CN113766961B - 过滤器元件 - Google Patents

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Abstract

一种过滤器元件，通过控制在过滤器元件的内部流动的压缩空气的流动，防止凝聚的液滴向压缩空气中进行再飞散。过滤器元件(1)具有中央流路(10)、内侧芯(6)、内侧过滤部件(7)、外侧芯(8)和外侧过滤部件(9)。在上述内侧芯(6)上，在面向上述中央流路(10)的部分的全周形成了通气孔(25)，上述外侧芯(8)具有在全周形成了通气孔(26)的有孔部(8b)和没有形成通气孔的无孔部(8a)，沿着上述中央流路(10)形成了该无孔部(8a)的范围是从与上述中央流路(10)的上下方向中央位置(C)相比位于上方的位置到该中央流路(10)的上端的范围，沿着上述中央流路(10)形成了上述有孔部(8b)的范围是从上述无孔部(8a)的下端到该中央流路(10)的下端的范围。

Description

过滤器元件
技术领域
本发明涉及一种用于空压过滤器的过滤器元件，该空压过滤器用于将混入压缩空气中的液体、尘埃等异物除去。
背景技术
在由压缩空气使空压缸、空压马达等空压动作执行器工作的情况下，要求使用没有油分及水分等液体、尘埃混入的清洁的压缩空气。因此，通常在将压缩空气向上述空压动作执行器供给的空压回路中，为了将上述液体、尘埃等异物从该压缩空气除去，例如使用如在专利文献1中公开的那样的空压过滤器。此种空压过滤器，一般来说，如图8所示，在具有入口端口42及出口端口43的过滤器外壳41的内部，具有用于将异物除去的空心的过滤器元件44。
上述过滤器元件44具有圆筒形的过滤器主体45；安装在该过滤器主体45的上端部的上部盖46；和安装在上述过滤器主体45的下端部的下部盖47。
上述过滤器主体45由包围中央空间48的圆筒形的内侧芯49；包围该内侧芯49的外周的内侧过滤部件50；包围该内侧过滤过滤部件50的外周的圆筒形的外侧芯51；和包围该外侧芯51的外周的外侧过滤部件52构成。
另外，上述内侧芯49及外侧芯51由冲压金属形成，在芯整体上均等地开设了通气孔。
在上述空压过滤器中，如果压缩空气从上述过滤器外壳41的入口端口42通过上部盖46的空气导入口53向过滤器主体45的中央空间48内导入，则该压缩空气如在图8及图9中由箭头所示的那样，从上述内侧芯49的各通气孔49a向内侧过滤部件50的内部流入，在通过了该内侧过滤部件50后，通过上述外侧芯51的各通气孔51a向上述外侧过滤部件52的内部流入，通过该外侧过滤部件52向上述过滤器元件44的外部流出，朝向上述过滤过滤器外壳41的出口端口43流去。此时，上述压缩空气中的油分、水分等液体由上述内侧过滤部件50及外侧过滤部件52捕集，一边凝聚一边逐渐成长为大的液滴，由自重向下方移动，向上述过滤器外壳41的内部落下。
但是，在上述过滤器元件44中，从上述上部盖46的空气导入口53向中央空间48内导入的压缩空气，通常从该中央空间48朝向上述过滤器元件44的外部，在上述过滤器主体45的内部通过最短的路径流动。在此情况下，因为在上述内侧芯49及外侧芯51的整个面上均匀地形成了通气孔49a、51a，所以向上述中央空间48内导入的压缩空气从该中央空间48大致水平地横穿上述内侧芯49的各通气孔49a、内侧过滤部件50、外侧芯51的各通气孔51a及外侧过滤部件52的内部流动。因此，存在如下的问题：由上述内侧过滤部件50及外侧过滤部件52暂时捕集的液滴，随着上述压缩空气的流动而横向地移动，容易与该压缩空气一起从上述外侧过滤部件52向外部进行再飞散而混入该压缩空气中。特别是在上述中央空间48的内部，因为越是上端部侧(入口侧)，空压越高，所以液滴在该中央空间48的上侧端部进行再飞散的比例高。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本实开昭60-166020号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的技术课题在于，通过控制在过滤器元件的内部流动的压缩空气的流动，防止凝聚的液滴向外部的再飞散，防止该液滴的向压缩空气中的混入。
为了解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的过滤器元件具有呈圆筒形的过滤器主体；安装在该过滤器主体的上端的上部盖；和安装在上述过滤器主体的下端的下部盖，
上述过滤器主体具有在该过滤器主体的内部沿着中心轴线延伸的中央空间；包围该中央空间的圆筒形的内侧芯；包围该内侧芯的外周的内侧过滤部件；包围该内侧过滤部件的外周的圆筒形的外侧芯；和包围该外侧芯的外周的外侧过滤部件，
上述上部盖具有嵌合在上述中央空间的上端部而将压缩空气向该中央空间内导入的喷嘴部；和包围上述外侧过滤部件的外周的裙部，
上述下部盖具有将上述中央空间的下端部堵塞的闭塞部；和将从将从压缩空气分离的排泄物排出的排出口，
在上述中央空间的内部，在设置在上述上部盖上的上述喷嘴部的下端和设置在上述下部盖上的上述闭塞部的上端之间形成了中央流路，
在上述内侧芯上，在面向上述中央流路的部分的全周形成了通气孔，
上述外侧芯具有在全周形成了通气孔的有孔部和没有形成通气孔的无孔部，沿着上述中央流路形成了该无孔部的范围是从与该中央流路的上下方向中央位置相比位于上方的位置到该中央流路的上端的范围，沿着上述中央流路形成了上述有孔部的范围是从上述无孔部的下端到该中央流路的下端的范围。
在本发明中，上述内侧过滤部件的上部在上述中央流路的上部夹设在具有通气孔的上述内侧芯和上述外侧芯的无孔部之间，由此，在上述内侧芯和上述外侧芯的无孔部之间形成了向下流路，该向下流路是从上述中央流路通过上述内侧芯的通气孔流入该内侧芯和上述外侧芯之间的压缩空气沿着上述内侧过滤部件向下流动的流路。
另外，在本发明中，上述外侧芯的无孔部从设置在上述上部盖上的上述裙部的下端延伸到下方位置。
进而，在本发明中，设置在上述外侧芯上的上述无孔部的上下方向长度相对于上述中央流路的上下方向长度占据的比例是10％-35％，更优选为15％-30％。
另外，在本发明中，优选为，上述上部盖具有通往上述喷嘴部的空气流入口，该空气流入口的内径比上述喷嘴部及中央流路的内径大，上述喷嘴部的内径比上述中央流路的内径小。
发明的效果
根据本发明，由于在外侧芯的上部以将中央流路的上部包围的方式形成了没有设置通气孔的无孔部，由该无孔部控制通过过滤器元件的内部的压缩空气的流动的方向，所以能在压缩空气流速快的上述中央流路的上部防止凝聚的液滴随着压缩空气的流动向外部进行再飞散，防止该液滴的向压缩空气中的混入。
附图说明
图1是表示本发明的过滤器元件的一实施方式的立体图。
图2是图1的过滤器元件的中央纵剖视图。
图3是图1的过滤器元件的分解图。
图4是将图1的过滤器元件的一部分剖开了的局部剖切立体图。
图5是将图1的过滤器元件的另一部分剖开了的局部剖切立体图。
图6是将上述过滤器元件的外侧过滤部件和上部盖及下部盖的一部分和剖开了的剖视图。
图7是图2的局部放大图，是将外侧过滤部件省略表示的图。
图8是公知的空压过滤器的剖视图。
图9是图8的局部放大图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
在图1～7中表示本发明的过滤器元件的一实施方式。此过滤器元件1具有呈空心圆筒形的过滤器主体2；安装在作为该过滤器主体2的中心轴线L方向的一端的上端的圆形的上部盖3；和安装在相反侧的下端的圆形的下部盖4。
上述过滤器本体2具有在该过滤器本体2的内部沿着中心轴线L上下地延伸的中央空间5；包围该中央空间5的周围的呈多孔状的圆筒形的内侧芯6；包围该内侧芯6的外周的空心的内侧过滤部件7；包围该内侧过滤部件7的外周的呈多孔状的圆形的外侧芯8；和包围该外侧芯8的外周的空心的外侧过滤部件9。在以下的说明中，“中心轴线方向”和“上下方向”实质上是相同的意思。
上述内侧过滤部件7与上述外侧过滤部件9相比位于压缩空气的流动的上游侧，是主要捕集包含在该压缩空气中的尘埃、呈雾状或者液滴状的油分、水分等液体的结构。此内侧过滤部件7是通过将折曲成折皱状的过滤材料做成圆筒状形成的结构，此内侧过滤部件7以使折山部7a朝向与上述中心轴线L平行的姿势夹设在上述内侧芯6和外侧芯8之间。
上述内侧过滤部件7因为折曲成折皱状，所以与将平坦的片材状的过滤材料做成圆筒状形成的结构相比，过滤面积大。
另一方面，上述外侧过滤部件9与上述内侧过滤部件7相比配置在压缩空气的流动的下游侧，是主要起到将由上述内侧过滤部件7捕集的油分、水分等液体从上述压缩空气分离而引导到上述下部盖4的作用的结构，以经该外侧芯8包围上述内侧过滤部件7的外周的方式配设在上述外侧芯8的外周。因此，该外侧过滤部件9也能称为用于将液体和压缩空气分离的分离层。
上述内侧过滤部件7及外侧过滤部件9，例如，能由将几μm～几10μm程度的微细的化学纤维规则或者不规则地层叠而形成的纤维片材、将层叠了的化学纤维由粘接剂、熔接或者缠绕连接等方法结合而形成的无纺布、陶瓷制微细颗粒的集合体、或者合成树脂制多孔质片材等形成。另外，上述内侧过滤部件7通过使用直径比上述外侧过滤部件9细的纤维而使空隙率(眼的粗细度)变小，致密地形成为能可靠地捕集微细的尘埃、油分或者水分等细的雾的程度。与此相对，上述外侧过滤部件9通过使用直径比上述内侧过滤部件7粗的纤维而使空隙率(眼的粗细度)变大，形成为能迅速地将上述内侧过滤部件7捕集的油分、水分等液体引导到下部盖4。因此，可以说上述内侧过滤部件7是细孔的过滤部件，上述外侧过滤部件9是粗孔的过滤部件。
上述上部盖3具有将上述过滤器主体2的上端部之中的上述中央空间5以外的部分堵塞的圆环形的盖12和包围该盖部12的外周的环状的法兰部13，该法兰部13和上述盖部12由位于放射状的位置的多个连接部14相互连结。
在上述盖部12的中央，沿着中心轴线L呈同轴状地形成了压缩空气流入的圆筒形的空气流入口15和与该空气流入口15连通的圆筒形的喷嘴部16。上述空气流入口15向上述盖部12的上方突出，上述喷嘴部16向上述盖部12的下方突出，嵌合在上述过滤器主体2的中央空间5的上端部。
上述空气流入口15的内径，遍及该空气流入口15的全长地一定，上述喷嘴部16的内径也遍及该喷嘴部16的全长地一定。另外，上述空气流入口15的内径比上述喷嘴部16及中央空间5的内径大。在图示的例中，上述空气流入口15的内径形成为上述喷嘴部16的内径的约2倍的大小。因此，在上述空气流入口15和喷嘴部16相连的位置，形成了呈圆锥面状的倾斜阶梯部17。另外，上述喷嘴部16的内径比上述空间5的内径小。
另外，在上述盖部12的外周，以向下突出的方式形成了将上述外侧过滤部件9的上端部外周包围的筒状的裙部18，该裙部18的下端18a和上述喷嘴部16的下端16a占据了上下方向的相同位置。但是，上述裙部18的下端18a也可以与上述喷嘴部16的下端16a相比向下方延伸出来。
上述下部盖4是将上述过滤器主体2的下端部堵塞的结构，具有与上述空间5的下端部嵌合而将该中央空间5的下端堵塞的呈短圆柱形的闭塞部20；以包围该闭塞部20的方式形成的圆环状的凹槽部21；和将上述外侧过滤部件9的下端部外周包围的外周壁22，上述内侧芯6、内侧过滤部件7、外侧芯8及外侧过滤部件9的下端部嵌合在上述凹槽部21的内部。
在上述外周部22的上述内周，在比上述外周壁22的上端22a低的位置形成了环状的支承阶梯部23，上述外侧过滤部件9的下端部抵接在上述支承阶梯部23上。上述支承阶梯部23的上面和上述闭塞部20的上端20a处于上下方向的相同位置，因此，上述外周壁22的上端22a处于比上述闭塞部20的上端20a高的位置。上述外侧过滤部件9的下端也处于比上述内侧芯6、内侧过滤部件7及外侧芯8的下端部高的位置。
在上述外周壁22的内部，绕上述中心轴线L呈放射状地形成了从上述支承阶梯部23的上面贯通到该外周壁22的下面22b的多个排出口24，在上述外侧过滤部件9的内部流下的液滴(排泄物)和由上述内侧过滤部件7过滤而积存在上述凹槽部21内的排泄物，通过该排出口24向过滤器元件1的外部排出
这样，通过将上述盖3及上述下部盖4安装在上述过滤器主体2的上端及下端，在上述中央空间5的内部，形成了将压缩空气导入设置在上述上部盖3上的上述喷嘴部16的下端16a和设置在上述下部盖4上的上述闭塞部20的上端20a之间的中央流路10。
上述内侧芯6及外侧芯8是通过将冲出了多各通气孔25、26的冲压金属做成圆筒形而形成的结构，是起到保持上述过滤器主体2的强度的作用的结构。
在上述内侧芯6上，在面对上述中央流路10的部分的全周，均等地形成了上述通气孔25。
另一方面，上述外侧芯8具有在全周均等地形成了通气孔26的有孔部8b和完全没有形成通气孔的无孔部8a。
在上述中央流路10的长度方向(上下方向)形成了上述无孔部8a的范围，如图6所示，是从与该中央流路10的长度A的中央位置C相比位于上方的位置到该中央流路10的上端(喷嘴部16的下端16a)的范围。另外，该无孔部8从上述裙部18的下端18a延伸到下方位置。
与此相对，在上述中央流路10的长度方向形成了上述有孔部8b的范围，是从上述无孔部8a的下端到上述中央流路10的下端(闭塞部20的上端20a)的范围。
由此，上述内侧过滤部件7的上部在上述中央流路10的上部夹设在具有通气孔25的上述内侧芯6和上述外侧芯8的无孔部8a之间，上述外侧过滤部件9的上述上部内周面由上述外侧芯8的无孔部8a覆盖。
此外，形成在上述内侧芯6上的通气孔25的孔径和形成在上述外侧芯8上的通气孔26的孔径相互相等，上述内侧芯6中的上述通气孔25的形成密度和上述外侧芯8中的通气孔26的形成密度也相互相等。
具有上述结构的过滤器元件1，收容在如在图2中由点划线所示的那样的过滤器外壳30的内部，该过滤器外壳30具有净化前的压缩空气流入的入口端口31和净化后的压缩空气流出的出口端口32。而且，如果来自上述入口端口31的压缩空气从上述上部盖3的空气流入口15通过喷嘴部16导入上述中央流路10内，则该压缩空气从上述内侧芯6的通气孔25依次通过上述内侧过滤部件7、外侧芯8的通气孔26及外侧过滤部件9，在此过程中，油分、水分等液体、尘埃等由上述内侧过滤部件7及外侧过滤部件9分离，然后从上述过滤器外壳30的出口端口32流出，向未图示的流体压缩设备供给。
此时，由上述内侧过滤部件7捕集的液体最初是微细的颗粒的液体，其逐渐地凝聚而变成大的颗粒，与此相伴，由重力的作用沿着上述内侧过滤部件7及外侧过滤部件9向下方移动，在移动的过程中相互结合而成为更大的液体颗粒，到达上述下部盖4。而且，沿着上述内侧过滤部件7流下的液体在到达上述下部盖4的凹槽部22内后，溢出上述支承阶梯部23，从上述排出口24向上述过滤器外壳30的内部落下。另一方面，沿着上述外侧过滤部件9流下的液体在到达上述支承阶梯部23后，从上述排出口24向上述过滤器外壳30的内部落下。积存在该过滤器30的内部的排泄物从排出口24适宜排出。
关于此时的上述压缩空气的流动，由图7详细地说明，在此图7中。为了容易理解外侧芯8的通气孔26的配置，省略了上述内侧过滤部件7的记载，该内侧过滤部件7由点划线表示。
在上述图7中，压缩空气通过从大径的上述空气流入孔15向小径的喷嘴部16流入来对流量进行节流，使流速提高，然后从该喷嘴部16以扩散状态(紊流状态)导入与喷嘴部16相比为大径的上述中央流路10内。
导入上述中央流路10内的压缩空气要从上述中央流路10朝向上述外侧过滤部件9的外部在上述过滤器主体2的内部通过最短的路径流动。在此情况下，在上述中央流路10的内部，因为其上部(入口)侧的空压比下部侧高，所以通常压缩空气的流速在该上部侧变快。
但是，在上述外侧芯8的上部，因为形成了上述无孔部8a，所以在上述中央流路10的上部，从上述内侧芯6的通气孔25向内侧过滤部件7的内部流入的压缩空气被上述无孔部81遮挡而不能在该位置在横向(水平方向)通过上述外侧芯8，沿着该无孔部8a向下改变流动。然后，一部分压缩空气沿着上述内侧过滤部件7朝向正下方流动，其余的压缩空气朝向斜下方流动，因此，由上述内侧过滤部件7捕集的液体由自重和由压缩空气的向下的流动产生的推进力的作用向下方迅速地移动。
而且，如果上述压缩空气的向下的流动到达上述外侧芯8的有孔部8b，则该压缩空气从上述外侧芯8的通气孔26在上述外侧过滤部件9的内部向斜下方向流通，在流出到上述过滤器元件1的外部后，从上述过滤器外壳30的出口端口32a流出，此时，凝聚的液体因为在上述外侧过滤部件9的内部由上述压缩空气受到斜下方向的推进力，所以由此向下的推进力和自重在上述外侧过滤部件9的内部迅速地向下方移动，从上述压缩空气分离，防止随着该压缩空气的流动进行再扩散。
因此，在上述内侧芯6和上述外侧芯8的无孔部8a之间，能形成向下流路28，该向下流路28是从上述中央流路10通过上述内侧芯6的通气孔25流入的压缩空气沿着上述内侧过滤部件7向下流动的流路。
另外，包含在上述压缩空气中的惯性力大的尘埃等排泄物颗粒通过由上述喷嘴部16提高该压缩空气的流速，由惯性力送入到该上述中央空间5的深处即下方位置，主要由上述内侧过滤部件7及外侧过滤部件9的下部捕集。由此，如由内侧过滤部件7及外侧过滤部件9的上部捕集上述排泄物颗粒的情况的那样，可防止该排泄物颗粒在沿着上述内侧过滤部件7及外侧过滤部件9向下方移动的途中随着该压缩空气的流动进行再飞散。
根据本发明者进行的实验，可以认为对防止凝聚的液滴的再飞散非常有效的上述无孔部8a的比例，即在图6中，上述无孔部8a的中心轴线L方向长度B相对于上述中央流路10的中心轴线L方向长度A占据的比例是在10％～35％的范围内，更优选的范围是10％～35％的范围。
如果上述无孔部8a的比例小于10％，则可以认为有某种程度的再飞散防止效果，但效果的程度小，上述比例越小，则由上述内侧过滤部件7及外侧过滤部件9暂时捕集的液滴越容易随着上述压缩空气的流动从上述外侧过滤部件9向外部进行再飞散并混入该压缩空气中。
另外，如果上述无孔部8a的比例大于35％，则因为上述有孔部8b的范围变窄，外侧芯8的开口率减少，所以通气孔26成为节流孔，上述中央流路10内的压缩空气在与上述有孔部8b对应的部分中变高。其结果，因为通过上述外侧芯8的各通气孔26的压缩空气的流速变快，所以由上述内侧过滤部件7及外侧过滤部件9捕集的液滴随着流速快的空气流进行再飞散的程度变大，特别是，如果上述无孔部8a的比例超过50％，则几乎不能期待防止液滴进行再飞散的效果的提高。这是已经知道的。
符号的说明：
1：过滤器元件
2：过滤器本体
3：上部盖
4：下部盖
5：中央空间
6：内侧芯
7：内侧过滤部件
8：外侧芯
8a：无孔部
8b：有孔部
9：外侧过滤部件
10：中央流路
15：空气流入口
16：喷嘴部
16a：下端
20：闭塞部
20a：上端
24：排出口
25、26：通气孔
28：向下流路
A:中央流路的长度
B:无孔部的长度
C：中央位置
L：中心轴线。

Claims (6)

1.一种过滤器元件，其特征在于，具有呈圆筒形的过滤器主体；安装在该过滤器主体的上端的上部盖；和安装在上述过滤器主体的下端的下部盖，
上述过滤器主体具有在该过滤器主体的内部沿着中心轴线延伸的中央空间；包围该中央空间的圆筒形的内侧芯；包围该内侧芯的外周的内侧过滤部件；包围该内侧过滤部件的外周的圆筒形的外侧芯；和包围该外侧芯的外周的外侧过滤部件，
上述上部盖具有嵌合在上述中央空间的上端部而将压缩空气向该中央空间内导入的喷嘴部；和包围上述外侧过滤部件的外周的裙部，
上述下部盖具有将上述中央空间的下端部堵塞的闭塞部；和将从压缩空气分离的排泄物排出的排出口，
在上述中央空间的内部，在设置在上述上部盖上的上述喷嘴部的下端和设置在上述下部盖上的上述闭塞部的上端之间形成了中央流路，
在上述内侧芯上，在面向上述中央流路的部分的全周形成了通气孔，
上述外侧芯具有在全周形成了通气孔的有孔部和没有形成通气孔的无孔部，沿着上述中央流路形成了该无孔部的范围是从与该中央流路的上下方向中央位置相比位于上方的位置到该中央流路的上端的范围，沿着上述中央流路形成了上述有孔部的范围是从上述无孔部的下端到该中央流路的下端的范围。
2.如权利要求1记载的过滤器元件，其特征在于，
上述内侧过滤部件的上部在上述中央流路的上部夹设在具有通气孔的上述内侧芯和上述外侧芯的无孔部之间，由此，在上述内侧芯和上述外侧芯的无孔部之间形成了向下流路，该向下流路是从上述中央流路通过上述内侧芯的通气孔流入该内侧芯和上述外侧芯之间的压缩空气沿着上述内侧过滤部件向下流动的流路。
3.如权利要求1或2记载的过滤器元件，其特征在于，
上述外侧芯的无孔部从设置在上述上部盖上的上述裙部的下端延伸到下方位置。
4.如权利要求1或2记载的过滤器元件，其特征在于，
设置在上述外侧芯上的上述无孔部的上下方向长度相对于上述中央流路的上下方向长度占据的比例是10％-35％。
5.如权利要求1或2记载的过滤器元件，其特征在于，
设置在上述外侧芯上的上述无孔部的上下方向长度相对于上述中央流路的上下方向长度占据的比例是15％-30％。
6.如权利要求1或2记载的过滤器元件，其特征在于，
上述上部盖具有通往上述喷嘴部的空气流入口，该空气流入口的内径比上述喷嘴部及中央流路的内径大，上述喷嘴部的内径比上述中央流路的内径小。
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