CN105597431A - 过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从气体中分离液态的悬浮粒子的过滤器(1)，其包括：-至少一个用于粗分离的过滤区段(2)，-至少一个用于精分离的过滤区段(4)，其中，在用于精分离的过滤区段(4)内设置有至少一个排放层(D1)。

Description

过滤器
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的、用于从气体中分离液态的悬浮粒子的过滤器以及一种具有权利要求13前序部分的特征的内燃机。
背景技术
众所周知，在内燃机的运行中产生所谓的吹漏气(Blow-By-Gase)，这些吹漏气必须从内燃机的曲轴箱中排出，以避免曲轴箱内的压力上升。在封闭的曲轴箱排气系统中将这个曲轴箱排出气体引回内燃机的进气口。载运气体含有数量级为约0.1μm至10μm的细小的油滴和固体颗粒。
为了避免这个吹漏气内含有的油对内燃机的进气口中的部件的不良影响，已知的是：将油和固体颗粒从载运气体中分离。
为了这个目的主要使用如权利要求1的前序部分所述的过滤器。为了实现这个粒度范围内的高分离度，经常使用用于精分离的过滤介质。特别是使用以深度过滤和聚结的原理为基础的过滤介质。在此，需净化的气体流过过滤介质，并且颗粒通过过滤介质的三维迂回曲折的流动路径中的机械作用而被拦住。聚结过滤器的原理在于：使微小的油滴在适当的表面上接触，使得这些油滴结合成较大的单元并且通过重力和气流可以流出。
通常在这种类型的过滤器中，具有用于精分离的过滤介质的区段设置在具有用于粗分离的过滤介质的区段后面。
用于精分离的过滤介质通常的特征在于微小的纤维直径和小的孔径。根据一系列的过滤介质性能和液体性能以及占优势的界面力(Grenzflaechenkraft)，在通常的运行条件中经常未将经过分离的液体充分地从过滤介质中排出，因此过滤介质在运行中迅速掺入杂质并且过滤器压差上升。
在现有技术中已知的是：提出在保持微小反压的情况下具有高分离度的过滤器。
例如US8,277,529介绍了一种过滤元件的结构，该过滤元件具有至少两层由无纺布构成的过滤介质层，其中，过滤器基底(Filtersubstrat)含有不同直径纤维的不同粒度级(Fraktion)并且过滤介质具有不同的孔尺寸。US8,360,251介绍了一种用于集结过滤的过滤介质，该过滤介质具有至少三层邻接的层，这些层串联并且在它们的孔隙度方面如下地设置，即，具有最大孔隙度的基底位于中间层内。
US8,021,455介绍了一种包括至少两层由无纺布构成的过滤介质层的过滤元件，其中，第一过滤介质具有不同纤维直径的不同纤维粒度级(Faserfraktion)，并且设置有第二过滤介质，该第二过滤介质仅仅由一个纤维粒度级构成。
US4,759,782介绍了一种聚结过滤器，其包括三层，其中第一层拥有第一孔尺寸并且拥有第一直径的纤维粒度级，第二层位于第一层的上游并且具有大于第一层的孔径，并且设置在下游的第三层具有比中间层更大的孔尺寸，其中，每层的表面能大于水的表面张力。
DE102012217019(A1)示出一种过滤器，该过滤器的结构应该防止过滤器被迅速掺入杂质。这个文献的过滤器具有一层高密度层和一层低密度层，这些层相互层压在一起。高密度层设置在沿着气体的流动方向上游一侧并且由用于聚集油或水的纤维构成。低密度层设置在下游一侧并且由用于排放由高密度层聚集的油或水的纤维构成。高密度层的纤维分别具有一种纤维形状，该纤维形状设置成用于聚集油或水。低密度层的纤维分别具有一种纤维形状，该纤维形状设置成用于排放油或水。
发明内容
本发明的目的是，相对现有技术改善过滤器对拦住的液体的运输和排放。
这个目的通过具有权利要求1的特征的过滤器得以实现。
在从属权利要求中列出有益的实施方式。
通过在用于精分离的过滤区段中设置至少一层排放层实现的是：使在过滤器内收集到的液体的运输和排放更加容易，以及在反压和分离作用方面改善了过滤器。通过根据本发明的布局实现的是：将经过分离的液体从用于精分离的层中导出并且由此减轻了由经过分离的液体造成的负担，并且这样对需净化的气体产生较小的流动阻力。
优选可以规定：在用于精分离的层的上游和/或下游设置有另外的排放层。
根据另一种优选的变型规定：在至少一个用于粗分离的过滤区段与至少一个用于精分离的过滤区段之间设置有至少一个另外的排放层和/或间距。
作为排放层以外的备选或补充，还可以在用于粗分离的过滤区段与用于精分离的过滤区段之间插入间距。例如在过滤器结构中可以通过如下方式实现间距，即，在缠绕过滤层时一同缠绕一间隔垫片、例如可略微压缩的编织物层。
优选可以规定：用于精分离的过滤区段包括用于精分离的层和用于精排放的层的序列。
同样优选可以规定：用于精分离的过滤区段包括不同的用于精分离的层，其中，用于精分离的第一层的平均孔尺寸大于用于精分离的第二层的平均孔尺寸。
优选可以规定：用于精分离的层的纤维直径小于10μm、优选小于5μm。其中应该理解为：构成不同的用于精分离的层的过滤介质具有小于5μm的平均纤维直径。过滤介质典型地由纤维制的织物、编织物或针织物组成。
优选可以规定：用于精分离的层具有防湿的(fluessigkeitsabweisend)表面性能。防湿意味着：材料不能或几乎不能被液体润湿。防湿的表面性能可以固有地(即基本材料本身)存在或由相应的装备保障。
另外可以规定：在用于精分离的层与用于精排放的层之间设置有屏蔽层和或间距。这个屏蔽层或间距应该防止液体被从排放层排向后续的过滤层。
优选可以规定：排放层相对液体具有毛细作用。根据材料结构和液体相对过滤介质的表面张力来选择排放材料。可以简单地根据经验确定用于表示毛细作用特征的上升高度。优选材料构造为实现液体在排放层中的2至10cm、优选5至10cm的上升高度。
优选规定：排放层的过滤材料的平均孔尺寸如下程度地小于分离层的过滤材料的纤维的平均纤维长度并且排放层在它们的端部与过滤器的端部限制部平面地连接、优选粘合，从而基本上没有沿着流动方向设置在上游的过滤介质的纤维随着液体从过滤器中排出并且基本上防止液滴再次进入气流中。
附图说明
可以根据下文与附图一起对优选的实施方式的说明最佳地理解本发明。其中：
图1为过滤器的横剖视图；
图2为过滤器的细节图；
图3为过滤装置在内燃机上的布局的示意图。
具体实施方式
开始需要说明的是：在附图中始终示出两层同样的过滤介质层。这并不是必须的。也可以规定，分别只有一层相应的过滤介质层。
图1中的过滤器1在目前的实施例中构造成圆柱状的和旋转对称的，因此为了说明仅仅对横截面的一半进行探讨。过滤器1当然也可以具有其它的形状，例如是长方六面体形的。
含有液体的气体G在圆柱状的结构的中心流入，该中心由对称轴S标出。气体G的流动方向由白色箭头表示。含有液滴的气体G首先流过用于粗分离的区段2，该区段包括一层或多层用于粗分离的过滤介质。为了清晰起见仅仅示出两层，区段2内的点表示还可以具有另外的层。
用于粗分离的区段2的目的是：在气体G进入后续的过滤层之前，减少由该气体夹带的液体量。用于粗排放(Grobdrainage)的层3接在用于粗分离的区段2之后。通过该用于粗排放的层防止已经分离的液体排出到后续的层中。作为备选或补充，可以在用于粗分离的过滤区段与用于精分离的过滤区段之间插入间距。
接下来气体G穿过用于精排放的过滤材料层D1和用于精分离的过滤材料层F1、F2的序列。用于精排放的层D1从用于精分离的层F1、F2中吸收经分离的液体O并且将这个液体通过重力输送到过滤器1的底部上的液体排出口。液体O的流出由黑色箭头表示。过滤器1含有端部限制部5。在图1中仅仅示出下部的端部限制部(Endbegrenzung)5、即底部。通常过滤器1还包括上部的端部限制部5、也就是说封盖。至少过滤器1的排放层在它们的端部平面地与端部限制部5连接、优选粘合。
在下游、即在这个附图中右侧示出：过滤器1由一层用于排放和构成外壳的过滤材料层D2限定。这个层将液体O从最后的、即位于下游外部的用于精分离的层区域中排出。用于排放和构成外壳的过滤材料层D2降低在最后的用于精分离的过滤材料层F2中的液体体积以及气体G的流速，以防止液体重新进入气体G内。另外，用于排放和构成外壳的层D2将用于精分离的层F2如此地围住，使得前置介质的纤维不会随着经分离的液体排出。
每个区段内的层D1、D2、F1和F2的数量至少为1。作为各区段的组合可以规定：D1区段和F1区段交替重复，其中，分别在下游以层D1结束。因此产生一个序列(D1+F1)n+D1，n为组合(D1+F1)重复的数量，其中n≥1。
由D1、D2和F1、F2构成的区段组合可以由排列(D1+F1)n+(D1+F)m+D2的一次或多次重复构成，m为组合(D1+F2)重复的数量，其中m≥1。
此外，在每个排放层D1之后、即下游可以设置一层屏蔽层B(未画出)。这个屏蔽层应该防止液体被从排放层进一步带向后续的过滤层。屏蔽层的介质可以是一种防湿的材料或防湿涂覆的材料或者是在各层之间的自由空间。作为序列在这种情况中于是产生D1+F1+D1+B+F1。
作为适合的过滤介质可以考虑：
-对于层F1和F2：例如平均纤维直径小于5μm的玻璃纤维材料；
-D1和D2：例如聚酯、聚烯烃或纤维直径大于10μm而孔隙度大于90％的玻璃纤维材料；
-层F1的孔径例如为100至30μm并且大于层F2的例如50至10μm的孔径；
-用于精分离的层F1和F2是防湿的或具有防湿的表面处理；
-排放材料D1和D2具有毛细作用，该毛细作用至少导致液体上升高度20至50mm。
图2示出的是用于精分离的过滤区段4的局部，在这个实施例中在每个排放层D1之后、即下游插入一层屏蔽层B。这层屏蔽层B应该防止液体被从排放层进一步带向后续的过滤层。屏蔽层的介质可以是防湿的材料或防湿涂覆的材料或者是在各层之间的自由空间。作为序列在这种情况中则产生F1+D1+B+F1。
对于所有的附图适用如下：为了清楚起见在各过滤层之间示出间距。实际上各过滤层被紧密地包装或缠绕。在附图中还分别示出两层相应的过滤材料。实际上层的实际数量可以变化。
图3示出的是具有过滤器1的内燃机V。在这种情况中，过滤器1用作用于曲轴箱通风装置中的油分离的过滤器(Blow-By-Filter)。
附图标记列表
1过滤器
2用于粗分离的过滤区段
3用于粗排放的层
4用于精分离的过滤区段
5端部限制部
D1用于精排放的过滤材料
F1用于精分离的第一过滤材料
F2用于精分离的第二过滤材料
D2用于排放和构成外壳的过滤材料
B屏蔽层
G气体
O液体
S对称轴
V内燃机

Claims (13)

1.用于从气体中分离液态的悬浮粒子的过滤器(1)，其包括：
-至少一个用于粗分离的过滤区段(2)，
-至少一个用于精分离的过滤区段(4)，
其特征在于：在用于精分离的过滤区段(4)内设置有至少一个排放层(D1)。
2.如权利要求1所述的过滤器(1)，其特征在于：在所述至少一个用于粗分离的过滤区段(2)与所述至少一个用于精分离的过滤区段(4)之间设置有至少一个另外的排放层(3)和/或间距。
3.如权利要求1或2所述的过滤器(1)，其特征在于：用于精分离的过滤区段(4)包括用于精分离的层(F1，F2)和用于精排放的层(D1，D2)的序列。
4.如权利要求3所述的过滤器(1)，其特征在于：用于精分离的层(F1)和用于精排放的层(D1)的序列的内容为(D1+F1)n+D1，n为组合(D1+F1)重复的数量，其中n≥1，其中，各层(F1，D1)中的每一层包括一层或多层用于精分离或精排放的过滤材料层。
5.如权利要求3或4所述的过滤器(1)，其特征在于：用于精排放的层(D1，D2)和用于精分离的层(F1，F2)的序列的内容为(D1+F1)n+(D1+F2)m+D2，m为组合(D1+F2)重复的数量，其中m≥1，其中，各层(F1，D1，D2)中的每一层包括一层或多层用于精分离或精排放的过滤材料层。
6.如前述权利要求之任一项所述的过滤器(1)，其特征在于：用于精分离的过滤区段(4)包括不同的用于精分离的层(F1，F2)，其中，用于精分离的第一层(F1)的平均孔尺寸大于用于精分离的第二层(F2)的平均孔尺寸。
7.如前述权利要求之任一项所述的过滤器(1)，其特征在于：用于精分离的层(F1，F2)的纤维直径小于10μm，优选小于5μm。
8.如前述权利要求之任一项所述的过滤器(1)，其特征在于：用于精分离的层(F1，F2)具有防湿的表面性能或防湿的表面涂层。
9.如前述权利要求之任一项所述的过滤器(1)，其特征在于：在用于精分离的层(F1，F2)与用于精排放的层(D1，D2)之间设置有屏蔽层(B)和或间距。
10.如前述权利要求之任一项所述的过滤器(1)，其特征在于：排放层(D1，D2)相对液体(O)具有毛细作用，使得实现了液体在排放层内的2至10cm、优选5至10cm的上升高度。
11.如前述权利要求之任一项所述的过滤器(1)，其特征在于：排放层(D1，D2)的过滤材料的平均孔尺寸小于分离层(2，4，F1，F2)的过滤材料的纤维的平均纤维长度，并且排放层在它们的端部与过滤器(1)的端部限制部(5)平面地连接、优选粘合，从而基本上没有沿着流动方向在上游的过滤介质的纤维随着液体从过滤器中排出并且基本上防止液滴再次进入气流中。
12.如前述权利要求之任一项所述的过滤器(1)，其特征在于：经过分离的液体为油。
13.内燃机(V)，其具有如前述权利要求之任一项所述的过滤器(1)。
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