CN104248890A - 压缩气体精密过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩气体精密过滤器，其具有：滤座、安装于滤座的筒状外壳、安装于滤座且位于筒状外壳内腔的滤芯以及安装于筒状外壳下端的放水阀组件；该放水阀组件包括：安装于封闭端面的承载体，其与筒状外壳件设有第一密封环且整个承载体通过螺母进行紧定；安装于承载体中空通道的中间体，其具有一个与中空通道配合的中空杆状部；安装于中空杆状部中的中空放水杆，其顶部具有一个封闭头，且放水杆靠近封闭头处设有与放水杆中空结构相通的开孔，所述封闭头与中间体的上端部设有周向布置的第二密封环。放水阀组件与筒状外壳之间的密闭结构能够保证放水阀工作的稳定性且整个结构不影响过滤器的密闭性；筒状外壳采用冷挤压成型工艺制成，在保证壳体质量的同时，能够大幅度降低壳体的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种压缩气体精密过滤器。
背景技术
在节能减排的政策引导下，以天然气作为燃油的替代品既能改善尾气排放又能节省汽车的运行成本。
然而，含有杂质和水分的压缩天然气进入燃气发动机的管路系统容易造成仪器设备的腐蚀、磨损或者堵塞，经过天然气高压过滤器初级过滤尽管能保证高低压减压器的正常工作，但对于电控喷射系统的喷嘴以及其它高精密零部件仍旧会造成不同程度的损坏，直至影响系统的工作稳定性。
多数压缩气体过滤装置都具有一个安装滤芯的外壳结构（如公开号为CN202620906U的中国实用新型专利公开了“一种低压天然气精密过滤器”，其包括一个壳体，进气口与出气口，在所述壳体内设有复合滤芯，该复合滤芯的外层与壳体的内壁之间的区域形成第一腔室，该复合滤芯的内部区域形成第二腔室），由于外壳是作为一个承压结构出现的，故而对其结构和功能提出了特殊的要求。外壳加工在满足经济性的前提下，必须满足承压的要求。但现有技术手段无法在外壳的经济性和承压的可靠性问题上达到一个平衡点。而且，在保证外壳承压能力的同时，外壳的气密性也至关重要，以公开号为CN202620906U的中国实用新型专利为例，传统工艺制备而得的壳体与其它附属结构之间的配合容易引起密闭性能较差的问题，这对于安装于压缩气体管路之上的过滤装置而言，安全隐患是巨大的。特别是安装于壳体的排水阀组件，由于排水阀作为一个定期使用的结构，如果其与壳体之间的密闭性能无法得到有效的解决，则无法保证整个过滤装置的安全性和工作的稳定性，而且，现有的放水阀组件的结构较为复杂，安装较为不便，排水阀安装的结构也直接影响到整个壳体的密闭性能。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种压缩气体精密过滤器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
压缩气体精密过滤器，其具有：
滤座,其具有一个一端开口的腔体结构，该腔体结构内部通过隔离部而将腔体分成进气工作区、出气工作区，该进气、出气工作区具有设于滤座的进气、出气通道；
筒状外壳，其安装于滤座的腔体结构的开口处，筒状外壳远滤座端具有一个锥状的汇集端且该汇集端的端部具有一个含有孔状结构的封闭端面，筒状外壳与滤座的接触面设有密封圈；
滤芯，其开口端覆盖于进气工作区的出气端，所述滤芯通过滤芯支撑杆安装于滤座的腔体结构底部，该滤芯支撑杆远滤座端安装于滤芯端盖；
放水阀组件，其安装于筒状外壳封闭端面的孔状结构处；
其特征在于，所述放水阀组件包括：
安装于封闭端面的承载体，其具有一个压设于封闭端面上表面的耳部以及伸出孔状结构的中空伸出部，伸出部的中空通道与筒状外壳的内腔相通；
安装于耳部下表面与封闭端面的上表面之间的第一密封环；
安装于伸出部且将承载体紧固于汇集端的螺母，其与伸出部的外螺纹结构配合；
安装于伸出部所设中空通道的中间体，其具有一个与中空通道内螺纹结构配合的中空杆状部，该中空杆状部内部具有内螺纹结构；
安装于中空杆状部中的中空放水杆，其顶部具有一个封闭头，且放水杆靠近封闭头处设有与放水杆中空结构相通的开孔，所述封闭头与中间体的上端部设有周向布置的第二密封环。
作为对本发明的进一步改进在于，所述筒状外壳由A6000系列铝棒制成并通过冷挤压工艺制造。锻铝A6000系列,具有中等强度,其焊接性能优良,耐腐蚀性及冷加工性能好,是一种适用范围广,很有前途的合金.广泛应用于医疗办公,车辆,船舶,机械,台架等结构件方面.
作为对本发明的进一步改进在于，所述筒状外壳的壁厚为3mm-5mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）作为安装于外壳的放水阀组件，通过密闭结构能够保证放水阀工作的稳定性，与此同时，关闭放水阀时整个压缩气体精密过滤器的密闭性能较之传统结构有更高的密闭性能。
（2）在考虑使用寿命的情况下，放水阀组件中的第一、第二密封环由氟橡胶制成，具有耐腐蚀、耐磨损等优点，使得整个放水阀组件的工作寿命大幅度得到延长。
（3）外壳加工方式以及结构影响到过滤器的承压能力，鉴于此，外壳采用冷挤压成型而得到一体成型的整体结构，外壳质量能够得到最大限度的保证，而且，冷挤压成型的外壳在加工成本上较之以往的加工方式有大幅度减低，平均成本只有现有技术所得外壳的1/3-1/2。
（4）冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术。与热锻、温锻工艺相比，可以节材30%～50%，节能40%～80%而且能够提高锻件质量。
附图说明
图1为压缩气体精密过滤器主视图。
图2为压缩气体精密过滤器俯视图。
图3为压缩气体精密过滤器剖视图。
图4为图3中I处放大图。
图5为筒状外壳预成型之后的剖视图。
图6为筒状外壳二次成型之后的结构剖视图。
图7为滤座的剖视图。
图8为预成型过程中使用到的阴模、阳模的简图。
图9为二次成型过程中使用到的阴模、阳模的简图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1～3所示，压缩气体精密过滤器，其具有： 滤座1,其具有一个一端开口的腔体结构10，该腔体结构内部通过隔离部而将腔体分成进气工作区10a、出气工作区10b，该进气、出气工作区具有设于滤座的进气通道、出气通道；横截面呈圆形的筒状外壳3，其安装于滤座的腔体结构的开口处，筒状外壳远滤座端具有一个锥状的汇集端30且该汇集端的端部具有一个含有孔状结构31的封闭端面32，筒状外壳与滤座的接触面设有密封圈2；滤芯4，其开口端覆盖于进气工作区的出气端，所述滤芯通过滤芯支撑杆5安装于滤座的腔体结构底部，该滤芯支撑杆远滤座端安装于滤芯端盖6；放水阀组件7，其安装于筒状外壳封闭端面的孔状结构处。
参见图4，所述放水阀组件包括：安装于封闭端面的承载体70，其具有一个压设于封闭端面上表面的耳部以及伸出孔状结构的中空伸出部，伸出部的中空通道与筒状外壳的内腔相通；安装于耳部下表面与封闭端面的上表面之间的第一密封环71；安装于伸出部且将承载体紧固于汇集端的螺母72，其与伸出部的外螺纹结构配合；安装于伸出部所设中空通道的中间体73，其具有一个与中空通道内螺纹结构配合的中空杆状部，该中空杆状部内部具有内螺纹结构；安装于中空杆状部中的中空放水杆74，其顶部具有一个封闭头，且放水杆靠近封闭头处设有与放水杆中空结构相通的开孔，所述封闭头与中间体的上端部设有周向布置的第二密封环75。
放水阀组件的安装方式：将承载体放入筒状外壳的腔体之后，将承载体的伸出部对准筒状外壳设置的孔状结构31，然后利用工具将承载体固定住，再将螺母72拧入承载体的伸出部所具备的螺纹结构之上，而后，将中间体拧入伸出部的伸出部所设中空通道的内螺纹结构即可（中间体与中空放水杆是提前组装完毕的一体式结构）。
所述筒状外壳由A6000系列铝棒制成并通过冷挤压工艺制造，且采用两次冷挤压工艺成型。
具体而言，筒状外壳的制备工艺如下：
步骤一，将A6000系列铝材棒料(诸如A6061铝棒)分段切割成备用棒料（切割而成的圆柱状备用棒料的尺寸需要根据筒状外壳的高度、壁厚进行确定，根据质量=密度×体积公式可换算而来，需要注意的是，备用棒料的直径需要与筒状外壳的外径相同）；
步骤二，通过打磨而去掉备用棒料顶部（将备用料安装于锻造压力机后朝向阳模一端界定为顶部）的毛刺、杂质，得到棒料A；
步骤三，预成型（第一锻造压力机的压力控制在400吨左右）：将棒料A固定在第一锻造压力机工装位置上，锻造压力机的阳模朝向阴模而进行挤压操作，从而得到一个一端开口的筒状外壳（如图5所示），参见图8，阴模T具有一个圆柱状凹部T1（该凹部的截面呈圆形且直径与筒状外壳的直径匹配，诸如直径选用68mm），阳模T′具有一个圆柱状的凸部T′1（该凸部的截面呈圆形且直径与筒状外壳的内径59mm匹配），在凸部和凹部结合之后二者之间具有间隙T0（间隙距离为4.5mm），该间隙部分为挤压成型时筒状外壳的壁厚，下面结合图5对预成型的筒状外壳进行说明：
在预成型的筒状外壳结构可以看出，圆柱型预成型料的侧壁壁厚a与筒状外壳的侧壁厚度4.5mm相同，而不同是，此时预成型料的内腔Q的体积要小于筒状外壳的内腔体积，该次预成型后的筒体外壳高度只有成品筒状外壳高度的80%-90%，预成型料的底部壁厚为K，该部分厚度需要进行二次挤压形成筒状外壳锥状的汇集端。
步骤四，二次成型（第二锻造压力机的压力控制在400吨左右）：将步骤三得到的预成型的筒状外壳固定在第二锻造压力机，锻造压力机的阳模朝向阴模而进行挤压操作，从而得到一个一端开口，另一端具有一个锥状缩径的尾部，该尾部具有一个与筒体结构共轴的开口（即封闭端面的孔状结构），其中，参见图9，阴模P具有一个圆柱状凹部P1（底部呈锥状，形状与筒状外壳的汇集端形状匹配），阳模P′具有一个圆柱状的凸部P′1，该凸部P′1的自由端具有一个和锥状底部（即汇集端）匹配的锥状头部P2，至此，得到一个壁厚4.5mm的筒状外壳成品（如图6所示），下面结合图6对筒状外壳进行说明：
筒状外壳3以两次成型工艺加工，让壁厚更均匀，而且质密度更精细，采用两次冷冲加工工艺，整个筒状外壳仍然为一个整体式结构。
步骤五，酸洗过程，将步骤四得到的筒状外壳成品利用低浓度的硫酸进行酸洗作业，去除筒状外壳表面的杂质以及毛刺。
步骤六，将经过酸洗之后的筒状外壳成品在开口端利用机床制备螺纹（包括开口端与滤座匹配的外壁螺纹和放水阀的小孔螺纹-即孔状结构31具有内螺纹结构），从而得到可与滤座组装为一体的筒状外壳。
马扎克（mazak）公司的高精度数控车床可对滤座（参见图7）进行加工。
该压缩气体精密过滤器的工作参数如下：
工作环境温度范围：-40℃～+107℃；
标定流量：1415L/min 7bar；
过滤器初始降压：≤20.7kPa;
过滤能力：70oz（207cc′s）；
过滤效率：0.3μm～0.6μm ≥95%；
许用最大工作压力：35bar；
爆破压力：100bar；
该过滤器的进出气口螺纹规格：1/2”-14NPTF；
清洁度按Q/YC 11标准执行；
过滤器外部按Q/YC 5025做好产品标识，标识内容应包含：
1）注意事项：禁止在高压下对过滤器进行维护（包含放水和更换滤芯）。维护时应先关闭气源阀门，再缓慢释放管路压力确保安全时方可进行维护。在高压环境下进行维护作业可能导致严重伤害；
2）放水：每3000公里放一次水；
3）更换滤芯：每20000公里更换滤芯；
4）更换滤芯方法（包括装拆方法、复紧力矩说明等）和更换滤芯步骤。
本文略去对公知技术的描述。
Claims (3)
1.压缩气体精密过滤器，其具有：
滤座,其具有一个一端开口的腔体结构，该腔体结构内部通过隔离部而将腔体分成进气工作区、出气工作区，该进气、出气工作区具有设于滤座的进气、出气通道；
筒状外壳，其安装于滤座的腔体结构的开口处，筒状外壳远滤座端具有一个锥状的汇集端且该汇集端的端部具有一个含有孔状结构的封闭端面，筒状外壳与滤座的接触面设有密封圈；
滤芯，其开口端覆盖于进气工作区的出气端，所述滤芯通过滤芯支撑杆安装于滤座的腔体结构底部，该滤芯支撑杆远滤座端安装于滤芯端盖；
放水阀组件，其安装于筒状外壳封闭端面的孔状结构处；
其特征在于，所述放水阀组件包括：
安装于封闭端面的承载体，其具有一个压设于封闭端面上表面的耳部以及伸出孔状结构的中空伸出部，伸出部的中空通道与筒状外壳的内腔相通；
安装于耳部下表面与封闭端面的上表面之间的第一密封环；
安装于伸出部且将承载体紧固于汇集端的螺母，其与伸出部的外螺纹结构配合；
安装于伸出部所设中空通道的中间体，其具有一个与中空通道内螺纹结构配合的中空杆状部，该中空杆状部内部具有内螺纹结构；
安装于中空杆状部中的中空放水杆，其顶部具有一个封闭头，且放水杆靠近封闭头处设有与放水杆中空结构相通的开孔，所述封闭头与中间体的上端部设有周向布置的第二密封环。
2.根据权利要求1所述的压缩气体精密过滤器，其特征在于，所述筒状外壳由A6000系列铝棒制成并通过冷挤压工艺制造。
3.根据权利要求1所述的压缩气体精密过滤器，其特征在于，所述筒状外壳的壁厚为3mm-5mm。
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