CN1671455A - 一种凝聚式滤芯 - Google Patents

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Abstract

一种用于从气流中去除液滴的凝聚式滤芯，其包括一个壁，所述壁由凝聚式过滤材料制成并且其内限定了一个中空空间。一个位于滤芯一端的端盖内具有一个端口，气体通过所述端口而被供应到中空空间中，以流过所述由过滤材料制成的壁。所述端盖包括一个与滤芯壁接合的周边部分以及一个延伸到由滤芯壁限定的中空空间中的管体，端盖中的端口包括一个由管体限定的内部开口和位于管体与端盖的周边部分之间的至少一个周边开口。管体延伸超过周边开口，以将气体传输到滤芯壁的一个远离端盖的区域。

Description

一种凝聚式滤芯
技术领域
本发明涉及一种用于从气流中去除液滴的凝聚式滤芯。
背景技术
通常需要过滤压缩气流中的气体，以使气体足够清洁以满足以后的应用，或者，以使杂质对系统部件的负作用减少到最小。例如，需要去除压缩机油，以便使阀上可能引起阀故障的化学污染和聚集减至最小程度，以及需要去除微粒固体物质，以便将磨损减少到最小。
通过促使液体的悬浮液滴以滴落物的形式凝聚和收集，其中滴落物能以液体的形式流动，凝聚式过滤器可收集夹杂在气流中的液体。它们通常包括几层过滤介质。根据气流的流速、气流中杂质的程度和特性、过滤后要求的气流中杂质的程度等等，来选择介质层的密度和厚度。
普通过滤器的构造包括一个筒状滤芯，其安装在一个筒状壳体中。要被过滤的气体径向流过滤芯的壁。由滤芯收集进入过滤器壳体的固体微粒。利用滤芯收集气体中夹杂的液滴，液滴可能是悬浮物。所述液滴能凝聚以形成滴落物，接着其被收集在滤芯的底部以便被放泄。接着，清洁气体被从过滤器排放出。
这种类型的凝聚式滤芯可被设置成使要被过滤的气体向内径向流过构成滤芯壁的过滤介质。气体被供应到滤芯和壳体壁之间围绕着滤芯的内腔。接着，气体向内经过滤芯，以便从滤芯内的空间排放到气体的最终使用设备。
更为常见的是，凝聚式滤芯被设置成使要被过滤的气体向外径向流过滤芯壁；接着气体被供应到滤芯内的内腔，并且向外经过滤芯壁，以便从滤芯的外表面和壳体壁之间的空间排放出。后面这一种类型的滤芯有时被称作“由内向外”型滤芯，以反映气体流过滤介体的方向。
发明内容
本发明涉及一种由内向外型滤芯，其中要被过滤的气体通过一个端盖的一个端口被供应到滤芯的内腔，其中，端口包括由一个管体限定的一个内部开口和至少一个周边开口，管体延伸超过周边开口，以将气体供给到滤芯壁的一个偏离端盖的区域。
因此，在其一个方面，本发明提供了一种用于从气流中去除液滴的凝聚式滤芯，其包括一个壁，所述壁由凝聚式过滤材料制成并且其内限定了一个中空空间，以及一个位于滤芯一端的端盖，所述端盖内具有一个端口，气体通过所述端口而被供应到中空空间中，以流过所述由过滤材料制成的壁；所述端盖包括一个与滤芯壁接合的周边部分以及一个延伸到由滤芯壁限定的中空空间中的管体，端盖中的端口包括一个由管体限定的内部开口和位于管体与端盖的周边部分之间的至少一个周边开口，管体延伸超过周边开口，以将气体传输到滤芯壁的一个远离端盖的区域。
本发明具有这样的优点，即其能使气流中夹杂的流动污染物被更均匀地分布在滤芯的长度上。
所述限定了内部开口的管体可以被延伸在其与端盖周边部分之间的至少一个结构支撑。优选地，所述结构具有一个较大的轴向长度，以便利用在其与端盖的周边部分之间延伸的至少一个叶片支撑管体。优选地，所述管体设置在端盖的大致中央。
优选地，所述端盖包括在管体与端盖的周边部分之间延伸的至少三个叶片，更优选至少四个支撑结构，例如，至少六个叶片或者至少八个支撑结构。一般而言，优选地，支撑结构在滤芯的周围对称设置(滤芯的轴线一般由通过端盖端口的气流的大体方向限定，滤芯通常相对于该轴线旋转对称)。
位于管体与端盖周边部分之间的端盖周边开口可围绕着端盖被支撑结构分隔开。例如，在有三个支撑结构时，可有三个周边开口。这样，每个周边开口有一个大约120°的径向延伸区域(在支撑结构较薄的情况下-为了使其对气流的阻力最小化，这一点是优选的)。
优选地，从端盖与滤芯壁接合处的滤芯壁边缘开始测量的管体长度与壁的总长度之比至少为大约0.1，优选至少为大约0.25，例如至少为大约0.4。
优选地，端口的内部开口(由管体限定)的面积与周边开口的总面积(或者开口)之比至少为大约0.25，优选至少为大约0.4。优选地，所述比率不大于大约0.75，更优选不大于大约0.6。
优选地，端盖中的至少一个叶片被构造成用于使流经端盖端口进入到由壁形成的中空空间内的气体产生螺旋气流(相对于由端口限定的轴线)。所述叶片可被设置在端盖的周边开口内。所述叶片也可被设置在延伸进入中空空间的管体中。显然，在进入滤芯的气体上产生的螺旋气流能使气流中污染性物质更均匀地分布在滤芯长度上；由于微粒及污染性物质的液滴通常相对较重，因此同已知的滤芯相比，所述螺旋气流能够引导杂质更进一步进入滤芯。此外，作为进入滤芯的气体的螺旋气流的结果，可促使液滴从气流中初步分离。这样能促使悬浮液滴被收集，以便在凝聚式滤介质表面形成滴落物，以使所述液滴随后被收集在介质中并且流到滤芯的底部。这些优点在提高过滤效率方面是显著的。此外，已经发现滤芯的工作寿命不会因夹杂的液滴凝聚收集在靠近引入端口的滤芯壁上而受到不利影响。
如果需要使流经端盖的中心管体的气体形成螺旋气流，则可以利用管体中的至少一个叶片实现这一点。优选地，设有至少两个叶片，更优选至少三个叶片，例如，至少四个叶片。在有两个或更多叶片时，它们可在管体轴线的周围对称设置，优选地，它们会合在管体的轴线上。
进入筒状滤芯内的中空空间的气体所形成的螺旋气流可以称作扭转气流。也可以称作旋风气流。气体形成的这种气流的特点是，气体的运动包括由围绕着所述轴线流动的气体构成的分量，而不仅仅是在平行于滤芯轴线的方向上流动。
使进入筒状滤芯内的中空空间的气体形成螺旋气流的进一步优点是，可以利用滤芯对由叶片产生的螺旋气流的反作用来使滤芯脱离其壳体的危险最小化。这个优点特别适用于例如在滤芯通过扭转动作装配到其相关壳体部分时，例如依靠螺纹或卡扣结构。
优选地，至少是一些叶片、通常是每个叶片，具有一个扭曲的非平面形状。然而，可以设想，即使是平面叶片，如果每个叶片的平面向着滤芯的轴线倾斜的话，也能够使进入筒状滤芯内的中空空间的气体产生螺旋气流。优选地，当滤芯在横截面中被使用时，每个叶片和滤芯的轴线之间的角度至少为大约3°，更优选地，至少为大约5°，例如，至少为大约10°。所述角度通常将小于大约60°，优选地，小于大约50°，特别是小于大约30°，例如小于 大约20°。我们发现，利用相对于滤芯轴线的倾斜角度小的叶片，可获得实用的螺旋气流。在所述叶片具有一个扭曲的非平面形状时，叶片相对于滤芯轴线的倾斜角度可以参照一条在叶片大致中点处的叶片最佳拟合取向直线的倾角来测量。使流过端盖的气体产生螺旋气流的滤芯是与本申请一起递交的发明名称为“一种凝聚式滤芯”、代理公司案卷号为P11700的另一专利申请的主题。该申请的说明书中公开的内容结合在此作为参考。
用于本发明滤芯中的凝聚式过滤材料将根据被过滤气体的特性、将被从气体中过滤出的污染物(液滴、悬浮物、固定微粒等等)的特性、过滤器内外两侧的压差等来选择。可在滤芯中用作介质材料的例子包括发泡聚合物(如聚氨基甲酸酯和聚酯)，普通玻璃纤维和硼硅玻璃纤维材料，聚合材料如聚烯烃(特别是聚乙烯和聚丙烯)-特别是以纤维的形式，纸基材料等等。具有本发明滤芯的特征的例子包括多明尼克汉德公司出售的商标为OIL-X的滤芯。
本发明的滤芯能用于将受压气体介质中的污染物，特别是以悬浮液滴的形式携带的液体，分离出来。所述滤芯特别能被用于从压缩气体中分离压缩机油滴，例如在冷冻装置中。
从流经悬浮液滴凝聚式滤芯的气流中收集的液体将被收集在滤芯壳体内的低处。所述壳体通常包括一个位于其低处的排出装置，其使已经收集的液体从壳体内去除。所述排出装置应当优选被构造成促使收集的液体排出而不减小壳体内的压力。一种适合的排出装置的例子被公开在专利文献EP-A-81826中。一般而言，本发明的滤芯将被设置成在其轴线基本竖直的状态下操作。带有用于使气体进入中空空间的端口的端盖将是顶部端盖。通常，利用一个底部端盖将所述滤芯在其底部封闭，以保持滤芯内外两侧的压差，及防止气流在壳体的进口和出口之间分流。
对于滤芯的底部，优选包括一个突起的中央部分，以使收集在滤芯进口侧的液体(在被导入滤芯内空间的气体穿过滤芯壁之前)排放到其底部，以便在滤芯壁的底边上围绕着底部边缘收集液体。这样做的优点是使液体沉淀，以降低气体在流过滤芯壁时重新夹杂液体的风险。在滤芯内和滤芯壁底边收集的液体可以与滤芯内凝聚的液体一起通过滤芯壁排出并且流到滤芯壳体的底部。通过在滤芯壁底部设置突起的中央部分，还能有助于气体围绕着滤芯轴线在滤芯内作螺旋运动。
带有用于引入被过滤气体的端口的端盖可用聚合材料、特别是通过模制成型制成。在设有底部端盖时，其可由聚合材料、特别是通过模制成型制成。金属材料也能用于所述端盖。适宜的聚合材料将根据其耐化学侵蚀性能来选择。其也应能经受住在制造和使用过程中施加的应力。适宜的聚合材料通常适应于包括模制成型在内的制造技术。适宜的聚合材料的例子包括聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯。
本发明的滤芯可利用生产这类产品的传统技术制成。重要的是在端盖和由过滤材料形成的滤芯壁之间进行适宜的流体密封。例如，利用一个或多个机械连接部(如干涉配合)以及使用结合材料如粘合剂，可以形成适宜的密封。这些技术被常用于凝聚式滤芯结构，例如，多明尼克汉德公司出售的商标为OIL-X的产品。
滤芯的尺寸将根据预期的应用来选择。根据本发明的滤芯能够以大范围的尺寸和结构制成，包括大范围的长宽比(高度与横向尺寸的比率)。
附图说明
下面将参照附图以示例的方式描述本发明的实施例。
图1是根据本发明的滤芯一侧的局部剖视图。
图2是另一种滤芯顶部端盖一侧的局部剖视图。
具体实施方式
参照附图，图1示出了一个滤芯2，其包括一个由适宜滤介质构成的圆筒形的壁4。所述滤介质将根据使用中对过滤器的要求而选择，例如考虑气流中杂质的特性和数量(例如关于是否包括液体杂质或固体杂质或两者都包括)、介质要求的过滤等级、使用中装置受到的压力。在被收集的杂质包括液体时(其将通常呈现为悬浮物，例如压缩机油)，过滤介质将优选能够引起液滴凝聚。适合在凝聚式滤芯中使用的材料是已知的，其中包括由多明尼克汉德公司出售的商标为OIL-X的那些产品。适合的材料包括硼硅玻璃纤维以及其它玻璃纤维，活性碳材料，活化硅材料等等。
所述滤芯在其底端被一个底部端盖12封闭。所述底部端盖具有一个突起的中央部分14，其限定了一个用于在滤芯壁4的底部围绕着底部端盖收集液体的环形凹部。
所述滤芯包括一个顶部端盖16，其具有一个端口18，气体可以通过端口18进入到由滤芯壁限定的中空空间20。所述端口包括一个中心管体22，其依靠端口内四个相等间隔的叶片24(其中的三个可以在图中看到)支撑在端口内。每个叶片在中心管体22和端盖的周边部分26之间延伸。每个叶片被设置成与装置的轴线30对准。进入到中空空间20内的压缩气体的气流在中心管体22以及由中心管体22、周边部分26和叶片24限定的周边开口28之间分离。
通过将过滤材料装配到顶部端盖中的凹槽32内，所述顶部端盖被机械式连接到由过滤材料形成的滤芯壁4上。所述过滤材料能通过诸如干涉配合以及利用粘性材料等方式而被保持在凹槽内。类似的连接技术可被用于将底部端盖固定到滤芯壁上。
所述顶部端盖可以包括用于在其与滤芯的壳体之间实现连接的结构。例如，所述顶部端盖可形成有外螺纹或者适宜的卡扣斜面结构，以便以普通方式提供螺纹连接或者卡扣连接中的插入部分。例如，滤芯可以装配到一个受压气体散布板或者一个圆筒形壳体的开口中。
在使用中，滤芯在安装一个密封在其上的适宜壳体内，以便在滤芯壁两侧维持压差。气体通过顶部端盖16的端口18被供应到滤芯内的中空空间20中。流过端盖16的中心管体22的气体趋向于比通过周边开口28流入中空空间的气体更进一步进入到中空空间20中。这样有助于污染物遍布在过滤材料的可用表面区域上。
气体流过由过滤材料形成的滤芯壁4。气流内的微粒被留在过滤材料内。液滴被收集在过滤材料内并凝聚。接着它们沿着滤芯壁向下流动并被收集在滤芯的底部。接着清洁气体被从筒状滤芯的周围空间收集，用于向气体的最终使用设备供应。
图2示出了用于滤芯的顶部端盖的另一种构造。所述端盖包括一个中心管体40和一个周边部分42，所述中心管体通过多个横向延伸的叶片44相对于所述周边部分被保持。所述中心管体、所述端盖的周边部分和所述横向延伸的叶片限定了周边开口45。所述中心管体也包括叶片46，它们在端盖的轴线48周围均匀地分隔，并且在轴线上相互彼此结合。限定了周边开口45并且位于中心管体40内的每个叶片向着端盖的轴线48倾斜，以使流过叶片的气体被赋予旋风扭转运动。

Claims (9)

1、一种用于从气流中去除液滴的凝聚式滤芯，其包括一个壁，所述壁由凝聚式过滤材料制成并且其内限定了一个中空空间，以及一个位于滤芯一端的端盖，所述端盖内具有一个端口，气体通过所述端口而被供应到中空空间中，以流过所述由过滤材料制成的壁；所述端盖包括一个与滤芯壁接合的周边部分以及一个延伸到由滤芯壁限定的中空空间中的管体，端盖中的端口包括一个由管体限定的内部开口和位于管体与端盖的周边部分之间的至少一个周边开口，管体延伸超过周边开口，以将气体传输到滤芯壁的一个远离端盖的区域。
2、如权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述限定了内部开口的管体被在其与端盖的周边部分之间延伸的至少一个叶片支撑着。
3、如权利要求2所述的滤芯，其特征在于，包括至少三个在管体与端盖的周边部分之间延伸的叶片。
4、如权利要求2所述的滤芯，其特征在于，叶片被设置成使流过周边开口的气体产生相对于端口所限定的轴线的螺旋气流。
5、如权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述管体位于引入端口的大致中央。
6、如权利要求1所述的滤芯，其特征在于，从端盖与滤芯壁接合处的滤芯壁边缘开始测量的管体长度与壁的总长度之比至少为大约0.1。
7、如权利要求1所述的滤芯，其特征在于，端口的内部开口的面积与周边开口的总面积之比不大于大约0.6。
8、如权利要求1所述的滤芯，其特征在于，端口内部开口的面积与周边开口的总面积之比至少为大约0.25。
9、如权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述管体内包含至少一个叶片，用于使流经管体的气体产生相对于管体轴线的螺旋气流。
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