Устройство топливного фильтра
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет создать фильтрующее устройство, которое надежно выполняет функцию отделения воды от масла в различных температурных условиях. Устройство топливного фильтра содержит мешковидный фильтрующий элемент и выполнено с возможностью крепления для сообщения внутреннего пространства фильтрующего элемента с всасывающим отверстием для топлива топливного бака, содержащее фильтрующий элемент, выполненный как однослойная структура или многослойная структура. Каждый единый однослойный фильтрующий элемент и, по меньшей мере, один слой многослойного фильтрующего элемента выполнен с возможностью работы в качестве ингибирующего слоя, имеющего структуру для предотвращения попадания воды, находящейся в топливном баке, во внутреннее пространство фильтрующего элемента под воздействием давления, приложенного к фильтрующему элементу при замерзании воды. Ингибирующий слой сформирован из полимерного материала, который задает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° или более. По второму варианту устройство топливного фильтра содержит мешковидный фильтрующий элемент и выполнено с возможностью крепления для сообщения внутреннего пространства фильтрующего элемента с всасывающим отверстием для топлива топливного бака, содержащее фильтрующий элемент, выполненный как однослойная структура или многослойная структура. Каждый единый однослойный фильтрующий элемент и, по меньшей мере, один слой многослойного фильтрующего элемента выполнен с возможностью работы в качестве ингибирующего слоя, имеющего средний размер отверстий 20 мкм или менее. Ингибирующий слой сформирован из полимерного материала, который задает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° или более. По третьему варианту устройство топливного фильтра содержит мешковидный фильтрующий элемент и выполнено с возможностью крепления для сообщения внутреннего пространства фильтрующего элемента с всасывающим отверстием для топлива топливного бака, содержащее фильтрующий элемент, выполненный как однослойная структура или многослойная структура. Каждый единый однослойный фильтрующий элемент и по меньшей мере один слой многослойного фильтрующего элемента выполнен с возможностью работы в качестве ингибирующего слоя, выполненного с возможностью предотвращения прохождения через него воды при давлении воды менее 4,5 кПа. Ингибирующий слой сформирован из полимерного материала, который задает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° или более. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил, 1 табл.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к усовершенствованному фильтрующему устройству, прикрепленному к всасывающему отверстию топливного бака, например, автомобиля, для фильтрации топлива, всасываемого через всасывающее отверстие топливным насосом.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно фильтрующее устройство, прикрепленное к всасывающему отверстию топливного бака, например, автомобиля или мотоцикла, для фильтрования топлива, всасываемого через всасывающее отверстие топливным насосом, содержащее мешковидный элемент, сформированный из фильтрующего материала (см. JP-A-2000-246026). В фильтрующем устройстве такого типа необходимо в достаточной степени отделять воду от топлива. Даже если возможно надежно отделить воду от топлива в нормальной ситуации, то в холодном климате возникает вероятность того, что давление, генерируемое при объемном расширении замерзшей воды, вдавит воду в фильтр, что приведет к замерзанию воды внутри фильтра. Даже если вода замерзнет, как указано выше, желательно предотвратить попадание воды в фильтрующее устройство.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблема, решаемая изобретением
Главной целью настоящего изобретения является создание такого фильтрующего устройства, которое надежно выполняет функцию отделения воды от масла в различных температурных условиях.
Средства решения проблемы
Для достижения поставленной цели устройство топливного фильтра по первому аспекту настоящего изобретения обладает следующими признаками с (1) по (4).
(1) Устройство топливного фильтра содержит мешковидный фильтрующий элемент и выполнено с возможностью крепления для сообщения внутреннего пространства фильтрующего элемента с всасывающим отверстием топливного бака.
(2) Фильтрующий элемент сконфигурирован как однослойная структура или многослойная структура.
(3) Каждый единый фильтрующий элемент, сконфигурированный как однослойная структура, и, по меньшей мере, один слой фильтрующего элемента, сконфигурированного как многослойная структура, имеет конфигурацию, описанную в следующем абзаце.
(4) Каждый единый фильтрующий элемент и, по меньшей мере, один слой фильтрующего элемента сконфигурирован для работы в качестве ингибирующего слоя, имеющего структуру, предотвращающую попадание воды, находящейся в топливном баке, в фильтрующий элемент под воздействием давления, прилагаемого к фильтрующему элементу, когда вода замерзает.
Для достижения поставленной цели, устройство топливного фильтра по второму аспекту настоящего изобретения имеет следующие признаки с (1) по (4).
(1) Устройство топливного фильтра содержит мешковидный фильтрующий элемент и выполнено с возможностью крепления для сообщения внутреннего пространства фильтрующего элемента с всасывающим отверстием топливного бака.
(2) Фильтрующий элемент сконфигурирован как однослойная структура или многослойная структура.
(3) Каждый единый фильтрующий элемент, сконфигурированный как однослойная структура, и по меньшей мере один слой фильтрующего элемента, сконфигурированного как многослойная структура, имеет конфигурацию, описанную в следующем абзаце.
(4) Каждый единый фильтрующий элемент и, по меньшей мере, один слой фильтрующего элемента сконфигурирован для работы в качестве ингибирующего слоя, имеющего средний размер отверстий 20 мкм или менее.
Для достижения поставленной цели, устройство топливного фильтра по третьему аспекту настоящего изобретения имеет следующие признаки с (1) по (4).
(1) Устройство топливного фильтра содержит мешковидный фильтрующий элемент и выполнено с возможностью крепления для сообщения внутреннего пространства фильтрующего элемента с всасывающим отверстием топливного бака.
(2) Фильтрующий элемент сконфигурирован как однослойная структура или многослойная структура.
(3) Каждый единый фильтрующий элемент, сконфигурированный как однослойная структура, и, по меньшей мере, один слой фильтрующего элемента, сконфигурированного как многослойная структура, имеет конфигурацию, описанную в следующем абзаце.
(4) Каждый единый фильтрующий элемент и, по меньшей мере, один слой фильтрующего элемента сконфигурирован для работы в качестве ингибирующего слоя, выполненного с возможностью препятствовать прохождению через него воды при давлении воды менее 4,5 кПа.
Устройство фильтра по настоящему изобретению содержит ингибирующий слой, имеющий структуру, предотвращающую продавливание воды в фильтрующий элемент давлением, прилагаемым к фильтрующему элементу водой, замерзшей в топливном баке; структуру, задающую средний размер отверстий фильтрующего элемента 20 мкм и менее, принимая во внимание средний размер отверстий фильтрующего элемента; или структуру, задающую сопротивление проникновению воды при 4,5 кПа и выше, принимая во внимание давление, прилагаемое водой, проходящей через фильтрующий элемент. Любая из этих структур не только выполняет функцию отделения воды от масла в нормальных ситуациях, но и минимизирует подачу воды на сторону топливного насоса при замерзании воды, содержащейся в топливе, например, в холодном климате.
Предпочтительно ингибирующий слой в фильтрующем элементе сформирован из полимерного материала, который задает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° или выше.
Даже если в топливе содержится вода, ингибирующий слой, сформированный из такого полимерного материала, отталкивает воду и предотвращает проникновение воды в фильтрующий элемент. Другими словами, можно надежно отделять воду от масла в различных температурных условиях.
Когда фильтрующий элемент устройства фильтра имеет внешний слой, сформированный из сетчатой ткани, и ингибирующий слой, сформированный из нетканого материала, при этом ингибирующий слой расположен внутри внешнего слоя, можно предотвратить прямой контакт ингибирующего слоя с внутренней стенкой топливного бака, приводящий к износу этого ингибирующего слоя.
Устройство фильтра может быть сконфигурировано так, что внутри внешнего слоя расположены два или более слоя, содержащие ингибирующий слой и сформированные из нетканого материала, и так, что нетканый слой, наиболее удаленный от внешнего слоя, имеет меньший средний размер отверстий, чем средний размер отверстий слоя нетканого материала, расположенного ближе к внешнему слою.
Когда фильтрующее устройство сконфигурировано как указано выше, слой нетканого материала, расположенный ближе к внешнему слою, захватывает пыль и грязь, имеющие относительно большой размер частиц, а слой нетканого материала, расположенный дальше от внешнего слоя, захватывает пыль и грязь, имеющие относительно меньший размер частиц. Поэтому можно надлежащим образом удалять пыль и грязь и т.п. из засасываемого топлива таким образом, что фильтрующий элемент не забивается.
Когда внешний слой выполнен из сетчатой ткани, выполненной из полипропилена, можно надлежащим образом отделять воду от масла на внешнем слое, поскольку полипропилен создает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° и более.
Когда ингибирующий слой выполнен из полипропилена, можно далее надлежащим образом отделять воду от масла на ингибирующем слое, поскольку полипропилен создает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° и более.
Если фильтрующий элемент имеет многослойную структуру, когда соответствующие слои фильтрующего элемента выполнены из одного и того же полимерного материала, можно сформировать фильтрующий элемент мешковидной формы путем ламинирования соответствующих слоев в листовой форме или в форме мата, после чего соответствующие слои сваривают и гнут для тесной интеграции соответствующих слоев.
Эффект изобретения
Устройство фильтра по настоящему изобретению прекрасно выполняет функцию отделения воды от масла в разных температурных условиях, стабильно поддерживая работу, например, топливного насоса, установленного после такого устройства фильтра, в течение длительного времени.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вид сверху устройства F фильтра;
Фиг.2 - вид снизу устройства фильтра;
Фиг.3 - сечение по линии А-А на фиг.1;
Фиг.4 - сечение по линии В-В на фиг.3;
Фиг.5 - сечение по линии С-С на фиг.3;
Фиг.6 - схематический вид, иллюстрирующий методику испытаний;
Фиг.7 - схематический вид, иллюстрирующий методику испытаний;
Фиг.8 - схематический вид, иллюстрирующий методику испытаний;
Фиг.9 - таблица результатов испытаний;
Фиг.10 - схематический вид, иллюстрирующий методику испытаний; и
Фиг.11 - увеличенное сечение существенной части устройства F фильтра.
ПОЯСНЕНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
F - устройство фильтра;
Т - топливный бак;
Tb - всасывающее отверстие;
10 - фильтрующий элемент;
10а - ингибирующий слой.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее следует описание предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения со ссылками на фиг.1-11.
На фиг.1 представлен вид сверху устройства F фильтра, а на фиг.2 - вид снизу устройства фильтра. Фиг.3-5 и фиг.11 - сечения устройства F фильтра. В частности, на фиг.3 также показана часть топливного бака, иллюстрирующая как используется устройство F фильтра. На фиг.11 представлен вид в увеличенном масштабе существенных частей фильтрующего элемента 10, образующего мешковидный элемент 1 в устройстве F фильтра. На фиг.6-8 и на фиг.10 показаны существенные части измерительного прибора, облегчающие понимание методики испытаний для выбора фильтрующего материала, образующего фильтрующий элемент 10. На фиг.9 приведены результаты испытаний, показанных на фиг.6-8.
Устройство F фильтра по этому варианту настоящего изобретения прикреплено к всасывающему отверстию Tb, выполненному в топливном баке Т, и используется для фильтрации топлива, засасываемого через всасывающее отверстие Tb с помощью топливного насоса.
Устройство F фильтра по этому варианту настоящего изобретения прикреплено к переднему концу топливопровода, сообщающемуся с топливным насосом, и используется для удаления пыли и грязи или подобных веществ из топлива, засасываемого через передний конец.
Устройство F фильтра содержит мешковидный элемент 1, элементы 2, препятствующие складыванию, патрубок 3 и принимающие элементы 4.
(Мешковидный элемент 1)
Мешковидный элемент 1 прикреплен к всасывающему отверстию Tb для сообщения всасывающего отверстия Tb с его внутренним пространством, и сформирован из фильтрующего элемента 10. При воздействии на всасывающее отверстие Tb отрицательного давления топливо, которое уже прошло сквозь фильтрующий элемент 1 и отфильтрованное им, засасывается в отверстие Tb и подается в двигатель внутреннего сгорания.
Фильтрующий элемент 10 выполнен как однослойная структура или многослойная структура (показанный фильтрующий элемент является многослойной структурой). Каждый единый фильтрующий элемент, выполненный как однослойная структура, и по меньшей мере один из слоев многослойного фильтрующего элемента 10 служит ингибирующим слоем 10а, который сконфигурирован для предотвращения проникновения воды во внутреннее пространство фильтрующего элемента 10 под воздействием давления, прилагаемого к фильтрующему элементу, когда вода в топливном баке Т замерзает.
(Способ выбора ингибирующего слоя 10а)
Во-первых, были проведены следующие испытания по методике 1 или по методике 2 для измерения давления просачивания для каждого фильтрующего материала, являющегося кандидатом для ингибирующего слоя 10а, образующего фильтрующий элемент 10.
Методика 1 испытаний (фиг.6)
(1) Цилиндр, нижний конец которого закрыт фильтрующим элементом, являющимся кандидатом на ингибирующий слой 10а, вставляют в сосуд с открытым верхним концом. Фильтрующий материал предварительно вымачивают в топливе.
(2) В сосуд, упомянутый в п.(1), через шланг наливают воду.
(3) Рассчитывают приложенное давление в момент, когда вода начинает просачиваться в цилиндр сквозь фильтрующий материал, упомянутый в п.(1).
Методика 2 испытаний (фиг.7)
(1) Переднее отверстие цилиндра, имеющего форму цилиндрического инжектора, закрывают фильтрующим материалом, являющимся кандидатом на ингибирующий слой 10а. Фильтрующий материал предварительно вымачивают в топливе.
(2) Цилиндр заполняют водой, отводя поршень.
(3) Поршень подают вперед из состояния, упомянутого в п.(2), и рассчитывают давление, при котором вода начинает вытекать из переднего конца цилиндра.
Далее было сконфигурировано устройство F фильтра так, чтобы мешковидный элемент 1 был выполнен из каждого из фильтрующих материалов, являвшихся кандидатами на ингибирующий слой 10а. Устройство фильтра помещалось сверху в ванну, содержащую топливо и воду так, чтобы все участки мешковидного элемента 1 находились в контакте с топливом в верхней части ванны по меньшей мере один раз, после чего устройство помещалось в середину ванны так, чтобы нижняя часть устройство F фильтра находилась в воде, а верхняя его часть была погружена в топливо. В этом положении устройство фильтра фиксировали. Затем ванну с помещенным в нее устройством фильтра оставляли на 1 сутки при температуре -30°С (фиг.8). После этого было проверено, произошло ли просачивание воды в устройство F фильтра, т.е. появился ли в устройстве фильтра лед.
Результаты показаны на фиг.9. На фиг.9, "сетка" означает сетчатую ткань, являющуюся кандидатом на ингибирующий слой; "Х" и "О" означают наличие и отсутствие просачивания соответственно, а "складчатое", "простое", "иглопробивной метод", "метод соединения пролетов" и "метод выдувания расплавов" означают для текстуры складчатое плетение, простое плетение, иглопробивной метод, метод соединения пролетов и метод выдувания расплава соответственно.
Среди кандидатов на ингибирующий слой 10а, не допустившими просачивания воды в устройство F фильтра при испытании, показанном на фиг.8, оказались те, которые имели средний размер отверстий менее 20 мкм, и они препятствовали просачиванию воды при давлении воды до 4,5 кПа, а именно нетканые материалы, выполненные из полипропилена и имеющие средний размер отверстий 19,9 мкм, нетканые материалы, выполненные из полипропилена и имеющие средний размер отверстий 15,1 мкм, и нетканые материалы, выполненные из полипропилена и имеющие средний размер отверстий 7,1 мкм. В настоящем описании "отверстия" в связи с таким средним размером отверстия означают размер ячеек для сетчатой ткани и пустоты между волокнами, образующими нетканый материал.
Устройство фильтра по этому варианту настоящего изобретения содержит ингибирующий слой 10а, имеющий структуру для предотвращения продавливания воды во внутреннее пространство устройства F фильтра давлением, прилагаемым к фильтрующему элементу водой, замерзающей в топливном баке T. Устройство фильтра по этому варианту минимизирует подачу воды на сторону топливного насоса при замерзании воды, когда вода, содержащаяся в топливе, замерзает, например, в холодном климате.
В этом варианте каждый из единых фильтрующих элементов 10, выполненных как однослойная структура и по меньшей мере один слой многослойного фильтрующего элемента 10 может быть сформирован из такого полимерного материала, который создает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° или более.
В настоящем описании вышеуказанный угол контакта означает угол θ, который касательная капли воды или топлива на конце капли воды или топлива образует с интерфейсом между каплей воды или топлива и поверхностью материала, когда капля воды или топлива падает на материал, образующий фильтрующий элемент 10, (см. фиг.10).
Когда капля топлива падает на полимерный материал, она стремится растечься (другими словами, полимерный материал легко смачивается) по сравнению с каплей воды, при этом капля топлива имеет меньший угол контакта, чем капля воды.
В этом варианте, каждый из единых фильтрующих элементов 10, выполненных как однослойная структура, и, по меньшей мере, один слой многослойного фильтрующего элемента 10 сформирован из вышеупомянутого полимерного материала, и этот полимерный материал создает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° или более. В результате, даже если в топливе содержится вода, эта вода отталкивается и предотвращается ее попадание во внутреннее пространство фильтрующего элемента 10 через отверстия в фильтрующем элементе, т.е. ячейки сетки или пространство между волокнами, и поэтому вода не попадает в отверстие Tb, через которое засасывается топливо.
Когда ингибирующий слой 10а сформирован из вышеуказанного полимерного материала, фильтрующий элемент может надежно отделять воду от топлива в различных температурных условиях.
В этом варианте для измерения вышеописанного угла контакта использовалась следующая методика. На основе результатов измерений полимерный материал, создающий разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° и более, выбирался как материал пригодный для фильтрующего элемента.
(Методика измерения угла контакта)
(1) Бралась пластинчатая тестовая деталь, которую обезжиривали этиловым спиртом.
(2) Тестовую деталь, упомянутую в п.(1), оставляли при комнатной температуре на 30 минут.
(3) Определенное количество капель наносили на тестовую деталь, полученную на шаге по п.(2).
(4) Через 1 секунду делалась цифровая фотография, показывающая расположение капли воды на тестовой детали, и через 1/60 секунды делалась цифровая фотография, показывающая расположение капли обычного бензина. Фотографии подвергались исследованию средствами обработки изображений для определения угла контакта.
Всего было приготовлено шесть типов тестовых деталей, которые были изготовлены из полипропилена (ПП), полиэтилена (ПЭ), Нейлона 6 (РА6), нейлона 66 (РА66), полибутилентерефталата (ПБТ) и полиэтилентерефталата (ПЭТ). Капля воды и капля обычного бензина соответственно наносились в пяти местах на одну и ту же тестовую деталь, чтобы определить средний угол контакта для пяти положений. Измерения проводились изделием, именуемым "DropMaster500", производимым компанией Kyowa Interface Science Co., Ltd. Результаты измерений показаны ниже.
| Таблица | ||||||
| Угол контакта | ПП | ПЭ | РА6 | РА66 | ПБТ | ПЭТ |
| Вода (а) | 100,7 | 93,1 | 64,8 | 63,1 | 75,1 | 71,5 |
| Бензин (b) | 19,5 | 14,3 | 13,7 | 15,1 | 14,5 | 14,6 |
| а-b | 81,2 | 78,8 | 51,1 | 48 | 60,6 | 56,9 |
Другими словами, полимерным материалом, считающимся эффективным для отделения воды от масла, т.е. полимерным материалом, который создает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° и более, является полипропилен.
В приведенном примере фильтрующий элемент устройства фильтра сконфигурирован в такую многослойную структуру, что фильтрующий элемент содержит внешний слой 10b, сформированный из сетчатой ткани, и ингибирующий слой 10а, расположенный внутри внешнего слоя и сформированный из нетканого материала.
В приведенном примере такая конструкция препятствует ингибирующему слою 10а входить в прямой контакт, например, с внутренней стенкой топливного бака Т (обычно с дном Та бака), что привело бы к его износу.
В приведенном примере фильтрующий элемент сконфигурирован так, что внутри внешнего слоя 10b расположены по меньшей мере два слоя, содержащих ингибирующий слой 10а и сформированных из нетканого материала, и так, что слой, расположенный дальше от внешнего слоя устройства F фильтра, имеет меньший средний размер отверстий, чем средний размер отверстий слоя, расположенного ближе к внешнему слою.
Устройство F фильтра, сконфигурированное как указано выше, захватывает пыль и грязь, имеющие относительно большой размер частиц, слоем нетканого материала, расположенным ближе к внешнему слою фильтрующего элемента 10, а пыль и грязь, имеющие относительно малый размер частиц, захватываются слоем нетканого материала, расположенным дальше от внешнего слоя фильтрующего элемента 10. Поэтому устройство фильтра способно надлежащим образом удалять пыль и грязь и т.п. примеси из засасываемого топлива в таком состоянии, что фильтр 10 не забивается.
В приведенном примере соответствующие слои, образующие фильтрующий элемент 10, могут быть сформированы из полимерного материала одного типа.
При таком расположении устройство F фильтра может содержать фильтрующий элемент 10 мешковидной формы, полученной путем ламинирования соответствующих слоев, имеющих листовую форму или форму мата с последующей сваркой или склеиванием соответствующих слоев для их тесной интеграции.
В показанном примере внешний слой 10b выполнен из сетчатой ткани, выполненной из полипропилена. Фильтрующий элемент содержит четыре слоя, сформированных из нетканого материала, выполненного из полипропилена, и расположенных внутри внешнего слоя 10b.
В показанном примере фильтрующий элемент содержит внешний слой 10b, включающий пять слоев, выполненных из сетчатой ткани (с номером сита 70 и содержащих простое плетение полипропиленовых волокон диаметром 180 мкм), первый внутренний слой 10с, выполненный из нетканого материала (со средним размером отверстий 27 мкм и содержащий волокна полипропилена диаметром 7 мкм, полученных способом выдувания расплава для достижения плотности 40 г/м2), второй внутренний слой 10d, выполненный из нетканого материала, расположенного внутри первого внутреннего слоя (со средним размером отверстий 15,1 мкм и содержащий волокна полипропилена диаметром 5 мкм, полученных способом выдувания расплава для достижения плотности 30 г/м2), третий внутренний слой 10е, выполненный из нетканого материала и расположенный внутри второго внутреннего слоя (со средним размером отверстий 7,1 мкм и содержащий волокна полипропилена диаметром 3 мкм, полученных способом выдувания расплава для достижения плотности 40 г/м2), и четвертый внутренний слой 10f, выполненный из нетканого материала и расположенный внутри третьего внутреннего слоя (со средним размером отверстий 34,4 мкм и содержащий волокна полипропилена диаметром 20 мкм, полученных способом соединения перемычек для достижения плотности 80 г/м2). В фильтрующем элементе, имеющем описанную выше конфигурацию, второй внутренний слой 10d и третий внутренний слой 10е служат вышеуказанным ингибирующим слоем 10а (фиг.11).
Было обнаружено, что устройство F фильтра, содержащее фильтрующий элемент, сконфигурированный как описано выше, эффективно отделяет воду от масла и должным образом захватывает пыль и грязь и предотвращает попадание воды во внутреннее пространство фильтрующего элемента 10 под воздействием давления, возникающего при объемном расширении замерзающей воды, содержащейся в топливе.
В приведенном примере мешковидный элемент 1 сконфигурирован как удлиненный мешок, содержащий две длинные стороны 11 и 11 и две короткие стороны 12 и 12. Одна из двух коротких сторон 12 и 12 выполнена короче другой, а две длинные стороны 11 и 11 наклонены так, чтобы постепенно уменьшать расстояние между противоположными длинными сторонами 11 по мере того, как длинные стороны 11 приближаются к одной короткой стороне 12. В приведенном примере мешковидный элемент 1 содержит нижний участок 13 и верхний участок 14. В приведенном примере фильтрующий элемент 10, имеющий удлиненную форму сложен вдвое в его, по существу, средней части в продольном направлении. Фильтрующий элемент, сложенный вдвое, как указано выше, сформирован в описанный выше удлиненный мешковидный элемент 1 путем нагревания и сварки перекрывающих друг друга кромок вдоль всех кромок, кроме участка 15 перегиба. Участок 15 перегиба содержит патрубок 3, описанный ниже.
(Патрубок 3)
Патрубок 3 имеет один конец 30, соединенный с всасывающим отверстием Tb, и второй конец 31, сообщающийся с внутренним пространством мешковидного элемента 1.
В приведенном примере патрубок 3 сформирован как труба, имеющая, по существу, прямоугольное сечение. Один конец 30 имеет круглое отверстие 32, сформированное так, чтобы открываться вверх, и выступ 33, сформированный с приемным отверстием 34 для прутка (не показан), который выступает из всасывающего отверстия Tb. Патрубок 3 соединен с всасывающим отверстием Tb за счет вставления прутка в приемное отверстие 34 выступа 33, и всасывающее отверстие Tb сообщается с круглым отверстием 32. За счет такого соединения устройство F фильтра крепится к всасывающему отверстию Tb. В приведенном примере патрубок 3 имеет другой конец 31, вставленный во внутреннее пространство мешковидного элемента 1 через сквозное отверстие 16, выполненное в сложенном участке 15 фильтрующего элемента 1. В приведенном примере патрубок 3 сформирован из синтетической смолы и выполнен за одно целое с фильтрующим элементом 10 в вышеупомянутом сложенном участке 15 методом литья с установкой, когда фильтрующий элемент 10 вставляется в пресс-форму в несложенном состоянии.
Патрубок 3 содержит упругие элементы 35, выступающие из его второго конца 31. В показанном примере упругие элементы сконфигурированы как удлиненные пластинчатые элементы, проходящие в продольном направлении мешковидного элемента 1, от среднего участка верхней кромки и среднего участка нижней кромки второго конца 31 патрубка 3 к короткой стороне 12, имеющей меньшую длину, мешковидного элемента 1 (далее именуется передним концом мешковидного элемента 1), соответственно. В этом показанном примере упругие элементы 35 выполнены с возможностью приведения в контакт с принимающими элементами 4, которые прикреплены к внутренней поверхности мешковидного элемента 1 и которые будут описаны ниже.
(Распорки 2)
Распорки 2 выполнены с возможностью крепления к нижней части 13 и верхней части 14 мешковидного элемента 1, чтобы выступать во внутреннее пространство мешковидного элемента 1, соответственно.
В приведенном примере распорки 2 расположены в среднем положении в продольном направлении мешковидного элемента 1 в направлении ширины этого мешковидного элемента и в положении ближе к переднему концу мешковидного элемента 1. Каждая из распорок 2 расположена в среднем положении мешковидного элемента 1 в поперечном направлении мешковидного элемента. Каждая из распорок 2 сформирована из синтетического полимера и имеет форму круглого элемента, один конец которого прикреплен к мешковидному элементу 1.
Распорки 2 на нижней части 13 и распорки 2 на верхней части 14 мешковидного элемента 1 сконфигурированы так, что спаренные распорки упираются друг в друга и углубление 20 находится в зацеплении с выступом 21. Углубление сформировано в одной из пары распорок, а выступ сформирован на второй.
В показанном примере, более конкретно, каждая из распорок 2 на нижней части 13 имеет паз 22, сформированный на ее противолежащем конце, и каждая распорка 2 на верхней части 14 имеет выступ 21, сформированный на ее противолежащем конце, вставляемый в паз 22, выполненный в ответной детали. Обе кромки паза 22 открыты наружу.
Каждый выступ 21 сформирован так, чтобы проходить в диаметральном направлении распорки 2 верхней части 14 и содержит ступенчатый участок 23 на обеих своих сторонах. Ступенчатые участки упираются в противолежащий конец распорки 2 нижней части 13, являющейся ответной деталью.
Таким образом, выступ 21, сформированный на одной из спаренных распорок 2, которые упираются друг в друга в средней части в продольном направлении мешковидного элемента 1, находится в зацеплении с углублением 20, сформированным в ответной распорке, чтобы в этом варианте иметь возможность скольжения в направлении, позволяющем углублению 20 проходить в форме паза. Более конкретно, в приведенном примере каждый выступ выполнен с возможностью скольжения в продольном направлении мешковидного элемента 1.
В приведенном примере каждый выступ 21 выполнен с возможностью скольжения для компенсации несовпадения положений между нижней частью 13 и верхней частью 14 мешковидного элемента 1, когда мешковидный элемент 1 входит в контакт с дном Та бака.
Другими словами, в показанном примере устройство F фильтра прикреплено к всасывающему отверстию Tb и поддерживается им в области патрубка 3, и передний конец мешковидного элемента 1 обычно расположен в положении ниже, чем всасывающее отверстие Tb, а нижний конец мешковидного элемента 1 контактирует с дном Та бака, например с дном топливного бака или с дном дополнительного отсека топливного бака. Если дно Та бака поднимается или совершает другое движение, например, в результате падения давления в баке ниже атмосферного, передний конец мешковидного элемента 1 прижимается снизу и испытывает воздействие силы, которая стремится сместить нижнюю часть 13 и верхнюю часть 14 относительно друг друга. Однако такое смещение поглощается вышеописанным скользящим движением, поскольку оно происходит в продольном направлении мешковидного элемента 1.
(Приемные элементы 4)
Приемные элементы 4 прикреплены к внутренней поверхности мешковидного элемента 1 так, чтобы входить в контакт с упругими элементами 35, сформированными на патрубке.
В приведенном примере приемные элементы 4 соответственно сформированы на нижней части 13 и на верхней части 14 мешковидного элемента 1 в положениях на той стороне, где мешковидный элемент 1 сообщается с патрубком 3. В приведенном примере каждый из приемных элементов 4 сформирован из синтетического полимера (смолы). Каждый из приемных элементов 4 сконфигурирован как выступ, немного выступающий из внутренней поверхности мешковидного элемента 1.
В показанном примере, когда фильтрующий элемент 10, образующий мешковидный элемент 1, не сложен, распорки 2 и приемные элементы, выполняются за одно целое с внутренней поверхностью мешковидного элемента 1 фильтрующего элемента 10 так, что две распорки 2 и приемный элемент 4 формируются на нижней части 13 в положении между одним концом несложенного фильтрующего элемента 10 и, по существу, средним положением нижней части в продольном направлении фильтрующего элемента в таком порядке, способом литья со вставкой, где несложенный фильтрующий элемент вводят в качестве вставки, а остальные две распорки 2 и остальной приемный элемент 4 формируют на верхней части 14 в положении между другим концом несложенного фильтрующего элемента 10 и, по существу, средним положением верхней части в продольном направлении фильтрующего элемента в этом порядке способом литья со вставкой, где несложенный фильтрующий элемент 10 вводят в качестве вставки.
В показанном примере две распорки 2 и остальной приемный элемент 4, сформированный на каждом нижнем участке 13 и верхнем участке 14 мешковидного элемента 1, проходят сквозь стенку фильтрующего элемента 10 для соединения с балкой 5 из синтетической смолы, сформированной на каждой из внешних сторон мешковидного элемента 1. В показанном примере каждая из балок 5 сформирована вышеуказанным способом литья со вставкой. Балки увеличивают единство соответствующих слоев фильтрующего элемента 10 в многослойной структуре.
Распорки 2, сформированные на нижней части 13, и распорки 2, сформированные на верхней части, 14 сконфигурированы так, чтобы упираться друг в друга парами во внутреннем пространстве мешковидного элемента 1. При такой конструкции можно постоянно поддерживать зазор не меньший, чем определенное расстояние между нижней частью 13 и верхней частью 14 мешковидного элемента 1. Другими словами, когда спаренные распорки 2 упираются друг в друга, на участках, где сформированы спаренные распорки 2, можно обеспечить создание зазора, ширина которого равна сумме длин выступающих частей спаренных распорок 2. Поскольку распорки 2, сформированные на нижней части 13, и распорки 2, сформированные на верхней части 14, парами упираются друг в друга во внутреннем пространстве мешковидного элемента 1, и в одной распорке каждой пары выполнено углубление 20, находящееся в зацеплении с выступом 21 другой распорки этой пары, можно стабильно поддерживать состояние, когда зазор сохраняет указанный выше постоянный размер. При такой конструкции можно избежать недостатка, заключающегося в том, что мешковидный элемент 1 деформируется в неожиданную форму и неожиданно меняет давление всасывания топлива на всасывающем отверстии Tb.
Поскольку патрубок 3, соединенный с всасывающим отверстием Tb, имеет упругие элементы 35, сформированные на нем и входящие в контакт с приемными элементами 4, прикрепленными к внутренней поверхности мешковидного элемента 1, можно предотвратить деформацию мешковидного элемента 1, сужающую или закрывающую ту часть, где патрубок 3 сообщается с мешковидным элементом 1. Поскольку нижняя часть 13 мешковидного элемента 1, которая может приподняться при контакте с дном Ta бака, поддерживается упругим элементом 35, расположенным рядом с нижней частью во внутреннем пространстве мешковидного элемента 1, можно приводить мешковидный элемент 1 в контакт с дном Та бака с определенным усилием. Поскольку упругие элементы 35 сформированы для контакта с приемными элементами 4, можно предотвратить случай, когда упругий элемент 35 приводится в прямой контакт с фильтрующим элементом 10, образующим мешковидный элемент 1, и повреждает фильтрующий элемент 10.
Распорки 2, сформированные на нижней части 13, и распорки 2, сформированные на верхней части 14, комбинируются так, чтобы упираться друг в друга во внутреннем пространстве мешковидного элемента 1, имеющего выступы 21, выполненные с возможностью зацепления со скольжением с углублениями 20. При такой конструкции, даже если к мешковидному элементу 1 прилагается усилие, смещающее нижнюю часть 13 относительно верхней части 14 в том направлении, в котором скользят выступы и углубления, можно в некоторой степени скомпенсировать такое смещение, что позволяет предотвратить, например, формирование морщин на мешковидном элементе 1 под воздействием такого усилия.
В приведенном примере скользящее движение происходит в направлении, позволяющем компенсировать смещение между нижней частью 13 и верхней частью 14 мешковидного элемента 1, возникающее когда мешковидный элемент 1 приводится в контакт с дном Та бака. Поэтому имеется возможность предотвратить образование морщин на мешковидном элементе 1, в частности, когда на мешковидный элемент 1 воздействует сила, возникшая при контакте с дном Та бака.
1. Устройство топливного фильтра, содержащее мешковидный фильтрующий элемент и выполненное с возможностью крепления для сообщения внутреннего пространства фильтрующего элемента с всасывающим отверстием для топлива топливного бака, содержащее:
фильтрующий элемент, выполненный как однослойная структура или многослойная структура;
при этом каждый единый однослойный фильтрующий элемент, и, по меньшей мере, один слой многослойного фильтрующего элемента, выполнен с возможностью работы в качестве ингибирующего слоя, имеющего структуру для предотвращения попадания воды, находящейся в топливном баке, во внутреннее пространство фильтрующего элемента под воздействием давления, приложенного к фильтрующему элементу при замерзании воды, причем ингибирующий слой сформирован из полимерного материала, который задает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° или более.
2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее внешний слой, выполненный из сетчатой ткани, при этом ингибирующий слой расположен внутри внешнего слоя и выполнен из нетканого материала.
3. Устройство по п.2, дополнительно содержащее, по меньшей мере, два слоя, содержащих ингибирующий слой и выполненных из нетканого материала, расположенного внутри внешнего слоя, при этом слой, расположенный дальше от внешнего слоя устройства фильтра имеет наименьший средний размер отверстий, меньший, чем средний размер отверстий слоя, расположенного ближе к внешнему слою.
4. Устройство по п.2, в котором внешний слой сформирован из сетчатого материала, выполненного из полипропилена.
5. Устройство по п.4, в котором ингибирующий слой выполнен из полипропилена.
6. Устройство по п.1, в котором фильтрующий элемент выполнен как многослойная структура, и все слои многослойной структуры выполнены из одного и того же полимерного материала.
7. Устройство топливного фильтра, содержащее мешковидный фильтрующий элемент и выполненное с возможностью крепления для сообщения внутреннего пространства фильтрующего элемента с всасывающим отверстием для топлива топливного бака, содержащее:
фильтрующий элемент, выполненный как однослойная структура или многослойная структура;
при этом каждый единый однослойный фильтрующий элемент, и, по меньшей мере, один слой многослойного фильтрующего элемента выполнен с возможностью работы в качестве ингибирующего слоя, имеющего средний размер отверстий 20 мкм или менее, причем ингибирующий слой сформирован из полимерного материала, который задает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° или более.
8. Устройство по п.7, дополнительно содержащее внешний слой, выполненный из сетчатой ткани, при этом ингибирующий слой расположен внутри внешнего слоя и выполнен из нетканого материала.
9. Устройство по п.8, дополнительно содержащее, по меньшей мере, два слоя, содержащих ингибирующий слой и выполненных из нетканого материала, расположенного внутри внешнего слоя, при этом слой, расположенный дальше от внешнего слоя устройства фильтра имеет наименьший средний размер отверстий, меньший, чем средний размер отверстий слоя, расположенного ближе к внешнему слою.
10. Устройство по п.8, в котором внешний слой сформирован из сетчатого материала, выполненного из полипропилена.
11. Устройство по п.10, в котором ингибирующий слой выполнен из полипропилена.
12. Устройство по п.7, в котором фильтрующий элемент выполнен как многослойная структура, и все слои многослойной структуры выполнены из одного и того же полимерного материала.
13. Устройство топливного фильтра, содержащее мешковидный фильтрующий элемент и выполненное с возможностью крепления для сообщения внутреннего пространства фильтрующего элемента с всасывающим отверстием для топлива топливного бака, содержащее:
фильтрующий элемент, выполненный как однослойная структура или многослойная структура;
при этом каждый единый однослойный фильтрующий элемент, и, по меньшей мере, один слой многослойного фильтрующего элемента выполнен с возможностью работы в качестве ингибирующего слоя, выполненного с возможностью предотвращения прохождения через него воды при давлении воды менее 4,5 кПа, причем ингибирующий слой сформирован из полимерного материала, который задает разницу между углом контакта с водой и углом контакта с топливом, равную 80° или более.
14. Устройство по п.13, дополнительно содержащее внешний слой, выполненный из сетчатой ткани, при этом ингибирующий слой расположен внутри внешнего слоя и выполнен из нетканого материала.
15. Устройство по п.14, дополнительно содержащее, по меньшей мере, два слоя, содержащих ингибирующий слой и выполненных из нетканого материала, расположенного внутри внешнего слоя, при этом слой, расположенный дальше от внешнего слоя устройства фильтра имеет наименьший средний размер отверстии, меньший, чем средний размер отверстий слоя, расположенного ближе к внешнему слою.
16. Устройство по п.14, в котором внешний слой сформирован из сетчатого материала, выполненного из полипропилена.
17. Устройство по п.16, в котором ингибирующий слой выполнен из полипропилена.
18. Устройство по п.13, в котором фильтрующий элемент выполнен как многослойная структура, и все слои многослойной структуры выполнены из одного и того же полимерного материала.
