[发明专利]具有扩散器的过滤器组件

说明书

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。

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。

技术领域

本发明总体上涉及用于过滤内燃机系统中的流体的过滤器组件。

背景技术

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。

发明内容