图而变得显而易见。

附图说明

图1是根据一个示例性实施例的滤芯的立体图。

图2和图3是组装在外壳中的图1的滤芯的横截面视图。

图4是图1的插入件的立体图。

图5是图1的插入件的俯视立体图。

图6是图1的插入件的横截面视图。

图7是图1的插入件在如图6中标记的部分B处的放大横截面视图。

图8是图1的插入件在如图6中标记的部分C处的放大横截面视图。

图9是连接到各端盖的图1的插入件的横截面视图。

图10是图1的安装在插入件上的端盖的立体图。

图11是图1的部分安装在插入件上的两个端盖的立体图。

图12、图13和图15-20是根据示例性实施例的各插入件的具体构造的视图。

图14是安装图12和图13的插入件所需的安装力的曲线图。

图21是根据一个示例性实施例的插入件的横截面视图。

图22是安装插入件所需的安装力的曲线图。

图23是根据一个示例性实施例的插入件的横截面视图。

图24是根据一个示例性实施例的插入件的横截面视图。

具体实施方式

总体参照各附图，对用于润滑系统的过滤系统进行描述。在某些布置中，上述过滤系统用于内燃机的润滑系统。上述过滤系统包括由插入件连接的开放式全流量过滤元件和精细过滤元件。上述全流量过滤元件提供低限制和长寿命。上述精细过滤元件提供高效率。尽管以这种方式布置的两个过滤元件将不会在单程上对润滑剂进行过滤，但是由于润滑剂在润滑系统中再循环流动，润滑剂将最终流过两个过滤元件。上述插入件连接(例如，通过卡扣连接、螺纹旋转连接等)上述全流量过滤元件和上述精细过滤元件。此外，上述插入件对上述两个过滤元件之间的接口进行密封。上述插入件连接到两个端板——每个过滤元件一个。

参照图1，示出了根据一个示例性实施例的滤芯100的立体图。滤芯100包括两个过滤元件：第一过滤元件102和第二过滤元件104。第一过滤元件102包括放置在第一端盖108和第二端盖110之间的第一过滤介质106。第二过滤元件104包括放置在第三端盖114和第四端盖116之间的第二过滤介质112。各端盖108、110、114和116可以是复合端盖。在某些布置中，第一过滤介质106是开放式全流量过滤介质，第二过滤介质112是精细过滤介质。如图1所示，第一过滤元件102具有比第二过滤元件104更长的轴向长度。因此，第一过滤介质106具有比第二过滤介质112更大的表面积。在可选布置中，第一过滤元件102具有与第二过滤元件104相同或者比第二过滤元件104更短的轴向长度。

参照图2和3，示出了组装的过滤单元200的横截面视图，组装的过滤单元200包括容纳在外壳202内的安装位置中的滤芯100。第一过滤元件102通过放置在第二端盖110和第三端盖114之间的插入件204联接到第二过滤元件104。滤芯100被放置在外壳202的封闭底部处的支承弹簧204和外壳202的开放顶部处的螺母板206之间。外壳202的顶部包括将螺母板206保持就位的接收通道208。下密封件210被放置在螺母板206和第一端盖108之间。上密封件212被放置在外壳202的顶部。上密封件212由形成接收通道208的外壳202中的唇缘保持。螺母板206包括内螺纹214，使得过滤单元200可以附接到过滤器头(未示出)的匹配的外螺纹。

端盖108、110、114和116中的每个端盖在过滤元件106和112的相应端部上进行密封，以防止润滑剂通过过滤元件106和112的端部流出。第一端盖108是开放端盖，使得下密封件210的一部分可以环绕第一端盖108的一部分。第二端盖110和第三端盖114是开放端盖并且可移除地联接到插入件204，从而将第一过滤元件106连接到第二过滤元件112。第二端盖110和第三端盖114各自与插入件204形成卡扣连接。上述卡扣连接也密封每个端盖的内表面到插入件204的外表面，如以下进一步详细描述。第二端盖110和第三端盖114可以各自具有在插入件204上延伸的唇缘。在可选布置中，第二端盖110和第三端盖114是内螺纹的，使得上述内螺纹与插入件204上的外螺纹匹配。第四端盖204是封闭端盖。

当过滤单元200附接到上述过滤器头时，待过滤的润滑剂沿着图2中的箭头所指示的路径流动。因此，润滑剂通过螺母板206中的开孔流入形成在外壳202与过滤元件106和112的脏侧之间的腔216中。上述润滑剂然后穿过过滤元件106和112并通过下密封件210中的中心开孔218从上述外壳中流出，使得过滤后的润滑剂流回到过滤器头中进行再循环流动。

参照图4至图9，示出了插入件204的附加视图。图4示出了插入件204的立体图。图5示出了插入件204的俯视立体图。图6示出了插入件204的横截面视图。图7示出了插入件204在部分B处的放大横截面视图。图8示出了插入件204在部分C处的放大横截面视图。图9示出了当插入件204连接到第二端盖110和第三端盖114时的横截面视图。

插入件204包括圆柱形开孔402。圆柱形开孔402在第一过滤元件102和第二过滤元件104之间提供了清洁润滑剂的流动路径。圆柱形开孔402由圆柱形壁404形成。圆柱形壁404为通过插入件204联接第一过滤元件102和第二过滤元件104形成的滤芯100提供柱强度(column strength)。当连接到第一和第二过滤元件102和104时(例如，如图2所示)，上述插入件对齐第一和第二过滤元件102和104，以在外壳202内进行适当定位。此外，由弹簧204提供的弹簧力协助在组装后将第一和第二过滤元件102和104压(例如，保持过滤元件102和104连接)到插入件204上。

插入件204包括形成在圆柱形壁404的外侧(圆柱形壁404的与开孔402相对的一侧)上的多个周缘脊部406。多个周缘脊部406用作插入件204和端盖110和114的内表面之间的密封环(例如，如图9所示)。在某些布置中，多个周缘脊部406与端盖110和114的内表面上的棘爪(detent)接合以形成上述密封并协助插入件204与端盖110和114之间的卡扣连接将第一和第二过滤元件102和104连接并锁定在一起。在其他布置中，各脊部406成角度以在圆柱形壁404上形成外螺纹。在这种布置中，端盖110和114可以具有匹配的螺纹，使得端盖110和114可以被旋到插入件204上以连接和密封第一和第二过滤元件102和104。

仍参照图4至图9，插入件204包括相对的周缘凹部602和604。每个凹部602和604形成在多个周缘脊部406与上倒钩和下倒钩606和608之间的圆柱形壁404中。多个周缘脊部406从圆柱形壁404的表面延伸的距离比上倒钩和下倒钩606和608更大。相对的周缘凹部602和604沿着圆柱形壁404的相对端部放置。多个周缘脊部406被放置在相对的周缘凹部602和604之间。如图9所示，当第二端盖110连接到插入件204时，第一周缘凹部602接收第二端盖110的一部分902。当第三端盖114连接到插入件204时，第二周缘凹部604接收第三端盖114的一部分904。各端盖110和114的各部分902和904通过各倒钩606和608被保持在周缘凹部604中。各周缘凹部602和604以及各倒钩606和608接收各端盖110和114的各部分902和904，以在插入件204与各端盖110和114之间形成卡扣连接。

在第一过滤元件102、第二过滤元件104与插入件204之间形成的连接通过各周缘脊部406在第一过滤元件102和第二过滤元件104之间提供密封。实际上，通过成对的周缘脊部406在插入件204与各端盖110和114中的每个端盖之间形成两个密封。形成的密封消除了在接口处额外的密封构件或粘合剂(例如，胶水或环氧树脂)的需要，从而避免了粘合剂或密封物向下游放出并导致润滑系统内的问题的风险。通过各周缘脊部406与各端盖110和114之间的相互作用实现了密封。

图10示出了至少部分地安装在插入件204上的第三端盖114的立体图。图11示出了部分地安装在插入件204上的第三端盖114和第二端盖110的立体图。当第二和第三端盖110和114被全部安装在插入件204上时，第二和第三端盖110和114之间的间隙被最小化。

上述插入件204可以完全或基本上由金属、塑料、环氧树脂、塑料溶胶或另一种合适的材料构成。插入件204可以使用现有的制造工艺来制造，以避免新的机器和加工成本。在使用过滤单元200期间，插入件204的材料在流体条件下不会劣化。此外，因为插入件204连接第一和第二过滤元件102和104并且在没有附加部件的情况下形成密封，所以第一和第二过滤元件102和104可以在常规的旋转(spin-on)生产线上生产，从而降低制造成本和加工时间。可选地，第一和第二过滤元件102和104是模块化的过滤元件。

上述插入件204可以利用不同形状的周缘脊部406来实现对各端盖110和114的各部分902和904的不同密封特性。如下面关于图12-20所述，描述了插入件204的各种具体构造。

参照图12和13，示出了根据一个示例性实施例的插入件1200的横截面视图和侧视图。插入件1200通常具有与插入件204相同的形状和构造。如上面关于插入件204的描述，插入件1200可以用于将第一过滤元件102连接到第二过滤元件104，同时在第一过滤元件102和第二过滤元件104之间提供清洁润滑剂的流动路径。插入件204与插入件1200之间的显著差异在于插入件1200具有不同的周缘脊部布置。插入件1200包括四个周缘脊部1202。每个周缘脊部1202具有大致三角形形状(即，锯齿形状)。每个周缘脊部1202从插入件1200的外壁1206延伸一高度1204。插入件1200在圆柱形开孔1210(例如，类似于插入件204的圆柱形开孔402)与外壁1206之间具有厚度1208。每个周缘脊部1202具有距离插入件1200的中心轴线1214的总脊部高度1212。在某些布置中，最上面的一对脊部具有51.69mm的总脊部高度，最下面的一对脊部具有51.8mm的总脊部高度。在这种布置中，相邻的脊部1202之间的距离1302为3mm，最上面的脊部或最下面的脊部与硬停止部(hardstop)1306之间的距离为3mm。

如上所述，插入件1200被制造成具有关于各周缘脊部1202的不均匀厚度。各周缘脊部1202被设计成在200psi(例如，300psi的清洁侧流体压力和100psi的脏侧流体压力)的压差下维持密封。然而，每个脊部的相对短的高度1204提供了高脊部刚度。上述高脊部刚度需要高安装力。上述高安装力会在安装期间导致各端盖110和114的各部分902和904处的屈服(yielding)超过端盖110和114的屈服强度。图14示出了在将第一过滤元件102和第二过滤元件104安装到插入件1200期间所需的安装力的曲线图1400。如曲线图1400所示，将第一和第二过滤元件102和104安装到插入件1200上需要大约450N的安装力，这会因为由各周缘脊部1202引起的高径向力而导致端板110和114的屈服。

参照图15和16，示出了根据一个示例性实施例的插入件1500的横截面视图。插入件1500通常具有与插入件204和插入件1200相同的形状和构造。如上面关于插入件204和1200的描述，插入件1500可以用于将第一过滤元件102连接到第二过滤元件104，同时在第一过滤元件102和第二过滤元件104之间提供清洁润滑剂的流动路径。插入件204和1200与插入件1500之间的显著差异在于插入件1500具有不同的周缘脊部布置。插入件1500包括与插入件1200的周缘脊部1202具有相似形状的四个周缘脊部1502。然而，插入件1500的厚度1504小于插入件1200的厚度1208。较小的厚度1504有助于避免塑料制造缺陷。在某些布置中，最上面的一对脊部1502的总脊部高度1602为51mm，最下面的一对脊部1504的总脊部高度1604为51.1mm。在这种布置中，相邻的脊部1502之间的距离1606为3mm，最上面的脊部或最下面的脊部与硬停止部1610之间的距离1608为3mm。较小的厚度1504导致插入件1500具有高度1506大于插入件1200的脊部1202的高度1208的脊部1502。较大的高度1506导致插入件1500具有比插入件1200更柔性的周缘脊部1502，这导致与插入件1200相比所需的安装力较低。然而，更柔性的周缘脊部1502对各端板110和114产生的密封比插入件1200的周缘脊部1202更弱。

参照图17和18，示出了根据另一个示例性实施例的插入件1700的横截面视图。插入件1700通常具有与上述的插入件204、1200和1500相同的形状和构造。如上面关于插入件204、1200和1500的描述，插入件1700可以用于将第一过滤元件102连接到第二过滤元件104，同时在第一过滤元件102和第二过滤元件104之间提供清洁润滑剂的流动路径。插入件204、1200和1500与插入件1700之间的显著差异在于插入件1700具有不同的周缘脊部布置。插入件1700包括具有梯形形状的四个周缘脊部1702。上述梯形形状在周缘脊部1702与各端板110和114之间提供比插入件1200和1500的三角形或锯齿形状的脊部更好的密封。在某些布置中，最上面的一对脊部1702的总脊部高度1802为51.15mm，最下面的一对脊部1702的总脊部高度1804为51.2mm。在这种布置中，相邻的脊部1702之间的距离1806为3mm，最上面的脊部或最下面的脊部与硬停止部1810之间的距离1808为3mm。所述布置可以在插入件1700与各端板110和114之间提供高达150psi的密封。

参照图19和20，示出了根据又一个示例性实施例的插入件1900的横截面视图。插入件1900通常具有与上述的插入件204、1200、1500和1700相同的形状和构造。如上面关于插入件204、1200、1500和1700的描述，插入件1900可以用于将第一过滤元件102连接到第二过滤元件104，同时在第一过滤元件102和第二过滤元件104之间提供清洁润滑剂的流动路径。插入件204、1200、1500和1700与插入件1900之间的显著差异在于插入件1900具有不同的周缘脊部布置。插入件1900包括具有梯形形状的四个周缘脊部1902。如上所述，上述梯形形状在周缘脊部1902与各端板110和114之间提供比插入件1200和1500的三角形或锯齿形状的脊部更好的密封。在某些布置中，最上面的一对脊部1902的总脊部高度2002为51.15mm，最下面的一对脊部1902的总脊部高度2004为51.3mm。在这种布置中，相邻的脊部1902之间的距离2006为3.5mm，最上面的脊部或最下面的脊部与硬停止部2010之间的距离2008为1.5mm。所述布置可以在插入件1700与各端板110和114之间提供高达200psi(例如，例如，500psi的清洁侧流体压力和200psi的脏侧流体压力)的密封。

参照图21，示出了根据一个示例性实施例的代表性插入件2100的横截面视图。插入件2100用于描述各种插入件优化参数。插入件2100具有与上述插入件204、1200、1500、1700和1900类似的布置。因此，插入件211包括四个周缘脊部2102和中心圆柱形开孔1204。各周缘脊部2102被布置在具有外脊部2106o和内脊部2106i的上脊部对2106中，以及被布置在具有内脊部2108i和外脊部2108o的下脊部对2108中。在这种布置中，各外脊部被布置为在轴向上更靠近圆柱形开孔1204的开孔，各内脊部被布置为在轴向上更远离圆柱形开孔1204的开孔。L1是外脊部与相应的硬停止部2110之间的距离。L2是一给定对的脊部中的外脊部与内脊部之间的距离。基于各距离参数L1和L2，插入件2100的功能可以如下表1所示被优化。

			2.5	1.5	0.1-0.25
2.5	2	0.1-0.25
			2.5	2.5	0.1-0.3
2	2.5	0.1-0.35
			1.5	2.5	0.1-0.4

表1

如上所述，表1的最后一行对应于插入件1900。如果给定插入件的直径差不在表1的指定范围内，上述插入件的周缘脊部将由于各端板110和114上的牵伸而失去与各端板110和114的接触。当上述周缘脊部失去与各端板110和114的接触时，为脏液体提供了绕过各过滤元件102和104的泄露路径。

参照图22，示出了各种插入件布置所需的安装力的曲线图2200。如曲线图2200所示，安装所需的上述周缘脊部(“齿”)的位移越大，所需的安装力越高。此外，较大宽度的周缘脊部比窄宽度的周缘脊部需要更大的安装力。

参照图23，示出了根据另一个示例性实施例的插入件2300的横截面视图。插入件2300类似于插入件204。插入件2300包括形成中心开孔2304的内壁2302。插入件2300包括连接内壁2302和外壁2308的轴向延伸部2306。内壁2302和外壁2308之间的空间形成被轴向延伸部2306分开的两个分离的通道2310和2312。上通道2310接收第一过滤介质2314，下通道2312接收第二过滤介质2316。第一过滤介质2314是开放式全流量过滤介质。第二过滤介质2316是精细过滤介质。第一和第二过滤介质2314和2316通过使用环氧树脂固定在各自的通道2310和2312中。

参照图24，示出了根据又一个示例性实施例的插入件2400的横截面视图。插入件2400类似于插入件1200。插入件2400包括形成中心开孔2404的内壁2402。插入件2400包括具有形成通道2408的裙部的塑料底部端板2406。扁平密封件2410沿着与通道2408相对的塑料底部端板2406被放置。扁平密封件2410邻接具有第一过滤介质2414的第一过滤元件的底部端盖2412。第二过滤介质2416被接收在通道2408中。第一过滤介质2414是开放式全流量过滤介质。第二过滤介质2416是精细过滤介质。

如本文所使用的，各术语“大约”、“约”、“实质上”以及类似术语旨在具有与本公开的主题内容所属领域内的普通技术人员通常的和可接受的用法一致的宽泛含义。本领域的技术人员在阅读了本公开之后应理解，这些术语旨在允许对所描述和所要求保护的某些特征进行描述，而不是将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围内。因此，这些术语应该被解释为指示所描述和要求保护的主题内容的非实质性或无关紧要的修改或变化被认为落入如所附权利要求所述的本发明的范围内。

应当指出的是，本文用来描述各种实施例的术语“示例性”或“实例”旨在表示这类实施例是可行的实例、代表和/或可行实施例的说明(以及这类术语并不意在暗示这类实施例必需是特别的或最好的实例)。

本文所使用的术语“联接”、“连接”等意在表示两个构件相互直接或间接接合。这种接合可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如可移除的或可释放的)。这种接合可以由两个构件或两个构件与任意附加的中间构件相互整体形成单个整体来实现，或由两个构件或这两个构件和任意附加的中间构件相互附接来实现。

本文引用的各元件的位置(例如，“顶部”、“底部”、“上”、“下”等)仅仅用于描述附图中各种元件的定向。应当指出的是，各种元件的定向可以根据其它示例性实施例而有所不同，并且这种变化意欲由本公开所涵盖。

需要特别注意的是，各种示例性实施例的构造和布置仅仅是说明性的。尽管只有几个实施例已在本公开中被详细描述，本领域的技术人员在阅读了本公开内容之后将容易理解，不实质上脱离本文描述的主题内容的新颖性教导和优点的许多修改是可行的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等的变化)。例如，示为整体形成的各元件可以由多个部件或元件构成，各元件的位置可以被互换或以其他方式改变，以及性质或分立元件的数目或位置可以被改变或发生变化。任何加工步骤或方法步骤的顺序或序列可以根据各可选实施例来改变或重新排序。各种示例性实施例的设计、操作条件和布置也可以在不脱离本发明的范围内做出其他替换、修改、变化和省略。

Claims (14)

1.一种过滤单元，其特征在于，所述过滤单元包括：

第一滤芯，所述第一滤芯包括放置在第一端盖和第二端盖之间的第一过滤介质；

第二滤芯，所述第二滤芯包括放置在第三端盖和第四端盖之间的第二过滤介质；

插入件，所述插入件被放置在所述第二端盖和所述第三端盖之间，所述插入件通过卡扣连接来连接所述第一滤芯和所述第二滤芯。

2.根据权利要求1所述的过滤单元，其特征在于，所述插入件包括多个周缘脊部，所述多个周缘脊部中的至少第一多个周缘脊部接合所述第二端盖的内表面并在所述插入件和所述第二端盖之间形成第一密封，所述多个周缘脊部中的至少第二多个周缘脊部接合所述第三端盖的内表面并在所述插入件和所述第三端盖之间形成第二密封。

3.根据权利要求2所述的过滤单元，其特征在于，所述插入件包括圆柱形开孔，所述圆柱形开孔提供在所述第一滤芯和所述第二滤芯之间的流动路径。

4.根据权利要求2所述的过滤单元，其特征在于，所述第一多个周缘脊部接合所述第二端盖的内表面上的棘爪。

5.根据权利要求4所述的过滤单元，其特征在于，所述第二多个周缘脊部接合所述第三端盖的内表面上的棘爪。

6.根据权利要求2所述的过滤单元，其特征在于，所述插入件包括相对的周缘凹部，所述相对的周缘凹部形成在所述插入件的圆柱形壁中并被放置在所述多个周缘脊部与上倒钩和下倒钩之间。

7.根据权利要求6所述的过滤单元，其特征在于，所述相对的周缘凹部以及所述上倒钩和下倒钩与所述第二端盖和第三端盖相互作用以形成所述卡扣连接。

8.根据权利要求2所述的过滤单元，其特征在于，所述多个周缘脊部中的每个周缘脊部具有梯形形状。

9.根据权利要求1所述的过滤单元，其特征在于，所述第一滤芯具有比所述第二滤芯更长的轴向长度。

10.一种插入件，用于连接两个滤芯，其特征在于，所述插入件包括：

圆柱形壁，所述圆柱形壁限定中心开孔；

多个周缘脊部，所述多个周缘脊部在与所述中心开孔相对的所述圆柱形壁上；

上倒钩；

下倒钩；

第一凹部，所述第一凹部被放置在所述上倒钩和所述多个周缘脊部之间；以及

第二凹部，所述第二凹部被放置在所述下倒钩和所述多个周缘脊部之间。

11.根据权利要求10所述的插入件，其特征在于，所述多个周缘脊部从所述圆柱形壁的表面延伸的距离比所述上倒钩和所述下倒钩更大。

12.根据权利要求10所述的插入件，其特征在于，所述多个周缘脊部中的每个周缘脊部具有梯形形状。

13.根据权利要求10所述的插入件，其特征在于，所述多个周缘脊部被放置在所述第一凹部和所述第二凹部之间。

14.根据权利要求10所述的插入件，其特征在于，所述周缘脊部中的第一对周缘脊部具有比所述周缘脊部中的第二对周缘脊部更大的高度。