[0001] 本
申请是申请日为2009年6月3日的PCT国际
专利申请，
指定除美国之外的所有国家的
申请人为美国公司-唐纳森公司，仅指定美国时的申请人为美国公民Brian Tucker，Bradley S.Honermann，Gary H.Gift，Brent A.Gulsvig，KentMehlhop，John R.Hacker，和Mark S.Emery，并且要求申请日为2008年6月3日的美国临时专利申请序列号61/058,337的优先权。
技术领域
[0002] 本
发明涉及过滤器装置及方法。具体地讲，本发明涉及用于过滤液体的旋装过滤器组件，所述液体例如
燃料、润滑
流体、例如油和
液压液体。
背景技术
[0003] 传统的旋装过滤器设计在过滤器组件的
接口端使用端丝板(thread plate)。该端丝板具有流体通道以供流体流入和流出过滤器组件。此外，通常在过滤器组件的中心线附近有连接结构，在这里端丝板上的螺纹接合过滤头上的螺纹。
[0004] 一种可替换的设计有时被称为“大嘴(big mouth)”过滤器。在所述“大嘴”过滤器中，用螺纹环代替端丝板。连接结构靠近过滤器组件的外径。该设计减少了整体材料用量并且在结构上比端丝板设计更坚固。大嘴设计具有使用内部或外部螺纹均可的灵活性。内部螺纹通常用于可以接受旋装或筒/芯设计的应用。上述的螺纹环使用内部螺纹。
[0005] 对旋装过滤器使用外部螺纹存在技术问题，因为不能使用与螺纹环一起使用的通常接缝(接合)工艺。需要(进一步)改进。
发明内容
[0006] 本发明提供了一种可通过螺纹固定至过滤头的过滤器装置。所述过滤器装置包括
外壳，所述外壳具有限定内部空间的环绕壁，提供进入内部空间的开口和与所述开口相对的一端。所述环绕壁具有外侧和内侧。过滤介质结构可操作地固定在内部空间内。与外壳不同的套筒固定至邻近外壳开口的环绕壁的外侧并部分沿着所述环绕壁延伸。所述套筒具有外侧和内侧。所述套筒的外侧限定安装螺纹，所述安装螺纹被构造和设置成当过滤器装置固定至所述过滤头时可拆卸地与过滤头进行安装。所述套筒的内侧抵靠环绕壁的外侧。当过滤器装置固定至过滤头时，第一
密封件被定向抵靠套筒以便与过滤头形成密封。
[0007] 另一方面，本发明提供了一种过滤器组件，所述过滤器组件包括如上所表征的过滤器装置和过滤头。所述过滤器装置通过套筒和过滤头之间的
螺纹连接可拆卸地固定至过滤头。
[0008] 另一方面，本发明提供了一种系统，所述系统包括使用液体的
发动机和如上所表征的过滤器组件，所述过滤器组件与发动机流体相通以过滤液体。
[0009] 另一方面，一种制造过滤器装置的方法包括提供具有限定内部空间的环绕壁的外壳，提供进入所述内部空间的开口，和与所述开口相对的一端。所述环绕壁具有外侧和内侧。随后，有将过滤介质结构定向在内部空间内的步骤。随后，有定向套筒的步骤，所述套筒不同于外壳，围绕邻近外壳开口的环绕壁的外侧并部分沿着环绕壁延伸。所述套筒具有外侧和内侧。所述套筒的外侧限定安装螺纹，所述安装螺纹被构造和设置成当过滤器装置固定至过滤头时可拆卸地与过滤头安装在一起。所述套筒的内侧抵靠环绕壁的外侧。随后，有将套筒固定至外壳的步骤。所述方法还包括当过滤器装置固定至过滤头时，提供第一密封件定向抵靠套筒以与过滤头形成密封。
[0010] 应当指出，并非本文所述的所有特定特征都需要结合入装置，以便所述装置具有本发明的一些
选定优点。
附图说明
[0011] 图1是根据本发明原理构造的过滤器装置的第一
实施例的透视图；
[0012] 图2是图1所示实施例的俯视平面图；
[0013] 图3是图1和2所示实施例的剖视图，所述剖视图沿图2中的线A-A剖开；
[0014] 图4是图3所示剖视图的透视图；
[0015] 图5是图1-3所示过滤器外壳和套筒的分解透视图；
[0016] 图6是图1-5所示过滤器外壳的透视图；
[0017] 图7是图5中的细节A部分的放大透视图；
[0018] 图8是图6中的细节部分B的放大透视图；
[0019] 图9是图5中的细节部分C的放大透视图；
[0020] 图10是图3中的细节部分B的放大图；
[0021] 图11是图3中的细节部分C的放大图；
[0022] 图12是根据本发明原理构造的过滤器组件的透视侧视图，所述过滤器组件包括过滤头和过滤器装置；
[0023] 图13是利用根据本发明原理构造的过滤器组件的过滤器系统的示意图；
[0024] 图14是根据本发明原理构造的过滤器装置的第二实施例的透视图；
[0025] 图15是图14所示实施例的俯视平面图；
[0026] 图16是图14和15所示实施例的剖视图，所述剖视图沿图15中的线A-A剖开；
[0027] 图16A是图16所示细节部分的放大图；
[0028] 图17是图16所示过滤器装置的剖视的透视图；
[0029] 图18是用于图14所示实施例中的过滤器外壳和套筒的分解透视图；
[0030] 图19是图14所示的过滤器装置固定至过滤头以提供过滤器组件的剖视图；
[0031] 图19A是图19所示细节部分的放大图；
[0032] 图20是图19所示过滤器组件的透视图；
[0033] 图21是根据本发明原理构造的过滤器装置的第三实施例的透视剖面图；
[0034] 图22是图21所示过滤器装置的剖面图；
[0035] 图22A是图22所示细节部分的放大图；
[0036] 图23是利用图21和22所示过滤器装置固定至过滤头的过滤器组件的剖面图；
[0037] 图23A是图23所示细节部分的放大图；
[0038] 图24是图23的放大图并且示出密封件是如何形成密封以阻止液体在套筒和外壳或过滤头之间泄露。
具体实施方式
[0039] 一般，根据本发明原理的过滤器装置使用拉制金属外壳、螺纹套筒和密封(件)。所述螺纹套筒滑过外壳的外径并且以各种技术固定至外壳。在过滤器装置上存在至少一个密封(件)，以阻止过滤器装置和过滤头之间的外漏泄。在一些实施例中，使用多于一个的密封件。
[0040] A.示例结构
[0041] 一般，过滤器装置以附图标记20示出。过滤器装置20被设计成通过螺纹固定至过滤头22(图12)。一般，过滤器装置20通过螺纹安装到过滤头22上以供可操作使用。当需要维修过滤器装置20时，通过从过滤头22旋开或解开过滤器装置20从过滤头22取下过滤器装置20。过滤器装置20包括外壳24。外壳24通常是拉制金属外壳，一般具有薄壁结构。外壳24包括环绕壁26，所述环绕壁26限定内部空间28。
[0042] 外壳24的一端是提供进入内部空间28的开口(open mouth)30。开口30的相对端是端部32。在一些实施例中，例如图1-11，端部32限定开口25，所述开口25适于容纳其它结构(例如排放
阀)。在其它实施例中，端部32可以是闭合的端部并且不可操作地打开。
[0043] 在外壳24的内部空间28内的是过滤介质结构36(或过滤器
滤芯36)。过滤介质结构36可以包括褶皱介质38，所述褶皱介质38被设置成圆筒形式以限定开口的过滤器内部40。第一端盖42固定至褶皱介质38的一端。在一些结构中，第二端盖44固定至褶皱介质38的另一(相对)端。过滤介质结构36还可包括内部过滤
支撑或
内衬46，所述内衬46在(第一)端盖42和第二端盖44之间延伸，并对齐开口的过滤器内部40。
[0044] 一般，待过滤的液体以顺流方式流入，从壁26和褶皱介质38之间的空间48经由介质38流入开口的过滤器内部40。从那里，已过滤的液体通过第一端盖42中的孔50流出。从那里液体被引入过滤头22，在过滤头22中液体随后被引向下游部件。
[0045] 在所示的示例实施例中，过滤介质结构36还包括过滤元件密封件52，以便在过滤介质结构36的未过滤侧和已过滤侧之间提供密封。过滤元件密封件52会密封抵靠过滤头22上的对应部分。在所示的各种实施例中，过滤元件密封件52示出为密封环54，所述密封环54固定在第一端盖42的轴向延伸部分58的径向槽56内。
[0046] 在一些实施例中，过滤介质结构36还可包括帮助使过滤介质结构居中于外壳24内的结构。这将在下文结合某些实施例进行描述。
[0047] 一般，过滤器装置20包括不同于外壳24的套筒60。术语“不同于外壳”表示套筒不是由与外壳24相同的同一材料件制成。尽管套筒60可以模制到外壳24上，应当理解外壳24在模制工艺之前以单独件存在，并因此套筒60不同于外壳24。
[0048] 套筒60固定至环绕壁26的外侧62并邻近开口30。环绕壁26还具有相对的内侧64。套筒60部分沿着环绕壁26的外侧62延伸，一般小于环绕壁26的长度的一半。套筒
60具有外侧66和相对的内侧68。
[0049] 一般，套筒60的外侧66限定安装螺纹70，所述安装螺纹70被构造和设置成当过滤器装置20固定至过滤头22时可拆卸地与过滤头22安装在一起。螺纹70可以是用于这些类型系统的任何类型的传统螺纹，例如根据ANSI B1.7M-1984的统一标准螺纹(Unified Screw Threads)。套筒60的内侧68一般安装抵靠环绕壁26的外侧62。套筒60利用下文所述的各种技术固定至外壳24。
[0050] 一般，过滤器装置20还包括第一密封件72，所述第一密封件在过滤器装置20安装至过滤头22时定向抵靠套筒60以便与过滤头22形成密封。第一密封件72可以是由套筒60的外侧66中的槽76固定的径向密封件74，例如图3，10，16和22的实施例所示出的。
[0051] 过滤器装置20可以连接至过滤头22以形成过滤器组件23，如图12所示。在图13中，系统以170示出。系统170包括使用液体的发动机172。液体可以是例如
润滑油、燃料(燃油)、或液压液体。过滤器组件23与发动机172流体相通，以过滤发动机使用的液体。
[0052] 1.图1-11的实施例
[0053] 在图1-11的实施例中，外壳环绕壁26具有多个短小突出部82，所述多个短小突出部82从开口30径向向
外延伸。在所示的实施例中，短小突出部82均匀间隔地围绕开口30的边缘84。短小突出部82示出为弯曲的，以形成钩形86，见图8。套筒60具有第一边缘88。当套筒60越过外壳24的壁26，套筒60沿壁26轴向移动直到第一边缘88接合开口30处的径向延伸凸缘90。套筒60相对于外壳24转动直到沿着第一边缘88由套筒60限定的开槽92与短小突出部82对齐。
[0054] 短小突出部82随后沿朝向外壳24中心线的径向方向卷曲，以便将外壳24和螺纹套筒60固定在一起。使短小突出部82弯曲进入开槽92在外壳24和螺纹套筒60之间形成机械
锁，所述机械锁防止外壳24绕其中心线相对于套筒60转动并阻止在轴向方向上的相对运动。
[0055] 在图5中，可以看到套筒60是如何沿着套筒内侧68限定
密封圈94的。密封圈94固定密封件96，所述密封件96在套筒60和环绕壁26的外侧62之间并且抵靠套筒60和环绕壁26的外侧62形成径向密封98。
[0056] 在图4和图10中，可以看到过滤介质结构36是如何通过周向围绕第一端盖42的外径设置的一系列导向件102居中于外壳24中的。导向件102确保过滤介质结构36的中心线在外壳24的中心线的可接受公差内。
[0057] 在本实施例中，过滤介质结构36通过使外壳24的较低端104卷曲进入由第二端盖44的外表面限定的凹入区域106保持在外壳24内。
[0058] 2.图14-20的实施例
[0059] 在图14-16的实施例中，许多特征和部件与图1-11的实施例所描述的相同。因此，相同的附图标记用于类似的结构，并且它们的描述在此被结合入此处作为引用。图14-20所示的过滤器装置以附图标记220示出。注意，在图1-11的实施例中，多个短小突出部82折向下越过螺纹环或套筒60的顶部。在图1-11的实施例中，短小突出部82用于将套筒60轴向固定至外壳24并且还相对于外壳24可转动，使得套筒60不会绕外壳24转动。还应注意，在图1-11的实施例中，有密封件98位于套筒60的内侧68和外壳24的外表面62之间。
[0060] 在图14-20的实施例中，接合处(接缝)221由一个连续的材料件产生，而不是如图1-11所示的多个短小突出部82。接合处221轴向相对于外壳24固定套筒60。为了防止套筒60相对于外壳24的转动，套筒60可以压入配合至外壳24的外径；可替换的，套筒60可以通过在外壳24的外侧62和套筒60的内侧68之间使用胶
水或
粘合剂粘至外壳24的外径。
[0061] 密封件223定向在套筒60的外径上，接近套筒60的顶部224(图16A)。密封件223被固定在由套筒60限定的槽225(图16A)内。槽225面向套筒60的外侧或外侧部分。
密封件223在套筒60和接合处221的内曲线227之间形成密封226，所述接合处221是一个连续的材料件。通常，接合处221由拉制金属制成，例如
钢。密封226防止液体从外壳24和套筒60间
泄漏出。
[0062] 在图16A中，可以看到在该实施例中接合处221是如何通过弯曲或折叠外壳24以形成倒置的U形弯曲228而形成的，还形成了外壳24的开口30。U形弯曲228以向内延伸的腿230终止。腿230包锁套筒60的突出部分232，以便帮助将接合处221锁定就位，使密封件223落入和固定在槽225内。
[0063] 邻近套筒60的突出部分232并在其下面的是径向从套筒60伸出的凸缘234。凸缘234构成槽236的一侧，固定密封件74。
[0064] 图19，20和19A示出了过滤器组件240，所述过滤器组件240包括固定至过滤头222的过滤器装置220。图19A示出密封件74是如何在套筒60和过滤头222之间形成密封236的；具体地讲，是在套筒60和过滤头222的内壁238之间。
[0065] 在图19中，还可以看到密封件54是如何在过滤器滤芯36和过滤头222之间形成密封55的；具体地讲，是在端盖42和过滤头222的内壁242之间。内壁242被外壁244环绕。外壁244限定内表面238，所述内表面238与密封件74形成密封236。在本实施例中，壁244还包括
内螺纹，所述内螺纹与套筒60上的螺纹70匹配，以使过滤器装置220可拆卸地连接至过滤头222。
[0066] 在图20中，示出过滤头222具有口246和248。所述口246，248形成入口或出口。待过滤的流体流过口246，248中的一个，并随后进入壁26和介质38之间的空间48。从此处，液体流过介质38。并进入开口的过滤器内部40。从此处，已过滤的液体通过第一端盖
42中的孔50流出，并随后通过口246，248中的一个流出组件240。
[0067] 在图20中，可以看到扭转阀结构250是如何定向在开口25中以允许在使用一段时间后选择性地排出收集在外壳24中的水或其它类型的流体。
[0068] 图18示出了在组装过程期间外壳24和套筒60的透视分解图。在图18中，可以看到在形成接合处221之前是如何具有扁平凸缘252的结构的。套筒60围绕外壳24安装，使得套筒60的内表面68抵靠外壳24的外侧(外表面)62。套筒60可以通过例如使套筒60压入配合至外壳24或通过利用胶水或粘合剂将套筒60粘至外壳24而被可转动地固定至外壳24。在套筒60被设置在外壳24上并
定位使得端部224接合抵靠凸缘252的轴向内表面254后，凸缘252被弯曲以形成倒置的U形弯曲部分228，所述弯曲部分228
覆盖密封件223并形成密封226。这形成了接合处221。腿230被弯曲抵靠突出部分232，以帮助相对于外壳24轴向锁定套筒60。
[0069] 3.图21-24的实施例
[0070] 图21-24示出过滤器装置的另一实施例，总体以320示出。同样，在本实施例中，相同的附图标记表示与上文结合图1-20所述具有类似特征的部件。在本实施例中，与图16-20的实施例相比较，设计是类似的，除了密封件223和密封件74的功能被结合成单个密封件322之外。密封件322与过滤头222形成密封324(图23A)；密封件322还在外壳24和套筒60之间形成密封326。
[0071] 接合处321通过弯曲或折叠连续的材料件而形成，例如外壳24，覆盖套筒60的端部224。该套筒60限定槽330，所述槽330固定密封件322。接合处321围绕端部224弯曲，向下沿着套筒60的外侧径向表面332，并随后径向向内进入槽330的上壁334。腿336在槽330内延伸并抵靠上壁334以帮助将套筒60轴向锁定至外壳24。密封326在密封件322和接合处321的腿336之间并抵靠密封件322和接合处321的腿336而形成。
[0072] B.方法
[0073] 应当理解，制造过滤器装置20的方法已在上文讨论并且可以利用本文所述的各种结构。一般，方法包括提供外壳24，所述外壳24具有限定内部空间28的环绕壁26，提供进入内部空间28的开口30和与开口30相对的端部32。所述方法包括将过滤介质结构36定向(定位)在内部空间28内。所述方法还包括定向(定位)不同于外壳的套筒60，围绕外壁26邻近开口30并部分沿环绕壁26延伸。套筒60的外侧66限定安装螺纹70，所述安装螺纹70被构造和设置成当过滤器装置固定至过滤头22时可拆卸地与过滤头22安装在一起。套筒60的内侧68抵靠环绕壁26的外侧62。随后，所述方法包括将套筒60固定至外壳24，并随后提供第一密封件72抵靠套筒60以便与过滤头22形成密封。
[0074] 固定的步骤可以包括使外壳24上的短小突出部卷曲进入套筒60中的开槽92。固定的步骤还可包括使外壳24上的短小突出部82弯曲进入套筒60中的开槽92。固定的步骤还可包括将套筒60粘在外壳24上，或使套筒60压入配合到外壳24。
[0075] C.一般原理
[0076] 本发明提供了一种通过螺纹固定至过滤头的过滤器装置。过滤器装置可包括外壳，所述外壳具有限定内部空间的环绕壁，提供进入内部空间的开口，和与开口相对的端部；所述环绕壁具有外侧和内侧；过滤介质结构可操作地固定在内部空间内；单独的套筒连接至环绕壁的外侧，邻近开口并且部分沿环绕壁延伸；所述套筒具有外侧和内侧；所述套筒的外侧限定安装螺纹，所述安装螺纹被构造和设置成当过滤器装置固定至过滤头时可拆卸地与过滤头安装在一起；所述套筒的内侧抵靠环绕壁的外侧；和第一密封件，所述第一密封件在过滤器装置固定至过滤头时定向抵靠套筒以便与过滤头形成密封。
[0077] 所述外壳的端部可以限定适于容纳排放阀的开口。
[0078] 所述外壳环绕壁可具有多个短小突出部，所述多个短小突出部从开口径向向外延伸。
[0079] 所述套筒可具有邻近所述开口的第一边缘；所述第一边缘限定多个开槽，所述多个开槽中的每一个容纳一个短小突出部。
[0080] 所述套筒可通过使短小突出部形成在开槽上固定至所述外壳。
[0081] 所述短小突出部可以相对于开槽处于卷曲
位置。所述短小突出部可以相对于开槽处于折叠位置。
[0082] 所述套筒的内侧可以是密封圈，所述密封圈固定第二密封件，形成在套筒和环绕壁的外侧之间并抵靠套筒和环绕壁的外侧的径向密封。
[0083] 所述套筒可以通过接合处(221，321)轴向固定至外壳；所述接合处由外壳的延伸部分折叠过套筒的顶部(224)而形成。
[0084] 所述接合处(221)可以与固定在由套筒限定的槽(225)内的第二密封件(223)形成密封(226)；所述槽面向所述套筒的外侧部分。
[0085] 所述接合处(221)可包括腿，所述腿锁定围绕套筒的突出部分(232)，以便使接合处锁定就位，其中第二密封件固定在槽(225)内。
[0086] 所述套筒可以限定固定第一密封件(322)的槽(330)；所述接合处(321)由弯曲围绕套筒顶部(224)的外壳的延伸部分形成，沿着套筒的外侧径向表面(332)延伸，并包括伸入槽(330)的上壁(334)的腿(336)。
[0087] 在第一密封件和接合处的腿之间并抵靠第一密封件和接合处的腿可以形成密封(326)。
[0088] 可以在所述套筒的内侧和所述环绕壁的外侧之间具有粘合剂，以将套筒固定至外壳。
[0089] 所述套筒可通过压入配合固定至所述外壳。
[0090] 所述套筒的外侧可以限定固定第一密封件的径向槽。
[0091] 所述过滤介质结构可包括褶皱介质，所述褶皱介质被设置成圆筒形式以限定开口的过滤器内部；第一端盖，所述第一端盖固定至所述褶皱介质的一端；和由第一端盖固定的过滤元件密封件。
[0092] 第一端盖可包括居中结构，所述居中结构被构造和设置成使过滤介质结构居中于外壳内部空间内。
[0093] 过滤器组件可包括过滤头和过滤器装置；所述过滤器装置通过套筒和过滤头之间的螺纹连接可拆卸地固定至过滤头。
[0094] 一种系统可包括使用液体的发动机；和过滤器组件，所述过滤器组件与发动机流体相通以过滤液体。
[0095] 一种制造过滤器装置的方法可包括提供具有限定内部空间的环绕壁的外壳，提供进入内部空间的开口，和与所述开口相对的一端；所述环绕壁具有外侧和内侧；使过滤介质结构定位(定向)在内部空间内；和定向套筒，所述套筒不同于所述外壳，围绕环绕壁的外侧，邻近外壳开口并且部分沿着所述环绕壁延伸；所述套筒具有外侧和内侧；所述套筒的外侧限定安装螺纹，所述安装螺纹被构造和设置成当过滤器装置固定至过滤头时可拆卸地与过滤头安装在一起；所述套筒的内侧抵靠所述环绕壁的外侧；将套筒固定至外壳；和提供第一密封件，所述第一密封件在过滤器装置固定至过滤头时定向抵靠所述套筒以便与过滤头形成密封。
[0096] 所述固定的步骤可包括使外壳上的短小突出部卷曲进入套筒的开槽。
[0097] 所述固定的步骤可包括将外壳的延伸部分折叠过套筒的顶部。
[0098] 应当指出，并非本文所述的所有特定特征需要被结合入所述装置中，以便所述装置具有根据本发明的一些选定优点。
