CN101854996A - 用于液体过滤器的过滤器元件以及液体过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过滤器元件以及一种液体过滤器，其中过滤器元件可轴向地插入到过滤器外壳(10，11)中。过滤器元件(21)在安装之后可以借助至少一个的止回膜(27)封闭用于待过滤的原始液体的回流装置。止回膜(27)以如下方式安置在过滤器元件(21)的端盘(24)上，即其在过滤器外壳(10，11)中实现了未滤侧(32)相对于洁净侧(33)的轴向和/或径向的密封。在过滤器外壳(10，11)上设有用于液体的泄流口(18)，该泄流口在过滤器元件(21)安装时通过止回膜(27)的额外密封表面(31，49)闭合。

Description

用于液体过滤器的过滤器元件以及液体过滤器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1或者7的前序部分所述的用于液体过滤器的过滤器元件及一种液体过滤器，特别用于内燃机的油或者燃料。

背景技术

根据文献WO2007/003517A2，用于像油或者燃料的粘性媒质的液体过滤的过滤器元件传统上主要是由起褶的过滤器媒介(Filtermedien)优选以圆柱的形状生产。在此该过滤器元件可以是不含金属的，而设有由箔、纸板、塑料(例如PA)或者类似物体组成的端盘(Endscheiben)。但是采用金属端盘和金属中央管的设计也是可能的。其中过滤器元件的折叠部经常嵌入到端盘中(例如胶粘、焊接或者泡沫化)而直接连接这些元件。

但为了避免过滤壳体在未滤方向(Rohrichtung)上排空(Leerlaufen)，通常也使用在壳体中永久装入的弹簧负载的阀。该止回阀以单独的安装步骤插入到壳体中。该止回阀通常由弹簧预压的阀盘、阀头和阀座构成。该阀被粘接、螺纹连接或者压接在壳体中，其中通常的缺点就是组件需要复杂的安装。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种用于液体过滤器的过滤器元件以及一种过滤器，它们可以以简单的方式安装和低成本地生产。该任务通过权利要求1和7的特征得以解决。

根据本发明的过滤器元件应结合具有可打开的过滤器壳体的过滤器，特别用于液体。该过滤器元件包含环状闭合的过滤媒质，该过滤媒质设计由带状的纸或者无纺物折叠或者缠绕而成。此外该过滤媒质还可以由块状的压制材料构成。在端面上，该过滤媒质密封地连接在上端盘和下端盘上。这种设计为不可拆卸的连接例如可以通过焊接、粘结或者泡沫化形成。在其中一个端盘上设置有止回膜，该止回膜由不透水的、弹性的、耐受过滤液体的材料构成，特别是人造橡胶如丙烯-四氟乙烯橡胶(FPM)，氢化丁腈橡胶(HNBR)，丙烯酸脂橡胶(ACM)。在此，该止回膜这样设计，即其覆盖过滤器壳体中的入口，其中该止回膜由待净化的液体流揭下(abheben)。该止回膜包含环形表面，它放置在接触过滤器壳体的环形表面上。当没有流量通过液体过滤器时，止回膜的合上的环形表面将入口闭合，从而液体不能从过滤器壳体流回，而过滤器壳体不能被排空。这是有优势的，因为当过滤过程重新开始时，此壳体已经充满而不需要再填充，以便例如当重新启动内燃机时快速地达到需要的油压。因此，净化后的液体可以明显更快地使用。

有利地，止回膜这样设计，即其在未滤侧(Rohseite)和洁净侧(Reonseite)之间起密封作用。为此，止回膜具有密封轮廓，该轮廓在过滤器壳体内形成未滤侧和洁净侧之间的紧密密封的分隔。该密封轮廓例如设计为径向朝内的凸起，该凸起径向支撑在形成洁净出口的管路上。可选择地，止回膜的密封轮廓也可以设计为轴向密封的，而且支撑在环形支撑面上。

根据本发明的止回膜包括额外的密封表面，该密封表面作为进一步的功能而关闭设置在过滤器壳体中的泄流口

当过滤器元件必须要更换的时候，该泄流口用于过滤器壳体的排空。由于密封表面设置在止回膜上，在安装过滤器元件时不需要额外的工作步骤就能实现泄流口的闭合。进一步的优点在于，不需要额外的组件，因此密封表面可成本划算地在现有的止回膜上成形，不需要额外的材料。

额外的密封表面可以设计为轴向密封表面或者径向密封表面。在设计为轴向密封表面时，在泄流口区域中过滤器壳体的平坦底部就足以产生稳定的轴向密封作用。在此，轴向密封表面只是轴向地放置在该区域上。该轴向密封表面可以设计为一个部分，它在交叉部分必须设计得比泄流口略大一点，从而能够完全紧密密封地覆盖住泄流口。借助于一定的预应力(该预应力例如由螺旋形弹簧传递到过滤器元件上)就可以实现稳定的密封作用。在径向密封作用时设置这样的几何轮廓，即它径向地以线形的形状支撑在圆周墙上。在此，径向密封例如可以成型在柱形销上，该柱形销可以插入到设计为柱形的排流孔中。这在过滤器元件受到震动时是有优势的，因为在该设计中避免了意外地从泄流口中揭下。

根据本发明的有利的实施例，额外的密封表面设计为环形表面。因此，过滤器元件可以以任意的径向位置插入到过滤器壳体中。在插入过滤器壳体时，除了轴向运动，过滤器元件还可以进行转动，在泄流口区域不存在泄漏的危险。因此，与分块设计的密封表面相比，此安装明显简化。

将止回膜铸模在下方端盘是有优势的，其中所有的密封表面都由原型技术(Urformtechnik)生产。这可快速和廉价地生产出止回膜。此外，不需要安装步骤。进一步的优势在于，止回膜密封和不可拆卸地连接在端盘上，因而以这种方法避免了端盘之间的泄漏或者端盘的意外松脱。

根据本发明的液体过滤器包含：过滤器元件；可打开的的过滤器壳体，其具有用于待净化液体的入口；出口，用于净化后的液体；泄流口，用来使包含在过滤器壳体中的液体实现无压力的泄流，用于在过滤器元件更换期间防止液体的溢出。过滤器元件可以轴向地插入到过滤器壳体中。过滤器元件依照上述设计进行设计。在此，止回膜相对于未滤侧将清洁端密封起来。此外，止回膜实现了用于入口的止回功能。作为进一步的功能，止回膜采用额外的密封表面将泄流口密封起来。因此，几个功能(特别是密封功能)集成在单一的组件上。止回膜可以简单地生产和安装。因为密封功能直接配置在止回膜上，止回膜与过滤器元件相连，所以就不需要额外的安装步骤，如在弹簧负载的单独安装的止回阀中所必须的一样。此外，通过将密封功能集成在止回膜上，可节省昂贵的阀门。

为了确保过滤器外壳的完全排空，在过滤器外壳的低点设置泄流口，是有优势的。

在本发明的特殊设计中，泄流孔设置在环形凹槽中。止回膜上的额外密封表面也设计为具有环状外形，而且可以以密封的方式插入到凹槽中。在此，当密封表面设计为径向密封，是有优势的。因此，过滤器元件可以任意转动地插入到过滤器外壳中。在此，径向密封在径向上形成了额外的定位辅助。

有利的是，过滤器外壳包含接触肩(Anlageschulter)，用来实现过滤器元件的轴向定位。该接触肩可以设计为径向圆周形扩展的边缘或者在圆周上部分分散的边缘。在此，过滤器元件在其下方端盘上有相应的匹配轮廓，该轮廓支撑在此边缘上。在边缘在过滤器外壳上径向圆周扩展的情况下，匹配的轮廓设计为分割的形状。如果边缘是在圆周上部分分散的情况，则匹配的轮廓是连续的。以这种方式，在轴向上实现可靠的定位，并且没有大的公差浮动。

根据有优势的设计，设置了夹紧器件(例如螺旋形弹簧、箝位支架或者整体铸模叶片)，止回膜的额外密封表面借助此夹紧器件可以压在泄流口上。以这种方式，密封表面即使在遭受震动时也不会从泄流口上揭下。因而，可避免液体意外地流出。

附图说明

本发明将在下面借助于设计实例进行详细说明。其中：

图1显示了液体过滤器的截面图；

图2显示了可选设计的液体过滤器的截面；

图3显示了可选设计的液体过滤器的截面图；

图4显示了根据图3的液体过滤器的变形截面；并且

图5显示了根据图4的过滤器壳体的俯视图。

具体实施方式

在图1中显示的是液体过滤器的截面图。该液体过滤器包含壳体底端部分10和壳体顶端部分11。壳体部分10，11由热塑性的塑料组成，例如聚酰胺(PA)或者聚丙烯(PP)，且有优势地通过喷射模塑技术生产。作为备选，壳体部分10，11也可以通过铝-压铸方式生产。材料合成也是可能的，其中壳体10或者11中的一个由塑料组成，而壳体10或者11中的另一个由金属组成。壳体底端部分10具有向上敞开且在内壁上包含内螺纹13的杯罩12。壳体顶端部分11的外螺纹14啮合在此内螺纹13中，因而壳体部分10，11可拆卸地连接在一起。为了实现壳体部分10，11之间的密封，设有O型环15。在壳体底端部分10的内部设置有进口16、出口17和排泄口18。在此，壳体底端部分10具有插入物19，该插入物不可拆卸地和密封地连接在壳体底端部分10上。借助于插入物19，一方面实现了单个出口16，17，18之间的分隔，另一方面该插入物这样设计，即构成密封表面20，用于安置在壳体10，11内的过滤器元件21。在其它的设计实例中，也可以去除插入物19，而将它的几何形状一体地成型在壳体底端部分10上。

过滤器元件21包含之字形褶皱且环状闭合的过滤器媒介22。在其端面上，过滤器媒介22通过密封粘合的方式与上端盘23和下端盘24连接在一起。下端盘24与中心管一起设计为一体，该中心管25支撑过滤器媒介22，过滤器媒介22对于待净化的液体是可穿透的。在下端盘24上设置有向下突起的、连续的环形凸起26，止回膜27整体地铸模在该突起26上。止回膜27具有环形扩展的密封边缘28，该密封边缘28支撑在壳体底端部分10的表面29上。表面29环绕着环形空隙30，入口16通到此空隙30中并被插入物19向内划界。而且，止回膜27包含轴向密封表面31，该轴向密封表面31密封地支撑在密封表面20上。由此，未滤侧32与洁净侧33之间实现了密封的隔离。未滤侧32成形在过滤器元件21与壳体部分10，11之间，此壳体部分10，11与入口16相连。洁净侧33被过滤器元件21包围，而与用于净化后液体的出口17相通。作为第三个功能，止回膜27轴向地密封了泄流口18。为了使轴向密封表面31在密封表面20上产生足够的挤压压力，设有螺旋形弹簧34，该弹簧夹在壳体顶端部分11与过滤器元件21的上端盘23之间。由此，避免了意外地从轴向密封表面31上揭下。

由于过滤器媒介的污染或者液体粘性太低的缘故，穿过过滤器元件21的流量可能会减少，从而未滤侧32与洁净侧33之间的压差超过了定值。过滤器元件21包含旁流阀35，该旁流阀从一定的压差起就打开。

在液体过滤器的正常运行中，待净化液体流过入口16进入过滤器壳体10，11的环形空隙30中(点线箭头)，而将密封边缘28从表面29上揭下。液体由外朝内流过过滤媒质22，而且也穿过中心管25。净化后的液体从洁净侧33通过出口17从液体过滤器(点线箭头)流出。

在没有流体的状态下，没有液体通过入口16进入。密封边缘28密封地位于表面29上，并防止液体从未滤侧32流回到入口16中。由此，通过止回膜27防止过滤器壳体10，11的排空，从而当重新启动时液体立即可用。

为了更换过滤器元件21，壳体顶端部分11从壳体底端部分10拆下，并轴向往上取下。由此，减小了螺旋形弹簧34在过滤器元件21上的预压。借助壳体顶端部分11上的卡钩36，轴向向上地拉动旁通阀35。过滤器元件21是卡钩连接到旁通阀35上的，从而也轴向向上地拉动过滤器元件21。通过此轴向位移，释放了泄流口18，包含在过滤器壳体10，11中的液体可以无压力地排放。直到壳体顶端部分11被完全移开，液位下落到杯罩12的边缘之下，从而没有液体会流出。过滤器元件21以箭头37的方向轴向地从壳体部分10中移出，释放掉与旁通阀35的卡钩连接，从而拿掉过滤器元件21。特别地首先将新的过滤器元件21与旁通阀35卡钩连接，随后以与箭头相反的方向插入，并通过壳体顶端部分11的安放和螺纹旋接密封地压在密封表面20上。由此，未滤侧32相对于洁净侧33的新密封和泄流口18的密封就实现了。而且，止回膜27覆盖了环形空隙30。

图2显示了可选设计的液体过滤器的截面。对应图1的那些组件具有相同或相似的附图标记。对比图1，壳体底端部分10’这样设计，即所有的表面和轮廓都直接成形，而根据图1的插入物19被去掉。出口17安置在轴向向上突起的套筒(Dom)38上。套筒38具有表面39，密封凸起40紧密地贴靠在此表面39上，从而实现了未滤侧32与洁净侧33之间的分隔。此密封作用通过径向作用的密封形成。在该设计中，止回膜27’的三个密封功能分布到三个空间上彼此分离的密封区域上。由此，一旦一个密封位置有泄露，也可以保证了其它密封位置的密封功能。与图一所示的设计相比，进一步的区别在于，环形凸起26’具有缺口41，该缺口以止回膜27’的材料填充。由此，实现了端盘24与止回膜27’之间的更好连接，这可以吸收更多的机械负荷，例如当建立或者释放密封凸起40和表面39之间的径向密封作用时产生的一样。

图3在截面图中显示了可选设计的、带有径向作用的密封表面的液体过滤器。对应图1或2中的那些组件具有相同或相似的附图标记。与前述的图1和2相比，过滤器元件21具有泡沫的端盘23，24，该端盘密封地围绕过滤媒质22。在下端盘24上配置有热塑性塑料制造的端板42，其上成型有止回膜27”。除了由密封边缘28和密封表面29形成的、轴向作用的密封，止回膜27”还有两个径向作用的密封件，用于未滤侧32与清洁侧33之间的分隔以及用于泄流口18的密封。在图4中的放大图中示出了此密封方案。

端板42在其圆周上具有齿形区域43，该齿形区域43包含环形延伸的凹处和凸处。借助于这种齿形区域43，端板42可支撑在环形侧翼44上，该环形侧翼44安置在壳体底端部分10上。由此，过滤器单元21的精确轴向位置可以定位在壳体底端部分10中，从而止回膜27”以总是相同的预压力压在表面29上，从而避免了太强压力引起的损害。这种定位只有微小的公差波动，因为公差影响的过滤器元件21的轴向长度对于定位不是必需的。待净化的液体的流向符合图1所述的流向。唯一的偏差就是，待净化的液体会在环形侧翼44与齿形区域43的凹处之间流过。过滤器元件21的更换同样也是以图1和2所述的方式实现。

图4在截面图中示出了一个根据图3的液体过滤器的变形截面。对应图1到3中的那些组件具有相同或相似的附图标记。相对于图3，壳体底端部分10设计为没有插入物19。壳体底端部分10具有环形槽45，其中设有泄流口18。在环形槽45的侧壁和径向密封表面49之间产生径向密封体46。出于该目的，环形圆周扩展的球根状的密封凸缘47凸入环形槽45中。相比于图3，下端盘24由形状稳定的热塑性塑料构成，其中端板42的功能转移到下端盘24上。

图5显示的是根据图4的过滤器壳体的俯视图。对应图4中的那些组件具有相同或相似的附图标记。在该图中，可以清楚地看到环形构造。出口17安置在中央并被套筒38包围。邻接的是带有泄流口18的环形槽45。环形槽45通过环形支柱48与环形间隙30分开，其中入口16安置在环形间隙30中。表面29圆环形地环绕着环形间隙30。借助于安置在中央的区域，旋转对称的过滤器元件21可以插入到任何的径向位置中。

Claims (11)

1.一种用在可打开的过滤器壳体(10，11)中的过滤器元件(21)，其包括环状闭合的过滤器媒介(22)，该过滤器媒介从端面与上端盘(23)和下端盘(24)相连；还包括止回膜(27)，其中止回膜(27)这样设计，即，该止回膜在过滤器壳体(10，11)中在一侧遮盖入口(16)，其特征在于，止回膜(27)包括额外的密封表面(31，49)，借助该额外的密封表面(31，49)能够闭合出口(17)。

2.根据权利要求1所述的过滤器元件(21)，其特征在于，所述额外的密封表面(31，49)设计为轴向密封表面(31)。

3.根据权利要求1所述的过滤器元件(21)，其特征在于，所述额外的密封表面(31，49)设计为径向密封表面(49)。

4.根据上述权利要求之任一条所述的过滤器元件(21)，其特征在于，所述额外的密封表面(31，49)设计为环形表面。

5.根据上述权利要求之任一条所述的过滤器元件(21)，其特征在于，所述止回膜(27)模铸在下端盘(24)上。

6.根据上述权利要求中之任一条所述的过滤器元件(21)，其特征在于，所述止回膜(27)包括额外的密封轮廓(31，40)，该密封轮廓在过滤器壳体(10，11)中实现未滤侧(32)与洁净侧(33)之间的密封。

7.一种液体过滤器，包含能够轴向地插入到可打开的过滤器外壳(10，11)中的过滤器元件(21)，其中过滤器外壳(10，11)包括入口(16)、出口(17)以及泄流口(18)，其特征在于，该过滤器元件(21)根据上述权利要求进行设计，并且泄流口(18)能够通过止回膜(27)的额外的密封表面(31，49)闭合。

8.根据权利要求7所述的液体过滤器，其特征在于，所述泄流口(18)安置在过滤器壳体(10，11)中的低点上。

9.根据权利要求7或者8之任一条所述的液体过滤器，其特征在于，所述泄流口(18)安置在环形的凹槽(45)内，其中所述额外的密封表面(31，49)也设计为环形，并且能够径向地以密封的方式插入到所述凹槽(45)内。

10.根据权利要求7到9之任一条所述的液体过滤器，其特征在于，所述过滤器壳体(10，11)包括接触肩(44)，该接触肩(44)设计成用于过滤器元件(21)在过滤器壳体(10，11)中的轴向定位。

11.根据权利要求7到10之任一条所述的液体过滤器，其特征在于，设有夹紧器件(34)，所述止回膜(27)的所述额外的密封表面(31，49)借助该夹紧器件(34)能够压在泄流口(18)上。

Images