CN108348826B - 用于集成压差传感器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了具有安装在过滤器壳体的底侧上的压差传感器的过滤系统。当可拆卸滤芯被容纳在壳体内时，压差传感器与可拆卸滤芯接合以在过滤介质的清洁侧和脏侧之间提供密封。压差传感器被定位成使得其仅测量可拆卸滤芯上的压差。

Description

用于集成压差传感器的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请与巴莱拉奥(Bhalerao)等人于2015年11月10日提交的、临时申请号为62/253,297、题为“用于集成压差传感器的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FORINTEGRATION OF PRESSURE DIFFERENTIAL SENSOR)”的美国临时专利申请相关且要求其优先权，其全部内容通过引用并入本文并用于所有目的。
技术领域
本申请涉及过滤系统。
背景技术
在内燃机运行期间，各种气体和液体通过过滤器过滤系统以从流体中去除污染物(例如灰尘、水、油等)。过滤系统包括具有过滤介质的过滤元件。当流体通过过滤介质时，过滤介质去除流体中的至少一部分污染物。随着过滤介质去除污染物，过滤介质的限制增加。随着过滤介质的限制增加，过滤系统上的压降增加。如果压降过高，内燃机可能无法接收足够的过滤流体以正常工作。因此，一旦过滤介质的限制已经达到阈值水平，则过滤元件需要利用具有替换过滤介质的替换过滤元件来替换。
许多过滤系统利用压差(dP)传感器来测量过滤系统的压降。dP传感器是单传感器布置，其可以由两个不同的压力传感器组成，测量上游流体压力和下游流体压力以确定上游压力与下游压力之间的dP。当dP达到由dP传感器测量的阈值水平时，发动机控制单元(ECU)可以向操作员发出警报以更换相关的过滤器元件。在现有的过滤系统设计中，dP传感器安装在过滤系统的过滤器头上。但是，将DP传感器放置在过滤器头中测量的是除过滤介质以外的其他组件的压降。另外，将DP传感器放置在过滤器头中并不能防止未经授权的替换过滤元件被安装到过滤系统中，这可能会损坏内燃机的过滤系统。
发明内容
各种示例性布置涉及具有安装在过滤器壳体的底侧上的dP传感器的过滤系统。一种这样的布置涉及过滤系统。所述过滤系统包括具有入口和出口的过滤器头。所述过滤系统还包括过滤器壳体，所述过滤器壳体可移除地连接到过滤器头并限定过滤器隔室。所述过滤系统包括位于过滤器隔室中的过滤元件。所述过滤元件具有第一端板、第二端板以及定位在第一端板和第二端板之间的过滤介质。所述过滤系统还包括压差传感器，所述压差传感器位于过滤器壳体的与所述过滤器头基本相对的位置处。所述压差传感器延伸到过滤元件的内部。
另一个示例性布置涉及过滤元件。所述过滤元件包括第一端板和与第一端板相对的第二端板。第二端板具有开口，所述开口配置成接纳过滤系统的传感器壳体和压差传感器，使得当过滤元件安装在过滤系统中时传感器壳体延伸到过滤元件中。过滤元件还包括定位在第一端板和第二端板之间的过滤介质。第一端板和第二端板将过滤介质的清洁侧与过滤介质的脏侧密封。
另一个示例性布置涉及一种方法。所述方法包括将传感器插入传感器壳体的下部。所述方法还包括将传感器壳体的上部设置在传感器上方。所述方法包括在传感器壳体的上部上安装上部密封件。所述方法还包括通过第一螺纹连接将传感器和传感器壳体安装在过滤器壳体中。所述方法包括将过滤元件安装在过滤器壳体中，使得传感器壳体的上部延伸到过滤元件中。
从以下结合附图的详细描述中，这些和其他特征以及其组织和操作方式将变得明显，其中相同的元件在下面描述的几个附图中具有相同的标号。
附图简要说明
图1是根据一个示例性实施例的过滤系统的剖视图。
图2是图1的过滤系统的dP传感器的放大剖视图。
图3和4是根据另一个示例实施例的过滤系统的剖视图。
图5A至5D示出了根据一个示例性实施例的示出将dP传感器安装到过滤系统的过滤器壳体的剖视图。
具体实施方式
总体上参照附图，描述了具有安装在过滤器壳体的底侧上的dP传感器的过滤系统。当可拆卸滤芯被容纳在壳体内时，dP传感器与可拆卸滤芯接合以在过滤介质的清洁侧和脏侧之间提供密封。dP传感器定位成使得dP传感器仅测量通过可拆卸滤芯的dP。dP传感器的定位还可以防止某些未经授权的过滤元件安装在过滤系统中。相应地，dP传感器的定位用作发动机完整性保护(EIP)特征。
参考图1，示出了根据一个示例性实施例的过滤系统100的剖视图。过滤系统包括具有入口104和出口106的过滤器头102。入口104接收待过滤的流体，诸如油、燃料、水等。出口106将过滤后的流体提供给诸如内燃机(例如柴油内燃机)的装置。过滤系统包括可拆卸地连接到过滤器头102的过滤器壳体108。在一些布置中，过滤器壳体108通过螺纹连接可拆卸地连接到过滤器头102。在这种布置中，过滤器壳体108是旋装式过滤器壳体。在图1的实施例中，过滤器壳体108包括圆筒形壳式壳体，该壳体形成并且限定接纳过滤元件110的过滤器隔室。
在图1中，过滤元件110处于过滤系统100内的安装位置。当过滤器壳体108从过滤器头102移除时，过滤元件110可从过滤器壳体108移除。过滤元件110包括第一端板112和与第一端板112相对的第二端板114。过滤介质116位于第一端板112和第二端板114之间。第一端板112和第二端板114将过滤介质116的清洁侧202(如图2所示)与过滤介质116的脏侧204(如图2所示)密封在一起。在一些布置中，过滤元件110包括连接第一端板112和第二端板114的中央支撑管118。中央支撑管118有助于防止过滤介质116在流体过滤期间塌陷。
过滤系统100包括位于过滤器壳体108的底部的dP传感器120。dP传感器可以是单个传感器，或者DP传感器可以包括两个单独的压力传感器(其中每个压力传感器都测量特定位置处的压力)。过滤器壳体108的底部与过滤器壳体108的与过滤器头102接合的部分相对。dP传感器120被接纳在dP传感器壳体122内。在一些布置中，dP传感器壳体122包括顶部和底部。图2中示出了dP传感器120和dP传感器壳体122的放大剖视图。如图2所示，dP传感器120通过螺纹连接206联接到dP传感器壳体122。螺纹连接206将dP传感器120保持在dP传感器壳体122的空腔内。dP传感器壳体122具有与过滤器壳体108的底部形成螺纹连接208的外螺纹部分。因此，可以将dP传感器壳体122从过滤器壳体108移除，并且可以将dP传感器120从dP传感器壳体122移除。当联接到过滤器壳体108时，dP传感器壳体122从过滤器壳体108的底部延伸并且进入过滤元件110的第二端板114中的开口。dP传感器壳体122包括密封件207，密封件207在第二端板114与dP传感器壳体122之间形成密封，从而将清洁侧202与脏侧204密封。在一些布置中，密封件207包括O形环。dP传感器120定位在过滤器壳体108的底部和dP传感器壳体122内保护dP传感器120并降低了过滤系统100在包装、处理和操作期间损坏的风险。
dP传感器120感测过滤器壳体108内的两个流体压力。dP传感器壳体122在过滤介质116的脏侧204上具有第一开口210。第一开口210与dP传感器120流体连通并且允许脏侧204上的过滤器壳体108内的流体到达dP传感器120。dP传感器壳体122在过滤介质116的清洁侧202上具有第二开口212。第二开口212与dP传感器120流体连通并且允许清洁侧202上的过滤器壳体108内的流体到达dP传感器120。dP传感器120感测两个位置处的两个流体压力并确定清洁侧202(即，第二开口212)和脏侧204(即，第一开口210)之间的dP。所确定的dP作为反馈信号通过电连接214被提供给外部电子装置，例如内燃机的ECU。dP传感器120在过滤器壳体108的底部上的定位提供了与ECU的简单连接。dP传感器120的定位和dP传感器壳体122的布置确保了dP传感器122仅测量过滤元件110上的dP，这消除了校准传感器以考虑将dP传感器放入过滤器头时典型的其他部件的dP的需要。在一些布置中，dP传感器120和dP传感器壳体122与排放阀(例如，过滤系统是将水与燃料分离的燃料过滤系统的布置中的排水阀)组合。在这样的布置中，该集成减少了整体部件数量。
参考图3和4，示出了根据一个示例性实施例的过滤系统300的剖视图。过滤系统300与过滤系统100类似。因此，在图1和图2以及图3和图4之间使用相同的编号来表示类似的部分。过滤系统300和过滤系统100之间的主要区别在于过滤系统300的dP传感器壳体122包括旁通阀302。在过滤系统300的某些操作条件下，旁通阀302允许流体绕过过滤元件110。例如，在过滤系统300是润滑剂过滤系统的布置中，旁通阀302可允许油在冷启动状态期间绕过过滤元件110。如图4所示，当旁通阀302打开时，流体可以通过第二开口212从脏侧204流向过滤介质116的清洁侧202。当旁通阀302打开时，清洁侧202与脏侧204之间的压差大大低于旁通阀302关闭时的压差，并且在一些情况下接近零。因此，可以监测来自dP传感器120的反馈，以确定何时打开旁通阀302(例如，如过滤元件110上的低dP所示)以允许记录旁通阀302的操作。
参考图5A至5D，示出了根据一个示例性实施例的将dP传感器120安装到过滤系统100或300的过滤器壳体108的剖视图。如图5A所示，首先，将dP传感器120插入dP传感器壳体122的下部部分502。dP传感器120沿箭头504向上移动并抵靠下部部分502。接下来，如图5B所示，壳体的上部部分506被插入到dP传感器120上方。上部部分506通过dP传感器120和dP传感器壳体122(图5C中所示)之间的螺纹连接206固定到dP传感器120。接下来，如图5C所示，上部密封件207和下部密封件508安装在dP传感器壳体122上方。如上所述，上部密封件207在dP传感器壳体122与过滤元件110的第二端板114之间形成密封。下部密封件508在dP传感器壳体122和过滤器壳体108之间形成密封，如下面关于图5D所述。在安装密封件207和508之后，由dP传感器120和dP传感器壳体122形成的dP传感器壳体组件通过第二螺纹连接件208安装在过滤器壳体108上。当dP传感器壳体组件安装在过滤器壳体108上时，如果过器元件110安装在过滤器壳体108内，则dP传感器壳体122延伸到过滤元件110的第二端板114中。通过上部密封件207在dP传感器壳体122和第二端板之间形成第一密封。通过下部密封件508在dP传感器壳体122和过滤器壳体108之间形成第二密封。在dP传感器120完全安装之后(例如，如图5D所示)，可以完成dP传感器102与ECU之间的电连接(例如，通过在ECU与电连接214之间附接导线)。
尽管在燃料和润滑剂过滤系统的背景下进行了描述，但是过滤系统内的上述dP传感器布置可应用于其他类型的过滤系统，例如液压流体过滤系统、冷却剂过滤系统、水过滤系统等。上述dP传感器布置可以与具有多个过滤装置的更复杂的过滤系统一起工作，例如具有两级过滤元件的过滤系统、具有疏水性筛网的过滤系统(例如燃料水分离器)、具有拆封(stripping)机构的过滤系统(例如燃料水分离器)、具有堆叠盘式旁路的过滤系统(例如，润滑剂过滤系统)等。此外，尽管上述dP传感器120放置于过滤器壳体108的底部，但dP传感器120可以放置在过滤器壳体108的顶部(例如，联接到过滤器头102)，使得dP传感器120延伸穿过过滤元件110的第一端板112。
在前面的描述中，为了简洁、清楚和理解使用了某些术语。除了现有技术的要求之外，没有不必要的限制，因为这些术语用于描述性目的，并且旨在广义地解释。本文描述的不同配置、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，在此使用术语“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/或说明(并且这样的术语不旨在暗示这样的实施方式必须是特殊的或最高级的例子)。
如本文所使用的术语“联接”等意味着两个构件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连接可以通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构部件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构件相互连接来实现。
此处对元件位置(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方向。应该注意的是，根据其他示例性实施例，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。
需要特别注意的是，各种示例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实质上不脱离本文所述主题的新颖教导和优点的许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、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)。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顺序或次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件可以以本领域普通技术人员理解的方式组合。各种示例实施例的设计、操作条件和布置也可以在不脱离本发明的范围的情况下进行其他替换、修改、变化和省略。

Claims (18)

1.一种过滤系统，其特征在于，所述过滤系统包括：
过滤器头，所述过滤器头具有入口和出口；
过滤器壳体，所述过滤器壳体可移除地连接到所述过滤器头并限定过滤器隔室；
过滤元件，所述过滤元件位于所述过滤器隔室中，所述过滤元件具有第一端板、第二端板以及定位在所述第一端板和第二端板之间的过滤介质；
传感器壳体，所述传感器壳体包括联接到所述过滤器壳体的下部和延伸到所述过滤元件中的上部；以及
压差传感器，所述压差传感器定位在所述过滤器壳体的与所述过滤器头实质上相对的位置处，所述压差传感器穿过所述下部延伸到所述上部并固定到所述上部。
2.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述压差传感器通过第一螺纹连接固定到所述传感器壳体的上部。
3.根据权利要求2所述的过滤系统，其特征在于，所述传感器壳体具有第一开口和第二开口，所述第一开口位于与所述压差传感器流体连通的所述过滤介质的脏侧，以及所述第二开口位于与所述压差传感器流体连通的所述过滤介质的清洁侧。
4.根据权利要求3所述的过滤系统，其特征在于，所述压差传感器感测所述第一开口与所述第二开口之间的压力差。
5.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述传感器壳体的下部包括外螺纹部分，所述外螺纹部分与所述过滤器壳体的底部形成第二螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述传感器壳体的上部通过所述第二端板中的开口延伸到所述过滤元件的内部，所述上部包括上部密封件，所述上部密封件在所述第二端板和所述上部之间形成密封。
7.根据权利要求6所述的过滤系统，其特征在于，所述上部密封件防止流过所述过滤系统的流体绕过所述过滤介质通过所述第二端板中的所述开口。
8.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述传感器壳体包括旁通阀，所述旁通阀在所述旁通阀打开时允许流体绕过所述过滤元件。
9.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述压差传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器。
10.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述压差传感器位于所述传感器壳体的底部。
11.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述过滤系统是燃料过滤系统。
12.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述过滤系统是润滑剂过滤系统。
13.一种过滤元件，其特征在于，所述过滤元件包括：
第一端板；
与所述第一端板相对的第二端板，所述第二端板具有开口，所述开口配置成接纳传感器壳体的上部，所述传感器壳体中含有过滤系统的压差传感器，所述压差传感器延伸穿过所述传感器壳体的下部并联接至所述上部，所述上部包括上部密封件，所述上部密封件配置为当所述过滤元件安装在所述过滤系统中时，在所述第二端板和所述上部之间形成密封；
过滤介质，所述过滤介质定位在所述第一端板和第二端板之间，所述第一端板和第二端板将过滤介质的清洁侧与过滤介质的脏侧密封；以及
中央支撑管，所述中央支撑管连接所述第一端板和所述第二端板。
14.根据权利要求13所述的过滤元件，其特征在于，所述上部密封件防止流过所述过滤系统的流体绕过所述过滤介质通过所述第二端板中的所述开口。
15.一种方法，其特征在于，所述方法包括：
将传感器插入通过传感器壳体的下部；
在所述传感器上方提供所述传感器壳体的上部；
在所述传感器壳体的上部安装上部密封件；
通过将所述传感器壳体的下部联接至过滤器壳体的下部，将所述传感器壳体安装在所述过滤器壳体中；以及
将过滤元件安装在所述过滤器壳体中，使得所述传感器壳体的上部延伸到所述过滤元件中以及所述上部密封件在所述上部和所述过滤元件之间形成第一密封。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过第一螺纹连接将所述传感器壳体的所述上部固定到所述传感器；以及
通过第二螺纹连接将所述传感器壳体的所述下部固定到所述过滤器壳体的底部。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将下部密封件安装在所述传感器外壳的所述下部周围，所述下部密封件配置成在所述传感器壳体的所述下部与所述过滤器壳体之间形成第二密封。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述传感器和控制单元之间形成电连接。
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