專(zhuān)利名稱(chēng)：一種凝聚式濾芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從氣流中去除液滴的凝聚式濾芯。
背景技術(shù)：
通常需要過(guò)濾壓縮氣流中的氣體，以使氣體足夠清潔以滿足以后的應(yīng)用，或者，以使雜質(zhì)對(duì)系統(tǒng)部件的負(fù)作用減少到最小。例如，需要去除壓縮機(jī)油，以便使閥上可能引起閥故障的化學(xué)污染和聚集減至最小程度，以及需要去除微粒固體物質(zhì)，以便將磨損減少到最小。
通過(guò)促使液體的懸浮液滴以滴落物的形式凝聚和收集，其中滴落物能以液體的形式流動(dòng)，凝聚式過(guò)濾器可收集夾雜在氣流中的液體。它們通常包括幾層過(guò)濾介質(zhì)。根據(jù)氣流的流速、氣流中雜質(zhì)的程度和特性、過(guò)濾后要求的氣流中雜質(zhì)的程度等等，來(lái)選擇介質(zhì)層的密度和厚度。
普通過(guò)濾器的構(gòu)造包括一個(gè)筒狀濾芯，其安裝在一個(gè)筒狀殼體中。要被過(guò)濾的氣體徑向流過(guò)濾芯的壁。由濾芯收集進(jìn)入過(guò)濾器殼體的固體微粒。利用濾芯收集氣體中夾雜的液滴，液滴可能是懸浮物。所述液滴能凝聚以形成滴落物，接著其被收集在濾芯的底部以便被放泄。接著，清潔氣體被從過(guò)濾器排放出。
這種類(lèi)型的凝聚式濾芯可被設(shè)置成使要被過(guò)濾的氣體向內(nèi)徑向流過(guò)構(gòu)成濾芯壁的過(guò)濾介質(zhì)。氣體被供應(yīng)到濾芯和殼體壁之間圍繞著濾芯的內(nèi)腔。接著，氣體向內(nèi)經(jīng)過(guò)濾芯，以便從濾芯內(nèi)的空間排放到氣體的最終使用設(shè)備。
更為常見(jiàn)的是，凝聚式濾芯被設(shè)置成使要被過(guò)濾的氣體向外徑向流過(guò)濾芯壁；接著氣體被供應(yīng)到濾芯內(nèi)的內(nèi)腔，并且向外經(jīng)過(guò)濾芯壁，以便從濾芯的外表面和殼體壁之間的空間排放出。后面這一種類(lèi)型的濾芯有時(shí)被稱(chēng)作“由內(nèi)向外”型濾芯，以反映氣體流過(guò)濾介體的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種由內(nèi)向外型濾芯，其中要被過(guò)濾的氣體通過(guò)一個(gè)端蓋的一個(gè)端口被供應(yīng)到濾芯的內(nèi)腔，其中，端口包括由一個(gè)管體限定的一個(gè)內(nèi)部開(kāi)口和至少一個(gè)周邊開(kāi)口，管體延伸超過(guò)周邊開(kāi)口，以將氣體供給到濾芯壁的一個(gè)偏離端蓋的區(qū)域。
因此，在其一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于從氣流中去除液滴的凝聚式濾芯，其包括一個(gè)壁，所述壁由凝聚式過(guò)濾材料制成并且其內(nèi)限定了一個(gè)中空空間，以及一個(gè)位于濾芯一端的端蓋，所述端蓋內(nèi)具有一個(gè)端口，氣體通過(guò)所述端口而被供應(yīng)到中空空間中，以流過(guò)所述由過(guò)濾材料制成的壁；所述端蓋包括一個(gè)與濾芯壁接合的周邊部分以及一個(gè)延伸到由濾芯壁限定的中空空間中的管體，端蓋中的端口包括一個(gè)由管體限定的內(nèi)部開(kāi)口和位于管體與端蓋的周邊部分之間的至少一個(gè)周邊開(kāi)口，管體延伸超過(guò)周邊開(kāi)口，以將氣體傳輸?shù)綖V芯壁的一個(gè)遠(yuǎn)離端蓋的區(qū)域。
本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即其能使氣流中夾雜的流動(dòng)污染物被更均勻地分布在濾芯的長(zhǎng)度上。
所述限定了內(nèi)部開(kāi)口的管體可以被延伸在其與端蓋周邊部分之間的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)支撐。優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)具有一個(gè)較大的軸向長(zhǎng)度，以便利用在其與端蓋的周邊部分之間延伸的至少一個(gè)葉片支撐管體。優(yōu)選地，所述管體設(shè)置在端蓋的大致中央。
優(yōu)選地，所述端蓋包括在管體與端蓋的周邊部分之間延伸的至少三個(gè)葉片，更優(yōu)選至少四個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，例如，至少六個(gè)葉片或者至少八個(gè)支撐結(jié)構(gòu)。一般而言，優(yōu)選地，支撐結(jié)構(gòu)在濾芯的周?chē)鷮?duì)稱(chēng)設(shè)置(濾芯的軸線一般由通過(guò)端蓋端口的氣流的大體方向限定，濾芯通常相對(duì)于該軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng))。
位于管體與端蓋周邊部分之間的端蓋周邊開(kāi)口可圍繞著端蓋被支撐結(jié)構(gòu)分隔開(kāi)。例如，在有三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，可有三個(gè)周邊開(kāi)口。這樣，每個(gè)周邊開(kāi)口有一個(gè)大約120°的徑向延伸區(qū)域(在支撐結(jié)構(gòu)較薄的情況下-為了使其對(duì)氣流的阻力最小化，這一點(diǎn)是優(yōu)選的)。
優(yōu)選地，從端蓋與濾芯壁接合處的濾芯壁邊緣開(kāi)始測(cè)量的管體長(zhǎng)度與壁的總長(zhǎng)度之比至少為大約0.1，優(yōu)選至少為大約0.25，例如至少為大約0.4。
優(yōu)選地，端口的內(nèi)部開(kāi)口(由管體限定)的面積與周邊開(kāi)口的總面積(或者開(kāi)口)之比至少為大約0.25，優(yōu)選至少為大約0.4。優(yōu)選地，所述比率不大于大約0.75，更優(yōu)選不大于大約0.6。
優(yōu)選地，端蓋中的至少一個(gè)葉片被構(gòu)造成用于使流經(jīng)端蓋端口進(jìn)入到由壁形成的中空空間內(nèi)的氣體產(chǎn)生螺旋氣流(相對(duì)于由端口限定的軸線)。所述葉片可被設(shè)置在端蓋的周邊開(kāi)口內(nèi)。所述葉片也可被設(shè)置在延伸進(jìn)入中空空間的管體中。顯然，在進(jìn)入濾芯的氣體上產(chǎn)生的螺旋氣流能使氣流中污染性物質(zhì)更均勻地分布在濾芯長(zhǎng)度上；由于微粒及污染性物質(zhì)的液滴通常相對(duì)較重，因此同已知的濾芯相比，所述螺旋氣流能夠引導(dǎo)雜質(zhì)更進(jìn)一步進(jìn)入濾芯。此外，作為進(jìn)入濾芯的氣體的螺旋氣流的結(jié)果，可促使液滴從氣流中初步分離。這樣能促使懸浮液滴被收集，以便在凝聚式濾介質(zhì)表面形成滴落物，以使所述液滴隨后被收集在介質(zhì)中并且流到濾芯的底部。這些優(yōu)點(diǎn)在提高過(guò)濾效率方面是顯著的。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)濾芯的工作壽命不會(huì)因夾雜的液滴凝聚收集在靠近引入端口的濾芯壁上而受到不利影響。
如果需要使流經(jīng)端蓋的中心管體的氣體形成螺旋氣流，則可以利用管體中的至少一個(gè)葉片實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。優(yōu)選地，設(shè)有至少兩個(gè)葉片，更優(yōu)選至少三個(gè)葉片，例如，至少四個(gè)葉片。在有兩個(gè)或更多葉片時(shí)，它們可在管體軸線的周?chē)鷮?duì)稱(chēng)設(shè)置，優(yōu)選地，它們會(huì)合在管體的軸線上。
進(jìn)入筒狀濾芯內(nèi)的中空空間的氣體所形成的螺旋氣流可以稱(chēng)作扭轉(zhuǎn)氣流。也可以稱(chēng)作旋風(fēng)氣流。氣體形成的這種氣流的特點(diǎn)是，氣體的運(yùn)動(dòng)包括由圍繞著所述軸線流動(dòng)的氣體構(gòu)成的分量，而不僅僅是在平行于濾芯軸線的方向上流動(dòng)。
使進(jìn)入筒狀濾芯內(nèi)的中空空間的氣體形成螺旋氣流的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是，可以利用濾芯對(duì)由葉片產(chǎn)生的螺旋氣流的反作用來(lái)使濾芯脫離其殼體的危險(xiǎn)最小化。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)特別適用于例如在濾芯通過(guò)扭轉(zhuǎn)動(dòng)作裝配到其相關(guān)殼體部分時(shí)，例如依靠螺紋或卡扣結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，至少是一些葉片、通常是每個(gè)葉片，具有一個(gè)扭曲的非平面形狀。然而，可以設(shè)想，即使是平面葉片，如果每個(gè)葉片的平面向著濾芯的軸線傾斜的話，也能夠使進(jìn)入筒狀濾芯內(nèi)的中空空間的氣體產(chǎn)生螺旋氣流。優(yōu)選地，當(dāng)濾芯在橫截面中被使用時(shí)，每個(gè)葉片和濾芯的軸線之間的角度至少為大約3°，更優(yōu)選地，至少為大約5°，例如，至少為大約10°。所述角度通常將小于大約60°，優(yōu)選地，小于大約50°，特別是小于大約30°，例如小于大約20°。我們發(fā)現(xiàn)，利用相對(duì)于濾芯軸線的傾斜角度小的葉片，可獲得實(shí)用的螺旋氣流。在所述葉片具有一個(gè)扭曲的非平面形狀時(shí)，葉片相對(duì)于濾芯軸線的傾斜角度可以參照一條在葉片大致中點(diǎn)處的葉片最佳擬合取向直線的傾角來(lái)測(cè)量。使流過(guò)端蓋的氣體產(chǎn)生螺旋氣流的濾芯是與本申請(qǐng)一起遞交的發(fā)明名稱(chēng)為“一種凝聚式濾芯”、代理公司案卷號(hào)為P11700的另一專(zhuān)利申請(qǐng)的主題。該申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。
用于本發(fā)明濾芯中的凝聚式過(guò)濾材料將根據(jù)被過(guò)濾氣體的特性、將被從氣體中過(guò)濾出的污染物(液滴、懸浮物、固定微粒等等)的特性、過(guò)濾器內(nèi)外兩側(cè)的壓差等來(lái)選擇?？稍跒V芯中用作介質(zhì)材料的例子包括發(fā)泡聚合物(如聚氨基甲酸酯和聚酯)，普通玻璃纖維和硼硅玻璃纖維材料，聚合材料如聚烯烴(特別是聚乙烯和聚丙烯)-特別是以纖維的形式，紙基材料等等。具有本發(fā)明濾芯的特征的例子包括多明尼克漢德公司出售的商標(biāo)為OIL-X的濾芯。
本發(fā)明的濾芯能用于將受壓氣體介質(zhì)中的污染物，特別是以懸浮液滴的形式攜帶的液體，分離出來(lái)。所述濾芯特別能被用于從壓縮氣體中分離壓縮機(jī)油滴，例如在冷凍裝置中。
從流經(jīng)懸浮液滴凝聚式濾芯的氣流中收集的液體將被收集在濾芯殼體內(nèi)的低處。所述殼體通常包括一個(gè)位于其低處的排出裝置，其使已經(jīng)收集的液體從殼體內(nèi)去除。所述排出裝置應(yīng)當(dāng)優(yōu)選被構(gòu)造成促使收集的液體排出而不減小殼體內(nèi)的壓力。一種適合的排出裝置的例子被公開(kāi)在專(zhuān)利文獻(xiàn)EP-A-81826中。一般而言，本發(fā)明的濾芯將被設(shè)置成在其軸線基本豎直的狀態(tài)下操作。帶有用于使氣體進(jìn)入中空空間的端口的端蓋將是頂部端蓋。通常，利用一個(gè)底部端蓋將所述濾芯在其底部封閉，以保持濾芯內(nèi)外兩側(cè)的壓差，及防止氣流在殼體的進(jìn)口和出口之間分流。
對(duì)于濾芯的底部，優(yōu)選包括一個(gè)突起的中央部分，以使收集在濾芯進(jìn)口側(cè)的液體(在被導(dǎo)入濾芯內(nèi)空間的氣體穿過(guò)濾芯壁之前)排放到其底部，以便在濾芯壁的底邊上圍繞著底部邊緣收集液體。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是使液體沉淀，以降低氣體在流過(guò)濾芯壁時(shí)重新夾雜液體的風(fēng)險(xiǎn)。在濾芯內(nèi)和濾芯壁底邊收集的液體可以與濾芯內(nèi)凝聚的液體一起通過(guò)濾芯壁排出并且流到濾芯殼體的底部。通過(guò)在濾芯壁底部設(shè)置突起的中央部分，還能有助于氣體圍繞著濾芯軸線在濾芯內(nèi)作螺旋運(yùn)動(dòng)。
帶有用于引入被過(guò)濾氣體的端口的端蓋可用聚合材料、特別是通過(guò)模制成型制成。在設(shè)有底部端蓋時(shí)，其可由聚合材料、特別是通過(guò)模制成型制成。金屬材料也能用于所述端蓋。適宜的聚合材料將根據(jù)其耐化學(xué)侵蝕性能來(lái)選擇。其也應(yīng)能經(jīng)受住在制造和使用過(guò)程中施加的應(yīng)力。適宜的聚合材料通常適應(yīng)于包括模制成型在內(nèi)的制造技術(shù)。適宜的聚合材料的例子包括聚烯烴、聚酯、聚碳酸酯。
本發(fā)明的濾芯可利用生產(chǎn)這類(lèi)產(chǎn)品的傳統(tǒng)技術(shù)制成。重要的是在端蓋和由過(guò)濾材料形成的濾芯壁之間進(jìn)行適宜的流體密封。例如，利用一個(gè)或多個(gè)機(jī)械連接部(如干涉配合)以及使用結(jié)合材料如粘合劑，可以形成適宜的密封。這些技術(shù)被常用于凝聚式濾芯結(jié)構(gòu)，例如，多明尼克漢德公司出售的商標(biāo)為OIL-X的產(chǎn)品。
濾芯的尺寸將根據(jù)預(yù)期的應(yīng)用來(lái)選擇。根據(jù)本發(fā)明的濾芯能夠以大范圍的尺寸和結(jié)構(gòu)制成，包括大范圍的長(zhǎng)寬比(高度與橫向尺寸的比率)。


下面將參照附圖以示例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的濾芯一側(cè)的局部剖視圖。
圖2是另一種濾芯頂部端蓋一側(cè)的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，圖1示出了一個(gè)濾芯2，其包括一個(gè)由適宜濾介質(zhì)構(gòu)成的圓筒形的壁4。所述濾介質(zhì)將根據(jù)使用中對(duì)過(guò)濾器的要求而選擇，例如考慮氣流中雜質(zhì)的特性和數(shù)量(例如關(guān)于是否包括液體雜質(zhì)或固體雜質(zhì)或兩者都包括)、介質(zhì)要求的過(guò)濾等級(jí)、使用中裝置受到的壓力。在被收集的雜質(zhì)包括液體時(shí)(其將通常呈現(xiàn)為懸浮物，例如壓縮機(jī)油)，過(guò)濾介質(zhì)將優(yōu)選能夠引起液滴凝聚。適合在凝聚式濾芯中使用的材料是已知的，其中包括由多明尼克漢德公司出售的商標(biāo)為OIL-X的那些產(chǎn)品。適合的材料包括硼硅玻璃纖維以及其它玻璃纖維，活性碳材料，活化硅材料等等。
所述濾芯在其底端被一個(gè)底部端蓋12封閉。所述底部端蓋具有一個(gè)突起的中央部分14，其限定了一個(gè)用于在濾芯壁4的底部圍繞著底部端蓋收集液體的環(huán)形凹部。
所述濾芯包括一個(gè)頂部端蓋16，其具有一個(gè)端口18，氣體可以通過(guò)端口18進(jìn)入到由濾芯壁限定的中空空間20。所述端口包括一個(gè)中心管體22，其依靠端口內(nèi)四個(gè)相等間隔的葉片24(其中的三個(gè)可以在圖中看到)支撐在端口內(nèi)。每個(gè)葉片在中心管體22和端蓋的周邊部分26之間延伸。每個(gè)葉片被設(shè)置成與裝置的軸線30對(duì)準(zhǔn)。進(jìn)入到中空空間20內(nèi)的壓縮氣體的氣流在中心管體22以及由中心管體22、周邊部分26和葉片24限定的周邊開(kāi)口28之間分離。
通過(guò)將過(guò)濾材料裝配到頂部端蓋中的凹槽32內(nèi)，所述頂部端蓋被機(jī)械式連接到由過(guò)濾材料形成的濾芯壁4上。所述過(guò)濾材料能通過(guò)諸如干涉配合以及利用粘性材料等方式而被保持在凹槽內(nèi)。類(lèi)似的連接技術(shù)可被用于將底部端蓋固定到濾芯壁上。
所述頂部端蓋可以包括用于在其與濾芯的殼體之間實(shí)現(xiàn)連接的結(jié)構(gòu)。例如，所述頂部端蓋可形成有外螺紋或者適宜的卡扣斜面結(jié)構(gòu)，以便以普通方式提供螺紋連接或者卡扣連接中的插入部分。例如，濾芯可以裝配到一個(gè)受壓氣體散布板或者一個(gè)圓筒形殼體的開(kāi)口中。
在使用中，濾芯在安裝一個(gè)密封在其上的適宜殼體內(nèi)，以便在濾芯壁兩側(cè)維持壓差。氣體通過(guò)頂部端蓋16的端口18被供應(yīng)到濾芯內(nèi)的中空空間20中。流過(guò)端蓋16的中心管體22的氣體趨向于比通過(guò)周邊開(kāi)口28流入中空空間的氣體更進(jìn)一步進(jìn)入到中空空間20中。這樣有助于污染物遍布在過(guò)濾材料的可用表面區(qū)域上。
氣體流過(guò)由過(guò)濾材料形成的濾芯壁4。氣流內(nèi)的微粒被留在過(guò)濾材料內(nèi)。液滴被收集在過(guò)濾材料內(nèi)并凝聚。接著它們沿著濾芯壁向下流動(dòng)并被收集在濾芯的底部。接著清潔氣體被從筒狀濾芯的周?chē)臻g收集，用于向氣體的最終使用設(shè)備供應(yīng)。
圖2示出了用于濾芯的頂部端蓋的另一種構(gòu)造。所述端蓋包括一個(gè)中心管體40和一個(gè)周邊部分42，所述中心管體通過(guò)多個(gè)橫向延伸的葉片44相對(duì)于所述周邊部分被保持。所述中心管體、所述端蓋的周邊部分和所述橫向延伸的葉片限定了周邊開(kāi)口45。所述中心管體也包括葉片46，它們?cè)诙松w的軸線48周?chē)鶆虻胤指?，并且在軸線上相互彼此結(jié)合。限定了周邊開(kāi)口45并且位于中心管體40內(nèi)的每個(gè)葉片向著端蓋的軸線48傾斜，以使流過(guò)葉片的氣體被賦予旋風(fēng)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于從氣流中去除液滴的凝聚式濾芯，其包括一個(gè)壁，所述壁由凝聚式過(guò)濾材料制成并且其內(nèi)限定了一個(gè)中空空間，以及一個(gè)位于濾芯一端的端蓋，所述端蓋內(nèi)具有一個(gè)端口，氣體通過(guò)所述端口而被供應(yīng)到中空空間中，以流過(guò)所述由過(guò)濾材料制成的壁；所述端蓋包括一個(gè)與濾芯壁接合的周邊部分以及一個(gè)延伸到由濾芯壁限定的中空空間中的管體，端蓋中的端口包括一個(gè)由管體限定的內(nèi)部開(kāi)口和位于管體與端蓋的周邊部分之間的至少一個(gè)周邊開(kāi)口，管體延伸超過(guò)周邊開(kāi)口，以將氣體傳輸?shù)綖V芯壁的一個(gè)遠(yuǎn)離端蓋的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的濾芯，其特征在于，所述限定了內(nèi)部開(kāi)口的管體被在其與端蓋的周邊部分之間延伸的至少一個(gè)葉片支撐著。
3.如權(quán)利要求2所述的濾芯，其特征在于，包括至少三個(gè)在管體與端蓋的周邊部分之間延伸的葉片。
4.如權(quán)利要求2所述的濾芯，其特征在于，葉片被設(shè)置成使流過(guò)周邊開(kāi)口的氣體產(chǎn)生相對(duì)于端口所限定的軸線的螺旋氣流。
5.如權(quán)利要求1所述的濾芯，其特征在于，所述管體位于引入端口的大致中央。
6.如權(quán)利要求1所述的濾芯，其特征在于，從端蓋與濾芯壁接合處的濾芯壁邊緣開(kāi)始測(cè)量的管體長(zhǎng)度與壁的總長(zhǎng)度之比至少為大約0.1。
7.如權(quán)利要求1所述的濾芯，其特征在于，端口的內(nèi)部開(kāi)口的面積與周邊開(kāi)口的總面積之比不大于大約0.6。
8.如權(quán)利要求1所述的濾芯，其特征在于，端口內(nèi)部開(kāi)口的面積與周邊開(kāi)口的總面積之比至少為大約0.25。
9.如權(quán)利要求1所述的濾芯，其特征在于，所述管體內(nèi)包含至少一個(gè)葉片，用于使流經(jīng)管體的氣體產(chǎn)生相對(duì)于管體軸線的螺旋氣流。
全文摘要
一種用于從氣流中去除液滴的凝聚式濾芯，其包括一個(gè)壁，所述壁由凝聚式過(guò)濾材料制成并且其內(nèi)限定了一個(gè)中空空間。一個(gè)位于濾芯一端的端蓋內(nèi)具有一個(gè)端口，氣體通過(guò)所述端口而被供應(yīng)到中空空間中，以流過(guò)所述由過(guò)濾材料制成的壁。所述端蓋包括一個(gè)與濾芯壁接合的周邊部分以及一個(gè)延伸到由濾芯壁限定的中空空間中的管體，端蓋中的端口包括一個(gè)由管體限定的內(nèi)部開(kāi)口和位于管體與端蓋的周邊部分之間的至少一個(gè)周邊開(kāi)口。管體延伸超過(guò)周邊開(kāi)口，以將氣體傳輸?shù)綖V芯壁的一個(gè)遠(yuǎn)離端蓋的區(qū)域。
文檔編號(hào)B01D46/24GK1671455SQ03817481
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月23日
發(fā)明者布賴(lài)恩·萊恩, 戴維·波特 申請(qǐng)人:多姆尼克亨特公司