碎屑排放过滤器系统及筒的制作方法

本发明总体上属于过滤器系统，并且更具体地涉及用于从液体(例如润滑油或液体燃料)中移除碎屑的罐式过滤器系统。

背景技术：

罐式过滤器常用于各种设备中，包括汽油发动机、施工设备和很多其它种类的工业设备。这些过滤器用于从液体系统内的液体中去除碎屑，这些液体系统例如是液压系统、润滑系统和燃料系统。

罐式过滤器系统通常包括附接至设备的基座，罐(也叫作壳体、杯状物、罐或者盖)，以及可拆除地位于罐内的过滤元件。一旦已经将过滤器放置在了罐内，则罐就附接至基座，形成过滤元件周围的密封的封壳。罐、基座和过滤元件限定了引导流体流过过滤元件的流体路径。过滤元件包括过滤介质，该过滤介质从流经的流体中移除并且收集污染物。收集的污染物可包括污垢、水、烟灰、粉尘、金属废屑和其他有害的碎屑。

授予M.Allott等人的美国专利申请2013/0313183涉及一种具有中心管的过滤元件，该中心管限定了中心储罐的并且包括内部侧壁、端板以及限定了从端板延伸进入中心储罐的端口的凹袋。过滤元件的凹袋包括内壁、外壁和多个从凹袋的外壁朝向中心管的内部侧壁延伸的突出部。

本发明旨在克服由本发明人发现的或者本领域已知的一个或多个问题。

技术实现要素：

在一个实施例中，公开了一种过滤筒。过滤筒包括过滤元件、过滤壳体、细管构件、上板和支撑部分。过滤壳体包括围绕过滤元件并且具有位于侧壁的一端的封闭轴向端的侧壁，该封闭轴向端具有开口。细管构件位于过滤壳体的封闭轴向端附近。细管构件包括环形构件和内板，该内板设置在环形构件内并且具有与过滤壳体的封闭轴向端的开口流体连通的垂直开口。上板位于细管构件的下面，并且支撑部分从上板朝向细管构件向上延伸。环形构件、上板和支撑部分限定了径向开口，并且设置在细管构件和上板之间的流体流动通道将径向开口连接至垂直开口。

在另一个实施例中，公开了一种过滤器系统。过滤器系统包括筒和排放管。过滤筒包括过滤元件、过滤壳体和预清洁器元件。过滤壳体包括侧壁，该侧壁围绕过滤元件并且具有位于侧壁的一端的封闭轴向端。过滤壳体的封闭轴向端具有开口。预清洁器元件位于过滤壳体的封闭轴向端附近。预清洁器元件包括环形构件、设置在环形构件内并且具有与过滤壳体的封闭轴向端中的开口流体连通的垂直开口的内板、设置在环形构件下方的上板、从上板向上延伸的支撑部分、由环形构件、上板和支撑部分限定的径向开口，以及将径向开口连接至垂直开口的流体流动通道。排放管具有与预清洁器元件流体连通的入口端。

在又一个实施例中，公开了另一种过滤筒。过滤筒包括过滤元件和预清洁器元件。过滤元件包括过滤介质和设置在过滤介质的一端的端板。预清洁器元件位于过滤元件的端板下方并且连接至该端板。预清洁器元件包括环形构件、设置在环形构件内并且具有与过滤介质流体连通的垂直开口的内板、设置在环形构件下方的上板、从上板向上延伸的支撑部分、由环形构件、上板和支撑部分限定的径向开口，以及将径向开口连接至垂直开口的流体流动通道。

附图说明

图1是罐式过滤器系统的透视图。

图2是沿着线II-II截取的图1的罐式过滤器系统的截面图。

图3是图2的示例性过滤器系统的截面图的放大部分。

图4和图5是图2和图3的示例性过滤器系统的预清洁器元件的示例性细管构件的透视图。

图6是图2和图3中示出的过滤筒的局部分解透视图。

图7是图2和图3中示出的过滤筒的示例性预清洁器元件的透视图。

具体实施方式

本文公开的系统和方法包括过滤筒，其包括过滤元件、保持过滤元件的过滤壳体，以及位于过滤壳体的下端的预清洁器元件。在实施例中，过滤筒和其部件位于过滤器系统的罐内。过滤壳体组件提供了阻挡层，用于阻止流体径向地流入过滤元件中。位于过滤壳体的下端的预清洁器元件具有径向开口，其允许流体径向地流入形成在预清洁器元件内的流动通道中。预清洁器元件内的流动通道连接至预清洁器元件的上端中的开口。预清洁器元件的上端中的开口与过滤壳体中的轴向开口相邻，并且流体可流出预清洁器元件并且通过预清洁器元件的上端的开口流入过滤壳体中。

图1是罐式过滤器系统1的透视图。如图所示，罐式过滤器系统1具有基座10和罐20。罐式过滤器系统1还包括过滤筒30(未在图1中示出，并将在下文更详细讨论)。本领域普通技术人员都理解罐式过滤器系统的一般构造和用途。因此，在此无需解释罐式过滤器系统1的构造和用途的所有细节。罐式过滤器系统1可用于过滤流体，例如柴油或汽油或其它液体燃料、润滑油、用于液压动力系统的液压流体、传动流体，或甚至可能是用于发动机的进气。罐式过滤器系统1也可用作燃料/水分离器过滤器。具有本文所述特征的罐式过滤器系统1可被本领域普通技术人员改变来适于用作多种不同目的和适合多种其它应用。

如图所示，基座10包括一个或者多个入口端口11，通过这些入口端口，流体可被泵送或抽吸入罐式过滤器系统1中。基座10还包括一个或者多个出口端口12，通过这些出口端口，流体可从罐式过滤器系统1中泵送或抽吸出。

图2是沿着线II-II'截取的图1的罐式过滤器系统1的截面图。如图2所示，基座10还包括基座凹槽13和与图1中示出的入口端口11流体连通的入口通道14。基座10还包括供流体从罐式过滤器系统1流出的出口通道15。

而且，如图所示，罐20包括开口端21和封闭端22。邻近开口端21的是罐保持构件23，其可与基座凹槽13接合，从而将罐20保持在基座10。罐保持构件23是可包括在基座10和罐20上的接合结构的一个示例。其它接合结构可包括在基座10和罐20上，以形成可释放接合。如本领域技术人员将会认识到的，其它接合结构(例如，螺纹、肋片和任何其它结构)都可使用。

环形密封件16可周向地围绕罐20的开口端21而形成，以在罐20和基座10之间提供密封。在一个实施例中，环形密封件16提供密封，防止入口通道14内的流体从罐20和基座10之间的结合处泄漏出去。环形密封件16可与罐20的开口端21或者基座10一体地形成，或者用粘合剂或其它方法进行附接，这对本领域的普通技术人员来说可以是显而易见的。

过滤筒30包括过滤元件31、预清洁器元件60和过滤壳体70。过滤元件31可采取许多不同的形式，以适合特定的应用。在所示出的实施例中，过滤元件31是一种适用于过滤燃料或润滑油的类型。过滤元件31包括由中心管32限定的中心储罐，其中中心管32具有一个或多个中心管开口37并周向地环绕有环形过滤介质33。过滤介质33的轴向端由开口端板34和封闭端板36进行密封。开口端板34限定过滤元件31的轴向开口端。开口端板34之所以被称为“开口”是因为其包括用于允许流体从中心管32限定的中心储罐通向出口通道15的开口35。封闭端板36限定过滤元件31的轴向封闭端。封闭端板36之所以被称为“封闭”是因为其防止任何位于过滤介质33的轴向端附近的过滤元件31之外的流体未经过滤就流入中心管32。开口端板34和封闭端板36可各自通过焊接、粘合剂等结合至中心管32。可选地，中心管32、开口端板34和封闭端板36中的几个或全部可构造成一体式部件。

过滤壳体70包括具有开口轴向端71和封闭轴向端72的侧壁76，其中开口轴向端71和封闭轴向端72位于侧壁76的相对轴向端处。如图所示，过滤壳体70具有大体上呈圆柱形的形状。过滤壳体70周向地环绕过滤元件31并形成障壁，所述障壁阻止流体在过滤筒30的径向方向上流向过滤元件31。

过滤壳体70还包括一个或多个在过滤壳体70的封闭轴向端72中形成的开口73，其中流体通过所述开口可流入过滤壳体70中。在一个或多个开口73中的每一个周围形成了倒角部分74。这些倒角部分74定向成远离过滤壳体70的封闭轴向端72延伸。进一步地，倒角部分74向内形成一定角度，以减小如图所示的半径。然而，实施例不必具有带有所示构造的倒角部分74，并且可以具有任何其他对于本领域的普通技术人员而言可以是显而易见的或者可省略的构造。

此外，壳体盖75与过滤壳体70的开口轴向端71接合，以在过滤元件31的开口端板34处将过滤元件31装入过滤壳体70中。壳体盖75具有一个或多个与开口端板34的开口35流体连通的壳体盖开口77。壳体盖75可通过螺纹接合、粘合剂或任何其他对于本领域的普通技术人员而言可以是显而易见的紧固机构而附接至过滤壳体70。

如图2所示，过滤筒30包括设置成贴近或邻近过滤壳体70的封闭轴向端72的预清洁器元件60。图3是图2的示例性过滤器系统的截面图的放大部分，其提供来示出图2中可能看不见的特征。

如图所示，预清洁器元件60包括细管构件61和隔离件62。细管构件61设置成邻近过滤壳体70，且隔离件62设置在罐20的封闭端22与细管构件61之间。细管构件61和隔离件62可附接在一起，从而通过压配合、焊接、粘合剂或任何其他对于本领域的普通技术人员而言可以是显而易见的附接机构来形成预清洁器元件60。可选地，细管构件61和隔离件62可形成为单个部件或者可形成为两个彼此不相互附接的部件，这对于本领域的普通技术人员而言可以是显而易见的。

如图所示，隔离件62包括彼此隔开的上板90和下板91，其中上板90与下板91之间设有内部空间84。支撑部分80可从上板90向上延伸来接触并支撑细管构件61。在某些实施例中，如图所示，支撑部分80可由多个块形成。然而，实施例并不限于这种构造并且可以具有其他对于本领域的普通技术人员而言可以是显而易见的构造。此外，在某些实施例中，隔离片62还可具有连接上板90与下板91的侧壁92。进一步地，在某些实施例中，一个或多个排放流开口67可通过隔离片62的侧壁92来形成。排放流开口67流体地连接至隔离件62的内部空间84中，内部空间84可经由如下所述的流入端口44与排放管40流体连通。

细管构件61由与支撑部分80相接触的环形构件86和设置在环形构件86内的内板69形成。环形构件86和内板69可通过粘合剂、焊接或任何其他对于本领域的普通技术人员而言可以是显而易见的连接机构来附接在一起。环形构件86和内板69还可形成为单个部件。环形构件86可具有下边缘93，且一个或多个径向开口66可由环形构件86的下边缘93、上板90和隔离件62的支撑部分80的相邻块进行限定。

如图所示，一个或多个垂直开口65通过内板69形成。细管构件61还包括多个延伸穿过内板69的垂直开口65的细管63。

如图所示，预清洁器元件60设置在过滤壳体70的下方，并且定向成使得细管63的上端88邻近在过滤壳体70的封闭轴向端72中形成的一个或多个开口73。进一步地，内板69的垂直开口65中的每一个都与在过滤壳体70中形成的开口73中的其中一个对齐或大体上对齐，其中细管63延伸穿过垂直开口65。

此外，在某些实施例中，如图3所示，倒角部分74至少部分地插入至细管63的上端88中。然而，实施例不需要具有其中倒角部分74插入至开口73中的构造。

在某些实施例中，如图3所示，细管63可具有径向向内延伸的突出部，例如，翅片64。还是在某些实施例中，如图3所示，细管构件61还可包括一个或多个成角度流动通道82，流动通道82将细管63中的一个与位于细管63的径向外部的细管构件61的中空径向区域83流体地连接起来。然而，实施例不需要具有成角度流动通道82或中空径向区域83。

如图所示，过滤器系统还包括排放管40，其接合罐20的封闭端22并使其进入中空中心内部区域68中，该中空中心内部区域68设置在细管63中的两个或多个之间并位于细管构件61的内板69的上方。排放管40提供用于从罐20的内部移除流体的排放通道41。排放管40呈细长形，并包括通过排放通道41彼此相连接的入口端42和出口端43。入口端42通过内板69的中心孔81插入，并位于细管构件63的中空中心内部区域68的内部。出口端43位于罐20的外部。此外，排放管40还可包括流体地连接至隔离片62的排放流开口67的流入端口44。排放管40可适用于多种不同的应用。所示出的实施例仅仅为排放管40提供了一个示例性构造。

排放管40还可包括排放旋钮50，其具有用于通过排放通道41控制流动的阀机构。排放旋钮50的阀机构的具体构造尚未特别地进行限制，并且可具有对于本领域的普通技术人员而言可以是显而易见的任何构造。过滤壳体70叠在预清洁器元件60的细管构件61的顶部上，且隔离件62设置在细管构件61的下方，其中流体流动通道87在细管构件61与隔离件62之间形成。

图4至图5示出了预清洁器元件60的透视图。具体地，图4示出了预清洁器元件60的顶部的透视图，而图5则示出了预清洁器元件60的底部的透视图。如图所示，多个细管63延伸穿过细管构件61的整个高度，并围绕中空中心内部区域68。进一步地，在某些实施例中，中空中心内部区域68可以不包括任何细管63，且内板69可具有圆锥形形状，其朝着在细管构件61中形成的中心孔81和排放管40的入口端42倾斜或成角度。在这样的实施例中，内板69可根据细管63的位置沿着细管构件61的半径在不同的垂直高度处与细管63相交。

如图4和图5所示，在细管63中形成的翅片64具有形成了通过细管63的螺旋流动路径的螺线或螺旋形状。然而，实施例并不需要具有带有该形状的突出部或翅片64，并且可以具有其它对于本领域技术人员来说可以是显而易见的形状。另外，实施例并不需要具有细管63中的任何突出部。

图6示出了图2中示出的过滤筒30的一部分的局部分解透视图，为了清晰起见，去除了过滤壳体70。如图所示，中空中心内部区域68与在隔离件62中形成的一个或多个上排放孔85基本上对齐。在中空中心内部区域68与一个或多个上排放孔85对齐的情况下，中空中心内部区域68可以通过细管构件61的中心孔81(在图4和图5中示出)和一个或多个上排放孔85与隔离件62的内部空间84流体连通。

图7示出了过滤筒30的示例性预清洁器元件60的透视图。图7的透视图的定向使得通过由环形构件86的下边缘93、上板90和隔离件62的支撑部分80限定的邻近径向开口66可以看到细管构件61与隔离件62以及细管63之间的空间。如图所示，支撑部分80接触细管构件61和一个或多个径向开口66。支撑部分80将细管构件61和隔离件62分开，从而使得在细管构件61与隔离件62之间形成流体流动通道87。细管构件61的细管63与细管构件61与隔离件62之间的流体流动通道87流体连通。

另外，排放流开口67在一个或多个径向开口66下方的隔离件62中形成，该一个或多个径向开口66由环形构件86的下边缘93、上板90和隔离件62的支撑部分80限定。排放流开口67与隔离件62的内部空间84流体连通。

在可选实施例中，布置如以上所述，但不同之处在于：预清洁器元件60可以直接位于过滤元件31的封闭端板34下方并连接至过滤元件31的封闭端板34，同时无需过滤壳体70的任何部分设置在过滤元件31的封闭端板34与预清洁器元件60之间。在这种实施例中，过滤筒30包括过滤元件31和预清洁器元件60，该预清洁器元件设置为独立于壳体70的单个部件。在功能上，包括连接至过滤元件31的预清洁器元件60的过滤筒30定位在过滤壳体70内，如图2所示。另外，在一些实施例中，预清洁器元件60可以通过压配合、粘合剂或者对于本领域普通技术人员而言可以是显而易见的其它连接机构而连接至封闭端板34。

工业实用性

罐式过滤器系统1可以用于过滤来自流体系统的污染物，同时还允许使用排放管40来将碎屑排出，这些流体系统包括燃料系统、润滑油系统、液压流体动力系统、液压流体控制系统、传动流体系统、发动机进气系统等等。

通常，待过滤的流体通过入口端口11、入口通道14进入到罐20与过滤壳体70之间的环形腔体24中。流体然后穿过由环形构件86的下边缘93、上板90和隔离件62的支撑部分80限定的径向开口66，并进入到隔离件62与细管构件61之间的流体流动通道87中。流体随后向上穿过细管构件61的一个或多个细管63，并流出预清洁器元件60的细管构件61的细管63的上端88。之后，流体穿过过滤壳体70的封闭轴向端72的倒角部分74和开口73。一旦处于过滤壳体70内部，流体便穿过过滤介质33，随后进入中心管32中。流体通过开口端板34和开口35离开中心管32并流入出口通道15以及流出出口端口12。开口端板34和封闭端板36有助于限定进入和离开过滤介质33的流体通道，从而防止任何流体直接地流至出口通道15并绕开过滤介质33。

由于过滤壳体70防止通过入口通道14进入的流体径向地流向过滤介质33并且反而是形成了通过过滤壳体70与罐20之间的环形腔体24的轴向流通通道，因此，流体沿着过滤壳体70的长度流动。参考图2和图3，当流体沿着过滤壳体70轴向地流动时，一些在流体中悬浮的颗粒或碎屑由于重力的作用会积聚起来并在罐20的底部沉降，而且同时，流体继续流入由环形构件86的下边缘93、上板90和隔离件62的支撑部分80限定的径向开口66中。颗粒或碎屑可以流入隔离件62中的排放流开口67中并在隔离件62的内部空间84内沉降，并且可以通过排放管40的排放流入端口44将颗粒或碎屑除去。

另外，当流体流入预清洁器元件60中时，该流体向上轴向地流过细管构件61的细管63。当向上引导流体时，另外的颗粒或碎屑可以从细管构件61与隔离件62之间的流体流动通道87中的流体中沉降出来。由于在隔离件中设置有至少一个上排放孔85，颗粒或碎屑可以从隔离件62的内部84中的流体中沉降出来并且可以通过排放管40的排放流入端口44除去。

另外，突出部或翅片64设置在细管63中可以破坏流体的流动并且在流体轴向地向上流动时引起通过细管63的紊流或螺旋流。由于破坏了通过细管63的流动，另外的颗粒或碎屑可以从流体中沉降出来进入细管构件61下方的区域中。另外，在设置了成角度的流动通道82的情况下，另外的颗粒或碎屑可以被引导出细管63并进入成角度的流动通道82中，以便从流体中沉降出来进入中空径向区域83，并且借助重力将其拉至细管构件61与隔离件62之间的空间中。再者，由于在隔离件62中设置有至少一个上排放孔85，颗粒或碎屑可以沉降至隔离件62的内部空间84中并且通过排放管的排放流入端口44除去。

另外，当流体被引导出预清洁器元件60的细管构件61的细管63的上端88时，另外的颗粒或碎屑可以与围绕过滤壳体70的封闭轴向端72中的开口73的倒角部分74发生碰撞并且远离开口73引导。当颗粒或碎屑远离开口73引导时，颗粒或碎屑可以从细管构件61的中空中心内部区域68的底部处的流体中沉降出来。另外，由于中空中心内部区域68在内板69的上方形成，颗粒或碎屑通过重力可以被拉向中空中心内部区域68的中心，在这里，经由位于中空中心内部68内的入口端42通过排放管40将其除去。

由于过滤元件31、过滤壳体70、预清洁器元件60和排放管40的布置和结构，颗粒或碎屑在流体接触到过滤介质33之前可以从流体中沉降出来，减少了颗粒或碎屑对过滤介质33的堵塞并且有助于延长过滤元件31的工作寿命。

在通常的使用过程中，随着时间的推移，过滤元件31可能会发生堵塞或受到污染，需要以定期的维修间隔(例如，每6个月、每12个月、每18个月等)进行更换。在过滤元件31的更换过程中，罐20可以与基座10分离，且过滤筒30从罐20上移除。在一些实施例中，整个过滤筒30(包括过滤壳体70、过滤元件31和预清洁器元件60)可以由插入至罐20中的新的过滤筒30来更换。

在其它实施例中，过滤元件31可以从过滤壳体70上移除并以新的过滤元件31来更换。在这种实施例中，使用过的过滤壳体70和预清洁器元件60可以保留下来并与新的过滤元件31一起使用。

在其它实施例中，过滤元件31可以连接至预清洁器元件60，并且在过滤元件31的更换维修过程中，过滤元件31和预清洁器元件60可以一起采用连接至新的预清洁器元件60的新的过滤元件31来更换。在这种实施例中，使用过的过滤壳体70可以保留下来并与新的过滤元件31和新的预清洁器元件60一起使用。然而，实施例并不需要以上讨论的过滤元件31的更换过程，并且在过滤元件31的更换过程中，可以允许过滤器系统1的部件的任何组合被替换或保留。

虽然已经描述了某些实施例，但是这些实施例已仅仅通过实例方式呈现，并且不旨在限制保护范围。对于本领域技术人员而言将会是显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下可对所公开的过滤筒和过滤器系统作出各种修改和改变。另外，在不脱离保护精神的情况下可以对本文所述的设备和系统作出形式上的各种省略、替换和改变。所附权利要求书及其等效物旨在涵盖如将落在保护范围和精神内的这些形式或修改。通过考虑说明书和本文所公开的实践本领域技术人员将会明白替代性实施方案。说明书和实例旨在仅仅被视为示例性的，其中本发明的真正范围是由以下权利要求书及其等效物指出。