ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ
FILTER ELEMENT

Область техники
Изобретение относится к фильтрующим элементам, в частности, к установочной и/или направляющей конструкции, используемой для установки фильтрующих элементов.
Уровень техники
Многие системы включают в себя фильтрующий элемент для фильтрации среды. Такие системы могут включать в себя установочную и/или направляющую конструкцию для установки фильтрующего элемента. Установочная и/или направляющая конструкция может служить для определения места установки фильтрующего элемента в процессе установки фильтрующего элемента и/или после его установки.
В документе US 20080308481 описан фильтр для фильтрации среды. Указанный фильтр содержит головку фильтра, корпус и фильтрующий элемент с торцевыми крышками. Головка фильтра включает в себя центральную трубку, проходящую в корпус. Торцевые крышки крепятся к противоположным концам фильтрующего элемента. Торцевые крышки имеют кольцевые поверхности, которые входят в зацепление с наружной кольцевой поверхностью центральной трубки для определения места установки фильтрующего элемента на центральной трубке.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент содержит наполнитель фильтра, расположенный по окружности вокруг продольной оси фильтрующего элемента и вдоль нее. Фильтрующий элемент также содержит направляющую конструкцию, прикрепленную к наполнителю фильтра и определяющую место установки фильтрующего элемента. В поперечном сечении направляющая конструкция имеет некруглую и/или асимметричную относительно продольной оси форму.
Как вариант, направляющая конструкция может включать в себя первый выступ или углубление в радиальном направлении относительно продольной оси и второй выступ или углубление в радиальном направлении относительно продольной оси, при этом второй выступ или углубление расположены на расстоянии от первого выступа или углубления по окружности вокруг продольной оси.
Другим объектом изобретения является фильтр в сборе. Фильтр в сборе содержит фильтрующий элемент, включающий наполнитель фильтра, расположенный по окружности вокруг продольной оси фильтрующего элемента и вдоль нее. Фильтрующий элемент также содержит первую направляющую конструкцию, прикрепленную к наполнителю фильтра и определяющую место установки фильтрующего элемента. В первом поперечном сечении первая направляющая конструкция имеет некруглую и/или асимметричную относительно продольной оси форму. Фильтр в сборе также содержит установочную конструкцию, содержащую вторую направляющую конструкцию, имеющую во втором поперечном сечении некруглую и/или асимметричную форму, выровненную с указанной некруглой и/или асимметричной относительно продольной оси формой первой направляющей конструкции.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1A показан фильтр в сборе, вид в продольном разрезе;
на фиг. 1B - то же, другой вид в продольном разрезе;
на фиг. 2A - центральная трубка, вид в перспективе;
на фиг. 2B - то же, вид сбоку;
на фиг. 2C - разрез по 2C-2C на фиг. 2B;
на фиг. 2D - разрез по 2D-2D на фиг. 2B;
на фиг. 3A - фильтрующий элемент, вид сбоку;
на фиг. 3B - фильтрующий элемент, показанный на фиг. 3A, вид в перспективе под первым углом;
на фиг. 3C - то же, вид в перспективе под вторым углом;
на фиг. 3D - фильтрующий элемент, показанный на фиг. 3A, вид на верхний торец;
на фиг. 3E - фильтрующий элемент, показанный на фиг. 3A, вид на нижний торец;
на фиг. 4A - фильтрующий элемент, показанный на фиг. 3A-3E, частично собранный с центральной трубкой, показанной на фиг. 2A-2D, вид сбоку;
на фиг. 4B - разрез по линии 4B-4B на фиг. 4A;
на фиг. 5A - фильтрующий элемент, показанный на фиг. 3A-3E, полностью собранный с центральной трубкой, показанной на фиг. 2A-2D, вид сбоку;
на фиг. 5B - фильтрующий элемент, показанный на фиг. 3A-3E, полностью собранный с центральной трубкой, показанной на фиг. 2A-2D, вид на верхний торец;
на фиг. 5C - разрез по 5C-5C на фиг. 5B;
на фиг. 5D - разрез по 5D-5D на фиг. 5A;
на фиг. 5E - разрез по 5E-5E на фиг. 5A;
на фиг. 5F - разрез по 5F-5F на фиг. 5A;
на фиг. 6 - нижний конец фильтрующего элемента, показанного на фиг. 3A-3E, полностью собранного с центральной трубкой, показанной на фиг. 2A-2D, вид в перспективе.
Осуществление изобретения
На фиг. 1A и 1B показан фильтр 10 в сборе согласно настоящему изобретению. Фильтр 10 в сборе содержит фильтрующий элемент 12 и конструкцию для опоры фильтрующего элемента 12. Конструкция для опоры фильтрующего элемента 12 может включать в себя, например, головку 16, центральную трубку 18 и корпус 20.
Фильтрующий элемент 12 содержит наполнитель 22 фильтра, расположенный по окружности вокруг продольной оси 24 фильтрующего элемента 12 и вдоль нее. Внутри наполнителя 22 фильтра вдоль продольной оси 24 может быть образован канал 26. Наполнитель 22 фильтра может включать в себя любой материал или материалы для фильтрации протекающей через него среды. Наполнитель 22 фильтра может включать в себя целлюлозный материал, полиэфирную пряжу, микростекловолокна или любые другие фильтрующие материалы. Наполнитель 22 фильтра может содержать одиночный слой фильтрующего материала, например, целлюлозного. Как вариант, наполнитель 22 фильтра может содержать несколько объединенных слоев. Например, наполнитель 22 фильтра может содержать основание из целлюлозного материала с покрытием из расплавленного полиэфира. Наполнитель 22 фильтра может иметь различные формы. В некоторых вариантах выполнения наполнитель 22 может быть выполнен из листового материала, сложенного с образованием продольных гофров (т.е. гофров, складки которых расположены параллельно продольной оси 24), расположенных с промежутками вокруг продольной оси 24.
Кроме наполнителя 22, фильтрующий элемент 12 может содержать другие элементы. Например, фильтрующий элемент 12 может содержать торцевые крышки, примыкающие к осевым концам наполнителя 22 фильтра. Торцевые крышки 28, 30 могут иметь различные формы. Каждая торцевая крышка 28, 30 может иметь по существу круглую форму. Фильтрующий элемент 24 может иметь одно или несколько отверстий в торцевой крышке 28, 30, а может и не иметь их. В примере, показанном на чертежах, в торцевых крышках 28, 30 имеются соответствующие центральные отверстия 32, 34, через которые проходит продольная ось 24. Для удобства описания область, примыкающая к торцевой крышке 28, будет называться верхней областью, а область, примыкающая к торцевой крышке 30, - нижней областью, хотя использование этих терминов не должно ограничивать фактическую вертикальную ориентацию любого участка фильтра 10 в сборе.
Торцевые крышки 28, 30 могут быть изготовлены из различных материалов и крепиться к наполнителю 22 фильтра различными способами. В некоторых вариантах выполнения торцевые крышки 28, 30 могут изготавливаться из жесткого материала, например из пластика. Торцевые крышки 28, 30 могут крепиться непосредственно или опосредованно к наполнителю 22 фильтра. В некоторых вариантах выполнения внутренние поверхности торцевых крышек 28, 30 в осевом направлении могут крепиться непосредственно к наполнителю 22 фильтра. Это может быть выполнено за счет приклеивания торцевых участков наполнителя 22 фильтра в осевом направлении к торцевым крышкам 28, 30 посредством вставления торцевых участков наполнителя 22 фильтра в осевом направлении в торцевые крышки 28, 30 или с помощью других приемлемых средств крепления наполнителя 22 фильтра к торцевым крышкам 28, 30.
Кроме наполнителя 22 фильтра и торцевых крышек 28, 30, фильтрующий элемент 12 также может содержать другие конструкции и компоненты. Например, фильтрующий элемент 12 может содержать другие слои наполнителя фильтра внутри или снаружи наполнителя 22 фильтра. Аналогично, фильтрующий элемент 12 может содержать усиливающие конструкции различных типов внутри или снаружи наполнителя 22 фильтра и/или любые другие слои, которые могут содержаться в фильтрующем элементе 12.
Фильтрующий элемент 12 может включать в себя установочную конструкцию 36, предназначенную для опоры фильтрующего элемента 12 на установочную конструкцию 38 других компонентов фильтра 10. Установочная конструкция 36 и установочная конструкция 38 могут содержать направляющую конструкцию 40 и направляющую конструкцию 42, соответственно, которые входят в зацепление друг с другом и/или определяют место установки фильтрующего элемента 12 во время сборки и/или в собранном состоянии фильтра 10 в сборе. Как будет подробно описано ниже, направляющие конструкции 40 и 42 также могут содержать средства уплотнения одной или нескольких граничных поверхностей между ними, чтобы среда не обходила наполнитель 22 фильтра через граничные поверхности между направляющими конструкциями 40 и 42. Установочную конструкцию 36 и направляющую конструкцию 40 могут образовывать различные участки фильтрующего элемента 12. В некоторых вариантах выполнения установочную конструкцию 36 и направляющую конструкцию 40 могут образовывать торцевые крышки 28 и 30.
Установочная конструкция 38 и направляющая конструкция 42 могут содержать другие компоненты фильтра 10. В некоторых вариантах выполнения установочная конструкция 38 и направляющая конструкция 42 могут содержать участки центральной трубки 18 и участки головки 16. Когда фильтр 10 находится в собранном состоянии, как показано на фиг. 1A и 1B, центральная трубка 18 проходит вдоль продольной оси 24 через центральное отверстие 34 торцевой крышки 30 и канал 26 в центральном отверстии 32 торцевой крышки 28. Кольцевая стенка 41 головки 16 образует участок направляющей конструкции 42, а участок торцевой крышки 28, образующий центральное отверстие 32, образует соответствующий участок направляющей конструкции 40. Участок внутренней поверхности центрального отверстия 32 может совпадать с наружной поверхностью кольцевой стенки 41 для определения месторасположения торцевой крышки 28 относительно головки 16. Участки направляющей конструкции 42, образованные на центральной трубке 18, могут аналогичным образом входить в зацепление с направляющей конструкцией 40, образованной на торцевых крышках 28, 30 фильтрующего элемента 12 для определения месторасположения фильтрующего элемента 12 относительно центральной трубки 18. Подробное описание направляющих конструкций 40, 42 и их зацепления друг с другом приведено ниже.
Участок центральной трубки 18, который расположен внутри наполнителя 22 фильтра между торцевыми крышками 28 и 30, может содержать по существу цилиндрическую стенку 44, проходящую вдоль продольной оси 24. В стенке 44 выполнены отверстия 46, через которые среда в радиальном направлении может проходить от пространства снаружи стенки 44 в пространство внутри стенки 44. Конец 47 стенки 44 имеет отверстие 48, через которое может протекать среда. Противоположный конец 50 стенки 44 герметично закрыт.
Центральная трубка 18 может иметь различные средства для ее соединения с другими компонентами фильтра 10. В некоторых вариантах выполнения центральная трубка 18 имеет установочный выступ 52, выступающий наружу от закрытого конца 50. Установочный выступ 52 может иметь резьбу на наружной поверхности, выполненную в зависимости от необходимости правой или левой.
С установочным выступом 52 центральной трубы 18 могут соединяться разнообразные компоненты фильтра 10. В некоторых вариантах выполнения корпус 20 содержит установочное углубление 54 для размещения в нем установочного выступа 52. Установочное углубление 54 может иметь внутреннюю резьбу, которая входит в зацепление с наружной резьбой установочного выступа 52. Установочное углубление 54 может быть образовано в торцевой стенке 56 корпуса 20.
Кроме торцевой стенки 56, корпус 20 может содержать боковую стенку 58. Торцевая стенка 56 проходит по существу радиально наружу относительно продольной оси 24. Боковая стенка 58 соединяется с радиально направленным наружным участком торцевой стенки 56. Боковая стенка 58 проходит вокруг продольной оси 24 и вдоль нее к открытому концу 60 с противоположной стороны от торцевой стенки 56. Боковая стенка 58 окружает фильтрующий элемент 12, при этом между наполнителем 22 фильтра и боковой стенкой 58 имеется кольцевое пространство 62. Участок боковой стенки 58 у открытого конца 60 входит в зацепление с головкой 16.
Головка 16 может иметь различные средства для зацепления с боковой стенкой 58. В некоторых вариантах выполнения головка 16 содержит кольцевую стенку 64 с наружной поверхностью, которая входит в зацепление с внутренней поверхностью боковой стенки 58. В некоторых вариантах выполнения кольцевая стенка 64 содержит на наружной поверхности резьбу (не показана), а боковая стенка включает в себя ответную резьбу (не показана) на внутренней поверхности. Как показано на фиг. 1A и 1B, когда боковая стенка 58 крепится к головке 16 с помощью таких элементов, корпус 20 и головка 16 закрывают фильтрующий элемент 12 и центральную трубку 18, удерживая тем самым фильтр 10 в собранном состоянии. В различных вариантах сопрягающиеся резьбы на кольцевой стенке 64 и боковой стенке 58 могут иметь противоположное направление по отношению к сопрягающимся резьбам установочного углубления 54 и установочного выступа 52. Такая конфигурация резьб позволяет удерживать центральную трубку 18 в зацеплении с установочным углублением 54 корпуса 20, когда корпус 20 удаляется с головки 16. Например, в таких случаях ослабление соединения между сопрягающимися резьбами кольцевой стенки 64 и боковой стенки 58 может обеспечивать затяжку соединения между сопрягающимися резьбами установочного углубления 54 и установочного выступа 52.
Головка 16 может иметь средства направления среды в корпус 20 для фильтрации и направления фильтрованной среды из корпуса 20. Средства для направления среды в корпус 20 для фильтрации представляют собой входное отверстие 66, соединенное с впускным отверстием 68. Впускное отверстие 68 может включать в себя, например, кольцевой зазор, образованный в окружном направлении вокруг продольной оси 24 между кольцевой стенкой 41 и кольцевой стенкой 64. Впускное отверстие 68 сообщается с кольцевым пространством 62 между боковой стенкой 58 и наполнителем 22 фильтра. Для направления среды из корпуса 20 головка 16 содержит выпускное отверстие 70 и выходное отверстие 72. Выпускное отверстие 70 содержит канал внутри кольцевой стенки 41, сообщающийся с выходным отверстием 72. Выпускное отверстие 70 сообщается с внутренней стороной стенки 44 центральной трубки 18.
С помощью фильтра 10, спроектированного и собранного таким образом, среда может протекать от входного отверстия 66 через наполнитель 22 фильтра к выходному отверстию 72 следующим образом. Прежде всего, среда протекает от входного отверстия 66 к впускному отверстию 68 и оттуда к кольцевому зазору 62 между боковой стенкой 58 и наполнителем 22 фильтра. Затем среда протекает радиально внутрь (к продольной оси 24) через наполнитель 22 фильтра и отверстия 46 в стенке 44 в пространство внутри стенки 44. Оттуда среда протекает в осевом направлении внутри стенки 44 центральной трубки 18 в выпускное отверстие 70 и к выходному отверстию 72.
Для того чтобы среда протекала через фильтр и его наполнитель 22 вышеуказанным образом, может потребоваться уплотнение определенных граничных поверхностей фильтра 10 в сборе. Например, необходимо по существу предотвратить протекание среды через граничную поверхность между центральным отверстием 34 торцевой крышки 30 и сопряженным участком центральной трубки 18. Если бы значительные количества среды могли протекать через эту граничную поверхность, среда могла бы протекать из кольцевого пространства 62 через граничную поверхность между центральным отверстием 34 и центральной трубкой 18 внутрь наполнителя 22 без протекания через наполнитель 22. Эта среда могла бы протекать через отверстия 46 внутрь стенки 44 и, в конечном счете, вытекать из выпускного отверстия 70 без фильтрации. Также необходимо по существу предотвратить протекание среды через граничную поверхность между центральным отверстием 32 торцевой крышки 28 и кольцевой стенкой 41 головки 16. Если бы значительные количества среды могли протекать через эту граничную поверхность, среда могла бы проходить из впускного отверстия 68 непосредственно к выпускному отверстию 70 без протекания через наполнитель 22. Кроме того, необходимо по существу предотвратить протекание среды через граничную поверхность между кольцевой стенкой 64 и сопряженным участком боковой стенки 58 во избежание вытекания среды из фильтра 10 в окружающую среду.
Фильтр 10 в сборе может содержать различные уплотнительные элементы, препятствующие утечке среды из фильтра или обходу наполнителя 22. Например, уплотнение 74 между кольцевой стенкой 64 головки и боковой стенкой 58 корпуса 20 по существу герметизирует среду в фильтре 10. Уплотнение 74 может иметь различные конфигурации, и фильтр 10 может включать в себя различные средства для размещения уплотнения 74. В некоторых вариантах выполнения уплотнение 74 может быть уплотнительным кольцом круглого сечения, и фильтр 10 в сборе может включать в себя кольцевую канавку 75 для удерживания и, по существу, герметичного зацепления с уплотнением 74. Кольцевая канавка 75 может быть, например, расположена на внутренней поверхности боковой стенки 5 корпуса 20. Кроме того или как вариант, фильтр 10 в сборе может включать в себя канавку (не показана) на наружной поверхности кольцевой стенки 64 для удерживания уплотнения 74.
Кроме того, направляющая конструкция 40 и/или направляющая конструкция 42 могут включать в себя средства, по существу, для уплотнения граничной поверхности у центрального отверстия 32 торцевой крышки 28. Например, во избежание того, чтобы среда обходила наполнитель 22 фильтра через центральное отверстие 32, уплотнение 76 между кольцевой стенкой 41 и внутренней поверхностью центрального отверстия 32 торцевой крышки 28 может, по существу, уплотнять эту граничную поверхность. Уплотнение 76 может иметь различные конфигурации. В некоторых вариантах выполнения уплотнение 76 может быть уплотнительным кольцом круглого сечения. Направляющая конструкция 40 и/или направляющая конструкция 42 может иметь различные средства для размещения уплотнения 76. Например, в некоторых вариантах центральное отверстие 32 торцевой крышки 28 может включать в себя кольцевую канавку 77, предназначенную для удерживания и, по существу, герметичного зацепления с уплотнением 76. Дополнительно или как вариант, кольцевая стенка 41 может включать в себя канавку (не показана) рядом с центральным отверстием 32 для удерживания и, по существу, герметичного зацепления с уплотнением 76.
Фильтр 10 в сборе может содержать, по существу, схожие средства для уплотнения граничной поверхности между центральным отверстием 34 торцевой крышки 30 и центральной трубкой 18. Например, уплотнение 78 может, по существу, уплотнять граничную поверхность между центральным отверстием 34 торцевой крышки 30 и центральной трубкой 18, тем самым, предотвращая протекание среды в обход наполнителя 22 фильтра за счет протекания из кольцевого пространства 62 через центральное отверстие 34. Уплотнение 78 может иметь различные конфигурации. В некоторых вариантах выполнения уплотнение 78 может быть уплотнительным кольцом круглого сечения. Направляющая конструкция 40 и/или направляющая конструкция 42 могут включать в себя различные средства для размещения уплотнения 78. В некоторых вариантах выполнения для удерживания уплотнения 78 торцевая крышка 30 может включать в себя кольцевую канавку 79 между направляющей поверхностью 108, простирающейся вокруг центрального отверстия 34 и краем 109, простирающимся вокруг центрального отверстия 34. Кольцевая канавка 79, направляющая поверхность 108 и край 109 могут, по существу, герметично входить в зацепление с уплотнением 78. Центральная трубка 18 может иметь соответствующую направляющую поверхность 94 с гладкой поверхностью, предназначенной, по существу, для герметичного зацепления с уплотнением 78. Направляющая поверхность 108 и край 109 наиболее наглядно показаны на фиг. 3C и 3E. Направляющая поверхность 94 наиболее наглядно показана на фиг. 2A. Таким образом, направляющие поверхности 94, 108 могут быть предназначены для зацепления с уплотнением 78, по существу, для герметизации граничной поверхности между центральным отверстием 34 и центральной трубкой 18. Конфигурация направляющих поверхностей 94, 108 для уплотнения этой граничной поверхности может отличаться от конфигурации, показанной на чертежах. Например, в некоторых вариантах выполнения кольцевая канавка 79 может быть расположена в направляющей поверхности 94, и направляющая поверхность 108 может иметь гладкую конфигурацию, по существу, для герметичного зацепления с уплотнением 78. Как вариант, некоторые варианты выполнения могут предусматривать канавки в обеих направляющих поверхностях 94, 108, по существу, для герметичного зацепления с уплотнением 78. Другие аспекты применительно к направляющим поверхностям 94, 108 подробно описаны ниже.
Фильтр 10 в сборе также может иметь средства для слива среды из корпуса 20 через торцевую стенку 56. Эти средства могут включать в себя сливной канал 80, проходящий от центрального участка торцевой стенки 56. Для того чтобы среда могла достичь сливного канала 80, установочный выступ 52 может иметь осевой канал 82, выходящий в сливной канал 80, и радиальные каналы 84, 86, которые проходят от осевого канала 82 к открытым концам на сторонах центральной трубы 18. Фильтр 10 в сборе может включать в себя съемную сливную заглушку 88. закрывающую сливной канал 80. Сливная заглушка 88 может крепиться, например, с помощью наружной резьбы, расположенной на сливной заглушке 88 и входящей в зацепление с внутренней резьбой сливного отверстия 80. Уплотнение 90 может герметизировать граничную поверхность между сливной заглушкой 88 и сливным каналом 80. Удаление сливой заглушки 88 из сливного канала 80 позволяет среде вытекать из кольцевого пространства 62 в радиальные каналы 84, 86 в конце центральной трубки 18 и через радиальные каналы 84, 86 в сливной канал 80 и наружу из открытого торца дренажного канала 80.
На фиг. 2A-2D и 3A-3E показаны центральная трубка 18 и фильтрующий элемент 12 отдельно от других компонентов фильтра 10 в сборе, что позволяет детально показать конфигурации направляющей конструкции 42, образованной на центральной трубке 18, и направляющей конструкции 40, образованной фильтрующим элементом 12. На фиг. 4A, 4B, 5A-5F и 6 показаны центральная трубка 18 и фильтрующий элемент 12 на различных этапах их сборки друг с другом, что позволяет детально показать способ, с помощью которого направляющие конструкции 40, 42 входят в зацепление друг с другом во время процесса сборки и в собранном состоянии.
Как показано на фиг. 2A-2D, направляющая конструкция 42, образованная на центральной трубке 18, может включать направляющую поверхность 92 и направляющую поверхность 94. Центральная трубка 18 также может содержать продольную ось 114, расположенную по центру относительно стенки 44. Когда фильтр 10 в сборе собран, продольная ось 114 может проходить, по существу, в совмещенном с продольной осью 24 направлении. Направляющие поверхности 92, 94 могут быть расположены на расстоянии друг от друга в осевом направлении вдоль продольной оси 114, при этом направляющая поверхность 92 расположена ближе к открытому торцу 47 стенки 44 по сравнению с направляющей поверхностью 94. Одна или обе направляющие поверхности 92, 94 в поперечном сечении могут иметь по меньшей мере одну некруглую форму или асимметричную относительно продольной оси 114 форму. В настоящем описании термин «поперечное сечение», используемый применительно к элементам центральной трубки 18, относится к сечению, перпендикулярному к продольной оси 114.
Как наиболее наглядно показано на фиг. 2D, некруглая форма направляющей поверхность 92 может быть образована углублением 98, простирающимся радиально внутрь относительно продольной оси 114. Как наиболее наглядно показано на фиг. 2A-2C, углубление 98 может образовывать часть паза 100, проходящего по наружной поверхности стенки 44 центральной трубки 18. Паз 100 может проходить, по существу, параллельно продольной оси 114. В добавление к углублению 98 направляющая поверхность 92 может включать в себя другие геометрические элементы. Например, направляющая поверхность 92 может включать в себя криволинейный участок 102, простирающийся вокруг продольной оси 114 между противоположными сторонами углубления 98. Криволинейный участок 102 может быть, по существу, расположен по центру продольной оси 114 таким образом, что в собранном состоянии фильтра 10 в сборе направляющая поверхность 92, по существу, расположена концентрично продольной оси 24. В некоторых вариантах выполнения криволинейный участок 102 может иметь, по существу, постоянный радиус кривизны.
Направляющая поверхность 94 может иметь асимметричную относительно продольной оси 114 форму. Например, как наиболее наглядно показано на фиг. 2B-2D, направляющая поверхность 94 может иметь ось 104, радиально смещенную относительно продольной оси 114, так чтобы направляющая поверхность 94 была асимметричной относительно продольной оси 114. Направляющая поверхность 94 может иметь различные формы. В некоторых вариантах выполнения направляющая поверхность 94 может иметь криволинейную форму, например, круглую форму. Как наиболее наглядно показано на фиг. 2C и 2D, направляющая поверхность 94 в радиальном направлении может иметь больший размер по сравнению с направляющей поверхностью 92, и каждый участок направляющей поверхности 94 может быть расположен радиально снаружи от направляющей поверхностью 92 относительно продольной оси 114. Благодаря радиальному смещению направляющей поверхности 94 относительно продольной оси 114 участок направляющей поверхности 94, наиболее удаленный от радиальной оси 114, может образовывать выступ, простирающийся радиально наружу относительно продольной оси 114.
Некруглая и/или асимметричная формы направляющих поверхностей 92, 94 могут иметь различную геометрическую взаимосвязь друг с другом. Как наиболее наглядно показано на фиг. 2D, направляющая поверхность 94 может быть смещена от продольной оси 114 в одном направлении, а углубление 98 может быть выполнено в другом радиальном направлении относительно продольной оси 114. В варианте выполнения, показанном на фиг. 2D, углубление 98 может быть выполнено на линии, расположенной под углом около 90° к линии, вдоль которой направляющая поверхность 94 смещена от продольной оси 114. Как вариант, направляющая поверхность 94 и углубление 98 могут быть ориентированы в других угловых положениях, включая одно и то же положение.
Фильтрующий элемент 12 может иметь конструкции, соответствующие направляющим поверхностям 92, 94. Например, как наиболее наглядно показано на фиг. 3C и 3E, торцевая крышка 30 может включать в себя направляющие поверхности 106, 108, примыкающие к центральному отверстию 34. Направляющие поверхности 106, 108 выполнены с возможностью сопряжения с соответствующими направляющими поверхностями 92, 94, в собранном состоянии фильтра 10 в сборе. Направляющие поверхности 106, 108 могут быть расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении относительно продольной оси 24 фильтрующего элемента 12. Направляющая поверхность 106 может быть расположена по оси во внутреннем направлении относительно наружной поверхности торцевой крышки 30. Подобно направляющим поверхностям 92, 94, в некоторых вариантах выполнения одна или обе направляющие поверхности 106, 108 в поперечном сечении могут иметь по крайней мере одну некруглую форму или асимметричную относительно продольной оси 24 форму. В настоящем описании термин «поперечное сечение», используемый применительно к элементам фильтрующего элемента 12, относится к сечению, перпендикулярному к продольной оси 24.
Направляющая поверхность 106 может включать в себя некруглый элемент в форме выступа 110, выступающего радиально внутрь относительно продольной оси 24. Выступ 110 может иметь размер и форму, позволяющие устанавливать его внутрь углубления 98 направляющей поверхности 92 и паза 100, простирающегося вдоль стенки 44 центральной трубки 18.
В добавление к выступу 110 направляющая поверхность 106 может включать в себя другие геометрические элементы. Например, направляющая поверхность 106 может содержать углубление 116, простирающееся радиально наружу относительно продольной оси 24. Углубление 116 образует другой некруглый элемент направляющей поверхности 106. Назначение углубления 116 подробно описано ниже. Направляющая поверхность 106 также может включать криволинейные участки 112, 113, простирающиеся вокруг продольной оси 24 между выступом 110 и углублением 116. Криволинейные участки 112, 113 могут быть, по существу, концентричны продольной оси 24, так чтобы направляющая поверхность 116 была, по существу, концентрична продольной оси 24. В некоторых вариантах выполнения криволинейные участки 112, 113 могут иметь, по существу, постоянные и равные радиусы кривизны, с центрами на продольной оси 24.
В общем, направляющая поверхность 106 торцевой крышки 30 может иметь размер, обеспечивающий вставку в нее центральной трубки 92, таким образом, что направляющая поверхность 92 примыкает к направляющей поверхности 106, когда фильтрующий элемент 12 и центральная трубка 18 собраны друг с другом. На фиг. 5D показано, как направляющая поверхность 92 и направляющая поверхность 106 могут сопрягаться друг с другом в собранном состоянии. Как можно видеть на этой фигуре, направляющая поверхность 106 и направляющая поверхность 102 могут иметь такие размеры, чтобы направляющая поверхность 106 могла быть размещена вокруг направляющей поверхности 92 только в случае, когда выступ 110 выровнен с углублением 98 и расположен в этом углублении.
Подобно направляющей поверхности 94 направляющая поверхность 108 может иметь асимметричную относительно продольной оси 24 форму. Например, как наиболее наглядно показано на фиг. 3E, направляющая поверхность 108 может быть сцентрирована по оси 118, радиально смещенной относительно продольной оси 24, так чтобы направляющая поверхность 108 была асимметричной относительно продольной оси 24. Направляющая поверхность 108 может иметь различные формы. В некоторых вариантах выполнения направляющая поверхность 108 может иметь криволинейную форму, например, круглую форму. Направляющая поверхность 108 может иметь больший размер в радиальном направлении по сравнению с направляющей поверхностью 106, и каждый участок направляющей поверхности 108 может быть расположен радиально снаружи направляющей поверхности 106 относительно продольной оси 24. Поскольку направляющая поверхность 108 радиально смещена относительно продольной оси 24, участок направляющей поверхности 108, наиболее удаленный от радиальной оси 24, может образовывать выступ, простирающийся радиально наружу относительно продольно оси 24.
Направляющая поверхность 108 может быть выполнена с возможностью сопряжения с направляющей поверхностью 94, когда направляющая поверхность 106 сопрягается с направляющей поверхностью 92. Для того чтобы направляющая поверхность 108 сопрягалась с направляющей поверхностью 104, направляющая поверхность 108 может иметь достаточно большое осевое сечение для размещения направляющей поверхности 94, что наиболее наглядно представлено на фиг. 5F, где показана направляющая поверхность 94, расположенная внутри направляющей поверхности 108 и совмещенная с этой поверхностью в собранном состоянии. Кроме того, взаимосвязь между направляющей поверхностью 108 и выступом 110 торцевой крышки 30 может быть, по существу, такой же, как и взаимосвязь между направляющей поверхностью 94 и углублением 98 центральной трубки 18. Это видно из сравнения фиг. 3E и фиг. 2D (следует отметить, что на этих двух фигурах указанные элементы являются зеркальным отображением друг друга, поскольку на фиг. 3E указанные элементы показаны на виде снизу, в то время как на фиг. 2D указанные элементы показаны на виде сверху). Такая характеристика позволяет направляющей поверхности 108 и выступу 110 торцевой крышки 30 одновременно сопрягаться с направляющей поверхностью 94 и углублением 98, соответственно, центральной трубки 18, так чтобы фильтрующий элемент 12 мог полностью перемещаться по центральной трубке 18, как показано в разрезе на фиг. 5C.
Когда фильтрующий элемент 12 полностью собран с центральной трубкой 18, уплотнение 78 может фиксироваться на граничной поверхности между направляющей поверхностью 94 и направляющей поверхностью 108 и краем 109. Соответственно, направляющие поверхности 94, 108 и край 109 образуют уплотнительные поверхности для создания уплотнительной граничной поверхности между торцевой крышкой 30 и центральной трубкой 18. Таким образом, уплотнительные поверхности (направляющие поверхности 94, 108 и край 109) этой граничной поверхности смещены от продольных осей 24, 114 фильтрующего элемента 12 и центральной трубки 18, соответственно, и сцентрированы по осям 104, 118, соответственно. Уплотнение, образованное направляющими поверхностями 94, 108, краем 109 и уплотнением 78, может иметь высокое значение при функционировании фильтра 10 в сборе, поскольку это уплотнение служит барьером между фильтрованной и нефильтрованной средами. Уплотнение 78 может удерживаться в этой граничной области различными способами. Как описано выше и показано на фиг. 5C, в некоторых вариантах выполнения между направляющей поверхностью 108 и краем 109 может быть расположена кольцевая канавка 79 для удерживания уплотнения 78 и герметичного зацепления с этим уплотнением.
Торцевая крышка 30 может содержать дополнительную направляющую конструкцию 40, примыкающую к центральному отверстию 34, а центральная трубка 18 может содержать соответствующую направляющую конструкцию 42. Например, как наиболее наглядно показано на фиг. 3C и 3E, торцевая крышка 30 может содержать направляющую поверхность 120, простирающуюся вокруг продольной оси 24 внутри стенки 122. Направляющая поверхность 120 может быть расположена по оси снаружи направляющей поверхности 108. Как наиболее наглядно показано на фиг. 2A-2D, центральная трубка 18 может включать направляющую поверхность 124, предназначенную для размещения внутри направляющей поверхности 120 и сопряжения с этой поверхностью.
Направляющие поверхности 120, 124 могут иметь различные формы. Кроме того, направляющие поверхности 120, 124 могут иметь различное взаимное расположение относительно различных осей 24, 104, 114 и 118 фильтра 10 в сборе. В некоторых вариантах выполнения направляющие поверхности 120, 124 могут иметь, в общем, шестиугольную форму и, по существу, могут быть сцентрированы по тем же осям 104, 118, как и направляющие поверхности 94, 108, соответственно. Таким образом, направляющая поверхность 124 может иметь несколько выступов (углов), простирающихся радиально относительно оси 104 направляющей поверхности 94, и направляющая поверхность 120 может иметь несколько соответствующих углублений (углов), простирающихся радиально относительно оси 118 направляющей поверхности 108. Таким образом, направляющие поверхности 120, 124 могут быть смещены относительно продольных осей 24, 114 фильтрующего элемента 12 и центральной трубки 18, соответственно. Соответственно, направляющие поверхности 120, 124 могут образовывать асимметричные элементы относительно продольных осей 24, 114. Кроме того, поскольку они имеют, в общем, шестиугольные формы, направляющие поверхности 120, 124 могут образовывать некруглые элементы направляющей конструкции 40. В примерных вариантах выполнения один или несколько углов направляющих поверхностей 120, 124 могут быть скошены и/или иным образом закруглены для облегчения сборки и/или сопряжения центральной трубки 18 с фильтрующим элементом 12. Аналогично, в примерных вариантах выполнения один или несколько подобных углов, в общем, шестиугольного торца 47 стенки 44 могут быть скошены и/или иным образом закруглены для облегчения сборки и/или сопряжения центральной трубки 18 с фильтрующим элементом 12. Как вариант, такие скошенные и/или иным образом закругленные углы могут быть исключены.
В некоторых вариантах выполнения в направляющих поверхностях 120, 124 могут быть предусмотрены одно или несколько отверстий. Например, как наиболее наглядно показано на фиг. 2A, 2B, 4A и 6, сливной канал 84 может проходить через одну сторону направляющей поверхности 124. Кроме того, как наиболее наглядно показано на фиг. 3B, 3C, 4A и 6, стенка 122 и направляющая поверхность 120 могут иметь отверстие 126, которое выровнено с наружным концом сливного канала 84, когда фильтрующий элемент 12 полностью собран с центральной трубкой 18. Аналогично, сливной канал 86 может проходить через противоположную сторону направляющей поверхности 124, а направляющая поверхность 120 и стенка 122 могут иметь соответствующее отверстие 128, которое выравнивается со сливным каналом 86, когда фильтрующий элемент 12 полностью собран с центральной трубкой 18. Отверстия 126, 128 могут легко обеспечивать протекание среды в дренажные каналы 84, 86.
В добавление к направляющей конструкции 42, примыкающей к торцу 50 стенки 44, центральная трубка 18 может содержать направляющую конструкцию 42 в других местах. Например, паз 100, проходящий вниз по стороне стенки 44 к углублению 98 в направляющей поверхности 92, может образовывать часть направляющей конструкции 42 центральной трубки 18.
Кроме того, как наиболее наглядно показано на фиг. 2A-2C, центральная трубка 18 может содержать направляющую поверхность 130, образованную снаружи стенки 44 рядом с концом 47. Помимо других различных функций направляющая поверхность 130 может входить в зацепление с направляющей поверхностью 106 торцевой крышки 30, когда сборка фильтрующего элемента 12 с центральной трубкой 18 начинается с вставления конца 47 стенки 44 в центральное отверстие 34 торцевой крышки 30. На фиг. 4A показан вид сбоку этих компонентов на этом этапе сборки, и на фиг. 4B представлено осевое сечение, где показано зацепление направляющей поверхности 130 с направляющей поверхностью 106 на этапе процесса сборки.
Подобно направляющим поверхностям 92, 94, в поперечном сечении направляющая поверхность 130 может иметь по меньшей мере одну некруглую форму или ассиметричную относительно продольной оси 114 форму. Например, направляющая поверхность 130 может содержать углубление 132, простирающееся радиально внутрь относительно продольной оси 114, а также выступ 134, простирающийся радиально наружу относительно продольной оси 114. Углубление 132 может быть частью паза 100. вытянутого вдоль стенки 44. Подобно углублению 98 в направляющей поверхности 92, углубление 132 может быть сконфигурировано для сопряжения с выступом 110 на направляющей поверхности 106 торцевой крышки 30 фильтра. Другими словами, углубление 132 может иметь такие размер и форму, чтобы выступ 110 мог быть вставлен в углубление 132. Аналогично выступ 134 может иметь такие размер и форму, чтобы он мог быть вставлен внутрь углубления 116 направляющей поверхности 106.
Позиционирование углубления 132 относительно выступа 134 может быть, по существу, таким же, как и позиционирование выступа 110 относительно углубления 116 направляющей поверхности 106. Например, центральный угол между углублением 132 и выступом 134 может быть, по существу, таким же, как и центральный угол между выступом 110 и углублением 116. Это позволяет выполнять одновременное сопряжение углубления 132 и выступа 134 с выступом 110 и углублением 116, когда направляющая поверхность 106 торцевой крышки 30 перемещается по направляющей поверхности 130 центральной трубки 18. Если бы центральный угол между углублением 132 и выступом 134 отличался от центрального угла между выступом 110 и углублением 116, было бы невозможно выполнить одновременное зацепление всех элементов друг с другом. Это препятствовало бы началу установки фильтрующего элемента поверх центральной трубки 18.
В добавление к углублению 132 и выступу 134 направляющая поверхность 130 может включать разные геометрические формы. Например, направляющая поверхность 130 может содержать криволинейные участки 135, 137, простирающиеся между углублением 132 и выступом 134. Криволинейные участки 135, 137 направляющей поверхности 130 могут иметь формы, подобные и немного меньшие по сравнению с криволинейными участками 112, 113 направляющей поверхности 106. Например, в вариантах выполнения, где криволинейные участки 112, 113 имеют постоянный радиус кривизны с центром на продольной оси 24 фильтрующего элемента 12, криволинейные участки 135, 137 направляющей поверхности 130 могут иметь немного меньший постоянный радиус кривизны с центром на продольной оси 114 центральной трубки 18. Это позволяет вставлять криволинейные участки 135, 137 направляющей поверхности 130 с сопряжением внутрь криволинейных участков 112, 113, соответственно, направляющей поверхности 106, как показано на фиг. 4B.
Из состояния, показанного на фиг. 4A и 4B, сборка фильтрующего элемента 12 с центральной трубкой 18 может быть завершена посредством перемещения фильтрующего элемента 12 к концу 50 стенки 44 до тех пор, пока фильтрующий элемент 12 не достигнет положения, показанного на фиг. 5A и 5C. Во время этого процесса выступ 110 может перемещаться внутри паза 100 по стенке 44. Это может поддерживать надлежащее выравнивание выступа 110 с углублением 98 в направляющей поверхности 92 центральной трубки 18, обеспечивая надлежащее зацепление этих двух элементов друг с другом в конце сборки. Зацепление выступа 110 с пазом 100 также может поддерживать смещенную направляющую поверхность 108 торцевой крышки 30 в надлежащем образом выровненном состоянии со смещенной поверхностью 94 центральной трубки 18, так чтобы эти две поверхности могли надлежащим образом зацепляться друг с другом в конце сборки.
Один или несколько компонентов фильтра 10 в сборе могут быть частью группы компонентов, которые имеют некоторые общие размеры и некоторые отличные размеры. Например, каждый из компонентов, к которым относятся фильтрующий элемент 12, центральная труба 18 и корпус 20, может быть частью группы компонентов, которые имеют схожие сечения, но различные длины. В таких вариантах выполнения различные центральные трубки 18 вышеуказанных групп могут, например, иметь стенки 44, по существу, с одинаковым размером сечения, но различными длинами. Аналогично, различные корпуса 20 вышеуказанных групп могут иметь боковые стенки 58, по существу с одинаковыми размерами сечения, но различными длинами. Аналогично, фильтрующие элементы 12 групп могут, например, иметь торцевые крышки 28, 30, по существу, одинакового наружного диаметра и наполнитель 22 фильтра, по существу, с одинаковым сечением, но они могут иметь различные осевые расстояния между торцевыми крышками 28, 30 и различные длины наполнителя 22 фильтра. Фильтрующие элементы 12, центральные трубки 18 и корпуса 20 могут иметь разные комбинации общих и отличающихся размеров.
В некоторых вариантах выполнения одно отличие между различными фильтрующими элементами 12 и центральными трубками 18 в пределах группы может относиться к направляющей конструкции 40, 42 для каждого заданного элемента группы. Например, как показано на фиг. 4B, несколько фильтрующих элементов 12 вышеуказанных групп могут иметь различные центральные углы между выступом 110 и углублением 116 направляющей поверхности 92, и различные центральные трубки 18 могут иметь различные центральные углы между углублением 132 и выступом 134 направляющей поверхности 130. В то время как фильтрующий элемент 12 и центральная трубка 18, показанные на фиг. 4B, могут иметь указанные элементы с центральным углом приблизительно 90° между ними, то другая пара таких же элементов другой группы может иметь центральный угол в 180° между ними. Между направляющими конструкциями 40, 42 других фильтрующих элементов 12 и центральных трубок 18 заданной группы могут существовать другие отличия. Например, различные компоненты групп могут иметь различные угловые ориентации между другими элементами, могут не иметь в своем составе один или несколько направляющих элементов, могут включать в себя дополнительные направляющие элементы и/или могут иметь другие размеры и/или формы определенных элементов.
Используя различные конфигурации направляющих конструкций 40, 42 в различных фильтрующих элементах 12 и центральных трубках 18 заданной группы, можно обеспечить, чтобы определенные фильтрующие элементы 12 и центральные трубка 18 группы могли сопрягаться друг с другом, а другие нет. Общие характеристики и различия между фильтрующими элементами 12 и центральными трубками 18 группы могут регулироваться различными способами для решения различных задач. В некоторых вариантах выполнения группа может быть спроектирована таким образом, чтобы каждая конструкция фильтрующего элемента 12 соответствовала только одной конструкции центральной трубки группы, и каждая конструкция центральной трубки группы соответствовала только одной конструкции фильтрующего элемента 12 группы. Как вариант, группа может быть спроектирована с группами компонентов, которые соответствуют друг другу. Например, группа может быть спроектирована с фильтрующими элементами 12, сгруппированными по осевой длине и сконфигурированными таким образом, чтобы любой фильтрующий элемент 12 заданной длины сопрягался с любой центральной трубкой 18, длина которой соответствует этим фильтрующим элементам. Разумеется, для группирования совместимых компонентов заданной группы могут использоваться разные способы.
Фильтр 10 в сборе и его компоненты не ограничиваются конфигурациями, показанными на чертежах. Фильтр 10 в сборе может включать направляющие конструкции 40, 42 для сопряжения фильтрующего элемента с другими участками фильтра 10 в сборе в различных конфигурациях фильтра 10 в сборе. Например, вместо или в добавление к направляющей конструкции 42, показанной на центральной трубке 18, фильтр 10 в сборе может включать в себя дополнительную направляющую конструкцию 42, образованную на головке 16 и/или корпусе 20. Кроме того, конфигурация других особенностей фильтра 10 в сборе может отличаться от конфигурации, показанной на чертежах. Например, центральная трубка 18 может быть встроена в фильтрующий элемент 12.
Промышленная применимость
Фильтр 10 в сборе и фильтрующий элемент 12 могут использоваться в любом возможном применении, где требуется фильтрация среды. Описанные варианты выполнения фильтра 10 в сборе и фильтрующего элемента 12 могут обеспечивать определенные преимущества. Например, как описано выше, направляющие конструкции 40, 42 фильтрующего элемента 12 и другие компоненты фильтра 10 в сборе могут облегчать сборку системы. Кроме того, как указано выше, конфигурация направляющей конструкции 40 фильтрующего элемента 12 с некруглой и/или асимметричной геометрической формой может обеспечивать, заданный фильтрующий элемент 12 можно будет собрать только с компонентами с направляющей конструкцией 42, имеющей совместимую геометрию. Этот отличительный признак может использоваться для предотвращения установки ненадлежащих фильтрующих элементов 12 в фильтр 10 в сборе.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что могут быть реализованы различные модификации и изменения описанной системы и способов без отклонения от объема изобретения. Другие варианты выполнения описанной системы и способов станут понятными специалисту в данной области техники из описания и практического использования описанной здесь системы и способов. Подразумевается, что описание и примеры должны рассматриваться только как пояснительные и соответствующие объему изобретения, определенному в приведенной формуле изобретения, и их эквивалентам.