КАНИСТРОВАЯ СИСТЕМА ФИЛЬТРАЦИИ СО СТОКОМ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИМ С ФИЛЬТРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ
CANISTER FILTRATION SYSTEM WITH DRAIN INTERACTING WITH FILTERING ELEMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области систем фильтрации, в частности, к области канистровых систем фильтрации текучих сред, таких как смазочное масло или жидкие виды топлива, у которой имеются стоки для слива текучей среды из канистры.
Уровень техники
Канистровые системы фильтрации широко используют сегодня в таком оборудовании, как двигатели внутреннего сгорания, в строительном и горнодобывающем оборудовании и во многих других типах промышленного оборудования. Их используют для отфильтровывания загрязнений из текучих сред в топливных системах, смазочных системах, в системах гидравлических приводов, в гидравлических управляющих системах, в системах трансмиссии, системах впуска воздуха двигателей и т.п.
Канистровая система фильтрации обычно включает в себя основание, которое часто присоединено к оборудованию, канистру (также иногда называемую корпусом, чашкой, банкой или оболочкой) и фильтрующий элемент, который расположен внутри канистры с возможностью извлечения. После размещения фильтрующего элемента внутри канистры, канистру присоединяют к основанию с помощью резьбового соединения или другого средства закрепления, чтобы образовать герметичную камеру вокруг фильтрующего элемента. Канистра, основание и фильтрующий элемент взаимодействуют, чтобы образовать каналы для текучей среды, по которым текучую среду направляют через фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент содержит фильтрующий материал, который улавливает и собирает загрязнения по мере того, как текучая среда проходит через него. Захваченные загрязнения могут включать в себя грязь, воду, сажу, золу, металлические частицы и другие вредные инородные частицы.
В конечном счете, эти загрязнения забивают фильтрующий материал и снижают его эффективность. Либо с течением времени могут развиться другие условия, которые также снижают эффективность фильтрующего материала при устранении загрязнений. Когда это происходит, фильтрующий элемент необходимо заменить (или, возможно, почистить, но это в большинстве случаев применения непрактично). Но заменять надо только фильтрующий элемент, в то время как канистра, основание и другие компоненты используют снова. Фильтрующий элемент спроектирован так, чтобы его можно было удобно заменять, и расположен в доступном месте. Фильтрующий элемент может быть заменен по запросу, т.е. если фильтр забивается и требует замены, или периодически, в соответствии с расписанием периодического обслуживания, установленного для конкретного применения.
Канистровые системы фильтрации могут иметь много преимуществ перед другими системами фильтрации, такими как навинчиваемые фильтры. Например, канистровая система фильтрации может быть сравнительно недорого оборудована стоком. Чтобы избежать разлива, технический специалист может пожелать удалить текучую среду из канистры постепенно управляемым образом перед отсоединением канистры, чтобы заменить фильтрующий элемент. Сток облегчает удаление текучей среды, находящейся внутри канистры. При некоторых обстоятельствах текучая среда может пролиться, если предварительно, до отсоединения канистры от основания, не была удалена из канистры. Обычно сток встроен в канистру. Так как сток в канистровой системе фильтрации, в общем, увеличивает только стоимость канистры, которую используют повторно и покупают только один раз, и в целом, не увеличивает стоимость фильтрующего элемента, который часто меняют и покупают много раз, то дополнительные издержки от введения в конструкцию стока не увеличивают значительно общие эксплуатационные расходы владельца оборудования.
В патентном документе US 6,814,243, выданном 09.11.2004 г., раскрыт пример известной из уровня техники канистровой системы фильтрации, в которой в канистру встроен сток. На фиг. 1 данного патентного документа показана канистра 14 со встроенным стоком (сток не обозначен ссылочной позицией, но показан встроенным в нижнюю часть канистры 14 на фиг. 1, при этом он показан в закрытом положении).
В патентном документе US 6,814,243 также раскрыт пример другого, все в большей степени важного признака канистровых систем фильтрации. Конструкция системы фильтрации, описанной в указанном документе, делает невозможной установку канистры на основание, без предварительной правильной установки фильтрующего элемента в канистру. Это предотвращает, например, случайную или намеренную работу машины при отсутствии на месте фильтрующего элемента. Так как компоненты, такие как топливные насосы, топливные инжекторы, гидравлические насосы, клапаны, подшипники, двигатели и т.д. становятся более дорогими, более высокотехнологичными и производятся при более жестких допусках и спецификациях, то чрезвычайно важно защитить эти компоненты от загрязнений. Загрязнения могут привести к преждевременному износу или даже выходу из строя, и задача усложняется, если у компонента жесткие допуски между частями, или он очень дорогой. Таким образом, в некоторых случаях применения может быть предпочтительно гарантировать, что технический специалист не попытается случайно или умышленно запустить машину, не установив подходящий фильтрующий элемент на место.
Тем не менее, в то время как в некоторых случаях применения система фильтрации согласно документу US 6,814,243 функционирует хорошо, она может обладать несколькими недостатками, или может не подходить для других применений. Например, система фильтрации согласно документу US 6,814,243 может не подходить для тех случае применения, в которых текучая среда в канистре находится под высоким давлением. Так как соединение канистры с основанием производят через фильтрующий элемент, то сила высокого давления в канистре действует через фильтрующий элемент, который в некоторых применениях может быть недостаточно прочным для давлений. Помимо этого, уплотнительное кольцо между канистрой и основанием не предназначено для выдерживания высокого давления внутри канистры.
Наличие резьбы в центральной трубке фильтрующего элемента может быть в некоторых обстоятельствах недостатком. Резьба в центральной трубке, используемая для соединения фильтрующего элемента и канистры с основанием, расположена в канале, через который из системы выходит чистая текучая среда. Резьба в канале для чистой текучей среды может способствовать загрязнению.
Кроме того, канистра системы, описанной в патентном документе US 6,814,243, для некоторых применений может быть сравнительно сложной и дорогой в изготовлении. Соединительная конструкция, встроенная в нижнюю часть канистры, может добавить слишком много издержек для некоторых применений.
Из-за этих недостатков необходима другая конструкция канистрового фильтра, которая все еще позволяет предотвратить случайное или намеренное использование системы фильтрации без установленного фильтрующего элемента, но также не имеет некоторых или всех недостатков, имеющихся в системе согласно документу US 6,814,243.
Раскрытие изобретения
Фильтрующий элемент, описанный в настоящем документе, включает в себя центральную трубку, образующую центральный резервуар и включающую в себя внутреннюю боковую стенку. Фильтрующий элемент дополнительно включает в себя торцевую пластину и карман, образующий проход, выступающий из торцевой пластины в центральный резервуар. Карман включает в себя внутреннюю стенку, внешнюю стенку и ряд выступов, выступающих от внешней стенки кармана по направлению к внутренней боковой стенке центральной трубки.
Другой фильтрующий элемент, описанный в настоящем документе, включает в себя центральную трубку, образующую центральный резервуар, первую торцевую пластину, уплотнитель, выполненный по окружности вокруг первой торцевой пластины, причем уплотнитель выполнен так, чтобы прижиматься к канистре. Фильтрующий элемент дополнительно включает в себя вторую торцевую пластину, расположенную напротив первой торцевой пластины, и карман, образующий проход, выступающий от второй торцевой пластины в центральный резервуар. Карман включает в себя внутреннюю стенку, имеющую резьбу, выполненную так, чтобы прижимать уплотнитель к канистре при ввинчивании стока.
Система фильтрации, описанная в настоящем документе, включает в себя фильтрующий элемент, включающий в себя карман. Система фильтрации дополнительно включает в себя сток, включающий в себя среднюю часть, имеющую ограничитель, и конечную часть, предназначенную для вставки в карман фильтрующего элемента.
Другая система фильтрации, описанная в настоящем документе, включает в себя канистру, включающую в себя открытый конец и закрытый конец, сток с резьбой, который ввинчивают в закрытый конец канистры, и фильтрующий элемент, содержащий центральную трубку, образующую центральный резервуар. Фильтрующий элемент дополнительно включает в себя первую торцевую пластину, уплотнитель, выполненный по окружности вокруг первой торцевой пластины, вторую торцевую пластину, расположенную напротив первой торцевой пластины, и карман, образующий проход, выступающий из второй торцевой пластины в центральный резервуар. Карман включает в себя внутреннюю стенку, имеющую резьбу, выполненную для взаимного контакта резьбой сток. У стока имеется закрытое положение, в котором резьба дренажного канала зацепляется с резьбой внутренней стенки, а уплотнитель контактирует с открытым концом канистры.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана канистровая система фильтрации, включающая в себя основание, канистру и фильтрующий элемент, вид в разрезе.
На фиг. 2 подробно показан сток 40, изображенный на фиг. 1, в закрытом положении.
На фиг. 3 - то же, в открытом положении.
На фиг. 4 показан фильтрующий элемент 30 со стоком 40 в закрытом положении согласно альтернативному варианту осуществления изобретения, вид в разрезе.
На фиг. 5 - то же, со стоком 40 в открытом положении.
На фиг. 6 показан угол, образованный между выступом 59 и внешней стенкой кармана 36, вид в разрезе в увеличенном масштабе.
Осуществление изобретения
Ниже приведено подробное описание типовых вариантов осуществления изобретения. Типовые варианты осуществления, описанные в этом документе и проиллюстрированные на чертежах, предназначены для того, чтобы изучить принципы изобретения, позволяя специалистам в данной области техники изготовить и использовать изобретение во многих различных условиях и для многих различных применений. Типовые варианты осуществления не должны рассматриваться в качестве ограничения объема патентной защиты. Объем патентной защиты должен определяться прилагаемой формулой изобретения, и предполагается, что он шире, чем отдельные варианты осуществления, описанные в этом документе.
На фиг. 1 показана канистровая система 1 фильтрации, содержащая основание, канистру 20 и фильтрующий элемент 30. Общая конструкция и использование канистровой системы фильтрации понятны специалистам в данной области техники. Таким образом, все подробности конструкции и использования канистровой системы 1 фильтрации не нуждаются в пояснении в этом документе. Канистровая система 1 фильтрации может быть использована для фильтрования текучих сред, таких как дизельное топливо или бензин или другие виды жидкого топлива, смазочное масло, гидравлическая жидкость для систем гидравлических приводов, трансмиссионная жидкость или, возможно, даже для впуска воздуха для двигателей. Канистровая система 1 фильтрации также может быть использована в качестве фильтра сепаратора топлива/воды. Канистровая система 1 фильтрации с признаками, описанными в этом документе, может быть адаптирована специалистами в данной области техники для многих различных назначений и для многих других приложений.
Основание 10 включает в себя впускной канал 11 для впуска текучей среды в канистровую систему 1 фильтрации и выпускной канал 12 для выпуска текучей среды из канистровой системы 1 фильтрации. Основание также включает в себя резьбу 13.
Канистра 20 включает в себя открытый конец 21 и закрытый конец 22. На открытом конце 21 расположена резьба 23 канистры, которая может входить в зацепление с резьбой 13 основания для крепления канистры 20 к основанию 10. Резьба представляет собой один пример крепежной конструкции, которая может содержаться на основании 10 и канистре 20, чтобы образовывать разъемное соединение. Специалистам в данной области техники понятно, что могут использоваться и другие крепежные конструкции.
Фильтрующий элемент 30 может иметь различные формы, чтобы подходить для конкретного случая применения. В показанном варианте осуществления фильтрующий элемент 30 подходит для фильтрования топлива или смазочного масла. Фильтрующий элемент 30 может включать в себя расположенный кольцеобразно фильтрующий материал 31, окружающий центральный резервуар, образованный центральной трубкой 32. Торцевые концы фильтрующего материала 31 закрыты торцевыми пластинами. Открытая торцевая пластина 33 образует торцевой открытый конец фильтрующего элемента 30. Открытая торцевая пластина 33 называется "открытой", потому что она включает в себя отверстие 35 для того, чтобы текучая среда могла проходить в выпускной канал 12 из центрального резервуара, образованного центральной трубкой 32. Закрытая торцевая пластина 34 образует торцевой закрытый конец фильтрующего элемента 30. Закрытая торцевая пластина 34 называется "закрытой", потому что она предотвращает вытекание нефильтрованной текучей среды в центральную трубку 32 из фильтрующего элемента 30 рядом с торцевым концом фильтрующего материала 31. Открытая торцевая пластина 33 и закрытая торцевая пластина 34 могут быть присоединены к центральной трубке 32 посредством сварки, склеивания и т.д.
Как вариант, некоторые или все из следующих элементов: центральная трубка 32, открытая торцевая пластина 33 и закрытая пластина 34, могут быть выполнены в виде единой конструкции.
Текучая среда, которую необходимо отфильтровать, поступает из впускного канала 11 и течет в кольцеобразную полость 28 между канистрой 20 и фильтрующим материалом 31. Затем, текучая среда поступает в фильтрующий материал 31 и проходит через него, после чего поступает в центральную трубку 32 через перфорацию, показанную на фиг. 1. Текучая среда выходит из центральной трубки 32 через открытую торцевую пластину 33 и отверстие 35 в выпускной канал 12. Открытая торцевая пластина 33 и закрытая торцевая пластина 34 помогают сформировать каналы для подачи текучей среды в и из фильтрующего материала 31, предотвращая вытекание какой-либо текучей среды, минуя фильтрующий материал 31, непосредственно в выпускной канал 12. К фильтрующему элементу 30 предпочтительно могут быть добавлены первый и второй кольцеобразные уплотнители 38 и 39, которые также помогают сформировать и герметизировать каналы для подачи текучей среды в и из фильтрующего элемента 30. Первый кольцеобразный уплотнитель 38 может быть выполнен на открытой торцевой пластине 33 вокруг отверстия 35 около торцевого открытого конца фильтрующего элемента 30, чтобы способствовать герметичному отделению впускного канала 11 от выпускного канала 12. Второй кольцеобразный уплотнитель 39, имеющий диаметр больше, чем у первого кольцеобразного уплотнителя 38, может быть выполнен по окружности вокруг открытой торцевой пластины 33, чтобы обеспечить изоляцию между канистрой 20 и основанием 10, или, другими словами, обеспечить изоляцию, чтобы предотвратить утечку текучей среды из впускного канала 11 через соединение между канистрой 20 и основанием 10. Первый и второй кольцеобразные уплотнители 38, 39 могут быть выполнены за одно целое с открытой торцевой пластиной 33 или прикреплены с помощью клея или другим способом, известным в данной области техники. Если первый и второй уплотнители 38, 39 выполнены за одно целое с открытой торцевой пластиной 33 или включены в нее, то при замене фильтрующего элемента через надлежащие промежутки времени гарантировано правильное расположение этих уплотнителей. В противном случае технический специалист может неправильно заменить уплотнители в соответствующие интервалы времени, что может привести к утечке из системы, или к утечке в рамках системы, позволяя нефильтрованной текучей среде миновать фильтрующий элемент 31, что приводит к загрязнению.
Как показано на фиг. 2 и 3, сток 40 проходит через закрытый конец 22 канистры 20. Сток 40 образует дренажный канал 41 для удаления текучей среды из канистры 20. Сток 40 является вытянутым и включает в себя впускной конец 42 и выпускной конец 43, соединенные друг с другом дренажным каналом 41. Впускной конец 42 расположен внутри канистры 20. Выпускной конец 43 расположен снаружи канистры 20. Сток 40 может находиться в закрытом положении и в открытом положении. В закрытом положении, показанном на фиг. 2, текучая среда не может течь через дренажный канал 41. В открытом положении, показанном на фиг. 3, текучая среда может протекать из впускного конца 42 через дренажный канал 41 и вытекать через выпускной конец 43. Сток 40 может быть адаптирован для многих различных случаев применения. Показанный вариант осуществления представляет только одну типовую конфигурацию стока 40.
Канистра 20 включает в себя бобышку 24 стока на закрытом конце 22. Бобышка 24 выступает наружу от закрытого конца 22 и может включать в себя поверхности, которые позволят инструменту, такому как регулируемый рожковый гаечный ключ, зацеплять бобышку 24 и поворачивать канистру 20. Бобышка 24 образует отверстие 25. Сток 40 расположен в отверстии 25 и может скользить вдоль его оси и поворачиваться в нем. Вокруг внешней части стока 40 выполнена канавка 44 уплотнительного кольца, а уплотнительное кольцо расположено в ней. Как вариант, канавка уплотнительного кольца может быть образована на стенке отверстия 25. Уплотнительное кольцо предотвращает утечку текучей среды из канистры 20 через отверстие 25 из пространства между стоком 40 и бобышкой 24 стока.
Сток 40 может взаимодействовать с фильтрующим элементом 30, чтобы образовывать разъемное зацепление с фильтрующим элементом 30 и разъемное уплотнение с фильтрующим элементом 30, когда сток 40 находится в закрытом положении. В показанном варианте осуществления сток 40 образует разъемное зацепление с фильтрующим элементом 30 посредством соединительной конструкции, которая включает в себя разъемное резьбовое соединение. Закрытая торцевая пластина 34 образует карман 36, в котором выполнена резьба 37. Резьба 37 образована на внутренней поверхности кармана 36. Соответствующая резьба 45 может быть выполнена возле впускного конца 42 стока 40. Сток 40 может быть соединен с фильтрующим элементом 30 путем сцепления вместе резьбы 37 и 45. Резьба представляет собой один пример крепежной конструкции, которая может содержаться на фильтрующем элементе 30 и стоке 40, чтобы образовывать съемное соединение. Специалистам в данной области техники понятно, что для получения конкретных преимуществ в отдельных случаях применения могут использоваться другие известные крепежные конструкции.
Когда сток 40 находится в закрытом положении, в котором он разъемно соединен с фильтрующим элементом 30, он образует разъемное уплотнение с фильтрующим элементом 30 так, что текучая среда практически не может попасть во впускной конец 42 стока 40. Разъемное уплотнение образовано посредством уплотнительной конструкции, которая в показанном варианте осуществления включает в себя впускное отверстие 46, проходящее между дренажным каналом 41 и радиальной внешней поверхностью впускного конца 42, и карман 36, который принимает впускное отверстие 46, когда сток 40 закупорен. При помещении стока 40 в закрытое положение впускное отверстие 46 передвигают в карман 36, блокируя впускное отверстие 46, так что текучая среда практически не может в него попасть. Дополнительно, на стоке 40 может быть выполнена канавка 47 уплотнительного кольца, и уплотнительное кольцо расположено в ней. Это уплотнительное кольцо может обеспечить дополнительную защиту от протекания текучей среды из пространства между стоком 40 и карманом 36 и попадания ее во впускное отверстие 46. Вместо размещения уплотнительного кольца в кармане 36, уплотнительное кольцо также может быть размещено между стоком 40 и другим участком закрытой торцевой пластины 34, а также уплотнительное кольцо может быть размещено в канавке, выполненной на закрытой торцевой пластине 34, а не на стоке 40. При перемещении стока 40 в закрытое положение, когда он проникает в карман 36, захваченной туда текучей среде может потребоваться путь для выхода. Этот путь может быть обеспечен, если дренажный канал 41 будет открытым через торцевой открытый конец 42 стока 40.
Карман 36 включает в себя открытый конец 36а, гладкий участок 36b, участок 36с с резьбой и закрытый конец 36d. Закрытый конец 36d гарантирует, что текучая среда не сможет протечь из центральной трубки 32 в карман 36 и впускное отверстие 46, и наоборот. Резьба 37 выполнена на участке 36с с резьбой. Гладкий участок 36b может выступать как часть уплотнительной конструкции, плотно подходя к поверхностям стока 40, чтобы предотвратить поступление текучей среды между ними и протекание ее из открытого конца 36а во впускное отверстие 46. Гладкий участок 36b также может образовывать поверхность, к которой может примыкать уплотнительное кольцо в канавке 47 уплотнительного кольца, чтобы обеспечить дополнительную защиту от протекания текучей среды. Чтобы сохранить гладкость поверхности гладкого участка 36b, диаметр этого участка может быть больше, чем наружный диаметр резьбы 37, образуя выступ 36е между гладким участком 36b и участком 36 с с резьбой. Больший диаметр гладкого участка 36b будет способствовать предотвращению повреждения резьбой 45 стока 40 гладкой поверхности, используемой для уплотнения.
Когда сток 40 находится в открытом положении, он, по меньшей мере, частично отходит от фильтрующего элемента 30, а впускное отверстие 46 открыто, так что текучая среда может течь в дренажный канал 41. В показанном варианте осуществления с резьбовым соединением перемещение стока 40 в открытое положение требует его поворота, чтобы разъединить резьбу 37 и 45. Когда резьбы 37 и 45 разъединяют, впускной конец 42 выходит из кармана 36, открывая впускное отверстие 46. Вместе эти признаки гарантируют, что текучая среда не может попасть во впускной конец 42 стока 40, за исключением случая, когда впускное отверстие 46 выведено из кармана 36, освобождая гладкий участок 36b и открытый конец 36а. Тогда текучая среда может свободно течь из канистры 20 через впускное отверстие 46 по дренажному каналу 41 и выходить через выпускной конец 43 стока 40.
Резьба 37 и карман 36 на фильтрующем элементе 30 не обязательно должны быть выполнены в закрытой торцевой пластине 34. Резьба 37 и карман 36 также могут быть выполнены как часть центральной трубки 32 или какой-либо другой части фильтрующего элемента 30, что очевидно для специалистов в данной области техники.
Другие признаки и конструкции могут быть использованы для обеспечения взаимодействия между стоком 40 и фильтрующим элементом 30 для того, чтобы текучая среда не могла протечь через сток 40, если он находится в закрытом положении, а если сток 40 находится в открытом положении, то текучая среда могла бы протечь через него. Например, фильтрующий элемент 30 и сток 40 могли бы быть сконструированы так, чтобы сток 40 образовывал разъемное уплотнение с фильтрующим элементом 30 для закрытия стока 40, но при этом они могут быть не соединены разъемно. Вместо этого, в качестве примера, фильтрующий элемент 30 и сток могут быть независимо соединены с канистрой 20, и перемещение стока 40 в закрытое положение включало бы в себя перемещение стока 40 вверх, чтобы образовать разъемное уплотнение с фильтрующим элементом 30, но не соединяясь с ним разъемно.
Разъемное соединение и разъемное уплотнение между стоком 40 и фильтрующим элементом 30 имеет несколько преимуществ. Во-первых, соединение и/или уплотнение гарантирует, что фильтрующий элемент 30 размещен внутри канистры 20 до того, как систему можно будет использовать. Технический специалист не сможет случайно или намеренно собрать систему без фильтрующего элемента 30, потому что нельзя будет закрыть сток 40. Гарантия наличия фильтрующего элемента 30 помогает гарантировать, что текучая среда будет надлежащим образом отфильтрована.
При отсутствии резьбового соединения в канале для чистой текучей среды из центральной трубки 32 в выпускной канал 12 снижается вероятность загрязнения. Резьбовые соединения в канале для чистой, отфильтрованной текучей среды рассматриваются как потенциальный источник загрязнения. Когда резьба нарезана или выполнена другим способом на металлическом компоненте, или даже на пластиковом компоненте, зачастую на резьбе остается небольшое количество инородных частиц. При осуществлении резьбового соединения инородные частицы могут быть удалены при навинчивании, а затем, они свободно могут попасть в канал для чистой текучей среды, что приведет к загрязнению последующих компонентов. Таким образом, отсутствие резьбы в канале для чистой текучей среды устраняет этот потенциальный источник загрязнения.
Наличие резьбы на фильтрующем элементе 30 обеспечивает удобство для ремонта резьбового соединения, в случае насечки или какого-либо повреждения резьбы. Если резьбовое соединение образовано между канистрой 20 и стоком 40 (как в некоторых известных из уровня техники системах), то, в случае насечки или какого-либо другого повреждения резьбы, должна быть заменена либо канистра 20, либо сток 40, или и то и другое. Если резьба 37, выполненная на фильтрующем элементе 30, образована из пластика, в то время как резьба 45, выполненная на стоке 40, образована из более твердого материала (возможно алюминия или другого металла), то при насечке резьбы 37 и 45, скорее всего, будет повреждена только резьба 37. Резьбу 37 легко заменить, выполнив замену фильтрующего элемента 30. Наконец, соединение между стоком 40 и фильтрующим элементом 30 образует средство для надежного удержания фильтрующего элемента 30 внутри канистры 20.
Удерживание фильтрующего элемента 30 внутри канистры 20 может иметь некоторые преимущества при установке и замене фильтрующего элемента 30. Например, технический специалист может перевернуть канистру 20 вверх ногами, чтобы вылить из нее оставшуюся текучую среду, и при этом фильтрующий элемент 30 не выпадет. Также, фильтрующий элемент 30 может быть удержан в правильном положении внутри канистры 20, так что, когда канистру 20 присоединяют к основанию 10, фильтрующий элемент 30 будет правильно соединяться с элементами основания 10.
В некоторых случаях применения также могут быть реализованы другие преимущества. В некоторых случаях применения изготовление канистры 20 может быть упрощено, потому что на канистре не нужна никакая конструкция для сцепления со стоком (например, резьба).
Головка 50 стока облегчает поворот стока 40 для перевода его между закрытым и открытым положениями. Как вариант, головка 50 стока может быть размещена вокруг стока 40 снаружи канистры 20. Головка 50 стока включает в себя шлицы 51, которые стыкуются со шлицами 48, выполненными снаружи стока 40. Шлицы 51, 48 позволяют головке 50 стока перемещаться относительно стока 40 вдоль оси (вдоль оси, параллельной оси вращения стока 40), но связывают их вращательно. Поворот головки 50 стока обуславливает соответствующее вращение стока 40.
К тому же, головка 50 стока включает в себя криволинейные поверхности 52, которые сцепляются с взаимными криволинейными поверхностями 26 на бобышке 24 стока. Пружина 53 действует между стоком 40 и головкой 50 стока, прижимая криволинейные поверхности 52 к криволинейным поверхностям 26. Когда криволинейные поверхности 52 и 26 сцепляются друг с другом, они позволяют головке 50 стока вращаться относительно канистры 20 только в одном направлении. Криволинейные поверхности 52 и 26 могут быть сформированы так, чтобы допускать вращение головки 50 стока и стока 40 в направлении закрытого положения (по часовой стрелке на показанном варианте осуществления), но не дают стоку 40 вращаться в противоположном направлении в сторону открытого положения, пока криволинейные поверхности 52 и 26 не будут разъединены. Они могут быть разъединены путем оттягивания головки 50 стока против направления воздействия пружины 53 и разделения двух криволинейных поверхностей 52, 26. В связи с наличием на них кулачков, криволинейные поверхности 52, 26 допускают относительное вращение в одном направлении, причем кулачки могут скользить друг по другу в одном направлении. Криволинейные поверхности 52, 26 не допускают относительного вращения в другом направлении в связи с наличием положительных тормозящих поверхностей, которые зацепляются или сталкиваются.
Как вариант, пружина 27 может действовать между стоком 40 и канистрой 20. Пружина 27 смещает сток 40 в канистру 20. Это может дать преимущество при вставке и удалении фильтрующего элемента 30. Например, при взаимодействии с головкой 50 стока сдвиг стока 40 вверх приводит к тому, что криволинейные поверхности 52, 26 зацепляются и временно блокируют вращение стока 40 в одном направлении. При наличии пружины 27, расположенной так, как показано на фигурах, и криволинейных поверхностей 52, 26, технический специалист может просто установить сменный фильтрующий элемент 30, удерживая канистру 20 одной рукой и поворачивая фильтрующий элемент 30 другой рукой, чтобы зацепить фильтрующий элемент 30 со стоком 40.
Канистровая система 1 фильтрации может быть собрана путем изначального расположения фильтрующего элемента 30 внутри канистры 20. Канистра 20 включает в себя открытый конец 21, через который может проходить фильтрующий элемент 30, и закрытый конец 22. Затем, сток 40 соединяют с фильтрующим элементом 30. Сток 40 проходит через отверстие 25 в канистре 20, при этом впускной конец 42 выступает внутрь канистры 20, чтобы соединиться с фильтрующим элементом 30. Предпочтительно, чтобы сначала, перед тем, как канистра 20 будет окончательно присоединена к основанию 10 для завершения сборки, фильтрующий элемент 30 и сток 40 полностью соединились, при этом сток одновременно перемещают в закрытое положение.
Если первый и второй кольцевые уплотнители 38 и 39 (см. фиг. 1) выполнены за одно целое с фильтрующим элементом 30 или присоединены к нему, то многие поверхности и уплотнители, обеспечивающие функцию герметизации в системе 1, будут заменены при замене фильтрующего элемента 30. Это способствует гарантированию того, что система 1 будет должным образом функционировать в течение срока службы.
На фиг. 4 и 5 показан альтернативный вариант выполнения закрытой торцевой пластины 34 фильтрующего элемента 30 и стока 40. На фиг. 4 показан альтернативный вариант осуществления, когда сток 40 находится в закрытом положении в кармане 36, расположенном в закрытой торцевой пластине 34 фильтрующего элемента 30. На фиг. 5 показан альтернативный вариант осуществления, когда сток 40 находится в открытом положении, а впускное отверстие 46 в целом находится за пределами кармана 36 фильтрующего элемента 30.
Карман 36 образует проход 54, выступающий из закрытой торцевой пластины 34 в центральный резервуар 55 центральной трубки 32. У кармана 36 имеется внутренняя стенка 56 и внешняя стенка 57. Резьба 37 может быть выполнена на поверхности внутренней стенки 56 кармана 36. Резьба 37 предназначена для того, чтобы прижать второй кольцеобразный уплотнитель 39 фильтрующего элемента 30 к открытому концу 21 канистры 20 при ввинчивании стока 40.
На стоке 40 может быть выполнена канавка 47, а уплотнитель 58 может быть расположен в ней. В некоторых вариантах осуществления уплотнитель 58 может представлять собой уплотнительное кольцо. Это уплотнительное кольцо 58 может обеспечивать дополнительную защиту от протекания текучей среды во впускное отверстие 46. Вместо размещения уплотнительного кольца 58 в кармане 36, уплотнительное кольцо 58 также может быть размещено между стоком 40 и другим участком закрытой торцевой пластины 34, кроме того уплотнительное кольцо 58 может быть размещено в канавке, выполненной на закрытой торцевой пластине 34, а не на стоке 40. При перемещении стока 40 в закрытое положение, когда он проникает в карман 36, захваченной туда текучей среде может потребоваться путь для выхода. Этот путь может быть обеспечен, если дренажный канал 41 будет открытым через торцевой открытый конец 42 стока 40.
Карман 36 может включать в себя ряд выступов 59, соединенных с внешней стенкой 57 кармана 36 и выступающих от внешней стенки 57 в сторону внутренней боковой стенки 62 центральной трубки 32. Выступы 59 могут иметь любую форму, выступающую от внешней стенки 57 кармана 36. У выступов 59 имеется скругленное плечо 60 и внешняя грань 61, которая, в общем, примыкает к внутренней боковой стенке 62 центральной трубки 32. Внешняя грань 61 может быть в целом параллельной внутренней боковой стенке 62 центральной трубки 32, но не ограничена параллельной конструкцией.
На фиг. 6 показан увеличенный вид участка одного из выступов 59 и внешней стенки 57 кармана 36. Как показано на фиг. 6, выступ 59 в целом может образовывать угол α с внешней стенкой 57 кармана 36. В некоторых вариантах осуществления угол α может быть прямым углом или тупым углом.
Как лучше видно на фиг. 5, выступы 59 могут иметь такие размеры, что высота 63 каждого из выступов меньше примерно половины длины 64 кармана 36. Как вариант, высота 63 выступа может быть больше или равной примерно половине длины 64 кармана 36. Для выступов 59 может использоваться множество других форм и размеров и их сочетаний. Выступы 59 могут быть присоединены или прикреплены к внешней стенке 57 кармана 36. Как вариант, выступы 59 могут быть выполнены за одно целое с внешней стенкой 57 или с закрытой торцевой пластиной 34 фильтрующего элемента 30. Количество выступов 59 и расстояние между ними на внешней стенке 57 может изменяться, так же как и месторасположение выступов 59 вдоль длины внешней стенки 57. Например, выступы 59 могут быть размещены на внешней стенке 57 ближе к верхней части кармана 36, чем к нижней части кармана 36.
Выступы 59 могут обеспечивать повышенную структурную опору и стабильность карману при использовании в системе фильтрации. При этом выступы 59 могут снижать деформацию кармана 36 и прохода 54, которая может возникнуть при использовании в применениях, использующих высокое давление, или которая может возникнуть в течение времени в связи с обычным износом.
Снижение такой деформации также минимизирует снижение эффективности уплотнения между стоком 40 и карманом 36, проявляющееся из-за деформации кармана 36. Такое снижение может привести к протечке закрытого стока или заклиниванию стока 40 в кармане 36, когда механик пытается открыть сток 40, чтобы сменить фильтр. Если сток 40 зажат таким образом, то механики зачастую пытаются применить силу, чтобы освободить уплотнение между стоком 40 и карманом 36; это может привести к растрескиванию или обламыванию стока 40.
Выступы 59 также могут снизить протечку фильтрующего элемента 30, способствуя правильному выравниванию центральной трубки 32 и фильтрующего материала 31 на закрытой торцевой пластине 34 при сборке. Во время сборки центральная трубка 32 может быть выровнена на закрытой торцевой пластине 34 путем сдвига центральной трубки 32 вдоль выступов 59. Плечи 60 выступов 59 направляют изначальное размещение и перемещение центральной трубки 32 по внешним граням 61 выступов или рядом с ними. Плечи 60 выступов обеспечивают плавное выравнивание центральной трубки 32 на выступах 59. Как обсуждалось выше, в одном варианте осуществления у каждого выступа 59 имеется скругленное плечо 60. В других вариантах осуществления выступы 59 могут обладать другой геометрией, например, могут иметь клиновидные, косые или скошенные плечи 60.
Закрытая торцевая пластина 34 может содержать выступ по окружности и ряд ребер 66. Выступ 65 может быть соединен или выполнен за одно целое с закрытой торцевой пластиной 34. Ребра 66 могут быть расположены на внешней поверхности 69 выступа 65. Высота 67 каждого из ребер 66 может меняться относительно выступа 65. Высота 67 ребра может быть примерно такой же, меньше или больше, чем высота выступа 65. Ребра 66 могут выступать наружу от выступа 65 и могут образовывать каналы 68 на внешней поверхности 69 выступа 65. По этим каналам 68 может течь текучая среда из промежутка 73 между фильтрующим элементом 30 и канистрой 20 в резервуар 70 канистры для удаления через сток 40. Ребра 66 также могут способствовать оптимальному расположению фильтрующего элемента 30 в канистре 20 и стеканию текучей среды в резервуар 70. Форма, количество ребер 66 и расстояние между ними могут изменяться. В одном описанном варианте осуществления ребра 66 представляют собой вытянутые приподнятые гребни. Может использоваться другая подходящая геометрия, которая способствует точному выравниванию фильтрующего элемента 30 в канистре 20 и образует канал поперек выступа 65. Высота 67 ребра в некоторых вариантах осуществления может быть больше половины высоты 63 каждого из выступов 59, а в других вариантах осуществления высота 67 ребра может быть меньше или равна высоте 63 выступа.
Сток 40 включает в себя среднюю часть 76 и конечную часть 77. Конечная часть 77 стока 40 предназначена для вставки в карман 36 фильтрующего элемента 30. Средняя часть 76 стока 40 может включать в себя ограничитель 71. Ограничитель 71 может представлять собой фланец или другую конструкцию, выступающую от средней части 76 стока 40 на большее радиальное расстояние, чем радиальное расстояние между средней частью 76 стока 40 и периферией открытого конца 36а кармана 36. Ограничитель 71 расположен между нижней поверхностью 72 закрытой торцевой пластины 34 и нижней внутренней поверхностью 74 канистры 20 и упирается в нижнюю поверхность 72 закрытой торцевой пластины 34. Более конкретно, когда сток 40 находится в закрытом положении, ограничитель 71 примыкает к нижней поверхности 72 закрытой торцевой пластины 34, конечная часть 44 стока 40 не касается закрытого конца 36d кармана 36, а закрытая торцевая пластина 34 не касается закрытого конца 22 канистры 20, включая ее нижнюю внутреннюю поверхность 74. Далее, когда канистра 20 и основание 10 полностью закрыты, а сток 40 полностью введен в карман, ограничитель 71 может способствовать предотвращению чрезмерного затягивания стока 40, обеспечивая останавливающее сопротивление. Ограничитель 71 также может стабилизировать сток 40 в кармане 36 в применениях, использующих высокое давление.
Фильтрующий элемент 30 может быть собран путем окружения центральной трубки 32 фильтрующим материалом 31 и путем размещения нижнего конца 75 центральной трубки 32 над выступами 59. Затем, центральную трубку 32 сдвигают вдоль длины выступов 59 до тех пор, пока нижний конец центральной трубки 32 не соприкоснется с закрытой торцевой пластиной 34, а карман 36 не войдет в центральную трубку 32. Открытую торцевую пластину 33 располагают на фильтрующем материале 31 и внутри центральной трубки 32, пока открытая торцевая пластина 33 не упрется в верхний конец центральной трубки 32, при этом образуется проток из центральной трубки 32 через открытую торцевую пластину 33 за пределы открытой торцевой пластины 33.
Промышленная применимость
Канистровая система 1 фильтрации может быть использована для того, чтобы отфильтровывать загрязнения из жидких систем, включающих в себя топливные системы, смазочные системы, системы гидравлических приводов, гидравлические управляющие системы, системы трансмиссии, системы впуска воздуха двигателей и т.п., при этом позволяя удобно сливать текучую среду с использованием стока 40. В силу устройства стока 40 с фильтрующим элементом 30, технический специалист не может случайно или намеренно использовать систему 1, пока фильтрующий элемент 30 не будет установлен на место. Такое функциональное ограничение способствует защите компонентов, которые чувствительны к загрязнениям.