CN1174516A - 逆向流动空气过滤装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种逆向流动的空气过滤装置。该装置包括一具有第一和第二端盖(23,24)的过滤元件(21),且第二端盖(24)具有一中心排放孔(96)。在第二端盖内表面(94)上的漏斗形状被用来引导水分到排放孔。该装置包括一壳体,使用时在该壳体内安装着过滤元件。在壳体里的一些特征有利于水分从过滤元件里排放出去,同时也防止影响过滤元件和壳体之间的密封。

Description

逆向流动空气过滤装置和方法
                   本发明的领域
本发明涉及一种逆向流动空气过滤装置。即，本发明与一种空气过滤装置有关，该装置中的过滤流动呈这样一种方向：空气过滤装置的“清洁”侧环绕其外侧，而空气过滤装置的“肮脏”侧沿着其内侧。本发明特别与这样一种空气过滤装置有关，该装置具有供收集在与空气过滤元件有关的内部里的水所用的排放系统。本发明还与用于该装置里的、诸如空气过滤元件之类的较佳零件的结构有关；并与包括使用该装置的方法有关。
                    本发明的技术背景
通常，空气过滤装置包括一壳体和一空气过滤元件。该壳体的结构可引导空气通过空气过滤元件，以便过滤。可使用各种几何形状的空气过滤壳体、空气过滤元件和有关的密封装置来达到这个目的。
一般来说，许多空气过滤装置包括圆柱形空气过滤元件。这种元件通常包括成圆柱形的、装有端盖的过滤介质。密封装置或者用于端盖上，或者与端盖连在一起，以便给壳体或空气过滤装置的其它部分提供适当的密封，并控制空气流动的方向。
逆向空气流动空气过滤装置通常是这样的，其中，空气在过滤之前被引导到空气过滤元件的内部，而当空气从内部到外部经过空气过滤元件时，它被过滤。如果空气过滤元件是圆柱形的，这意味着，在过滤过程中，未过滤的空气被引导进入该圆柱体的内部，然后经过过滤介质到达外部。然后，被引导进入空气过滤元件的空气所携带的物质遗留在圆柱形过滤介质的内部。
作为例子，假定具有圆柱形空气过滤元件的逆向流动空气过滤装置用于一种公路运货车上。被引导进入圆柱形元件内部的空气可能包括灰尘、树叶、较大的颗粒、甚至携带在里面的水份。过一定时间后，这些东西将遗留在空气过滤元件的内部。如果在空气过滤元件内的水足够多时，单独的或携带着悬浮的微粒或盐分的水可能渗入过滤介质。这可能损坏发动机零件。因此，最好能提供一种从过滤元件里排出水的装置。
在这些装置里，过滤元件在使用时是这样取向的，使圆柱形空气过滤元件的纵轴线基本上是垂直的，并使用包括在一个端盖上的排放孔的排放装置。通常，它们已包括在一端盖上的偏置的(不在中心位置上的)孔，除非空气过滤元件几乎完全垂直取向，排放总是不够的。此外，在该装置中，当打开装置并卸下元件时，碎屑有时候可能聚集在壳体内表面上；除非在将该元件重新安装进壳体前彻底地清洗壳体，这些碎屑可能干扰在重要位置上获得良好的密封。
                  本发明的简要说明
提供一种按照本发明的空气过滤装置。该空气过滤装置包括一壳体和一过滤元件，该过滤元件具有相对的第一端盖和第二端盖，过滤介质和一敞口的过滤元件内部。第一端盖具有一进气口，以便空气进入该装置进行过滤。第二端盖具有一中心排放孔和一内表面，该内表面被制成和安装成能将聚集在第二端盖内表面上的水份汇集到中心排放孔，并从过滤元件向外排出。中心排放孔较佳的是位于第二端盖的中心，且空气过滤元件的纵向轴线通过其中。空气过滤装置还包括一空气流动引导结构，它被制成和安装成可引导空气流动进入壳体，进入敞口的过滤元件内部，经过过滤介质以进行过滤，然后从壳体向外流出，成为过滤空气。该空气流动引导结构一般包括壳体、密封件和过滤元件的各种特征。
较佳的是，第二端盖的内表面是圆形的。在某些实施例里，它包括若干径向方向的、终止于中心排放孔的凹槽。使用该凹槽可有助于在使用时汇集和引导聚集在空气过滤元件内表面上的水份。
在某些较佳的装置里，第二端盖包括一外侧的、环形的可压缩部分，而壳体包括一环形的密封表面，当组装空气过滤装置以供使用时，第二端盖外侧环形可压缩部分抵顶着该密封表面而被密封。这种密封在这里被称为周边或环形径向密封，它环绕着第二端盖。即，在这里，术语“环形”涉及环绕着该端盖外侧的一密封部分，该端盖外侧在径向压缩下密封。
在一较佳实施例里，壳体包括一具有一中心(最好是凹陷的)盘和一环绕着该凹陷的中心盘的密封凸脊的底板。中心盘上设有一排放孔，使收集在盘里的水能从壳体内排出。在这种装置里，较佳的是，将第二端盖制成和安装成当将空气过滤元件安装在壳体里时能与底板上的密封凸脊形成第二密封。与密封凸脊结合的较佳方式是在第二端盖的外表面形成相配合的“凹槽”。
第二端盖的外表面较佳的是具有一外边缘或凸出部分；而且，第二端盖外表面在外边缘和与底板上的密封凸脊结合的凹槽之间的延伸部分上是凹陷的。这样，在一较佳的方式里，在过滤元件第二端盖和壳体底板之间、并在底板的密封凸脊和底板的外周边之间的区域内出现一个间隙和空间。在该位置上的空间可容纳可能聚集在壳体里的碎屑，从而不会影响第二端盖和壳体之间的密封。沿着端盖的环形部分设置密封、并将其作为径向密封而不是作为端部或轴向密封对这种装置是有利的。
第二端盖外表面较佳的是被制成一漏斗形，且在第二端盖的外边缘和端盖与底板上的密封凸脊结合部分之间的延伸部分区域内，具有至少约1°的倾斜角，较佳的是1°-3°的倾斜角。
在较佳的装置里，在底板的、凹陷的盘上的排放孔上安装一抽气阀。它能提供一较佳的、可控制的该系统里的水的排放。
在一较佳的实施例里，利用柔性聚合材料来制造第一和第二端盖。较佳的是，各聚合材料制的端盖包括聚氨酯。就端盖来说，具有每立方英尺约14-22磅(最好是18.4磅)“模制”密度的聚氨酯泡沫材料将是较佳的。在有些实施例里，两端盖可使用相同的材料。
在较佳的结构里，在壳体里设置一进气管，它被制成可与过滤元件的第一端盖形成径向密封。
在一替换的实施例里，提供一用金属板端盖作第二端盖的装置。该装置较佳的是利用一在组装空气过滤装置时在第二端盖和底板之间被轴向压缩的第一密封垫圈而被轴向密封。也可在该装置上、在第二端盖一选定部位和壳体底板之间安装一第二垫圈。
按照本发明，提供一较佳的过滤元件。该较佳的过滤元件包括一圆柱形延伸的过滤介质。该过滤介质(例如)可以是一打褶的纸过滤介质。较佳的是，提供一内支承衬套和一外支承衬套作为过滤介质的圆柱形延伸部分。该装置较佳的是具有第一和第二端盖，第一端盖具有一进气口。第二端盖较佳的是具有一中心排放孔和一内表面，该内表面被制成和安装成可将聚集在该表面上的水份汇集于中心排放孔。中心排放孔较佳的是位于端盖的近中心位置上，并在过滤介质圆柱形延伸部分的纵向轴线上。第二端盖内表面的一种较佳形状是漏斗形。在有些实施例里，第二端盖内表面包括若干径向方向的凹槽，它们终止于中心排放孔。
较佳的空气过滤元件的其它特征包括：一在第二端盖外表面上的环形密封凹槽；在该端盖外表面的外边缘和该环形凹槽之间的一凹陷。此外，最好有一可压缩区域，它可提供一沿第二端盖环形部分的径向密封。
按照本发明，提供一种使用逆向流动空气过滤装置的方法。通常，该方法包括收集在过滤元件内的水份，并通过将该水份汇集到中心孔，而使该水份经过中心孔从过滤元件中排出。
                    附图的简要说明
图1是按照本发明的一种空气过滤装置的侧视图。
图2是图1所示装置的俯视图。
图3是图1所示装置的部件分解图。
图4是图1所示装置一部分的、放大的剖视图，它沿图1中的4-4线剖开。
图5是图1所示装置一部分的剖视图，它沿图1中的5-5线剖开。
图6是图5所示装置一部分的分解图。
图7是图6所示装置一部分的俯视图。
图8是图1-7所示装置的一替换实施例的局部剖视图。
                    本发明的详细说明
参看图1，标号1总的表示按照本发明的一空气过滤装置。图1是该空气过滤装置1的侧视图。在该图中，一般地表示了壳体2。壳体2包括一进气结构3和一过滤元件容器或容器罐4。容器罐4包括排气管7。使用时，要过滤的空气经过进气结构3，并被引导进入容器罐4内部。在容器罐4内，空气被引导通过一过滤元件(图1中看不到)。经过过滤元件过滤后，空气向外流动通过排气管7，并被引导到发动机的进气管(未画出)。这里，术语“空气流动引导结构”一般被用来指一种空气过滤装置的某些部件，它能以较佳的方式或沿一条较佳的路径引导空气流动。该术语还可以指这些部件的变型，而且一般是指壳体和过滤元件的内部结构，以及各种密封结构。
仍参看图1，进气结构3安装在容器罐4之上，并由螺栓8和螺母9予以固定。通过拧下螺栓8、并使进气结构3与容器罐4分离，可进入容器罐4的内部和安装在该内部的过滤元件。
就图示的具体结构来说，进气结构3包括一上圆顶盖12，多孔进气滤网13和进气管14(进气管在图1中看不到，但在图4中以剖面形式表示)。
仍参看图1，容器罐4包括一图1中看不到、但在图5中以标号18表示的排放孔。该排放孔被一抽气阀19覆盖。抽气阀19(例如)可以是美国专利第3,429,108号所描述的，它描述的内容将在这里被参考引用。通常，排放孔18位于容器罐4的一部分上，在组装组件1时，它将位于组件1的底部。这样，在使用时，水将被收集在孔18附近，并由此排放出去。从下面进一步的描述中可较容易地理解这种情况，而下面将描述空气过滤组件1的内部细节。
参看图2，空气过滤组件1包括四组将进气结构3固定在过滤元件容器罐4上的螺栓8和螺母9。根据具体使用情况，所使用的螺栓和螺母的数量是可以改变的，这是按照本发明结构的一个优点，这样，外径如约15英寸大的过滤组件利用如约3到5个少量的螺栓就可予以可靠地固定。从下面进一步的描述中将显示它的有益功能。
图3表示了空气过滤组件1的部件分解图。在图3中，空气过滤组件1中的进气结构3与过滤元件容器罐4分离，而空气过滤元件21从容器罐4上卸下。就所示的具体装置来说，空气过滤元件21一般呈圆柱形。元件21包括第一端盖23和第二端盖24；过滤介质25；内支承件26(图4)；以及外支承件27。就所示的具体实施例来说，过滤介质25包括打褶的纸结构30。通常，打褶的纸结构30包括一由打褶的纸形成的圆柱体31，而该打褶的纸带有沿纵向方向延伸的、且一般与元件21的中心轴线平行的许多凹槽。可以理解，其它的过滤介质结构也可以使用。通常，过滤介质25在端盖23和24之间延伸。就所示的组件1来说，端盖23和24包括下面将介绍的聚合材料，而过滤介质25的相对的端部装入其中。
图4表示了空气过滤组件1的局部剖视图。在图4中，显示了进气结构3和与其相关的空气过滤组件1的一部分。
通常，过滤介质25位于内支承件26和外支承件27之间。各支承件一般包括一由多孔金属板或钢板网制成的管状或圆柱形的延长部分，它的相对两端也分别装入端盖23和24中。
通常，端盖23打开，而端盖24关闭。即，端盖23包括一大的进气孔28(图4)，一般引导要过滤的空气进入过滤元件内部35。另一方面，端盖24一般是关闭的，但如下面所述，一排放孔延伸通过它。
仍参看图4，可看到进气结构3包括进气管14。组装时，进气管14延伸进入在端盖23上的孔28。至少在这种结构里，端盖23较佳的是由柔性的可压缩的材料制成。当进气管14未插入孔28时，至少孔28处于未压缩状态的一部分将具有一内径，该内径略小于进气管14上的部分39、即在组装组件1时进气管14与端盖23啮合的部分的外径。这样，当进气管14插入孔28时，在区域40处的端盖材料将被压缩。由此，在区域41处形成密封。这种密封(例如)将结合美国专利B2 4,720,292号中的空气过滤组件来描述，而该专利公布的内容将在这里被参考引用。可以看到，美国专利4,720,292号中的装置当然不必须是一个逆向流动装置；然而，有关密封形成的原理基本是相同的。这种密封有时叫做“径向”或“径向型”密封，这是因为保持密封的力是沿着环绕着管子和元件的中心轴线33(图3)的径向方向，而不是与该中心轴线同轴线的。就图1-7所示的具体装置来说，在区域40处的材料在进气管14和内支承件26之间被压缩，并抵顶着它们；即，内支承件26足够深地进入端盖23内，使它的一部分位于压缩区域40内，以便提供支承。这样，形成良好的密封。在区域41内的孔28的形状较佳的是一带肋的或阶梯形的漏斗(或锥形)，以有助于啮合。这种带肋的装置如美国专利5,238,474号所示，这里将被参考引用。在美国专利4,720,292号里，显示了一种类似锥形的、但不带肋的表面。较佳的是，从大致等于进气管外径的直径范围平均使用约三个阶梯，而最小直径肋(即，最大压缩区域)的总压缩量约是21.4％(20％±3％)。各阶梯的尺寸部分地取决于进气管的直径。通常，对于用作具有175-200mm外径的进气管的元件来说，将使用具有2.7mm总压缩量(或对于任任意位置来说是1.35mm，因为任意的压缩量是总压缩量的一半)的最小肋。
然后，从图1-7所示的装置可以看到，密封41可防止通过进气管14进入过滤元件内部35的空气绕过过滤介质25进入过滤空气压力通风系统44。通常，容器罐4的各个部分互相配合作为引导空气流动的空气流动引导结构：使空气进入壳体，进入过滤元件内部，通过过滤介质，以及流出壳体。
未过滤的空气可能进入过滤空气压力通风系统44的另一可能渗漏处在进气结构3与过滤元件容器罐4的结合处。这个区域一般位于标号50处；即，利用螺栓8将进气结构3固定在过滤元件容器罐4处。在区域50处，进气结构3上设有向外延伸的凸缘52；而容器罐4上设有向外延伸的凸缘53。密封环54安装在环绕着容器罐4、并在凸缘52和53之间的延伸部分上，并位于螺栓8和过滤元件21之间的一位置处。当拧紧螺栓8时，密封环54将在凸缘52和53之间、即在进气结构3和过滤元件容器罐4之间的位置处被压缩，以提供密封。由此，阻止空气通过容器罐4和进气结构3之间的通道进入压力通风系统44。密封环54可是一般的O形垫圈。
现在，请参看图5，它是显示组件1远离进气结构3一端的“底部端”或“另一端”的剖视图。在图5中，标号60一般表示容器罐壁61的一端部。一容器罐4的盖板或底板63安装在端部60内。底板63以较佳的方式制成，以具有有益特征。
就所示的具体实施例来说，底板63是圆形的，以对应在端部60处的容器罐壁61的横截面形状。就所示的具体实施例来说，底板63被制成环绕中心轴线33成径向对称。底板63包括(例如通过焊接)与端部60连接的端部凸缘65。
从凸缘65向内至中心66，较佳的底板63的特征如下所述：提供一环形的密封表面67；一弯曲处或转角68；一端部表面69；一第二密封弯曲处或凸脊70；以及一中心盘71。在盘71的中心66处，设有排放孔18。
较佳地制成图1-7所示的装置，这样，使用时，盘71位于最低处或凹陷处，从而使水在重力作用下进入盘71。当水进入盘71，将通过排放孔18自空气过滤组件1内向外排放出去。这里所述的具体特征提供了在组件1内收集碎屑并通过孔18排放收集的水份的较佳方式。
仍参看图5，过滤元件21包括在其上的端盖24。端盖24是用适当的材料和适当的尺寸制造的，这样，在将其推入并抵顶住底板63时，端盖24的外侧环形表面75以密封方式与底板63的表面67贴合。即，在区域77内形成一沿周边环绕着端盖24的环形密封76。以一般平行于轴线33延伸的圆柱形结构提供表面67是有益的。该密封可防止未过滤的空气进入过滤空气压力通风系统44。由于环形密封76，在过滤元件21和底板63之间的任何部位不再需要防止空气流动的密封件。然而，在端盖24和底板63之间提供一下面将描述的第二密封80。提供第二密封通常是防止碎屑或水流入在元件21和底板63之间的区域81，而不是防止在它们之间的空气流动。这样，由于密封76应具有足够经受最高约40英寸水柱压力差的形状，第二密封80一般如能在最高约2英寸(或通常最高仅约2-4英寸)水柱压力差下维持就足够了。
仍参看图5，端盖24包括一环形的凹槽或凹陷85。凹槽85的大小和形状使其能接纳并与凸脊70密封结合。凹槽85相对凸脊70的尺寸应该这样：当元件21受力抵顶住底板63时，凸脊70被推入凹槽85内而形成一密封，从而能够维持一最高约2-4英寸水柱压力差。通过在由适当柔性的、可压缩的聚合材料制成的端盖24上形成相关的区域86，并使刚性的凸脊70可受力压入该区域且互相结合，就可方便地实现上述情况。
参看图5和6，可以看到，在所示的较佳实施例里，端盖24的表面90从外边缘91至区域92呈凹陷状，这样，当将过滤元件21安装在容器罐4里时，在表面90和端部表面69之间形成一空间。凹陷的深浅可根据装置的大小改变。通常，从边缘91到区域92的倾斜角在约1到3度的范围内就足够了。
该倾斜的优点从下面的进一步描述中可看到。通常，表面90和端部表面69之间的空间可以确保不会干扰环形的、径向的密封的方便形成。
仍参看图5和6，当组件1呈图5或6所示取向时，端盖24的内表面94成向下倾斜状，并自外部区域95向中心孔96延伸。较佳的是，在这个区域内的内表面94呈锥形或漏斗状。这样，聚集在内表面94上的任何水将向中心孔96流动，并通过中心孔进入凹陷的盘71。在某些实施例里，从中心孔96向外和向上延伸的、凹陷的径向凹槽有利于这种流动。这种装置如图7(元件21的俯视图)所示，其中显示了四个均匀(径向)间隔的、凹陷的凹槽99。可以想象，各凹槽99一般自区域95至中心孔96呈向下倾斜状，以便收集内表面35上的水和将收集的水引导至中心孔96。凹槽99的一个优点是，倘若在中心孔96的上方有一叶片或其它较大的颗粒材料，水仍能通过凹槽99流入并通过孔96，这是因为凹槽99一般能引导水在聚集于内表面94顶部的碎屑的下面流动。
由所述的较佳技术特征可产生若干优点。当利用组件1过滤时，空气一般将通过进气管14进入内部35，其中携带着水份和/或碎屑。水份和碎屑将趋向于被收集在内部35内，由于装置1通常被制成使端盖24位于进气管14的下面，因此，水份和碎屑聚集在端盖24的内表面94上。收集在内表面95上的水一般被引导向中心孔96，以便排入凹陷的盘71里，最终通过排放孔18排出组件1。如果使用抽气阀19将更有利于这个过程。
由于端盖24和壳体2之间的密封沿环形密封表面67、即区域77设置，因此，在进行通常的维修，从壳体2内卸下或装入元件21时，不需要再在很可能分布或聚集碎屑的表面处设置严格的密封。
由于表面90因凹陷离开端部表面69，并位于边缘91和区域92之间的延伸部分上，因此，在包括卸下过滤元件和将过滤元件装入壳体2的操作中可能沿端部表面69分布的任何碎屑将不可能干扰元件21完全插入容器罐4，以改善在区域77处的良好密封。即，沿底板63底部出现一些碎屑将是允许的。
此外，第二密封80将防止碎屑或水份自盘71移动进入表面69或区域77。这样，由于水份将聚集在排放孔18附近，因而有助于从组件1内除去水份。
在图6中，图5所示的装置被分解显示。由此可看到与周边(环形)密封表面67有关的表面75的一种较佳结构。具体地说，表面75包括阶梯101、102和103，以及在它们之间的延伸部分105和106。阶梯103大致与环形密封表面67的直径相同，以便在组装时有助于引导空气过滤元件21与底板63结合。阶梯102较佳的是在直径上略大于环形密封表面67，而阶梯101较佳的是在直径上略大于阶梯103，以便在组装中将元件21插入底板63时增加端盖材料在区域77处的压缩。由此形成良好的密封。通常，对于较佳的实施例来说，端盖在区域或阶梯102处沿直径的实际压缩量是3mm±1mm(或在任意位置是1.5mm)。阶梯102的直径较佳的是小于阶梯101约1.5mm，而大于阶梯103约3mm。在阶梯102处的压缩量较佳的是约21.4％(20％±3％)。
如上所述，图1-7所述的装置一般在区域77处使用一径向密封结合。但也可使用其它的密封装置。这种装置的一个例子如图8中的一个替换实施例所示。
替换的实施例-轴向密封系统
图8提供了一种按照本发明原理的替换的结构。图8描述了在一空气过滤组件底板和一过滤元件之间的一种结合，以提供按照本发明的优点，在该装置里，至少在过滤元件和壳体之间这个位置上使用了“轴向密封”。
通常，轴向密封是在沿着过滤元件一轴线方向施加的力作用下维持的一种密封，它不同于参考图1-7所述的径向密封装置，该装置利用环绕一轴线径向施加的力。轴向密封装置可以各种方式广泛地用于过滤元件。一般提供一中心支架或轴杆，沿着该轴杆将力引导至壳体和元件之间。在另一系统里，使用一在壳体部分之间的螺栓连接，以便将元件压向壳体的一端或两端。例如，通过轴向压缩，图1-7所示实施例中的O形环54可提供密封。
图8是按照本发明的一替换的空气过滤组件115的局部剖视图。空气过滤组件115也是一种逆向流动装置。组件115包括壳体116和空气过滤元件117。一进气结构(未画出)将用来引导空气进入内部118。然后，空气流将通过过滤元件117进入过滤空气压力通风系统120，并通过普通的出口(未画出)排出，进入发动机的进气管。
在图8中，壳体116或容器罐的外壁用标号121表示。壳体端部或底板123被制成可执行类似于图1-7所示底板63的功能。
仍参看图8，过滤元件117具有金属板制的端盖，如端盖125。过滤元件117包括装入端盖125(图8未画出另一端盖)内的过滤介质126。元件117分别包括内衬套127和外衬套128。
通过垫圈130提供在元件117和底板123之间的密封，以防止它们之间的空气流动。即，应该提供一个适当的机构，以便沿着箭头131所示的方向施加一个轴向力作用在元件117上，以压缩在端盖125和底板123之间的垫圈130，从而形成密封。这可以通过利用螺栓使一端盖或进气结构紧抵着元件117的另一端来实现。选择元件117、底板123和垫圈130的较佳的、适当的大小和形状，以便使垫圈130提供的密封在至少约40英寸水柱压力差下得以保持。这样，使用时，将防止在区域132内的未过滤的空气进入过滤空气压力通风系统120内。
通常，所提到的较佳底板123的特征如下所述。底板123径向对称，并包括(诸如通过焊接)与容器罐壁121固定连接的外凸缘135。提供底部或凹陷部分136，以便在密封时接纳垫圈130。这可以通过凹陷部136形成的凹槽137来实现。底板123上的区域138凸出在凹槽137之上，并如下所述提供一凸出表面139以作第二密封之用。然后，底板123通过向凹陷的中心孔147向下延伸或倾斜的壁146形成一盘145。
就过滤元件来说，端盖125包括一朝中心盘150向下倾斜的表面149，而该中心盘150具有排放孔151。
利用第二密封垫圈155在端盖125和表面139之间提供第二密封。垫圈155可防止水份和碎屑从凹陷的盘145向区域137的移动，在那里它可能干扰密封垫圈130。第二垫圈155只需提供足以防止水份和碎屑大量移动的密封。这样，垫圈155只需被压缩至足以经受最高约2-4英寸水柱压力差就可以了。
现在将描述组件115的操作。组装时，沿着箭头131所示的方向施加足够的轴向压力，以便在垫圈130处提供提供一空气密封端，在垫圈155处提供第二密封。进入内部118的碎屑和水份一般将聚集在盘150内。通常，沿凹陷表面149收集的水份将被向下引导并通过孔151，进入底板123上的盘145，最终通过排放孔147从组件115排出。可以理解，如果需要的话，可在盘150上使用凹槽系统(类似于图1-7所示的)，以防止排放孔151被碎屑遮盖或堵塞的可能性。
材料
由于有许多种材料可用于按照本发明的结构里，因此具体制定了这里所述的原则，有利地用于带有由某些较佳的材料制成的系统。通常，该结构是利用金属板壳体系统或不锈钢壳体系统制成的；即装置中的壳体、特别是进气组件、容器罐和底板是用金属板或不锈钢零件制成的，它们通过焊接互相固定。用于这种结构的材料包括0.75-0.25英寸厚度的不锈钢或金属板，当然其它厚度的材料也可使用。塑料也可使用。
对于图1-7所示的装置来说，较佳的端盖材料是诸如发泡聚氨酯之类的柔性聚合材料，以便在端盖上形成可被压缩以形成密封的区域。这种材料包括下列聚氨酯，可加工成具有每立方英尺14-22磅(1bs/ft3)模制密度的最终产品。
较佳的聚氨酯包括用I35453R树脂和I305OU异氰酸酯制成的材料。该材料应以100份I35453R树脂和36.2份I305OU异氰酸酯的混合比(重量)混合。该树脂的比重是1.04(8.71bs/gallon)，而异氰酸酯是1.20(10 lbs/gallon)。该材料一般在一高速电动剪切搅拌机里进行混合。组分温度应是华氏70-95度。模制温度应是华氏115-135度。
树脂材料I35453R具有下列性质：
1.平均分子量
(1)盐基聚醚多元醇(Base polyether polyol)＝500-15,000
(2)二醇＝60-10,000
(3)三醇＝500-15,000
2.平均官能度
(1)全系统＝1.5-3.2
3.羟基数
(1)全系统＝100-300
4.催化剂
(1)胺＝空气制品0.1-3.0PPH
(2)锡＝Witco 0.01-0.5PPH
5.表面活化剂
(1)全系统＝0.1-2.0PPH
6.水
(1)全系统＝0.03-3.0PPH
7.颜料/染料
(1)全系统＝1-5％碳黑
8.发泡剂
(1)0.1-6.0％HFC 134A
I305OU异氰酸酯的性质如下所述：
1.NCO含量-22.4-23.4重量百分比
2.粘度cps＝600-800(25℃)
3.密度＝1.21g/cm3(25℃)
4.初始沸点-190℃在5mmHg
5.蒸汽压力＝0.0002Hg(25℃)
6.外观-无色液体
7.燃点(Densky-Martins封闭杯)＝200℃
材料I35453R和I3050U可从密歇根州怀恩多特的BASF公司买到。
就图8所示的装置来说，过滤元件包括金属板端盖，以及安装在其中的打褶的过滤纸介质元件。传统的、诸如封装在塑料溶胶里的装置也可以使用。
典型实施例的尺寸
假定诸如图1所示的空气过滤装置是用于公路运货车(重型卡车)上。壳体的直径约是13-15英寸，长约是32英寸。元件的直径应约是11-13英寸，长约是23-26英寸。在安装进气管的端盖密封部分上的最小肋的内径(在压缩前)约是6.78-7.44英寸。壳体底板上的、与第二端盖形成径向密封的环形表面的内径约是11.28-19.94英寸。在第二端盖上的、与底板密封的最大阶梯的外径应约是11.4-13.06英寸。在底板上的、与第二端盖结合的凸脊应较大，足以延伸进入该端盖上的凹陷约0.35英寸。在第二端盖上的、从其外边缘到与凸脊结合的凹陷的倾斜角约是1.75°。在第二端盖内侧上的倾斜角约是4°±2°。

Claims (20)

1.一种空气过滤装置，包括
(1)一壳体；
(2)空气过滤元件，具有相对安装的第一和第二端盖；过滤介质；以及敞口的过滤元件内部；
(A)所述第一端盖具有一进气口；
(B)所述第二端盖具有：(a)一中心排放孔；以及(b)一被制成和安装成可将聚集在所述第二端盖内表面上的水份汇集到所述排放孔的内表面；以及
(3)一空气流动引导结构，它被制成和安装成引导空气流动进入所述壳体；进入所述敞口的过滤元件内部；经过所述过滤介质；以及从所述壳体向外排出。
2.如权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，所述第二端盖内表面包括诸径向方向的凹槽，它们终止于所述的中心排放孔。
3.如权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，
(1)所述第二端盖包括一外侧的、环形的、可压缩部分；以及
(2)所述壳体包括一环形的密封表面，当组装所述空气过滤装置以使用时，所述第二端盖外侧的、环形的、可压缩部分抵顶着该密封表面而被密封。
4.如权利要求3所述的空气过滤装置，其特征在于，
(1)所述壳体包括一底板；所述底板包括：一中心盘；以及一环绕着所述凹陷的中心盘设置的密封凸脊；而所述中心盘包括一中心排放孔；
(2)所述第二端盖被制成和安装成：当将所述空气过滤元件安装在所述壳体里时，与在所述底板上的所述密封凸脊形成第二密封。
5.如权利要求4所述的空气过滤装置，其特征在于，所述第二端盖具有一外表面，它包括一环形的凹槽，该凹槽的大小和位置使其与所述底板上的所述密封凸脊形成密封结合。
6.如权利要求5所述的空气过滤装置，其特征在于，
(1)所述第二端盖外表面包括一外边缘；以及
(2)所述第二端盖外表面在所述外边缘和所述环形凹槽之间的延伸部分上呈凹陷状。
7.如权利要求6所述的空气过滤装置，其特征在于，所述第二端盖外表面上的凹陷部是在所述外表面上的一漏斗形区域，它在所述外边缘和所述环形凹槽之间的延伸部分上具有至少1°的倾斜角。
8.如权利要求7所述的空气过滤装置，其特征在于，所述第二端盖内表面包括诸径向方向的、终止于所述中心排放孔的凹槽。
9.如权利要求4所述的空气过滤装置，其特征在于，还包括：一安装在所述底板的所述凹陷的中心盘的所述排放孔上的抽气阀。
10.如权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，所述过滤元件的所述第二端盖包括一柔性的发泡聚合材料，它具有每立方英尺15-22磅的“模制”密度。
11.如权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，所述过滤元件的所述第一和第二端盖各包括柔性的聚合材料。
12.如权利要求11所述的空气过滤装置，其特征在于，还包括一进气管，它被制成和安装成：当将所述过滤元件安装在所述壳体里时，与在所述第一端盖上的所述进气口形成径向密封。
13.如权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，
(1)所述过滤元件的第二端盖是一金属板制的端盖；
(2)所述壳体包括一具有中心盘的底板，该中心盘具有一中心排放孔；以及
(3)当组装所述空气过滤装置时，一第一密封垫圈在所述第二端盖和所述底板之间被轴向压缩。
14.如权利要求13所述的空气过滤装置，其特征在于，
(1)所述底板包括一高于所述凹陷的中心盘的第二密封表面，当组装所述空气过滤装置时，它位于所述中心盘和所述第一密封垫圈之间；以及
(2)当组装所述空气过滤装置时，一第二密封垫圈在所述过滤元件第二端盖和所述底板的所述第二密封表面之间被压缩。
15.一种空气过滤元件，包括：
(1)一圆柱形延伸的过滤介质，它限定一敞口的过滤元件内部；
(2)一内支承衬套；
(3)一外支承衬套；
(4)一具有进气口的第一端盖；
(5)一第二端盖，它具有：
(A)一中心排放孔；以及
(B)一内侧漏斗形表面，它被制成和安装成可将聚集在所述第二端盖内表面上的水份汇集到所述中心排放孔。
16.如权利要求15所述的空气过滤元件，其特征在于，所述第二端盖内表面包括径向方向的、终止于所述中心排放孔的诸凹槽。
17.如权利要求16所述的空气过滤元件，其特征在于，所述第二端盖具有一外表面，该外表面包括一环形的密封凹槽。
18.如权利要求17所述的空气过滤元件，其特征在于，
(1)所述第二端盖外表面包括一外边缘；以及
(2)所述端盖外表面在所述外边缘和所述环形凹槽之间的延伸部分上成凹陷状。
19.如权利要求18所述的空气过滤元件，其特征在于，所述端盖外表面上的凹陷部是在所述外表面上的一漏斗形区域，它在所述外边缘和所述环形凹槽之间的延伸部分上具有至少1°的倾斜角。
20.一种操作逆向流动的空气过滤装置的方法，该装置包括一圆柱形的过滤元件；该过滤元件具有一带一中心孔的下端盖；所述方法包括一个步骤：将水份收集在所述圆柱形过滤元件里，通过将在一漏斗形表面上的水份汇集到该中心孔，使水份通过下端盖上的中心孔从过滤元件排放出去。
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