排放阀嵌件的制作方法

专利名称：排放阀嵌件的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于过滤与分离流体的装置。更特别地，本发明涉及用于从内燃机的燃料供应中除去杂质颗粒并分离水的燃料过滤器。
背景技术：
燃料过滤器通常使用一次性过滤器芯子，该过滤器芯子以过滤器使用的预定时间间隔更换。具有各种各样的燃料过滤器芯子构型和取向。可置换的芯子通常由锁定机构固定和/或锁定至基座上，该锁定机构是可松脱的，以便允许除去芯子，用以更换芯子。
转让给本发明的受让人的美国专利No.5,017,285公开了一种使用安装至车辆的基座的倒置式燃料过滤器组件和一种直接悬挂于该基座下方的一次性过滤器芯子。该芯子具有由一对杯形段制成的壳体，所述杯形段沿着辊缝连接。该辊缝通过拧入基座上的套环而起到用于接合的保持肩部的作用，从而保持芯子就位。一次性芯子容放着单级或双分级过滤器元件。壳体的下部形成用于收集通过过滤器元件而从燃料中分离的水的贮槽。位于芯壳底部的中心轴向开口容放着排放旋塞。排放旋塞拧入嵌件中，该嵌件被压入芯壳的内部下端中。所蓄积的水通过打开排放旋塞而从芯子排放。
对于特定应用，非常希望将用于分离水的排放碗与燃料过滤器结合设置。排放碗用于提供附加容量以便保持所分离的水。排放碗可由透明材料制成，所述透明材料允许从外部检查水位以便在水达到最大容量之前从碗中将水排放，并且可以监控燃料过滤器的水分离性能的有效性。
与燃料过滤器芯子结合的排放碗的常规使用方式主要涉及将体积略微庞大的排放碗结构与过滤器组件或过滤器芯子集成。通常，实施有效的流体密封并提供足以支承碗的结构完整的安装结构就需要将排放碗合并到燃料组件中。在某些应用中，过滤器芯子得到显著地改进，以使其能以永久性的方式直接地接受或安装排放碗。
通常，与排放碗的使用和用于除去所分离的水排放机构的使用相关的问题就是提供能产生足够速率的流体或水流的排放通道结构。因为燃料过滤器的过滤与分离功能均在封闭结构中进行，所以实际上从芯壳排放所分离的水趋向于以极低的速率进行。低排放速率部分地可归因于较小的常规型排放口、排放口附近的所分离的水的表面张力以及施加于所分离的水上的不利的压差。在使用排放碗的多种应用中，通向排放碗的所分离的水的传送非常低效，并且/或者所分离的水从碗或芯子处的排放出存在问题。
图1示出了现有技术的包括有模块化排放碗16的燃料过滤器组件10。现有技术的燃料过滤器组件10包括基座12、一次性芯子14以及悬挂于该过滤器芯子14上的模块化排放碗16。一次性过滤器芯子14包括罐状容器，该罐状容器由一对在圆周辊缝50处连接的上、下杯形段42、44构成。芯子14通过与周边辊缝50接合的套环18而保持于基座12上。排放碗16具有模块结构，其允许按照车辆操作者的选择而将排放碗安装于过滤器芯子上或将其从过滤器芯子上拆下。在带有或不带有相关的排放碗16的情况下，过滤器芯子14都能充分地起作用。
在常规方式中，具有连续扇形褶构型的过滤器元件安装于芯壳内，以便从在过滤器中循环的燃料中过滤颗粒并分离水。贮槽62形成于下部段的底部以便收集从燃料聚结的水。贮槽开口65由壳体下部段44的中心轴向突起84限定。
配合的盖与碗构件啮合以形成水密的排放碗封套。盖构件具有带凹形轮廊的上表面，该上表面与芯子14下端的外表面严格地互为镜像。盖构件限定了用于容纳芯子14的轴向突起84的轴向凹槽。可压缩的密封环92设置于盖与碗构件的相对的肩部之间。第二密封环98沿着围绕芯壳的轴向突起84的密封界面以液密关系使盖构件紧靠芯子的外表面而密封。第三密封环101流体地密封着穿过碗构件至安装螺栓120的中心孔的锥形凹槽肩部103。碗构件可由透明材料如塑料形成，排放碗16的盖构件任选地可由透明材料如塑料形成，所述透明材料允许从外部位置进行检查时能容易地看到碗中所收集的所有的水。碗构件的下部偏心部分具有用于容放排放旋塞99的带螺纹的开口，以便提供带阀的排放通道从而可根据需要从碗排放所收集的水。排放旋塞99可具有传统的形式与功能，如通常安装至过滤器芯子用以芯子贮槽62排放的排放旋塞。
另外参看图1，模块化碗16通过拧入嵌件100的安装螺栓120而紧固于芯子上，该嵌件100在邻近贮槽开口65的芯壳的下端设置于内部。嵌件100包括曲线形下部栓塞102，该下部栓塞102的下部直径减少而其上部直径加大。下部栓塞部分从外部弯曲以便在芯壳的底部压配合于突起84中。嵌件100具有与贮槽开口65连通的排放口。三个等角度隔开的腿一体地从该栓塞延伸并且与平台110一体地连接。平台中的中心轴向开口由带螺纹表面112限定。三个成角度隔开的孔114限定于所述腿之间，以便提供穿过排放嵌件100和芯子开口65的进气式排放口。
安装螺栓120穿过盖和碗构件插入以便与嵌件100以螺纹方式接合。将安装螺栓120拧紧以便对密封环98和101沿轴向加载，从而以与芯子14保持液密关系的形式使碗密封。由嵌件100限定的孔114用作进气式开口，以促进芯子贮槽中所收集的水有效地通过。此外，当不需要模块化排放碗时，嵌件100可以用于以螺纹连接的方式容放排放旋塞99。过滤器组件10为模块，其中，通过将安装螺栓120从嵌件100上拆下并通过将排放旋塞99拧入嵌件100中而使排放旋塞99重新安装于芯子开口处，可随意地将排放碗16拆下。在后一种构型中，嵌件100用于提供进气式开口以便流体流过排放旋塞99。
过滤器芯子壳体的较薄的金属薄板提供了用于将排放碗16或其它部件悬挂于过滤器芯子14下方的较弱的锚定点。排放碗16应当利用足以压缩密封件98和101的轴向力而连接于芯子上，阻挡因松开所引起的振动，以及承受由使用过滤器组件的车辆环境中存在的冲击而产生的力。
排放阀嵌件应当提供进气式排放和高整体性的锚定界面。现有技术公开了多种嵌件，如图1和图2所示。图1所示的嵌件100为铸造金属构件。在铸件的中心轴向开口中切制螺纹以便形成带螺纹的表面112。这种制造方法提供了高强度的嵌件和高质量的带螺纹的表面。图2示出了可选择的金属薄板嵌件200。在该现有技术的构型中，嵌件200为成型金属薄板件。对金属薄板进行切割与冲压，以便限定由腿216支承的中心轴向柱210。多个开口214(示出其中之一)限定于成角度隔开的腿216之间。若干开口214提供进气式排放。在分开的制造步骤中，在中心的轴向柱210的内表面上切制螺纹212。
尽管已证明排放嵌件100、200成功地用于其预期的用途中，但是还可以进一步提高生产效率，同时改善最终的锚定界面的完整性。

发明内容
本发明的示例性实施例提供一种排放阀嵌件，其中模压金属薄板主体在排放口上方的升高位置中支承螺纹螺母。该螺母的多边形周边与嵌件的大致为筒形的金属薄板主体之间限定了多个流体流通道。嵌件主体限定了凸耳以便在螺母的角处支承该螺母，并且包括能防止螺母相对于嵌件主体旋转的器件。保持臂从主体向上伸出并在螺母上方弯折，以便沿轴向保持螺母靠着该凸耳安放。螺母有效地提供了高强度的带螺纹表面以便支承排放碗及其相关的硬件。嵌件主体和螺母在分开的自动操作中以较低的成本形成。将螺母组装于嵌件主体中的操作还可自动进行。所组装的嵌件提供了包括高强度的螺纹锚定点的低成本的进气式排放装置。
本发明的一个目的在于提供一种包括进气式排放装置的过滤器芯子所用的、新的、改进型排放嵌件。
本发明的另一个目的在于提供一种有效地提供高强度螺纹锚定表面的过滤器芯子所用的、新的、改进型排放嵌件。


通过阅读说明书与附图，将会清楚本发明的其它目的和优点，其中图1为燃料过滤器组件的剖视图，其带有包括现有技术的排放嵌件的模块化排放碗；图2为包括另一种现有技术的排放嵌件的可选择的燃料过滤器芯子的剖视图；图3为本发明的方案的示范性的嵌件主体的立体图；图4为图3的嵌件主体的立体图，其功能上与本发明的方案的示例性螺母相结合；图5为图4的嵌件主体和螺母的立体图，其中螺母固定于嵌件主体上；图6为根据本发明的方案的另一个嵌件主体的俯视图；
图7为图6的嵌件主体的侧视图；图8为图6的嵌件主体沿图6的线8-8剖开的剖视图；图9为图6的嵌件主体沿图6的线9-9剖开的剖视图；图10为图6的嵌件主体沿图6的线10-10剖开的局部剖视图；图11为根据本发明的方案的另一个示例性嵌件主体的俯视图；图12为图11的嵌件主体沿图11的线12-12剖开的局部剖视图；图13为图11的嵌件主体的侧视图；图14为图11的嵌件主体沿图11的线14-14剖开的剖视图；图15为图11的嵌件主体沿图11的线15-15剖开的剖视图；图16为图11的嵌件主体沿图11的线16-16剖开的剖视图；以及图17为装备着根据本发明的方案的排放阀嵌件的过滤器芯子下部段的局部剖视图。
具体实施例方式
图1的过滤器组件10为代表性的包括现有技术的排放阀嵌件100的燃料过滤器芯子。图2示出了可选择的现有技术的过滤器芯子所用的排放阀嵌件200。图3-图5示出了根据本发明的方案的示例性排放阀嵌件300的部件与组件。排放阀嵌件300为将螺纹螺母70组装入成形金属薄板主体20中而形成的组件。构成所示的金属薄板主体20的金属薄板的厚度约为0.036″。将螺母结合到根据本发明的方案的排放阀嵌件中就降低了制造具有进气式(aspirated)排放口和高质量的带螺纹锚定点的排放阀嵌件的成本和复杂性。
如70的方螺纹螺母为大量生产的螺母并且可以低成本从市场上买到。螺母70具有由带螺纹表面74限定的中心开口72。由于该中心的、带螺纹的开口72将会被占用，所以排放嵌件300限定了多条沿螺母中的轴向开口72的径向向外的流体流通道80。螺母70固定至嵌件主体20上，以便防止相对于该主体发生轴向运动与旋转运动。防止螺母发生旋转运动的装置应当足够坚固，以便阻止螺母在安装或除去排放旋塞或排放碗(drain bowl)期间的旋转。虽然只说明了方螺纹螺母，但是，其它具有防旋转特征的螺母形状、如六角形或非多边形形状均在本发明的范围内。
图3示出了根据本发明的方案的排放嵌件主体20的第一示例性实施例。所示的排放嵌件主体20构置成用于在螺母70的四个角76处支承该螺母70。排放嵌件主体的基本构型为带有开口底部的宽边碗。该开口底部限定了排放口30。碗边设有沿径向延伸的凸缘22，以便支承该嵌件靠着过滤器芯子下部段44的内侧底面。碗状的侧壁32基本为筒形，其外径选择成适于紧密地容放于过滤器芯子下部段44的向下突出部84中。排放嵌件主体20的外表面构置成便于压配合安装在芯子的下部壳体段44的底部中。密封剂和/或粘合剂可应用于排放嵌件主体20与下部壳体段44之间，以便促进这些部分之间的密封接合。因此，从装备有本发明的排放阀嵌件300的过滤器芯子14流出流体的出口的唯一方式就是通过轴向排放口30，该轴向排放口30与由下部壳体段44限定的贮槽开口65相连通。嵌件主体与边22的较大表面积提供了与下部壳体段44的强力扩展界面。
继续参看图3至图5，对嵌件主体20的侧壁32进行切割并使其在四个等角度隔开的位置处向内变形以便限定凸耳26，从而沿轴向支承螺母70的角。随后，使各凸耳26的向内移置的材料向下变形，以便在凸耳26的任一侧上提供成角度地隔开的肩部28。凸耳在嵌件主体的底部内表面上方的大约十分之一英寸(0.1″)处支承螺母70。
嵌件主体20还包括两个保持臂24，所述保持臂24从排放口30的相对侧沿轴向向上延伸。如图4所示，保持臂24具有延伸高于螺母70的顶面的轴向长度，该螺母70安置于嵌件主体20的凸耳26上。如图5所示，将保持臂24在螺母70的顶面上方弯折，以便将螺母70限制于其安装位置中。螺母70保持就位以便允许与排放旋塞或紧固件接合，从而从芯子14的下方支承排放碗。拧紧排放旋塞或排放碗紧固件就对螺母施加了沿轴向向下的旋转力。向上凸出的肩部28防止螺母70相对于嵌件主体20发生旋转。所示的排放阀嵌件300的螺母70与嵌件主体20均能在分开的操作中进行有效地大量生产。将螺母组装于嵌件主体上的操作可以自动进行。
图6-图10示出了可选择的嵌件主体20a。除向内凸出的凸耳26与成角度地隔开的肩部28的构型以外，嵌件主体20a基本上与嵌件主体20相同。在图9中看得最为清楚，对于嵌件主体20a，向内凸出的凸耳26形成为竖直壁32的水平切割且向内移置的部分。在图6和图10中看得最为清楚，成角度隔开的肩部28由凸耳26上方的、向内凸出的凹陷来提供。嵌件主体20a的竖直壁32向内变形以便限定肩部28。
本发明的一个方案涉及保持臂24的形成。在图6中看得最为清楚，保持臂沿直径彼此偏离，例如，各保持臂均由包括嵌件主体的金属薄板的不同的一半形成。如图3、图4、图7和图9所示，所述臂将会在向其竖直取向弯曲之前从排放口30的相对两侧彼此沿侧面延伸。这种构造就容许各臂的轴向长度由嵌件主体材料形成，该主体材料的其他部分将被除去以限定排放口30。根据本发明的方案，保持臂24通过除去材料而切成并将其弯成图3和图7中所示的构型。保持臂24最初从排放口30的唇缘沿径向向外。如上所述的偏移、凹入(back)构型提供了来自嵌件主体20的金属薄板的、带有所需轴向长度的保持臂。
图11-图17示出了另一个嵌件主体实施例20b。竖直壁32的向内移置部分形成嵌件主体20b的凸耳26。在图16中看得最为清楚，形成凸耳26而无须切割侧壁32。如关于嵌件主体20和20a所论述的，凸耳26设置成用于支承螺母的四个角。嵌件主体20b除去了与嵌件主体20和20a的凸耳26相邻接的、成角度隔开的肩部28，以便于保持臂24a沿侧向扩展。保持臂24a的下部沿侧向扩展到宽度W2，以便阻挡所容放的螺母相对于嵌件主体20b的旋转。保持臂上部具有较小的宽度W1，但是其强度足以克服在安装排放旋塞或排放碗期间所产生的比较适度的向上的轴向负荷而保持所容放的螺母。如图5所示，保持臂上部的尖端在所容放的螺母上方弯折。保持臂24a设置成使得沿侧向扩展的下部靠压在所容放的螺母的相对侧上，以便阻挡螺母的旋转，并且不需要具有其它嵌件主体实施例20、20a的肩部28。除了如上所述之外，嵌件主体20b的基本形状与功能类似于所述的嵌件主体20、20a的基本形状与功能。
在图4和图5中看得最为清楚，多条流体流通道开口80限定于螺母70的多边形周边与排放阀嵌件20的大致筒形的内表面之间。所述多条流体流通道开口80提供了进气式排放方式，以便流体从芯子贮槽62有效地流出排放旋塞或流入排放碗。图17示出了排放阀嵌件300a，其中凸耳26在嵌件主体20b的底面的上方支承螺母70。这种关系允许限定于螺母70的周边与嵌件主体20b的内表面之间的流体流通道和由下部芯子段44限定的开口65相连通。
尽管公开了保持臂，但是其它保持方式，如焊接、铜焊、折边或安放于内槽中的保持圈均可以由本领域的普通技术人员想到，并且均包括于本发明中。嵌件主体20、20a和20b的凸耳26、肩部28和保持臂24均为代表性实例并且不限于所公开的发明。在不背离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员将会想到所公开结构的多种变型。
尽管为进行示例说明已描述了本发明的所示的实施例，但是在本文中上述描述不应被认为对本发明的限制。相应地，在不背离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以想到各种更改、修改和替代物。
权利要求
1.一种过滤器芯子包括壳体，其在沿轴向隔开的端部之间延伸，以便限定内部空间、位于第一轴端的流体循环开口以及位于第二轴端的贮槽开口；过滤器元件，其支承于在所述流体循环开口与所述贮槽开口中间的所述内部空间中；排放嵌件，其邻近该贮槽开口，所述排放嵌件包括嵌件主体，其带有内、外表面并且限定了排放口，所述内表面具有向内凸出的凸耳，该凸耳限定了与所述排放口沿轴向隔开的支承表面；螺母，其具有通过周边表面连接的顶面和底面并限定了带螺纹的轴向开口；以及排放控制元件，其以螺纹连接的方式接合于所述带螺纹的轴向开口中，其中，所述螺母固定于所述嵌件主体上，且所述多边形周边表面的至少一部分安置于所述支承表面上；所述嵌件主体内表面与所述周边表面之间限定了至少一条流体流通道，所述流体流通道与所述排放口连通；并且所述排放嵌件固定至邻近所述贮槽开口的所述壳体，且所述排放口与所述贮槽开口连通。
2.根据权利要求1所述的过滤器芯子组件，其中所述排放控制元件包括排放旋塞，当拧紧该排放旋塞时就阻挡流体流通过所述贮槽开口，而当松开该排放旋塞时就允许流体流通过所述贮槽开口。
3.根据权利要求1所述的过滤器芯子组件，其中所述排放控制元件包括排放碗，其通过与带螺纹的轴向开口接合的紧固件而紧固至所述壳体的外表面。
4.根据权利要求1所述的过滤器芯子，其中所述支承表面包括多个成角度隔开的、所述嵌件主体的向内移置部分。
5.根据权利要求4所述的过滤器芯子，其中所述周边表面由正多边形限定并且包括多个角，各所述向内移置部分限定了位于向内凸出的肩部侧面的支承表面部分，各向内移置部分容放着所述螺母的位于所述肩部之间的角，由此螺母基本上相对于所述嵌件主体而被可旋转地固定。
6.根据权利要求1所述的过滤器芯子，其中所述壳体包括在周边辊缝处连接的上部段和下部段，所述下部段包括围绕所述贮槽开口的中心轴向突起，所述嵌件主体包括大致为筒形的、构置成紧密地容放于所述中心轴向突起中的轴向壁，所述凸耳从所述轴向壁向内凸出。
7.根据权利要求1所述的过滤器芯子，其中所述嵌件主体包括从与所述排放口邻接的相对位置处沿轴向伸出的保持臂，所述保持臂在所述螺母顶面的上方沿轴向延伸并被弯成抵靠所述顶面以便保持所述螺母抵靠所述凸耳。
8.根据权利要求1所述的过滤器芯子，其中所述嵌件主体由厚度约为0.036″的金属薄板形成。
9.根据权利要求1所述的过滤器芯子，其中所述嵌件主体包括从与所述排放口邻接的相对位置处沿轴向伸出的保持臂，所述保持臂具有上部，其在所述螺母顶面的上方沿轴向延伸并被弯成抵靠所述顶面，以便保持所述螺母抵靠所述凸耳；以及下部，所述下部的侧向宽度大于所述上部的侧向宽度。
10.一种与过滤器芯子结合使用的排放阀嵌件，所述排放阀嵌件包括嵌件主体，其具有内表面、外表面并且限定了排放口，所述内表面包括向内凸出的凸耳，所述凸耳限定了与所述排放口沿轴向隔开的支承表面；以及螺母，其具有周边并且限定了带螺纹的轴向开口；其中，所述螺母固定至所述嵌件主体，且所述周边由所述支承表面支承，所述嵌件主体内表面与所述螺母的周边之间限定了至少一条流体流通道，所述至少一种条流体流通道与所述排放口连通。
11.根据权利要求10所述的排放阀嵌件，其中所述嵌件主体包括从邻近所述排放口的相对位置处沿轴向伸出的保持臂，所述保持臂在所述螺母顶面的上方沿轴向延伸并在所述螺母的上方弯折以便保持所述螺母抵靠所述凸耳。
12.根据权利要求11所述的排放阀嵌件，其中所述保持臂包括具有第一宽度的上部和具有比所述第一宽度大的第二宽度的下部。
13.根据权利要求10所述的排放阀嵌件，其中所述凸耳包括多个成角度地隔开的凸耳，所述内表面包括成角度地隔开的、位于各凸耳侧面的肩部，所述肩部构置成用于阻止所述螺母相对于所述嵌件主体的旋转。
14.根据权利要求10所述的排放阀嵌件，其中所述螺母为方形，并且所述嵌件主体包括四个设置成用于支承所述方形螺母的各角的凸耳。
15.根据权利要求10所述的排放阀嵌件，其中所述嵌件主体由金属薄板形成。
16.根据权利要求10所述的排放阀嵌件，其中所述螺母限定了带螺纹的轴向开口。
17.一种排放嵌件包括嵌件主体，其限定了围绕轴向开口的、大致为筒形的空腔，所述空腔具有内表面，该内表面包括与所述开口沿轴向隔开的、向内凸出的凸耳；以及螺母，其具有周边并且限定了带螺纹的中心孔；其中，所述螺母固定至所述嵌件主体，且所述周边的至少一个部分安置于所述凸耳上；并且所述周边与所述内表面之间限定了多条通道，所述通道与所述开口连通。
18.根据权利要求17所述的排放嵌件，其中所述嵌件主体包括从邻近所述排放口的相对位置处沿轴向伸出的保持臂，所述保持臂在所述螺母顶面的上方沿轴向延伸并在所述螺母的上方弯折，以便保持所述螺母抵靠所述凸耳。
19.根据权利要求18所述的排放嵌件，其中所述保持臂包括具有第一宽度的上部和具有比所述第一宽度大的第二宽度的下部。
20.根据权利要求17所述的排放嵌件，其中所述的向内凸出的凸耳包括多个成角度隔开的、所述嵌件主体的向内移置部分。
全文摘要
排放阀嵌件(300)使用模压金属薄板主体(20)以便在过滤器芯子的排放口上方的升高位置处支承螺母(70)。多条流体流通道(80)限定于螺母(70)的多边形周边与嵌件(300)的大致为筒形的金属薄板主体(20)之间。嵌件主体(20)限定了凸耳以便在螺母(70)的周边角处支承该螺母(70)，并且包括能防止螺母相对于嵌件主体(20)旋转的结构。保持臂(24)从该嵌件主体(20)向上伸出并且在螺母(70)上方弯折，以便沿轴向保持螺母(70)靠着该凸耳安放。嵌件主体(20)和螺母(70)在分开的自动操作中以较低的成本形成。将螺母(70)组装于嵌件主体(20)中的操作还可自动进行。
文档编号B01D27/08GK1933887SQ200580008462
公开日2007年3月21日 申请日期2005年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者利昂·P.·雅尼克, 斯蒂芬·J.·瓦尔迪奥恩, 托马斯·M.·托尔纳托雷, 雷蒙德·F.·安德森, 迈克尔·J.·威廉斯 申请人:斯塔纳迪恩公司