CN114251209A - 过滤器滤芯、过滤器组件和方法 - Google Patents

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Abstract

一种过滤器滤芯，包括可动地定向在内衬中并具有带流体通道的突出部的管状芯。芯是自由浮动的，可在第一位置和密封位置之间移动，其中在第一位置，芯可以沿着芯的纵轴移动，而在密封位置，芯被密封至滤芯的内衬。在密封位置，穿过突出部的流体通道可以提供内腔中的空气向过滤器滤芯的外部的空气流通道。其它结构包括具有自由浮动的芯的过滤器滤芯，在芯和立管之间形成燃料旁路。

Description

过滤器滤芯、过滤器组件和方法
本申请要求于2020年9月21日提交的美国临时专利申请63/081,048的优先权。
技术领域
本发明涉及过滤，例如，燃料过滤器组件的过滤。本发明还涉及所得到的组件和使用方法。
背景技术
一些过滤组件被设计成如果过滤器滤芯没有被正确安装在系统中的话，则阻止被过滤的成分(例如燃料)流向发动机。
希望改进过滤器滤芯和系统。
发明内容
在一个方面，提供了一种过滤器滤芯，包括：第一过滤介质构造，限定内部空间并具有第一端和第二端；连接至第一端的第一端板；连接至第二端的第二端板；内衬，在第一端和第二端之间延伸并且衬着第一过滤介质构造的内部空间；管状芯，在内衬中并且包括相对的第一端和第二端，其中第二过滤介质构造的侧壁在其间延伸；并且其中当过滤器滤芯被安装在立管上时，在管状芯的第二端和立管之间形成燃料旁路。
在一个或多个实施例中：
-第二过滤介质构造包括疏水性介质；或者
-管状芯的侧壁具有锥形，其中第二端在直径上大于第一端；或者
-管状芯的侧壁具有的拔模角度在0.25-3度之间；或者
-管状芯具有突出部，与芯形成为单一件；突出部限定通过其中的流体通道；
-管状芯可动地定向在内衬中，并且管状芯自第一位置自由浮动，在第一位置管状芯可以沿着管状芯的纵轴运动，并且管状芯具有密封位置，在密封位置管状芯被密封至内衬；或者
-管状芯包括密封件，与内衬形成密封；或者
-密封件是向外径向定向的密封件。
示例实施例还包括：
-内板，与第一端板和第二端板的每一个间隔开，沿着垂直于衬垫的中心纵轴的平面延伸；内板中具有开口孔；内衬在第一端板和内板之间是无孔的并且限定内腔，所述内腔被构造成容纳空气；或者
-垫圈，所述垫圈位于第一过滤介质构造的第二端。
在一些实施例中：
-第二端板具有轴向背离过滤器滤芯的其余部分延伸的垫圈支承，并且垫圈位于垫圈支承的槽中；或者
-垫圈是向内径向定向的；或者
-第一端板具有空气排放孔；或者
-内衬包括具有第一内径的第一部分，邻近第二端板，以及具有小于第一内径的第二内径的第二部分；第二部分在轴向上与第二端板间隔开，其间具有第一部分。
在一个或多个实施例中：
-管状芯包括邻近芯的第二端的径向凸缘；所述凸缘具有的外径：(i)小于内衬的第一部分的第一内径；并且(ii)大于内衬的第二部分的第二内径；并且其中管状芯在内衬中轴向和径向可动并由接合抵靠第二端板或内衬的第二部分的凸缘限制运动；或者
-第二端板上包括径向的密封件；或者
-径向的密封件是向外定向的。
一些示例实施例还包括有孔的外缠绕层，覆盖第一过滤介质并从第一端板延伸至第二端板。
在一些实施例中：
-有孔的外缠绕层包括：实心无孔部分，自第一端板延伸的距离为过滤器滤芯的长度的至少25％；以及有孔部分，从无孔部分延伸至第二端板；或者
-第一端板包括呃逆阀(burp valve)装置；或者
-管状芯和过滤器滤芯的其余部分是独立可分离的。
在其它设置中，提供了过滤器外壳和上文以各种方式表征的过滤器滤芯的组合，包括：过滤器外壳，具有外壳主体，所述外壳主体具有侧壁和端壁，限定过滤器滤芯空间，立管，所述立管从端壁沿着纵轴伸入过滤器滤芯空间，所述立管包括空气流通道，并且立管中的至少一个开口使空气流通道与过滤器滤芯空间相通；以及过滤器滤芯，所述过滤器滤芯被设置成布置在过滤器滤芯空间中；其中突出部分与立管中至少一个开口的接合提供了空气向过滤器滤芯外部的空气流通道。
在另一方面，提供了一种过滤器滤芯，包括：第一过滤介质构造，限定内部空间并具有第一端和第二端；第一端板，连接至第一端；第二端板，连接至第二端；内衬，在第一端和第二端之间延伸并衬着第一过滤介质构造的内部空间；内板，与第一端板和第二端板的每一个间隔开，沿着垂直于衬垫的中心纵轴的平面延伸；内板中具有开口孔；内衬在第一端板和内板之间是无孔的并且限定内腔，所述内腔被构造成容纳空气；管状芯，可动地定向在内衬中，并具有突出部；芯沿着纵轴可动地定向在第二端板和内板之间；突出部限定通过其中的流体通道；芯自第一位置自由浮动和可动，在第一位置芯可以沿着芯的纵轴运动，以及密封位置，在密封位置芯被密封至内衬；并且其中在密封位置，通过突出部的流体通道提供在内腔中的空气向过滤器滤芯外部的空气流通道。
在一个或多个实施例中：
-管状芯包括第二过滤介质构造；或者
-第二过滤介质构造包括疏水性介质；或者
-管状芯包括密封件，与内衬形成密封；或者
-密封件是向外径向定向的密封件。
在示例实施例中，管状芯具有相对的第一端和第二端；芯的第一端具有突出部，从第一端伸出并伸入芯的内部；而芯的第二端是开口端。
在示例中：
-密封件是向外径向定向的密封件，环绕芯的第一端；或者
-管状芯包括在芯的第一端和芯的第二端之间延伸的侧壁；所述侧壁具有在芯的第二端比芯的第一端更大的锥形；或者
-燃料旁路，当过滤器滤芯安装在立管上时，在芯的第二端和立管之间形成燃料旁路；或者
-还包括垫圈，所述垫圈位于第一过滤介质构造的第二端。
在一些实施例中：
-第二端板具有垫圈支承，在轴向上背离过滤器滤芯的其余部分延伸，并且垫圈被设置在垫圈支承的槽中；或者
-垫圈是向内径向定向的；或者
-第一端板具有空气排放孔；或者
-突出部与芯形成为单一件。
在另一方面，提供了过滤器外壳和上文以不同方式表征的过滤器滤芯的组合，包括：过滤器外壳，具有外壳主体，所述外壳主体具有侧壁和端壁，限定过滤器滤芯空间，立管，从端壁沿着纵轴伸入过滤器滤芯空间，所述立管包括空气流通道，并且立管中的至少一个开口使空气流通道与过滤器滤芯空间相通；过滤器滤芯被设置成布置在过滤器滤芯空间中；其中突出部与立管中至少一个开口的接合提供了空气向过滤器滤芯外部的空气流通道。
在另一方面，提供了一种将过滤器滤芯安装在过滤器组件中的方法，包括：提供过滤器外壳，所述过滤器外壳具有外壳主体，所述外壳主体具有侧壁和端壁，限定过滤器滤芯空间，立管，所述立管从端壁沿纵轴伸入过滤器滤芯空间，所述立管包括空气流通道，并且立管中的至少一个开口使空气流通道与过滤器滤芯空间相通；提供前文以不同方式表征的过滤器滤芯；将过滤器滤芯设置在立管上并且放入过滤器滤芯空间，将芯从第一位置移至密封位置；以及，将通过突出部的流体通道与内板中的孔对准，并且将突出部与立管中的至少一个开口接合，以提供过滤器滤芯的内腔中的空气向过滤器滤芯外部的空气流通道。
所述方法可还包括在过滤器滤芯上的垫圈和立管之间形成密封。
在另一方面，一种过滤燃料的方法包括提供如上文所表征的过滤器滤芯，安装在过滤器外壳中的立管上；以及，允许一些燃料在芯的第二端和立管之间绕过管状芯。
在另一方面，提供了一种将过滤器滤芯安装入过滤器组件的方法，包括：提供过滤器外壳，所述过滤器外壳具有外壳主体，所述外壳主体具有侧壁和端壁，限定过滤器滤芯空间，立管，所述立管从端壁伸入过滤器滤芯空间；提供上文以不同方式表征的过滤器滤芯；所述过滤器滤芯具有中心纵轴；以及，将过滤器滤芯设置在立管上并且放入过滤器滤芯空间，将管状芯在立管上移入离轴位置，与过滤器滤芯的中心纵轴不共线。
在示例方法中：
-管状芯包括邻近芯的第二端的径向凸缘；并且设置过滤器滤芯的步骤包括移动管状芯直至径向凸缘接合抵靠内衬；或者
-设置过滤器滤芯在立管上的步骤包括：第一，设置管状芯在立管上；以及第二，设置独立于管状芯的过滤器滤芯在管状芯上并在立管上。
在另一方面，提供了套件，包括：过滤器滤芯，所述过滤器滤芯包括第一过滤介质构造，限定内部空间，并具有第一端和第二端；第一端板，连接至第一端；第二端板，连接至第二端；以及内衬，所述内衬在第一端和第二端之间延伸并且衬着第一过滤介质构造的内部空间；以及管状芯，所述管状芯的大小适于匹配在内衬中，并且包括相对的第一端和第二端，其中第二过滤介质构造的侧壁在其间延伸。
希望指出，并不是本文所述的所有特定特征都需要被结合入装置/结构中，以使所述装置/结构具有本发明的一些选定优势。
附图说明
图1是示意性剖视图，示出了现有技术的过滤器外壳和立管，并示出了通过其中的流体流路径；
图2是用于图1的立管的现有技术阀组件的示意性剖视图；
图3是用于图1的立管的阀组件的另一示意性剖视图；
图4是用于图1的立管的阀组件的另一示意性剖视图；
图5是用于图1的立管的阀组件的另一示意性剖视图；
图6是根据本发明原理构造的过滤器系统的示意性示图；
图7是根据本发明原理构造的可用于图6的系统中的过滤器滤芯的一个实施例的剖视图；
图8是图7的过滤器滤芯的分解透视图；
图9是根据本发明原理构造的可与图6的过滤器系统一起使用的过滤器滤芯的另一实施例的剖视图；
图10是图9的过滤器滤芯的分解透视图；
图11是图9的过滤器滤芯的示意性剖视图；
图12是示意性剖视图，示出将图11的过滤器滤芯放置到立管(例如图1中所示的立管)上的一个步骤；
图13是示意性剖视图，示出将图11的过滤器滤芯放置到立管(例如图1中所示的立管)上的最后步骤；
图14是图11的过滤器滤芯的一部分的近视图；
图15是根据本发明原理构造的可用于具有过滤器外壳和立管的系统中的过滤器滤芯的另一实施例的剖视图；
图16是图15的过滤器滤芯的分解透视图；
图17是类似于图15的实施例的过滤器滤芯的另一实施例，但示出了不同的尺寸比例；
图18是图17的过滤器滤芯的分解透视图；
图19是可与图15-18的实施例一起使用的系统的示意图；
图20是图19的系统的示意图，其中安装有图15-18的过滤器滤芯中的一个；
图21是根据本发明原理构造的套件和使用套件的步骤的示意图；以及
图22是可用于图21的系统中的管状芯的实施例的透视图。
具体实施方式
A.现有的过滤器系统，图1-5
图1-5示出了现有的过滤器系统20。系统20是系统20的部件的示意性示图，包括过滤器外壳22，所述过滤器外壳22被设计成容纳用于过滤流体(例如燃料)的过滤器滤芯(未在图1中示出)。过滤器外壳22具有侧壁24和端壁26。侧壁24和端壁26限定过滤器滤芯空间28，所述过滤器滤芯空间28足够大以便在其中容纳过滤器滤芯，其中端壁26形成空间28的闭合端。外壳22具有与端壁26相对的开口端或开口30。外壳22包括入口开口(未示出)，待过滤的液体(例如燃料)通过所述入口开口进入空间28。干净液体出口32位于端壁26附近，已过滤的液体通过所述干净液体出口32离开流向发动机。空气出口34也在端壁26附近，在过滤器外壳22中的空气通过所述空气出口34回到燃料箱。
以立管36为形式表示的流体通道被固定至端壁26并向上朝向外壳22的开口30伸入空间28。立管36包括大体圆筒状主体，具有侧壁38，所述侧壁38从邻近端壁26的其底端40延伸至终端42。侧壁38包围一空间，所述空间由分隔物48分成空气流通道44和干净液体(燃料)流通道46。空气流通道44与空气出口34相通，使得进入立管36的空气可以从立管36流入空气出口34，以便离开燃料组件并被引回到燃料箱。干净燃料流通道46与干净燃料出口32相通，使得进入立管36的干净燃料可以从立管36流入干净燃料出口32，流向发动机。
限流阀组件50设置在立管36的终端42处，以控制流入立管36的燃料并提供空气通道，通向过滤器系统20的外部。当未安装过滤器滤芯(未示出)或者当安装了不正确的过滤器滤芯时，阀组件50可以阻止燃料流入立管36。
现在参见图2-5，立管36的终端42开口，阀组件50被固定在终端42。阀组件50包括阀球54。在图2中，在安装过滤器滤芯之前，阀球54用于阻挡燃料流过干净燃料通道46。当未安装过滤器滤芯或者当安装了不正确匹配的过滤器滤芯时，这阻止了所有燃料流入外壳22。
在图3中，当安装了过滤器滤芯，突出部56移动阀球54，打开空气流通道44和干净燃料通道46。突出部56具有延伸通过其中的开口通道57。
在图4中，突出部56接合橡胶件180并且与空气流通道44相通。这使得空气和未过滤的燃料从其流过并通过空气出口34离开外壳22。突出部56中的开口通道57允许空气流和未过滤的燃料从其流过。
在图5中，未过滤的燃料继续流过/排放通过突出部56中的通道57并离开外壳22。已过滤的燃料进入立管36，环绕阀球54并环绕突出部56流动，并进入干净燃料通道46，由此流过干净出口32并流向发动机。
B.示例过滤器系统，图6
现在参见图6，示意性地示出了根据本发明原理构造的系统60。系统60包括外壳62，所述外壳62具有可移去的盖64。外壳62包括侧壁66，所述侧壁66环绕并限定内部空间68。端壁70闭合外壳62的底部并与可移去的盖64相对。
未过滤液体流入口穿过外壳62的侧壁66并允许未过滤的液体(例如未过滤的燃料)流入外壳62的内部空间68。已过滤液体出口74位于端壁70附近并允许已过滤的液体离开系统60，由此流向下游设备，例如发动机。空气出口76也位于端壁70附近，过滤器外壳62中的空气78通过空气出口76回到燃料箱。
立管80固定至端壁70并向上朝向外壳62的盖64伸入空间68。立管80大体与前文结合图1所述的立管36的构造相同。如此，立管80包括大体圆筒状主体，具有侧壁82，被分成空气流通道84和干净燃料流通道86。空气流通道84与空气出口76相通，使得进入立管80的空气78可以从立管80流入空气出口76，以离开系统60并被引导回燃料箱。干净燃料通道86与干净燃料出口74相通，使得进入立管80的干净燃料可以从立管80流入干净燃料出口74并流向发动机。
在立管80的基底但位于外壳62的空间68的内部是未过滤燃料出口88。在图6中，未过滤燃料出口88示意性地用X覆盖，以表示在图6的视图中，它是密封闭合的。在使用中，未过滤燃料出口88允许外壳62的空间68中的未过滤燃料流过立管80并通过空气出口76离开外壳62并回到燃料箱。当在维修保养期间过滤器滤芯被从外壳62取出时，未过滤燃料出口88是不密封的或开口的。示例可用的过滤器滤芯在下文进一步描述。
立管80可以包括阀组件，例如前文结合图1-5所述的阀组件50。当过滤器滤芯安装在外壳62中时，空气流排放通道90打开，以允许盖64和外壳62的空间68中剩余内含物之间捕获的空气78通过流过排放通道离开，流过空气出口76，并回到燃料箱。
位于空间68中并位于立管80上的是过滤器滤芯92。过滤器滤芯92一般包括过滤介质94，所述过滤介质作业以从通过未过滤入口72流入系统60的燃料中除去颗粒和碎屑。在流过介质94后，已过滤的燃料然后流过立管80中的已过滤端口96，由此进入干净燃料通道86并通过已过滤液体出口74离开以供发动机使用。
过滤器滤芯92包括在其上部的小排放孔98，所述排放孔允许空气78流入排放通道90并流入空气流通道84，以通过空气出口76离开系统60。排放孔98还允许少量的未过滤燃料通过，并经由排放通道90和空气流通道84然后经由空气出口76流回到燃料箱。
当过滤器滤芯92放置在立管80上时，它密封闭合立管80中的未过滤燃料出口88。当过滤器滤芯92从外壳62取出时，在移去盖64后，未过滤燃料出口被打开，允许外壳62的空间68中的任何燃料排放通过未过滤燃料出口88并流过空气出口76回到燃料箱。
C.示例滤芯，图7-14
现在参见图7-10，示出了可用于图6的系统60中的过滤器滤芯92的两个实施例。图7-10所示的过滤器滤芯92包括过滤器滤芯100(图7和8)以及过滤器滤芯101(图9和10)。过滤器滤芯100、101在结构上相同，不同之处在于长度。即，根据系统60的尺寸，会选择合适的过滤器滤芯100、101匹配入系统60。对于滤芯100、101的描述是相同的，会包括相同的附图标记，一般指代两个过滤器滤芯100、101，滤芯由附图标记92表示。
过滤器滤芯92包括第一过滤介质构造104。第一过滤介质构造104可以是许多不同类型的过滤介质，但一般优选是褶状介质105。褶状介质105形成管状延伸部，具有第一端106和相对的第二端107。管状构造可以是大体圆筒状，限定开口的内部空间108。
过滤器滤芯92还包括连接至第一端106的第一端板110以及连接至第二端107的第二端板112。
第一端板110可以在图8和10的透视图中看到。第一端板110具有大体圆形的外形，其中轴向表面114由环状周边缘116环绕。从轴向表面114伸出的是多个钩状突出部118。在一些实施例中，钩状突出部118可被构造成与盖64相互作用。
在第一端板110的轴向表面114的中心是大体闭合的表面120，所述表面限定小的空气排放孔122。排放孔122的直径不大于1cm，并且一般小于第一端板110的总体直径的10％。排放孔122允许容纳在盖64和外壳62之间的空气78通过流过排放通道90、空气流通道84并然后流过空气出口76的方式从系统60排出。
第二端板112可以在图8和10的透视图中看到。第二端板112大体是圆形的，其中轴向部分124由环状周边缘126环绕。
第二端板112的轴向部分124环绕开口孔128。内部轴向延伸缘130环绕开口孔128。在图7和图9的剖视图中，可以看到内缘130所包括的第一部分131是如何伸入内部空间108的以及内缘130所包括的第二部分132是如何背离过滤器滤芯92的其余部分轴向伸出的。
过滤器滤芯92包括垫圈134。垫圈134位于第一过滤介质构造104的第二端107处。一般，垫圈134用于密封闭合立管80上的未过滤出口88，当过滤器滤芯92从立管80移去时，垫圈134被从覆盖未过滤燃料出口88的位置移去，外壳62内任何未过滤的燃料可以从其流过，流入空气流通道84，并通过空气出口76离开。
垫圈134可以以许多不同的设置附接至过滤器滤芯92。在所示的示例中，垫圈134由垫圈支承136托住，所述垫圈支承由第二端板112的内缘130的第二部分132限定。垫圈支承136背离过滤器滤芯92的其余部分轴向延伸。垫圈134位于垫圈支承136的槽138内。在所示的示例中，垫圈134向内径向定向的设置在第二端板112的第二部分132和立管80的外侧壁82之间并抵靠第二端板112的第二部分132和立管80的外侧壁82。
过滤器滤芯92还包括内衬140。内衬140在第一端106和第二端107之间延伸并衬着第一过滤介质构造104的内部空间108。内衬140包括多孔部分142，其中液体被允许流过内衬140流向内部143；以及无孔部分144。无孔部分144不允许液体从其流过。
过滤器滤芯92还包括内板146。内板146与第一端板110和第二端板112的每一个都有间距。内板146沿着垂直于内衬140的中心纵轴的平面延伸，纵轴穿过第一端板110和第二端板112。在本实施例中，内板146大体平行于第一端板110和第二端板112。
在本实施例中，内板146相距于第一端板110比相距于第二端板112更近。内腔148被限定在第一端板110和内板146之间，其中内衬140的无孔部分144形成对腔148的环绕壁。无孔部分144在第一端板110和内板146之间延伸。
内板146限定伸过它的开口孔150。开口孔150与内腔148流体相通。内腔148被设置成在其中容纳空气。
根据本发明的原理，过滤器滤芯92包括管状芯152。管状芯152可动地定向在内衬140中。
管状芯152沿着纵轴可动地定向在第二端板112和内板146之间。如此，芯152是自由浮动的芯，沿着芯152的纵轴移动。
管状芯152具有第一端154和相对的第二端156。侧壁158在第一端154和第二端156之间延伸。
在许多示例实施例中，管状芯152包括销或突出部160。突出部160可以与芯152的其余部分形成为单一件。在其它实施例中，它可以是单独件。突出部160限定从其通过的开口流通道162。尽管许多实施例是可能的，在所示的示例中，突出部160从第一端154伸出并伸入芯152的内部空间164。芯152的第一端154是大体实心和无孔的，除了由突出部160限定的流体通道162外。芯152的第二端156是开口端。
如将在下文中进一步详细解释的，芯152是自由浮动的，在第一位置和密封位置之间可移动，其中在第一位置，芯152可以沿着芯152的纵轴移动；在密封位置，芯可移去地密封至内衬140。当芯152处于密封位置时，穿过突出部160的流体通道162通过内板146的孔150提供空气自内腔148向过滤器滤芯92的外部的空气流通道。
管状芯152包括密封件166。当芯152位于密封位置时，密封件166用于形成与内衬140的可释放密封。
在所示的示例实施例中，密封件166是向外径向定向的密封件167。向外径向密封件167可设置在邻近芯152的第一端154处，并且抵靠芯152的侧壁158。如在图7和图9中可见，向外径向密封件167环绕芯152的第一端154。
在许多实施例中，管状芯152包括第二过滤介质构造170。第二过滤介质构造170可以是不同类型的过滤介质，但当用于系统60用于燃料过滤器时，第二过滤介质构造170包括疏水性介质是便利的。疏水性介质排斥并阻止水渗透。如此，它有助于形成水滴以便聚结并通过重力作用滴落到过滤器滤芯92的底部。
在许多实施例中，芯152的侧壁158具有第二端156大于第一端154的锥形形状，但在其它结构中，芯152可以是直的圆柱形，而非锥形。当滤芯92安装在立管80上时，在过滤作业期间，芯152的第二端156和立管80之间形成燃料旁路172(图13)。侧壁158从第一端154到第二端156可以具有的拔模角度为0.25-3度之间，以限定锥形的侧壁158。
锥形的管状芯152包括多个优势。例如，所述形状可有助于在滤芯92被安装入外壳62时将立管80对准入芯152。芯152在第一端154处更窄，以有助于确保突出部160可以自我居中于立管80中并适当地接合。自我居中在立管80上会有助于在密封件166沿着内衬140的内壁接合相应的密封表面时适当地对准芯152的密封件166。
芯152的第二端156处是径向延伸的外凸缘174。外凸缘174具有对立管80的内径向间隙和对内衬140的外径向间隙。这两个间隙导致芯152的第二端156没有显著的接触，在完全安装时约束其自由度。相反，安装的接触点通过密封件166以及突出部160与立管80接合位于芯152的第一端154。这允许芯152具有更大的剩余自由以便自我对位在组件中并适应外壳62和立管80所需的未对准或组装公差。
突出部160中的流体通道162通过简单的盖64允许系统60从外壳62排出空气。被捕获的空气会阻止过滤器滤芯92的使用，导致滤芯92过早的结束使用寿命。
在过滤期间，空气78被引回到燃料箱，以便可以被从系统60除去。一旦准备好，来自第一过滤介质构造104的外部的未过滤燃料遵循与空气78相同的此路径，流过排放孔122、进入内腔148、通过突出部160中的流体通道162、进入空气流通道84并随后通过空气出口76流出。该未过滤的燃料通过突出部160中的流体路径不断的排放回燃料箱。芯152上由向外定向的密封件167形成的径向密封避免不断排放的未过滤燃料流过干净燃料过滤器通道86并流向发动机。
突出部160的自由端或顶端由硬材料制成，例如硬塑料。该突出部160当插入立管80内侧上的橡胶件180(图2-5)时径向密封。与立管80和突出部160的密封接合以及穿过突出部160的流体通道162的正确尺寸有助于控制回到燃料箱并避免阻挡发动机的燃料。
如前文所述，形成旁路172(图13)。发现这具有多个优势。例如，经常遇到的一个问题是使用疏水性介质/滤网作为从燃料除去水滴的最后分离机制可能取决于若干因素，其中之一是滤网上燃料流的面速度。滤网效能可能还取决于跨滤网的压差。降低压差可增大滤网的水分离效能。通过使用旁路172，降低了对第二过滤介质构造170的面速度，并且降低了跨第二过滤介质构造170的压差。降低面速度和压差观察到的优势超过使限制量的燃料绕过第二过滤介质构造170的任何效应。旁路172有助于控制从过滤器滤芯92排出的聚结水滴大小的分布。
现在参见图11-14。图11和图14示出过滤器滤芯92，其中管状芯152处于第一位置，准备好安装或置于立管80上。如图11和图14中可见，密封件166沿着内衬140的内壁背离密封表面178，其恰好邻近内板146。
图12示出了将过滤器滤芯92置于立管80上的第一步骤。过滤器滤芯92置于立管80上并在内部空间68中，所述内部空间68是外壳62内的过滤器滤芯空间。为清楚起见，图12和图13省略了外壳62。
随着过滤器滤芯92降落在立管80上，最终突出部160会接合立管80的内部中的橡胶件180(图2-5)。这随后会导致管状芯152从自第二端板112的方向朝向内板146的方向在内衬140中轴向移动。
最终，管状芯152上的密封件166会接触内衬140的密封表面178，而管状芯152的第一端154可能紧靠或接合内板146。随后在密封件166和内衬的密封表面178之间形成密封，并且管状芯152可移去的固定在密封位置(图13)。
当芯152位于图13的密封位置，突出部160的流体通道162与内板146中的开口孔150对准。突出部160与立管80中的空气流通道84接合，以提供空气78和过滤器滤芯92的内腔148中的空气向过滤器滤芯92的外部(例如，向燃料箱)的空气流通道。
通过比较图12和图13，可以看到安装过滤器滤芯92的方法的部分是如何包括形成过滤器滤芯92上的垫圈134和立管80之间的密封的。
当过滤器滤芯安装在立管80上时，如图13所示，突出部160会接合阀组件50并使阀球54从图2的位置移动到图5的位置。这打开了立管80中的干净燃料流通道86，并且在突出部160中的流体通道162和立管80中的空气流通道84之间建立空气流路经。
过滤燃料的方法可以包括使用安装在立管80上在过滤器外壳62中的过滤器滤芯92，以及允许一些燃料绕过芯152的第二端156和立管80之间的管状芯152。
D.示例滤芯，图15-18；以及系统，图19&20
现在参见图15-18，示出了过滤器滤芯202的另两个实施例。过滤器滤芯202可用于类似于图6所示的系统302中，但有差异。例如，其中使用滤芯202的系统302包括外壳362，具有外壳主体364，所述外壳主体具有侧壁366和端壁368，限定过滤器滤芯空间370以在其中容纳滤芯202。立管372从端壁368伸入过滤器滤芯空间370。过滤器滤芯202可以安装在立管上。
图15和图16示出的过滤器滤芯以附图标记200示出，而图17和图18示出的过滤器滤芯以附图标记201示出。过滤器滤芯200、201在结构上相同，不同点在于长度和宽度。即，取决于其中使用过滤器滤芯200、201的系统的尺寸，会选定合适的过滤器滤芯200、201以匹配在系统中。对于滤芯200、201的描述是相同的，并会包括相同的附图标记。对于过滤器滤芯200、201的通用附图标记会用附图标记202表示。
过滤器滤芯202包括第一过滤介质构造204。第一过滤介质构造204可以是许多不同类型的过滤介质，但一般是褶状介质205。褶状介质205形成具有第一端206和相对的第二端207的管状延伸部。管状构造可以是大体圆筒状，限定开口的内部空间208。
过滤器滤芯202限定中心纵轴209。中心轴209在滤芯202中居中并在第一过滤介质构造204中居中。如将在下文进一步解释的，在示例实施例中，其上套有过滤器滤芯202的立管372会是离轴的。也就是说，立管372的中心纵轴374不会与轴209共线(图19)。
过滤器滤芯202还包括连接至第一端206的第一端板210以及连接至第二端207的第二端板212。
第一端板210在图16和图18的透视图中可见。第一端板210具有大体圆形的外形，并且在中心部分具有缩进部分214。一般，第一端板210是闭合表面，但在缩进部分214的中心是小孔结构216，包括一个或多个通孔和呃逆阀(burp valve)装置218。呃逆阀装置218包括伞状呃逆阀219和护罩220(图15和17)。
孔结构216和呃逆阀装置218允许容纳在外壳的盖(例如盖64)和外壳62之间的空气通过流过呃逆阀装置218的方式从系统排出。
第二端板212大体是圆形的，具有轴向部分224。轴向部分224环绕开口孔226。轴向部分224限定径向凹入部228，用于容纳密封件230。
在本示例实施例中，径向凹入部228向外延伸，使得密封件230形成径向向外延伸的密封件。在其它实施例中，径向凹入部228和密封件230可以是径向向内延伸。
过滤器滤芯202还包括内衬240。内衬240在第一端206和第二端207之间延伸并且衬着第一过滤介质构造204的内部空间208。一般，内衬240是多孔的，以允许穿过第一介质构造204的液体流过流向内部242。
参见图15和图17，内衬240包括具有第一内径的第一部分244。第一部分244接合抵靠并邻近第二端板212。
内衬240还包括具有第二内径的第二部分246。第二内径小于第一部分244的第一内径。第二部分246在轴向上与第二端板212间隔开，使得第一部分244在轴向上位于第二部分246和第二端板212之间。
可以看到如何在过滤器滤芯202的相对端存在类似的结构，包括邻近第一端板210的第三部分248。第三部分248的直径大于第二部分246的直径。第二部分246沿过滤器滤芯202的长度的大部分延伸，并且在轴向上通过相应的第三部分248和第一部分244与第一端板210和第二端板212的每一个间隔开。
根据本发明的原理，过滤器滤芯202包括管状芯252。管状芯252可动地定向在内衬240中。管状芯252可以在内衬240中纵向移动。如此，芯252是自由浮动的芯。
管状芯252具有第一端254和相对的第二端256。侧壁258在第一端254和第二端256之间延伸。
管状芯252包括第二过滤介质构造260。第二过滤介质构造260可以是不同类型的过滤介质，但使第二过滤介质构造260包括疏水性介质通常是便利的。疏水性介质会排斥和阻止水渗透。如此，它会有助于形成水滴以便聚结并通过重力作用滴落到过滤器滤芯202的底部。
管状芯252包括向外径向定向的凸缘262，邻近芯252的第二端256。尽管在此处示出为凸缘262，应当理解，凸缘262可以是分段，使得它们是分开的脚部。
凸缘262具有外径，小于内衬240的第一部分244的第一内径。凸缘262的外径也大于内衬240的第二部分246的第二内径。管状芯252设置在内衬240中，使得凸缘262位于第二端板212和内衬240的第二部分246之间。在本实施例中，第二端板212具有内部轴向延伸壁213，伸入过滤器滤芯202的内部并在内衬240的第一部分244中。轴向延伸部213的外径小于凸缘262的外径。
从图15-17可以看到，凸缘是如何在内衬240的第一部分244中可移动的，但受限制在第二端板212的轴向延伸部213和内衬240的第二部分246之间并接合抵靠第二端板212的轴向延伸部213和内衬240的第二部分246沿轴向运动。尤其是，内衬240的第二部分246具有轴向表面264，朝向并面向第二端板212。轴向表面264形成芯252的移动的上限部分。
芯252的侧壁258具有第二端256大于第一端254的锥形。由于管状芯252的形状，当滤芯202安装在立管372上时，在过滤作业期间，在芯252的第二端256和立管372之间形成类似于图13的附图标记172所示的燃料旁路380(图20)。侧壁258从第一端254到第二端256的拔模角度为0.25-3°之间，以限定侧壁258的锥形。
侧壁258和立管372之间形成的旁路380具有多个优势。这些优势在上文结合图13的实施例进行了讨论，并且适用于图15-17所示的过滤器滤芯202。
过滤器滤芯202还包括有孔的外缠绕层270。外缠绕层270覆盖第一过滤介质构造204并从第一端板210延伸至第二端板212。如在图16和图18可见，外缠绕层270包括实心无孔的部分272，自第一端板210延伸的距离为过滤器滤芯202的长度的至少25％。长度通常小于过滤器滤芯202的长度的50％，并可以在过滤器滤芯202的长度的30-40％之间。外缠绕层270还包括有孔部分274，从实心无孔的部分272延伸至第二端板212。
如上文所述，在使用过滤器滤芯202的系统中，立管372具有中心纵轴374，不与过滤器滤芯202的纵轴209对准或共线。当过滤器滤芯202安装在系统302中时，过滤器滤芯202置于立管372上并且在外壳362的过滤器滤芯空间370中，以将在立管372上的管状芯252移入离轴位置，不与过滤器滤芯202的中心纵轴209共线。参见图20。这会移动凸缘262从接合抵靠第二端板212的轴向延伸部213的位置进入接合抵靠内衬240的第二部分246的轴向表面264。即，径向定向的凸缘262会在轴向表面264接合抵靠内衬240。这也会确保芯252不接合抵靠和干涉呃逆阀装置218。芯252可以自由浮动以适应外壳362和立管372的不对称。对于安装不需要特殊时序。
E.图21和图22的实施例
图21和图22示出了可用于图6和图19的系统中的过滤器和芯的可替换实施例。在图21和图22中，使用了管状芯352，类似于芯252，但没有径向定向的凸缘262。这允许芯352穿过过滤器滤芯92、202的第二端板112、212。可以理解，芯352和过滤器滤芯92、202是完全独立和可分离部件。
图21示出了套件400以及用于提供过滤器组件的方法的步骤。在步骤1，提供具有芯352和过滤器滤芯92、202的套件400。在可替换的方法中，分别提供芯352和滤芯92、202。芯352可如上文对芯252那样构造，但没有凸缘262。它具有介质，例如疏水性介质460。
在步骤2，芯352被设置或定向在外壳402的立管80、372上。安装芯352的人可以独立地手动并目测对准这些部件。
在步骤3，过滤器滤芯92、202被设置或定向在芯的顶部上并在外壳402的立管80、372上。这允许安装者独立地手动并目测对准过滤器滤芯92、202。
在步骤4，在准备好系统之前，通过安装并紧固维修盖406闭合外壳402。
上文代表示例原理。使用这些原理可以获得许多实施例。

Claims (44)

1.一种过滤器滤芯，包括：
(a)第一过滤介质构造，所述第一过滤介质构造限定内部空间，并具有第一端和第二端；
(b)第一端板，所述第一端板连接至第一端；
(c)第二端板，所述第二端板连接至第二端；
(d)内衬，所述内衬在第一端和第二端之间延伸并且衬着第一过滤介质构造的内部空间；
(e)管状芯，所述管状芯在内衬中并包括相对的第一和第二端，其中第二过滤介质构造的侧壁在相对的第一和第二端之间延伸；
其中，当过滤器滤芯安装在立管上时，在管状芯的第二端和立管之间形成燃料旁路。
2.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中第二过滤介质构造包括疏水性介质。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的过滤器滤芯，其中管状芯的侧壁具有锥形，其中第二端在直径上大于第一端。
4.根据权利要求3所述的过滤器滤芯，其中管状芯的侧壁具有的拔模角度为0.25-3度之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的过滤器滤芯，其中管状芯具有突出部，与芯形成为单一件；突出部限定通过其中的流体通道。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的过滤器滤芯，其中管状芯可动地定向在内衬中，并且管状芯自第一位置自由浮动，在第一位置管状芯可以沿着管状芯的纵轴移动；以及密封位置，在密封位置管状芯密封至内衬。
7.根据权利要求6所述的过滤器滤芯，其中管状芯包括密封件，与内衬形成密封。
8.根据权利要求7所述的过滤器滤芯，其中密封件是向外径向定向的密封件。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的过滤器滤芯，还包括：
(a)内板，与第一端板和第二端板的每一个间隔开，沿着垂直于内衬的中心纵轴的平面延伸；
(i)内板中具有开口孔；
(ii)内衬在第一端板和内板之间是无孔的，并限定内腔，所述内腔被构造成容纳空气。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的过滤器滤芯，还包括垫圈，所述垫圈位于第一过滤介质构造的第二端。
11.根据权利要求10所述的过滤器滤芯，其中第二端板具有在轴向上背离过滤器滤芯的其余部分延伸的垫圈支承，并且垫圈被设置在垫圈支承的槽中。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的过滤器滤芯，其中垫圈是向内径向定向的。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的过滤器滤芯，其中第一端板具有空气排放孔。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的过滤器滤芯，其中内衬包括具有第一内径的第一部分，邻近第二端板，以及具有小于第一内径的第二内径的第二部分；第二部分在轴向上与第二端板间隔开，其间具有第一部分。
15.根据权利要求14所述的过滤器滤芯，其中管状芯包括邻近芯的第二端的径向定向的凸缘；凸缘具有的外径：(i)小于内衬的第一部分的第一内径；并(ii)大于内衬的第二部分的第二内径；并且其中管状芯在内衬中轴向和径向可移动，并通过凸缘接合抵靠第二端板或内衬的第二部分在移动上受限。
16.根据权利要求1-4、14-15中任一项所述的过滤器滤芯，其中第二端板上包括径向的密封件。
17.根据权利要求16所述的过滤器滤芯，其中径向的密封件是向外定向的。
18.根据权利要求1-4、14-17中任一项所述的过滤器滤芯，还包括有孔的外缠绕层，覆盖第一过滤介质并从第一端板延伸至第二端板。
19.根据权利要求18所述的过滤器滤芯，其中有孔的外缠绕层包括：
(a)实心无孔部分，自第一端板延伸的距离为过滤器滤芯的长度的至少25％；和
(b)有孔部分，自无孔部分延伸至第二端板。
20.根据权利要求1-4、14-19中任一项所述的过滤器滤芯，其中第一端板包括呃逆阀装置。
21.根据权利要求1-14中任一项所述的过滤器滤芯，其中管状芯和过滤器滤芯的其余部分是独立可分离的。
22.一种过滤器外壳和如权利要求3和权利要求6-20中任一项所述的过滤器滤芯的组合，包括：
(a)过滤器外壳，具有外壳主体，所述外壳主体具有侧壁和端壁限定过滤器滤芯空间，立管，所述立管从端壁沿着纵轴伸入过滤器滤芯空间，立管包括空气流通道，并且立管中的至少一个开口使空气流通道与过滤器滤芯空间相通；和
(b)过滤器滤芯，被设置成置于过滤器滤芯空间中；其中突出部与立管中至少一个开口的接合提供了空气向过滤器滤芯外部的空气流通道。
23.一种过滤器滤芯，包括：
(a)第一过滤介质构造，所述第一过滤介质构造限定内部空间，并具有第一端和第二端；
(b)第一端板，连接至第一端；
(c)第二端板，连接至第二端；
(d)内衬，在第一端和第二端之间延伸并且衬着第一过滤介质构造的内部空间；
(e)内板，与第一端板和第二端板的每一个间隔开，沿着垂直于内衬的中心纵轴的平面延伸；
(i)内板中具有开口孔；
(ii)内衬在第一端板和内板之间无孔并限定内腔，所述内腔被构造成容纳空气；
(f)管状芯，可动地定向在内衬中，并具有突出部；
(i)芯可动地沿着纵轴定向在第二端板和内板之间；
(ii)突出部限定从其通过的流体通道；
(iii)芯是自由浮动的并且从第一位置可移动，其中在第一位置芯可以沿着芯的纵轴移动，以及密封位置，其中在密封位置芯密封至内衬；和
其中在密封位置，穿过突出部的流体通道提供内腔中的空气向过滤器滤芯外部的空气流通道。
24.根据权利要求23所述的过滤器滤芯，其中管状芯包括第二过滤介质构造。
25.根据权利要求24所述的过滤器滤芯，其中第二过滤介质构造包括疏水性介质。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的过滤器滤芯，其中管状芯包括密封件，与内衬形成密封。
27.根据权利要求26所述的过滤器滤芯，其中密封件是向外径向定向的密封件。
28.根据权利要求23-26中任一项所述的过滤器滤芯，其中管状芯具有相对的第一端和第二端；
(a)芯的第一端具有突出部，从第一端伸出并伸入芯的内部；
(b)芯的第二端是开口端。
29.根据权利要求28所述的过滤器滤芯，其中密封件是向外径向定向的密封件，环绕芯的第一端。
30.根据权利要求28-29中任一项所述的过滤器滤芯，其中管状芯包括侧壁，在芯的第一端和芯的第二端之间延伸；侧壁具有芯的第二端大于芯的第一端的锥形。
31.根据权利要求30所述的过滤器滤芯，其中当过滤器滤芯安装在立管上时，在芯的第二端和立管之间形成燃料旁路。
32.根据权利要求23-31中任一项所述的过滤器滤芯，还包括垫圈，位于第一过滤介质构造的第二端。
33.根据权利要求32所述的过滤器滤芯，其中第二端板具有垫圈支承，在轴向上背离过滤器滤芯的其余部分延伸，并且垫圈被设置在垫圈支承的槽中。
34.根据权利要求32-33中任一项所述的过滤器滤芯，其中垫圈是向内径向定向的。
35.根据权利要求23-34中任一项所述的过滤器滤芯，其中第一端板具有空气排放孔。
36.根据权利要求23-35中任一项所述的过滤器滤芯，其中突出部与芯形成为单一件。
37.一种过滤器外壳和如权利要求23-36中任一项所述的过滤器滤芯的组合，包括：
(a)过滤器外壳，具有外壳主体，所述外壳主体具有侧壁和端壁，限定过滤器滤芯空间，立管，所述立管从端壁沿着纵轴伸入过滤器滤芯空间，立管包括空气流通道，并且立管中的至少一个开口使空气流通道与过滤器滤芯空间相通；
(b)过滤器滤芯，被设置成置于过滤器滤芯空间中；其中突出部与立管中至少一个开口的接合提供了空气向过滤器滤芯外部的空气流通道。
38.一种将过滤器滤芯安装入过滤器组件的方法，所述方法包括：
(a)提供过滤器外壳，所述过滤器外壳具有外壳主体，所述外壳主体具有侧壁和端壁，限定过滤器滤芯空间，立管，所述立管从端壁沿着纵轴伸入过滤器滤芯空间，立管包括空气流通道，并且立管中的至少一个开口使空气流通道与过滤器滤芯空间相通；
(b)提供如权利要求1或23中任一项所述的过滤器滤芯；
(c)将过滤器滤芯置于立管上并放置在过滤器滤芯空间中，将芯从第一位置移至密封位置；和
(d)将穿过突出部的流体通道与内板中的孔对准并将突出部与立管中的至少一个开口接合以提供过滤器滤芯的内腔中的空气向过滤器滤芯的外部的空气流通道。
39.根据权利要求38所述的方法，还包括在过滤器滤芯上的垫圈和立管之间形成密封。
40.一种过滤燃料的方法，包括：
(a)提供如权利要求1-21和23-36中任一项所述的过滤器滤芯，安装在立管上在过滤器外壳中；和
(b)允许一些燃料绕过芯的第二端和立管之间的管状芯。
41.一种将过滤器滤芯安装入过滤器组件的方法，所述方法包括：
(a)提供过滤器外壳，所述过滤器外壳具有外壳主体，所述外壳主体具有侧壁和端壁，限定过滤器滤芯空间，立管，所述立管从端壁伸入过滤器滤芯空间；
(b)提供如权利要求1-21中任一项所述的过滤器滤芯；所述过滤器滤芯具有中心纵轴；和
(c)将过滤器滤芯设置在立管上并置于过滤器滤芯空间中，将管状芯移入立管上的离轴位置，不与过滤器滤芯的中心纵轴共线。
42.根据权利要求41所述的方法，其中：
(a)管状芯包括邻近芯的第二端的径向凸缘；和
(b)设置过滤器滤芯的步骤包括移动管状芯直到径向凸缘接合抵靠内衬。
43.根据权利要求41所述的方法，其中设置过滤器滤芯在立管上的步骤包括：
(a)第一，设置管状芯在立管上；和
(b)第二，独立于管状芯，设置过滤器滤芯在管状芯上并在立管上。
44.一种套件，包括：
(a)过滤器滤芯，包括：
(i)第一过滤介质构造，限定内部空间，并具有第一端和第二端；
(ii)第一端板，连接至第一端；
(iii)第二端板，连接至第二端；和
(iv)内衬，在第一端和第二端之间延伸并且衬着第一过滤介质构造的内部空间；和
(b)管状芯，所述管状芯的大小匹配在内衬中，并且包括相对的第一端和第二端，其中第二过滤介质构造的侧壁在其间延伸。
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