本申請涉及過濾器、諸如在液體槽內(nèi)使用的過濾器，更特別地涉及壓花過濾器的柔性過濾介質(zhì)以生成剛性構(gòu)造，所述剛性構(gòu)造防止過濾器裝置在抽吸下塌陷，由此有效地確保通向燃料泵或下游系統(tǒng)的液體流動通道。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的濾袋式槽內(nèi)燃料過濾器由過濾介質(zhì)和連接器構(gòu)成，所述連接器將過濾器附連到用于通過所述過濾器抽吸流體的燃料泵、管件或管道。過濾介質(zhì)典型地由柔性的、非剛性的覆蓋織物構(gòu)成。過濾介質(zhì)形成為濾袋結(jié)構(gòu)且用于從燃料或其它液體過濾或移除污染物。流過濾袋式過濾器的液體通常從過濾器的外側(cè)方向性地流到內(nèi)側(cè)。用于將過濾器附連到燃料泵、管件或管道或其它吸流設備的金屬或塑料連接器附連到過濾介質(zhì)的一部分。通過過濾介質(zhì)到該連接器的外側(cè)至內(nèi)側(cè)的流動方向在過濾器內(nèi)側(cè)生成抽吸，這繼而引起在過濾器兩側(cè)上的過濾介質(zhì)朝向和/或遠離彼此移動，借此過濾介質(zhì)的一側(cè)將壓縮在過濾器的相反側(cè)上的過濾介質(zhì)。在被允許彼此擠壓的情況下，該抽吸力能夠隔離流過過濾器的液體流。

傳統(tǒng)設計使用輔助插入結(jié)構(gòu)(諸如在過濾介質(zhì)上或圍繞過濾介質(zhì)的塑料梳、支撐網(wǎng)、或注射成型的塑料肋或塑料骨)以防止過濾器的兩側(cè)壓縮到一起且減小或阻擋流體流動。插入或注射成型構(gòu)件生成過濾器的剛性幾何形狀結(jié)構(gòu)。這個支撐結(jié)構(gòu)的缺點是在插入過程期間生成的灰塵、泥土、或外來顆粒的可能性的提高、或插入構(gòu)件的劣化、以及與插入過程關(guān)聯(lián)的在材料、工具和人力方面增加的成本。

傳統(tǒng)設計的另一方面是作為保持過濾器本體剛性的結(jié)構(gòu)并在平面方位上定位的插入構(gòu)件的功能。也需要剛性過濾器結(jié)構(gòu)來維持過濾器在燃料槽內(nèi)定位在存在燃料的區(qū)域中。例如，無剛體結(jié)構(gòu)的非柔性覆蓋織物可朝上折疊或彎折且變得定位于在燃料流體高度上方的空氣空間中。暴露于空氣可能允許空氣被抽入過濾器中且傳到系統(tǒng)，從而引起流動空化和流量減小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在本申請的一個實施方式中，濾袋式過濾器包括過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)維持其位置且在無需附加插入塑料梳、網(wǎng)、肋或骨的情況下保持不在抽吸下塌陷。過濾介質(zhì)被壓花以在過濾介質(zhì)的表面上生成剛性隆起幾何結(jié)構(gòu)，所述幾何結(jié)構(gòu)被定向為保持過濾器的兩側(cè)分開，由此有效地確保通向燃料泵或下游系統(tǒng)的液體流動通道。過濾器因此一般包括無內(nèi)部梳或肋的過濾介質(zhì)、和附連到過濾介質(zhì)以用于連接到泵的塑料連接器。

在本文使用時，壓花是將隆起幾何設計模制成型到材料層中的過程。過濾介質(zhì)的壓花能夠在塑料連接器模制附連到過濾器期間在注射模具內(nèi)執(zhí)行。壓花也能夠利用沖模或壓縮或永久變形的其它手段在注射模具外執(zhí)行。根據(jù)前述的本申請的實施方式提供一種過濾器，其更易于制造且?guī)缀醪痪哂心軌螂S著時間磨損或劣化以引起在過濾器內(nèi)的污染物的內(nèi)部構(gòu)件。這消除了生成內(nèi)部污染物的潛在源頭，所述內(nèi)部污染物可與流到下游的流體一起移動且損壞系統(tǒng)，過濾器旨在防止這種損壞。不需要將塑料梳或網(wǎng)插入到過濾器內(nèi)或在過濾介質(zhì)上或圍繞過濾介質(zhì)注射成型一組或多組肋或骨，這也減小了注射成型和處理加工的復雜性和成本。

過濾器的一個實施方案生成在過濾介質(zhì)的一側(cè)或兩側(cè)上的長型壓花區(qū)域或壓花條，所述壓花區(qū)域或壓花條用作剛性構(gòu)造以維持在過濾器內(nèi)的開放凹穴。在另一實施方案中，本發(fā)明在過濾介質(zhì)的一側(cè)或兩側(cè)上生成多個貼片或局部壓花區(qū)域，所述多個貼片或局部壓花區(qū)域用作剛性構(gòu)造以維持剛體結(jié)構(gòu)和在過濾器內(nèi)的開放凹穴。

附圖說明

圖1是機動車輛燃料槽的示意側(cè)視圖，其具有能夠結(jié)合本文描述的過濾介質(zhì)的泵模塊。

圖2是依據(jù)本申請的用于壓花的過濾介質(zhì)的實施方案的放大局部剖視圖。

圖3是用于壓花過濾介質(zhì)的工具的剖視圖。

圖4是依據(jù)本申請的過濾器的一實施方式的頂側(cè)細節(jié)示圖，其具有過濾介質(zhì)中的點狀壓花構(gòu)造的頂區(qū)域和底區(qū)域。

圖5是依據(jù)本申請的圖3的底側(cè)細節(jié)示圖。

圖6是依據(jù)本申請的圖3和圖4中的過濾器的頂側(cè)切割圖。

圖7是依據(jù)本申請的過濾器的一替換性實施方式的頂側(cè)細節(jié)示圖，其具有在過濾介質(zhì)中的長型壓花構(gòu)造的頂區(qū)域和底區(qū)域。

圖8是依據(jù)本申請的圖6的底側(cè)細節(jié)示圖。

圖9是依據(jù)本申請的圖6和圖7中的過濾器的頂側(cè)切割圖。

圖10是依據(jù)本申請的過濾器的一優(yōu)選實施方式的頂側(cè)細節(jié)示圖，其具有僅在過濾介質(zhì)的一側(cè)上的長圓形壓花構(gòu)造的區(qū)域。

圖11是圖9和依據(jù)本申請的過濾器的優(yōu)選實施方式的底側(cè)細節(jié)示圖，其具有過濾介質(zhì)中的長圓形壓花構(gòu)造的區(qū)域。

圖12是依據(jù)本申請的圖9和10中的過濾器的頂側(cè)切割圖。

圖13是依據(jù)本申請的過濾器的一替換性實施方式的頂側(cè)細節(jié)示圖，其具有在過濾介質(zhì)的一側(cè)上的長彎型壓花構(gòu)造的區(qū)域和在相反側(cè)上的長直型壓花構(gòu)造的區(qū)域。

圖14是依據(jù)本申請的圖12的底側(cè)細節(jié)示圖。

圖15是依據(jù)本申請的圖12和13中的過濾器的頂側(cè)切割圖。

圖16是過濾器的一替換性實施方式的示意性剖視圖。

具體實施方式

本申請包括過濾介質(zhì)的許多實施方式，所述過濾介質(zhì)如在此進一步描述的被壓花、且優(yōu)選在限定包封內(nèi)部空間的過濾器中被利用，所述過濾器諸如是用于多種流體的濾袋式過濾器，流體包括但不限于諸如無鉛燃料或柴油燃料的燃料、液壓流體、潤滑油、尿素、以及其它流體(液體和氣體兩者)。為了方便，過濾器結(jié)構(gòu)將在此描述為在燃料過濾中使用。為了幫助描述過濾介質(zhì)的概念，圖1示出機動車輛的槽內(nèi)容置的燃料模塊，在此描述的過濾介質(zhì)能夠在所述燃料模塊中使用。過濾介質(zhì)能夠結(jié)合到位于燃料模塊底部處的抽吸過濾器10中。槽內(nèi)容置的燃料模塊的結(jié)構(gòu)和操作在本領(lǐng)域中眾所周知。所公開的過濾介質(zhì)的其它用途是可行的，且包括布置在燃料槽內(nèi)側(cè)和外側(cè)的各種燃料過濾器以及作為機器的一部分的其它流體過濾器，所述機器具有諸如泵或真空裝置的抽吸系統(tǒng)。

參考圖2，示出依據(jù)本申請的教導的能夠被壓花的過濾介質(zhì)20的一個實施方案。過濾介質(zhì)20可包括適用于過濾燃料的多層過濾介質(zhì)，諸如梯度深度過濾介質(zhì)22，其包括優(yōu)選由熔噴細絲形成的多個非紡織層22a、22b、22c。梯度密度熔噴過濾介質(zhì)層的示例在本領(lǐng)域中已知，其合適的示例在以下參考文獻中公開：美國專利申請公開No.2006/0266701、美國專利No.6,613,227、以及美國專利No.7,927,400，它們中的每個通過引用全部結(jié)合于此。

過濾介質(zhì)20還可包括非紡織過濾介質(zhì)的兩個載體層24和26，例如紡粘層，所述載體層能夠包括靜電耗散元件。過濾介質(zhì)20還可包括與過濾器內(nèi)的內(nèi)部空間30(在此也稱為凹穴)相反的外殼層28、和鄰近于深度過濾介質(zhì)22定位的一個或多個通道深度層32、34。優(yōu)選的通道深度過濾介質(zhì)在美國公開文獻No.2014/0202951中公開，其內(nèi)容通過引用全部結(jié)合于此。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，通過外殼層28和/或通道深度層32、34的合適結(jié)構(gòu)，即作為壓花層，過濾介質(zhì)20可經(jīng)歷壓花程序以提供壓花區(qū)域50，所述壓花區(qū)域具有足夠的尺寸和強度，以維持過濾介質(zhì)22的上下部分之間的內(nèi)部空間30，且防止塌縮和阻塞。在一種形式中，外殼層28由塑料或聚合物材料的網(wǎng)格構(gòu)造，且在燃料過濾器的情況下由適當?shù)哪腿剂锨也煌溉剂系乃芰蠘?gòu)造，例如尼龍、聚酯、乙縮醛或Teflon^TM。塑料網(wǎng)格可以是擠出型網(wǎng)格或紡織網(wǎng)格。外層28被形成為具有大于500微米、或大于900微米、或大于1200微米、或大于1400微米的厚度。厚度優(yōu)選不超過5000微米。

可選通道深度層32、34也可由塑料網(wǎng)格構(gòu)造以提供用于壓花的附加支撐。網(wǎng)格可以被擠出或被紡織、且被形成為具有大于250微米、或大于500微米、或大于600微米、或大于900微米的公稱厚度。厚度優(yōu)選不超過2500微米。替換性地，外殼層28可被消除或由替換性材料形成，而通道深度層32、34中的至少一個(或其結(jié)合厚度)以大于500微米、或大于900微米、或大于1200微米、或大于1400微米的公稱厚度形成。換言之，過濾介質(zhì)20的一個壓花層的厚度或多個壓花層組合的結(jié)合厚度大于500微米、或大于900微米、或大于1200微米、或大于1400微米、或大于1650微米。(一個或多個)壓花層可以是置于熔噴層22a、22b、22c(諸如一個或多個通道深度層32、34)內(nèi)的外層28，或可緊鄰于載體層24、26之一(包括形成直接暴露到內(nèi)部空間30的新的內(nèi)層)放置、或其組合。

參考圖3，過濾介質(zhì)20的壓花用于提供高度2至15mm的深壓花區(qū)域50，所述壓花區(qū)域突伸或凹進到過濾器的內(nèi)部空間30中。介質(zhì)20具有擠出型塑料網(wǎng)格的至少一個壓花層，擠出型塑料網(wǎng)格在被壓縮時將獲得永久壓花且生成剛性結(jié)構(gòu)以在無輔助支撐結(jié)構(gòu)的情況下保持過濾器的上下部分分開。這種結(jié)構(gòu)能夠在過濾介質(zhì)20的頂側(cè)、底側(cè)或這兩側(cè)上被壓花。2至15mm的深壓花用于維持在過濾器內(nèi)的流體的流動路徑。

在一種形式中，上模40和下模42用于例如在過濾介質(zhì)形成為限定內(nèi)部空間30的濾袋或其它結(jié)構(gòu)之前沿壓花區(qū)域50的周邊52夾持過濾介質(zhì)20。下模42包括呈壓花區(qū)域50的理想橫截面形狀的凹穴44，所述凹穴也對應于銷或其它工具46的外部形狀。工具46優(yōu)選具有平坦冠部，即在工具的遠側(cè)頭部處的平坦表面，所述平坦冠部具有倒圓邊緣以便不完全壓垮過濾介質(zhì)層，從而保持孔隙打開以供流體流過過濾介質(zhì)。這個橫截面形狀優(yōu)選為錐形，例如具有倒圓邊緣的錐體或截頭圓錐形狀。工具46可以可選地被加熱以提高塑料壓花層的柔軟性且協(xié)助壓花處理。壓花區(qū)域50由工具46拉伸為由工具46和下模42限定的理想形狀。周邊52(在一定程度上壓花區(qū)域50)可由沖模40、42壓縮或壓垮，以使得介質(zhì)20的這些部分具有比介質(zhì)20的其余部分的厚度小的整體厚度，且足夠剛硬以在典型抽吸力下維持被壓花形狀。在壓花處理期間可能需要控制的因素包括但不限于工具/銷設計、壓力、速度、熱量和沖模深度。

在其它形式中，過濾介質(zhì)20的壓花能夠通過下述實現(xiàn)：應用熱量、真空和壓力的組合變化，以生成從過濾介質(zhì)20的其余部分移出平面的剛性結(jié)構(gòu)。壓花在此定義為下述處理：模制或雕刻凸紋；嵌釘；成形、支撐、或設置一個或多個肋部/或形成脊部或隆起標志。壓花區(qū)域因此在過濾介質(zhì)的表面或平面性中提供永久的剛硬的不連續(xù)性，且優(yōu)選在介質(zhì)20的從外表面到內(nèi)表面的所有層中包括對應的不連續(xù)性。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可替換性地將用于壓花的方法認定為熱成型處理。熱成型是處理術(shù)語，其涉及利用熱量、真空或壓力在材料表面上生成突起的處理。熱成型是下述制造處理：塑料片或平坦形式被加熱到柔軟成形溫度、在模具中形成特定形狀、且被修整以生成可用產(chǎn)品。涉及較薄規(guī)格和特定材料類型的片或"膜"在烤箱中被加熱到足夠高的溫度，以至于所述片或"膜"能夠在模具中被拉伸或壓花且冷卻到最終形狀。優(yōu)選的，壓花或熱成型處理利用還能將泵附件模制到過濾介質(zhì)的模制工具完成，因此在即將模制泵附件之前執(zhí)行、模制泵附件之后馬上執(zhí)行或同時執(zhí)行。替換性地，過濾介質(zhì)能夠利用專用工具被壓花而后被存儲以供后來使用(例如通過將介質(zhì)卷成卷筒)，諸如后來利用其它工具來注射成型泵附件。

在本申請的實施方式中，壓花過濾介質(zhì)20繼而形成為過濾器，諸如在圖4-6中示出的過濾器60，其至少具有第一部分62和第二部分64(在此基于其通常的安裝方位也稱為頂/上壁和底/下壁或部分)，過濾器60具有諸如濾袋式過濾器的包封形狀，其中，介質(zhì)20被卷起或折疊且自由邊緣利用已知處理被密封在一起，以形成包封內(nèi)部空間。壓花區(qū)域50生成分離結(jié)構(gòu)以在流體流過槽內(nèi)過濾器60的同時保持過濾介質(zhì)的頂壁和底壁62、64分開。介質(zhì)20的壓花層具有結(jié)構(gòu)完整性和強度，以被壓縮2-15mm、或4-10mm、或大約6mm的深壓花圖案，這允許維持過濾器內(nèi)側(cè)的凹穴(內(nèi)部空間30)以允許流體流動。換言之，在圖6中最佳可見，上壁62和下壁64均大致在上平面和下平面中延伸，且截頭圓錐壓花區(qū)域50從相應平面朝向內(nèi)部空間30(和對立壁)向內(nèi)突伸深度D(深度在此也稱為高度)。在介質(zhì)20的相應平面處，壓花區(qū)域50具有寬度W1，所述寬度W1大于在壓花區(qū)域50頂點處的寬度W2。以這種方式，過濾器在內(nèi)部空間30中無需包括任何內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)、梳或肋。

壓花區(qū)域50能夠具有基于介質(zhì)20的整體厚度的不同深度、寬度和長度，介質(zhì)20的整體厚度典型地是0.5-3.5mm、且通常是1.5-2.5mm。壓花深度D可變但是推薦與過濾介質(zhì)的表面或平面隔開至少2mm且最多15mm。這僅是通常的使用范圍，且深度可以大于15mm而對流體流動、介質(zhì)分離或過濾器剛性無任何明顯影響或益處。壓花深度與介質(zhì)厚度的比率優(yōu)選是100％至2000％、且更優(yōu)選大于300％。每個上壁和下壁62、64的區(qū)域優(yōu)選包括5％-50％、且更優(yōu)選10％-20％的壓花區(qū)域50，但是在仍然維持內(nèi)部空間30和流體流動的同時，任何百分比的區(qū)域可被壓花。如將在選擇性實施方式中示出的，壓花區(qū)域50可例如在尺寸(寬度或深度)、形狀或與豎直軸線的相對位置方面在過濾器60的頂部分和底部分62、64上有所不同，以允許燃料經(jīng)由在上壁和下壁62、64上的壓花區(qū)域50的組合而流過凹穴30。

本申請的壓花方法包括生成突起或隆起，所述突起或隆起具有各種尺寸和形狀(即在寬度和長度上變化)的圓形、正方形、矩形或長圓形的點或針，每個點或針形成被壓縮(例如，介質(zhì)20的厚度減小)和拉伸的壓花區(qū)域50，借此過濾介質(zhì)20生成永久變形。這些變形區(qū)域?qū)⒃谶^濾器的相反側(cè)上抵靠過濾介質(zhì)20，例如突伸到濾袋式過濾器的內(nèi)側(cè)、且在過濾器內(nèi)側(cè)維持開放凹穴30以用于流體流動、以及給過濾器提供剛性從而提供過濾器結(jié)構(gòu)和整體幾何形狀。

再次參照圖4-6，示出的壓花區(qū)域50在過濾器60的頂壁和底壁62、64上形成為點或梢，且提供過濾器60的頂?shù)字g的分離以保持內(nèi)部空間30開放。換言之，壓花區(qū)域50均是具有截頭圓錐形狀的不連續(xù)體。該壓花確保介質(zhì)20不會塌縮頂?shù)撞糠只騻?cè)部且減小或阻擋流體流過過濾器60。圖5示出相同過濾器60的底側(cè)，點的圖像相對于過濾器的頂側(cè)和底側(cè)交錯。換言之，在上部分62上的壓花點50與下部分64的壓花點50相對于豎直軸線(例如，穿過入口裝配件的軸線)徑向不對齊。在每側(cè)62、64上的壓花點50優(yōu)選隔開成陣列或網(wǎng)格。圖6是圖4和圖5中的相同過濾器的切割圖，且示出壓花點50在過濾器60的頂壁和底壁62、64之間如何提供分離空間66。

參考圖7，過濾器70的一實施方案示出為具有在過濾器70的上壁72的長度上延伸的壓花區(qū)域50t的長條。換言之，壓花區(qū)域50t具有通道形狀且相對于豎直軸線側(cè)向(或相對于過濾器70縱向)延伸。圖8示出過濾器70的具有壓花條50b的底壁74，壓花條50b在相反方向(即，相對于上壓花條50t的方向成一角度，例如90度)上延伸以提供彼此擠壓的剛性構(gòu)造。圖9是圖7和圖8的過濾器70的切割圖，且示出壓花區(qū)域50t、50b在過濾器的頂部分和底部分72，74之間如何提供分離空間76。

參考圖10，過濾器80的一實施方案示出為具有在過濾器的下壁84上的壓花區(qū)域50b的較短條。換言之，壓花區(qū)域50b均基本是矩形點。圖11示出不具有任何壓花區(qū)域的過濾器80的頂壁82。圖12是圖10和圖11的過濾器80的切割圖，且示出壓花區(qū)域50b在過濾器80的頂部分和底部分82、84之間如何提供分離空間86。

參考圖13，過濾器90的一實施方案示出為具有在過濾器的上壁92上的壓花區(qū)域50t的彎條。曲線大致跟隨正弦形圖案，但是能夠使用其它曲線。圖14示出過濾器90的底壁94，所述底壁具有長直壓花區(qū)域50b以提供與上壓花區(qū)域50t對立的剛性構(gòu)造。圖15是圖13和圖14的過濾器90的切割圖，且示出壓花區(qū)域50t、50b在過濾器90的頂部分和底部分92、94之間如何提供分離空間96。換言之，在上壓花區(qū)域50t與下壓花區(qū)域50b對齊的位置，壓花區(qū)域能夠彼此擠壓以進一步維持內(nèi)部空間96。

參考圖16，過濾器100的一實施方案示出為具有在過濾器100的上壁102中的壓花區(qū)域50t，所述壓花區(qū)域具有比內(nèi)部空間106的高度大的深度。換言之，壓花區(qū)域50t的深度使得它們推到下壁104中且使得下壁104的對應部分從下壁104的平面向下變形，以形成突起108。以這種方式，突起108能夠用作支腳以保持下壁104的其余部分與槽底隔開(諸如在燃料槽中)，由此允許流體流過過濾器100的所有表面。

通過在此提供的說明，其它應用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。應該理解到，說明和特定示例旨在僅用于示意且并非旨在限制本申請的范圍。

所描述的實施方式在各方面都僅被考慮為示意性且非限制性的。本發(fā)明的范圍因此由所附權(quán)利要求而非前述說明指出。在權(quán)利要求等同物的意思和范圍內(nèi)的所有改變都包含在其范圍內(nèi)。