CN108136303B - 在过滤介质和旋转式滤芯的端盖之间使用机械密封 - Google Patents

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Abstract

总体上参考附图，描述了用于旋转过滤系统(例如旋转聚结器曲轴箱通风系统)的旋转式滤芯(例如旋转聚结器)。所描述的滤芯使用机械创建的密封件将过滤介质密封到滤芯的端盖上。因此，所描述的滤芯在制造滤芯期间消除了对使用灌封或嵌入材料的需要，从而消除了与灌封或嵌入材料和过程相关的成本和潜在的制造缺陷。

Description

在过滤介质和旋转式滤芯的端盖之间使用机械密封
相关申请交叉引用
本申请涉及并要求德什潘德(Deshpande)等人于2015年9月24提交的、美国临时申请号为62/232,073、题为“在过滤介质和旋转式滤芯的端盖之间使用机械密封(SYSTEMSAND METHODS FOR UTILIZING A MECHANICAL SEAL BETWEEN A FILTER MEDIA AND ANENDCAP OF A ROTATING FILTER CARTRIDGE)”的美国临时专利申请的优先权和权益，该申请的全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
技术领域
本申请涉及旋转式滤芯。
背景技术
在内燃机运行期间，各种气体和液体通过过滤元件。一些过滤系统(例如曲轴箱通风系统)利用旋转式滤芯通过在过滤期间旋转过滤介质来提高过滤效率。旋转过滤器的性能属性可以通过装置的压降(或上升)以及污染物去除的效率来测量。在旋转式滤芯中，污染物(例如由窜漏气体悬浮和输送的油滴)在滤芯的过滤介质内部通过惯性撞击、拦截和扩散到纤维上的颗粒捕获机构分离。通过旋转过滤介质，离心力通过额外的惯性撞击增强。另外，滤芯的旋转可以产生泵送效果，这减少了通过过滤系统的压降。旋转式滤芯可以包括纤维过滤器以及离心分离装置。
旋转过滤介质通常利用氨基甲酸乙酯、环氧树脂灌封或嵌入滤芯的顶部端盖和底部端盖。通过确保流体流过过滤介质的厚度而不允许绕过(bypass)过滤介质(即，不允许旁路流动)，用胶水灌封(potting)的过滤介质提供了有效的密封。然而，由于额外的材料成本、额外的制造费用以及组装过程的复杂性，灌封过程导致制造成本显著增加。此外，如果灌封材料不均匀地分散在端盖和过滤介质之间，不均匀的灌封材料会导致过滤介质不均匀地位于端盖中，这可能导致滤芯的重量不平衡。重量不平衡可能会在滤芯旋转过程中引起不必要的振动，并可能缩短轴承寿命。另外，如果灌封材料不均匀分布，灌封材料会堵塞过滤介质的功能过滤区域，这会对过滤效率造成负面影响，降低元件的转速并降低轴承寿命。
发明内容
一个示例性实施例涉及一种旋转式滤芯。所述旋转式滤芯包括第一端盖、第二端盖以及位于所述第一端盖和第二端盖之间的过滤介质。所述过滤介质在旋转式滤芯旋转期间在不使用灌封材料的情况下在第一端盖或第二端盖中的至少一个之间产生机械密封。
另一个示例性实施例涉及一种组装旋转式滤芯的方法。所述方法包括提供内笼件。所述方法还包括将过滤介质环绕所述内笼件的外表面装配。所述方法包括将过滤介质的第一端和内笼件插入第一端盖，从而在过滤介质的第一端和第一端盖之间形成机械密封。所述方法还包括将过滤介质的第二端和内笼件插入第二端盖。
从以下结合附图的详细描述中，这些和其他特征以及其操作和组织方式将变得明显，其中相同的元件在下面描述的几个附图中具有相同的附图标记。
附图简要说明
图1是根据示例实施例的旋转式滤芯的剖视图。
图2是根据另一示例实施例的旋转式滤芯的剖视图。
图3是各种旋转式滤芯的分数效率百分比与气溶胶尺寸的曲线图。
图4是根据另一示例实施例的旋转式滤芯的剖视图。
图5A至5C是另一个旋转式滤芯的剖视图。
图6是曲线图，其示出灌封过滤介质旋转式滤芯、具有通过一个销固定的过滤介质的旋转式过滤介质滤芯与具有通过三个销固定的过滤介质的旋转式滤芯之间的效率比较。
图7是可与图5A至5C的旋转式滤芯一起使用的端盖的俯视图。
图8是根据另一示例性实施例的旋转式滤芯的截面图。
图9是根据另一示例实施例的旋转式滤芯的截面图。
图10是根据另一示例性实施例的旋转式滤芯的截面图。
图11是根据示例性实施例的旋转式滤芯的截面图。
图12是根据另一示例实施例的过滤元件的截面图。
图13A至18D示出了图12的过滤元件在装配过程的各个阶段的视图。
图19示出了绘制径向压紧介质和灌封介质的分数效率与颗粒尺寸的曲线图。
图20至24B示出了将第一端盖固定到滤芯的第二端盖上的各种连接的视图。
图25A、图25B和图25C分别示出根据示例性实施例的旋转式滤芯的不同截面图。
图25D示出图25A的旋转式滤芯的放大截面图。
图25E和25F分别示出图1的旋转式滤芯的内笼件的不同立体图。
具体实施方式
总体上参考附图，描述了用于旋转过滤系统(例如旋转聚结器曲轴箱通风系统)的旋转式滤芯(例如旋转聚结器)。所描述的滤芯使用机械制造的密封件(即，通过两个分离的物理部件的接触或相互作用形成的密封件)将过滤介质密封到滤芯的端盖上。因此，所描述的滤芯在制造滤芯期间消除了对使用灌封或嵌入材料的需要，从而消除了上述成本以及与灌封或嵌入材料相关的潜在制造缺陷。在一些配置中，滤芯旋转期间的离心力将过滤介质压靠在端盖唇件(lip)上，以在过滤介质和端盖之间形成密封。在其它布置中，每个端盖的销或肋将过滤介质固定在端盖中的适当位置。在进一步的布置中，端盖被设计成将过滤介质径向挤压或夹紧到位。在其他布置中，端盖可以用垫圈材料包覆成型以在过滤介质和端盖之间形成轴向密封。
参考图1，示出了根据示例性实施例的旋转式滤芯100的横截面图。在一些布置中，旋转式滤芯100是圆筒形滤芯。滤芯100包括第一端盖102和第二端盖104。过滤介质106位于第一端盖102和第二端盖104之间。过滤介质106可以包括例如纤维过滤介质、滤纸介质、合成过滤介质、纳米纤维过滤介质等。过滤介质106构造成以内-外方式过滤流体108(由流动箭头表示)。在一些布置中，滤芯100是曲轴箱通风系统的旋转聚结器。在这种布置中，流体108是曲轴箱窜气，并且过滤介质106被设计成从曲轴箱窜气中去除油和气溶胶。
第一端盖102包括第一周向唇件110，以及第二端盖104包括第二周向唇件112。第一周向唇件110和第二周向唇件112限定了暴露过滤介质106的清洁侧的间隙。过滤的流体108流过间隙。在操作期间，滤芯100围绕其中心轴线114旋转。该旋转在过滤介质106上施加离心力116，该离心力116将过滤介质106压靠在第一周向唇件110和第二周向唇件112上。过滤介质106抵靠周向唇件110和112的压紧形成过滤介质106与第一端盖102和第二端盖104之间的机械密封。机械密封是防止流体108绕过过滤介质106的径向密封。第一周向唇件110和第二周向唇件112的高度直接影响在过滤介质106与第一端盖102和第二端盖104之间形成的密封的强度。在一些布置中，第一周向唇件110和第二周向唇件112的高度至少为5毫米。因此，形成在过滤介质106与第一端盖102和第二端盖104之间的密封不使用灌封材料(例如聚氨酯，胶水等)而形成。
在一些布置中，第二周向壁112构造有拔模角度，使得第二周向壁112不平行于中心轴线114。在一些布置中，拔模角度大于0.3度。通过帮助污染物克服离心力116，拔模角度帮助排出从流体108分离的污染物(例如，油和气溶胶)。替代地或除了拔出角度之外，可以在第二端盖104中形成排放通道，其协助排出污染物而不产生用于流体108绕过过滤介质106的旁路或泄漏路径。额外的排放防止了由于污染物积聚引起的过滤介质106的重量增加并且有助于在高速旋转期间保持滤芯100的平衡。
参考图2，示出了根据一个示例性实施例的旋转式滤芯200的横截面图。旋转式滤芯200类似于旋转式滤芯100。因此，滤芯100和滤芯200之间的类似元件使用相同编号。滤芯100和滤芯200之间的主要区别在于，过滤介质206相对于第一端盖102和第二端盖104之间的距离具有比过滤介质106更短的轴向长度。
因此，在第一端盖102和过滤介质206之间存在第一间隙202，以及在第二端盖104和过滤介质206之间可以存在第二间隙204。在第二端盖104是沿重力方向的底部端盖的布置中，第二间隙204可以小于第一间隙202或者不存在。第一间隙202和第二间隙204允许被过滤的流体108通过过滤介质的轴向端部进入过滤介质206，如流动箭头所示。
如上文关于旋转式滤芯100所述，滤芯200在操作期间围绕其中心轴线114旋转。该旋转在过滤介质206上施加离心力116，离心力116将过滤介质206压靠在第一周向唇件110和第二周向唇件112上。过滤介质206抵靠周向唇件110和112的压紧在过滤介质206与第一周向唇件110和第二周向唇件112之间形成机械密封。该机械密封是防止流体108绕过过滤介质206的径向密封。第一周向唇件110和第二周向唇件112的高度208直接影响形成在过滤介质206与第一端盖102和第二端盖104之间的密封。周向唇件110和112的高度208大于过滤介质206的轴向高度与第一端盖102和第二端盖104之间的轴向距离之差。因此，周向唇件110和112的高度208足够高，使得流体108被迫穿过过滤介质206一段距离，该距离近似过滤介质106的厚度。在一些布置中，高度208比过滤介质206的轴向高度与第一端盖102和第二端盖104之间的轴向高度之差至少5mm。因此，形成在过滤介质206与第一端盖102和第二端盖104之间的密封不使用灌封材料(例如聚氨酯，胶水等)而形成。
与滤芯100一样，滤芯200的第二周向壁112可以构造成具有拔模角度，使得第二周向壁112不与中心轴线114平行。在一些布置中，拔模角度大于0.3度。通过帮助污染物克服离心力116，拔模角度帮助排出从流体108分离的污染物(例如，油和气溶胶)。替代地或除了拔模角度之外，可以在第二端盖104中形成排放通道，其协助排出污染物而不产生用于流体108绕过过滤介质206的旁路或泄漏路径。附加的排放防止由于污染物积聚引起的过滤介质206的重量增加并且有助于在高速旋转期间维持滤芯200的平衡。
参考图3，示出了分数效率百分比与气溶胶大小的曲线图300。曲线图300示出通过消除灌封材料并且使用离心力来代替将过滤介质密封在旋转式滤芯的端盖上(例如，如上面关于滤芯100和200所讨论的)的分数效率的变化。如曲线图300所示，通过用由离心力形成的机械密封代替灌封材料密封(由基线点X表示)，该离心力将过滤介质压向设计有高(例如9毫米)周向端盖唇件的端盖，分数效率没有显著损失，这是由曲线图300上的点Z表示的布置。
图4是根据示例实施例的旋转式滤芯400的截面图。旋转式滤芯400与旋转式滤芯100基本相同。滤芯100和滤芯400之间唯一的区别在于滤芯400还包括第一垫圈402和第二垫圈404。
因此，相同的编号用于滤芯100和滤芯400之间的类似元件。第一垫圈402和第二垫圈404可以是O形环。第一垫圈402定位在过滤介质106和第一周向唇件110之间。第二垫圈404定位在过滤介质106和第二周向唇件112之间。垫圈402和404有助于在过滤器介质106与第一端盖102和第二端盖104之间产生机械密封，其在滤芯400的旋转期间由离心力116引起。离心力116迫使过滤介质106与垫圈402和404接触，垫圈402和404依次压靠第一周向唇件110和第二周向唇件112，从而形成机械密封。因此，形成在过滤介质106与第一端盖102和第二端盖104之间的密封不使用灌封材料(例如聚氨酯，胶水等)而形成。在一些配置中，O形环使得第一和第二周向唇件110和112具有比滤芯100中更小的高度。在这种布置中，过滤介质106的更大的圆周区域被暴露，与滤芯100相比，这可以降低由滤芯400引起的压降。
参照图5A至图5C，示出了根据示例实施例的旋转式滤芯500的截面图。在一些布置中，旋转式滤芯500是圆筒形滤芯。滤芯500包括第一端盖502和第二端盖504。过滤介质506位于第一端盖502和第二端盖504之间。过滤介质506可以包括例如纤维过滤介质、纸过滤介质、合成过滤介质、纳米纤维过滤介质等。过滤介质506构造成以内-外方式(例如，与上文关于滤芯100、200和400描述的方式相同的方式)过滤流体。在一些布置中，滤芯500是曲轴箱通风系统的旋转聚结器。在这样的布置中，流体是曲轴箱窜气，以及过滤介质506被设计成从曲轴箱窜气排出油和气溶胶。
如图5A所示，过滤介质定位在第一和第二端盖502和504的对准且相对的槽中。第一和第二端盖502和504中的每一个都包括突起508。每个突起508被集成在第一端盖502或第二端盖504中的相应的一个上。当过滤介质506安装在过滤芯500中时(例如，在过滤芯500的组装过程中)，每个突起508穿入过滤介质506，以确保过滤介质506的相当于每个端盖502和504的定位。突起508可以包括例如销(例如圆形或三角形销)、薄环或肋。第一端盖502的突起508可以具有与第二端盖504的突起508不同的构造。
在操作期间，滤芯500以转速Ω围绕其中心轴线510旋转。当滤芯500旋转时，离心力512将推动过滤介质506抵靠每个突起508(例如，如图5B和5C所示)，由此在过滤介质506与第一和第二端盖之间产生机械密封。因此，形成在过滤介质506与第一和第二端盖502和504之间的密封在不使用灌封材料(例如聚氨酯，胶水等)的情况下形成。在初次使用之后，过滤介质506可能开始失去其弹性。另外，分离的污染物514例如油将环绕第二端盖504的突起508聚集。弹性的降低和污染物514的积聚可导致过滤介质506的重量增加以及在旋转过程中总体重量不平衡。因此，销角度α必须大于tan-1(g/Q2*R)，其中α是以rad为单位的销角度，g是重力(9.81g/m2)，Ω是以rad/s为单位的滤芯500的转速，以及R是以m为单位的突起508的中心与中心轴线510之间的距离。另外或可选地，可以在第二端盖504中提供污染物排放通道。
图6示出灌封过滤介质、通过一个销(例如突起508)固定的过滤介质与通过三个销(例如三个突起508)固定的过滤介质之间的效率比较的曲线图600。如曲线图600所示，在14.1立方英尺每分钟(CFM)的气流和3000RPM的滤芯下，三种比较布置之间没有显著差异。
参考图7，示出了根据一个示例实施例的端盖700的俯视图。可以使用端盖700来代替滤芯500中的第一或第二端盖502或504。端盖700包括类似于第一和第二端盖502和504的突起508的突起702。然而，突起702是一个连续的螺旋肋。在另一种布置中，突起702保持螺旋形状，但是由交错的弧形成，使得突起702不连续。在这样的布置中，分离的污染物(例如，油)可以在突起702之间通过而排放。突起702可被设计成利用离心力将分离的污染物(例如油)向外并朝向排放口驱动。
图8是根据示例实施例的旋转式滤芯800的横截面图。如图8所示，滤芯800包括第一端盖802和过滤介质804。过滤介质804接纳于在第一端盖802中形成的袋件806中。在一些布置中，袋件806形成在第一端盖802内。其他布置中，袋件806部分地由第一端盖802和部分地由滤芯800的外部主体808形成，其可以通过声波焊接(例如，如图8中所示)、通过使用卡扣连接特征(例如，如下面关于图20-23B所述)或通过另一种合适的连接机构固定到第一端盖802。在使用声波焊接的布置中(例如，如图8所示)，声波焊接点可以定位在过滤介质804的外径(即，清洁侧)处。袋件806的宽度小于过滤介质804的宽度。因此，当过滤介质804插入到袋件806中时，袋件806在过滤介质804的内周或外周处将过滤介质804径向夹紧或捕获到袋件806中，如部分810所示。径向夹紧或捕获效应在过滤介质804和第一端盖802之间产生径向密封。因此，在过滤介质804和第一端盖802之间形成的密封不需要使用灌封材料(例如聚氨酯，胶水等)。尽管图8的横截面仅示出第一端盖802和过滤介质804之间的相互作用，但应该理解的是，所描述的夹紧技术也可以用在过滤介质804和第二端盖(未示出)之间。
参考图9，示出了根据另一示例实施例的旋转式滤芯900的截面图。滤芯900包括第一端盖902和过滤介质904。过滤介质904和第一端盖902之间的轴向密封防止了通过过滤介质904过滤的流体绕过过滤介质。轴向密封通过在第一端盖902中形成的袋件906中径向和轴向夹紧过滤介质904而形成。袋件906具有比过滤介质904的宽度更大的宽度。夹紧效果通过将附加构件908插入如图9所示的袋件906中来实现。径向夹紧或捕获效应在过滤介质904和第一端盖902之间产生轴向密封。因此，形成在过滤介质904和第一端盖902之间的密封不需要使用灌封材料(例如，聚氨酯，胶水等)。尽管图9的横截面仅示出第一端盖902和过滤介质904之间的相互作用，但应该理解的是，所描述的夹紧技术也可以用在过滤介质904和第二端盖(未示出)之间。
图10是根据另一示例实施例示出的旋转式滤芯1000的截面图。旋转式滤芯1000与旋转式滤芯100基本相同。滤芯1000和滤芯100之间唯一的区别在于，滤芯1000包括在第一和第二端盖102和104的内表面上的海绵材料1002的包覆成型。因此，相同的编号用于滤芯100和滤芯1000之间的类似元件。海绵材料1002是可用于形成垫圈的可压缩材料。海绵材料1002在第一和第二端盖102和104与过滤介质106之间形成轴向密封面。将第一和第二端盖102和104压缩保持在一起维持过滤介质106与第一和第二端盖102和104之间的轴向密封。因此，形成在过滤介质106与第一和第二端盖102和104之间的密封件不使用灌封材料(例如聚氨酯，胶水等)的情况下形成。海绵材料1002的可压缩特性还考虑了过滤介质106高度和/或滤芯1000外部尺寸的变化。在一些布置中，海绵材料1002是高级多孔介质，例如毛毡，使得海绵材料1002既解决了尺寸变化，又自身提供了额外的过滤。
参考图11，示出了根据另一个示例实施例的旋转式滤芯1100的截面图。旋转式滤芯1100结合旋转式滤芯1000(如上面关于图10所述)和旋转式滤芯800(如上面关于图8所述)的密封技术。
因此，滤芯1100包括第一端板1102和过滤介质1104。过滤介质1104接纳在形成于第一端盖1102中的袋件1106中。在一些布置中，袋件1106形成在第一端盖1102内。在其它布置中，袋件1106部分地由第一端盖1102形成并且部分地由滤芯1100的外主体1108形成。袋件1106比过滤介质1104的宽度窄。因此，当过滤介质1104被插入袋件(pocket)1106中时，袋件1106在过滤介质1104的内圆周或外圆周处将过滤介质1104径向夹紧或捕获在袋件1106中，如部分810所示。径向夹紧或捕获效果在过滤介质1104和第一端盖1102之间产生径向密封。另外，袋件1106包括在第一端盖1102的内表面上的海绵材料1110。海绵材料1110可以是与上述海绵材料1002相同的海绵材料1110。海绵材料1110在第一端盖1102和过滤介质1104之间形成轴向密封表面。将第一端盖1102和第二端盖压缩保持一起维持过滤介质1104和第一端盖1102之间的轴向密封。因此，形成在过滤介质1104和第一端盖1102之间的密封在不使用灌封材料(例如聚氨酯，胶水等)的情况下形成。尽管图11仅示出了第一端盖1102和过滤介质1104之间的相互作用，但是应当理解的是，所描述的密封技术也可以用在过滤介质1104和第二端盖(未示出)之间。
旋转式滤芯的过滤介质和端盖之间的上述密封技术可以在单个实施例中组合。例如，可以在第一端盖和过滤介质之间使用第一密封技术，并且可以在第二端盖和过滤介质之间使用第二密封技术。在单独的径向密封或轴向密封不足以防止流体绕过过滤介质的过滤系统中，可以实施径向和轴向密封的组合，而不需要利用胶水来将介质封装(例如，如上面关于图11所描述的)。
上述密封技术中的每一种形成机械密封件，其替代通常由灌封化合物(例如，粘合剂、环氧树脂、聚氨酯等)形成的密封件。然而，灌封材料的另一功能也是将端板保持在一起(例如，通过将过滤介质106固定到每个端板而将端板102和104轴向保持在一起)。可以对上述每个旋转式滤芯进行不同的修改以固定端板。例如，端板可以通过卡扣配合、通过塑料焊接或通过在端盖和/或连接端盖的部件之间使用紧固件来固定。卡扣配合或焊接点可以位于滤芯的内部(例如，在过滤介质的脏侧上)或滤芯的外部(例如在过滤介质的清洁侧上)。在过滤介质的外部进行连接的布置中，可以通过介质笼件(cage)或实心壳体进行连接。如果使用介质笼件或实心壳体，则可以在端板与笼件或壳体本身之间形成卡扣配合连接。在使用塑料焊接的布置中，塑料焊接可以通过声波焊接技术来实现。声波焊接技术利用能量导向器，其优选位于给定端板的内侧部分以获得最佳声波焊接几何形状。下面参照图20至23B描述示例卡扣配合连接。以下参考图24A和图24B描述示例声波或塑料焊接连接。下面参照图18A至18D描述示例性的基于紧固件的连接。
参考图12，示出了根据一个示例性实施例的过滤元件1200的横截面图。过滤元件1200是可用于曲轴箱通风系统中的旋转式聚结器。过滤元件1200根据上述布置来制造。因此，过滤元件1200包括过滤介质1202、第一端盖1204和第二端盖1206。内笼件1208与过滤介质1202相邻并支撑过滤介质1202。如区域1210中所示，过滤介质1202通过由内笼件1208与第一端盖1204和第二端盖1206产生的径向压缩固定并密封到第一端盖1204和第二端盖1206。另外，通过在过滤元件1200的旋转过程中产生的离心力来增强密封。过滤元件1200的各个部件和用于过滤元件1200的组装过程在下面参照图13A至图18D进一步详细描述。
图13A至13C示出了第一端盖1204的各种透视图。第一端盖1204构造成接收过滤介质1202和内笼件1208。第一端盖1204包括多个对准肋1302。对准肋1302与如下面进一步详细描述的内笼件1208的对准突起1508(如图15B所示)相互作用。顶部端盖1204还包括多个紧固件开口1304。紧固件开口1304与第二端盖1206的紧固件开口1402对准。在替代布置中，设置多个第一卡扣配合连接器来代替紧固件开口1304。紧固件开口1304形成在袋件1308内。如下面关于图17E进一步详细描述，当过滤元件被组装时，袋件1308接纳第二端盖1206的配合突起1404。顶部端盖1204另外包括对准脊部(ridge)1310。对准脊部1310包括形成断开的圆形形状的三个弧形脊部。如以下参照图17E进一步详细描述的，对准脊部1310容纳在形成于第二端盖1206中的对准槽1406中。在一些布置中，第一端盖1204包括多个叶片1306。当过滤元件1200旋转时，叶片1306有助于产生泵送效应。
图14A和14B示出了第二端盖1206的各种立体图。第二端盖1206构造成接纳过滤介质1202和内笼件1208。第二端盖1206包括多个紧固件开口1402。如上所述，紧固件开口1402与第一端盖1204的紧固件开口1304对准。在替代布置中，设置多个第二卡扣配合连接器来代替紧固件开口1402。紧固件开口1402形成在袋件的突起1404内。如下面关于图17E进一步详细描述，当组装过滤元件时，突起1404接纳第一端盖1204的配合袋件1308。第二端盖1206包括多个对准槽1406。如下面关于图17E进一步详细描述，对准槽1406接纳第一端盖1204的对准脊部1310。
图15A至图15C示出了内笼件1208的各种视图。内笼件1208包括框架构件1502，其形成具有多个开口1504的格栅。开口1504允许被过滤的流体(例如，曲轴箱窜气)穿过内笼件1208并进入过滤介质1202。内笼件1208的尺寸和形状被设计成配合在圆筒形过滤介质1202的内部。如图15B所示，内笼件1208具有与过滤介质1202相同的轴向高度。另外，内笼件1208具有与过滤介质1202的内半径大致相同的外半径。组装时，过滤介质1202插入内笼件1208。在一些布置中，过滤介质1202通过声波焊接固定到内笼件1208。在这种布置中，内笼件1208包括多个声波焊点1506。在其他布置中，过滤器介质1202被制成具有比内笼件1208的外半径稍小的内半径的圆筒形形式。在这种布置中，过滤介质1202被拉伸到内笼件1208上，从而在过滤介质1202和内笼件1208之间形成摩擦配合。内笼件1208另外包括多个对准突起1508。对准突起1508与第一端盖1204的对准肋1302相互作用。
在过滤介质1202安装在内笼件1208上之后，过滤介质1202和内笼件被插入第一端盖1204。如图16A至16D所示，过滤介质1202和内笼件1208沿着箭头1604滑入形成在第一端盖1204中的槽1602。图16A至16C按数字顺序排列，显示安装过程。如图16C和图16D所示，当过滤介质1202和内笼件1208完全插入到第一端盖中时，过滤介质1202通过第一端盖1204和内笼件1208径向夹紧在槽1602内，由此在过滤器介质1202和第一端盖1204之间形成密封。该密封在不使用附加密封材料(例如，粘合剂、灌封材料等)的情况下形成。图16D中示出了径向夹紧的放大图。如图16E所示，内笼件1208的对准突起1508与第一端盖1204的对准肋1302相互作用，以将内笼件1208与第一端盖1204对准。如图16F所示，槽1602包括使槽的宽度变窄的锥形表面1604。锥形表面1604形成介质引入表面，其导致介质1202被径向压紧(例如，如图16G所示)。在一些布置中，槽1602被构造成接收灌封材料，使得第一端盖1204也可以用于使用灌封材料在过滤介质1202与第一端盖1204之间形成密封的过滤元件中。在替代布置中，其他密封方法用于在过滤介质1202和第一端盖1204之间形成密封，例如使用垫圈、使用O形环、使用海绵材料等。
在将过滤介质1202和内笼件1208安装到第一端盖1204中之后，安装第二端盖1206。如图图17A至图17C所示，第二端盖1206在箭头1702的方向上在过滤介质1202和内笼件1208上滑动，直到第二端盖1206邻接第一端盖1204。图17A至17C按数字顺序示出安装过程。当第二端盖1206处于完全安装位置时(如图17B和17C所示)，过滤介质1202被径向夹紧在内笼件1208和第二端盖1206之间，以形成过滤介质1202与第二端盖1206之间的密封。该密封在不使用附加密封材料(例如，粘合剂，灌封材料等)的情况下形成。如图17C和17D最佳所示，第二端板1206包括接纳过滤介质1202和内笼件1208的通道1702。通道1702包括锥形表面1704。锥形表面1704将通道底部的宽度减小到比未压缩的过滤介质1202和内笼件1208窄。如图17D所示，轮廓1706是未压缩过滤介质1202的预期形状。然而，当通道1702接纳过滤介质1202和内笼件1208时，过滤介质1202被压缩以形成密封。在一些布置中，过滤介质1202和内笼件1208在第一端盖1204之前安装到第二端盖1206中(即，在如图16A至16G所示的步骤之前，过滤元件1200的制造过程执行图17A到17E的步骤)。
如图17E所示，第一端盖1204和第二端盖1206包括配合对准机构，其确保在安装期间第一端盖1204相对于第二端盖1206正确对准。在安装期间，第二端盖1206的突起1404被接纳于第一端盖1204的袋件1308内。
此外，第一端盖1204的对准脊部1310被接纳在第二端盖1206的槽1406内。上述对准机构确保第一端盖1204和第二端盖1206仅能够以正确的方式对准。
因此，对准机构防止了过滤元件1200的不正确组装。
在将第一端盖1204和第二端盖1206压在一起之后，插入紧固件1802以将第一端盖1204和第二端盖1206彼此固定。如图18A至图18D所示，紧固件1802可以是螺纹螺栓或螺钉(例如螺纹形成螺钉、标准螺钉等)。紧固件1802插入到紧固件开口1304和1402中。在一些布置中，紧固件开口1304具有比紧固件1802更大的宽度(例如，如图18C所示)，从而允许紧固件在被螺纹连接之前部分地插入紧固件开口1402。当完全安装时，紧固件1802定位在过滤元件1200的重心附近。在替代布置中，在第一端盖1204和第二端盖1206之间使用卡扣配合连接。在另外的布置中，使用粘合剂(例如灌封材料)来将过滤介质1202和内笼件1208的组件固定到第一端盖1204和第二端盖1206。
参考图19，示出了绘制径向夹紧介质1902(例如，如在过滤元件1200中完成的)和灌封(胶合)介质1904的分数效率与颗粒尺寸的曲线图1900。如曲线图1900所示，径向夹紧介质的表现与灌封介质基本相同。
参照图20至24B，示出了将滤芯的第一和第二端盖彼此固定的各种连接的视图。如图20所示，在滤芯的内部(在2002处示出)使用卡扣连接以将第一端盖2004和第二端盖2006固定在一起。如图21A和图21B所示，作为第一端盖2104的整体部分的笼件或实心壳体2102与第二端盖2108形成卡扣配合连接(在2106处示出)。参考图22A和22B，笼件或实心壳体2202形成两个卡扣配合连接：笼件或实心壳体2202与第一端盖2206之间的第一卡扣配合连接(在2204处示出)以及在笼件或实心(solid)壳体2202和第二端盖2210之间的第二卡扣配合连接(在2208处示出)。参考图23A和23B，类似的卡扣配合连接布置如图22A和22B所示；因此在两组图之间使用相同标号。图22A和22B的布置与图23A和23B的布置之间的区别在于，图23A和图23B的第一和第二端盖2206和2210另外还包括弹性卡扣特征2302，其扣合在笼件或实心壳体2202的倒钩部(barb)上。在图24A和24B中，使用塑料焊接(例如声波焊接)将第一端盖2402固定到第二端盖2404。塑料焊接点在滤芯的内部定位于第一和第二端盖2402和2404的配合表面之间(在2406处示出)。
参考图25A至25F，示出了根据示例性实施例的旋转式滤芯2500和滤芯2500的部件的各种视图。图25A、25B和25C分别示出滤芯2500的不同横截面图。图25D示出滤芯2500的放大截面图，其示出内笼件2502的钉状件2504与过滤介质1202相互作用。图25E示出滤芯2500的内笼件2502的立体图。图25F示出布置在内笼件2502上的钉状件(spike)2504的放大立体图。滤芯2500类似于滤芯1200。因此，相同的编号用于指示滤芯2500与滤芯1200之间的类似部件。滤芯2500与滤芯1200之间的主要区别在于，滤芯2500包括具有多个抓持过滤介质1202的突起(钉状件2504)的内笼件2502，而滤芯1200的内笼件1208不包括多个钉状件。如图25E和25F最佳所示，钉状件1504布置在内笼件1502的外表面上。如图25A至25F所示，钉状件1504是圆锥形的。在其它布置中，钉状件1504可以以其他形状布置，例如圆柱形、金字塔形、具有圆形或圆锥形外表面的圆柱体等。在组装滤芯2500期间和之后，将钉状件2504压入过滤介质1202中，使得钉状件2504延伸进入过滤介质1202并将过滤介质1202保持在抵靠内笼件2502的适当位置。
在前面的描述中，为了简洁、清楚和理解，已经使用了某些术语。除了现有技术的要求之外，其并不暗示不必要的限制，因为这些术语用于描述性目的并且旨在被广义地解释。这里描述的不同配置、系统和方法步骤可以单独使用或与其他配置、系统和方法步骤组合使用。可以预期的是，各种等同物、替代和修改是可能的。
应该注意的是，本文使用术语“示例”来描述各种实施例旨在表示这样的实施例是可能的实施例的可能示例、表示和/或图示(并且这样的术语不旨在暗示这样的实施例必然是非凡的或最佳的示例)。
这里使用的术语“联接”等是指两个构件直接或间接地彼此连接。这样的连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如可移除的或可释放的)。这种连接可以通过两个构件或两个构件和任何另外的中间构件彼此一体地形成为单一整体、或者两个构件或两个构件和任何另外的中间构件彼此附接来实现。
本文对元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)的引用仅用于描述图中各种元件的取向。应该注意的是，根据其他示例实施例，各种元件的取向可以不同，并且这样的变化旨在由本公开所涵盖。
重要的是要注意，各种示例性实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施例，但阅读本公开内容的本领域技术人员将容易地认识到许多修改是可能的(例如，各种元件的尺寸、大小、结构、形状和比例的变化，参数值，安装布置，材料的使用，颜色，取向等)而实质上不脱离本文所述主题的新颖教导和优点。例如，示出为整体形成的元件可以由多个部分或元件构成、元件的位置可以颠倒或以其他方式变化、并且离散元件或位置的性质或数量可以改变或变化。任何过程或方法步骤的次序或顺序可以根据替代实施例变化或重新排序，并且来自不同实施例的元素可以以本领域普通技术人员理解的方式组合。在不脱离本发明的范围的情况下，还可以在各种示例实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替代、修改、变化和省略。

Claims (20)

1.一种旋转式滤芯，其特征在于，所述旋转式滤芯包括：
第一端盖；
第二端盖；
主体，所述主体固定到所述第一端盖和所述第二端盖；以及
过滤介质，所述过滤介质位于所述第一端盖和所述第二端盖之间，所述过滤介质在所述旋转式滤芯的旋转期间在不使用灌封材料的情况下在所述第一端盖或第二端盖中的至少一个之间产生机械密封，其中所述第一端盖或所述第二端盖中的至少一个和主体形成袋件，所述袋件径向夹紧所述过滤介质。
2.根据权利要求1所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述机械密封至少部分由通过所述旋转式滤芯的旋转引起的离心力将所述过滤介质压靠在所述第一端盖的第一周向唇件上形成。
3.根据权利要求2所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述机械密封至少部分由通过所述旋转式滤芯的旋转引起的离心力将所述过滤介质压靠在所述第二端盖的第二周向唇件上形成。
4.根据权利要求1所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述旋转式滤芯还包括垫圈，所述垫圈位于所述过滤介质与所述第一端盖的第一周向唇件或所述第二端盖的第二周向唇件之间，其中，所述机械密封由通过所述旋转式滤芯的旋转引起的离心力将所述过滤介质压靠在所述垫圈上形成。
5.根据权利要求1所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述第一端盖或所述第二端盖中的至少一个包括第一突起，所述第一突起穿入所述过滤介质中以确保所述过滤介质相对于所述第一端盖或所述第二端盖定位。
6.根据权利要求5所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述第一突起是连续螺旋肋。
7.根据权利要求1所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述袋件具有比所述过滤介质的宽度更窄的袋件宽度，所述过滤介质插入到所述袋件中，所述袋件在过滤介质的内周或过滤介质的外周径向夹紧或将过滤介质捕获于所述袋件中。
8.根据权利要求1所述的旋转式滤芯，其特征在于，还包括海绵材料，所述海绵材料包覆成型到所述第一端盖或所述第二端盖中的至少一个上并且定位在所述第一端盖或所述第二端盖与所述过滤介质之间。
9.根据权利要求1所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述旋转式滤芯是曲轴箱聚结器。
10.根据权利要求1所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述第一端盖和所述第二端盖的至少一个通过紧固件、卡扣配合连接或焊接而固定到所述主体。
11.根据权利要求1所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述过滤介质被焊接到所述主体。
12.根据权利要求1所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述主体还包括具有内表面和外表面的内笼件，所述内笼件的外表面邻近并支撑所述过滤介质。
13.根据权利要求12所述的旋转式滤芯，其特征在于，所述内笼件的所述外表面包括延伸到所述过滤介质中的多个突起。
14.一种组装旋转式滤芯的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供内笼件；
围绕所述内笼件的外表面装配过滤介质；
将所述过滤介质的第一端和所述内笼件插入第一端盖，从而在所述过滤介质的所述第一端和所述第一端盖之间形成机械密封，其中所述过滤介质被径向夹紧在所述第一端盖和所述内笼件之间；
将所述过滤介质的第二端和所述内笼件插入第二端盖；以及
用内笼件将第一端盖和第二端盖固定。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述过滤介质的所述第一端和所述内笼件被插入所述第一端盖中的槽内。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述过滤介质在所述第一端盖和所述内笼件之间的所述槽中被径向夹紧。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述机械密封在不使用附加密封材料的情况下形成。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过将所述第二端盖的突起接纳到所述第一端盖的袋件中来使所述第一端盖相对于所述第二端盖对准。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，将第一端盖固定到第二端盖还包括所述内笼件通过紧固件、卡扣配合连接或焊接固定到所述第一端盖和所述第二端盖的至少一个。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过将所述内笼件的外表面上的多个突起压入所述过滤介质来将所述过滤介质固定到所述内笼件。
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