过滤器滤芯的制作方法
【专利摘要】一种过滤器滤芯（20、30），适于容纳在设有入口（11）和出口（12）的外部壳体（10）内，以便于过滤从所述入口（11）流向所述出口（12）的流体，所述过滤器滤芯（20、30）包括：至少一面过滤器壁（22、32），固定至所述过滤器壁（22、32）的支撑凸缘(213a,314)，该支撑凸缘用于将所述壳体（10）的内部容积再分为连通所述入口（11）的第一腔室（15）和连通所述出口（12）的第二腔室（16），所述两个腔室通过所述过滤器壁（22、32）相互连通；其特征在于，所述过滤器芯还包括至少一个连接在支撑凸缘(213a,314)上的所述收集主体(21,31)，用于限定一个收集容积，所述收集容积连通所述第一腔室（15），以便收集从待过滤流体中分离的颗粒。
【专利说明】过滤器滤芯
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及流体的过滤，尤其是马达流体的过滤，其中特别是内燃机所吸入空气的过滤。
[0002]众所周知，内燃机吸入的空气(或总的来说任何气体)通常必须经过过滤的步骤，以便净化掉悬浮其中的固体颗粒使其不会到达发动机的燃烧室，典型的所述固体颗粒是各种类型或水分含量的粉末。所述过滤步骤典型地通过适当的配套过滤器组实现，所述过滤器组位于沿内燃机吸气导管方向的进气歧管和涡轮压缩机(如果存在)上游。
[0003]该过滤器组大致包括外部壳体和过滤器滤芯，所述外部壳体通常称为过滤器壳体，并设有输入待过滤气体的入口及排出过滤后气体的出口 ；所述过滤器滤芯容纳在过滤器壳体内，用于过滤从所述入口流向所述出口的气体。
[0004]在机动车上，所述过滤器壳体通常位于发动机室内，并与第一导管和第二导管相关联，所述第一导管用于连接所述进风口与设置在机动车阀盖或者机动车前部的吸气管，所述第二导管用于连接出风口与发动机的进气歧管。
[0005]所述过滤器滤芯包括至少一个过滤器壁或由过滤材料制成的组件(例如，基于纤维素或聚合物材料)，及至少一个用于支撑该由过滤材料制成的元件的支撑凸缘。所述支撑凸缘与过滤器壳体结合，其接合方式允许所述过滤材料制成的元件将内部空间分割为两个不同的腔室，其中第一腔室与所述入口连通，第二腔室与所述出口连通。如此，从过滤器壳体的入口流向出口的空气流将被迫穿过所述过滤材料制成的组件，从而将空气流中需分离的固体颗粒保留在第一腔室，使得供净化后的空气流流入的第二腔室保持干净。由于固体颗粒会逐渐堵塞过滤材料制成的元件，对过滤器滤芯通常的做法是，从过滤器壳体内取出过滤器滤芯，以便在过滤材料元件过度阻塞时，进行更换。
[0006]对这种类型的过滤器组的主要要求之一在于，必须保证所述第二腔室(即位于过滤器壁下游的腔室)以及朝所述第二腔室中开口的所述导管绝不被从过滤器壁移除的颗粒污染，由此仅将过滤后的干净空气提供给内燃机。
[0007]已知类型的过滤器组一般缺点为，虽然过滤步骤效率高，并在使用时所述第一、第二腔室实际上与过滤器壁是分离的，但是在实践中，除了一段有限的时间外，每次需要移除过滤器壁以执行定期更换时，该分离并不存在。
[0008]据发现，进入壳体第一腔室的过量颗粒，不仅沉积在过滤器壁朝向第一腔室的表面，还沉积在第一腔室自身的内壁上。
[0009]因此，颗粒执行过滤器壁定期更换的人员在进行更换操作时，被迫在移除滤芯后非常小心地防止颗粒落入第二腔室中并因此沿着安装在壳体内部的新的过滤器壁向下，流入发动机的进气歧管。
[0010]在文件D2 (U.S.2006/065 592)中所述的过滤器滤芯的例子中，支撑凸缘设置为托盘，适合于收集颗粒，然而，将过滤器壁固定在支撑凸缘上时，同样需要特别复杂和费劲的操作。
[0011]本发明的一个目的是，使用一个简单、合理、成本相对较低的技术方案，来消除前述现有技术的缺点。
[0012]本发明的独立权利要求中限定了实现所述目的的特征，从属权利要求中则限定了本发明的优选和/或尤为优越的方面。
【发明内容】
[0013]本发明特别披露了一种过滤器滤芯，适合于被包含在设有入口和出口的壳体内部，以便过滤从所述入口流向所述出口的气流，该过滤器滤芯包括至少一个过滤器壁和固定在过滤器壁上的支撑凸缘，所述支撑凸缘用于将壳体的内部空间分割为与入口相通的第一腔室和与出口相通的第二腔室，二者通过过滤器壁彼此相通。
[0014]根据本发明，所述过滤器滤芯包括至少一个与所述支撑凸缘相连的收集主体主体，所述收集主体用于限定与第一腔室连通的收集容积以收集颗粒，将其与待过滤的流体分离并将其暴露在自身内部颗粒颗粒。
[0015]通过该技术方案，从待过滤空气中分离出的污染物被留在收集主体主体内，防止位于所述过滤器壁下游的壳体区域的污染。
[0016]在本发明的其中一个方面中，所述收集主体主体与所述支撑凸缘一体成型。
[0017]在这种方式下，所述收集主体易于实现并使用安全，整个过滤器滤芯可被替换，收集主体整个过滤器滤芯可以通过单一操作步骤更换，收集主体亦然。
[0018]本发明的又一方面中，所述收集主体大致上为托盘形，且还设有开口壁，以便第一腔室与收集主体的内容积连通，所述支撑凸缘至少限定为收集主体的一面壁。
[0019]此外，所述支撑凸缘还限定了通道开口，所述通道开口用于连通收集主体内部空间与其外部空间。
[0020]所述过滤器壁直接固定在所述通道开口的整个外围边缘，以完全遮挡所述通道开
□ ο
[0021]在该技术方案中，所述收集主体限定为由其自身的壁及过滤器壁形成的凹区，适于将待过滤空气中的污染物从空气中分离并收集在壁上，允许有效收集并防止壳体的壁积灰。
[0022]此外，由于该技术方案，将所述过滤器壁固定在收集主体上的操作特别简单、经济、快速和高效，从而减少了过滤器滤芯的生产成本。
[0023]另外，支撑凸缘和收集主体中的至少其一优选地包括至少一个周界边缘，所述适于与所述壳体相关联的第一腔室和第二腔室之间的密封分离。
[0024]该技术方案的有益效果在于，所述滤芯的更换操作与密封件的更换操作是同时进行的，并能在维修人员的单一步骤中完成，从而避免了密封件的密封性能由于磨损而退化。
[0025]在本发明的另一方面，所述滤芯包括与连接在收集主体上的分离片，所述分离片用于将待过滤流体运送向过滤器壁。
[0026]该分离片的有益效果在于，待过滤空气运送向过滤器壁，同时预分离该空气中的大颗粒污染物，这些大颗粒污染物撞击所述分离翅片，并沉积到所述收集主体的主体内，从而延长所述过滤器壁的工作寿命。
[0027]在本发明的另一方面，公开了一种用于内燃机的过滤器组，其特征在于，它包括入口外部壳体和过滤器滤芯，所述外部壳体设置有入口和出口，所述滤芯以能够过滤从入口流向出口的气流的方式设置在壳体内部。所述过滤器组的壳体优选地包括设有入口的第一主体和设有出口的第二主体，所述密封件适合于插入所述壳体的第一主体和第二主体之间，以达成所述第一腔室与第二腔室之间的密封分离。
[0028]附图简要说明
本发明的其它特征和优点，将通过阅读下面以非限定性举例的方式的描述，并结合下列附图呈现。
[0029]图1为本发明的过滤器组的前视图；
图2为图1的侧视图；
图3为图1中111-111的截面图，带有本发明的第一个实施例中的内部过滤器滤芯； 图4为图2中IV-1V的截面图；
图5为本发明第一实施例中的滤芯的侧视图；
图6为图5的轴测视图；
图7为图5中VI1-VII的截面图；
图8为图5的前视图；
图9为图1中沿IV-1V的剖面图，带有本发明的第二实施例所述的内部过滤器滤芯； 图10第二实施例中的滤芯的轴测视图；
图11为从XI的方向观察图10的视图；
图12为图11中XI1-XII的剖面图；
图13为图11中XII1-XIII的剖面图。
[0030]最佳实施方式
具体参照附图，图1表示了过滤器组的整体，适于净化可能悬浮于空气流中的固体颗粒。更具体地，过滤器组1沿内燃机进气导管设置，以便过滤为发动机的燃烧室提供的助燃空气。
[0031]所述过滤器组1包括外壳体10 (通常被称为过滤箱)，外壳体10 —般可由塑料或金属材料制成。所述壳体10包括内部空间，并设有待过滤空气的入口 11及过滤后空气的出口 12，两者都与其内部容积相通。所述入口 11用于与外部环境相通，而出口 12通常可通过进气歧管与发动机的燃烧室相通。所述壳体10整体为多面体形状，在本技术方案中为带有伸长的纵向轴A的多面体。
[0032]在该实施例中，所述壳体10包括大致为烧杯状的第一主体13，所述主体13的底部130上设有导管131 (图1和图2底部)，所述导管131的中轴线大幅弯曲，并构成入口 11。入口。
[0033]所述第一主体13的顶部包括折叠边缘132，限定了基本垂直于第一主体13的侧壁的表面。
[0034]所述壳体10还包括大致上也为烧杯状的第二主体14，所述第二主体14的底部140 (图1和图2顶部)上设有导管141，所述导管141的中轴线相对于纵轴A大幅倾斜，并限定了出口 12。。
[0035]所述第二主体14的顶部包括折叠边缘142，限定了基本垂直于第一主体的侧壁的表面。
[0036]为了充分密封所述外壳体10，所述第二主体14的边缘142设定为面对第一主体13的边缘132，例如，通过像夹具或者未显示于此的类似已知固定方式。
[0037]所述外壳体10具有大致上为四边形的横截面(在本例中为矩形)；然而，所述截面的形状，以及管道132和142各自主体的设置和斜角，可以根据结构需要而采用任何形式。
[0038]所述过滤器组I包括过滤器滤芯、第一腔室15和第二腔室16，所述滤芯20和滤芯30分别整体显示在图3-8和图9-13中适于安装在所述壳体10内部以便将其中的内部容积分割为两个分开的腔室，所述第一腔室15与所述入口 11相通，所述第二腔室16与所述出口 12相通。
[0039]在如图3-8所示的第一实施例中，所述过滤器滤芯20包括盆状的收集主体21，适合于设置在所述壳体10的内部，且凹面面对所述入口 11。
[0040]在这种情况下，所述收集主体21呈现出底面为矩形的截头角锥体形状，其基座(如图5、7和8中的底部)限定为开口壁210，适于放置第一腔室15开口壁210，所述第一腔室15与收集主体21的内部容积相通。
[0041]所述开口壁210包括从所述收集主体21向外壳体10的横截面(相对于纵轴A)成对突出的周边缘211，所述周边缘211用于夹在第一主体13的边缘132与第二主体14的边缘142之间(例如通过插入具有C状横截面的环形密封垫212，并将其从前面固定在所述周边缘上)，以使所述密封垫212挤压在所述边缘132和边缘142之间，从而确保了壳体10的密封以及含待过滤空气的第一腔室15与含过滤后空气的第二腔室16之间的密封分离。
[0042]所述收集主体21包括从开口壁210和底壁214中升起的侧壁213a和侧壁213b(实施例4)。在图示的例子中，两个彼此面对面的侧壁213a限定了两个独立的支撑凸缘，并各自具有矩形的通道通孔215。
[0043]因此，所述滤芯20包括两面过滤器壁22，其在本实施例中为两面扁平的折叠过滤器壁，适合于分别拦截/遮挡所述两个通道开口 215。
[0044]每个过滤器壁22的外围边缘都固定(例如通过黏合)在通道开口 215内周边缘处的各自侧壁213上，令其与过滤器壁紧密贴合。
[0045]然后，所述收集主体21通过所述侧壁213b、侧壁213a、过滤器壁22及在轴向上的底壁214封闭，同时仅在开口壁210处保持敞开。
[0046]在实践中，在滤芯20安装在安装配置中后，由上述滤芯20的结构元件形成的收集主体21内部容积，与所述壳体10的第一主体13的内部容积，共同设定了所述第一腔室15。然而，所述收集主体21中过滤器壁22的设置也可不同于上述情况，并且收集主体的形状可以依据相关结构的需要为任何形状。
[0047]所述滤芯20还包括多个分离翅片固定在收集主体21的侧壁213b上的多个分离翅片216，所述翅片216朝收集主体的中心区域延伸，例如延伸收集主体21的整个深度，并配置为能够将待过滤的空气从轴向方向朝两面过滤器壁22转向。
[0048]所述实施例中，所述分离翅片216设置为人字形，如图7所示。
[0049]依据如图3-8所示的第一实施例，所述过滤器组I的功能如下所述。
[0050]一旦所述滤芯20如上所述地安装在壳体10内，并且将壳体10密封，则从入口 11进入第一腔室15的待过滤空气被沿轴向运送至收集主体21的内部容积中。
[0051]所述分离翅片216使空气流横向偏斜至过滤器壁22，以便辅助分离待过滤空气中的颗粒和水分子。然后，待过滤的空气从收集主体21内向外穿过过滤器壁22，将颗粒物沉积在内壁(相对收集主体21)上。接着，待过滤空气从收集主体21内部朝外穿过过滤器壁22，将颗粒沉积在其内壁(相对于收集主体21)上。然后，过滤后的空气进入所述第二腔室16，再从该处行至出口 12，并从出口 12提供给内燃机。
[0052]若需要更换所述滤芯20，则打开壳体10，拆掉所述滤芯。在该步骤中要注意，虽然颗粒物可能会从过滤器壁22的内表面及围绕过滤器壁22的收集主体21内壁上脱离，但由于所有的沉积颗粒物仍然安全地保留在收集主体21内，因此不会影响所述第二腔室16。
[0053]在如图10-13所示的第二实施例中，所述过滤器滤芯30包括盆状的收集主体31，用于设置在所述壳体10内部，并且其凹面面对所述入口 11。
[0054]所述实施例中，所述收集主体31为带有矩形底座的平行六面体形状，其基座(在图12所示的底部)限定为能够放置第一腔室15的开口壁310，所述第一腔室15与收集主体31的内部容积相通。
[0055]所述开口壁310包括从收集主体31向外壳体10的横截面(相对于纵轴A)成对突出的周边缘211，所述周边缘211用于夹在第一主体13的边缘132与第二主体14的边缘142之间(例如通过插入具有C状横截面的环形密封垫312，并将其从前面固定在所述周边缘上)，以使所述密封垫312挤压在所述边缘132和边缘142之间，从而确保了壳体10的密封以及含待过滤空气的第一腔室15与含过滤后空气的第二腔室16之间的密封分离。
[0056]所述收集主体31还包括从所述开口壁210和底壁214中升起的侧壁313(实施例4)，其中所述底壁封闭所述收集主体31 (参考附图)。
[0057]所述底壁314限定了一个支撑凸缘，并具有多个圆形的通道通孔315。
[0058]所述滤芯30还包括多个多个管式过滤段32 (在实施例11中)，其中每个管式过滤段都包括封闭端和与之相对的开口端，所述开口端固定(例如通过黏合)在支撑凸缘或者底壁314上。
[0059]与每一个过滤器壁32相接处，所述底壁314上设置有通道开口 315，所述通道开口315通向过滤器壁的内部腔室。
[0060]例如，所述通道开口 315可限定为朝所述收集主体31内部伸出的柄(图中未示出)，该柄紧密地插入对应过滤器壁32内部，以增强此处的固定。
[0061]所述收集主体31由所述侧壁313、过滤器壁32及在轴向上的底壁314封闭，仅在开口壁310处保持敞开。
[0062]在实践中，滤芯30安装在所述壳体中后，由所述滤芯30的结构元件封闭形成的收集主体31的内部容积，连同所述壳体10的第一主体13的内部容积，限定了所述第一腔室15ο
[0063]然而，所述收集主体31中的过滤器壁32的设置也可不同于上述情况，并且收集主体的形状可以依据结构需要设置为任何形状。
[0064]所述滤芯30还包括固定在收集主体31的侧壁313上(例如开口壁310上)的多个分离翅片316，如此配置是为了令来自轴向方向的待过滤空气朝过滤器壁32转向。
[0065]在图示的例子中，所述分离翅片设置在两个相对的侧壁313上，以使空气向所述收集主体31的中心汇聚，如图10和13所示，并朝所述收集主体31的侧壁313沉降固体颗粒物。
[0066]依据如图9-13所示的第二实施例，所述过滤器组I的功能如下所述。
[0067]一旦所述滤芯30如上所述地安装在壳体10内，并且壳体10密封，则从入口 11进入第一腔室15的待过滤空气沿轴向运送在收集主体31的内部。
[0068]所述分离翅片316使空气流横向偏斜至过滤器壁32，同时辅助分离待过滤空气自身的颗粒物和水分。然后，待过滤的空气从外向内地穿过过滤器壁32，并将颗粒沉积在其外壁上。接着，过滤后的空气沿轴向穿过所述过滤器壁32的内腔(如图12所示)，并到达所述第二腔室16，穿过所述通道开口 315，接着从开口 12运送至内燃机。
[0069]若需要更换所述滤芯30，则打开壳体10，拆掉所述滤芯。在该步骤中要注意，虽然颗粒物可能会从过滤器壁32的外表面及围绕过滤器壁22的收集主体31内壁上脱离，但由于所有的沉积颗粒物仍然安全地保留在收集主体31内，因此不会影响所述第二腔室16。
[0070]基于本发明的构思的很多修改和变形方式，都包含在本发明的保护范围之内。
[0071]例如，上述实施例中的过滤器壁22和32超过一个并供待过滤空气平行穿越，但根据制造要求和过滤程度要求，过滤器壁22和32也可以在不同的过滤器组I中为每实施例1个或多个，并串联(或并联串联组合)供待过滤空气通过。
[0072]此外，所有的细节均可替换为其他技术等同形式。
[0073]在实践中可以根据要求，使用任何材料、形状和尺寸，而不会脱离以下权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种过滤器滤芯(20、30)，该过滤器滤芯适于容纳在具有入口(11)和出口(12)的外部壳体(10)内，以便于过滤从所述入口(11)流向所述出口(12)的流体，所述过滤器滤芯(20、30)包括:至少一面过滤器壁(22、32);固定至所述过滤器壁(22、32)的支撑凸缘(213a, 314)，该支撑凸缘用于将所述壳体(10)的内部容积再分为连通所述入口( 11)的第一腔室(15)和连通所述出口( 12)的第二腔室(16)，所述两个腔室通过所述过滤器壁(22、32)相互连通；至少一个收集主体(21，31 )，该收集主体与所述支撑凸缘(213a，314)相连，用于限定收集容积，该收集容积与所述第一腔室(15)连通，以便收集从待过滤流体中分离的颗粒，其中，所述收集主体(21，31 )的形状大致为托盘形，且设有开口壁(210，310)，所述开口壁适于将所述第一腔室(15 )设定为与所述收集主体(21、31)的内部容积连通，所述支撑凸缘(213a，314)限定了所述收集主体(21、31)的至少一面壁，并界定一通道开口(215，315)，该通道开口(215，315)适于将托盘状收集主体(21、31)的内部容积设定为与其外部容积连通，其特征在于:所述过滤器壁(22、32)直接固定至所述通道开口(215，315)的整个周边缘，从而使得所述通道开口(215，315)被所述过滤器壁(22、32)所遮蔽。
2.根据权利要求1所述的滤芯(20、30)，其特征在于，所述收集主体(21、31)与所述支撑凸缘(213a，314) 一体成型。
3.根据权利要求1所述的滤芯(20、30)，其特征在于，所述支撑凸缘(213a，314)和收集主体(21、31)中的至少一个包括至少一个周边缘(211，311 )，所述周边缘(211，311)上固定有密封件(212，312)，所述密封件(212，312)适于连接所述壳体(10)，以密封分离所述第一腔室(15 )和第二腔室(16 )。
4.根据权利要求1所述的滤芯(20、30)，其特征在于，所述滤芯(20、30)包括分离片(216，316)，所述分离片(216，316)连接在所述收集主体(21、31)上，且适于将待过滤的流体传送向所述过滤器壁(22、32 )。
5.根据权利要求1所述的滤芯(20、30)，其特征在于，所述过滤器壁(32)为管状壁。
6.根据权利要求1所述的滤芯(20、30)，其特征在于，所述过滤器壁(22)为折叠壁。
7.—种用于内燃机的过滤器组(1)，其特征在于，所述过滤器组(I)包括:设有入口(11)和出口(12)的外部壳体(10);以及，根据前述任一项权利要求所述的过滤器滤芯(20、30)，所述滤芯(20、30)位于所述壳体(10)的内部，且该滤芯的设置方式使其能够过滤从所述入口(11)流向所述出口(12)的流体。
8.根据权利要求7所述的过滤器组(1)，其特征在于，所述壳体(10)包括设有入口(11)的第一主体(13)和设有出口(12)的第二主体(14)，所述密封件(212，312)适于插入所述壳体(10)的第一主体(13)和第二主体(14)之间，以在所述第一腔室(15)和第二腔室(16)之间建立密封隔离。
【文档编号】F02M35/024GK104487151SQ201380008833
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年2月6日 优先权日:2012年2月8日
【发明者】乔基奥·基隆迪 申请人:上海欧菲滤清器有限公司