專利名稱：具有性能增強(qiáng)特征的離心式過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種流體過濾器的設(shè)計(jì)和構(gòu)造，其包括有助于降低流體過濾器的總成本的各種設(shè)計(jì)選擇和選項(xiàng)。這些選擇和設(shè)計(jì)選項(xiàng)包括構(gòu)件和特征部件的設(shè)計(jì)和重新設(shè)計(jì)，以及用于構(gòu)建流體過濾器的整體制造方法。
背景技術(shù)：
流體過濾器設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)考慮是成本控制。例如，由于用于燃油過濾器和潤(rùn)滑油過濾器具有較高的市場(chǎng)用量，因此對(duì)于大客戶如運(yùn)輸行業(yè)的管理者來說，即使相對(duì)較小的成本削減措施也能累計(jì)達(dá)到顯著的節(jié)約。如果對(duì)典型或傳統(tǒng)的流體過濾器進(jìn)行設(shè)計(jì)和重新設(shè)計(jì)的改進(jìn)導(dǎo)致能夠省掉一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件，那么從省掉一個(gè)構(gòu)件及其相關(guān)成本以及省掉與該構(gòu)件有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)裝配步驟的觀點(diǎn)來看，可以實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。當(dāng)在構(gòu)建流體過濾器所必須進(jìn)行的制造和裝配步驟中進(jìn)行改進(jìn)而帶來了成本節(jié)約時(shí)，這些成本節(jié)約在人力費(fèi)用方面是很顯著的。
在流體過濾器組件的設(shè)計(jì)和重新設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)考慮是，流體過濾器結(jié)構(gòu)是制成為非金屬的還是主要是非金屬的。主要是非金屬、優(yōu)選全部為塑料的流體過濾器設(shè)計(jì)被視為“易處置的”，這是因?yàn)樗筛鶕?jù)所選用的材料而被焚燒處理或被回收利用。通過提供可被焚燒的構(gòu)造，過濾器的結(jié)構(gòu)質(zhì)量就可被降低到很小體積的灰燼，這就限制了填埋垃圾的增加。用于“處置”的其它選擇是回收利用在構(gòu)造流體過濾器中所使用的塑料。目前，在流體過濾器的構(gòu)造基本上為全塑料時(shí)，它通常被稱為具有“對(duì)環(huán)境友好的綠色設(shè)計(jì)”。
在認(rèn)識(shí)到采用主要為全塑料的流體過濾器構(gòu)造和減少構(gòu)成流體過濾器的構(gòu)件數(shù)量方面的價(jià)值之后，本發(fā)明即針對(duì)這兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行研制。如本文所述，本發(fā)明提供了大量的設(shè)計(jì)改進(jìn)，各種改進(jìn)均具有獨(dú)立的價(jià)值，使得它可獨(dú)立于任何其它的改進(jìn)而結(jié)合于其中。然而，許多本發(fā)明的改進(jìn)因其設(shè)計(jì)的兼容性而可被一起結(jié)合到重新設(shè)計(jì)的流體過濾器中。根據(jù)本發(fā)明的流體過濾器的改進(jìn)可被視為是新穎的和可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于安裝流體引導(dǎo)頭的流體過濾器包括具有限定了中空腔的封閉底座和側(cè)壁的殼體；形成了敞開內(nèi)部并設(shè)置在中空腔內(nèi)的過濾介質(zhì)；連接到殼體上并構(gòu)造和設(shè)置成封閉了過濾介質(zhì)的螺母板，螺母板形成了多個(gè)流入口，并包括延伸到敞開內(nèi)部中的套筒，套筒提供了流出管道；與過濾介質(zhì)相連并包括凸緣部分和套筒部分的端板；以及具有第一部分和第二部分的彈性體的流量控制閥，第一部分位于端板的凸緣部分與流入口之間，第二部分位于端板的套筒部分與螺母板的套筒之間，其中，第一部分提供了防回流性能，第二部分與套筒相配合地提供了過濾介質(zhì)旁通性能。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的流體過濾器。
從下述描述中可以清楚本發(fā)明的相關(guān)目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體過濾器的透視圖。
圖2是圖1所示流體過濾器的全剖正視圖。
圖3是構(gòu)成了圖1所示流體過濾器的一部分的罐體的全剖正視圖。
圖4是構(gòu)成了圖1所示流體過濾器的一部分的螺母板的全剖正視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的圖4所示螺母板的頂視平面圖。
圖6是顯示了流通口的圖5所示螺母板的一部分的放大頂視平面圖。
圖7是顯示了環(huán)形承壓肋的圖4所示螺母板的一部分的全剖局部正視圖。
圖8是備選螺母板設(shè)計(jì)的全剖局部正視圖，其顯示了與圖7中所用類似的多個(gè)承壓肋。
圖9是構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明流體過濾器的一部分的頂部端板的透視圖。
圖10是結(jié)合有圖9所示頂部端板的流體過濾器的局部正視圖。
圖11是構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)特征的防回流閥和旁通閥組合的透視圖。
圖12是圖11所示閥的全剖透視圖。
圖13是帶有用于與圖11所示閥配合操作的根據(jù)本發(fā)明的凸角式套筒的螺母板的底面透視圖；圖13A是根據(jù)本發(fā)明的一種備選螺母板套筒構(gòu)造的全剖橫截面形式的頂視平面圖。
圖13B是根據(jù)本發(fā)明的一種備選螺母板套筒構(gòu)造的全剖橫截面形式的頂視平面圖。
圖13C是根據(jù)本發(fā)明的一種備選螺母板套筒構(gòu)造的全剖橫截面形式的頂視平面圖。
圖13D是根據(jù)本發(fā)明的一種備選螺母板套筒構(gòu)造的全剖橫截面形式的頂視平面圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的結(jié)合有處于端板與螺母板之間的直接式密封件的流體過濾器的全剖局部正視圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的提供有另一改進(jìn)特征的流體過濾器和螺母板組合的分解視圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的流體過濾器的不連續(xù)的局部分解透視圖。
圖17是圖16所示流體過濾器的透視圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明的流體過濾器的部分剖開的透視圖。
圖19是圖18所示流體過濾器的透視圖。
圖20是顯示了根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)螺母板邊緣形狀和密封組件的全剖局部正視圖。
圖21是根據(jù)本發(fā)明的流體過濾器改進(jìn)的局部正視圖。
圖22是提供了根據(jù)本發(fā)明的另一流體過濾器改進(jìn)的流體過濾器罐體的局部透視圖。
圖23是提供了根據(jù)本發(fā)明的另一流體過濾器改進(jìn)的流體過濾器罐體的局部透視圖。
圖24是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的流體過濾器端板的透視圖。
圖25是結(jié)合有圖24所示端板的流體過濾器的全剖正視圖。
圖26是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的一種備選螺母板的透視圖。
具體實(shí)施例方式
為了促進(jìn)對(duì)本發(fā)明原理的理解，下面將參考圖中所示的實(shí)施例并采用專用的語言來介紹這些實(shí)施例。然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的范圍并不因此而受到限制，所示裝置中的這些變化和進(jìn)一步修改以及這里所介紹的本發(fā)明原理的這種進(jìn)一步應(yīng)用對(duì)于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言通常是容易被想到的。
參考圖1-7，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的流體過濾器20。在介紹圖1-7時(shí)，將在說明流體過濾器20的結(jié)構(gòu)和操作的上下文中公開作為流體過濾器20的一部分的流體過濾器改進(jìn)。在圖8中公開了其中一種流體過濾器改進(jìn)的另一實(shí)施例，但其并未作為流體過濾器20的一部分。另外，圖9所示的端板改進(jìn)在圖10中顯示為結(jié)合在基于圖2所示流體過濾器20型式的流體過濾器中。因此，從圖1-7中的流體過濾器開始介紹，所示流體過濾器20是可完全易處置的、由模制塑料制成的離心式過濾器。流體過濾器20包括殼體或罐體21、螺母板22、過濾介質(zhì)23和面密封件24。整體式殼體21包括封閉底座29和環(huán)形側(cè)壁30，側(cè)壁30終止于形成了環(huán)形敞開端32的環(huán)形自由邊31中。自由邊31形成了用于與螺母板22相連的唇緣33。封閉底座29和側(cè)壁30相互配合而形成了中空內(nèi)部34。底座29和側(cè)壁30的內(nèi)表面形成有一系列間隔開的肋35，其設(shè)計(jì)成可為殼體21提供附加的強(qiáng)度和剛度。凹口29a構(gòu)造成具有單向1/2英寸的打入特征，其僅允許取下流體過濾器20。
在圖4-7中詳細(xì)地顯示了圖1和圖2所示的整體式螺母板22。在圖8中顯示了一個(gè)稍有不同的螺母板39。圖8的圖示被包含為本公開的一部分，以便表明本發(fā)明的其中一個(gè)改進(jìn)特征可被包含為不同螺母板設(shè)計(jì)的一部分，從而為所公開的創(chuàng)造性特征提供更廣的范圍和通用性。
現(xiàn)在來看圖4，螺母板22包括形成有內(nèi)螺紋孔41的安裝部分40和環(huán)形側(cè)壁42。側(cè)壁42終止于環(huán)形自由端43處，并形成有位于內(nèi)壁45與外壁46之間的環(huán)形通道44。通道44構(gòu)造和設(shè)計(jì)成可容納唇緣33，以便將殼體21與螺母板22牢固地連接在一起。殼體21與螺母板22之間的連接可通過旋轉(zhuǎn)焊接或通過使用適當(dāng)?shù)恼澈蟿﹣硇纬?，這便導(dǎo)致了能夠收集和密封式包住過濾介質(zhì)32。用于殼體21與螺母板22之間的連接的其它選擇包括使用“Emabond”、超聲波焊接，以及使用螺紋連接或可能采用卡口連接，以便利用四分之一圈或二分之一圈裝配技術(shù)來簡(jiǎn)化裝配工作。
由安裝部分40和側(cè)壁42形成的螺母板22的內(nèi)表面包括與肋51同心的圓柱形套筒50，以及一系列間隔開的肋51。這些肋51被包括進(jìn)來以便為螺母板22提供附加的強(qiáng)度和剛度。由于殼體21和螺母板22打算采用全塑料的構(gòu)造，并且考慮到流體過濾器的增壓，因此使這些塑料部件具有額外的強(qiáng)度和剛度是有利的。由于肋35和51可被容易地模制成為其相應(yīng)構(gòu)件的一部分，并且由于模制塑料的構(gòu)造，因此肋35和51的增加不會(huì)帶來顯著的成本增加。
為了在圍繞螺孔41的壁部分與安裝部分40的外壁之間提供結(jié)構(gòu)支撐，提供了輻射模式的連接肋52(見圖5)。為了使通過螺母板22而進(jìn)入的入流被過濾介質(zhì)23所處理，由安裝部分40形成了一系列的開口53。在相鄰連接肋52的交替對(duì)之間設(shè)置了一個(gè)開口53。根據(jù)圖5的圖示，設(shè)置了總共16個(gè)連接肋52，它們以螺孔41為中心沿輻條狀陣列等距地間隔開，并且從孔41的軸向中心線向外輻射出去。由16個(gè)連接肋52形成的16個(gè)三角形凹部54提供了用于8個(gè)淚珠形流通口53的位置。相鄰流通口53之間的間隔是均勻的，使得螺母板結(jié)構(gòu)呈周向?qū)ΨQ，如圖5所示。
當(dāng)在離心式流體過濾器中采用金屬螺母板時(shí)，假定選擇了適當(dāng)?shù)牟牧虾秃穸龋敲丛摬牧蠌?qiáng)度通常排除了與強(qiáng)度和剛度有關(guān)的任何擔(dān)心。在使用金屬螺母板時(shí)，流通口通常是圓形的(即圓柱形孔)，這是因?yàn)樗强杀粵_壓到螺母板中的最方便的形狀。然而，當(dāng)需要使用全塑料的流體過濾器構(gòu)造時(shí)，例如針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的流體過濾器20來設(shè)計(jì)時(shí)，任何金屬螺母板都可用模制的塑料螺母板來代替。這又要求對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，以便提供因材料變化所必需的強(qiáng)度和剛度。這就是螺母板22為何包括有加強(qiáng)件如一系列的肋51和連接肋52的部分原因。連接肋52的存在為流通口53提供了一定的間隔和間隙補(bǔ)償。由于塑料螺母板22是整體的模制件，因此不要求進(jìn)行精加工來形成流通口53。這些開口53模制到螺母板22中。盡管這些開口可被模制到每一對(duì)相鄰連接肋52之間，然而這可能會(huì)削弱螺母板22。在如本發(fā)明所示地僅設(shè)置了8個(gè)開口53時(shí)，各開口53需要提供足夠的投影流通面積，以允許有足夠的流量到達(dá)過濾介質(zhì)。等距隔開的模式保證了在過濾介質(zhì)23外部的周圍具有良好的流體分布。為了給每個(gè)開口53提供必需的流通面積，各開口53均具有如圖5所示的錐形的淚珠形狀，其在圖6中更詳細(xì)地示出。
除了全塑料流體過濾器構(gòu)造可使流體過濾器成為“易處置的”優(yōu)點(diǎn)以外，將流體過濾器20的某些構(gòu)件從金屬的變成塑料的還可能會(huì)造成其它的設(shè)計(jì)變更。這些設(shè)計(jì)變更可能會(huì)導(dǎo)致省掉現(xiàn)有技術(shù)流體過濾器所要求的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件。作為一個(gè)這樣的例子，考慮到金屬螺母板是現(xiàn)有技術(shù)流體過濾器的一部分，可以在螺母板的螺孔周圍設(shè)置密封件，以便在圍繞著螺母板所容納的螺紋柱腳周圍的安裝頭上形成密封。盡管螺紋接合可防止泄漏，但這并未得到保證，采用圍繞著該螺紋式相互配合的環(huán)形密封提供了防止流體泄漏的額外安全性。
在圖7中顯示了本發(fā)明所提供的并通過變更為塑料螺母板來實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)改進(jìn)。圍繞著螺孔41的環(huán)形上表面57包括有凸起的環(huán)形指狀部分或承壓肋58。暫時(shí)不考慮承壓肋58的錐度，它通常是圓柱形的并圍繞著孔41不間斷且完整地延伸。如圖7所詳示，在承壓肋58的兩側(cè)設(shè)有環(huán)形間隙通道59和60。在承壓肋58軸向受壓時(shí)，間隙通道59和60為承壓肋58提供了膨脹空間。承壓肋58軸向地延伸到表面57之上，使得在螺母板22的安裝部分40被向上拉到容納了流體過濾器20的安裝頭上時(shí)，承壓肋58因?qū)恿Χ軌?，并且能夠被壓平或變平，從而使該突出的承壓?8變形或受壓擠，這部分地歸因于其材料性能，部分地歸因于其尺寸、形狀和位置。承壓肋58的壓擠或壓縮可使其膨脹，間隙通道59和60為該膨脹提供了空間。使用承壓肋58可允許省掉通常與離心式流體過濾器相關(guān)的較小內(nèi)密封件或內(nèi)墊圈。
在圖8中顯示了不同的模制塑料螺母板39，這里有三個(gè)塑料指狀部分或承壓肋62a，62b，62c，各承壓肋具有略有不同的軸向高度。該圖示用于表達(dá)這樣的概念，即承壓肋或指狀部分的數(shù)量可以是一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)，或甚至可構(gòu)思為超過三個(gè)。該圖示還用于表達(dá)這樣的概念，即模制塑料的承壓肋可結(jié)合到其他型式的螺母板中，并不限于螺母板22的型式。具有多個(gè)用于密封的塑料承壓肋的一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)過濾器連接或安裝到安裝頭上時(shí)，需要有額外的扭矩來壓擠第二或第三承壓肋。因此，在安裝了流體過濾器且當(dāng)這一系列承壓肋被壓擠時(shí)，就可以感覺到與扭矩有關(guān)的反饋。另外一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)在于，多個(gè)承壓肋提供了額外的密封完整性，在單個(gè)承壓肋未能以所需的密封接觸而與整個(gè)表面正確接合時(shí)尤其如此。
可以省掉圍繞著螺母板-安裝頭螺紋連接的內(nèi)密封件或墊圈的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)在于消除了構(gòu)件的成本。相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)包括減少了安裝或封裝墊圈的人力成本，并且消除了無法提供所需構(gòu)件或者所需構(gòu)件在安裝前丟失的任何風(fēng)險(xiǎn)。
現(xiàn)在來看圖9和10，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的易處置的離心式流體過濾器的另一改進(jìn)。圖9公開了頂部端板70，其包括被模制在上表面73中的肋71和支座(standoff)72?？梢灶A(yù)見，雖然肋71和支座72的具體功能不同，并且可以在技術(shù)上相互間獨(dú)立地設(shè)置，然而端板70同時(shí)包括有肋71和支座72。例如，肋71提供了獨(dú)立于由支座72所提供功能的一項(xiàng)功能。由于這兩者相互間獨(dú)立，因此適當(dāng)?shù)亩税迦缍税?0可包括肋71或支座72，或者同時(shí)包括這兩者。
另外，在改進(jìn)的頂部端板70的上下文中可以注意到，該特定改進(jìn)、即肋71或支座72或這兩者可用作作為流體過濾器20的一部分的唯一改進(jìn)，或者可與其它的改進(jìn)一起使用。由于流體過濾器20包括螺母板22并且由于螺母板22可被解釋為流體過濾器20的必要部分，因此圖9所示的改進(jìn)可認(rèn)為是新的流體過濾器74(見圖10)。然而，流體過濾器20和流體過濾器74是基本上相同的，實(shí)際上，體現(xiàn)于流體過濾器74中的若干特征與流體過濾器20是一致的。關(guān)鍵點(diǎn)不在于要表明這兩種流體過濾器是不同的。相反，關(guān)鍵點(diǎn)在于要表明，根據(jù)被包含在任何特定流體過濾器中或者從中被排除的任何改進(jìn)，實(shí)際的流體過濾器構(gòu)造可能稍有變化，這樣就可被標(biāo)示不同的標(biāo)號(hào)。與該說明一致的是，除了螺母板之外，圖10所示的流體過濾器74與流體過濾器20的構(gòu)造大致相符。螺母板22(見圖4)包括圓柱形套筒50，盡管該螺母板設(shè)計(jì)可為流體過濾器74所接受，然而也可以使用新型式的螺母板(見圖13)。螺母板22與螺母板75之間的主要差異在于，套筒50是圓柱形的，而套筒76具有凸角式設(shè)計(jì)，一共有四個(gè)凸角。
頂部端板70是帶有中空內(nèi)套筒77和同心的徑向凸緣78的整體式模制塑料部件，端板70的上表面73包括有肋71和支座72。不管選擇了哪個(gè)或哪些特征，它們的設(shè)置都優(yōu)選具有周向上的均勻性和對(duì)稱性。在圖9的圖示中設(shè)有16個(gè)肋和8個(gè)支座。這些肋等距地間隔開并設(shè)置成輻射的輻條狀陣列，從大致相鄰于內(nèi)緣79的位置延伸到大致相鄰于外緣80的位置。支座72等距地間隔開，并剛好位于外緣80的內(nèi)部。
可以設(shè)想，過濾介質(zhì)23即所謂的“介質(zhì)包”將被嵌入到端板70的襯面81中或粘合到其上。現(xiàn)有技術(shù)的端板設(shè)計(jì)通常用于執(zhí)行以下一項(xiàng)或多項(xiàng)功能。這些功能包括封閉過濾介質(zhì)的端部，使過濾介質(zhì)的褶部保持適當(dāng)?shù)亻g隔開，以及支撐彈簧以將過濾介質(zhì)保持在螺母板上，從而形成了到螺母板上的密封并容納了旁通閥。
對(duì)潤(rùn)滑油的或燃油的流體過濾器的其中一項(xiàng)考慮是需要使頂部端板與螺母板保持間隔開，使得螺母板中的流體流入口不會(huì)通過與端板表面相接觸而被關(guān)閉。所設(shè)計(jì)的支座72用于在上表面73與螺母板75之間保持可接受的間距。應(yīng)當(dāng)注意的是，支座72的軸向高度設(shè)定成使得能夠形成接觸并產(chǎn)生所需的間距。
當(dāng)流體過濾器設(shè)計(jì)20或74被用于潤(rùn)滑油應(yīng)用中時(shí)，流動(dòng)肋71用于阻擋任何防回流閥關(guān)閉通到旁通閥中的流路。這些特征和特性將在其它構(gòu)件的重新設(shè)計(jì)以及流體過濾器改進(jìn)的上下文中更詳細(xì)地介紹。
參見圖10-13，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于流體過濾器的另一改進(jìn)。圖11和12公開了整體式的彈性體閥85的構(gòu)造，其構(gòu)造和設(shè)置成可將防回流閥和旁通閥的功能組合在一起。盡管這些功能可與流體過濾器的其它結(jié)構(gòu)特征相配合地執(zhí)行，然而閥85仍然代表著對(duì)流體過濾器構(gòu)造的改進(jìn)。
閥85包括大致圓柱形的套筒86，以及在端部88的附近與套筒86形成一體式構(gòu)造的輻射狀凸緣87。凸緣87包括一對(duì)環(huán)形部分89和90，它們朝向包括有環(huán)形肋92的中間部分91傾斜和匯合，并與之相鄰接。閥85所用的彈性體材料的彈性使得它可作為流體過濾器的一部分來操作。
參見圖10，閥85安裝在流體過濾器中，用來說明閥85的功能的適當(dāng)流體過濾器是流體過濾器74。盡管流體過濾器20在許多方面都是類似的，然而使用螺母板75來解釋閥85的使用是很重要的。從套筒86與螺母板75的凸角式套筒76之間的設(shè)計(jì)配合來看，圖10所示流體過濾器74必須用作閥85的安裝基礎(chǔ)。如圖10所示，流體過濾器74包括殼體21、螺母板75(見圖13)和過濾介質(zhì)23。流體過濾器74還包括有頂部端板70，其包括了所公開的肋71和支座72。在圖13A-13D中顯示了螺母板套筒76的備選構(gòu)造。盡管螺母板套筒76a-76d各自不同地構(gòu)造，然而如本文所示，它們均可與閥套筒86配合，以便實(shí)現(xiàn)旁通性能。
如圖10所示，端板70連接到過濾介質(zhì)23的上端，套筒77軸向向下地延伸到過濾介質(zhì)的中空內(nèi)部中。在該構(gòu)造中，支座72與螺母板75的襯面相接觸。這便在過濾介質(zhì)23與螺母板75之間建立和保持了足夠的間隙，使得螺母板中的流入口53未因與過濾介質(zhì)對(duì)接而被關(guān)上。
通過傾斜部分90及其在流入口53上的定位來提供閥85的防回流特征。當(dāng)因入流而存在著足夠的流體力或壓力差時(shí)，用作閉合翼片的凸緣部分90發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以允許流體在螺母板75與閥85之間流動(dòng)。當(dāng)流體力或壓力被撤去或反向時(shí)，凸緣部分90彈性地回復(fù)到圖10所示的關(guān)閉狀態(tài)。
就閥85所提供的旁通特征或功能而言，首先應(yīng)當(dāng)注意到，套筒86設(shè)在凸角式套筒76的周圍，并設(shè)置在端板70的中空套筒77與套筒76之間。如果采用了備選螺母板套筒的設(shè)計(jì)76a-76d中的任意一個(gè)，則存在相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。這見于圖13A-13D中。在過濾介質(zhì)正確工作的正常操作狀態(tài)下，在過濾介質(zhì)的內(nèi)部與外部之間存在著壓力平衡。在這種狀態(tài)下，套筒76的凸角95將套筒86固定在套筒77上，以關(guān)閉套筒77與套筒86之間的任何可允許入流走捷徑或繞過過濾介質(zhì)的流動(dòng)路徑。然而，如果流動(dòng)限制發(fā)展并且需要或希望繞過過濾介質(zhì)，那么閥86需要“打開”以實(shí)現(xiàn)這一所希望的旁通能力。由于此時(shí)存在因限制而產(chǎn)生的壓力差，因此套筒86被拉至靠在凸角式套筒76上。這又產(chǎn)生了位于套筒77與套筒86之間的四個(gè)流通口或通道，并且完成了旁通功能。就目前或現(xiàn)有的設(shè)計(jì)而言，現(xiàn)有的流體過濾器通常設(shè)計(jì)具有橡膠的防回流閥和金屬的旁通閥。作為示例，防回流閥可用于潤(rùn)滑油應(yīng)用中，其中過濾器定向成水平的或敞開端向下，這就可在引擎關(guān)閉時(shí)允許油從過濾器中排出。當(dāng)引擎關(guān)閉時(shí)，閥密封了螺母板的流通孔，以防止油反向地流出過濾器。旁通閥需要在達(dá)到過濾介質(zhì)或中心管的破裂強(qiáng)度之前釋放壓差(其在冷啟動(dòng)期間產(chǎn)生，它是在操作期間或在過濾器被堵住時(shí)產(chǎn)生的峰值壓力)。旁通閥的構(gòu)造在設(shè)計(jì)上是類似的，其包括金屬彈簧(螺旋狀的或模壓的)、柱塞和護(hù)圈。
就圖13A-13D所示的螺母板套筒的備選示例而言，套筒76a是多邊形的設(shè)計(jì)，使其橫截面視圖顯示了與閥套筒86的內(nèi)表面相接觸的“角部”93a。從圖13A的圖示中可以理解，在相鄰角部93a之間延伸的套筒76a的直邊導(dǎo)致了形成于套筒76a與套筒86之間的空隙93b。如上文中關(guān)于凸角式套筒76所述的那樣，這些空隙93b為套筒86的運(yùn)動(dòng)提供了間隙空間，以便形成旁通流動(dòng)通道。在圖13B中，套筒76b構(gòu)造成設(shè)有肋94a，其與閥套筒86的內(nèi)表面相接觸。與肋94a以交錯(cuò)的順序設(shè)置了通道94b。通道94b為套筒86的運(yùn)動(dòng)提供了間隙空間，以便形成旁通流動(dòng)通道。
現(xiàn)在來看圖13C，可以見到螺母板套筒76c包括支座96a，其構(gòu)造和設(shè)置成相對(duì)于套筒76c的軸向長(zhǎng)度是不連續(xù)的。套筒76c的主體形成了空隙96b，它們周向地設(shè)置在支座96a之間?？障?6b為套筒86的運(yùn)動(dòng)提供了間隙空間，以便形成旁通流動(dòng)通道。
參見圖13D，螺母板套筒76d構(gòu)造成設(shè)有一組垂直肋97a，其在套筒軸線處匯合在一起，從而形成了輻條型式。設(shè)于相鄰肋97a之間的間隙或空隙97b為套筒86的運(yùn)動(dòng)提供了間隙空間，以便形成旁通流動(dòng)通道。
圖10-13所示的設(shè)計(jì)改進(jìn)采用了塑料，這允許設(shè)計(jì)可通過形成用于相應(yīng)部件的輪廓外形來減少零件數(shù)量。就本發(fā)明和該特定改進(jìn)而言，重要的是應(yīng)當(dāng)注意到，防回流閥和旁通閥現(xiàn)在被模制成一個(gè)整體部分，當(dāng)結(jié)合有在優(yōu)選實(shí)施例中如圖13所示地包括有四個(gè)凸角的凸角式套筒76時(shí)，旁通閥可正確地起作用。閥85的旁通閥部分可通過兩種方式來工作。首先，在正常操作期間它用作密封件，可以防止未被過濾的顆粒重新夾帶在過濾油中。其次，該閥可在達(dá)到過濾介質(zhì)或任何中心管的破裂強(qiáng)度之前打開，以釋放壓差。用橡膠來制造閥85的另一優(yōu)點(diǎn)在于，它允許閥在較寬范圍的壓力和溫度下正確地起作用。
參見圖14，圖中顯示了本發(fā)明的另一改進(jìn)。當(dāng)螺母板22用在流體過濾器中時(shí)，套筒50提供了光滑的大致圓柱形的表面，其可用于密封，以防止未被過濾的顆粒繞過過濾介質(zhì)。為了這樣做，本發(fā)明提供了環(huán)形端板98，其產(chǎn)生了靠在套筒50上的內(nèi)密封。端板98包括大致圓柱形的套筒99，以及連接到過濾介質(zhì)23的上端101上的輻射狀凸緣100。過濾介質(zhì)23可通過各種技術(shù)而粘合到端板98上，包括將過濾介質(zhì)23“嵌入”到凸緣100中。該嵌入步驟通過首先加熱凸緣100以軟化塑料、然后迫使過濾介質(zhì)的端部進(jìn)入軟化塑料中以允許其就地硬化來實(shí)現(xiàn)。通過相對(duì)于套筒50來正確地設(shè)置套筒99的尺寸和形狀，就可以沿著其圓柱形接觸面來形成干涉壓配合。盡管被稱為圓柱形，然而這兩個(gè)套筒中的一個(gè)或兩者的微小錐度將有助于干涉配合的裝配，同時(shí)不會(huì)犧牲在大致圓柱形的表面上建立起適當(dāng)?shù)母缮鎵号浜弦詫?shí)現(xiàn)充分密封的能力。
在該改進(jìn)的上下文中，根據(jù)本發(fā)明，使用塑料允許相應(yīng)的流體過濾器設(shè)計(jì)通過消除對(duì)密封墊圈的需求來減少構(gòu)件的數(shù)量。盡管在該特定的密封界面處通常要求有墊圈，然而所公開的改進(jìn)在螺母板套筒與端板套筒之間形成了大致圓柱形表面到圓柱形表面的接觸，并且在干涉配合的幫助下建立了液密密封。該大致圓柱形的密封界面還可利用旋轉(zhuǎn)焊接來形成，旋轉(zhuǎn)焊接可保證在這兩個(gè)部件之間形成永久性機(jī)械密封?？梢员徊捎猛瑫r(shí)還不需要墊圈的其它連接方法是在這些表面之間設(shè)置粘合劑，或者在端板與螺母板之間采用螺紋配合，如圖15詳細(xì)地顯示。
參見圖15，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的上面引用的流體過濾器改進(jìn)。所示流體過濾器104(分解圖)包括罐體105、過濾介質(zhì)106、端板107、中心管108和螺母板109。盡管中心管108相對(duì)于端板107和過濾介質(zhì)106的設(shè)計(jì)可以變化，盡管這些部件的構(gòu)造和裝配細(xì)節(jié)可以變化，然而該改進(jìn)集中在中心管108的端部110的形式上。
端部110延伸到螺母板109的外表面之外并帶有外螺紋，以用于螺紋式接合到螺母板109的螺孔111中。這便將過濾介質(zhì)固定到螺母板上。另外，中心管110帶有內(nèi)螺紋，以用于與安裝頭(未示出)螺紋接合。盡管安裝頭可以有多種設(shè)計(jì)，然而重要的是，流體過濾器104的配合部分的軸向高度應(yīng)與安裝頭的設(shè)計(jì)兼容，從而實(shí)現(xiàn)可靠和緊密的螺紋接合，同時(shí)密封了罐體105與安裝頭之間的界面。
參考圖16-19，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的其他的流體過濾器改進(jìn)。在圖16和17中公開了流體過濾器114，其包括罐體115、過濾介質(zhì)116、延伸過一定高度的塑料螺母板117和塑料端板118。罐體115的封閉底座119包括用于定位端板118的縮短豎管120。該實(shí)施例集中在“嵌入”過濾介質(zhì)端部的概念上，該過濾介質(zhì)顯示為折疊的大致圓柱形的元件。通過加熱螺母板的朝內(nèi)表面，塑料的外露面就被軟化。一旦塑料足夠軟而可容納過濾介質(zhì)116的上端121時(shí)，就用力將該上端121推入到螺母板的軟化塑料中。在塑料冷卻的同時(shí)保持該組件，塑料硬化，并且在該過程中將過濾介質(zhì)作為一個(gè)整體部分固定地連接到螺母板上。另外，過濾介質(zhì)的敞開端被螺母板的塑料密封式封閉。這種制造方法不需要單獨(dú)的頂部端板，并且不需要任何灌注混合物或粘合劑?？稍谶^濾介質(zhì)116的另一端122上使用這種相同的“嵌入”工藝。端部122被嵌入到塑料端板118中。
與流體過濾器114相關(guān)的其它設(shè)計(jì)特征包括內(nèi)墊圈126的共模塑和外墊圈127的共模塑。另外，流入口128朝向螺母板117的外緣重新定位，因此如上所述，有足夠的平面面積供過濾介質(zhì)嵌入。參考圖17可以注意到，罐體包括間隔開的一系列模制指狀凹痕129，以便更容易地安裝和取下。
現(xiàn)在來看圖18和19，圖中顯示了稍有不同的流體過濾器132。該改進(jìn)的重點(diǎn)仍是將過濾介質(zhì)133嵌入到塑料部件中的制造概念和方法。在設(shè)計(jì)流體過濾器132時(shí)省掉了螺母板，使用了頂部的塑料端板134。用于連接到安裝頭上的螺紋135是中心管136的一部分。在采用了塑料罐體137的該設(shè)計(jì)中，過濾介質(zhì)133的下端138被嵌入到罐體137的下表面139中。過濾介質(zhì)的另一端140被嵌入端板134中。罐體137包括軸向握持肋141，以幫助安裝和取下流體過濾器132。
現(xiàn)在來看圖20，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于流體過濾器的另一改進(jìn)。流體過濾器145包括螺母板146，其可被構(gòu)造和設(shè)置成類似于螺母板22，為了討論該改進(jìn)特征，已采用螺母板22作為螺母板146的基礎(chǔ)。應(yīng)當(dāng)注意的是，針對(duì)圖20所述的該改進(jìn)特征被包括為圖4所示螺母板22的一部分。
繼續(xù)參見圖20，環(huán)形螺母板146是整體式的模制塑料部件，其包括被構(gòu)造和設(shè)置成可容納環(huán)形墊圈148的環(huán)形上周邊147。該周邊147構(gòu)造成設(shè)有外部的環(huán)形凸脊149，而內(nèi)部的環(huán)形凸脊150與凸脊149徑向向內(nèi)地間隔開。墊圈148設(shè)在凸脊149與凸脊150之間，并可被共模塑地制成螺母板146的一部分。當(dāng)將流體過濾器145連接到安裝頭(未示出)上時(shí)，墊圈148壓在安裝頭的表面上，以便在墊圈148上在流體過濾器145與安裝頭之間形成液密密封。
為了在墊圈148被過度壓縮之前提供機(jī)械阻擋，凸脊149從流體過濾器145中向上延伸出去，以便在凸脊150和墊圈148被過度壓縮而變得太剛硬以至于不能保持有效密封所必需的彈性之前接觸到安裝頭。凸脊149作為對(duì)接件或機(jī)械阻擋件的使用限制了流體過濾器145的行程，并同時(shí)在流體過濾器145被正確地安放和緊固在安裝頭上時(shí)提供視覺指示。
現(xiàn)在來看圖21，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于流體過濾器的另一改進(jìn)。圖21所示的用于流體過濾器154的改進(jìn)包括使用塑料唇緣155(或套筒或套圈)，其可根據(jù)流體過濾器154的具體設(shè)計(jì)而連接到罐體157(或螺母板)的敞開端156上或者設(shè)置在其周圍。流體過濾器154的內(nèi)部包括某些類型的安裝結(jié)構(gòu)，其用于將流體過濾器154連接到安裝頭(未示出)上。安裝頭構(gòu)造和設(shè)置有凸起的對(duì)接凸臺(tái)，以便與被模制成整體式塑料唇緣155的一部分的齒形凸起158相接合。在圖21中顯示并使用了兩個(gè)凸起158，或者可以僅使用一個(gè)凸起但仍可提供了改進(jìn)。通過正確地設(shè)置和構(gòu)造齒形凸起158，包括其相對(duì)于外部墊圈159的軸向高度和位置，以及通過正確地設(shè)定安裝頭凸臺(tái)的位置和軸向高度，就會(huì)產(chǎn)生以下一系列事件。
當(dāng)將流體過濾器154擰在安裝頭上時(shí)，墊圈159被逐漸拉動(dòng)至密封式接觸到安裝頭上。盡管將流體過濾器牢固地?cái)Q緊在安裝頭上是很重要的，然而墊圈159必須不能被過壓而使其失去其彈性，并因此而失去其密封的有效性。恰好在流體過濾器154接近其相對(duì)于安裝頭的所需擰緊扭矩時(shí)，并且恰好在墊圈159接近其所需的壓縮程度時(shí)，齒形凸起158就定位成與對(duì)接凸臺(tái)相鄰。流體過濾器154在安裝頭上的進(jìn)一步擰緊推進(jìn)使齒形凸起158與凸臺(tái)接合，而凸臺(tái)使齒形凸起朝向罐體的封閉端偏移。實(shí)際上，齒形凸起因唇緣155的偏移而向上拱到凸臺(tái)上，一旦越過該凸臺(tái)，就會(huì)產(chǎn)生可以聽到的“卡嗒”聲。該“卡嗒”聲表示流體過濾器154已相對(duì)于安裝頭正確地安裝。當(dāng)使用兩個(gè)凸起158時(shí)，第一個(gè)卡嗒聲用作第一報(bào)警信號(hào)，表示幾乎已經(jīng)達(dá)到了所設(shè)計(jì)的擰緊扭矩。第二個(gè)卡嗒聲表示流體過濾器已正確地安裝。
現(xiàn)在來看圖22和23，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于流體過濾器的其它改進(jìn)。首先來看圖22，圖中顯示了用于流體過濾器的罐體162，其被構(gòu)造和設(shè)置成具有一對(duì)斜面凸起163和164，它們用于通過使用平葉片工具如螺絲刀來取下流體過濾器。根據(jù)流體過濾器在安裝頭上的螺紋接合方向，斜面方向和抬高端面163a和164a限定了這些凸起163和164僅可用于將流體過濾器從安裝頭上取下來。
繼續(xù)參見圖22可以看到，罐體162的外表面165包括間隔開的一系列肋166，它們?cè)O(shè)置成可以更好地(人工)握住罐體，以便安裝在安裝頭上和從安裝頭上取下來。另外，各肋166包括用于容納過濾器扳手的夾緊臂的定位凹槽167。這些定位凹槽167可在使用過濾器扳手時(shí)促進(jìn)安裝和取下過程。
現(xiàn)在來看圖23中的分解視圖，流體過濾器的罐體170顯示為包括有封閉底座171，其構(gòu)造和設(shè)置有齒形支柱172。各齒175具有微小的曲率，從而能用作棘齒。只要希望能限制流體過濾器的取下操作并且防止未授權(quán)的用戶能容易地取下流體過濾器，就可以使用齒形支柱172。
為了通過使用齒形支柱172來取下流體過濾器，必須使用獨(dú)特的單向棘齒用六角螺母173。該螺母173包括位于其內(nèi)部的一對(duì)相對(duì)的凸臺(tái)174(顯示了其中一個(gè)，另一個(gè)與之隔開約180度)。各凸臺(tái)174相對(duì)于六角螺母的相應(yīng)直邊具有微小的角度或錐度(非垂直的)。通過這種方式，各凸臺(tái)構(gòu)造和設(shè)置成可在支柱172上實(shí)現(xiàn)棘齒接合(單向的)模式中。支柱172上的齒175和兩個(gè)凸臺(tái)174的幾何形狀意味著螺母173是單向螺母，并且在使用該特征時(shí)僅允許使用者取下流體過濾器。
現(xiàn)在來看圖24和25，圖中顯示了另一端板180。端板180包括上部徑向凸緣181、同軸套筒182和中心管183。盡管構(gòu)成端板180的這三個(gè)部分優(yōu)選由塑料模制成整體部件，然而端板180可由多個(gè)分開的構(gòu)件制成，它們被整體地連接在一起以形成圖24所示的實(shí)施例。
圖1-23所公開和介紹的各種流體過濾器的改進(jìn)和提高并未專門集中于流體介質(zhì)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造上。然而應(yīng)當(dāng)理解，用于本發(fā)明用途的合適過濾介質(zhì)可采用多種構(gòu)造，并且可采用大量合適材料中的任何一種來制造。如圖25所示，大致圓柱形過濾介質(zhì)的其中一種結(jié)構(gòu)應(yīng)用是需要支撐過濾介質(zhì)的內(nèi)部，以防止因較高的壓差而造成坍塌。這種危險(xiǎn)隨著過濾介質(zhì)開始阻塞且壓差變得更大而增大。為了解決這一特殊問題，大致公開于本文中的流體過濾器設(shè)計(jì)包括中心管，其至少部分地延伸到過濾介質(zhì)的中空內(nèi)部中。中心管設(shè)計(jì)成可提供所需的支撐，同時(shí)還在流體流過過濾介質(zhì)之后為流體提供流出通路。
在本發(fā)明中，具體地參見圖24和25，端板180的設(shè)計(jì)將中心管183集成到一個(gè)整體結(jié)構(gòu)中，使得它與套筒182是同軸的，如圖25所示。中心管183包括兩個(gè)環(huán)形部分184和多個(gè)具有螺旋形狀的連接部分185。中心管183所限定的內(nèi)部與側(cè)面一樣是敞開的，從而能使流體經(jīng)由螺母板套筒76(或76a-76d)和螺孔自由地流到出口。用于端板180的中心管部分的其它結(jié)構(gòu)設(shè)置也是可接受的，只要它們具有大致圓柱形的形狀和足夠的流通面積以便應(yīng)付大量的流體即可。
在圖24的圖示中，上部徑向凸緣181包括一系列向外輻射的肋186，其在數(shù)量、尺寸和間距上類似于端板70的肋71。端板70與端板180之間在形式或功能上的唯一區(qū)別在于，端板180不包括任何與支座72相當(dāng)?shù)闹ё?，并且端?80包括中心管183。就從上部徑向凸緣181中省掉任何支座而言，應(yīng)當(dāng)注意到，圖25包括改進(jìn)的螺母板187(見圖26)，該螺母板187包括有支座。參見圖25和26可以看到，流體過濾器組件188包括圖26所示的螺母板設(shè)計(jì)，其中除了支座189以外，螺母板187實(shí)際上與螺母板22相同，或者與螺母板75相同，或者與具有如圖13A-13D所示任何套筒型式的螺母板相同。再次參見圖25，可以注意到，作為端板一部分的支座如支座72現(xiàn)在是改進(jìn)螺母板187的一個(gè)整體部分，并被顯示為支座189。支座72的間隔功能通過圖25的流體過濾結(jié)構(gòu)中的支座189來執(zhí)行。
盡管在附圖和上述介紹中詳細(xì)地顯示和描述了本發(fā)明，然而本發(fā)明應(yīng)被視為是示例性的并且在特征上不受限制，應(yīng)當(dāng)理解到，在上文中僅僅顯示和介紹了優(yōu)選實(shí)施例，屬于本發(fā)明精神內(nèi)的所有變化和修改都希望受到保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)造和設(shè)置成用于安裝流體引導(dǎo)頭的流體過濾器，所述流體過濾器包括具有限定了中空腔的封閉底座和側(cè)壁的殼體；形成了敞開內(nèi)部并設(shè)置在所述中空腔內(nèi)的過濾介質(zhì)；連接到所述殼體上并構(gòu)造和設(shè)置成封閉了所述過濾介質(zhì)的螺母板，所述螺母板形成了多個(gè)流入口，并包括延伸到所述敞開內(nèi)部中的套筒，所述套筒提供了流出管道；與所述過濾介質(zhì)相連并包括凸緣部分和套筒部分的端板；和具有第一部分和第二部分的彈性體的流量控制閥，所述第一部分位于所述端板的凸緣部分與所述多個(gè)流入口之間，所述第二部分位于所述端板的套筒部分與所述螺母板的套筒之間，其中，所述第一部分提供了防回流性能，所述第二部分與所述螺母板的套筒相配合地提供了過濾介質(zhì)旁通性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體過濾器，其特征在于，所述殼體的封閉底座構(gòu)造和設(shè)置成具有對(duì)接斜面，其可與葉片狀工具配合操作，以便于將所述流體過濾器從所述流體引導(dǎo)頭上取下來。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體過濾器，其特征在于，所述殼體構(gòu)造和設(shè)置成具有多個(gè)握持肋，以便于將所述流體過濾器從所述流體引導(dǎo)頭上取下來。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體過濾器，其特征在于，所述殼體構(gòu)造和設(shè)置成具有環(huán)形凹部，其可與過濾器拆卸扳手配合操作，以便于將所述流體過濾器從所述流體引導(dǎo)頭上取下來。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體過濾器，其特征在于，所述殼體的封閉底座構(gòu)造和設(shè)置成具有棘齒支柱，其可與棘齒螺母配合操作，以便于將所述流體過濾器從所述流體引導(dǎo)頭上取下來。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體過濾器，其特征在于，各流入口具有淚珠形的周邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體過濾器，其特征在于，所述流體過濾器包括面密封件，所述螺母板包括上部周邊，其被構(gòu)造和設(shè)置成具有內(nèi)部環(huán)形凸脊和外部環(huán)形凸脊，其中所述面密封件設(shè)于所述內(nèi)部和外部環(huán)形凸脊之間，所述外部環(huán)形凸脊在軸向上高于所述內(nèi)部環(huán)形凸脊，以用作針對(duì)所述流體引導(dǎo)頭的對(duì)接阻擋件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體過濾器，其特征在于，所述端板的凸緣部分包括多個(gè)流動(dòng)肋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體過濾器，其特征在于，所述端板的凸緣部分包括多個(gè)支座。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體過濾器，其特征在于，所述螺母板套筒是凸角式套筒。
全文摘要
一種用于安裝流體引導(dǎo)頭的易處置的離心式流體過濾器，包括具有限定了中空腔的封閉底座和側(cè)壁的殼體。在中空腔內(nèi)設(shè)置了過濾介質(zhì)，螺母板連接到殼體上以封閉過濾介質(zhì)。螺母板包括多個(gè)流入口，以及延伸到過濾介質(zhì)中的凸角式套筒。在過濾介質(zhì)上連接了包括有凸緣部分和套筒部分的端板。流體過濾器包括具有第一部分和第二部分的彈性體閥，第一部分位于凸緣部分與流入口之間，而第二部分位于套筒部分與凸角式套筒之間。閥提供了防回流性能，并與凸角式套筒相配合地提供了過濾介質(zhì)旁通性能。
文檔編號(hào)F02M37/22GK1676190SQ20051005194
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月16日
發(fā)明者I·C·巴茨, K·C·索思, G·W·霍弗森, B·A·帕杜, P·K·赫爾曼, C·A·舒諾弗, P·J·加勒基 申請(qǐng)人:弗里特加德公司