具有透明壳体部分的流体过滤器的制作方法

专利名称：具有透明壳体部分的流体过滤器的制作方法
技术领域：
技术领域涉及滤盒和过滤系统，优选包括可更换的过滤器元件。
背景技术：
已经使用了各种装置和方法，以便从受污染的流体中去除悬浮的 污染物。一^L来讲，受污染的流体通过外部压力或外部力量而穿过多 孔过滤介质。多孔过滤介质的孔尺寸选择为以允许流体通过该多孔过 滤介质，且同时阻止污染物流过该多孔过滤介质。当流体通过多孔过 滤器介质时，污染物由该多孔过滤器介质阻拦。流过过滤器介质的流 体清除了污染物。
可更换的滤盒和组件已被证明是用于各种应用的过滤系统的有 用部件，这些应用包括例如诸如柴油机的内燃机。可更换的过滤器元 件可与过滤系统的其它部件相联接，以提供组件，该组件可操作，以 从流体中去除颗粒和其它不合需要的物质。

发明内容
才艮据本发明的一个实施例，螺紋连接且旋转连接于安装基座上的
燃料-水分离过滤器包括构造并布置为用以连接到该安装基座上的螺 帽板(nutplate)段；旋转焊接到该螺帽板段上的壳体，该壳体作为模制 的塑料部件来构造和布置；以及位于壳体内、用于过滤燃料的过滤介 质，该壳体包括透明的水收集部分，该水收集部分嵌入模制到该壳体 的其余部分中，以用于提供水位监测性能。
在本发明的另一个实施例中，存在用于液体的发动机过滤器部 件。基本上透明的塑料壳体段延伸于开口的第一端与第二端之间。该 透明段的第一端通过旋转焊接接头连接到不透明塑料螺帽板段上。在一种改进中，该基本上透明的壳体段是环形的。 在另 一改进中，该基本上透明的壳体段是聚酰胺材料。 在另一改进中，该第二端基本上是封闭的，且该第二端限定了至
少两个孔口。该螺帽板段由尼龙制成。
在本发明的另 一个实施例中，存在包括底部段和顶部段的过滤器
壳体。底部段的至少一部分由基本上透明的塑料制成。顶部段具有开
口的顶端，且由不透明塑料制成。底部段嵌入模制到顶部段上。
在一种改进中，该不透明顶部段的顶端在旋转焊接接头处连接到
螺帽板段上。
在另一改进中，该螺帽板段由尼龙制成。选择不透明塑料材料， 以使其能够以比基本上透明的塑料与该螺帽板之间的旋转焊接接头 更结实的旋转焊接接头连接到螺帽板上。
在另一改进中，不透明塑料顶部^:限定了基本上邻近开口的顶端 的外部螺紋。
在另一改进中，底部段具有基本上封闭的底端，该底端限定了排 出阀开口。
在另一改进中，第一种塑料是商品名为GrilamidTR55LX的聚酰
胺材料。
在另一改进中，整个底部段由基本上透明的塑料制成。
在另一改进中，底部段限定了多条外部肋。底部段和不透明塑料 顶部段两者都沿轴线延伸，且具有某总长度，底部段构成该总长度的 约1/4至1/3,不透明塑料顶部段构成该总长度的约3/4至2/3。
在另一改进中，底部賴^又一部分由基本上透明的塑料制成，该底 部段的其余部分由不透明塑料制成。
在本发明的另一个实施例中，存在螺紋连接到安装基座上的燃料 -水过滤器/分离器，其具有壳体和位于该壳体内的过滤介质。该壳体 具有开口的顶端和基本上封闭的底端。除了壳体中的窗由基本上透明 的塑料制成以外，该壳体由不透明塑料制成。该窗中的基本上透明的塑料被嵌入模制到不透明塑料中。过滤介质位于该壳体内，以用于过 滤燃料。该壳体在过滤介质下方限定了水收集部分，该壳体的窗定位 成使得该窗与水收集部分的至少一部分相交迭，以允许进行水位监 测。
在一种改进中，该壳体的开口的顶端旋转焊接到螺帽板段上。 在另一改进中，该螺帽板由尼龙制成，并选择不透明塑料，以使
其能够以比基本上透明的塑料和该螺帽板之间的旋转焊接接头更结
实的旋转焊接接头连接到螺帽板上。
在另 一 改进中，该不透明塑料限定了基本上邻近开口的顶端的外
部螺紋。
在另一改进中，该基本上透明的塑料是商品名为Grilamid TR55 LX的聚酰胺材料
在另一改进中，该窗绕着该壳体的、到底端比到顶端更近的整个 周边而延伸。
在另一改进中，该窗从顶端和底端之间的某点一直延伸到底端， 且包括该底端。
本发明的一个目的是提供改进的燃料-水分离器过滤器。 通过以下描述，本发明的相关目的和优点将显而易见。


图1是包括发动机和过滤系统的车辆的侧视图。
图2是本发明的一个实施例的、包括透明的壳体部分的顶部透视图。
图3是本发明的一个实施例的、包括透明的壳体部分的侧视图。 图4是本发明的另 一个实施例的、包括透明的壳体部分的侧视图。 图5是本发明的另 一个实施例的、包括透明的壳体部分的侧视图。
具体实施方式
为了促进对本发明的原理的理解，将参照附图中所示意的实施 例，且将使用特定语言来对其进行描述。然而应当理解，不旨在借此 来限制本发明的范围，所说明的装置中的这些变换和进一步的修改、 以及其中所说明的本发明的原理的这些进一步的应用被构思为对本 发明相关领域的技术人员而言是正常情况下可想到的。
参照图1,该图示意了车辆IO。车辆IO可以是各种类型的车辆， 例如轻型货车、中型货车、重型货车、客车、公共汽车或者工业或建
筑车辆。车辆10包括发动机11和过滤系统12，该发动机ll优选是 柴油机，但也可以是其它类型的内燃机，过滤系统12与发动机11处 于流动连通，且可操作，以便对将要提供给发动机11的流体进行过 滤。过滤系统12可以与本文所述的过滤系统或其部件相同和相类似。 本发明大体涉及可用于例如内燃机(如柴油机或汽油产生动力的 发动机)的过滤器。这种过滤器单元非常重要，因为车辆发动机中使用 的各种流体易被水、沙、污物和其它特定物质污染。在车辆发动机的 运行过程中，诸如燃烧的产物、烟灰、湿气、灰尘、磨蚀粉末等杂质 时刻与润滑油混合，且这些杂质由过滤器组件进行过滤。因此，根据 本发明，存在过滤器的许多的应用。例如，该过滤器组件可用于农业 设备、建筑设备、集材机、装载机、其它越野车辆、重型高速公路货 车、汽车和其它车辆、需要液压式过滤的工业机器，以及需要对流体 进行过滤的所有其它设备或机械设备。另外，该过滤器组件可用于从 各种不同的流体中去除外来物质。液态流体的实例包括液压流体、发 动机润滑油、柴油机燃料、汽油、发动机冷却剂、车辆变速器流体和 任何其它类型的流体。过滤器组件还可用于气态流体，例如空气和排 气。
本发明大体上涉及流体过滤器，包括构造和布置为用以旋转附连 到基座上的那些流体过滤器。更具体地讲，本发明的一个实施例涉及 构造且布置成具有水分离能力的燃料过滤器。本文大体所述的该类型 的现有燃料过滤器通常包括透明的碗，其作为用于监测水位的单独的附件。该水位监测碗通常通过螺紋连接的方式附连到流体过滤器壳体 上。由于这种类型的设计需要单独的碗，所以这种设计对最终产品在 组装和测试方面引入了额外的成本和额外的时间。此外，将单独的透 明的碗用作用于7jC监测的附件，这引入了与燃料过滤器壳体的螺紋连 接接口。重要的是，需要适当地密封这种连接接口，以使得不会有流 体泄漏。这又提出了设计挑战，因为连接接口引入了穿过该接口的一 个或多个泄漏通道的风险。潜在地，在这种连接接口的区域中需要单 独的密封件或垫圈，且如果使用了单独的密封件或垫圈，这就增加了 总体的制造复杂度和总成本。无论是否使用螺紋连接来连接壳体和单 独的碗，还是使用某些其它连接方法，这都是事实。
如上所述，某些当前的金属的旋转式燃料水分离器使用用于水位 监测的透明碗附件。这种类型的设计需要单独的碗，且还增加了额外
的泄漏通道、密封和相当程度的制造复杂度成本。Cummins Filtration Inc.(以前称为Fleetguard Inc.)开发的Mach型过滤器设计是全塑料过滤 器设计。由于基过滤器已经是塑料的，如果运行压力是可接受的，透 明塑料可全部或部分用于壳体中，以形成透澈的壳体，以便用作例如 水监测窗。本文所讨论的本发明的所有实施例都优选是全塑料过滤器 设计。
在本发明的一个实施例中，存在Mach型过滤器(分别为Mach 1 或Mach 2、螺帽板型或非螺帽板型)，其具有整体地模制的透明壳体 部分，以用于在燃料水分离器中用作水监测"窗"。应当理解，对这 个实施例的变型意图处在本发明的范围之内。该壳体的基本上全部都 可用作窗，但是优选仅其一部分用作窗。该部分可以是绕着该壳体的 整个周边而延伸的区段，或仅是弧形部分。该窗可以是圆形、椭圆形、 正方形、长方形或某些其它多边形形状，或者可以是带有圆缘的多边 形。
图2和3示意了具有壳体部分110的Mach 1型旋转式过滤器100， 该壳体部分110具有多条外部肋112。壳体部分110由透澈的塑料构建，且该壳体部分在接头115处旋转焊接到螺帽板段120上。因此一 体的旋转式过滤器IOO就具有了水监测能力，而不使用或无需传统旋 转过滤器所要求的额外部件。如前所述，过滤器IOO可由完全透澈的 塑料壳体110制成。然而，为了节约成本，优选仅过滤器壳体110的 一小部分由较昂贵的透澈的塑料制成。在一个实施例中，可通过以下 方式来实现即，将透明的塑料"底部壳体"段嵌入模制到较便宜(不 透明)的塑料材料中，从而形成单个"两件，，组合的壳体，该壳体最终 旋转焊接到螺帽板部分上。
在壳体顶部部分中使用与螺帽板中所使用的材料相同或相似材 料还有助于更结实且更稳固的旋转焊接；然而，如果需要，通过适当 的材料选择，透澈的塑料可有效地旋转焊接到螺帽板部分上。如果施 加压力足够适度，以允许使用大体较弱的、基本上透明或透明的塑料 材料，则透明塑料壳体可用于Mach 1或Mach 2型设计中。为图2和 3的类型的设计实施最初的焊接实验，然后该设计经受了流体静力爆 破测试，以便测试旋转焊接接头的完整性。爆破测试结果表明，该接 头结合充分，因为故障的第一点处在基材自身之内。测试证实，从设 计角度来说，基本上透明或透明的塑料材料的旋转焊接可以做得足够 结实(甚至像流体静力爆破测试所指示的基材 一 样结实)。在对由 Grilamid TR55LX(使用旋转焊接方法来使透明塑料壳体结合到黑尼龙 螺帽板段)制造的透明壳体设计的测试中，流体静力爆破测试产生270 磅/平方英寸(psi)的碰撞力，且平均流体静力碰撞结果为230磅/平方英 寸(psi)以上。GrilamidTR55LX是聚酰胺12型材料。然而，应当理解， 其它透明或基本上透明的材料也意图处在本发明的范围之内。认为可 能有用的其它实例包括但不限于，Grivory GTR45聚酰胺共聚物和 Isoplast 302EZ,该Isoplast 302EZ为热塑性聚氨酯。虽然在透明塑料 材料方面增加了成本，但是与传统的螺紋附连的透明碗相比，这种设 计所允许的改进的制造工艺降低了整体成本。
参照图4,该图示意了透明或基本上透明的塑料在Mach2过滤器应用中的使用。过滤器壳体200优选包括由不透明塑料制成的顶部部
分230。顶部部分230基本上邻近开口的顶端(包括处于该顶端处)，并 限定了外部螺紋232。顶部部分230优选一体地连接到基本上透明或 透明的塑料底部部分240上。底部部分240优选包括多条外部肋212, 该多条外部肋212在基本上封闭的端部242处终止。基本上封闭的端 部242优选限定了孔口 295和第二孔口 297。燃料传感器294中的水 接收于孔口 295内。排出阀296接收于孔口 297内。
过滤器介质290接收于壳体200内。过滤器介质290被示为在底 部端板292和顶部端板(未示出)之间延伸的环形、打褶的过滤器介质。 然而，应当理解，其它类型的过滤器介质也意图处在本发明的范围之 内。壳体200在过滤介质290下方限定了水收集部分280。
参照图5，该图示意了 Mach2过滤器应用的另一个实施例中的透 明或基本上透明的塑料的使用。过滤器壳体300优选包括由不透明塑 料制成的顶部部分330。顶部部分330基本上邻近开口的顶端(包括处 于该顶端处)，该顶部部分330限定了外部螺紋332。顶部部分330连 接到包括基本上透明的面板340的底部部分。该底部部分优选包括多 条外部肋312，该多条肋在基本上封闭的端部342处终止。基本上封 闭的端部342优选限定了孔口 395和第二孔口 397。燃料传感器394 中的水接收于孔口 395内。排出阀396接收于孔口 397内。
过滤器介质390接收于壳体300内。过滤器介质390被示为在底 部端板392和顶部端板(未示出)之间延伸的环形的、打褶的过滤器介 质。然而，应当理解，其它类型的过滤器介质也意图处在本发明的范 围之内。该壳体在过滤介质390下方限定了水收集部分380。面板340 由基本上透明的塑料制成，且与壳体300内的水收集部分380的至少 一部分相交迭。或者,如图4的实施例，窗可以包含壳体的底部段的 全部。
虽然本申请的描述的各方面是指Cummins Filtration Inc.出售的 Mach过滤器，但是这仅仅意图作为本发明的一个应用的非限制性实例。同样，如前所述，本发明的各实施例可应用于各种不同流体的过 滤。然而，当前最优选的应用涉及燃料过滤。这是因为大多数透明材 料使用最小量或不用增强填料(如玻璃或矿物填料)。较低强度材料通 常用于低压应用中，水分离通常在低压应用中进行。之前描述的本发 明的各实施例由此允许人们在视觉上看见与燃料相结合的水的液位。
较高压系统通常阻碍燃料分离，因为水过量地流入和滞留(rentrainment) 到该系统中。然而，本发明的各实施例还可以应用于观察各种其它过 滤系统的流体水平。同样，本发明的各实施例可用于在视觉上识别某 些类型的介质或盒、印在盒上的过滤等级，或者甚至介质的品牌和质 量。
将透明的或透澈的材料用于壳体的所有部分或一部分，允许设计 将透明的水收集碗结合为首要或主要燃料过滤器壳体的整体或 一体 部分。目前，材料成本考虑可能限制了用透明或基本上透明的材料来 制造整个壳体的愿望。然而，如由本发明所构思并在各实施例中所公 开的那样(见图4和5),仅使所述壳体的选定部分由透明的或透澈的材 料制造是一种选择。
本发明的一个实施例是一体的燃料过滤器壳体，该过滤器壳体具 有足够的强度和刚度，以允许对整个燃料过滤器壳体使用透澈的、模 制的塑料材料。壳体的燃料过滤器部分和水收集碗部分两者都构造成 单个、 一体的部件。这种一体的构造排除了对单独的碗部件的需要， 并消除了对连接接口的需要。这还节约了成本和组装时间，并且消除 了关于穿过连接接口或在其周围泄漏的风险的担忧。如上所述，目前， 对一体式壳体具有足够强度的可用的透明塑料提出了成本考虑。但 是，随着新塑料的出现，这种情况会改变。
在本发明的相关实施例中，燃料过滤器壳体由嵌入模制工艺制 造。嵌入模制允许对壳体的上部主体使用较便宜的塑料材料，并允许 对该壳体的下部水收集部分使用所需的透澈的或透明的塑料材料，同 时仍然高效地具有整体地模制的部件，虽然在两个步骤或阶段中模制成，但是仍可认为其是一体的部件。
关于作为不透明壳体的一部分而嵌入模制或嵌入模制到该不透 明壳体中的透明材料部分，作为本发明的一部分，构思了若干形状和
尺寸。在本发明的一个实施例中，提供360度的环形部分，以用于监
测水收集。在本发明的另一个实施例中，嵌入模制到流体过滤器壳体 中的透明塑料材料成形为观察部分，所述观察部分延伸远少于完整的
360度。这个透明部分或面板嵌入模制到不透明塑料主体内，该不透 明塑料主体构成了流体过滤器壳体的其余部分。针对该透明面板所构 思的形状还包括正方形、长方形、圆形和椭圆形。
在嵌入模制工艺过程中，通常不认为适用于流体过滤器壳体的不 透明塑料和适用于透明窗的塑料是分子兼容、以与组合的接头合并在 一起的。虽然当熔融的不透明塑料与嵌入的透明塑料接触时，可能发 生这两种塑料材料的某些接合，但是这种接头不能总是足够结实，以 经受流体过滤器要经历的内部运行压力。因此，透明面板的外围周围 的接口缘边优选以某些方式成形且构造为以便通过以某种类型的机 械互适或互锁为接口接头增加强度。通过成形透明面板的外围外缘 边，不透明塑料就能够流入这些机械形式，且围绕这些机械形式流动， 从而用足以承受流体过滤器的内部运行压力而无任何破裂、分离或泄 漏的接头，以更结实且更安全的方式将透明面板互锁并保持在不透明 塑料内。为了获得接头的必需的强度和刚度，取决于所选材料，用于 透明窗的这种特定的机械缘边构造在本发明的某些实施例中可能是 优选的。
在本发明的一个实施例中，对基座的旋转连接使用了螺帽板段。 壳体被旋转焊接到该螺帽板段，并且不管是透明或不透明塑料材料都 可用于旋转焊接连接。流体过滤器设计中的某些设计去除了典型的螺 帽板，且作为替代，在壳体的开口端处使用放大的、带螺紋的嵌件。 本发明的各实施例适用于具有螺帽板或没有螺帽板的流体过滤器的 任何一种类型，且适用于使用带螺紋的嵌件。虽然已经在附图和以上说明书中详细示意和描述了本发明，但 是，同样的内容应被认为是说明性的，且其在性质上不是限制性的， 应当理解，z(又显示和描述了优选实施例，但是也期望保护处在本发明 的精神之内的所有改变和变型。应当理解，虽然在以上说明书中所使 用的诸如优选的、优选地、更优选的等词语，说明以这种方式所述的 特征是合乎需要的，但这并不是必需的，且缺乏相同特征的实施例也 意图处在本发明的范围之内，该范围由所附的权利要求书限定。阅读 权利要求书时，当权利要求书中使用诸如"至少一个"或"至少一部 分"等词语时，并不意图将权利要求限于仅一个对象，除非在权利要 求书中特别指明有相反的意思。当使用语言"至少一部分'，和/或"一 部分"时，该对象可以包括一部分和/或整个对象，除非特别指明有相 反的意思。
权利要求
1.一种用于液体的发动机过滤器部件，包括基本上透明的塑料壳体段，其在开口的第一端与第二端之间延伸，其中，所述透明段的第一端通过旋转焊接接头连接到不透明塑料螺帽板段。
2. 根据权利要求1所述的过滤器部件，其特征在于，所述基本 上透明的壳体l殳是环形的。
3. 根据权利要求2所述的过滤器部件，其特征在于，所述基本 上透明的壳体段是聚酰胺材料。
4. 根据权利要求3所述的过滤器部件，其特征在于，所述第二 端是基本上封闭的，并且，其中，所述第二端限定了至少两个孔口， 所述螺帽板段由尼龙制成。
5. —种过滤器壳体，包括底部段，所述底部段的至少一部分由基本上透明的塑料制成； 具有开口的顶端的顶部段，所述顶部段由不透明塑料制成；以及 所述底部段被嵌入模制到所述顶部段上。
6. 根据权利要求5所述的过滤器壳体，其特征在于，所述不透 明顶部段的顶端在旋转焊接接头处连接到螺帽板^歐上。
7. 根据权利要求6所述的过滤器壳体，其特征在于，所述螺帽 板段由尼龙制成，并且，其中，选择所述不透明塑料材料，以使其能 够以比所述基本上透明的塑料和所述螺帽板之间的旋转焊接接头更 结实的旋转焊接接头连接到所述螺帽板上。
8. 根据权利要求5所述的过滤器壳体，其特征在于，所述不透 明塑料顶部段限定了基本上邻近所述开口的顶端的外部螺紋。
9. 根据权利要求8所述的过滤器壳体，其特征在于，所述底部 段具有限定了排出阀开口的基本上封闭的底端。
10. 根据权利要求5所述的过滤器壳体，其特征在于，第一种塑料是商品名为Grilamid TR55 LX的聚酰胺材料。
11. 根据权利要求5所述的过滤器壳体，其特征在于，整个所述 底部段由所述基本上透明的塑料制成。
12. 根据权利要求11所述的过滤器壳体，其特征在于，所述底 部段限定了多条外部肋，并且，其中，所述底部段和所述不透明塑料 顶部段两者都沿轴线延伸，并且具有某总长度，所述底部段构成了所 述总长度的约1/4至1/3，所述不透明塑料顶部段构成所述总长度的约 3/4至2/3。
13. 根据权利要求5所述的过滤器壳体，其特征在于，仅所述底 部段的一部分由所述基本上透明的塑料制成，并且所述底部段的其余 部分由所述不透明塑料制成。
14. 一种螺紋连接到安装基座上的燃料-水过滤器/分离器，包括 壳体，其具有开口的顶端和基本上封闭的底端，除了所述壳体中的窗是由基本上透明的塑料制成之外，所述壳体由不透明塑料制成，所述窗中的所述基本上透明的塑料被嵌入模制到所述不透明塑料中； 过滤介质，其位于所述壳体内，以用于过滤燃料；并且 其中，所述壳体在所述过滤介质下方限定了水收集部分，所述壳体的窗定位成使得所述窗与所述水收集部分的至少一部分相交迭，以允许进行水位监测。
15. 根据权利要求14所述燃料-水过滤器/分离器，其特征在于， 所述壳体的所述开口的顶端旋转焊接到螺帽板段上。
16. 根据权利要求15所述燃料-水过滤器/分离器，其特征在于， 所述螺帽板由尼龙制成，并且，其中，选择所述不透明塑料，以使其 能够以比所述基本上透明的塑料和所述螺帽板之间的旋转焊接接头 更结实的旋转焊接接头连接到所述螺帽板上。
17. 根据权利要求14所述燃料-水过滤器/分离器，其特征在于， 所述不透明塑料限定基本上邻近所述开口的顶端的外部螺紋。
18. 根据权利要求14所述燃料-水过滤器/分离器，其特征在于，所述基本上透明的塑料是商品名为GrilamidTR55 LX的聚酰胺材料。
19. 才艮据权利要求14所述燃料-水过滤器/分离器，其特征在于， 所述窗绕着所述壳体的、到所述底端比到所述顶端更近的整个周边而 延伸。
20. 根据权利要求19所述燃料-水过滤器/分离器，其特征在于， 所述窗从所述顶端和所述底端之间的某点一直延伸到所述底端，且包 括所述底端。
全文摘要
本发明涉及具有透明壳体部分的流体过滤器。一种用于螺纹连接到安装基座上的燃料-水过滤器/分离器，其具有壳体和位于该壳体内的过滤介质。该壳体具有开口的顶端和基本上封闭的底端。除了壳体中的窗是由基本上透明的塑料制成之外，该壳体由不透明塑料制成。该窗中的基本上透明的塑料被嵌入模制到不透明塑料中。过滤介质位于壳体内，以用于过滤燃料。该壳体在过滤介质下方限定了水收集部分，该壳体的窗定位成使得该窗与水收集部分的至少一部分相交迭，以允许进行水位监测。
文档编号B01D35/30GK101574597SQ20091000378
公开日2009年11月11日 申请日期2009年1月22日 优先权日2008年1月23日
发明者D·迪克森, G·W·霍弗森, I·C·贝奇, K·C·索斯 申请人:卡明斯过滤Ip有限公司