锥形空气过滤器的制作方法

本申请要求于2016年8月3日提交并具有申请序列号62/370,525的题目为“coneairfilter”的美国临时申请的权益和优先权。

本公开的领域大体涉及过滤设备。更特定来说，本公开的领域涉及一种用于内燃机的封闭进气系统的锥形空气过滤器的装置和方法。

背景技术：

被设计成从空气流去除颗粒物质的空气过滤器通常是包括纤维材料的设备。这些纤维材料可以从空气流去除固体颗粒，诸如灰尘、花粉、霉菌和细菌。空气过滤器用于其中空气质量重要的应用中，特别是在建筑物通风系统和在发动机中。

空气过滤器可以用于汽车、卡车、拖拉机、机车和使用内燃机的其它车辆中。空气过滤器可以与汽油发动机、柴油发动机或利用化石燃料或其它可燃物质的其它发动机一起使用。空气过滤器可以与其中燃烧是间歇性的发动机（诸如四冲程和两冲程活塞发动机）以及连续吸入空气以使可燃物质可以燃烧的其它类型的发动机一起使用。例如，空气过滤器可以与一些燃气涡轮机一起使用。过滤器还可以与空气压缩机一起使用或用于吸入空气的其它设备中。

过滤器可以由褶皱纸、泡沫、棉、纺丝玻璃纤维或其它已知过滤材料制成。通常，与内燃机和压缩机一起使用的空气过滤器往往包括纸过滤器、泡沫过滤器或棉过滤器中的任一者。一些过滤器使用油浴。用于内燃机的空气过滤器防止磨蚀的颗粒物质进入发动机的气缸，这些粗糙颗粒物质在气缸中否则将导致机械磨损和油污染。在许多燃料喷射式发动机中，可以使用平板的褶皱纸过滤器元件。该过滤器通常放置在采用管道系统连接到节流阀体的塑料箱内。使用汽化器或节流阀体燃料喷射系统的车辆通常使用定位在汽化器或节流阀体上方的柱形空气过滤器。

技术实现要素：

提供用于内燃机的封闭进气系统的锥形空气过滤器的装置和方法。该锥形空气过滤器包括保持在基部与盖之间的锥形形状的过滤介质。该锥形形状的过滤介质被制作成从进气空气流去除污染物和颗粒物质。该过滤介质可包括纸、泡沫、棉、纺丝玻璃纤维、或其它已知过滤材料，编织或非编织材料，合成或天然材料或者其任何组合。过滤油组合物可以应用于该过滤介质以便增强该锥形空气过滤器的空气清洁性质。基部包括被构造成与内燃机的空气进气管道联接的凸缘。壳体接纳件并入到基部中并且被构造成接纳刚性外部壳体，以使外部壳体环绕锥形空气过滤器并且在其中引导进气空气流。盖布置在锥形空气过滤器的顶部部分上并且被构造成围绕所述顶部部分引导进气空气流并将其引导到锥形形状的过滤介质中。

在一示例性实施例中，一种用于内燃机的封闭进气系统的锥形空气过滤器包括：基部，其包括被构造成与所述内燃机的空气进气管道联接的凸缘；盖，其构成所述锥形空气过滤器的顶部部分并且被构造成将进气空气流引导到所述锥形空气过滤器中；以及布置在所述基部与所述盖之间的过滤介质，所述过滤介质被构造成从进入所述空气进气管道的所述进气空气流去除污染物和颗粒物质。

在另一示例性实施例中，所述锥形空气过滤器被构造成保持在构成所述封闭进气系统的刚性外部壳体内，以使所述进气空气流在所述盖与所述外部壳体的内部之间被引导，被抽吸通过所述过滤介质进入到所述锥形空气过滤器的内部中，并且在所述污染物和颗粒物质由所述过滤介质从所述进气空气流去除之后被抽吸到所述内燃机的所述空气进气管道中。在另一示例性实施例中，所述盖包括固定联接到所述过滤介质的与所述基部相对的顶部部分的圆的锥形形状的构件。在另一示例性实施例中，所述盖包括适于经受所述封闭进气系统内的温度和压力的刚性材料，所述盖被构造成围绕所述顶部部分引导所述进气空气流并将其引导到所述过滤介质的侧面中。

在另一示例性实施例中，所述基部包括被构造成接纳将所述进气空气流引导到所述过滤介质中的刚性外部壳体的壳体接纳件，所述壳体接纳件包括布置在所述基部的极限直径处的平滑周向表面。在另一示例性实施例中，所述壳体接纳件包括被构造成接纳适于将所述外部壳体与所述平滑周向表面固定联接的紧固件的一个或多个孔。在另一示例性实施例中，所述一个或多个孔包括围绕所述平滑周向表面的周边均匀布置的四个孔。在另一示例性实施例中，所述基部包括被构造成接纳通气入口的通气入口接纳件，以使所述通气入口被放置成与所述锥形过滤器的内部流体连通。在另一示例性实施例中，所述通气入口包括被构造成将所述锥形过滤器的内部与pcv阀、曲轴箱通气管和与所述内燃机电连接的各种传感器中的任一者联接在一起的凸缘配接器。

在另一示例性实施例中，所述凸缘包括适合于被拉伸和压缩以便与分别稍微大于或小于所述凸缘的松弛内径的所述空气进气管道的尺寸联接的柔软材料。在另一示例性实施例中，所述凸缘被构造成滑动到所述空气进气管道的外部上并且通过合适夹具或任何其它类似紧固件保持在其上。在另一示例性实施例中，所述凸缘被构造成将配接器接纳到所述凸缘的内部中，所述配接器被构造成与所述空气进气管道联接，以便将所述进气空气流从所述锥形空气过滤器的内部传送到所述空气进气管道。

在另一示例性实施例中，所述过滤介质包括纸、泡沫、棉、纺丝玻璃纤维、或其它已知过滤材料、编织或非编织材料、合成或天然材料或者其任何组合。在另一示例性实施例中，所述过滤介质被打褶或者以其它方式成形或成轮廓以增加用于使待被清洁的进气空气流通过的表面积。在另一示例性实施例中，所述过滤介质被构造成用过滤油组合物处理以便增强所述过滤介质的空气清洁性质。

在另一示例性实施例中，金属丝支撑件并入到所述过滤介质中以便向所述锥形空气过滤器提供额外强度和耐久性。在另一示例性实施例中，所述过滤介质定位在所述金属丝支撑件与一个或多个加强材料层之间。在另一示例性实施例中，所述金属丝支撑件包括定位在所述过滤介质的外表面上的金属丝网筛和定位在所述过滤介质的内表面上的金属丝网筛。在另一示例性实施例中，所述金属丝网筛包括经粉末涂覆的铝筛网金属丝，其与所述过滤介质一起共同打褶以便加强所述锥形空气过滤器。

在一示例性实施例中，一种用于内燃机的封闭进气系统的锥形空气过滤器的方法包括：构造基部，其包括与所述内燃机的空气进气管道联接的凸缘；将接纳刚性外部壳体的壳体接纳件并入到所述基部中，以使所述外部壳体将所述进气空气流引导到所述锥形空气过滤器中；在所述锥形空气过滤器的顶部部分上形成盖以将进气空气流引导到所述锥形空气过滤器中；制作锥形形状的过滤介质以从所述进气空气流去除污染物和颗粒物质；以及使所述过滤介质保持在所述基部与所述盖之间。

附图说明

附图适用于本公开的实施例，其中：

图1示出锥形空气过滤器的示例性实施例的上部透视图，其包括覆盖锥形空气过滤器的顶部部分的盖；并且

图2示出锥形空气过滤器的示例性实施例的下部透视图，其包括被构造成与内燃机的进气口联接的基部。

虽然本公开容易经受各种修改和替代形式，但是其具体实施例已经在附图中通过实例示出并且将在本文中详细描述。本发明应理解为不限于所公开的特定形式，而相反地，本发明将涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等效物和替代物。

具体实施方式

在以下描述中，阐述许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，将对本领域普通技术人员显而易见的是，本文中公开的本发明可以在无这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，可以进行特定数字参考，诸如“第一凸缘”。然而，该特定数字参考不应解释为文字顺序次序，而是解释为“第一凸缘”不同于“第二凸缘”。因此，所阐述具体细节仅是示例性的。这些具体细节可根据本公开的精神和范围变化并且仍被构思位于在本公开的精神和范围内。术语“联接”被定义为意指直接连接到组件或通过另一组件间接连接到组件。此外，如本文中所使用，用于任何数值或范围的术语“约”、“大约”或“大致”指示允许一部分或一批组件针对如本文中所述的其预期目的而操作的合适尺寸公差。

总体地，本公开描述一种用于内燃机的封闭进气系统的锥形空气过滤器的装置和方法。锥形空气过滤器被构造成保持在构成封闭进气系统的刚性外部壳体内，以使外部壳体的内部内的进气空气流被抽吸通过过滤介质进入到锥形空气过滤器的内部中。在进气空气流被抽吸到空气进气管道中到内燃机之前，由过滤介质从进气空气流去除污染物和颗粒物质。该过滤介质可以包括纸、泡沫、棉、纺丝玻璃纤维、或其它已知过滤材料、编织或非编织材料、合成或天然材料或者其任何组合。过滤油组合物优选地应用于过滤介质以便增强锥形空气过滤器的空气清洁性质。锥形空气过滤器的基部包括被构造成与内燃机的空气进气管道联接的凸缘。构成锥形空气过滤器的顶部部分的盖被构造成围绕所述顶部部分引导进气空气流并将其引导到过滤介质中。

虽然本文在锥形空气过滤器方面描述和示出本发明的实施例，但是应理解，本发明的实施例并不限于所示出的精确形状，而是可以包括在给定体积的过滤器中提供相对大的表面积的各种各样的大致封闭形状，诸如柱形、圆形、卵形、圆的、弯曲的、圆锥形或任何其它封闭周边形状。此外，本文所述的实施例并不限于用作内燃机过滤器，而是可以适用于其中需要处理大量空气的其它过滤系统中。

图1示出被构造成用于内燃机的封闭进气系统内的锥形空气过滤器100的示例性实施例的上部透视图。锥形空气过滤器100包括布置在基部108与盖112之间的过滤介质104。锥形空气过滤器100被构造成保持在构成封闭进气系统的刚性外部壳体内，以使进气空气流在盖112与外部壳体的内部之间被引导、被抽吸通过过滤介质104进入到锥形空气过滤器100的内部中、并且被抽吸到空气进气管道中到内燃机。过滤介质104被构造成从被抽吸到空气进气管道中的进气空气流去除污染物和颗粒物质。过滤介质104为大致锥形形状的构件，其包括与盖112固定联接的顶部部分和粘附到基部108的基部部分。盖112用于围绕锥形空气过滤器的顶部部分引导进气空气流并将其引导到过滤介质104中。本发明构思，盖112包括适于经受封闭进气系统内的温度和压力的刚性材料。

基部108包括被构造成接纳刚性外部壳体的内部的壳体接纳件116，以使该外部壳体环绕锥形空气过滤器100并且将进气空气流引导到过滤介质104中，如上文所述的。壳体接纳件116包括布置在基部108的极限直径处的大致平滑的周向表面。构成壳体接纳件116的一个或多个孔120被构造成接纳适于将外部壳体与平滑周向表面固定联接在一起的紧固件。在图1中示出的实施例中，壳体接纳件116包括围绕基部108的周边沿着平滑周向表面均匀布置的四个孔120。

如图2中最佳所示，基部108包括被构造成与内燃机的空气进气管道联接的凸缘124。凸缘124可以包括适合于被拉伸和压缩从而与分别稍微大于或小于凸缘124的开口128的松弛内径的空气进气管道的尺寸联接的柔软材料。在一些实施例中，凸缘124可以被构造成滑动到空气进气管道的外部上并且通过合适夹具或任何其它类似紧固件保持在其上。在一些实施例中，凸缘124可以被构造成将配接器接纳到凸缘124的开口128中。将构思，该配接器可以被构造成与空气进气管道联接在一起，以便将进气空气流从锥形空气过滤器100的内部传送到空气进气管道。

此外，基部108包括被构造成使得锥形空气过滤器100的专业人员能够安装通气入口的通气入口接纳件132，以使所述通气入口被放置成与锥形空气过滤器的内部流体连通。例如，该通气入口可包括被构造成将锥形空气过滤器100的内部与pcv阀、曲轴箱通气管和与内燃机电连接的各种传感器中的任一者联接在一起的凸缘配接器。在一些实施例中，通气入口接纳件132可以包括多个螺纹，其被构造成与布置在通气入口的外部上的大致类似螺纹以螺纹方式接合。在一些实施例中，其中该通气入口可以省略，塞可以替代凸缘配接器以螺纹方式安装到通气入口接纳件132中。

如上所述的，过滤介质104提供使进气空气流通过并且捕获与进气空气流一起流动的颗粒和其它污染物的区域。过滤介质104可以包括纸、泡沫、棉、纺丝玻璃纤维、或其它已知过滤材料、编织或非编织材料、合成或天然材料或者其任何组合。过滤介质104可以打褶或者以其它方式成形或成轮廓以便增加用于使待被清洁的进气空气流通过的表面积。过滤介质104在周向方向上的长度可通常长于锥形空气过滤器100的圆形周长，以使过滤介质104的表面积大于锥形空气过滤器100的轮廓表面积。

在一些实施例中，金属丝支撑件可以并入到过滤介质104中以便向锥形空气过滤器100提供额外强度和耐久性。例如，过滤介质104可以定位在该金属丝支撑件与一个或多个加强材料层之间。该金属丝支撑件可以包括定位在过滤介质104的外表面和内表面上的金属丝网筛。在一些实施例中，过滤介质104可以包括夹在两个经环氧树脂涂覆的铝金属丝网筛之间的4至6层棉纱布。将构思，这些金属丝网筛可以与过滤介质104一起共同打褶以便加强锥形空气过滤器100。此外，棉纱布可以有利地用适当配制的过滤油组合物处理，该过滤油组合物在构成过滤介质104的整个微细线中引起粘着性。棉的性质允许空气流的大容量，并且当与过滤油组合物的粘着性结合时产生确保高度空气过滤的强大过滤介质。在2014年2月16日提交的题目为“airboxwithintegratedfiltermedia”的美国专利申请序列号14/181,678和在2015年4月30日提交的题目为“filteroilformulation”的美国专利申请序列号14/701,163中公开了关于构成过滤介质104的成分的进一步细节以及关于过滤油组合物的其它细节，这些美国专利申请中的每一者的全部内容以引用方式并入本文中。

将构思，锥形空气过滤器100的专业人员可以定期清洁过滤介质104而非像在常规空气过滤器中那样丢弃整个锥形空气过滤器。在一个实施例中，清洁方法可以包括从凸缘124移除空气进气管道，并且然后移除与容纳锥形空气过滤器100的刚性外部壳体联接的任何空气管道。因此，刚性外部壳体和锥形空气过滤器100可以一起从封闭进气系统移除。专业人员可以在锥形空气过滤器100与刚性外部壳体联接在一起时清洁锥形空气过滤器100，或者锥形空气过滤器可以在被清洁之前首先从刚性外部壳体移除。在一些实施例中，用于清洁过滤介质104的方法可以包括将水管通过开口128插入到锥形空气过滤器100的内部中并且然后喷洒水以便从过滤介质104冲掉污染物。在一些实施例中，用于清洁锥形空气过滤器100的方法可以包括利用高压空气管代替水管。在一些实施例中，用于清洁锥形空气过滤器100的方法可以包括将水喷洒到过滤介质104的外部上，以便从过滤介质104的外部直接冲掉水和污染物并且使其通过开口128离开。其它清洁方法将对本领域技术人员显而易见而不偏离本公开的精神和范围。

虽然已经在特定变型和示例性图方面描述了本发明，但是本领域普通技术人员将认识到，本发明并不限于所描述的变型或图。另外，在上述方法和步骤指示某些事件按某一定顺序发生的情况下，本领域普通技术人员将认识到，可以修改某些步骤的顺序，并且此类修改是根据本发明的变型。另外，某些步骤可以在可能时在并行处理中同时实施，以及如上所述那样依序实施。在存在于本公开的精神内或等效于在权利要求书中发现的本发明的本发明的变型的程度，旨在的是本专利还将涵盖这些变型。因此，本公开应理解为不受本文中所述具体实施例的限制，而是仅受所附权利要求书的范围的限制。