CN109195678B - 用于过滤器组件的自调节空气管理阀 - Google Patents

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Abstract

一种用于过滤器组件的空气管理装置，包括顶部、底部、将顶部连接到底部以限定内腔的多个框架构件，以及空气管理阀。空气管理阀包括基部、进气阀和排气阀。基部设置在底部。进气阀从基部朝向顶部延伸到内腔中。进气阀包括细长开口，该细长开口沿进气阀的纵向长度延伸。排气阀从基部朝向顶部延伸到内腔中。进气阀构造成通过细长开口进气，并且通过细长开口引入的空气量基于空气管理装置内存在的液位而变化。

Description

用于过滤器组件的自调节空气管理阀
技术领域
本申请一般涉及流体过滤系统，更具体地，本申请涉及燃料过滤器组件。
背景技术
在机动车辆中，通常在燃料被引入发动机之前提供燃料过滤器清洁燃料以提高性能并延长发动机的寿命。在一些情况下，可以在过滤器元件或滤芯内提供空气管理装置，以提取或管理存在于燃料过滤器内的空气量。在一些应用中，例如柴油发动机应用，空气管理装置还可用于在引入发动机之前将计量空气混合到燃料中，以实现最佳燃烧。
一些空气管理装置吸收被动空气管理阀的使用，其可能包括设置在延伸到过滤器元件中的管或管道的端部处的固定直径孔口。存在于过滤器元件内的空气通过孔口被抽取空气管理阀并重新引入流过过滤器元件的燃料中。在其他情况下，空气管理装置可能包括主动空气管理阀，例如手动或自动控制阀，其可被打开或关闭以将计量空气提供到过滤后的燃料中。
另外，在某些应用中，可以提供燃料泵(例如电动燃料泵)，以主动地将燃料从燃料箱泵送到发动机。然后，燃料过滤器可以定位在燃料泵的上游(吸入侧类型)和/或燃料泵的下游(压力侧类型)，以在引入发动机之前清洁燃料。
在吸入侧型过滤器的情况下，燃料通过燃料泵的吸力被拉过过滤器。该真空压力可能导致空气以大口大口(gulp-like)的量被吸入空气管理装置，从而当空气重新引入到燃料时形成大的气泡。当这些大气泡被引入燃料泵时，可能引起燃料泵内的气穴现象，这可能在燃料泵的运行期间导致不期望的噪音。为了减少燃料泵产生的噪音，一种方法是在燃料泵上增加一种形式的隔音，例如橡胶支架、绝缘体等。
发明内容
第一组实施例提供了一种用于过滤器组件的空气管理装置。该空气管理装置包括顶部、底部、纵向延伸并将顶部连接到底部以形成、内腔的多个框架构件、以及空气管理阀。空气管理阀包括基部、进气阀和排气阀。基部设置在底部。进气阀从基部朝向顶部延伸到内腔中。进气阀包括细长开口，该细长开口沿进气阀的纵向长度延伸。排气阀从基部朝向顶部延伸到内腔中。进气阀构造成通过细长开口吸入空气，并且通过细长开口引入的空气量基于空气管理装置内存在的液位而变化。
第二组实施例提供了一种过滤器元件。过滤器元件包括过滤器介质，该过滤器介质具有第一端和第二端并限定为内环、连接到过滤器介质的第一端的第一端盖、以及设置在内环内的空气管理装置。该空气管理装置包括设置在过滤器介质第一端的顶部、设置在过滤器介质的第二端的底部、以及空气管理阀。空气管理阀包括基部、进气阀和排气阀。基部设置在底部。进气阀从基部朝向顶部延伸。进气阀包括沿着进气阀的长度延伸的细长开口。排气阀从基部朝向顶部延伸。进气阀构造成通过细长开口吸入空气，并且通过细长开口引入的空气量基于过滤器元件内存在的液位而变化。
第三组实施例是过滤器组件。过滤器组件包括限定中空内部空间的壳体和可移除地连接到壳体的盖子。盖子具有流体入口和流体出口，流体入口接收待过滤的流体，流体出口允许过滤后的流体离开过滤器组件。过滤器元件设置在中空内部空间中。过滤器元件包括过滤器介质，该过滤器介质具有第一端和第二端并限定内环。第一端盖连接到过滤器介质的第一端。空气管理装置设置在过滤器介质的内环内。该空气管理装置包括设置在过滤器介质的第一端的顶部、设置在过滤器介质的第二端的底部、以及空气管理阀。空气管理阀包括基部、进气阀和排气阀。基部设置在底部。进气阀从基部朝向顶部延伸。进气阀包括沿着进气阀的长度延伸的细长开口。排气阀从基部朝向顶部延伸。进气阀构造成通过细长开口吸入空气，并且通过细长开口引入的空气量基于过滤器元件内存在的液位而变化。
通过以下结合附图的详细描述，这些和其他特征以及其组合和操作方式将变得显而易见，其中，在下面描述的几个附图中，相同的元件具有相同的标号。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例具有空气管理装置的燃料过滤器组件的剖视图。
图2是用于图1的过滤器组件的过滤器元件的横截面透视图。
图3是图1的空气管理装置的横截面透视图。
图4是图3的空气管理装置的流动路径的横截面透视图。
具体实施方式
各种示例性实施例提供了一种具有自调节空气管理装置的过滤器组件，该自调节空气管理装置能够基于存在于所述过滤器组件内的流体或液体位(level)自动地管理和调节引入到通过过滤器组件过滤的流体或液体中的空气量。在特定实施例中，自调节空气管理装置可以被动地抽取过滤器组件内存在的空气，以便向过滤后的燃料中提供可调节量的计量空气，并降低在下游燃料泵中产生不希望的噪音的风险。
图1是根据示例性实施例的具有自调节空气管理装置的过滤器组件10。过滤器组件10通常包括壳体或外壳20，其具有中空的内部空间22和通过诸如外螺纹31可拆卸地连接到壳体20上的盖子(lid)或盖体30，外螺纹31与设置在壳体20的周边上的内螺纹21接合。如图1进一步所示，过滤器组件10还包括设置在壳体20的内部空间22内的过滤器元件或滤芯100。盖子30包括流体入口32和流体出口34，流体入口32接收待由过滤器元件100过滤的流体，流体在被过滤器元件100过滤之后，在流体出口34离开过滤器组件10。
在所示的示例性实施例中，过滤器组件10构造成过滤燃料。然而，在其他实施例中，过滤器组件10可用于过滤其他类型的流体，例如油、润滑剂等。另外，在所示的示例性实施例中，过滤器组件10定位在电动燃料泵(未示出)的上游，使得通过流体出口34离开过滤器组件10的过滤流体被接收到燃料泵中。然而，过滤器组件10不必限于电动燃料泵的使用。例如，过滤器组件10可以在没有泵的情况下使用，或者可以与非电动泵结合使用。
如图2所示，过滤器元件100包括过滤器介质110、连接到过滤器介质110的第一端112的第一端盖120、以及连接到过滤器介质110的第二端113的第二端盖130。过滤器介质110的形状基本上为圆柱形，并且包括沿着过滤器元件100的纵向轴线115延伸的内环111。在一些实施例中，过滤器介质110可以是褶皱过滤器介质，其包括沿过滤器介质110的纵向轴线延伸的多个褶皱115。然而，过滤器介质110不限于褶皱构造，并且可替代地，可以是包括过滤器介质的其他构造。
如图2中进一步所示，空气管理装置150设置在过滤器介质110的内环111内。空气管理装置150包括设置在过滤器介质110的第一端112处的顶部151、设置在过滤器介质110的第二端113处的底部152、以及沿纵向轴线115延伸的多个框架构件153，多个框架构件153将顶部151连接到底部152，以在空气管理装置150内限定内腔154。在某些实施例中，空气管理装置150可以是单独的部件，其通过过滤器元件100的第一端盖120和/或第二端盖130设置并保持在内环111内。例如，第二端盖130可以用作基部，所述底部152位于所述基部上，使得空气管理装置150直立地保持在内环111内。在一些实施例中，空气管理装置150可以是可拆卸地连接(例如，螺纹接合)到过滤器元件100的第一端盖120和/或第二端盖130。在其他实施例中，空气管理装置150可以与过滤器元件100一体形成或永久地连接到过滤器元件100(例如，顶部151与第一端盖120一体形成或永久地连接到第一端盖120和/或底部152与第二端盖130一体形成或永久地连接到第二端盖130)。
如图3所示，顶部151包括开口180，开口180构造成与第一端盖120中的中心开口116对齐。开口180和中心开口116允许空气管理装置150的内腔154与过滤器组件10的流体出口34流体连通。顶部151还可包括边缘158。边缘158可以构造成容纳密封元件(例如O形环118)，使得当开口180与中心开口116对齐时，在空气管理装置150和第一端盖120之间形成密封。
如图3进一步所示，底部152形成为具有封闭的底表面155的碗状形状。空气管理阀160设置在底表面155上。空气管理阀160包括基部162、进气阀161和排气阀163。如图所示，基部162居中地设置在底部152的底表面155上，进气阀161和排气阀163从底表面155延伸。在基部162的第一端，设置进气阀161。在与第一端基本相对基部162的第二端处，设置排气阀163。
排气阀163是细长突起，其从基部162平行于纵向轴线115朝向顶部151延伸。出口孔164设置在排气阀163的顶端。另外，进气阀161是细长突起，其从基部162平行于纵向轴线115朝向顶部151延伸。进气阀161还可以沿着内腔154的内周表面纵向延伸。例如，进气阀161可以沿着框架构件153纵向延伸(参见例如图4)。另外，如图3所示，进气阀161比排气阀163更向上朝向顶部151延伸。
如图3中进一步所示，进气阀161包括封闭或覆盖的顶端166。细长开口设置在一侧，例如进气阀161的向内的一侧167(向内朝向内腔154的一侧)。在所示的示例性实施例中，细长开口是狭缝165，其宽度小于其总长度。狭缝165沿着进气阀161的长度从顶端166朝向基部162向下延伸。在某些实施例中，狭缝165包括一定长度，使得狭缝165的底部边缘垂直地保持在排气阀163的出口孔164上方(即，狭缝165的底部边缘比排气阀163的顶端更靠近顶部151)。狭缝165的长度基本上平行于或平行于纵向轴线115。狭缝165包括长度和宽度，使得狭缝165的横截面积足够大以允许从过滤器元件100充分地去除空气。在某些实施例中，狭缝165沿着小于进气阀161的总长度的一半的长度向下延伸。在其他实施例中，狭缝165沿着小于进气阀161的总长度的三分之一的长度向下延伸。
根据示例实施例图4示出通过空气管理装置150的空气和/或燃料的流动路径。如图所示，进气阀161包括沿进气阀161的长度延伸的进气通道170。空气和/或燃料通过狭缝165进入进气通道170，并向下流向设置在基部161中的中心腔171，如箭头175所示。然后空气和/或燃料从中心腔171流过出口通道174，其中空气和/或燃料通过出口孔164离开排气阀163并重新引入空气管理装置150的内腔154中。
如上所述，空气管理装置150被构造为为了受控的管理和抽取内腔154中存在的空气被动地控制进入进气阀161的空气量。通过在进气阀161中设置狭缝165，单直径计量装置被转换成变直径计量装置。例如，当内腔154内的过滤燃料的流体或液体位上升使得缩短保持暴露的狭缝165的长度，减少进入进气阀161的空气量。通过进气阀161进气的这种变化允许提供给过滤燃料可变的空气计量，该可变的空气计量是基于存在于过滤器元件100中的空气和燃料水平进行自调节，从而改善过滤器组件10的空气管理。
另外，当混合物进入进气通道170时，狭缝165允许空气混入燃料中，使得当空气-燃料混合物离开出口孔164时，燃料中包含的空气存在于较小的气泡中，导致通过进气阀161抽出的空气的“质量”更高，和重新引入内腔154中的气流更均匀。气泡尺寸的减小有助于防止存在于流体组件出口下游的燃料泵中的空穴现象，从而降低噪声，既是在声压级方面(即，以dB为单位的SPL)和声音质量(即，声音脉冲的幅度)方面。例如，在低负载水平(例如，约10kPa限制的负载水平)下，燃料泵中的总噪声可降低约2dBA。另外，在高负载水平(例如，约24kPa限制的负载水平)下，通过声音脉冲的幅度的显著减小极大地改善了声音质量，导致随时间推移更“均匀”的声音噪声。
本文使用的术语“连接”等意味着两个构件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移动的或可释放的)。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可以彼此一体地形成为单个整体实现，或者两个构件或两个构件和任何另外的中间构件彼此连接实现。
本文对元件位置的引用(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)仅用于描述图中各种元件的方向。应当注意的是，根据其他示例性实施例，各种元件的取向可以不同，并且这些变化旨在被本公开所涵盖。
重要的是要注意，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几个实施例，但是阅读本公开的本领域技术人员将容易理解，在不实质上脱离本文所述主题的新颖教导和优点的情况下，可以进行许多修改(例如，各种元件的尺寸、大小、结构、形状和比例的变化、各种参数、安装布置、材料使用、颜色、方向等)。例如，作为整体示出的元件可以由多个部件或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且离散元件的性质或数量或位置可以改变和变化。根据替代实施例，任何过程次序或顺序或方法步骤可以改变或重新排序。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换、修改、改变和省略。

Claims (37)

1.一种用于过滤器组件的空气管理装置，其特征在于，包括：
顶部；
底部；
纵向延伸并将顶部连接到底部以限定内腔的多个框架构件；
空气管理阀，空气管理阀包括：
设置在底部的基部；
进气阀，所述进气阀从基部朝向顶部延伸到内腔中，
排气阀，所述排气阀从基部朝向顶部延伸到内腔中使得空气和/燃料离开排气阀并且重新引入所述内腔，
其中进气阀构造成通过细长开口吸入空气，
其中通过细长开口引入的空气量基于空气管理装置内存在的液位而变化。
2.根据权利要求1所述的空气管理装置，其特征在于，所述细长开口从所述进气阀的顶端朝向所述基部延伸。
3.根据权利要求1所述的空气管理装置，其特征在于，所述细长开口是狭缝，并且狭缝的长度沿着进气阀的长度纵向延伸。
4.根据权利要求3所述的空气管理装置，其特征在于，所述狭缝的长度小于所述进气阀的长度的一半。
5.根据权利要求3所述的空气管理装置，其特征在于，所述狭缝的长度小于所述进气阀的长度的三分之一。
6.根据权利要求2所述的空气管理装置，其特征在于，所述进气阀的顶端是封闭的。
7.根据权利要求1所述的空气管理装置，其特征在于，所述细长开口设置在向内朝向由所述顶部和所述底部限定的所述内腔的内侧的一侧上。
8.根据权利要求1所述的空气管理装置，其特征在于，所述进气阀比所述排气阀更朝向所述顶部延伸。
9.根据权利要求1所述的空气管理装置，其特征在于，进气阀包括与细长开口流体连通的进气通道，基部包括与所述进气通道流体连通的中心腔，所述排气阀包括出口通道和与中心腔流体连通的出口孔。
10.根据权利要求1所述的空气管理装置，其特征在于，所述基部居中地设置在所述底部的底表面。
11.根据权利要求1所述的空气管理装置，其特征在于，所述进气阀设置在所述基部的第一端，所述排气阀设置在所述基部的第二端，其中所述第二端基本上与所述第一端相对。
12.一种过滤器元件，其特征在于，包括：
具有第一端和第二端并限定内环的过滤器介质；
第一端盖，所述第一端盖连接到过滤器介质的第一端；
空气管理装置，所述空气管理装置设置在内环内，所述空气管理装置包括：
设置在所述过滤器介质的所述第一端的顶部；
设置在所述过滤器介质的所述第二端的底部；
纵向延伸并且将顶部连接到底部以限定内腔的多个框架构件；以及
空气管理阀包括：
设置在底部的基部；
进气阀，所述进气阀从基部朝向顶部延伸，所述进气阀包括沿进气阀的长度延伸的细长开口；以及
排气阀，所述排气阀从基部朝向顶部延伸，使得空气和/燃料离开所述排气阀并且重新引入到所述内腔；
其中所述进气阀构造成通过细长开口进气，以及
其中通过所述细长开口引入的空气量基于所述过滤器元件内存在的液位而变化。
13.根据权利要求12所述的过滤器元件，其特征在于，所述细长开口从所述进气阀的顶端朝向所述基部延伸。
14.根据权利要求12所述的过滤器元件，其特征在于，所述细长开口平行于所述过滤器元件的纵向轴线延伸。
15.根据权利要求14所述的过滤器元件，其特征在于，所述细长开口是狭缝，并且所述狭缝的长度平行于所述纵向轴线延伸。
16.根据权利要求15所述的过滤器元件，其特征在于，所述狭缝的长度是所述进气阀的长度的一半。
17.根据权利要求15所述的过滤器元件，其特征在于，所述狭缝的长度是所述进气阀的长度的三分之一。
18.根据权利要求13所述的过滤器元件，其特征在于，所述进气阀的顶端是封闭的。
19.根据权利要求12所述的过滤器元件，其特征在于，其中所述细长开口设置在向内朝向由所述顶部和所述底部限定的内腔的一侧上。
20.根据权利要求12所述的过滤器元件，其特征在于，所述进气阀比所述排气阀更朝向所述顶部延伸。
21.根据权利要求12所述的过滤器元件，其特征在于，所述过滤器元件是燃料过滤器元件。
22.根据权利要求12所述的过滤器元件，其特征在于，所述第一端盖包括中心开口，并且所述顶部包括被构造成与所述中心开口对齐的开口。
23.根据权利要求22所述的过滤器元件，其特征在于，所述顶部还包括边缘和容纳于所述边缘内的密封元件，使得当所述开口与所述中心开口对齐时，在所述空气管理装置和所述第一端盖之间形成密封。
24.根据权利要求12所述的过滤器元件，其特征在于，还包括连接到所述过滤器介质的第二端的第二端盖，其中所述第二端盖用作所述基部，所述底部位于所述基部，使得所述空气管理装置直立地保持在所述内环内。
25.根据权利要求22所述的过滤器元件，其特征在于，所述空气管理装置可移除地连接到所述过滤器元件。
26.根据权利要求22所述的过滤器元件，其特征在于，所述空气管理装置永久地连接在所述过滤器元件上。
27.一种过滤器组件，其特征在于，包括：
限定中空内部空间的壳体；
可移除地连接到所述壳体上的盖子，所述盖子具有接收待过滤流体的流体入口和允许过滤后的流体离开所述过滤器组件的流体出口；
设置在中空内部空间中的过滤器元件，所述过滤器元件包括：
过滤器介质，所述过滤器介质具有第一端和第二端并限定成内环；
第一端盖，所述第一端盖连接到过滤器介质的第一端；
空气管理装置，所述的空气管理装置设置在所述过滤器介质的所述内环内，所述空气管理装置包括：
设置在所述过滤器介质的所述第一端的顶部；
设置在所述过滤器介质的所述第二端的底部；
空气管理阀，所述空气管理阀包括：
设置在底部的基部；
从基部向顶部延伸的进气阀，所述进气阀包括沿着进气阀的长度延伸的细长开口；
排气阀，所述排气阀从基部向顶部延伸，
其中所述进气阀被构造成通过细长开口进气；
其中通过所述细长开口引入的空气量基于所述过滤器组件中存在的液位而变化。
28.根据权利要求27所述的过滤器组件，其特征在于，所述细长开口从所述进气阀的顶端朝向所述基部延伸。
29.根据权利要求28所述的过滤器组件，其特征在于，所述细长开口是狭缝，并且所述狭缝的长度沿着所述进气阀的长度纵向延伸。
30.根据权利要求29所述的过滤器组件，其特征在于，所述狭缝的长度小于所述进气阀长度的一半。
31.根据权利要求29所述的过滤器组件，其特征在于，所述狭缝的长度小于所述进气阀的长度的三分之一。
32.根据权利要求28所述的过滤器组件，其特征在于，所述进气阀的顶端是封闭的。
33.根据权利要求27所述的过滤器组件，其特征在于，所述第一端盖包括中心开口，并且所述顶部包括构造成与所述中心开口对齐的开口。
34.根据权利要求33所述的过滤器组件，其特征在于，所述顶部还包括边缘和容纳在所述边缘内的密封元件，使得当所述开口与所述中心开口对齐时，在所述空气管理装置和所述第一端盖之间形成密封。
35.根据权利要求34所述的过滤器组件，其特征在于，所述顶部的中心开口与所述流体出口流体连通。
36.根据权利要求27所述的过滤器组件，其特征在于，所述过滤器组件是燃料过滤器组件。
37.根据权利要求27所述的过滤器组件，其特征在于，所述过滤器组件定位在泵的上游。
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