具有雙重過濾能力的過濾元件和過濾組件的制作方法
【專利摘要】一種過濾元件(16)可包括管狀部件(46)，該管狀部件(46)包括至少部分地限定第一腔室和第二腔室(56、58)的隔板(54)。隔板可配置為在管狀部件內防止第一腔室和第二腔室之間的流動連通。該管狀部件還可包括入口端口(62)和出口端口(64)，入口端口(62)配置成提供進入第一腔室的流動連通，該出口端口(64)配置成提供離開第二腔室的流動連通。該管狀部件還可包括至少一個出口孔(66)和至少一個入口孔(72)，所述出口孔(66)配置成提供離開第一腔室的流動連通，所述入口孔(72)配置成提供進入第二腔室的流動連通。該過濾元件還可包括過濾介質(48)，該過濾介質與至少一個出口孔和入口孔相關聯。該過濾元件可配置為使得通過該第一過濾元件的流體能既通過第一腔室又通過第二腔室。
【專利說明】
具有雙重過濾能力的過濾元件和過濾組件
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種具有雙重過濾能力的過濾元件和一種包括該過濾元件的過濾組件，且更特別地涉及一種被配置為使流體經過兩個過濾過程的過濾元件和一種包括該過濾元件的過濾組件。
【背景技術】
[0002]過濾系統可被用于過濾與機器(例如內燃機)的操作相關聯的流體。例如，過濾系統可被用于從燃料和潤滑劑中去除顆粒。在一些情況下，可能希望流體經受一個以上的過濾過程，例如以從具有不同特征(例如尺寸)的流體中去除顆粒。作為結果，一些過濾系統包括一個以上的過濾組件，其中每個過濾組件被配置為從流體中去除不同類型的顆粒。
[0003]然而，隨著機器變得越來越復雜，高效的部件封裝變成所需的。因此，盡管在一些機器中可能希望流體經受一個以上的過濾過程，但是由于空間限制，提供一個以上的用于所希望的過濾的單個過濾組件可能是困難的。作為結果，可能希望提供被配置為使流體經受一個以上的單個過濾過程的過濾元件和過濾組件，同時有效地利用可用空間。
[0004]在1998年6月16日授予Brown等人的美國專利號5，766，468( “’468專利”)中描述了一種提供所希望的過濾的嘗試。具體地，’468專利公開了雙層介質燃料過濾器，其結合過濾通過燃料源到達提升栗的燃料以及過濾通過提升栗到達燃料噴射器的燃料這兩個功能。該過濾器包括不同的初級燃料過濾筒和次級燃料過濾筒，它們被壓縮裝載到適于螺紋地附接到發動機組的內置式燃料過濾罐中。初級過濾筒被設置為過濾在吸力下從燃料源吸入到提升栗中的燃料，并且被設置有相對粗糙的過濾介質以允許充足的燃料在負壓和寒冷溫度條件下從其中通過。次級濾芯被設置有相對精細的過濾介質以過濾從提升栗通過并進入燃料噴射器中的燃料。
[0005]盡管’468專利的雙層介質過濾器可提供雙重過濾，它需要兩個單獨的過濾筒并且具有過于復雜的流動系統。這可導致與提供兩個單獨的過濾筒相關聯的空間的不充分利用和成本的增加。
[0006]本發明公開的過濾元件和過濾組件可以用來減少或克服以上所述的可能的缺點中的一個或多個。

【發明內容】

[0007]在一方面，本發明涉及一種過濾元件。該過濾元件可包括管狀構件，該管狀構件具有縱向軸線并且包括至少部分地限定第一腔室以及至少部分地限定第二腔室的隔板。隔板可在管狀構件中縱向延伸并且可被配置為防止第一腔室與第二腔室在管狀構件內流動連通。管狀構件還可包括至少部分地限定入口端口和至少部分地限定出口端口的端部，入口端口被配置為提供進入第一腔室的流動連通，出口端口被配置為提供離開第二腔室的流動連通。管狀構件可進一步包括至少一個出口孔和至少一個入口孔，該至少一個出口孔被配置為提供離開第一腔室的流動連通，該至少一個入口孔配置為提供進入第二腔室的流動連通。過濾元件還可包括與至少一個出口孔和至少一個入口孔相關聯的過濾介質。過濾元件可被配置為使得通過第一過濾元件從入口端口到出口端口的流體既通過第一腔室又通過第二腔室。
[0008]根據另一個方面，過濾元件可包括管狀構件，其具有縱向軸線并包括至少部分限定第一腔室以及至少部分限定第二腔室的隔板。隔板可在管狀構件內縱向延伸并且可配置為防止第一腔室和第二腔室在管狀構件內流動連通。管狀構件還可包括端部，其至少部分限定配置為提供進入第一腔室的流動連通的入口端口，以及至少部分限定配置為提供離開第二腔室的流動連通的出口端口。管狀構件可進一步包括至少一個配置為提供離開第一腔室的流動連通的出口孔，以及至少一個配置為提供進入第二腔室的流動連通的入口孔。過濾元件可包括過濾介質，所述過濾介質包括與所述至少一個出口孔相關聯的第一部分，使得從第一腔室流過該至少一個出口孔的流體流動通過該過濾介質的第一部分。過濾介質還可包括與所述至少一個入口孔相關聯的第二部分，使得流進該至少一個入口孔的流體流動通過該過濾介質的第二部分，并流入第二腔室。過濾元件可配置為使得從入口端口通過該過濾元件到達出口端口的流體既通過過濾介質的第一部分又通過過濾介質的第二部分。
[0009]根據再另一個方面，過濾組件可包括配置為聯接到機器的過濾基座，以及具有開口端、閉合端，并被配置為聯接到所述過濾基座的濾罐。過濾組件還可包括配置為接納在濾罐內的過濾元件。過濾元件可包括管狀構件，管狀構件具有縱向軸線并包括至少部分限定第一腔室以及至少部分限定第二腔室的隔板。隔板可在管狀構件內縱向延伸并且可配置為防止第一腔室和第二腔室在管狀構件內流動連通。管狀構件還可包括端部，所述端部至少部分限定配置為提供進入第一腔室的流動連通的入口端口，以及至少部分限定配置為提供離開第二腔室的流動連通的出口端口。所述至少一個出口孔可配置為提供離開第一腔室的流動連通，以及所述至少一個入口孔配置為提供進入第二腔室的流動連通。過濾元件還可包括與所述至少一個出口孔以及所述至少一個出口孔相關聯的過濾介質。過濾元件可配置為使得從入口端口通過該過濾元件到達出口端口的流體既通過過濾介質的第一部分又通過過濾介質的第二部分。
【附圖說明】
[0010]圖1是過濾組件的示例性實施例的透視截面視圖。
[0011]圖2是圖1所示的示例性過濾組件的局部透視截面視圖。
[0012]圖3是過濾元件的一部分的示例性實施例的透視圖。
[0013]圖4是圖3所示的示例性部分的另一個角度的透視圖。
[0014]圖5是過濾元件的示例性實施例的局部端截面視圖。
[0015]圖6是過濾元件的示例性實施例的透視圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1示出了過濾組件10的一個示例性實施例。過濾組件10可用于過濾流體，例如，燃料、潤滑劑、冷卻劑、以及機器所用的液壓流體。根據某些實施例，過濾組件10可用作燃料/水分離過濾器和/空氣過濾器。但仍可預期其他用途。
[0017]圖1所示的示例性過濾組件10包括配置為將過濾組件10聯接至機器的過濾基座12，配置為聯接至過濾基座12的濾罐14，以及配置為接納在該濾罐14內的過濾元件16。示例性過濾基座12包括具有至少一個孔20(例如，兩個孔20)的安裝支架18，該孔20用于接納將過濾基座12聯接至一機器的緊固件。并預期其他聯接結構。示例性過濾基座12還包括延伸部22以及配置為聯接至濾罐14的濾罐聯接器24.延伸部22用來將濾罐聯接器24與安裝托架18隔開以為濾罐14提供間隙。
[0018]如圖1所示，過濾基座12的示例性濾罐聯接器24包括:入口通道26、接納器28和出口通道30。示例性入口通道26配置為聯接至過濾系統一一諸如例如，燃料系統、潤滑系統、液壓系統或者冷卻劑系統一一的流體管道，從而該示例性入口通道26接納過濾組件10中用于過濾的流體。示例性接納器28配置為接納過濾元件16的一部分，如本文中更加詳細地解釋的。示例性出口通道30配置為聯接至過濾系統的流體管道，從而使從過濾組件10出來的流體在過濾之后返回至過濾系統。
[0019]圖1中示出的示例性濾罐14包括:開口端32、相對設置的閉合端34以及在其間延伸的主體部分36。濾罐14包括鄰近開口端32的安裝法蘭38。在所示出的示例性實施例中，濾罐14的開口端32被接納在過濾基座12的開口端殼體40中，安裝法蘭38與殼體40的殼體壁44的端部42鄰接。可以在濾罐14的開口端32與殼體40之間提供本領域的技術人員已知的類型的一個或多個密封件(未示出)，以便在濾罐14與殼體40之間(例如，在開口端32與殼體壁44之間)提供流體緊密障礙。可以提供本領域的技術人員已知的類型的接合結構(未示出)以便將濾罐14固定至過濾基座12。
[0020]示例性濾罐14和殼體40可以限定出相應的橫截面。例如，濾罐14和殼體40可以限定出大體上圓形、大體上卵圓形、和/或大體上多邊形的相應的橫截面。根據一些實施例，橫截面可以沿著濾罐14的縱向長度是大體上恒定的(例如，如圖1所示)。根據一些實施例，橫截面可以沿著濾罐14的縱向長度是變化的。可以基于多個考慮因素來選擇橫截面，諸如例如，在接納過濾組件10的機器的位置處的可用空間的尺寸和形狀。
[0021]如圖1所示，示例性過濾元件16被接納在濾罐14中并且與過濾基座12和濾罐14合作，從而使過濾基座14的入口通道26中接納的流體由過濾元件16過濾并且在過濾之后從過濾基座14的出口通道30出來。根據一些實施例，過濾元件16配置為使得從過濾基座12的入口通道26穿過過濾元件16至過濾基座12的出口通道30的流體經受兩次過濾過程。
[0022I如圖1所示，示例性過濾元件14包括大體上由過濾介質48包圍的管狀構件46。過濾介質48可以包括本領域的技術人員已知的任何過濾介質類型，諸如例如，泡沫型、濾紙型、以及其組合。過濾元件14的一些實施例包括:第一端蓋50，該第一端蓋50當安裝時在配置為鄰近過濾基座12的端部處聯接在管狀構件46的縱向端處；以及第二端蓋52，該第二端蓋52聯接在管狀構件46的縱向端部處與第一端蓋50相對。
[0023]在圖2至圖5中示出的示例性實施例中，過濾元件16的管狀構件46限定出縱軸X并且包括隔板54，該隔板54至少部分地限定出第一腔室56以及至少部分地限定出第二腔室58。如圖所示，示例性隔板54在管狀構件46內縱向地延伸并且防止第一腔室56與第二腔室58在管狀構件46內流動連通。管狀構件46包括端部60，該端部60至少部分地限定出入口端口62以及至少部分地限定出口端口64。例如，對于管狀構件46具有大體上圓形橫截面的實施例，入口端口 62可以位于在周向上與出口端口 64相對的位置處。
[0024]如圖1和圖2所示，示例性端部60被接納在過濾基座12的接納器28中。可以提供一個或多個密封件65，諸如例如，圖1、圖2和圖6中示出的O型圈密封件，以便在管狀構件46的端部60與過濾基座12之間創建流體緊密密封。示例性入口端口 62在過濾基座14的入口通道26與管狀構件46的第一腔室56之間提供流動連通。示例性出口端口64在管狀構件46的第二腔室58與過濾基座14的出口通道30之間提供流動連通。在所示出的示例性實施例中，入口通道26和入口端口 62為進入過濾元件16的流體提供唯一流體進入點，并且出口端口 64和出口通道30為從過濾元件16出來的流體提供唯一流體退出點。
[0025]如圖1-4所示，示意性管狀構件46包括至少一個出口孔66(例如，如所示出的多個出口孔66)，該出口孔被配置成用于提供流動連通流出第一腔室56、經過過濾介質48的第一部分68、且進入濾罐14的內部空間70。示例性管狀構件46還包括至少一個入口孔72(例如，如所示出的多個入口孔72)，該入口孔被配置成用于提供如下流動連通:從罐14的內部空間70流出、經過過濾介質48的第二部分74、且進入管狀構件48的第二部分74。如圖5所示，過濾介質48的第一部分68與出口孔66相關聯，且過濾介質48的第二部分74與入口孔72相關聯。特別地，第一部分68位于出口孔66的外部且與其鄰近，以使得從第一腔室56流至濾罐40的內部空間70的流體穿過第一部分68，因而，過濾了穿過出口孔66的流體。第二部分74位于入口孔72的外部且與其鄰近，以使得從濾罐40的內部空間70流至第二腔室58的流體穿過第二部分74，因而，過濾了穿過入口孔72的流體。
[0026]如圖1所示，示意性過濾組件10被配置成以使得穿過過濾元件16的流體經由過濾基座12的入口通道26進入過濾組件10。流體從入口通道26流至端部60的入口端口 62，且流入第一腔室56。此后，流體流出至少一個出口孔66，穿過過濾介質48的第一部分68，且流至濾罐14的內部空間70。穿過過濾介質48的第一部分68導致對流體進行第一過濾過程。一旦在濾罐40的內部空間70中的第一過濾過程之后，流體能夠繞著罐40內的過濾元件16流動，且進入管狀構件46的第二腔室58。例如，流體可周向地繞著示意性過濾元件16和/或在第二端蓋52與濾罐14的閉合端34之間流動，至過濾介質48的第二部分74。此后，流體穿過過濾介質48的第二部分74，經過至少一個入口孔72，且進入第二腔室58。穿過過濾介質48的第二部分74導致對流體進行第二過濾過程。此后，流體經由管狀構件46從第二腔室58流至出口端口64，且經由過濾基座12的出口通道30離開過濾元件16。因而，在該示意性實施例中，經過過濾元件16從入口端口 62流至出口端口 64的流體穿過第一腔室56和第二腔室58，例如，以使得穿過過濾元件16從入口端口 62流至出口端口 64的流體穿過過濾介質48的第一部分68和過濾介質48的第二部分74。在該示意性方式下，進入過濾組件10的流體在單個過濾組件中經歷了兩次過濾過程，該單個過濾組件包括單個罐和單個過濾元件。
[0027I如圖3-圖5所示，示意性管狀構件46包括至少從管狀構件46的外表面徑向延伸的第一阻擋件76和第二阻擋件78，如圖5所示，過濾介質48的第一部分68在與第一腔室56相關聯的第一阻擋件76與第二阻擋件78之間延伸。過濾介質48的第二部分74在與第二腔室58相關聯的第一阻擋件76與第二阻擋件78之間延伸。第一阻擋件76和第二阻擋件78用于防止離開出口孔66的流體進入入口孔72，而無需首先穿過過濾介質48的第一部分68的整個厚度、和過濾介質48的第二部分74的整個厚度。
[0028]根據一些實施例，如圖3-5所示，例如，第一阻擋件76和/或第二阻擋件78可以是基本上平的。根據一些實施例，第一阻擋件76和/或第二阻擋件78可以是彎曲的。根據一些實施例，例如，如圖5所示，第一阻擋件76和/或第二阻擋件78可具有一長度，以使得阻擋件的各自端部基本上與過濾介質48的外表面齊平。根據一些實施例，第一阻擋件76和/或第二阻擋件78可具有一長度，以使得阻擋件的各自端部延伸超過過濾介質48的外表面。根據一些實施例，第一阻擋件76和/或第二阻擋件78可具有一長度，以使得阻擋件的各自端部并未到達過濾介質48的外表面。
[0029]在示出的示意性實施例中，管狀構件46具有基本上圓形的橫截面。根據一些實施例，管狀構件46可具有其它橫截面，例如，例如基本上橢圓形和基本上多邊形。根據一些實施例，例如，如所示出的，管狀構件46的橫截面形狀可以沿著它的縱向長度是基本上不變的。根據一些實施例，管狀構件46的橫截面可以沿著它的縱向長度發生改變。可以基于多個考慮因素來選擇橫截面，諸如例如，在機器的接納過濾組件10的位置處的可用空間的尺寸和形狀。
[0030]如圖4和5中所示，管狀構件46的隔板54可以是彎曲的或包括許多彼此相互連接的區段。例如，示意性隔板54包括連接至第二區段82的第一區段80，且第一區段80與第二區段82之間相對彼此呈一角度α。例如，角度α范圍可為從約20度到約180度，從約30度到約150度，從約40度到約120度，從約60度到約110度，或從約70度到約100度(例如，約90度)。例如，角度α可基于各種考慮(例如，所期望的由過濾介質48的第一部分68和過濾介質48的第二部分74提供的過濾的差異水平)來選擇。
[0031 ]根據一些實施例，第一部分68的過濾介質可以具有與第二部分74的過濾介質相同的過濾特性。根據一些實施例，第一部分68的過濾介質可以具有與第二部分74的過濾介質相比不同的過濾特性。根據一些實施例，過濾介質48的第一部分68和第二部分74可具有相同的厚度、不同的厚度、和/或不同的長度(例如，不同的圓周長度)。
[0032]如圖4和5所示，示意性第一阻擋件76和第二阻擋件78通過在圓周位置處聯接至管狀構件46的外表面，形成了隔板54的延伸部，該圓周位置與一些點處相同，在該點處，隔板54的端部聯接至管狀構件46的內表面。根據一些實施例，第一阻擋件76和第二阻擋件78通過在不同于一些點的圓周位置處聯接至管狀構件46的外表面，在該點處，隔板54的端部聯接至管狀構件46的內表面。
[0033]如圖6所示，示意性過濾元件16包括螺旋纏繞式粗紗84，其被配置成用于將過濾介質48固定抵靠著管狀構件46。例如，粗紗84可以用于將過濾介質48的第一部分68和第二部分74都保持抵靠管狀構件46.盡管在圖6中示出的示意性實施例包括螺旋纏繞式粗紗84，但可以設想出用于將過濾介質48聯接至管狀構件46的可選的方式。
[0034]工業實用性
[0035]本發明的過濾組件可用于過濾用于多種包括動力系統、冷卻劑系統、液壓系統和/或空氣處理系統的機器的流體。參考圖1，流體供應可以經由流體導管被供應至過濾組件10，經由過濾組件被過濾、以及經由導管被再循環至流體系統中。
[0036]例如，如圖1所示，流體經由過濾基座12的入口通道26進入過濾組件10。流體從入口通道26流入入口端口 62，且流入第一腔室56。此后，流體流出至少一個出口孔66，穿過過濾介質48的第一部分68，且流至罐14，因而對流體進行第一過濾過程。此后，流體繞著過濾元件16流動且通過流過過濾介質48的第二部分74和至少一個入口孔72來進入第二腔室58，因而對流體進行第二過濾過程。此后，流體從第二腔室58流至出口端口64，且經由過濾基座12的出口通道30離開過濾元件16。
[0037]在該示意性方式下，進入過濾組件10的流體在單個過濾組件中進行了兩次過濾過程，該單個過濾組件包括單個濾罐和單個過濾元件。因而，已公開的過濾組件可提供將微粒物質從流體中更完整地除去，以及可提供在具有相對有限空間的機器環境中使用的相對緊湊的包裝。
[0038]對于本領域技術人員而言，針對已公開的示意性過濾組件可以做出多種變型和改進是顯而易見的。對于本領域技術人員而言，考慮到已公開實例的說明和實施，其它的實施例將變得顯而易見。這意味著，說明和實例僅僅被考慮作示例性的，且真實的范圍由所附權利要求書和其等價內容來指出。
【主權項】
1.一種過濾元件(16)，其包括: 管狀構件(46)，其具有縱向軸線(X)且包括: 至少部分地限定第一腔室(56)且至少部分地限定第二腔室(58)的隔板(54)，所述隔板在所述管狀構件中縱向地延伸且被配置成用于防止所述第一腔室與所述第二腔室在所述管狀構件內流動連通； 至少部分地限定入口端口(62)和至少部分地限定出口端口(64)的端部(60)，所述入口端口(62)被配置成用于提供進入所述第一腔室的流動連通，所述出口端口(64)被配置成用于提供離開所述第二腔室的流動連通； 至少一個位于所述管狀構件中的出口孔(66)，所述出口孔(66)被配置成用于提供離開所述第一腔室的流動連通;和 至少一個位于所述管狀構件中的入口孔(72)，所述入口孔(72)被配置成用于提供進入所述第二腔室的流動連通；以及 過濾介質(48)，其與所述至少一個出口孔和所述至少一個入口孔相關聯， 其中，所述過濾元件被配置為使得從所述入口端口通過所述過濾元件到達所述出口端口的流體既通過所述第一腔室又通過所述第二腔室。2.根據權利要求1所述的過濾元件，其中所述管狀部件進一步至少包括從所述管狀部件徑向地延伸出的第一阻擋件(76)和第二阻擋件(78)。3.根據權利要求2所述的過濾元件，其中所述過濾介質包括與所述至少一個出口孔相關聯的第一部分(68)和與所述至少一個入口孔相關聯的第二部分(74)，且其中所述過濾介質的所述第一部分與所述第一腔室相關聯地在所述第一阻擋件和所述第二阻擋件之間延伸，且所述過濾介質的所述第二部分與所述第二腔室相關聯地在所述第一阻擋件和所述第二阻擋件之間延伸。4.根據權利要求3所述的過濾元件，其中所述過濾元件配置成使得通過所述過濾元件的流體流入到所述端部中的所述入口端口中、進入所述第一腔室、流出所述至少一個出口孔、通過所述過濾介質的所述第一部分流至所述過濾介質的所述第二部分、通過所述過濾介質的所述第二部分流入到所述至少一個入口孔中并且流入到所述第二腔室中，并通過所述出口端口流出所述過濾元件。5.根據權利要求1所述的過濾元件，其中所述管狀部件對至少一個橫截面，且所述至少一個橫截面是大致圓形、大致橢圓形以及大致多邊形中的至少一者。6.根據權利要求1所述的過濾元件，其中所述隔板包括第一區段(80)和第二區段(82)，且其中所述第一區段和所述第二區段相對于彼此以角度(α)相交，并且所述角度在從約20度至約180度的范圍內。7.根據權利要求1所述的過濾元件，其中所述管狀部件進一步至少包括從所述管狀部件徑向延伸出的第一阻擋件和第二阻擋件，且其中所述第一阻擋件和所述第二阻擋件形成所述管狀部件的所述隔板的延伸部。8.根據權利要求1所述的過濾元件，其中進一步包括第一端蓋(50)和第二端蓋(52)，其中所述第一端蓋聯接在所述管狀部件的鄰近于所述入口端口和所述出口端口的縱向端部處，而所述第二端蓋聯接在所述管狀部件的與所述第一端蓋相對的縱向端處。9.根據權利要求1所述的過濾元件，其中所述過濾介質包括與所述至少一個出口孔相關聯的第一部分和與所述至少一個入口孔相關聯的第二部分，且其中所述過濾介質的所述第一部分具有第一過濾特征，而所述過濾介質的所述第二部分具有與所述第一過濾特征不同的第二過濾特征。10.—種過濾組件(10)，其包括: 過濾基座，其被配置成聯接至機器； 濾罐(14)，其具有開口端(32)和閉合端(34)并且配置成聯接于所述過濾基座;和過濾元件，其為根據權利要求1-9中任一項所述的過濾元件并且被配置成接納在所述濾罐中。
【文檔編號】B01D27/02GK105873654SQ201480070914
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月9日
【發明人】B·A·莫里斯, J·R·里斯
【申請人】卡特彼勒公司