[发明专利]过滤器组件和过滤器元件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2008年12月23日提交的美国专利申请No.12/317,409的权益。

技术领域

本申请总体涉及与内燃机关联使用的过滤器组件。更具体地，本申请涉及这样一种过滤器组件，该过滤器组件具有可替换的过滤器元件，用于去除外来颗粒和/或使内燃机燃料供应系统的燃料与水分离。

背景技术

很久之前就认识到，内燃机的无故障运行需要对内燃机消耗的燃料进行一些形式的过滤。尤其是，柴油燃料供应中缺乏高标准的质量控制要求在柴油发动机的燃料供应系统中包含一种有效的燃料过滤器。对于柴油燃料，通常含有大量有磨蚀作用的颗粒和水。这种有磨蚀作用的颗粒对燃料喷射系统中的部件存在永久损害的可能。这种有磨蚀作用的颗粒破坏燃料喷射泵在高压下精确计量和传送燃料的能力，从而对燃料喷射泵的性能产生不利影响。柴油燃料供应中存在的水会导致发动机部件的腐蚀，并且在冰冻状况下会导致燃料喷射系统的中断和/或移动部件卡住。

许多常规燃料过滤系统执行双重功能，即：将颗粒物质从柴油燃料中去除，以及将燃料与水分离。现有技术中的燃料过滤器通常以金属罐的形式构造，将过滤器元件永久地封装在单次使用的组件中。虽然已经证实这些组件是有效并可靠的，但是它们在材料浪费以及配置成本方面却是不尽理想的。过滤器套筒(cartridge)围绕和支撑通常由可折叠式(褶状)的、圆柱形结构的过滤介质构造的过滤器元件，所述过滤介质通常是选定纤维的纸状复合材料，并经过防水化学处理。褶状圆柱形的过滤介质通常通过粘合剂或类似物被固定至每个端部的端盖，以迫使流体在流至燃料处理系统前流经过滤介质。

常规地，可丢弃的过滤器套筒在过滤器使用的预定间隔被替换。在实践中，过滤器套筒的要求可以根据一些特性而改变，例如内燃机的类型和构造、发动机的具体应用、内燃机工作环境和/或燃料供应质量的区域特性。因此，过滤器套筒常常在尺寸、容量、过滤介质的质量上有变化。

由于柴油燃料在世界范围内的越野(非公路)应用中呈现的差品质，常常看到燃料过滤介质被氧化燃料、水、沥青质和可在滤纸表面上产生沉淀物的有机残片不同程度地堵塞。随着所述沉淀物的聚积，过滤介质的孔被堵住，滤纸两端的压差增加。当压差大至使滤纸不能承受作用在其上的力时，滤纸会倾向于屈曲、扭曲，并最终破裂，从而有力地破坏了过滤器发挥作用的能力。为了防止滤纸的扭曲、屈曲和破裂，过滤工业中非常常见的是在过滤介质的内芯上使用支撑管，该支撑管在位于褶状圆柱形的过滤介质的两个纵向端部处的端盖之间延伸。所述支撑管最常见的是带有穿孔的塑料或钢，以允许流体流经该管。虽然该解决方案是有效的，但是其增加了过滤器元件的整体成本，并且取决于穿孔的大小，会导致出现滤纸的局部高速斑点(spot)，从而可使过滤性能出现少量损失。

在过滤器套筒替换中频繁遇到的问题之一是确保所替换的套筒与燃料系统的过滤要求兼容。由于各种类型和质量的过滤器套筒可以在尺寸上与给定的过滤器系统的基底一致，所以替换的过滤器套筒常常与过滤器系统的规格不一致，因此损害了燃料过滤系统的整体性。使用不兼容的过滤器套筒对于内燃机的运行会有非常严重的影响，并且当完全适合的套筒是更便宜的套筒时也会造成不必要的花费。所有者或者为内燃机提供服务的维修人员常常完全不知道替换的过滤器套筒的规格和要求，也完全不知道使用不一致的过滤器套筒对过滤系统整体性的不可知损害。还有一些情况下，低劣的或不合适的替换的过滤器套筒是在车辆所有者或操纵者不知道的情况下故意安装的。

环境保护和材料回收意识的增强产生了对具有最少可抛弃部件的更有效的过滤系统的需要。另外，谋求减少与汽车和卡车业相关的废物量的环境保护机构可能不再允许已使用的燃料过滤器不受限制地被丢弃至正常的废物流，由此需要专业的且相应更昂贵的废弃处理。

发明内容