具有勒洛密封界面的过滤器组件的制作方法

具有勒洛密封界面的过滤器组件
1.相关专利申请的交叉引用
2.本技术要求2020年7月27日提交的美国临时专利申请第63/056,857号的权益和优先权，该美国临时专利申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及过滤产品。更具体地，本公开涉及用于过滤产品的密封界面几何形状。
4.背景
5.在各种应用中，通常希望使用于驱动和润滑内燃发动机的流体中的颗粒污染量最小化。颗粒污染量可以通过使流体经过过滤器元件或滤筒来减少，过滤器元件或滤筒捕获夹带在流体中的固体颗粒。
6.概述
7.本公开的一个实施例涉及一种过滤器组件。该过滤器组件包括过滤器壳体和过滤器元件。过滤器壳体包括接合构件。过滤器元件包括介质包和密封构件。介质包包括过滤介质，过滤介质被配置成过滤经过该过滤介质的流体。密封构件联接到介质包并且可与接合构件接合。密封构件形成为勒洛形状(reuleaux shape)。
8.本公开的另一个实施例涉及一种过滤器元件。该过滤器元件包括介质包和密封构件。介质包包括过滤介质，过滤介质被配置成过滤经过该过滤介质的流体。密封构件联接到介质包。密封构件可与过滤器壳体接合，以基本上防止流体流过密封构件和过滤器壳体之间的界面。密封构件形成为勒洛形状。
9.本公开的另一个实施例涉及一种过滤器壳体。该过滤器壳体包括侧壁、端壁和接合构件。侧壁和下壁一起限定内腔。端壁设置在侧壁的第一端部处。接合构件联接到端壁。接合构件配置成密封地接合过滤器元件的密封构件。接合构件形成为勒洛形状。
10.附图简述
11.一个或更多个实施方式的细节在附图和下面的描述中阐述。本公开的其他特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求中变得明显，在附图中：
12.图1a是具有面向内的密封构件的示例空气过滤器元件的透视图；
13.图1b是用于与图1a的空气过滤器元件一起使用的示例空气清洁器壳体的横截面图；
14.图2是用于具有恒定宽度的第一示例形状的构造线图；
15.图3是具有恒定宽度的第二示例形状；
16.图4是具有恒定宽度的第三示例形状；
17.图5a是用于具有恒定宽度的三维形状的构造线图；
18.图5b是具有恒定宽度的各种示例三维形状；
19.图5c是用于具有恒定宽度的第四示例形状的构造线图；
20.图6是具有面向内的密封构件的另一示例空气过滤器元件的透视图；
21.图7是具有面向外的密封构件的示例空气过滤器元件的透视图；
22.图8是具有面向轴向的密封构件的示例空气过滤器元件的透视图；
23.图9是示例轴向流动过滤器元件的俯视透视图；
24.图10是图9的轴向流动过滤器元件的仰视透视图；
25.图11是包括密封垫圈的示例过滤器元件滤筒的透视图；
26.图12是包括与端帽一体形成的密封垫圈的另一示例过滤器元件滤筒的透视图；
27.图13是包括面向内的密封构件的另一示例过滤器元件滤筒的透视图；
28.图14是示例旋装式过滤器元件滤筒(spin-on filter element cartridge)的透视图；
29.图15是具有呈跑道形状的过滤介质包的另一示例过滤器元件的透视图；
30.图16是具有呈矩形形状的过滤介质包的另一示例过滤器元件的透视图；
31.图17是形成为恒定宽度的勒洛形状的方形切割垫圈的透视图；
32.图18是具有形成为圆形形状的勒洛形横截面的垫圈的透视图；
33.图19是图18的垫圈的横截面图；
34.图20是具有面向轴向的密封构件的另一过滤器元件的透视图；
35.图21是图20的过滤器元件的垫圈的横截面图；
36.图22是具有端帽的另一过滤器元件的透视图，端帽具有恒定宽度的非圆形形状；
37.图23是图22的端帽的俯视图；
38.图24是包括成角度的密封垫圈的另一示例过滤器元件的透视图；
39.图25是图24的过滤器元件的侧视图；
40.图26是包括截断的密封垫圈的另一示例过滤器元件的俯视图；
41.图27是包括截断且成角度的密封垫圈的另一示例过滤器元件的透视图；
42.图28是包括成角度的密封垫圈的另一示例过滤器元件滤筒的透视图；
43.图29是包括多个成角度的密封垫圈的另一示例过滤器元件滤筒的侧视图；
44.图30是示例空气清洁器组件的局部透视图；
45.图31是图30的空气清洁器组件的局部前视图；
46.图32是图30的空气清洁器组件的侧横截面图；
47.图33是图30的空气清洁器组件的初级过滤器元件的透视图；
48.图34是图33的初级过滤器元件的俯视图；
49.图35是图30的空气清洁器组件的次级过滤器元件的透视图；
50.图36是图35的次级过滤器元件的前视图；
51.图37是图30的空气清洁器组件的壳体的透视图；
52.图38是图37的壳体的前视图；以及
53.图39是另一个次级过滤器元件的透视图。
54.应当认识到，一些或所有附图是用于说明的目的的示意性表示。提供附图的目的是说明一个或更多个实施方式，明确理解它们不会用于限制权利要求的范围或含义。
55.详细描述
56.下面是与用于将过滤器元件密封到流体过滤系统的方法、装置和系统相关的各种概念和用于将过滤器元件密封到流体过滤系统的方法、装置和系统的实施方式的更详细的
描述。上面介绍的和下面更详细讨论的各种概念可以以多种方式中的任何一种来实施，因为所描述的概念不限于任何特定的实施的方式。提供具体实施方式和应用的示例主要是为了说明的目的。
57.i.综述
58.内燃发动机系统需要清洁的流体(例如，燃料、空气、油等)来驱动和/或润滑发动机。未过滤的流体可能包括污垢、金属颗粒和其他可能损坏发动机部件(例如，燃料喷射器、气缸环、活塞等)的固体污染物。为了保护发动机部件，许多内燃发动机系统包括过滤系统，该过滤系统过滤进入的和/或再循环的流体，以在将流体传递到发动机之前去除任何固体物质。过滤系统可以包括壳体、过滤器头部和过滤器元件。在操作中，过滤系统引导流体通过过滤器元件，过滤器元件包括捕获夹带在流体中的任何固体颗粒的介质。过滤系统还可以包括密封元件和/或界面，以将过滤器元件密封地接合到壳体和/或过滤器头部，并基本上防止固体物质绕过(bypass)过滤器元件。一般希望从流体中去除尽可能多的污染物，而不会显著影响整个流体流动系统的压降。除其他因素外，过滤系统的性能取决于过滤器元件的结构和用于构造过滤器元件的材料(例如，用于生产过滤器元件的过滤介质的材料)、过滤介质包的规格(例如过滤介质包的流动面积、过滤介质包的褶皱深度)以及其他因素。
59.随着时间的推移，在过滤器元件上积累的颗粒(例如碳、灰尘、金属颗粒等)可能增加整个过滤器元件的压降(并且相应地，发动机的整个流体输送和/或再循环系统的压降)。为了减少压降，过滤器元件可以从过滤系统移除，并更换为清洁的过滤器元件。在一些情况下，使用者可能选择用非正版的过滤器元件更换过滤器元件；例如，为了降低维护成本。然而，非正版的过滤器元件的过滤性能可能比oem过滤器元件低得多。随着时间的推移，使用非正版的过滤器元件的操作可能引起对喷射器和/或发动机的其他部分的损坏，从而导致发动机性能下降。
60.本文的实施方式涉及包括独特的密封元件几何形状和/或过滤器元件和过滤系统的其他部分之间的密封界面几何形状的方法和系统。具体地，本文的实施方式涉及形成为勒洛形状的密封界面几何形状，勒洛形状是在勒洛形状的相对两侧上的两条平行线之间具有恒定的横截面宽度的闭合凸曲形轮廓(closed convex curve)。在各种好处中，使用勒洛形状可以帮助防止使用非oem过滤器元件，使用非oem过滤器元件可能引起对各种发动机部件的损坏，这进一步导致增加保修成本。勒洛形状可以应用于不同产品线上的各种过滤产品(例如，空气过滤、燃料过滤、润滑油过滤、曲轴箱通风等)，而不显著改变过滤产品的设计。此外，勒洛形状的尺寸可以无限缩放，以适应不同应用和/或整个产品系列的过滤产品，而无需对现有部件进行大量更改。因为勒洛形状的数量还是无限的，所以可以应用于不同过滤产品的独特的密封界面变化的数量也没有限制。
61.在一些实施例中，勒洛几何形状可以应用于至少部分地限定过滤器元件的入口开口和/或出口开口的密封元件和/或密封界面。因为勒洛形状在勒洛形状的相对两侧上的平行线之间具有恒定的横截面宽度，所以对于等效的流动面积，使用勒洛形状相对于其他非圆形横截面形状可使流动限制最小化(例如，勒洛形状的水力直径和/或流动面积与周长的比率大于其他非圆形形状)。与其他非圆形形状相比，圆形管还可以更容易地适于过渡到勒洛形状(例如，从圆形形状过渡到勒洛形状的管)，而不会显著影响整个管的压降。此外，勒洛形状有助于过滤器元件和过滤器壳体之间的“同步(clocking)”(例如，旋转对准)，这在
一些实施例中可能是重要的，并且不能通过圆形形状的密封界面本身来实现。
62.在一些实施例中，密封元件是形成为勒洛形状(例如，具有中心开口的闭合凸曲形轮廓，其中闭合曲形轮廓形成勒洛形状)的垫圈。垫圈的横截面(例如，沿着基本上平行于中心开口的中心轴线并延伸穿过该中心轴线的平面穿过垫圈截取的横截面)也可以形成为勒洛形状。形成具有勒洛形横截面的垫圈确保垫圈的恒定的横截面厚度(服从标准制造公差)，这促进了垫圈和密封表面之间的均匀接触。当使用不同的形状(例如，具有相同厚度的不同勒洛形状)时，恒定的横截面厚度还确保在过滤器元件和壳体之间保持一致的间距。
63.ii.示例过滤器元件
64.图1a是过滤系统的第一示例过滤器元件100的透视图。过滤器元件100是用于过滤进入内燃发动机的空气的空气过滤器元件，以防止灰尘颗粒、虫子、污垢和其他污染物进入内燃发动机。在其他实施例中，过滤器元件可以是用于清洁进入的和/或再循环的流体的另一种类型的过滤器。例如，过滤器元件可以是用于从用于驱动发动机的燃料(例如，柴油燃料、汽油等)中去除污染物(例如，水和/或固体颗粒)的燃料过滤器，用于过滤通过内燃发动机系统的部分再循环的润滑油的油过滤器，用于从曲轴箱窜气中去除油(例如，气溶胶蒸汽和油滴)和其他污染物的曲轴箱通风过滤器，或者其他的过滤器类型。在一些实施例中，过滤器元件可以是用于非发动机应用的过滤系统的一部分，非发动机应用例如是液压系统或使用必须清除污染物和碎屑的流体的任何其他应用。
65.过滤器元件100(图1a)的尺寸和形状设计成被接纳在过滤器壳体200(图1b)内(例如，在过滤器壳体200的中空部分202内)，并且可拆卸地联接到过滤器壳体200。如图1a所示，过滤器元件100是可更换过滤器滤筒，随着过滤器元件100装载灰尘和其他污染物，该过滤器滤筒被周期性地更换。过滤器元件100包括介质包102、设置在介质包102的第一端部106处的第一端帽104、以及设置在介质包102的与第一端部106相对的第二端部110处的第二端帽108。
66.图1a的过滤器元件100是具有圆柱形介质包(示出为介质包102)的圆柱形过滤器滤筒。在其他实施例中，过滤器元件100和/或介质包102的横截面形状可以不同。介质包102包括过滤介质112，过滤介质112被配置成从流经其中的流体中过滤颗粒物质和/或其他污染物，从而产生过滤的流体(例如，清洁的流体)。过滤介质112可以包括具有预定孔隙尺寸(pore size)的多孔材料。过滤介质112可以包括纸基过滤介质、纤维基过滤介质、泡沫基过滤介质、或类似物。过滤介质112可以褶皱成或形成为另一期望的形状，以增加通过介质包102的流量，或者以其他方式改变过滤器元件100的颗粒去除效率。过滤器元件100可以布置为具有外部脏侧和内部净侧的从外向内流动的过滤器元件。在替代布置中，过滤器元件100是具有内部脏侧和外部净侧的从内向外的过滤器元件。待过滤的流体从过滤器元件100的脏侧流到过滤器元件100的净侧。在图1a的实施例中，过滤器元件100是径向流动过滤器元件，其中流动沿基本上径向方向经过介质包102。在其他实施例中，介质包102可以布置成使得流动沿轴向方向(例如，平行于中心轴线116的纵向方向)或者至少部分地沿轴向方向经过介质包102。
67.在一些实施例中，介质包102由具有多个交叉四面体形式的过滤介质形成。介质包沿着多条弯曲线在上游入口和下游出口之间轴向地(例如，沿轴向方向)延伸。弯曲线在横向方向(transverse direction)上渐缩。在一个实施例中，弯曲线包括从上游入口轴向地
朝向下游出口延伸的第一组弯曲线，以及从下游出口轴向地朝向上游入口延伸的第二组弯曲线。介质包可以具有在所述弯曲线之间以蛇形方式延伸的多个壁段，所述弯曲线轴向地延伸并在所述弯曲线之间限定公共体积。公共体积可以具有沿着横向方向(例如，垂直于轴向方向的方向)的高度和沿着侧向方向(例如，垂直于轴向方向和横向方向两者的方向)的侧向宽度。当弯曲线在所述轴向方向上轴向地延伸时，至少一些弯曲线可以在横向方向上渐缩。以蛇形方式延伸的壁段可以限定侧向延伸的蛇形跨度，侧向延伸的蛇形跨度包括侧向邻近第二壁段并通过第一弯曲线连结到第二壁段的第一壁段。壁段可以以蛇形方式沿着蛇形跨度延续到侧向邻近第二壁段并通过第二弯曲线连结到第二壁段的第三壁段，并且沿着蛇形跨度依此类推。蛇形跨度可以沿着侧向方向延伸，使得在横向方向上渐缩的弯曲线的渐缩部(taper)垂直于沿着侧向方向的蛇形跨度。壁段可以包括第一组壁段，第一组壁段在上游入口处交替地彼此密封，以限定具有开放的上游端部的第一组结构(form)，以及与第一组结构交叉并具有封闭的上游端部的第二组结构。壁段可以包括第二组壁段，第二组壁段在下游出口处交替地彼此密封，以限定具有封闭的下游端部的第三组结构，以及与第三组结构交叉并具有开放的下游端部的第四组结构。第一组弯曲线可以包括限定第一组结构的第一弯曲线子组，以及限定第二组结构的第二弯曲线子组。当第二弯曲线子组从上游入口轴向地朝向下游出口延伸时，第二弯曲线子组可以在横向方向上渐缩。第二组弯曲线可以包括限定第三组结构的第三弯曲线子组，以及限定第四组结构的第四弯曲线子组。当第四弯曲线子组从下游出口轴向地朝向上游入口延伸时，第四弯曲线子组可以在横向方向上渐缩。这种四面体介质包几何形状在美国专利第8,397,920号中被详细描述，该美国专利的内容通过引用并入本文。
68.过滤器元件100限定沿着过滤器元件100的中心轴线116(例如，纵向轴线等)延伸的中心开口114。在一些实施例中，中心开口114的尺寸被设计成在其中接纳中心支撑管。支撑管被配置成改善过滤器元件100在压缩加载(例如，由于介质包102上的空气压力差)下的强度。在其他实施例中，如图1a所示，过滤器元件100不包括支撑管，而是包括在第一端部106和第二端部110之间沿纵向方向(例如，平行于中心轴线116的轴向方向)跨越过滤器元件100的净侧和脏侧两侧(例如，介质包102的内表面和外表面)延伸的热熔体(例如，胶水或另一种粘合剂产品)的螺旋珠。
69.如图1a所示，第一端帽104限定具有勒洛几何形状的密封构件118。第一端帽104可以模制到或以其他方式形成到介质包102的第一端部106上，并且可以密封介质包102的第一端部106(例如，在第一端部106处将介质包的净侧与介质包的脏侧密封开)。在其他实施例中，第一端帽104在第一端部106处包覆模制(overmold)到现有端帽120上。在又一实施例中，第一端帽104是压配合在现有端帽120上的与过滤器元件100分开的件。如图1a所示，第一端帽104包括延伸件122(例如，突片、柄脚等)，延伸件122沿着开口124的内周界部分121与现有端帽120中的开口124接合，以促进第一端帽104中的密封构件118和开口124之间的对准(例如，使得密封构件118的中心轴线119与过滤器元件100的中心轴线116基本上共线)。延伸件122在平行于过滤器元件100的中心轴线116的纵向方向上远离第一端帽104的下表面(未示出)朝向中心开口114延伸。在一些实施例中，第一端帽104包括与开口124的不同部分接合的多个延伸件。例如，第一端帽104可以包括多个延伸件，这些延伸件沿着下表面在圆周方向上以大致相等的间隔隔开。在其他实施例中，延伸件的布置可以不同。在又一
实施例中，第一端帽104不包括延伸件122。
70.密封构件118是径向密封元件，该径向密封元件径向向内地面向过滤器元件100的中心轴线116。如图1a所示，密封构件118由延伸穿过第一端帽104的通孔开口126形成。通孔开口126沿着垂直于中心轴线116的平面的横截面形成勒洛形状。在图1a的实施例中，通孔开口126的横截面形状是具有三个外边缘和三个顶点的勒洛三角形。在其他实施例中，通孔开口126的横截面形状可以形成不同勒洛形状。第一端帽104中的通孔开口126和现有端帽120中的开口124一起限定过滤器元件100的入口和/或出口。与其他非圆形形状相比，勒洛形状提供了最大的流动面积与周长的比率，这减小了压降并减小了过滤器元件100与过滤器壳体之间的密封界面的总占用面积。如图1a所示，勒洛三角形的每个边缘(例如，侧边等)沿着现有端帽120中的开口124的周界边缘的至少一部分延伸，并且与该周界边缘的至少一部分相切。在一些实施例中，第一端帽104中的通孔开口126的宽度大致等于或大于现有端帽120中的开口124的宽度，这有利地使流入或流出过滤器元件100的流动面积最大化(并使流动限制最小化)。
71.密封构件118(例如，第一端帽104)可以通过模制(例如，氨基甲酸酯或另一可固化塑料)、注射模制、挤出、包覆模制、增材制造、机加工、冲压、压制或另一合适的制造方法由金属或塑料材料制成。密封构件118可以由软氨基甲酸酯材料或另一合适的塑料和/或橡胶材料形成。
72.如图1b所示，过滤器壳体200的中空部分202的尺寸被设计成在其中接纳过滤器元件100并引导流体流过过滤器元件100。过滤器壳体200包括接合构件，该接合构件被配置成密封地接合密封构件118。在图1b的实施例中，接合构件是内部凸缘204，该内部凸缘204的尺寸被设计成密封地接合第一端帽104中的密封构件118。内部凸缘204是沿轴向方向(例如，平行于过滤器壳体200的中心轴线，沿基本上垂直于过滤器壳体200的端部的方向)远离过滤器壳体200的端部延伸的突起。内部凸缘204的横截面形状与第一端帽104(图1a)中的通孔开口126的横截面形状相同(例如互补)。换言之，内部凸缘204的横截面形状也是勒洛三角形。由内部凸缘204形成的勒洛三角形的外部宽度与由第一端帽104中的通孔开口126形成的勒洛三角形的内部宽度大致相同，使得当过滤器元件100与过滤器壳体200接合时，内部凸缘204压靠在第一端帽104中的密封构件118上并抵靠第一端帽104中的密封构件118密封。在其他实施例中，以及对于不同的过滤产品，过滤器壳体的接合构件的设计可以不同。
73.图2示出了用于勒洛形状的构造线，示出为勒洛三角形300。如图2所示，勒洛形状的宽度302对应于位于勒洛形状的相对两侧上的两条平行线之间的距离，这两条平行线各自接触勒洛形状的边界。勒洛形状是从具有奇数个边缘的等边多边形开始创建的，在本文的情况中是等边三角形304。绘制连接等边三角形304的两个相邻顶点的第一弧线306。如图3所示，第一弧线306是圆307的一部分，圆307以等边三角形304的与第一弧线306相对的顶点为中心。第一弧线306的半径309对应于等边三角形304的相邻顶点之间的直线距离。对等边三角形304的其余侧边上的第二弧线308和第三弧线310重复该弧线构造操作，以形成勒洛三角形300的形状的闭合凸曲形轮廓。如图3-图4中所示，类似的构造操作可以通过其他奇数侧边等边多边形执行，这些其他奇数侧边等边多边形具有比三角形更多数量的边缘，例如图3中所示的五侧边勒洛形状350的五条边缘，图4中所示的七侧边勒洛形状370的七条
边缘，或如下面的等式(1)所提供的更多：
74.n＝3,5,7
…
(infinity-1)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
75.上面介绍的构造方法也可以扩展到三维形状，该三维形状与它们的二维对应物共享类似性质(例如，相对于勒洛体的中心点横跨勒洛体的体积的恒定宽度，等等)。例如，图5a和图5b示出了各种三维勒洛形状，包括四侧面勒洛四面体380(图5a)和具有更多数量的侧表面的其他三维勒洛形状(图5b)。
76.在一些实施例中，勒洛形状可以包括倒圆角(例如，(例如，倒圆的和/或弯曲的边缘、凸起等)而不是每个顶点处的尖角。例如，图5c示出了勒洛三角形400，该勒洛三角形400包括侧边边缘402和在每个顶点406的位置处连接侧边边缘402的倒圆边缘404。如图5c所示，倒圆边缘404中的每一者的半径r1小于侧边边缘402中的每一者的半径r2。在一个实施例中，选择每个倒圆边缘404的半径r1，使得倒圆边缘404在它们接触侧边边缘402的地方与侧边边缘402大致相切。在图5c的实施例中，确定每个倒圆边缘404的半径r1，使得半径r1与半径r2的比率在大约0至0.5之间的范围内(例如，0≤r1/r2≤0.5)，但是在其他实施例中半径r1和半径r2之间的关系可以不同。除其他优点外，在每个顶点处使用倒圆角改善了过滤器元件和过滤器壳体和/或过滤系统的其他部件(例如，次级过滤器等)之间的装配并提供了额外的勒洛形状变体。
77.图1a的勒洛几何形状的设计和尺寸仅以说明的目的示出。在不脱离本文公开的发明原理的情况下，许多替代方案和组合是可能的。例如，图6是第二示例过滤器元件500的透视图，过滤器元件500包括形成具有五个弯曲边缘和五个顶点的五侧边勒洛形状的密封构件518。五侧边勒洛形状的宽度520大于现有端帽526中的入口/出口开口524的宽度522(例如直径)，这有利地减小了与跨越入口/出口开口524的密封构件518相关联的压降。
78.勒洛密封构件也可以用于其他密封构型，包括但不限于径向地面向外的密封构件、面向轴向的密封构件、以及其他。例如，图7示出了用于过滤系统的次级过滤器元件600(例如，内部过滤器元件)，该次级过滤器元件包括第一端帽604，该第一端帽604限定呈勒洛三角形的形状的径向地面向外的密封构件(示出为密封构件618)。在其他实施例中，由密封构件618形成的勒洛形状可以是不同的。次级过滤器元件600的尺寸被设计成接纳在初级过滤器元件(例如，外部过滤器元件、主过滤器元件等)的中心开口(例如，图1a的中心开口114)内。在图7的实施例中，第一端帽604联接到次级过滤器元件600(例如，介质包602)的第一端部606，并且在第一端部606处将介质包602的净侧与介质包602的脏侧密封开。密封构件618与第一端帽604一体地形成为单个整体。密封构件618沿着第一端帽604的外周界形成，并且被配置成安置在初级过滤器元件上的互补密封构件内并密封地接合该互补密封构件。
79.图8示出了包括面向轴向的密封构件718的第三示例过滤器元件700。过滤器元件700包括介质包702、设置在介质包702的第一端部706处的第一端帽704、和设置在介质包702的与第一端部706相对的第二端部710处的第二端帽708。如图8所示，第一端帽704为过滤器元件700限定基本上圆形的入口/出口开口，示出为入口/出口开口724。如图8所示，面向轴向的密封构件718是方形切割垫圈，示出为垫圈720(例如，具有基本上矩形的横截面形状的垫圈)。垫圈720接合第一端帽704的向外的面向轴向的表面并且包围入口/出口开口724。在一个实施例中，垫圈720是与第一端帽704分开的材料件(例如，软氨基甲酸酯材料)，
该材料件胶合或以其他方式结合到第一端帽704(例如，硬氨基甲酸酯材料)。
80.如图8所示，垫圈720形成为具有七个边缘和七个顶点的七侧边勒洛形状。垫圈720的宽度大于入口/出口开口724的宽度，以确保在第一端部706处抵靠过滤器壳体完全密封。在图8的实施例中，垫圈720密封地接合过滤器壳体内的密封表面，该密封表面也具有五侧边勒洛形状，这防止非正版的过滤器元件代替过滤器元件700被安装。
81.图9-图10示出了轴向流动过滤器元件，示出为过滤器元件800，其中流动沿基本上轴向方向(例如，平行于过滤器元件800的中心轴线816的纵向方向)经过介质包802。介质包802可以由波纹状介质或另一非褶皱过滤介质形成。过滤器元件800包括凸缘804，凸缘804远离介质包802沿基本上径向方向延伸，使得凸缘804的至少一部分设置在比介质包802更大的径向位置处。如图9所示，凸缘804设置在介质包802的相对端部之间的中间纵向位置处。凸缘804设置成靠近介质包802的第一端部，但是在其他实施例中可以设置在中心位置或另一个中间位置。在一个实施例中，凸缘804“夹在”或以其他方式设置在介质包802的两个分开部分(例如，第一介质包和与第一介质包分开的第二介质包)之间。
82.如图10所示，凸缘804包括设置在凸缘804的下表面上并且轴向地面向过滤器元件800的第二端部810的密封构件818。密封构件818沿着凸缘804的外周界延伸。在图10的实施例中，密封构件818是具有基本上矩形横截面的方形切割垫圈。密封构件818可以结合或以其他方式联接到凸缘804。在其他实施例中，密封构件818可以与凸缘804一体地形成为单个整体。如图10所示，凸缘804和密封构件818两者都形成具有七个边缘和七个顶点的七侧边勒洛形状。除其他优点外，凸缘804和密封构件818使用相同的形状使凸缘804所需的材料量最小化。在一些实施例中，凸缘804可以被接纳在过滤器壳体的凹部区域和/或内部凸缘内，凹部区域和/或内部凸缘成形为容纳凸缘804，以防止非正版的过滤器元件和壳体之间的装配(例如，防止过滤器元件完全插入到壳体中，等等)。在其他实施例中，由凸缘804的外周界边缘形成的形状可以不同于密封构件818的形状(例如，凸缘804可以是基本上圆形的，等等)。
83.在一些实施例中，密封构件是与过滤器元件的端帽分开形成的垫圈，该垫圈可以在将过滤器元件安装到过滤器壳体中之前插入到过滤器元件上。例如，图11示出了示例过滤器元件900，过滤器元件900包括与端帽904的延伸部920接合的勒洛形垫圈，示出为垫圈918。延伸部920与端帽904一体地形成，并且远离端帽904在轴向方向上延伸(例如，如图11所示，平行于端帽904的中心轴线，从端帽904竖直向上，等等)。延伸部920沿着端帽904的与介质包902相对的一侧(例如，上侧、外侧等)设置在中心位置处，使得延伸部920远离介质包902在轴向方向上延伸。延伸部920限定过滤器元件900的入口/出口开口(例如，入口/出口开口的周界)，根据过滤器元件900的构型，流体可以通过该入口/出口开口进入或离开过滤器元件900。当从延伸部上方观察时(例如，看向入口/出口开口的延伸部920的俯视图)，延伸部920形成勒洛形状。延伸部920沿着垂直于过滤器元件900的中心轴线定向的平面的横截面形状是勒洛三角形。垫圈918设置在延伸部920上并包围延伸部920。当完全安装到端帽904上时，垫圈918的下表面接合端帽904(例如，上侧)。垫圈918在轴向方向上的高度919小于延伸部920的高度921，使得当垫圈与端帽904接合时，延伸部920从垫圈918向上突出。在其他实施例中，垫圈918可以定位在延伸部920的上部端部和下部端部之间的中间位置处，或者靠近延伸部920的上部端部。在一些实施例中，垫圈918的高度与延伸部920的高度大致
相同。如图11所示，垫圈918也形成为勒洛形状(例如，勒洛三角形)，该形状与延伸部920的形状相同。垫圈918与延伸部920旋转对准，使得当垫圈918安装到延伸部920上时，垫圈918的形状不会畸变。沿着垫圈918的外周界的表面限定径向地面向外并远离介质包902的密封构件。在图11的实施例中，介质包902可以是曲轴箱通风系统的聚结器。
84.图12示出了在形状上类似于图11的过滤器元件900的过滤器元件1000，但是图12中密封构件1018由以下中的一项或其组合限定:(i)沿着延伸部1020的外周界延伸的表面(例如，由延伸部1020的外侧表面1022限定的径向地面向外的密封构件)；(ii)沿着延伸部1020的内周界延伸的表面(例如，由延伸部1020的内侧表面1024限定的径向地面向内的密封构件)；(iii)以及沿着延伸部1020的上部轴向端部的表面1026(例如，面向轴向的密封构件)。延伸部1020与端帽1004一体地形成为单个整体，并且延伸部1020远离端帽1004在轴向方向上延伸(例如，如图12所示，平行于端帽1004的中心轴线，从端帽1004竖直向上，等等)。延伸部1020沿着端帽1004的与介质包1002相对的一侧(例如，上侧、外侧等)设置在中心位置处，使得延伸部1020远离介质包1002在轴向方向上延伸。延伸部1020限定过滤器元件1000的入口/出口开口(例如，入口/出口开口的周界)，根据过滤器元件1000的构型，流体可以通过该入口/出口开口进入或离开过滤器元件1000。当从延伸部上方观察时(例如，看向入口/出口开口的延伸部1020的俯视图)，延伸部1020形成勒洛形状。延伸部1020沿着垂直于过滤器元件1000的中心轴线定向的平面的横截面形状是勒洛三角形。延伸部1020(和端帽1004)可以由诸如聚氨酯的软氨基甲酸酯材料、或另一种合适地柔顺的且流体不可渗透的材料形成，以密封地接合过滤器壳体。
85.图13示出了过滤器元件1100，该过滤器元件1100包括与过滤器元件1100的端帽1104一体地形成的面向内的密封构件，示出为密封构件1118。密封构件1118限定过滤器元件1100的入口/出口开口。密封构件1118由勒洛形开口限定，该开口从端帽1104的第一侧/外侧穿过端帽1104延伸到端帽1104的第二侧/内侧。在图13的实施例中，开口被成形为勒洛三角形，但是在其他实施例中可以使用不同勒洛形状。在图13的实施例中，用于端帽1104的材料也形成密封构件1118。
86.图14示出了旋装式筒型过滤器元件，示出为过滤器元件1200，该过滤器元件可以用作例如润滑油过滤器。过滤器元件1200包括勒洛形垫圈，示出为垫圈1218，该垫圈设置在过滤器元件1200的轴向端部上(例如，在过滤器壳体1222(例如，壳部等)的开放端部处的保持器1220(例如，螺母板等)的上表面上)。垫圈1218设置在保持器1220的上侧1219(例如外侧等)上，并且基本上包围保持器1220的多个入口开口和/或出口开口。垫圈1218远离介质包在轴向方向上从上侧1219向上延伸。垫圈1218形成用于过滤器元件1200的轴向密封构件。当过滤器元件1200完全安装到过滤器头部上时，垫圈1218接合过滤器头部的与垫圈1218形状相同的密封表面。在安装期间，使用者可将过滤器元件1200与过滤器头部螺纹地接合，并拧紧过滤器元件1200以压缩保持器和密封表面之间的垫圈1218。使用者继续旋转垫圈1218以使垫圈1218与密封表面对准。在一些实施例中，过滤器元件1200和/或过滤器头部包括对准指示器(例如，突片、标记物等)或与过滤器元件1200接合和/或可以由使用者参考的另一同步特征，以确保垫圈1218与过滤器头部上的密封表面完全对准(例如，以确保过滤器元件1200相对于过滤器头部安装在正确的旋转位置)。
87.勒洛形密封构件几何形状也可以用于非圆柱形过滤器元件设计上。例如，图15示
出了具有布置成椭圆形或跑道形状的介质包1302的过滤器元件1300。介质包1302可以由褶皱的(例如，形成为手风琴形状、具有“v”形褶皱等的平坦介质片)或非褶皱的(例如，波纹状的)过滤介质制成。在图15的实施例中，过滤器元件1300是轴向流动过滤器元件，其中流体在基本上轴向方向(例如，平行于过滤器元件1300的中心轴线)上被引导通过介质包1302。过滤器元件1300包括外部密封凸缘，示出为凸缘1304，该外部密封凸缘径向地远离介质包1302延伸并包围介质包1302。凸缘1304设置在过滤器元件1300的相对端部之间的中间纵向位置处。在图15的实施例中，凸缘1304设置成靠近过滤器元件1300的第一端部1306。在其他实施例中，凸缘1304设置成靠近过滤器元件1300的第二端部1310，或者过滤器元件1300的相对两端部之间的中心位置。
88.如图15所示，凸缘1304形成为具有五个边缘和五个顶点的五侧边勒洛形状。依据过滤器壳体的期望构型和设计，凸缘1304可以形成轴向密封构件和/或径向地面向外的密封构件。图16示出了具有布置成矩形/方形块的介质包1302的过滤器元件1400(例如，使用褶皱介质形成的面板式过滤器元件)。类似于图16的过滤器元件1300，图16的过滤器元件1400包括外部密封凸缘，示出为凸缘1304，该外部密封凸缘基本上包围介质包1402并且形成为五侧边勒洛形状。在其他实施例中，密封构件(例如，凸缘1304)可以形成为具有更多或更少边缘的另一种勒洛形状。在一个实施例中，凸缘1304是其中封装介质包1402的可固化氨基甲酸酯，但是在其他实施例中凸缘1404可以使用不同的制造方法和材料形成。
89.图17-图19示出了可以用作过滤器元件的密封构件的各种示例垫圈。图17示出了方形切割垫圈，示出为垫圈1500(例如，具有基本上矩形横截面形状的垫圈、平坦式垫圈等)，该垫圈可以由垫圈材料(例如，软氨基甲酸酯、氯丁橡胶或其他合适的材料)的平面片冲压或以其他方式形成。垫圈1500是限定中心开口1501的封闭凸曲形轮廓。从垫圈1500上方、或沿着延伸穿过垫圈1500并垂直于中心开口1501的中心轴线1505定向的平面1503观察，垫圈1500的整体形状是勒洛形状。特别地，垫圈1500的整体形状是具有五个边缘和五个顶点的五侧边勒洛形状，五个边缘和五个顶点一起形成中心开口1501的周界。
90.图18-图19示出了具有勒洛形横截面(例如，五侧边勒洛形)的垫圈1550。垫圈1550可以是o形环式密封元件，该o形环式密封元件通过使用具有与垫圈1550相同横截面形状的挤出模具的挤出操作而形成。垫圈1550的横截面形成为七侧边勒洛形状，该横截面沿着径向基准平面1553穿过垫圈1550而截取，该径向基准平面1553基本上平行于中心开口1551的中心轴线1555并延伸穿过中心开口1551的中心轴线1555。垫圈1550的材料的厚度在横截面的任何两个相对侧之间(例如，在放置在横截面的相对侧上的两条平行线之间)大致恒定。除其他优点外，形成具有勒洛形横截面的垫圈1550确保垫圈1550的恒定的横截面厚度(服从标准制造公差)，这促进垫圈1550和密封表面之间的均匀接触。当使用不同的形状(例如，具有相同厚度的不同勒洛形状)时，恒定的横截面厚度还确保在过滤器元件和壳体之间保持一致的间距。如图18所示，垫圈1550的整体形状(由垫圈1550沿着中心开口的周界形成)为圆形形状。在其他实施例中，垫圈1550的整体形状/几何形状可以是勒洛形状，以形成多勒洛密封构件。例如，图20-图21示出了过滤器元件1600，该过滤器元件1600在过滤器元件1600的轴向端部上包括多勒洛密封构件1618。如图20所示，多勒洛密封构件1618是设置在过滤器元件1600的端帽1606上的垫圈，并且构造成沿轴向方向(例如，平行于过滤器元件1600的中心轴线)抵靠过滤器壳体(例如，过滤器壳体中的密封表面)密封。垫圈的整体几何
形状是五侧边勒洛形状。如图21所示，垫圈的横截面几何形状是具有与垫圈的整体形状不同数量的侧边/边缘的勒洛三角形(例如，三侧边勒洛形状)。在其他实施例中，垫圈的整体形状和垫圈的横截面形状两者都可以是相同的勒洛形状。
91.过滤器元件的其他部件也可以形成为勒洛形构件，以使过滤器元件上的压降最小化和/或促进过滤器元件和过滤器壳体之间的“同步”(例如，旋转对准)。例如，图22-图23示出了过滤器元件1700，过滤器元件1700包括位于过滤器元件1700的封闭端部1710上的勒洛形构件，该封闭端部1710与开放端部(例如，入口/出口端部)相对。特别地，过滤器元件1700的端帽1708被模制、冲压或以其他方式形成为勒洛形状。如图23所示，勒洛形状的侧边边缘1712形成端帽1708的外周界。在图22-图23的实施例中，端帽1708形成具有由九个顶点连接的九个边缘的九侧边勒洛形状。在其他实施例中，端帽1708可以形成为具有更多或更少侧边边缘的不同勒洛形状。在一个实施例中，端帽1708成形为与过滤器壳体中的互补形状的凸缘接合，以将过滤器元件1700与过滤器壳体旋转对准和/或防止过滤器壳体和非正版的过滤器元件之间的装配。
92.图24-图25示出了包括密封构件1818的过滤器元件1800，该密封构件1818相对于垂直于过滤器元件1800的中心轴线1816的第一基准平面1820成角度。如图25所示，密封构件1818是沿着第二基准平面1822延伸并与第二基准平面1822共面的外部密封凸缘。第二基准平面1822相对于第一基准平面1820形成单一的斜角1824。在其他实施例中，密封构件1818(例如，凸缘)相对于第一基准平面1820是多平面成角度或倾斜的，使得密封构件1818不沿着单个基准平面延伸。
93.可以对勒洛形过滤器元件构件进行额外的修改，以进一步增加可变性和复杂性。例如，由过滤器元件的密封构件形成的整体勒洛形状可以被截断或包括多个截断部(truncation)。图26-图27示出了另一示例过滤器元件1900，该过滤器元件1900包括截断的勒洛形密封构件，示出为密封构件1918。如图21所示，过滤器元件1900的外部凸缘1904在勒洛形状的顶点附近被截断(例如，包括截断部1920)，这给密封构件1918的几何形状增加了额外的边缘1922和顶点1924。在一些实施例中，构件仅包括单个截断部(如图21所示)。在其他实施例中，构件可以包括多个截断部。在一个实施例中，构件包括彼此对称的多个截断部，以在构件的相对侧上形成平行边缘。在其他实施例中，截断部可以沿着构件随机定位。如图27所示，密封构件1918也相对于过滤器元件1900成角度。
94.图28示出了另一示例过滤器元件2000，其中密封构件2018是设置在过滤器元件的端帽2004上的径向地面向外的垫圈。与参考图24-图25描述的实施例一样，图28的密封构件2018设置成相对于过滤器元件2000(例如，垂直于过滤器元件2000的中心轴线2016定向的基准平面)成角度。密封构件2018设置在延伸件2020上，延伸件2020与端帽2004一体地形成并且在基本上轴向方向上远离端帽2004延伸。
95.在一些实施例中，过滤器元件包括多个勒洛形构件，这些勒洛形构件与过滤器壳体中的不同(或相同)构件接合，以进一步防止使用非正版的过滤器元件/滤筒。例如，过滤器元件可以包括与过滤器壳体中的互补(例如，勒洛形)密封表面接合的勒洛形密封构件，以及与过滤器壳体中的互补(例如，勒洛形)凸缘接合的勒洛形端帽。
96.图29示出了包括多个勒洛形密封构件的过滤器元件2100，该多个勒洛形密封构件包括设置在过滤器元件2100的第一端帽2104上的第一勒洛形密封构件(示出为第一密封构
件2118)和设置在过滤器元件2100的第二端帽2110上的第二勒洛形密封构件(示出为第二密封构件2120)。在图29的实施例中，第一密封构件2128和第二密封构件2120两者都是各自成形为勒洛三角形的面向外的径向密封元件。在其他实施例中，每个密封构件的形状可以不同(例如，第一密封构件可以是勒洛三角形，而第二密封构件可以是五侧边勒洛形状等)。如图29所示，每个密封构件也可以相对于过滤器元件2100成角度。第一密封构件的角度可以与第二密封构件相同或不同于第二密封构件。在其他实施例中，至少一个密封构件布置在相对于过滤器元件2100的中心轴线基本上垂直的定向上。
97.图30-图32示出了根据说明性实施例的包括勒洛密封界面的过滤器组件2200。如图30-图32所示，过滤器组件2200包括过滤器壳体2202和过滤器组件，该过滤器组件包括初级过滤器元件2204(例如，外部过滤器元件等)和次级过滤器元件2206(例如，内部过滤器元件、安全过滤器等)。如图30-图31所示，过滤器壳体2202包括接合构件2208，接合构件2208被“夹在”或以其他方式设置在初级过滤器元件2204的密封构件和次级过滤器元件2206的密封构件之间，并密封地接合初级过滤器元件2204的密封构件和次级过滤器元件2206的密封构件。次级过滤器元件2206与初级过滤器元件2204可嵌套地接合，并且次级过滤器元件2206至少部分地设置在由初级过滤器元件2204限定的中心开口内。更具体地，次级过滤器元件2206的密封构件2210的尺寸被设计成可嵌套地接合接合构件2208和/或初级过滤器元件2204的密封构件2212中的至少一者。
98.初级过滤器元件2204是被配置成从进入进气系统的流体中去除污染物的初级过滤器。次级过滤器元件2206是备用和/或安全过滤器，其设置在初级过滤器元件2204内并且被配置成在初级过滤器元件2204损坏的情况下，或者在初级过滤器元件2204和过滤器壳体2202之间的密封的完整性受损的情况下，充当备用过滤器以保护发动机。图33-图34分别示出了初级过滤器元件2204的透视图和端视图。如图所示，初级过滤器元件2204包括形成为圆柱形形状的介质包2214。介质包2214限定中心开口2216，该中心开口2216沿着初级过滤器元件2204的中心轴线延伸以形成中空圆柱形腔，该中空圆柱形腔的尺寸被设计为在其中接纳次级过滤器元件2206的至少一部分(也参见图30-图32)。初级过滤器元件2204还包括形成为勒洛形状的密封构件2212。初级过滤器元件2204的密封构件2212配置成沿着密封构件2210的内部径向表面密封地接合过滤器壳体。初级过滤器元件2204具有与参考图1a描述的过滤器元件100类似的构造。如图34所示，由密封构件2212形成的勒洛形状的宽度2218大于端帽2224的入口/出口开口2222的宽度2220(例如直径)。密封构件2212和端帽2224之间在宽度上的变化形成台阶部(step)(例如，突出部(ledge)等)，该台阶部被配置成接合次级过滤器元件2206的密封构件2210并防止次级过滤器元件2206的轴向移动。
99.图35-图36分别示出了次级过滤器元件2206的透视图和端视图。次级过滤器元件2206包括具有勒洛形状的密封构件2210，该勒洛形状对应于由初级过滤器元件2204(参见图33-图34)和过滤器壳体的接合构件形成的勒洛形状并与由初级过滤器元件2204和过滤器壳体的接合构件形成的勒洛形状互补。次级过滤器元件2206的密封构件2210配置成沿着密封构件2210的外部径向表面密封地接合过滤器壳体。
100.图37-图38分别示出了过滤器壳体2202的透视图和端视图。过滤器壳体2202包括主体2226，主体2226包括圆柱形侧壁(示出为侧壁2228)，以及靠近侧壁2228的第一端部2232设置的端壁2230。侧壁2228和端壁2230一起限定中空内腔2229，该中空内腔2229的尺
寸被设计成在其中接纳初级过滤器元件和次级过滤器元件。主体2226还在主体2226的与第一端部2232相对的第二端部中限定检修开口(service opening)2233、由侧壁2228限定的第一端口2234(例如，入口端口、入口开口等)以及由端壁2230限定的第二端口2236(例如，出口端口、出口开口等)。主体2226还包括在第一端口2234和第二端口2236处的流体连接部(例如，导管等)，以便于与过滤系统的其他部分联接。过滤器壳体2202还可以包括被配置成在检修开口2233处接合主体2226的盖。
101.如图37-图38所示，过滤器壳体2202还包括接合构件2238，接合构件2238联接到端壁2230并被配置成密封地接合初级过滤器元件和次级过滤器元件两者的密封构件。接合构件2238包括凸缘2240(例如，内部凸缘)，该凸缘远离端壁2230并朝向中空内腔2229轴向地延伸。凸缘2240沿着端壁2230设置在中心位置处，并环绕(circumscribe)第二端口2236。凸缘2240的宽度大于第二端口2236的宽度，并且与第二端口2236和侧壁2228两者径向地隔开。凸缘2240形成为具有奇数侧边的勒洛形状，该勒洛形状的侧边具有大致相等的半径。在各种说明性实施例中，凸缘2240沿主体2226和/或端壁2230的侧边数量和位置可以不同。
102.图39示出了另一示例次级过滤器元件2300。次级过滤器元件2300基本上类似于参考图35-图36描述的次级过滤器元件2206，但是还包括多个开口2302，这些开口2302从密封构件2310的下侧穿过密封构件2310延伸到密封构件2310的与下侧相对的上侧。在图39的实施例中，每个开口2302的尺寸被设计成容纳紧固件(例如，螺栓、螺钉或另一合适的紧固件)，以便于将次级过滤器元件固定到过滤器壳体和/或初级过滤器元件。除其他优点外，使用附加紧固件将次级过滤器元件固定到过滤器壳体增加过滤器组件的结构完整性，并防止次级过滤器元件在更换初级过滤器元件期间脱离过滤器壳体的凸缘。应当理解，在各种说明性实施例中，开口的尺寸、位置和数量可以不同。
103.iv.示例实施例的构造
104.虽然本说明书包含很多特定的实施细节，但这些不应被解释为对可以被要求保护的内容的范围的限制，而是解释为对特定实施方式所特有的特征的描述。本说明书中在单独实施方式的背景下描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合地实施。相对地，在单个实施方式的背景下描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地或以任何合适的子组合实施。此外，尽管特征可以被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初是这样要求保护的，但是在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或更多个特征可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变体。
105.如本文所使用的，术语“大约/大致(approximately)”、“基本上(substantially)”和类似的术语旨在具有与本公开的主题所涉及的领域中的普通技术人员的共同和可接受的用法相一致的广泛含义。审阅本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语旨在允许描述所描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为指示对所描述和要求保护的主题的非实质性或非至关重要的修改或变更被认为在本发明的在所附权利要求书中所述的范围内。
106.如本文所使用的，术语“联接(coupled)”、“附接(attached)”和类似术语意指两个部件直接或间接地彼此连结。这种连结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种连结可以通过两个部件或两个部件和任何附加的中间部件彼此一体地形成为单个整体、两个部件或两个部件和任何附加的中间部件彼此附接来实现。
107.术语“或”是在其包容性意义上(而不是在其排他性意义上)使用的，因此当例如用于连接元素列表时，术语“或”意指列表中的一个、一些或所有元素。除非另有特别说明，否则诸如短语“x、y和z中的至少一者”的连词用语被理解为一般在上下文中用于表达项、术语等可以是以下任一种：x、y、z、x和y、x和z、y和z、或者x、y和z(即x、y和z的任意组合)。因此，除非另有指示，否则这样的连词用语一般不意在暗示某些实施例要求至少一个x、至少一个y、和至少一个z每一个都存在。
108.重要的是要注意，在各种示例实施方式中示出的系统的构造和布置在性质上仅仅是说明性的而不是限制性的。在所描述的实施方式的精神和/或范围内的所有改变和修改都希望受到保护。应当理解，一些特征可能不是必需的，并且缺少各种特征的实施方式可以被设想在本技术的范围内，该范围由所附的权利要求定义。当用语“一部分”被使用时，除非特别地相反地声明，否则该项可以包括一部分和/或整个项。