ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
FILTER

Настоящее изобретение относится к фильтрующему устройству, в частности к масляному или топливному фильтру, включающему в себя корпус фильтра, содержащий стакан корпуса фильтра и крышку корпуса фильтра, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
В типовых фильтрующих устройствах с целью гарантии применения авторизованного кольцевого фильтрующего элемента на нем зачастую расположен выступающий в осевом направлении от нижнего концевого диска штырь, который при смонтированном фильтрующем устройстве входит с взаимодействием в канал, расположенный в стакане корпуса фильтра, и запуск в эксплуатацию фильтрующего устройства возможен исключительно тогда, когда применяемый кольцевой фильтрующий элемент содержит в надлежащем месте требуемый штырь. В частности, благодаря этому могут быть предотвращены применение неавторизованных кольцевых фильтрующих элементов и повреждения вследствие этого, например, двигателя внутреннего сгорания. Однако для таких фильтрующих устройств зачастую оказывается затруднительным их монтаж, в частности монтаж кольцевого фильтрующего элемента в корпусе фильтра.
Поэтому задачей настоящего изобретения является предложить для типового фильтрующего устройства улучшенный или по меньшей мере альтернативный вариант выполнения, который, с одной стороны, выполнен конструктивно простым, а с другой стороны, облегчает монтаж фильтрующего устройства.
Согласно изобретению эта задача решена посредством предмета независимого п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения являются предметов зависимых пунктов формулы изобретения.
Настоящее изобретение основано на общей идее, чтобы в известном как таковое фильтрующем устройстве, включающем в себя корпус фильтра, содержащий стакан корпуса фильтра и крышку корпуса фильтра, предусмотреть на стакане корпуса фильтра трубчатый куполообразный выступ, который служит в качестве направляющей для кольцевого фильтрующего элемента, вставляемого в стакан корпуса фильтра. Применяемый кольцевой фильтрующий элемент содержит на своем нижнем концевом диске выступающий в осевом направлении штырь, который при смонтированном фильтрующем устройстве по меньшей мере частично входит с взаимодействием в канал, расположенный в стакане корпуса фильтра, и герметично его закрывает. Предусмотренный согласно изобретению на стакане корпуса фильтра трубчатый куполообразный выступ входит с взаимодействием при смонтированном фильтрующем устройстве во внутреннюю полость кольцевого фильтрующего элемента. На своем свободном конце этот трубчатый куполообразный выступ согласно изобретению имеет направляющий контур, который взаимодействует с расположенным на кольцевом фильтрующем элементе направляющим элементом таким образом, что последний при монтаже проводится вдоль направляющего контура, и благодаря этому обеспечивается возможность простого и точного введения штыря в канал, расположенный в стакане корпуса фильтра. При этом наличие направляющего контура на трубчатом куполообразном выступе стакана корпуса фильтра не только представляет собой чрезвычайно конструктивно простую возможность направления кольцевого фильтрующего элемента, но и благодаря этому можно отказаться от других направляющих контуров, зачастую выполненных с большими затратами. Несмотря на конструктивно относительно простое выполнение направляющего контура, он осуществляет при монтаже фильтрующего устройства точное и целенаправленное проведение кольцевого фильтрующего элемента, причем при продольном скольжении вдоль направляющего контура штыря, расположенного на кольцевом фильтрующем элементе, штырь может надежным образом проводиться в направлении канала, расположенного в стакане корпуса фильтра, а также вводиться в него. Таким образом, про помощи предусмотренного согласно изобретению трубчатого куполообразного выступа с его направляющим контуром может быть также существенно упрощен монтаж фильтрующего устройства.
В одном выгодном усовершенствовании решения согласно изобретению расположенный на куполообразном выступе направляющий контур содержит осевой паз, к которому при монтаже фильтрующего устройства подводится направляющий элемент, и который размещен по отношению к штырю, расположенному на кольцевом фильтрующем элементе, таким образом, что штырь вводится в канал, расположенный в стакане корпуса фильтра, если только направляющий элемент входит в осевой паз. Это точное ориентирования штыря по отношению к направляющему элементу и взаимодействие направляющего элемента с направляющим контуром, расположенным на куполообразном выступе, обеспечивает то, что в фильтрующем устройстве могут применяться исключительно авторизованные кольцевые фильтрующие элементы, а не другие кольцевые фильтрующие элементы, которые, например, не содержат штырь. При их применении канал, расположенный в стакане корпуса фильтра, не закрывается, и обеспечивается возможность образования обходящего кольцевой фильтрующий элемент байпасного потока, который сильно уменьшает фильтрующее действие фильтрующего устройства. При применении кольцевых фильтрующих элементов, содержащих штырь, как направляющий элемент, так и расстояние между ним и штырем должны точно соответствовать заранее определенным размерам, чтобы при взаимодействии направляющего элемента с направляющим контуром, расположенным на куполообразном выступе, штырь входил в канал, расположенный в стакане корпуса фильтра, если только направляющий элемент вдвинут в осевой паз направляющего контура. Таким образом, в общем случае применение неавторизованных кольцевых фильтрующих элементов по меньшей мере сильно затруднено, благодаря чему повреждения двигателя внутреннего сгорания, соединенного с фильтрующим устройством, могут быть сокращены или же совершенно исключены.
В одном выгодном усовершенствовании решения согласно изобретению направляющий контур на куполообразном выступе выполнен по типу круговой наклонной площадки, при этом осевой паз расположен между самым высоким и самым низким местами наклонной площадки. Таким образом, при надевании кольцевого фильтрующего элемента он скользит своим направляющим элементом вдоль круговой наклонной площадки, пока он не достигнет осевого паза и не сможет вдвигаться или же соскальзывать в него.
Этот процесс вдвигания или скольжения может осуществляться, например, при помощи процесса навинчивания крышки корпуса фильтра на стакан корпуса фильтра. Альтернативно возможно выполнение направляющего контура на куполообразном выступе по типу скошенной полой иглы, при этом осевой паз расположен в самом низком месте. В этом случае также может обеспечиваться особенно легкоподвижное подведение направляющего элемента к осевому пазу и, таким образом, особенно легкоподвижное подведение штыря к каналу, расположенному в стакане корпуса фильтра. В отличие от известных по состоянию техники фильтрующих устройств, в которых расположенный на кольцевом фильтрующем элементе штырь зачастую использовали в качестве скользящего элемента, штырь согласно изобретению уже не должен обладать такой способностью к скольжению и поэтому может быть, например, выполнен из эластичного материала, в частности из резины. При этом трубчатый куполообразный выступ может, например, образовывать часть чистового канала.
Следующие существенные признаки и преимущества изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения, чертежей и соответствующего описания чертежей.
Понятно, что упомянутые выше и дополнительно поясняемые ниже признаки применимы не только в соответственно приведенной комбинации, но и в других комбинациях или индивидуально, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения показаны на чертежах и подробнее поясняются в последующем описании, при этом одинаковые номера позиций относятся к одинаковым или аналогичным, или функционально одинаковым конструкционным элементам.
При этом на чертежах схематически показано:
фиг.1 - фильтрующее устройство согласно изобретению в разрезе,
фиг.2 - первый возможный вариант выполнения направляющего контура на трубчатом куполообразном выступе фильтрующего устройства,
фиг.3 - изображение, аналогичное фиг.2, с другим выполнением направляющего контура,
фиг.4a-d - взаимодействие направляющего элемента и направляющего контура в варианте выполнения согласно фиг.3,
фиг.5a-d - изображение, аналогичное фиг.4, с выполнением направляющего контура согласно фиг.2,
фиг.6 - возможный вариант выполнения штыря, выступающего в осевом направлении от концевого диска,
фиг.7 - вид кольцевого фильтрующего элемента, аналогичный фиг.6, при другом варианте выполнения штыря,
фиг.8 - изображение в разрезе, аналогичное фиг.6, при варианте выполнения штыря согласно фиг.7,
фиг.9 - изображение фильтрующего устройства в разрезе, а также вид возможного варианта выполнения следующего концевого диска кольцевого фильтрующего элемента, содержащего направленную вверх уплотнительную закраину,
фиг.10 - изображение, аналогичное фиг.9, с нижним концевым диском, содержащим направленную вниз уплотнительную закраину,
фиг.11а, b - различные варианты выполнения нижних концевых дисков, содержащих индивидуальные уплотнения,
фиг.12 - изображение в разобранном виде и собранном виде выполненной в виде опорной конструкции внутренней обечайки вместе с нижним концевым диском кольцевого фильтрующего элемента,
фиг.13а - изображение в разрезе нижнего концевого диска в области соединения с внутренней обечайкой,
фиг.13b - изображение, аналогичное фиг.13а, с иначе ориентированной уплотнительной закраиной,
фиг.14 - изображение, аналогичное фиг.12, с другим уплотнением,
фиг.15а, b - изображения в разрезе нижнего концевого диска в области соединения с внутренней обечайкой, с различными уплотнениями,
фиг.16а-с - различные варианты выполнения нижнего концевого диска и соответствующих уплотнений,
фиг.17а, b - два этапа монтажа кольцевого фильтрующего элемента в стакане корпуса фильтра,
фиг.18 - изображение в разрезе следующего фильтрующего устройства,
фиг.19 - соответственно изображения в разрезе фильтрующего устройства согласно фиг.18 в области байпасного клапана, а также обратного клапана.
В соответствии с фиг.1 фильтрующее устройство 1 согласно изобретению, например масляный или топливный фильтр, или же воздушный фильтр для механического транспортного средства, содержит корпус 4 фильтра, образованный из стакана 2 корпуса фильтра и выполненной с возможностью свинчивания с ним крышки 3 корпуса фильтра. При этом внутри корпуса 4 фильтра расположен известный как таковой кольцевой фильтрующий элемент 5, который поддерживается по отношению к внутренней полости 6, например, при помощи внутренней обечайки 7, выполненной в виде опорной конструкции. Кольцевой фильтрующий элемент 5, также известным способом, ограничен в осевом направлении верхним концевым диском 8 и нижним концевым диском 9. При этом предусмотрен выступающий в осевом направлении от нижнего концевого диска 9 штырь 10 (см., например, фиг.6 и 7), который при полностью смонтированном фильтрующем устройстве 1 предпочтительно герметично входит с взаимодействием в канал 11, расположенный в стакане корпуса фильтра, и посредством этого герметично его закрывает. Для этого на штыре 10 может быть предусмотрен выполненный известным способом уплотнительный элемент, например уплотнение 12 в виде кольца круглого сечения. При этом канал 11 в большинстве случаев является каналом системы холостого хода.
Кроме того, на стакане 2 корпуса фильтра предусмотрен трубчатый куполообразный выступ 13 (см. фиг.2 и 3), который при смонтированном фильтрующем устройстве 1 входит с взаимодействием во внутреннюю полость 6 кольцевого фильтрующего элемента 5 и, например, образует часть чистового канала. Согласно изобретению на свободном конце этого куполообразного выступа 13 предусмотрен направляющий контур 14, который взаимодействует с направляющим элементом 15 (см., например, фиг.4 и 5), расположенным на кольцевом фильтрующем элементе 5. Этот направляющий контур 14 может быть, например, выполнен по типу круговой наклонной площадки, как это показано на фиг.3, или же по типу скошенной полой иглы, как это, например, показано на фиг.2. Для обоих направляющих контуров 14 общим является то, что они содержат осевой паз 16, к которому подводят направляющий элемент 15 при монтаже фильтрующего устройства 1, и который ориентирован по отношению к штырю 10 таким образом, что штырь может вводиться в канал 11, расположенный в стакане корпуса фильтра, если только направляющий элемент 15 входит или же вдвигается в осевой паз 16.
Монтаж фильтрующего устройства 1 на различных этапах способа показан на фиг.4а-4d. Вначале на этапе 4а монтажа кольцевой фильтрующий элемент 5 вставляют в стакан 2 корпуса фильтра, а именно, то тех пор, пока он не будет прилегать направляющим элементом 15 к направляющему контуру 14, расположенному на куполообразном выступе. Затем кольцевой фильтрующий элемент 5 поворачивают, например, путем навинчивания крышки 3 корпуса фильтра, так что направляющий элемент 15, как это показано на фиг.4b, скользит вдоль направляющего контура 14, а именно до осевого паза 16, который предпочтительно расположен между самым высоким и самым низким местами направляющего контура 14, выполненного в форме наклонной площадки. После достижения осевого паза 16 штырь 10 ориентирован соосно с каналом 11, так что кольцевой фильтрующий элемент 5 может в осевом направлении вдвигаться направляющим элементом 15 в осевой паз 16 и одновременно вдвигаться штырем 10 в канал 11. Это состояние показано, например, на фиг.4g.
Таким же способом происходит процесс монтажа кольцевого фильтрующего элемента 5 при выполнении направляющего контура 14 по типу полой иглы, как это показано на фиг.5a-5d. При таком направляющем контуре 14 осевой паз 16 предпочтительно расположен в самом низком месте направляющего контура 14. При этом несущественно, расположен ли направляющий элемент 15 на внутренней обечайке 7, как это показано, например, на фиг.4а-4d, или на нижнем концевом диске 9, как это показано на фиг.5а-5d. В обоих случаях направляющий элемент 15 выполнен в виде направляющего штыря, ориентированного в радиальном направлении внутрь.
Рассматривая фиг.4a-4d можно увидеть, что нижний концевой диск 9 уплотнен по отношению к куполообразному выступу 13 посредством уплотнительной закраины 17, которая при смонтированном кольцевом фильтрующем элементе 5 герметично прилегает к наружной поверхности трубчатого куполообразного выступа 13. Эта уплотнительная закраина 17 выполнена гибкой, предпочтительно как одно целое с нижним концевым диском 9. При этом для герметизации несущественно, направлена ли уплотнительная закраина 17 смонтированного кольцевого фильтрующего элемента 5 вверх, как это показано, например, на фиг.9, или вниз, как это показано, например, на фиг.10. Альтернативно можно также предусмотреть на нижнем концевом диске 9 отдельное уплотнительное кольцо 18, которое при смонтированном кольцевом фильтрующем элементе 5 герметично прилегает к наружной поверхности трубчатого куполообразного выступа 13. Такое уплотнительное кольцо 18 показано, например, на фиг.5, 7, 11, 14, 15a и 16c.
Особое преимущество фильтрующего устройства 1 согласно изобретению состоит в том, что в отличие от прежнего состояния техники штырь 10 не скользит вдоль наклонной площадки, образуя посредством этого скользящий элемент, а напротив, может быть выполнен эластичным, например, из резины, так как штырь 10 уже не должен обладать никакой способностью к скольжению.
Если рассматривать фиг.6, то можно увидеть, что в отличие от фиг.7 и 8 штырь 10 может быть выполнен просто в форме трубки и может содержать в головной части уплотнение 12 в форме кольца круглого сечения. Разумеется, в противоположность этому штырь 10 может также иметь крестообразную структуру поперечного сечения, как это видно, например, на фиг.7 и 8, вследствие чего штырь 10 в общей сложности становится более жестким. Кольцевой фильтрующий элемент 5 в общем случае может быть выполнен в виде складчатой звезды, содержащей бумажный или нетканый фильтрующий материал.
На фиг.9 показан кольцевой фильтрующий элемент 5, или же детальное изображение его нижнего концевого диска 9, который также содержит лишь штырь 10 в форме трубки, на свободном конце которого расположено уплотнение 12 в форме кольца круглого сечения. При этом, в отличие от фиг.10, нижний концевой диск 9 кольцевого фильтрующего элемента 5 согласно фиг.9 содержит направленную вверх уплотнительную закраину 17. В общем случае при этом возможно изготовление всего нижнего концевого диска 9 из одного единственного материала, например из полимера или резины, в частности, литьем под давлением, так что уплотнительная закраина 17 лишь сформирована на нижнем концевом диске 9.
На фиг.11а и 11b показаны различные уплотнения 18, 19, при этом уплотнение согласно фиг.11а, аналогично уплотнению согласно фиг.15b, выполнено, например, лишь в виде уплотняющего покрытия 19 на кольцевом ребре 20, ориентированном в радиальном направлении внутрь. В противоположность этому, уплотнение 18, показанное на фиг.11b, 14 и 15а, выполнено в виде отдельного конструкционного элемента, например, из силикона или нетканого материала.
На фиг.12 показано изображение в разобранном состоянии, а также в собранном положении внутренней обечайки 7 вместе с соответствующим нижним концевым диском 9, который в варианте, показанном на фиг.13а, может содержать направленную вверх уплотнительную закраину 17, а в варианте, показанном на фиг.13b - направленную вниз уплотнительную закраину 17. При этом направляющий элемент 15 расположен на внутренней обечайке 7, которая, кроме того, содержит дополнительный направляющий элемент 15', взаимодействующий с направляющим контуром 14', расположенным на нижнем концевом диске 9. В противоположность этому, направляющий элемент 15 согласно фиг.14 и 15 расположен на нижнем концевом диске 9. В отличие от фиг.13a, b, нижний концевой диск 9 согласно фиг.15 содержит не уплотнительную закраину 17, а уплотнительное кольцо 18 (см. фиг.15а) или уплотняющее покрытие 19 (см. фиг.15b).
На фиг.16a, b и с еще раз показаны отдельные варианты уплотнения, так что на фиг.16a показана уплотнительная закраина 17, направленная вверх и прилегающая к куполообразному выступу 13, в то время как нижний концевой диск 9 согласно фиг.16b содержит уплотнительную закраину 17, направленную вниз. На фиг.16c показан следующий вариант выполнения направляющего контура 14, причем в этом варианте на нижнем концевом диске 9 расположено дополнительное уплотнительное кольцо 18. На фиг.17а и 17b еще раз показано, как уплотнительная закраина 17 в варианте выполнения согласно фиг.16а прилегает к наружной боковой поверхности куполообразного выступа 13, когда кольцевой фильтрующий элемент 5 достигает своего конечного углового положения поворота и может перемещаться в этом положении в осевом направлении вниз. Условием этого осевого перемещения кольцевого фильтрующего элемента 5 по куполообразному выступу 13 является нахождение направляющего элемента 15, расположенного на кольцевом фильтрующем элементе, в осевом пазу 16, что одновременно означает соосное расположение штыря 10 по отношению к каналу 11, расположенному в стакане корпуса фильтра, и возможность его введения в канал. Это показано, например, на фиг.17а и 17b.
На фиг.18 показано следующее фильтрующее устройство 1, содержащее обратный клапан 21, а также байпасный клапан 22. В этом случае куполообразный выступ 13, который также расположен по центру, тоже содержит на своем свободном конце направляющий контур 14, который взаимодействует с направляющим элементом 15 (не показан), расположенным на фильтрующем элементе. Здесь также на кольцевом фильтрующем элементе 5 или же на его нижнем концевом диске 9 расположен штырь 10 (не показан), который при полностью смонтированном фильтрующем устройстве 1 входит с взаимодействием в канал 11 (см. фиг.19), расположенный в стакане корпуса фильтра, и герметично его закрывает.
При помощи фильтрующего устройства 1 согласно изобретению могут быть достигнуты решающие преимущества в отношении его эксплуатации и монтажа. Во-первых, с высокой степенью надежности может быть предотвращено применение неавторизованных кольцевых фильтрующих элементов, которые, например, могли бы привести к повреждениям двигателя внутреннего сгорания, поскольку, чтобы иметь возможность корректного монтажа в фильтрующее устройство 1, они должны содержать как направляющий элемент 15, расположенный на кольцевом фильтрующем элементе, так и направляющий контур 14, расположенный на куполообразном выступе, а также штырь 10, точно ориентированный по отношению к направляющему элементу 15. Если, например, применяют кольцевой фильтрующий элемент без штыря 10, то канал 11, в частности канал системы холостого хода, не будет герметично закрыт, и образуется байпасный поток, обходящий кольцевой фильтрующий элемент. Одновременно могут существенно упрощаться монтаж и, в частности, замена кольцевого фильтрующего элемента 5 согласно изобретению, так как при помощи направляющего элемента 15 и направляющего контура 14 образуется принудительное направление, которое принудительно позиционирует кольцевой фильтрующий элемент 5 при навинчивании крышки 3 корпуса фильтра таким образом, что штырь 10 ориентируется соосно с каналом 11 и, таким образом, может быть введен в него без проблем. Следующим преимуществом является то, что в настоящем фильтрующем устройстве 1 штырь 10 уже не должен обладать способностью к скольжению, и на этом основании может быть, например, выполнен значительно более гибким, в частности из резины.