一种旋装式滤清器

技术领域

本发明涉及滤清器领域，尤其涉及一种旋装式滤清器。

背景技术

滤清器是指使流体经过多孔材料将其中的杂质分离出来的装置或总成，通常用于汽车领域，是发动机配件。燃油或机油在进入发动机之前需要经过过滤系统来去除其中的污染物，过滤系统的主要零件是滤清器。其中最典型的、应用最广泛的就是旋装式滤清器。

但是传统的旋装式燃油滤清器都有零件多、体积大等弊端。典型地，如在外壳与滤芯下端盖之间设置有弹簧，以及单独设置螺纹盖板用来将滤清器安装至底座，这些结构导致设计成本和制造成本较高，不符合现代产品设计中，结构紧凑、成本低廉、轻量化和环保性的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋装式滤清器，以解决现有技术中滤清器零件多、体积大的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种旋装式滤清器，包括外壳、扣合于所述外壳的密封圈座以及设置于扣合的所述外壳和所述密封圈座之间的滤芯组件；所述外壳为一端设置有开口的圆筒形，靠近所述开口的侧壁设置有螺纹壁，所述螺纹壁被配置能固定所述滤清器；所述滤芯组件包括滤芯上端盖和与所述滤芯上端盖连接的滤芯，所述滤芯上端盖与所述密封圈座焊接；所述密封圈座上设置有进口和出口，流体能由所述进口进入所述滤芯的外侧，并流过所述滤芯内侧经由所述出口流出。

优选地，还包括外密封圈，所述密封圈座设置有横壁和竖壁，所述侧壁的内侧、所述横壁和所述竖壁共同构成密封槽，所述外密封圈嵌合在所述密封槽内。

优选地，所述密封圈座还设置有斜壁，所述侧壁还包括导向壁，所述斜壁和所述导向壁配合导向，便于安装所述密封圈座。

优选地，所述外密封圈为圆环形橡胶圈，所述外密封圈的外壁设有密封凸起，所述密封凸起与所述导向壁抵接，用于阻断滤清器内部与外部的连通。

优选地，所述侧壁设有向内凸起的凸棱，所述密封圈座的底面与所述凸棱抵接。

优选地，所述密封圈座还包括凹坑，所述凹坑的底部与所述滤芯上端盖焊接。

优选地，还包括内密封圈，所述内密封圈抵接于所述密封圈座和所述滤芯上端盖之间，用于阻断所述进口与所述出口的连通。

优选地，所述密封圈座还包括密封凸缘，所述内密封圈设置有上密封面，所述上密封面的内圈与所述密封凸缘的外圈抵接。

优选地，所述内密封圈还包括止回瓣，所述止回瓣设置于所述进口和所述滤芯的外部之间，以使流体由所述进口向滤芯外部单向流动，所述止回瓣与所述内密封圈为一体结构。

优选地，所述滤芯组件还包括滤芯下端盖，所述滤芯下端盖连接在所述滤芯的底部。

本发明的有益效果为：

本发明提供的旋装式滤清器，为了对滤芯组件进行支撑，将密封圈座与滤芯上端盖焊接，省去了现有技术中在外壳与滤芯下端盖之间设置的弹簧，减少了零件数量，同时可以将外壳与滤芯下端盖之间的距离缩小。此外，在滤清器外壳上设置外螺纹形成螺纹壁，通过外壳上的螺纹壁将滤清器安装于汽车发动机舱内或车辆底盘的安装底座上，省去了现有技术中的螺纹盖板的螺纹凸缘，增加了滤清器的可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的旋装式滤清器与底座的装配剖视结构示意图；

图2是本发明提供的旋装式滤清器的剖视结构示意图；

图3是本发明提供的旋装式滤清器的外壳的剖视结构示意图；

图4是本发明提供的旋装式滤清器的密封圈座的剖视结构示意图；

图5是本发明提供的旋装式滤清器的外密封圈的剖视结构示意图；

图6是本发明提供的旋装式滤清器的滤芯上端盖的剖视结构示意图；

图7是本发明提供的旋装式滤清器的滤芯结构示意图；

图8是本发明提供的旋装式滤清器的滤芯下端盖的剖视结构示意图；

图9是本发明提供的旋装式滤清器的内密封圈的剖视结构示意图；

图10是本发明提供的旋装式滤清器的中心管的结构示意图；

图11是本发明提供的旋装式滤清器内流体的剖视流向示意图。

图中：

1-外壳；11-侧壁；111-螺纹壁；112-导向壁；113-凸棱；114-卡接壁；

2-密封圈座；201-进口；202-出口；21-斜壁；22-横壁；23-竖壁；24-凹坑；25-密封凸缘；

3-滤芯上端盖；

4-滤芯；

5-外密封圈；51-密封凸起；

6-内密封圈；61-上密封面；62-止回瓣；63-第一密封环；64-第二密封环；

7-滤芯下端盖；71-旁通阀；

8-中心管；

9-安装底座；91-进油口；92-出油口；93-出油管道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

滤清器是指使流体经过多孔材料将其中的杂质分离出来的装置或总成。一般是指汽车滤清器，属于发动机的配件，通常安装在发动机舱内或车辆底盘的安装底座上。在本实施例所述的滤清器被配置为对机油或燃油等流体进行过滤。然而，可以想到的是，在此所述的概念可应用于对其他类型的流体进行过滤的滤清器，包括例如水等常规液体及空气。此外，在此所述的滤清器配置为在过滤的过程中沿径向表面从外侧至内侧流经滤芯。

本说明书以滤清器与汽车安装底座配合，并过滤机油作为示例进行说明，当然，滤清器可以用作其他需要过滤的场合。图1是旋装式滤清器与底座的装配剖视结构示意图，图中安装底座9固定连接在汽车发动机舱内，安装底座9包括用于将要被滤清器过滤的机油的进油口91、用于已被滤清器过滤的机油的出油口92和与出油口92连接的出油管道93。当旋装式滤清器装入安装底座9后，旋装式滤清器与安装底座9之间形成环状空间。进油口91的一端与滤清器顶部环状空间相通，进油口91的另一端与油泵相连。出油口92的一端与滤清器的出口相通，出油口92的另一端与发动机连接，经由滤清器过滤后的机油更加纯净，杂质更少，减少了杂质对发动机造成的影响，保证了发动机的使用寿命。如图1所示，安装底座9还包括形成在其连接壁内侧的内螺纹，滤清器与安装底座9上的内螺纹旋接，并通过密封件对连接处进行密封，使安装底座9上的进油口91和出油口92通过旋装式滤清器相互贯通。旋装式滤清器被配置为可拆卸地连接于汽车安装底座上，在此所用的术语“旋装”是指使用旋转来影响滤清器连接或不连接于安装底座9。

在现有技术中，旋装式滤清器都有零件多、体积大等弊端。典型地，比如在外壳1与滤芯下端盖之间设置有弹簧，用来支撑滤芯组件与顶部螺纹盖板的连接，由此增加了滤清器的长度。并且当弹簧失效或位置偏离时，滤芯组件会与顶部的螺纹盖板脱离，油路密封失效，最终导致滤清器漏油失效。

另外滤清器通常在螺纹盖板内缘设置向上弯折的凸缘，并且在凸缘上设置内螺纹，以此内螺纹将滤清器安装在发动机舱内的安装底座9上。这些结构导致设计成本和制造成本较高，不符合现代产品设计中结构紧凑、成本低廉、轻量化和环保性的要求。

如图2所示，本实施例中的旋装式滤清器总体包括外壳1、扣合于外壳1的密封圈座2、设置于外壳1和密封圈座2之间的滤芯组件和密封件。密封圈座2上设有进口201和出口202。滤芯组件包括置于外壳1和密封圈座2所形成的空心区域的滤芯4，与滤芯4的一端相连的滤芯上端盖3，与滤芯4的另一端相连的滤芯下端盖7。滤芯组件还包括中心管8，中心管8位于滤芯4的同轴内侧，从滤芯下端盖7垂直延伸至滤芯上端盖3，对滤芯4的垂直方向进行支撑，经过滤芯4过滤后的机油可以通过中心管8流向出口202。为了对滤芯组件进行支撑，滤芯上端盖3与密封圈座2通过焊接固定连接，将密封圈座2与滤芯上端盖3焊接在一起，省去了现有技术中在外壳1与滤芯下端盖7之间设置的支撑弹簧，减少了零件数量，同时可以将外壳1与滤芯下端盖7之间的距离缩小。在滤芯上端盖3与密封圈座2的内周缘间隙处设置有内密封圈6，将滤清器内的进口201和出口202完全隔离。当滤清器安装到安装底座9上后，内密封圈6也将进油口91和出油口92完全隔离。外密封圈5设置在外壳1的内周缘与密封圈座2的外周缘之间，保证待过滤机油不会从外壳1与密封圈座2的连接处流出滤清器。

具体地，如图3所示，外壳1为一端设置有开口的圆筒形。可选地，外壳1包括底端壁以及由底端壁向一侧延伸的侧壁11。在一个实施例中，底端壁与侧壁11可以一体冲压制成；在其他实施例中，底端壁与侧壁11可以通过焊接两个单独的零件制成。侧壁11与底端壁共同围绕形成容纳滤芯4的空间。可选地，此容纳空间形成为与滤芯4同轴的圆柱空间。在将此滤清器用于发动机以过滤机油时，此空间中流过机油，滤芯4对流过的机油进行过滤，以除去其中的杂质。可选地，侧壁11的外周向还均匀布置有防滑结构，便于滤清器的安装。在本实施例中，防滑结构为部分侧壁11向内凹陷，是凹陷侧壁之间形成防滑凸棱。在一个实施例中，外壳1采用钢材制成。于其他实施例中，如果外壳1能承受操作环境，包括承担滤清器的载荷和压力，那么外壳1可以用其它材料形成，包括塑料。

靠近外壳1开口的侧壁11设置有螺纹壁111，螺纹壁111被配置能固定滤清器。本发明中在侧壁11上设置螺纹壁111来将滤清器安装于汽车发动机舱内的安装底座9上，省去了现有技术中的螺纹盖板上的螺纹凸缘。同时侧壁11上的螺纹要大于现有技术中螺纹盖板上的螺纹，所以可以增加滤清器与待安装位置的连接强度。上述技术改进对产品结构做了优化，使得零件数量得到减少，产品体积得到缩小，降低了设计成本和制造成本，并且增强了产品可靠性和环保性。

侧壁11还包括开口处设置的导向壁112、以及靠近导向壁112依次设置的卡接壁114和向内凸起的凸棱113，导向壁112用于将密封圈座2与外壳1连接时的连接导向，示例性地，导向壁112朝向侧壁11的外侧倾斜设置或设置为圆弧状。在本实施例中，密封圈座2与卡接壁114的配合方式为过盈配合，相较于其他的配合方式，该方案无需其他零件，缩小了产品体积，减轻了产品重量，降低了设计成本和制造成本。另外，在安装密封圈座2时，密封圈座2的底面与凸棱113抵接，以此来保证定位。本实施例中，凸棱113的截面为三角形。

进一步地，如图4所示，本实施例中，密封圈座2是圆环形冲压件，其上所有结构均通过冲压一体成型。为了便于制造，密封圈座2和外壳1优选为用相同的材料制成。然而，如下所述，如果有必要或认为有利于执行密封圈座2预期的密封功能，密封圈座2和外壳1可用不同的材料形成。用于形成密封圈座2的材料可以是任意的适用于执行密封圈座2和外壳1预期功能的材料。同时，与材料相适应地，可以使用熔融注塑或3D打印等制作工艺。例如，可用光敏树脂、合金、增强塑料或其他材料来形成密封圈座2。

密封圈座2上设置有进口201和出口202，待过滤机油能由进口201进入滤清器内部，从滤芯4的外侧流至滤芯4内侧，再通过中心管8经由出口202流出。当滤清器安装于安装底座9后，在预期地使用滤清器的过程中，流体进入滤清器的唯一路径就是通过进口201，流体离开滤清器的路径就是通过出口202。密封圈座2的圆环内圈即为出口202；密封圈座2上设置有多个进口201，进口201沿密封圈座2的圆环面均匀布置，保证待过滤机油的顺畅、均匀流入。密封圈座2的圆环外缘直径略大于外壳1的开口直径，密封圈座2与外壳1过盈配合，间隔出滤清器的内部空间，以下对该配合做具体说明。

本实施例中，密封圈座2还设置有斜壁21、横壁22和竖壁23，上述斜壁21、横壁22和竖壁23均为冲压一体成型。可选地，上述斜壁21、横壁22和竖壁23也可采用焊接的方式与密封圈座2连接。侧壁11的内侧、斜壁21、横壁22和竖壁23共同构成密封槽。如此设置可以在不增加额外零件的情况下构造出密封槽，用于使外密封圈5嵌合在密封槽内，保证滤清器的密闭性。以下具体说明斜壁21的另外两个有益效果，第一，斜壁21与侧壁11上的凸棱113抵接，斜壁21更能适配凸棱113的形状，使抵接更加可靠。第二，斜壁21在装配时还起到和导向壁112配合导向的作用，便于安装密封圈座2。在本实施例中，斜壁21与卡接壁114的配合方式为过盈配合，相较于其他的配合方式，该方案无需其他零件，缩小了产品体积，减轻了产品重量，降低了设计成本和制造成本。

如图5所示，外密封圈5位于上述外壳1与密封圈座2围成的密封槽内，连续地环绕密封圈座2。外密封圈5用于静密封，所以本实施例中采用圆环形橡胶圈，具有成本低、耐腐蚀性能好、易更换等特点。并且当滤清器安装到安装底座9上时，外密封圈5的顶端与安装底座9的内壁抵接，避免待过滤机油从进油口91流入滤清器与安装底座9的螺纹连接处，也避免了待过滤机油从密封圈座2与外壳1的连接处流入滤清器内部。可选地，根据滤清器内待过滤体的区别，以及工作温度的差异，外密封圈5的材料也可为热塑性弹性体。为适配斜壁21的结构，外密封圈5设置有密封斜面，密封斜面与斜壁21抵接，有利于进一步增强密封效果。此外，外密封圈5的外壁还设有密封凸起51，密封凸起51与侧壁11的内壁抵接，保证密封效果。

继续参考图4，密封圈座2上设有凹坑24，凹坑底部设置有焊点，凹坑24沿密封圈座2的周向均匀设置有多个，通过底部焊点与滤芯上端盖3焊接，保证焊接后更加牢固该技术改进省去了现有技术中在外壳1的底端与滤芯下端盖7之间设置的弹簧及其安装结构，同时可以将外壳1与滤芯下端盖7之间的距离缩小，进一步优化了产品结构，减少了零件数量，降低了设计成本和制造成本。在本实施例中，凹坑24周向的两侧面为圆弧状，可以增加两相邻凹坑24之间的流通面积，保证通道内机油的高效流通。可选的，凹坑24的周向截面形状也可为三角形或其他形状。需要明确说明的是，图4中凹坑24在密封圈座2上所处的位置仅为一个实施例。与其他实施例中，凹坑24也可设置在进口201的内侧或是与进口201间隔布置，满足沿密封圈座2的周向均匀设置即可。

如图6所示，滤芯上端盖3上设置有焊接平面，用于与凹坑24焊接，焊接平面设置于滤芯的端部，焊接平面的内外两侧设置有向同一方向弯折的侧耳，用于封闭与其连接的滤芯4，并且在整个油路中间隔出进油通道。在一个实施例中，侧耳为一体冲压制成。可选地，侧耳可通过焊接或卡接方式与焊接平面相连。滤芯上端盖3长期与待过滤机油接触，为避免腐蚀，可在滤芯上端盖3表面上喷涂防腐膜，也可以采用不与机油产生化学反应的材料来制作滤芯上端盖3。应该具体说明的是，滤芯上端盖3最关键的特征是与密封圈座2焊接，所以滤芯上端盖3的材料必须具有热塑性或者局部具有热塑性。此处对于焊接方式并不做任何限制，常见的熔焊、压焊以及钎焊均在本发明的保护范围之内。

如图7所示，滤芯4用于分离待过滤机油中的固体颗粒，当机油进入置有一定规格滤网的滤芯4后，其杂质被阻挡，而清洁的机油通过滤芯4流出。常见的滤芯4包括纸质滤芯、化纤滤芯、金属滤芯、活性炭滤芯等。本实施例中滤芯4为折叠式微孔滤芯。以下将进一步详述的是，使用折叠式微孔滤芯是有利的，这是因为折叠式微孔滤芯的褶皱增加了过滤介质区的面积。值得说明的是，使用非折叠滤芯也能实现类似的效果，但实施成本相应的增加。示例性地指出，于其他实施例中，滤芯4可选择使用多个不同半径的圆筒状滤纸，并将上述多个不同半径的圆筒状滤纸同心布置，同样可以达到增大过滤面积和改善过滤效果的目的。滤芯4与外壳同轴设置，保证滤芯外侧与外壳内壁之间的距离相同，使滤芯4周向各个位置流经的待过滤机油能更加均匀，避免某处过滤的过多过早发生堵塞，以保证滤芯4的使用寿命。

如图8所示，本实施例中，滤芯4远离滤芯上端盖3的一端还设置有滤芯下端盖7，滤芯下端盖7为圆盘形冲压件，连接在滤芯4的底部，外周缘形成向上弯折的凸缘，滤芯下端盖7的中间设有与凸缘同侧的凸起，该凸起伸入滤芯4的中空腔体中，以将滤芯4在径向上固定。在一些实施例中，滤芯下端盖7可以省略，在外壳1的底端壁内侧形成上述凸起，以与滤芯4配合。在可选地实施例中，滤芯下端盖7是可替换地，不同的滤芯下端盖7具有不同直径的凸起，以适配不同型号的滤芯。

滤芯下端盖7为封闭圆盘，意味着待过滤机油和过滤后的机油均无法通过滤芯下端盖7。然而，在其他实施方式中，基于过滤介质的预期功能，可在滤芯下端盖7的某处提供一个或更多的开口，以使未过滤的机油流向出口202。滤中滤结构的滤清器或带疏水性介质的滤清器通常会使用这种类型的滤芯下端盖7。示例性地，于其他实施例中滤芯下端盖7上还可设置旁通阀71。当滤清器中的滤芯4由于杂质过多而被堵塞时，旁通阀71就会打开，待过滤机油就会不经过滤芯4而直接进入发动机。

如图9所示，内密封圈6设置与密封圈座2和滤芯上端盖3之间，本实施例中内密封圈6为橡胶密封圈，包括上密封面61。参考图1和图2，设置内密封圈6的技术效果包括：第一，通过内密封圈6规定了待过滤机油的流通方向，上密封面61与密封凸缘25抵接，将进口201和出口202完全隔离。若不设置内密封圈6，或内密封圈6失效、破损时，待过滤机油可直接由进口201流向出口202。可选地，内密封圈6的内圈设置有定位环，本实施例中，第一定位环63与密封凸缘25的外圈抵接，第二定位环64与滤芯上端盖3的内圈抵接。在滤清器的安装过程中，内密封圈6安装定位需要靠定位环来实现。第二，内密封圈6的内周缘与安装底座9上的出油管道93抵接形成静密封。在使用时，将滤清器旋装入安装底座9后，内密封圈6与出油管道93的过盈配合，出油管道93给内密封圈6施加径向压缩载荷，保证内密封圈6实现密封效果。为更好的实现上述技术效果，于其他实施例中，内密封圈6还可采用内含金属骨架的橡胶密封圈，内部的金属骨架用于增加内密封圈6的强度，使内密封圈6保持形状和张力。根据定位需要，内部金属骨架可选为“L”型。

继续参考图9，于本实施例中，内密封圈6还包括止回瓣62，止回瓣62设置于所述进口201和所述滤芯4的外部之间，以使待过滤机油由所述进口201向滤芯外部单向流动。可选地，止回瓣62与内密封圈6为一体结构，由上密封面61的底端侧向伸出，并倾斜一定角度。进一步可选地，止回瓣62内部包括弹性金属薄片，用于增加止回瓣62的强度。当待过滤机油由进口201向滤芯外部流动时，止回瓣62受机油压力弯曲打开，待过滤机油顺利流进滤清器滤芯组件的外侧；当滤清器内部油压过高、滤芯组件堵塞或其他情况造成待过滤机油回流时，止回瓣62回弹，封闭进口201，阻止待过滤机油回流。关于62的倾斜角度，弹性件金属薄片的弹性模量，本领域技术人员可以根据滤清器使用场景下机油的压力进行设置，在此不做具体限定。

参考图2和图10，中心管8设在滤芯4的内侧，为圆筒形零件，表面均布有若干通孔，通孔形状不做限定，示例性地，通孔为圆形。中心管8的两端分别与滤芯下端盖7和滤芯上端盖3连接，连接方式一般采用胶水粘接。经由3过过滤后的燃油可以通过通孔流至出口，同时中心管8还能对滤芯4起到支撑作用，防止滤芯4在使用过程中因变软而塌陷。在本实施例中，中心管8采用板材冲压成型，将板材两端弯折扣接固连在一起形成中心管8。可选地，中心管8的板材两端也可通过铆接或焊接等其他方式固定连接。进一步地，中心管8也可以通过注塑或者3D打印等方式一体成型。当滤清器工作时，通过中心管8的机油需保证为清洁机油，为此，需避免中心管8本身对流体进行二次污染。示例性地，如中心管8锈蚀后，极有可能出现机油将锈迹冲落，使锈迹等污染物流至发动机内，一段时间后发动机将会受到严重损坏。所以，当中心管8为金属材料时，应格外注意材料的防锈，可表面上喷涂有防腐膜，或者选用光敏树脂、高强度塑料等材料。

本发明的工作过程为：

先将内密封圈6装配到滤芯上端盖3上，然后将滤芯上端盖3与密封圈座2焊接，再将中心管8和滤芯4依次与滤芯上端盖3和滤芯下端盖7分别固定连接组成滤芯组件。将上述装配体放入外壳1内，并用外密封圈5进行密封，完成旋装式滤清器的装配。将装配好的旋装式滤清器通过外壳1上的螺纹壁111直接将旋装式滤清器旋装至汽车安装底座9上，使安装底座9上的进油口91与密封圈座2上周向布置的进口201对应连接，安装底座9上的出油口92与密封圈座2上的出口202对应连接。待过滤机油从进油口91流入进口201，进入滤清器内部，受滤芯上端盖3和内密封圈6的阻挡通过密封圈座2和滤芯上端盖3之间的空隙流向滤芯4的外侧和外壳1的内侧之间，通过滤芯4过滤后，待过滤机油中的固体杂质会被滤芯4过滤掉，使清洁机油单向流向中心管8，并沿中心管8从出口202进入出油口92，从出油口流向发动机。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。