CN102958581B - 具有对预先清理性能、密封及结构支承进行改进的特征的过滤单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是运用了可替换过滤单元的过滤器组件系统。该过滤单元可以包括斜面和套筒，该斜面和套筒用于在该过滤单元被安装进该过滤器组件时及空气被吸入该系统中时改变进入的空气的方向。该过滤单元和组件系统可以运用协作的构件，该协作的构件相互配合以实现以下至少一个：a)对在该系统中装设该过滤单元进行定位和允许；和b)只允许在该系统内装设经授权的过滤单元。

Description

具有对预先清理性能、密封及结构支承进行改进的特征的过滤单元

技术领域

本发明的领域涉及过滤器组件和系统。本发明的领域尤其涉及用于空气进气系统的过滤器组件。在本领域公知的是其包含的组件运用了环形过滤单元的过滤器组件。(参见，例如美国专利号7,993,422；7,981,183；7,976,601；7,959,703；7,931,725；RE42,174；7,879,125；7,828,870；RE41,713；7,799,108；7,789,926；7,753,982；7,740,678；7,662,216；7,648,546；7,625,419；D600,790；7,563,300；7,540,895；7,413,588；7,323,106；7,323,105；7,314,558；7,282,077；7,276,098；7,125,490；7,097,694；和6,902,598；以上专利的内容通过整体引用合并于此)。

背景技术

为了确保发动机的运转可靠、稳健，发动机必须要避开经由空气进气系统进入的污染物。在这一点上，过滤器组件系统运用过滤单元来从空气进气中去除污染物。为了改进过滤器组件的效率，人们期望能在过滤器组件的构件中并入预净设备的特征。过滤器组件中的又一问题是，对不正确定位的过滤单元或者未经授权的过滤单元进行安装或者试安装可能会给发动机带来不利影响。人们期望的是，在过滤器组件系统中并入特征，以减少或防止在过滤器组件系统中安装不正确定位的过滤单元或未经授权的过滤单元的情形发生。因此，文中所披露的是解决这些问题的预净特征和安装零件。

发明内容

本发明披露了可替换的过滤单元和过滤器组件，该过滤器组件包括用来装设该过滤单元的外壳腔室。过滤单元通常是环形，且包括过滤介质和设置在该过滤介质各末端的密封端盖。

在一些实施例中，过滤单元可以包括斜面，该斜面邻近该过滤单元的密封端盖，并可选地与该过滤单元的密封端盖成一体。斜面可以在套筒内，该套筒邻近该过滤单元的密封端盖，并可选地与该过滤单元的密封端盖成一体。外壳通常包括腔室，外壳还包括入口和出口，该入口用于将空气吸入该腔室，及该出口用于将空气排出该腔室。通常，该入口被径向设置在外壳上，及该出口被轴向设置在外壳上。外壳通常包括设置在各外壳腔室处的端盖。当该过滤单元被装设在该外壳腔室内时，该过滤单元的密封端盖通常会接触和密封住该外壳腔室的端盖。适当的密封件会包含表面密封件和径向密封件。另外，当该过滤单元被装设在该外壳腔室内时，该过滤单元的斜面通常会在入口处与该腔室对齐，可选地密封住该入口的边缘，并在空气经过该入口被吸入时，引导空气环绕该过滤介质并轴向地离开该入口。

在进一步的实施例中，该外壳腔室的端盖中的至少一个和该过滤单元的密封端盖中的至少一个包括第一和第二协作的构件，该第一和第二协作的构件彼此配合以实现以下至少一个：a)对在外壳内装设过滤单元进行定位和允许，例如，在其中将斜面的边缘定位成邻近该入口的边缘，并与该入口的边缘对齐，及可选地密封住该入口的边缘；b)只允许在外壳腔室内装设经授权的过滤单元，即包括第二协作的带键的构件以与外壳腔室的第一协作的带键的构件配合的过滤单元。适当的协作的带键的构件包含凸弦和凹弦，凸耳和狭槽，及锥形面。可选地，过滤单元的密封端盖可以是锥形的，例如，在该外壳腔室的出口端处起密封作用的密封端盖和外壳腔室的相应的端盖可以相应地是锥形，以密封住该单元的密封端盖的锥形面。

附图说明

图1绘示了本发明所述的过滤器组件的一实施例。

图2绘示了装设在外壳腔室的端盖内的过滤单元的实施例的视图。

图3绘示了装设在外壳腔室的端盖内的过滤单元的实施例的视图，为清楚起见未画出外壳腔室。

图4绘示了过滤单元的密封端盖的一实施例和外壳腔室的相应的并配合的端盖。

图5绘示了过滤单元的一实施例，该过滤单元具有带锥形面的密封端盖。

图6绘示了用于过滤单元的定位零件的实施例，外壳(未示出)包含凸耳和相应的狭槽、凸弦/凹弦，及内部径向密封件。

图7绘示了用于过滤单元的定位零件的实施例，外壳(未示出)包含凸耳和相应的狭槽、凸弦/凹弦，及内部径向密封件。

图8绘示了用于过滤单元的定位零件的一实施例，外壳(未示出)包含凸耳和相应的狭槽，及表面密封零件。

图9绘示了用于过滤单元的定位零件的一实施例，外壳(未示出)包含凸耳和相应的狭槽，及外部径向密封零件。

具体实施方式

本发明公开的是可替换的过滤单元和过滤器组件，该过滤器组件包括用于装设过滤单元的外壳腔体。在一些具体实施例中，过滤单元包含斜面，该斜面可选地存在在圆周套筒，该圆周套筒被设置在该过滤单元的一末端处。在其他实施例中，该过滤单元和组件可以运用带键的组件以对在外壳的腔室内装设过滤单元进行定位和允许，例如，将斜面定位成邻近该外壳腔室的入口的边缘，并仅允许在该外壳腔室内装设经授权的过滤单元。

本发明公开的过滤器组件可以包含圆柱形、大致圆柱形或者非圆柱形的构件(例如，圆柱形、大致圆柱形或者非圆柱形的过滤单元或者外壳腔室)。在一些实施例中，本发明公开的过滤器组件的构件是椭圆形、跑道形、长圆形或者其它闭环形状。

本发明公开的过滤器组件可以包含大致圆柱形的构件。如这里使用的，“大致圆柱形”的构件可以被定义为有圆形横截面的构件或者有非圆形截面的构件(例如，椭圆形横截面)，其中非圆形横截面的最大直径d_max和非圆形横截面的最小直径d_min遵循下列准则：

(d_max-d_min)/d_min≤20％.

在一实施例中，该过滤器组件包含的过滤单元引入了与该过滤单元一体的预净斜面，该预净斜面改进了预净效率并使维护间期达到最长。该斜面可以存在在圆周套筒上，该圆周套筒被设置在该过滤单元的末端并邻近该过滤单元的密封端盖。该斜面或套筒还可以在发生径向撞击时为该过滤单元提供结构支承，该径向撞击例如在维护期间，该过滤单元被掉落或者受到径向打击。通常，斜面与该外壳上的径向入口对齐或邻近，以引导进入的空气螺旋地环绕该过滤单元并轴向地离开该入口。可选地，该斜面可以密封住该入口的边缘。为了确保适当的安装定位，该过滤单元和外壳上的密封的几何形状都可以被设计成带有配合界面，以有助于或者确保该过滤单元的适当安装。

本发明公开的过滤单元可以包括斜面，该斜面能提高运用该过滤单元的过滤器组件系统中的预净效率。例如，本发明公开的过滤单元可以表现出提高了20％的预净效率。通过在该过滤单元加上斜面，不用向过滤器组件系统投入高昂成本也能获取改进的预净性能。

通常，对该外壳腔室内的该过滤单元的定位进行选择，是为了取得本文中所公开的预净效率的改进。可以经由存在于外壳上(例如，存在于外壳腔室上的端盖处)和过滤单元上(例如，以过滤单元的密封端盖形式存在)第一和第二协作的构件来获取人们期望的定位。该构件可以相互配合，例如，凸形和凹形构件，以实现以下至少一个：a)对在该外壳内装设该过滤单元进行定位和允许；b)只能允许在该外壳内装设经授权的过滤单元，即包括第二协作的带键的构件以与该外壳的第一协作的带键的构件配合的过滤单元。由此，协作的构件可以防止过滤单元被不适当地安装在外壳内。该协作的构件还可以防止安装上不正确尺寸的过滤单元，例如，其径向密封件的尺寸类似但不正确的过滤单元。

另外，该斜面或套筒可以为该过滤单元提供径向结构，并在该过滤单元的安装或拆卸期间保护其不受径向撞击带来的损坏。例如，径向撞击可能来自于该单元以某角度的坠落，或者来自于装船期间船载包裹的被挤压。在这些例子中，该斜面或套筒可以保护该过滤单元免受径向损坏。

在本发明公开的过滤器组件的一些实施例中，预净斜面或套筒构件可以被装在氨基甲酸乙酯内，以提供该过滤单元的结构件及改进运用该过滤单元的过滤器组件的预净效率。可替换地，该预净斜面或套筒可以是与由热塑性塑料制成的末端密封零件成一体的局部，并在其中嵌入有该过滤介质的末端。

该过滤单元的密封端盖的几何形状可以被设计成能在外壳腔室内与相应的几何形状面接，在该外壳腔室中装设有该过滤单元，以确保适当的过滤器安装/定位(例如，相应的几何形状存在在该外壳腔室的端盖上)。在进一步的实施例中，本发明公开的过滤器组件可以包括以下特征中的一项或更多项：(1)预净斜面或套筒构件与该组件成一体(例如，与该过滤单元成一体)；(2)斜面或套筒向该过滤单元提供径向结构支承；(3)在该过滤单元上的密封几何形状及在该外壳上的相应的配合的几何形状，用于防止不适当的安装或防止安装上未经授权的过滤单元；和(4)该过滤单元的开口末端上的锥形面及在外壳上的相应的锥形面，该两处的锥形面可以在维护期间有助于安装和拆卸该过滤单元。

现在参考附图，图1绘示了本发明所述的过滤器组件2的一实施例。该过滤器组件包含外壳腔室4，外壳腔室4具有入口6和出口16。可选地，该入口是径向入口，及该出口是轴向出口。该外壳腔室包含端盖8和10。如图1所示，一端盖10关闭，及一端盖8包含出口16或者说端盖8开启。过滤单元12被装设在外壳腔室4内并包含斜面14，斜面14与入口6对齐且引导流入的空气环绕过滤单元12。

图2绘示了装设在外壳腔室4的端盖8、10内的过滤单元12的一实施例的视图。如图3所示，入口6与斜面14对齐，斜面14沿箭头所示方向引导流入的空气环绕过滤单元12并轴向向上流动。图3中未示出外壳腔室4，以绘示内部的空气流动。

图4绘示了过滤单元12的密封端盖18的一实施例和外壳腔室的相应的并配合的端盖8，该外壳腔室具有出口16以排放空气。过滤单元12的密封端盖18包含内弦20、22，内弦20、22与在该外壳腔室的端盖8上的相应的内弦24、26配合，并在该外壳腔室内对过滤单元12进行定位，例如，使得斜面14与外壳腔室4的入口6对齐。由该内弦和密封端盖18形成的圆环的内边缘所界定的形状可以是任何形状(例如，诸如椭圆形、圆角矩形、跑道形等的非圆形，以有助于对该单元的适当定位)。

图5绘示了过滤单元12的一实施例，过滤单元12具有带锥形面30的密封端盖18。锥面30通常与外壳腔室的端盖上的相应的锥形面相配合(未示出)。

图6和图7绘示了用于在外壳腔室内定位过滤单元的定位零件的实施例。定位零件可以包括如图5所示的锥形面30和在该外壳腔室的端盖上的相应的锥形面(未示出)。定位零件还可以在过滤单元12的密封端盖8上进一步包含狭槽32，狭槽32与在该外壳腔室(未示出)的端盖上的相应的凸耳配合。应当理解的是，可预期反向配合方案，借此该过滤单元的密封端盖包含凸耳，该凸耳与该外壳腔室的端盖上的相应的狭槽配合。定位零件还可以在该密封端盖(图6b和图7b中的20、22)上进一步包含内部配合弦及在该外壳腔室(见图4)的端盖上进一步包含相应的并配合的弦。该密封端盖可以进一步包含内部径向密封件34、36，内部径向密封件34、36用于密封住该外壳腔室的端盖的出口16(见图4)。应当理解的是，该外壳的端盖可以进一步包含径向密封件，用于密封住该过滤单元的密封端盖。

该定位零件可以确保过滤单元被适当地装设在该外壳腔室内，以使得斜面14与该外壳腔室的入口对齐。如图6和7所示，斜面14可以如此处所描述的，存在在套筒40上。

图8绘示了过滤单元12的一实施例，过滤单元12具有密封端盖8，密封端盖8带有外部径向密封件42，外部径向密封件42用于密封住外壳腔室的端盖。图9绘示了过滤单元的一实施例，该过滤单元12具有密封端盖8，密封端盖8带有表面密封件44，表面密封件44用于密封住外壳腔室的端盖。应当理解的是，该外壳的端盖还可以进一步包含径向密封件和表面密封件，该径向密封件和表面密封件用于密封住该过滤单元的密封端盖。

在以上的描述中，为简洁、清晰和便于理解而使用了某些术语。因为这些术语用于说明的目的并且意欲进行广泛地解释，所以这些术语中并不包含超存在有技术需求的不必要的限制。在本发明中所说明的不同构造、系统和方法步骤可单独地使用或与其他构造、系统和方法步骤组合使用。可以预期的是，各种等同物、替换物和修改物是可能的。

Claims (25)

1.一种可替换的空气过滤单元，所述单元可安装在外壳腔室内，所述过滤单元包括过滤介质、设置于所述过滤介质各个末端处的密封端盖、及邻近密封端盖的斜面，所述密封端盖包括空气出口，其中，所述外壳腔室包括入口和出口，当所述过滤单元被装设在所述外壳腔室内时，所述斜面与所述入口对齐，而当空气经过所述入口被吸入及经过所述出口被排出时，所述斜面引导空气螺旋地环绕所述过滤单元并轴向地离开所述入口。

2.如权利要求1所述的单元，进一步包括套筒，所述套筒邻近所述密封端盖，所述斜面形成所述套筒的局部。

3.如权利要求1所述的单元，其中所述单元的形状是大致圆柱形并包括大致圆柱形的过滤介质。

4.如权利要求3所述的单元，其中所述外壳腔室的形状是大致圆柱形。

5.如权利要求4所述的单元，其中所述入口是径向入口及所述出口是轴向出口。

6.如权利要求1所述的单元，其中所述外壳腔室包括设置在所述外壳腔室各个末端处的端盖，及所述过滤单元的所述密封端盖接触并密封住所述外壳腔室的所述端盖。

7.如权利要求6所述的单元，其中所述过滤单元的所述密封端盖经由表面密封件接触并密封住所述外壳腔室的所述端盖，所述表面密封件被设置在所述过滤单元的所述密封端盖上或者被设置在所述外壳腔室的所述端盖上。

8.如权利要求6所述的单元，其中所述过滤单元的所述密封端盖经由径向密封件接触并密封住所述外壳腔室的所述端盖，所述径向密封件被设置在所述过滤单元的所述密封端盖上或者被设置在所述外壳腔室的所述端盖上。

9.如权利要求6所述的单元，其中所述过滤单元的所述密封端盖中的至少一个和所述外壳腔室的所述端盖中的至少一个包括第一协作的带键的构件和第二协作的带键的构件，所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件彼此配合以实现以下至少一个：a)对在所述外壳腔室内装设所述过滤单元进行定位和允许；和b)只允许在所述外壳腔室内装设经授权的过滤单元，即包括所述第二协作的带键的构件以与所述外壳腔室的所述第一协作的带键的构件配合的过滤单元。

10.如权利要求9所述的单元，其中所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件的形状是非圆形。

11.如权利要求9所述的单元，其中所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件包括凸弦和凹弦。

12.如权利要求9所述的单元，其中所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件包括凸耳和狭槽。

13.如权利要求9所述的单元，其中所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件包括锥形面。

14.一种空气过滤器组件，包括装设在外壳腔室内的空气过滤单元，所述空气过滤单元包括过滤介质、设置于所述过滤介质各个末端处的密封端盖、及邻近密封端盖的斜面，所述密封端面包括空气出口，其中，所述外壳腔室包括入口和出口，当所述单元被装设在所述外壳腔室内时，所述斜面与所述入口对齐，而当空气经过所述入口被吸入及经过所述出口被排出时，所述斜面引导空气螺旋地环绕所述单元并轴向地离开所述入口。

15.如权利要求14所述的组件，进一步包括邻近所述密封端盖的套筒，所述斜面形成所述套筒的局部。

16.如权利要求14所述的组件，其中所述单元的形状是大致圆柱形，并包括大致圆柱形的过滤介质，所述外壳腔室的形状是大致圆柱形，及所述斜面引导空气螺旋地环绕所述单元。

17.如权利要求14所述的组件，其中所述入口是径向入口，所述出口是轴向出口。

18.如权利要求14所述的组件，其中所述外壳腔室包括被设置在所述外壳腔室的各个末端处的端盖，及所述过滤单元的所述密封端盖接触并密封住所述外壳腔室的所述端盖。

19.如权利要求18所述的组件，其中所述过滤单元的所述密封端盖经由表面密封件接触并密封住所述外壳腔室的所述端盖，所述表面密封件被设置在所述过滤单元的所述密封端盖上或者被设置在所述外壳腔室的所述端盖上。

20.如权利要求18所述的组件，其中所述过滤单元的所述密封端盖经由径向密封件接触并密封住所述外壳腔室的所述端盖，所述径向密封件被设置在所述过滤单元的所述密封端盖上或者被设置在所述外壳腔室的所述端盖上。

21.如权利要求18所述的组件，其中所述过滤单元的所述密封端盖中的至少一个和所述外壳腔室的所述端盖中的至少一个包括第一协作的带键的构件和第二协作的带键的构件，所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件彼此配合以实现以下至少一个：a)对在所述外壳腔室内装设所述过滤单元进行定位和允许；和b)只允许在所述外壳腔室内装设经授权的过滤单元，即包括所述第二协作的带键的构件以与所述外壳腔室的所述第一协作的带键的构件配合的过滤单元。

22.如权利要求21所述的组件，其中所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件的形状是非圆形。

23.如权利要求21所述的组件，其中所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件包括凸弦和凹弦。

24.如权利要求21所述的组件，其中所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件包括凸耳和狭槽。

25.如权利要求21所述的组件，其中所述第一协作的带键的构件和所述第二协作的带键的构件包括锥形面。