КОНЦЕВАЯ ПЛАСТИНА ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА, ОБРАЗУЮЩАЯ ПУТИ ДВИЖЕНИЯ ПРИТОКА И ОТТОКА
FILTERING ELEMENT END PLATE FORMING INFLOW AND OUTFLOW MOTION PATHS

Область техники
Фильтрующий элемент и фильтр, включающий в себя фильтрующий элемент, для топлива, масла и других жидкостей двигателя с концевой пластиной, которая предназначена для создания путей движения как для чистой, так и для загрязненной областей.
Предпосылки создания изобретения
Известно, что фильтры двигателей имеют входной путь движения притока для загрязненной жидкости, которую необходимо отфильтровать, а также выходной путь движения оттока для чистой жидкости, которая была отфильтрована фильтрующей средой фильтра. Входной и выходной пути движения обычно изолированы друг от друга, чтобы предотвратить попадание загрязненной жидкости в выходной путь движения потока и перемешивание с чистой жидкостью, что может ухудшить состояние компонентов ниже по ходу движения потока. В навинчиваемых фильтрах входной и выходной пути движения обычно расположены на одном конце фильтра, и во многих навинчиваемых конструкциях входной и выходной пути движения определяются пластиной фильтра с резьбой.
В некоторых топливных фильтрах желательно выполнить предварительное наполнение фильтра загрязненным топливом. Известно, что для осуществления предварительного наполнения необходим колпачок, который используется для перекрывания выходного отверстия чистого топлива во время предварительного наполнения, а затем выбрасывается.
Изложение сущности изобретения
Описывается фильтрующий элемент и фильтр, включающий в себя фильтрующий элемент, для топлива, масла и других жидкостей двигателя, который включает в себя концевую пластину, предназначенную для создания путей движения как для чистой, так и для загрязненной областей.
В одном конкретном варианте осуществления фильтрующий элемент является частью навинчиваемого фильтра, который крепится к головной части фильтра в двигателе и фильтрует топливо, масло или другие жидкости двигателя. Однако описанные в настоящем документе концепции могут применяться к другим типам фильтров, которые крепятся к другим узлам крепления и фильтруют другие жидкости.
В случае топливного фильтра зацело с концевой пластиной может быть установлен колпачок для предварительного наполнения, что позволит осуществить предварительное наполнение и установку без удаления компонентов.
Выступающий компонент на окончании концевой пластины в сочетании с пластиной с резьбой в корпусе фильтра создает пути движения, например входного пути движения, для фильтруемой загрязненной жидкости. Отдельный штуцер на концевой пластине формирует отдельный путь движения, например выходной путь движения, для отфильтрованной жидкости.
В одном варианте осуществления фильтр дополнительно содержит колпачок для предварительного наполнения, выполненный зацело с первой конструкцией и закрывающий ее конец в месте выхода из нее, причем колпачок для предварительного наполнения включает в себя край внешнего периметра, нависающего над частью первой конструкции, а также как минимум одно выходное отверстие, выполненное в первой конструкции между колпачком для предварительного наклонения и уплотнением, обеспечивающее сообщение сечения потока жидкости с внешней частью первой конструкции.
В другом варианте осуществления первая концевая пластина является закрытой концевой пластиной без проходных сечений потока жидкости через первую концевую пластину.
В одном варианте осуществления верхняя часть концевой пластины может иметь внешние ребра, которые отделяют концевую пластину от резьбовой пластины и обеспечивают проток загрязненной жидкости вокруг картриджа фильтра. Чистая жидкость затем может направляться в обход области, что по существу блокирует входящий поток с чистой стороны, но при этом позволяет выйти чистой жидкости. Цельная литая концевая пластина может иметь верхнюю выступающую часть, которая стыкуется с парубком с внутренней резьбой в головной части фильтра. Цельная конструкция концевой пластины может образовывать пути движения потока после пластины с резьбой, выступающее штыревое проходное сечение потока, а также паз уплотнительного кольца для кольцевого уплотнения.
В другом варианте осуществления фильтрующий элемент, который подходит для различных жидкостных применений, в том числе для топлива и смазочного масла, включает в себя кольцо фильтрующей среды, имеющее первый конец и второй конец и описывающее окружность вокруг центральной полости. Первая концевая пластина герметично крепится к первому концу фильтрующей среды и вторая концевая пластина - ко второму концу фильтрующей среды. Вторая концевая пластина включает в себя штуцер, выступающий вверх от нее в направлении от первой концевой пластины, который образует проходное сечение потока жидкости через вторую концевую пластину, находящуюся в гидравлическом сообщении с центральной полостью. В варианте осуществления фильтрующего элемента с нормальным направлением потока проходное сечение потока жидкости, образованное штуцером, является местом выхода чистой отфильтрованной жидкости. Однако фильтрующий элемент может быть также предназначен для обратного направления потока; в этом случае проходное сечение потока жидкости в штуцере может быть местом входа загрязненной жидкости.
Штуцер может иметь радиальный направленный наружу паз для установки уплотнительного кольца. Кроме того, на второй концевой пластине может быть образовано множество ребер, выступающих вверх от нее в том же направлении, что и штуцер. Первый конец каждого ребра может быть вытянутым и образовывать единое целое с наружной поверхностью штуцера, а второй конец - быть смежным с краем наружного периметра второй концевой пластины. Ребра образуют пути движения потока, например входные пути движения притока, для загрязненной жидкости, которую необходимо отфильтровать в случае конфигурации фильтра с нормальным направлением потока, или пути движения оттока для отфильтрованной жидкости в случае конфигурации фильтра с обратным направлением потока.
В случае фильтрующего элемента топливного фильтра зацело со штуцером может быть выполнен колпачок для предварительного наполнения, который закрывает конец штуцера. Колпачок для предварительного наполнения может иметь край по наружному периметру, нависающий над частью штуцера, и как минимум одно отверстие или множество отверстий, сформированных в штуцере между колпачком для предварительного наполнения и радиальным направленным наружу пазом, которые обеспечивают сообщение проходного сечения потока жидкости с наружной областью штуцера. Колпачок для предварительного наполнения закрывает конец штуцера и, таким образом, работает как отражатель, направляющий загрязненную жидкость в грязное отделение во время процедуры предварительного наполнения.
В корпусе располагается фильтрующий элемент, образуя фильтр. Корпус может иметь закрытый первый конец, второй открытый конец, который может быть закрыт пластиной с резьбой, а также внутреннее пространство, в котором размещается фильтрующий элемент. Пластина с резьбой может включать в себя резьбовой штуцер, имеющий резьбу для соединения фильтра с его головной частью, при этом внутренний конец штуцера направлен к внутреннему пространству. Перед установкой фильтрующего элемента внутренний конец резьбового штуцера вставляется в верхний конец ребер.
В другом варианте осуществления фильтрующий элемент может включать в себя кольцо фильтрующей среды, которое описывает окружность вокруг центральной полости и имеет первый и второй конец; первая концевая пластина герметично крепится к первому концу фильтрующей среды, а вторая - ко второму концу фильтрующей среды. Вторая концевая пластина включает в себя штуцер, выступающий вверх от нее в направлении от первой концевой пластины и образующий проходное сечение потока жидкости через вторую концевую пластину, находящуюся в гидравлическом сообщении с центральной полостью. Штуцер имеет радиальный направленный наружу паз для установки уплотнительного кольца. Кроме того, на второй концевой пластине выполнено множество ребер, выступающих вверх от нее в том же направлении, что и штуцер; каждое ребро проходит от первого конца наружной поверхности штуцера ко второму концу, смежному с краем внешнего периметра второй концевой пластины.
В другом варианте осуществления фильтрующий элемент может включать в себя кольцо фильтрующей среды, которое вытянуто вдоль продольной оси, описывает окружность вокруг центральной полости и имеет первый и второй конец; первая концевая пластина герметично крепится к первому концу фильтрующей среды, а вторая - ко второму концу фильтрующей среды. Вторая концевая пластина может включать в себя первую конструкцию, выступающую вверх от нее в направлении от первой концевой пластины соосно продольной оси, эта конструкция определяет проходное сечение потока жидкости через вторую концевую пластину, которая имеет место входа, находящееся в гидравлическом сообщении с центральной полостью и местом выхода. На конструкции может размещаться уплотнение для обеспечения герметичности с головной частью фильтра. Кроме того, зацело со второй концевой пластиной выполнена вторая конструкция, что образует множество путей движения потока жидкости вдоль верхней части второй концевой пластины. Пути движения потока жидкости размещаются на той же стороне второй концевой пластины, что и первая конструкция, уплотнение располагается между местом выхода проходного сечения потока жидкости и путями движения потока жидкости, а также между местом выхода и второй концевой пластиной.
Второй конструкцией может быть любая конструкция, выполненная зацело со второй концевой пластиной и образующая пути движения потоков жидкости. В одном не имеющем ограничительного характера примере вторая конструкция содержит ребра.
В другом варианте осуществления фильтр включает в себя корпус, у которого имеется закрытый первый конец, второй конец и внутреннее пространство. Ко второму концу корпуса крепится пластина с резьбой, при этом у нее имеется резьбовой штуцер с внутренней резьбой для соединения фильтра с его головной частью. Резьбовой штуцер внутренним концом направлен к внутреннему пространству. Кроме того, во внутреннем пространстве размещается фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент включает в себя кольцо фильтрующей среды, которое расположено во внутреннем пространстве, вытянуто вдоль продольной оси, имеет первый конец и второй конец и описывает окружность вокруг центральной полости; первая концевая пластина герметично крепится к первому концу фильтрующей среды, а вторая - ко второму концу фильтрующей среды между первой концевой пластиной и пластиной с резьбой. Вторая концевая пластина включает в себя первую конструкцию, выступающую вверх от нее в направлении от первой концевой пластины и радиально внутрь от резьбового штуцера. Первая конструкция может располагаться соосно продольной оси; она образует проходное сечение потока жидкости через вторую концевую пластину, которая имеет место входа, находящееся в гидравлическом сообщении с центральной полостью и местом выхода. На конструкции размещается уплотнение для обеспечения герметичности с головной частью фильтра при присоединении фильтра к ней. Кроме того, зацело со второй концевой пластиной выполнена вторая конструкция, которая образует множество путей движения потока жидкости вдоль верхней части второй концевой пластины. Пути движения потока жидкости размещаются на той же стороне второй концевой пластины, что и первая конструкция, уплотнение располагается между местом выхода проходного сечения потока жидкости и путями движения потока жидкости, а также между местом выхода и второй концевой пластиной.
Второй конструкцией может быть любая конструкция, выполненная зацело со второй концевой пластиной и образующая пути движения потоков жидкости; таким примером могут быть ребра.
Чертежи
Фиг. 1 - вид в перспективе масляного фильтра системы смазки, описанного в настоящем документе.
Фиг. 2 - поперечное сечение фильтра из Фиг. 1.
Фиг. 3 - крупный план окончания масляного фильтра из Фиг. 1.
Фиг. 4 - крупный план окончания масляного фильтра, смонтированного на головную часть фильтра.
Фиг. 5 - вид в перспективе топливного фильтра, описанного в настоящем документе.
Фиг. 6 - поперечное сечение фильтра из Фиг. 5.
Фиг. 7 - крупный план фильтрующего элемента топливного фильтра из Фиг. 5.
Фиг. 8 - крупный план окончания топливного фильтра, смонтированного на головную часть фильтра.
Фиг. 9 - крупный план окончания топливного фильтра, показывающий входной и выходной потоки топлива.
Фиг. 10 отображает функционирование колпачка для предварительного наполнения элемента топливного фильтра.
Подробное описание
В контексте Фиг. 1-4 изображен вариант осуществления масляного фильтра системы смазки 10, который включает в себя корпус 12, имеющий закрытый первый конец 14, второй конец 16 и внутреннее пространство 18. Пластина с резьбой 20 крепится ко второму концу корпуса. Пластина с резьбой включает в себя резьбовой штуцер 22, имеющий резьбу 24 для резьбового соединения фильтра 10 к головной части фильтра 5 (Фиг. 4), резьбовой штуцер, направленный внутренним концом 26 к внутреннему пространству, в который до установки фильтрующего элемента в головной части фильтра вставляется фильтрующий элемент 25, размещенный во внутреннем пространстве 18.
В контексте Фиг. 2 и Фиг. 3 фильтрующий элемент 25 включает в себя кольцо фильтрующей среды 30 с первым концом 32, вторым концом 34, которое вытянуто вдоль продольной оси А-А и описывает окружность вокруг центральной полости 36. Первая концевая пластина 38 герметично крепится к первому концу 32 фильтрующей среды 30. Концевая пластина 38, по существу, закрывает конец 32 среды 30, сдерживая жидкость таким образом, чтобы она протекала через среду, в основном, радиально.
На изображенном примере между первой концевой пластиной 38 и закрытым концом 14 корпуса 12 может быть размещен дополнительный механизм добавления масла медленного действия 60, например дополнительный корпус и/или вторичные фильтрующие диски со встроенными добавками. Примеры масляных фильтров с механизмами добавления приведены в патентах США №№6238554, 7510653 и 7563368. Патент США №7510653 в полном объеме включен в настоящий документ путем ссылки.
Спиральная пружина 62 размещается в корпусе 12 и надлежащим образом входит в зацепление с фильтрующим элементом 25 и поддерживает фильтрующий элемент 25 в зацеплении с пластиной с резьбой 20. Однако, как показано на Фиг. 4, при установке фильтрующего элемента в головную часть 5 фильтрующий элемент 25 обычно смещается вниз с образованием зазора между внутренним концом 26 резьбового штуцера 22 и ребрами на фильтрующем элементе 25, как описано ниже. На изображенном примере пружина 62 размещается между первой концевой пластиной и закрытым первым концом 14, в частности между механизмом добавления 60 и первым концом 14. Пружина 62 прижимает фильтрующий элемент к пластине с резьбой 20 через механизм добавления 60.
Вторая концевая пластина 40 герметично крепится ко второму концу 34 фильтрующей среды 30 между первой концевой пластиной 38 и пластиной с резьбой 20. Концевая пластина 40, по существу, закрывает конец 34 среды 30, сдерживая жидкость таким образом, чтобы она протекала через среду, в основном, радиально.
Первая и вторая концевые пластины 38, 40 могут быть выполнены из подходящего материала, например пластмассы, с присоединением краев 32, 34 среды 30 к концевым пластинам любым подходящим способом, например путем использования клейкого материала или встраивания концов среды в концевые пластины.
Вторая концевая пластина 40 включает в себя выполненную зацело с ней конструкцию 42 в форме штуцера, выступающую вверх в направлении от первой концевой пластины соосно продольной оси А-А и радиально внутрь от резьбового штуцера 22. Штуцер 42, по существу, полый и образует проходное сечение потока жидкости 44 через вторую концевую пластину, которая также соосна продольной оси А-А. Проходное сечение 44 включает в себя место входа 44а, имеющее гидравлическое сообщение с центральной полостью 36 и местом выхода 44b.
Уплотнение 48 надлежащим образом размещается на штуцере 42 для герметизации с головной частью фильтра 5, как показано на Фиг. 4, чтобы изолировать отфильтрованную жидкость от нефильтрованной. Например, штуцер 42 может включать в себя радиальный направленный наружу паз 46, выполненный зацело со штуцером 42 и предназначенный для установки в нем уплотнения, например уплотнительного кольца. Однако может использоваться любой тип уплотнения, расположенный в любом месте на штуцере 42, при условии, что обеспечивается надлежащая герметизация с головной частью фильтра 5, чтобы изолировать отфильтрованную жидкость от нефильтрованной.
Вторая конструкция 50 выполнена зацело со второй концевой пластиной 40, что образует множество путей движения потока жидкости 58 вдоль верхней части второй концевой пластины. Вторая конструкция 50 может иметь любую форму, которая образует пути движения потока жидкости 58. На изображенном примере вторая конструкция 50 содержит множество ребер.
Множество ребер 50 выполнено зацело со второй концевой пластиной 40 и выступает вверх от нее в том же направлении, что и штуцер 42. Ребра 50 образуют пути движения потока жидкости 58 вдоль верхней части второй концевой пластины. В частности, как показано на Фиг. 1 и Фиг. 3, каждое ребро 50 проходит радиально от первого конца 52, который выполнен зацело с внешней поверхностью штуцера 42, ко второму концу 54, смежному с краем внешнего периметра 56 второй концевой пластины.
Ребра 50 имеют такую радиальную длину, что второй конец 54 расположен радиально снаружи резьбового штуцера 22, как показано на Фиг. 2 и Фиг. 4. Перед установкой фильтрующего элемента внутренний конец 26 резьбового штуцера 22 входит в зацепление с верхним концом ребер 50, как показано на Фиг. 2. Однако, как показано на Фиг. 4, при установке фильтрующего элемента в головную часть 5 фильтрующий элемент 25 обычно смещается вниз против давления пружины в направлении от головной части с образованием зазора между внутренним концом 26 резьбового штуцера 22 и верхними концами ребер 50. Пути движения потока жидкости или каналы 58 образуются между ребрами 50 таким образом, чтобы жидкость протекала под концом 26 резьбового штуцера 22.
Как показано на Фиг. 2 и Фиг. 4, на конце пластины с резьбой фильтра 10 может быть установлена прокладка 76. При этом, как показано на Фиг. 4, прокладка 76 образует уплотнение с головной частью фильтра 5, предотвращая утечку жидкости из фильтра 10 наружу.
Теперь будет изложен процесс работы фильтра 10 со ссылкой на Фиг. 4. В качестве примера фильтр 10 будет предназначен для нормального направления потока с путями движения жидкости 58, формирующими входные пути движения притока для загрязненной жидкости (в данном примере масла), которую необходимо отфильтровать, и проходное сечение потока 44, формирующее выходной путь движения оттока для чистого или отфильтрованного масла. Однако необходимо понимать, что данное описание приводится только в качестве примера, и фильтр может быть предназначен для обратного направления потока с путями движения потока 58, формирующими выходные пути движения оттока для отфильтрованного масла и проходное сечение потока 44, формирующее входной путь движения притока для загрязненного масла, которое необходимо отфильтровать.
Как показано стрелками на Фиг. 4, загрязненное масло может входить в головную часть фильтра 5 через одно или более входных сечений 70. Затем масло протекает радиально наружу по верхней части концевой пластины 40 по путям движения 58 и вокруг края периметра 56 концевой пластины 40 к наружной поверхности среды 30. После этого масло протекает через фильтрующую среду 30, где оно фильтруется и попадает в центральную полость 36. В зависимости от того, используется механизм добавления или нет, некоторая часть масла может протекать через механизм добавления. Затем отфильтрованное масло течет вверх через сечение потока 44 штуцера 42 и через место выхода 72 в головной части фильтра 5. Как очевидно из Фиг. 4, уплотнение 48 размещается между местом выхода 44а и путями движения потока 58, таким образом, предотвращая утечку загрязненного масла в фильтрующую среду и смешивание с отфильтрованным маслом в месте выхода 72, и наоборот.
На Фиг. 5-10 изображен фильтр 100, который имеет конструкцию, по существу аналогичную фильтру 10, описание которого приведено на Фиг. 1-4. На Фиг. 5-10 элементы, которые являются аналогичными или идентичными элементам на Фиг. 1-4, будут обозначены с использованием таких же справочных номеров. Фильтр 100 оптимально подходит для фильтрации топлива, например дизельного топлива, но может также использоваться для фильтрации других жидкостей.
Одним из отличий от фильтра 10 является то, что фильтр 100 включает в себя колпачок для предварительного наполнения 200, который выполнен зацело с ним и закрывает конец первой конструкции 42. Колпачок для предварительного наполнения 200 имеет край внешнего периметра 202, который нависает над частью конструкции 42. В качестве примера диаметр колпачка 200 может равняться диаметру конструкции 42 либо превышать его по ширине или превышать по ширине сечение потока 44.
Одно или более выходных отверстий 204, выполненных в конструкции 42 между колпачком для предварительного наполнения 200 и радиальным направленным наружу пазом 46, обеспечивают сообщение сечения потока жидкости 44 конструкции 42 с внешней частью конструкции 42. Колпачок для предварительного наполнения 200 закрывает конец конструкции 42, работая как отражатель, который направляет загрязненную жидкость для наполнения, например, топливо, в грязное отделение фильтра, как изображено на Фиг. 10, во время выполнения процедуры предварительного наполнения, что предотвращает попадание загрязненного топлива в чистую сторону фильтрующей среды. Однако, как показано на Фиг. 9, отверстия 204 позволяют отфильтрованному топливу вытекать из сечения потока жидкости 44, а также вытекать в место выхода 72 головной части фильтра 5.
Фильтр 100 также отличается от фильтра 10 тем, что не имеет дополнительного механизма добавления. Вместо этого спиральная пружина 62 входит в прямое зацепление с концевой пластиной 38 для поддержания фильтрующего элемента 25 в зацеплении с пластиной с резьбой 20.
Теперь будет изложен процесс работы фильтра 100 со ссылкой на Фиг. 8 и Фиг. 9. В качестве примера фильтр 100 будет предназначен для нормального направления потока с путями движения потока жидкости 58, формирующими входные пути движения притока для загрязненной жидкости (в данном примере топлива), которую необходимо отфильтровать, и проходное сечение потока 44, формирующее выходной путь движения оттока для чистого или отфильтрованного топлива. Однако необходимо понимать, что данное описание приводится только в качестве примера и фильтр может быть предназначен для обратного направления потока с путями движения потока 58, формирующими выходные пути движения оттока для отфильтрованного топлива и проходное сечение потока 44, формирующее входной путь движения притока для загрязненного топлива, которое необходимо отфильтровать.
Как показано стрелками на Фиг. 9, загрязненное топливо может входить в головную часть фильтра 5 через одно или более входных сечений 70. Затем топливо протекает радиально наружу по верхней части концевой пластины 40 по путям движения потока 58 и вокруг края периметра 56 к наружной поверхности среды 30. После этого топливо протекает через фильтрующую среду 30, где оно фильтруется, и попадает в центральную полость 36. Затем отфильтрованное топливо течет вверх через сечение потока 44 конструкции 42 и через отверстия 204 и место выхода 72 в головной части фильтра 5. Как очевидно из Фиг. 9, уплотнение 48 защищает от утечки загрязненного топлива в фильтрующую среду и смешивания с отфильтрованным топливом в месте выхода 72, и наоборот.
Изобретение может осуществляться в других формах без отступления от сущности или новизны настоящих характеристик. Варианты осуществления, приведенные в настоящей заявке, во всех отношениях должны рассматриваться как иллюстрационные и не предназначены для какого-либо ограничения объема изобретения. Объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения, а не вышеизложенным описанием; и, следовательно, все изменения, которые попадают в значение и диапазон эквивалентности формулы изобретения, должны их охватывать.