CN111093792B - 具有自动排气内部功能的燃料滤芯 - Google Patents

具有自动排气内部功能的燃料滤芯 Download PDF

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Abstract

一种过滤器组件包括具有外腔和内腔的壳体，以及设置在壳体内的垫圈。所述垫圈包括内表面、外表面和排气通道。所述垫圈与内表面处的中心管形成第一密封。所述中心管延伸至内腔中并包括开口。过滤器元件位于壳体内，并且包括配置为过滤流体的过滤器介质和端盖，所述端盖包括环形凸片部分，当所述过滤器元件位于壳体内的操作位置时，所述环形凸片部分与垫圈的外表面形成第二密封。所述排气通道绕过第一密封和第二密封，使空气从壳体的内腔流向中心管中的开口。

Description

具有自动排气内部功能的燃料滤芯
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年9月25日提交的美国临时专利申请号62/562,700的优先权，其全部内容通过引用并入本文并用于所有目的。
技术领域
本公开涉及用于过滤诸如燃料的流体的过滤器元件。
背景技术
对于需要实现最大燃料压力的重型柴油发动机，大型燃料壳体内的任何滞留空气都会造成问题。空气可能通过多种方式被滞留在燃料壳体内，包括由于将新的过滤器元件安装在壳体内以及夹带在燃料中的空气进入了燃料过滤器壳体。
已开发的手动外部或内部排气阀，可将空气吹扫到过滤器壳体的外部。各种各样的自动排气的燃料过滤器设计也是熟知的。使用外部排气阀可能会出现其他功能故障，从而可能发生燃料泄漏。另外，为了手动排出空气，一定量的燃料会从壳体中溢出，对操作员构成安全隐患。同样的安全风险也适用于在更换过滤器期间手动将燃料从壳体中排出。
此外，现有的排气功能包括在过滤器组件的端盖上提供小排气孔，仅允许从燃料过滤器的外侧灌注空气。
发明内容
一个实施例涉及一种过滤器组件。所述过滤器组件包括具有外腔和内腔的壳体，以及设置在壳体内的垫圈。所述垫圈包括内表面、外表面以及排气通道。所述垫圈被配置为与内表面处的中心管形成第一密封。所述中心管延伸至内腔中并包括开口。过滤器元件位于壳体内，并且包括配置为过滤流体的过滤器介质以及端盖，所述端盖包括环形凸片部分，当所述过滤器元件位于壳体内的操作位置时，所述环形凸片部分与垫圈的外表面形成第二密封。所述排气通道绕过第一密封和第二密封，使空气从壳体的内腔流至中心管中的开口。
在另一优选例中，所述排气通道沿所述垫圈与所述中心管之间的所述垫圈的内表面延伸。
在另一优选例中，所述排气通道从所述垫圈的底表面延伸至所述垫圈的顶表面。
在另一优选例中，所述排气通道沿所述垫圈与所述端盖之间的所述垫圈的外表面延伸。
在另一优选例中，所述垫圈还包括：径向延伸超过所述外表面和所述内表面的顶部环形环，所述顶部环形环具有延伸穿过其中的水平槽；以及径向延伸超过所述外表面和所述内表面的底部环形环，所述底部环形环具有延伸穿过其中的垂直槽。
在另一优选例中，所述水平槽在基本垂直于所述外表面的第一方向上延伸通过所述顶部环形环，以及所述垂直槽在基本平行于所述外表面的第二方向上延伸通过所述底部环形环。
在另一优选例中，所述垫圈为多孔垫圈，其允许空气从所述壳体的内腔经所述多孔垫圈流至所述中心管中的开口。
在另一优选例中，所述多孔垫圈允许空气从中通过并防止液体从中流过。
在另一优选例中，所述多孔垫圈由烧结金属过滤器制成。
在另一优选例中，所述多孔垫圈包括毛毡材料。
在另一优选例中，所述端盖从所述过滤介质的清洁侧将所述过滤介质的脏污侧密封，所述端盖包括延伸穿过其中的排气通道，所述排气通道被配置为从所述外腔通过所述端盖将空气排出。
另一个实施例涉及一种过滤器组件。所述过滤器组件包括具有外腔和内腔的壳体，以及设置在壳体内的垫圈。所述垫圈被配置为与中心管的外表面形成第一密封，所述中心管包括形成在上表面中的开口以及形成在外表面上的排气通道。过滤器元件位于壳体内，并包括被配置为过滤流体的过滤介质以及端盖，所述端盖包括环形凸片部分，当所述过滤器元件位于壳体内的操作位置时，所述环形凸片部分与垫圈形成第二密封。所述排气通道绕过第一密封和第二密封，从而允许空气从壳体的内腔流至中心管中的开口。
在另一优选例中，所述排气通道的横截面为圆形。
在另一优选例中，所述排气通道的横截面为矩形。
在另一优选例中，所述端盖从所述过滤介质的清洁侧将所述过滤介质的脏污侧密封，所述端盖包括延伸穿过其中的排气通道，所述排气通道被配置为从所述外腔通过所述端盖将空气排出。
另一个实施例涉及一种过滤器组件。所述过滤器组件包括具有外腔和内腔的壳体、延伸至内腔中的中心管以及设置在壳体内的多孔垫圈。所述多孔垫圈设置在壳体内并围绕并被配置为与延伸至内腔中的中心管形成密封，所述中心管包括开口。过滤器元件位于壳体内，并且包括被配置为过滤流体的过滤介质和端盖，当所述过滤器元件位于壳体内的操作位置时，用多孔垫圈密封所述端盖。多孔垫圈允许空气从壳体的内腔通过多孔垫圈流至中心管中的开口。
另一个实施例涉及一种过滤器组件。垫圈包括内表面、外表面以及排气通道。所述垫圈被配置为与内表面处的中心管形成第一密封。所述中心管延伸到壳体的内腔中。所述中心管包括开口。过滤器元件包括过滤介质和端盖。所述过滤介质被配置为过滤流体。所述端盖包括环形凸片部分，所述环形凸片部分与垫圈的外表面形成第二密封。所述排气通道绕过第一密封和第二密封，使空气从壳体的内腔流至中心管中的开口。
在另一优选例中，所述排气通道沿所述垫圈与所述中心管之间的所述垫圈的内表面延伸。
在另一优选例中，所述排气通道从所述垫圈的底表面延伸至所述垫圈的顶表面。
在另一优选例中，所述排气通道沿所述垫圈与所述端盖之间的所述垫圈的外表面延伸。
在另一优选例中，所述垫圈为多孔垫圈，其允许空气从所述壳体的内腔经所述多孔垫圈流至所述中心管中的开口。
当结合附图进行以下详细描述时，这些和其他特征以及其组织和操作方式将变得更明显，其中，在以下所述的几个附图中，相同的元件具有相同的标号。
附图说明
图1示出了根据示例实施例的过滤器组件的剖视图。
图2示出了图1过滤器组件的一部分的剖视图。
图3A示出了与图1的过滤器组件一起使用的垫圈的透视图。
图3B示出了与图1的过滤器组件一起使用的垫圈的透视图。
图4示出了图1的过滤器组件的特写剖视图。
图5示出了与图1的过滤器组件一起使用的垫圈的透视图。
图6示出了包括图5的垫圈的图1的过滤器组件的特写剖视图。
图7示出了与图1的过滤器组件一起使用的垫圈的透视图。
图8示出了包括图7的垫圈的图1的过滤器组件的特写剖视图。
图9A示出了根据示例实施例的图1的过滤器组件的中心管的透视图。
图9B示出了根据另一示例实施例的图1的过滤器组件的中心管的透视图。
图10示出了包括图9A-9B的中心管的图1的过滤器组件的特写剖视图。
具体实施方式
总体上参考附图，示出了过滤系统。该过滤系统包括具有中心管(例如，立管)的过滤器壳体以及可更换的过滤器元件。该过滤系统包括垫圈，当将过滤器元件在操作位置安装在中心管上方时，该垫圈可堵塞从过滤器元件的脏污侧到过滤器元件的清洁侧的通道。该垫圈包括延伸穿过垫圈的排气通道或通路。所述排气通道或通路允许来自过滤器壳体内腔的空气被吹扫通过，从而使过滤器壳体内腔与连接到燃料箱的中心管上的排气孔流体联接。以这种方式允许吹扫空气可以改善与系统一起使用的发动机的启动过程。例如，所述发动机的启动时间可以比使用常规过滤系统的发动机缩短约一半。此外，本文描述的过滤系统减少了在过滤器壳体的内腔内残留的气穴数量，这会阻碍泵产生必要的压力以有效地启动发动机。
参照图1至图2，分别显示了过滤器组件100的剖视图和部分过滤器组件100的剖视图。过滤器组件100包括过滤器壳体102。过滤器壳体102限定基本圆柱形的腔体104。中心管110(例如，安装在发动机的过滤器头上的立管)被容纳在腔体104内。圆柱形过滤器元件112可移除地容纳在腔体104中并且在中心管110上方。该过滤器元件112包括以圆柱形方式布置并位于第一端盖116和第二端盖117之间的过滤介质114。
使用任何合适的附接方法将第一端盖116附接到过滤介质114的第一端部118，例如使用粘合剂或者将第一端部118嵌入或灌封至第一端盖116中，第一端盖116可以由塑料或金属制成。第一端盖116为封闭的端盖(除了本文讨论的排气通道之外)，其从过滤介质114的清洁侧(过滤介质114面向中心管110的一侧)密封过滤介质114的脏污侧(过滤介质114面对壳体壁的一侧)。第二端盖117为敞开的端盖，使得过滤器元件112可以容纳在中心管110上。
中心管110向上延伸至过滤器壳体102的内部。中心管110包括开口122(如图2所示)，开口122被配置为允许过滤器壳体102的腔体104与燃料箱(未示出)或其他燃料存储位置之间的流体连通，空气和/或与空气混合的燃料通过开口122从燃料过滤器排出后返回至燃料箱。当过滤器元件112向上提起时，燃料也能够通过开口122排回到燃料箱，这样燃料过滤器组件100能够在过滤器元件更换期间自动排空。
过滤器壳体102被第一端盖116分成内腔121和外腔123。内腔121由第一端盖116的下侧、过滤器壳体102的内壁以及中心管110的外表面限定。外腔123由第一端盖116的顶侧和过滤器壳体102的内壁限定。第一端盖116包括穿过其延伸的排气通道120，其允许空气从外腔123通过第一端盖116排出(如图2中的外侧空气流动箭头124所示)。形成在第一端盖116上的环形凸片部分126延伸至内腔121中并围绕中心管110。圆柱形垫圈130设置在中心管110和环形凸片部分126之间，以密封中心管110和第一端盖116的环形凸片部分126。
参照图3A和图3B，根据示例实施例示出了圆柱形垫圈130。如图所示，垫圈130包括外表面136和内表面138。垫圈130还包括顶部环形环141和底部环形环143，两者均径向延伸超过外表面136和内表面138。垫圈130包括排气通道140(例如，通路、凹槽、路径等)。参照图3A，排气通道140由形成在垫圈130的内表面138上的两个开口142、144形成。开口142、144分别形成在顶部环形环141和底部环形环143的内侧。图3A至3B中描绘的开口142、144通常是半圆形的。在其他实施例中，开口142、144可以为其他形状形。在其他实施例中，例如，如图3B所示，排气通道140由沿着垫圈130的内表面138并且穿过顶部环形环141和底部环形环143延伸的通路形成。
图4显示了靠近圆柱形垫圈130的过滤器组件100的特写剖视图。如图所示，外表面136的一部分(例如在顶部环形环141处)与第一端盖116的环形凸片部分126接合，而垫圈130的内表面138与中心管110接合。排气通道140在垫圈130和中心管110之间穿过。排气通道140允许空气从内腔121朝向中心管110的开口122排出。因此，除了如图2中的外侧空气流动箭头124所示的通过第一端盖116的空气的排出之外，还允许如内侧空气流动箭头134所示的排出(例如，从垫圈130与中心管110之间的内腔121朝向开口122)。以这种方式，可通过排气通道140清除可能滞留在内腔121内的空气。
参照图5，示出了根据另一示例实施例的圆柱形垫圈230。圆柱形垫圈230包括外表面236和内表面238。垫圈230还包括顶部环形环241和底部环形环243，二者均横向延伸超过垫圈230的外表面236和内表面238。垫圈230包括排气通道240(例如，通路、凹槽、路径)。排气通道240由水平槽242和垂直槽244形成。水平槽242沿基本垂直于外表面的方向上延伸穿过顶部环形环241。垂直槽244沿基本平行于外表面236的方向上纵向延伸穿过底部环形环243。
图6显示了靠近圆柱形垫圈230的过滤器组件100的特写剖视图。如图所示，外表面236的一部分(例如在顶部环形环241处)与第一端盖116的环形凸片部分126接合，而垫圈230的内表面238与中心管110接合。由水平槽242和垂直槽244形成的排气通道240在垫圈230的外侧与第一端盖116的环形凸片部分126的内侧之间通过。排气通道240允许空气从内腔121朝向中心管110的开口122排出。空气从内腔121穿过底部环形环243上的垂直槽244并沿着垫圈230的外表面238流向垫圈230的顶部环形环241，其中空气通过水平槽242流向中心管110的开口122。因此，除了如图2中的外侧空气流动箭头124所示的通过第一端盖116的空气的排出之外，还允许如内侧空气流动箭头234所示的排出(例如，从垫圈130和第一端盖116之间的内腔121朝向开口122)。以这种方式，可通过排气通道240清除可能滞留在内腔121内的空气。
参照图7，示出了根据另一示例实施例的圆柱形垫圈330。圆柱形垫圈330包括外表面336、内表面338、顶表面331和底表面333。垫圈330还包括顶部环形环341和底部环形环343，两者均横向延伸超过垫圈330的外表面336和内表面338。垫圈330包括一个或多个排气通道340(例如，通路、通孔、路径)。排气通道340由通孔342、344形成。通孔342、344从垫圈330的顶表面331延伸至底表面333。通孔342、344为圆柱形。在其他实施例中，通孔342、344可以为其他形状。
图8示出了靠近圆柱形垫圈330的过滤器组件100的特写剖视图。如图所示，外表面336的一部分(例如在顶部环形环341处)与第一端盖116的环形凸片部分126接合，而垫圈330的内表面338与中心管110接合。由通孔342、344形成的排气通道340从顶表面331至底表面333纵向穿过垫圈330。排气通道340允许空气从内腔121朝向中心管110的开口122排出。空气从内腔121穿过形成在垫圈330中的通孔342、344并流向垫圈330的顶表面331，在此处，空气从垫圈330流出并流向中心管110的开口122。因此，除了如图1中的外侧空气流动箭头124所示的通过第一端盖116的空气的排出之外，还允许如内侧空气流动箭头334所示的排出(例如，从内腔121通过垫圈330并朝向开口122)。以此方式，可通过排气通道340清除可能滞留在内腔121内的空气。
参照图9A至图9B，示出了根据示例实施例的中心管410。中心管410包括外表面420和顶表面415。中心管410包括形成在外表面420中的凹口432(例如，槽、通道、通路)，凹口432朝向中心管410的开口122延伸一定距离。凹口432形成排气通道440。如图9A所示，凹口432可为矩形凹口432，或者如图9B所示，凹口432可为圆形凹口432。在其他实施例中，凹口432可为其他形状。
图10示出了靠近中心管410和圆柱形垫圈430的过滤器组件100的特写剖视图。如图所示，中心管410的外表面420与圆柱形垫圈430接合。垫圈430包括内表面438、外表面436、顶部环形环441以及底部环形环443。中心管410的外表面420与垫圈430的内表面438接合，并且特别是与顶部环形环441和底部环形环443的内侧接合。在图9A至10所示的实施例中，由中心管410中的凹口432形成的排气通道440允许内腔121内的空气通过垫圈430和中心管410之间的空间。在该实施例中，不需要对垫圈430进行任何修改以实现排气通道440。排气通道440允许空气从内腔121朝向中心管410的开口422排出。空气从内腔121穿过形成在中心管410中的凹口432并流向中心管410的顶表面415，在此处，空气从凹口432流出并流向开口422。因此，除了如图2中的外侧空气流动箭头124所示的通过第一端盖116的空气的排出之外，还允许如内侧空气流动箭头434所示的排出(例如，从内腔121通过中心管410中的凹口432并朝向开口422)。以这种方式，可通过排气通道440清除可能滞留在内腔121内的空气。
在一些实施例中，代替提供排气通道(例如，排气通道140、240、340、440)，垫圈130为多孔垫圈，其允许通过垫圈130的密封表面的排出。如图2所示，当与多孔垫圈一起使用时，如空气流动箭头137所示(例如，从内腔121穿过垫圈130并朝向开口122)建立排气。以这种方式，如箭头137所示，可通过多孔垫圈130清除可能滞留在内腔121内的空气。同时，多孔垫圈仍然起到防止液体(例如燃料)通过的密封功能。多孔垫圈可由多种材料制成，并且可以被配置为根据温度、材料、膨胀等对功能孔隙率(例如，泄漏)起反应。在一些实施例中，垫圈130包括多个孔或空隙以允许空气从内腔朝向中心管110中的开口122排出。例如，可以使用烧结金属过滤器(例如，不锈钢过滤器)来提供一定程度的孔隙率(例如，以每立方英寸的孔数(PPI)测量)，从而允许空气通过在过滤器壁厚的孔逸出。作为另一示例，垫圈130由毡制材料制成。在一些实施例中，垫圈130可被配置为在压缩下变形以根据需要来密封任何间隙，并结合膨胀因子以减小垫圈材料中的孔径，同时仍允许空气排出。可以选择垫圈的材料(例如，材料类型、成分、PPI、密度变化等)，并根据应用的排气要求来定制配合。
尽管上述过滤器组件被描述为燃料过滤器组件，但相同的垫圈和/或中心管布置可以应用在其他过滤器组件中。例如，可以在液压流体过滤系统、润滑剂过滤系统，水过滤系统等使用相同的垫圈布置。
应当注意的是，在本文中使用术语“示例”来描述各种实施例的旨在表示这样的实施例是可能实施例的可能的示例、表示和/或图示(并且该术语不旨在表示这样的实施例为非普遍或最高级的示例)。
如本文中所使用的，术语“基本上”和类似术语旨在具有广泛含义，以与本公开的主题所属领域的普通技术人员的普通和公认用法相一致。阅读本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语旨在允许描述所描述的和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更(例如，在给定角度或其他值的正负百分之五之内)被认为在本发明的范围内，如所附权利要求书所述。关于值使用的术语“大约”是指相关值的正负百分之五。
如本文所用术语“联接”等是指两个构件彼此直接或间接彼此联接。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)。可以通过两个构件或者两个构件以及任何附加的中间构件彼此一体形成为单个整体，或者通过两个构件或者两个构件和任何附加的中间构件彼此附接来实现这种连接。
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个元件的方向。应当注意，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。
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一些实施例，但阅读本公开内容的本领域技术人员将容易理解，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、参数的值、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。根据替代实施例，任何过程或方法步骤的顺序或次序可以改变或重新排序。另外，如本领域普通技术人员将理解的，来自特定实施例的特征可以与来自其他实施例的特征组合。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 (15)

1.一种过滤器组件，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有外腔和内腔；
垫圈，所述垫圈设置在所述壳体内并包括内表面、外表面以及排气通道，所述垫圈被配置为与所述内表面处的中心管形成第一密封，所述中心管延伸至所述内腔中并具有开口；以及
过滤器元件，所述过滤器元件位于所述壳体内，所述过滤器元件包括过滤器介质和端盖，所述过滤器介质被配置为过滤流体，所述端盖包括环形凸片部分，当所述过滤器元件位于壳体内的操作位置时，所述环形凸片部分与所述垫圈的外表面形成第二密封；
其中，所述排气通道绕过所述第一密封和第二密封，从而允许空气从所述壳体的内腔流到所述中心管中的开口。
2.根据权利要求1所述的过滤器组件，其特征在于，所述排气通道沿所述垫圈与所述中心管之间的所述垫圈的内表面延伸。
3.根据权利要求1所述的过滤器组件，其特征在于，所述排气通道从所述垫圈的底表面延伸至所述垫圈的顶表面。
4.根据权利要求1所述的过滤器组件，其特征在于，所述排气通道沿所述垫圈与所述端盖之间的所述垫圈的外表面延伸。
5.根据权利要求1所述的过滤器组件，其特征在于，所述垫圈还包括：
径向延伸超过所述外表面和所述内表面的顶部环形环，所述顶部环形环具有延伸穿过其中的水平槽；以及
径向延伸超过所述外表面和所述内表面的底部环形环，所述底部环形环具有延伸穿过其中的垂直槽。
6.根据权利要求5所述的过滤器组件，其特征在于，所述水平槽在基本垂直于所述外表面的第一方向上延伸通过所述顶部环形环，以及所述垂直槽在基本平行于所述外表面的第二方向上延伸通过所述底部环形环。
7.根据权利要求1所述的过滤器组件，其特征在于，所述端盖从所述过滤介质的清洁侧将所述过滤介质的脏污侧密封，所述端盖包括延伸穿过其中的排气通道，所述排气通道被配置为从所述外腔通过所述端盖将空气排出。
8.一种过滤器组件，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有外腔和内腔；
垫圈，所述垫圈设置在所述壳体内并被配置为与延伸至内腔中的中心管的外表面形成第一密封，所述中心管包括形成在顶表面中的开口以及形成在所述外表面上的排气通道；以及
过滤器元件，所述过滤器元件位于所述壳体内，所述过滤器元件包括过滤器介质和端盖，所述过滤器介质被配置为过滤流体，所述端盖包括环形凸片部分，当所述过滤器元件位于壳体内的操作位置时，所述环形凸片部分与所述垫圈形成第二密封；
其中，所述排气通道绕过所述第一密封和第二密封，从而允许空气从所述壳体的内腔流到所述中心管中的开口。
9.根据权利要求8所述的过滤器组件，其特征在于，所述排气通道的横截面为圆形。
10.根据权利要求8所述的过滤器组件，其特征在于，所述排气通道的横截面为矩形。
11.根据权利要求8所述的过滤器组件，其特征在于，所述端盖从所述过滤介质的清洁侧将所述过滤介质的脏污侧密封，所述端盖包括延伸穿过其中的排气通道，所述排气通道被配置为从所述外腔通过所述端盖将空气排出。
12.一种过滤器组件，其特征在于，包括：
垫圈，所述垫圈包括内表面、外表面以及排气通道，所述垫圈被配置为与所述内表面处的中心管形成第一密封，所述中心管延伸至壳体的内腔中，所述中心管具有开口；以及
过滤器元件，所述过滤器元件包括过滤器介质和端盖，所述过滤器介质被配置为过滤流体，所述端盖包括环形凸片部分，所述环形凸片部分与所述垫圈的外表面形成第二密封；
其中，所述排气通道绕过所述第一密封和第二密封，从而允许空气从所述壳体的内腔流到所述中心管中的开口。
13.根据权利要求12所述的过滤器组件，其特征在于，所述排气通道沿所述垫圈与所述中心管之间的所述垫圈的内表面延伸。
14.根据权利要求12所述的过滤器组件，其特征在于，所述排气通道从所述垫圈的底表面延伸至所述垫圈的顶表面。
15.根据权利要求12所述的过滤器组件，其特征在于，所述排气通道沿所述垫圈与所述端盖之间的所述垫圈的外表面延伸。
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