CN113775444A - 可变流量过滤器组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可变流量过滤器组件，包括过滤单元(FU)，过滤单元(FU)包括彼此嵌套的外筒(20)和内筒(12)，流体能流入外筒(20)和内筒(12)之间而形成螺旋状运动，外筒(20)包括入口筒(23)和入口组件(24)，入口组件(24)包括套筒(241)、至少一个阀片(242)和止挡件(243)，套筒(241)能拆卸地安装于入口筒(23)，阀片(242)能在流体的推动下相对于套筒(241)活动，以改变允许流体通过的截面面积，止挡件(243)用于给阀片(242)施加阻碍被流体推动的力。根据本发明的可变流量过滤器组件结构紧凑、过滤能力强且制作成本低。

Description

可变流量过滤器组件

技术领域

本发明涉及滤清器领域，更具体地涉及一种可变流量过滤器组件。

背景技术

中国专利公开CN113153588A是本申请人的在先申请，其公开了一种例如可以应用于工程车辆的发动机进气系统的可变流量过滤器，该可变流量过滤器能根据流体的流量大小而调节流速，具有较好的分离能力。

为了方便可变流量过滤器的制作和装配，并且进一步提高可变流量过滤器组件的过滤能力，申请人提出一种改进的可变流量过滤器组件。

发明内容

本发明提供一种可变流量过滤器组件，其包括过滤单元，所述过滤单元包括彼此嵌套的外筒和内筒，流体能流入所述外筒和所述内筒之间而形成螺旋状运动，

所述外筒包括入口筒和入口组件，所述入口组件包括套筒、至少一个阀片和止挡件，所述套筒能拆卸地安装于所述入口筒，

所述阀片能在所述流体的推动下相对于所述套筒活动，以改变允许所述流体通过的截面面积，所述止挡件用于给所述阀片施加阻碍被所述流体推动的力。

在至少一个实施方式中，所述入口筒的壁形成有多个入口筒连接部，所述套筒的壁形成有多个套筒连接部，所述入口筒连接部和所述套筒连接部彼此匹配地连接。

在至少一个实施方式中，所述止挡件为双扭簧，所述止挡件包括两个蓄能部，每个所述蓄能部的两端分别连接一个第一支脚和一个第二支脚，两个相邻的所述第一支脚通过支脚连接部连接在一起，

所述入口筒的内壁形成有止挡件安装部，所述阀片的边缘形成两个止挡件第一固定部，所述阀片的表面形成有止挡件第二固定部，

所述止挡件的两个所述蓄能部分别套设在两个所述止挡件第一固定部，所止挡件的支脚连接部与所述止挡件第二固定部配合，所述止挡件的两个所述第二支脚固定于所述止挡件安装部。

在至少一个实施方式中，所述入口组件还包括两个轴承，所述套筒形成有两个转动连接部，每个所述轴承的外圈嵌设于一个所述转动连接部内，所述阀片与所述轴承的内圈不能相对转动地连接。

在至少一个实施方式中，所述阀片包括主挡面和卷边，所述卷边位于所述主挡面的远离所述阀片转动轴线的一端，所述卷边相对于所述主挡面朝所述阀片打开的反方向倾斜或卷曲。

在至少一个实施方式中，所述内筒的外壁形成有向径向外侧辐射的内筒挡板，所述内筒挡板抵靠到所述外筒的内壁。

在至少一个实施方式中，在所述外筒的轴向上，所述内筒挡板的长度至少覆盖所述入口筒的长度。

在至少一个实施方式中，所述内筒形成于基座，所述基座包括基板和至少一个内筒，

所述外筒安装于所述基板。

在至少一个实施方式中，所述可变流量过滤器组件还包括出口筒，所述出口筒与所述基板相连且所述出口筒的轴线与所述内筒的轴线平行，经过所述过滤单元过滤的流体能流入所述出口筒。

在至少一个实施方式中，所述过滤单元有多个，

多个所述过滤单元在所述出口筒的一侧并列设置，或者

多个所述过滤单元在所述出口筒的两侧并列设置，或者

多个所述过滤单元环绕所述出口筒设置。

在至少一个实施方式中，所述出口筒内形成至少一个出口筒挡板，所述出口筒挡板将所述出口筒在轴向上的部分区域分隔成多个出口筒子区域，至少来自两个不同的过滤单元的流体能流入不同的所述出口筒子区域。

在至少一个实施方式中，在所述流体的流动方向上，所述出口筒在轴向上依次包括第一区段、第二区段和第三区段，

在垂直于所述出口筒的轴向上，所述第一区段的截面外轮廓呈腰形，所述第三区段的截面呈圆形，且所述第三区段的截面积小于所述第一区段的截面积。

根据本发明的可变流量过滤器组件结构紧凑、过滤能力强且制作成本低。

附图说明

图1是根据本申请的第一实施方式的可变流量过滤器组件的示意图。

图2是图1中的可变流量过滤器组件的部分分解示意图。

图3是图1中的可变流量过滤器组件的基座的示意图。

图4是图1中的可变流量过滤器组件的外筒的示意图。

图5是图4中的外筒的分解示意图。

图6是图5中的外筒的部分分解示意图。

图7是图4中的外筒上的阀片的示意图。

图8是图5中的外筒的部分结构的示意图。

图9是图1中的可变流量过滤器组件的垂直于轴向被剖开的示意图。

图10和图11是根据本申请的第二实施方式的可变流量过滤器组件的示意图。

图12和图13是根据本申请的第三实施方式的可变流量过滤器组件的示意图。

附图标记说明：

F可变流量过滤器组件；FU过滤单元；F0入口；F1第一出口；F2第二出口；FE出口筒；FE1第一区段；FE2第二区段；FE3第三区段；FE4出口筒挡板；

10基座；11基板；12内筒；121内筒挡板；

20外筒；20a耳座；21主筒；22变径段；23入口筒；23a入口筒连接部；23b止挡件安装部；

24入口组件；241套筒；241a套筒连接部；241b转动连接部；242阀片；2421主挡面；2422卷边；2423止挡件第一固定部；2424止挡件第二固定部；2425转轴；243止挡件；2430蓄能部；2431第一支脚；2432第二支脚；2433支脚连接部；244轴承。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

本发明对于中国专利公开CN113153588A做了改进，出于各种目的，上述专利申请文件的全部内容通过引用合并于此。

以应用于工程车辆的发动机的进气系统的过滤装置为例，结合图1至图13，介绍根据本发明的可变流量过滤器组件。

除非特别说明，参照图1和图2，A表示可变流量过滤器组件的轴向，该轴向A与过滤单元FU的主筒21的轴向一致。

(第一实施方式)

首先，参照图1至图9，介绍根据本发明的第一实施方式的可变流量过滤器组件F。

参照图1，该可变流量过滤器组件F包括两个过滤单元FU和一个出口筒FE。每个过滤单元FU均为一个旋风过滤器，其形成有入口F0、第一出口F1和第二出口F2。空气在负压的作用下从入口F0流入过滤单元FU，经旋风分离后的干净空气流至出口筒FE；杂质经第二出口F2被排出。图1中由阴影填充的箭头示出了流体的流动方向。

参照图2，每个过滤单元FU包括外筒20和内筒12。其中，内筒12和出口筒FE均集成于基板11而形成便于安装的基座10。换言之，从独立的零部件的角度出发来说，可变流量过滤器组件F包括一个基座10和两个外筒20；出口筒FE和过滤单元FU的内筒12均与基板11形成为一体。

外筒20例如可以通过螺钉等连接件被固定到基座10。例如参照图4，外筒20的一端设有两个用于与螺钉配合的耳座20a。

每个外筒20包括主筒21、变径段22、入口筒23和入口组件24。其中，主筒21、变径段22和入口筒23形成为一体，以下也简称为筒基体。入口组件24与筒基体可拆卸地安装。

主筒21呈大致圆筒形。入口筒23设置在主筒21的轴向A上的一个端部，入口筒23的延伸方向与轴向A垂直，且大致沿入口筒23的横截面圆的切线方向。变径段22呈大致圆锥筒形。变径段22设置在主筒21的轴向A上的另一个端部，且沿轴向A远离入口筒23去，变径段22的内径逐渐变小。

参照图4至图6，入口组件24安装在入口筒23的开口处。入口组件24包括套筒241、阀片242、止挡件243和两个轴承244。

套筒241能套设于入口筒23，且套筒241为阀片242提供了安装基础。在本实施方式中，套筒241的壁上形成多个套筒连接部241a，具体为形成于壁上的通孔；入口筒23的壁上形成多个入口筒连接部23a，具体为凸出于外壁表面的凸起。套筒连接部241a与入口筒连接部23a相配合，本实施方式中表现为彼此卡合，使得套筒241以方便安装和拆卸的方式固定于入口筒23。应当理解，套筒241和入口筒23还可以使用其它连接结构彼此连接。

套筒241在靠近主筒21的轴线的一侧形成两个转动连接部241b，转动连接部241b用于安装轴承244。两个转动连接部241b的连线与轴向A平行，使得完成安装的阀片242能绕两个转动连接部241b的连线轴转动。

阀片242包括主挡板2421、卷边2422、止挡件第一固定部2423、止挡件第二固定部2424和两个转轴2425。

主挡板2421成片状。主挡板2421的一侧为连接部，用于将主挡板2421安装于套筒241；主挡板2421的另一侧为开口部，用于在主挡板2421在随着流体的推动而转动的过程中，形成与套筒241之间的开口。

卷边2422位于主挡板2421的开口部。卷边2422的表面相对于主挡板2421的表面向过滤单元FU的外部(或者说向阀片242的打开方向的反方向)倾斜，或者说卷边2422相对于主挡板2421向过滤单元FU的外部卷曲或折弯。这使得阀片242能与流体有较大的接触面积，提高了流体推动阀片242转动的效率。

两个转轴2425呈短柱状，且分别位于主挡板2421的连接部所在侧的两端。轴承244的外圈嵌设在转动连接部241b内，或者说轴承244的外圈与转动连接部241b不能相对转动地连接；转轴2425嵌设在轴承244的内圈内，或者说转轴2425与轴承244的内圈不能相对转动地连接。从而在不同大小的流体推力下，阀片242能灵活地相对于套筒241转动，以改变允许气流通过的截面面积，动态调整进气量。

止挡件243设置在阀片242和入口筒23之间，用于为阀片242提供合适大小的阻挡被流体推动的力。在本实施方式中，止挡件243为双扭簧，其具有两个螺旋弹簧形式的蓄能部2430。每个蓄能部2430的两端分别延伸出一个支脚，将两个蓄能部2430的彼此靠近的支脚称为第一支脚2431，彼此远离的支脚称为第二支脚2432。两个第一支脚2431通过支脚连接部2433连接在一起而形成卡扣状结构，该卡扣状结构与下文介绍的止挡件第二固定部2424配合而能方便止挡件243与阀片242的固定。

双扭簧形式的止挡件243既能为阀片242提供较大强度的稳定阻力，也便于止挡件243的安装。

同时参照图7，阀片242的主挡板2421的外表面(朝向过滤单元FU外部的表面)形成有向外部翘起的止挡件第二固定部2424。止挡件第二固定部2424与主挡板2421之间形成间隙，该间隙用于容纳支脚连接部2433，使得止挡件243能与阀片242勾连在一起。

回到图5，阀片242的两个转轴2425之间的部分还形成有两个在轴向A上间隔开的短柱状的止挡件第一固定部2423，转轴2425与止挡件第一固定部2423的连线均通过阀片242的转动轴线。

止挡件243的每个蓄能部2430能够套设到一个止挡件第一固定部2423外而得到固定。

同时参照图5、图6和图8，入口筒23的内壁形成有入口筒连接部23b。入口筒连接部23b内形成缝隙，该缝隙恰好供止挡件243的两个第二支脚2432穿入，使得第二支脚2432能相对于入口筒23得到固定、并获得抵靠。

应当理解，由于套筒241套设在入口筒23，因此，在其它可能的实施方式中，第二支脚2432的固定部也可以设置在套筒241的内壁。

在安装时，例如可以先将阀片242通过轴承244安装到套筒241；之后将止挡件243安装到阀片242；最后，将套筒241安装到入口筒23，同时使第二支脚2432固定于入口筒连接部23b。

接下来，参照图1、图2、图3和图9，介绍内筒12和出口筒FE。

内筒12呈大致圆管状。内筒12的外壁形成有向径向外侧辐射的内筒挡板121。在内筒12的径向上，内筒挡板121抵靠到主筒21的内壁，从而在内筒12和主筒21之间形成隔档。在内筒12的周向上，内筒挡板121大致位于阀片242的主挡板2421的连接部，即转轴2425所在的位置。在内筒12的轴向A上，内筒挡板121的长度大致等于或略大于入口筒23的长度，或者说，内筒挡板121的长度至少覆盖所述入口筒23的长度。

内筒挡板121在外筒20内形成的阻隔使得：刚经入口筒23进入外筒20内的气流不会和外筒20内已绕内筒12而形成螺旋状流动的气流形成碰撞，从而减少气流动能的损耗。

在本实施方式中，由于从两个内筒12所形成的第一出口F1流出的气流将被进一步引导(例如通过给基座10设置上盖而实现)至出口筒FE，出口筒FE在轴向A上靠近气流流入的一端具有较大的开口。而为了使装置较紧凑，可选地，出口筒FE在轴向A上靠近气流流出的一端具有较小的开口。

具体地，参照图2和图3，在气流的流动方向上，出口筒FE在轴向上依次包括第一区段FE1、第二区段FE2和第三区段FE3。

在垂直于出口筒FE的轴向上，第一区段FE1的截面外轮廓呈大致腰形(或者说长圆形)，第三区段FE3的截面呈圆形，且第三区段FE3的截面积小于第一区段FE1的截面积。第二区段FE2整体呈扁平的漏斗状以连接第一区段FE1和第三区段FE3。

为了避免来自两个过滤单元FU的气流在流入出口筒FE后相互冲撞，出口筒FE内形成出口筒挡板FE4(参照图9)。优选的，在轴向A上，出口筒挡板FE4的长度不小于50mm，且出口筒挡板FE4位于第一区段FE1的入口处。此外，出口筒挡板FE4的设置还作为内部支撑结构，加强了出口筒FE整体的结构强度。

(第二实施方式)

参照图10和图11介绍根据本发明的第二实施方式的可变流量过滤器组件。第二实施方式是第一实施方式的变型，对于与第一实施方式相同或相似的特征，在本实施方式中使用相同的附图标记，并省略对这些特征的详细介绍。

在第一实施方式中，多个过滤单元FU分布在出口筒FE的同一侧；而在本实施方式中，多个过滤单元FU在出口筒FE的两侧并列设置。

具体地，本实施方式中的过滤单元FU有4个，这4个过滤单元FU分成两组每组2个，出口筒FE的一侧设置一组过滤单元FU，且每组2个过滤单元FU沿出口筒FE的腰形的第一区段FE1的长边排列。

优选地，参照图11，4个过滤单元FU的入口F0的朝向总共有两个，即方向D1或者方向D2。入气方向的确定性，能方便可变流量过滤器组件外部其它部件的设置，使其它部件不遮挡入口F0。

(第三实施方式)

参照图12和图13介绍根据本发明的第三实施方式的可变流量过滤器组件。第三实施方式是第二实施方式的变型，对于与第二实施方式相同或相似的特征，在本实施方式中使用相同的附图标记，并省略对这些特征的详细介绍。

在本实施方式中，多个过滤单元FU环绕在出口筒FE外围设置。这种设置方式尤其适应于过滤单元FU大于或等于5个的情况，例如本实施方式中的过滤单元FU有7个。

由于过滤单元FU可以均匀分布在出口筒FE的外周，因此出口筒FE可以设置为圆柱筒形。

虽然在图12和图13中，多个入口F0的朝向大致垂直于入口筒FE和内筒12的截面的圆心的连线，这使得整个可变流量过滤器组件的入气方向在周向上均匀分布；但上述设置不是必须的，在不干涉其它零部件且入口F0不被遮挡的情况下，入口F0可以选择其它使可变流量过滤器组件结构紧凑的朝向。

应当理解，上述实施方式及其部分方面或特征可以适当地组合。

本发明至少具有以下优点中的一个优点：

(i)根据本申请的可变流量过滤器组件F的入口组件24与入口筒23分体制作后安装，入口组件24具有模块化的特征，利于生产制作和装配。

(ii)阀片242为可变流量过滤器组件F提供了可随气流大小改变入口流速的功能，阀片242的卷边2422使得阀片242的迎风面积更大，响应气流推力的效果好。

(iii)双扭簧形式的止挡件243能提供稳定的止挡力，且方便止挡件243与阀片242和入口筒23的安装。

(iv)轴承244的使用使得阀片242的开合顺滑，摩擦阻力小。

(v)过滤单元FU的内筒12和出口筒FE集成在一起，形成基座10的一部分，使得装置结构简单，结构强度高。

(vi)过滤单元FU的外筒20可以通过例如螺钉装配到基座10，安装方便。

(vii)一个出口筒FE可以配合多个过滤单元FU，使得整个可变流量过滤器组件F的过滤能力强，且外形和尺寸可根据需要进行适应性调整。

(viii)出口筒FE内设置出口筒挡板FE4，对来自多个过滤单元FU的气流起到了引导作用，避免气流紊乱而造成压力损失。

当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。例如：

(i)本申请提出了一种将过滤单元FU以模块化的形式集成在可变流量过滤器总成的方案，基于该方案的思想，本领域技术人员可以根据使用环境(例如安装空间尺寸等)的具体情况，合理设置合适数量、合理排布方式的多个过滤单元FU。

(ii)根据过滤单元FU的数量的不同，出口筒FE的形状可以根据需要改变。

(iii)根据过滤单元FU的数量的不同，出口筒挡板FE4的具体结构和数量也可以相应改变，以使得由出口筒挡板FE4所隔出的出口筒子区域的数量和位置能适应多个过滤单元FU的第一出口F1。

(vi)过滤单元FU的阀片242的数量可以多于一个，多个阀片可以在入口筒23的轴向上位于同一深度，也可以位于不同深度。多个阀片能使截面积改变的精度更高，也能作为冗余设计提高装置的可靠性。

(v)根据本发明的过滤器不限于对空气进行过滤，其也可以用于对其它流体的过滤。

Claims (12)

1.一种可变流量过滤器组件，包括过滤单元(FU)，所述过滤单元(FU)包括彼此嵌套的外筒(20)和内筒(12)，流体能流入所述外筒(20)和所述内筒(12)之间而形成螺旋状运动，其特征在于，

所述外筒(20)包括入口筒(23)和入口组件(24)，所述入口组件(24)包括套筒(241)、至少一个阀片(242)和止挡件(243)，所述套筒(241)能拆卸地安装于所述入口筒(23)，

所述阀片(242)能在所述流体的推动下相对于所述套筒(241)活动，以改变允许所述流体通过的截面面积，所述止挡件(243)用于给所述阀片(242)施加阻碍被所述流体推动的力。

2.根据权利要求1所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，所述入口筒(23)的壁形成有多个入口筒连接部(23a)，所述套筒(241)的壁形成有多个套筒连接部(241a)，所述入口筒连接部(23a)和所述套筒连接部(241a)彼此匹配地连接。

3.根据权利要求1所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，所述止挡件(243)为双扭簧，所述止挡件(243)包括两个蓄能部(2430)，每个所述蓄能部(2430)的两端分别连接一个第一支脚(2431)和一个第二支脚(2432)，两个相邻的所述第一支脚(2431)通过支脚连接部(2433)连接在一起，

所述入口筒(23)的内壁形成有止挡件安装部(23b)，所述阀片(242)的边缘形成两个止挡件第一固定部(2423)，所述阀片(242)的表面形成有止挡件第二固定部(2424)，

所述止挡件(243)的两个所述蓄能部(2430)分别套设在两个所述止挡件第一固定部(2423)，所止挡件(243)的支脚连接部(2433)与所述止挡件第二固定部(2424)配合，所述止挡件(243)的两个所述第二支脚(2432)固定于所述止挡件安装部(23b)。

4.根据权利要求1所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，所述入口组件(24)还包括两个轴承(244)，所述套筒(241)形成有两个转动连接部(241b)，每个所述轴承(244)的外圈嵌设于一个所述转动连接部(241b)内，所述阀片(242)与所述轴承(244)的内圈不能相对转动地连接。

5.根据权利要求1所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，所述阀片(242)包括主挡面(2421)和卷边(2422)，所述卷边(2422)位于所述主挡面(2421)的远离所述阀片(242)转动轴线的一端，所述卷边(2422)相对于所述主挡面(2421)朝所述阀片(242)打开的反方向倾斜或卷曲。

6.根据权利要求1所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，所述内筒(12)的外壁形成有向径向外侧辐射的内筒挡板(121)，所述内筒挡板(121)抵靠到所述外筒(20)的内壁。

7.根据权利要求6所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，在所述外筒(20)的轴向上，所述内筒挡板(121)的长度至少覆盖所述入口筒(23)的长度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，所述内筒(12)形成于基座(10)，所述基座(10)包括基板(11)和至少一个内筒(12)，

所述外筒(20)安装于所述基板(11)。

9.根据权利要求8所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，所述可变流量过滤器组件还包括出口筒(FE)，所述出口筒(FE)与所述基板(11)相连且所述出口筒(FE)的轴线与所述内筒(12)的轴线平行，经过所述过滤单元(FU)过滤的流体能流入所述出口筒(FE)。

10.根据权利要求9所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，所述过滤单元(FU)有多个，

多个所述过滤单元(FU)在所述出口筒(FE)的一侧并列设置，或

者

多个所述过滤单元(FU)在所述出口筒(FE)的两侧并列设置，或

者

多个所述过滤单元(FU)环绕所述出口筒(FE)设置。

11.根据权利要求10所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，所述出口筒(FE)内形成至少一个出口筒挡板(FE4)，所述出口筒挡板(FE4)将所述出口筒(FE)在轴向上的部分区域分隔成多个出口筒子区域，至少来自两个不同的过滤单元(FU)的流体能流入不同的所述出口筒子区域。

12.根据权利要求10所述的可变流量过滤器组件，其特征在于，在所述流体的流动方向上，所述出口筒(FE)在轴向上依次包括第一区段(FE1)、第二区段(FE2)和第三区段(FE3)，

在垂直于所述出口筒(FE)的轴向上，所述第一区段(FE1)的截面外轮廓呈腰形，所述第三区段(FE3)的截面呈圆形，且所述第三区段(FE3)的截面积小于所述第一区段(FE1)的截面积。

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