CN107206298B - 具有用于排水的装置的滤芯及相关的过滤器组 - Google Patents

Abstract

一种用于过滤燃料的滤芯，包括：过滤壁，其具有管状构造；第一支撑板，其固定至所述过滤壁的一端；第二支撑板，其固定至所述过滤壁的相对端；支撑内芯，其同轴地插入所述过滤壁内，并且设置有供燃料通过的径向开口，其中，所述支撑内芯在其一端处具有管状疏水壁的收容座，所述疏水壁同轴地位于所述内芯的内部，所述疏水壁包括支撑柄，所述支撑柄构成为被收容在所述收容座内并具有旁路导管的至少一部分，该旁路导管的至少一部分使得过滤壁的内部空间与所述滤芯的排出孔流体连通。

Description

具有用于排水的装置的滤芯及相关的过滤器组

技术领域

本发明涉及一种滤芯及相关的用于过滤流体的过滤器组。

本发明总体上涉及一种滤芯及相关的过滤器组，其具有用于将存在于待过滤流体中的水分分离并排出的装置，更具体地，涉及机动车领域，用于过滤燃料、即柴油。

背景技术

众所周知，在机动车领域中，燃料的过滤通常是通过过滤器组实现的，所述过滤器组包括外壳，所述外壳具有主体，所述主体具有大致构造成杯状的主体，所述主体的开口端由盖体封闭，所述盖体上设置有待过滤液体的入口以及已过滤液体的出口；所述外壳的内部容纳有至少一个滤芯，所述滤芯能够将所述外壳的内部空间进一步分隔成两个独立的腔室，其中第一腔室与所述入口连通，第二腔室与所述出口连通。

通过这种方式，从所述过滤器组的入口流向出口的燃料被迫穿过所述过滤壁，所述过滤壁将燃料中可能存在的杂质阻截。

一种典型的滤芯包括管状的过滤壁（例如褶皱式过滤壁或深层过滤壁），以及固定在所述过滤壁的相反端部的两个支撑板。

出于确保所述过滤壁具有更大的刚度以及更大的机械抵抗力的目的，所述滤芯有时还包括带有穿孔的支撑管，通常称为内芯，其插入所述管状过滤壁的内部并在两端处固定至所述两个支撑板。

通过这种方式，所述支撑内芯能够抵抗由于流体压力峰值以及振动、冲击和其他类似的应力所造成的过滤壁的变形。

在现有技术中，通过疏水壁将待过滤燃料中可能存在的水从燃料中分离出去，所述疏水壁在燃料流动方向上位于过滤壁的下游。被分离出来的水由于相对于待过滤燃料（例如柴油）具有更大的比重，从而趋向于在重力作用下聚积在所述杯体的底部，之后通过已知类型的方法将其从杯体底部移除。

当燃料为柴油时，已知类型的过滤器组存在的一个问题是由低温下石蜡的形成而引起的，所形成的石蜡沉积在过滤壁和疏水壁的表面，阻止了燃料的通过，从而使得难以对发动机进行冷启动。

为避免这种缺点，现有技术采用了用于从滤芯的内部加热柴油的加热装置以将石蜡融化，并从而使发动机的冷启动成为可能。

然而，加热装置的使用增加了成本，增大了过滤器组的尺寸，并且使过滤器组的设计变得复杂。

本发明的一个目的在于公开一种过滤器组以及一种滤芯，其能够通过一种简单、合理并且价格相对低廉的解决方案来避免现有技术的上述缺点，同时提供一种相对于现有技术中所描述的上述已知系统而言更具优势的替代方案。

上述目的是通过独立权利要求中记载的本发明的特征来实现的。从属权利要求描述了本发明的优选的和/或特别有利的方面。

发明内容

具体地，本发明公开了一种用于过滤燃料的滤芯，包括：过滤壁，其具有管状构造；第一支撑板，其固定在所述过滤壁的一端；第二支撑板，其固定在所述过滤壁的相对端；支撑内芯，其同轴地插入所述过滤壁内，并且设置有供燃料通过的径向开口，其中，所述支撑内芯在其一端处具有管状疏水壁的收容座，所述疏水壁同轴地位于所述内芯的内部，所述疏水壁包括支撑柄，所述支撑柄构成为收容在所述收容座内并具有旁路导管，所述旁路导管使得过滤壁的内部空间与提供在所述第一支撑板上的排出孔流体连通。

通过上述解决方案，当石蜡形成并沉积在疏水壁的表面时，柴油能够通过流入旁路导管而绕开疏水壁。

在本发明的另一个实施例中公开了一种过滤器组，包括：外壳，所述外壳上设置有用于待过滤燃料的入口以及用于已过滤燃料的出口；以及如上所述的滤芯，其能够将所述外壳的内部空间分隔成与所述入口连通的第一腔室以及与所述出口连通的第二腔室。

附图说明

本发明的进一步的特征和优点将通过阅读以下借助附图并采用非限制性示例的方式提供的描述而得以显现。

图1是根据本发明的第一实施例的过滤器组的剖面图；

图2是图1中滤芯的放大剖面图；

图3是根据本发明的第一实施例的滤芯的一些部件的侧视图；

图4是图3的IV-IV剖面；

图5是图3的其中一个部件的透视剖面图；

图6是图3的一部分的放大剖面图；

图7是根据本发明的滤芯的第二实施例的剖面图；

图8是根据本发明的滤芯的第三实施例的剖面图。

具体实施方式

请具体参照图1至图6，其中示出了本发明的第一实施例，10在整体上标记用于机动车的柴油机的柴油的过滤器组。

过滤器组10包括外壳，所述外壳在整体上以20标记，并且由杯体21以及能够将外壳20盖合的上盖22形成。

上盖22包括用于待过滤柴油的入口23、用于已过滤柴油的出口导管24、以及用于聚积在杯体21的底部的水的排出管25，排出管25上设置有相匹配的连接帽26。

由杯体21的底部自下而上设置有液位传感器27，其由相匹配的柄体支撑，能够检测在柴油的过滤过程中聚积在杯体21的底部的水的水位。如本领域技术人员已知的，液位传感器27与车辆的电子控制板（未图示）连接。

替代地，可以将所述液位传感器设置在电子装置上，该电子装置能够固定在所述过滤器组的上盖上，并且包括能够插入所述过滤器的中心腔体内的柱状物。这时，可以将被分离的水的水位的检测探针设置在过滤装置的支撑内芯内、疏水膜的支撑架内、以及滤芯的下支撑板内。当所述柱状物插入所述过滤腔体内时，能够实现传感器的轴向/径向的伸长，从而其特征在于具有更为紧凑的结构。

壳体20内容纳有滤芯，所述滤芯在整体上以数字30标记。

滤芯30包括管状的过滤壁31，在本示例中为褶皱壁，所述过滤壁31位于两个通常由塑料制成的圆盘状支撑板之间，具体为上支撑板32和下支撑板33，二者同轴地固定在过滤壁3的相对的端部。

下支撑板33将过滤壁31的下端封闭，并且具有中心孔330，其为通孔，从中心孔330的边缘分支出多个支撑鳍板34，其功能是将滤芯30维持在杯体21的内部的适当位置处。

进一步地，下支撑板33包括向下延伸的边缘331，边缘331上设置有环形座332，环形座332内容纳有第一环形密封件333。

第一环形密封件333可以设置在环形座332和杯体21的内壁之间，例如其中的一个靠近底部的锥形区域内，以确保下支撑板33与杯体21之间的密封性。

上支撑板32包括中心孔320，中心孔320用于通过第二环形密封件321的嵌入而与伸入外壳20内部的出口导管24连接，所述第二环形密封件321放置于设置在出口导管24的外表面上的环形座323内。

进一步地，下支撑板33包括导管300，其开设在靠近杯体21的底部，并且通过套管301连接至用于将过滤器工作过程中收集在杯体21的底部的水排干的排水管25。过滤壁31限定一个外部容积（或“脏污侧”）和一个内部空间（或“清洁侧”），所述外部容积可以设置为与待过滤燃料的入口导管23连通，所述内部空间可以设置为与出口导管24连通。

支撑内芯40插入过滤壁的内部且位于两个支撑板32和33之间，支撑内芯40的外径大致小于过滤壁31的内径，从而在过滤壁31的内表面与支撑内芯40的外表面之间限定出一个空间。

请具体参照图2至5，支撑内芯40包括竖直肋板42，竖直肋板42由多个环状体43以一定角度间隔开来并互相连接，环状体43与竖直肋板42共同形成一个网状体，其限定了供柴油通过的径向开口44。支撑内芯的上端和下端通过例如超声波焊接（或红外线焊接）的方式分别固定在上支撑板32和下支撑板33上。

进一步地，在本发明的第一实施例中，支撑内芯40在靠近上缘处设置有两个竖直壁45（图5）以及一个内部环形基台46，所述两个竖直壁45的外部与环状体43的外表面共面，所述内部环形基台46位于所述竖直壁45的下缘。

所述两个竖直壁45以及所述内部环形基台46限定了管状疏水壁50的收容座100（图5），所述疏水壁50同轴地位于支撑内芯40的内部，并且具有阻截燃料内包含的水颗粒的功能。

具体地，疏水壁50包括疏水网54的支撑柄51，疏水网54呈圆柱状且与内芯同轴，并且与由支撑柄51延伸出的框架52（图4）连接。

更具体地，所述支撑柄为圆环状且其内部具有穿孔，其下部支撑所述框架52，框架52包括在内芯40的内部沿轴向延伸的四根竖直杆520，竖直杆520的下端固定在封闭底板521上。疏水网54（例如通过共同成型）固定在框架52的竖直杆520上，所述疏水网的技术特征对于本领域技术人员而言是已知的。

请参照图3至5，柄51具有竖直环形壁51a，由竖直环形壁51a延伸出设置为阶梯状的环形下基台510，环形下基台510具有水平部511和竖直部512。

具体地，当疏水网50插入支撑内芯40的内部时，柄51嵌入支撑内芯40的收容座100内，水平部511抵靠在环形基台46的相应部分上，柄51的竖直部512嵌入由环形基台46限定的孔460内。

支撑柄51的竖直部512的外径稍大于内部收容孔460的内径，以使竖直部512通过过盈连接嵌入收容孔460内，从而确保密封性。在本发明的另一个变形中，可以通过已知类型的其他适宜的密封方法、或者通过竖直部512和/或内部收容孔460的表面特殊轮廓来确保密封性。例如，限定内部收容孔460的内壁的边缘和/或环形下基台510的竖直壁可以设置为大致渐缩的锥形轮廓、凸缘/垂悬的偏平状物（lip/flap）、或者朝内侧径向延伸的环形突起，其目的是与下基台的竖直壁所具有的相应轮廓互相作用，从而在不需要额外的垫圈的帮助下确保这两个元件的气密连接。

柄51包括旁路导管的至少一部分55，该部分能够使所述内部空间与过滤壁31以及支撑板32的孔320连通，并从而与燃料的出口导管24连通。

在本实施例中，设置在柄51上的旁路导管的至少一部分55包括沿轴向开设在柄51的上缘处的凹槽550（图3）。

更具体地，本发明的该实施例包括两个凹槽550，其分支自柄51的上缘，并彼此等角度地等距设置。

请参照图3、图5和图6，在每个凹槽550处位于每个凹槽的下方，柄51上设置有外齿515，外齿515能够嵌入形成在竖直壁45的内表面内的相应的凹陷部450内（图6）。

外齿515以及相应的收容凹陷部450的设置使得能够将疏水壁50迅速快捷地定位在内芯40的内部。

竖直壁45上还设置有构成旁路导管的第二部分的通孔451，其开设在凹陷部450的底壁上，并且使得过滤壁的内部空间（称为清洁侧，已过滤柴油位于此处）与位于柄51上的旁路导管的对应部分55连通，所述对应部分55在本实施例中是通过凹槽550实现的。

在温度严寒的环境条件下，即接近或者低于零摄氏度时，过滤器组的内部形成的石蜡沉积在疏水网54上，阻挡了柴油通过疏水网。这时，柴油流过旁路导管，即流过内芯的竖直壁45上设置的孔451以及凹槽550，从而通过这种方式使发动机的启动成为可能。随着柴油的逐步加热，石蜡因此而溶解，由于在正常的工作环境下，上述旁路导管提供的对于流体通过的阻力大于疏水分离器所提供的阻力，这时将不利于流体通过该旁路导管。

图7示出了根据本发明的过滤壁的第二实施例。在描述本发明的第二实施例时，将使用相同的附图标记表示已经在前面描述的相同的部件。

本发明的第二实施例不同于前述实施例的是，所述旁路导管完全设置在疏水壁的柄内，即旁路导管仅包括设置在柄内的单个部分。

图7示出了滤芯60，其包括位于两个支撑板32和33之间的过滤壁31，所述两个支撑板32和33与前述支撑板相同。

支撑内芯61容纳在过滤壁31的内部，其中，支撑内芯61的外径大致小于过滤壁31的内径，从而在过滤壁31的内表面与支撑内芯61的外表面之间限定了一个空间。支撑内芯61包括等角度地设置的竖直肋板62，其通过多个环状体63、63a以及63b互相连接，环状体63、63a以及63b与竖直肋板62共同形成一个网状整体，其上限定有供柴油通过的径向开口66。

环状体63a和63b分别形成支撑内芯61的上端部和下端部，并分别固定在上支撑板32和下支撑板33上。

支撑内芯61还包括内部环形基台64，其位于环状体63a（其定义了支撑内芯61的上端部）与相邻的环状体63之间。

上环状体63a与内部环形基台64限定了管状疏水壁70的收容座101，疏水壁70同轴地位于支撑内芯61的内部，并具有阻截燃料中包含的水颗粒的功能。

具体地，疏水壁70包括疏水网74的支撑柄71，疏水网74连接在从支撑柄71分支出来的框架72上。

更具体地，支撑柄71为环状且内部具有穿孔，其下部支撑框架72，框架72包括四根竖直杆720，竖直杆720在内芯61的内部沿轴向延伸，且其下端固定在封闭底板721上。疏水网74固定（例如通过共同成型）在框架72的竖直杆720上且呈大致的圆柱状，其技术特征对于本领域技术人员而言是已知的。

支撑柄71包括上环形壁710，由上环形壁710分支出下环形基台711，下环形基台711呈阶梯状且具有水平部712和竖直部713。

当疏水壁70插入支撑内芯61的内部时，柄71嵌入所述内芯的收容座101内，水平部712抵靠在环形基台64的相应的水平部上，柄71的竖直部713嵌入由环形基台64限定的孔640内。

支撑柄71的竖直部713的外径稍大于内部收容孔640的内径，以使竖直部713通过过盈连接嵌入内部收容孔640内，从而确保密封性。柄71上设置有至少一根旁路导管75，旁路导管75使得过滤壁31的内部空间能够与支撑板32上设置的孔320连通，进而，当滤芯插入过滤器组10内时，能够与燃料的出口导管24连通。

在本实施例中，柄71具有两条等角度地设置的旁路导管75，其中每一条均以柄71中、具体是在上环形壁710中设置的标准通孔的方式实现。

本发明的一些变形可以包括不同数量的旁路导管和/或支撑柄的不同排布。

图8示出了根据本发明的过滤壁的第三实施例。在描述本发明的第三实施例时，将使用相同的附图标记表示前面已经描述过的相同的部件。

根据本发明的滤芯的第三实施例不同于前述第一实施例的是，所述旁路导管完全设置在所述柄内，即所述旁路导管仅包括设置在所述柄内的单个部分。

图8示出了滤芯80，其包括位于两个支撑板32和33之间的过滤壁31，所述两个支撑板32和33与前述支撑板相同。

支撑内芯81容纳在过滤壁31内，其中，支撑内芯81的外径大致小于过滤壁31的内径，从而在过滤壁31的内表面与支撑内芯81的外表面之间限定了一个空间。在本实施例中，支撑内芯81仅固定在下支撑板33上，其高度低于过滤壁31的高度。

支撑内芯81包括沿圆周方向等距设置的竖直肋板82，竖直肋板82通过多个环状体83互相连接，环状体83与竖直肋板82共同形成一个网状整体，该网状整体限定了供柴油通过的径向开口88。

支撑内芯81还包括面向内侧设置的环形基台84，所述环形基台84位于支撑内芯81的上端。

环形基台84限定了管状疏水壁90的收容座102，管状疏水壁90同轴地位于支撑内芯81内，并且具有阻截燃料中含有的水颗粒的功能。

具体地，疏水壁90包括疏水网94的支撑柄91，疏水网94连接在由支撑柄91延伸出的框架92上。

更具体地，支撑柄为环状且内部具有穿孔，其支撑框架92，框架92包括四根竖直杆920，竖直杆920在内芯81的内部沿轴向延伸，且其下端固定在封闭底板921上。疏水网94固定在框架92上，具体地是固定在竖直杆920上，其中疏水网94呈大致的圆柱状，其技术特征对于本领域技术人员而言是已知的。

柄91包括上环形壁910，由上环形壁910延伸出阶梯状的下环形基台911，其中下环形基台911具有水平部912和竖直部913。

具体地，当疏水壁插入支撑内芯81的内部时，柄91嵌入所述内芯的收容座102内，水平部912抵靠在支撑内芯81的上缘上，即抵靠在环形基台84上，柄91的竖直部913嵌入由环形基台84限定的孔840内。

从而，柄91的上环形壁910处于上支撑板32的下表面与内芯的上缘之间。通过上述结构，柄91与所述内芯均有助于为滤芯提供更大的机械抵抗力。

更具体地，支撑柄91的竖直部913的外径稍大于内部收容孔840的内径，以使竖直部913通过过盈连接嵌入内部收容孔840内。

柄91上设置有至少一根旁路导管95，旁路导管95使得过滤壁31的内部空间能够与支撑板上设置的孔320连通，进而，当滤芯插入过滤器组10内时，能够与燃料的出口导管24连通。

在本实施例中，柄91具有两条沿圆周方向等距设置的旁路导管95，其中每一条均以柄91中、具体是在上环形壁910中设置的标准通孔的方式实现。

本发明的所有实施例均有利地包括位于靠近燃料的排出孔320处的旁路导管。旁路导管的上述位置是有利的，这是由于其能够降低燃料中包含的水颗粒流过所述旁路导管的可能性。实际上，由于水颗粒的质量比柴油更大，因此能够自然而然地趋向于沉积在容器21的底部。

如上构思的本发明可以存在许多修改和变型，这些修改和变型均落入本发明构思的范围内。

此外，所有细节均可由技术上等同的其他元件所替代。

在实践中，所使用的材料以及视情况而定的形状和尺寸可以是在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下根据需要而确定的任何形式。

Claims (12)

1.一种用于过滤燃料的滤芯，包括：过滤壁(31)，其具有管状构造；第一支撑板(32)，其固定至所述过滤壁(31)的一端；第二支撑板(33)，其固定至所述过滤壁的相对端；支撑内芯(40、61、81)，其同轴地插入所述过滤壁(31)内，并且设置有供燃料通过的径向开口(44、66、88)，其特征在于，所述支撑内芯(40、61、81)在其一端处具有管状疏水壁(50、70、90)的收容座(100、101、102)，所述疏水壁(50、70、90)同轴地位于所述内芯的内部，所述疏水壁(50、70、90)包括支撑柄，所述支撑柄构成为被收容在所述收容座(100、101、102)内，并具有旁路导管的至少一部分(55、75、95)，所述旁路导管的至少一部分(55、75、95)使得过滤壁(31)的内部空间与提供在所述第一支撑板(32)上的排出孔(320)流体连通，其中所述收容座(100、101、102)包括至少一个环形基台(46、64、84)，所述环形基台(46、64、84)限定了内孔(460、640、840)，所述内孔(460、640、840)用于收容所述支撑柄的竖直部分(512、713、913)。

2.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述旁路导管包括在所述支撑柄(71、91)内形成的单一部分(75、95)。

3.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述疏水壁(50、70、90)的所述支撑柄密闭地固定在所述收容孔(460、640、840)的内表面。

4.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述疏水壁(50、70、90)的所述支撑柄通过过盈连接密闭地固定在所述收容孔(460、640、840)的内表面。

5.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述收容座(100)还包括至少一个侧壁(45)，所述侧壁(45)上设置有至少一个凹陷部(450)，所述凹陷部(450)能够收容由所述支撑柄向外延伸出的相应的齿(515)。

6.根据权利要求5所述的滤芯，其特征在于，所述凹陷部(450)的一个壁具有通孔(451)，所述齿(515)与所述支撑柄上设置的所述旁路导管的所述一部分(55)沿轴向对准。

7.根据权利要求5所述的滤芯，其特征在于，所述支撑柄上设置的所述旁路导管的所述一部分(55)包括凹槽(550)，所述凹槽(550)沿轴向在所述支撑柄的上缘处开口。

8.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述支撑柄包括上环形壁(51a、710、910)，从所述上环形壁(51a、710、910)分支出了阶梯状的下环形基台(510、711、911)，所述下环形基台(510、711、911)具有水平部和竖直部(512、713、913)。

9.根据权利要求8所述的滤芯，其特征在于，所述支撑内芯(81)的高度低于所述过滤壁(31)的高度，且所述水平部抵靠在所述支撑内芯(81)的上缘上。

10.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述滤芯包括两条具有角度间隔的旁路导管。

11.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述疏水壁(50、70、90)包括疏水网(54、74、94)，所述疏水网(54、74、94)围绕从所述支撑柄分支出的框架(52、72、92)固定。

12.一种过滤器组(10)，其包括外壳(20)，所述外壳(20)上设置有用于待过滤燃料的入口(23)和已过滤燃料的出口(24)；以及根据前述任一项权利要求所述的滤芯，所述滤芯能够将所述外壳(20)的内部空间分隔成与所述入口(23)连通的第一腔室以及与所述出口(24)连通的第二腔室。