Фильтры в сборе, их элементы и отличительные признаки, способы их применения и сборки
Патент 2641818
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Фильтры в сборе, их элементы и отличительные признаки, способы их применения и сборки
Иллюстрации
Изобретение относится к фильтрации. Картридж фильтра включает набивку и радиальное уплотнение корпуса, содержащее первую радиально направленную уплотняющую поверхность, задающую некруглую конфигурацию, содержащую по меньшей мере три выступающих радиально наружу сегмента, чередующихся по меньшей мере с тремя сегментами, направленными радиально внутрь, которые задают на уплотняющей поверхности множество равноудаленных друг от друга радиально выступающих выступов, чередующихся с выемками, в направлении вокруг и относительно центра концевой детали картриджа, на которой расположено радиальное уплотнение корпуса. Картридж фильтра по второму варианту содержит набивку, первую концевую деталь, установленную на набивке, и уплотнение корпуса, расположенное на первой концевой детали. Уплотнение корпуса включает в себя первое уплотнение, направленное радиально наружу, которое содержит первую уплотняющую поверхность, и второе уплотнение, также направленное радиально наружу, которое содержит вторую уплотняющую поверхность. Первая уплотняющая поверхность содержит по меньшей мере участок, отстоящий от второй уплотняющей поверхности по меньшей мере на 10 мм в радиальном направлении. Картридж фильтра по третьему варианту включает набивку с первым концом и вторым концом, первую концевую деталь, включающую в себя отформованный на месте сегмент, расположенный на первом конце набивки, опорную конструкцию уплотнения, встроенную в первую концевую деталь. Опорная конструкция уплотнения включает первое опорное кольцо, встроенное в первую концевую деталь в месте примыкания к первой уплотняющей поверхности и отстоящее от нее на определенное расстояние, первую уплотняющую поверхность, которая меньше внешней окружности набивки на первом конце. Первая концевая деталь имеет первую и вторую радиальные уплотняющие поверхности. Картридж фильтра по четвертому варианту содержит прямоточную конструкцию, включающую набивку, имеющую первый входной конец и противоположный выходной конец, причем набивка содержит рифленый материал, закрепленный на подложке, радиальное уплотнение корпуса, расположенное на первом конце набивки и охватывающее центральное отверстие для потока. Радиальное уплотнение корпуса содержит радиально направленную поверхность уплотнения корпуса, идущую вокруг центрального отверстия и имеющую участок, содержащий по меньшей мере два выступающих радиально наружу относительно отверстия выпуклых сегмента и по меньшей мере один вогнутый сегмент, направленный радиально внутрь, расположенный между по меньшей мере двумя выступающими радиально наружу выпуклыми сегментами. Фильтр в сборе включает корпус, снабженный входом и выходом для потока газа и включающий в себя тело и технологическую крышку и картридж фильтра, установленный в корпусе в состоянии готовности к эксплуатации и с возможностью съема. Технический результат: удобство сборки, хороший уплотняющий эффект. 5 н. и 25 з.п. ф-лы, 111 ил.
Реферат
Настоящая заявка включает в себя описания - с редакциями - предварительной заявки на патент США №61/712,454, поданной 11 октября 2012 года; предварительной заявки на патент США №61/565,114, поданной 30 ноября 2011 года; и предварительной заявки на патент США №61/551,741, поданной 26 октября 2011 года. Полное описание каждой из предварительных заявок на патент США №№61/712,454; 61/565,114; и 61/551,741 включено в настоящий документ посредством ссылки. Притязание на приоритет в отношении каждой из заявок №№61/712,454; 61/565,114; и 61/551,741 заявлено в требуемом объеме.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к фильтрам в сборе, например, к воздушным фильтрам в сборе, их элементам и отличительным признакам, а также к способам их сборки и применения. Фильтры в сборе включают в себя корпус, внутри которого находится съемный заменяемый картридж. Картридж фильтра может быть опционально оснащен уплотнением корпуса, что дает определенные преимущества. Описаны различные свойства корпусов и/или картриджей, которыми выгодно отличаются фильтры. Также описаны способы сборки и применения фильтров. Кроме того, описан опциональный эффективный глушитель шума/резонатор.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Ряд систем требует фильтрации воздуха или газа. К примеру, необходимо фильтровать воздух, поступающий в двигатель внутреннего сгорания. Еще одной сферой применения таких фильтров являются системы вентиляции картера. Как правило, такие системы включают в себя фильтры с картриджем, пригодным для технического обслуживания. После эксплуатации фильтра в течение определенного срока набивка его корпуса требует обслуживания путем очистки или полной замены. Обычно набивка воздушных фильтров или фильтров системы вентиляции картера, используемых в двигателях внутреннего сгорания, например, автомобилей, содержится в съемном заменяемом элементе, т.е. в элементе, пригодном для технического обслуживания, который обычно называется фильтрующим элементом или картриджем фильтра. Герметичный картридж установлен внутри воздушного фильтра с возможностью съема.
Желательны усовершенствования фильтров в отношении их сборки, ремонтопригодности и эксплуатации.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
В настоящем документе описаны фильтры в сборе (такие как воздушные фильтры или фильтры систем вентиляции картера), их элементы и отличительные признаки. Кроме того, описаны способы сборки и эксплуатации этих фильтров. Фильтры в сборе обычно включают в себя корпус с расположенным внутри него съемным картриджем. Приведен пример картриджа фильтра, корпус которого характеризуется радиально направленной уплотняющей поверхностью, содержащей множество сегментов, выступающих наружу в радиальном направлении, разделенных сегментами, которые вдаются внутрь в радиальном направлении.
На некоторых проиллюстрированных примерах фильтров их корпус опционально содержит разъем, расположенный между двумя уплотнениями корпуса, установленными на картридже, что дает определенные преимущества.
К картриджам фильтра, которые содержат не два, а одно эффективное уплотнение корпуса, могут быть применены лишь отдельные принципы настоящей заявки. На одном из проиллюстрированных примеров реализации настоящего изобретения радиально направленная уплотняющая поверхность содержит множество выступов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, или выступающих наружу (например, выгнутых) участков, разделенных опциональными криволинейными участками, такими как противолежащие вдающиеся внутрь (например, вогнутые) участки.
На одном из проиллюстрированных примеров реализации настоящего изобретения предусмотрена радиально направленная - как правило, кольцевая - поверхность уплотнения корпуса.
Для определенных областей применения, описанных в настоящем документе, предусмотрены картриджи фильтра, снабженные двумя уплотнениями корпуса, каждое из которых обычно расположено радиально; при этом они отличаются размерами по внешней границе, т.е. одно уплотнение значительно больше другого. Для таких сфер применения оба уплотнения могут быть кольцевыми; однако возможны и альтернативные варианты, которые показаны и описаны в настоящем документе.
Воздушный фильтр в сборе, его составные части или параметры не обязательно должны характеризоваться всеми признаками, описанными в настоящем документе, для достижения определенных преимуществ согласно настоящему изобретению.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 показан схематический вертикальный вид сбоку воздушного фильтра в сборе согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 показан схематический второй вертикальный вид сбоку воздушного фильтра в сборе, представленного на фиг. 1; при этом вид на фиг. 2 получен путем разворота фиг. 1 правой стороной вперед.
На фиг. 3 показан схематический третий вертикальный вид сбоку воздушного фильтра в сборе, представленного на фиг. 1 и 2; при этом некоторые его участки показаны в поперечном разрезе, чтобы были видны внутренние детали.
На фиг. 3А показано увеличенное схематическое поперечное сечение отдельного участка, представленного на фиг. 3.
На фиг. 4 показан схематический перспективный вид со стороны выходного конца картриджа, используемого в воздушном фильтре в сборе, который представлен на фиг. 1-3.
На фиг. 5 показан схематический вертикальный вид сбоку картриджа фильтра, представленного на фиг. 4; при этом некоторые его участки показаны в поперечном разрезе, чтобы были видны внутренние детали.
На фиг. 6 показан схематический вид в плане отливки с первого - открытого - торца картриджа фильтра, представленного на фиг. 4.
На фиг. 7 показано схематическое поперечное сечение отливки, представленной на фиг. 6, выполненное по линии 7-7.
На фиг. 8 показан увеличенный схематический местный вид сегмента отливки, выделенного на фиг. 7.
На фиг. 9 показан схематический вид со стороны выходного конца опоры картриджа фильтра, представленного на фиг. 4.
На фиг. 10 показан схематический вертикальный вид сбоку опоры, представленной на фиг. 9.
На фиг. 11 показан схематический вид с торца элемента, представленного на фиг. 10; при этом вид на фиг. 11 получен путем разворота элемента, представленного на фиг. 10, нижней стороной вперед.
На фиг. 12 показан второй схематический вид с торца элемента, представленного на фиг. 9 и 10; при этом вид на фиг. 12 получен путем разворота элемента, представленного на фиг. 10, верхней стороной вперед.
На фиг. 13 показан увеличенный схематический местный вид отдельного сегмента фиг. 10.
На фиг. 14 показано увеличенное схематическое поперечное сечение сегмента, выделенного на фиг. 11.
На фиг. 15 показано увеличенное схематическое поперечное сечение отдельного сегмента опоры, представленного на фиг. 9 и 10.
На фиг. 16 показан увеличенный схематический местный вид отдельного сегмента, представленного на фиг. 15.
На фиг. 17 показано схематическое перспективное изображение сегмента корпуса фильтра, представленного на фиг. 1-3.
На фиг. 18 показан схематический вертикальный вид сбоку сегмента корпуса, представленного на фиг. 17.
На фиг. 19 показан схематический вид с торца сегмента корпуса, представленного на фиг. 17 и 18.
На фиг. 20 показано схематическое поперечное сечение сегмента корпуса, представленного на фиг. 19, выполненное по линии 20-20 на фиг. 19.
На фиг. 21 показан увеличенный схематический местный вид отдельного сегмента, представленного на фиг. 20.
На фиг. 22 показано схематическое перспективное изображение циркуляционного патрубка фильтра в сборе, представленного на фиг. 1-3.
На фиг. 23 показан схематический вертикальный вид сбоку элемента, представленного на фиг. 22.
На фиг. 24 показан схематический вид в плане элемента, представленного на фиг. 23.
На фиг. 25 показано схематическое поперечное сечение, выполненное по линии 25-25 на фиг. 24.
На фиг. 26 показан увеличенный схематический местный вид отдельного сегмента, выделенного на фиг. 25.
На фиг. 27 показано увеличенное схематическое поперечное сечение, выполненное по линии 27-27 на фиг. 23.
На фиг. 28 показан увеличенный схематический местный вид сегмента, выделенного на фиг. 27.
На фиг. 29 показан схематический вид с торца второй литой концевой детали картриджа, представленного на фиг. 4.
На фиг. 30 показано схематическое поперечное сечение отливки, представленной на фиг. 29, выполненное по линии 30-30 на фиг. 29.
На фиг. 31 показано схематическое перспективное изображение второго сегмента корпуса фильтра, представленного на фиг. 1-3.
На фиг. 32 показано схематическое боковое поперечное сечение сегмента корпуса, представленного на фиг. 31, выполненное по линии 32-32 на фиг. 31.
На фиг. 33 показан схематический вертикальный вид сбоку второго варианта реализации воздушного фильтра в сборе согласно настоящему изобретению; при этом вид, представленный на фиг. 33, представляет собой поперечное сечение, выполненное по линии 33-33 на фиг. 33А; кроме того, на фиг. 33 не показаны определенные участки на заглушке картриджа, отливаемые на месте, с тем, чтобы можно было видеть внутренние детали конструкции.
На фиг. 33А показан вид в плане со стороны технологической крышки фильтра в сборе, представленного на фиг. 33; при этом по линии 33-33 на фиг. 33А проходит поперечное сечение на фиг. 33.
На фиг. 33В показан увеличенный местный вид сегмента, выделенного на фиг. 33.
На фиг. 33С показано схематическое поперечное сечение, аналогичное тому, что представлено на фиг. 33, но демонстрирующее отдельные модификации второго варианта реализации воздушного фильтра в сборе; при этом вид на фиг. 33 включает в себя изображение отливаемых на месте частей двух заглушек.
На фиг. 33D показан увеличенный схематический местный вид отдельного сегмента, представленного на фиг. 33С.
На фиг. 33Е показано перспективное изображение корпуса, используемого с вариантом фильтра, представленным на фиг. 33С-D.
На фиг. 34 показан схематический вид со стороны открытого конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 33.
На фиг. 34А показано перспективное изображение со стороны выходного конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 34.
На фиг. 34В показано схематическое перспективное изображение со стороны заглушенного конца одной из модификаций картриджа фильтра, проиллюстрированной на фиг. 33С и 33D.
На фиг. 34С показано схематическое перспективное изображение со стороны выходного конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 34В.
На фиг. 35 показан вертикальный вид сбоку картриджа фильтра, изображенного на фиг. 34; при этом его участки показаны отдельно и в поперечном сечении для демонстрации внутренних деталей.
На фиг. 35А показан схематический вертикальный вид сбоку картриджа фильтра, изображенного на фиг. 34С.
На фиг. 35В показано схематическое поперечное сечение картриджа фильтра, представленного на фиг. 35А.
На фиг. 36 показан схематический вид в плане со стороны открытого конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 35.
На фиг. 36А показан вид в плане выходного конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 35А и 35В.
На фиг. 37 показано схематическое перспективное изображение со стороны заглушенного конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 35.
На фиг. 37А показан вид в плане заглушенного конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 35А и 35В.
На фиг. 38 показан схематический вид в плане со стороны выходного конца внутреннего элемента картриджа фильтра, представленного на фиг. 35.
На фиг. 39 показан схематический вертикальный вид сбоку элемента, представленного на фиг. 38.
На фиг. 40 показан схематический вид в плане со стороны выходного конца элемента, представленного на фиг. 38.
На фиг. 41 показан схематический вид с торца элемента, представленного на фиг. 39; при этом вид на фиг. 41 получен путем разворота элемента, представленного на фиг. 40, противоположным торцом вперед.
На фиг. 42 показано увеличенное схематическое поперечное сечение элемента, представленного на фиг. 39.
На фиг. 43 показано увеличенное схематическое местное поперечное сечение сегмента, выделенного на фиг. 42.
На фиг. 44 показан схематический местный вид в плане сегмента, представленного на фиг. 40.
На фиг. 45 показано схематическое перспективное изображение выходного патрубка, входящего в состав фильтра в сборе, представленного на фиг. 33.
На фиг. 46 показан схематический вертикальный вид сбоку выходного патрубка, представленного на фиг. 45.
На фиг. 47 показано схематическое боковое поперечное сечение элемента, представленного на фиг. 45 и 46, выполненное по линии 47-47 на фиг. 48.
На фиг. 48 показан схематический вид в плане с торца элемента, изображенного на фиг. 45 и 46.
На фиг. 49 показано схематическое поперечное сечение, выполненное по линии 49-49 на фиг. 46.
На фиг. 50 показан увеличенный схематический местный вид сегмента, выделенного на фиг. 49.
На фиг. 51 показан схематический вертикальный вид фильтра, представленного на фиг. 33.
На фиг. 52 показано схематическое поперечное сечение, выполненное по линии 52-52 на фиг. 51.
На фиг. 53 показано схематическое перспективное изображение корпуса фильтра, представленного на фиг. 51.
На фиг. 54 показан схематический вид в плане корпуса, представленного на фиг. 53.
На фиг. 55 показан схематический вид с торца корпуса, представленного на фиг. 53.
На фиг. 56 показано схематическое поперечное сечение, выполненное по линии 56-56 на фиг. 55.
На фиг. 57 показан увеличенный схематический местный вид сегмента, выделенного на фиг. 56.
На фиг. 58 показан схематический вид сверху пресс-формы, образующей часть картриджа, представленного на фиг. 34А.
На фиг. 59 показано схематическое поперечное сечение пресс-формы, представленной на фиг. 58, выполненное по линии 59-59.
На фиг. 60 показан увеличенный схематический местный вид сегмента, представленного на фиг. 58.
На фиг. 61 показан увеличенный схематический местный вид сегмента, представленного на фиг. 59.
На фиг. 62 показан увеличенный схематический местный вид сегмента фиг. 59.
На фиг. 63 показан увеличенный схематический местный вид сегмента, представленного на фиг. 58.
На фиг. 64 показано схематическое изображение в разобранном виде, на котором показано соединение внутренней опоры фильтра, представленной на фиг. 38, с пресс-формой, представленной на фиг. 58.
На фиг. 65 показано схематическое поперечное сечение в разобранном виде конструкции, представленной на фиг. 64.
На фиг. 66 показано схематическое изображение альтернативной конфигурации уплотнения, представленного на фиг. 36.
На фиг. 67 показано схематическое изображение второй альтернативной конфигурации уплотнения, представленного на фиг. 36.
На фиг. 68 показано схематическое изображение третьей альтернативной конфигурации уплотнения, представленного на фиг. 36.
На фиг. 69 показано схематическое изображение четвертой альтернативной конфигурации уплотнения, представленного на фиг. 36.
На фиг. 70 показано схематическое изображение пятой альтернативной конфигурации уплотнения, представленного на фиг. 36.
На фиг. 71 показан схематический перспективный вид сбоку третьего варианта реализации воздушного фильтра в сборе согласно настоящему изобретению.
На фиг. 71А показан схематический перспективный вид воздушного фильтра в сборе согласно варианту реализации настоящего изобретения, представленному на фиг. 71.
На фиг. 71В показан схематический вид сбоку модификации фильтра, представленного на фиг. 71А; при этом фиг. 72 представляет собой схематическое поперечное сечение воздушного фильтра, изображенного на фиг. 71.
На фиг. 71С показано схематическое перспективное изображение еще одной модификации фильтра, представленного на фиг. 71.
На фиг. 72 показано схематическое поперечное сечение воздушного фильтра, представленного на фиг. 71; при этом фигура 72А представляет собой увеличенное схематическое изображение части фиг. 72.
На фиг. 72В показано схематическое поперечное сечение, выполненное по линии 72В-72В на фиг. 71В, демонстрирующее отличия от видов, представленных на фиг. 72 и 72А.
На фиг. 72С показано схематическое поперечное сечение фильтра в сборе, изображенного на фиг. 71С; при этом фиг. 73 представляет собой схематическое поперечное сечение циркуляционного патрубка корпуса, на котором видны конструктивные особенности картриджа фильтра, представленного на фиг. 71 и 72.
На фиг. 74 показан схематический вертикальный вид сбоку картриджа, используемого в фильтре в сборе, который представлен на фиг. 71-73.
На фиг. 74А показан схематический вертикальный вид сбоку картриджа фильтра, используемого в модификации, представленной на фиг. 71А, 71В и 72В.
На фиг. 75 показано увеличенное схематическое поперечное сечение картриджа фильтра, представленного на фиг. 74.
На фиг. 75А показано увеличенное поперечное сечение модификации, представленной на фиг. 74А, выполненное по линиям 75А-75А на фиг. 74А.
На фиг. 76 показан увеличенный схематический вид со стороны открытого конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 74 и 75.
На фиг. 76А показан схематический вид в плане со стороны открытого конца модификации картриджа фильтра, представленной на фиг. 75А.
На фиг. 77 показан увеличенный схематический вид со стороны заглушенного конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 74 и 75.
На фиг. 77А показан схематический вид со стороны заглушенного конца картриджа модификаций фильтра, представленных на фиг. 74А и 75А.
На фиг. 78 показано схематическое перспективное изображение со стороны открытого конца картриджа фильтра, представленного на фиг. 74 и 75.
На фиг. 78А показано схематическое перспективное изображение со стороны открытого конца модификации картриджа фильтра, представленной на фиг. 74А и 75А.
На фиг. 78В показано перспективное изображение со стороны заглушенного конца модификации картриджа фильтра, представленной на фиг. 74А, 75А и 78А.
На фиг. 79 показано увеличенное схематическое местное поперечное сечение отдельного участка картриджа фильтра, представленного на фиг. 74 и 75.
На фиг. 80 показано увеличенное схематическое местное поперечное сечение участка картриджа фильтра, изображенного на фиг. 79, но без литой заглушки, которая видна на фиг. 79.
На фиг. 81 показан увеличенный схематический вид, в частности аналогичный виду на фиг. 76, но с данными о некоторых размерах.
На фиг. 82 показан увеличенный схематический вид в плане сегмента литой заглушки картриджа, изображенного на фиг. 77.
На фиг. 83 показано увеличенное схематическое поперечное сечение сегмента литой заглушки, представленной на фиг. 82.
На фиг. 84 показано увеличенное перспективное изображение со стороны выходного конца элемента картриджа фильтра, представленного на фиг. 74 и 75.
На фиг. 85 показано схематическое поперечное боковое сечение элемента, изображенного на фиг. 84.
На фиг. 86 показан увеличенный схематический вид со стороны выходного конца элемента, изображенного на фиг. 84 и 85.
На фиг. 87 показано увеличенное схематическое перспективное изображение патрубка корпуса фильтра, представленного на фиг. 71 и 72.
На фиг. 88 показан увеличенный схематический вид в плане элемента, изображенного на фиг. 87.
На фиг. 89 показан увеличенный схематический местный вид сегмента, выделенного на фиг. 88.
На фиг. 90 показан схематический вертикальный вид сбоку альтернативной опорной конструкции, используемой в картридже согласно настоящему изобретению.
На фиг. 91 показан схематический перспективный местный вид опорной конструкции, представленной на фиг. 90.
На фиг. 92 показан второй схематический местный вид опорной конструкции, представленной на фиг. 90 и 91.
На фиг. 93 показан схематический вертикальный вид сбоку второй альтернативной опорной конструкции согласно настоящему изобретению.
На фиг. 94 показан схематический перспективный местный вид опорной конструкции, представленной на фиг. 93.
На фиг. 95 показан второй схематический перспективный местный вид опорной конструкции, представленной на фиг. 93 и 94.
На фиг. 96 показано схематическое перспективное изображение в разобранном виде еще одного варианта опорной конструкции, используемой в картридже согласно настоящему изобретению.
На фиг. 97 показан вертикальный вид сбоку варианта опорной конструкции, представленной на фиг. 96.
На фиг. 98 показано схематическое перспективное изображение варианта опорной конструкции, представленной на фиг. 97.
На фиг. 99 показан схематический вид с торца варианта опорной конструкции, представленной на фиг. 98.
На фиг. 100 показано схематическое поперечное сечение варианта опорной конструкции, представленной на фиг. 98.
На фиг. 101 показан увеличенный схематический местный вид отдельного участка, представленного на фиг. 100.
На фиг. 102 показано увеличенное схематическое перспективное изображение альтернативного картриджа фильтра согласно настоящему изобретению.
На фиг. 103 схематически показана стадия установки набивки, используемой в картридже, который представлен на фиг. 90.
На фиг. 104 показано схематическое перспективное изображение картриджа фильтра согласно еще одному альтернативному варианту реализации принципов настоящего изобретения.
На фиг. 105 показан схематический вид в плане картриджа фильтра, представленного на фиг. 104.
На фиг. 106 показано схематическое перспективное изображение еще одной модификации картриджа фильтра, в которой реализованы некоторые принципы настоящего изобретения.
На фиг. 107 показан вертикальный вид сбоку картриджа фильтра, представленного на фиг. 106.
На фиг. 108 показано схематическое перспективное изображение картриджа фильтра, предназначенного для использования в системе вентиляции картера согласно принципам настоящего изобретения.
На фиг. 109 показан схематический вид в плане картриджа фильтра, представленного на фиг. 108.
На фиг. 110 показано схематическое перспективное изображение второго картриджа фильтра, предназначенного для использования в системе вентиляции картера согласно принципам настоящего изобретения.
На фиг. 111 показан схематический вид в плане картриджа фильтра, представленного на фиг. 110.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
В настоящем документе описаны и проиллюстрированы примеры фильтров в сборе, их отличительные признаки и составные элементы. Детально охарактеризованы самые разные особенности фильтров и множество их компонентов. Добиться преимуществ можно множеством способов. Однако для достижения определенных преимуществ согласно настоящему изобретению отдельные составные части или параметры фильтра в сборе не обязательно должны характеризоваться всеми признаками, описанными в настоящем документе.
Следует отметить, что в настоящей заявке описано и проиллюстрировано множество вариантов осуществления настоящего изобретения. Эти варианты не следует считать исключительными в отношении представленных отличительных признаков, то есть отдельные признаки одного варианта реализации настоящего изобретения могут быть применимы и к остальным вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивая определенные преимущества.
На многих примерах изображенный фильтр в сборе представляет собой воздушный фильтр, используемый для фильтрации забираемого воздуха в двигателе внутреннего сгорания. Описаны также дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения, в которых фильтр в сборе представляет собой фильтр системы вентиляции картера, где картридж фильтра используется для фильтрации картерных газов, обычно содержащих, как твердые, так и жидкие загрязняющие вещества. Оба типа фильтров обычно представляют собой «газовые фильтры», поскольку фильтруемым веществом является газ (воздух или картерные газы). Хотя описанные в настоящем документе способы обычно применяются для фильтрации газов, при необходимости они могут быть также использованы и для фильтрации иных веществ, в частности, жидкостей.
Ι. Общие отличительные признаки типового варианта реализации настоящего изобретения, фиг. 1-3
Номер позиции 1 (фиг. 1) обозначает фильтр в сборе, например, воздушный фильтр или воздушный фильтр в сборе согласно настоящему изобретению. Фильтр в сборе 1 (воздушный фильтр в сборе на примере) включает в себя корпус 2. Корпус 2 задает боковую стенку 2s и включает в себя: первый отсек 3 корпуса и второй отсек 4 корпуса или технологическую крышку 4. На проиллюстрированном примере технологическая крышка 4 прикреплена к первому отсеку 3 корпуса с возможностью съема, но возможны и альтернативные варианты. И хотя возможны альтернативные варианты, на проиллюстрированном примере крышка 4 прикреплена к отсеку 3 корпуса с помощью замкового соединения 5; при этом замковое соединение обычно содержит множество защелок 5х.
В общем, воздушный (газовый) фильтр 1 включает в себя узел забора воздуха (газа) 7. На проиллюстрированном примере узел забора воздуха (газа) 7 представляет собой входной патрубок, обозначенный символом 7t на отсеке 3 корпуса фильтра. Конкретный патрубок 7t, изображенный на рисунке, выполнен в виде бокового входного патрубка с тангенциальным забором, т.е. поток газа направлен по касательной относительно внутренней стенки корпуса 2, а не прямо по центральной оси X. Возможны альтернативные варианты расположения, компоновки и ориентации входного узла. Однако проиллюстрированный входной узел с тангенциальным забором воздуха (газа) более удобен и эффективен по причинам, которые описаны ниже.
Номером 8 на корпусе 2 обозначен узел пыле/водовыпуска, в состав которого входит патрубок 9. На проиллюстрированном примере патрубок 9 включает в себя часть технологической крышки 4, хотя возможны и иные варианты конфигурации. Патрубок 9 заглушен эжекционным клапаном 10, который на проиллюстрированном примере представляет собой клапан типа «утиный нос», широко применяемый в воздушных фильтрах; см., например, международную заявку на патент №2006/06241 A1 и заявку на патент США №6,419,718 В1, которые включены в настоящую заявку посредством ссылки. Могут быть также использованы и альтернативные варианты эжекционного клапана.
Номером 15 обозначен выходной или выпускной патрубок, представляющий собой часть корпуса 2, и расположенный на отсеке 3 корпуса фильтра. Патрубок 15 может быть выполнен заодно с отсеком 3 корпуса фильтра, но обычно патрубок 15 представляет собой отдельную деталь, соединенную с отсеком 3 корпуса фильтра с помощью защелки или иного приспособления, как это описано ниже.
Во время работы воздух (газ), подлежащий фильтрации, поступает в воздушный фильтр через впускной патрубок 7t. В итоге воздух проходит через набивку фильтра в картридже, который расположен во внутреннем пространстве 2i корпуса 2. После прохождения через набивку картриджа воздушного фильтра отфильтрованный воздух выходит из корпуса через выпускной патрубок 15. Из выпускного патрубка 15 отфильтрованный воздух подается на расположенное за фильтром оборудование, например, в турбосистему или на воздухозаборник системы двигателя. Следует отметить, что в некоторых случаях фильтр 1 может опционально включать в себя защитный или дополнительный картридж, не показанный на рисунке, через который проходит воздух на отрезке между основным картриджем и выпускным патрубком 15.
Конкретный воздухоочиститель (воздушный фильтр) 1, изображенный на рисунке, включает в себя опциональную ступень предварительной очистки. Ступень предварительной очистки образуется, помимо прочего, за счет направления воздуха из впускного патрубка 7t по касательной во внутренне пространство 2i корпуса 2. Воздух, в том числе за счет внутренней циклонной наклонной панели 17 (фиг. 2), направляется во внутреннее пространство фильтра 1, где он завихряется или перемещается по спирали, в результате чего частицы воды или пыли, содержащиеся в потоке воздуха, прижимаются к внутренней поверхности боковой стенки 2s. Эти частицы, отделенные от потока воздуха, в итоге попадают в патрубок 9, откуда они выводятся с помощью клапана 10.
Конкретный воздухоочиститель 1, изображенный на рисунке, выполнен с возможностью установки с ориентаций в разных направлениях. К примеру, его центральная ось X может располагаться вертикально или горизонтально. Это возможно за счет установки выпускного патрубка 9 в нижней части технологической крышки 4 под углом 30-60° к оси X, что обеспечивает его направление вниз вне зависимости от того, горизонтально или вертикально расположена ось X.
Как показано на фиг. 1 и 2, отсек 3 корпуса фильтра включает в себя монтажную площадку 11. Монтажная площадка 11 может быть выполнена заодно с остальной частью корпуса 2, как это показано на рисунке, или представлять собой отдельный узел. Монтажная площадка 11 используется для закрепления корпуса 2 на месте - на оборудовании, с которым будет использоваться воздушный фильтр 1. За счет монтажной площадки И, установленной на отсеке 3 корпуса фильтра, отсек 3 может быть зафиксирован в требуемом положении и прикреплен болтами к оборудованию; при этом технологическая крышка 4 прикреплена к отсеку 3 с возможностью съема для удобства обслуживания.
Как показано на фиг. 2, выпускной патрубок 15 включает в себя опциональный отвод 15t. Отвод 15t может быть использован, например, в качестве штуцера отбора давления для указателя ограничения, не показанного на рисунке, который опционально используется в воздушном фильтре 1.
Описанный выше воздушный фильтр в сборе схож со множеством предшествующих воздушных фильтров, в том числе с теми, которые изображены и описаны в международных заявках на патент №№2006/06241 A1 и 2009014988, а также в заявке на патент США №6,419,718 В1, включенных в настоящую заявку посредством ссылки.
Перейдем теперь к фигуре 3, на которой представлена вертикальная проекция воздушного фильтра 1, части которого изображены в поперечном сечении. Как показано на фиг. 3, видимый картридж 25 воздушного фильтра расположен во внутреннем пространстве 2i корпуса фильтра. Картридж 25 воздушного фильтра будет подробнее описан ниже. В общем, картридж 25 представляет собой пригодный для технического обслуживания элемент, содержащий набивку 26, через которую проходит фильтруемый воздух перед тем, как выйти из фильтра 1.
Термин «пригодный для технического обслуживания элемент», используемый в настоящем документе по отношению к картриджу 25, означает, что картридж 25, установленный в воздушном фильтре 1, представляет собой съемный и заменяемый элемент. Таким образом, картридж 25 может быть заменен, восстановлен или извлечен после абсорбирования набивкой 26 загрязняющих веществ во время эксплуатации.
Как показано на фиг. 3, корпус 2 содержит опциональный, но эффективный экран 27, опоясывающий часть картриджа 25. Экран 27 включает в себя первый участок 28 в отсеке 3 корпуса фильтра, ориентированный таким образом, чтобы опоясывать часть картриджа 25 в конкретном месте, создавая кольцевое пространство 29 между экраном 28 и внешней боковой стенкой 30. Воздух из патрубка 7 направляется в кольцевое пространство 29 (в завихренном виде за счет внутренней поверхности наклонной панели 17). Экран 28 препятствует прямому соударению пыли и прочих веществ, переносимых воздухом, который поступает в кольцевое пространство, а также их столкновению с набивкой 26 до тех пор, пока воздух - после перемещения, хотя бы частично, в вихреобразном состоянии - не пройдет экран 28 по направлению к технологической крышке 4.
На фиг. 3 номером 33 обозначен второй участок экрана 27 в технологической крышке 4. Второй участок 33 экрана задает кольцевое пространство 34 между экраном 33 и боковой стенкой 35 участка 4. Номером 37 обозначено выпускное отверстие в боковой стенке 2, ведущее из внутреннего пространства 2i корпуса фильтра во внутреннее пространство 9i патрубка 9. Выпускное отверстие 37 связано с кольцевым пространством 34. Экран 33 облегчает удаление пыли и прочих веществ через отверстие 37 в пылеэжектор 8.
Экраны, аналогичные экрану 27, с одной или несколькими участками, аналогичными участкам 28 и 33, широко используются во многих воздушных фильтрах; см., например, международные заявки на патент №№2006/06241 Al и 2009/014988; заявки на патент США №№61/446,653 и 61/473,296, а также патент США №6,419,718 В1, которые включены в настоящую заявку посредством ссылки. Здесь могут быть применены аналогичные принципы и использованы аналогичные признаки.
На фиг. 3А показан увеличенный местный вид отдельной части изображения, представленного на фиг. 3. На этой фигуре видны участки экрана 28 и кольцевого пространства 29.
Следует отметить, что использование экрана 27 и пылежектора 8 отвечает требованиям многих сфер применения, где необходим «двухступенчатый» воздухо- или газоочиститель, в которых предусмотрена первая ступень предварительной очистки для отделения частиц воды и пыли от потока воздуха перед тем, как тот поступит в картридж 25 (вторая ступень). Однако такие конструктивные особенности обычно носят опциональный характер, и многие принципы настоящего изобретения могут быть реализованы в воздушных фильтрах, в которых не предусмотрена указанная двухступенчатая конфигурация или ступень предварительной очистки.
Следует отметить, что конкретный воздухоочиститель 1, изображенный на рисунке, не снабжен предохранительным фильтром или картриджем, расположенным за набивкой 26 и перед выпуском 50. Как и в предыдущем случае, многие принципы, описанные в настоящем документе, также могут быть реализованы в системах, в которых используются такие предохранительные фильтры или картриджи.
II. Отличительные признаки уплотнения корпуса - Общее описание
А. Общие положения
Как было указано выше, отличительные признаки, уже идентифицированные и описанные в привязке к фиг. 1-3А, и относящиеся к общей конфигурации и работе воздушного фильтра, общеизвестны и широко применяются в различных системах. Определенные уникальные характеристики описанного в настоящем документе воздушного фильтра, представленного на фиг. 1-3А, относятся к особенностям картриджа 25 воздушного фильтра, в частности, к его соединению с остальной частью воздушного фильтра 1. В этом разделе описаны некоторые связанные с этим особенности.
В общем, как уже было сказано выше, картридж 25 представляет собой пригодный для технического обслуживания элемент, т.е. он может извлекаться и заменяться на протяжении всего срока службы воздушного фильтра 1. В этой связи необходимо съемное уплотнение, устанавливаемое между картриджем 25 и корпусом 2, чтобы неотфильтрованный воздух не мог обойти картридж 25 и попасть в выпускной патрубок 15, так как это может привести к повреждению двигателя. Предусмотренное для этого съемное уплотнение между картриджем 25 воздушного фильтра и корпусом 2 называется в настоящем документе уплотнением корпуса.
Как показано на фиг. 3, картридж 25 воздушного фильтра содержит набивку 26, которая тянется от первого конца 41 до второго - противоположного - конца 42. Первый конец набивки 41 закрыт первой торцевой заглушкой или концевой деталью 45. Второй конец набивки 42 закрыт второй торцевой заглушкой или концевой деталью 46. Таким образом, набивка 46 вытянута между двумя противолежащими торцевыми заглушками или концевыми деталями 45 и 46.
На проиллюстрированном примере набивка 26 выполнена таким образом, что она опоясывает открытое внутренне пространство 26i вокруг центральной оси X воздушного фильтра 1 и его картриджа 25, хотя возможны и альтернативные варианты при реализации отдельных способов, описанных в настоящем документе. Набивка 26 может быть гофрированной, хотя возможны и иные варианты. При необходимости набивка 26 может быть выполнена в виде цилиндра, как это показано на рисунке, хотя возможны и альтернативные варианты конфигурации. Например, набивка 26 может иметь коническую форму, немного сужаясь между двумя противоположными концами (41 и 42). Кроме того, внутренняя и/или внешняя граница набивки может иметь некруглую форму; возможна овальная или иная конфигурация в поперечном разрезе.
Вторая концевая деталь или колпачок 46 обычно представляет собой заглушку, полностью перекрывающую в поперечном направлении набивку 26 с ее второго конца 42 и запирающую указанный конец вместе с внутренним пространством 26i воздушного фильтра, хотя возможны и альтернативные варианты при реализации отдельных способов, описанных в настоящем документе. Таким