CN113164838A - 具有限流通气口的滤芯、组件和方法 - Google Patents

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CN113164838A CN201980065755.0A CN201980065755A CN113164838A CN 113164838 A CN113164838 A CN 113164838A CN 201980065755 A CN201980065755 A CN 201980065755A CN 113164838 A CN113164838 A CN 113164838A
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Abstract

用于过滤比如燃料或油的液体的空气滤芯可以用在过滤器组件内。空气滤芯具有第一端帽和相对的第二端帽、以及在这些端帽之间延伸的过滤介质。第一端帽具有带进口和出口的空气通道，以允许空气从未过滤侧向过滤侧的排放，同时将被允许绕过该介质的液体的量减到最少。由于空气相对液体(例如，比如燃料或油的烃)的粘度差异，具有至少一条细轴线的长通气口阻止液体流动穿过该通气口的程度大于空气流动穿过同一通气口的程度。

Description

具有限流通气口的滤芯、组件和方法
本申请于2019年9月23日作为PCT国际专利申请提交并且要求于2018年10月5日提交的美国临时专利申请序列号62/742,060的优先权权益，所述临时申请的全部披露通过援引以其全文并入本文。
技术领域
本披露涉及滤芯以及使用这些滤芯的过滤器组件。具体而言，本披露涉及用于过滤燃料或油并且具有用于减小液体旁流同时允许空气流动的通气口的滤芯。
背景技术
燃料过滤器中常用的通气口来将空气排放通过过滤器的脏污侧至干净侧。这些通气口典型地为过滤器端帽内的0.4-0.7mm孔，典型地为直孔。这些现有技术设计使得不期望数量的脏污燃料绕到干净侧。
取决于温度，燃料粘度与空气粘度之比在300到45的范围内。即使在暖和温度下，空气流动比燃料流动显著更加容易。鉴于空气粘度相对液体粘度的这些差异，人们认识到进行改进是可能的。
发明内容
提供了一种改进现有技术的滤芯和组件。改进的示例包括通过提供具有至少一条细轴线的长通气口来认识到空气粘度与液体粘度之间的差异。这将阻止液体流动穿过该通气口的程度大于空气流动穿过同一通气口的程度。
在一个方面，一种用于过滤燃料或油的滤芯包括第一端帽和第二相对的端帽；过滤介质的管状延伸部，该管状延伸部限定过滤介质下游的敞口内部容积，其中，过滤介质固定至第一端帽和第二端帽且在第一端帽与第二端帽之间延伸；以及具有空气通道的第一端帽。空气通道具有进口和出口。进口与过滤介质上游的容积连通，且出口与过滤介质下游的敞口过滤器内部容积连通。通道具有不大于0.5mm^2的平均横面面积、以及进口与出口之间至少10mm的长度。
在一些示例实施例中，第一端帽是封闭端帽。
在具有封闭端帽的实施例中，该通道可以被固定至封闭端帽的凸片盖住。
在一些实施例中，该通道是通过将膜材料或薄聚合物材料的至少两个条状物相连而形成，其中，该通道是通过将膜或薄聚合物的一个条状物的一部分去除而形成的。
在一些示例实施例中，第二端帽是敞口端帽。
在第一端帽是敞口端帽的实施例中，第一端帽具有背离过滤介质延伸的轴向延伸部，并且空气通道在轴向延伸部内。
在第一端帽上具有轴向延伸部的实施例中，密封构件由轴向延伸部固持。
在一些实施例中，密封构件是径向密封件。在一些实施例中，第一端帽包括固定在一起的内端帽件和外端帽件。
在第一端帽分为两个件的实施例中，空气通道的进口可以由外端帽件限定，并且空气通道的出口可以由内端帽件限定。
在具有两件式第一端帽的示例实施例中，内端帽件可以限定该通道。
在一些示例实施例中，该通道具有平均高度，并且高度与通道长度之比不大于1:100。
在一些示例实施方式中，该通道具有小于0.010英寸的平均高度。
在一些示例中，通道高度至少为10mm。
在示例实施例中，过滤介质是有褶介质，并且管状延伸部是圆柱形的。
在另一方面，提供了一种过滤器组件。过滤器组件包括如上文中不同表征的滤芯。壳体固持滤芯并限定滤芯上游的未过滤容积。过滤器头部或过滤器基部的其中之一以可拆除的方式附接至该壳体。
在一个或多个示例实施例中，滤芯在壳体内是可拆除的和可更换的。
在示例实施方式中，过滤器头部和壳体用螺纹附接。
在一些示例实施方式中，具有从过滤器基部延伸进入敞口过滤器容积的立管。
在另一个方面，提供了一种从过滤器组件内的燃料排放空气的方法。该方法包括提供如上文中不同表征的过滤器组件。存在如下步骤：穿过空气进口进入、流动穿过通道、然后穿过空气出口离开，而允许空气流从未过滤容积流动到过滤介质下游的敞口内部容积。
期望产品特征或方法的多种示例部分地在以下描述中阐明，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实践本披露的各种方面来学习。本披露的方面可以涉及单独特征以及特征的组合。应当理解，上述总体描述和以下详细描述两者仅仅是说明性的，并且不限制所要求保护的本发明。
附图说明
图1是根据本披露的原理构造的过滤器组件的第一实施例的截面图，该截面是沿着图2的线1-1截取的；
图2是图1的过滤器组件的俯视图；
图3是在图1的滤芯中使用的端帽中的一个的放大立体图；
图4是图1的截面A-A的放大视图；
图5是根据本披露的原则构造的过滤器组件的第二实施例的截面图，该截面是沿着图6的线5-5截取的；
图6是图5的组件的俯视图；
图7是沿着图6的线7-7截取的局部截面图；
图8是图5的滤芯的端帽中的一个的立体图；
图9是图8的端帽的一部分的放大立体图；
图10是可在图5的滤芯中使用的端帽中的一个的替代性实施例的立体图；
具体实施方式
A.基本组件
本披露的原理可以用于许多不同类型的系统和过滤器组件。图1和图5中以附图标记10示出了两个示例组件。过滤器组件10可以用于发动机，比如柴油发动机，以过滤液体，包括燃料或液压油。在许多这些类型的过滤器系统中，空气将在被过滤的液体中，过滤器系统有助于使空气能够离开组件10。
过滤器组件10包括罐或壳体12。壳体12具有内部容积14。壳体12将滤芯16固持在内部容积14内。
在壳体的内部容积14内，在滤芯16的上游存在未过滤液体容积18，在滤芯16的下游有已过滤液体容积20。
在图1的组件10中，壳体12可拆除地附接至过滤器头部22。在图5的组件10中，过滤器壳体12可拆除地附接至过滤器基部24。
图1的组件10被视为底部装载组件，因为组件10的维修是通过从壳体12下方的区域进入组件10而完成。
图5的组件10被视为顶部装载组件，因为组件10的维修是通过从壳体12上面或上方的区域进入组件10而完成。
对于图1的组件10，在壳体12与过滤器头部22之间存在螺纹连接26。在所示的示例中，壳体12包括螺纹套筒28，该螺纹套筒固定至并靠在壳体12的外部部分上。壳体12和套筒28可以是U.S.9,545,587中所述的类型之一，改文件通过援引并入本文。从图1可以看出，存在由套筒28固持的密封构件30，该密封构件形成套筒28与过滤器头部22之间并靠在套筒和过滤器头部上的密封件。
图2是图1的组件10的俯视图。过滤器头部22包括进口32和出口34。待过滤的液体流动穿过进口32进入壳体12的未过滤液体容积18，穿过滤芯16，进入已过滤液体容积20，然后穿过过滤器头部22的出口34流出。
对于图5的组件10，过滤器基部24通过比如螺栓36(图6)的多个紧固件可拆除地附接至壳体12。密封构件38(图5)形成壳体12的底部凸缘40与过滤器基部24之间并抵靠壳体的底部凸缘和过滤器基部上的面密封件。
过滤器基部24限定用于获取未过滤的液体的进口42(图7)、以及用于过滤后的液体离开的出口44(图5)。一般而言，待过滤的液体，比如燃料，穿过进口42流入过滤器基部24，然后进入未过滤液体容积18。从那里，液体流动穿过滤芯16并进入已过滤液体容积20。从那里，液体流动穿过立管46，然后穿过出口44离开过滤器基部24。立管46从过滤器基部24竖直延伸进入已过滤液体容积20。
图1和图5的组件10两者均包括排放孔口48。在图1中，排放孔口48是壳体12的一部分，而在图5的实施例中，排放孔口48是基部24的一部分。排放孔口48允许已从被过滤的液体(比如燃料)分离的液体(比如水)的排放或离开。
B.示例滤芯
滤芯16可以是旋入式过滤器组件的一部分或碗状滤芯组件。在图1和图5示出的两个示例中，滤芯16是碗状滤芯组件的一部分。这意味着滤芯10可以从壳体12拆除并使用新滤芯更换。在旋入式组件中，滤芯不能从壳体拆除。为对组件进行维修，将整个过滤器壳体和滤芯从过滤器头部或基部拆除并予以更换。
图1和图5的组件10中使用的滤芯16将具有共同的特征，且那些共同的特征将包括相同的附图标记。当存在差异时，将使用不同的附图标记。
滤芯16包括第一端帽50。在图1的实施例中，第一端帽50是敞口端帽，其限定开口52，该开口与已过滤液体容积20连通。在图5的实施例中，第一端帽50是封闭端帽。下文中进一步讨论关于每个实施例的第一端帽50的更多细节。
滤芯16进一步包括第二端帽54。在图1的实施例中，第二端帽54是封闭端帽，而在图5的实施例中，第二端帽54是敞口端帽，其限定开口56，该开口与已过滤液体容积20连通。
滤芯16进一步包括过滤介质58的管状延伸部。过滤介质58的管状延伸部限定过滤介质58下游的敞口内部容积60。内部容积60是已过滤液体容积20的一部分。
过滤介质58可以是许多不同类型的介质，优选地是有褶介质62。有褶介质62形成管状延伸部，优选地，该管状延伸部是具有圆形截面的圆柱形形状。
过滤介质58在第一端帽50与第二端帽54之间延伸。在描绘的实施例中，介质58还固定至第一端帽50和第二端帽54。介质58可以通过粘合剂、灌注、模制等固定至端帽50、54。
在图1的实施例中，第一端帽52包括轴向延伸部64。轴向延伸部64朝向过滤器头部22并且背离过滤介质58延伸或伸出。轴向延伸部64固持密封构件66(图3和图4)，该密封构件形成过滤器头部22内的颈部70的密封件68(图4)。在所示的示例中，密封件68是指向外的径向密封件。在本实施例中，密封构件66是O形环。许多实施例是可能的。
对于图5的滤芯16，第二端帽54包括轴向延伸部72，该轴向延伸部朝向过滤器基部24并且背离过滤介质58伸出或延伸。在本实施例中，轴向延伸部72是沿着或在径向上处于有褶介质62的外径向褶皱末端74的外侧。
轴向延伸部72固持密封构件76。密封构件76形成滤芯16的第二端帽54与过滤器基部24之间并靠在滤芯的第二端帽和过滤器基部上的密封件78。在本实施例中，密封件78是指向外的径向密封件，但是替代方案是可能的。
仍参见图5，密封件78指向外的径向密封件，但是替代方案是可能的。
仍参见图5，第二端帽54也限定轴向内环80。轴向环80朝向过滤器基部24并且背离介质58轴向延伸或伸出。环80在径向上处于内褶皱末端82的内侧。
在本实施例中，内环80具有螺纹段84，该螺纹段用螺纹附接至立管46。内环80形成与过滤器基部24内的出口管86的可拆除连接。出口管86包括密封构件88，该密封构件形成与内环80的密封件。在所示的实施例中，密封构件88是向内延伸的径向密封件，但是替代方案是可能的。
滤芯16包括空气通道以允许排出或排放被困的空气。这在下文进行了进一步描述。
C.示例空气通道
如前所述，过滤器组件10包括使空气能够逸出过滤器组件10并且限制被允许绕过滤介质58到达已过滤液体容积20的未过滤液体的量的特征。这些特征包括限制液体(比如燃料)流动的结构。由于空气相对液体(例如，比如燃料或油的烃)的粘度差异，具有至少一条细轴线的长通气口阻止液体流动穿过该通气口的程度大于空气流动穿过同一通气口的程度。
通常，第一端帽50包括呈空气通道90形式的通气口。空气通道90具有进口92和出口94。进口92与未过滤液体容积18连通，该未过滤液体容积是过滤介质58上游的容积。出口94与已过滤液体容积20连通，该已过滤液体容积是过滤介质58下游的敞口过滤器内部60的一部分。
通道90允许空气的流动并限制液体(比如燃料)的流动。人们已发现，如果通道90具有不大于0.3mm^2的平均横面面积和进口与出口之间至少10mm的长度，通道90将允许空气的流动，但极大地限制燃料的流动。如前所述，由于空气与液体之间的粘度差异，具有至少一条细轴线的长通道90阻止液体流动穿过该通道的程度大于空气流动穿过该同一通道的程度。
在许多情况下，已发现通道90应具有至少0.06mm^2的横面面积，以及0.08-0.4mm^2的典型可用横面面积。进口92与出口94之间的长度应至少为10mm，并且典型的长度将在25-75mm之间。
一种用于确定平均横面面积的方式是将通道的平均高度乘以通道的平均宽度。通过测量空气分子在进口92与出口94之间流过的距离来确定长度。如本文中定义的高度是通道90的最小尺寸。
通道90具有大于平均高度30倍的长度。
通道90具有至少4倍于平均高度的平均宽度，平均高度小于0.3mm、典型地将小于0.2mm。在许多情况下，通道90的在进口92与出口94之间的长度将至少为10mm，典型地介于25-75mm之间。
将注意力转向图1至图4的实施例。在本实施例中，通道90是第一端帽50的一部分，该第一端帽是敞口端帽。敞口端帽50包括固定在一起的内端帽件102和外端帽件104。从图3中可以看出，通道90的进口92由外端帽件104限定，而通道90的出口94由内端帽件104限定。内端帽件102还限定通道90，如可以从图4中看出的。替代方案是可能的。
仍参见图3，内端件102与外端帽件104配合在一起以形成面朝下的U形帽件106。U形帽件106是第一端帽50的固定至过滤介质58的部分。
如前所述，第一端帽50包括轴向延伸部64。在本实施例中，轴向延伸部64是外端帽件104的一部分。内端帽件102也具有轴向延伸部108。轴向延伸部108比轴向延伸部64短。轴向延伸部108的顶端110与轴向延伸部64的顶端112之间的间隙或空间限定密封构件66的座114。
内端帽件102与外端帽件104可以在沿着U形杯件106的基部的接头116处沿着U形杯件106固定到一起。接头116可以通过粘合剂或热熔或超声波或其他技术制成。
现在参见图4，内端帽件102的轴向延伸部108具有径向向外延伸面118。径向向外延伸面118与外端帽件104的轴向延伸部64的面向内内表面120相对。面118限定极小通道90，且通道90被夹在端帽部件102的面118与端帽部件104的内表面120之间。
将注意力转向图5至图8的实施例。在本实施例中，通道90在第一端帽50内，该第一端帽是封闭端帽。图8和图9示出了通道90的特写。
通道90具有沿着封闭端帽50的外缘的进口92。通道90从进口92到出口94径向向内延伸。应注意，图8中的视图是端帽50的视图，该端帽面朝过滤介质58以及滤芯16的支座，以使得出口94与过滤器液体容积20和内部容积60连通。
通道92由盖或凸片122盖住。凸片122通过轴向倒钩124和一对凸缘126、127固定到位。
图9展示了端帽50的一部分，但凸片122未就位。可以看见通道90以及沿着通道90的相对侧的凸缘126、127。倒钩124在通道90的位于端帽50的外缘的内侧的端部处。凸片122可以在凸缘126、127的下方滑动以盖住通道92。倒钩124限制凸片122的进一步径向运动。凸片122限定出口94。
在图10的替代性实施例中，通道90是通过将膜材料、或替代性地薄聚合物材料的至少两个条状物96、97相连而形成，其中，通道90是通过去除膜或薄聚合物的一个条状物96的一部分而形成的。
D.使用方法
过滤器组件10可以在从过滤器组件内的燃料排放空气的方法中使用。该方法包括通过穿过空气进口92进入、流动穿过通道90然后穿过空气出口94离开以进入已过滤液体容积20，而允许空气从未过滤液体容积18流动到过滤介质58下游的敞口内部容积60。
对于图1至图4的实施例，空气流动穿过进口92，该进口是第一端帽50的轴向延伸部64的一部分。然后，空气沿着限定通道90的面118流动且穿过进口94离开，该进口是内端帽件102的轴向延伸部108的一部分。
在图5至图9的实施例中，空气流动穿过进口92，该进口沿着封闭端帽50的外缘130。空气沿通道90流动，该通道被凸片122盖住。然后，空气穿过出口94离开，该出口被限定为凸片122内的孔。从那里，空气进入内部容积60和已过滤液体容积20。
以上展现了示例原理。可以使用这些原理作出许多实施例。

Claims (23)

1.一种用于过滤燃料或油的滤芯，所述滤芯包括：
(a)第一端帽和相对的第二端帽；
(b)过滤介质的管状延伸部，所述管状延伸部限定所述过滤介质下游的敞口内部容积；所述过滤介质被固定至所述第一端帽和所述第二端帽，并且在所述第一端帽与所述第二端帽之间延伸；以及
(c)具有空气通道的所述第一端帽，所述空气通道具有进口和出口；所述进口与所述过滤介质上游的容积连通；并且所述出口与所述过滤介质下游的敞口内部容积连通；
(i)所述通道具有不大于0.6mm2的平均横面面积和所述进口与所述出口之间至少12mm的长度。
2.如权利要求1所述的滤芯，其中，所述第一端盖是封闭端盖。
3.如权利要求2所述的滤芯，其中，所述通道由固定至所述封闭端盖的凸片盖住。
4.如权利要求1所述的滤芯，其中，所述第一端帽是敞口端帽。
5.如权利要求4所述的滤芯，其中，所述第一端帽具有背离所述过滤介质背离延伸的轴向延伸部；所述空气通道位于所述轴向延伸部内。
6.如权利要求5所述的滤芯，进一步包括由所述轴向延伸部固持的密封构件。
7.如权利要求6所述的滤芯，其中，所述密封构件是径向密封件。
8.如权利要求5至7中任一项所述的滤芯，其中，所述第一端帽包括固定在一起的内端帽件和外端帽件。
9.如权利要求8所述的滤芯，其中，所述空气通道的进口由所述外端帽件限定，并且所述空气通道的出口由所述内端帽件限定。
10.如权利要求8和9中任一项所述的滤芯，其中，所述内端帽件限定所述通道。
11.如权利要求1至10中任一项所述的滤芯，其中，所述通道具有平均高度，并且所述通道的长度大于所述平均高度的30倍。
12.如权利要求1至11中任一项所述的滤芯，其中，所述通道具有小于0.3mm的平均高度。
13.如权利要求1至12中任一项所述的滤芯，其中，所述通道长度至少为10mm。
14.如权利要求1至13中任一项所述的滤芯，其中，所述过滤介质是有褶介质，并且所述管状延伸部是圆柱形的。
15.如权利要求1所述的滤芯，其中，所述空气通道包括膜材料的至少两个条状物，并且所述膜材料的一个条状物的一部分被去除以形成所述通道。
16.如权利要求1所述的滤芯，所述滤芯结合任何其他权利要求；或结合附图中所述或示出的任何特征。
17.一种过滤器组件，包括：
(a)如权利要求1至16中任一项所述的滤芯；
(b)壳体，所述壳体固持所述滤芯并限定所述滤芯上游的未过滤容积；以及
(c)可拆除地附接至所述壳体的过滤器头部或过滤器基部中的一个。
18.如权利要求17所述的过滤器组件，其中，所述滤芯在所述壳体内是可拆除的和可更换的。
19.如权利要求17和18中任一项所述的过滤器组件，其中，所述过滤器头部和所述壳体用螺纹附接。
20.如权利要求17和18中任一项所述的过滤器组件，进一步包括从所述过滤器基部延伸进入所述敞口内部容积的立管。
21.如权利要求17所述的过滤器组件，所述过滤器组件结合任何其他权利要求；或结合附图中所述或示出的任何特征。
22.一种从过滤器组件内的液体排放空气的方法；所述方法包括：
(a)提供如权利要求17所述的过滤器组件；以及
(b)通过穿过所述空气进口进入、流动穿过所述通道、然后穿过所述空气出口离开，而允许空气从所述未过滤容积流动到所述过滤介质下游的所述敞口内部容积，同时减小液体旁流。
23.如权利要求22所述的方法，所述方法结合任何其他权利要求；或结合附图中所述或示出的任何特征。
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