具有旁通閥流量控制裝置的過濾系統和方法
2023-09-16 02:39:40
專利名稱：具有旁通閥流量控制裝置的過濾系統和方法
技術領域：
本發明一般涉及一種用於機動車輛的油底殼內置濾清器，更具體地說，本發明涉及一種具有旁通閥的傳動液或發動機機油過濾器。
背景技術：
在具有加了潤滑油的傳動裝置的機動車輛中，需要在液體進入傳動泵之前過濾掉傳動機油箱中流體的雜質(例如固體顆粒、雜質等)。如現有技術中所知，過濾器採用置於機油箱和泵之間的多孔過濾器濾材以過濾流體。遺憾的是，這些現有技術的過濾器可能有問題，因為在特定情況下(例如寒冷和啟動狀態)，流體尚未被過濾器濾材充分吸收(例如液體太粘稠)，從而流體未被充分地供給泵。
當這些情況下需要設置旁路時，一些現有技術的過濾器採用旁通閥旁路以繞過過濾濾材。然而，這些現有技術過濾器旁通閥在設置旁路的過程下，存在造價昂貴、缺乏可靠性、和不能有效提供足夠液體到傳動泵的問題。而且它們還在閥門的大小和形狀方面受到限制。
為適應工業需求，傳動裝置和發動機的製造商不斷地優化傳動裝置和發動機的尺寸。因此，傳動裝置和發動機的製造商需要由他們的供應商提供更小的零件。更小空間限制的要求對傳動裝置和發動機零件的供應商提出了許多挑戰，特別是在過濾器領域。
在許多情形下，空間限制減少了動力系過濾器的可用覆蓋區域。減小了的過濾器覆蓋區域又降低了過濾器中可獲得的過濾器濾材的表面積。在有些情況下，傳統的過濾器濾材和過濾器設計所提供的減小的表面積引發了一系列問題，包括冷啟動狀態期間、及高溫運行條件下維持流過過濾器的低壓差。在冷啟動狀態期間維持流過過濾器的低壓差有助於流體泵的快速啟動更為便利，且在高溫運行狀態期間，這樣可防止泵的氣穴現象。
假定限定組件空間，提供穿過過濾器的低壓差的一個方法是採用低效的過濾器濾材。低效濾材受較小的限制，其允許流體更為自由地流經濾材，這導致了較低的壓差。然而，這個方法的缺點是採用低效的過濾器濾材使得較大的雜質通過了過濾器。而讓大雜質通過過濾器是不合適的，因為系統中大雜質的出現會導致較差的變速性能或傳動裝置的過早破壞。這個方法的另一缺點是由於過濾器越來越小，可獲得的濾材的面積也減小了，這使得流過濾材的流速增加，導致較低的過濾率。
因此，需要提供以高效、不佔空間的方式，既能徹底地過濾流體又能利用旁通閥設置旁路流的方法和裝置。
發明內容
本發明在很大程度上滿足了前述的需要，其一方面，提供了一種裝置，該裝置的多個實施例以高效、不佔空間的方式既能徹底地過濾流體又能利用旁通閥設置旁路流。特別是，單一整體框架圍繞濾材以及旁通閥。旁通閥包括使得旁通閥的密封蓋在打開和關閉時不發生偏離的導杆。
根據本發明的一個實施例，旁通閥包括閥框架；與閥框架配合的閥蓋；與閥框架配合的閥底盤；和設置於閥蓋和閥框架之間的密封蓋，其可在打開位置和關閉位置之間移動。
根據本發明的另一個實施例，流體過濾器，包括具有進口和出口的殼體；設置在殼體中的濾材；鄰近於濾材設置在殼體中的旁通閥，其中，該旁通閥包括閥框架；與閥框架配合的閥蓋；與閥框架配合的閥底盤；和設置於閥蓋和閥框架之間的密封蓋，可在打開位置和關閉位置之間移動。
根據本發明的再一實施例，一種濾材組件，包括纖維片；和圍繞該纖維片的框架。
根據本發明的又一實施例，一種過濾流體的方法，包括設置旁通閥，其中，所述旁通閥包括旁通閥密封蓋；沿著設置在旁通閥上的導杆打開旁通閥密封蓋，以允許流體通過提升的旁通閥密封蓋；和沿著設置在旁通閥上的導杆關閉旁通閥密封蓋以阻止流體通過旁通閥。
根據本發明的再一實施例，一種過濾流體的系統，包括過濾裝置；包圍過濾裝置的過濾支撐裝置；包圍過濾裝置和過濾支撐裝置的殼體裝置；和旁路流裝置，該旁路流裝置包括旁路流支撐裝置；鄰近旁路流支撐裝置設置的第一旁路殼體裝置；鄰近旁路流支撐裝置設置的第二旁路殼體裝置；設置在第一旁路殼體和第二旁路殼體裝置之間的密封裝置，其可在打開位置和關閉位置之間移動；和用於引導密封裝置的引導裝置。
為更好地理解相關的詳細描述和為更好地理解對現有技術產生的貢獻，在此概略地，而不是寬泛地，描述本發明的特定實施例。接下來，下面將描述的是本發明的附加實施例，它構成了權利要求的主題。
從某方面來說，在詳細解釋本發明的至少一個實施例之前，應當了解本發明不受限於申請文件中隨後描寫所闡述的或附圖所舉例說明的結構細節和部件排列。除在此描述的實施例外，本發明可以以各種方式實施和完成。還需要了解的是，這裡所用的措詞和術語，以及概要是為了描述目的而不應作為限制。
同樣的，本領域技術人員將領會到以本申請公開為基礎的構思可很容易地用作實現本發明目的的結構、方法和系統的其他設計的基礎。因此，在不偏離本發明的精神和範疇的範圍內，權利要求書視為包括這些等同結構是非常重要的。
圖1是本發明一實施例的過濾器組件立體圖。
圖2是本發明一優選實施例的過濾器組件的縱向剖視圖。
圖3是本發明一優選實施例的過濾器組件的橫向剖視圖。
圖4是本發明一優選實施例的濾材組件立體圖。
圖5是旁通閥的立體圖。
圖6是圖1、2、3所示的濾材組件和旁通閥的立體分解圖。
圖7是本發明另一個實施例的濾材組件和旁通閥的分解側視圖。
具體實施例方式
現參照附圖對本發明進行描述，附圖中全部用相似的附圖標號代表相似的零部件。本發明一實施例提供了一種過濾組件，該過濾組件有封裝在過濾器外殼中的旁通閥和摺疊式濾材。旁通閥框架和摺疊式濾材框架可以形成整體結構。旁通閥包括使得旁通閥密封蓋打開和關閉時不發生偏離的導杆。
本發明另外的優選實施例包括能在任何類型的流體外殼中應用摺疊式濾材-旁通閥組件的能力，包括所有塑料過濾器和由金屬殼體和塑料殼體形成的複合過濾器。因此，本發明廣泛應用於流體過濾，也可以用於發動機、傳送裝置或其他機械。
本發明的另一個優選實施例包括在摺疊式濾材上模注塑料或熱塑樹脂，以提供濾材的外部結構。摺疊式濾材可用任何種類的能夠過濾流體的材料製造。在濾材周圍模注塑料能夠給該濾材添加附加結構，如旁通閥。為提供濾材和過濾器外殼之間的間隔，過濾器組件還包括由熱塑樹脂靠近濾材形成的支架或支腳(pinch point)。這種間隔有助於流體流動。支架可形成在濾材的任一側，並向過濾器外殼的上下殼體延伸。
在濾材上注塑樹脂還能夠以一種不佔空間的和高效的方式為過濾器組件，如旁通閥，提供另外的有利結構和功能。因為能夠形成濾材，支腳支架和旁通閥以一種更有效的方式減少循環時間，並能夠以更低的成本獲得好得多的過濾器。
圖1是本發明一實施例的過濾器組件10的立體圖。過濾器組件10有蓋12和底盤14，它們在蓋12和底盤14的邊緣16處封裝在一起。蓋12和底盤14可以用多個接合件18封裝或以各種其他方法封裝。過濾器組件10還具有一個從蓋12縱向伸出的出口20。
圖2是本發明一優選例的過濾器組件10的縱向剖視圖。旁通閥組件22安裝在出口20的遠端。旁通閥組件22的附近、出口20的近端安裝了摺疊式組件或濾材組件24。濾材組件24包括框架26和濾材28。框架26可用任何合適的材料製成，優選熱塑性樹脂。濾材28可用任何合適的材料成形，優選纖維材質。過濾器組件10進一步包括形成在底盤14上形成、以提供底盤14和放置過濾器組件10於其中的流體容器底之間的間隙的間隔裝置30。例如，該液體容器可以是一個傳動裝置底盤、發動機底盤、或任何類似的需要液體過濾的機械或液體裝置。最後，入口32設置在出口20的遠端，形成在底盤14上。
圖2還圖示了各個支腳34或支架36，它們模注在框架26上，以便與過濾器殼體的蓋12整合在一起。還可以看到，支腳34形成了流體流動的空間。此外，該圖還顯示了具有若干定位導杆44的旁通閥22，導杆44在鄰近軸或圓筒的位置形成在旁通閥殼上。
圖3是本發明一優選實施例的過濾器組件10的橫向剖視圖。其顯示濾材組件24包括框架26、濾材28和位於框架26的任一面上的若干支腳34。圖3還圖示了濾材28的摺疊特徵和形成支腳34的模注結構。從該圖還可以看出，支腳34用於為過濾器殼體的壁提供更高的強度並為流體流動產生了空間。在整個濾材組件24中，樹脂貼近濾材28模注。
圖4顯示了過濾器芯，包括摺疊式濾材28、支腳34、在濾材28附近模注樹脂的外部結構和旁通閥22。可以看到，濾材28按縱向方式排列，且濾材28沿橫向被框架26在數個區域支撐。儘管圖中顯示了4個這樣的支架36，但是可以採用任意個支架36。支腳34可設置在支架36上。
一優選實施例中的摺疊式濾材28具有沿過濾器外殼縱向延伸的皺褶，以允許少量但更長的皺褶。這種結構增加了可得到的用於過濾的總的表面積。皺褶的方向還能讓流體很好地流動。此外，這種縱向的皺褶能夠更高效地包裝摺疊式濾材。這因所需組件材料減少的成本，並且減少了與運輸有關的那些成本而降低了成本。
支架36有多種功能。它們提供對外殼的支撐以保持外殼的剛性。支腳34也大大地提高了外殼的強度。進一步，它們降低了蓋12或底盤14在負載時的有害變形，允許外殼更薄的較大過濾器，這樣就導致了整個過濾器組件的總成本的降低。而且，支架36和支腳34使得濾材28和蓋12或底盤14之間形成有間隙，通過該間隙流體還可以自由流動。進一步說，在旁路過濾期間，通過支架形成的濾材和外殼之間的間隙，液體可自由流動；尤其因為冷啟動條件下，液體更具粘性。
圖5是圖4所示的旁通閥22的立體圖。旁通閥22有閥蓋38和閥底盤40。閥蓋38和閥底盤40的結構類似，並且可以互為鏡像。它們都有像籠子一樣的開放式的格狀結構，以使得液體容易流過。閥底盤40可連接有網篩(未圖示)，以便對繞過濾材28的液體進行一定程度的過濾。該網篩可提供對液體的粗過濾以防止大顆粒損害可能放置該過濾器組件10的傳動裝置、發動機或其他機械。
旁通閥22還有一個在框架26上形成的閥框架42，閥框架42也設有開放式的格狀結構並支撐導杆44。該圖顯示了2個導杆44，但是可使用任意個數的導杆。與閥框架42形成整體的導杆44垂直向上延伸。導杆44可以是任何形狀，如圓柱體，並且可以是空心的。儘管這裡圖示的導杆44形成在閥框架42上，但是它也可以形成在閥底盤40上。如果導杆44形成在閥底盤40上，那麼就可以不使用閥框架42。
閥蓋38和閥底盤40以現有技術中已知的任何方式連接於閥框架42上。它們可以由熱塑性塑料、金屬或任何合適的材料製成。他們也可以呈任何希望的結構。旁通閥常常是圓形的以防止錯位。錯位可能發生在密封蓋反覆地提升和降低以通過旁路流的時候。當密封蓋返回以關閉旁路流時，錯位就可能發生。這種錯位不利於流體過濾，因為即使當過濾器以不需要旁路流的方式工作時，流體仍持續通過旁通閥。由於當液體流經濾材時旁路流沒有被完全過濾，這樣旁路流包含有不想要的雜質。然而，由於導杆44在此是用於防止錯位的，所以它可以被設計成任何想要的形狀。閥蓋38和閥底盤40以像籠子一樣的方式形成開放的格狀結構，以允許粘性的流體更自由地流經旁通閥22。旁通閥22結構還包括數個用於防止錯位的軸或圓筒。
這種保持閥在任何時候正確地對準的能力使得可採用各種形狀和大小，並消除了流體流動的空間需求帶來的限制。旁通閥22的這種非圓形設計允許旁路液體流最大化。在設計過濾器組件10時，它還允許時採用各種結構以同時包含摺疊式濾材28和旁通閥22。
圖6是整個組件的立體分解圖。圖中顯示與過濾器出口20匹配的過濾器蓋密封圈46。過濾器出口20形成在蓋12上。濾材組件24包括摺疊式濾材28和由模注框架26形成的支腳34。旁通閥22包含座於框架26上的閥蓋38。
位於閥蓋38的下方設置有密封蓋48。密封蓋48包括容納和接受導杆44的凹部50。凹部50形狀形成為可以容納導杆44並止於導杆頂端。密封蓋48被提升以允許液體流過旁通閥22。當密封蓋48被提升時，凹部50騎坐於導杆44上並向上移動。當不再需要旁路流時，密封蓋48向下落回以關閉旁通閥22。當密封蓋48向下落至閥框架42上，凹部50保持和導杆44的接觸並且騎坐於導杆44上落回。在密封蓋48上下往復運動時，導杆44和凹部50之間的這種關係防止了密封蓋48的偏離。
閥底盤40設置在導杆44下方。閥底盤40可具有網篩(未圖示)用於粗略地過濾旁路流。所述組件還包括具有流體進口32的過濾器底盤14。
圖7是本發明另一個實施例的濾材組件24和旁通閥22的分解側視圖。在這個實施例中，密封蓋具有導杆52，而不是凹部50。對應地，閥框架42具有凹部(未圖示)以容納和接受導杆52。
儘管過濾器組件的實例顯示傳送裝置的過濾器與旁通閥同時採用濾材組件，但是，應當理解，可以採用和旁通閥同時使用的其他類型的摺疊式結構，和其他摺疊式和非摺疊式的濾材的各種結構均可用於生產模注的過濾器組件。形成各種具有不同旁通閥結構的過濾器也是可能的。儘管該裝置是用於汽車工業領域的，它也可用於任何一種需要液體過濾的系統中，包括發動機和發動機過濾器。
由上述詳細說明顯而易見本發明的許多特徵和優點，因此，本發明包含本發明所有這些落入本發明的基本精神和範圍之內的特徵和優點。進一步地說，由於本領域技術人員很容易想到各種修改和變形，圖示的和描述的具體結構和實施不能用來限制本發明，因此，所有適當修改和等同物均在本發明的範圍之內。
權利要求
1.一種旁通閥，包括閥框架；與閥框架配合的閥蓋；與閥框架配合的閥底盤；和設置於閥蓋和閥框架之間的密封蓋，可在打開位置和關閉位置之間移動。
2.如權利要求1所述的旁通閥，其中，所述閥蓋包括格狀結構。
3.如權利要求1所述的旁通閥，其中，所述閥底盤包括格狀結構。
4.如權利要求1所述的旁通閥，其中，所述閥底盤包括用於過濾流體的網篩。
5.如權利要求1所述的旁通閥，其中，所述閥框架包括格狀結構。
6.如權利要求1所述的旁通閥，其中，所述閥框架包括導杆。
7.如權利要求6所述的旁通閥，其中，所述導杆包括有突出部分。
8.如權利要求6所述的旁通閥，其中，所述密封蓋包括用於容置導杆的容置部。
9.如權利要求1所述的旁通閥，其中，所述閥底盤包括導杆。
10.如權利要求9所述的旁通閥，其中，所述密封蓋包括用於容置導杆的容置部。
11.一種流體過濾器，包括具有進口和出口的殼體；設置在殼體中的濾材；鄰近於濾材設置在殼體中的旁通閥，其中，旁通閥包括閥框架；與閥框架配合的閥蓋；與閥框架配合的閥底盤；和設置於閥蓋和閥框架之間的密封蓋，可在打開位置和關閉位置之間移動。
12.如權利要求11所述的流體過濾器，其中，所述濾材由濾材框架包圍。
13.如權利要求12所述的流體過濾器，其中，所述濾材框架和閥框架是整體的結構。
14.如權利要求12所述的流體過濾器，其中，所述濾材框架包括若干向外朝向殼體延伸的銷。
15.如權利要求14所述的流體過濾器，其中，所述濾材框架和濾材是整體的結構。
16.如權利要求14所述的流體過濾器，其中，所述濾材框架包括熱塑性塑料。
17.如權利要求11所述的流體過濾器，其中，所述閥框架包括導杆。
18.如權利要求11所述的流體過濾器，其中，所述密封蓋包括用於容置導杆的容置部。
19.如權利要求11所述的流體過濾器，其中，所述濾材是摺疊式的。
20.一種濾材組件，包括纖維片；和圍繞纖維片的框架。
21.如權利要求20所述的濾材組件，其中，所述纖維片是摺疊狀的。
22.如權利要求20所述的濾材組件，其中，所述框架和纖維片是整體的結構。
23.如權利要求20所述的濾材組件，其中，所述框架包括用於支撐包圍框架的殼體的隔斷。
24.如權利要求20所述的濾材組件，其中，所述框架包括熱塑性塑料。
25.如權利要求20所述的濾材組件，其中，所述框架模注形成在纖維片上。
26.一種過濾流體的方法，包括設置旁通閥，其中，所述旁通閥包括旁通閥密封蓋；沿著設置在旁通閥上的導杆打開旁通閥密封蓋，以允許流體通過提升的旁通閥密封蓋；和沿著設置在旁通閥上的導杆關閉旁通閥密封蓋以阻止流體通過旁通閥。
27.如權利要求26所述的方法，其中，所述旁通閥包括旁通閥底盤和旁通閥蓋。
28.如權利要求27所述的方法，其中，所述旁通閥底盤和旁通閥蓋包括格狀結構。
29.如權利要求26所述的方法，其中，所述旁通閥包括旁通閥框架，導杆設置於旁通閥框架上。
30.如權利要求26所述的方法，其中，所述旁通閥密封蓋具有用於容置所述導杆的凹部。
31.一種過濾流體的系統，包括過濾裝置；包圍過濾裝置的過濾支撐裝置；包圍過濾裝置和過濾支撐裝置的殼體裝置；和旁路流裝置，該旁路流裝置包括旁路流支撐裝置；鄰近旁路流支撐裝置設置的第一旁路殼體裝置；鄰近旁路流支撐裝置設置的第二旁路殼體裝置；設置在第一旁路殼體和第二旁路殼體裝置之間的密封裝置，其可在打開位置和關閉位置之間移動；和用於引導密封裝置的引導裝置。
32.如權利要求31所述的系統，其中，所述過濾支撐裝置包括框架。
33.如權利要求32所述的系統，其中，所述框架由熱塑性樹脂製成。
34.如權利要求31所述的系統，其中，所述過濾裝置為過濾器濾材。
35.如權利要求34所述的系統，其中，所述過濾器濾材是摺疊式的。
36.如權利要求31所述的系統，其中，所述過濾支撐裝置和旁路流支撐裝置形成整體結構。
全文摘要
本發明涉及一種流體過濾器，包括由熱塑性框架圍住的旁通閥和摺疊式濾材。流體過濾器包括具有進口和出口的殼體、設置在該殼體中的濾材、鄰近於濾材設置在該殼體中的旁通閥，其中，所述旁通閥包括閥框架、配合於閥框架的閥蓋、配合於閥框架的閥底盤、和位於閥蓋和閥框架之間的密封蓋。一種過濾流體的方法，包括設置旁通閥，其中所述旁通閥包括旁通閥密封蓋；沿著設置在旁通閥上的導杆提升旁通閥密封蓋，使流體流經提升的旁通閥密封蓋；沿著設置在旁通閥上的導杆降低旁通閥密封蓋並阻止流體流經旁通閥。
文檔編號F16N39/06GK1879933SQ20061000334
公開日2006年12月20日 申請日期2006年2月5日 優先權日2005年2月2日
發明者亞伯拉罕·哈利勒, 約翰W·肖, C·艾倫·皮特 申請人:Spx公司