具有扩散器的过滤器组件制造技术

过滤器组件包括过滤器头、端口、配件和扩散器。端口从过滤器头的一部分延伸并限定流体流入或流出过滤器头的通路。配件第一端可附接到端口，配件第二端可附接到过滤系统部件。扩散器可定位在端口的通路内，并包括内表面和外表面。内表面限定内锥形中空区域，该内锥形中空区域在内锥形中空区域第一端和内锥形中空区域第二端之间以非零角度延伸，使得内锥形中空区域第一端处的扩散器的第一内径小于内锥形中空区域第二端处的扩散器的第二内径。

Filter assembly with diffuser

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有扩散器的过滤器组件相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月4日提交的美国临时专利申请No.62/442,129的优先权和权益,其内容通过引用整体并入本文。
本专利技术总体上涉及用于过滤内燃机系统中的流体的过滤器组件。
技术介绍
例如，如图1A和2中所示过滤器组件可用于过滤各种流体。如图1A-4所示，传统的过滤器组件120可以具有端口130(例如，入口和/或出口)，其与配件140连接，以便附接到管道或过滤系统部件126到过滤器组件120(如图2和4所示)，其允许流体输入到过滤器组件120中或从过滤器组件120输出。如图4所示，过滤器组件120可以具有两个不同的端口130(例如，入口端口和出口端口)，每个端口连接到配件140，每个端口连接到过滤系统部件126。为了提供更有效的过滤器组件120，期望减少或最小化过滤器组件120内的压降或损失量，同时仍使过滤器组件120的尺寸和成本最小化。在许多计算流体动力学(CFD)模拟和测试中已经发现，过滤器组件120的大部分压力损失(包括过滤器壳体(过滤器头部)和过滤器元件内的压力损失)是配件140处的压力损失的结果。例如，图1A的过滤器组件120的CFD模拟的结果指示在配件140入口和出口处的压降一同引起大约70％的总压力损失,如图5所示。在各种不同的过滤器组件120中发现这种压力损失的趋势，包括许多不同的汽车工程师协会(SAE)和国际标准化组织(ISO)标准配置中的过滤器组件120。对于液体过滤器组件，例如用于燃料和润滑油过滤的过滤器组件，压力损失特别成问题。配件140处的压力损失可能是由于流体在配件140和端口130之间流动时通路尺寸的变化。更具体地，配件140拧入或附接到端口130。为了使配件140安装在端口130内，配件140的通路必须具有比端口130的内径更小的外径(因此也具有更小的内径)，如图IB、3、4所示。配件140和端口130之间的内径的突然变化引起流体流的突然膨胀或收缩以及由此导致的流体速度的突然增大或减小，这导致压力下降。由于动态压力等于1/2*密度*速度2，因此配件140的相对小的内径产生相对大的动态压力。因此，当流体从具有相对小的内径的通路(即，配件140)流到具有相对大的内径的通路(即，端口130)时，允许流体在通路内突然膨胀，这降低了动态压力，因此当流体流动并膨胀到端口130中的较大通路时导致压力损失。相反，当流体从端口130(具有较大的内径)流到配件140(具有较小的内径)时，流体流突然收缩，这降低了动态压力。为了避免配件140处的压力损失，可以使用更大的配件140，但是这种更大的配件可能大大增加过滤器组件120的成本并且将要求所有相关的管道也更大以匹配和与配件140配合。另外，空间限制通常不允许使用更大的配件140。或者，也可以使用具有内置扩散器部分的专用或定制设计的配件140，但是这种配件可能显着增加过滤器组件120的成本，因为与标准的现成配件140相比，定制设计的配件140不能大批量使用。图6描绘了内向外过滤器，其在美国专利No.8,986,539中有更详细的描述，其内容通过引用结合在此。在图6的过滤器中，扩散器与过滤空气的内向外流动过滤器的过滤器元件(还包括过滤介质)的过滤器端盖集成在一起。扩散器定位在过滤器元件的中空中央内部区域内。但是，过滤器不包括任何标准配件。因此，扩散器没有定位任何配件或端口以解决与压力损失相关的问题。
技术实现思路
各种实施例提供了一种过滤器组件，其包括过滤器头、端口、配件和扩散器。端口从过滤器头的一部分延伸并限定流体流入或流出过滤器头的通路。配件在配件第一端和配件第二端之间延伸。配件第一端可连接到端口，配件第二端可连接到过滤系统部件。扩散器可定位在端口的通路内。扩散器包括内表面和外表面。内表面限定内锥形中空区域，该内锥形中空区域在内锥形中空区域第一端和内锥形中空区域第二端之间延伸。内表面在内锥形中空区域第一端和内锥形中空区域第二端之间相对于流动方向以非零角度延伸，使得内锥形中空区域第一端处的扩散器的第一内径比内锥形中空区域第二端处的扩散器的第二内径更小。各种其他实施例提供了一种过滤器组件，其包括过滤器主体、端口和扩散器。端口从过滤器主体的一部分延伸并限定流体流入或流出过滤器主体的通路。端口可附接到配件的配件第一端。扩散器可定位在端口的通路内。扩散器包括内表面和外表面。内表面限定内锥形中空区域，该内锥形中空区域在内锥形中空区域第一端和内锥形中空区域第二端之间延伸。内表面在内锥形中空区域第一端和内锥形中空区域第二端之间相对于流动方向以非零角度延伸，使得内锥形中空区域第一端处的扩散器的第一内径比内锥形中空区域第二端处的扩散器的第二内径更小。从以下结合附图的详细描述中，这些和其他特征(包括但不限于保留特征和/或可见特征)以及其操作的组织和方式将变得显而易见，其中相同的元件在下面描述的几个附图中具有相同的标号。附图说明图1A是传统过滤器组件的横截面图。图1B是图1A的传统过滤器组件的端口和配件的放大视图。图2是另一传统过滤器组件的局部横截面透视图。图3是传统过滤器组件的端口和配件的横截面图。图4是传统过滤器组件的两个端口和两个配件的横截面图。图5是传统过滤器组件内不同位置的总压降百分比的曲线图。图6是另一种传统过滤器组件的横截面图。图7是根据一个实施例的过滤器组件的透视图。图8是图7的过滤器组件的一部分的横截面图。图9是根据另一实施例的过滤器组件的一部分的横截面图。图10A是根据又一实施例过滤器组件的端口、扩散器和配件的横截面图。图10B是图10的扩散器的透视图。图11A是根据又一实施例的过滤器组件的一部分的横截面图。图11B是图11B的过滤器组件的一部分的放大视图。图12A是根据另一实施例过滤器组件的端口、扩散器和配件的横截面图。图12B是图12A的扩散器的透视图。图13A是根据另一实施例过滤器组件的端口、扩散器和配件的横截面图。图13B是图13A的扩散器的透视图。图14是根据再一实施例过滤器组件的端口、扩散器、配件和收缩环的横截面图。图15是根据一个实施例的过滤器组件的端口的横截面图。图16是扩散器K系数作为扩散器角度函数的曲线图。图17示出了传统过滤器组件的CFD模拟，其示出了静压的轮廓。图18示出了具有图10A的扩散器的过滤器组件的CFD模拟，其示出了静压的轮廓。图19示出了传统过滤器组件的CFD模拟，其示出了速度幅度的轨迹。图20A示出了具有图10A的扩散器的过滤器组件的CFD模拟，其示出了速度幅度的轨迹。图20B是图20A的一部分的放大视图。图21示出了传统过滤器组件的CFD模拟，其示出了速度幅度的轮廓。图22示出了具有图10A的扩散器的过滤器组件的CFD模拟，其示出了速度幅度的轮廓。具体实施方式总体上参考附图，本文公开的各种实施例涉及一种过滤器组件，其包括过滤器壳体、过滤器头、端口、过滤器元件、配件和扩散器。扩散器减少或最小化过滤器组件内的压力损失。因此，由于扩散器，当流体在过滤器组件的端口和配件之间流动时仅具有轻微的速度变化。因此，与传统的过滤器组件相比，扩散器改善了过滤器组件的燃料经济性并允许更紧凑的包装。过滤器组件过滤器组件20(如图7所示)配置成过滤流体并且包括过滤器壳体22、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过滤器组件，其特征在于，包括：过滤器头；端口，所述端口从过滤器头的一部分延伸并限定流体流入或流出过滤器头的通路；配件，所述配件在其配件第一端和配件的第二端之间延伸，配件第一端可附接到端口，配件第二端可附接到过滤系统部件；和扩散器，扩散器可定位在端口的通路内，扩散器包括内表面和外表面，内表面限定内锥形中空区域，所述内锥形中空区域在内锥形中空区域第一端和内锥形中空区域第二端之间延伸，所述内表面在内锥形中空区域第一端和内锥形中空区域第二端之间以相对于流动方向非零角度延伸，使得内锥形中空区域第一端处的扩散器的第一内径小于内锥形中空区域第二端处的扩散器的第二内径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.04 US 62/442,1291.一种过滤器组件，其特征在于，包括：过滤器头；端口，所述端口从过滤器头的一部分延伸并限定流体流入或流出过滤器头的通路；配件，所述配件在其配件第一端和配件的第二端之间延伸，配件第一端可附接到端口，配件第二端可附接到过滤系统部件；和扩散器，扩散器可定位在端口的通路内，扩散器包括内表面和外表面，内表面限定内锥形中空区域，所述内锥形中空区域在内锥形中空区域第一端和内锥形中空区域第二端之间延伸，所述内表面在内锥形中空区域第一端和内锥形中空区域第二端之间以相对于流动方向非零角度延伸，使得内锥形中空区域第一端处的扩散器的第一内径小于内锥形中空区域第二端处的扩散器的第二内径。2.根据权利要求1所述的过滤器组件，其特征在于，所述端口包括凸缘，并且其中所述扩散器可定位在所述端口的凸缘和所述配件第一端之间。3.根据权利要求2所述的过滤器组件，其特征在于，所述扩散器包括第一环，其中所述第一环的外径小于所述端口的远端区域的内径并且大于所述端口的近端区域的内径，并且其中端口的远端区域和近端区域被凸缘分开。4.根据权利要求3所述的过滤器组件，其特征在于，所述第一环直接邻接所述端口的凸缘。5.根据权利要求4所述的过滤器组件，其特征在于，所述扩散器包括第二环，其中所述第二环的外径小于所述端口的远端区域的内径并且大于所述端口的近端区域的内径，并且其中第二环沿着扩散器的长度与第一环隔开。6.根据权利要求3所述的过滤器组件，其特征在于，在所述内锥形中空区域第二端处的所述扩散器的第二内径近似等于所述端口的近端区域的内径。7.根据权利要求2所述的过滤器组件，其特征在于，所述扩散器的长度近似等于所述端口的凸缘与所述配件的所述配件第一端之间的距离。8.根据权利要求2所述的过滤器组件，其特征在于，所述扩散器的长度小于所述端口的凸缘与所述配件的配件第一端之间的距离，使得在所述扩散器的所述内锥形中空区域第一端与所述配件的所述配件第一端之间产生间隙。9.根据权利要求2所述的过滤器组件，其特征在于，所述扩散器的长度大于所述端口的凸缘与所述配件的所述配件第一端之间的距离，使得所述内锥形中空区域第一端延伸进入所述配件中。10.根据权利要求2所述的过滤器组件，其特征在于，所述端口的远端区域是所述端口的凸缘和所述配件第一端之间的区域，其中所述扩散器的最大外径小于所述端口的远端区域的内径，使得扩散器安装在端口的远端区域内。11.根据权利要求1所述的过滤器组件，其特征在于，所述扩散器在所述内锥形中空区域第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·K·赫尔曼，
申请(专利权)人：康明斯过滤IP公司，
类型：发明
国别省市：美国,US