过滤器元件整体密封轮廓的制作方法

1.本发明总体上涉及筒罐式过滤器系统，该过滤器系统采用可更换的过滤器元件，该过滤器元件具有插入在该过滤器系统的基部与筒罐之间的轴向中间的径向外部密封构件(例如，o形环)。更具体地，本发明涉及一种与这种过滤器系统一起使用的过滤器元件，该过滤器系统用与过滤器元件整体式密封构件代替这种单独的密封件。


背景技术：

2.已知液体过滤器系统用于过滤各种流体，诸如气体、油、柴油燃料等，以从这些流体中去除污染物。例如，在柴油发动机中，燃料管路过滤器用于从燃料中分离出水和碎屑。提供各种密封件以防止泄漏。例如，在筒罐式过滤器系统中，通常存在设置在过滤器元件和基部之间的顶部密封件，设置在过滤器元件和筒罐之间的底部密封件(也可称为壳体)，以及插入在基部和筒罐之间的诸如o形环的轴向中间径向外部密封件。已经确定，当使用这种o形环时，有时会发生少量泄漏。
3.美国专利第9.970,394b2号专利公开了一种用于相对于壳体和基部的安装凸缘和密封凸缘径向定位轴向密封垫片的定位结构。垫圈可以轴向固定到壳体和基部的安装凸缘或密封凸缘。蝶形螺母用于将壳体固定到基部并提供必要的密封力。然而，该密封垫仍然可能类似于o形环而泄漏。


技术实现要素：

4.根据本发明的实施例的过滤器元件包括至少部分环形配置并且限定纵向轴线、径向方向和圆周方向。该过滤器元件可以包括限定中心通道的环形过滤器介质、设置在该环形过滤器介质的中心通道中的中心管，该中心管限定中心储器，并且该环形过滤器介质围绕该中心管和该中心储器。顶部开口端可结合到沿纵向轴线设置的中心管，该顶部开口端包括允许流体从中心储器流到过滤器元件外部的开口。底端(可以是开口的或封闭的)可以与沿纵向轴线设置的顶部开口端相对地结合到中心管。整体式密封构件可以附接至该过滤器元件并且可以包括密封部分，该密封部分被径向地布置成远离该环形过滤器介质，并且轴向地位于该顶部开口端与该底部开口端之间。
5.根据本发明的实施例的整体式密封构件可包括限定纵向轴线、径向方向和圆周方向的至少部分环形的主体。该至少部分环形的主体可以包括安装部分、包括至少一个顶部密封特征部和至少一个底部密封特征部的密封部分，以及从该安装部分径向向外延伸至该密封部分的连接部分。
6.根据本发明的实施例的筒罐式过滤器系统可包括过滤器元件，该过滤器元件至少部分地包括圆柱形配置并且限定纵向轴线和径向方向。该过滤器元件可以包括限定中心通道的环形过滤器介质、设置在该环形过滤器介质的中心通道中的中心管，该中心管限定中心储器，并且该环形过滤器介质围绕该中心管和该中心储器。顶部开口端可连接到沿纵向轴线设置的中心管，顶部开口端包括允许流体从中心储器流到过滤器元件外部的开口，底
部开口端结合到与沿纵向轴线设置的顶部开口端相对的中心管。还可以提供一种筒罐，其包括顶部开口端、沿纵向轴线设置的底部开口端或底部封闭端，和靠近顶部开口端设置的密封凸缘。还可以提供限定顶部开口端、底部开口端、设置在底部开口端附近的至少部分面向下的密封凹槽的基部。整体式密封构件可以附接至该过滤器元件并且包括密封部分，该密封部分被布置在该基部的密封凹槽中并且接触该筒罐的密封凸缘。
附图说明
7.图1是根据本发明的实施例的过滤器组件的前视截面图，该过滤器组件包括过滤器基部、筒罐和过滤器元件，该过滤器元件包括整体式密封构件。
8.图2是从其矩形2-2截取的图2的整体式密封件的密封部分的放大细节图，示出了与基部形成顶部密封界面并且与罐形成底部密封界面的密封部分。
9.图3是图1的过滤器元件的透视图，包括从图1的过滤器组件移除的其整体式密封构件。
10.图4是图3的过滤器元件与其整体式密封构件的前剖视图。
11.图5是从图3的过滤器元件移除的整体式密封构件的透视图。
12.图6是图5的整体式密封构件的前剖视图。
13.图7是从矩形7-7截取的图6的整体式密封构件的周边密封部分的放大详图。
14.图8是包含与图1和图3相关联的组装方法的流程图。
具体实施方式
15.现在将详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出。在所有附图中，尽可能使用相同的附图标记来表示相同或相似的零件。在一些情况下，在本说明书中将指示参考数字，并且附图将示出参考数字后面跟着字母，例如100a、100b或诸如100’、100”等的主要指示符。应当理解，在参考数字之后立即使用字母或素数表示这些特征具有类似的形状并具有类似的功能，如当几何结构关于对称平面成镜像时的常见情况。为了便于在本说明书中解释，字母或小数的字母通常不包含在本说明书中，但可以在附图中示出以指示在本书面说明书中讨论的特征的重复。
16.首先，现在将描述过滤器系统以给予读者用于理解如何使用本发明的各种实施例的适当上下文。应当理解，该描述是作为示例给出的，而不具有任何限制意义。在本文描述的装置或方法的任何实施例可以与任何过滤器系统结合使用。
17.然后，将讨论可包括根据各种实施例的整体式密封构件的过滤器元件。在一些实施例中，整体式密封构件可使过滤系统的组装容易，同时还提供密封冗余以帮助防止泄漏，同时允许脏流体流动通过整体式密封构件的连接部分的孔，使得脏流体可到达环形过滤介质以便被过滤。此外，随后将讨论可作为替换件或作为制造过滤器元件的部件提供的整体式密封构件。
18.图1图示了可使用根据本发明的各种实施例的过滤器元件200和整体式密封构件300的筒罐式过滤器系统100。
19.筒罐式过滤器系统100可包括具有基部102、筒罐104和具有整体式密封构件300的过滤器元件200。筒罐式过滤器系统100可用于过滤流体，诸如柴油或汽油或其他液体燃料、
润滑油、用于液压动力系统的液压流体、变速器流体，或甚至可能用于发动机的进气空气。筒罐式过滤器系统100还可用作燃料/水分离器过滤器。具有在本文描述的特征的筒罐式过滤器系统100可以由本领域普通技术人员适配成用于许多不同的目的并且适合于许多其他应用。
20.基部102包括用于流体进入筒式过滤器系统100的入口通道106和用于流体从筒罐式过滤器系统100排出的出口通道108。可以提供夹子(未示出)以将筒罐104附接至基部102。可以使用其他连接结构，诸如螺纹、各种紧固件等。
21.筒罐104包括如图1所示的顶部开口端112和底部开口端114，或者在本发明的其他实施例中包括底部封闭端。
22.过滤器元件200可以采取许多不同的形式以适合特定的应用。在所示实施例中，过滤器元件200非常适合于过滤燃料或润滑油。过滤器元件200可包括环形过滤器介质202，该环形过滤器介质202周向围绕由中心管206限定的中心储器204。环形过滤器介质202的轴向端部显示为由顶部端盖208和底部端盖212密封。
23.顶部端盖208可限定过滤器元件200的轴向开口端。顶部端盖208被称为“开口”，因为它包括允许流体通过的开口210。
24.另一方面，底部端盖212限定了过滤器元件200的轴向开口端。底部端盖212被称为“开口”，因为它允许基座110插入中心管206等。
25.顶部端盖208和底部端盖212可各自通过焊接、粘合剂、模制到中心管上等结合到中心管206。或者，中心管206、顶部端盖208和底部端盖212中的几个或全部可配置为单一部件。相反地，底部端盖212和/或顶部端盖208可以是与中心管206等分开的部件。下面将讨论筒罐式过滤器系统100和过滤器元件200的底部的封闭配置的进一步细节。
26.在操作中，待过滤的流体从入口通道106进入并流到筒罐104和环形过滤器介质202之间的环形腔118。然后流体进入并通过过滤器介质202，然后通过图1中所示的穿孔214进入中心管206。
27.然后，流体通过顶部端盖208和开口210离开中心管206进入出口通道108。在过滤器元件200的顶部和底部处的密封结构有助于限定进入和离开环形过滤器介质202的流体通道，防止任何流体直接流到出口通道108并绕过环形过滤器介质202。为此，可以提供密封特征部(诸如圆形、尖形、扁平形等)，这将在下面详细讨论。此外，可能希望在过滤器元件的底部和筒罐的底部之间形成腔室(例如，燃料-水分离器中的水碗、排水容器等)。因此，基座可以提供定位特征部。在本发明的其他实施例中，过滤器元件200的其他配置是可能的。
28.现在参见图1和图2，现在将讨论根据本发明的各种实施例的包括整体式密封构件300的筒罐式过滤器系统100。
29.从图1开始，筒罐式过滤器系统100可以包括过滤器元件200，该过滤器元件至少部分地包括圆柱形配置(或环形配置，因此该过滤器元件和该整体式密封构件的不同表面可以是在圆周方向上一致的旋转表面)并且限定了纵向轴线216、圆周方向217，和径向方向218。过滤器元件200可以包括限定中心通道219的环形过滤器介质202和设置在环形过滤器介质220的中心通道219中的中心管206，该中心管206限定中心储器204。因此，环形过滤器介质202围绕中心管206和中心储器204。
30.如图1所示，过滤器元件200还可包括结合到沿纵向轴线216设置的中心管206的顶
部开口端220。顶部开口端220包括开口210，该开口允许流体从中心储器204流动到过滤器元件200的外部(还可以允许插入顶部基座110a)。
31.类似地，过滤器元件200可包括与顶部开口端220相对地结合到中心管206的底部开口端222，该底部开口端222也沿纵向轴线216设置。因此，底部开口端222允许插入底部基座110。
32.筒罐式过滤器系统100还可包括筒罐104和底部基座110，筒罐104包括相对于纵向轴线216的顶部开口端112和底部开口端114，该底部基座110搁置在筒罐104的底部开口端114上。在本发明的其他实施例中，诸如在图1中，基座110与筒罐104模制成一体，情况可能不是这样。
33.参见图1和图2，可以看出，筒罐104包括设置在筒罐104的顶部开口端112附近的密封凸缘120(也可称为壳体)，而基部102包括设置在基部102的底部开口端114附近的面向下的密封凹槽122(也可称为密封件接收凹槽)。整体式密封构件300可以附接至过滤器元件200，并且可以包括密封部分302，该密封部分被布置在基部102的密封凹槽122中，并且接触筒罐104的密封凸缘120。
34.如图2中最佳示出的，基部102的密封凹槽122在包含径向方向218和纵向轴线216的平面(即，图2的截面)中至少部分地包括矩形轮廓124或至少部分地包括梯形轮廓126。更具体地，至少部分矩形的轮廓124可以由垂直于纵向轴线216的顶部环形表面128和从顶部环形表面120延伸的径向外圆柱形表面130限定。另一方面，至少部分梯形的轮廓126可由垂直于纵向轴线216的顶部环形表面128和从顶部环形表面128延伸的径向内成角度的表面132(相对于平面中的纵向轴线216成约5
°
以在组装期间提供引入，可称为圆锥形)限定。
35.在图2中，还可以看到，筒罐104的密封凸缘120可以从筒罐104的圆柱形壁134轴向向上和径向向外延伸(例如，相对于图2的平面中的径向方向成约20
°
角)。这可能不是本发明的其他实施例的情况。也就是说，筒罐可以以其他方式配置。
36.参见图1，可以理解的是，密封部分302可以从环形过滤器介质202径向向外并且轴向地布置在过滤器元件200的顶部开口端220下方。在其他实施例中可能不是这种情况。例如，密封部分甚至可以与顶部开口端等轴向定位。
37.如图2所示，密封部分302可包括单个顶部密封凸起304和一对底部密封凸起306，该顶部密封凸角304与基部102的密封凹槽122的顶部环形表面128接触，底部密封凸角306与筒罐104的密封凸缘120接触(提供密封冗余)。
38.更详细地观察密封部分302，整体式密封构件300的密封部分302可包括从顶部密封凸角304向下延伸的径向内成角度的表面308(也可称为锥形)，从顶部密封凸角304向下延伸的径向外锥形表面310(两个表面308和310可提供用于组装的导入部)。径向内圆柱形表面312从径向内成角度的表面308向下延伸(也可称为锥形)，径向外圆柱形表面314从径向外锥形表面310向下延伸。径向外圆柱形表面314和径向内圆柱形表面312被配置为当顶部密封凸角304被压缩时(对于压缩量参见箭头136)分别接触密封凹槽122的径向外圆柱形表面130和密封凹槽122的径向内成角度的表面132(例如通过沿相反的径向方向凸出)。这种布置可以提供密封冗余。
39.继续参照图2，基部102包括径向内壁138，该径向内壁138至少部分地限定密封凹槽122，并且该径向内壁138包括自由端140，该自由端140限定径向向内和轴向向下面对的
底部凸弧形接合部142。同样，整体式密封构件300包括桥接部分316(从整体式密封构件300的连接部分318桥接至密封部分302)，其限定至少部分地与基部102的底部凸弧形接合部142匹配的桥接凹弧形接合部320。
40.筒罐104还可以包括从密封凸缘120轴向向上延伸的外部定位壁144，并且基部102还包括径向外壁146，该径向外壁146部分地限定密封凹槽122并且被配置为同时接触筒罐104的外部定位壁144和密封凸缘120。这种布置可以防止整体式密封构件300的密封部分302被过度压缩。
41.接下来，现在将参照图3和图4描述可作为替换件提供的过滤器元件200。
42.过滤器元件200可以如在本文先前所描述的来配置，并且可以包括附接至过滤器元件200上的整体式密封构件300，并且包括密封部分302，该密封部分径向地远离环形过滤器介质202并且轴向地布置在过滤器元件的顶部开口端220与底部开口端222之间。
43.该连接可以以各种方式实现。例如，顶部端盖208可以被包覆模制到中心管206和整体式密封构件300上，或者中心管206，顶部端盖208和整体式密封构件300可以被形成为单片材料，或者整体式密封构件300可以被粘附或焊接到顶部端盖208，该顶部端盖208然后可以被粘附或焊接到中心管206等。整体式密封构件300可以包括顶部安装环324(也参见图5)，该顶部安装环324由在顶部安装环324的顶部和侧面上延伸的顶部端盖208捕获或以其他方式保持。该结构324还可用作“支座接片”，以在包覆模制端盖期间偏移介质，从而封装介质。
44.如本文前面所提到的，整体式密封构件300还可包括从过滤器元件200的顶部开口端220径向向外和轴向向下延伸的连接部分318。此外，整体式密封构件300的连接部分318可以是有孔的(参见孔322)，以允许脏流体流动经过整体式密封构件300到达环形过滤器介质202以便被过滤。为此，连接部分318包括一系列向下延伸的成角度的构件326(如此称呼是因为它们在图4的截面中与纵向轴线216形成大约15
°
的角度)，以及多个横向构件330，其将一系列向下成角度的构件326中的每一者周向地连接在一起(形成类似腹板的结构)。在本发明的其他实施例中，网状结构的其他配置也是可能的。在一些实施例中，可以省略横向构件330。
45.如图4中最佳示出的，整体式密封构件300的密封部分302可包括面向上的箭头部分332和至少部分面向下的起伏部分334(也可称为底部起伏部分)。在本发明的其他实施例中，密封部分302的其他配置也是可能的。
46.现在将参照图5至图7讨论可作为替换件或作为用于制造刚才描述的过滤器元件200的部件提供的整体式密封构件300。
47.参见图5和图6，整体式密封构件300可以包括至少部分环形的主体335，该本体限定了纵向轴线337、径向方向339和圆周方向341。该至少部分环形的主体3335可以包括安装部分324a、密封部分302，该密封部分包括至少一个顶部密封特征部343(可以具有包括弓形、平坦、尖角等的任何合适的形状)，和至少一个底部密封特征部336(可以具有包括弓形、平坦、尖角等的任何合适的形状)。此外，连接部分318可以从安装部分324a径向向外(例如，完全径向向外、基本上径向向外、径向向外和轴向向下等)延伸到密封部分302。
48.在一些实施例中，连接部分318也从安装部分324a轴向向下延伸，并限定网格图案。安装部分324a还可以包括环(例如，垂直于或限定纵向轴线328的顶部安装环324)。
49.网格图案可以至少部分地由多个构件338形成，这些构件从环324径向向外和轴向向下延伸到密封部分302。该多个构件338中的每一者可以包括径向向外的表面340，并且凹槽342可以被布置在该径向向外的表面340上，但不一定如此。
50.如图7中最佳示出的，密封部分302的至少一个顶部密封特征部334可以包括顶部凸弧形密封表面344，并且密封部分302的至少一个底部密封特征部336可以包括最底部凸弧形密封表面346和径向最外部凸弧形密封表面348。该表面348可设置成径向向外靠近最底部凸弧形密封表面346，并且凹弧形过渡表面350插入其间。
51.顶部凸弧形密封表面344可以至少部分地径向插入在径向最外部凸弧形密封表面348和最底部凸弧形密封表面346之间。径向最外部凸弧形密封表面348可至少部分地轴向设置在顶部凸弧形密封表面344和最底部凸弧形密封表面346之间。该布置可限定切线352，该切线352与最底部凸弧形密封表面346和径向最外部凸弧形密封表面348相切，在包含径向方向330和纵向轴线328的平面(即图7的截面)中与顶部凸弧形密封表面330形成锐角354(可与筒罐的密封凸缘的角度匹配)。这可能不是本发明的其他实施例的情况。
52.整体式密封构件可以使用任何合适的材料和制造工艺来配置。例如，可以使用硬度为20至95肖氏a(例如60肖氏a)的聚氨酯材料，将其注塑成型。
53.前述特征部、部件或组件中的任一者可在配置上变化，以在本发明的其他实施例中不同于本文具体示出和描述的内容。
54.工业实用性
55.在实践中，根据在本文公开的任何实施例的过滤器元件、整体式密封构件，或筒罐式过滤器系统可以在oem(原始设备制造商)或售后市场背景下获得或提供。先前讨论的各种特征可用于提供密封冗余，同时还简化组装。
56.鉴于上述内容，可以采用如图8所示的根据本技术的实施例的筒罐式过滤器系统的组装方法，该方法允许以三个或更少的步骤进行组装，同时还提供密封冗余。
57.方法400可以包括将过滤器元件插入基部和筒罐中的一者中，直到密封件接触基部的径向内部部分和筒罐中的一者，并且直到另一个密封件接触基部的径向外部部分和筒罐中的一者(步骤402)。例如，在基部的径向内部部分处的密封接触在图1中以402a示出，而在筒罐的径向内部部分处的密封接触在图1中以402b示出。类似地，在基部的径向外部处的密封接触在图1中以402c示出，而在筒罐的径向外部处的密封接触在图1中以402d示出。
58.接下来，该方法还可以包括将该过滤器元件插入该基部和该筒罐中的另一者中，直到密封件接触该基部和该筒罐的径向内部部分中的另一者，并且直到另一个密封件接触该基部和该筒罐的径向外部部分中的另一者(步骤404)。
59.例如，步骤402可以包括将过滤器元件插入筒罐中，同时或实际上同时产生密封接触402b和402d，如图1所示，而步骤404可以包括将过滤器元件插入基部，在402a和402c处产生密封接触，反之亦然。步骤402和404可以同时或在不同时间完成。
60.基部和筒罐可通过螺纹、夹子、其他紧固件等彼此联接(步骤406)。步骤406可在步骤402和404之后或在步骤402和404等期间完成。
61.还可设想，整体式密封构件可连接到过滤器元件的底部(例如在底部端盖处)，并沿筒罐的底壁和/或侧壁的一部分延伸，终止于靠近筒罐的密封凸缘的密封部分，等等。
62.应当理解，前面的描述提供了所公开的组件和技术的示例。然而，预期本发明的其
他实施方案可在细节上不同于前述实例。对本发明或其示例的所有引用旨在引用在该点所讨论的特定示例，而并非旨在更一般地暗示对本发明的范围的任何限制。所有关于某些特征的区别和不一致的语言旨在表示对这些特征缺乏偏好，但并非将其完全排除在本发明的范围之外，除非另外指明。
63.除非本文另有说明，否则本文对值的范围的叙述仅旨在用作个别地提及落在该范围内的每个单独值的速记方法，并且将每个单独值并入说明书中，如同其在本文中被个别地叙述一样。
64.对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本文所讨论的设备和组装方法的实施例进行各种修改和变化。通过考虑本文所公开的各种实施例的说明书和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，设备中的一些可以与在本文描述的不同地配置和运行，并且任何方法的某些步骤可以被省略，以与具体提及的不同的顺序执行，或者在一些情况下同时执行或者在子步骤中执行。此外，可以对各种实施例的某些方面或特征进行变化或修改，以创建进一步的实施例，并且可以将各种实施例的特征和方面添加到其他实施例的其他特征或方面，或者替换其他实施例的其他特征或方面，以便提供更进一步的实施例。
65.因此，本发明包含适用法律所允许的所附权利要求中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则上述要素在其所有可能变化中的任何组合都被本发明涵盖。