CN116983783B - 一种高效高压空气过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效高压空气过滤器，包括上壳体、进气滤芯组件、下壳体、凝聚滤芯组件、分离滤芯组件和排水阀组件，上壳体与下壳体之间通过螺纹连接固定，进气滤芯组件的上端与上壳体连接，进气滤芯组件包括滤芯、离心叶片、刮污组件、永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ和环形永磁体Ⅰ，环形永磁体Ⅰ固定在滤芯的上端，离心叶片套在环形永磁体Ⅰ的外侧，且永磁体Ⅰ固定在离心叶片的内侧，刮污组件安装在滤芯的外侧，永磁体Ⅱ固定在刮污组件的上端，永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ之间通过磁力连接；该结构能够滤除高压气体中的粉尘、固体机械杂质及水蒸汽，以增加气动系统的可靠性，有效解决了高压气动执行系统在工作中控制元件和执行元件内部锈蚀、卡滞问题。

Description

一种高效高压空气过滤器

技术领域

本发明涉及航空航天高压空气过滤技术领域，具体为一种高效高压空气过滤器。

背景技术

目前，国内的航空航天高压气动执行系统中，在某些工况逐渐取代液压执行系统，高压气动执行系统具备动作迅速、工作环境适应性好的优点；但高压气动执行系统由于工作压力高，气源中的水蒸汽液化露点温度低，通常常温下容易液化，液化后的水分极易使气动控制元件各种控制阀、执行元件发生腐蚀、卡滞等故障，进而影响到气动执行系统的可靠性；当前国内常规空气过滤器工作压力低、滤水效率低，只能对空气中的固体杂质和大直径水滴进行过滤，无法对空气中的细微水滴进行过滤，空气中的未过滤的细微水滴进入系统下游控制元件或执行元件处时，会引发内部精密元件锈蚀、卡滞，影响系统工作安全；为此需要一种高效空气过滤器对高压气体进行过滤。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种高效高压空气过滤器，该结构能够滤除高压气体中的粉尘、固体机械杂质及水蒸汽，以增加气动系统的可靠性，降低气动系统维修次数，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效高压空气过滤器，包括上壳体、进气滤芯组件、下壳体、凝聚滤芯组件、分离滤芯组件和排水阀组件，所述上壳体与下壳体之间通过螺纹连接固定，进气滤芯组件的上端与上壳体连接，进气滤芯组件包括滤芯、离心叶片、刮污组件、永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ和环形永磁体Ⅰ，环形永磁体Ⅰ固定在滤芯的上端，离心叶片套在环形永磁体Ⅰ的外侧，且永磁体Ⅰ固定在离心叶片的内侧，刮污组件安装在滤芯的外侧，永磁体Ⅱ固定在刮污组件的上端，永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ之间通过磁力连接，上壳体上开设有出口通道和进口通道，凝聚滤芯组件设置在进气滤芯组件的内侧，凝聚滤芯组件的上端与出口通道连接，且分离滤芯组件设置在凝聚滤芯组件与出口通道之间，所述排水阀组件安装在下壳体的下端中心。

进一步的，所述滤芯包括分离滤网一、底座和上座，分离滤网一焊接固定在底座与上座之间，分离滤网一由不锈钢网烧结而成，底座上设置有挡水板，挡水板与下壳体接触部位沿圆周加工有半圆小孔，底座与下壳体底腔之间设置有支撑环，支撑环下端沿圆周方向开设有孔。

进一步的，所述凝聚滤芯组件包括上端盖、凝聚滤层、聚结滤网、下端盖、排水棉和集水槽，所述聚结滤网设置在上端盖与下端盖之间，凝聚滤层设置在聚结滤网的外层，排水棉设置在凝聚滤层与下端盖之间，所述集水槽焊接在下端盖上，下端盖卡在底座的内侧凸环上，且下端盖与底座之间设置有密封垫。

进一步的，所述凝聚滤层依次由不锈钢网、无纺布、粗纤维滤纸、精纤维滤纸、PP棉Ⅰ、亲水滤膜、PP棉Ⅱ、疏水滤膜、PP棉Ⅲ和表面喷涂疏水材料不锈钢网滤材进行折波纹制成。

进一步的，所述分离滤芯组件安装在出口通道下端口中，且出口通道下端口螺纹连接有过渡安装件，过渡安装件用于压紧分离滤芯组件，所述凝聚滤芯组件的上端插入至过渡安装件中，且凝聚滤芯组件的上端与过渡安装件的内壁之间设置有密封圈Ⅰ。

进一步的，所述分离滤芯组件包括烧结滤块和分离滤网二，分离滤网二设置在烧结滤块的下表面，分离滤网二由表面喷涂疏水材料的不锈钢网折波纹制成，烧结滤块为金属粉末烧结滤块。

进一步的，上壳体的出口通道处设置有出口管接头，上壳体的进口通道处设置有进口管接头。

进一步的，刮污组件包括刮污环和刮污板，刮污环上下设置为三个，刮污环之间设置有刮污板，刮污板沿刮污环的圆周方向设置。

进一步的，排水阀组件包括活门、密封圈Ⅱ、圆柱永磁体、环形永磁体Ⅱ和活门座，活门座的上端中心孔内设置有活门，活门上设置有圆柱永磁体，环形永磁体Ⅱ设置在活门座的中心孔内，所述活门座通过螺纹的方式与下壳体连接，且活门座与下壳体连接处设置有密封圈Ⅱ。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该结构能够滤除高压气体中的粉尘、固体机械杂质及水蒸汽，以增加气动系统的可靠性，降低气动系统维修次数，有效解决了高压气动执行系统在工作中控制元件和执行元件内部锈蚀、卡滞问题。

2、本技术方案在具备过滤气体功能的条件下，使过滤器对固体杂质、水蒸汽具备较高的过滤效率，同时离心叶片、污物刮除、过滤液排出结构，在提升过滤效率的同时延长过滤器使用寿命，减小气动系统的维护费用，本过滤器对高压气动系统过滤效果最佳，尤其是对固体杂质、水蒸汽较多的气体，比普通过滤器具有更长的使用寿命和过滤效率。

3、该结构设计巧妙，布局新颖，高速气在推动离心叶片旋转时，离心叶片也推动刮污组件克服摩擦力跟随其旋转，将分离滤网表面的固体杂质和液化水滴清除，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明进气滤芯组件结构示意图；

图3为本发明进离心叶片结构示意图；

图4为本发明刮污板结构示意图；

图5为本发明凝聚滤芯组件结构示意图；

图6为本发明分离滤芯组件结构示意图；

图7为本发明排水阀组件结构示意图；

图8为本发明挡水板结构示意图；

图9为本发明过滤流程系统框图。

图中：1上壳体、2进口管接头、3进气滤芯组件、4下壳体、5排水阀组件、6凝聚滤芯组件、7分离滤芯组件、8出口管接头、9离心叶片、10永磁体Ⅰ、11刮污组件、12底座、13挡水板、14分离滤网一、15上座、16永磁体Ⅱ、17环形永磁体Ⅰ、18密封圈Ⅰ、19上端盖、20凝聚滤层、21聚结滤网、22下端盖、23排水棉、24集水槽、25烧结滤块、26分离滤网二、27活门、28密封圈Ⅱ、29圆柱永磁体、30环形永磁体Ⅱ、31活门座、32出口通道、33进口通道、34刮污环、35刮污板、36半圆小孔、37支撑环、38过渡安装件。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种高效高压空气过滤器，包括上壳体1、进气滤芯组件3、下壳体4、凝聚滤芯组件6、分离滤芯组件7和排水阀组件5，上壳体1与下壳体4之间通过螺纹连接固定，且上壳体1与下壳体4之间的密封是通过密封垫进行密封，进气滤芯组件3的上端与上壳体1连接，进气滤芯组件3包括滤芯、离心叶片9、刮污组件11、永磁体Ⅰ10、永磁体Ⅱ16和环形永磁体Ⅰ17，环形永磁体Ⅰ17固定在滤芯的上端，离心叶片9套在环形永磁体Ⅰ17的外侧，且永磁体Ⅰ10固定在离心叶片9的内侧，离心叶片9与永磁体Ⅰ10之间的连接固定是通过胶液粘接在一起，离心叶片9与永磁体Ⅰ10因磁力作用形成磁力轴承，使离心叶片9绕上壳体1中轴线旋转，刮污组件11安装在滤芯的外侧，刮污组件11包括刮污环34和刮污板35，刮污环34上下设置为三个，刮污环34之间设置有刮污板35，刮污板35沿刮污环34的圆周方向设置，永磁体Ⅱ16固定在刮污组件11的上端，且之间通过胶液粘接在一起，永磁体Ⅰ10、永磁体Ⅱ16之间通过磁力连接，当离心叶片9旋转时，在磁力作用下刮污组件11将克服摩擦力跟随其旋转，刮污组件11旋转时会将分离滤网一14表面的固体杂质和液化水滴清除，增加滤芯使用寿命，上壳体1上开设有出口通道32和进口通道33，上壳体1的出口通道32处设置有出口管接头8，上壳体1的进口通道33处设置有进口管接头2，凝聚滤芯组件6设置在进气滤芯组件3的内侧，凝聚滤芯组件6的上端与出口通道32连接，且分离滤芯组件7设置在凝聚滤芯组件6与出口通道32之间，排水阀组件5安装在下壳体4的下端中心。

滤芯包括分离滤网一14、底座12和上座15，分离滤网一14焊接固定在底座12与上座15之间，分离滤网一14由不锈钢网烧结而成，底座12上设置有挡水板13，挡水板13与下壳体4接触部位沿圆周加工有半圆小孔36，凝聚的水珠沿壳体内腔经挡水板最终汇集到下壳体4底腔，底座12与下壳体4底腔之间设置有支撑环37，支撑环37下端沿圆周方向开设有孔。

凝聚滤芯组件6包括上端盖19、凝聚滤层20、聚结滤网21、下端盖22、排水棉23和集水槽24，聚结滤网21设置在上端盖19与下端盖22之间，凝聚滤层20设置在聚结滤网21的外层，聚结滤网21为凝聚滤层20提供支撑，排水棉23设置在凝聚滤层20与下端盖22之间，集水槽24焊接在下端盖22上，集水槽24的下端开设有排水孔，用于水滴落到下壳体4底腔中，下端盖22卡在底座12的内侧凸环上，下端盖22上开设有小孔,且下端盖22与底座12之间设置有密封垫。

凝聚滤层20依次由不锈钢网、无纺布、粗纤维滤纸、精纤维滤纸、PP棉Ⅰ、亲水滤膜、PP棉Ⅱ、疏水滤膜、PP棉Ⅲ和表面喷涂疏水材料不锈钢网滤材进行折波纹制成，粗纤维滤纸、精纤维滤纸组合成梯度过滤层可以提升其纳污能力，进而增加使用寿命，固体杂质被粗纤维滤纸、精纤维滤纸吸附过滤，玻璃纤维具有较好的疏水性，高压气体中的水分经纤维滤纸过滤时较小直径的水珠将不断凝聚成大水珠，被亲水滤膜过滤时在亲水滤膜表汇集后被亲水滤膜前的PP棉通过毛细作用将水滴输送到滤芯底部的排水棉处，随着水滴的不断聚集，受重力作用，水滴将通过下端盖的小孔滴落到集水槽内，完成水汽和固体杂质过滤功能。

分离滤芯组件7安装在出口通道32下端口中，且出口通道32下端口螺纹连接有过渡安装件38，过渡安装件38用于压紧分离滤芯组件7，凝聚滤芯组件6的上端插入至过渡安装件38中，且凝聚滤芯组件6的上端与过渡安装件38的内壁之间设置有密封圈Ⅰ18。

分离滤芯组件7包括烧结滤块25和分离滤网二26，分离滤网二26设置在烧结滤块25的下表面，分离滤网二26由表面喷涂疏水材料的不锈钢网折波纹制成，烧结滤块25为金属粉末烧结滤块，过滤后的高压气体通过分离滤网时，高压气体中残存的水汽被分离滤网二26过滤，并在其表面凝聚、滴落，滴落的水滴经聚结滤网21、凝聚滤层20、排水棉23、集水槽24流入下壳体4底腔中，烧结滤块对分离滤网二26起支撑保护作用。

排水阀组件5包括活门27、密封圈Ⅱ28、圆柱永磁体29、环形永磁体Ⅱ30和活门座31，活门座31的上端中心孔内设置有活门27，活门27上设置有圆柱永磁体29，活门27、圆柱永磁体29之间的连接固定是通过胶液粘接在一起，环形永磁体Ⅱ30设置在活门座31的中心孔内，活门座31、环形永磁体Ⅱ30之间的连接固定是通过胶液粘接在一起，活门座31通过螺纹的方式与下壳体4连接，且活门座31与下壳体4连接处设置有密封圈Ⅱ28，活门座31为活门27、密封圈Ⅱ28、圆柱永磁体29、环形永磁体Ⅱ30提供安装支撑。

正常工作时，如附图9所示，高压空气由右侧的进口管接头2经进口通道33进入过滤器内，高速气体推动离心叶片9高速旋转，在离心力作用下大颗粒固体杂质及水滴沿离心叶片9飞落到下壳体4内腔，不断凝聚的水珠沿壳体内腔经挡水板13最终汇集到下壳体4底腔，高速气在推动离心叶片9旋转时，离心叶片9也推动刮污组件11缓慢旋转，将分离滤网一14表面的固体杂质及水珠刮落，分离滤网一14由不锈钢网烧结而成，由于金属表面具有良好的亲水性，高压空气中的水蒸汽在通过分离滤网一14时，较大直径的水珠和固体杂质将被滤网拦截，较小直径的水珠和固体杂质将通过分离滤网一14流到凝聚滤芯组件6处；凝聚滤层20依次由不锈钢网、无纺布、粗纤维滤纸、精纤维滤纸、PP棉Ⅰ、亲水滤膜、PP棉Ⅱ、疏水滤膜、PP棉Ⅲ、表面喷涂疏水材料不锈钢网等滤材进行折波纹制成，粗纤维滤纸、精纤维滤纸组合成梯度过滤层可以提升其纳污能力，进而增加使用寿命，固体杂质被粗纤维滤纸、精纤维滤纸吸附过滤，玻璃纤维具有较好的疏水性，高压气体中的水分经纤维滤纸过滤时较小直径的水珠将不断凝聚成大水珠，被亲水滤膜过滤时在亲水滤膜表汇集后被亲水滤膜前的PP棉Ⅰ通过毛细作用将水滴输送到滤芯底部的排水棉23处，随着水滴的不断聚集，受重力作用，水滴将通过下端盖22的小孔滴落到集水槽24内，随着集水槽24内过滤水液面的升高，在压力差作用下，过滤水将从集水槽24上的排水孔滴落到下壳体4底腔中，未被亲水滤膜过滤的水珠将继续通过PP棉Ⅱ、疏水滤膜，当经过疏水滤膜后，水珠被其过滤，在表面凝聚，经PP棉Ⅲ、排水棉23、集水槽24到达下壳体4底腔中，聚结滤网21为不锈钢烧结滤网，其对凝聚滤层20起到支撑保护作用；过滤后的高压气体通过分离滤网二26时，高压气体中残存的水汽被分离滤网二26过滤，并在其表面凝聚、滴落，滴落的水滴流入下壳体4底腔中，过滤后的气体经过烧结滤块25和出口通道32，然后经过出口管接头8排出。

当系统卸压后，活门27在磁力作用下向上移动，排水阀组件5打开，下壳体4底腔中的水经活门座31排出过滤器，完成排水功能，当系统压力升高时，活门27在压差下克服磁力向下移动，排水阀组件5关闭，此时过滤进行正常的过滤功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (6)

1.一种高效高压空气过滤器，包括上壳体（1）、进气滤芯组件（3）、下壳体（4）、凝聚滤芯组件（6）、分离滤芯组件（7）和排水阀组件（5），其特征在于：所述上壳体（1）与下壳体（4）之间通过螺纹连接固定，进气滤芯组件（3）的上端与上壳体（1）连接，进气滤芯组件（3）包括滤芯、离心叶片（9）、刮污组件（11）、永磁体Ⅰ（10）、永磁体Ⅱ（16）和环形永磁体Ⅰ（17），环形永磁体Ⅰ（17）固定在滤芯的上端，离心叶片（9）套在环形永磁体Ⅰ（17）的外侧，且永磁体Ⅰ（10）固定在离心叶片（9）的内侧，刮污组件（11）安装在滤芯的外侧，永磁体Ⅱ（16）固定在刮污组件（11）的上端，永磁体Ⅰ（10）、永磁体Ⅱ（16）之间通过磁力连接，上壳体（1）上开设有出口通道（32）和进口通道（33），凝聚滤芯组件（6）设置在进气滤芯组件（3）的内侧，凝聚滤芯组件（6）的上端与出口通道（32）连接，且分离滤芯组件（7）设置在凝聚滤芯组件（6）与出口通道（32）之间，所述排水阀组件（5）安装在下壳体（4）的下端中心，所述滤芯包括分离滤网一（14）、底座（12）和上座（15），分离滤网一（14）焊接固定在底座（12）与上座（15）之间，分离滤网一（14）由不锈钢网烧结而成，底座（12）上设置有挡水板（13），挡水板（13）与下壳体（4）接触部位沿圆周加工有半圆小孔（36），底座（12）与下壳体（4）底腔之间设置有支撑环（37），支撑环（37）下端沿圆周方向开设有孔，所述凝聚滤芯组件（6）包括上端盖（19）、凝聚滤层（20）、聚结滤网（21）、下端盖（22）、排水棉（23）和集水槽（24），所述聚结滤网（21）设置在上端盖（19）与下端盖（22）之间，凝聚滤层（20）设置在聚结滤网（21）的外层，排水棉（23）设置在凝聚滤层（20）与下端盖（22）之间，所述集水槽（24）焊接在下端盖（22）上，下端盖（22）卡在底座（12）的内侧凸环上，且下端盖（22）与底座（12）之间设置有密封垫，所述凝聚滤层（20）依次由不锈钢网、无纺布、粗纤维滤纸、精纤维滤纸、PP棉Ⅰ、亲水滤膜、PP棉Ⅱ、疏水滤膜、PP棉Ⅲ和表面喷涂疏水材料不锈钢网滤材进行折波纹制成。

2.根据权利要求1所述的一种高效高压空气过滤器，其特征在于：所述分离滤芯组件（7）安装在出口通道（32）下端口中，且出口通道（32）下端口螺纹连接有过渡安装件（38），过渡安装件（38）用于压紧分离滤芯组件（7），所述凝聚滤芯组件（6）的上端插入至过渡安装件（38）中，且凝聚滤芯组件（6）的上端与过渡安装件（38）的内壁之间设置有密封圈Ⅰ（18）。

3.根据权利要求1所述的一种高效高压空气过滤器，其特征在于：所述分离滤芯组件（7）包括烧结滤块（25）和分离滤网二（26），分离滤网二（26）设置在烧结滤块（25）的下表面，分离滤网二（26）由表面喷涂疏水材料的不锈钢网折波纹制成，烧结滤块（25）为金属粉末烧结滤块。

4.根据权利要求1所述的一种高效高压空气过滤器，其特征在于：上壳体（1）的出口通道（32）处设置有出口管接头（8），上壳体（1）的进口通道（33）处设置有进口管接头（2）。

5.根据权利要求1所述的一种高效高压空气过滤器，其特征在于：刮污组件（11）包括刮污环（34）和刮污板（35），刮污环（34）上下设置为三个，刮污环（34）之间设置有刮污板（35），刮污板（35）沿刮污环（34）的圆周方向设置。

6.根据权利要求1所述的一种高效高压空气过滤器，其特征在于：排水阀组件（5）包括活门（27）、密封圈Ⅱ（28）、圆柱永磁体（29）、环形永磁体Ⅱ（30）和活门座（31），活门座（31）的上端中心孔内设置有活门（27），活门（27）上设置有圆柱永磁体（29），环形永磁体Ⅱ（30）设置在活门座（31）的中心孔内，所述活门座（31）通过螺纹的方式与下壳体（4）连接，且活门座（31）与下壳体（4）连接处设置有密封圈Ⅱ（28）。