用于管路应用或入口应用的过滤器的制作方法

用于管路应用或入口应用的过滤器
[0001]
相关申请的交叉引用
[0002]
本申请要求2018年4月6日提交的序列号为62/653,709的美国临时申请的申请日的权益。该美国临时申请的教导通过引用并入本申请中。
技术领域
[0003]
本发明总体涉及过滤器，并且尤其涉及一种用于管路应用或入口应用的过滤器。


背景技术：

[0004]
过滤器用于各种各样的应用中。例如，车辆的蒸发排放系统用于防止汽油蒸气从燃料箱和燃料系统逸出到大气中。这些系统已经包括一个或多个过滤器，用于阻挡灰尘或其它污染物进入该系统。美国专利no.9,821,261(’261专利)和no.9,333,451描述了在蒸发排放系统中可用的过滤器的示例。
[0005]
‘
261专利示出了管路过滤器的示例。管路过滤器具有入口端口和出口端口，并且被配置为联接至具有不同的导管的系统，该入口端口和该出口端口联接至该不同的导管以过滤与这些导管线路一致的流体(例如，空气)流。另一种类型的过滤器是入口过滤器。入口过滤器被配置为在不使用联接到该过滤器的入口端口的单独导管的情况下，使环境流体进入该过滤器中并且使经过滤的流体通过出口端口输送出去。
[0006]
先前的过滤器设计包括作为独立部件的用于支撑过滤器元件(泡沫、织物材料等)的主轴。作为独立的部件，主轴增大了设计的成本和复杂性，并且导致主轴在现场维修期间可能丢失或损坏的问题。而且，例如对于蒸发排放系统，先前的用作管路过滤器的过滤器设计，由于没有可靠和有效的防止进水的特征，不能被容易地重新配置以用作入口过滤器。
附图说明
[0007]
从详细的描述和附图中，将更充分地理解在本发明的范围内的变型的选择性示例，其中：
[0008]
图1示出了符合本发明的过滤器的立体图。
[0009]
图2示出了符合本发明的过滤器的另一实施例。
[0010]
图3示出了符合本发明的过滤器的立体剖视图。
[0011]
图4是符合本发明的过滤器的侧剖视图。
[0012]
图5示出了符合本发明的可供使用的过滤器在燃料系统中的立体图。
具体实施方式
[0013]
下文的各个变型的描述本质上仅仅是说明性的，且绝不意图限制本发明的范围、本发明的应用或本发明的使用。
[0014]
在符合本发明的过滤器的一些实施例中，支撑过滤器元件的主轴特征可以与过滤器帽或过滤器主体组合，使得主轴特征固定地附接到过滤器帽或过滤器主体。在一些实施
例中，例如，过滤器元件可以与过滤器帽或过滤器主体一起模制以形成单一部件，或者独立的过滤器元件可以例如通过共模制、超声焊接等与过滤器帽或过滤器主体固定地附接。过滤器可以用作管路过滤器，管路过滤器具有在过滤器帽的入口端口和过滤器主体的出口端口上的导管(例如，软管或硬管)。另外地或替选地，符合本发明的过滤器可以设有防溅帽，防溅帽允许将过滤器用作受保护的入口过滤器。当用作入口过滤器时，空气或其它流体可以通过防溅帽进入过滤器并且通过联接至过滤器主体上的出口端口的软管或硬管离开过滤器。这两种用途都允许可服务性。
[0015]
图1示出了符合本发明的过滤器20，过滤器20包括防溅帽21并且配置为用作入口过滤器，以及图2示出了配置为用作管路过滤器的过滤器20。还参考图3和图4的剖视图，过滤器20包括过滤器主体46、o形环98和过滤器帽82。通常，如图1所示，当防溅帽21与过滤器20一起使用时，入口流体(由图1和图2中的箭头指示)例如空气通过防溅帽入口端口105流入过滤器20中并且然后流入过滤器帽入口端口104中，或者如图2所示，当防溅帽21没有与过滤器20一起使用时，入口流体直接流入过滤器帽入口端口104中。过滤器20从入口流体过滤出灰尘和/或其它污染物，且通过输出端口78提供经过滤的输出流体(由图1和图2中的箭头指示)。过滤器20可以允许灰尘和/或其它污染物周期性地从过滤器20中倾倒出来，使得过滤器20可以重复使用多次，这可以延长过滤器20和/或燃料系统罐112的寿命，这将在下面予以讨论。
[0016]
虽然在本文中出于示例性目的说明和描述了机动车辆燃料系统108，但应当认识到，过滤器20，无论是具有还是不具有防溅帽21，都可以用于保护任意多的车辆燃料系统，包括但不限于拖拉机、越野车、割草机和/或普通草坪设备、四轮车、休闲车系统、海上运载工具、火车系统和/或飞机。过滤器20还可用于用于任意多的电动机的发动机进气系统和/或气冷系统。而且，尽管在本文中可以针对诸如空气的气态流体的过滤来描述过滤器20，但符合本发明的过滤器还可以配置为或替选地配置为过滤其它液体，包括例如水、发动机冷却剂等。过滤器20还可实施于非交通工具应用中(例如实施于加热、通风和冷却系统中)或实施于其它流体，例如池式过滤器。
[0017]
在所示出的示例性实施例中，用于接纳过滤器元件38的主轴24与过滤器帽82组合，使得主轴24固定地附接到过滤器帽82或过滤器主体46。当组装过滤器20时，过滤器主体46和过滤器帽42包围主轴24和过滤器元件38。本文中使用的用来描述主轴24与过滤器帽82之间或主轴24与过滤器主体46之间的连接的术语“固定地附接”是指主轴24与过滤器帽82之间或主轴24与过滤器主体46之间的抵抗这些元件之间的分离的一种连接，使得在组装或拆卸过程中，主轴24不容易与过滤器帽82或过滤器主体46分离。例如，主轴24可以通过由聚合物材料模制成与过滤器帽82或过滤器主体46成一体的单个部件而固定地附接到过滤器帽82或过滤器主体46。替选地，主轴24可以由与过滤器帽82或过滤器主体46不同的材料构造而成并且与过滤器帽82或过滤器主体46共同模制。用于将主轴24固定地附接到过滤器帽82或过滤器主体46的其它方法(如焊接、超声波焊接、紧固件连接、压入配合连接等)将是本领域的普通技术人员已知的。为了便于解释，在本文中将关于主轴24与过滤器帽相组合来描述符合本发明的过滤器20的示例性实施例。然而，应当理解的是，主轴24可以与过滤器主体46相组合，来代替与过滤器帽82相组合。
[0018]
主轴24具有第一端部28和第二端部30，并且可以是任意多的形状，包括但不限于
圆柱形。主轴24可以是中空的，并且可以充当流体可以从中穿过的流道。主轴24可以包括一个或多个狭槽32，狭槽32可以被构造和布置成允许流体流穿过过滤器元件38且进入中心通道64中。过滤器元件38可以被组装到主轴24上，使得该过滤器元件围绕该主轴的至少一部分。在一些实施例中，例如，过滤器元件38可以具有圆柱形形状，该圆柱形形状具有用于接纳主轴24的中心开口。过滤器元件38可以包括任意多的材料，包括但不限于任意多的泡沫、褶状的织物塑料、织物纤维、非织物纤维、筛网和/或褶纸。
[0019]
过滤器帽82的主轴24可以置于过滤器主体46的内部。过滤器主体46可以包括杯状部件48、中心通道64、一个或多个收集室76以及出口端口78。杯状部件48可以包括底座50和主体结构52。杯状部件48可以是任意多的形状，包括但不限于圆柱形。唇缘54可以从主体结构52的第一端部56的周界径向向外延伸。唇缘54还可以包括一个或多个锁定特征，该一个或多个锁定特征包括但不限于扭锁片，这些扭锁片可以被构造和布置成与过滤器帽82的锁定特征96相配合和锁定。
[0020]
通孔62可以延伸穿过杯状部件48的底座50，使得流体可以通过出口端口78离开过滤器主体46。中心通道64可以从杯状部件48的底座50中的通孔62的周界延伸一段距离并且可以充当用于可以穿过过滤器20的流体的流道。中心通道64的第一端部66可以被构造和布置成与主轴24的第二端部30相配合。
[0021]
多个室壁70可以从中心通道64延伸至主体结构52。这些室壁70可以均包括上部72和下部74。室壁70的下部74可以被构造和布置成形成一个或多个灰尘/污染物收集室76。上部72可以被构造和布置成提供用于安装主轴24的引入角。上部72还可以被构造和布置成辅助使主轴24居于过滤器主体46的中心上。上部72可逐渐向内锥化。
[0022]
出口端口78可以从杯状部件48的底座50上的通孔62的周界延伸。出口端口78可以是任意多的形状，包括但不限于圆柱形，并且可以包括一个或多个锁定特征80，该一个或多个锁定特征80可以包括但不限于一个或多个锁定片。出口端口78可以被构造和布置成与任意多的导管操作性地连接，该导管例如为与车辆部件相关联的软管或硬管，包括但不限于新鲜空气管路或罐通风电磁阀(canister vent solenoid，cvs)。过滤器主体46可以包括任意多的材料，包括但不限于一种或多种聚合物材料。
[0023]
过滤器帽82可以包括帽结构84、多个叶片100、以及过滤器帽入口端口104。帽结构84可以包括项部部件86和主体部件88。通孔90可以延伸穿过顶部部件86并且可以被构造和布置成允许流体进入过滤器20中。主体部件88可以是任意多的形状，包括但不限于圆柱形。锁定特征96可以从主体部件88的周界径向地延伸。锁定特征96还可以被构造和布置成容纳o形环98。o形环98可以有助于确保过滤器帽82和过滤器主体46被恰当地几乎无间隙地密封在一起，这可以进一步防止灰尘和/或其它污染物从过滤器20出去。o形环98可包括任意多的材料，包括但不限于弹性体材料。
[0024]
锁定特征96可以是锁定特征的任何变型，包括但不限于扭锁特征，其中过滤器帽82可以被放置在过滤器主体46的顶部上并且被沿着第一方向扭转或旋转以将过滤器帽82和过滤器主体46锁定在一起。过滤器帽82和过滤器主体46可以产生锁定或卡扣噪声，该锁定或卡扣噪声可以向操作者指示过滤器帽82被恰当地锁定到过滤器主体46上。操作者还能够在视觉上看到过滤器帽82被恰当地锁定在过滤器主体46上。锁定特征96还可以是可触知的，使得操作者可以感觉到过滤器帽82何时被恰当地锁定在过滤器主体46上。这可以在组
装过程中或维护过程中，确保可供使用的过滤器20被恰当地锁定就位。过滤器帽82和过滤器主体46可以通过在相反的方向上扭转和/或旋转过滤器帽82而被解锁。在另一变型中，过滤器帽82和过滤器主体46可以结合在一起，例如但不限于焊接，然而，这时过滤器20可以是一次性使用的过滤器。
[0025]
叶片100可以是螺旋叶片，可以从顶部部件86的内表面102延伸并且可以被构造和布置成容纳主轴24的第一端部28。该多个叶片100可以被构造和布置成增大流体流动的表面积，这可以帮助捕获更细的灰尘和/或其它污染物，包括但不限于雾，如以下将讨论的。
[0026]
过滤器帽入口端口104可以从延伸穿过帽结构84的顶部部件86的通孔90的周界向上延伸。过滤器帽入口端口104可以包括一个或多个锁定特征106，该一个或多个锁定特征106可以包括但不限于一个或多个锁定片。过滤器帽入口端口104可以被构造和布置成与任意多的车辆部件(包括但不限于预滤器或外部流体源)操作性地连接。
[0027]
防溅帽21可以包括帽结构85和一个或多个防溅帽入口端口105。帽结构85可以包括顶部部件87和主体部件89。主体部件89可以包括第一端部93和第二端部95并且可以是任意多的形状。主体部件89的壁从顶部部件87延伸并且形成用于过滤器帽82的过滤器帽入口端口104的容纳部91。容纳部91可以被构造和布置成提供用于安装过滤器帽入口端口104的引入角，由此由容纳部91限定的开口从第一端部93向第二端部95渐窄。容纳部91还可以帮助将防溅帽21居于过滤器帽入口端口104的中心上。
[0028]
锁定特征97可以在容纳部91的第一端部处从主体部件89的壁径向向内延伸。锁定特征97可以是锁定特征的任何变型，包括但不限于卡扣锁定特征，其中当防溅帽21可以被放置在过滤器帽82的顶部上并且被沿着第一方向推动时，锁定特征可以通过与过滤器帽82的过滤器帽入口端口104上的锁定特征接合而将防溅帽锁定到过滤器帽上。防溅帽21和过滤器帽82可以产生锁定或卡扣噪声，这可以向操作者指示防溅帽21被恰当地锁定在过滤器帽82上。操作者还能够在视觉上看到防溅帽21被恰当地锁定在过滤器帽82上。锁定特征97也可以是可触知的，使得操作者可以感觉到防溅帽21何时被恰当地锁定到过滤器帽82上。防溅帽21和过滤器帽82可以通过在相反方向上扭转、拉动和/或旋转防溅帽21和过滤器帽82而被解锁。在另一变型中，防溅帽21和过滤器帽82可以结合在一起，例如但不限于焊接，然而，这时过滤器20可以是一次性使用的过滤器。
[0029]
防溅帽入口端口105可以被配置为在第二端部93处延伸穿过主体部件89的通孔，并且可以被构造和布置成允许流体流入过滤器帽82的过滤器帽入口端口104中。如图3中的箭头所示，例如，流体可以进入一个或多个防溅帽入口端口105并从防溅帽21的第二端部95朝向防溅帽21的第一端部95和顶部87行进，然后穿过容纳部91进入到过滤器帽82的过滤器帽入口端口104。这种配置防止水进入到过滤器帽82的过滤器帽入口端口104。
[0030]
继续参考图3中的箭头，包括灰尘和/或其它污染物的入口流体(例如空气)，在防溅帽与过滤器20一起使用时，可以通过防溅帽入口端口105进入到可供使用的过滤器20的过滤器帽入口端口104，或者在防溅帽没有与过滤器20一起使用时，可以直接穿过过滤器帽入口端口104。如图3中的箭头所指示的，入口流体、灰尘和/或任意多的污染物然后可以穿过过滤器帽82中的叶片100并且进入组装在主轴24上的过滤器元件38中。叶片100可以被构造和布置成增大用于捕获更细的灰尘和/或其它污染物(包括但不限于雾)的表面积。
[0031]
过滤器20可以被设计成使得灰尘和/或其它污染物在叶片100处具有增大的速度
以及在穿过过滤器元件38时具有减小的速度，这可以使较粗的灰尘和/或其它污染物元素从流动路径110中掉出并且进入过滤器主体46的灰尘/污染物收集室76中，并且其中更细的灰尘和/或其它污染物元素粘附至过滤器元件38。积聚在灰尘/污染物收集室76和过滤器元件中的灰尘/污染物然后可以在维护期间被移除。这可消除或降低更换整个过滤器和/或包括燃料系统罐112的整个蒸发排放系统的需要。
[0032]
参考图5，过滤器20可以是小型化的并且可以以各种构型和位置附接在车辆中以保护车辆的燃料系统108免受灰尘和/或其它污染物的影响。过滤器20可以被设计成使得它可以在竖直和/或水平位置或者竖直位置和水平位置之间的任何位置中起作用。在一个变型中，过滤器20可以附接到cvs与预滤器114之间或cvs与外部环境之间的新鲜空气管路上。可供使用的过滤器20可以被添加或迁移到可以先前存在于车辆中的蒸发排放系统中，或可以被实施到车辆中而作为用于各种系统的唯一灰尘保护。
[0033]
在对车辆加燃料期间，空气流可以在燃料进入车辆燃料箱116中时反向。这可导致燃料箱116中的燃料蒸汽转移一燃料体积，这可使得燃料蒸汽从燃料箱116通过第一管或第一管道118移动到罐112(罐112可以包括任意多的材料，包括但不限于碳)并且再次通过第二管或第二管道120而到达可供使用的过滤器20。罐112可以被设计成去除燃料蒸汽。该反向流可以将灰尘/污染物的一部分从过滤器元件38驱逐出去。然后，当空气流返回到其正常操作状态(该正常操作状态可以发生在车辆正在运转时)时，被驱逐出去的灰尘/污染物然后可以被过滤器元件38重新捕获。正常操作状态可以用于去除可能在罐112中的任何捕获的燃料蒸汽，并且可以将该燃料蒸汽计量到发动机进气中。因此，过滤器20可用作用于在加燃料期间将燃料箱空气释放到大气的路径的一部分。
[0034]
在若干变型中，取决于消费者的车辆灰尘/污染物暴露，各种过滤器20可以包括用于更高效率情形或中等效率情形的不同构型。因此，如果消费者的灰尘/污染物暴露增加或减少，其可以容易地更换车辆中的过滤器20。
[0035]
根据本发明的一个方面，提供了一种过滤器，该过滤器包括：过滤器主体；以及过滤器帽，其中，该过滤器帽附接至该过滤器主体，该过滤器主体或该过滤器帽中的至少一者包括与其固定地附接的主轴，该主轴具有围绕其至少一部分的过滤器元件，其中该过滤器主体和该过滤器帽包围该主轴和该过滤器元件；其中该过滤器帽包括用于接收入口流体的过滤器帽入口端口并且该过滤器主体包括用于提供输出流体的出口端口。
[0036]
根据本发明的另一方面，提供了一种过滤器，该过滤器包括：过滤器主体，该过滤器主体包括用于提供输出流体的输出端口；过滤器帽，该过滤器帽包括过滤器帽入口端口，该过滤器帽入口端口用于接收入口流体并且被配置为附接至该过滤器主体；过滤器元件，该过滤器元件由该过滤器主体和该过滤器帽包围并且被布置在该输入端口与该输出端口之间，用于过滤该入口流体以提供该输出流体；以及防溅帽，所述防溅帽包括主体部分，所述主体部分限定用于接纳所述入口端口的容纳部，该防溅帽进一步包括位于该防溅帽的第一端部处用于接纳该过滤器帽入口端口的至少一个防溅帽入口端口，该防溅帽配置为朝向所述防溅帽的第二端部引导所述入口流体、并引导所述入口流体通过所述容纳部进入所述过滤器帽入口端口中。在这个方面，该主轴可以或可以不固定地附接至该过滤器帽或该过滤器主体。
[0037]
根据本发明的再一方面，提供了一种构造过滤器的方法，该方法包括：将主轴固定
地附接至过滤器主体或过滤器帽中的一者上，该过滤器主体包括用于提供输出流体的输出端口，并且该过滤器帽包括用于接收入口流体的过滤器帽入口端口并且被配置为附接至该过滤器主体；将过滤器元件组装在该主轴上；以及将该过滤器元件包围在该过滤器主体与该过滤器帽之间，其中该过滤器元件被布置在该过滤器帽输入端口与该输出端口之间，用于过滤该入口流体以提供该输出流体。
[0038]
虽然本文已经描述和示出了本发明的若干实施例，但是本领域普通技术人员将容易地设想用于执行本文描述的功能和/或获得本文描述的结果和/或一个或多个优点的各种其它手段和/或结构，并且此类变型和/或修改均被视为在本发明的范围内。更一般地，本领域的技术人员将容易理解，本文所描述的所有参数、尺寸、材料和构型旨在是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或构型将取决于使用本发明的教导的一个或多个具体应用。本领域技术人员将认识到或能够使用不超过常规实验来确定本文描述的本发明的具体实施例的许多等同物。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，本发明可以按不同于具体描述和要求保护的方式来实践。本发明针对于本文描述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。此外，如果这些特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不是相互不一致的，则两个或更多个这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合包括在本发明的范围内。
[0039]
本文中所定义和使用的所有定义应理解为对字典定义、通过引用并入的文献中的定义、和/或所定义术语的普通含义的控制。
[0040]
本文在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”，除非有明确的相反指示，否则应理解为是指“至少一个”。
[0041]
本文在说明书和权利要求书中所使用的措辞“和/或”应被理解为是指如此结合的元素中的“任一者或两者”，即，在一些情况下结合地存在的元素以及在其它情况下分离地存在的元素。除了通过“和/或”从句具体标识的元素之外，可以可选地存在与具体标识的那些元素相关或不相关的其它元素，除非有明确的相反指示。