CN111182957A - 具有附件端口的一次性过滤器 - Google Patents

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Abstract

一种用于过滤工作流体的一次性过滤器，其包括壳体，该壳体具有与工作流体流体连通的入口和与机器流体连通的出口。过滤介质设置在壳体内，用于过滤通过入口和出口之间的一次性过滤器的工作流体。至少一个附件端口位于邻近入口和出口中的至少一个并与入口和出口中的至少一个流体连接，用于接收附件，该附件用于监视穿过一次性过滤器的入口或出口的工作流体的特性和/或一次性过滤器或相关机械的运行状态。

Description

具有附件端口的一次性过滤器
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年9月20日提交的标题为“包括集成诊断的过滤器系统”的美国临时专利申请序列号第62/560,979号、2017年9月20日提交的标题为“包括集成传感器组件的一次性过滤器”的美国临时专利申请序列号第62/560,854号、2017年9月20日提交的标题为“包括附件端口的一次性过滤器”的美国临时专利申请序列号第62/560,919号以及以及2018年9月19日提交的标题为“具有附件端口的一次性过滤器”的美国实用新型专利申请序列号第16/135,722号的权益，这些专利申请的全部公开内容通过引用被并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及用于过滤穿过过滤器的工作流体的过滤器。更具体地，本公开涉及一种具有用于接收附件的附件端口的一次性过滤器，该附件端口被配置为提供与过滤的工作流体的各种特性或一次性过滤器或相关机械的操作状况有关的信息。
背景技术
该部分提供背景信息的总体摘要，并且该部分中所提供的注释和示例不一定是本公开的现有技术。
在本领域中已知例如汽车、建筑设备和制造设备的各种类型的机械包括用于从诸如燃料、油、气和冷却剂的工作流体去除杂质的过滤器。已知过滤器的滤芯会被杂质堵塞，因此必须定期更换。另外，已经发现，基于工作流体穿过过滤器时的特征，可以获得关于工作流体和机械的其他部分的重要信息。例如，当过滤被输送到存储地点的散装燃料时，过滤系统可以识别燃料中的污染，因此识别供应链问题。作为另一示例，当过滤到发动机或液压系统的工作流体时，过滤器系统可以识别润滑剂或液压流体的异常的化学或物理性质。因此，已知手动地进行工作流体采样和分析以检测与工作流体和机械的其他部分相关联的问题，用于确保产品或过程流体(process fluid)质量。在一些情况下，基于预定的静态检查计划，手动地检查过滤器滤芯和工作流体。还已知将基于状态的监视系统内置到机器中，以主动地监视它们的工作流体。然而，这种基于状态的监视系统不易于维修和更换，并且可能给机器增加可观的费用。因此，仍然需要改善这种监测系统，以减少维护成本并且改善机器性能、机器使用寿命和流体质量。
发明内容
本发明总体上指向一次性过滤器，该一次性过滤器包括用于与附件耦合的附件端口，该附件端口被配置为监视通过过滤器的工作流体的特性和/或一次性过滤器或相关机械的运行状况。附件端口为将附件连接到一次性过滤器提供了一种简单而廉价的方法。因此，由于可以容易地将配件与旧的过滤器断开并在新的过滤器上重复使用，从而允许配件被多次重复使用，使维护成本最小化。此外，本发明在集成经常困难的情况下，例如在没有空间用于增加管道和传感器的典型发动机应用的情况下，提供了一种实施附件的易于集成的装置。另外，本发明提供了没有昂贵的改装费用的基于状态的维护。
附图说明
本文中所描述的附图仅用于所选实施例而不是所有可能实施方式的说明性目的，并且不旨在限制本公开的范围。
图1示出了包括附件端口的第一启用实施例的一次性过滤器的剖视图。
图2示出了包括附件端口的第二启用实施例的一次性过滤器的剖视图。
图3示出了被并入一次性过滤器的第一启用实施例中的旁路结构的示意图。
图4A示出了磁性收集器的侧视截面图。
图4B示出了图4A的磁性收集器的正视图。和
图5示出了包括多个传感器和通信模块的示例附件的示意图。
具体实施方式
现在将更全面地描述根据本公开的包括附件的过滤器系统的示例实施例。提供这些示例实施例中的每个示例实施例以使得本公开是全面的，并且将本发明构思、特征和优点的范围全面地传达给本领域技术人员。为此，阐述许多具体细节，诸如是与一次性过滤器相关联的具体组件、设备和机构的示例，以提供对与本公开相关联的每个实施例的全面理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，并非本文中所描述的所有具体细节都需要被采用，示例实施例可以以许多不同的形式被实施，并且因此不应该被理解或解释为限制本公开的范围。
图1-2示出了根据本公开的一方面的过滤器系统9。如其中最佳所示，过滤器系统包括一次性过滤器10，该一次性过滤器10包括壳体12，该壳体具有大体上圆柱形的形状并且在顶表面13和底表面15之间延伸。顶表面13限定入口14和出口16，入口14设置成与工作流体源流体连通，该出口16设置成与用于接收穿过一次性过滤器10之后的工作流体的机器流体连通。壳体12可以是各种材料，例如金属或塑料。过滤介质18被设置在壳体12内、在入口14和出口16之间的流体连通路径中，用于在将工作流体输送到预期机器17之前对其进行过滤。螺纹的阴连接器19被设置为与过滤器壳体12的顶部相邻，用于允许一次性过滤器10被螺纹连接到过滤器系统的对应的阳连接器11上，以允许容易地附接一次性过滤器10(即，一次性“旋装”型过滤器)。垫圈21设置为环绕或设置在一次性过滤器10的顶部周围，以在过滤器10连接至相应的机器17时对其进行密封。
如图1和图2中最清楚地示出的，一次性过滤器10包括用于与附件22连接的附件端口20、120，附件22被配置成监测通过过滤器10的入口14或出口16的工作流体的特性，和/或一次性过滤器10或相应机器17的运行状态。根据图1中所示的附件端口20的第一启用实施例，附件端口20定位成与过滤器10的出口16相邻并且流体连接至该过滤器10的出口16，以监视已经通过过滤介质18的工作流体。根据图2中所示的附件端口120的第二示例实施例，附件端口120定位成与过滤器10的入口14相邻并且流体连接至过滤器10的入口14，以在工作流体通过过滤介质18之前进入过滤器20时对其进行监测。应当理解，可替代地，可以在过滤器10的入口14和出口16两者处提供附件端口20、120，以在工作流体通过过滤介质18之前和之后监测该工作流体。
附件22可通过使用各种方式与附件端口20、120耦合，包括但不限于螺纹连接或过盈配合。在附件端口20、120内设置有环形密封件24，用于密封附件端口20、120与附件22之间的连接。应当理解，可以利用各种其他类型的密封件。阀26邻近附件端口20、120设置，用于选择性地将过滤器10与经由附件端口20、120的附件22流体连接和分离。应当理解，可以使用各种类型的阀，例如挡板阀，并且阀26可以被机械地或电动地致动。在防止工作流体从过滤器10内泄漏时，阀26可用于允许附件22在附件端口20、120处互换。还应当理解，附件22可以可替代地集成到位于过滤器10和附接有过滤器10的机器17之间的插入器结构中。
各种类型的附件22可以与附件端口20、120耦合，包括但不限于无源电子设备，有源电子设备和机械指示器。例如，附件22可以包括收集器28，收集器28可以是磁性的或化学的，如图4A-4B所示。这样的收集器28可以包括磁体30和观察窗32，该观察窗用于允许使用者检查抽吸到磁体30上的颗粒。磁体30和窗口32被配置成使得磁体30可从窗口32移除，以允许容易地清洁窗口32。附件22还可以包括独立的观察窗，用于允许用户观察流入和流出过滤器10的工作流体。附件22还可以包括一个或多个传感器，用于对工作流体进行各种化学或物理测量，例如压力，温度，流速，化学成分，湿度水平，助剂量，光学透射率，反射水平，光散射水平，热容量，表面声波测量，超声波波长，各种电性能和各种磁性能。附件22可以进一步包括一个或多个传感器，用于监视过滤器特性和相关机械17的特性，例如旁通阀致动，压力变化以及过滤介质的电，振动和磁特性。附件22还可以包括其他装置，例如化学计量器，以计量油添加剂，或者机械指示器，例如肘节，标记或量规。
在优选的布置中，附件22包括通信模块34，例如天线，RFID标签等，通信模块34用于将工作流体，一次性过滤器10或相关机械17的测量/监控特性无线地通信到远离过滤器10布置的控制器36。通信模块34可以是无线的，以及因此可以由电池或流量激活的发电机供电。通信模块34可以可替代地线连至控制器36。图5中示出了示例性附件23，其包括连接至单个通信模块34的多个流体感测元件35。这种布置允许单个附件23测量工作流体，过滤器或相关机械17的多个参数。
一旦传输到控制器36，就可以由控制器24分析所获取的工作流体的特性或一次性过滤器10或相关机械17的性能特性，以自主确定一次性过滤器10，从一次性过滤器10穿过工作流体或相关的机械17的状态。然后可以利用该数据来确定与过滤后的工作流体交流的一次性过滤器10和机器17是否处于适当的运行状态，或者是否需要维修或更换。例如，基于一次性过滤器10的完整或接近完整的运行历史以及通过其中的工作流体，可以确定最佳的维护计划以及确定对机器17的剩余使用寿命的预测。
控制器36可以采取各种形式，并且从附件22中检索到的数据可以通过各种方式传输到控制器36。例如，控制器36可以是位于车辆中的计算机，或者可以采用智能电话的形式。在这些情况下，控制器24可以通过诸如
Figure BDA0002417527200000061
TPM，
Figure BDA0002417527200000062
或近场连接之类的连接方式连接至附件22。另外，应当理解，附件22可以与附件端口20、120断开连接，并且可以移动到新的位置以通过位于远处的控制器36或其他检查工具进行检查。控制器36可设置成与机器17的各种组件系统25通信，例如泵，软管传输等，以将来自机器17上这些其他源的数据与过滤器特性耦合，以进一步帮助和优化对机器状态的预测。
如图3中最佳示出的，根据一个方面，一次性过滤器10可以包括压力旁通结构38，例如旁通阀等，其设置在流体出口16附近，以维持一次性过滤器10内的预定压力。旁通标志40或其他旁通指示装置可以位于附件端口20、120附近，以指示旁通结构38的状态。由于附件端口20、120的位置远离旁通结构38，因此旁通标志40允许旁通结构38的状态从附件端口20、120远程传递。
因此，如本主题公开所理解的，附件端口20、120的集成提供了低成本的方法，以将基于条件的一次性过滤器10的维护以及工作流体的质量控制实现到现有过滤器系统中，而无需进行昂贵的改造。另外，附件端口20、120有利地允许将无限制类型的附件22与过滤器10基于当前需求联接。另外，本主题系统在集成经常困难的情况下，例如在没有空间用于增加管道和传感器的典型发动机应用的情况下，提供了一种集成附件22的装置的简单方法。
出于说明和描述的目的已经提供了实施例的前述描述。描述并非旨在是穷举或限制本公开。特定实施例的单独的元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在适用的情况下，单独的元件或特征可互换并且可以在所选实施例中使用，即使所选实施例没有被具体示出或描述。单独的元件或特征也可以以多种方式变化。不应将这些变型视为脱离本公开，并且所有这些修改旨在包括在本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种用于过滤工作流体的一次性过滤器，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体包括被设置为与工作流体流体连通的入口和被设置为与机器流体连通的出口；
过滤介质，所述过滤介质被设置在所述壳体内，用于过滤穿过所述入口和所述出口之间的所述一次性过滤器的所述工作流体；
至少一个附件端口，所述附件端口位于邻近所述入口和所述出口中的至少一个并与所述入口和所述出口中的至少一个流体连接，所述附件端口用于接收附件，所述附件用于监视穿过所述一次性过滤器的所述入口或所述出口的所述工作流体的特征和/或所述一次性过滤器或相关机械的运行状态。
2.如权利要求1所述的一次性过滤器，其特征在于，还包括与所述附件端口连接的附件，所述附件用于监视穿过所述一次性过滤器的所述入口或所述出口的所述工作流体的特征和/或所述一次性过滤器或相关机械的运行状态。
3.如权利要求2所述的一次性过滤器，其特征在于，所述附件是收集器，并且包括磁体以及观察窗，所述磁体用于将来自所述工作流体的颗粒朝向所述磁体抽吸，所述观察窗允许用户检查抽吸到所述磁体的所述颗粒。
4.如权利要求3所述的一次性过滤器，其特征在于，所述磁体可移除地连接到所述窗，以允许将所述磁体从所述窗移除，从而可以清洁所述窗。
5.如权利要求2所述的一次性过滤器，其特征在于，所述附件包括观察窗，所述观察窗用于允许用户观察在所述一次性过滤器内流动的工作流体。
6.如权利要求2所述的一次性过滤器，其特征在于，所述附件包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为测量所述工作流体的以下各项中的至少一项：压力，温度，流速，化学成分，湿度水平，助剂量，光学透射率，反射水平，光散射水平，热容量，表面声波测量，以及超声波波长。
7.如权利要求2所述的一次性过滤器，其特征在于，还包括控制器，所述控制器用于分析由所述附件获取的所述工作流体的特征。
8.如权利要求7所述的一次性过滤器，其特征在于，所述附件包括通信模块，所述通信模块与所述控制器进行无线电子通信，用于将所述工作流体、所述一次性过滤器或相关机械的测量到的特征无线地传递至所述控制器。
9.如权利要求7所述的一次性过滤器，其特征在于，所述控制器的位置远离所述附件。
10.如权利要求2所述的一次性过滤器，其特征在于，所述附件与所述附件端口可拆卸地联接。
11.如权利要求1所述的一次性过滤器，其特征在于，还包括旁路结构，所述旁路结构邻近所述流体出口，并且所述旁路结构被配置成维持所述一次性过滤器内的预定压力。
12.如权利要求11所述的一次性过滤器，其特征在于，还包括旁路指示装置，所述旁路指示装置连接至所述旁路结构并且被配置为指示所述旁路结构的状态。
13.如权利要求12所述的一次性过滤器，其特征在于，所述旁路指示装置邻近于所述附件端口。
14.如权利要求3所述的一次性过滤器，其特征在于，密封件位于所述附件端口内，所述密封件用于密封所述附件端口与所述附件之间的所述连接。
15.如权利要求3所述的一次性过滤器，其特征在于，还包括连接到所述附件端口的阀，所述阀用于选择性地将所述一次性过滤器与经由所述附件端口的所述附件流体连接和分离，并在防止所述流体从所述一次性过滤器内泄漏的同时，允许不同的附件与所述附件端口联接。
16.如权利要求15所述的一次性过滤器，其特征在于，所述阀是挡板阀。
17.如权利要求1所述的过滤器系统，其特征在于，所述壳体具有大体上圆柱形的形状，并且在底表面和顶表面之间延伸，并且其中，所述壳体的所述顶表面限定所述入口，并且其中，所述壳体的所述顶表面进一步将所述出口限定在所述入口的径向内侧的位置。
18.如权利要求17所述的过滤器系统，其特征在于，所述过滤介质径向地位于所述入口和所述出口之间。
19.如权利要求1所述的过滤器系统，其特征在于，所述壳体包括连接器，所述连接器用于允许所述壳体与所述机器联接。
20.如权利要求19所述的过滤器系统，其特征在于，所述连接器是螺纹连接，用于允许将所述壳体螺纹连接到所述机器上的相应螺纹连接。
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