CN109789349A - 液体过滤器组件 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种过滤器组件，所述过滤器组件包括基部、盖罩和圆柱形滤芯，所述基部被适配为接纳所述盖罩，其中，所述滤芯插入所述盖罩中。所述基部具有带第一密封区的出口孔和带第二密封区的排放孔。所述滤芯包括具有第一密封元件的出口管和具有第二密封元件的排放塞，当所述基部接纳所述盖罩时所述出口管和所述排放塞被定位成分别与所述第一密封区和所述第二密封区密封接合。所述第一密封元件和第二密封元件之间的轴向距离(A)不同于第一密封区的面向所述滤芯的一端和所述第二密封区的面向所述滤芯的一端之间的轴向距离(B)。本公开还涉及用于在这种过滤器组件中使用的滤芯。

Description

液体过滤器组件
本申请于2017年9月14日作为PCT国际专利申请提交并且要求于2016年9月14日提交的美国临时专利申请序列号62/394,363的权益，所述临时申请的全部公开内容通过援引并入本文。
技术领域
本发明涉及液体过滤器组件领域，特别是润滑剂或燃料过滤器组件，所述过滤器组件包含滤芯，所述滤芯用于过滤液压设备或机械设备或发动机(诸如车辆内燃发动机)使用的润滑剂或燃料。
背景技术
液体过滤器组件通常包括：固定到机动车辆或机动设备上的部件，这些组件为所述设备提供润滑剂过滤功能；以及可以与液体过滤器组件分离以触及和更换滤芯的盖罩。例如，当滤芯变得足够堵塞从而在过滤介质上产生不期望的限制水平时，或者当维修过滤器间隔期已经过去时，滤芯被周期性地取出以进行维修。维修通常涉及以下中的一个：更换为新的滤芯；更换为以前用过但翻新过的滤芯；或者，以某种方式清洁取出的滤芯并将其更换以供进一步使用。
众所周知的是，提供有助于确保滤芯和系统的其余部分之间适当的对准和相互作用的特征，以确保滤芯在其安装时适当定位以供使用；或者，以避免安装错误类型的滤芯。通常，滤芯可拆卸地附接到过滤器模块的盖罩，使得通过将盖罩放置在基部上来将滤芯正确定位；并且通过从基部取出盖罩来同时取出滤芯。根据车辆或设备的设计限制，模块可以以这样的方式放置，即盖罩附接到模块的顶部或其底部。
DE 10 2013 202 446 A1公开了一种用于液压流体的过滤器组件，特别是一种油过滤器组件，具有可分离的基本上圆柱形壳体，所述壳体包括碗状下部和可附接到其上的盖罩部，并且过滤器组件具有环形滤芯，所述环形滤芯包括与过滤表面的环形边缘连接的圆形端盘。滤芯可以轴向布置到下部中。
在具有顶部安装盖罩的模块中(诸如DE 10 2013 202 446 A1的模块)，入口和出口必须位于过滤器模块的构成基部的下部中。当盖罩和滤芯被取出时，它们被提升到入口和出口的高度之上，并且存在从滤筒泄漏的用过的润滑剂污染模块的清洁侧(出口侧)、或者溢出或溢出到设备、地板或操作者上的风险。为了降低这种风险，已知的系统已设有允许在滤芯取出之前排干滤芯的排放通道、以及将滤芯的出口与可能发生泄漏的滤芯下部部分物理隔离的立管。当滤芯就位时，模块的基部的排放孔被滤芯下端盘上偏心放置的轴向突起堵塞，并且当滤芯被取出时排放孔不堵塞。
发明人发现，尽管采取了这些措施，前述污染和溢出仍在一定程度上发生。因此，本发明的实施例的目的是提供一种可替代的过滤器组件设计，其避免了在取出顶部安装的油过滤器模块的盖罩时污染和溢出的风险。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种过滤器组件，所述过滤器组件包括基部、盖罩和基本上圆柱形的滤芯，所述基部适于可释放地接纳所述盖罩，其中，所述滤芯至少部分地插入所述盖罩中；所述基部具有带第一密封区的出口孔和带第二密封区的排放孔，所述出口孔和所述排放孔同心；所述滤芯包括具有第一密封元件的出口管和具有第二密封元件的排放塞，所述出口管和所述排放塞同心并且当所述基部接纳所述盖罩时被定位成分别与所述第一密封区和所述第二密封区密封接合；其中，所述第一密封元件和所述第二密封元件之间的轴向距离不同于所述第一密封区的面向所述滤芯的一端和所述第二密封区的面向所述滤芯的一端之间的轴向距离。
本发明尤其基于发明人的认识，即通过提供与所述出口孔同心的排放孔，所述组件的正确工作不受滤芯相对于基部的角度错位的影响。同心布置的排放孔也可以提供比典型的偏心现有技术更大的有效面积。
本发明进一步基于发明人的认识，即通过在滤芯上的密封元件之间具有不同于(例如小于)它们与之接合的相应密封区的入口/出口点之间的距离的距离，当滤芯插入基部中时排放孔和出口孔的各自密封件在不同时间接合，并且当滤芯从基部取出时在不同时间脱离。因此，当维修组件时，可以允许滤芯中的液体从基部排放同时出口孔仍然密封着。该特征有助于避免用过的(未过滤的)液体和组件的出口(干净的)侧之间的污染。
本发明的另外的优点是，由于孔的不同布置，可以提供更大的排放孔，使得可以减少所需的排放时间。在用于重型设备的过滤器组件中，待排放的体积相对较大(与传统汽车应用的过滤器组件中的典型体积相比)，因此排放速率对于限制过滤器维修的总持续时间非常重要。
在根据本发明的过滤器组件的实施例中，基部被适配为通过基部和盖罩上的对应螺纹表面的旋转接合来接纳盖罩；并且基部和滤芯包括配合装置，以便当盖罩被基部接纳时引导滤芯并将其保持在预定角取向。
当滤芯可释放地附接到盖罩上时(例如通过卡扣配合机构或基于闩锁的机构)，例如以本申请人的名义在EP 3 151 944中描述的那样，当盖罩被拧动到基部上时，即使滤芯相对于盖罩具有旋转自由度，在拧动运动期间滤芯将倾向于与盖罩一起旋转一定程度。虽然出口孔和排放孔是同心的并且对处于特定角取向不敏感，但是过滤器组件的其他功能可能需要滤芯的特定角取向。该实施例的优点在于，在拧上盖罩期间，可以达到并保持滤芯的期望角取向。
在过滤器组件的特定实施例中，配合装置包括滤芯上的突起和基部上的卡止表面，所述卡止表面被配置为当所述滤芯被拧到所述基部上到所述卡止表面位于所述突起的路径中的水平时，通过阻挡所述突起来阻碍所述滤芯的顺时针旋转，所述卡止表面被形成为周向脊或斜坡的直立边缘，所述周向脊或斜坡以超过所述螺纹表面的螺距的螺距在顺时针方向上向下倾斜。
该实施例的优点在于，在拧上盖罩期间，可以达到并保持滤芯的期望角取向，而不会有旋转抑制装置阻碍滤芯安装的风险。
在更具体的实施例中，排放塞包括被成形为圆柱形罩的表面，并且突起形成为轴向肋，所述轴向肋从所述圆柱形罩径向地突出、沿着平行于所述滤芯的纵向轴线的方向定向。
该实施例的优点在于，所述突起可以以简单和坚固的方式制造。
在更具体的实施例中，所述圆柱形罩承载所述第二密封元件，所述轴向肋从所述圆柱形罩突出不超过所述第二密封元件的径向范围。
在过滤器组件的特定实施例中，所述对应的螺纹表面包括所述盖罩上的第一外螺纹和第二外螺纹、以及所述基部上的内螺纹，所述第一外螺纹和所述第二外螺纹被无螺纹区轴向地分离，其中，所述无螺纹区和所述内螺纹被配置为允许所述滤芯相对于所述基部在某个轴向范围内的自由轴向运动，由此当所述滤芯在所述范围内时，所述第二密封元件至少部分地与所述第二密封区脱离。
该实施例的优点在于，使用者在拆卸期间知道到达排放发生(在旋转不会引起完全脱离的构造中，仍然需要小的手动拉动来使排放密封件完全脱离)的点，并且使用者需要在完全取下盖罩之前采取额外的步骤(拉起盖罩以接合螺纹的第二部分)。这降低了在壳体中仍存在液体的同时无意地完全拿下盖罩的风险。
在特定实施例中，出口管具有倾斜端，并且在对应的角度下布置出口孔；并且预定取向是倾斜端平行于出口孔的取向。
由于基部中的出口孔及其密封区以与出口管的倾斜部相对应的角度来布置，所以这种特征组合具有仅在滤芯的角度与基部匹配时提供正确工作的特性。因此，假定滤芯的制造商通过不同的倾斜角度来区分被指定用于不同类型系统的滤芯，则在该实施例中使用的基部被保护以防止滤芯被不合适的滤芯更换。如果在安装期间提供卡止表面(也称为“鳍片”，其在圆柱罩上可以采取径向突起的形式)以迫使滤芯处于特定的角取向，则可以通过鳍片和倾斜方向之间的不同相对角度来进一步区分被指定用于不同类型系统的滤芯。
在特定实施例中，第二密封元件布置在第一倾斜平面上；第二密封区设置在第二倾斜平面上；并且预定取向是第一倾斜平面与第二倾斜平面平行的取向。
该实施例的优点在于，允许一种设计，其中排放塞能够将滤芯支撑在平坦表面上的直立位置。
在根据本发明的过滤器组件的实施例中，出口孔包括立管，并且第一密封区是立管外表面的一部分。
该实施例的优点在于，允许这样的设计，其中需要更复杂的流体流动，需要存在具有多个隔室的立管。
根据本发明的一方面，提供了一种滤芯，所述滤芯包括具有第一密封元件的出口管和具有第二密封元件的排放塞，所述出口管和所述排放塞同心，其中，所述出口管和所述排放塞被定位成在滤芯安装过程的不同连续阶段分别与基部的出口孔的第一密封区和排放孔的第二密封区密封接合。
在根据本发明的滤芯的实施例中，第一密封元件和第二密封元件位于距所述滤芯的轴向末端不同的轴向距离处。
在特定实施例中，所述出口管具有倾斜端以及在安装到所述基部上时引导所述滤芯并将其保持在预定相对角取向的装置，并且其中，所述第一密封元件基本平行于所述倾斜端。
在根据本发明的滤芯的实施例中，第二密封元件布置在倾斜平面上。
在根据本发明的滤芯的实施例中，所述排放塞包括被成形为圆柱形罩的表面，并且所述突起形成为轴向肋，所述轴向肋从所述圆柱形罩径向地突出、沿着平行于所述滤芯的纵向轴线的方向定向。
在根据本发明的滤芯的实施例中，所述排放塞包括被成形为圆柱形罩的表面，并且在所述圆柱形罩上设置至少一个开口以有助于和加速排放过程。
根据本发明的一方面，提供了一种用于在上述过滤器组件中使用的滤芯。
根据本发明的滤芯的技术效果和优点，经过必要的修改，与根据本发明的对应过滤器组件的技术效果和优点相对应。
附图说明
现在将参照附图描述本发明实施例的这些和其他特征和优点，在附图中：
-图1展示了现有技术的滤筒；
-图2展示了根据本发明实施例的具有盖罩的滤芯；
-图3展示了根据本发明实施例的过滤器组件的细节；
-图4展示了根据图2的实施例的滤芯的安装或取出的各个阶段；
-图5展示了根据本发明另一实施例的具有盖罩的滤芯；
-图6展示了根据图5的实施例的滤芯的安装或取出的各个阶段；
-图7展示了当盖罩被基部接纳时将根据本发明实施例的滤芯引导并保持在预定角取向的装置；
-图8展示了根据本发明另一实施例的过滤器组件的细节；
-图9展示了根据图8的实施例的过滤器组件的细节；
-图10展示了根据图8的实施例的滤芯的安装或取出的各个阶段；
-图11展示了在本发明的实施例中第一密封元件和第二密封元件之间的轴向距离与第一密封区的顶端和第二密封区的顶端之间的轴向距离之间的关系；
-图12展示了在本发明的另一实施例中第一密封元件和第二密封元件之间的轴向距离与第一密封区的顶端和第二密封区的顶端之间的轴向距离之间的关系；并且
-图13展示了根据本发明实施例的具有盖罩的滤芯的透视图。
具体实施方式
图1展示了DE 10 2013 202 446 A1中公开的用于液压流体的现有技术过滤器组件、特别是油过滤器组件。所述过滤器组件具有可分离的基本上圆柱形壳体，所述壳体包括碗状下部和可附接到其上的盖罩，并且具有环形滤芯，所述环形滤芯基本上由特别是以星形方式折叠的自身闭合过滤表面6以及与过滤表面的环形边缘连接的基本上圆形的端盘8、9组成。滤芯可以轴向布置到下部中。
该图进一步展示了滤筒的下端盘9上偏心放置的轴向突起10，当滤筒插入正确位置时，该轴向突起堵塞排放孔。当滤筒从工作位置被部分取出时，排放孔将不堵塞，允许过滤器壳体在滤筒完全取出之前排放用过的液体。
图2示出了根据本发明的滤芯200的示例性实施例。滤芯200部分地插入圆顶形盖罩290中，该圆顶形盖罩被适配为以顶部安装的布置与基部可释放地接合。特别地，基部100(在这个图中未示出)可以被适配为通过基部100和盖罩290上的相应螺纹表面的旋转接合来接纳盖罩290。在所示的情况下，螺纹291设置在盖罩290的外表面的下部部分上；本领域技术人员将理解，也可以应用其他紧固机构。使用螺纹的效果是，施加在包含该元件的盖罩290上的旋转运动将转化为滤芯200的轴向运动，逐渐使滤芯200与基部100接合或脱离。
密封元件295(诸如放置在适当定位的凹槽中的O形环)也设置在盖罩290上，以与其他密封元件225和235配合而将过滤器组件的内部与外部密封开，所述密封元件将在下面更详细地描述。
在使用中，待过滤的液体(例如，发动机润滑剂)将在压力下经由基部的入口孔(图3中的孔110，见下文)供应到滤芯200的外围部分，液体将穿过将杂质留下的过滤介质250，并将再循环穿过出口孔220。出于安全原因，可以提供旁通阀(未示出)来连接滤芯的外围(入口区，包含未过滤的液体)和中心部分(出口区，包含过滤后的或“清洁”的液体)。
图3展示了根据本发明的过滤器组件的示例性实施例的细节。该组件包括基部100、盖罩(未示出)和基本上圆柱形的滤芯200。基部100被适配为可释放地接纳盖罩，其中滤芯200至少部分地插入盖罩中。
基部100具有带第一密封区125的出口孔120和带第二密封区135的排放孔130，出口孔120和排放孔130同心。术语“第一”和“第二”在本文中用于表示单独实例，其中在所描述的实体中存在相同元件或类似元件的多个实例。这些术语并不意味着如此描述的实例之间的任何顺序或优先顺序。
滤芯200包括具有第一密封元件225的出口管220和具有第二密封元件235的排放塞230。密封元件225和235可以由放置在适当定位的凹槽中的弹性O形环组成。排放塞230可以是被成形和定位为能够沿其外围塞住排放孔130的基本上圆柱形的表面。出口管220和排放塞230是同心的并且被定位成当基部100接纳盖罩时分别与出口孔120和排放孔130密封接合，其结果是滤芯200发生向下的轴向运动。
密封区125和135由相应孔的圆柱形内表面的一部分限定，该部分的直径足够小，以确保一旦对应的密封元件225和235被向下推过这些相应密封区125和135的顶端，这些密封元件225和235(见下文)就被充分压缩。
在所示的情况下，出口管220具有倾斜端，并且在对应的角度下布置出口孔120。因此，在该实施例中，自由端的表面不在正交于滤芯的中心轴线(X)的平面内延伸，而是以与正交于所述轴线的平面成至少5°、典型地至少40°、通常在5°-20°(含)(典型地7°-15°(含))的范围内的锐角延伸。考虑到由于倾斜端的存在而损失的过滤器单元高度的量和避免不正确安装的必要性之间的折中，倾斜角度可以由过滤器单元的设计者选择。由于当盖罩290被拧动到基部100上时，滤芯200易于与盖罩一起旋转，基部100和滤芯200优选地包括配合装置，以在盖罩290被基部100接纳时将滤芯200引导并保持在预定角取向；该预定取向是所述倾斜端与出口孔120相平行的取向，确保了密封元件225和密封区125的良好流体连通和良好配合。配合装置可以包括基部上的鳍片240和卡止表面(未示出)，其操作将在下面参考图7更详细地说明。
根据本发明，第一密封元件225和第二密封元件235之间的轴向距离不同于第一密封区125的面向滤芯200的端部(即，第一密封区125的顶端)和第二密封区135的面向滤芯200的端部(即，第二密封区135的顶端)之间的轴向距离。
由于滤芯200上的密封元件225和235之间的距离不同于它们与之接合的相应密封区125和135的入口/出口点之间的距离，因此滤芯200插入基部100时，排放孔130和出口孔120的相应密封件在不同时间接合，并且当滤芯200从基部100取出时，在不同时间脱离。特别地，当通过拧下滤芯200附接到的盖罩开始取出滤芯200时，排放孔130的密封件135/235将首先脱离，从而允许滤芯200中的剩余液体从基部排出同时出口孔120仍然密封着。
应当注意的是，密封区125和135中的一个或两个的直径可以沿轴向方向变化。因此，密封区的上部部分可能比下部部分更宽，从而引起随着滤芯200被进一步向下推动密封件的密封性增加，以及相反，随着滤芯200被拉起，密封件的密封性降低。为了避免在滤芯200上产生密封区的向上反作用力，与连续变化的直径(锥形孔)相比，优选的是步进式变化的直径。在优选实施例中，第一密封区125的直径以这样的方式步进式变化，使得当滤芯200的塞230从排放孔130脱离时第一密封元件225仅略微压缩(例如，压缩约5％，足以在流体静压力下可渗透液体)，并且当滤芯200完全接合(即，盖罩完全拧紧到紧密配合)时第一密封元件225通常被压缩(例如，压缩在大约20％-30％的范围内，足以在工作压力下不可渗透液体)。密封元件225的磨损因此减少，因为它并不总是被完全压缩。
图4示意性地展示了根据本发明的组件的实施例中的滤芯200安装操作，包括如图2所示的滤芯200。滤芯200可以被放置为使得盖罩290上的外螺纹291与基部100上的内螺纹接触(图4中的情形a)，而不考虑角取向如何。当盖罩290沿顺时针方向旋转时，螺纹表面接合并且滤芯200依照螺纹的螺距在轴向方向上向下移动。这种轴向运动使出口管220的密封元件225在行进预定距离(例如5mm)后到达出口孔120的密封区125(图4中的情形b)。
在示例性的3mm的螺距的情况下，向这一点的转变需要稍微少于两次的完整旋转。在第一次完全旋转的至少一部分期间，滤芯200将与盖罩290一起旋转。如果滤芯200和基部100的接合部分具有旋转不对称性，如在所示的情况下，并且因此需要特定的相对角取向以便适当地接合，则必须提供卡止表面或机构，当滤芯200达到期望取向时所述卡止表面或机构将滤芯保持在固定角取向。
可替换地，在出口管220的密封元件225到达出口孔120的密封区125之前，角取向可以完全固定。
如果盖罩290继续顺时针旋转，滤芯200(现在处于期望的角取向)将被进一步向下推动，引起出口管220的密封元件225进一步压缩(图4中的情形c)。这种转变可以包括6mm或两次完整旋转的示例性行程。
下一阶段是排放塞230的密封元件235与排放孔的密封区135的接合。随着出口孔120和排放孔130被适当地密封，系统准备工作。可能需要一点附加行程(例如，9mm或多达三圈附加旋转)以足够紧密地固定盖罩，以承受正常工作中出现的振动并压缩盖罩290的密封件295(图4中的情形d)。(图4中的情形d)。
可以参考相同的图来描述滤芯200的取出过程。最初，盖罩290被紧密地固定到基部100上(图4中的情形d)。通过逆时针转动盖罩290，使滤芯200向上行进。使用与前述相同的示例性尺寸，将需要三圈完整的旋转来使滤芯200提升9mm，这足以使排放塞230的密封元件235从排放孔130的密封区135脱离(图4中的情形c)。此时，基部100中仍然存在的任何液体可以通过排放孔130排出而出口孔120仍然是密封的，因此避免了系统的“清洁”侧受到污染的风险。组件可能会在这个位置停留一会儿，从而允许有足够的时间排空所有液体。排空液体所需的时间取决于各种系统设计参数；本发明的实施例的优点在于，可以提供相对大的排放孔，从而大大减少排放所需的时间，并且因此减少维修期的总时间。这在系统设计中尤其如此，其中由滤芯提供的排放通道是排放流量的限制因素。优选地，将被设计用于在重型设备中使用的根据本发明的实施例的滤芯排干所需的时间少于15分钟；更优选地少于10分钟；最优选地少于5分钟。
如果盖罩280继续逆时针旋转，滤芯200将被进一步拉起，引起出口管220的密封元件225与出口孔120的密封区125脱离(图4中的情形b)。这种转变可以包括6mm或两次完整旋转的示例性行程。
最终的旋转将把滤芯200拉起得足够远，以使盖罩290的螺纹与基部100的螺纹完全脱离，使得盖罩可以竖直提升，并且滤芯200可以从盖罩290取出以便进行处置或回收(图4中的情形a)。
图5展示了处于组装状态的、根据本发明的滤芯200的另一实施例。针对图2和图3中所示的元件介绍的相同附图标记用于图5中的相同元件。以上针对图2的实施例提供的说明也适用于图5的实施例，除了以下例外：设置在盖罩290的外表面的下部部分上的螺纹291现在中断；即，螺纹由被无螺纹区轴向分离的两个螺纹区291a和291b组成。
图6示意性地展示了根据本发明的组件的实施例中的滤芯200安装操作，包括如图5所示的滤芯200。滤芯200可以被放置成使得盖罩290上的下部外螺纹291a与基部100上的内螺纹接触(图6中的情形a)，而不考虑角取向如何。当盖罩290沿顺时针方向旋转时，螺纹表面接合并且滤芯200依照螺纹的螺距在轴向方向上向下移动。这种轴向运动使出口管220的密封元件225在行进预定距离(例如6mm)后到达出口孔120的密封区125(图6中的情形b)。在示例性的3mm的螺距的情况下，向这一点的转变需要大约两次完整旋转。
如果盖罩290继续顺时针旋转，滤芯200将被进一步向下推动，引起出口管220的密封元件225进一步压缩(图6中的情形c)。这种转变可以包括4mm或1加1/3圈旋转的示例性行程。
在上述大约前4加1/3圈旋转期间(实际需要的旋转也将取决于盖罩的螺纹起点的相对角取向与卡止表面)，滤芯200将与盖罩290一起旋转。如果滤芯200和基部100的接合部分具有旋转不对称性，如在所示的情况下，并且因此需要特定的相对角取向以便适当地接合，则必须提供卡止表面(参见图7中的元件240)或机构，当滤芯200达到期望取向时该卡止表面或机构将滤芯保持在固定角取向。在所示的实施例中，当达到情形c时，卡止表面或机构接合。
在另一5mm的向下行程(或1加2/3圈旋转)之后，下部外螺纹291a脱离，从而允许过滤器单元被手动向下推动一段距离，所述距离由基部100的内螺纹的轴向范围和盖罩290上的外螺纹291a、291b之间的轴向间隔范围确定；该距离可以是大约3mm。通过轻轻地向下推动过滤器单元100，实现排放塞230的密封元件235与排放孔的密封区135的接合。随着出口孔120和排放孔130被适当地密封，系统准备工作。可能需要由盖罩290的上部外螺纹291b与基部100的螺纹接合能提供的一点附加行程(例如，9mm或多达三圈附加旋转)以足够紧密地固定盖罩，以承受正常工作中出现的振动和压缩盖罩290的密封件295(图6中的情形d)。
可以参考相同的图来描述滤芯200的取出过程。最初，盖罩290被紧密地固定到基部100上(图6中的情形d)。通过逆时针转动盖罩290，使滤芯200向上行进。使用与前述相同的示例性尺寸，将需要三圈完整的旋转来使滤芯200提升9mm，这足以使排放塞230的密封元件235与排放孔130的密封区135部分地脱离(图6中的情形c)。使用者将能够注意到已经到达这个点，因为盖罩290的上部外螺纹291b现在与基部的螺纹脱离，因此进一步的旋转不会产生任何轴向运动。在这一点上，使用者可以轻轻拉起过滤器单元100，以使排放塞230的密封元件235与排放孔130的密封区135完全脱离，使得基部100中仍然存在的任何液体可以通过排放孔130排出同时出口孔120仍然密封着，从而避免污染系统的“清洁”侧的任何风险。组件可能会在这个位置停留一会儿，从而允许有足够的时间排空所有液体。
为了能够继续拧开盖罩280，必须手动向上拉动盖罩，以允许下部外螺纹291a从下方与基部的螺纹接合。进一步拧开将导致出口管220的密封元件225与出口孔120的密封区125脱离(图6中的情形b)。这种转变可以包括5mm或1加1/3圈旋转的示例性行程。
最终的旋转将把过滤部元件200拉起得足够远，以使盖罩290的下部外螺纹291a与基部100的螺纹完全脱离，使得盖罩可以竖直提升，并且滤芯200可以从盖罩290取出，以便进行处理或回收(图6中的情形a)。
应该注意的是，滤芯200和基部100可替换地以这样的方式来构造，使得随着排放塞230的密封元件235与排放孔130的密封区135脱离，在基部100的内螺纹处于盖罩290的外螺纹291a、291b之间的区中时可能出现的完全自由轴向运动发生。在这种情况下，当滤芯200到达自由轴向行进区的下部部分时，密封元件235与密封区135没有接合。在这种构造中，密封元件235与密封区135的接合通过顺时针旋转盖罩而产生的向下竖直运动来实现，同时基部的上部外螺纹291b与基部100的内螺纹接合。相反，在这种构造中，密封元件235与密封区135(即，排放通道的开口)的脱离通过逆时针旋转盖罩而产生的向上竖直运动来实现，同时基部的上部外螺纹291b与基部100的内螺纹接合，使得不需要以上提到的用于打开排放通道的向上拉动。
图7展示了允许滤芯200在安装期间达到并保持某个期望的角取向的示例性卡止机构。该机构包括设置在滤芯200上的卡止元件或“鳍片”240、以及基部100上的配合卡止表面140。当在安装滤芯200期间，滤芯200的轴向位置降低到鳍片240到达卡止表面140的点时，卡止表面阻碍滤芯200的任何进一步旋转。卡止表面140优选地设置为周向脊或斜坡的直立边缘，所述周向脊或斜坡以超过盖罩290和基部100的配合螺纹的螺距的螺距在顺时针方向上向下倾斜。术语“以某螺距”不排除螺距沿周向变化的布置。
图8展示了根据本发明的过滤器组件的另一示例性实施例的细节。所述组件包括基部100、盖罩290和基本上圆柱形的滤芯200。基部100被适配为可释放地接纳盖罩290，其中滤芯200至少部分地插入盖罩中。与上述实施例相比之下，图8的实施例的基部100包括集成立管101。不管立管101是否与基部100的其余部分分开制造，并且也不管立管101是否可拆卸地附接到基部100的其余部分，就本公开的目的而言，立管101应被视为基部100的一部分，并且尤其是出口孔120的一部分。立管在图中左侧的部分是已经通过过滤介质的流体的导管，并且因此必须被视为过滤器系统“干净侧”的一部分。
立管101有助于在安装期间使滤芯200居中。滤芯200具有通常由过滤器内衬限定的中心腔，所述过滤器内衬紧密配合在立管101周围，从而在每侧留下例如0.2至1mm之间的径向游隙量。当滤芯200沿立管101轴向向下行进时，内部密封元件(特别是，第一密封元件225及其在滤芯200的清洁侧顶部处的配对物226)不会引起任何摩擦，因为它们直到安装的最后阶段才与对应的密封区接合。
基部100具有带第一密封区125的出口孔120(在这种情况下，以立管101的形式提供)和带第二密封区135的排放孔130，出口孔120与排放孔130同心。术语“第一”和“第二”在本文中用于表示单独实例，其中在所描述的实体中存在相同元件或类似元件的多个实例。这些术语并不意味着如此描述的实例之间的任何顺序或优先顺序。
滤芯200包括具有第一密封元件225的出口管220和具有第二密封元件235的排放塞230。密封元件225和235可以由放置在适当定位的凹槽中的弹性O形环组成。排放塞230可以是被成形和定位为能够沿其外围塞住排放孔130的基本上圆柱形的表面。出口管220和排放塞230是同心的并且被定位成当基部100接纳盖罩时分别与出口孔120和排放孔130密封接合，其结果是滤芯200发生向下的轴向运动。
第一密封区125由出口孔120、特别是立管101的圆柱形外表面的一部分限定，其直径足够大以确保一旦对应的密封元件225被向下推过该密封区125的顶端，就充分压缩该密封元件225(见下文)。与上述实施例的第一密封元件225相比之下，本实施例的第一密封元件225是面向内的密封元件，优选地是设置在适当成形的凹槽中的O形环。第二密封区135由排放孔130的圆柱形内表面的一部分限定，其直径足够小以确保一旦对应的密封元件235被向下推过该密封区135的顶端，就充分压缩该密封元件235(见下文)。第二密封元件225是面向外的密封元件，优选地是设置在适当成形的凹槽中的O形环。
在所示的情况下，与前述实施例不同，出口管220不具有倾斜端。然而，固定排放孔的外密封件135/235现在是倾斜的，即，其被设置为与正交于所述轴线的平面成锐角。考虑到由于倾斜端的存在而损失的过滤器单元高度的量和避免不正确安装的必要性之间的折中，倾斜角度可以由过滤器单元的设计者选择。具有外部密封件作为倾斜密封件的优点在于，倾斜角度可以减小(相对于内部密封件是倾斜密封件的情形)，同时保持相同程度的保护防止装配错误类型的过滤器。当第二密封元件235采取O形环的形式时，如在所示的情况下，确定合适角度以提供保护防止装配具有非倾斜的第二密封件的过滤器的示例性方式由考虑O形环235的最高点和最低点之间的中心到中心高度差ΔH组成，所述高度差可以表示为第二密封区135的直径D、O形环135的横截面直径d和倾斜角α的函数：
ΔH＝(D+d)×tanα
一旦ΔH>d，就可以获得一定程度的保护防止不正确的装配。发明人发现，在实践中，通过为ΔH选择稍大的值，例如ΔH>3/2d，可以获得更好的保护。
由于当盖罩290被拧动到基部100上时，滤芯200易于与盖罩一起旋转，基部100和滤芯200优选地包括配合装置，以在盖罩290被基部100接纳时将滤芯200引导并保持在预定角取向；该预定取向是所述倾斜端与出口孔120相平行的取向，确保了密封元件225和密封区125的良好流体连通和良好配合。配合装置可以包括基部上的鳍片240和卡止表面(未示出)，其操作将在下面参考图11更详细地说明。
根据本发明，第一密封元件225和第二密封元件235之间的轴向距离不同于第一密封区125的面向滤芯200的端部(即，第一密封区125的顶端)和第二密封区135的面向滤芯200的端部(即，第二密封区135的顶端)之间的轴向距离。
由于滤芯200上的密封元件225和235之间的距离不同于它们与之接合的相应密封区125和135的入口/出口点之间的距离，因此滤芯200插入基部100时，排放孔130和出口孔120的相应密封件在不同时间接合，并且当滤芯200从基部100取出时，在不同时间脱离。特别地，当通过拧下滤芯200附接到的盖罩开始取出滤芯200时，排放孔130的密封件135/235将首先脱离，从而允许滤芯200中的剩余液体从基部排出同时出口孔120仍然密封着。
应当注意的是，密封区125和135中的一个或两个的直径可以沿轴向方向变化。因此，第一密封区125的上部部分可以比下部部分窄，引起随着滤芯200被进一步向下推动第一密封件125/225的密封性增加，相反，随着滤芯200被拉起，密封件的密封性降低。同样，第二密封区135的上部部分可以比下部部分宽，引起随着滤芯200被进一步向下推动，第二密封件135/235的密封性增加，相反，随着滤芯200被拉起，密封件的密封性降低。为了避免在滤芯200上产生密封区的向上反作用力，与连续变化的直径(锥形孔)相比，优选的是步进式变化的直径。在优选实施例中，第一密封区125的直径以这样的方式步进式变化，使得当滤芯200的塞230从排放孔130脱离时第一密封元件225仅略微压缩(例如，压缩约5％，足以在流体静压力下可渗透液体)，并且当滤芯200完全接合(即，盖罩完全拧紧到紧密配合)时第一密封元件225通常被压缩(例如，压缩在大约20％-30％的范围内，足以在工作压力下不可渗透液体)。密封元件225的磨损因此减少，因为它并不总是被完全压缩。
图9进一步展示了图8的过滤器组件的位于第一(内部)密封元件225仅与对应的第一密封区125边缘接合并且第二密封(外部)元件235不与对应的第二密封区135接合的点时的细节。槽形开口239设置在滤芯200的下圆柱形罩中，这有助于并加速排放过程。
在图10中示意性地示出了图8的实施例的滤芯200安装操作。滤芯200可以被放置为使得盖罩290上的外螺纹291与基部100上的内螺纹接触(图10中的情形a)，而不考虑角取向如何。当盖罩290沿顺时针方向旋转时，螺纹表面接合。随着盖罩进一步旋转，滤芯200将与盖罩一起旋转，并依据螺纹的螺距在轴向方向上向下移动。这种运动最终引起突起240卡在卡止表面140上(图10中的情形b)，从而将滤芯200锁定在期望的角取向，而不管盖罩的进一步旋转。
进一步的轴向运动引起出口管220的密封元件225在行进预定距离后到达出口孔120的密封区125(图10中的情形b)。如果盖罩290继续顺时针旋转，滤芯200将被进一步向下推动，引起出口管220的密封元件225进一步压缩(图10中的情形c)。
下一阶段是排放塞230的密封元件235与排放孔130的密封区135的接合。随着出口孔120和排放孔130被适当地密封，系统准备工作。可能需要一点附加行程以足够紧密地固定盖罩，以承受正常工作中出现的振动和压缩盖罩290的密封件295(图10中的情形d)。
因此，在安装期间，第一密封元件225及其配对物226首先接合，接着是第二密封元件235，并且最后是盖罩290的密封件295。
可以参考相同的图来描述滤芯200的取出过程。最初，盖罩290被紧密地固定到基部100上(图10中的情形d)。通过逆时针转动盖罩290，使滤芯200向上行进。进一步的旋转将引起滤芯200被提升到足以使排放塞230的密封元件235与排放孔130的密封区135脱离(图10中的情形c)。此时，基部100中仍然存在的任何液体可以通过排放孔130排出而出口孔120仍然是密封的，因此避免了系统的“清洁”侧受到污染的风险。组件可能会在这个位置停留一会儿，从而允许有足够的时间排空所有液体。排空液体所需的时间取决于各种系统设计参数；本发明的实施例的优点在于，可以提供相对大的排放孔，从而大大减少排放所需的时间，并且因此减少维修期的总时间。这在系统设计中尤其如此，其中由滤芯提供的排放通道是排放流量的限制因素。优选地，将被设计用于在重型设备中使用的根据本发明的实施例的滤芯排干所需的时间少于15分钟；更优选地少于10分钟；最优选地少于5分钟。
如果盖罩280继续逆时针旋转，滤芯200将被进一步拉起，引起出口管220的密封元件225与出口孔120的密封区125脱离(图10中的情形b)。
最终的旋转将把滤芯200拉起得足够远，以使盖罩290的螺纹与基部100的螺纹完全脱离，使得盖罩可以竖直提升，并且滤芯200可以从盖罩290取出以便进行处置或回收(图10中的情形a)。
因此，在取出期间，盖罩290的密封件295首先脱离接合，接着是允许排放发生的第二密封元件235，最后是第一密封元件225及其配对物226。
现在将参考图11和图12来阐明轴向行程量、密封元件之间的距离以及密封区的对应端部之间的距离之间的关系。这些图表示任意的开始情形，其中密封元件225、235分别处于轴向位置x1,ref和x2,ref处(参考在轴向方向上向下定向的X轴)，其中这些密封元件225、235不与它们各自对应的密封区125、135接合。第一密封元件225与位于轴向位置x1,eng的第一密封区125的顶端分开轴向距离Δx1＝x1,eng-x1,ref。第二密封元件235与位于轴向位置x2,eng的第二密封区135的顶端分开轴向距离Δx2＝x2,eng-x2,ref。当第一密封元件225与第一密封区125接合所需的轴向行程量Δx1小于第二密封元件235与第二密封区135接合所需的轴向行程量Δx2时，本发明的目的得以实现：
Δx1<Δx2(方程1)
这可以通过扩展定义来如下表示：
x2,ref-x1,ref<x2,eng-x1,eng(方程2)
这可以通过重新排序项来如下表示：
x1,eng-x1,ref<x2,eng-x2,ref(方程3)
图11示意性地展示了在本发明的实施例中，第一密封元件和第二密封元件之间的轴向距离A＝x2,ref-x1，ref与第一密封区125的面向滤芯的顶端和第二密封区135的面向滤芯的顶端之间的轴向距离B＝x2,eng-x1,eng之间的关系。
因此，得到以下关系：
A＝x2,ref-x1,ref(方程4)
B＝x2,eng-x1,eng(方程5)
在所示的实施例中，排放孔的密封布置(第一密封元件225和第一密封区125)位于出口孔的密封布置(第二密封元件235和第二密封区135)的内部和下方，图3-10的实施例中也是这种情况。仅为了表示清楚，并且不失一般性，排放孔的密封布置在图12中没有倾斜。应该注意的是，由于这种布置并且考虑到轴线方向的选择和所述定义，A和B是负数。
在(方程3)中简单替换(方程4)和(方程5)之后必须满足以下条件：
A<B(方程6)
图12示意性地展示了在本发明的另一实施例中，第一密封元件和第二密封元件之间的轴向距离A＝x2,ref-x1,ref与第一密封区125的面向滤芯的顶端和第二密封区135的面向滤芯的顶端之间的轴向距离B＝x2,eng-x1,eng之间的关系。在所示的实施例中，排放孔的密封布置(第一密封元件225和第一密封区125)位于出口孔的密封布置(第二密封元件235和第二密封区135)的外侧和上方。仅为了表示清楚，并且不失一般性，排放孔的密封布置在图12中没有倾斜。应该注意的是，由于这种布置并且考虑到轴线方向的选择和所述定义，A和B现在是正数。
由于方程(方程1)-(方程5)仍然有效，因此通过在(方程3)中简单替换(方程4)和(方程5)之后，必须满足以下条件：
A<B(方程6’)
图11和图12的示例示出了，对于任何给定的起始位置，使第一密封元件225与第一密封区125接合所需的轴向行程量Δx1小于第二密封元件235与第二密封区135接合所需的轴向行程量Δx2的目标可以通过如下布置来实现：在该布置中第一密封元件225和第二密封元件235之间的轴向距离A小于第一密封区125的面向滤芯200的端部和第二密封区135的面向滤芯200的端部之间的轴向距离B。
本发明还涉及一种用于在上述过滤器组件中使用的滤芯。根据本发明的滤芯200包括具有第一密封元件225的出口管220和具有第二密封元件235的排放塞230，出口管220和排放塞230同心并被定位成当所述基部100接纳至少部分包含所述滤芯200的盖罩290时分别与基部的出口孔120的第一密封区125和排放孔130的第二密封区135密封接合。滤芯200的进一步选项和细节如上文在过滤器组件的上下文中所述。
虽然在上述过滤器组件的上下文中对滤芯200的说明使用了诸如“顶部”、“底部”、“上部”和“下部”的术语，但是这些术语指的是当安装在直立基部100上时滤芯200的取向，并且当孤立地看待滤芯200时，这些术语不应被解释为绝对术语。
更一般地，本申请还公开了一种优选的滤芯200，其包括具有第一密封元件225的出口管220和具有第二密封元件235的排放塞230，出口管220和排放塞230同心，并且出口管220可选地具有倾斜端。出口管220和排放塞230被定位成分别与基部100的出口孔120的第一密封区125和排放孔130的第二密封区135密封接合，并且为此目的可以具有相应的密封装置225、235(例如，诸如O形环等可压缩环)。
图13展示了根据本发明的滤芯200的实施例。滤芯200被示出为上面安装有盖罩290。闩锁260可移除地将盖罩联接到滤芯；闩锁260被设计成在安装期间卡在盖罩290的内部凹槽上，以便将滤芯固定到盖罩上。滤芯200可以与盖罩290一起自由旋转，直到突起240接触基部(未示出)的卡止表面。滤芯200包括出口管(未示出)和排放塞230，出口管和排放塞分别具有第一密封元件(未示出)和第二密封元件235)，以提供上文详细说明的功能。
排放塞230由圆柱形罩限定，出口管和排放塞同心。圆柱形罩设有第二密封元件235，在所示的情况下，所述第二密封元件相对于垂直于滤芯纵向轴线的平面倾斜一定角度。
考虑到利用倾斜密封件来避免将错误类型的滤芯安装到基部上的设计，具有作为倾斜密封件的外部密封件的优点在于，倾斜角度可以减小(相对于内部密封件是倾斜密封件的情况)，同时保持相同程度的保护防止装配错误类型的过滤器。所述角度可以如上文在图8的上下文中说明的那样确定；所得到的角度可以小于10°，优选甚至小于5°。优选地，所述角度可以大于1°。另外的优点是更容易制造外部密封件为倾斜密封件的滤芯。又一优点是，可以使承载第二密封元件235的圆柱形罩的开口下端位于垂直于滤芯纵向轴线的平面内，没有任何东西从所述平面向下突出，因此当滤芯200没有安装在基部上时，允许滤芯稳定地搁置在平坦表面上的直立位置——例如，在维修期间，在从基部取出时，滤芯200可以安全地放置在桌子或工作台上。
突起240可以是轴向肋，所述轴向肋从圆柱形罩径向地突出、沿着平行于滤芯纵向轴线的方向定向。优选地，肋突出不超过第二密封元件235的径向范围。轴向肋可以是中空的(圆柱罩的局部位移，而不会显著增加材料的局部厚度)或者是实心的。虽然图展示了相对窄的轴向肋，但是轴向肋可以具有更大的角度范围。
槽形开口239设置在滤芯200的下圆柱形罩中，这有助于并加速排放过程。
独立于但不排除本文描述的其他特征，本公开还涉及一种滤芯200，其包括出口管和由圆柱形罩限定的排放塞230，出口管220和排放塞230同心，其中圆柱形罩设有至少一个通孔239，所述通孔被布置成当滤芯200被带到允许排放来自基部100的流体的位置上时允许要排放的流体通过。
独立于但不排除本文所述的其他特征，本发明还涉及一种滤芯200，其包括出口管和由圆柱形罩限定的排放塞230，出口管220和排放塞230同心，其中圆柱形罩设置有轴向肋，所述轴向肋从圆柱形罩径向地突出、沿着平行于滤芯纵向轴线的方向定向。优选地，圆柱形罩设置有可选地向外倾斜突出的密封元件235(例如，凹槽中的O形环)，肋突出不超过所述密封元件235的径向范围。
虽然上面已经参考具体实施例描述了本发明，但是这样做是为了阐明而不是限制本发明，本发明的范围由所附权利要求确定。

Claims (15)

1.一种过滤器组件，包括基部(100)、盖罩(290)和基本上圆柱形的滤芯(200)，所述基部(100)被适配为可释放地接纳所述盖罩(290)，所述滤芯(200)至少部分地插入所述盖罩中；
所述基部(100)具有带第一密封区(125)的出口孔(120)和带第二密封区(135)的排放孔(130)，所述出口孔(120)和所述排放孔(130)同心；
所述滤芯(200)包括具有第一密封元件(225)的出口管(220)和具有第二密封元件(235)的排放塞(230)，所述出口管(220)和所述排放塞(230)同心并且被定位成当所述基部(100)接纳所述盖罩(290)时分别与所述第一密封区(125)和所述第二密封区(135)密封接合；
其中，所述第一密封元件(225)和所述第二密封元件(235)之间的轴向距离(A)不同于所述第一密封区(125)的面向所述滤芯(200)的一端和所述第二密封区(135)的面向所述滤芯(200)的一端之间的轴向距离(B)。
2.根据权利要求1所述的过滤器组件；
其中，所述基部(100)被适配为通过所述基部(100)和所述盖罩(290)上的对应螺纹表面的旋转接合来接纳所述盖罩；并且
其中，所述基部(100)和所述滤芯(200)包括配合装置，当所述盖罩被所述基部接纳时，所述配合装置引导所述滤芯并将其保持在预定角取向。
3.根据权利要求2所述的过滤器组件，其中，所述配合装置包括所述滤芯(200)上的突起(240)和所述基部(100)上的卡止表面(140)，所述卡止表面(140)被配置为当所述滤芯(200)被拧到所述基部(100)上到所述卡止表面(140)位于所述突起(240)的路径中的水平时，通过阻挡所述突起(240)来阻碍所述滤芯(200)的顺时针旋转，所述卡止表面(140)被形成为周向脊或斜坡的直立边缘，所述周向脊或斜坡以超过所述螺纹表面的螺距的螺距在顺时针方向上向下倾斜。
4.根据权利要求3所述的过滤器组件，其中，所述排放塞(230)包括被成形为圆柱形罩的表面，并且其中，所述突起(240)形成为轴向肋，所述轴向肋从所述圆柱形罩径向地突出、沿着平行于所述滤芯的纵向轴线的方向定向。
5.根据权利要求4所述的过滤器组件，其中，所述圆柱形罩承载所述第二密封元件235，所述轴向肋从所述圆柱形罩突出不超过所述第二密封元件235的径向范围。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的过滤器组件，其中，所述对应的螺纹表面包括所述盖罩(290)上的第一外螺纹(291a)和第二外螺纹(291b)、以及所述基部(100)上的内螺纹，所述第一外螺纹(291a)和所述第二外螺纹(291b)被无螺纹区轴向地分离，其中，所述无螺纹区和所述内螺纹被配置为允许所述滤芯(200)相对于所述基部(100)在某个轴向范围内的自由轴向运动，由此当所述滤芯在所述范围内时，所述第二密封元件(235)至少部分地与所述第二密封区(135)脱离。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的过滤器组件；
其中，所述出口管(220)具有倾斜端，并且在对应的角度下布置所述出口孔(120)；并且
其中，所述预定取向是所述倾斜端平行于所述出口孔(120)的取向。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的过滤器组件；
其中，所述第二密封元件(235)布置在第一倾斜平面上；
其中，所述第二密封区(135)设置在第二倾斜平面上；并且
其中，所述预定取向是所述第一倾斜平面平行于所述第二倾斜平面的取向。
9.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器组件，其中，所述出口孔(120)包括立管(101)，并且其中，所述第一密封区(125)是所述立管(101)的外表面的一部分。
10.一种滤芯(200)，包括具有第一密封元件(225)的出口管(220)和具有第二密封元件(235)的排放塞(230)，所述出口管(220)和所述排放塞(230)同心，其中，所述出口管(220)和所述排放塞(230)被定位成在滤芯安装过程的不同连续阶段分别与基部(100)的出口孔(120)的第一密封区(125)和排放孔(130)的第二密封区(135)密封接合。
11.根据权利要求10所述的滤芯(200)，其中，所述第一密封元件(225)和所述第二密封元件(235)定位于距所述滤芯(200)的轴向末端不同的轴向距离处。
12.根据权利要求11所述的滤芯(200)，其中，所述出口管(220)具有倾斜端以及在安装到所述基部上时引导所述滤芯并将其保持在预定相对角取向的装置，并且其中，所述第一密封元件(225)基本平行于所述倾斜端。
13.根据权利要求10所述的滤芯(200)，其中，所述第二密封元件(235)布置在倾斜平面上。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的滤芯，其中，所述排放塞(230)包括被成形为圆柱形罩的表面，并且其中，所述突起(240)形成为轴向肋，所述轴向肋从所述圆柱形罩径向地突出、沿着平行于所述滤芯的纵向轴线的方向定向。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的滤芯，其中，所述排放塞(230)包括被成形为圆柱形罩的表面，并且其中，在所述圆柱形罩上设置至少一个开口239，以有助于和加速排放过程。
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