具有安装完整性和磁性流动控制的过滤器的制作方法

专利名称：具有安装完整性和磁性流动控制的过滤器的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体过滤器，该流体过滤器包括确保合适安装的系统， 其包括使用正确部件，该正确部件包括替换部件。
背景技术：
流体过滤器在现有技术中是已知的。过滤器过滤流到一个或多个 部件的流体由此以提供清洁的过滤流体并提供对所述部件的保护。例 如，其中，柴油发动机中的燃料系统容易由于侵蚀和腐蚀而损坏。侵 蚀能由到达诸如燃料喷射器和泵的敏感机械部件的燃料中的污染物导 致。腐蚀能由燃料系统中的水污染物导致。燃料/水分离器通常用于去 除颗粒污染物和水。随着燃料系统注入压力持续增加，这些退化模式 变得更加重要。发动机和燃料系统生产商愈加渴望当第一过滤器装配 在发动机上时以及为在日常维修期间使用的替换过滤器提供正确的燃 料过滤。

发明内容
本发明在致力于上述问题的持续硏发工作期间产生，但是它具有 超越燃料系统的更广泛的应用。本发明提供一种具有安装完整性流动 控制的过滤器，在合适的安装状态中，该过滤器提供通过过滤器的流 体流，并且本发明提供具有错误安装切断的过滤器，当处于不合适的 安装状态中，例如过滤器元件或替换过滤器元件在过滤器壳体内的不 合适安装或对准、不正确的替换过滤器、不存在过滤器元件、不正确 的壳体盖等时，该过滤器至少部分地堵塞通过过滤器的流体流。流体 流可被完全切断，或者流体流可被阻塞或减小，例如仅提供够使发动 机以例如用于跛行回家的降低性能的模式运行的燃料。具有安装完整性切断-打幵(cut-on)的过滤器对于生产商包括OEM (原始设备制造商)是期望的，从而确保合适的安装，包括装配、对 准、满足OEM规范的正确的替换过滤器元件等，以保护各种部件并确 保清洁过滤流体向所述部件的供应。


图1是根据本发明实施例的具有安装完整性切断-打幵的过滤器的 剖面图。
图2是图1的一部分的放大视图。
图3是图2的一部分的放大视图。
图4与图2相似并显示了不同的运行状态。
图5是图4的一部分的放大视图。
图6与图5相似并显示了另一实施例。
图7是图5的部件的可替代实施例的透视图。
图8是从图5的部件的下面的透视图。
图9与图2相似并显示了另一实施例。
图10与图2相似并显示了另一实施例。
图11与图2相似并显示了另一实施例。
图12与图2相似并显示了另一实施例。
图13与图2相似并显示了另一实施例。
图14与图2相似并显示了另一实施例。
图15与图2相似并显示了另一实施例。
图16是图15的一部分的放大视图。
图17是标准化磁力对图6中的背衬构件的类型的图表。
图18是用于图6的实施例的磁通图。
图19是用于图6的另一实施例的磁通图。
图20是用于图6的另一实施例的磁通图。
图21是用于图6的另一实施例的磁通图。
图22是用于图6的另一实施例的磁通图。
图23与图2相似并显示了另一实施例。图24与图2相似并显示了另一实施例。
图25与图3相似并显示了另一实施例。
图26与图3相似并显示了另一实施例。
图27与图3相似并显示了另一实施例。
图28与图3和图16相似并显示了另一实施例。
图29与图28相似并显示了不同的运行状态。
具体实施例方式
图1显示了根据本发明优选实施例的具有安装完整性和磁性流动 控制的过滤器30。该过滤器包括容纳过滤器元件34的壳体32。该壳 体具有用于如箭头38处所示接收脏流体的入口 36，并具有用于如箭头 42处所示将清洁的过滤流体排放到指定部件例如内燃发动机44等的出 口 40。在一个实施例中，过滤器元件34是具有中空内部46的环形构 件并可具有内有孔衬垫或套管47。过滤器元件在上端帽50与下端帽 52之间沿轴线48轴向延伸。上端帽50横跨并封闭中空内部46。下端 帽52具有开口 54，管道或立管56轴向向上延伸通过开口 54并在垫圈 58处与开口 54密封。该壳体在入口 36与出口 40之间限定了通过过滤 器元件的流体流动路径。流体如箭头38处所示流过入口 36进入外部 环形脏流体腔60，然后横向向内如箭头62处所示通过过滤器元件34 和衬垫47，然后作为清洁的过滤流体进入中空内部46，然后如箭头64 处所示向上并如箭头66处所示横向，然后通过待描述的阀结构68，然 后如箭头70处所示进入管道或立管56，然后向下到达出口 40，以作 为清洁的过滤流体如箭头42处所示排出。壳体32通过可移除盖72封 闭，该可移除盖72例如以如74处所示的螺纹关系或以各种其它的方 式，诸如四分之一转锁、插销、紧固件等与壳体接合。盖72通常与过 滤器元件的上端帽50接合并将其固定在适当的位置。在可替代实施例 中，盖72不与上端帽50接合和/或不安装到上端帽50,并且此上端帽 可具有手柄，用于抽出过滤器元件。
过滤器具有图2、图3中的第一安装状态，提供期望的过滤器完整性并实现所述的流体流动路径。过滤器具有图4、图5中的对应于非期 望安装状态或错误安装的第二安装状态。通过过滤器的所述流体流动
路径包括具有所述阀结构68的所述管道或立管56，该阀结构68包括 能在图2、图3的第一上方位置与图4、图5的第二位置之间移动的磁 性偏置活塞80，该第一上方位置允许流体如图3的箭头70处所示流过 管道，因而允许流体在过滤器入口与出口之间的流动，而该第二位置 至少部分地堵塞流体在过滤器入口与出口之间通过管道或立管56流 动。当过滤器处于所述第一安装状态时，活塞80处于图2、图3的所 述第一位置。当过滤器处于所述第二安装状态时，活塞80处于图4、 图5的所述第二位置。在一个实施例中，图4、图5的活塞的所述第二 位置是关闭位置，堵塞流体到达出口 40的流动。在待描述的另一实施 例中，处于所述第二位置的活塞仅部分地堵塞流体通过管道或立管56 的流动，以提供减小的流体流速，例如即使在过滤器的所述错误安装 状态中，提供诸如44的发动机的降低性能，用于跛行回家。
图3的立管56包括罩82，该罩82从立管56向上延伸并支承和引 导活塞80，用于使活塞80在图2-5中的上方和下方的所述第一位置与 第二位置之间移动。壳体、过滤器元件和罩中的一个具有磁性致动部 84，当过滤器处于图2、图3的所述第一安装状态时，该磁性致动部 84紧邻活塞80并与活塞80磁性耦合，此磁性耦合提供足够的磁力用 以将活塞80吸引和移动到图2、图3的所述第一位置。在图4、图5 的所述第二安装状态中缺少此磁性耦合，由此没有足够的磁力，例如 没有磁力，来将活塞80向上吸引和移动到所述第一位置。当壳体32 中的过滤器元件34存在不合适地对准或安装时，或者当使用不正确的 替换过滤器元件时，或者当不存在此过滤器元件时，或者在使用不正 确的盖时等，可出现此第二或错误安装状态，将对其进行进一步描述。
在一个实施例中，所述磁性致动部是磁体84，活塞80通过可透磁 材料提供，优选通过铁磁材料提供。在一个实施例中，磁体84安装到 过滤器端帽50，如图2、图3中所示。在另一实施例中，除了磁体84之外或代替磁体84，图2中以虚线显示的磁体86安装到封闭壳体32 的可移除盖72，将对其进行进一步描述。磁体84和/或磁体86具有第 一侧88并具有相反面向的第二侧90。在另一实施例中，图6的可透磁 背衬构件92、优选铁磁背衬构件92设置在第二侧90上且放大并朝着 活塞80聚焦磁梯度，将在下文对其描述。构件92可以是磁体或者可 以由可透磁材料构成。在又一实施例中，活塞可以是磁体，磁性致动 部84和/或86可以是可透磁材料，是或不是磁体。
在可用于内燃发动机应用的燃料系统中的一个实施例中，过滤器 30是燃料过滤器，并且处于图4、图5的所述第二位置中的活塞80允 许有限的燃料流通过立管56到达发动机44，以允许发动机44的跛行 回家和降低的运行性能。在此应用中，图7中的诸如80a的活塞可具有 通孔94，在图4、图5的活塞的第二位置中，该通孔94提供有限的燃 料流以提供跛行回家。
在图2-5的实施例中，活塞80和罩82是以嵌套关系彼此接合的 杯形构件。活塞80在分别在图2和图4中的所述第一位置与第二位置 之间沿轴线48沿轴向方向移动。活塞80是倒置的内杯形构件，罩82 是倒置的外杯形构件。活塞内杯形构件具有横向跨越的盘部96以及从 该盘部96轴向向下延伸的侧壁或裙缘98。罩外杯形构件具有横向跨越 的盘部100以及从该盘部100轴向向下延伸的侧壁或裙缘102。活塞的 侧壁98能沿罩的侧壁102轴向滑动并通过该侧壁102引导。当活塞处 于图2、图3的所述第一位置中时，活塞的盘部96邻近罩的盘部100。 当活塞80处于图4、图5的所述第二下方位置中时，活塞的盘部96与 罩的盘部100隔开。活塞80的侧壁98具有图3的从盘部96延伸的第 一轴向高度104。罩82的侧壁102具有从罩的盘部100轴向延伸的第 二轴向高度108的第一部106。罩的侧壁102具有从第一部106轴向延 伸的第二部110。罩82的侧壁102的第二部IIO具有一个或多个孔112， 流体流如箭头70处所示从中空内部46经过所述孔112进入立管56的 顶部。罩82的侧壁102具有多个轴向延伸的诸如114的柱，所述柱114横向位于相应的孔之间并提供导轨，用于引导活塞80沿该导轨的轴向
移动。所述第一轴向高度104小于或等于所述第二轴向高度108，使得 当活塞80处于图2、图3的所述上方第一位置中时，活塞的侧壁98处 于通过罩82的侧壁102中的孔112的流体流动路径66、 70之外，以 将湍流、包括能通过其它方式将活塞80从其上方第一位置移开的湍流 减到最小。尽管可使用其它的活塞形状，但是活塞80的杯形形状是期 望的，这是因为活塞的侧壁或裙缘98有助于在无侧壁倾斜和制约的情 况下引导活塞的轴向行程。
立管56在过滤器元件34的中空内部46中沿轴线48轴向延伸并 具有图2的终止于中空内部46中的末端116。罩82和活塞80在立管 的末端116处。活塞80在通过罩82引导时在图2的所述第一上方位 置与图4的所述第二下方位置之间轴向移动。活塞80被磁性偏置到所 述第一上方位置，被重力偏置到所述第二下方位置。图3、图5的罩固 定器和安装构件117从立管的上端116向上延伸并具有向上延伸到阀座 120的导轨面118。活塞80通过具有盘部96的所述倒置的杯形构件提 供，在图4、图5的活塞的所述第二下方位置中，该盘部96横跨阀座 120并与阀座120接合且封闭阀座120。活塞的侧壁或裙缘98从盘部 96轴向向下延伸，在活塞的所述第二下方位置中，活塞的恻壁或裙缘 98外接内导轨118，并且在活塞的轴向移动期间，能沿内导轨118轴向 滑动。罩82包括位于轴向延伸的柱114处的外导轨，该外导轨从立管 的末端116轴向向上延伸并通过内导轨118与外导轨之间形成环带的横 向间隙122与内导轨118外部横向隔幵。当活塞处于图4、图5的其第 二下方位置中时，活塞80的侧壁98处于间隙122中。在活塞80在所 述第一位置与第二位置之间轴向移动期间，活塞80的侧壁98沿外导 轨114被引导。在一个实施例中，罩固定器和安装构件117在支腿117a 处经过立管的环形脊或环56a向下卡扣配合到立管56的内部中。在其 它实施例中，构件117通过压配合、超声焊接、粘合等固定到立管56。 然后，罩82例如通过粘合、超声焊接、压配合等安装到构件117。在一个实施例中，所述杯形构件80和82中的一个具有一个或多
个凸起部，例如肋条，所述凸起部从所述杯形构件中的所述一个突出
以在活塞80的所述第一上方位置中与杯形构件的另一个接合，并在活 塞的所述第一上方位置中防止活塞粘附于罩82，从而在没有磁性偏置 的情况下确保活塞80响应重力偏置而返回到其第二下方位置。例如， 图8显示了由肋条124提供的凸起部，所述肋条124从罩82的盘部100 的下表面稍稍突出并且还从罩82的侧壁102的内表面稍稍突出。
图9显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与 上文相同的附图标记。在图9中，图l-7的活塞通过例如球的球体130 提供，该球130能在当通过盖72中的磁体132磁性偏置和吸引的第一 上方位置与抵靠立管56的末端116处的阀座134座落的第二下方位置 之间轴向移动。立管末端处的罩136具有上座138，球130被吸引而抵 靠该上座138并座落在其所述第一上方位置中，而这允许流体流过罩 的孔140，然后该流体向下流过打开的阀座134进入立管56的内部中。 在没有磁性偏置的情况下，球130由于重力偏置而轴向向下移动，以 封闭阀座134并堵塞向立管56中的流体流。
图IO显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与 上文相同的附图标记。除了固定到盖72的磁体132之外或代替该磁体 132，将磁体142固定到过滤器元件的端帽50。
图ll显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与 上文相同的附图标记。用提供构件50和72的所述功能的组合的组合 式端帽和盖144来代替端帽50和盖72。将磁体146固定到组合式盖和 端帽144。
图12显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与 上文相同的附图标记。将磁性球148用作活塞。端帽50和/或盖72包 括可透磁材料、优选铁磁材料，如期望，端帽50和/或盖72可包括另一磁体，用于增加磁性吸引力。
图13显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与
上文相同的附图标记。活塞通过阀盘150提供，该阀盘150具有与其 固定的磁体152并且能在上方位置与下方位置之间轴向移动。在阀盘 150的上方位置中，流体流过罩156的孔154。在第二下方位置中，阀 盘150与内罩部160的阀座158接合并封闭该阀座158。端帽50和/或 盖72包括由可透磁材料、优选铁磁材料提供的磁性致动部162，如期 望，端帽50和/或盖72可包括另一磁体。
图14显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与 上文相同的附图标记。轴向可移动活塞通过环状环形磁体164提供， 该环形磁体164能沿位于立管56顶部处的内罩引导部166在露出孔168 以允许流体由此流入立管中的第一上方位置与覆盖和堵塞孔168的第 二下方位置之间滑动。端板50和/或盖72包括由可透磁材料、优选铁 磁材料提供的磁性致动部170，如期望，端板50和/或盖72可包括一 个或多个附加的磁体。
图15、图16显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方 使用与上文相同的附图标记。可透磁、优选铁磁并且可以是磁体的球 或活塞172能在抵靠罩176的座174的第一上方位置与封闭阀座178 的第二下方位置之间轴向移动。位于罩的上部处的磁体180通过弹簧 182向上远离球172偏置。在正确安装时，端帽50或盖72上的立柱 184与磁体180接合并向下推动磁体180以使其更接近的紧邻球172并 将球172磁性吸引到其抵靠座174的上方位置，从而流体流过罩中的 孔186，然后通过打开的阀座178进入立管56中。在没有向下推动磁 体180的立柱184的情况下，磁体180在通过弹簧182偏置时处于其 上方位置中，并远离球172隔开，从而没有充足的与球172耦合用以 抵抗重力提升球172的磁力，由此球172保持处于其封闭阀座178的 第二下方位置中。在又一实施例中，去除立柱184，代替地，将图15中以虚线显示的排斥磁体188固定到端帽50和/或盖72，该排斥磁体 向下磁性排斥磁体180以实现所述功能。在这些实施例中，磁体180 可移动地安装到罩，并在所述第一安装状态中移动到紧邻活塞或球172 并与该活塞或球172磁性耦合的致动位置，此移动通过来自支柱184 的接合机械提供或者通过来自磁体188的排斥磁性提供。弹性偏置构 件182偏置磁体180远离所述致动位置。在又一实施例中，排斥磁体 设置在立柱184的下端处，如以185处的虚线所示，以轴向向下地排 斥磁体180。
在又一实施例中，通过图3的辅助磁性致动构件例如84a提供应 急维修箱，该辅助磁性致动构件84a可设置为独立于所述安装状态实现 与活塞80的磁性耦合，从而即使过滤器处于所述第二安装状态中，也 促使活塞80移动到所述第一上方位置。例如，应急维修箱可包括布置 在过滤器顶部以提供所述磁性耦合的辅助磁体84a。
在又一实施例中，过滤器元件是可替换的过滤器元件，可通过移 除可移除盖72、然后移除用过的过滤器元件、之后插入新的替换过滤 器元件，来替换所述过滤器元件。其中活塞80不移动到其第一上方位 置、而是保持处于其下方第二位置中的所述第二安装状态可能归因于 替换过滤器元件相对于壳体32和盖72中的至少一个的不适当对准， 或替换过滤器元件在壳体中的不适当安装，或不正确的替换过滤器元 件(例如，不满足OEM规范)，或不存在过滤器元件(例如，在尝试 使用没有过滤器元件34的系统的情况中)，或不正确的盖72等。在期 望方面中，替换过滤器元件34设置为具有安装完整性的过滤器，确保 在实际中使用正确的替换过滤器元件(例如，满足OEM规范)。正确 的替换过滤器元件必须将活塞致动到所述第一位置以启动流体流；否 则活塞保持处于切断流体流或将流体流限于降低量的所述第二位置 中。过滤器元件能从壳体中移除并利用替换过滤器元件替换，该替换 过滤器元件具有提供所述期望的过滤器完整性的第一安装状态，并具 有第二安装状态，当替换过滤器处于所述第一安装状态中时，活塞处于所述第一位置中，当替换过滤器元件处于所述第二安装状态中时， 活塞处于所述第二位置中。在一个实施例中，替换过滤器元件的所述 第二安装状态从由如下组成的组中选择在壳体中不适当地安装的替 换过滤器元件；以及不正确的替换过滤器元件。
在用于内燃发动机的燃料系统应用中，本系统有助于防止安装不 正确的过滤器元件。磁阀通过磁场和过滤器壳体的立管中的阀组件68 的相互作用来致动。如果安装不正确的过滤器元件，或者如果过滤器 元件被完全移除，则磁阀阻塞或切断到发动机的燃料流。因而，发动 机缺乏燃料，或接收到仅够以降低性能的模式运行的燃料，用于跛行 回家。在适当的安装中，所述磁性相互作用致动阀并将活塞移动到打 开位置，允许燃料流向发动机。应急维修箱禁用切断特征。该维修箱 可包括磁体，该磁体紧固到盖72或端帽50的顶部，从而尽管在诸如
使用不正确替换过滤器元件的错误安装状态，阀仍保持打开，即活塞
80保持处于其上方打开位置中。此外，在期望保持阀打开、而活塞80 处于其上方位置中、用于诊断测试目的等的维修期间，此维修箱可能 是理想的。在其它的实施例中，维修箱可包括夹具，该夹具卡扣在立 管上以将辅助磁体固定在适当的位置，从而将活塞80吸引到其上方位 置，将在下文对其描述。
磁体84优选是钕铁硼(NdFeB)稀土磁体，由于其成本、耐热性、 尺寸和磁场强度的平衡而被选择。其它磁体选择优选是钐钴(SaCo)、陶 瓷、铁氧体和电磁体(与电功率源一起)。优选将磁体选择为承受针对 具体过滤器应用所预期的运行温度。例如，在用于内燃发动机的燃料 系统的情形中，引擎罩下温度逐年不断升高，包括在150°C的范围中 的温度。在一个实施方式中，N42H级钕铁硼磁体适合于达到大约120°C 的运行范围。"S"级对于150°C的应用将是理想的。优选实施例将磁 体84设置在过滤器壳体32的顶部和内部，该区域可填充燃料，例如 柴油燃料或柴油燃料/空气混合物。在后者的情形中，磁体可不通过燃 料冷却，而是可到达全环境发动机罩下温度，例如120。C到150°C。优选合适级的磁体被选择使得当暴露于所述升高的温度时，磁体的场强 将不下降。磁体选择的另一标准是耐腐蚀性。在一个优选实施例中，
磁体设置在过滤器元件34的端帽50的顶部，因此浸入通常含有某一
百分比的水和一些燃料添加剂的柴油燃料、生物柴油燃料等中。磁体
应是耐腐蚀的，并优选可具有适于此环境的耐蚀涂层。磁体和/或其涂 层应与燃料系统的剩余物兼容，即涂层不应不利地影响燃料系统中的
其它材料。在一个实施例中，所述钕铁硼磁体是涂覆三层镍的。
理想地，图6的可包括一个或多个附加辅助磁体的所述可透磁、 优选铁磁背衬盘92通过紧密的紧邻磁体84添加含铁的或另外的可透 磁物来增加阀活塞80的方向上的磁场梯度。在一些实施例中，这可允 许使用较便宜的磁体(例如，较小的、不同类型的、低级的等)来实 现对阀活塞80的所需磁引力。置于磁体84上的背衬盘92放大朝着活 塞80投影的磁场梯度，因而增加磁性吸引力。此背衬盘可以是铁或钢 合金，通过提供构件以将磁体84压配到端帽或盖中的袋中，而不破坏 此磁体，此背衬盘对组件也是有帮助的。
图17-22对用作图6中的背衬构件92的不同类型的背衬构件进行 比较。图17是标准化磁力对所述类型的背衬构件的图表，显示在柱 状图202处，在没有背衬构件的情况下仅由磁体84提供的力，如图18 中的磁通图所示；在柱状图204处，在使用厚钢圆柱体背衬构件206 的情况下的磁力，如图19的磁通图中所示；在柱状图208处，对于薄 但大直径的钢板背衬构件210的磁力，如图20的磁通图中所示；在柱 状图212处，对于封装在杯形背衬构件214中的磁体84的磁力，该背 衬构件214绕磁体84形成嵌套，如图21中的磁通图中所示；以及在 柱状图216处，对于与倒置杯形背衬构件218 —起使用的磁体84的磁 力，该背衬构件218与磁体84处于非嵌套关系，如图22中的磁通图 中所示。
在各个实施例中，可使用多个例如处于叠置关系的磁体，用于加强磁场强度。在另外的实施例中，可将相反极性的磁体用于打开和关 闭功能，如上所述。如期望，可使用磁场成形和聚焦结构来根据需要 聚焦和指引磁通场线，例如以上所示。例如在发动机舱中，在紧密的 紧邻敏感电子部件处，如果期望避免磁性干扰，则也可使用磁屏蔽。
图23显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与
上文相同的附图标记。应急维修箱通过置于罩82顶部的辅助磁体230 提供，以保持活塞80处于其上方打幵位置中。在替换过滤器或授权替 换过滤器不可用，而发动机需要完全燃料流的情况下，这可能是理想 的。磁体230可通过其对活塞80的磁性吸引而保持在合适的位置，或 者可粘附固定或以其它方式安装或联结到罩82的顶部。应急维修箱提 供辅助磁体致动构件，该致动构件可设置用以独立于所述安装条件实 现与活塞80的磁性耦合，从而即使过滤器处于所述第二安装状态中， 也促使活塞80移动到所述上方第一位置。
图24显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与 上文相同的附图标记。通过顶盖72上的辅助磁体232提供应急维修箱， 用于提供上述的应急维修功能。仅通过将磁体232放在顶盖72的外顶 面上，并且如果需要通过粘合剂、胶带等将磁体232固定到该外顶面， 这对于操作驾驶员来说是特别容易实施的。
图25显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与 上文相同的附图标记。夹持辅助帽234包括下倒钩式支腿236，该倒钩 式支腿236卡扣到罩82的孔112中以将夹持帽234保持在其上。夹持 帽包括辅助磁体238，该辅助磁体238将活塞80向上吸引到其打开位 置，用于上述的应急维修功能。邻近磁体238留有间隙240，以使在如 果期望禁用应急维修功能时，利用螺丝刀等将磁体从帽中撬出。在又 一实施例中，倒钩式支腿236的内缘237横向向内足够远地伸入孔112 中以在活塞80的侧壁98下延伸并在磁体238将活塞80向上磁性吸引 到其打开位置之后防止活塞的向下移动。在此实施例中，之后可将磁体238移除，而活塞80将保持处于其上方打开位置中，以保持所述应 急维修功能。然后可将移除的磁体238与另一过滤器上的如234的另 一夹持辅助帽一起使用，由此以提供所述应急维修功能。如果期望在 没有磁体238的情况下不保持应急维修功能，即在没有磁体238的情 况下禁用应急维修功能，那么下倒钩式支腿236在其横向向内延伸部 处如236a处所示终止在罩82的侧壁102下面，并且不如237处所示在 活塞80的侧壁98之下进一步横向向内延伸。由辅助帽234提供的应 急维修箱包括辅助磁体致动构件238，该致动构件238可设置用以独立 于所述安装条件实现与活塞80的磁性耦合，从而即使过滤器处于所述 第二安装状态中，也促使活塞80移动到所述上方第一位置。在活塞响 应于辅助磁性致动构件238移动到第一上方位置的移动之后，237处的 机械止挡件阻挡活塞80向下移动到所述第二下方位置。在一可替代实 施例中，如果期望更靠近活塞80定位磁体238以确保充足的磁性耦合 或启用较小的磁体，从而在倒钩237横向向内移入孔112中之前向上 吸引活塞80，则可如虚线234b处所示将支架或壁架部234a去除，并 首先将磁体238放在罩82的顶部，然后使夹持帽234沿罩向下滑动， 倒钩237横向向内卡扣到活塞80下的孔112中，此后可将磁体238保 持在适当的位置或者可通过现已腾出的支架区234a将磁体238移除。 辅助帽234安装到罩82，并利用或不用支架234a将磁体238设置为实 现与活塞80的磁性耦合，从而促使活塞80向上移动到其上方的第一 位置的移动。优选辅助帽234通过所述一个或多个倒钩式支腿236以 夹持关系安装到罩82，该倒钩式支腿236具有在孔112处夹紧罩的所 述内缘或倒钩237。 一个或多个倒钩式支腿236在倒钩237处延伸到活 塞80的移动路径中并在活塞80响应于辅助磁性致动构件238而移动 到其上方第一位置的所述向上磁性吸引移动之后提供阻挡活塞80向下 移动到第二下方位置的机械止挡件。在活塞80响应于到磁体构件238 的吸引而向上移动到其第一位置的移动之后，可将辅助磁性致动构件 238从帽234移除，此后即使在移除磁体238之后，活塞80仍由于通 过由内缘或倒钩237提供的所述机械止挡件阻挡而保持在其第一上方 位置。图26显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方使用与
上文相同的附图标记。如果磁体84变得不够或移开或不在或丢失，如 图27中所示，则可使242处以虚线所示的辅助磁体紧密的紧邻磁体84 以增加向上吸引活塞80的磁场强度。辅助磁体242可保持在适当的位 置，其与磁体84 —起保持活塞80处于其上方位置中。可替代地或另 外地，可将图27的销244通过罩孔112横向插入并通过垫圈246保持 在罩孔112中，倒钩248通过垫圈246卡扣配合。销244保持活塞80 处于其上方位置中。在一个实施方式中，在没有磁体84和/或没有磁体 242的情况下使用销244，例如可将临时磁体放在罩82的顶部上，将 活塞80吸引到其上方打开位置，之后安装销244，此后可将临时磁体 移除，保持活塞80处于其上方打开位置中，如图27中所示，并且无 论磁体是否存在，均保持活塞80处于其上方打开位置中。在活塞80 响应辅助磁性致动构件242而移动到其第一上方位置的所述向上移动 之后，销244提供阻挡活塞80向下移动到其第二下方位置的机械止挡 件。销244通过罩82中的孔112插入并且即使在移除磁体242之后仍 保持活塞80处于其上方第一位置中。销244具有可弯曲倒钩248，该 可弯曲倒钩248通过垫圈246卡扣配合以将销244保持在罩82上。
图28、图29显示了又一实施例，并且为便于理解，在适当的地方 使用与上文相同的附图标记。罩82a卡扣配合安装到罩固定器和安装构 件117b，该罩固定器和安装构件117b安装在立管56的上端处卡扣配 合安装到该立管56。磁体180通过弹簧182向上偏置。在所述第一安 装状态中，磁体180通过立柱184向下移动到图28中所示的致动位置。 例如在没有立柱184的情况下，磁体180的非致动上方位置在图29中 示出。在图28的磁体180的所述致动位置中，活塞或球172被磁性向 上地吸引到其所述第一位置，允许流体流过构件117b中的开口 117c， 然后通过管道或立管56到达过滤器出口 40。在磁体180的非致动位置 中，如图29中的磁体的上方位置处所示，磁性耦合不充分，没有足够 的磁力向上吸引活塞或球172，因此活塞或球172通过重力移动到其所述第二位置，封闭或至少部分地封闭开口 117c处的阀座。磁体180被 弹性偏置构件182偏置远离图28的下方致动位置到图29的上方非致 动位置。活塞或球172具有位于其分别如图28和图29中所示的所述 第一位置与第二位置之间的活塞行程252。磁体180具有位于其分别如 图28和图29中所示的致动位置与非致动位置之间的磁体行程254。在 一个实施例中，在一重要的尺寸关系中，磁体行程254是活塞行程252 的至少1.5倍。在具有由诸如182、 256的弹簧提供的弹性偏置构件的 各个所述实施例中，优选此弹簧是非磁性材料，例如复合材料、不锈 钢等，以便不会不利地影响各自磁体的磁场。
在又一实施例中，弹性偏置构件被设置为将活塞偏置到所述第二 下方位置，例如在图4中的弹性偏置弹簧256处的点线中所示。弹簧 256的偏置被选择为使得处于所述第一安装状态中的磁性耦合提供的 对活塞80的磁力大于由弹性偏置构件256提供的对活塞的偏置力。尽 管在活塞的向下移动期间，存在由于活塞80沿其导轨的制约或粘附而 产生的阻力，但是弹簧256的使用可以理想的完全封闭阀座120或以 其它方式与此阀座接合。
在上文的描述中，为简洁、清晰和理解而使用了特定的术语。因 为这些术语用于描述性目的并意欲广泛理解，所以其并不包含有超出 现有技术需求的不必要的限制。此处所述的不同构造、系统和方法步 骤可独立使用，也可与其它构造、系统和方法步骤组合使用。期望地 是在所附权利要求的范围内，各种等同、替换和修改是可能的。
权利要求
1.一种具有安装完整性的过滤器，包括容纳过滤器元件的壳体，所述壳体具有入口和出口并在所述入口与所述出口之间限定通过所述过滤器元件的流体流动路径，所述过滤器具有提供期望的过滤器完整性的第一安装状态，并具有第二安装状态，所述流体流动路径包括具有磁性偏置活塞的流体流动管道，所述活塞能在第一位置与第二位置之间移动，所述第一位置允许流体在所述入口与所述出口之间通过所述管道流动，所述第二位置至少部分地堵塞流体在所述入口与所述出口之间通过所述管道流动，其中，当所述过滤器处于所述第一安装状态中时，所述活塞处于所述第一位置中，并且其中当所述过滤器处于所述第二安装状态中时，所述活塞处于所述第二位置中。
2. 根据权利要求1所述的过滤器，其中所述管道包括罩，所述罩支承和引导所述活塞用于在所述第一位 置与所述第二位置之间移动；所述壳体、所述过滤器元件和所述罩中的一个具有磁性致动部， 当所述过滤器处于所述第一安装状态中时，所述磁性致动部紧邻所述 活塞并与所述活塞磁性耦合，其中磁性耦合提供足够的磁力用以将所 述活塞移动到所述第一位置；在所述第二安装状态中缺少所述磁性耦合，由此没有足够的磁力 来将所述活塞移动到所述第一位置。
3. 根据权利要求2所述的过滤器，其中 所述磁性致动部包括磁体； 所述活塞包括可透磁材料。
4.根据权利要求3所述的过滤器，其中所述可透磁材料是铁磁材
5. 根据权利要求3所述的过滤器，其中所述过滤器元件具有端帽， 并且所述磁体被安装到所述端帽。
6. 根据权利要求3所述的过滤器，其中所述壳体通过可移除盖封 闭，并且所述磁体被安装到所述盖。
7. 根据权利要求3所述的过滤器，其中.-所述过滤器元件具有端帽； 所述壳体通过可移除盖封闭； 所述磁体被安装到所述端帽和所述盖中的一个； 所述磁体具有面向所述活塞的第一侧，并具有相反面向的第二侧； 并且包括可透磁背衬构件，所述背衬构件在所述磁体的所述第二侧上并增加朝着所述活塞的磁场梯度投影。
8. 根据权利要求7所述的过滤器，其中所述可透磁背衬构件是铁 磁背衬构件。
9. 根据权利要求3所述的过滤器，其中所述磁体可移动地安装到 所述罩，并且在所述第一安装状态中移动到紧邻所述活塞并与所述活 塞磁性耦合的致动位置。
10. 根据权利要求9所述的过滤器，包括弹性偏置构件，所述弹 性偏置构件偏置所述磁体使其离开所述致动位置。
11. 根据权利要求IO所述的过滤器，其中所述磁体被所述弹性偏置构件偏置离开所述致动位置而到达非致 动位置；所述活塞具有位于所述第一位置与所述第二位置之间的活塞行程；所述磁体具有位于所述致动位置与所述非致动位置之间的磁体行程；所述磁体行程是所述活塞行程的至少1.5倍。
12. 根据权利要求2所述的过滤器，包括弹性偏置构件，所述弹 性偏置构件将所述活塞偏置到所述第二位置。
13. 根据权利要求12所述的过滤器，其中处于所述第一安装状态 中的所述磁性耦合提供的所述活塞上的磁力大于由所述弹性偏置构件 提供的所述活塞上的偏置力。
14. 根据权利要求2所述的过滤器，其中 所述活塞包括磁体； 所述磁性致动部包括可透磁材料。
15. 根据权利要求14所述的过滤器，其中所述可透磁材料是铁磁 材料。
16. 根据权利要求2所述的过滤器，其中 所述过滤器是用于内燃发动机的燃料过滤器； 处于所述第二位置中的所述活塞允许有限的燃料流通过所述管道到达所述发动机，以允许所述发动机的跛行回家和降低的运行性能。
17. 根据权利要求16所述的过滤器，其中所述活塞具有通孔，从 而在所述活塞的所述第二位置中通过所述通孔提供所述有限的燃料流 以提供所述跛行回家。
18. 根据权利要求2所述的过滤器，其中所述活塞和所述罩是以 嵌套关系彼此接合的杯形构件。
19. 根据权利要求18所述的过滤器，其中所述活塞在所述第一位置与所述第二位置之间沿轴向方向移动；所述活塞是内杯形构件，并且所述罩是外杯形构件；所述活塞内杯形构件具有横向跨越的盘部和从所述活塞内杯形构 件的所述盘部轴向延伸的侧壁；所述罩外杯形构件具有横向跨越的盘部和从所述罩外杯形构件的 所述盘部轴向延伸的侧壁；所述活塞内杯形构件的所述侧壁能沿所述罩外杯形构件的所述侧 壁轴向滑动并通过所述罩外杯形构件的所述侧壁引导；当所述活塞处于所述第一位置中时，所述活塞内杯形构件的所述 盘部邻近所述罩外杯形构件的所述盘部；当所述活塞处于所述第二位置中时，所述活塞内杯形构件的所述 盘部与所述罩外杯形构件的所述盘部隔开。
20. 根据权利要求19所述的过滤器，其中所述活塞内杯形构件的所述侧壁具有从所述柱塞内杯形构件的所 述盘部延伸的第一轴向高度；所述罩外杯形构件的所述侧壁具有从所述罩外杯形构件的所述盘 部轴向延伸的第二轴向高度的第一部；所述罩外杯形构件的所述侧壁具有从所述第一部轴向延伸的第二部；所述罩外杯形构件的所述侧壁的所述第二部具有使流体流经过的 一个或多个孔。
21. 根据权利要求20所述的过滤器，其中所述罩外杯形构件的所 述侧壁的所述第二部具有多个轴向延伸的柱，所述柱位于相应的所述 孔之间并提供导轨，用于引导所述活塞沿所述导轨的轴向移动。
22. 根据权利要求20所述的过滤器，其中所述第一轴向高度小于 或等于所述第二轴向高度，使得当所述柱塞处于所述第一位置中时， 所述活塞内杯形构件的所述侧壁处于通过所述罩外杯形构件的所述侧壁中的所述一个或多个孔的流体流动路径之外，以将湍流减到最小， 该湍流包括能通过其它方式将所述活塞从所述第一位置移开的湍流。
23. 根据权利要求2所述的过滤器，其中 所述过滤器元件是具有中空内部的环形构件； 所述管道包括位于所述中空内部中的立管； 所述立管具有终止于所述中空内部中的末端； 所述罩和所述活塞在所述立管的所述末端处。
24. 根据权利要求23所述的过滤器，其中所述立管在所述过滤器元件的所述中空内部中沿轴线轴向延伸；以及所述活塞在通过所述罩被引导时在所述第一位置与所述第二位置 之间轴向移动。
25. 根据权利要求24所述的过滤器，其中所述活塞被磁性偏置到 所述第一位置，并且被重力偏置到所述第二位置。
26. 根据权利要求25所述的过滤器，包括内导轨，所述内导轨从所述立管的所述末端轴向向上延伸到阀座； 并且其中所述活塞包括倒置的杯形构件，该倒置的杯形构件包括盘部，所述盘部在所述活塞的所述第二位置中横向跨越所述阀座；侧壁，所述侧壁从所述盘部轴向向下延伸并在所述活塞的所 述第二位置中外接所述内导轨，并且在所述活塞的轴向移动期间能 沿所述内导轨轴向滑动。
27. 根据权利要求26所述的过滤器，其中所述罩包括 外导轨，所述外导轨从所述立管的末端轴向向上延伸，并在所述内导轨的外面通过所述内导轨与所述外导轨之间的横向间隙被横向隔 开；并且其中当所述活塞处于所述第二位置中时，所述活塞的所述侧壁处 于所述间隙中；在所述活塞在所述第一位置与所述第二位置之间轴向移动期 间，所述活塞的所述侧壁沿所述外导轨被引导。
28. 根据权利要求27所述的过滤器，其中所述活塞和所述罩是以 嵌套关系彼此接合的杯形构件，其中所述活塞是内杯形构件，并且所 述罩是外杯形构件。
29. 根据权利要求18所述的过滤器，其中所述活塞被磁性偏置到所述第一位置，并且被重力偏置到所述第 二位置；所述杯形构件中的一个杯形构件具有一个或多个凸起部，所述凸 起部从所述杯形构件中的上述一个杯形构件突出以在所述活塞的所述 第一位置中与所述杯形构件的另一个杯形构件接合，并在所述活塞的 所述第一位置中防止所述活塞粘附于所述罩，从而确保在没有磁性偏 置的情况下所述活塞响应于重力偏置而返回到所述第二位置。
30. 根据权利要求2所述的过滤器，其中所述活塞是球体。
31. 根据权利要求2所述的过滤器，其中所述活塞是环状环。
32. 根据权利要求2所述的过滤器，包括应急维修箱，所述应急 维修箱包括辅助磁性致动构件，所述辅助磁性致动构件能设置为独立 于所述安装状态实现与所述活塞的磁性耦合，从而即使所述过滤器处 于所述第二安装状态中也促使所述活塞移动到所述第一位置。
33. 根据权利要求32所述的过滤器，其中所述应急维修箱包括机 械止挡件，在所述活塞响应于所述辅助磁性致动构件移动到所述第一 位置之后，所述机械止挡件阻挡所述活塞移动到所述第二位置。
34. 根据权利要求2所述的过滤器，其中 所述过滤器元件是可替换的过滤器元件； 所述壳体通过可移除盖封闭； 所述第二安装状态从由如下组成的组中选择所述过滤器元件相对于所述壳体和所述盖中的至少一个的不 适当对准；不正确的替换过滤器元件；不存在过滤器元件；不正确的盖。
35. —种用于权利要求2的过滤器的替换过滤器元件。
36. —种用于具有安装完整性的过滤器的替换过滤器元件，所述过滤器包括容纳过滤器元件的壳体，所述壳体具有入口和出口并在所 述入口与所述出口之间限定通过所述过滤器元件的流体流动路径，所述过滤器具有提供期望的过滤器完整性的第一安装状态，并具有第二 安装状态，所述流体流动路径包括具有磁性偏置活塞的流体流动管道， 所述活塞能在第一位置与第二位置之间移动，所述第一位置允许流体 在所述入口与所述出口之间通过所述管道流动，所述第二位置至少部 分地堵塞流体在所述入口与所述出口之间通过所述管道流动，其中， 当所述过滤器处于所述第一安装状态中时，所述活塞处于所述第一位 置中，并且其中当所述过滤器处于所述第二安装状态中时，所述活塞 处于所述第二位置中，所述过滤器元件能从所述壳体移除并能利用替 换过滤器元件替换，所述替换过滤器元件具有提供所述期望的过滤器 完整性的第一被安装状态，并具有第二被安装状态，当所述替换过滤 器元件处于所述第一被安装状态中时，所述活塞处于所述第一位置中，当所述替换过滤器元件处于所述第二被安装状态中时，所述活塞处于 所述第二位置中。
37. 根据权利要求36所述的替换过滤器元件，其中所述替换过滤 器元件的所述第二被安装状态从由如下组成的组中选择-在所述壳体中不适当地安装的替换过滤器元件； 不正确的替换过滤器元件。
38. —种用于具有安装完整性的过滤器的应急维修箱，所述过滤 器具有容纳过滤器元件的壳体，所述壳体具有入口和出口并在所述入口与所述出口之间限定通过所述过滤器元件的流体流动路径，所述过 滤器具有提供期望的过滤器完整性的第一安装状态，并具有第二安装状态，所述流体流动路径包括具有磁性偏置活塞的流体流动管道，所 述活塞能在第一位置与第二位置之间移动，所述第一位置允许流体在 所述入口与所述出口之间通过所述管道流动，所述第二位置至少部分 地堵塞流体在所述入口与所述出口之间通过所述管道流动，当所述过 滤器处于所述第一安装状态中时，所述活塞处于所述第一位置中，当 所述过滤器处于所述第二安装状态中时，所述活塞处于所述第二位置 中，所述管道具有罩，所述罩支承和引导所述活塞用于在所述第一位 置与所述第二位置之间移动，所述壳体、所述过滤器元件和所述罩中 的一个具有磁性致动部，当所述过滤器处于所述第一安装状态中时，所述磁性致动部紧邻所述活塞并与所述活塞磁性耦合，其中磁性耦合 提供足够的磁力用以将所述活塞移动到所述第一位置，在所述第二安 装状态中缺少所述磁性耦合，其中没有足够的磁力来将所述活塞移动 到所述第一位置，所述应急维修箱包括辅助磁性致动构件，所述辅助 磁性致动构件能设置为独立于所述安装状态实现与所述活塞的磁性耦 合，从而即使所述过滤器处于所述第二安装状态中也促使所述活塞移 动到所述第一位置。
39.根据权利要求38所述的应急维修箱，其中所述应急维修箱包括机械止挡件，在所述活塞响应于所述辅助磁性致动构件移动到所述 第一位置之后，所述机械止挡件阻挡所述活塞移动到所述第二位置。
40. 根据权利要求38所述的应急维修箱，其中所述应急维修箱包括辅助帽，所述辅助帽安装到所述罩并将所述辅助磁性致动构件定位 为实现与所述活塞的所述磁性耦合，从而促使所述活塞移动到所述第 一位置。
41. 根据权利要求40所述的应急维修箱，其中所述辅助帽通过夹 紧所述罩的一个或多个倒钩式支腿以夹持关系安装到所述罩。
42. 根据权利要求41所述的应急维修箱，其中所述一个或多个倒 钩式支腿延伸到所述活塞的移动路径中并提供机械止挡件，在所述活 塞响应于所述辅助磁性致动构件移动到所述第一位置之后，所述机械 止挡件阻挡所述活塞移动到所述第二位置。
43. 根据权利要求40所述的应急维修箱，其中所述辅助帽包括机 械止挡件，在所述活塞响应于所述辅助磁性致动构件移动到所述第一 位置之后，所述机械止挡件阻挡所述活塞移动到所述第二位置，并且 在所述活塞响应于所述辅助磁性致动构件移动到所述第一位置之后， 能将所述辅助磁性致动构件从所述辅助帽移除，此后即使在移除所述 辅助磁性致动构件之后，所述活塞仍由于通过所述机械止挡件被阻挡 而保持在所述第一位置中。
44. 根据权利要求43所述的应急维修箱，其中所述辅助磁性致动 构件能设置在所述罩上，用于在所述辅助帽安装到所述罩之前与所述 活塞磁性耦合。
45. 根据权利要求39所述的应急维修箱，其中所述机械止挡件包 括销，所述销通过所述罩中的孔插入并且即使在移除所述辅助磁性致动构件之后仍将所述活塞保持在所述第一位置中。
46.根据权利要求45所述的应急维修箱，其中所述销具有一对可 弯曲倒钩，所述可弯曲倒钩通过垫圈卡扣配合以将所述销保持在所述 罩上。
全文摘要
一种具有安装完整性的过滤器仅在第一安装状态中允许流体流动，而在第二不期望或错误安装状态中不允许流体流动，该第二安装状态包括壳体中的过滤器元件的不适当对准或安装、不正确的替换过滤器元件、不存在过滤器元件以及不正确的壳体盖。磁性致动阀具有根据安装状态控制流体流动的活塞。
文档编号B03C1/32GK101578139SQ200880001583
公开日2009年11月11日 申请日期2008年1月11日 优先权日2007年1月25日
发明者察德·M·托马斯, 彼得·K·何尔曼, 杰弗里·A·霍斯帮德, 韩迪科·N·阿米尔可哈尼安, 马克·T·维佐尔克, 马克·V·霍尔兹曼, 麦克尔·J·康诺尔 申请人:康明斯滤清系统股份有限公司