CN115523065A - 自清洁空气过滤装置和方法 - Google Patents

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E·L·埃伦伯格
J·G·摩尔多克
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Abstract

一种空气过滤装置包括：包括风扇组件和轮叶组件的空气流动力头组件；过滤器组件；以及分离器室外壳，所述过滤器组件设置在所述分离器室外壳的内部。所述分离器室外壳在所述分离器室外壳的第一轴向侧处具有室入口，并且在所述分离器室外壳的与所述第一轴向侧相对的第二轴向侧处具有清洁空气出口。所述过滤器组件具有邻近所述室入口的第一轴向端部和邻近所述清洁空气出口的第二轴向端部。所述分离器室外壳包括被构造成从所述分离器室外壳的内部空间排出碎屑的至少一个碎屑排出槽延伸部。所述过滤器组件包括设置在所述第二轴向端部处的碎屑捕集托盘，所述碎屑捕集托盘具有与所述至少一个碎屑排出槽延伸部对准的碎屑排出槽。

Description

自清洁空气过滤装置和方法
本申请是申请号为202110872050.9、申请日为2021年7月30日、题为“自清洁空气过滤装置和方法”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开内容涉及一种如下经改进的空气过滤装置和空气过滤方法：其用于从载有碎屑的空气高效地去除比空气重的颗粒碎屑以向使用所述空气过滤装置和方法的设备提供清洁空气流。
背景技术
已知借助在内燃发动机、通风系统和吸入载有碎屑的空气的其他设备上使用的过滤器从空气离心地分离比空气重的碎屑的空气预滤清器和空气过滤方法。此类空气预滤清器包括采用电机驱动的风扇来将载有碎屑的空气吸入到空气预滤清器中的动力空气预滤清器和空气过滤方法，以及如下空气预滤清器和空气过滤方法：其仅依赖于通过供应有清洁空气的设备（例如内燃发动机）施加到所述空气预滤清器和所述空气过滤方法的真空来将载有碎屑的空气吸入到所述空气预滤清器中。受让人的先前空气预滤清器和过滤方法的示例显示在以下美国专利中，所有所述美国专利都以全文引用方式并入本文中：
美国专利第5,656,050号；
美国专利第5,766,315号；
美国专利第6,319,304号；
美国专利第6,338,745号；
美国专利第6,406,506号；
美国专利第6,425,943号；
美国专利第6,878,189号；
美国专利第7,056,368号；以及
美国专利第7,452,409号。
当前发动机和HVAC空气过滤系统遭受许多设计和性能问题。例如，当前系统基于产生显著进气限制的设计，其结果是缩短的空气过滤器寿命和被负面影响的发动机性能和燃料经济性。而且，当前系统在真空下操作，这因较高初始进气限制而过早地缩短过滤器寿命，从而需要更频繁过滤器维修。当前空气过滤系统通常包含使气载碎屑陷获在所述设备内的空气预滤清器，从而需要手动去除所捕获的碎屑。其他当前技术使用倾泄阀，其允许所捕获的碎屑的重量克服在所述空气预滤清器/过滤系统中产生的真空并且以物理方式从所述空气过滤系统掉出；然而，当在空气流中存在湿气或混合碎屑时，此倾泄阀经常堵塞。当前系统可以使用真空设备来从空气过滤系统清除经分离的气载碎屑，这需要额外部件来捕获和去除所清除的碎屑。当在空气流中存在湿气或混合碎屑时，此类系统也往往堵塞。
另外，用以向下游设备产生给定空气流的当前技术空气过滤系统的物理尺寸和重量可能产生安装和可维修性问题。由于构造和性能要求的变化，已知空气过滤系统可能需要所述预滤清器、空气过滤系统和/或其安装部件的定制制造。此定制限制已知空气过滤系统的应用范围，并且不利地影响制造时间和成本。需要个别定制的应用之间的此类变化的示例包括：用于预滤清和处置从预滤清设备离心地分离并且必须排出到大气的碎屑的所需单独部件；通过过滤器的位置和空气流方向；用于从空气过滤系统向使用所述空气过滤系统的发动机或设备提供清洁空气的清洁空气出口的位置；过滤器的物理尺寸和样式；用于安装空气过滤系统及其部件的可用支撑结构的位置；以及保证下游系统的性能所需的特定清洁空气流速率。在动力空气预滤清器和空气过滤系统的情况下，已经发现电机驱动的风扇的电机的寿命因当所述电机在过滤器的清洁侧上的空气流路径中时用以冷却电机的空气流减少而缩短，因为当过滤器加载时，空气流减少，并且电机上剩余的热缩短其寿命。进一步，已经发现在过滤器维修期间积聚在分离器室中的碎屑容易进入清洁空气出口，这可能分别导致缩短的发动机寿命或碎屑进入HVAC和通风系统。
因此，需要一种如下经改进的空气预滤清过滤装置和方法：其克服已知空气预滤清器过滤装置的这些缺点和限制。更具体来说，需要一种如下经改进的空气预滤清过滤装置：其在物理上紧凑，从而准许其在有限空间应用中的使用，并且通用于其中存在不同安装配置和清洁空气流速率要求的一系列应用，从而消除定制制造的空气预滤清器过滤系统的费用和低效率。还需要一种在紧凑单块动力空气预滤清器过滤装置中的空气过滤方法，其可以适当地冷却风扇电机作为其设计的一部分，从而确保延长的电机寿命。与此相关，需要一种如下经改进的空气预滤清器过滤装置：其以全效率操作，而不管其上安装所述系统的设备的空气流需求如何，同时确保排出槽/端口在操作期间并不变得堵塞。还需要一种一次性空气过滤器滤筒以提供屏障来在过滤器维修期间将经分离的碎屑保持在清洁侧出口之外，并且将经分离的碎屑引导至其预期位置（位于主外壳分离器室的出口端处的排出槽/端口），此类屏障在本文中称为碎屑捕集托盘。还需要包含具有将数据存储在过滤器中的能力的过滤器识别技术。进一步需要监测所述设备中的压力和真空，并且提供多种类型的风扇和电机，以及在需要时，对电动机的变速控制。带有具有碎屑捕集托盘的一次性空气过滤器滤筒的本公开内容的经改进的、紧凑的、通用的空气预滤清过滤装置和方法解决本领域中的这些需求。
发明内容
本公开内容涉及一种提供一系列有利效果的紧凑自清洁空气过滤装置和方法，所述有利效果包括减少对发动机应用的进气限制，为HVAC和通风系统提供正空气流压力，以及提高所有操作空气流速率下的碎屑分离器效率。所述空气过滤装置包含若干特征，包括带有数据存储的任选过滤器识别(FID)、多个风扇和电机组合、电机速度控制、压力监测和控制、包含雨帽和/或碎屑筛网、排出端口适配器、排出槽密封帽适配器以及使用各种不同的过滤介质。介质范围包括用于去除非常小粒子以及优越耐久性和可维修性的高效介质。基于所使用过滤器的类型，在所述装置中可以采用各种风扇和电机组合。本公开内容的空气过滤装置有利地减小在给定空气流输出下安装所需的物理空间，减少发动机空气流限制，并且提供空气过滤器内部的电子过滤器识别和数据存储的能力，所述空气过滤器具有容易维修的一次性空气过滤器滤筒，所述容易维修的一次性空气过滤器滤筒包含碎屑捕集托盘以阻止分离器室内部的残余碎屑在过滤器滤筒维修期间进入清洁空气出口，并且改善气载碎屑从加压分离器室的排出。所公开的实施例的分离器室在沿着从入口到至少一个排出器端口（也称为碎屑排出槽延伸部）和位于分离器室的端部处的清洁空气出口的轴线的方向上是细长和锥形的。通过使空气沿线性方向通过，空气过滤装置内的限制显著减少，从而允许更多正加压空气流从清洁空气出口中推出并且进入到安装所述紧凑自清洁空气过滤装置的发动机或设备中。此线性定向空气流允许更紧凑设计，从而在具有有限空间的应用中允许高得多的空气流。所述空气预滤清过滤装置是供用于有限空间应用中的通用且紧凑的自清洁空气过滤设备，其对安装配置和排出槽/端口安装取向具有许多需求，以向通风系统、热交换器、加热和空气调节系统(HVAC)以及具有一系列空气流需求的其他设备（例如内燃发动机）提供清洁空气。根据优选实施例的本公开内容代表对常规空气预滤清器装置和方法的改进。
附图说明
图1是示例性空气过滤装置的透视图。
图2是所述空气过滤装置从所述空气过滤装置的雨帽的顶部的视图。
图3是空气过滤装置的侧视图。
图4是包括安装足的空气过滤装置的侧视图，其显示与图3相对的一侧。
图5是空气过滤装置从清洁空气出口的视图，其显示与图2相对的一侧。
图6A是空气过滤装置的侧视图。
图6B是带有任选雨帽的空气流动力头组件的截面视图。
图6C是空气流动力头组件的透视图。
图7是空气过滤装置的分解透视图。
图8是空气过滤装置的截面视图。
图9是空气过滤装置的分解侧视图。
图10是空气过滤装置的雨帽的透视图。
图11是雨帽的顶部的平面图。
图12是雨帽的侧视图。
图13是雨帽的下侧的平面图。
图14是具有碎屑防护构件的空气过滤装置的电机/风扇组件的透视图。
图15是电机/风扇组件的脏空气入口的平面图。
图16是电机/风扇组件的侧视图。
图17是电机/风扇组件的脏空气出口侧的平面图。
图18是空气过滤装置的轮叶组件的脏空气入口侧的透视图。
图19是轮叶组件的脏空气入口侧的平面图。
图20是轮叶组件的侧视图。
图21是轮叶组件的脏空气出口侧的平面图。
图22是轮叶组件的脏空气入口侧的另一透视图。
图23是轮叶组件的脏空气出口侧的透视图。
图24是具有清洁空气出口的空气过滤装置的分离器室外壳的透视图。
图25是分离器室外壳的侧视图，其显示安装足。
图26是分离器室外壳的侧视图。
图27是从脏空气入口侧观察的分离器室外壳的内部的视图。
图28是从清洁空气出口侧观察的分离器室外壳的视图。
图29是空气过滤装置的排出端口适配器的第一端部的平面图。
图30是排出端口适配器的透视图。
图31是其上安装有排出端口适配器的空气过滤装置的透视图。
图32是排出端口适配器的第二端部的平面图。
图33是排出端口适配器的侧视图，其显示碎屑排出端口。
图34是空气过滤装置的外过滤器组件的透视图。
图35是外过滤器组件的清洁空气侧的平面图，其显示碎屑排出槽。
图36是外过滤器组件的侧视图。
图37是外过滤器组件的脏空气侧的平面图，其显示碎屑排出槽。
图38是外过滤器组件的分解图。
图39是外过滤器组件的封闭端盖的透视图。
图40是封闭端盖的第一脏空气侧的平面图。
图41是封闭端盖的第二清洁空气侧的平面图。
图42是封闭端盖的侧视图。
图43是从空气过滤装置的碎屑捕集托盘的清洁空气侧的透视图。
图44是碎屑捕集托盘的内表面的平面图，所述内表面是用于密封过滤介质的表面。
图45是碎屑捕集托盘的清洁空气侧的外表面的平面图。
图46是碎屑捕集托盘的侧视图。
图47是空气过滤装置的透视图，其显示附接到空气出口侧的任选过滤器识别读取器空气出口侧适配器。
图48A是过滤器识别读取器空气出口侧适配器的第一透视图。
图48B是过滤器识别读取器空气出口侧适配器的第二透视图，其显示包括过滤器识别读取器电路板的内部特征。
图49是外过滤器组件的透视图，其中切掉外过滤器清洁侧密封件的一部分以显示包括任选过滤器识别环的内部元件。
图50A是透视图，其显示空气过滤装置的任选排出槽密封帽适配器。
图50B是其上安装有排出槽密封帽适配器的空气过滤装置的透视图。
图51是空气过滤装置的侧视图，其显示锁定销组件。
图52A是在图51中圈出并标记“图52A”的部分的放大图。
图52B是空气过滤装置的电连接器的放大透视图。
图53A是在安装锁定销组件的情况下空气过滤装置的脏空气侧视图。
图53B是在去除锁定销组件的情况下空气过滤装置的脏空气侧视图。
图54是沿着图26中的线54-54截取的截面视图，其显示从清洁空气侧观察的在安装外过滤器组件的情况下分离器室外壳的内部。
图55是比较在安装安全过滤器的情况下空气过滤装置中的实例性流率与在未安装安全过滤器的情况下的流率的曲线图。
图56是空气过滤装置的透视图，其显示安装在空气过滤装置上的任选碎屑筛网。
图57是空气过滤装置的侧视图，其显示安装在空气过滤装置上的碎屑筛网。
图58是空气过滤装置的另一侧视图，其显示安装在空气过滤装置上的碎屑筛网。
图59是碎屑筛网的透视图。
图60是碎屑筛网的侧视图。
图61是碎屑筛网的底部和安装凸缘的平面图。
图62是显示通过空气过滤装置的空气流的流程图。
具体实施方式
下文描述详细自清洁空气过滤装置和方法的示例性实施例。
如图1至图9中所示，自清洁空气过滤装置1包括具有雨帽2、电机/风扇组件9和轮叶（百叶窗）组件10的可拆卸空气流动力头组件109。空气过滤装置1还包括外过滤器组件20、任选内过滤器组件19和锥形分离器室外壳11。分离器室外壳11在使用期间相对于空气过滤装置1中空气流的方向设置在空气流动力头组件109的下游。空气过滤装置1的这些部件组装在一起使得纵向轴线X延伸穿过每一部件的中心。
(1) 空气流动力头组件
空气流动力头组件109被构造成通过紧固件3保持在一起。更具体来说，紧固件3插入到雨帽2的接纳凸台41、电机/风扇组件9的接纳凸台47和轮叶组件10的接纳凸台48中。紧固件3可以例如是金属螺栓、铆钉或其他此类附接构件。在本实施例中，空气流动力头组件109显示为具有四个紧固件3，以及四个对应接纳凸台41、47和48中的每一者。然而，紧固件和接纳凸台的数目并不限于四个，并且可以多于或少于四个。图6B和图6C显示处于组装好状态的空气流动力头组件109，其中雨帽2、电机/风扇组件9和轮叶组件10固定在一起。
如图10和图12中所见，雨帽2由圆锥形头部和从所述头部沿平行于空气过滤装置1的由纵向轴线X限定的轴向方向的方向延伸的多个安装足（在本实施例中，四个）形成。所述锥形头部是沿第一轴向方向（即，远离空气过滤装置1的其余部件的方向）向外凸出的凸板构件，所述第一轴向方向与第二轴向方向相反。所述锥形头部的内表面具有在四个接纳凸台41之间延伸用于结构支撑的横向构件。雨帽2进一步设置有用于接纳紧固件3的接纳凸台41。雨帽2可以例如由聚合物复合树脂制成。
如图14至图17中所见，电机/风扇组件9包括风扇组件43。风扇组件43包括碎屑防护构件42、风扇叶片44、风扇电机45、电气布线46和接纳凸台47。碎屑防护构件42例如由聚合物复合树脂制成，并且包括由径向延伸的分隔梁分隔的多个沿周向延伸的防护梁。碎屑防护构件42用于防止可能损坏风扇组件43的碎屑进入风扇组件43，并且还防止用户的手/手指进入风扇组件43。
风扇电机45提供在风扇组件43的中心处，并且由电气布线46供电。电气布线46通过下文描述的电连接器18连接到电源（例如图中未显示的电池）。风扇电机45被配置成使用通过电气布线46供应的电力驱动风扇叶片44。风扇电机45可以例如由金属和/或聚合物复合树脂制成。如图所示的风扇电机45是电气的，并且可以是有刷或无刷电机。有利地，空气过滤装置1由相对紧凑风扇电机45和风扇组件43构成，从而帮助减小所述装置的物理尺寸，并且与常规装置相比，风扇电机45在用以冷却电机的空气流的脏侧上的位置确保延长的电机寿命。也可以使用其他电机和风扇配置，例如包括液压电机的配置。
风扇叶片44提供在电机/风扇组件9的内侧（第二轴向侧）上。在本实施例中，提供七个风扇叶片44，但是风扇叶片44并不限于此数目，并且可以存在提供到电机/风扇组件9的多于或少于七个风扇叶片44。风扇叶片44在周向方向上彼此间隔开，并且被布置成在由风扇电机45驱动时旋转。风扇叶片44可以例如由聚合物复合树脂制成。
如图18至图23中所见，轮叶组件10包括在轮叶组件10的中心处的锥形空气流转向器50，以及从空气流转向器50径向向外延伸到轮叶组件10的周向壁24（参见图7）的多个轮叶51。空气流转向器50是沿第一轴向方向（即，远离轮叶51的方向）向外凸出的凸板构件。空气流转向器50定位在轮叶组件10的中心处和进入空气侧上，面向将空气流引导到轮叶51中的风扇叶片44的背面。周向壁24包括其上安装电机/风扇组件9的安装表面49（参见图18）。周向壁24另外具有径向外表面，接纳凸台48从所述径向外表面径向向外延伸。在轮叶组件10的相对第二轴向侧上，提供安装表面55用于将轮叶组件10安装到如下文论述的分离器室外壳11。轮叶组件10进一步包括凹部（凹口）53，在所述凹部（凹口）中提供被构造成接纳下文描述的电连接器18的电连接器安装凹槽56。
轮叶51中的每一者具有相对于纵向轴线X成角度的第一和第二相对面向的表面。多个轮叶51沿周向方向布置并且彼此间隔开。多个防护构件52提供在相邻对轮叶51之间作为防止例如用户的手指穿过轮叶组件10的安全措施。在本实施例中，三个防护构件52在每一相邻对轮叶51之间延伸，但是防护构件52的数目可以多于或少于三个。防护构件52在轮叶51之间沿周向延伸。轮叶组件10的所有部件都可以例如由金属和/或聚合物复合树脂制成。
轮叶组件10进一步沿着安装表面55设置有多个锁定槽17，其被布置成接纳如下文论述的分离器室外壳11的安装突片16。锁定槽17沿周向方向布置并且彼此间隔开。每一锁定槽17在周向方向上比在径向方向上长。如图18和图22中所见，每一锁定槽17在第一和第二轴向方向上敞开，以便接纳相应安装突片16。在安装突片16插入到锁定槽17中之后，轮叶组件10（或整个空气流动力头组件109）相对于分离器室外壳11旋转以牢固地组装空气过滤装置1。
空气流转向器50的内表面进一步设置有对准销38。对准销38例如由聚合物复合树脂制成，并且被提供成使空气流动力头组件109与外过滤器组件20对准，如下文描述。
如图1至图3以及图51至54中所见，空气流动力头组件109（雨帽2、电机/风扇组件9和轮叶（百叶窗）组件10）被构造成经由锁定销组件97安装到分离器室外壳11。锁定销组件97例如由金属和/或聚合物复合树脂制成，并且包括第一和第二锁定销凸台4、锁定销5和锁定销保持器96。如图1、图22和图23中所见，第一锁定销凸台4提供在轮叶组件10的外周向边缘上。如图1和图24中所见，第二锁定销凸台4提供在分离器室外壳11的第一轴向端部的外周向边缘上。在组装时，第一锁定销凸台4和第二锁定销凸台4对准，使得锁定销5穿过第一锁定销凸台4和第二锁定销凸台4两者。如图1、图51和图52A中所见，锁定销保持器96是被布置成使锁定销5保持在组装好状态的柔性构件。例如，锁定销保持器96可以具有小于锁定销5的刚度的刚度。锁定销保持器96的第一端部通过穿过锁定销5的头部中的开口而固定到所述头部。锁定销保持器96的第二相对端部具有被构造成接纳锁定销5的相对端部的开口，从而防止锁定销5无意从第一锁定销凸台4和第二锁定销凸台4去除。
如图1、图51、图52A和图52B中所见，空气过滤装置1设置有设置在轮叶组件10的安装凹槽56内的电连接器18。电连接器18是被配置成将电气布线46连接到电源的适配器。空气过滤装置1包括防止在不首先去除电连接器18的情况下空气流动力头组件109从分离器室外壳11的去除的安全特征。具体来说，电连接器18防止空气流动力头组件109相对于分离器室外壳11的旋转，并且因此防止安装突片16（下文描述）从锁定槽17去除（下文论述）。因此，电连接器18的公部分和母部分必须彼此断开连接，以便从分离器室外壳11去除空气流动力头组件109。
(2) 分离器室外壳
如图24至图28中所见，分离器室外壳11被成形为在第二轴向方向（即，朝向清洁空气出口8）上渐缩。换句话说，分离器室外壳11的直径从第一轴向端部（空气流入口57处）到第二轴向端部（清洁空气出口8处）逐渐减小。分离器室外壳11设置有上文论述的安装突片16。多个安装突片16沿周向方向布置并且彼此间隔开。每一安装突片16在周向方向上比在径向方向上长。如上所述，每一安装突片16接纳在轮叶组件10的相应锁定槽17中，并且然后旋转，直到第一和第二锁定销凸台4对准以便插入锁定销5，从而将空气流动力头组件109固定到分离器室外壳11。与锁定销组件97一起，安装突片16与锁定槽17的耦接确保空气流动力头组件109到分离器室外壳11的牢固组装。而且，如上所述，一旦连接电连接器18（公部分和母部分）以提供电力，便无法在不首先使电连接器18断开连接的情况下从分离器室外壳11去除空气流动力头组件109（即，无法从锁定槽17去除安装突片16）。
分离器室外壳11在第一轴向侧上具有空气流入口57，并且在相对第二轴向侧上具有清洁空气出口8，如图24和图25中所见。如图8中所示，分离器室外壳11具有轴向设置在空气流入口57与清洁空气出口8之间的碎屑分离器室34。空气流入口57在直径上比清洁空气出口8长。分离器室外壳11可以例如由金属和/或聚合物复合树脂制成。在使用中，电机/风扇组件9的驱动致使载有碎屑的空气被推动通过轮叶组件10，这产生向心绕转的空气流，所述向心绕转的空气流然后被推到空气流入口57中和分离器室外壳11中。在分离器室外壳11中，碎屑在空气流压力下被径向向外推动以沿着分离器室外壳11的内壁绕转。由于分离器室外壳11的锥形结构，载有碎屑的空气流在旋转时维持速度和能量，因为锥形结构减小分离器室外壳11内部的面积，从而使空间和载有碎屑的空气流塌缩，直到碎屑通过碎屑排出槽延伸部12（下文论述）以离开空气过滤装置1，而剩余空气在向心力的作用下通过外过滤器组件20，被过滤，并且作为清洁空气通过清洁空气出口8离开。
分离器室外壳11具有从分离器室外壳11的外周向表面径向向外延伸的多个安装凸台6。在本实施例中，提供四个安装凸台6。然而，安装凸台6的数目并不限于四个，并且可以多于或少于四个。安装凸台6被构造成用于按多个取向将空气过滤装置1安装到支撑结构，例如发动机或空气过滤装置1提供到的其他设备。所述多个可能安装取向为空气过滤装置1在各种应用中的使用提供有利适应性。安装凸台6是例如由金属和/或聚合物复合树脂制成的细长构件。每一安装凸台6在其自由端上具有开口以将空气过滤装置1安装到所述支撑结构。在安装凸台6之间提供标注表面61，用于提供关于空气过滤装置1的标注或其他标记。
在其第一轴向侧上，分离器室外壳11包括环绕空气流入口57的安装表面58。安装表面58被布置成与轮叶组件10的安装表面55配合。安装突片16形成在安装表面58上。
在其第二轴向侧上，分离器室外壳11具有环绕清洁空气出口8的出口密封表面60。空气出口密封卷边（air outlet sealing bead）59在清洁空气出口8的边缘处提供在出口密封表面60上。如图24中所示，真空/压力端口13在清洁空气出口8的内周向表面上，真空/压力端口13被构造成接纳用于感测清洁空气出口8处的空气流的压力的任选机械压力/真空传感器或电气压力/真空传感器（未显示）。
如图24至图28中所见，分离器室外壳11具有被构造成与下文详细描述的屑捕集托盘27的碎屑排出槽72对准的多个碎屑排出槽延伸部12。在本实施例中，围绕分离器室外壳11的周向部分间隔开地提供四个碎屑排出槽延伸部12。然而，碎屑排出槽延伸部12的数目并不限于四个，并且可以少至一个或多于四个。如从图27和图28所理解的，每一碎屑排出槽延伸部12具有第一锯齿状表面和从所述第一锯齿状表面径向向外延伸到外周向表面的第二表面，以便促进碎屑从分离器室外壳11的排出。
分离器室外壳11进一步包括安装表面63。安装表面63被构造成容纳任选排出端口适配器64、任选FID（过滤器识别）读取器空气出口侧适配器83和任选排出槽密封帽适配器93。
(3) 排出端口适配器
排出端口适配器64显示在图29至图33中，并且包括多个对准槽65、碎屑排出端口66、水平密封表面67、竖直密封表面68、排出端口离开开口69和紧固件孔70。对准槽65被各自构造成接纳在碎屑排出槽延伸部12中的每一者处定位在分离器室外壳11上的安装凸台15（显示在图24中）。提供紧固件85（显示在图47中）以通过穿过每一安装凸台15中的紧固件孔并穿过排出端口适配器64的紧固件孔70中的每一者而将排出端口适配器64固定到分离器室外壳11。紧固件85例如是金属或聚合物复合树脂螺钉、螺栓、铆钉或其他此类附接构件。碎屑经由排出端口离开开口69和碎屑排出端口66离开排出端口适配器64。水平密封表面67与安装表面63配合。竖直密封表面68与分离器室外壳11的定位在碎屑排出槽延伸部12的第一轴向侧上的轴向面向的表面（面向第二轴向方向）配合。排出端口适配器64可以例如由聚合物复合树脂制成。图31显示安装在分离器室外壳11上的排出端口适配器64。任选的排出端口适配器64有利地允许通过单个端口（碎屑排出端口66）引导碎屑的排出，所述端口可以适于根据需要将载有碎屑的空气排出到特定位置或者例如发动机舱或其他设备舱的外部。
(4) 过滤器读取特征
图47、图48A和图48B显示空气过滤装置1的经修改布置82，其具有安装在清洁空气出口8处的任选FID读取器空气出口侧适配器83。FID读取器空气出口侧适配器83是配合到安装表面63的环形构件。FID读取器空气出口侧适配器83包括电气布线84、紧固件85、多个对准槽65、电线密封件86、多个竖直安装支撑件87、水平密封表面88、气隙89、竖直圆形滑动配合安装支撑件90、FID读取器电路板106、电连接器107和紧固件108。电气布线84连接到电源（例如图中未显示的电池），用于向FID读取器空气出口侧适配器83提供电力。对准槽65被各自构造成接纳相应安装凸台15，并且提供紧固件85以通过穿过每一安装凸台15中的紧固件孔和FID读取器空气出口侧适配器83中的紧固件孔70中的每一者而将FID读取器空气出口侧适配器83固定到分离器室外壳11。额外紧固件85提供在邻近电线密封件86的可去除面板处以促进穿过面板的进入，在所述面板内部，FID读取器电路板106经由电连接器107连接到电气布线84（参见图48B）。提供设置在所述面板的内部的紧固件108以将FID读取器电路板106紧固到FID读取器空气出口侧适配器83的表面。电连接器107例如由金属和/或聚合物复合树脂制成，并且将FID读取器电路板106的电路系统电连接到电气布线84。紧固件108例如是金属螺栓、铆钉或其他此类附接构件。电线密封件86例如由螺母或其他紧固件和防止湿气进入FID读取器空气出口侧适配器83的O形环密封件形成。水平密封表面88与安装表面63配合。竖直安装支撑件87被布置成与分离器室外壳11的在碎屑排出槽延伸部12之间延伸的外周向表面配合，其中竖直安装支撑件87的轴向边缘被布置成与分离器室外壳11的定位在碎屑排出槽延伸部12的第一轴向侧上的轴向面向的表面（面向第二轴向方向）配合。为了不妨碍碎屑通过碎屑排出槽延伸部12的排出，在相邻竖直安装支撑件87之间提供气隙89，如图48A中所见。竖直圆形滑动配合安装支撑件90与分离器室外壳11的设置在安装表面63的第二轴向侧上的外周向表面配合。FID读取器空气出口侧适配器83可以例如由金属和/或聚合物复合树脂制成。FID读取器空气出口侧适配器83有利地允许读取空气过滤装置1的清洁空气侧上的过滤器识别环("FIR") 92，如下文描述。
如上所述，FID（过滤器识别）读取器空气出口侧适配器83和过滤器识别环("FIR")92是任选部件。FID读取器电路板106包括电路系统和天线以向FIR 92提供电力并与其通信。FID读取器电路板106被配置成从FIR 92接收过滤器相关数据。在于2018年6月29日提出申请并且以全文引用方式并入本文中的美国申请第16/022,941号（现在为于2020年12月1日授权的美国专利第10,850,222号）中详细描述FIR 92和FID读取器电路板106（也描述为“控制模块”或"RCM"）的特征。在以全文引用方式并入本文中的美国申请第17/138,052号中详细描述FIR 92和FID读取器电路板106的额外特征。另外，虽然FIR 92在此申请中描述为具有环形形状，但是过滤器识别设备可以具有各种配置。例如，FIR 92可以是嵌入外过滤器清洁侧密封件22中的过滤器识别芯片。如图49中所示，FIR 92提供在空气流的“清洁侧”上（即，在在碎屑被外过滤介质35去除之后空气流通过的位置处）。
(5) 排出槽密封帽适配器
任选的排出槽密封帽适配器93显示在图50A和图50B中，并且包括多个对准槽65和紧固件孔70。与排出端口适配器64一样，对准槽65被各自构造成接纳相应安装凸台15，并且提供紧固件85以通过穿过每一安装凸台15中的紧固件孔和排出槽密封帽适配器93的紧固件孔70中的每一者而将排出槽密封帽适配器93固定到分离器室外壳11。图50B显示安装在分离器室外壳11上的排出槽密封帽适配器93。排出槽密封帽适配器93可以例如由聚合物复合树脂制成。当在无自清洁特征的情况下使用分离器室外壳11时，排出槽密封帽适配器93有利地允许碎屑排出槽延伸部12的密封。
(6) 过滤器组件
图34至图46和图49显示外过滤器组件20的特征。外过滤器组件20包括外过滤器清洁侧密封件22、碎屑捕集托盘27、两部分式外筛网28、封闭端盖29、外过滤介质35和任选的内筛网36。
(6-1) 外过滤介质
外过滤介质35从通过空气过滤装置1的空气去除碎屑。本公开内容的过滤器结构允许使用各种不同过滤介质，并且理想地适于先进高效介质。例如，外过滤介质35可以包括多种介质，包括但不限于天然纤维或合成纤维介质；可以包含碳包裹物（carbon wrap）、碳球团（carbon pellet）、毡包裹物或泡沫；或者可以是具有高效性质的任何介质。外过滤介质35可以由单种介质或多种介质形成，包括但不限于上文提及的介质类型。
(6-2) 筛网组件
外过滤介质35被外筛网28环绕和保护。另外，任选的内筛网36可以定位在外过滤介质35的内部用于额外结构支撑。内筛网36和外筛网28两者都可以例如由聚合物复合树脂制成。内筛网36是任选的，并且根据外过滤介质35中使用的介质的类型，可以提供外筛网28、而不需要内筛网36。内筛网36、外过滤介质35和外筛网28通过封闭端盖29保持在第一轴向侧上的适当位置。例如，内筛网36、外过滤介质35和外筛网28可以通过使用胶水、尿烷、闭孔泡沫、环氧树脂、橡胶或在不损坏外过滤介质35的情况下将内筛网36、外过滤介质35和外筛网28牢固地紧固到封闭端盖29的任何其他结合剂固定到封闭端盖29。
在第二轴向侧上，内筛网36、外过滤介质35和外筛网28通过下文详细描述的外过滤器清洁侧密封件22保持在适当位置。在外筛网28的中心处，外筛网28的两个筛网半部通过闩锁机构保持在适当位置，所述闩锁机构提供这两个筛网半部的对准并且在制造过程期间和之后将它们保持在一起。所述闩锁机构可以在外筛网28的一端上具有多个突出部，并且在外筛网28的另一端上具有所述突出部插入到其中的多个接纳槽，如于2020年12月30日提出申请并且以全文引用方式并入本文中的美国申请第17/138,052号中详细描述。
(6-3) 外过滤器清洁侧密封件
外过滤器清洁侧密封件22例如由尿烷形成。更具体来说，外过滤器清洁侧密封件22可以由冷浇注的尿烷形成，如以全文引用方式并入本文中的美国申请第17/138,052号中详细描述。仅出于说明的目的，图38将外过滤器清洁侧密封件22显示为单独元件。然而，外过滤器清洁侧密封件22实际上与任选的内筛网36、外过滤介质35、外筛网28和碎屑捕集托盘27一体地形成。类似于在美国申请第17/138,052号中描述的过程，在制造过程期间，提供模具用于尿烷的冷浇注以形成外过滤器清洁侧密封件22。当碎屑捕集托盘27、任选的内筛网36、外过滤介质35和外筛网28安装到所述模具中时，浇注尿烷以便流入开放区域以将组装好的内筛网36、外过滤介质35、外筛网28、碎屑捕集托盘27和下文描述的任选的过滤器识别环("FIR") 92（如果包括）牢固地固定在一起，如图49中所示。换句话说，尿烷密封件22在固化之后按有利牢固方式将所有这些组成部分保持在一起，嵌入外过滤器清洁侧密封件22的尿烷内。图49显示外过滤器组件91，其中出于说明性目的，已经切掉外过滤器清洁侧密封件22的一部分以显示任选的FIR 92、碎屑捕集托盘27、外筛网28和外过滤介质35如何嵌入外过滤器清洁侧密封件22内。如图8中所见，分离器室外壳11具有轴向延伸的密封表面40，其紧靠外过滤器清洁侧密封件22的内周向表面，以便密封清洁空气出口8的径向外边缘。另外，分离器室外壳11具有径向延伸的密封表面62，其紧靠外过滤器清洁侧密封件22的轴向面向的表面（面向第二轴向方向），以便密封清洁空气出口8。外过滤器清洁侧密封件22的内周向表面形成与清洁空气出口8连通的空气过滤器清洁侧出口71（参见图35）。
(6-4) 碎屑捕集托盘
图43至图46显示碎屑捕集托盘27的特征，碎屑捕集托盘27包括在（并且嵌入）如上所述的外过滤器清洁侧密封件22中。碎屑捕集托盘27包括多个过滤器对准脊26、碎屑排出槽72、多个支撑突片73、内轴向面向的壁78、内周向壁79、外周向壁80和外轴向面向的壁81。内轴向面向的壁78面朝向第一轴向方向，并且环绕支撑突片73。内周向壁79面朝向径向方向，并且与内轴向面向的壁78一起形成碎屑捕集托盘27内部的空间，碎屑在通过碎屑排出槽72离开之前在所述空间中绕转。外轴向面向的壁81面朝向第二轴向方向（朝向清洁空气出口8），并且环绕支撑突片73。外周向壁80在径向方向上面向外，并且在安装时面向分离器室外壳11的内周向表面。
过滤器对准脊26中的每一者被布置成与形成在分离器室外壳11的内表面上的多个过滤器对准凹槽25中的相应一者配合，如图27中所示。另外，如上文简要所述，碎屑排出槽72被构造成与碎屑排出槽延伸部12中的一者（轴向地和周向地）对准。根据外过滤器组件20的旋转位置，碎屑排出槽72可以与碎屑排出槽延伸部12中的任一者对准。例如，图54是沿着图26中的线54-54截取的截面视图，并且显示与碎屑排出槽延伸部12中的一者对准的碎屑排出槽72。过滤器对准脊26与过滤器对准凹槽25的配合布置提供如下安全特征：其有利地确保碎屑排出槽72将务必与碎屑排出槽延伸部12中的一者对准，而不管外过滤器组件20的旋转位置如何。换句话说，过滤器对准脊26与过滤器对准凹槽25的配合布置防止外过滤器组件20在不使碎屑排出槽72与碎屑排出槽延伸部12中的一者对准的情况下安装在分离器室外壳11中。在本实施例中，提供四个碎屑排出槽延伸部12，并且因此四个过滤器对准脊26和四个过滤器对准凹槽25沿周向布置。因此，存在四个其中可以安装外过滤器组件20的旋转位置。然而，数目并不限于四个，并且可以提供更多或更少碎屑排出槽延伸部12、过滤器对准脊26和过滤器对准凹槽25，只要过滤器对准脊26和过滤器对准凹槽25的数目对应于碎屑排出槽延伸部12的数目即可。
提供支撑突片73并且它们沿周向间隔开，如图43中所示。支撑突片73被布置成支撑外过滤介质35和任选的FIR 92，如图49中所示。碎屑捕集托盘27的所有部件都例如由聚合物复合树脂形成。
(6-5) 外过滤器封闭端盖
图39至图42显示外过滤器封闭端盖29的特征。如上所述，外过滤器封闭端盖29使用例如胶水将任选的内筛网36、外过滤介质35和外筛网28保持在第一轴向侧上的适当位置。更具体来说，如图41中所见，外过滤器封闭端盖29的第二轴向侧包括由凸起竖直内部壁76环绕的粘附表面75，其共同形成托盘，例如热溶胶在制造过程期间可以保持在所述托盘中。竖直内部壁76又由凸起竖直外部壁77包围和环绕。粘附表面75被构造成在制造过程期间例如接纳热溶胶，以便将内筛网36、外过滤介质35和外筛网28粘附在第一轴向侧上。
外过滤器封闭端盖29在第一轴向侧上设置有手柄30以促进外过滤器组件20到分离器室外壳11中的安装。手柄30的中心设置有被构造成接纳（并对准）对准销38的对准孔31。由于对准销38穿过手柄30并从空气流转向器50延伸（如上所述），因此对准销38有利地确保空气流动力头组件109（雨帽2、电机/风扇组件9和轮叶组件10）与外过滤器组件20之间的正确对准。对准销38确保外过滤器组件20在分离器室外壳11中居中。
(6-6) 内过滤器组件
内过滤器组件19提供为任选的次级过滤器（也称为“安全过滤器”），其可以定位在外（初级）过滤器组件20的内部、具体来说内筛网36（如果包括）的内部（参见图7和图9）。内过滤器组件19包括内过滤器清洁侧密封件21、内过滤介质32和内过滤器封闭端盖33。像外过滤介质35一样，内过滤介质32可以包括多种介质，包括但不限于天然纤维或合成纤维介质；可以包含碳包裹物、粒状碳、毡包裹物或泡沫。如果外过滤介质35变得有缺陷或开始失去其正确过滤碎屑、使得碎屑通过外过滤介质35的能力，则碎屑将收集在内过滤介质32的外表面上，从而因内过滤介质32的较低碎屑负载能力而减少离开空气过滤装置1的空气流。因此，可以容易通知用户关于外过滤介质35的问题。
内过滤器清洁侧密封件21可以例如由尿烷制成。内过滤器封闭端盖33可以例如由聚合物复合树脂制成。如图55中所示，在较高流率下，比起未安装内过滤器组件19时，当安装内过滤器组件19时，空气过滤装置1往往具有更受限空气流。然而，当安装内过滤器组件19时，空气流限制水平对于系统性能来说仍然是可接受水平。图55中给出的流率和参数仅是示例性的，并且并不限制本公开内容的范围。
在空气流动力头组件109如图1中所示组装到分离器室外壳11之后，空气过滤装置1完全组装好并准备好操作。图51至图54显示在去除可拆卸任选雨帽2的情况下的空气过滤装置1的组装好状态作为经修改布置94。如图51中所示，组件95仅包括电机/风扇组件9和轮叶组件10，而无雨帽2。图53A显示其中锁定销5插入到第一和第二锁定销凸台4中的组装好状态，而图53B显示在去除锁定销组件97的情况下的组装好状态。
(7) 碎屑筛网
图56至图59显示任选碎屑筛网100的特征。图56显示布置99，其中完全组装好的空气过滤装置1另外包括碎屑筛网100。提供碎屑筛网100以便填充雨帽2与电机/风扇组件9之间的空间，并且在雨帽2与电机/风扇组件9之间轴向延伸。碎屑筛网100有利地防止太大而无法通过空气过滤装置1的气载碎屑进入所述空间。这在垃圾填埋操作、农业、伐木和存在具有高浓度大的气载碎屑的环境的其他领域中特别有用。碎屑筛网100例如由金属制成，并且包括顶部101、穿孔周向侧表面102、安装孔103、安装凸缘104和气隙105。顶部101相邻于（但不接触）雨帽2的内表面安装。安装凸缘104相邻于（并且接触）电机/风扇组件9的第一轴向侧安装。穿孔周向侧表面102是包括多个孔的表面，从而允许空气进入空气过滤装置1。多个安装孔103在安装凸缘104上沿周向间隔开提供，并且被构造成接纳插入到雨帽2的接纳凸台41、电机/风扇组件9的接纳凸台47和轮叶组件10的接纳凸台48中的相同紧固件3。气隙105中的每一者被定尺寸和构造成接纳雨帽2的安装足中的相应一者以及电机/风扇组件9的接纳凸台47中的相应一者。
(8) 空气过滤方法
可以参考图62理解本公开内容的空气过滤方法。图62是在去除雨帽2的情况下通过空气过滤装置1的空气流的图像。所述方法包括使用由电机/风扇组件9产生的真空效应将载有碎屑的空气吸入到空气流入口57中。经分层的载有碎屑的空气在图62中显示为空气流A。在离开电机/风扇组件9之后，使用由电机/风扇组件9和锥形的分离器室外壳11产生的正压效应向下游推动所述空气流。更具体来说，所述载有碎屑的空气在压力（由电机/风扇组件9产生的正压）下沿着线性流动路径流动，其中向心力使所述载有碎屑的空气的空气流在压力的作用下围绕轴线X绕转，从而形成在所述加压旋转空气流的径向最外层轨道中具有比空气重的碎屑粒子的碎屑分层的旋转空气流A。分离器室外壳11的锥形形状连同由电机/风扇组件9产生的空气压力一起维持高能空气流，其中分离器室外壳11的逐渐减小的直径使空气流朝向碎屑捕集托盘27塌缩。当所述向心绕转的载有碎屑的空气流被推到锥形分离器室外壳11中时，其沿直线方向沿分离器室外壳11的壁向下朝向第二轴向端部行进。所述向心绕转的空气流速度由锥形分离器室外壳11的收缩区域（即，逐渐减小的直径）和由电机/风扇组件9提供的加压空气流维持。按向心绕转的空气流模式陷获的碎屑粒子沿着分离器室外壳11的内侧壁移动，并且沿空气流的线性路径向下被推向清洁空气出口端。当碎屑继续被穿过分离器室外壳11的空气流向下游推向第二轴向端部时，向心力致使碎屑朝向分离器室外壳11的内侧壁径向向外移动。碎屑然后捕集在碎屑捕集托盘27中，碎屑捕集托盘27包含在位于分离器室外壳11的背面处的外过滤器清洁侧密封件22中。碎屑然后在压力的作用下从碎屑捕集托盘27上的与模制到分离器室外壳11的端部中的碎屑排出槽延伸部12对准的碎屑排出槽72引导中出来，并且被强制排出回到环境中，如图62中所示。
当加压向心绕转的空气被线性地（轴向地）沿分离器室外壳11向下推向第二轴向端部时，图62中所示的径向内部空气流B是环绕外过滤器组件20的已经被抛离大部分碎屑的细粒子的载有碎屑的空气。此空气流B通过外过滤器组件20进入，被外过滤器组件20过滤（清洁），并且作为清洁空气流C继续沿着纵向轴线X流动。经过滤（清洁）空气流C沿着过滤器组件20内部的线性流动路径朝向分离器室外壳11的端部处的清洁空气出口8载运，如图62中所示。此线性定向空气流形成最小空气流限制，从而允许由电机/风扇组件9产生的能量更高效地用于使大量空气流动，并且通过空气过滤装置1产生显著向心分离效率和压力，从而在具有有限空间的应用中允许高得多的空气流。此外，分离器室外壳11中的线性空气流模式防止空气流中的湍流，这减少限制并提高分离器效率。空气沿着外过滤器组件20的长度吸入到外过滤器组件20中，并且按与绕转气载碎屑流到碎屑捕集托盘27相同的方向流到清洁空气出口8。加压空气、向心绕转的空气流、锥形分离器室外壳11、外空气过滤器组件20和将碎屑从碎屑排出槽72中强制推出的碎屑捕集托盘27的组合允许待通过锥形分离器室外壳11中的加压向心绕转的空气抛离的堆积在外空气过滤器组件20上的碎屑。借助上述特征，空气过滤装置1能够满足发动机或安装空气过滤装置1的其他设备的变化的空气流需求。
更具体来说，在使用期间，在空气过滤装置1中有利地维持正空气压力。正压可以理解为这样的压力，其将空气流从电机/风扇组件9正向推到清洁空气出口8，同时对所述空气流施加向心力以确保径向向外推动碎屑，从而最小化碎屑在外过滤器组件20上的堆积。正压由压缩空气过滤装置1中的空气分子的电机/风扇组件9引起。由压缩过滤器室外壳11中的空气分子的电机/风扇组件9产生的正压致使空气通过过滤器，并且在下游从碎屑排出槽延伸部12中出来。此正空气压力防止碎屑排出槽延伸部12变成空气入口。换句话说，电机/风扇组件9被驱动以产生足够强空气流以在碎屑排出槽延伸部12处以通过清洁空气出口8的最大额定空气流实现排出，而不允许外部空气或碎屑通过碎屑排出槽延伸部12进入。
锥形分离器室外壳11减小空气流路径的周向部分，从而致使向心绕转的空气流在分离器室外壳11内朝向清洁空气出口8加速。当空气流在由风扇叶片44产生的压力和由轮叶51引起的向心加速度下进入分离器室外壳11时，空气中的碎屑被离心力径向向外推动。由于通过空气过滤装置1的空气流是线性的，因此所述绕转空气流在碎屑分离器室34的中心进入外过滤介质35（参见图8），从而流向清洁空气出口8，使得所述空气流在其通过外过滤介质35时被拉直。分离器室外壳11朝向清洁空气出口8向内渐缩，从而允许围绕分离器室外壳11的内侧壁绕转的经分离碎屑继续加速，从而流向分离器室外壳11的第二轴向端部。经分离碎屑绕转到碎屑捕集托盘27中，并且通过由风扇叶片44产生的正空气流压力通过集成到外过滤器清洁侧密封件22中的碎屑排出槽72推出，碎屑排出槽72与包含到分离器室外壳11的空气出口端中的至少一个碎屑排出槽延伸部12对准。进入外过滤介质35的空气流在向内流过外过滤介质35时被过滤，并且沿线性方向移动到分离器室外壳11的中心，并且通过清洁空气出口8作为清洁空气流出到安装其的设备（或流出到环境，如果未安装在设备上）。
因此，在操作中，风扇电机45经由电气布线46被给予电力，并且载有碎屑的空气经由风扇叶片44吸入到空气过滤装置1中。载有碎屑的空气通过电机/风扇组件9，从而绕转到轮叶组件10。接触轮叶组件10的中心的任何空气都将被空气流转向器50重新定向到轮叶51。在接触轮叶51和在轮叶51之间通过时，空气被加速，并且形成涡流。分离器室外壳11的外壁向内渐缩到分离器室外壳11的背面（朝向第二轴向端部），这减小分离器室外壳11的背面处的空间，以在空气从轮叶51的径向布置加速通过并通过分离器室外壳11时，维持空气的离心分离速度，从而使所述载有碎屑的空气绕转以离心地分离，并且将颗粒碎屑推到分离器室11的外壁。剩余空气通过外过滤器组件20，并且被外过滤介质35清洁。同时，已经从碎屑分离器室34中的空气去除的碎屑进入碎屑捕集托盘27，在碎屑捕集托盘27处，其在碎屑捕集托盘27内绕转，直到在压力的作用下经由碎屑排出槽72强制排出。由于碎屑排出槽72与碎屑排出槽延伸部12中的一者对准，因此碎屑将然后通过相应碎屑排出槽延伸部12排出回到环境中。同时，仅清洁空气通过外过滤器组件20的中心，通过外过滤器清洁侧密封件22，并且最后通过清洁空气出口8离开。
(9) 有利效果
如上所述，所公开的空气过滤装置1和空气过滤方法的特征具有许多优点。空气过滤装置1内沿着纵向轴线X的线性空气流方向显著减少空气流限制，并且允许更多正加压空气从清洁空气出口8中推出，同时经由碎屑排出槽72和对准的碎屑排出槽延伸部12将已经从空气去除的碎屑强制排出回到环境中。此线性定向空气流产生最小空气流限制，从而允许由电机/风扇组件9产生的能量更高效地用于使大量空气流到附接所述装置的设备，同时通过空气过滤装置1的紧凑尺寸产生显著向心分离效率和压力，从而在具有有限空间的应用中允许高得多的空气流。此外，锥形分离器室外壳11中的线性空气流模式防止空气流湍流，从而减少空气流限制并提高分离器效率。空气沿着外过滤器组件20的长度吸入到外过滤器组件20中，并且按与绕转气载碎屑流到碎屑捕集托盘27相同的方向流到清洁空气出口8。
另外，分离器室外壳11的锥形结构在空气流朝向第二轴向端部移动时减小空气流路径，从而致使加压向心绕转的空气在分离器室外壳11内朝向清洁空气出口8加速。同时，锥形结构维持加压空气的离心分离速度，从而使载有碎屑的空气绕转以离心地分离颗粒碎屑并将颗粒碎屑推到分离器室11的内侧壁和碎屑捕集托盘27以经由碎屑排出槽72和对准的碎屑排出槽延伸部12排出到外部环境。
所公开的空气过滤装置1的另一优点是提供对准销38。由于对准销38穿过手柄30并从空气流转向器50延伸，因此对准销38有利地确保空气流动力头组件109与外过滤器组件20之间的正确对准。对准销38确保外过滤器组件20在分离器室外壳11中居中。
所公开的空气过滤装置1的又一优点是提供碎屑捕集托盘27。碎屑捕集托盘27包括在（并且嵌入）外过滤器清洁侧密封件22中，并且通过提供碎屑在通过碎屑排出槽72排出之前在其中绕转的空间（由内轴向面向的壁78和内周向壁79形成）而促进碎屑的去除。根据外过滤器组件20的旋转位置，碎屑排出槽72可以与碎屑排出槽延伸部12中的任一者对准。过滤器对准脊26与过滤器对准凹槽25的配合布置提供如下安全特征：其有利地确保碎屑排出槽72将务必与碎屑排出槽延伸部12中的一者对准，而不管外过滤器组件20的旋转位置如何。换句话说，过滤器对准脊26与过滤器对准凹槽25的配合布置防止外过滤器组件20在不使碎屑排出槽72与碎屑排出槽延伸部12中的一者对准的情况下安装在分离器室外壳11中。
此外，由于提供碎屑排出槽72和碎屑排出槽延伸部12，空气过滤装置1是不需要为了去除经分离的气载碎屑而在空气过滤器更换之间的维护的自清洁装置。相反，如上文详细描述，在空气过滤装置1内产生的加压向心绕转的空气确保碎屑通过碎屑排出槽延伸部12的去除。而且，由于碎屑捕集在碎屑捕集托盘27中，因此在过滤器维护期间，碎屑将不从空气过滤装置1中掉出。碎屑捕集托盘27还防止碎屑在去除外过滤器组件20时落入清洁空气出口8。
另外，FID（过滤器识别）读取器空气出口侧适配器83和过滤器识别环("FIR") 92的任选提供允许过滤器信息和性能数据的自动交换。这允许机器操作员知道例如过滤器零件号、性能特性和过滤器在操作期间的操作时间。FIR 92可以存储在过滤器的寿命内收集的数据。FID读取器空气出口侧适配器83在清洁空气侧上到分离器室外壳11的安装表面63的附接允许高效读取在清洁空气侧处嵌入外过滤器清洁侧密封件22中的FIR 92。
另外，提供在清洁空气出口8的内周向表面上的真空/压力端口13被有利地构造成接纳用于感测和读取清洁空气出口8处的空气流的压力的任选机械或电气压力/真空传感器。这促进监测用于根据需要改变通过空气过滤装置1的空气流的压力，并且随时间监测由外过滤器组件20引起的对空气流的限制。
空气过滤装置1还有利地实现各种可适应任选附件的附接。分离器室外壳11的安装表面63被构造成容纳排出端口适配器64、FID（过滤器识别）读取器空气出口侧适配器83和排出槽密封帽适配器93中的一者。这些适配器中的每一者提供不同优点，并且如上所述，所有适配器都容易附接到分离器室外壳11和从分离器室外壳11去除。排出端口适配器64有利地配合在锥形分离器室外壳11的空气出口侧上，从而允许碎屑排出槽延伸部12转换为圆形管状排出端口，用于车辆中的发动机罩下安装。如果在无自清洁特征的情况下使用分离器室外壳11，则排出槽密封帽适配器93有利地密封碎屑排出槽延伸部12。
所公开的空气过滤装置1的又一优点是提供任选的碎屑筛网100。碎屑筛网100有利地防止太大而无法通过空气过滤装置1的气载碎屑进入。这在垃圾填埋操作、农业、伐木和存在具有高浓度大的气载碎屑的环境的其他领域中特别有用。
此外，包括雨帽2、电机/风扇组件9和轮叶（百叶窗）组件10的可拆卸空气流动力头组件109允许适应不同机械和装备。例如，雨帽2是任选的，并且容易使用相同的紧固件3安装到电机/风扇组件9和轮叶组件10。
而且，在相当的空气流下，本公开内容的紧凑空气过滤装置1在物理尺寸和重量上显著小于相当的空气过滤预滤清装置。由于提供安装凸台6和多个碎屑排出槽延伸部12，空气过滤装置1也可以按允许维修和维护的任何取向安装。因此，空气过滤装置1向将此装置集成在设备上的OEM（原始装备制造商）设计者并且向售后市场安装者提供最大安装灵活性。
另外，提供轮叶组件10的被布置成接纳分离器室外壳11的安装突片16的锁定槽17有利地促进分离器室外壳11与空气流动力头组件109之间的简单扭转锁定式配合结构（lock-and-twist mating structure）。这又允许快速且高效空气过滤器滤筒更换。
另外，碎屑捕集托盘27具有碎屑排出槽72，碎屑排出槽72使用与分离器室外壳11的内侧上的四个过滤器对准凹槽25配合的四个过滤器对准脊26来选择分离器室外壳11的端部处的碎屑排出槽延伸部12中的哪一者将与碎屑排出槽72对准。这确保，不管外过滤器组件20的安装位置如何，气载碎屑都将从分离器室外壳11中排出。
此外，分离器室外壳11沿着纵向轴线X的方向从空气流入口57到清洁空气出口8是细长和锥形的。此结构允许空气沿线性方向流过分离器室外壳11并流入外过滤器组件20。此空气流模式减少湍流并最大化通过紧凑空气过滤装置1的空气流。此空气流模式还减少空气过滤装置1内的空气流限制，从而允许更多空气从清洁空气出口8中推出，并推入发动机或其上安装空气过滤装置1的设备。
上文已经描述本发明的示例性实施例。应注意，以上示例性实施例仅是本发明的示例，并且本发明并不限于详细说明的实施例。应理解，所属领域的技术人员将显而易见对本文中描述的实施例的各种改变和修改。可以在不背离本公开内容的精神和范围和不减少其预期优点的情况下作出此类改变和修改。因此，此类改变和修改旨在由本公开内容涵盖。

Claims (23)

1.一种空气过滤器组件，所述空气过滤器组件包括：
过滤介质；
固定到所述过滤介质的第一端的封闭端盖；
密封构件，所述密封构件固定到所述过滤介质的相对的第二端；
筛网组件，所述筛网组件固定到所述过滤介质的第一端和第二端之间的中心部分；以及
碎屑捕集托盘，所述碎屑捕集托盘具有用于将碎屑排出到周围环境的碎屑排出槽。
2.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述碎屑捕集托盘定位在所述过滤介质的第二端。
3.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述碎屑捕集托盘包括在所述碎屑捕集托盘上沿周向隔开的多个支撑突片，所述支撑突片被布置成支撑所述过滤介质和所述筛网组件，其中所述支撑突片相对于穿过空气过滤器组件中心的中心轴线在径向方向上径向向内突出超过所述过滤介质和所述筛网组件。
4.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，所述空气过滤器组件还包括：
过滤器识别设备，所述过滤器识别设备嵌入在所述密封构件中，所述过滤器识别设备包括圆形天线并且被配置为存储和传输与所述过滤器组件相关的数据。
5.根据权利要求4所述的空气过滤器组件，其中，
所述碎屑捕集托盘包括在所述碎屑捕集托盘上沿周向间隔开的多个支撑突片，所述支撑突片被布置成支撑所述过滤介质、所述筛网组件和所述过滤器识别设备，其中所述支撑突片相对于穿过所述空气过滤器组件的中心的中心轴线在径向方向上径向向内突出超过所述过滤介质、所述滤网组件和所述过滤器识别设备。
6.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述碎屑捕集托盘包括设置在碎屑捕集托盘的外周向表面上的多个过滤器对准脊。
7.根据权利要求6所述的空气过滤器组件，其中，
碎屑排出槽被定位成邻近所述过滤器对准脊中的一个。
8.根据权利要求6所述的空气过滤器组件，其中，
所述过滤器对准脊围绕所述碎屑捕集托盘的外周向表面以90度的间隔定位。
9.根据权利要求6所述的空气过滤器组件，其中，
多个过滤器对准脊包括四个过滤器对准脊。
10.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述碎屑捕集托盘与所述密封构件一体地形成。
11.根据权利要求3所述的空气过滤器组件，其中，
所述碎屑捕集托盘与所述密封构件一体地形成，使得所述支撑突片嵌入所述密封构件内。
12.根据权利要求5所述的空气过滤器组件，其中，
所述碎屑捕集托盘与所述密封构件一体地形成，使得所述支撑突片嵌入所述密封构件内。
13.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述筛网组件包括外筛网，所述外筛网围绕所述过滤介质的外表面定位。
14.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述筛网组件包括内筛网和外筛网，所述内筛网被定位在所述过滤介质内部，所述外筛网围绕所述过滤介质的外表面定位。
15.根据权利要求13所述的空气过滤器组件，其中，
所述外筛网具有第一外筛网半部和第二外筛网半部，所述第一外筛网半部和所述第二外筛网半部通过闩锁机构固定在一起。
16.根据权利要求15所述的空气过滤器组件，其中，
所述闩锁机构包括多个突出部和多个接纳槽，所述接纳槽被构造成接纳所述突出部以将所述第一外筛网半部和所述第二外筛网半部固定在一起。
17. 根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述封闭端盖包括从所述封闭端盖的背离所述过滤介质的表面突出的手柄，并且
第一定位孔被形成在所述手柄中。
18.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述密封构件由尿烷制成，且所述碎屑捕集托盘嵌入所述密封构件中。
19.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述过滤介质的第二端嵌入所述密封构件中。
20.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
利用胶水将所述端盖固定在所述过滤介质的第一端。
21.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述筛网组件由塑料制成。
22.根据权利要求1所述的空气过滤器组件，其中，
所述碎屑排出槽在(i)所述碎屑捕集托盘的面向所述筛网组件的内周向表面和(ii)所述碎屑捕集托盘的外周向表面之间延伸。
23.根据权利要求14所述的空气过滤器组件，所述空气过滤器组件还包括
定位在所述内筛网内部的另一过滤介质。
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