專利名稱：濾芯可更換的流體過濾筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體過濾筒，特別地涉及一種具有可更換的濾芯的旋轉(zhuǎn)式流體過濾筒。
背景技術(shù)：
用于過濾流體、例如機油的濾油筒是熟知的已有技術(shù)。濾油筒用于內(nèi)燃機中以從潤滑油中除去沾污物，這可減少發(fā)動機的磨損及延長發(fā)動機的使用壽命。
典型的濾油筒有一其內(nèi)裝有濾芯的金屬筒或外殼，當(dāng)機油流過該外殼時濾芯可過濾機油。外殼一般有一用來安裝到發(fā)動機組上的端部，安裝時，具有內(nèi)螺紋且位于中心的機油出口旋到形成在發(fā)動機組上的對應(yīng)的外螺紋上。機油經(jīng)過圍繞出口的多個流體入口孔流入外殼，過濾后的機油經(jīng)流體出口返回到發(fā)動機中。濾油筒一般是藉由入口孔周圍的O形墊圈而密封在發(fā)動機組上的。具有這種安裝結(jié)構(gòu)的濾油筒在本技術(shù)領(lǐng)域中被稱為“旋轉(zhuǎn)式”濾油筒。
在本技術(shù)領(lǐng)域中還有一種已知的“一次性”使用的濾油筒。其中濾芯永久地密封在外殼中。當(dāng)濾芯已被沾污物堵塞時，整個濾油筒就予以丟棄并在其處再放上一個新的。這種濾油器造成不必要的浪費，因為每次檢修濾油筒時都必須使用一個新的裝置。由于失效的僅僅是濾芯，而其它部件的使用壽命還沒有被利用。這就造成制造這些部件所用的材料和人工的極大的損失。
近來人們已注意到一次性使用的濾油筒對環(huán)境的危害。每年都有好幾百萬的濾油筒被丟棄。其中一些被扔在垃圾中最終用于填海造地，這樣往往仍有大量的機油留在其中。州政府和地方政府已通過了立法以減少一次性濾油筒對環(huán)境的危害。有些規(guī)定要求對濾油筒進(jìn)行24小時的排放以除去剩余的機油。另一些規(guī)定要求壓碎濾油筒以減少體積。事實上，許多地區(qū)的規(guī)定把用過的濾油筒當(dāng)作“危險廢品”對待。經(jīng)常有大量費用用于支付為已用過的濾油筒的丟棄所作的服務(wù)，這些費用經(jīng)常是購買濾油筒價格的一半。
在本技術(shù)領(lǐng)域中，已知有一種具有一可拆卸的蓋子以允許更換濾芯的流體過濾筒。美國專利No.5,066,391揭示了這樣一種濾油筒。然而，這種已有技術(shù)的濾油筒價格較貴，因為其中需要有一用于外殼的較厚的外壁和一單獨的底端蓋。
本發(fā)明涉及解決這些問題的技術(shù)方案。所要提供的是一種簡單的、低成本的、易于制造的、具有一可更換的濾芯的旋轉(zhuǎn)式流體過濾筒。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，所提供的是一種具有一可更換的濾芯的旋轉(zhuǎn)式流體過濾筒。該過濾筒包括一外殼，一圓形安裝圈，一可更換的濾芯，和一安裝頭組件。
外殼有一圓周壁，一封閉端，一打開端。圓形安裝圈設(shè)置在外殼的打開端部中并固定于殼體上。圓形安裝圈有內(nèi)螺紋和靠近螺紋的周邊密封表面。
可更換的濾芯設(shè)置在外殼中，在濾芯和外殼之間形成一流體入口腔。濾芯有空心的圓筒形芯體，它向濾芯的第一端部打開，過濾后的流體從中流過。濾芯的第二端部是封閉的。
安裝頭組件有外螺紋，一圓形通道，一密封圈，多個流體入口，一管狀的濾芯安裝部件，和一流體出口。安裝頭組件的外螺紋用來與圓形安裝圈的內(nèi)螺紋配合?？拷鼉?nèi)螺紋的是圓形通道，其中設(shè)有密封圈。當(dāng)安裝頭組件的外螺紋擰入圓形安裝圈的內(nèi)螺紋中時，密封圈與周邊密封表面協(xié)同密封流體過濾筒。過濾筒是通過在安裝頭中位于中心且具有內(nèi)螺紋的流體出口安裝的。多個流體入口延伸過安裝頭。與流體出口流體地連通的管狀濾芯安裝部件延伸到濾芯的打開的第一端部。
流體經(jīng)流體入口進(jìn)入過濾筒并充滿流體入口腔。然后，它在壓力作用下徑向向內(nèi)流動經(jīng)過濾芯并進(jìn)入空心圓筒形芯體中。已過濾的流體在空心圓筒形芯體中向上流動，經(jīng)過管狀濾芯安裝部件，經(jīng)流體出口流出過濾筒。
到了要維修流體過濾筒的時候，僅更換濾芯，剩余的元部件幾乎可無限期地重復(fù)使用。為了維修過濾筒，先借助于多種已知的工具將其從安裝座上拆下，就和傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式過濾筒一樣。和傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式一次性使用的過濾筒一樣，通過將過濾筒反轉(zhuǎn)可排出機油。將安裝頭從圓形安裝圈上擰下。卸下用過的濾芯。濾芯可用許多方法回收，諸如擠壓或壓軋以排出其中剩余的機油，切碎和/或焚化。清洗外殼和安裝頭組件。在管狀濾芯安裝部件中放上一個新的濾芯并將安裝頭組件擰入圓形安裝圈中并適當(dāng)扭轉(zhuǎn)。這時流體過濾筒就已處于可以用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式一次性使用的過濾筒一樣的方式再安裝的備用狀態(tài)。重復(fù)使用除了過濾芯以外的所有過濾筒的元部件不僅可節(jié)約大量的成本，而且可減少由于隨意丟棄的流體過濾筒所造成的環(huán)境污染。
采用一單獨的制有螺紋的安裝圈可用比直接在外殼上攻螺紋所需的材料薄的材料制造外殼。這種結(jié)構(gòu)因此又可將外殼制造成一單件，而不需要一底蓋。這兩個特點都可比已有技術(shù)的裝置節(jié)約大量的費用。
構(gòu)成本發(fā)明的特征的這些和其它的優(yōu)點和新穎的特點已在此文所附的權(quán)利要求書中具體地指出。然而，為了較好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，應(yīng)參閱構(gòu)成本文另一部分的附圖和以下說明和描述本發(fā)明的較佳實施例的敘述。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明的包括一外殼組件，一濾芯，和一安裝頭組件的過濾筒的分解立體圖。
圖2是如圖1所示的過濾筒裝配后的放大的側(cè)視圖，其一部分所示為截面，一部分被拆去。
較佳實施例的詳細(xì)描述參見附圖，圖中所示為具有一可更換的濾芯40的旋轉(zhuǎn)式濾油筒10的一個實施例。雖然此較佳實施例是用于內(nèi)燃機的濾油筒，然而本發(fā)明也可用于過濾流體的多種場合，包括過濾液體，燃料，及水。
濾油筒10包括一外殼20，一圓形安裝圈30，一可更換的濾芯40和一安裝頭組件50。
外殼20有一圓周形的壁22，一封閉的端部24，一打開的端部26。在較佳實施例中，外殼20制造成一單件。外殼20是從金屬鋼板深拉而成的，并且其厚度最好在.030和.050英寸之間。雖然可用其它的材料和厚度，但是這個厚度是在考慮必要的使用壽命的前提下成本最低的材料。如下文將充分討論的，所選定的外殼20的厚度應(yīng)足夠堅固以可經(jīng)受重復(fù)的使用，然而也應(yīng)足夠薄以允許其形成可在其內(nèi)保持圓形的安裝圈30的形狀。為了便于比較，這里給出用于汽車和卡車的可丟棄的濾油筒的厚度，它們在.010至.020之間。圓形安裝圈30設(shè)置在外殼20的端部26。它包括內(nèi)螺紋32，靠近內(nèi)螺紋32的圓周密封支撐表面34，以及傾斜的外圓形壁36。
圓形安裝圈30在外殼20的打開端部26處固定到其圓周壁22上。在較佳實施例中，圓周壁22的一部分23在圓形安裝圈30的圓周密封支撐表面34上形成“卷邊鉚接”或“翻邊”以將安裝圈30固定在外殼20中。圓形安裝圈30由外殼20的凸肩25支撐，它形成為一在外殼20的圓周壁22上的徑向向外的臺階。然而，本技術(shù)領(lǐng)域中那些熟練人員容易認(rèn)識到圓形安裝圈30也可以用多種其它方式固定到外殼20上，例如，在一保持凸緣上制成卷邊或焊接，從而使密封支撐表面34成為一密封表面。
圓形安裝圈30包括傾斜的圓形的外壁36。傾斜角度最好足以將圓形安裝圈30保持在外殼20中以及防止它在包殼中轉(zhuǎn)動。在兩個表面之間的靜態(tài)摩擦角度等于兩個表面之間的摩擦系數(shù)的反正切角。因此，較佳的傾角小于或等于從軸向向上方所測的外殼20的傾斜表面36和圓周壁22之間的摩擦系數(shù)的反正切角。在較佳實施例中，圓形安裝圈30由鋼材加工而成，所得的較佳的傾角為8.5。
可更換的濾芯40包括空心圓筒形芯體44和在打開的第一端部42的圓形端蓋43。過濾媒質(zhì)可以使用多種材料，它們都是本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的。圓形端蓋43向空心圓筒形芯體44打開以形成圓形內(nèi)邊緣46。從內(nèi)邊緣46向下延伸的是濾芯密封表面47。端蓋43，特別是濾芯密封表面47最好由能夠形成徑向密封的彈性材料制成。在較佳實施例中，端蓋43由硬度近似在70A和80A之間的尿烷材料制成。
安裝頭組件50包括外螺紋52，置于圓形通道54內(nèi)的密封圈55，流體入口56，流體出口58，以及濾芯安裝部件60。外螺紋52用于與圓形安裝圈30的內(nèi)螺紋32配合。當(dāng)安裝頭組件50和圓形安裝圈30擰在一起時，密封圈55緊抵著外殼20的卷邊部分23以密封濾油筒10。在較佳實施例中，圓形安裝圈30的周邊密封支撐表面34支撐卷邊部分23并不與密封圈55接觸。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，如果將圓形安裝圈30固定到外殼20上時所用的方法不同，密封圈55可抵著周邊密封支撐表面34而形成密封。
在較佳實施例中，在安裝頭組件50的外底部設(shè)有一密封擋塊53。密封擋塊53可提供濾油筒10被密封的良好的機械指示。安裝頭組件50擰入圓形安裝圈30中時，當(dāng)密封擋塊53抵在外殼20的卷邊部分23上時，密封圈55到位并密封。除了提供指示外，密封擋塊53也可增加夾緊力。
多個流體入口56延伸過安裝頭組件50以將流體納入濾油筒10中。應(yīng)當(dāng)注意，流體也可通過單個入口56而進(jìn)入納入濾油筒10中。在較佳實施例中，入口還提供了第二個作用，那就是它們可用來協(xié)助將安裝頭組件50從圓形安裝圈30上拆下。入口56都是方孔，較佳的尺寸為1/2英寸平方，以允許插入一拆卸安裝頭組件50的工具，例如一套筒扳手或棘輪扳手(未示)。于是可通過抓住外殼20并轉(zhuǎn)動拆卸工具來拆下安裝頭50。然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到也可采用多種其它形狀的入口，以及一另外的孔。
流體出口58包括用于安裝濾油筒10的內(nèi)螺紋59。濾油筒10可象傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式過濾器那樣通過擰緊螺紋來安裝。此外，和傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式過濾器一樣，在圍繞流體入口56的第二圓形通道70內(nèi)設(shè)置有一第二密封圈71以當(dāng)濾油筒10擰到發(fā)動機上時密封濾油筒10。最好，由密封擋塊53和第一密封圈55所產(chǎn)生的夾持扭矩應(yīng)大于由第二密封圈71所產(chǎn)生的夾持扭矩。否則，當(dāng)轉(zhuǎn)動外殼20以卸下濾油筒10時，安裝頭組件50將留在原位而引起機油的泄漏且需要再另行拆下安裝頭組件50。
當(dāng)安裝濾油筒10時，管形的濾芯安裝部件60延伸到在打開的第一端部42的濾芯40的空心圓筒形芯體44中。濾芯40和外殼20在濾芯40和外殼20之間形成一流體入口腔80。當(dāng)流體從流體入口腔80徑向向內(nèi)流過過濾媒質(zhì)、濾芯40的內(nèi)壁中的通孔到空心圓筒形芯體時被過濾。過濾后的流體經(jīng)過濾芯安裝部件和流體出口58流出濾油筒10。
在較佳實施例中，濾芯44和濾芯安裝部件60之間藉由濾芯安裝部件60和濾芯密封表面47之間壓配合來產(chǎn)生一徑向密封?；蛘撸部稍跒V芯安裝部件60外表面61和濾芯40之間采用一密封圈來實現(xiàn)密封。
在較佳實施例中，在濾芯安裝部件60上的擋肩62將濾芯40的封閉的第二端部48向下壓并抵在外殼20的底部面28上。這種結(jié)構(gòu)可減少一般設(shè)置在外殼20的底面28和濾芯40之間以將濾芯40向上偏置來保證較好密封所需的彈簧。在較佳實施例中采用三個以120°的相等間隔設(shè)置在第二端部48上的定位突起部49以支撐濾芯40并使之定位在中心。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于以上所討論的、僅用來說明本發(fā)明的較佳實施例。在本發(fā)明的精神實質(zhì)范圍中，根據(jù)所附權(quán)利要求書所表明的上位概念，還可作出多種變化，尤其是對形狀，尺寸，和部件的結(jié)構(gòu)以及元部件的材料還可作出多種變化。
權(quán)利要求
1.一種可重復(fù)使用的流體過濾筒，包括(a)一外殼，有一圓周壁，一封閉端部，和一打開端部；(b)一圓形安裝圈，設(shè)置在所述外殼的所述打開端部，所述圓形安裝圈有內(nèi)螺紋和靠近所述內(nèi)螺紋的周邊密封表面裝置；(c)用來將所述圓形安裝圈固定到所述外殼打開端部處的裝置；(d)一可更換的濾芯，設(shè)置在所述外殼中以在所述濾芯和所述外殼之間形成一流體入口腔，所述濾芯有一向所述濾芯的第一端部打開以允許過濾后的流體從中流過的空心圓筒形芯體，和一封閉的第二端部；以及，(e)一安裝頭組件，有(i)用來與所述圓形安裝圈的所述內(nèi)螺紋配合的外螺紋；(ii)一靠近所述外螺紋的圓形通道；(iii)一密封圈，設(shè)置在所述圓形通道中，當(dāng)所述安裝頭組件的所述外螺紋擰入所述圓形安裝圈的所述內(nèi)螺紋中時，所述密封圈與所述圓形安裝圈的所述周邊密封表面裝置共同形成第一密封；(iv)流體入口裝置，延伸過與所述流體入口腔流體連通的所述安裝頭組件；以及(v)一管狀濾芯安裝部件，延伸入所述濾芯的所述打開第一端部，所述濾芯安裝部件有一與所述空心圓筒形芯體流體地連通的流體出口和一密封地配合所述打開第一端部的外表面。
2.如權(quán)利要求1所述的流體過濾筒，其特征在于，所述固定裝置包括形成在所述圓形安裝圈上方的所述外殼的所述圓周壁的一部分，所述部分將所述安裝圈固定在所述外殼的所述打開端部中。
3.如權(quán)利要求2所述的流體過濾筒，其特征在于，設(shè)置在所述安裝頭組件的所述圓形通道中的所述密封圈緊靠著所述圓周壁的所述部分偏置以產(chǎn)生所述第一密封，所述部分壓緊所述周邊密封表面裝置。
4.如權(quán)利要求2所述的流體過濾筒，其特征在于，還包括一用來指示正確方向密封的裝置，和當(dāng)所述安裝頭組件擰到所述圓形安裝圈內(nèi)時用來增加夾持力的裝置，所述指示裝置包括一在所述安裝頭組件和所述外殼的所述圓周壁之間的機械接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的流體過濾筒，其特征在于，所述外殼是從金屬鋼板上深拉成的并且厚度近似于.030至.050英寸。
6.如權(quán)利要求1所述的流體過濾筒，其特征在于，所述流體出口包括內(nèi)螺紋，所述安裝頭組件還包括當(dāng)將所述流體出口擰緊來安裝所述過濾器筒時提供第二密封的裝置，所述第一密封的夾持力足以克服所述第二密封提供裝置的夾持力以便當(dāng)拆卸所述過濾器筒時，所述第二密封提供裝置在所述第一密封之前先釋放。
7.如權(quán)利要求1所述的流體過濾器,其特征在于，還包括用來將所述安裝頭組件從所述圓形安裝圈上拆下的裝置，所述拆除裝置包括一在所述安裝頭組件中的軸向的對準(zhǔn)的孔，所述孔的形狀可允許一安裝頭拆除工具插入，當(dāng)所述拆除工具轉(zhuǎn)動時可拆下所述安裝頭組件。
8.如權(quán)利要求1所述的流體過濾筒，其特征在于，所述圓形安裝圈有一傾斜的外圓形壁，所述斜壁相對軸線的角度小于所述斜壁和所述外殼的所述圓周壁之間的摩擦系數(shù)的反正切角。
9.如權(quán)利要求1所述的流體過濾筒，其特征在于，所述可更換的濾芯還包括一在所述打開的第一端部的圓形端蓋，所述端蓋有一由在所述端蓋上朝向所述空心圓筒形芯體的開口所形成的內(nèi)邊緣和從所述內(nèi)邊緣向下設(shè)置的濾芯密封表面，所述濾芯密封表面和所述管狀濾芯安裝部件的所述外表面一起形成徑向密封。
10.如權(quán)利要求9所述的流體過濾筒，其特征在于，所述濾芯安裝部件包括一擋肩，它向下將所述可更換的濾芯的所述封閉的第二端部偏置在所述外殼的底面上。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)式的、有一可更換的濾芯的流體過濾筒，包括一外殼，一有內(nèi)螺紋的圓形安裝圈，一可更換的濾芯，和有外螺紋的安裝頭組件。圓形安裝圈固定在外殼的打開的上端部。當(dāng)安裝頭組件擰到圓形安裝圈中時，靠近安裝頭組件外螺紋的一圓形通道中的密封圈可使過濾筒密封。
文檔編號F01M11/03GK1127994SQ94192915
公開日1996年7月31日 申請日期1994年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月30日
發(fā)明者弗蘭克斯·A·弗萊德曼, 華納·M·瓦格納 申請人:唐納森公司