必须从供给到发动机的燃料中去除颗粒物质和水，以便发动机适当地 操作并具有长使用寿命。因此，用于发动机的燃料供给系统典型地包括在 将燃料供给到发动机之前用于从燃料中去除颗粒物质的燃料过滤器。这种 过滤器设备有时还包括用于从燃料中去除水、预热燃料、以及用于喷射抗 凝冻或润滑的添加剂的装置。这种过滤器设备还可以包括其它装置，例如， 恒温器、压力传感器或水传感器。过滤器可能还需要执行额外的功能，以 中和燃料中的酸或氧化剂。此外，过滤器设备可以用于发动机的润滑系统。
这种过滤器典型地包括用于截留介质中的颗粒物质的过滤元件。元件 被构成为使得当其由于颗粒物质变得堵塞时可以定期移除或更换。为了允 许用于移除或更换元件，元件经常安装在过滤器壳体的内部，过滤器壳体 进而连接到具有适于连接引导流体流进或离开过滤器设备的流体线路的 入口和出口的过滤器基座。
理想的是过滤器设备和元件被构成为方便过滤器的使用。还理想的是 以使只有适合的元件可以插入基座和壳体的方式构成元件和设备，以在使 用期间排除错误。特别是在遇到运土和农机设备类型的恶劣或多尘的环境 中使用的过滤器中，更理想的是过滤器设备包括在更换过滤元件时用于排 除污垢或灰尘进入系统的特征。
为了方便起见，并为了保护环境，理想的是过滤器包括用于在元件更 换之前从过滤器排出流体的装置，并防止在更换过滤元件时流体从燃料系 统泄漏。还理想的是过滤元件由可烧毁或可重复利用的材料制作，且多数 过滤器设备可以只通过更换元件重新使用。
还理想的是过滤器设备包括用于帮助更换过滤元件的内置特征，优选 不需要工具，而且过滤器设备提供令人愉悦的优美外观。
先前的过滤器设备在提供这种需求、所需的特征和功能性方面很少能 满足。因此，理想的是提供一种以更好地实现一个或多个上述的需求的方 式用于过滤流体的改进的设备和方法，具体地，用于过滤供给到发动机的 燃料或润滑剂的设备和方法。

本发明提供一种用于过滤流体的改进的方法和设备，具体地，用于过 滤供给到发动机的燃料或润滑剂的设备和方法。
在本发明的一种形式中，过滤元件包括一个设置在另一个的内部的大 体呈管状的内部及外部介质填料(media pack)，所述内部及外部介质填 料环绕或沿轴线设置，内部和外部介质填料中的每一个的一端都以限定在 内部和外部介质填料之间的流体流动空间的方式连接到元件的端盖，其中 所述流体流动空间用于容纳被平行引导通过内部和外部介质填料的流体 流。元件可以包括带键的轴向凸出部，所述轴向凸出部用于接合过滤器基 座的对应带键元件，用于保证过滤元件为用于该过滤器基座的合适元件。 对于特定的用户、指定制造商的特定机器型号、或只希望保证安装特定的 过滤元件的结构的其它目的，通过改变在过滤元件和过滤器基座上的对应 键的结构，可以产生用于不同的过滤器结构的各种配合的过滤元件和基座 的组合。
过滤元件的带键的轴向凸出部可以为过滤元件的端盖的一部分。在元 件在连接到基座之前首先安装到过滤器壳体内的情况下，带键的轴向凸出 部也可以为壳体的一部分。
在本发明的一种形式中，带键的轴向凸出部接合过滤器基座中的流量 控制阀。当元件不在适当的位置处时，流量控制阀可以包括用于将流量控 制阀推动到阻止流体进入元件或从基座泄漏的位置的扭转弹簧。根据本发 明，过滤器设备还可以以使当带键的轴向凸出部与流量控制阀接合后元件 必须在基座中旋转的方式构成，以便完成元件与过滤器基座的操作连接， 使得将过滤元件旋转成适当排列的步骤同时将流量控制阀从关闭位置旋 转到允许燃料流入元件的打开位置。
根据本发明，过滤元件或壳体的带键的轴向凸出部还可以作为过滤器 设备的锁紧机构的一部分使用，用于在操作期间消除诸如振动的力所造成 的元件或壳体与过滤器基座的分离。流量控制阀还可以为锁紧机构的一部 分。可以设置流体排出阀设备，使得流体可以在元件更换之前从过滤器设 备排出。流体排出阀设备可以构成为锁紧机构的一部分。在本发明的一种 形式中，作为锁紧机构的一部分，除非流体排出阀设备首先放置在排出位 置，否则流体排出阀设备可选择地接合流量控制阀，用于消除流量控制阀 的旋转，从而通过带键的轴向凸出部的操作也消除过滤元件的旋转。
过滤元件可以还包括可以连接到元件的端盖的一体式密封件，用于形 成与过滤器基座的流体密封。
在本发明的一种形式中，过滤元件和基座包括互补的带键结构，用于 在元件相对基座的特定旋转对准中将元件连接到基座。壳体和过滤元件还 可以包括第二组互补的带键结构，用于在元件与壳体的特定旋转对准中将 壳体连接到过滤元件。在本发明的某些形式中，在元件和基座之间的互补 的带键结构、以及在壳体和过滤元件之间的第二组互补的带键结构将以使 元件可以只在一个预先选择的方向上安装到壳体中的方式相对于彼此可 选择地定位，而由壳体和元件形成的合成滤芯可以只在一个预先选择的方 向上连接到基座，从而保证元件将只在预定的方向上安置到过滤器基座。
在过滤元件和过滤器基座包括互补的、带键的轴向凸出部的情况下， 在壳体和过滤器基座之间以及在元件和壳体之间的互补的、带键的斜面状 结构保证了元件上的带键的轴向凸出部和过滤器基座适当地接合。在基座 包括流量控制阀的情况下，这些各种带键结构优选被构成为使得当由组合 元件和壳体形成的滤芯通过对准的壳体和基座之间的键在线性方向插入 到过滤器基座中时，过滤元件上的轴向凸出部通过处于关闭位置处的阀接 合阀上的凸出部。然后，滤芯转动预定的角度，例如1/4或1/2转，以使壳 体和过滤器基座之间的第二组互补的、带键的斜面状结构接合，并拉动滤 芯与过滤器基座密封接合，同时将阀从关闭位置转动到打开位置。接着， 滤芯可以利用排出阀设备、或诸如锁紧套环、锁紧销、或肘节螺栓(toggle bolt)等的其它锁紧装置锁紧到适当的位置。
壳体可以包括一体式斜面密封件，用于在壳体和过滤器基座的接合点 处覆盖第二组互补的、带键的斜面状结构。壳体还可以包括用于方便从过 滤器基座无工具地移除滤芯的一体式把手。
壳体还可以包括构成为配合到内部和外部介质填料之间的空间内的 流管。流管可以连接到壳体的封闭端。在本发明的一种形式中，流管包括 锁紧在壳体的内侧上的边缘上的搭扣作用接头。该边缘可以与壳体的其它 部分形成一体，或者可以为通过粘合剂、焊接、硬焊、压配合或螺纹连接 到过滤器壳体的闭合端中的开口的固定器/夹具的一部分。固定器/夹具还 可以包括螺纹部分，所述螺纹部分用于螺纹盖或塞、或诸如加热器、水分 离装置等的附件的连接。可供选择地，流管可以形成作为与壳体分离的件， 并通过上述关于固定器/夹具的方法连接到壳体的闭合端。
在本发明的某些形式中，过滤元件可以永久连接到过滤器壳体，使得 每次更换元件时两者一起更换。过滤器壳体可以由塑料或其它可焚烧或可 循环使用的材料制作。在本发明的其它形式中，当滤芯组件被从过滤器基 座移除后，元件可以从壳体移除，使得只更换元件。在本发明的一种形式 中，壳体的流管为弹簧加载，而用于将元件连接到壳体的互补的、带键的 斜面状结构以一种方式构成，该方式为在旋转到使互补斜面的带键部分彼 此锁紧的位置之前，元件必须抵抗弹簧力被短距离推进壳体。然后释放元 件，且弹簧轴向向外推动所述元件以用壳体的带键部分接合元件的带键部 分。元件的移除需要相反的此过程。
根据本发明，过滤器设备可以构成为事实上用于以包括向上穹形部或 向下穹形部的任何姿态安装。过滤器设备还可以包括其它元件，例如，水 聚结筛网。过滤器设备的介质填料可以包括各种形式的过滤介质，包括折 叠状介质、槽形介质、聚集介质或深度介质。过滤器设备的介质填料还可 以包括脱水助剂(chemical conditioner)，例如，碳酸钙。
在本发明的一种形式中，水分离器连接到过滤器基座或壳体的任一 个，用于收集和保持移除的水。分离器可以包括至少部分由透明或半透明 的光透射材料构成的碗状部。
本发明的其它方面、目的和优点将通过结合附图和附件从本发明的以 下说明变得更加清楚。

图1是根据本发明的过滤器设备的例示性实施例的分解透视图；
图2是在“向下穹状部(dome down)”的位置组装和定向的图1的过 滤器设备的透视图；
图3是在“向上穹状部(dome up)”的位置组装和定向的图1的过滤器 设备的正射纵向横截面图；
图4-9是说明图1-3的过滤器设备的过滤元件的部件和结构的透视图；
图10-11是通过根据本发明的过滤器设备的两个可能流动图案的示意 图，其中图10说明图1的例示性实施例中的流动图案，而图11显示用于本 发明的另一实施例中的另一流动图案；
图12和图13分别是图1-9所示的过滤器设备的例示性实施例的过滤器 壳体的分解透视图和正射横截面图；
图14-16是说明涉及图1所示的过滤器设备的例示性实施例的过滤元 件和壳体中的互补的键合(keying)和锁紧特征接合的一系列步骤的展开 视图；
图17-22是显示壳体的外观的图1-3的例示性实施例的壳体的外部透 视图和正射视图；
图23是图1-3的例示性实施例的过滤器基座的透视图；
图24-26是说明涉及图1-3所示的过滤器设备的例示性实施例的过滤 器基座和壳体中的互补的键合和锁紧特征接合的一系列步骤的展开视图；
图27-28是图1-3的过滤器设备的例示性实施例的部分透视截面图，图 27显示在关闭位置的过滤器设备的排水/排气阀，而图28显示在打开位置 的过滤器设备的排水/排气阀；
图29是其中介质填料不同心的过滤器设备的另一实施例的横截面图；
图30是在流管为永久连接到壳体的过滤器设备的情况下的另一实施 例的横截面图；
图31是带有作为过滤元件的一部分的流管的另一实施例的横截面图；
图32是带有作为基座的一部分的流管的另一实施例的横截面图；
图33是带有具有到过滤器的外部的一体式流动路径的上端处的一件 式端盖和在下端处的端盖的另一实施例的横截面图；
图34是带有外部介质填料和连接到端盖的流管的另一实施例的横截 面图；
图35是在流管连接到壳体的情况下的另一实施例的横截面图；
图36是带有外部介质填料和连接到基座的流管的另一实施例的横截 面图；
图37是带有流管的另一实施例的横截面图，其中流管的一部分连接到 壳体，而流管的另一部分连接到过滤元件；
图38是带有流管的另一实施例的横截面图，其中流管的一部分连接到 壳体，而流管的另一部分连接到基座；
图39是带有流管的另一实施例的横截面图，其中流管的一部分连接到 过滤元件的顶端盖，而另一部分连接到基座；
图40是带有永久连接的壳体、流管和过滤器的另一实施例的横截面 图；
图41是其中内部和外部介质填料分离且两个底端盖连接在一起的另 一实施例的横截面图；
图42是使用销来接合阀的另一实施例的横截面图；
图43是带有接合端盖的销的另一实施例的横截面图；
图44是带有接合中心管的旋钮的另一实施例的横截面图；
图45是带有锁紧套环的另一实施例的透视图；
图46是利用旋转螺栓将基座连接到壳体的另一实施例的透视图；
图47是带有过度模制(overmolding)密封件的过滤元件的另一实施 例的透视图；
图48是带有REID标签和RFID读取器的过滤器的另一实施例的透视 图；
图49是显示在过滤元件的基座端的弹簧的另一实施例的横截面图；
图50是显示带有第一和第二部分的流管以及位于两个部分之间的弹 簧的另一实施例的横截面图；
图51是带有用粘合剂连接到介质的封套的过滤元件的另一实施例的 横截面图；
图52是图51中的圆形区域的放大视图；
图53是带有装到端盖中的封套的过滤元件的另一实施例的横截面图；
图54是在图53中的圆形中显示的区域的放大横截面图；
图55是带有与端盖分隔开的封套的过滤元件的另一实施例的横截面 图；
图56是过滤元件的另一实施例的横截面图；
图57是在图56中的圆形中显示的区域的放大横截面图；
图58是在图56中显示的区域的另一实施例的放大横截面图；
图59是带有水分离装置的过滤器设备的另一实施例的横截面图；
图60显示带有水分离装置的过滤器设备的另一实施例；
图61是在图60中显示的实施例的另一视图；
图62是带有水分离装置的另一实施例的横截面图；以及
图63是带有不同过滤介质填料的另一实施例的横截面图。
虽然已经参照一定的优选实施例说明了本发明，但本发明不局限于这 些实施例。相反，目的在于覆盖包括在本发明的本质和范围内的所有可供 选择的形式、修改以及等效形式。通过所有专利或其它在此参考或在附件 中的文件提供的公开内容在此并入本文供参考。

根据本发明，图1-3显示了过滤器设备100的例示性实施例，过滤器设 备100包括过滤器基座102、过滤元件104以及过滤器壳体106。如图1大致 所示并将在以下更详细地说明，元件104和壳体106构成为连接在一起以形 成滤芯108，然后，滤芯108密封连接到基座102。根据本发明，过滤器设 备还可以包括额外的部件，例如，如图1所示的流体预加热器112或水分离 器110。
如图4-8所示，过滤元件104包括环绕过滤元件的纵轴118设置的大体 为管状的内部和外部介质填料114、116，如图1所示，过滤元件的纵轴118 与过滤器设备120的例示性实施例的纵轴120对准。过滤元件104还包括第 一端盖122、外部密封件123、内部密封件125、第二端盖130，132以及外封 套(outer wrapper)136，这些都将在下面更详细地说明。
在一个实施例中，介质填料可以由折叠过滤材料(pleated filter material)形成，但在本发明的其它实施例中，在实施本发明中也可以利 用其它形式的介质，还应该注意，虽然在例示性过滤设备100中的内部和 外部介质填料114、116大体为环形，且环绕共用轴线中心定位，但在本发 明的其它实施例中，不需要为这种情况。在本发明的其它实施例中，介质 填料可以具有横截面不是环形的管形，而且不必共有相同的轴线，例如， 如图29所示的实施例。
如图4-8所示，在过滤元件104的例示性实施例中，如图4所示，内部 和外部介质填料114、116的每个的一端都以限定内部和外部介质填料124、 116之间的流体流动空间124的方式装进第一端盖122内，其中所述流体流 动空间用于容纳被平行引导双向流动图案通过内部和外部介质填料114、 116的流体流。通过此流动图案，流体通过第一端盖120的中心处的开口126 进入过滤器元件104的内部介质填料114的中心处的开放空间，并通过与内 部和外部介质填料114、116之间的空间124对准的第一端盖120中的一系列 狭槽128排出过滤元件104。
如图3所示，内部和外部介质填料114、116的相对端部由第二端盖130、 132堵塞，第二端盖130、132包括在其外周边和内周边上的环形密封脊状 部，所述环形密封脊状部分别用于密封壳体106的流管134的环形密封部 分。流管134的环形密封部分堵塞流体轴向进入内部和外部介质填料114、 116之间的空间124的第二端部(如图1所示的上端)。然而，如图10所示， 在本发明的其它实施例中，这种平行双向的流动图案也可以通过构成元件 和基座提供，使得流体环绕其外周边进入元件，并通过内部和外部元件之 间的空间排出。
根据本发明，已经显示了包含平行双向的流动图案的过滤元件，与使 用传统流动图案的现有流体过滤器相比在规定体积内提供过滤能力的大 体增加。虽然通常在实施本发明中优选这种平行双向的流动图案，但应该 理解，本发明也用其它类型的流体流动图案通过元件实施。
如图4所示，例示性实施例的过滤元件104还包括连接到外部介质填料 116的整个外周边上的可渗透流体的外封套136，以保持外部介质填料116 的褶状部之间的间距。在本发明的其它实施例中，也可以使用保持间距的 其它方法，例如，环绕周边的粘接珠、或在外周边上溅镀粘接珠。在使用 封套的情况下，封套可以连接在多个结构中，其中一些结构在附件3中说 明。
如图12和图13所示，如图1-3所示的过滤器设备100的例示性实施例的 壳体106包括圆顶138、流管固定器/夹具140、弹簧142、斜面密封件(ramp seal)144以及流管134。
从图3和图13可以理解，流管134构成为配合进内部和外部介质填料 114、116之间的空间124内。在过滤设备100的例示性实施例中，流管134 连接到具有固定器/夹具构造的壳体106的圆顶138的封闭端，所述固定器/ 夹具构造通过流管固定器140上的环形边缘146与从锁紧在流管固定器140 的环形边缘146上的流管134的端部延伸的几个搭扣作用接头148一起形 成。
在壳体106的例示性实施例中，流管固定器140为与圆顶138分离的结 构，通过粘合剂、焊接、硬焊、压配合或螺纹、或适合于用于形成圆顶138 和固定器140的材料的其它连接方法，流管固定器140连接在过滤器壳体 104的圆顶138的封闭端中的开口150中。然而，在本发明的其它实施例中， 固定器140和/或边缘146可以与圆顶138的其余部分形成一体。例示性实施 例的固定器140还包括在其内的螺纹口152，用于螺纹塞或诸如加热器、水 分离装置等的附件的连接。在图12中可以很好地观测到，固定器140还包 括用于帮助流体流入或流出在圆顶138的封闭端的内部介质填料114的多 个流动狭槽154。
在例示性实施例中，弹簧142为螺旋状盘绕压缩弹簧，流管134和固定 器140的配合端构成为提供用于捕捉弹簧142的弹簧座，所采取的方式为弹 簧142推动流管134在远离固定器140的方向移动。当足够的力施加到流管 134的相对端以克服由弹簧142产生的力时，流管134的搭扣作用接头148 为使弹簧142以远离固定器140的固定距离保持流管134的其余部分但允许 弹簧142被压缩的长度，使得流管134可以向固定器140短距离移动。
如图3和图23所示，过滤器设备100的例示性实施例的基座102可以包 括挡块(block)156、流量控制阀158、扭转弹簧160和排水阀162。挡块 156限定用于将过滤器设备100安装在诸如发动机的发动机缸体(engine block)的结构上的安装凸缘164。挡块156还限定入口166、连接到出口168 的出口通道167、排水/排气口169、以及用于分别旋转流量控制阀158和排 水阀162的插孔(receptacle)170、172。基座102的挡块156还限定用于容 纳和固定壳体104的一体式套环174、以及第一和第二密封面176、178，所 有这些部件都将在下面更详细地说明。
在图5-7中可以最佳地看出，元件104的第一端盖122包括一系列长键 (key)和短键180、182，所述长键和短键部分环绕第一端盖122的外周边 延伸，并具有连接到长键和短键180、182的相对端部的轴向延伸的锁紧接 头180a、180b、182a、182b。如图12和图13所示，与圆顶138的开口端相 邻的圆顶138的内表面被构成为提供互补键184a-184e，所述互补键间隔开 并构成为限定用于容纳过滤器元件104的第一端盖122的长键和短键180， 182、以及第一端盖122的长键和短键180，182的锁紧接头180a、180b、182a、 182b的互补配合结构。
在图3和图7中可以最佳看出，过滤元件的第一端盖122的内表面还包 括多个齿形安装按钮188，每个所述齿形安装按钮都在其末端具有狭槽 190，当元件104插入圆顶138时，所述狭槽用于容纳流管134的末端192。
图14-16说明了元件104被安装到壳体106内以形成滤芯108的方式，附 图为过滤元件104的第一端盖122的键180、182、184a-d和壳体106的圆顶 138的开口端配合的展开视图。如图14所示，圆顶138的开口端的内表面包 括具体构成为提供一系列长开口和中间开口186a、186b的各种尺寸和间距 的一系列键184a-184e，过滤元件104的第一端盖122的各长键和短键180、 182必须通过所述开口对准，以便元件104插入壳体106。键184a-184e还构 成并间隔开为提供用于容纳在第一端盖122的长键和短键上的锁紧接头 180a-b、182a-b的一系列短狭槽186c。
通过图14到图16的顺序进行检查可以理解，当元件104首先进入壳体 106的开口端时，流管134的末端192插入过滤元件104的内部和外部介质填 料114、116之间的空间124。当元件104轴向移动到壳体106内时，如图12 所示，过滤器旋转以将过滤元件104的第一端盖122的长键和短键180、182 与圆顶138的长空间和中间空间186a、186b对准，以便使元件104插入圆顶 138。
当元件104进一步轴向插入圆顶138时，流管134的末端192接合第一端 盖122的安装按钮188中的狭槽190，并压缩壳体108中的弹簧142，如图15 所示，通过端盖122中的键180、182与圆顶138的较长长度和中间长度的狭 槽166a、186b对准，使元件104进入圆顶138。如图16所示，元件104接着 旋转以使长键和短键的锁紧接头180a-b、182a-b与圆顶中相对应的狭槽 186a、186c适当地对准，并释放元件104上的轴向压力，以使弹簧144推动 长键和短键180、182和第一端盖122的锁紧接头180a-b、182a-b与圆顶138 的键184a-e和狭槽186a-c座套接合(seating engagement)，从而固定地将 元件104连接到壳体106。
在本发明的实施例中，其中需要具有永久连接到壳体106的元件104， 元件104可以通过粘合剂或适合用于选择用于元件104和壳体106的材料的 其它连接方法固定到壳体106。在一些这种实施例中，可以不用如上所述 的带键构造的复杂结构，以有利于将元件104连接到壳体106、或让壳体106 与元件104分离的其它方法。
然而，可以想到的是，通常在实施本发明中理想的是具有连接成一个 构造的元件104和壳体106，例如，关于过滤器设备100的例示性实施例的 上述锁紧带键结构，使得可以通过首先移除废元件以更换元件104，通过 反向顺序执行上述关于图14-16的步骤，重新使用壳体106，然后以关于图 14-16的上述方式安装更换的元件104。
当过滤器元件被安装到壳体106内而形成滤芯108时，滤芯108被安装 到基座102的一体式套环174中。具体地，如图12和图23所示，基座102的 一体式套环174的内表面包括与圆顶138的开口端相邻的一系列斜面状结 构194，所述斜面状结构通过形成于圆顶138的外侧上的互补斜面196接合。 如图24-26所示，斜面结构194和斜面196被构成为包括键和止动件，使得 当壳体108的斜面196上的带键特征以及基座102的斜面结构194彼此正确 地对准时，壳体108可以只轴向配合进一体的套环174。当壳体108已经适 当地对准并轴向插入基座102时，壳体108相对基座102旋转，以使斜面196 和斜面结构194上的止动件彼此接触，从而保证壳体108与基座102的预定 相对对准。
如图8所示，例示性实施例的过滤元件104包括连接到第一端盖122的 外部密封件123和内部密封件125。如图3所示，当元件104恰当地安装到壳 体108中时，外部密封件123卷绕壳体108的圆顶138的外端。从图3和图23 可以理解，当滤芯108恰当地锁进基座102时，外部和内部密封件123、125 分别形成元件104以及基座102的第一和第二密封面176、178之间的密封。
本领域的普通技术人员可以理解，在过滤器设备100的例示性实施例 中，通过基座102、元件104以及壳体106的配合键合，斜面196以及斜面结 构194与轴向延伸的带键结构204、206一起形成第一组互补带键结构，用 于在过滤元件104与基座102的特定旋转对准中将过滤元件104连接到基座 102。本领域的普通技术人员还将会理解，在过滤器设备100的例示性实施 例中，元件104以及壳体106的互补键合形成第二组互补的带键结构，用于 在过滤元件104与基座102的特定旋转对准中将过滤元件104连接到壳体 106。
如图3和图12所示，在过滤器设备100的例示性实施例中，壳体106包 括一体式斜面状密封件144，当滤芯108锁进基座102时，所述一体式斜面 状密封件用于覆盖和封闭基座102以及壳体106的连接点，以阻止污垢、水 或其它杂质进入到由斜面196和斜面状结构194占据的空间。例示性实施例 的壳体106还包括定位为方便无工具从基座102移除滤芯108的手柄198和 肋状部200。如图18-22所示，例示性实施例的壳体106的手柄198和肋状部 200和其它特征已经选择为提供令人愉悦的外观。本领域的普通技术人员 将会理解，在本发明的其它实施例中，可以包括或可以不包括这种特征， 并且可以具有不同于在此说明的外观。
本发明的过滤器设备100的例示性实施例还可以包括自动阀，所述自 动阀用于当滤芯108不适当地固定到基座102中时阻塞或限制流体流入元 件104或流出入口166。具体地，如图3、图23、图27和图28所示，阀可以 包括通过卡环202固定到基座102的插孔170中的阀158以及扭转弹簧160。 如图5、图23、图27和图28所示，过滤元件104的第一端盖122以及阀158 包括互补的轴向延伸的带键结构204、206，所述带键结构的尺寸和方向被 制作成使得其必须彼此恰当配合，用于使过滤元件104以通过图24所示的 步骤表示的方式插入到过滤器基座102。当过滤元件104以图25和图26所示 的方式旋转到适当的位置处时，过滤元件104的互补的轴向延伸的带键结 构204将阀从图27所示的关闭位置旋转到图28所示的打开位置，使得流体 可以从入口通道166流入过滤元件104。
如图27和图28所示，根据本发明，在过滤器设备100的例示性实施例 上的排水/排气阀162可以用于两个功能。排水/排气阀162为可手动操作的 两位置式往复运动滑阀(shuttling spool valve)，具有在一端露出的手柄 206，用于将排水/排气阀从如图27所示的第一位置移动到如图28所示的第 二位置。排水/排气阀的第二端部包括用于将互补凹槽212接合在阀158中 的锥形锁紧销210。
在第一位置，排水/排气阀162阻塞空气或流体在出口通道167和排水/ 排气口169之间流动，而锥形锁紧销210被定位于阀158中的互补锁紧凹槽 212内。本领域的普通技术人员将会理解，由于上述结构，当排水/排气阀 162的锁紧销210接合阀158中的互补锁紧凹槽212时，例如，不仅是锁紧在 打开位置的阀158，而且通过锁紧销210和凹槽212将整个滤芯108锁紧而无 法旋转，以防止在振动力下滤芯松开。
如图28所示，在第二位置，排水/排气阀162允许空气或流体在出口通 道167和排水/排气口169之间流动，使得元件104可以被排水，而锥形锁紧 销210与阀158中的互补锁紧凹槽212脱开。本领域的普通技术人员将会理 解，由于上述结构，当排水/排气阀162的锁紧销210与阀158中的互补锁紧 凹槽212脱开时，滤芯108和阀158自由旋转，使得滤芯108可以与基座102 脱开。当滤芯108旋转时，第一端盖122的轴向延伸的带键凸出部204、206 将使阀158向其关闭位置旋转，直到由于斜面196和斜面状结构194造成滤 芯108相对基座102轴向运动而造成轴向延伸的带键凸出部204、206脱开为 止。在第一端盖122和阀158的轴向延伸的带键凸出部204、206的脱开点处， 如图28所示，扭转弹簧160将推动阀进一步旋转到阀158的关闭位置。
如图3、图27和图28所示，在利用向上呈穹状取向的本发明的实施例 中，排水/排气阀162起到排水的作用。如图2所示，在向下呈穹状取向中， 排水/排气阀起到排气口的作用，以使流体通过壳体108的圆顶138的封闭 端中的开口152从元件104排出。
在过滤器设备的其它实施例中，过滤填料可以不同心，而且过滤填料 也可以不为环形。参照图29，外部介质填料316可以具有轴线317。内部介 质填料314可以具有轴线315。在此实施例中，轴线315不与轴线317对准。 此外，内部介质填料314的横截面为椭圆形。在其它实施例中，内部介质 填料和外部介质填料的横截面可以具有其它形状，例如，多边形，即，三 角形、矩形、正方形、五边形、六边形或其它形状。这些结构可以适用于 在此公开的任意实施例。
中心管可以永久连接到壳体。参照图30，在此实施例中，流管434可 以永久连接到过滤器壳体406。流管可以通过搭扣配合、焊接、螺纹连接 或压配合连接。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
在其它实施例中，流管可以为过滤元件的一部分。参照图31，在此实 施例中，流管534为过滤元件504的一部分。例如，流管534可以连接到端 盖530。在其它实施例中，流管可以连接到其它端盖522。该结构可以适用 于在此公开的任意实施例。
在其它实施例中，流管可以为基座的一部分。参照图32，在此实施例 中，流管634为基座602的一部分。流管可以通过搭扣配合、焊接、螺纹连 接或压配合连接。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
图33显示了另一实施例。过滤器设备可以具有在上端的一件式端盖 730、以及在下端的端盖722，端盖722具有到过滤器的外部的一体式流动 路径723。端盖722可以为一个部件，或者端盖722可以为连接在一起的两 个或更多个部件。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
在其它实施例中，过滤器设备可以具有单个外部元件且没有内部元 件。参照图34，过滤元件804可以只包括外部介质填料816。此外，流管834 可以包括实心壁835。因此，流体移动到过滤器的顶部，并如流动箭头所 示从外部到内部进入介质填料816。此外，流管834可以连接到过滤器。例 如，流管834可以连接到端盖830。在另一实施例中，如图35所示，流管934 可以连接到壳体906。在此实施例中，过滤元件904可以只包括外部介质填 料916。在另一实施例中，如图36所示，流管1034可以连接到基座1002。 在此实施例中，过滤元件1004可以只包括外部介质填料1016。这些结构可 以适用于在此公开的任意实施例。
图37是具有两部件式流管的另一实施例的横截面图。流管的第一部分 1135连接到壳体1106。流管的第二部分1137连接到过滤元件1104。在一个 实施例中，第一部分1135可以连接到第二部分1137。例如，如图37所示， 第一部分1135可以通过接头1139和凹口1141结构连接到第二部分1137。在 其它实施例中，可以使用其它连接技术。该结构可以适用于在此公开的任 意实施例。
参照图38，显示了具有两部件式流动中心管的另一实施例。在此实施 例中，流管的第一部分1235连接到壳体1206，而流管的第二部分1237连接 到基座1202。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
在图39中显示了具有两部件式流管的另一实施例。在此实施例中，流 管的第一部分1335连接到过滤元件的顶端盖1330，而第二部分1337连接到 基座1302。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
参照图40，显示了过滤器设备的另一实施例。在此实施例中，壳体 1506、流管1534和过滤元件1504作为组件1535永久连接到一起。因此，当 使用者希望改变过滤器时，使用者只用包括壳体、流管和过滤元件的新的 过滤组件1535替换整个组件1535即可。该结构可以适用于在此公开的任意 实施例。
在另一实施例中，可以单独地更换内部介质填料和外部介质填料。参 照图41，在此实施例中，可以单独地更换内部介质填料1614和外部介质填 料1616。内部介质填料可以具有端盖1623，而外部介质填料可以具有端盖 1625。端盖可以连接在一起。例如，端盖可以如图41所示用接头1627和凹 口1629锁紧在一起。在其它实施例中，两个端盖可以搭扣在一起或可以具 有配合的肋状部。因此，使用者可以替换任一个介质填料，而无需更换另 一个介质填料。此外，使用者可以组合不同的介质填料，以便定制过滤器 设备。例如，使用者可以使用带有由为适于正常操作的效率的折叠纤维素 (pleated cellulose)制作的外部介质填料的由非常有效的水去除材料制作 的内部介质填料。其它使用者可以使用由具有燃料调节化学添加剂的介质 制作的内部介质填料和由低于正常效率的适于较高流动操作的折叠纤维 素制作的外部介质填料。在下一个过滤器更换中，使用者可以决定使用不 同的介质填料。这些结构可以适用于在此公开的任意实施例。
参照图42，显示了过滤器设备的另一实施例。在此实施例中，销1763 可以用于接合阀1758。销可以通过弹簧1765偏置到关闭位置。当使用者希 望对系统进行排水或排气时，使用者将在方向1771上拉动销1763，使得出 口通道1767可以连接到排水/排气口1769。当使用者已经完成对系统的排 水或排气时，使用者可以释放销1763，而弹簧1765将销返回到第一位置。 该销可以适用于在此公开的任意实施例。
例如，图43显示了销接合端盖的另一实施例。在此实施例中，销接合 延伸进基座1802的端盖1822。销1863接合端盖1822中的制动器1865。因此， 使用者能将过滤元件锁紧到防止旋转的位置。当使用者希望更换过滤元件 时，使用者将在方向1871上拉动销1863，使得端盖可以旋转。该结构可以 适用于在此公开的任意实施例。
参照图44，显示了过滤器设备的另一实施例。在此实施例中，弹簧销 1963接合流管1934。流管1934可以包括销1963可以接合的制动器1965。因 此，该设置可防止过滤元件旋转。在另一实施例中，螺纹排水阀可以代替 弹簧偏置销使用。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
参照图45，显示了过滤器设备的另一实施例。在此实施例中，壳体2006 可以包括套环2007。套环可以包括在套环内部上的斜面2009。基座2002 可以包括斜面2011。斜面可以位于基座的外部上。套环上的斜面2009将接 合基座上的斜面2011。此外，壳体可以包括可以接合基座中的内斜面2094 的外斜面2096。套环2007可以用于将壳体锁紧到基座。该结构可以适用于 在此公开的任意实施例。
图46显示了锁紧机构的另一实施例。基座2102可以包括螺纹销2103。 诸如蝶形螺母的紧固件2105可以连接到螺纹销2103。壳体2106可以包括可 以与销2103接合的凹口2107。当壳体已经组装到基座后，使用者可以将销 2103定位到凹口2107中，然后拧紧紧固件2105。因此，壳体可以锁紧到基 座。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
参照图47，显示了过滤元件的另一实施例。在此实施例中，过滤元件 可以包括具有密封件的端盖。过滤元件2204可以包括内端盖2230和外端盖 2232。端盖可以包括连接到端盖的密封件2231和2233。在一个实施例中， 密封件可以通过过度模制连接到端盖。因此，密封件可以由不同于端盖的 材料制作。在一个实施例中，密封件可以由弹性体制作，而端盖可以由塑 料制作。该密封结构可以适用于在此公开的任意实施例。
过滤器设备还可以包括用于提供关于过滤器设备的信息的系统。参照 图48，过滤器设备2300可以包括射频识别(RFID)系统。在此实施例中， 过滤器2304可以包括RFID标签2305，而基座2302可以包括RFID读取器 2303。当过滤器被定位在基座中时，读取器2303将能够读出标签2305。标 签能够向系统提供信息，例如，是否已经使用适当的过滤器、过滤器的制 造商、过滤器的制造日期和其它过滤参数。此外，系统将指示是否已经完 成系统的更换，以及过滤器更换的里程数和/或日期。在其它实施例中， 读取器可以位于车辆上的另一位置，并且可以读取关于其它过滤器的信 息，例如，一次燃料过滤器、二次燃料过滤器、一次润滑滤清器或二次润 滑滤清器。用于提供关于过滤器设备信息的其它系统可以包括二维条形 码、三维条形码、电阻器、舌簧开关、机械开关、磁铁、导电塑料、导电 墨水或其它系统。这些结构可以适当地包括在在此公开的任意实施例中。
参照图49，显示了过滤器设备的另一实施例。在此实施例中，弹簧位 于流管的基座端。如图50所示，弹簧2442位于流管2434和端盖2422之间。 中心管2434可以连接到壳体2406。该结构可以适用于在此公开的任意实施 例。
参照图50，显示了过滤器设备的另一实施例。在此实施例中，流管2534 包括第一部分2535和第二部分2537。第一部分2535连接到壳体2506。第二 部分2537连接到端盖2522。弹簧2542可以位于第一部分2535和第二部分 2537之间。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
外封套可以以几种方式连接到过滤元件。参照图51和图52，外封套 2736可以用粘合剂2739施加到过滤材料2737。如果过滤材料2737为折叠过 滤，则粘合剂可以施加到褶的末端。外封套2736将保持褶的间距。该结构 可以适用于在此公开的任意实施例。
参照图53和图54，外封套2836可以装入端盖2816。在图55所示的另一 实施例中，外封套2936可以与端盖2916和/或端盖2922分隔开以产生间隙 2917和间隙2923。在又一实施例中，如图57所示，外封套3036可以连接到 端盖3016的外径。在另一实施例中，外封套3136可以如图58所示折叠到端 盖3116上。这些结构的任何一个都可以适用于在此公开的任意实施例。
过滤器设备还可以包括水分离装置。参照图59，在此实施例中，过滤 器显示具有在向上位置的圆顶3238。过滤器设备可以包括连接到基座3202 的碗状部3241。碗状部可以包括排水旋钮3243和水指示器3245。过滤器可 以包括在内部介质填料3214的输出侧的聚结材料(coalescing material) 3247和在外部介质填料3216的输出侧的聚结材料3249。聚结材料使水聚结 成较大的水滴，并如箭头3250所示流动到碗状部3241。水3251聚集在碗状 部3241的底部，其中可以使用排水旋钮3243将水排出。该结构可以适用于 在此公开的任意实施例。
参照图60和图61，显示了水分离装置的另一实施例。在此实施例中， 过滤器设备显示有在向上位置的圆顶。碗状部3341可以包括水剥离筛网 (water striping screen)3361。燃料和水的混合物将经由入口3366进入碗 状部。燃料和水的混合物将进入碗状部并接着向上通过筛网3361。燃料和 水的混合物将如图60的箭头3363所示继续向上朝向过滤器。水将通过水剥 离筛网3361从燃料和水的混合物剥离出来。水将如箭头3349所示向碗状部 的底部行进。然后，水3351将聚集在碗状部的底部，并可以使用排水旋钮 3343排出。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
水分离装置还可以用在圆顶向下的情况。参照图62，过滤器设备可以 包括连接到圆顶3438的碗状部3441。过滤元件3404可以包括在内部介质填 料3414的内部的聚结材料3471。因此，如箭头3473所示的燃料和水的混合 物将接合聚结材料3471，并使水如箭头3475所示降落到碗状部3441。外部 介质填料3416可以包括在外表面上的聚结材料3477。当燃料和水的混合物 如箭头3479所示接合聚结材料3477时，聚结材料如箭头3481所示分离水， 然后水落入碗状部3441。如上所述，可以通过使用旋钮3443将水从碗状部 3441排出。在另一实施例中，聚结材料3483可以放置在固定器夹具或类似 结构中的开口处。这些聚结筛网将在接合外部介质填料3416之前分离出 水。可以使用聚结筛网3483替代聚结材料3477，或可以与外部介质填料 3416上的聚结材料3477一起使用聚结筛网3483。这些结构可以适用于在此 公开的任意实施例。
如上所述，过滤器设备可以包括各种过滤介质。参照图63，显示了过 滤器设备的一个实施例。过滤器设备3500可以包括第一内部介质材料 3514、第二内部介质材料3515以及外部介质材料3516。在一个实施例中， 介质材料3514可以为流体调节材料。例如，介质3514可以为酸中和材料， 例如，碳酸钙。第二内部介质材料3515可以为过滤材料。此外，外部介质 填料3516也可以为过滤材料。入口流体流动由箭头3521表示。一部分入口 流将产生如箭头3525所示的旁路流，并进入孔3523处的过滤介质3514。旁 路流3523将继续通过第二内部过滤器3515，并在孔3527排出，以沿流管 3534前进。其余流3531将继续向上并在其进入流管3534之前通过过滤介质 填料3516。介质3514、3515和3516可以包括许多不同的介质，例如，折叠 纤维素、纺粘聚酯(spun bonded polyester)、浸渍膜(impregnated film)、 合成纳米纤维、化学处理床(chemical treatment bed)、循环材料的深型床 (depth type bed)、聚结筛网以及复合材料。这些介质可以以各种组合使 用。该结构可以适用于在此公开的任意实施例。
除非在此另外指明或通过上下文清楚地解释，否则，在说明本发明的 上下文中的术语“一”和“该”以及相似代词的使用应理解为覆盖单数和 复数。除非另外注明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”、“含有”应理 解为开放式术语(即，意思为“包括但不局限于此”)。除非在此另外说明， 否则在此的数值范围的复述只是意指用作个别参考落入范围内的每个单 独数值的简写方法，如同在此个别叙述一样，每个单独的数值都合并进说 明书中。除非在此另外指明或另外与上下文明显矛盾，否则在此说明的所 有方法都可以以任何适当的顺序执行。除非另外主张，否则在此提供的任 何和所有实例、或例示性语言(例如，“诸如”)的使用目的只是更好地说 明本发明，而不是对本发明范围的限制。在说明书中没有语言应该理解为 指示本发明实施必不可少的在此没有清楚说明的任何元件。例如，在说明 本发明的特定优选实施例的上下文中术语“焊接件”的使用目的不是限制 本发明为通过焊接构造的结构、或由多个部件形成的结构。
在此说明了本发明的优选实施例，包括本发明人了解的用于实现本发 明的最好模式。当阅读上述说明时，本领域的普通技术人员可以清晰各种 优选实施例。本发明人希望普通技术人员适当使用这种变更方式，且本发 明人希望以不同于在此具体说明的方式实施本发明。因此，本发明包括适 用法律允许的在此陈述或提出的主题的所有修改和等效形式。此外，除非 在此另外指明或与另外上下文明显矛盾，否则在其所有可能的变更中的上 述元件的组合包含在本发明内。
相关申请的交叉引用
本申请主张于2005年2月22日提出申请的美国临时专利申请第 60/655,178号的利益，该申请在此整体并入本文供参考。