CN106559988A - 空气过滤元件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种分段式空气过滤元件。该分段式空气过滤元件包括中心管，该中心管限定了中心轴线以及其中的内部通道。该中心管包括沿中心轴线延伸并彼此相互间隔开的多个肋。多个分段表面相对于中心轴线以径向布置的方式被附接至中心管。该多个分段表面被配置成在其间容纳多个过滤器介质，使得多个过滤器介质中的每个选择性地从其可更换。

Description

空气过滤元件
技术领域
本发明涉及一种空气过滤元件，且更具体地涉及一种用于在过滤流体(例如空气)中使用的空气过滤元件。
背景技术
发动机系统中的空气流在其中可包含夹带的颗粒物质。倘若这种颗粒物质不被移除，则可能引起对发动机系统的部件造成极大的损害。可提供与发动机系统相关联的空气过滤组件，以从发动机系统部件的上游处的空气流中移除颗粒物质。已知有多种空气过滤组件用于从空气中移除颗粒物质。例如，包括槽纹介质片材的z过滤器介质构造可与发动机系统一起使用。基于使用情况，这些空气过滤组件可能需要定期的维修或更换。空气过滤组件的频繁更换会影响系统的整体操作成本。
美国专利号8,591,622描述了一种具有过滤器组套的过滤器设备，该过滤器组套包括多个多孔陶瓷板，多个多孔陶瓷板彼此相互轴向地间隔开，以限定多个轴向间隔开的径向流动区域。该过滤器组套安装在壳体内。多个多孔陶瓷板在第一组多孔陶瓷板之间交替，该第一组多孔陶瓷板嵌套有第二组多孔陶瓷板。多孔陶瓷板的侧部中的至少一个侧部限定了以径向阵列布置的多个径向波纹槽。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供了一种分段式空气过滤元件。该分段式空气过滤元件包括中心管，该中心管限定了中心轴线以及位于其中的内部通道。该中心管包括沿中心轴线延伸并彼此相互间隔开的多个肋。多个分段表面相对于中心轴线以径向布置的方式被附接至中心管。多个分段表面被配置成用于在它们之间容纳多个过滤器介质，以使得多个过滤器介质中的每个从那里(分段表面之间)是选择性地可更换的。
在本发明的另一方面中，提供了一种分段式空气过滤元件。该分段式空气过滤元件包括中心管，该中心管限定了中心轴线以及位于其中的内部通道。该中心管包括第一端表面、第二端表面、和沿中心轴线延伸并彼此相互间隔开的多个肋。多个肋连接在第一端表面与第二端表面之间。多个肋中的每个肋包括位于其上的斜坡通道，其设置在相应的肋的面向外部的表面上。多个分段表面相对于中心轴线以径向布置的方式被附接至中心管。多个分段表面中的每个表面具有与相应的肋的斜坡通道相接合的边缘。多个过滤器介质相对于中心轴线以径向层叠布置的方式被附接在多个分段表面的每个分段表面之间。多个过滤器介质中的每个过滤器介质从那里是选择性地可更换的，以使得多个过滤器介质的每个过滤器介质具有宽顶部表面以及与内部通道连通的窄端表面。
在本发明的又一方面中，提供了一种用于装配分段式空气过滤元件的方法。该方法包括提供了一中心管，该中心管限定了中心轴线以及位于其中的内部通道。该中心管包括沿中心轴线延伸并彼此相互间隔开的多个肋。该方法包括将多个分段表面相对于中心轴线以径向布置的方式附接至中心管。该方法包括可移除地附接在多个分段表面之间并与内部通道相连通的多个过滤器介质。
从以下描述和附图中，本发明的其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的、示意性发动机系统的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的、空气过滤元件的分解视图；
图3是根据本发明的一个实施例的、空气过滤元件的中心管的透视图；
图4是根据本发明的另一实施例的、中心管的透视图；
图5是根据本发明的又一实施例的、中心管的透视图；
图6是根据本发明的一个实施例的、空气过滤元件的中心管和分段表面的透视图；
图7是根据本发明的一个实施例的、空气过滤元件的透视图；
图8是根据本发明的一个实施例的、空气过滤元件的截面图；以及
图9是根据本发明的一个实施例的、用于装配空气过滤元件的方法。
具体实施方式
在可能的情况下，相同的附图标记将在整个附图中用于指代相同或类似的部件。参考图1，示出了示意性的发动机系统100。发动机系统100包括发动机102。发动机102具体化为由柴油燃料提供动力的内燃机。在其它实施例中，发动机102可以由任何其它燃料来提供动力，例如，汽油、天然气、它们的组合等等。另外，发动机102可以为燃气涡轮发动机。
发动机系统100包括设置成与发动机102流体连通的涡轮增压器104。该涡轮增压器104相对于进气的流动方向设置在发动机102的上游。另外，涡轮增压器104设置成与和发动机102相关联的进气歧管106流体连通。涡轮增压器104包括可驱动地耦接至涡轮机110的压缩机108。涡轮机110由从与发动机102相关联的排气歧管112中离开的废气来驱动，其又驱动压缩机108。压缩机108被配置成用于在进气被供应至进气歧管106之前来压缩并增加进气的密度。
另外，发动机系统100还包括设置在涡轮增压器104下游处的后冷却器114。后冷却器114被设置成与压缩机108以及进气歧管106流体连通。后冷却器114被配置成在进气被供应至进气歧管106之前降低位于压缩机108下游处的进气的温度。可选地，中间冷却器(未示出)可以设置在涡轮增压器104内，且更具体地，位于进气的连续的压缩阶段之间。
发动机系统100还包括分段式空气过滤元件，在以下称作为空气过滤元件116，其与压缩机108流体连通。另外，空气过滤元件116与空气源118流体连通。空气过滤元件116可接收来自空气源118的空气流。在一个实例中，空气流可为大气空气。空气过滤元件116被配置成过滤穿过其中并进入压缩机108的空气流。空气过滤元件116可从空气流中分离出磨粒、碎屑或任何其它颗粒污染物。现参考后续附图将详细地描述空气过滤元件116的构造和工作。
参考图2和3，空气过滤元件116包括限定中心轴线A-A′的中心管202。中心管202可具有中空配置，以使得在中心管202中形成的内部通道204与压缩机108流体连通。另外，中心管202可具有圆柱形形状。如图3中所示，中心管202包括第一端表面303和第二端表面304，在它们之间限定了中心管202的长度“L”。第一端表面303和第二端表面304可具有环状配置，其限定了分别与内部通道204相连通的开口306、308。在一个实施例中，凸缘310从第一端表面303轴向地突出。附加地或可选地，凸缘310可从第二端表面304突出。
中心管202包括沿着中心管202的长度“L”延伸的多个肋312。肋312将第一端表面303和第二端表面304彼此相连。肋312彼此相互间隔开，以使得设置至少两个肋312。在示出的实施例中，以间隔开布置的方式设置了8个肋312。肋312的数量基于应用可以变化。在相应的肋312的每个的面向外部的表面316上还设置有斜坡通道314。斜坡通道314沿着相应的肋312的整个长度设置。可选地，斜坡通道314可沿着肋312的长度的一部分设置。
其它的中心管402、502的实施例分别地在图4和5中示出。参考图4，第一端表面403具有封闭配置，以使得端盖401设置在其上。端盖401可以与第一端表面403为一体。可选地，端盖401可为分开的单元并通过已知机械紧固方式被附接至第一端表面403。通过设置端盖401，空气流可被导向通过第二端表面404。第二端表面404可以用作为空气过滤元件116的出口，其与压缩机108流体连通。在可选的实施例中，当第一端表面403与压缩机108流体连通时，则端盖401可被设置在第二端表面404上。
参考图5，示出了中心管502的又一实施例。如所示，圆柱形构件501可滑动地接纳于内部通道204内。圆柱形构件501的长度基于应用可变化。圆柱形构件501具有一个封闭端507，以使得基于在中心管502内圆柱形构件501的移动，第一端表面503由封闭端507封闭，以便引导空气流通过第二端表面504朝向压缩机108。因此，在移动过程中，圆柱形构件501的直径小于第一端表面503或第二端表面504的直径，以在它们之间提供间隙。可选地，当第一端表面503与压缩机108流体连通时，圆柱形构件501接纳在第二端表面504处。
若干个分段表面206接合在相应的肋312的斜坡通道314内(如在图6中以虚线示出)。参考图2和图6，分段表面206可具有平面状配置。分段表面206可以按各种方式被附接至肋312。例如，分段表面206可以利用粘合剂被固定地保持在斜坡通道314内。在另一实例中，分段表面206的厚度可被这样选择以便压合在斜坡通道314内。斜坡表面206相对于中心轴线A-A′以径向方式被布置。
在附图中，16个分段表面206被示出相对于中心管202的中心轴线A-A′径向地延伸，以使得两个分段表面206被接合在每个斜坡通道314内。在另一实施例中，可以设置8个分段表面206，以使得单个分段表面206接合在斜坡通道314内。本领域技术人员将理解的是，分段表面206的尺寸，例如，分段表面206的厚度、宽度、长度和数量可基于应用而变化，而不受任何限制。
图7是空气过滤元件116的透视图，且图8是空气过滤元件116的剖视图。多个过滤器介质208(如在图2、、7和8中示出)被附接在相应的邻近的分段表面206之间。过滤器介质208可具有楔形形状。在一个实施例中，楔形相对于中心管202的中心轴线A-A′可对着大约在30°到45°之间的角度。过滤器介质208可以以这种方式被布置：它的窄端表面210与内部通道204流体连通。窄端表面210可具有弯曲或弓形形状，以使得当装配后，相应的过滤器介质208能与中心管202相接触(参见图8)。过滤器介质208的每个过滤器介质的宽端表面212可具有平面状配置。因此，如在附图中所示，空气过滤元件116的横截面可具有八边形配置(参见图7)。可选地，空气过滤元件116可具有圆形横截面。在其它实施例中，空气过滤元件116的横截面可基于存在于空气过滤元件116中的分段表面206的数量而变化。
与相应的分段表面206一起设置在过滤器介质208的每侧上的过滤器介质208的每个可移除地附接至空气过滤元件116的中心管202。在一个实施例中，过滤器介质208可在其每侧上具有附接面，用于可移除地将相应过滤器介质208附接在邻近的分段表面206之间，在该实施例中，设置了8个分段表面206。通过各种本领域已知的技术(例如，通过利用粘合剂)，过滤器介质208的每个被耦接在相应过滤器介质208的任一侧上的一对分段表面206之间。多个过滤器介质208以这种方式被附接至空气过滤元件116，使得过滤器介质208的每个可从那里单独的可更换。另外，过滤器介质208的每个可被具体化为本领域已知的槽纹介质包。槽纹介质包可包括在每个过滤器介质208内布置的多个波纹槽216或波纹状片材，以使得波纹槽216相对于中心轴线A-A′以径向布置的方式设置。
参考图3和图7，背板701被附接至空气过滤元件116的第一端表面303和第二端表面304。在另一实施例中，背板701可被附接至第一端表面303或第二端表面304。背板701可具有呈八边形形状的平坦平面状配置。可选地，背板701的形状和尺寸可变化，以便符合空气过滤元件116的横截面。
空气过滤元件部件，例如，中心管202、402、502，分段表面206和背板701可由金属或聚合物制成。本领域技术人员将理解的是，本文描述的空气过滤元件116的设计是示意性的且并不限制本发明的范围。
工业实用性
本发明涉及可具有提高的服务寿命的空气过滤元件116。通过允许更换单独过滤器介质208的不同部分，空气过滤元件116的总体寿命可被延长。在一个实例中，空气过滤元件116的寿命可被加倍。另外，在当前的发动机系统设计中，空气过滤元件116可被容易地安装。
现在将详细地描述用于装配空气过滤元件116的方法900。在步骤902，提供了空气过滤元件116的中心管202、402、502。如以上所描述，中心管202、402、502的肋312被设置成彼此相互间隔开的布置。
在步骤904，多个分段表面206被附接至中心管202、402、502。在步骤906，过滤器介质208被可移除地附接在分段表面206之间。包含悬浮于空气流中的颗粒污染物的空气流可入射在过滤器介质208的宽端表面212上。在一个实施例中，存在于过滤器介质208内的波纹槽216可在相对的端部被密封，导致空气流穿过过滤器介质208，因而引起从空气流中过滤出颗粒污染物。过滤后的空气流可包含位于其中的最少量颗粒污染物或没有颗粒污染物。过滤后的空气流可通过位于过滤器介质208的窄端表面210上的波纹槽216的开口端离开，并进入中心管202的内部通道204。另外，过滤后的空气流可流进位于空气过滤元件116的下游处的压缩机108中。
无论何时需要时，基于空气过滤元件116的使用情况，可以移除任何一个或多个过滤器介质208并利用新的过滤器介质更换被移除的过滤器介质。过滤器介质208的单独段的移除可允许容易地维护空气过滤元件116，且可提高空气过滤元件的寿命。
尽管参考以上实施例已经具体地示出并描述了本发明的方面，但本领域技术人员将理解的是，在不脱离所公开的精神和范围的情况下，通过已公开的机器、系统和方法的修改可以设想各种其它的实施例。这种实施例应当被理解为落入如基于权利要求和它的任何等价物所确定的本发明的范围之内。

Claims (18)

1.一种分段式空气过滤元件，包括：
中心管，所述中心管限定了中心轴线以及其中的内部通道，所述中心管包括沿着所述中心轴线延伸并彼此相互间隔开的多个肋；以及
多个分段表面，其相对于所述中心轴线以径向布置的方式附接至所述中心管，
其中，所述多个分段表面被配置成在其间容纳多个过滤器介质，使得所述多个过滤器介质中的每个选择性地从其中可更换。
2.如权利要求1所述的分段式空气过滤元件，其中，所述多个肋的计数数量为8个。
3.如权利要求1所述的分段式空气过滤元件，其中，所述多个肋中的每个肋包括位于其上的斜坡通道，所述斜坡通道设置在相应的肋的面向外部的表面上。
4.如权利要求1所述的分段式空气过滤元件，其中，所述中心管具有与所述内部通道相连通的至少一个开口端。
5.如权利要求1所述的分段式空气过滤元件，还包括附接至所述中心管的至少一端的背板。
6.如权利要求1所述的分段式空气过滤元件，还包括可滑动地接纳入所述中心管的圆柱形构件。
7.如权利要求1所述的分段式空气过滤元件，其中，所述多个分段表面的每个具有平面状配置。
8.一种分段式空气过滤元件，包括：
中心管，所述中心管限定了中心轴线以及其中的内部通道，所述中心管包括：
第一端表面；
第二端表面；和
沿着所述中心轴线延伸并彼此相互间隔开的多个肋，所述多个肋连接在所述第一端表面与所述第二端表面之间，所述多个肋的每个包括位于其上的斜坡通道，所述斜坡通道设置在相应的肋的面向外部的表面上；
多个分段表面，其相对于所述中心轴线以径向布置的方式附接至所述中心管，所述多个分段表面的每个具有在相应的肋的所述斜坡通道内接合的边缘；以及
多个过滤器介质，其相对于所述中心轴线以径向层叠布置的方式被附接在所述多个分段表面的每个之间，所述多个过滤器介质的每个选择性地从其可更换，其中，所述多个过滤器介质的每个具有宽顶部表面以及与所述内部通道连通的窄端表面。
9.如权利要求8所述的分段式空气过滤元件，还包括分别从所述第一端表面和所述第二端表面的面向外部表面中的至少一个轴向地突出的凸缘。
10.如权利要求8所述的分段式空气过滤元件，其中，所述第一端表面和所述第二端表面的每个具有限定了与所述内部通道连通的开口的环形配置。
11.如权利要求10所述的分段式空气过滤元件，还包括可滑动地接纳入所述内部通道的圆柱形构件，所述圆柱形构件配置成分别封闭所述第一端表面和所述第二端表面的任何一个的所述开口。
12.如权利要求8所述的分段式空气过滤元件，其中，所述窄端表面具有弓形配置，且所述宽端表面具有平坦配置。
13.如权利要求8所述的分段式空气过滤元件，其中，所述分段式空气过滤元件具有八边形横截面。
14.如权利要求8所述的分段式空气过滤元件，其中，所述第一端表面和所述第二端表面的任何一个具有封闭配置。
15.如权利要求8所述的分段式空气过滤元件，还包括附接至所述第一端表面和所述第二端表面的至少一个的背板。
16.如权利要求8所述的分段式空气过滤元件，其中，所述多个分段表面的每个具有平面状配置。
17.如权利要求8所述的分段式空气过滤元件，其中，所述多个过滤器介质的每个为槽纹介质包。
18.一种用于装配分段式空气过滤元件的方法，所述方法包括：
提供中心管，所述中心管限定了中心轴线以及其中的内部通道，所述中心管包括沿着所述中心轴线延伸并彼此相互间隔开的多个肋；
将多个分段表面相对于所述中心轴线以径向布置的方式附接至所述中心管；以及
可移除地将多个过滤器介质附接在所述多个分段表面之间并与所述内部通道连通。
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