过滤装置、过滤元件和过滤装置的维护过程的制作方法

本发明涉及能够在内燃发动机中使用的流体过滤系统。

背景技术：

文件wo2014/121990描述了包括内部过滤元件和外部过滤元件的空气过滤器。文件us2005/0016138、us2008/0209869和us2014/299540描述了旋风流体预清洁器。文件wo2009/047196描述了过滤元件和过滤系统的密封功能。

技术实现要素：

本发明的目的是改进迄今为止已知的装置。

为此，本发明涉及过滤装置，包括：壳体本体，所述壳体本体界定腔体且配备有已过滤空气出口；管状过滤元件，所述管状过滤元件安装在所述腔体中并具有围绕所述已过滤空气出口放置的敞开轴向端部和由盖封闭的轴向端部；和进气盖，所述进气盖与已过滤空气出口相对地封闭所述腔体。所述盖包括朝着进气盖突出的至少第一管状突起；进气盖包括与第一管状突起互补并朝着盖突出的至少第二管状突起；第一管状突起被插入第二管状突起中。

过滤装置还可以包括下列可选特征中的任一个或者这些特征的组合。

第二管状突起包括靠着所述盖放置的支架，从而维持所述盖和进气盖之间的空间。

第一管状突起沿着其轴线具有腔体。

所述支架是沿着第二圆柱突起的轴线的中心支架，其中该中心支架被插入所述腔体中。

所述中心支架配备有排放孔。

第一管状突起在其边缘上具有倾斜端部。

所述倾斜端部在第二管状突起的底部处被压缩。

所述盖和倾斜端部之间的距离大于所述支架和第二管状突起的底部之间的距离。

第一管状突起和第二管状突起在截面上是圆形的。

所述盖包括两个第一管状突起，所述进气盖包括两个第二管状突起。

所述进气盖包括旋风预清洁器。

本发明还涉及具有敞开轴向端部和由盖封闭的轴向端部的管状过滤元件。所述盖包括垂直于所述盖突出的至少第一管状突起。

管状过滤元件还可以包括下列可选特征中的任一个或者这些特征的组合。

所述管状突起沿着其轴线具有腔体。

所述第一管状突起在其边缘上具有倾斜端部。

管状过滤元件包括两个所述第一管状突起。

所述盖包括两个滑块。

本发明还涉及过滤装置的维护过程，所述过滤装置包括：壳体本体，所述壳体本体界定腔体且配备有已过滤空气出口；管状过滤元件，所述管状过滤元件安装在所述腔体中并具有围绕所述已过滤空气出口放置的敞开轴向端部和由盖封闭的轴向端部；和进气盖，所述进气盖与已过滤空气出口相对地封闭所述腔体；所述盖包括朝着进气盖突出的至少第一管状突起；进气盖包括与第一管状突起互补并朝着盖突出的至少第二管状突起；第一管状突起被插入第二管状突起中。所述过程包括下列步骤：

-打开进气盖；

-收回已使用的过滤元件；

-将新的壳体本体插入壳体本体中；

-关闭进气盖从而所述盖的第一管状突起被插入进气盖的第二管状突起中。

附图说明

通过作为示例给出的优选实施例的描述，参考附图在下文中解释本发明，其中：

-图1表示了根据本发明的安装在车辆上的过滤装置；

-图2是图2车辆的侧视图；

-图3是图2的放大视图，示出了过滤装置；

-图4是过滤装置的透视图；

-图5、6、7和7a是图4的详细视图；

-图7b是过滤装置和用于组装在车辆上的器件的透视图；

-图8是过滤装置的透视图；

-图9和10分别是图8的细节ix和x的放大视图；

-图11过滤装置的分解视图；

-图12表示了过滤装置的透视图和纵向截面视图两者；

-图13是过滤装置的纵向截面视图；

-图14、15和16分别是图13的细节xiv、xv和xvi的放大视图；

-图17是过滤装置的进气盖的透视图；

-图18是过滤装置的进气盖的分解视图；

-图19、20和21是过滤装置的进气盖的截面详细视图，示出了三个可替代组装模式；

-图22是进气盖的截面详细视图；

-图23是图23的细节xxiii的放大视图；

-图24是过滤装置的前视图；和

-图25是图25的详细透视图。

具体实施方式

图1、2和3表示了安装在车辆2上的过滤装置1。在本示例中，车辆2是轻型商用车辆，包括驾驶室3和车舱4。

过滤装置1优选地安装在车辆2的外部结构5上，从而所述过滤装置1可以被布置在驾驶室2和车舱4之间，尤其被布置在驾驶室3的背部上。

图4独立地表示了过滤装置1。所述过滤装置1优选地包括壳体本体6、进气盖7和已过滤空气出口8。进气盖7和空气出口8优选地位于过滤装置1的相对端部处，限定在轴向方向上的距离。

如在本实施例中，过滤装置1可以被用作为用于燃烧发动机的空气过滤器。过滤装置1的功能是将已过滤空气提供给车辆2的发动机。

因此，空气优选地基本上在轴向方向由进气盖7吸入，所述空气在壳体本体6内由过滤元件24过滤，并离开通过已过滤空气出口8，所述已过滤空气出口8优选地在轴向方向被连接到发动机。过滤装置1优选地布置在一位置，从而上述限定的轴向方向基本上是水平的。

过滤装置1还可以包括流体储存器10，所述流体储存器10能够容纳任何流体，尤其是适合于发动机的功能和/或车辆2的其它元件的液体，例如冷却剂、玻璃清洁液体、中断液体（breakliquid）等。

如在本实施例中所示，储存器10可以是用于车辆2的发动机的冷却剂储存器。

储存器10优选地包括盖11并被连接到流体管12和电缆13，这对储存器10的功能来说是必需的。流体管12被连接到发动机，电缆13被连接到发动机控制系统。

壳体本体6包括爪状件14以保持管12和缆13，从而所述管12和缆13整齐地围绕已过滤空气出口8且维持固定（图5）。爪状件14优选地位于壳体本体6的出口端部，优选地接近已过滤空气出口8。

参考图6，壳体本体6优选地配备有用于储存器10的支撑件15。支撑件15包括后安装支架16a、前安装支架17a和保持系统70的第一元件71。支撑件15优选地位于壳体本体6的顶部侧或底部侧。

另一方面，储存器10优选地配备有至少一个后壳体16b和/或一个前壳体17b，所述至少一个后壳体16b和/或一个前壳体17b适应于壳体本体6（图7）的至少一个安装支架16a、17a。为了储存器10的无间隙和柔性的紧固，可以用橡胶内部地涂覆储存器10的壳体16b、17b，从而每个安装支架16a、17a和相应的壳体16b、17b之间的接触发生通过橡胶厚度。

在将储存器10组装在壳体本体6上的时候，储存器10被轴向插入支撑件15中。优选地，所述储存器10以支架16a、17a突出到壳体16b、17b中的方式被插入，因此提供形状配合连接。壳体16b、17b可以沿着支架16a、17a滑动和/或被引导。优选地，安装支架16a、17a和壳体16b、17b如图7中所示协作，其中储存器优选地沿着限定的轨道在轴向方向滑动到储存器例如通过螺纹被固定的端部位置。优选地，储存器10和壳体本体6包括用于将储存器10固定在其端部位置的保持系统70。保持系统优选地设置为卡扣配合连接。所述卡扣配合连接可以由紧固在壳体本体6上的第一元件71和紧固在储存器10上的第二元件72组成。在本示例中，第一元件是闩71，第二元件是突出件（jag）72。可替代地，这些元件71、72可以被适合于保持系统70的功能的其它元件（例如，夹持件或夹具）交换或替换。通过卡扣配合连接，储存器10可以滑动直到保持系统停止，因此储存器被安全地固定在其端部位置，而没有进一步单独的组装步骤例如拧入、焊接或粘合。

此种设置保证了储存器10在支撑件15上的简单和安全的组装和拆卸。

壳体本体6还优选地包括用于将过滤装置1紧固在车辆上的基座18。

基座18可以包括栓接在车辆2（图7b）的外部结构5上的两个紧固支撑件19、20。

壳体本体6还优选地包括基座18和支撑件15之间的加强沟槽75。

因此，过滤装置1优选地形成自主设备，所述自主设备实现用于发动机的空气过滤功能和用于储存器10、驱动管12和缆13的支撑功能两者。该设备的紧固有利地仅通过将基座18紧固到车辆2实现。

参考图2和3，为了易于接近，过滤装置1可以被安装在车辆2的外部结构5上，从而进气盖7和储存器10的盖11可从车辆的外侧接近。

在此实施例中，壳体本体6优选地沿着轴向方向具有基本上椭圆形的横截面，限定壳体本体6的竖直上边缘66和下边缘67。基座18可以如附图中所示被放置在下边缘67上，或者被放置在侧壁上。用于流体储存器10的支撑件15优选地被放置在上边缘66上，虽然在基座位于侧壁上的情况下，所述支撑件15还可以被放置在下边缘67处。

因此，储存器10优选地在过滤装置1的顶部上，这产生了竖直安装在车辆2的在驾驶室3和车舱4之间的间隙中的紧凑设备。

在进气盖7和储存器10的盖11可以被直接从车辆的外侧移除的情况下，此种定位利于维护操作和过滤装置的控制。

过滤装置1的布置还在发动机舱中腾出空间。

可替代地，在可行和可接近的情况下，过滤装置1也可以被放置在车辆的另一个间隙中，例如在水平间隙中。

此种迅速可接近性允许过滤装置1的打开，即，进气盖7的移除。

图8示出了壳体本体6上的进气盖7的紧固器件的一个实施例。此种紧固器件可以包括上和下紧固件，所述紧固件优选地包括一个或一对上夹持件22（见图9）和/或下铰链23（见图10）。

进气盖7的移除通过脱开该对夹持件22并围绕铰链23向后旋转进气盖7直到释放铰链23实现，因此释放进气盖7。

铰链23优选地包括壳体本体铰链部分和进气盖铰链部分，其中这些部分

图11是示出已拆卸的进气盖7的分解视图。过滤元件24安装在壳体本体6内并在图11的其分解视图中也被表示为已拆卸。壳体本体6界定腔体以接收过滤元件24。

过滤元件24在形状上是中空和管状的。其优选地包括由过滤器介质（例如纸或非织物）制成的起皱的星形过滤器波纹管25且可以用过滤涂层（例如微米或纳米纤维）涂覆。过滤器元件优选地具有敞开的轴向端部26和具有盖28的封闭的轴向端部27。所述盖也可以被限定为端部盘或端部罩。沿着其周边，敞开的轴向末端26包括垫片29，用于与壳体本体6密封。过滤器元件24优选地具有长圆形，要么是椭圆形的，要么由产生相对半圆的两个相对的部分建立，所述两个相对的部分由完全直的或几乎直的线连接。壳体本体6和进气盖优选地与过滤器元件24的形状相似且也是长圆形的，其中过滤器元件24和壳体本体在垂直于轴向方向的水平方向上具有高度比宽度大至少两倍（优选是三倍）的截面。

盖28优选地包括位于所述盖的长侧边处的两个滑块73，所述两个滑块73优选地与壳体本体6的两个轨道74协作，以便横向地放置过滤元件24。这允许在关闭进气盖7之前将过滤元件24定位在其竖直端部位置，所述进气盖7与过滤器元件24盖28相互作用。

图12以截面图示出了在过滤元件24安装在其中且进气盖7关闭的情况下的壳体本体6。

根据过滤装置1的功能，空气进入通过进气盖7（箭头30）并穿过其，在此发生预净化操作，这导致最重颗粒的排出（箭头31）。预清洁的空气离开进气盖7，围绕盖28移动，并通过经过过滤元件24的过滤器介质被过滤（箭头33）。最终，已过滤空气离开通过已过滤空气出口8（箭头33）。

图13也是过滤装置1的截面图，并明显地给出其构造的三个细节，所述三个细节将在下文被单独解释。

图13的细节xiv在图14中被放大并示出了预净化操作。进气盖7包括“旋风”型的预清洁器（也称为“涡旋”预清洁器）。

旋风预清洁器的功能在下文被描述。

进气盖7优选地包括直列旋风型的多个旋风单元，其中多个旋风单元中的每个包括与排放管35协作的漩涡管34。

漩涡管在其入口包括螺旋36以使进入空气（箭头37）旋转（箭头38）。最重的颗粒，例如空气中包含的灰尘和水由于旋转38产生的离心力因此被驱动为靠着漩涡管34的壁，并围绕排放管35移动，但不进入所述排放管35。围绕排放管35移动的重颗粒离开通过开口48并通过重力落入预清洁器的排出管39中，所述排出管39配备有阀40，允许颗粒离开但避免空气进气。没有颗粒的预净化空气进入排放管35以到达由壳体本体6界定的腔体。预净化空气随后通过过滤元件24过滤，如上文所解释的。

旋风预清洁器的一个优选构造在下文被描述。

有利的进气盖7的前视图在图11中被表示，其后视图在图17中被表示。

图18的分解视图示出，进气盖可以包括三个带槽的元件：格栅41、一套漩涡管42和基部43。

阀40优选地被插入基部43中，盖的一个垫片44被设置在进气盖7和壳体本体6之间，用于密封的目的。

格栅41和基部43优选地通过卡扣式安装件45、46的方式彼此紧固，从而将该套漩涡管42封装。

卡扣式安装件可以包括在格栅41上制作的孔45和在基部43上制作的互补夹持件46。

漩涡套件42优选地包括集中在板47上的多个漩涡管34。板47围绕漩涡管42具有外围端部49，所述外围端部49允许将板47紧固到基部43和格栅41。

漩涡套件34可以有利地和整体地被模制成仅一件。

图19是优选进气盖7在卡扣式安装件45和46的水平处的横截面透视图，并示出了基部43、格栅41和漩涡套件42的优选协作。

夹持件46被插入孔45中以紧固格栅41和基部43。此外，基部43具有边缘50，格栅41具有肩部51，布置边缘50和肩部51从而漩涡套件42的外围端部49被紧固在基部43的此种边缘50和肩部51之间。

因此，预清洁器优选地包括仅三件41、42、43，卡扣式安装件45、46的简单槽允许三件41、42、43相对于彼此紧固和定位。

图20和21示出了实现槽的两个可替代方案。

在图20的第一可替代方案中，漩涡套件42的外围端部49此时被紧固到在基部43上制作的沟槽52中。

在图21的第二可替代方案中，漩涡套件42的外围端部49也被紧固到沟槽52中，并且此外，格栅41具有用于所述外围端部49的支架53。

对于图22，基部43包括稍微圆锥形的排放管35，从而所述排放管35在预清洁功能中能够与漩涡管34协作。

密封可以在每个漩涡管34和相应的排放管35之间但不在开口区域48中被使用，以使重颗粒仅通过此种开口48出去。对于图23的放大视图，该密封优选地包括与排放管35同轴的台肩54，所述台肩54围绕排放管35但不在开口区域48中布置。漩涡管34的槽靠着该台肩54实现该密封，所述槽因此与卡扣式安装件45、46的简单槽一起被实现，并允许三件41、42和43相对于彼此紧固和定位。

在下文中对于图13的在图15中被放大的细节xv描述进气盖7的一个优选实施例与过滤元件24的一个优选实施例的协作。

将过滤元件24紧固到壳体本体6上有利地通过进气盖7的方式实现，所述进气盖7保持过滤元件24从而垫片29靠着壳体本体6被压缩。

为了实现该功能，过滤元件24的盖28优选地包括一对第一管状突起55，所述一对第一管状突起55朝着进气盖7垂直地突出离开盖28。这些第一管状突起55可以与盖28整体地模制。

第一管状突起55能够展现出不同的截面，例如圆形的、方形的或长圆形的。

在本实施例中，第一管状突起55在截面上是圆形的，即，第一管状突起55是圆柱形的。

参考图15，每个第一管状突起55具有沿着其轴线的腔体68以及在其边缘上的倾斜端部56。在该优选实施例中，一个管状突起55位于盖28的上部，另一个位于下部，尤其关于过滤元件24的中轴线对称。这允许在两个可能的几何取向上安装过滤器元件。对于功能，仅一个尤其中心的或多于两个偏心的突起也可以被用来将过滤元件24支撑在进气盖7上。

进气盖7的基部43包括一对或其它相应数目的第二中空管状突起57，所述第二中空管状突起57与第一管状突起55对应地放置并允许第一管状突起55的槽。

在图15上，倾斜端部56用虚线表示，示出了当第一管状突起55的优选实施例没有插入优选的对应的第二管状突起57中时的形式。在第一管状突起55插入第二管状突起57中之后，由弹性可变形材料制成的倾斜端部56配合第二管状突起57的底部。

每个第二管状突起57优选地沿着其轴线具有中心支架58，当第一管状突起55插入第二管状突起57中时，所述中心支架58可以插入腔体68中并因此被施加为靠着盖28。

图17示出了在基部43上的第二管状突起57的一个实施例。

进气盖7和过滤元件24之间的接口因此优选地由将中心支架58施加为靠着盖28并同时将倾斜端部56压缩在第二中空管状突起57的底部上完成。

倾斜端部56和中心支架58的长度优选地使得在关闭进气盖7时，倾斜端部56在中心支架58到达盖28之前达到第二管状突起57的底部。即，盖28和倾斜端部56之间的距离优选地大于中心支架58和第二管状突起57的底部之间的距离。

在进气盖关闭的情况下，倾斜端部56优选地靠着第二突起57的底部被压缩。一旦倾斜端部56被压缩并被安装在第二管状突起57的底部中，中心支架58最终可以靠着盖28放置。

这允许关闭进气盖所需强度的减小和累进性。

为了空气排放，当中心支架58被插入腔体68中时，中心支架58可以配备有排放孔69，第二管状突起57的底部可以配备有排放孔76（图15）。

该接口具有过滤元件24用于其盖28的第一保持功能；通过在盖28上施加压力的第二密封功能，这允许靠着壳体本体6压缩垫片29；和通过在进气盖7和盖28（见图12）之间保持空气循环所需空间的第三间隔器功能。

过滤元件24的第一保持操作对于沿着所有轴的冲击和振动被安全地实现。

在下文中参考图13的在图16中被放大的细节xvi描述一个优选实施例，所述优选实施例具有在过滤元件24和壳体本体6之间的密封的几个优选特征。

壳体本体6具有围绕已过滤空气出口8的轴向布置的环形卷边（bead）59和围绕该环形卷边59的垫片边界60。

过滤元件24的垫片29优选地具有插入垫片边界60中的轴向沟槽61。这保证了轴向密封（箭头62）并且还优选地保证了径向密封，以及支撑了下文描述的主径向密封功能。

垫片29包括靠着环形卷边59的内部环形壁63，这产生了主径向密封功能。

垫片29优选地具有此种厚度，从而轴向沟槽61和内部环形壁63之间的径向距离大于垫片边界60和环形卷边59之间的距离。通过此种方法，当轴向沟槽61被嵌入垫片边界60中时，垫片29在环形卷边59和垫片边界60之间被径向压缩，这也导致径向密封（箭头64）。

壳体本体6优选地具有环形斜面65，所述环形斜面65被设计为在将过滤元件24组装到壳体本体6上期间在垫片边界60的方向上引导轴向沟槽61。

图24示出没有进气盖7的过滤装置的前视图。在滑块73被放置在轨道74上（图25）的情况下，过滤元件24优选地被保持为穿过壳体本体6，且当第一和第二管状突起55和57压缩垫片29时，所述过滤元件24此外优选地被纵向保持。

过滤装置1可从车辆的外侧接近且更换过滤器的操作仅需要打开进气盖7。随后已使用的过滤元件24通过用手拉起盖28被收回，新的过滤元件24被轴向插入。当滑块73和轨道74被设置为优选提出的那样时，过滤元件24被轴向插入，直到滑块73在轨道74上运动和直到环形斜面65驱动垫片29从而轴向沟槽61插入垫片边界60中且环形密封发生。过滤元件24优选地被两个第二管状突起57靠着第一管状突起55压缩，其中压力优选地通过关闭进气盖7维持。

垫片29和具有两个第一管状突起55和滑块73的盖28能够由聚氨酯泡沫或另一种弹性体制成，或者也能够由允许密封功能的热塑性弹性体制成。

壳体本体和进气盖由刚性材料（例如注射模制热塑性材料）制成。

虽然已经描述了优选实施例，本发明的范围包括其它可能的变化，且仅由包括可能的等同内容的所附权利要求的内容限定。

例如，过滤装置可以过滤除了空气之外的另一种流体。

如果过滤装置被用作为燃烧发动机中的空气过滤器，其能够被安装在任意类型的车辆上以及其它移动或静止机器（例如发电机组）上。