CN114642925B - 具有稳定轮廓的椭圆形密封件 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及具有稳定轮廓的椭圆形密封件。一种过滤元件包括第一端板、第二端板、安装在第一端板和第二端板之间的过滤介质以及具有椭圆形轮廓的密封构件，第一端板包括允许工作流体流入或流出过滤介质的开口，过滤介质允许工作流体通过过滤介质被过滤，密封构件设置在第一端板上并且被构造成用过滤器壳体密封，密封构件包括内周边和外周边，外周边包括多个向外弯曲的表面。

Description

具有稳定轮廓的椭圆形密封件
本申请是申请日为2018年12月5日，申请号为201880086455.6，发明名称为“具有稳定轮廓的椭圆形密封件”的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年12月8日提交的第62/596,371号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于与内燃发动机系统或类似物一起使用的过滤系统。
背景技术
空气过滤器组件包括插入空气过滤器壳体并相对于空气过滤器壳体密封的过滤元件。当使用具有非圆形密封区域的空气过滤器组件时，可能难以确定密封构件与相应密封界面的正确对准，以确保围绕密封构件周边的均匀的压缩或接触压力。此外，可能发生振动和翘曲或尺寸变化，因此也可能导致密封构件和密封界面的扭曲和/或错位。如果密封构件相对于密封界面未对准，则均匀的密封压缩以及因此密封完整性可能受到损害。
发明内容
本发明的一个实施例涉及一种过滤器组件。过滤器组件包括过滤元件和具有椭圆形轮廓的密封构件，过滤元件包括安装在第一端板和第二端板之间的过滤介质。第一端板包括允许流体流入或流出过滤介质的开口。过滤介质允许工作流体通过过滤介质被过滤。密封构件安装在第一端板上，并被配置为与过滤器壳体密封。密封构件包括内周边和外周边，外周边包括多个向外弯曲的表面。
本发明的另一实施例涉及一种过滤器组件。该过滤器组件包括过滤元件和具有椭圆形轮廓的密封构件，过滤元件包括安装在第一端板和第二端板之间的过滤介质。第一端板包括允许流体流入或流出过滤介质的开口。过滤介质允许工作流体通过过滤介质被过滤。密封构件安装在第一端板上，并被配置为与过滤器壳体密封。密封构件包括内周边和外周边，外周边包括多个向内弯曲的表面。
另一实施例涉及一种过滤器组件，该过滤器组件包括过滤器壳体和过滤元件。过滤器壳体包括包围过滤器壳体内的开口的凸台。过滤元件可释放地安装在过滤器壳体内。过滤元件包括第一端板、第二端板和安装在第一端板和第二端板之间的过滤介质。第一端板包括允许工作流体流入或流出过滤介质的开口。过滤介质允许工作流体通过过滤介质被过滤。具有椭圆形轮廓的密封构件设置在第一端板上，并被配置为与过滤器壳体密封。密封构件包括周边，该周边包括偏离椭圆形轮廓的多个弯曲表面。当过滤元件安装在过滤器壳体内时，密封构件与凸台的表面接合。密封构件与凸台表面的接合提供了过滤元件和过滤器壳体之间的密封。
另一实施例涉及一种过滤元件，该过滤元件包括：
第一端板；
第二端板；
过滤介质，其安装在所述第一端板和所述第二端板之间，所述第一端板包括允许工作流体流入或流出所述过滤介质的开口，所述过滤介质允许所述工作流体通过所述过滤介质过滤；以及
密封构件，其具有椭圆形轮廓，设置在所述第一端板上，并且被配置为与过滤器壳体密封，所述密封构件包括内周边和外周边，所述外周边包括多个向外弯曲的表面。
在一些实施例中，所述密封构件还包括形成在其内周边上的多个缺口，所述多个缺口从所述密封构件的端部表面嵌入。
在一些实施例中，所述向外弯曲的表面关于沿着所述密封构件的所述椭圆形轮廓的长轴形成的纵向轴线对称地定位。
在一些实施例中，所述向外弯曲的表面关于沿着所述密封构件的所述椭圆形轮廓的短轴形成的横向轴线对称地定位。
在一些实施例中，所述密封构件的所述外周边还包括多个向内弯曲的表面。
在一些实施例中，所述向外弯曲的表面和所述向内弯曲的表面关于沿着所述密封构件的所述椭圆形轮廓的长轴形成的纵向轴线对称地定位。
在一些实施例中，所述向外弯曲的表面和所述向内弯曲的表面关于沿着所述密封构件的所述椭圆形轮廓的短轴形成的横向轴线对称地定位。
另一实施例涉及一种过滤元件，该过滤元件包括：
第一端板；
第二端板；
过滤介质，其安装在所述第一端板和所述第二端板之间，所述第一端板包括允许工作流体流入或流出所述过滤介质的开口，所述过滤介质允许所述工作流体通过所述过滤介质过滤；以及
密封构件，其具有椭圆形轮廓，设置在所述第一端板上，并且被配置为与过滤器壳体密封，所述密封构件包括内周边和外周边，所述外周边包括多个向内弯曲的表面。
在一些实施例中，所述密封构件还包括形成在内周边上的多个缺口，所述多个缺口从所述密封构件的端部表面嵌入。
在一些实施例中，所述向内弯曲的表面关于沿着所述密封构件的所述椭圆形轮廓的长轴形成的纵向轴线对称地定位。
在一些实施例中，所述向内弯曲的表面关于沿着所述密封构件的所述椭圆形轮廓的短轴形成的横向轴线对称地定位。
在一些实施例中，所述密封构件的所述外周边还包括多个向外弯曲的表面。
在一些实施例中，所述向外弯曲表面和所述向内弯曲表面关于沿着所述密封构件的所述椭圆形轮廓的长轴形成的纵向轴线对称地定位。
在一些实施例中，所述向外弯曲的表面和所述向内弯曲的表面关于沿着所述密封构件的所述椭圆形轮廓的短轴形成的横向轴线对称地定位。
另一实施例涉及一种过滤器组件，该过滤器组件包括：
过滤器壳体，其包括包围所述过滤器壳体内的开口的凸台；以及
过滤元件，其可释放地安装在所述过滤器壳体内，所述过滤元件包括：
第一端板；
第二端板；
过滤介质，其安装在所述第一端板和所述第二端板之间，所述第一端板包括允许工作流体流入或流出所述过滤介质的开口，所述过滤介质允许所述工作流体通过所述过滤介质过滤；以及
密封构件，其具有椭圆形轮廓，设置在所述第一端板上，并被配置为与所述过滤器壳体密封，所述密封构件包括周边，所述周边包括偏离所述椭圆形轮廓的多个弯曲表面，当所述过滤元件安装在所述过滤器壳体内时，所述密封构件与所述凸台的表面接合，所述密封构件与所述凸台的表面的接合提供了所述过滤元件和所述过滤器壳体之间的密封。
在一些实施例中，所述多个弯曲表面相对于所述椭圆形轮廓向内弯曲。
在一些实施例中，所述多个弯曲表面相对于所述椭圆形轮廓向外弯曲。
在一些实施例中，所述多个弯曲表面包括向内弯曲表面和向外弯曲表面。
在一些实施例中，所述多个弯曲表面位于所述密封构件的外周边上，并且其中当所述过滤元件安装在所述过滤器壳体内时，所述密封构件与所述凸台的内表面接合。
在一些实施例中，所述多个弯曲表面关于所述密封构件的轴线对称地定位。
根据结合附图时进行的以下的详细描述，这些和其他的特征连同其组织和操作的方式将变得明显，其中在所有的下文描述的若干个附图中，相似的元件具有相似的标记。
附图说明
图1示出了根据示例性实施例的过滤元件的透视图。
图2示出了图1的过滤元件的端视图。
图3示出了用于与图1的过滤元件一起使用的端盖的透视图，该端盖具有从其延伸出的密封构件。
图4示出了根据另一实施例的过滤元件的透视图。
图5示出了图4的过滤元件的端视图。
图6示出了用于与图4的过滤元件一起使用的端盖的透视图，该端盖具有从其延伸出的密封构件。
图7示出了根据另一实施例的用于与过滤元件一起使用的密封构件轮廓的示意图。
图8示出了根据另一实施例的用于与过滤元件一起使用的密封构件轮廓的示意图。
图9示出了根据另一实施例的用于与过滤元件一起使用的密封构件轮廓的示意图。
图10示出了根据另一实施例的用于与过滤元件一起使用的密封构件轮廓的示意图。
图11示出了根据另一实施例的过滤元件，其与过滤器壳体的安装部件分离。
图12是图11的安装部件的俯视图。
具体实施方式
总体参照附图，示出了一种在过滤器和壳体之间包括独特密封构造的过滤器组件。在过滤器的一端和壳体的配合头或部件的一端之间提供密封界面。过滤器具有成椭圆形的轮廓的突起，在其外周边围绕有垫圈。对于配合部件，壳体具有带凸台的部分，该凸台具有成椭圆形的轮廓以抵靠过滤器的突起密封。在此描述的密封界面可以提供键接特征，该键接特征可以有助于确保保持围绕密封构件周边的一致的接触压力。密封界面还有助于确保安装正确的过滤器，并可有助于简化安装。
参考图1，示出了根据一个实施例的过滤元件。过滤元件100安装在过滤器壳体(未示出)中。过滤元件100包括被配置用于过滤工作流体的过滤介质102。过滤介质102安装在第一端板104和第二端板106之间。如本文所使用的，术语“端板”应被广义地解释为涵盖各种布置。例如，端板104、106可以包括位于过滤介质102的端部处的模制聚氨酯结构以及单独形成然后物理联接到过滤介质102的其他结构。第一端板104包括允许流体流入或流出过滤介质102的开口108。
第一端板104包括主表面(未示出)，该主表面包括具有从主表面向外突出的椭圆形形状轮廓的定位桩(spud)(未示出)。定位桩包围开口108。具有椭圆形轮廓的密封构件112围绕定位桩的外部表面设置。密封构件112是呈椭圆形形状的垫圈。如本文进一步描述的，椭圆形轮廓界定了大致椭圆形的形状，沿着其周边具有向内和向外弯曲的形状。椭圆形轮廓包括在椭圆形轮廓中心相交的长轴和短轴。长轴被定义为穿过密封构件112的椭圆形轮廓的中心和两个焦点的线段，长轴的端部在周边的最宽点处。短轴被定义为垂直于长轴延伸并穿过密封构件112的椭圆形轮廓的中心的线段。密封构件112包括纵向轴线120和横向轴线110(如图2所示)。纵向轴线120沿着密封构件112的椭圆形轮廓的长轴延伸并延伸超出长轴。横向轴线110沿着密封构件112的短轴延伸并超出短轴。在一个实施例中，密封构件112是滑套式垫圈(slip-on gasket)，其可以通过密封构件112和定位桩之间的过盈配合附接到定位桩。在其他实施例中，密封构件112包覆成型在定位桩上。密封构件112由能够在过滤元件100和过滤器壳体之间形成密封的弹性和柔性材料制成。
过滤元件100可释放地容纳在过滤器壳体内。过滤元件100在轴向方向插入以安装在过滤器壳体上。过滤器壳体具有安装部件，该安装部件包括包围过滤器壳体中的开口的凸台。当过滤元件100连接到过滤器壳体时，过滤器壳体中的开口与过滤元件100的第一端板104的开口108流体连通。凸台与定位桩配合并抵靠密封构件112密封。如图3所示，密封构件112包括基部表面123、端部表面125和外周边114，外周边114包括从基部表面123延伸至端部表面125的密封表面116。密封表面116被构造成与凸台的内表面相接。密封构件112因此在过滤元件100和过滤器壳体之间提供密封界面。密封界面在过滤元件的脏侧和干净侧之间提供密封。例如，在使用中，当定位桩插入凸台时，过滤元件100连接到过滤器壳体，使得凸台包围定位桩和密封构件112。过滤器壳体上的凸台的尺寸被特别设计成确保与过滤元件100上的密封构件112的密封能力。
参照图2和图3，分别示出了密封构件112的端视图和透视图。密封构件112提供了形成在外周边114上的波状外形的轮廓(contoured profile)，以确保密封构件112与形成在过滤器壳体上的凸台中的相应密封界面的正确对准。波状外形的轮廓包括多个向外弯曲的表面118，这些向外弯曲的表面关于密封构件112的纵向轴线120和横向轴线110(如图2所示)中的一个或两个对称地定中。在其他实施例中，密封构件112仅包括一个向外弯曲的表面118。在其他实施例中，向外弯曲的表面118不关于纵向轴线120和/或横向轴线110对称。为了保持均匀的密封横截面，密封构件112在其内周边115上还包括相应的向外弯曲的表面，使得密封构件112的厚度始终一致。在其他实施例中，密封构件112在内周边115上不包括相应的向外弯曲的表面。
在一组特定的实施方式中，向外弯曲的表面118沿着外周边114延伸大约15毫米(mm)和30毫米(mm)之间的长度，并且更一般地，延伸不小于10mm且不大于50mm的长度。在其他实施例中，向外弯曲的表面118可以在该范围之外延伸。向外弯曲的表面118可以在基本椭圆或椭圆形状的内侧或外侧具有大约在10mm和20mm之间的深度，并且更一般地具有不小于5mm且不大于25mm的深度。在其他实施例中，向外弯曲的表面118具有在该范围之外的长度。尽管未示出，过滤器壳体上的凸台包括相应成形的向内弯曲的表面，以与密封构件112的向外弯曲的表面118配合。
密封构件112还包括形成在内周边115上的缺口124。缺口124从密封构件112的端部表面125嵌入。缺口124产生间隙，以避免过滤器组件中的流动干扰或褶皱深度减小。
参考图4，示出了根据另一实施例的过滤元件。过滤元件200安装在过滤器壳体(未示出)内。过滤元件200包括被配置用于过滤工作流体的过滤介质202。过滤介质202安装在第一端板204和第二端板206之间。第一端板204包括允许流体流入或流出过滤介质202的开口208。
第一端板204包括主表面(未示出)，该主表面包括从主表面向外突出的定位桩(未示出)。定位桩包围开口208。密封构件212围绕定位桩的外部表面设置。密封构件212是成椭圆形的垫圈。如本文进一步描述的，椭圆形轮廓包括大致椭圆形的形状，沿着其周边具有向内和向外弯曲的形状。椭圆形状包括在椭圆的中心相交的长轴和短轴。长轴被定义为穿过椭圆的中心和两个焦点的线段，长轴的端部在周边的最宽点处。短轴定义为垂直于长轴并穿过椭圆形状中心的线段。密封构件212包括纵向轴线220和横向轴线210(如图5所示)。纵向轴线220沿着密封构件212的椭圆形轮廓的长轴延伸并超出长轴。横向轴线210沿着密封构件212的椭圆形轮廓的短轴延伸并超出短轴。在一个实施例中，密封构件212是滑套式垫圈，其可以通过密封构件212和定位桩之间的过盈配合附接到定位桩。在其他实施例中，密封构件212包覆成型到定位桩上。密封构件212由能够在过滤元件200和过滤器壳体之间形成密封的弹性和柔性材料制成。
过滤元件200可释放地容纳在过滤器壳体内。过滤元件200在轴向方向插入以安装到过滤器壳体上。过滤器壳体具有安装部件，该安装部件包括包围过滤器壳体中的开口的凸台。当过滤元件200连接到过滤器壳体时，过滤器壳体中的开口与过滤元件200的第一端板204的开口208流体连通。凸台与定位桩配合并抵靠密封构件212密封。如图6所示，密封构件212包括基部表面223、端部表面225和外周边214，外周边214包括从基部表面223延伸至端部表面225的密封表面216。密封表面216被构造成与凸台的内表面相接。密封构件212因此在过滤元件200和过滤器壳体之间提供密封界面。密封界面在过滤元件的脏侧和干净侧之间提供密封。例如，在使用中，当定位桩插入凸台中时，过滤元件200连接到过滤器壳体，使得凸台包围定位桩和密封构件212。过滤器壳体上的凸台的尺寸被特别设计成确保与过滤元件200上的密封构件212的密封能力。
参照图5和图6，分别示出了密封构件212的端视图和透视图。密封构件212提供了形成在外周边214上的波状外形的轮廓，以确保密封构件212和形成在过滤器壳体上的凸台中的相应密封界面的正确对准。波状外形的轮廓包括多个向外弯曲的表面218，这些向外弯曲的表面关于密封构件212的纵向轴线220和横向轴线210(如图5所示)中的一个或两个对称地定中。在其他实施例中，密封构件212仅包括一个向外弯曲的表面218。在其他实施例中，向外弯曲的表面218不关于纵向轴线220和/或横向轴线210对称。为了沿着密封构件212的周边保持均匀的密封横截面，密封构件212在其内周边215上也包括相应的向外弯曲的表面，使得密封构件212的厚度始终一致。在其他实施例中，密封构件212在内周边215上不包括相应的向外弯曲的表面。
密封构件212的波状外形的轮廓还包括多个向内弯曲的表面226，这些向内弯曲的表面关于密封构件212的纵向轴线220和横向轴线210(如图5所示)中的一个或两个对称地定中。在其他实施例中，密封构件212仅包括一个向内弯曲的表面226。在其他实施例中，向内弯曲的表面226不关于纵向轴线220和/或横向轴线210对称。为了沿着密封构件212的周边保持均匀的密封横截面，在内周边215上包括相应的向内弯曲的表面。在其他实施例中，密封构件212在内周边215上不包括相应的向内弯曲的表面。
在一组特定的实施方式中，向外弯曲的表面218和向内弯曲的表面226沿着外周边214延伸大约15mm至30mm之间的长度，并且更一般地延伸不小于10毫米且不大于50毫米的长度。在其他实施例中，弯曲表面218、226可以在该范围之外延伸。向外弯曲的表面218和向内弯曲的表面226可以在基本椭圆或椭圆形状的内侧或外侧具有大约在10mm和20mm之间的深度，并且更一般地具有不小于5mm且不大于25mm的深度。在其他实施例中，弯曲的表面218、226具有在该范围之外的深度。尽管未示出，过滤器壳体上的凸台包括相应形状的向内弯曲的表面，以与密封构件212的弯曲表面218、226配合。
密封构件212还包括形成在内周边215上的缺口224。缺口224从密封构件212的端部表面225嵌入。缺口224产生间隙，以避免过滤器组件中的流动干扰或褶皱深度减小。
参考图7-图10，示出了密封构件轮廓的各种实施例。参考图7，示出了根据示例性实施例的密封构件轮廓700。密封构件轮廓700包括形成在外周边714上的两个突起702(例如，向外弯曲的表面)。突起702定位在横向轴线720上，并且关于纵向轴线710和横向轴线720都对称，使得过滤元件可以旋转到两个位置以安装到过滤器壳体上(例如，两个自由度以正确安装)。
参考图8，示出了根据另一示例性实施例的密封构件轮廓800。密封构件轮廓800包括形成在外周边814上的两个突起802(例如，向外弯曲的表面)。突起802不关于纵向轴线810或横向轴线820对称地定位。然而，突起802定位成使得过滤元件可以旋转到两个位置以安装到过滤器壳体上(例如，两个自由度以正确安装)。
参考图9，示出了根据另一示例性实施例的密封构件轮廓900。密封构件轮廓900包括形成在外周边914上的两个凹槽902(例如，向内弯曲的表面)。凹槽902定位在横向轴线920上，并且关于纵向轴线910和横向轴线920都对称，使得过滤元件可以旋转到两个位置以安装到过滤器壳体上(例如，两个自由度以正确安装)。
参考图10，示出了根据另一示例性实施例的密封构件轮廓1000。密封构件轮廓1000包括形成在外周边1014上的两个突起1002(例如，向外弯曲的表面)和两个凹槽1004(例如，向内弯曲的表面)。突起1002和凹槽1004不关于纵向轴线1010或横向轴线1020对称地定位。然而，突起1002和凹槽1004被定位成使得过滤元件可以旋转到两个位置以安装到过滤器壳体上(例如，两个自由度以正确安装)。突起和凹槽的其他各种组合可用于帮助密封件与相应的密封界面对齐。
图11示出了根据另一实施例的过滤元件300，其与过滤器壳体的安装部件310分离。包括褶皱式过滤介质305的过滤元件300在许多方面类似于本文讨论的过滤元件100、200，并且应该理解为包括关于这些过滤元件所讨论的特征。过滤器壳体的安装部件310包括包围过滤器壳体中的开口320的凸台315。如图12最佳示出的，凸台315具有椭圆形形状的轮廓，沿着其周边具有向内和/或向外弯曲的形状，该轮廓与过滤元件300的第一端板325的密封构件的轮廓相匹配。当过滤元件300连接到过滤器壳体时，过滤器壳体中的开口320与过滤元件300的第一端板325的开口流体连通。凸台315与第一端板325的定位桩330配合，并且通过凸台315和密封构件进行轮廓匹配而抵靠第一端板的密封构件密封。
应注意，本文用于描述各种实施例的术语“示例性”的使用旨在表示这种实施例是可能的实施例的可能的示例、表示和/或说明(且这种术语并不意图暗示这种实施例必然是非凡的或最好的示例)。
本文中对元件的位置(例如，“上方”、“下方”等)的引用仅用于描述图中各种元件的定向。应当指出的是，不同元件的定向可根据其他的示例性实施例而不同，并且这种变化意在被本公开所包含。
值得注意的是，各种示例性实施例的构造和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施例，查阅本公开的本领域技术人员将容易认识到，很多修改(例如，在大小、尺寸、结构、各种元件的形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等上的变化)是可能的，而不实质上偏离本文所述的主题的新颖教导和优点。例如，示出为一体形成的元件可由多个部分或元件构成，元件的位置可以颠倒或者以其他方式改变，并且分立的元件或位置的性质或数目可以发生改变或变化。根据可替代的实施例，任何工艺或方法步骤的顺序或次序可以改变或者重新排列。另外，来自特定的实施例的特征可以与来自其他实施例的特征组合，如将被本领域普通技术人员所理解的。也可在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置上做出其他替代、修改、变化和省略，而不偏离本发明的范围。
因此，在不背离其精神或实质特征的情况下，本公开内容可以以其他具体形式来实施。所描述的实施例将在所有方面被认为仅是说明性的而非限制性的。因此，本公开内容的范围由所附权利要求指示而不是由前面的描述指示。在权利要求的等效含义和范围内的所有变化将被包括在它们的范围内。

Claims (10)

1.一种过滤元件，包括：
第一端板；
第二端板；
过滤介质，其安装在所述第一端板和所述第二端板之间，所述第一端板包括允许工作流体流入或流出所述过滤介质的开口，所述过滤介质允许所述工作流体通过所述过滤介质过滤；以及
密封构件，其具有椭圆形轮廓，设置在所述第一端板上，并且被配置为与过滤器壳体密封，所述密封构件包括沿着所述椭圆形轮廓的长轴形成的纵向轴线、沿着所述椭圆形轮廓的短轴形成的横向轴线、内周边和外周边，所述外周边包括多个向外弯曲的表面，所述多个向外弯曲的表面沿着所述纵向轴线和所述横向轴线延伸所处的平面从所述椭圆形轮廓径向向外突出。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其中，所述密封构件还包括形成在其内周边上的多个缺口，所述多个缺口从所述密封构件的端部表面嵌入。
3.根据权利要求1所述的过滤元件，其中，所述向外弯曲的表面关于所述纵向轴线对称地定位。
4.根据权利要求1所述的过滤元件，其中，所述向外弯曲的表面关于所述横向轴线对称地定位。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的过滤元件，其中，所述密封构件的所述外周边还包括多个向内弯曲的表面。
6.根据权利要求5所述的过滤元件，其中，所述向外弯曲的表面和所述向内弯曲的表面关于所述纵向轴线对称地定位。
7.根据权利要求5所述的过滤元件，其中，所述向外弯曲的表面和所述向内弯曲的表面关于所述横向轴线对称地定位。
8.一种过滤器组件，包括：
过滤器壳体；以及
根据权利要求1-7中任一项所述的过滤元件，所述过滤元件可释放地安装在所述过滤器壳体内。
9.根据权利要求8所述的过滤器组件，其中，所述过滤器壳体包括包围所述过滤器壳体内的开口的凸台。
10.根据权利要求9所述的过滤器组件，其中，当所述过滤元件安装在所述过滤器壳体内时，所述密封构件与所述凸台的表面接合，所述密封构件与所述凸台的表面的接合提供了所述过滤元件和所述过滤器壳体之间的密封。
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