CN115103714A - 具有互锁筒式密封设计的先进燃料过滤系统 - Google Patents

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蒋泽民
J·辛
维伯伍·平帕尔特
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巴拉蒂·P·达拉维
萨加尔·帕代尔
桑尼·那比拉杰·马苏塔奇
约书亚·卢瑟·扬
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Abstract

一种过滤器组件包括过滤器元件和过滤器外壳。过滤器外壳包括限定内腔的壳体，以及被配置成在内腔的开口处接合壳体的盖。过滤器元件设置在内腔内，并包括介质组、第一端板和密封构件。第一端板与介质组第一端部密封接合，并包括沿介质组的纵向轴线从第一端部朝向第二端部延伸的裙部。密封构件联接到裙部并且定位在盖和壳体之间并且在盖和壳体之间形成密封。

Description

具有互锁筒式密封设计的先进燃料过滤系统
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2020年2月11日提交的印度临时专利申请第202041005898号的权益和优先权，该临时专利申请的全部公开内容据此通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及用于内燃发动机系统的过滤器。
背景
内燃发动机系统需要燃料(如柴油、汽油等)来运行。燃料可能被水和/或微粒物质污染，水和/或微粒物质如果不从流体中去除可能会损坏发动机系统的各个部分。为了去除水和其他污染物，燃料通常通过过滤器组件，该过滤器组件可以包括微粒过滤器和/或燃料-水分离器。
概述
本发明的一个实施例涉及一种包括过滤器元件和过滤器外壳的过滤器组件。过滤器外壳包括限定内腔的壳体，以及被配置成在内腔的开口处接合壳体的盖。过滤器元件设置在内腔内，并包括具有介质组第一端部和介质组第二端部的介质组(media pack)、第一端板和密封构件。第一端板与介质组第一端部密封接合，并包括沿介质组的纵向轴线从介质组第一端部朝向介质组第二端部延伸的裙部。密封构件联接到裙部，并且定位在盖和壳体之间并且在盖和壳体之间形成密封。过滤器元件可以包括多个介质组。例如，过滤器元件可以包括限定中心腔的外部介质组，以及设置在中心腔内的内部介质组。
本公开的另一实施例涉及一种过滤器元件。该过滤器元件包括具有介质组第一端部和介质组第二端部的介质组、第一端板和密封构件。第一端板与过滤器元件的第一端部密封接合，并包括沿介质组的纵向轴线从介质组第一端部朝向介质组第二端部延伸的裙部。密封构件联接到裙部并周向地包围介质组。密封构件突出超过第一端板的外周。过滤器元件可以包括多个介质组。例如，过滤器元件可以包括限定中心腔的外部介质组，以及设置在中心腔内的内部介质组。
本公开的又一实施例涉及过滤器组件。该过滤器组件包括过滤器外壳和过滤器元件。过滤器外壳包括限定内腔的壳体、被配置成在内腔的开口处接合壳体的盖、以及排出阀，排出阀将内腔流体联接到壳体周围的环境。过滤器元件设置在内腔内。过滤器元件包括限定中心腔的外部介质组、设置在中心腔内的内部介质组、以及与外部介质组和内部介质组两者密封地接合的端板。端板限定定位在内部介质组和外部介质组之间的开口。开口流体联接至排出阀。
本公开的又一实施例涉及过滤器组件。该过滤器组件包括第一级过滤介质组和位于第一级过滤介质组下游的第二级过滤介质组。第二级过滤介质组包括聚结褶皱介质(coalescing pleated media)和剥离介质(stripping media)。
附图简述
结合附图，从下面的描述和所附的权利要求，本公开的上述特征和其他特征将变得更加充分地明显。应当理解，这些附图仅描绘了根据本公开的几个实施方式，因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以额外的具体内容和细节来描述本公开。
图1是根据实施例的过滤器组件的侧截面图。
图2是图1的过滤器组件的另一侧截面图。
图3是图1的过滤器组件的透视图。
图4是图1的过滤器组件的侧视图。
图5是图1的过滤器组件的另一侧视图。
图6是图1的过滤器组件的侧截面图。
图7是图1的过滤器组件的上密封界面部分的侧截面图。
图8是图1的过滤器组件的下密封界面部分的侧截面图。
图9是根据实施例的过滤系统的示意图。
图10是根据实施例的两级过滤器组件的侧截面图。
图11是图10的两级过滤器组件的另一侧截面图。
图12是图10的两级过滤器组件的入口导管部分的侧截面图。
图13是图10的两级过滤器组件的第一级部分的侧截面图。
图14是图10的两级过滤器组件的第二级部分的侧截面图。
图15是图10的两级过滤器组件的第一级部分的俯视图。
图16是图10的两级过滤器组件的第一过滤器元件的侧截面图。
图17是图10的两级过滤器组件的第二过滤器元件的侧截面图。
图18是根据另一实施例的两级过滤器组件的透视图。
图19是图18的两级过滤器组件的一部分的底部透视图。
图20是图18的两级过滤器组件的正视图。
图21是图18的两级过滤器组件的后视图。
图22是图18的两级过滤器组件的侧截面图。
图23是图18的两级过滤器组件的第一过滤器元件的侧截面图。
图24是图27的第一过滤器元件的端板部分的透视图。
图25是图18的两级过滤器组件的第二过滤器元件的侧截面图。
图26是图29的第二过滤器元件的端板部分的透视图。
图27是图18的两级过滤器组件的出口导管部分的底部透视图。
图28是图18的两级过滤器组件的立管的透视图。
图29是图18的两级过滤器组件的另一侧截面图。
图30是图18的两级过滤器组件的另一侧截面图。
在下面的整个详细描述中，参考了附图。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有规定。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下，可以使用其他实施方式，并且可以进行其他改变。将容易理解的是，如在本文中总体描述的和在图中示出的本公开的各方面可以被布置、替换、组合和设计成多种不同的配置，所有这些配置都被明确地设想并成为本公开的一部分。
详细说明
本文描述的实施例总体上涉及柴油燃料过滤系统。上面介绍的和下面更详细讨论的各种概念可以以多种方式中的任意方式来实施，因为所描述的概念不限于任何特定的实施方式。提供具体实施方式和应用的示例主要是为了说明性目的。
I.综述
内燃发动机系统需要一个清洁的流体来源(如燃料、油等)来为发动机提供动力和润滑。未经过滤的流体可能包括污垢、金属颗粒和其他可能损坏发动机部件(例如，燃料喷射器、气缸环、活塞等)的固体污染物。为了保护发动机部件，内燃发动机系统可以包括过滤系统，该过滤系统过滤进入的流体和/或再循环的流体，以在将流体传递到发动机之前去除任何固体材料。在一些情况下，过滤系统包括过滤器外壳和可更换的滤筒(filtercartridge)，该滤筒可由操作者和/或技术人员周期性地更换，以将过滤系统上的压差维持在合理的水平内。
可更换的滤筒可包括各种部件，以便于滤筒在过滤器外壳内的接合和密封。例如，滤筒可包括垫圈(例如O形环)或另一形式的密封构件，该垫圈或另一形式的密封构件与外壳接合以防止滤筒的清洁侧和脏侧之间的流体旁通。过滤系统还包括在外壳的盖和主体之间的密封构件，该密封构件防止流体泄漏到过滤系统周围的环境(例如，发动机隔间等)中。在外壳的盖和主体之间的密封界面的设计影响了在流体从外壳发生泄漏之前通过过滤系统可以达到的最大流体压力。
现代燃料喷射系统通常要求比前几代系统更高的燃料供应压力。此外，现代燃料喷射系统中的燃料清洁度要求可能需要多级燃料过滤，以确保在燃料到达发动机之前从燃料中更完全地去除水和微粒污染物。然而，多级过滤的使用一般需要多个独立的燃油过滤器组件，这可能会增加燃油过滤系统所需的整体空间范围。
总体上参考附图，示出了用于柴油发动机系统的燃料过滤系统。该燃料过滤系统包括具有密封界面的可更换过滤器元件筒，该过滤器元件筒被设计为减少在过滤系统中使用的密封构件(例如，O形环、垫圈等)的数量并增加过滤系统的可靠性和最大运行压力。过滤器元件包括介质组和与介质组密封接合的第一端板。第一端板包括沿着介质组的纵向轴线在介质组的相对轴向端部之间延伸的裙部。过滤器元件还包括密封构件，该密封构件在(i)过滤器元件和过滤器外壳之间以及(ii)外壳的盖和壳体(例如，主体等)之间提供密封。密封构件联接到裙部，并在径向上从裙部朝向外壳延伸。密封构件“夹(sandwiched)”在或以其他方式设置在盖和壳体之间。换句话说，密封构件通过盖和壳体之间的压缩力固定在适当位置，这增加了密封界面的总体可靠性和过滤器外壳内的最大可允许燃料压力。
在至少一个实施例中，过滤器元件包括多个介质组，该多个介质组包括限定中心腔的外部介质组和设置在中心腔内的内部介质组。内部介质组包括剥离介质，以便于水从进入的燃料中分离。过滤器元件包括与外部介质组和内部介质组两者密封接合的第二端板。除了其他优点之外，第二端板的结构允许通过外部介质组和内部介质组之间的空间发生水分离。特别地，第二端板限定了位于内部介质组和外部介质组之间的开口，以允许分离的水从内部介质组和外部介质组之间逸出到设置在过滤器外壳下端部处的排出阀。
在至少一个实施例中，燃料过滤系统是包括两个可更换的过滤器元件筒的两级燃料过滤系统。燃料过滤系统包括单个过滤器外壳以接收滤筒，并从而减少燃料过滤系统的总占用面积(与具有多个独立燃料过滤器外壳的传统两级过滤系统相比)。在至少一个实施例中，两级燃料过滤系统包括第一级过滤介质组和设置在第一级过滤介质组下游的第二级过滤介质组。第二级过滤介质组包括聚结褶皱介质和剥离介质，以增强水从进入的燃料的分离。
II.示例燃油过滤系统
图1-图5示出了根据实施例的高压流体过滤系统，示出为过滤系统100。过滤系统100可用于过滤提供给内燃发动机的流体。该流体可以是燃料、发动机机油、液压油或其他润滑剂。在图1-图5的示例性实施例中，过滤系统100是用于使用柴油燃料来驱动燃烧过程的柴油发动机的燃料过滤系统。过滤系统100被配置成安装在柴油发动机上，但是在各种示例实施例中可以远离柴油发动机安装。如图1-图2所示，过滤系统100包括过滤器组件101，过滤器组件101包括过滤器外壳102和过滤器元件组件103。过滤器元件组件103包括设置在过滤器外壳102内的外部过滤器元件104(例如，滤筒等)，以及被外部过滤器元件104(例如，过滤器设计中的过滤器)包围的和/或嵌套在外部过滤器元件104内的内部过滤器元件106(例如，次级过滤器元件、次级滤筒等)。外部过滤器元件104和内部过滤器元件106中的每一个都包括介质组，所示为内部介质组108和外部介质组110(例如，褶皱过滤介质等)，该介质组被布置为环绕具有纵向轴线107的中心腔105的圆柱管。外部介质组110和内部介质组108各自包括过滤介质，该过滤介质被构造成从流经其中的燃料中过滤微粒物质和水，以产生过滤的流体(例如，清洁流体)。过滤介质可以包括具有预定孔径的多孔材料。过滤介质可以包括基于纸的过滤介质、基于纤维的过滤介质等。在实施例中，至少一个过滤器元件(例如，第一级过滤器元件、外部过滤器元件104、第二级过滤器元件、内部过滤器元件106)是包含聚结褶皱介质和剥离介质的燃料-水分离器，以实现最佳的水/颗粒去除和发动机保护。过滤器元件中的至少一个可包括集成的聚结包绕物和疏水筛网。
在图1-图2的示例实施例中，外部过滤器元件104和内部过滤器元件106各自布置为具有外部脏侧和内部清洁侧的外向内流过滤器元件(outside-in flow filterelement)。待过滤的流体从外部过滤器元件104的脏侧流到外部过滤器元件104和内部过滤器元件106之间的环形空间，并从环形空间流到内部过滤器元件106的清洁侧。在一个实施例中，外部过滤器元件104和内部过滤器元件106通过示出为第一端板112(例如，第一端盖、上端板、上端盖等)的至少一个端板彼此固定以形成整体。如图1-图2所示，外部过滤器元件104和内部过滤器元件106还通过第二端板114(例如，下端板等)彼此固定。对于外部过滤器元件104和内部过滤器元件106中的每一个，第一端板112和第二端板114联接到介质组(例如，外部介质组110和内部介质组108)的相对轴向端部。特别地，过滤器元件组件103的第一端板112与外部介质组110的外部介质组第一端部125(例如，第一轴向端部)密封接合，并且第二端板114(例如，底部端板)与外部介质组110的与外部介质组第一端部125相对的外部介质组第二端部127(例如，第二轴向端部)密封接合。第一端板112和第二端板114也与内部介质组108的相对轴向端部密封接合。
如图1-图5所示，过滤器外壳102包括壳体115、罐(canister)和/或限定内腔116的主体，内腔116被配置成在其中接纳内部过滤器元件106和外部过滤器元件104。如图1-图2所示，过滤器外壳102还包括盖120(例如，旋上盖(spin-on lid)等)、覆盖件和/或帽，其被配置成在通向内腔116的开口122处与壳体115接合(例如，螺纹接合等)。过滤器外壳102和盖120可以由相同或不同的材料制成。例如，过滤器外壳102可以由铝材料或其他合适的材料制成(例如，铸造或以其他方式形成)。盖120可以由塑料材料或其他合适的材料制成(例如，注射模制或以其他方式形成)。
如图2所示，壳体115限定圆柱形内腔，示出为内腔116，该内腔具有基本上圆形的截面。壳体115的上端部124限定了通向内腔116的开口122。壳体115包括围绕壳体115的上端部124周向定位并径向延伸到内腔116中的下外壳凸缘126(例如，搁板、台阶等)。壳体115还包括设置在下外壳凸缘126和壳体115在上端部124处的螺纹部分之间的上外壳凸缘128。下外壳凸缘126和上外壳凸缘128中的每一个的上表面相对于壳体115的侧壁布置成基本垂直(例如，如图2所示，基本是水平的)。
盖120包括杯形上部分和从上部分向下延伸的圆柱形轴向侧壁，示出为轴向侧壁130。如图1-图2所示，轴向侧壁130的下部分132(例如，凸台、螺纹圆柱延伸部等)被配置成当盖120安装到壳体115上时被接纳在内腔116内，并螺纹接合壳体115。
在图1-图5所示的实施例中，内腔116通过盖120、壳体115和波状互锁密封机构(示出为互锁密封机构134)与过滤器外壳102周围的环境密封隔开，该互锁密封机构至少部分地由第一端板112在可更换的过滤器元件筒、盖120和壳体115之间的界面处形成。图6示出了来自图1-图5的过滤系统100的过滤器元件组件103。如图所示，过滤器元件组件103的第一端板112包括裙部136，裙部136径向地远离外部介质组第一端部125的外周并且轴向地(例如，平行于外部介质组110的纵向轴线107)从外部介质组第一端部125朝向外部介质组第二端部127延伸。裙部136的下端部138设置在外部介质组第一端部125和外部介质组第二端部127之间的中间位置处。第一端板112还包括密封构件117(例如，O形环、垫圈等)，该密封构件117联接到靠近裙部136的下端部138的裙部136。密封构件117远离裙部136的外周向外(例如，径向向外)突出。
如图6所示，裙部136的下端部138与外部介质组110的外周径向隔开，使得裙部136周向地包围外部介质组110的外部介质组第一端部125。裙部136的下端部138包括第一突起140和与第一突起140轴向间隔开的第二突起142。第一突起140和第二突起142一起限定凹入区域144，凹入区域144被设定尺寸为在其中接纳密封构件117。在至少一个实施例中，裙部136仅包括第一突起140或第二突起142中的一个(例如，仅包括第二突起142)。如图7所示，第二突起142的外半径146大于第一突起140的外半径148，这有助于在下端部138处支撑密封构件117，并防止密封构件117被向下拉向裙部136的开放端部。第二突起142和壳体115之间的相互作用还防止当过滤器元件组件103安装到壳体115中时密封构件117与裙部136断开连接，如将进一步描述的。
图7示出了图1-图5的过滤系统100的互锁密封机构134。如图所示，密封构件117“夹在”或以其他方式设置或定位在盖120和壳体115之间，在盖120和壳体115之间形成密封，从而防止燃料逸出过滤器外壳102。密封构件117的上端部(例如，上轴向端部表面)与盖120的下表面密封接合，并且密封构件117的(与上端部相对的)下端部(例如，下轴向端部表面)与壳体115密封接合。更具体地，密封构件117的下端部与壳体115的上外壳凸缘128密封接合。除了其他优点之外，当盖120安装到壳体115上时，即使在通过过滤器外壳102的高燃料压力和流速下(例如，在4.0L/min、5.3L/min或更大的流速下，高达约7bar、7.3bar或更大的燃料压力下)，盖120和壳体115之间的压缩力也防止密封构件117的移动。
如图7所示，第二突起142的上表面与上外壳凸缘128的上表面大致齐平，使得密封构件117的下端部也与第二突起142的上表面和上外壳凸缘128的上表面密封接合。第二突起142的轴向高度与上外壳凸缘128和下外壳凸缘126之间的轴向间距大致相同。因此，第二突起142的下端部(例如，裙部136的下端部138)与下外壳凸缘126接合，这防止过滤器元件组件103过度插入到过滤器外壳102中，并帮助过滤器元件组件103相对于过滤器外壳102居中。当过滤器元件组件103安装到过滤器外壳102中时，第二突起142和下外壳凸缘126之间的接合还防止了密封构件117与裙部136的分离(例如，由于由上外壳凸缘128施加到密封构件117的向上力)。如图7所示，盖120的轴向侧壁130的下部分132设置在第二突起142和上外壳凸缘128之间的中间径向位置，使得密封构件117被压缩在(i)盖120和(ii)第二突起142和上外壳凸缘128两者之间。除了其他优点之外，互锁密封机构134降低了流体从内腔116泄漏的风险，并增加了可在过滤器外壳102内维持的最大流体压力。
图8示出了过滤器元件组件103和过滤器外壳102之间的下部密封界面。第二端板114包括底部区段密封构件，示出为第二密封构件150(例如，O形环、垫圈等)，其在过滤器外壳102的下端部处将过滤器元件组件103的脏侧和清洁侧分开。在图8的实施例中，第二端板114将外部过滤器元件104的脏侧和清洁侧分开。如图所示，第二端板114在外部过滤器元件104和内部过滤器元件106之间共享。第二密封构件150联接到第二端板114、联接到远离外部过滤器元件104轴向延伸的轴向侧壁152(例如，圆柱形延伸部等)，并在第二端板114和壳体115的内表面(其靠近与壳体115的开口122相对的内腔116的下端部)之间形成径向密封。在一些实施例中，第二端板114还包括压力泄放端口、阀等，以防止由于高压差(例如，介质组堵塞等)而损坏过滤器元件组件103。
第二端板114还包括第三密封构件154(例如，O形环、贮槽垫圈密封构件(sumpgasket sealing member)等)，该第三密封构件将内部过滤器元件106的脏侧和清洁侧分开。如图8所示，第三密封构件154靠近第二端板114的内周联接到第二端板114。第三密封构件154径向地设置在第二端板114的内周和过滤器组件101的立管156之间，并密封地接合立管156。
如图8所示，立管156形成立管组件的一部分，该立管组件被配置成将过滤器元件组件103的清洁侧流体联接到过滤系统100和/或发动机的其他部件。立管156联接到过滤器外壳102的下端部并轴向延伸到内腔116中。立管组件包括密封构件158(例如，O形环、垫圈等)，该密封构件与过滤器外壳102密封地接合以防止流体从内腔116流出。如图8所示，密封构件158设置在立管156的下端部附近，径向位于立管156和壳体115之间，并且位于壳体115的下外壁上。
回到图3-图4，过滤器组件101还可以包括排出阀组件118，该排出阀组件118包括排出阀119(例如，通用集成排出阀、电磁阀等)，该排出阀允许水从第一过滤级(例如，第一级、外部过滤器元件104)和第二过滤级(例如，第二级、内部过滤器元件106)流动/排出，同时允许空气通过相同的端口/孔回流。除了其他优点之外，这允许流体在重力作用下通过排出阀119排出，并且在没有燃料压力的情况下通过过滤器组件101排出。在至少一个实施例中，排出阀组件118可仅包括在第一过滤级或第二过滤级中的一个中。在图8的实施例中，排出阀组件118包括排出线(见图3-图4)，该排出线将第二端板114(见图1)下面的内腔116的下部分流体联接到排出阀119。排出线还将内腔116的外环形部分的下端部流体联接到排出阀119。过滤器组件101还包括燃料含水传感器(water-in-fuel sensor)121，以当检测到内腔116中的水时控制排出阀119的操作(例如，当检测到水时选择性地打开排出阀119，以从内腔116排出水)。
如图8所示，第二端板114限定至少一个开口122，该开口定位于内部介质组108和外部介质组110之间，并且该开口将内部介质组108和外部介质组110之间的空间与内腔116的下部分和排出阀组件118流体联接。第二端板114包括支撑外部介质组110的第一部分157(例如，外部部分)和支撑内部介质组108的第二部分159(例如，内部部分)。第一部分157包括限定第一通道162的第一对侧壁160，第一通道162被设定尺寸为在其中接纳外部介质组第一端部125。类似地，第二部分159包括限定第二通道166的第二对侧壁164，第二通道166被设定尺寸为在其中接纳内部介质组108的轴向端部。外部介质组110和内部介质组108经由使用分别设置在第一通道162和第二通道166中的粘合剂或可固化聚氨酯材料的灌封操作联接到第二端板114。
如图8所示，第二端板114还包括在第一部分157和第二部分159之间延伸的穿孔延伸部168。穿孔延伸部168包括在第一部分157和第二部分159之间以一定角度延伸的多个支腿170(例如，支撑件等)。每个支腿的第一(例如，下)端部接合从第一部分157朝向第二部分159径向向内延伸的凸缘。每个支腿的第二(例如，上)端部联接到第二部分159的下表面。支腿170至少部分地径向远离第一部分157并且从第一部分157朝向第二部分159轴向向上延伸。在其他实施例中，支腿170的形状、尺寸、数量和/或位置可以不同。在至少一个实施例中，支腿170与第二端板114的第二部分159一体形成为整体，使得支腿170在不破坏支腿170的情况下不能从第二部分159分离。在另一实施例中，支腿170与第一部分157一体形成。在图8的实施例中，支腿170不固定到第一部分157，而是接合凸缘以防止内部介质组108相对于外部介质组110的轴向移动。除了其他优点之外，通过支腿170将第一部分157与第二部分159分离有利于过滤器元件组件103的组装，因为该结构允许第一部分157与第二部分159分开安装。在其它实施例中，穿孔延伸部168的结构可以不同。例如，穿孔延伸部168可包括沿第一部分157和第二部分159的整个周边延伸的锥形板。板可以包括多个开口，以允许水从内部介质组108和外部介质组110之间的环形间隙排出。
图9-图15示出了根据实施例的多级(例如，两级)柴油过滤系统，示出为过滤系统200。如图9所示，过滤系统200被配置成流体联接提升泵10(例如，箱内泵等)和燃料泵14(例如，低压泵和/或高压泵)，提升泵10用于将燃料从燃料箱12引向两级过滤器组件202的第一级204，燃料泵14被配置成将燃料从两级过滤器组件202的第二级206引向内燃发动机的燃料喷射系统。在升高的压力(例如，7bar)下离开提升泵10的燃料被传递到第一级204，然后通过设置在第一级204和第二级206之间的入口加热器16(例如，电加热器)，并从第二级206传递到燃料泵14。入口加热器16可以是直流(DC)电加热器(例如，12伏，300瓦加热器)，或另一种合适的流体加热器类型/尺寸。在其它实施例中，入口加热器16的位置可以不同。例如，入口加热器16可以设置在第一级204的入口处而不是第二级206的入口处，以降低在寒冷天气条件下操作期间在第一级204内燃料胶凝的风险。
图10-图15示出了根据实施例的图9的两级过滤器组件202的各种截面图。如图所示，两级过滤器组件202包括在第一级204和第二级206之间共享的过滤器外壳208。过滤器外壳208整体铸造(例如，压铸等)或以其他方式由单件材料形成。过滤器外壳208包括支架(mount)209，以便于将两级过滤器组件202安装到交通工具底盘或发动机上。除了其他优点之外，这种单一外壳构造提供了相对于使用具有单独外壳的单独过滤器组件(例如，每个过滤阶段一个单独外壳)的更紧凑的设计。两级过滤器组件202将过滤系统200的各种组件结合到单个模块中。例如，如图10-图11所示，两级过滤器组件202包括横流导管(cross-flowconduit)210，其集成到过滤器外壳208中，并且流体联接第一级204(例如，第一级204的清洁侧)和第二级206(例如，第二级206的脏侧)。两级过滤器组件202还包括诊断端口212、214，其允许进入横流导管210的不同流动支路(例如，通道部分)。诊断端口212、214便于安装传感器(例如，压力传感器、温度传感器、流动传感器等)，以用于监测过滤系统200的操作，或用于维护目的(例如，清理和/或检查横流导管210是否堵塞)。
如图12所示，流体在进入第一级204之前经由设置在两级过滤器组件202的入口导管(例如，快速连接入口配件)和环形腔218的入口端口216之间的入口加热器16(例如，电加热器、棒式加热器(stick heater))预热(参见图10)。入口加热器16可拆卸地联接到过滤器外壳208，并且可以从过滤器外壳208的顶部处的端口移除以进行维护和/或更换。如图10中的流动箭头215所指示的，进入两级过滤器组件202的流从入口端口216引入到第一级过滤器元件组件220的脏侧上的环形腔218。该流然后通过第一级过滤器元件组件220并进入横流导管210的水平支路222。来自第一级204的清洁流体继续到横流导管210的竖直支路224，并进入第二级206的脏侧。从那里，流体通过第二级过滤器元件组件226并通过立管228到达出口端口和过滤系统200的其余部分。如上述任何实施例所示，用于第二级206的过滤器元件可以具有注射模制的中心柱(例如，立管228的上部分)，该中心柱具有集成的出口快速连接端口/配件243，以确保从模块流出的燃料的最佳清洁度水平。中心柱可包括无过滤器不运行(NFNR)球特征，以确保过滤器组件内存在过滤器元件，并且当非真正的过滤器元件被放置到过滤器组件中时，防止燃料被输送到发动机系统。
如图13-图14所示，第一级204和第二级206中的每一个分别在第一级过滤器元件组件220的下面和第二级过滤器元件组件226的下面包括集成的燃料收集槽(例如，腔等)，以收集已经由第一级过滤器元件组件220或第二级过滤器元件组件226分离的水。如图12所示，过滤系统200还包括至少一个集成的燃料含水(WIF)传感器230，以确定何时需要通过排出阀组件232从过滤器外壳208排出水，排出阀组件232将过滤器外壳208的内腔234流体联接到两级过滤器组件202周围的环境。排出阀组件232的结构可以与参考图1-图5描述的排出阀组件118相同或类似。例如，如图15所示，向第一级过滤器元件组件220的下端部聚集的或在第一级过滤器元件组件220的下游分离的任何水通过下端部处的开口(例如，通过第一级过滤器元件组件220的内部部分和外部部分之间的穿孔延伸部268)被引导到燃料收集槽和排出阀组件232。在至少一个实施例中，排出阀组件232在第一级204和第二级206中的每一个之间共享。在其它实施例中，每个过滤级包括其自己的单独排出阀组件232。
与参考图1-图5描述的过滤器组件101一样，图9-图15的过滤系统200的每个级包括可移除的燃料过滤器元件组件(例如，滤筒等)和至少部分由过滤器元件组件的端板(例如，第一端板、上端板等)形成的互锁密封机构。图16-图17分别示出第一级过滤器元件组件220和第二级过滤器元件组件226的侧截面图。每个过滤器元件组件的构造可以与参考图6描述的过滤器元件组件103的构造相同或类似。如图16-图17所示，第一级过滤器元件组件220的外部部分221包括外部介质组236和内部部分223。在至少一个实施例中，内部部分223包括疏水筛网组件。第二级过滤器元件组件226仅包括外部介质组240。在其它实施例中，第一级过滤器元件组件220和第二级过滤器元件组件226的布置可以不同。
图18-图22示出了根据另一实施例的两级过滤器组件302。两级过滤器组件302包括在第一级304和第二级306之间共享的过滤器外壳308。如图18和图20所示，第一级304包括集成的燃料含水(WIF)传感器330，以确定何时需要通过排出阀组件332从过滤器外壳308排出水，排出阀组件332将过滤器外壳308的内腔(例如，第一内腔334、第二内腔335)流体联接到过滤器外壳308周围的环境(也见图22)。在至少一个实施例中，第二级306还包括WIF传感器。在图18-图22的实施例中，第二级306包括与第一级304的排出阀组件332分离的排出阀组件336。每个排出阀组件还包括致动器338(例如，可旋转的旋钮等)，该致动器338可由用户手动操纵以从用于第一级304和第二级306中的每一个的集水槽中排出流体。
如图19和图21所示，用于两级过滤器组件302的入口配件340一体地形成在过滤器外壳308的下端部(例如，后端部)中。两级过滤器组件302还包括入口加热器16(例如，电加热器、棒式加热器等)，入口加热器16经由位于第一级304和第二级306之间的过滤器外壳308的顶部端部处的端口可拆卸地联接到过滤器外壳308。如图18-图21所示，两级过滤器组件302包括多个诊断端口212(例如，用配件关闭)，以便于维护、添加传感器等。
如图22所示，两级过滤器组件302的每个级包括过滤器元件组件(例如，滤筒，诸如SmartLock滤筒等)，该过滤器元件组件可通过用于第一级304和第二级306的盖中的相应一个盖移除。第一级304和第二级306中的每一个的内腔通过互锁密封机构与过滤器外壳308周围的环境密封隔开，互锁密封机构至少部分地由设置在每个过滤器元件组件的第一端板上的密封构件形成。过滤器外壳308可以是压铸铝外壳，或者由其他合适的材料制成。用于第一级304和第二级306中的每一个的旋上盖可以由复合材料、塑料或其他合适的材料制成。在至少一个实施例中，两级过滤器组件302可以在没有两个过滤器元件组件中的一个的情况下操作。例如，两级过滤器组件302可与从过滤器外壳308移除的第二级过滤器元件组件326一起使用，以提供单级过滤，而不影响跨越两级过滤器组件302的压降(例如，跨越第二级306的压降减小)。
每个过滤器元件组件的构造可以与参考图1-图5或图10-图15的实施例描述的过滤器元件组件的构造相同或类似。如图22-图24所示，第一级过滤器元件组件320的外部部分321包括褶皱介质342和嵌套在褶皱介质342内的聚结包绕物344，使得褶皱介质342环绕聚结包绕物344。第一级过滤器元件组件320的内部部分323包括疏水筛网325，以从燃料中分离未经由聚结包绕物344移除的任何水。如图22和图25-图26所示，第二级过滤器元件组件326的构造类似于第一级过滤器元件组件320。再次，第二级过滤器元件组件326的外部部分346包括褶皱介质348，该褶皱介质348和嵌套在褶皱介质348内的聚结包绕物350。第二级过滤器元件组件326的内部部分352包括疏水筛网349。对于第一级304和第二级306中的每一个，在聚结包绕物的基部收集的水或被疏水筛网分离的水通过第二端板(例如，下端板)中的开口被引导到过滤器外壳308的用于第一级304和第二级306中的每一个的基部的水收集槽。在图22-图26的实施例中，第一级过滤器元件组件320和第二级过滤器元件组件326中的每一个都是可焚化的(例如，由诸如塑料、介质等的非金属材料制成)。
如图22所示，离开两级过滤器组件302的清洁燃料被引导通过立管328，立管328至少部分地设置在第二级306的内腔内。立管328可拆卸地连接到过滤器外壳308，并轴向向上延伸穿过第二级306的基部的开口。图27-图28示出了立管328的透视图和侧视图。如图所示，立管328由单件材料(例如，尼龙等)模制或以其他方式形成，这有助于控制清洁度并减少在立管328上游具有非常清洁的模块组件的需要。在图27的实施例中，立管328包括由金属或其他合适的材料制成的稳定板329，以增加立管328以及立管328与过滤器外壳308之间的连接的强度。稳定板329可以模制到立管328的基部中，或者以其他方式与基部连结或接合，以增加立管328和连接的强度。
图29-图30示出了通过两级过滤器组件302的流动路径。如图所示，流动通过入口配件340进入并竖直地通过包含用于入口加热器16的加热元件的入口通道的第一部分354(例如，支路)，并且朝向第一级304水平地通过入口通道的第二部分356。离开第一级304的清洁流体通过第一级304中的中心管358并通过在第一级304和第二级306之间延伸的横流通道362的第一支路360(例如，水平支路)。流动继续通过横流通道362的第二支路364(例如，竖直支路)，并被引入第二级306的脏侧。离开第二级306的清洁流体经由立管328被引导到出口配件366和燃料过滤系统的其余部分。
应注意，如本文用于描述各实施例的术语“示例”意图指示，这类实施例是可能的实施例的可能的示例、代表和/或例证(并且这类术语不意图意味着这类实施例必须是特别的或极好的示例)。
如本文所使用的，术语“基本上”和类似术语旨在具有与本公开主题所涉及的本领域普通技术人员的共同和接受的用法相协调的广泛含义。审阅本公开的本领域技术人员应当理解，这些术语旨在允许描述所描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制在所提供的精确数值范围内。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或改变(例如，在给定角度或其他值的正负5％内)被认为在所附权利要求中所述的本发明的范围内。
本文使用的术语“联接”、“连接”等是指两个构件直接或间接地彼此连结。这种连结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种连结可以通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体形成为单个整体来实现，或者通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此附接来实现。
重要的是注意到，各种示例性实施方式的结构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方式，但审阅本公开的本领域技术人员将容易认识到，很多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、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，而实质上不偏离本文所描述的主题的新颖性教导和优点。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它替代、修改、变化和省略，而不偏离本文描述的实施例的范围。
虽然本说明书包含很多特定的实施细节，但这些不应被解释为对任何实施例或可被要求保护内容的范围的限制，而是解释为特定实施例的特定实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独实现或在任何合适的子组合中实现。此外，尽管上述特征可以描述为在某些组合中起作用，甚至最初是这样要求保护的，但在某些情况下，来自要求保护的组合的一个或更多个特征可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。

Claims (20)

1.一种过滤器组件，包括：
过滤器外壳，所述过滤器外壳包括：
壳体，所述壳体限定内腔；以及
盖，所述盖被配置成在所述内腔的开口处接合所述壳体；以及
过滤器元件，所述过滤器元件设置在所述内腔内，所述过滤器元件包括：
介质组，所述介质组具有介质组第一端部和与所述第一端部相对的介质组第二端部；
第一端板，所述第一端板与所述介质组第一端部密封接合，所述第一端板包括沿所述介质组的纵向轴线从所述介质组第一端部朝向所述介质组第二端部延伸的裙部；以及
密封构件，所述密封构件联接到所述裙部，所述密封构件定位于所述盖和所述壳体之间并在所述盖和所述壳体之间形成密封。
2.根据权利要求1所述的过滤器组件，其中，所述介质组是限定中心腔的外部介质组，并且所述过滤器组件还包括设置在所述中心腔内的内部介质组。
3.根据权利要求2所述的过滤器组件，其中，所述第一端板联接到所述外部介质组和所述内部介质组两者。
4.根据权利要求1所述的过滤器组件，其中，所述盖接合所述密封构件的上轴向端部表面，并且其中，所述壳体限定上凸缘，所述上凸缘接合所述密封构件的与所述上轴向端部表面相对的下轴向端部面。
5.根据权利要求1所述的过滤器组件，其中，所述密封构件径向突出超过所述第一端板的外周。
6.根据权利要求1所述的过滤器组件，其中，所述密封构件设置在所述介质组的相对轴向端部之间的中间位置处。
7.根据权利要求1所述的过滤器组件，其中，所述裙部包括第一突起和与所述第一突起隔开的第二突起，所述第一突起和所述第二突起一起限定凹入区域，所述凹入区域被设定尺寸为在其中接纳所述密封构件，其中，所述第二突起的外半径大于所述第一突起的外半径。
8.根据权利要求1所述的过滤器组件，其中，所述壳体限定与所述裙部的下端部接合的下凸缘。
9.一种过滤器元件，包括：
介质组，所述介质组具有介质组第一端部和与所述介质组第一端部相对的介质组第二端部；
第一端板，所述第一端板与所述介质组第一端部密封接合，所述第一端板包括沿所述介质组的纵向轴线从所述介质组第一端部朝向所述介质组第二端部延伸的裙部；以及
密封构件，所述密封构件联接到所述裙部并周向地包围所述介质组，所述密封构件突出超过所述第一端板的外周。
10.根据权利要求9所述的过滤器元件，其中，所述介质组是限定中心腔的外部介质组，并且所述过滤器元件还包括设置在所述中心腔内的内部介质组。
11.根据权利要求10所述的过滤器元件，其中，所述第一端板联接到所述外部介质组和所述内部介质组。
12.根据权利要求9所述的过滤器元件，其中，所述密封构件径向突出超过所述第一端板的所述外周。
13.根据权利要求9所述的过滤器元件，其中，所述密封构件设置在所述介质组的相对轴向端部之间的中间位置处。
14.根据权利要求9所述的过滤器元件，其中，所述裙部包括上部突起和与所述上部突起隔开的下部突起，所述上部突起和所述下部突起一起限定凹入区域，所述凹入区域被设定尺寸为在其中接纳所述密封构件，其中，所述下部突起的外半径大于所述上部突起的外半径。
15.一种过滤器组件，包括：
过滤器外壳，所述过滤器外壳包括：
壳体，所述壳体限定内腔；
盖，所述盖被配置成在所述内腔的开口处接合所述壳体；以及
排出阀，所述排出阀将所述内腔流体联接到所述壳体周围的环境；以及
过滤器元件，所述过滤器元件设置在所述内腔内，所述过滤器元件包括：
外部介质组，所述外部介质组限定中心腔；
内部介质组，所述内部介质组设置在所述中心腔内；以及
端板，所述端板与所述外部介质组和所述内部介质组两者密封地接合，所述端板限定定位于所述内部介质组和所述外部介质组之间的开口，所述开口流体联接到所述排出阀。
16.根据权利要求15所述的过滤器组件，所述端板包括：远离所述外部介质组延伸的轴向侧壁；以及联接到所述轴向侧壁并从所述轴向侧壁径向向外突出的密封构件。
17.根据权利要求15所述的过滤器组件，所述端板包括限定第一通道的第一对侧壁和限定第二通道的第二对侧壁，所述第二对侧壁通过穿孔延伸部联接到所述第二对侧壁。
18.根据权利要求15所述的过滤器组件，其中，所述排出阀包括端口，所述排出阀被配置成允许水通过所述端口从所述内腔流到所述壳体周围的环境，同时允许空气通过所述端口回流。
19.一种过滤器组件，包括：
第一级过滤介质组；以及
第二级过滤介质组，所述第二级过滤介质组设置在所述第一级过滤介质组的下游，所述第二级过滤介质组包括聚结褶皱介质和剥离介质。
20.根据权利要求19所述的过滤器组件，其中，所述第一级过滤介质组是限定中心腔的外部介质组，并且所述第二级过滤介质组设置在所述中心腔内。
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