EA011777B1

EA011777B1 - Фильтр и система вентиляции картера

Info

Publication number: EA011777B1
Application number: EA200701706A
Authority: EA
Inventors: Роберт Роджерс; Брэд Кейлбаф; Поль Коджетин; Кех Дема
Original assignee: Дональдсон Компани, Инк.
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2009-06-30
Also published as: JP2012092844A; JP2008533348A; US20120210689A1; CN101151084B; BRPI0606842A2; JP5308031B2; CN101151084A; EP1846136A2; WO2006084282A2; EA200701706A1; WO2006084282A3; US8460424B2; MX2007009400A; US20080245037A1; US8177875B2

Abstract

Предлагается устройство вентиляции картера двигателя. Описаны предпочтительные материалы фильтрующей среды, изготовленные способом влажного формования для использования в таких устройствах. Также описаны и показаны на чертежах компоненты примерной системы вентиляции картера, части для использования с описанной предпочтительной средой и их характеристики.

Description

Заявка на данное изобретение подана 31 января 2006 г. от имени Эопа1б5оп Сотрапу, 1пс., американской национальной корпорации, заявителя для всех стран, кроме США, и Роберта М. Роджера, Бреда Карно, Поля Л. Коджетина и Ке В. Дема, все граждане США, заявители только для США, с приоритетом формулы изобретения предварительной заявки США № 60650051, поданной 4 февраля 2005 г.

Эта заявка включает в качестве ссылки следующие патенты США: № 5853439; № 6171355; № 6355076; № 6143049; № 6187073; № 6290739; № 6540801; № 6530969. Эта заявка опубликована в виде \νϋ 01/47618, опубликованного 5 июля 2001 г., и заявки США, опубликованной 8 июня 2000 г. Эта заявка также ссылается на заявку США № 10/168906, поданную 20 июня 2002 г.. Эта заявка также включает с частичным редактированием предварительную заявку США № 60/547759, поданную 23 февраля 2004 г., и заявку США, поданную 11 января 2005 г., под названием «Сепаратор аэрозолей и способы», заявку США № 60/54759 и предварительную заявку США, поданную 11 января 2005 г. под названием «Сепаратор аэрозолей и способы», которая также включена здесь в качестве ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к системам и способам для разделения гидрофобных жидкостей (таких как масла), которые выделяются в виде аэрозолей из потока газа (например, из газов картера). Предпочтительные устройства также предусматривают фильтрацию других тонких загрязнителей, например углеродистого материала из потоков газа. Раскрыты также способы для осуществления такого разделения.

Предпосылки создания изобретения

Определенные газовые потоки, такие как газы прорыва из картера дизельных двигателей, выносят с собой значительное количество захваченных масел в виде аэрозолей. Большинство нефтяных капель в объеме аэрозоля в основном имеют размер 0,1-5,0 мкм.

Кроме того, такие газовые потоки несут достаточное количество тонкого загрязнителя, такого как углеродные загрязнители. У таких загрязнителей в основном средняя величина частиц равна приблизительно 0,5-3,0 мкм. Предпочтительно снизить количество таких загрязнителей в этих системах.

Много усилий было направлено на решение вышеупомянутых проблем. Переменные, которые желательно улучшить, в основном касаются следующего:

(a) проблемы размера/эффективности, т. е. желание достичь высокой эффективности разделения, в то же время не увеличивать размеры сепаратора;

(b) стоимость/эффективность, т.е. желание высокой производительности в основном без использования дорогих систем;

(c) многофункциональность, т. е. развитие систем, которые могут быть адаптированы для широких областей применения без значительной переделки; и (б) очищающая способность/восстанавливаемость, т.е. развитие систем, которые могут быть легко очищены (или восстановлены), если это становится желательным после длительного использования.

Краткое содержание изобретения

Настоящее изобретение особенно относится к фильтрам системы вентиляции картера (ССУ). Оно особенно касается использования набивок фильтра в устройствах фильтрации газов картера. Предпочтительная среда выполнена в виде листа, полученного в результате мокрого формования. Этот лист может быть встроен в фильтрующие устройства различным образом, например путем обертывания или намотки или в виде групповой конструкции.

Согласно настоящему изобретению представлены конструкции фильтра для предпочтительного использования при фильтрации газов прорыва из картеров двигателей. Представлены примерные конструкции. Также представлен предпочтительный фильтрующий элемент или устройства патрона фильтра, включая предпочтительный тип среды. Кроме того, представлены способы.

Краткое описание чертежей

На фигурах представлено следующее:

фиг. 1 - схематическое представление системы двигателя с использованием фильтрующего устройства, созданного согласно принципам настоящего изобретения;

фиг. 2 - вид сбоку на один вариант фильтрующего устройства, созданного согласно принципам настоящего изобретения;

фиг. 3 - вид с торца на фильтрующее устройство, показанное на фиг. 2;

фиг. 4 - вид в поперечном разрезе на фильтрующем устройстве, показанном на фиг. 2 и 3, по линии

4-4 фиг. 3;

фиг. 5 - схематический вид в поперечном разрезе одного варианта фильтрующего элемента, используемого в фильтрующем устройстве, показанном на фиг. 2-4; поперечный разрез является тем же самым поперечным разрезом линии 4-4, но изображает фильтрующий элемент, удаленный от конструкции корпуса;

фиг. 6 - схематический вид в поперечном разрезе одного варианта конструкции корпуса; поперечный разрез, похожий на поперечный разрез, по линии 4-4, но изображающий только конструкцию корпуса и с удаленной крышкой;

- 1 011777 фиг. 7 - схематический вид в поперечном разрезе одного варианта крышки конструкции корпуса; поперечный разрез по линии 4-4, но изображающий только крышку конструкции корпуса;

фиг. 8 - схематический вид в поперечном разрезе первого альтернативного варианта фильтрующего элемента, который может использоваться в фильтрующем устройстве, показанном на фиг. 2-4; поперечный разрез, похожий на поперечный разрез фиг. 5;

фиг. 9 - схематический вид в поперечном разрезе второго альтернативного варианта фильтрующего элемента, который может использоваться в фильтрующем устройстве, показанном на фиг. 2-4; поперечный разрез, похожий на поперечный разрез фиг. 5;

фиг. 10 - схематическое перспективное представление другого варианта фильтрующего устройства, созданного согласно принципам настоящего изобретения;

фиг. 11 - вид сверху на фильтрующее устройство, показанное на фиг. 10;

фиг. 12 - схематический вид в поперечном разрезе на фильтрующее устройство, показанное на фиг. 10 и 11, и по линии 12-12 на фиг. 11;

фиг. 13 - вид сбоку на один из вариантов фильтрующего элемента, используемого в фильтрующем устройстве, показанном на фиг. 10-12;

фиг. 14 - вид сбоку с противоположной стороны на фильтрующий элемент, показанный на фиг. 13;

фиг. 15 - схематический вид в поперечном разрезе на фильтрующий элемент, показанный на фиг. 13 и 14, поперечный разрез, взятый по линии 15-15 фиг. 13;

фиг. 15 А - увеличенный, фрагментированный, схематический вид в поперечном разрезе одной части фильтрующего элемента, показанного на фиг. 15;

фиг. 16 - схематическое перспективное представление альтернативного варианта предварительно подготовленной вставки, которая может использоваться в фильтрующем элементе, показанном на фиг. 13-15;

фиг. 17 - схематический вид сбоку на предварительно подготовленную вставку, изображенную на фиг. 16;

фиг. 18 - схематический вид в поперечном разрезе на предварительно подготовленную вставку, изображенную на фиг. 16 и 17, поперечный разрез, взятый по линии 18-18 фиг. 17;

фиг. 19 - увеличенный, схематический вид в поперечном разрезе на часть предварительно подготовленной вставки, показанной на фиг. 18;

фиг. 20 - увеличенный, схематический, вид в поперечном разрезе на другую часть предварительно подготовленной вставки, показанной на фиг. 18;

фиг. 21 - схематический вид в поперечном разрезе другого варианта фильтрующего элемента, созданного согласно принципам настоящего изобретения с использованием предварительно подготовленной вставки, показанной на фиг. 16-20;

фиг. 22 - схематический вид в поперечном разрезе одного варианта методики литья для создания фильтрующих элементов согласно настоящему изобретению;

фиг. 23 - схематический вид в поперечном разрезе одного варианта методики литья для создания фильтрующих элементов согласно настоящему изобретению и фиг. 24 - схематический вид в поперечном разрезе дополнительного варианта фильтра вентиляции картера, включая стадию ввода среды согласно настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

I. Типичное применение - фильтр сапуна картера двигателя.

Дизельные двигатели с наддувом часто допускают «прорыв» газов, т.е. поток топливно-воздушной смеси, проходящий мимо поршней камер сгорания. Такие «прорывные газы» в основном включают газовую фазу, например воздух или продукты сгорания от газов, несущие с собой:

(a) гидрофобную жидкость (например, масло, включая топливный аэрозоль), преимущественно состоящую из капель размером 0,1-5,0 мкм (преимущественно по количеству); и (b) углеродный загрязнитель от сгорания газов, обычно включающий частицы углерода, большая часть которых имеет размер приблизительно 0,1-10,0 мкм.

Такие «прорывные газы» в основном направлены наружу из блока двигателя и проходят через вентиляционное отверстие.

Когда здесь используется термин «гидрофобная» жидкость, подразумевается захваченный потоком газа жидкий аэрозоль, относящийся к неводным жидкостям, в частности масло. В основном такие материалы не смешиваются с водой. Здесь термин «газ» или его варианты, используемые в соединении с несущей жидкостью, относится к воздуху, продуктам сгорания газов и другим газовым смесям, несущим аэрозоли.

Газы могут нести значительное количество других компонентов. Такие компоненты могут включать, например, медь, свинец, кремнийорганический материал, алюминий, железо, хром, натрий, молибден, олово и другие тяжелые металлы.

Двигатели, используемые в таких системах, как грузовые автомобили, сельскохозяйственные машины, суда, автобусы и другие механизмы, в основном имеющие дизельные двигатели, могут загрязнить значительный объем описанных выше потоков газа. Например, расходы и объемы потока порядка

- 2 011777

2-50 куб.фут/мин, обычно 5-10 куб.фут/мин являются вполне обычными.

Фиг. 1 представляет собой схему обычной системы 28, в которой могло бы использоваться устройство коагулятора/сепаратора согласно настоящему изобретению. На фиг. 1 блок 30 представляет собой дизельный двигатель с турбинным наддувом. Воздух подается в двигатель 30 через воздушный фильтр 32. Воздушный фильтр или очиститель 32 очищает воздух, поступающий из атмосферы. Турбина 34 забирает чистый воздух из воздушного фильтра 32 и подает его под давлением в двигатель 30. В двигателе 30 воздух подвергается сжатию и сгоранию, участвуя в процессе вместе с поршнями и топливом. Во время сгорания топлива двигатель 30 выделяет прорывные газы. Фильтрующее устройство 36 находится на пути потока газа в двигатель 30 и очищает прорывные газы. Из фильтрующего устройства 36 воздух подается через канал 38 и через нагнетательный клапан 40, оттуда воздух снова проходит через турбину 34 в двигатель 30. Регулирующий или нагнетательный клапан 40 регулирует давление в картере двигателя 30. Нагнетательный клапан 40 открывается на величину, зависящую от увеличения давления в картере двигателя, чтобы снизить давление до оптимального уровня. Нагнетательный клапан 40 закрывается на меньшую величину, когда желательно увеличить давление в двигателе. Обратный клапан 42 работает таким образом, что, когда давление в картере двигателя 30 превышает определенную величину, обратный клапан 42 открывается и выпускает газы в атмосферу, чтобы предотвратить повреждение двигателя.

Согласно настоящему изобретению фильтрующее устройство 36 служит для отделения гидрофобной жидкой фазы от потока газов (также называемое здесь как коагулятор/сепаратор). При работе двигателя загрязненный поток газа подается в устройство 36 коагулятора/сепаратора. В устройстве 36 тонкая масляная фаза или фаза аэрозоля (т.е. гидрофобная фаза) коагулирует. Устройство 36 устроено таким образом, что как только гидрофобная фаза собирается в капли, ее легко можно дренировать как жидкость с тем, чтобы она могла быть собрана и удалена из системы. В предпочтительных устройствах, как описано ниже, коагулятор или коагулятор/сепаратор, особенно с масляной фазой, частично загруженной вслед за газовой, функционирует как фильтр для другого загрязнителя (такого как углеродный загрязнитель), находящийся в потолке газа. Действительно, в некоторых системах, когда масло дренируется из системы, оно обеспечивает некоторое свойство самоочищения коагулятора, потому что масло будет выносить часть захваченного углеродного загрязнителя.

Принципы настоящего изобретения могут быть реализованы в устройствах с одной стадией обработки или в многоступенчатых устройствах. На нескольких фигурах изображены многоступенчатые устройства. В общих описаниях будет объяснено, как устройства могли быть выполнены в виде одноступенчатых или многоступенчатых устройств, если это желательно.

II. Многоступенчатый вариант сепаратора для масляных аэрозолей (фиг. 2-9).

На фиг. 2 представлен вариант фильтра газа картера или фильтрующее устройство 36, отмеченное позицией 50. Типичное изображенное фильтрующее устройство 50 включает корпус 52. Конструкция корпуса 52 состоит из двух частей. Конкретно корпус 52 состоит из части корпуса 54 и съемной крышки 56. Часть корпуса 54 включает тело 55 и колпак 57.

На фиг. 2 и 4 корпус 52 включает следующие три отверстия:

впускное отверстие для входа газа 58; выпускное отверстие для газа 60 и выпускное отверстие для жидкости или дренажный выход 62.

В целом, фильтрующее устройство 50 может быть в основном названо здесь как «многоступенчатое» устройство, потому что оно включает два компонента:

(a) предварительный коагуляционный фильтр для удаления жидкой фазы из среды, захваченной газовым потоком; и (b) по меньшей мере одну стадию, но которая может включать многократный нисходящий поток или фильтры второй ступени для дальнейшей очистки воздушного потока. На фиг. 4 представлен поперечный разрез фильтрующего устройства 50, включающего корпус 52 с изображением его внутренних компонентов. В целом, фильтрующее устройство 50 включает дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 64 и вторую ступень трубчатой конструкции с набивкой фильтра 66.

В некоторых устройствах коагуляционный фильтр первой ступени 64 может не использоваться и работает только секция с набивкой фильтра 66. В таких устройствах секция с набивкой фильтра 66 может использоваться как для коагуляции, так и для дренажа, так же как и для специальной фильтрации. Соответствующая среда для этих целей подробно описана ниже.

При работе обрабатываемый поток газа или воздуха подается во впускное отверстие 58 через дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 64. По меньшей мере часть жидкой фазы коагулируется и удаляется из потока газов дополнительным коагуляционным фильтром первой ступени 64. Жидкость, которая коагулируется в фильтре коагулятора первой ступени 64, дренируется самотеком и в данном показанном на чертеже варианте выходит из корпуса 52 через выпускное отверстие для жидкости 62. Газовая фаза подается через трубчатую конструкцию с набивкой фильтра 66. Трубчатая конструкция с набивкой фильтра 66 удаляет по меньшей мере часть макрочастиц из потока газа и обеспечивает дальнейшую коагуляцию и дренаж захваченных жидкостей. Очищенный поток газа затем подается наружу из корпуса 52 через выпускное отверстие 60.

- 3 011777

Как можно видеть на фиг. 5, в показанном здесь дополнительном варианте коагуляционный фильтр первой ступени 64 и трубчатая конструкция с набивкой фильтра 66 - одинарная конструкция, формирующая фильтрующее устройство или элемент 70. В предпочтительном показанном варианте фильтрующий элемент 70 является сменным и может быть извлечен из корпуса 52. Таким образом, он представляет собой заменяемый фильтрующий элемент. «Одинарным» в этом контексте он называется потому, что дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 64 и трубчатая конструкция с набивкой фильтра 66 не могут быть отделены друг от друга без разрушения части собранного элемента 70. В отдельных вариантах торцевые заглушки 202, 254 являются частью одинарной конструкции.

Обратимся снова к фиг. 4, на которой изображен корпус 52, имеющий впускной патрубок 72, клапанную систему регулятора 74, часть канистры 76 и конструкцию выпускного патрубка 78. В показанном варианте каждый впускной патрубок 72, клапанная система регулятора 74, часть канистры 76 и выпускной патрубок 78 формируют часть корпуса 55. Вместе с крышкой 57, телом 55 и колпаком 57 оно является частью корпуса в сборе 54.

Здесь показан один впускной патрубок 72 в виде цилиндрической секции 80, которая определяет впускное отверстие для газа 58. В некоторых устройствах впускная труба 78 сообщается с потоком газа из картера двигателя 30, чтобы выпустить прорывные газы, выходящие из картера.

Клапанная система регулятора 74 расположена вниз по потоку от впускного патрубка 72. Клапанная система регулятора 74 включает внешнюю окружающую стенку 82, определяющую открытую внутреннюю часть 84, где обрабатываемый газ может быть собран прежде, чем он поступит в фильтрующий элемент 70. Клапанная система регулятора 74 также включает внутреннюю стенку 86, сформированную как горловина 88. Показанная здесь клапанная система регулятора 74 также включает фланец 90 для опоры и крепления на нем колпака 57. Горловина 88 поддерживает сборку регулирующего клапана 92 (фиг. 4) между частью канистры 76 и колпаком 57.

На фиг. 4 клапан в сборе 92 служит для регулирования потока газа, выходящего из картера двигателя 30 и проходящего через фильтрующий элемент 70. Хотя здесь рассматривается множество конструкций клапана, конкретный клапан в сборе 92, показанный на чертеже, включает мембрану 94 и механизм смещения в виде пружины 96. Отметим, что на фиг. 4 мембрана 94 является в основном круглой с наиболее удаленной кромкой 98, которая лежит на фланце 90. Мембрана 94 также включает канавку 100, имеющую в основном поперечное ϋ-образное сечение и при виде сверху является круглой. Канавка 100 находится внутри кромки 98. Канавка 100 помогает удерживать мембрану 94 правильно ориентированной и центрируемой на горловине 88. К диафрагме 94 крепится центрирующий выступ 102. Центрирующий выступ 102 входит во внутреннюю часть 104 горловины 88. В показанной на чертеже конструкции центрирующий выступ 102 крепится к конструкции мембраны 94 в области внутри канавки 100. Центрирующий выступ 102 вместе с канавкой 100 помогает удерживать мембрану 94 в нужной ориентации по горловине 88.

В конкретной сборке клапана 92, показанной на фиг. 4, пружина 96 обмотана вокруг наружной стенки 86 горловины 88. Пружина 96 прилагает усилие к мембране 94, чтобы переместить мембрану 94 в направлении к горловине 88 и к фильтрующему элементу 70. Отметим, что между мембраной 94 и горловиной 88 имеется зазор 106. Зазор 106 позволяет потоку газа пройти от внутренней части 84 клапанной системы регулятора 74 во внутреннюю часть 104 горловины 88.

При работе клапан в сборе 92 в основном служит для ограничения расхода газа, протекающего из картера двигателя 30 в фильтрующий элемент 70. Пружина 96 перемещает мембрану 94 к горловине 88, преодолевая давление потока газа, направленное во впускное отверстие для газа 58. Мембрана 94 изготовлена из гибкого материала, такого как резина. Кроме того, мембрана 94 может изгибаться в направлении от горловины 88 к колпаку 57 в емкости 108, выполненной между колпаком 57 и фланцем 90 клапанной системы регулятора 74.

Перейдем теперь к фиг. 6, на которой часть 76 корпуса 55 включают внешнюю окружающую стенку 110, которая в основном имеет трубчатую конструкцию и определяет открытую внутреннюю часть 112 для приема фильтрующего элемента 70. В показанном здесь устройстве стенка 110 в основном является цилиндрической и имеет круглый поперечный разрез. Часть 76 включает торцевую стенку 114, которая помогает удерживать фильтрующий элемент 70 во внутренней части канистры 76. Торцевая стенка 114 включает в себя выступ 116, проходящий от ровной плоской части 118. После сборки фильтрующего элемента 70 в корпусе 52 выступ 116 будет действовать как вторичный или дополнительный уплотнительный механизм, чтобы создать вторичное уплотнение 120 (фиг. 4) между торцевой стенкой 114 корпуса 55 и элементом 70. Первичная уплотняющая функция выполняется радиальной уплотнительной системой между фильтрующим элементом 70 и корпусом 52, который подробно описан ниже. Вторичное уплотнение 120 помогает предотвратить случайное просачивания масла через торцевую стенку 114 между фильтрующим элементом 70 и корпусом 52. Отметим, что дополнительные осевые уплотнительные устройства между фильтрующим элементом и корпусом могут применяться без использования радиальных уплотнений.

Снова обращаясь к фиг. 6, отметим, что тело 55 включает первую трубчатую область 122, имеющую первый наибольший внешний размер, и вторую трубчатую область 124, имеющую второй наи

- 4 011777 больший внешний размер. В конкретном показанном на фиг. 6 примере наибольшие внешние размеры трубчатой области 122 и трубчатой области 124 являются диаметрами. Диаметр трубчатой области 122 больше диаметра трубчатой области 124, чтобы создать ступенчатую область 126 между ними. Трубчатая область 124 определяет внутреннюю кольцевую уплотняющую поверхность 128. Как будет описано ниже, уплотняющая поверхность создает поверхность, которая может воспринимать давление элемента уплотнения, чтобы создавать радиальное уплотнение между ними. Трубчатая область 122 отделена от фильтрующего элемента 70, когда фильтрующий элемент 70 оперативно собран, чтобы создать объем газа 130 между ними.

Как можно видеть из фиг. 2, часть корпуса 54 и крышка 56 соединены друг с другом по шву 132 в соответствии с запирающим устройством 134. Запирающее устройство 134 включает в себя множество защелок 136, которые используются для надежного соединения крышки 56 и части корпуса 54 по шву 132. Защелки 136 позволяют выборочно снимать крышку 56 с корпуса в сборе 54, чтобы получить доступ к внутренним компонентам, таким как фильтрующий элемент 70, во время обслуживания. Можно использовать множество защелок; в конкретном варианте, показанном на чертеже, имеются три защелки 136. Как можно видеть на фиг. 2, 4 и 6, тело 55 крепится узлом 138 с использованием каждой из защелок 136. На фиг. 2 можно видеть, что крышка 56 включает соответствующую задвижку, имеющую структуру с пазом 140, образующую часть крюка 142, в который входит каждая из защелок 136.

Корпус 55 имеет открытый торец 144 (фиг. 6), который расположен напротив торцевой стенки 114 в варианте, показанном на чертеже. Открытый торец 144 ограничен кромкой 146, которая входит в приемную канавку 148 (фиг. 7) в крышке 56.

Обратимся теперь к крышке 56, показанной на фиг. 7; отметим, что у крышки 56 имеется бачок или воронкообразная торцевая чаша 150. Комбинация бачка 150 и дренажа 62 создает устройство для сбора жидкости 152. При использовании, поскольку жидкость коагулирует в корпуса 52, она будет течь вниз в бачок 150 и будет направлена к дренажу 62. Как правило, к дренажу 62 крепятся соответствующие дренажные линии, чтобы направить собранную жидкость, например, в масляный поддон, если это желательно.

На фиг. 7 показаны детали крышки 56. В конкретном варианте, показанном на чертеже, крышка 56 включает внешнюю окружающую стенку 154 и внутреннюю стенку 156, расположенную на некотором расстоянии от наружной стенки 154. Внешняя стенка 154 и внутренняя стенка 156 вместе определяют паз 148. Паз 148 функционирует как объем 158 для приема корпуса в сборе 54, в частности, по кромке 146. Внешняя окружающая стенка 154 также включает в себя запирающее устройство 140.

Объем 158 также имеет седло 160, на которое укладывается прокладка в виде уплотнительного кольца 162 (фиг. 4). В показанной конструкции уплотнительное кольцо 162 находится между кромкой 146 и седлом 160. Запирающее устройство обеспечивает усилия в осевом направлении, чтобы сжать крышку 56 и часть корпуса 54 вместе. Это обеспечивает давление кромки 146 на уплотнительное кольцо 162 для создания уплотнения 164 (фиг. 4) между крышкой 56 и корпусом в сборе 54. Это уплотнение 154 предотвращает протечку газа между корпусом в сборе 54 и крышкой 56. Иными словами, уплотнение 164 направляет поток газа через отверстие для выхода газа 60.

Как показано на фиг. 7, внутренняя стенка 156 обеспечивает кольцевую уплотняющую поверхность 166. Кольцевая уплотняющая поверхность 166 обеспечивает конструкцию, на которую ориентирована уплотняющая часть фильтрующего элемента 70, чтобы создать здесь радиальное уплотнение. Это подробно описано ниже.

Крышка 56 также включает торцевую стенку 168, которая расположена в основном под прямым углом к внутренней стенке 156. Торцевая стенка 168 действует как стопор 170 для ориентации фильтрующего элемента 70. Иными словами, стопор 170 препятствует перемещению фильтрующего элемента 70 в осевом направлении в корпусе 52. От торцевой стенки 168 отходит выступ 172. Когда фильтрующий элемент 70 установлен в корпусе 52, выступ 172 прижат к уплотняющей части фильтрующего элемента 70 и создает вторичное уплотнение 174 (фиг. 4) с фильтрующим элементом 70. Вторичное уплотнение 174 поможет предотвратить случайное просачивание масла из внутренней части фильтрующего элемента 70 в объем 130 за пределами фильтрующего элемента 70. Первичная функция уплотнения достигается радиальной уплотняющей системой, описанной ниже. Кроме того, отметим, что многие из описанных здесь методик могут быть применены в устройствах, в которых первичная уплотняющая функция выполняется осевыми уплотнениями.

От торцевой стенки 168 отходит наклонная стенка 176, которая заканчивается в выпускном патрубке для жидкости 62. Наклонная стенка 176 имеет вид воронки или бачка 150. Отметим, что выпускной патрубок для жидкости 62 включает нарезную часть 178. Нарезная часть 178 может быть латунной вставкой и служит для того, чтобы соединять фасонные части трубы для подачи жидкости, например, к масляному поддону.

Термин «устройство направления потока газа» или его варианты иногда используется, чтобы обратиться к частям устройства, которые направляют поток газа. Для фильтрующего устройства 50, фиг. 4, оно содержит впускное отверстие для газа 58, впускной патрубок 72, различные стенки корпуса 52 (включая стенки 82, 86, 110 и 154) и выпускной патрубок 78, включая отверстие для выхода газа 60. Уст

- 5 011777 ройство направления потока газа в основном функционирует, чтобы обеспечить надлежащий поток газа через фильтрующий элемент 70 в нужном направлении.

Теперь обратим внимание на фиг. 4 и 5. Фильтрующий элемент 7, показанный на фиг. 4, собран в корпусе 52. Термин «собранный» и его варианты означают, что фильтрующий элемент 70 ориентирован в корпуса 52 таким образом, что уплотнения находятся на месте и поток газа может течь должным образом от впускного патрубка 58 через фильтрующий элемент 70 и через выпускное отверстие 60.

На фиг. 4 и 5 можно видеть, что фильтрующий элемент 70 включает дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 64 и набивку фильтра 66 в одинарной трубчатой конструкции. Когда фильтрующий элемент 70 вынимается, например во время обслуживания, то коагуляционный фильтр первой ступени 64 и трубчатая среда 66 вынимаются вместе. В целом, трубчатая среда 66 включает набивку фильтра 190, вставленную в закрытую трубчатую форму, чтобы определить открытую внутреннюю часть фильтра 192. В предпочтительных конструкциях набивка фильтрующей среды 190 будет в основном иметь цилиндрическую форму, определяя круглое поперечное сечение.

Среда 190 может быть различного типа и приспособлена для достижения желательной эффективности. Одним примером среды 194, используемой в набивке 190, является сформованная среда. Другой пример - гофрированная среда. «Гофрированной средой» называется гибкий лист среды, сложенной во множество складок. Ниже предпочтительная среда для набивки среды 190 описана в виде листа, полученного способом мокрого формования и имеющего желательные характеристики. Эта среда предпочтительна, когда набивка фильтрующей среды 190 должна выполнять две функции: коагуляцию/дренаж и захват макрочастиц. Эта функция может быть выполнена упаковкой среды 190, когда набивка фильтрующей среды 190 используется без дополнительного фильтра коагулятора первой ступени 64 или когда она используется с дополнительным коагуляционным фильтром первой ступени 64. Отметим, что набивка фильтрующей среды 190 может быть выполнена в многослойной или многоступенчатой форме.

В варианте, показанном на чертеже, среда 194 имеет первый торец 196 и противоположный второй торец 198. Среда 194 расположена между первым торцом 196 и вторым торцом 198. В показанном фильтрующем элементе 70 на первом торце 196 имеется первая торцевая заглушка 200. В конкретном варианте, показанном на фиг. 5, торцевая заглушка 200 включает заглушку 202 и коагуляционный фильтр первой ступени 64. В некоторых конструкциях торцевая заглушка 200 представляет собой единственную одинарную структуру.

В некоторых вариантах заглушка 202 включает кольцо 204 из отлитого под давлением полимерного материала. Кольцо 204 определяет центральное отверстие 206, которое в предпочтительном варианте, показанном на чертеже, является центрированным кольцом 204. Термин «центрируемый» означает, что у отверстия 206 имеется центр симметрии, который является тем же самым, что и центр симметрии кольца 204. Иными словами, центр 206 предпочтительно не расположен эксцентрично в пределах кольца 204.

В некоторых устройствах центральное отверстие 206 будет круглым и иметь диаметр, который не больше чем приблизительно 50% диаметра кольца 204. В некоторых устройствах диаметр отверстия 206 составит менее 40% диаметра кольца 204.

Кольцо 204 также включает внешнюю кольцевую поверхность 208. Когда фильтрующий элемент 70 собран в корпусе 52, внешняя кольцевая уплотняющая поверхность 208 функционирует как уплотняющая часть 210. В предпочтительных устройствах уплотняющая часть 210 включает ступенчатую конструкцию 212.

В частности, ступенчатая конструкция 212 помогает выполнить вставку и формирование радиального уплотнения 214 (фиг. 4) между торцевой заглушкой 200 и уплотняющей поверхностью 128 корпуса 52. На фиг. 5 ступенчатая конструкция 212 включает первую область наибольшего диаметра 216, примыкающую к области 218, диаметр которой меньше диаметра первой области 216, смежной с третьей областью 220, диаметр которой меньше диаметра второй области 218. Эта ступенчатая конструкция 212 из уменьшающихся диаметров создает структуру, которая помогает вставить фильтрующий элемент 70 в корпус 55.

Уплотняющая часть 210 торцевой заглушки 202 может быть сделана из сжимаемого материала, таким образом, осуществляется радиальное сжатие уплотняющей части 210 против уплотняющей поверхности 128, когда элемент установлен в корпусе 52. Примеры материалов, годных к использованию для уплотняющей части 210 и всей торцевой заглушки 202, описаны ниже. В целом, торцевые заглушки 202 могут состоять из мягкого полиуретана, имеющего при литье под давлением плотность обычно менее 22 фунт/куб. фут, например приблизительно 12-22 фунт/куб. фут. Конечно, могут использоваться и другие материалы в отличие от описанных здесь примеров.

Снова обращаясь фиг. 5, видно, что торцевая заглушка 200 также включает раму 222, расположенную в отверстии центра 206 кольца 204. Рама 222 удерживает, содержит и окружает область волокнистой среды 224. В показанной на чертеже конструкции волокнистая среда 224 используется как дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 64. В некоторых устройствах волокнистая среда 224 включает по меньшей мере один слой и обычно множество слоев 226 из нетканых, неплиссируемых и неоткрытых материалов в качестве коагуляционной среды. В варианте, показанном на фиг. 5, имеются два слоя 226, 228 волокнистой среды 224. Примеры бесспорно годных к использованию материалов для во

- 6 011777 локонного материала 224 описаны ниже. Снова отметим, что в некоторых устройствах коагуляционный фильтр первой ступени 64 не используется и присутствует только трубчатая конструкция с набивкой фильтра 66.

На фиг. 5 рама 222 иллюстрирует конструкцию, состоящую из нескольких частей, в частности конструкцию из двух частей, включая первую часть рамы 230 и вторую часть рамы 232. Первая часть рамы 230 включает опорную решетку 234, покрывающую поверхность вверх по потоку 236 из волокнистой среды 224. Опорная решетка 234 является пористой и имеет ячейки, позволяющие потоку газа протекать через них и через волокнистую среду 224. Опорная решетка 234 является структурной опорой волокнистой среды 224.

Точно так же вторая часть рамы 232 включает пористую опорную решетку 238, покрывающую поверхность вниз по потоку 240 из волокнистой среды 224. Опорная решетка 238 также является структурной опорой для волокнистой среды 224, позволяя потоку газа проходить через решетку в открытую внутреннюю часть фильтра 192.

В показанном устройстве первая часть рамы 230 и вторая часть рамы 232 примыкают друг другу и формируют удерживающий карман 242 между опорной решеткой 234 и опорной решеткой 238, которая удерживает или окружает волокнистую среду 224. В некоторых устройствах первая часть рамы 230 и вторая часть рамы 232 соединяются вместе в виде пакета.

Как можно видеть на фиг. 5, в представленном варианте рама 222 отлита под давлением или залита в пространство полимерной торцевой заглушки 202 по внутренней кольцевой области 244 кольца 204.

Конкретный представленный фильтрующий элемент 70 дополнительно включает внутреннюю опорную гильзу 246 и внешнюю опорную гильзу 248. Каждая внутренняя гильза 246 и внешняя гильза 248 расположена между первым торцом 196 и вторым торцом 198 набивки среды 190. Внутренняя гильза 246 и внешняя гильза 248 помогают удерживать среду 194. Гильзы 246 и 248 в типовых устройствах изготовлены из пластмассы пористой структуры, которая позволяет потоку газа проходить через них. Внешняя гильза 248 окружает область среды 194 и волоконного материала 224.

Отметим, что могут быть использованы другие материалы для втулок. Также в некоторых случаях внешняя гильза, внутренняя гильза или обе не требуются в зависимости от целостности конструкции фильтрующей среды 194.

В конкретном варианте, показанном на фиг. 5, внутренняя гильза 246 является сплошным компонентом второй части рамы 232. Таким образом, внутренняя гильза 246 и вторая часть рамы 232 являются одним элементом. Внутренняя гильза 246 также образует дренажную поверхность 250, обеспечивающую стекание капель, и поток коагулированной жидкости из фильтра коагулятора первой ступени 64 вниз в бачок 150.

Фильтрующий элемент 70 также включает заглушку 254 у второго торца 198 набивки среды 190. Заглушка 254 предпочтительно изготовлена из отлитого под давлением полимерного материала, когда среда 194 плавится в изложнице или заливается в решетку. Аналогичным образом внутренняя гильза 246 и внешняя гильза 248 в определенных предпочтительных вариантах располагаются между и являются литыми полимерными материалами первой торцевой заглушки 202 и второй пробки 254. Вторая заглушка 254 включает внешнюю кольцевую поверхность 256, которая формирует уплотнительную часть 258. Как правило, уплотняющая часть 258 является сжимаемой и прижимается к уплотняющей поверхности 166 крышки 56, когда фильтрующий элемент 70 установлен в корпусе 52. Торцевая пробка 254 имеет отверстие 255, которое в данном примере выровнено с выпускным отверстием для жидкости 62, чтобы позволить коагулированной жидкости вытекать из фильтра коагулятора первой ступени 64 через отверстие 255 и выходить через выпускное отверстие 62.

Уделим внимание фиг. 4. Когда фильтрующий элемент 70 установлен в корпусе 52, уплотняющая часть 258 сжата между уплотняющей поверхностью 166 и внешней гильзой опоры 248, чтобы сформировать радиальное уплотнение 260 между ними. Как можно видеть из фиг. 4, уплотняющая часть 210 первой торцевой заглушки 202 сжата между уплотняющей поверхностью 128 и внешней гильзой опоры 248, чтобы сформировать радиальное уплотнение 214 между ними. Радиальные уплотнения 214, 260 предусматривают первичную уплотнительную систему фильтрующего устройства 50. Радиальные уплотнения 214, 260 предотвращают обход потоком газа одного или обоих фильтров коагулятора первой ступени 64 и второй ступени фильтра тонкой очистки 66.

Обратимся снова к фиг. 5. Уплотняющая часть 258 торцевой пробки 254 также предпочтительно имеет ступенчатую конструкцию 262. Ступенчатая конструкция 262 аналогична ступенчатой конструкции 212 торцевой заглушки 202. В конкретном варианте, показанном на чертеже, имеются три стадии уменьшающегося диаметра, включая стадию 264, стадию 266 и стадию 268. Снова отметим, что ступенчатая конструкция 262 содействует вставке фильтрующего элемента 70 в корпус 52 и формированию радиального уплотнения 260.

Показанная на чертеже торцевая заглушка 25 состоит из отлитого под давлением полимерного материала в виде литого полиуретана, имеющего плотность обычно менее 22 фунт/куб.фут, например приблизительно 10-22 фунт/куб. фут. Пример такого материал описан ниже. Могут использоваться другие материалы.

- 7 011777

Отметим, что, когда торцевые заглушки 202 и 254 отливаются вместе, торцевые заглушки 202, 254; первая и вторая пластмассовые гильзы 246, 248; набивка среда 190 и не гофрированная и нетканая волокнистая среда 24 крепятся вместе в виде одного цилиндрического фильтрующего элемента 70.

Альтернативный вариант фильтрующего элемента 70 показан на фиг. 8 в виде позиции 270. Элемент 270 является аналогом элемента 70 на фиг. 5, на которой он включает заглушку 272, заглушку 274, дополнительную область волокнистой среды 276, среду 278 и внешнюю гильзу 280. Торцевая заглушка 272 имеет центральное отверстие для входа газового потока 272а. Элемент 270 дополнительно включает внутреннюю опорную гильзу 282 литого типа и расположенную между торцевыми заглушками 272, 274. В этом варианте имеется средство потока 284, предназначенное для облегчения дренажа жидкости, которая была коагулирована дополнительной волокнистой средой 276.

В варианте, показанном на фиг. 8, средство направления потока 284 включает трубу 286. В типовых устройствах труба 286 отходит от поверхности вниз по потоку 288 среды коагулятора 276 к отверстию 290 торцевой заглушки 274. Длина трубы 286 может изменяться приблизительно от 33 до 95% полной длины среды 278. Во многих случаях труба 286 имеет длину, по меньшей мере равную 25% набивки среды 190 и обычно менее 100% длины набивки среды 190. В типовых вариантах труба 286 будет иметь по меньшей мере одну секцию 287, которая изготовлена в основном из газонепроницаемого материала, так что поток газа должен выходить от поверхности вниз по потоку 288 через внутреннюю часть трубы 292 из конца 294 трубы 286 и затем в объем 296 прежде, чем он поступит в набивку фильтра 190. Объем 296 является областью между внутренней гильзой 282 и трубой 286. В конкретном представленном варианте вся труба 286 включает перфорированную секцию 287. В других вариантах могут быть части трубы 286, которые перфорированы или газопроницаемы.

В представленном варианте труба 286 является частью корпуса 298, который используется для захвата, окружения или удерживания дополнительной волокнистой среды 276. Как правило, рама 298 отлита в торцевой заглушке 272.

Труба 286 помогает дренировать коагулированную жидкость (обычно масло). В процессе работы коагулированная жидкость будет протекать самотеком по внутренней стенке 300 трубы 286, затем течь в бачок 150 и выходить через выпускное отверстие для жидкости 62. Труба 286 предотвращает возможность поступления коагулированной жидкости в среду 278.

Другой альтернативный вариант фильтрующего элемента 70, показанного на фиг. 9, обозначен позицией 320. Элемент 320 похож на элемент 70 фиг. 5, на которой он включает торцевую заглушку 322, торцевую заглушку 324, дополнительную область волокнистой среды 326, набивку фильтра 327 (показанную как среда 328), внешнюю гильзу 330, внутреннюю гильзу 332 и рамочную конструкцию 334, окружающую волокнистую среду 326. Торцевая заглушка 322 имеет центральное отверстие для входа газового потока 322а. Набивка фильтрующей среды 327 определяет открытую внутреннюю часть трубы 333. Элемент 320 дополнительно включает воздухонепроницаемую внешнюю оболочку 340, окружающую и покрывающую наружную гильзу 330.

В представленном варианте внешняя оболочка 340 занимает место порядка 25-75% длины набивки среды 327 обычно от торцевой заглушки 322 (удерживающей волокнистую среду 326) до другой торцевой заглушки 324. Внешняя оболочка 340 помогает дренировать жидкость, которая была коагулирована дополнительной волокнистой средой 326, как будет объяснено ниже. В частности, внешняя оболочка 340 помогает предотвратить утечку газа через область 342 среды 328, которая покрыта оболочкой 340. Это содействует прохождению потока газа в направлении к торцевой заглушке 324 и в область 344 среды 326, которая не покрыта оболочкой 340. Это также содействует дренажу самотеком коагулированной жидкости из элемента 320.

А. Пример работы и изменений.

В процессе работы фильтрующее устройство 50 выполняет следующие операции. Газы, прорывающиеся из картера двигателя, поступают во впускное отверстие для газа 58. Газы проходят во внутреннюю полость 84 клапанной системы регулятора 74. Клапанная система 92 обеспечивает проход газа через зазор 106 между мембраной 94 и горловиной 88. Зазор 106 увеличивается по мере того, как повышается давление газов в картере двигателя, заставляя мембрану 94 преодолевать усилие пружины 96 и войти в объем 108 против колпака 57. Газ затем течет во внутреннюю часть 104 горловины 88. Оттуда газ проходит через дополнительную первую ступень коагуляционного фильтра 64. Дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 64 (если он используется) расположен в конструкции таким образом, что газ подается через коагуляционный фильтр первой ступени 64 до того, как газ пройдет через набивку фильтра 190.

В частности, поток газа проходит через опорную решетку 234 и слой 228 волокнистого материала 224. Газ продолжает поступать в виде нисходящего потока через слой 226 и затем через опорную решетку 238. Волокнистая среда 224 обеспечивает предварительное отделение жидкости с любыми захваченными твердыми частицами от остальной части газового потока. Жидкость вытекает из среды 224 и либо стекает непосредственно в бачок 150, либо растекается по дренажной поверхности 250 внутренней гильзы 246. Собранная жидкость течет по наклонной стенке 176 и в конечном счете удаляется через выпускное отверстие для жидкости 62. Этот жидкий материал часто представляет собой масло и может быть

- 8 011777 возвращен в картер для повторного использования.

Поток газа и любая жидкость, которая не коагулируется дополнительным коагуляционным фильтром первой ступени 64, подаются на фильтр 66. Конкретно, поток газа из открытой внутренней полости 192 проходит через набивку фильтрующей среды 190. Поток газа не может обойти эту среду из-за радиальных уплотнений 214, 260. Набивка фильтрующей среды 190 удаляет отобранные дополнительные жидкие частицы (путем коагуляции/дренажа) и твердые частицы, извлеченные из газового потока. В плане, показанном на фиг. 4, среда 194 ориентирована вертикально, так что жидкость, которая собирается (коагулирует или агломерирует) на среде, стекает самотеком в бачок 150. Отфильтрованный газ затем выходит через выпускное отверстие для газа 60. Далее выходящий газ, возможно, подается, например, на впуск турбины 34 двигателя 30 или в другое место. В целом, из выпускного отверстия 60 газы можно в некоторых случаях удалять в атмосферу. Предпочтителен другой вариант с замкнутым газовым циклом, когда газы поступают в воздухозаборник или в другое место использования газа. В конкретном примере, описанном в предыдущем параграфе, газы были описаны как потенциально подаваемые к впуску турбонаддува.

Следует отметить, что вторичные уплотнения 120, 174 предотвращают просачивание собранной жидкости, например масла, между фильтрующим элементом 70 и корпусом 52.

Фильтрующее устройство 50 обслуживается следующим образом. Крышка 56 снимается с корпуса в сборе 54, освобождая защелки 136. Это позволит оператору удалить крышку 56 с корпуса в сборе 54. Когда крышка 56 снята с корпуса в сборе 54, уплотнение 164 между корпусом 55 и крышкой 56 освобождается. Кроме того, освобождается уплотнение 260 между фильтрующим элементом 70 и крышкой 56. Это также обеспечивает доступ к фильтрующему элементу 70, который включает дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 64 и трубчатую конструкцию с набивкой фильтра 66. Захватывается конец фильтрующего элемента 70, примыкающего к заглушке 254, и фильтрующий элемент 70 вытаскивается в осевом направлении из внутренней части 112 корпуса 55. Когда фильтрующий элемент 70 вынут из внутренней части 112, радиальное уплотнение 214 освобождается. На этой стадии одновременно удаляются коагуляционный фильтр первой ступени 64 и фильтр тонкой очистки второй ступени 66. После этого фильтрующий элемент 70 может быть утилизирован, например сожжен.

Затем подготавливается новый, сменный фильтрующий элемент 70. Сменный фильтрующий элемент 70 также включает коагуляционный фильтр первой ступени 64 и фильтр второй ступени тонкой очистки 66 аналогичной конструкции, что и начальный фильтрующий элемент 70. Сменный фильтрующий элемент 70, включая первую ступень 64 и вторую ступень 66, вставляется через открытый торец 144 корпуса 55. Фильтрующий элемент 70 ориентирован таким образом, что уплотняющая часть 210 торцевой заглушки 202 сжата между уплотняющей поверхностью 128 и внешней гильзой 248, чтобы сформировать радиальное уплотнение 214 между ними. В некоторых вариантах фильтрующий элемент 70 ориентирован таким образом, что торцевая заглушка 202 примыкает к торцевой стенке 114 корпуса 55. Затем крышка 56 укладывается на торец фильтрующего элемента 70 и устанавливается таким образом, что уплотняющая часть 258 торцевой заглушки 254 сжата между наружной гильзой 248 и уплотняющей поверхностью 166 крышки 56. Это создает радиальное уплотнение 260. В некоторых устройствах фильтрующий элемент 70 устанавливается также таким образом, что торцевая заглушка 254 соединяется по оси и примыкает к стопору 170 крышки 56.

После того как оба уплотнения 214 и 260 установлены на место, крышка 56 фиксируется на части корпуса 54 с помощью защелок 136. Это также помогает создать уплотнение 164 между крышкой 56 и корпусом 55.

В. Пример конструкции и системы.

Фильтрующее устройство 36 предпочтительно используется на 1,5-1,6-литровом двигателе мощностью до 1200 л.с. с турбонаддувом или супернаддувом, в котором используется дизельное топливо или природный газ. В одном примере используется двигатель У-8 мощностью 250-400 л.с. Двигатель имеет рабочий объем цилиндра по меньшей мере 3 л, обычно 7-14 л. В нем обычно имеет место прорыв

8-16 куб.фут газа. Предпочтительные фильтрующие устройства 36 должны обрабатывать от 1 до 20 куб. фут прорывных газов.

В других системах фильтрующее устройство 36 полезно для установки на двигателях со следующими мощностями: 8-450 кВт (11-600 л.с.); 450-900 кВт (600-1200 л.с.) и более чем 900 кВт (>1200 л.с.). В целом, по мере увеличения мощности двигателя увеличивается объем фильтрующей среды второй ступени 194 в области поверхности. Например, для двигателя мощностью от 8 до 450 кВт (11-600 л.с.), когда используется гофрированная среда, длина складок составит приблизительно 4-5 дюйма; для двигателя мощностью 450-900 кВт (600-1200 л.с.) длина складок составит приблизительно 6-8 дюйма и для двигателя мощностью более 900 кВт (> 1200 л.с) обычно будет использовано более одного фильтрующего устройства 36.

- 9 011777

Следует понимать, что, используя описанные здесь методики, можно выполнить различные конфигурации системы. Ниже приведены некоторые типичные примеры.

Конструкция	Минимум (дюйм)	Максимум (дюйм)	Типовой размер (дюйм)
Наружный диаметр элемента 70	2	12	4-5
Внутренний диаметр элемента 70	0,5	10	1,5-2,5
Длина элемента 70	3	12	4-6
Диаметр среды 224	0,5	10	2-2,5
Толщина каждого слоя 226, 2280,05	1	0,1-0,3
Диаметр впускного патрубка 580,5	3	1-1,5
Диаметр выпускного отверстия	60	3	1-1,5
Диаметр горловины 88	0,5	3	1-1,5
Высота выступа 116	0,01	0,25	0,05-0,1
Диаметр открытого торца 144	3	14	4,5-5,5
Диаметр колпака 57	3	14	4,5-5,5
Диаметр мембраны 96	3	14 ‘ '	4,5-5
Диаметр внутренней стенки 156	3	13	4,5-5
Диаметр наружной стенки 154	1	14	5-5,5
Диаметр выпускного отверстия
для жидкости 62	0,05	2	0,1-0,5
Высота выступа 172	0,01	0,25	0,05-0,11
Длина корпуса 52	4	15	7-8

С. Примерные материалы.

В этом разделе описаны примеры некоторых материалов, полезных для варианта на фиг. 2-7. Кроме описанных здесь, может использоваться множество других материалов.

Корпус 50 может быть выполнен из пластика в виде нейлона, заполненного углеродом.

Среда 224 дополнительного коагулятора 64, в основном не гофрированная, не цилиндрическая, представляет собой волокнистую среду из полиэфира со средним диаметром волокна менее 18 мкм, обычно приблизительно 12,5 мкм с процентом твердости в свободном состоянии более чем приблизительно 1,05%. Среда 224 имеет поверхности вверх и вниз по потоку по меньшей мере от 1 до более чем приблизительно 7 кв. дюймов и обычно приблизительно 3-4 кв. дюймов. Средний диаметр волокна волокнистого материала равен 1,5 денье (приблизительно 12,5 мкм) и твердость в свободном состоянии по меньшей мере 0,85%. Он имеет вес обычно более чем приблизительно 3,1 унций/кв.ярд. Как правило, он имеет вес менее 3,8 унций/кв.ярд. Типичные веса лежат в диапазона 3,1-3,8 унций/кв.ярд (105-129 г/м²). Как правило, среда имеет толщину при сжатии 0,002 фунт/кв.дюймов (свободная толщина) более чем приблизительно 0,32 дюйма. Как правило, среда имеет толщину при сжатии 0,002 фунта/кв.дюйм (свободная толщина) менее приблизительно 0,42 дюйма. Типичные свободные толщины среды лежат в диапазоне

0,32-0,42 дюйма (8,1-10,7 мм). Среда имеет типичную проницаемость не менее приблизительно 370 фут/мин (113 м/мин).

Отметим, что среда 224 дополнительного коагулятора 64 может быть выполнена предпочтительно из двухкомпонентного волокна, в целом, как описано подробно в разделе VI.

Торцевые заглушки 202, 254 могут быть выполнены из полимерного материала. В некоторых примерах торцевые заглушки 202, 254 выполнены из уретана и более конкретно - из пенного полиуретана. Один пример пенного полиуретана описан в патенте США № 5669949 (включенного здесь в качестве ссылки) для торцевой заглушки 3. Материал может быть первичным полиуретаном, обработанным до конечного продукта (мягкого пенополиуретана), имеющего плотность «отлитого под давлением» материала порядка 10-22 фунт/куб.фут и который характеризуется мягкостью так, что 25%-ное отклонение требует давления 10 фунт/кв.дюйм. В некоторых вариантах плотность «отлитого под давлением» материала выходит из диапазона 10-22 фунт/кв.фут. Полиуретан включает материал, состоящий из смолы Ι35453Β и эфира изоциановой кислоты 13050И. Материалы должны быть смешаны в соотношении соединения 100 частей 135453 смолы к 36,2 частей эфиризоциановой кислоты Ι3050ϋ (по весу). Плотность смолы 1,04 (8,7 фунт/галлон) и для эфира изоциановой кислоты этого соединения равна 1,20 (10 фунт/галлон). Материалы обычно смешиваются с помощью высокодинамичной лопастной мешалки. Температура компонентов должна быть равной 70-95°Р. Температура пресс-формы должна быть 115135°Р.

Состав смолы Ι35453Κ..

(a) Средняя молекулярная масса:

1) основной многоатомный спирт простого полиэфира - 500-15,000;

2) диолы - 60-10,000;

3) триолы - 500-15,000.

(b) Средняя функциональность:

1) полная система - 1,5-3,2.

- 10 011777 (с) Гидроксильное число

1) общие системы = 100-300.

(б) Катализаторы:

1) амин - воздушные компоненты 0,1-3,0 РРН;

2) олово - \Уйсо 0,01-0,5 РРН.

(е) Поверхностно-активные вещества:

1) общая система - 0,1-2,0 РРН.

(ί) Вода:

1) общая система - 0,03-3,0 РРН.

(д) Пигменты/красители:

1) полная система - 1-5% сажи.

(И) Порофор:

1) 0,1-6,0% НРС 134А.

Состав эфира изоциановой кислоты 13050И:

(a) Содержание ЫСО - 22,4-23,4 вес.%.

(b) Вязкость при 25°С - 600-800 Сп.

(c) Плотность - 1,21 г/см³ при 25°С.

(б) Начальная точка кипения - 190°С при 5 мм рт.ст.

(е) Давление пара - 0,0002 мм рт.ст. при 25°С.

(ί) Внешний вид - бесцветная жидкость.

(д) Температура вспышки - 200°С.

Материалы Ι35453Κ и 13050И поставляются корпорацией ВА8Р, Виандот, Мичиган 48192.

Рама 222, внутренняя гильза 246, внешняя гильза 248 и решетки 234, 238 могут быть изготовлены из пластмассы в виде углеродистого нейлона.

Когда используется гофрированная среда, фильтр 66 предпочтительно изготовлен из олеофобного материала.

Один пример: синтетическая гофрированная набивка фильтра из стекловолокна с высокими рабочими характеристиками в условиях масляного тумана окружающей атмосферы. При гофрировании среда 194 имеет скорость поверхности по меньшей мере 0,1 фут/мин, не более чем 5 фут/мин и обычно приблизительно 0,3-0,6 фут/мин. Глубина складки составляет не менее 0,5 дюйма, не более чем 3 дюйма и обычно приблизительно 0,75-2 дюйма. Длина складки составляет по меньшей мере 1 кв.дюйм, не более чем 15 дюймов и обычно 3-6 дюймов. Гофрированная среда 194 имеет поверхность вверх по потоку по меньшей мере 2 кв. фут и предпочтительно приблизительно 3-5 кв. фут. Среда имеет по меньшей мере 30 складок, не более чем приблизительно 150 складок и обычно приблизительно 60-100 складок. Синтетическая набивка фильтра из стекловолокна может быть покрыта материалом с низкой поверхностной активностью, таким как алифатический материал фторзамещенного углеводорода, поставляемый фирмой 3 М Ст. Поль, Миннесота. До покрытия и образования складок среда имеет вес по меньшей мере 80/3000 кв.футов; не более чем 88/3000 кв.футов; обычно в диапазоне от 80-88 фунт/3000 кв.футов (136,8±6,5 г/м²). Гофрированная среда имеет толщину 0,027±0,004 дюймов (0,69±0,10 мм); размер пор приблизительно 41-53 мкм; содержание смолы приблизительно 21-27%; прочность на разрыв 13-23 фунтов/кв.дюйм (124±34 кПа); прочность на разрыв после 5 мин при температуре 300°Р 37±12 фунтов/кв.дюйм (255±83 кПа); отношение прочности на разрыв приблизительно 0,30-0,60 и проницаемость 33±6 футов/мин (10,1±1,8 м/мин). В процессе гофрирования после образования складок и покрытия среда имеет следующие свойства: глубина гофров приблизительно 0,023-0,027 дюймов (0,580,69 мм); влажная прочность при растяжении приблизительно 6-10 фунтов/дюйм (3,6±0,91 кг/дюйм) и сухая прочность на разрыв после образования складок не менее 30 фунтов/кв.дюйм (207 кПа).

Когда гофрированная среда используется для фильтра 66, отношение поверхности коагуляционной среды 224 вверх по потоку к поверхности гофрированной среды 194 вверх по потоку составляет менее 25%, обычно менее 10% и в некоторых случаях менее 1%. Отношение поверхности коагуляционной среды 224 вниз по потоку к поверхности гофрированной среды 194 вверх по потоку составляет менее 25%, обычно менее 10% и в некоторых случаях менее 1%.

Во многих типовых устройствах согласно настоящему изобретению фильтр 66 не будет выполнен в гофрированном виде и не будет включать описанные выше материалы. Скорее будет предпочтительно использоваться волокнистый материал, как описано ниже в разделе VI.

Корпус 52 может быть отлит из пластмассы под давлением, в виде стеклонаполненного нейлона. Мембрана 94 может быть изготовлена из гибкого материала, такого как каучук.

III. Варианты на фиг. 10-15.

Другой альтернативный вариант коагуляционного фильтра и устройства газоочистителя представлен на фиг. 10-12 в позиции 400. Фильтрующее устройство 400 газоочистителя включает корпус 402. Представленный корпус 402 состоит из двух частей.

- 11 011777

Конкретно, корпус 402 включает часть корпуса 404 и съемную крышку 406. Часть корпуса 404 включает корпус 405 и колпак 407.

Корпус 402 имеет следующие четыре отверстия:

впускное отверстие для газа 405; выпускное отверстие для газа 410;

патрубок 412 и поток газа, который обходит выпускное отверстие 414.

В целом, и в ссылке на фиг. 12 фильтрующее устройство 400 газоочистителя включает дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 416 и набивку фильтра второй ступени 418. При использовании в показанном на чертеже устройстве отверстие 412 действует как выпускной патрубок для жидкости или дренаж жидкости 412. В показанном устройстве жидкость, захваченная потоком газа, подается во впускное отверстие для газа 408 и затем через дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 416. Часть жидкой фазы коагулируется и удаляется из потока газов дополнительным коагуляционным фильтром первой ступени 416. Жидкость, которая коагулируется в дополнительном коагуляционном фильтре первой ступени 416, дренируется и выходит из корпуса 402 через выпускное отверстие для жидкости 412. Газовая фаза подается из канала 423 и дополнительного коагулятора первой ступени 416 в набивку фильтра 418. Конструкция среды 418 обеспечивает дополнительную коагуляцию/дренаж жидких частиц и удаляет по меньшей мере часть твердых макрочастиц из газового потока и очищенный поток газа затем подается наружу из корпуса 402 через выпускное отверстие для газа 410.

Как и в варианте, представленном на фиг. 5, дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 416 и среда 418 являются одинарной конструкцией, формирующей фильтрующее устройство или элемент 420 (фиг. 13-15). В типовых проектах фильтрующий элемент 420 является сменным и удаляемым из корпуса 402. Как и в варианте фиг. 5, «одинарный» означает то, что дополнительный коагуляционный фильтр первой ступени 416 и среда второй ступени 418 не могут быть разделены, не разрушая части элемента 420. В типовых вариантах первая и вторая торцевые заглушки 444, 445 являются частью одинарной конструкции.

Снова обратимся к фиг. 10 и 12, на которых корпус в сборе 404 имеет впускной патрубок 422, клапанную систему 424, часть канистры 426 и выпускной патрубок 428. В варианте, показанном на чертеже, каждый впускной патрубок 422, клапанная система 424, часть канистры 426 и выпускной патрубок 428 включают часть корпуса 405. Вместе с колпаком 407 корпус 405 и колпак 407 являются частью корпуса в сборе 404. Колпак 407 в представленном варианте крепится к корпусу 405 через разъемное механическое соединение, например через болтовое соединение 409. Болтовое соединение 409 обеспечивает выборочный доступ к узлу регулирующего клапана 496.

Фильтрующий элемент 420 расположен в корпусе 402 с некоторым наклоном, облегчающим операцию его замены. Таким образом, фильтрующий элемент 420 и корпус 402 разработаны таким образом, что корпус 402 может быть выборочно открыт, чтобы получить доступ к фильтрующему элементу 420. Фильтрующий элемент 420 может быть сделан выборочно наклонным и сменным путем его извлечения из внутренней части 403 корпуса 402. Когда фильтрующий элемент 420 ориентирован, как показано на фиг. 12 со всеми уплотнениями (описываемыми ниже), фильтрующий элемент 420 устанавливается в корпус 402.

Как упомянуто выше, корпус 402 устроен так, что он может быть выборочно открыт, чтобы получить доступ к фильтрующему элементу 420. В конкретном варианте, показанном на чертеже, крышка 406 крепится к корпусу 405 с помощью стопорного устройства 429 с защелками. Стопорное устройство 429 с защелками предпочтительно выборочно удерживает крышку 406 и надежно соединяет ее с корпусом 405, когда защелки устройства 429 находятся в запертом положении. В представленном устройстве 429 защелки состоят по меньшей мере из двух защелок 433, в этом варианте имеются первая и вторая проволочные защелки 433.

На фиг. 12 видно, что корпус 405 и крышка 406 включают устройство уплотнения 421. В частности, отметим, что крышка 406 включает пару противолежащих фланцев 413, 415, которые определяют приемный паз 417 между ними. Корпус 405 содержит фланец 411, который входит в паз 417. Как правило, такие варианты также включают элемент кольцевой уплотнительной прокладки 419, входящей в паз 417.

На фиг. 15 представлен фильтрующий элемент 420, как здесь изображено, в неустановленном состоянии, т. е. когда он не установлен в корпусе 402. На фиг. 13 представлен вид сбоку на фильтрующий элемент 420, в то время как фиг. 14 представляет противоположный вид сбоку на фильтрующий элемент 420. В основном фильтрующий элемент 420 включает области 431, 432 фильтрующей среды. В фильтрующем элементе 420, представленном на фигурах, фильтрующая среда 431 включают трубчатое удлинение 434, которое определяет открытый трубчатый внутренний фильтр 436. В определенных конструкциях удлиненная трубчатая среда 434 имеет в основном цилиндрическую форму, определяя круглое поперечное сечение, хотя возможны и альтернативные варианты.

Однако он предпочтительно включает не гофрированную среду, как описано в разделе VI. Область среды 431, когда она установлена в фильтрующем устройстве 400, предпочтительно действует, чтобы обеспечить выбранную коагуляцию/дренаж жидких частиц и удаление твердых макрочастиц до того, как

- 12 011777 газовый поток покинет корпус 402.

В показанном на чертеже варианте среда 438 имеет первый торец 440 и противоположный второй торец 441. Длина среды 438, в типичных вариантах, равна расстоянию между первым торцом 440 и вторым торцом 441. В показанном фильтрующем элементе 420 на первом торце 440 имеется первая торцевая заглушка 442. В частности, показанная первая торцевая заглушка 442 включает торцевую заглушку 444 и дополнительную твердую предварительно подготовленную вставку 446. В таких конструкциях первая торцевая заглушка 442 может быть единственной одинарной структурой. Как будет описано ниже, предварительно подготовленная вставка 446 включает корпус 450, который удерживает дополнительный фильтр коагулятора первой ступени 416 в рабочей сборке.

На фиг. 15 у второго торца 441 среды 438 имеется вторая торцевая заглушка 443. Вторая торцевая заглушка 443 включает, по меньшей мере, вторую заглушку 445.

Как упомянуто выше, фильтрующий элемент 420 включает, по меньшей мере, первую и вторую области среды 431, 432. В устройстве вторая область среды 431 может быть гофрированной средой и/или она может быть фильтрующей набивкой. Предпочтительно это будет среда, описанная ниже в разделе VI. Дополнительная первая область среды 432 ориентирована в направлении через трубчатое расширение 434 второй области среды 431, чтобы быть в контакте с потоком газа в открытой внутренней полости фильтра 436. Фраза «ориентирована в направлении через трубчатое расширение» означает, что дополнительная первая область среды 432 не накладывается радиально на вторую область среды 431, чтобы самостоятельно формировать трубчатое расширение; скорее, дополнительная первая область среды 432 расширяется поперек и покрывает отверстие заглушки 445.

Дополнительная первая область среды 432 может быть непосредственно залита в заглушку 444 или примыкать к заглушке 444 в направлении к торцевой заглушке 445. Дополнительная первая область среды 432 не обязательно должна быть плоской, но в разных вариантах дополнительная первая область среды 432 может быть не трубчатой, не цилиндрической, в основном групповой конструкцией 448. «Групповая конструкция» означает, что первая область среды 432 обеспечивает прохождение потока газа в основном в прямом направлении через нее. Таким образом, поток газа не должен поворачивать, когда он течет от поверхности вверх по потоку 452 к поверхности вниз по потоку 454.

В некоторых вариантах и в ссылке на фиг. 15А дополнительная первая область среды 432 также соответствует коагуляционному фильтру первой ступени 416. В типичных вариантах дополнительная первая область среды 432 включает волокнистую среду 456, хотя она может включать любую предпочтительную среду, как описано в разделе VI. В определенных вариантах среда 456 включает по меньшей мере один слой и обычно множество слоев 458 из волокнистой нетканой, не гофрированной, трубчатой, коагуляционной среды глубины 459. В вариантах, показанных на фиг. 12 и 15, имеются два слоя 461, 462 толстой волокнистой среды 459. Используемые материалы для волокнистой среды 456 описаны выше со ссылками на среду 224 из фиг. 5.

Обратимся к фиг. 13, где первая торцевая заглушка 444 показана в виде сверху. В некоторых вариантах торцевая заглушка включает кольцо 466 из отлитого под давлением полимерного материала. Кольцо 466 определяет центральное отверстие 468, которое на показанном на чертеже варианте находится в центре кольца 466. Иными словами, отверстие 468 имеет центр симметрии, который также является центром симметрии кольца 466. В конкретном показанном варианте центральное отверстие 468 является круглым и предназначено для входа потока газа. Отверстие 468 выровнено (или перекрывает, или расположено по оси канала потока 423 из фильтра коагулятора первой ступени 416).

Торцевая заглушка включает осевую часть 470 и кольцевую или радиальную часть 472. Отверстие 468 предусматривает сообщение потока газа с открытой внутренней полостью 436. Осевая часть 470 торцевой заглушки 444 включает по меньшей мере один непрерывный выступ 474. В некоторых вариантах непрерывный выступ 474 помогает сформировать вторичное уплотнение 476 (фиг. 12) с корпусом 402, когда фильтрующий элемент 420 установлен во внутренней части корпуса 403. В конкретном варианте, показанном на фиг. 13, непрерывный выступ 474 образует круглое кольцо 478.

Радиальная часть 472 торцевой заглушки 444 образует кольцевую уплотнительную часть 480. Когда фильтрующий элемент 420 собран в корпусе 402, кольцевая уплотнительную часть 480 формирует элемент уплотнения 482. В варианте, показанном на фиг. 13, элемент уплотнения 482 расположен вдоль внутренней кольцевой поверхности кольца 466 и окружает отверстие 468.

Когда фильтрующий элемент 420 установлен в корпусе 402, элемент уплотнения 482 образует уплотнение 484 (в этом варианте радиальное уплотнение) с корпусом 402. В частности, в устройстве, показанном на фиг. 12, тело 405 корпуса 402 включает внутренний патрубок 486. Патрубок 486 включает твердую стенку 488, которая окружает и определяет отверстие для потока газа 490. Когда все установлено, как показано на фиг. 12, стенка 488 имеет уплотнительную часть 492, которая проходит через отверстие 468 торцевой заглушки 444 и в открытую полость фильтра 436. Стенка 488 также имеет торцевую часть 494, которая в отдельных вариантах может взаимодействовать с узлом клапана 496. Клапанная система 496, его работа и взаимодействие со стенкой 488 будут подробно обсуждены ниже.

- 13 011777

На фиг. 12 можно заметить, что радиальное уплотнение 484 расположено напротив герметизирующей части 492 трубы 486, в некоторых вариантах радиальное уплотнение 484 сформировано сжатием материала первой торцевой заглушки 444 между герметизирующей частью 492 патрубка 486 и предварительно подготовленной вставкой 446, встроенной в торцевую заглушку 444. В этом контексте «между» означает, что материал первой торцевой заглушки 444 проходит поперек расстояния между герметизирующей частью 492 патрубка 486 и подготовленной вставкой 446 и сжат благодаря жесткости части 492 и вставки 446.

На фиг. 15 А кольцевая уплотнительная часть 480 в конкретном показанном варианте имеет ступенчатую конструкцию 498, хотя возможны альтернативы. Ступенчатая конструкция 498 облегчает вставку и формирование радиального уплотнения 484 между устройством заглушки 442 и уплотняющей частью 492 корпуса 402. В показанном на чертеже варианте ступенчатая конструкция 498 включает множество областей уменьшающихся диаметров, проходящих от осевой части 470 торцевой заглушки 444 к направленной вверх по потоку поверхности 452 волокнистой среды 456. На фиг. 15А ступенчатая конструкция 498 включает первую область наибольшего диаметра 501, примыкающую ко второй области 502, диаметр которой меньше диаметра первой области 501, примыкающей к третьей области 503, диаметр которой меньше диаметра второй области 502, примыкающей к четвертой области 504, диаметр которой меньше диаметра третьей области 503. Эта ступенчатая конструкция 498 из уменьшающихся диаметров приводит к созданию уплотняющей части 480, которая помогает при вставке фильтрующего элемента 420 в корпус 402 и при формировании радиального уплотнения 484.

Уплотняющая часть 480 торцевой заглушки 444 может быть выполнена из сжимаемого материала, таким образом, осуществляется радиальное сжатие уплотняющей части 480 против уплотняющей части 492 патрубка 486 уплотнения 402.

В некоторых примерах торцевые заглушки 444 включают мягкую пенополиуретановую пену, имеющую плотность приблизительно 10-22 фунт/куб.фут. Один используемый материал описан выше в связи с уплотняющей частью 410; другой используемый материал описан далее ниже.

Снова обращаясь к фиг. 12, видно, что показанное на ней фильтрующее устройство 400 включает устройство 510, ориентированное по направлению потока жидкости, в частности коагулированной жидкости от дополнительной первой области среды 432 к отверстию для выпуска жидкости 412. В целом, устройство 510 включает трубу 512, сформированную в сечении 513 в виде газонепроницаемой непрерывной стенки 514, окружающей и определяющей открытую канавку для прохода жидкости 516. В некоторых вариантах труба 512 проходит от поверхности вниз по потоку 454 от коагуляционного фильтра первой ступени 416, по меньшей мере частично, в направлении ко второй торцевой заглушке 445. В некоторых вариантах труба 512 проходит по всему расстоянию между поверхностью вниз по потоку 454 и второй торцевой заглушкой 445. В конкретном показанном устройстве труба 512 формирует отверстие 520, предпочтительно выпускное отверстие для жидкости 523, в торце 521 стенки 514, примыкающей ко второй торцевой заглушке 445. Таким образом, в этом конкретном устройстве, жидкость, которая коагулирована коагуляционным фильтром первой ступени 416, может быть собрана вдоль внутренней полости 517 трубы 512 и течь самотеком к выпускному отверстию для выхода жидкости 412. Могут быть также использованы и другие дренажные устройства. Хотя в показанном варианте вся стенка 514 включает перфорированную секцию 513, в других вариантах только часть стенки 514 будет перфорирована.

В варианте на фиг. 8 было показано устройство 284, которое в основном прямое и не имеет углов. В варианте на фиг. 12 и 15 устройство 510 показано в виде конической секции 515, имеющей наклонные или конические стенки 514. В некоторых конструкциях угол наклона стенки 514 зависит от габаритной длины элемента 420. Таким образом, в некоторых конструкциях размер отверстия 468 в основном остается фиксированным. При увеличении длины среды 438 общая длина элемента 420 также увеличивается и угол или конус стенки 514 уменьшается. В некоторых устройствах угол конуса, измеренный от продольной оси 518 (фиг. 15), проходящей через симметричный центр элемента 420, равен по меньшей мере 1°, начиная от торца 519 (примыкающего к коагуляционному фильтру 416) до торца 521. В некоторых устройствах угол конусности может быть порядка 2-15°, но, как правило, меньше 45°. Конус или угол стенки 514 помогает направить коагуляционную жидкость к выпускному отверстию для жидкости 520 и в конечном счете - через выпускной канал потока жидкости 412.

После прохождения через коагуляционный фильтр первой ступени 416 потоки газа через отверстие для прохода жидкости 516 и через выпускное отверстие 520 поступают в газовую камеру 522. Газовая камера 522 сформирована между стенкой 514 трубы 512 и средой 438. Конусность стенки 514 вызывает наклон газовой камеры 522 под углом между объемом 524 в непосредственной близости от второй торцевой заглушки 445 и объемом 526 в непосредственной близости от первой торцевой заглушки 444, объем которой меньше, чем объем 524.

На фиг. 14 показана вторая торцевая заглушка 445, включающая кольцо 506, определяющее центральное отверстие 507. Отверстие 507 разрешает выход жидкости, собранной дополнительным коагуляционным фильтром первой ступени 416, из фильтрующего элемента 420, в конкретной системе, показанной на фиг. 12. Торцевая заглушка 445 поддерживает уплотнительное устройство 508, которое формиру

- 14 011777 ет уплотнение 509 (фиг. 12) с корпусом 402. В варианте, показанном на фиг. 12, уплотнение 509 является осевым уплотнением 530, сформированным между фильтрующим элементом 420 и внутренней уплотняющей поверхностью 531 крышки 406. В некоторых вариантах уплотнительное устройство 508 включает выступ 534, отходящий или выступающий в осевом направлении в основном от плоской части 536 второй торцевой заглушки 445. В некоторых вариантах выступ 534 образует непрерывное кольцо 538. Некоторые конструкции включают торцевую заглушку 445 и выступ 534 в виде одной литой конструкции 540. В других устройствах заглушка 540 выполнена из полимерного материала, предпочтительно сжимаемого полимерного материала, такого как полиуретан. В некоторых вариантах вторая торцевая заглушка 445 выполнена из того же самого материала, что и первая торцевая заглушка. Осевое уплотнение 530 устраняет прохождение газа от впускного отверстия 408 в обход коагуляционного фильтра первой ступени 416 и конструкции второй ступени набивки фильтра 418. Осевое уплотнение 530 также помогает предотвратить просачивание жидкости, например масла, в сторону вниз по потоку фильтра второй ступени 418.

Как упомянуто выше, первая торцевая заглушка 442 включает предварительно подготовленную вставку 446. В варианте, показанном в фиг. 12 и 15, предварительно подготовленная вставка 446 включает корпус 450 для удержания и охвата волокнистой среды 456. Теперь опишем корпус 450.

На фиг. 15 конкретный корпус 450 представляет собой многоэлементную конструкцию 546. В варианте, показанном на фиг. 15 А, многоэлементная конструкция 546 включает, по меньшей мере, первую часть рамы 550 и вторую часть рамы 552. Первая часть рамы 550 включает опорную решетку 554, покрывающую верхнюю поверхность 452 из волокнистой среды 456. В некоторых примерах опорная решетка 554 является пористой с ячейками 555 (фиг. 13), которые пропускают поток газа, включая газ с захваченной жидкостью через решетку и через коагуляционную среду 456. Решетка 555 также поддерживает волокнистую среду 456.

Точно так же вторая часть рамы 552 включает опорную решетку 556, которая поддерживает и покрывает нижнюю поверхность 454 из волокнистой среды 456. Опорная решетка 556 является пористой с ячейками 557 (фиг. 14) и поддерживает волокнистую среду 456, позволяя газу и коагулированной жидкости пройти через решетку и в канал 516 устройства 510.

В показанном устройстве первая часть рамы 550 и вторая часть рамы 552 прилегают друг к другу и формируют удерживающий карман 560 между решеткой 555 и решеткой 557, чтобы сформировать корпус 562, который удерживает или охватывает волокнистую среду 456. В некоторых вариантах первая часть рамы 550 и вторая часть рамы 552 соединены механически, например с помощью замка типа замка с защёлкой 564.

В некоторых вариантах предварительно подготовленная вставка 446, формирующая корпус 450, отлита под давлением или залита в полимерную торцевую заглушку 444 вдоль внутренней кольцевой области 566 кольца 568. Кольцо 568 в варианте, показанном на фиг. 12 и 15, составляет одно целое с той же самой частью, что и вторая часть рамы 552.

Кольцо 568 в основном включает окружающую стенку 570, выступающую или отходящую от решетки 555 к первому осевому торцу 440 среды 438. Как можно заметить на фиг. 15А, стенка 570 образует жесткий упор при сжатии материала торцевой заглушки в уплотняющей части 480. Таким образом, в предпочтительных конструкциях радиальное уплотнение 484 сформировано сжатием уплотняющей части 480 между упором 572 и уплотняющей частью 492 стенки 488.

Как можно видеть из фиг. 12, 15 и 15А, некоторые варианты включают трубу 512 из устройства 510 как несъемный элемент второй части рамы 552. Кроме того, в варианте, показанном на фиг. 12 и 15, конкретная вторая часть рамы 552 проходит от торца 440, который формирует упор 472 вдоль среды 438, до торца 521, формируя выпускное отверстие 520.

Как показано на фиг. 12 и 15, некоторые рамы также включают опорное кольцо или раму 574. Конструкция опоры 574 помогает центрировать корпус 450 и удерживать его равномерно в открытой внутренней полости фильтра 436. Конструкция опоры 574 может иметь различную конфигурацию, которая обеспечит структурную жесткость между трубой 512 и внутренним периметром 576 среды 438. В одном варианте, показанном на фиг. 12, 14 и 15, конструкция опоры 574 включает кольцевую конструкцию 578. Кольцевая конструкция 578 механически соединяет стенку 514 с торцом 521, например, с помощью запорного механизма 582. Кольцевая конструкция 578 включает, по меньшей мере, внутреннее кольцо 584, которое содержит стенку 514, и внешнее кольцо 586, которое может быть в контакте или близко к внутреннему периметру 576 второй ступени трубчатой конструкции фильтрующей среды 418. Внутреннее кольцо 584 и внешнее кольцо 586 определяют множество отверстий для потока газа 588 через них, причем эти отверстия разделены множеством спиц или ребер 590. Ребра 590 обеспечивают структурную опору и целостность кольцевой конструкции 578. Отверстия для потока газа 588 обеспечивают проход газа от коагуляционного фильтра первой ступени 416 до фильтрующей среды второй ступени 418. Таким образом, после того как поток газа прошел через коагуляционный фильтр первой ступени 416 и через канал для жидкости 516, он проходит через выпускное отверстие для жидкости 520, поворачивает приблизительно под углом 180° вокруг торца 521 стенки 514 и проходит через множество отверстий 588 в газовую камеру 522. Оттуда потоки газа проходят через трубчатую фильтрующую среду 434.

- 15 011777

В некоторых вариантах фильтрующий элемент 420 будет также включать внешнюю опору 592, такую как каркас 594. В некоторых устройствах опора 592 проходит между первой и второй торцевыми заглушками 444, 445 и помогает удерживать среду 438. В других вариантах каркас 594 включает металлическую решетку. В некоторых устройствах каркас 594, так же как другие части элемента 420, будет неметаллическим (содержащий по меньшей мере 98% и предпочтительно 100% неметаллического материала). В некоторых вариантах, вместо каркаса 594, среда 438 будет включать опорный бандаж. В других устройствах можно не использовать внутреннюю или внешнюю опоры среды, если среда имеет достаточную целостность.

Как упомянуто выше, предпочтительные фильтрующие устройства 400 включают клапанную систему 496. В варианте, показанном на фиг. 12, клапанная система 496 обеспечивает как функцию регулирующего клапана, так и функцию байпасного клапана. Опишем сначала функцию регулирующего клапана. Клапанная система 424 имеет внешнюю стенку 601, определяющую открытый внутренний объем 603, в котором собираются вытекающие из картера двигателя газы через впускное отверстие 408 прежде, чем они будут направлены в фильтрующий элемент 420. В показанной клапанной системе 496 имеется мембрана 602 и механизм смещения в виде пружины 605. В некоторых определенных вариантах мембрана 602 в основном круглая и лежит на фланце 608. Фланец 608 расположен между колпаком 407 и клапанной системой 424. Отметим, что в показанном варианте есть зазор 610 между мембраной 602 и частью торца 494 трубы 486. Зазор 610 позволяет потоку газа протекать из внутреннего объема 603 клапанной системы 424 в отверстие для потока газа 490 трубы 486. Во время работы пружина 605 и мембрана 602 регулируют подачу потока газа в трубу 486.

Конструкция клапана 496 также обеспечивает функцию байпасного клапана. Когда среда в фильтрующем элементе 420 забита примесями и давление во внутреннем объеме 603 клапанной системы 424 достигает неприемлемо высокого уровня, клапан пропускает газ мимо фильтра. Это происходит, когда давление на мембрану 602 преодолевает усилие пружины 604 и газ выходит через выпускной байпасный канал 414 (фиг. 10).

Работа и обслуживание.

Фильтрующее устройство 400 работает следующим образом. Газы, выходящие из картера двигателя, проходят через впускное отверстие для газа 408. Газы проходят по внутренней полости 603 клапанной системы 424. Клапанная система 496 пропускает газ в отверстие 490, откуда газ проходит через коагуляционный фильтр первой ступени 416.

Поток газа проходит по поверхности 452 вверх по потоку через дополнительную волокнистую среду 456 и по поверхности 454 вниз по потоку. Дополнительная волокнистая среда 456 отделяет часть жидкостей от остальной части газового потока. Собранные жидкости вытекают из среды 456 и, как показано на чертеже этого варианта, либо непосредственно в канал для выпуска жидкости 412, либо дренируются вдоль стенки 514 устройства направления потока 510. После прохождения через канал для выпуска жидкости 412 жидкость, которая часто является маслом, может быть направлена назад в картер для повторного использования.

Поток газа, содержащий жидкие частицы, улавливается дополнительным коагуляционным фильтром первой ступени 416. Газ проходит по каналу 516 через выпускное отверстие 520, вокруг торца 521 стенки 514 (с поворотом на 180°) и поступает в газовую камеру 522. Из газовой камеры 522 поток газа проходит через набивку фильтра 418, который путем коагуляции/дренажа выборочно удаляет лишние частицы жидкости и также выборочно удаляет твердые частицы из потока газа. Поток газа не может обойти среду второй ступени 418 из-за радиального уплотнения 484 и осевых уплотнений 530, 476. Очищенный газ затем течет вниз по потоку от фильтрующей среды второй ступени 418 через выпускное отверстие для газа 410, откуда газы могут быть направлены на турбонаддув двигателя.

Фильтрующее устройство 400 обслуживается следующим образом. Крышка 406 снимается с узла корпуса 404, отпуская защелки 433. После снятия крышки 406 с узла корпуса 404 осевое уплотнение 530 освобождается. Фильтрующий элемент 420 освобождается. Затем фильтрующий элемент 420 может быть взят рукой и вытащен из корпуса 405. Это действие освобождает радиальное уплотнение 484. Удаление фильтрующего элемента 420, конечно, удаляет и коагуляционный фильтр первой ступени 416, и конструкцию среды 418. Весь фильтрующий элемент 420 может быть утилизирован. Во многих вариантах фильтрующий элемент 420 состоит по меньшей мере из 99% неметаллических материалов является горючим материалом.

Может быть установлен новый фильтрующий элемент 420. Новый фильтрующий элемент 420 устанавливается в корпус 402, вставляя элемент 420 через отверстие, образованное удаленной крышкой 406. Отверстие 468 торцевой заглушки 444 ориентировано вокруг впускной трубы 486, и заглушка сдвигается относительно корпуса 405 до тех пор, пока радиальное уплотнение 484 не окажется на своем месте. Выступ 474 осесимметрично входит внутрь корпуса 405 и формирует осевое уплотнение 476.

Крышка 406 затем надевается на торец фильтрующего элемента 420, защелки 433 запираются, обеспечивая надежное крепление крышки 406 с корпусом 405. Они также прижимают крышку 406 к элементу 420 по оси, формируя осевое уплотнение 530.

- 16 011777

IV. Вариант фиг. 16-21.

Альтернативный вариант предварительно подготовленной вставки показан на фиг. 16-20 в основном позицией 650. Вставка 650 готова к использованию в фильтрующем элементе 420 вместо вставки 446. Вставка 650 высоко технологична при производстве. Вставка 650 включает корпус 652; проточную конструкцию 654 и раму 656. Эта часть аналогична корпусу 450, устройству 510 и опорной раме 574, описанной со ссылкой фиг. 15.

Проточная конструкция 654 включает трубу 660, имеющую сплошную стенку 662 и определяющую открытый канал 664. Стенка 662 включает часть стенки 663, которая в показанном варианте газонепроницаема. В других вариантах стенка 662 может включать секции, которые проницаемы для жидкости. Стенка 662 имеет внутреннюю поверхность 666, которая позволяет коагуляционной жидкости скользить по стенке и течь по выпускному каналу для жидкости. Стенка 662 определяет выпускное отверстие 668 в торце 670 трубы 660. Во многих вариантах выпускное отверстие 668 позволяет газу и жидкости протекать через него. Например, в предпочтительном варианте выпускное отверстие 668 позволяет собранной жидкости выходить из трубы 660 в виде потока в соответствующий канал для выпуска жидкости.

Как и варианте фиг. 12 и 15, стенка 662 в некоторых устройствах является конической секцией 667, наклоненной или сведенной на конус от входного торца 663 стенки 662 к выходу 670. Таким образом, в таких вариантах, когда труба 660 имеет круглое поперечное сечение, диаметр у входного торца 663 больше диаметра у выходного торца 670. В некоторых устройствах диаметр у входного торца 663 будет по меньшей мере от 0,5 до 25% и обычно на 1-10% больше, чем диаметр у торца 670.

Как показано на фиг. 16 и 18, рама 652 служит для удержания и охвата дополнительной коагуляционной среды 675. Рама 652 в этом варианте отличается от описанного выше корпуса 450. В данном конкретном варианте имеется первая часть рамы 681 и вторая часть рамы 682. У первой части корпуса имеется стенка или внешняя кольцевая кромка 684, определяющая внутренний объем 685 (фиг. 19). Охваченная через один торец кромки 681 и составляющая одно целое со стенкой 684, установлена опорная решетка 686, например, в виде пористой структуры с ячейками 688. Решетка 688 служит для структурной поддержки дополнительной среды 675 и пропускает поток газа через среду 675.

Первая часть рамы 681 также включает внутреннюю кромку 690, которая примыкает к внешней кромке 684. Внутренняя кромка 690 помогает предотвратить забивку материала поверхности 692 торцевой полиуретановой заглушки вверх по потоку средой 675 (пример методики изготовления и функции кромки 690 описаны ниже). Как можно видеть из фиг. 16 и 17, внутренняя кромка 690 связана с внешней кромкой 684 множеством ребер 694. Кромка 690 располагается, например, на расстоянии не более 5 мм от внешней кромки 684, чтобы сформировать материал торцевой заглушки (например, полиуретан) и проход потока 691 между ними.

Стенка или кромка 684 определяет углубление 696 (фиг. 19), в которое входит фиксатор 698. В конкретном показанном варианте фиксатор 698 является элементом второй части корпуса 682. Фиксатор 698 и углубление 696 обеспечивают удобную и быструю сборку и фиксацию первой и второй части корпуса 681, 682. Конечно, можно рассматривать и много других вариантов механического соединения первой и второй частей корпуса 681, 682.

Вторая часть рамы 682 включает кольцевую стенку 700, окружающую и определяющую открытый объем 702. В конкретном показанном варианте стенка 700 имеет в основном круглое поперечное сечение, которое может быть постоянным (чтобы сформировать цилиндр) или несколько сведенным на конус, чтобы соответствовать опционному конусу стенки 662. Вторая стенка части корпуса 700 включает первый и второй противоположные торцы 704, 706. В показанном варианте торец 704 в основном соответствует входному торцу 672.

Вторая часть рамы 662 также включает опорную решетку 708, занимающую открытый объем 702 и составляющую одно целое со стенкой 700. Решетка 708 включает сетку 710, которая оказывает структурную поддержку коагуляционной среде 675 и удерживает поверхность вниз по потоку 712 дополнительной среды 675.

Первая и вторая части корпуса 681, 682 образуют внутренний объем или удерживающий карман 714, чтобы удержать, захватить и окружать дополнительную коагуляционную среду 675. При использовании среда 675 обычно механически сжата в пределах кармана 714 так, что решетка 686 удерживает поверхность вверх по течению 692, а решетка 708 удерживает поверхность вниз по течению 712. Как описано выше, стенка 700 включает множество выступов или фиксаторов 678, входящих в объем 702, для входа в углубление 696 или выхода из него.

Вторая часть рамы 682 также включает элемент механического соединения для надежного крепления трубы 660 к стенке 662. В частности, вторая часть рамы и труба 660 также имеют элемент механического соединения, такой как соединение фиксатор/углубление 718. В устройстве, показанном на фиг. 19, стенка 700 включает второе множество выступов 720, проходящих во внутренний объем 702, в то время как стенка 662 имеет углубление 722, в которое входят фиксаторы или выступы 720. Таким образом, вторая часть рамы 682 легко фиксируется и сцепляется с трубой 660.

- 17 011777

Как показано на фиг. 16 и 18, такая рама 652 может также включать опорное кольцо или раму 656. Опорное кольцо 656 похоже на корпус 574, описанный выше. Кроме того, опорное кольцо 656 помогает центрировать раму 652 и равномерно удерживать ее в открытой внутренней части фильтра. Рама 656 включает кольцевую конструкцию 725, имеющую, по меньшей мере, внутреннее кольцо 728 и внешнее кольцо 730. Внутреннее кольцо 728 и внешнее кольцо 730 соединены множеством спиц или ребер 732. Между внутренним кольцом 728 и внешним кольцом 730 кольцевая конструкция 725 определяет множество проходов для потока газа 734.

Обратимся к фиг. 20. Кольцевая конструкция 725 и труба 660 сконструированы с расчетом обеспечить удобное производство и сборку, в частности кольцевая конструкция 725 и труба 660 выполнены так, что они крепятся вместе в виде механического соединительного устройства 736. Механическое соединительное устройство 736 похоже на устройства фиксатор/паз, описанные выше. В частности, внутреннее кольцо 728 включает множество выступов или фиксаторов 738, проходящих радиально внутрь кольца 728. Стенка 662 определяет углубление 740, в которое входят выступы 738. Таким образом, опорное кольцо 656 может быть механически прикреплено к трубе 660 с уплотнением со стенкой 662.

Предварительно подготовленная вставка 660 может быть собрана следующим образом. Труба 660, кольцевая конструкция 725 и первая и вторая части корпуса 681, 682 могут быть изготовлены, например, способом литья под давлением. Предусматривается дополнительная среда 675, которая включает больше одного слоя; как показано на фиг. 18, среда 675 состоит из двух слоев 742, 743 глубинной среды.

Вторая часть рамы 682 ориентирована относительно трубы 660 таким образом, что отверстие 707, определенное стенкой 700 во втором торце 706, находится в открытом торце 663 (фиг. 19) стенки 662 трубы 660. Вторая часть рамы 682 и труба 660 механически крепятся вместе, например, через механическое соединение 718, состоящее из выступа 720 и углубления 722. Эти два слоя 742, 743 среды 675 ориентированы по решетке 710 второй части корпуса 682. После того как дополнительная среда 675 помещена в объем или карман 714, первая часть рамы 681 крепится в нужном положении. В частности, внешняя кромка 684 радиально выровнена и вставлена через открытый торец 705 определенный стенкой 700 в первом торце 704. Первая часть рамы 681 перемещается относительно второй части корпуса 682 по внутренней стенке 700 до первой и второй частей корпуса 681, 682, которые крепятся вместе механическим фиксатором 698, входящим в углубление 696.

Следует отметить, что первая и вторая части корпуса 681, 682 могут быть скреплены вместе с дополнительной волокнистой средой 675, проложенной между ними, прежде, чем вторая часть рамы 682 будет закреплена на трубе 660.

Кольцевая конструкция 725 крепится на трубе 660, перемещая торец 670 трубы через внутренний объем внутреннего кольца 728 и фиксируя части вместе с помощью механического соединительного устройства 736. Кольцо 725 и труба 660 могут быть скреплены вместе в любой точке во время процесса сборки.

В некоторых устройствах предварительно собранная вставка 650 затем может быть прикреплена к остальным частям фильтрующего элемента 420, например, путем литья под давлением, как описано ниже.

На фиг. 21 фильтрующий элемент 800 показан в поперечном разрезе с установленной в нем вставкой 650. Следует отметить, что, кроме вставки 650, фильтрующий элемент 800 выполнен аналогично фильтрующему элементу 420. Кроме того, элемент 800 включает дополнительную коагуляционную фильтрующую среду первой ступени 844, фильтрующую среду 846, первую торцевую заглушку 856 и противоположную вторую торцевую заглушку 858. Как таковой, элемент 800 включает дополнительную коагуляционную фильтрующую среду первой ступени 844, конструкцию фильтрующей среды 846, первую торцевую заглушку 656 и противоположную вторую торцевую заглушку 858.

Поскольку элемент 800 включает вставку 650, он включает трубу 660, среду 675, первую часть рамы 681, вторую часть рамы 682, кольцевую конструкциию 725 и два слоя среды 742, 743, каждый из которых описан выше.

Как описано выше относительно фильтрующего элемента 420, торцевая заглушка 856 включает внутреннюю, кольцевую уплотнительную часть 864, которая формирует уплотнение, например радиальное уплотнение, с впускной частью трубы. Торцевая заглушка 858 также формируется аналогично торцевой заглушке 445 (фиг. 15), включая выступ 870, который формирует уплотнение, например осевое уплотнение с люком для обслуживания. Конструкция среды 846 включает среду 878, такую как сформованная среда, или гофрированная среда, или другая среда, проходящая между торцевыми заглушками 856, 858. Среда 878 определяет открытый трубчатый внутренний объем 879 и предпочтительно соответствует среде, описанной в разделе VI.

V. Способы литья под давлением.

Обратимся к фиг. 22 и 23, где представлен пример способа литья под давлением, который годится для изготовления описанных здесь фильтрующих элементов. Во многих устройствах конструкция вставок (таких как предварительно подготовленная вставка 446 и предварительно подготовленная вставка 650) собирается заранее по описанным выше способам. Предварительно подготовленная вставка, представленная на фиг. 22 и 23, обозначена в основном позицией 900. Предварительно подготовленная вставка 900 включает раму 092 для удержания дополнительной коагуляционной среды 904. Предварительно

- 18 011777 подготовленная вставка 900 также включает трубу или сведенную на конус стенку 906 и кольцевую конструкцию 908.

Среда 909, такая же и среда 910, в этом примере выполнена и сформирована в трубчатой форме, вокруг предварительно подготовленной вставки 900. Среда 910 со вставкой 900 ориентирована по изложнице 912. Отметим, что изложница 912 включает платформу или сердечник 914. Рама 902 лежит на сердечнике 914. Материал для отливки торцевой заглушки, например полиуретан, льют в изложницу 912 в объем 916. Литой материал торцевой заглушке 915 формируется в изложнице обратной формы 912. Материал торцевой заглушки 915 увеличивается в объеме в процессе обработки и он может проникнуть, например, в область 691 между кромкой 690 и внешней кромкой 684 в устройстве, представленном на фиг. 17. При этом материал торцевой заглушки 915 создает коагуляционную среду 904 для полученной торцевой заглушки 918. Торцы среды 910 затем скрепляются с полученной торцевой заглушкой 918 при плавлении изложницы или отлиты под давлением в материал торцевой заглушки 915. Как можно заметить на фиг. 22, ограничительный упор 920 рамы 902 также отливается в торцевой заглушке 918. При желании, может быть использована внешняя гильза 922, размещенная по внешнему периметру среды второй ступени, и отлита вместе с материалом торцевой заглушки 915.

После того как сформирована торцевая заглушка 918, сборка 924 переворачивается и помещается в изложницу 926. Материал торцевой заглушки 928 в виде полиуретана расположен в объеме 930. При обработке материала торцевой заглушки 928 торцы среды 910 плавятся и фиксируются на месте в материале торцевой заглушки 928, чтобы в конце расплавиться в изложнице для получения торцевой заглушки 932. Отметим, что кольцевая конструкция 908 расположена на некотором расстоянии от изложницы 926 и рядом с изложницей 934 таким образом, что кольцевая конструкция 908 не блокируется материалом торцевой заглушки 928.

VI. Общий состав среды и формирование.

Предпочтительные фильтры вентиляции картера описанного здесь типа включают по меньшей мере одну ступень среды, укладываемой во влажном состоянии. Влажная среда формируется в виде листа, используя соответствующую влажную обработку, и затем устанавливается в фильтрующий элемент. Обычно укладываемый влажный лист среды используется, как и среда, обернутая или намотанная, обычно в многократных слоях, например в трубчатой форме, в пригодном для эксплуатации патроне. При использовании пригодный для эксплуатации патрон устанавливается на стадии среды, ориентированной вертикально для удобного дренажа. Например, среда находится в трубчатой форме, эта среда обычно ориентируется по центральной продольной оси, проходящей в основном вертикально.

Как отмечено выше, могут использоваться многократные слои в виде барабана или намотки. При этом сначала укладывается один или несколько слоев влажной среды первого типа и затем накладывается один или больше количество слоев среды другого типа. Обычно используются два типа среды, которые отбираются по эффективности. Это обсуждено ниже.

Здесь важно различить определение листа среды, используемой, чтобы сформировать ступень среды, и определение полного блока среды непосредственно. Здесь термины «лист влажной укладки», «лист среды» или их варианты используются, чтобы обозначить материал листа, который используется для формирования ступени среды в фильтре в противоположность определению полного блока среды в фильтре. Это станет ясным при чтении последующего описания.

Во-вторых, важно понять, что блок среды может быть, прежде всего, использован для коагуляции/дренажа, или для фильтрации макрочастиц, или, прежде всего, для фильтрации макрочастиц. Стадии среды, рассматриваемые здесь, по меньшей мере, используются для коагуляции/дренажа, хотя они обычно также имеют функцию удаления макрочастиц и могут включить часть полной стадии среды, которая предусматривает и коагуляцию/дренаж, и желательную эффективность удаления твердых макрочастиц.

В устройстве примера, описанном выше, дополнительная первая стадия и вторая стадия были описаны в отношении показанных на чертежах устройств. Среда, полученная способом влажного формирования согласно описанию, может использоваться на любой стадии. Однако обычно среда используется на стадии, которая формируется в показанных устройствах на стадии трубчатой среды, в некоторых случаях, когда используются материалы согласно настоящему изобретению, на первой стадии, характеризуемой выше, как дополнительная первая стадия.

Состав среды из листов мокрого формования, используемый в фильтре системы вентиляции картера и фильтрах для коагуляции/дренажа, обычно следующий.

1. Среда имеет расчетный размер пор (в направлении Х-Υ) по меньшей мере 10 мкм, обычно по меньшей мере 12 мкм. Размер пор обычно не более 60 мкм, например, 12-50 мкм, обычно 15-45 мкм.

2. Сформулировано, что она должна иметь эффективность фильтрации (10,5 фут/мин для частиц 0,3 мкм) в диапазоне 3-18%, обычно 5-15%.

3. Среда включает по меньшей мере 30 вес.%, по меньшей мере 40 вес.%, часто по меньшей мере 45 вес.% и обычно 45-70 вес.%, на основе общего веса материала фильтра в листе, материала двухкомпонентного волокна в соответствии с общим описанием, приведенным здесь.

- 19 011777

4. Среда включает 30-70 вес.% (обычно 30-55 вес.%), на основе общего веса волокнистого материала в листе, вторичного волокнистого материала, имеющего средний поперечный размер (средний диаметр) по меньшей мере 1 мкм, например, 1-20 мкм. В некоторых случаях это будет 8-15 мкм. Средняя длина обычно 1-20 мм, часто 1-10 мм. Этот вторичный волокнистый материал может быть соединением волокон. Обычно используются полиэфирные волокна и/или стекловолокно, хотя возможны альтернативы.

5. Обычно и предпочтительно лист из волокнистого материала (и полученная среда) не включает добавленного связующего компонента, кроме материала связующего компонента, содержавшегося в двухкомпонентном волокне. Если присутствует добавленная смола или связующий компонент, предпочтительно, что его содержание не превышает приблизительно 7 вес.% полного веса волокна и более предпочтительно не более 3 вес.% полного веса волокна.

6. Обычно и предпочтительно среда, полученная способом влажного формирования, имеет удельный вес по меньшей мере 9 кг/278,7 м² и обычно не более чем 54,5 кг/278,7 м². Обычно это будет в диапазоне 40-100 фунтов на 3000 кв. футов. (18-45,4 кг/278,7 м²).

7. Обычно и предпочтительно среда, полученная способом влажного формирования, имеет проницаемость по Фрейзеру 12-153 м/мин, обычно 30 м/мин. Для основных весов порядка 18-45,4 кг/278,7 м²типичная проницаемость составит 60-120 м/мин.

8. Толщина листа, полученного способом мокрого формирования и используемого для формирования описанной среды в фильтре системы вентиляции картера (8,6 мбар), обычно составляет по меньшей мере 0,25 мм, часто порядка приблизительно 0,45-1,53 мм, обычно 0,45-0,76 мм.

Среда, состоящая из соединения двухкомпонентного волокна и другого волокна, может использоваться как любая среда в системе фильтра вентиляции картера, в основном как описано выше со ссылками на фигуры. Обычно и предпочтительно она будет использоваться для формирования трубчатой набивки. Когда она используется таким образом, она будет обычно обернута вокруг центрального сердечника в корпусе фильтра, в виде многократных слоев, например по меньшей мере 20 слоев и обычно 20-70 слоев, хотя возможны альтернативы. Обычно полная глубина обертывания будет приблизительно 6-51 мм, как правило, 12,7-38,1 мм в зависимости от желательного общего КПД. Общий КПД может быть вычислен на основе числа слоев и эффективности каждого слоя. Например, эффективность в 3,2 м/мин для частиц толщиной 0,3 мкм для среды, включающей два слоя среды, полученной способом мокрого формования, каждый слой, имеющий эффективность 12%, составила бы 22,6%, т.е. 12%+12х88.

Как правило, достаточно многие листы среды используются на конечной ступени, чтобы составить общий КПД среды, измеренный таким образом, по меньшей мере 85%, как правило, 90% или выше, в некоторых случаях это будет предпочтительно иметь эффективность порядка 95% или более. Термин «конечная стадия» относится к стадии использования среды из листов, полученных способом мокрого формования.

А. Предпочтительный расчетный размер пор.

Многие типы фильтров для вентиляции картера, относящихся к настоящему изобретению, как правило, имеют трубчатую (цилиндрическую или иной формы) среду высотой порядка 101-305 мм.

Эта среда выполняет две важные функции:

1) обеспечивает некоторую коагуляцию и дренаж частиц масла, которые захвачены отфильтрованными газами вентиляции картера; и

2) обеспечивает выборочную фильтрацию других макрочастиц в потоке газа.

В целом, если размер пор слишком мал:

a) дренаж коагулированных частиц масла самотеком вниз через среду может быть затрудненным или замедленным, что приводит к увеличению уноса масла в поток газа; и

b) недопустимые уровни расхода потока газа из картера через среду.

В целом, если пористость слишком высока:

a) частицы масла будут собраны и коагулированы и

b) большое количество слоев и, таким образом, толщина среды будут необходимы, чтобы достигнуть приемлемого полного уровня эффективности для набивки среды.

Было найдено, что для фильтров вентиляции картера можно использовать расчетный размер пор в диапазоне 12-50 мкм, как правило, размер пор в диапазоне 15-45 мкм. Часто у той части среды, которая первой получает поток газа с захваченной жидкостью, для конструкций, показанных на чертежах, часть, примыкающая к внутренней поверхности трубчатой конструкции, имеет глубину по меньшей мере 6,4 мм и средний размер пор по меньшей мере 20 мкм. Поэтому в этой области будет иметь место значительный процент коагуляции/дренажа. В наружных слоях, в которых имеет место меньший процент коагуляции/дренажа, меньший размер пор для более эффективного фильтрования твердых частиц может в некоторых случаях оказаться желательным.

Термин размер пор Х-Υ и его варианты, когда он используется здесь, относится к теоретическому расстоянию между волокнами в фильтрующей среде. Х-Υ относится к направлению на поверхности против направления Ζ, которое является толщиной среды. Расчеты показывают, что все волокна в среде выровнены параллельно на поверхности среды, являются равноотстоящими и расположены как квадрат, когда рассматривается в перпендикуляре поперечного сечения к длине волокон. Размер пор Х-Υ пред

- 20 011777 ставляет собой расстояние между волокнами на поверхности на противоположных углах квадрата. Если среда составлена из волокон различного диаметра, б² означает, что волокна используются как диаметр, б²означает, что извлечен квадратный корень из среднего числа согласованных диаметров.

Было найдено, что полезно вычислить размеры пор на более высоком конце предпочтительного диапазона, как правило 30-50 мкм, когда полная вертикальная высота рассматриваемой среды составляет в фильтре вентиляции картера менее 178 мм, и размеры пор на меньшем конце приблизительно 15-30 мкм иногда полезны, когда высота фильтрующего элемента на большем конце составляет, как правило, 178-305 мм. Причиной является то, что более высокие стадии фильтра обеспечивают более высокий напор жидкости во время коагуляции, которое может вызвать коагуляционный поток жидкости под силой тяжести вниз через меньшие поры во время дренажа. Меньшие поры, конечно, обеспечивают более высокую эффективность и меньшее количество слоев.

Конечно, во время обычной работы, когда та же самая среда создается для использования во множестве размеров фильтра, как правило, по меньшей мере, для части среды, полученной способом мокрого формования, используемой для коагуляции/дренажа в начальном разделении, будет полезен средний размер пор порядка 30-50 мкм.

B. Коэффициент заполнения.

Коэффициент заполнения - объемная доля среды, занятой волокнами. Он представляет собой отношение объема волокон на единицу массы и разделенного объема среды на единицу массы.

Типичные материалы, полученные способом мокрого формования, предпочтительны для использования в среды согласно настоящему изобретению, тем более, что трубчатая среда в устройствах, таких как описанные выше со ссылками на фигуры, имеют коэффициент заполнения при давлении 8,6 мбар менее чем 10% и, как правило, менее чем 8%, например 6-7%.

C. Толщина.

Толщина используемой среды для набивки среды согласно настоящему изобретению, как правило, измеряется с помощью цифрового компаратора типа Лшс5 #3\ν (ВСА Мс1го5С МА), оборудованного круглой шкалой давления (в футах на квадратный дюйм). В общей сложности получен вес 2 унции (56,7 г/фут давления).

Типичные листы среды, полученные способом мокрого формования и используемые для обертывания сердечника или для укладки друг на друга, чтобы сформировать устройство со средой согласно настоящему изобретению, имеют толщину по меньшей мере 0,25 мм при давлении 8,6 мбар, приблизительно до 1,53 мм при том же давлении. Как правило, толщина в подобных условиях составит 0,44-0,76 мм.

Сжимаемость - сравнение двух измерений толщины, выполненных с помощью цифрового компаратора типа Атек #3\ν. со сжимаемостью, связанной со снижением толщины от 2 унций (56,7 г) до 9 унций (255,2 г)при давлении 8,6-38,8 миллибар. Типичная среда, полученная способом влажного формирования на 18 кг/278,7 м², используемая в оболочках согласно настоящему изобретению, показывает сжимаемость (изменение от 8,6 до 38,8 миллибар) не более чем 20% и, как правило, 12-16%.

Ό. Предпочтительная эффективность ДОФ при 10,5 футах/мин для частиц 0,3 мкм.

Предпочтительная заявленная эффективность желательна для слоев или листов среды, полученной способом мокрого формования, которая будет использоваться для производства фильтров вентиляции картера. Это требование указывает на то, что, как правило, потребуется несколько слоев среды, полученной способом мокрого формования, чтобы получить полную желательную эффективность среды, по меньшей мере равную 85 или часто 90% или более, в некоторых случаях 95% или более.

Причина относительно низкой эффективности одного слоя состоит в том, что он облегчает коагуляцию и дренаж и работает везде.

В целом, для оценки эффективности ДОФ (частиц диоктилфталата толщиной 0,3 мкм) в среде 10 фут/мин может использоваться лабораторный стенд модели Τ8Ι 3160 (Τ8Ι 1псогрога!еб, Ст. Поль, Миннесота). Диспергированные моделируемые частицы ДОФ были измерены по толщине и нейтрализованы до включения в среду.

Е. Физические свойства среды, полученной способом мокрого формования.

Типичная среда для фильтрации воздуха, полученная способом мокрого формования, усиливается добавлением связующих компонентов. Однако это влияет на эффективность и проницаемость и увеличивает коэффициент заполнения. Таким образом, как указано выше, листы среды, полученные способом мокрого формования, и стадии согласно предпочтительным вариантам, как правило, не включают добавленных связующих компонентов, если связующий компонент присутствует, то на уровне не более 7% от полного веса волокон, как правило, не более чем 3% полного веса волокон.

Четыре свойства силы в основном определяют классификацию среды: жесткость, прочность на растяжение, сопротивление сжатию и прочность на растяжение после складывания. В целом, использование двухкомпонентных волокон и устранение полимерных связующих компонентов приводят к меньшей жесткости с данным или аналогичным сопротивлением на сжатие, а также к хорошей прочности на растяжение и прочности на растяжение после складывания. Прочность на растяжение после складывания важна при подготовке патронов фильтра типа, используемого во многих фильтрах вентиляции картера.

- 21 011777

Прочность на растяжение в машинном направлении тонкой полосы среды оценивается прочностью на разрыв в машинном направлении (НО); ссылка на техническое условие Тарр1 494. Прочность на растяжение в машинном направлении после складывания определяется после складывания образца на 180° относительно направления обработки. Прочность на растяжение является функцией следующих условий испытания:

типовая ширина - 1 дюйм (25,4 мм);

типовая длина - 4-дюймовый зазор (101,6 мм);

складывание образца шириной 1 дюйм (25,4-мм) на 180° по стержню диаметром 0,125 дюйма (3,2 мм);

удаление стержня и размещение груза 10 фунтов (4,54 кг) на образце - в течение 5 мин;

оценка прочности на растяжение;

норма напряжения - 2 дюйма/мин (50,8 мм/мин).

Р. Состав среды.

1. Элемент двухкомпонентного волокна.

Как показано выше, предпочтительно, чтобы состав волокна среды включал бы 30-70 вес.% материала двухкомпонентного волокна. Главное преимущество использования двухкомпонентных волокон в среде заключается в эффективном использовании размера волокна при поддержании относительно низкого коэффициента заполнения. С двухкомпонентными волокнами это может быть достигнуто при поддержании достаточно высокой прочности среды, необходимой при ее установке в фильтре вентиляции картера.

Двухкомпонентные волокна в основном включают два полимерных компонента, которые сформированы вместе как волокно. Могут использоваться различные комбинации полимеров для двухкомпонентного волокна, но важно, чтобы первый полимерный компонент плавился при температуре ниже, чем температура плавления второго полимерного компонент, как правило, ниже 205°С. Кроме того, двухкомпонентные волокна интегрально смешаны и равномерно распределены с другими волокнами при формировании среды, полученной способом мокрого формования. Плавление первого полимерного компонента двухкомпонентного волокна необходимо, чтобы позволить двухкомпонентным волокнам сформировать липкую скелетную структуру, которая после охлаждения захватывает и связывает многие из других волокон, так же как и другие двухкомпонентные волокна.

Хотя возможны альтернативы, как правило, двухкомпонентные волокна сформированы в виде ядра оболочки с оболочкой, включающей полимер с более низкой точкой плавления, и ядро, имеющее более высокую точку плавления.

В основной структуре оболочка-ядро термопласт с более низкой точкой плавления (например, приблизительно от 80 до 205°С), как правило, экструдируется вокруг волокна материала с более высокой точкой плавления (например, приблизительно от 120 до 260°С). При использовании двухкомпонентное волокно, как правило, имеет средний наибольший поперечный размер (средний диаметр круглого волокна) приблизительно 5-50 мкм, часто приблизительно 10-20 мкм и, как правило, в волоконной форме в основном имеет среднюю длину порядка 1 мм и не более чем 30 мм, как правило, не более чем 20 мм, предпочтительно 1-10 мм. «Наибольшим» в этом контексте является самое толстое волокно в поперечном сечении. Такие волокна могут быть изготовлены из множества термопластичных материалов, включая полиолефины (такие как полиэтилены, полипропилены), полиэфиры (такие как полиэтилентерефталат, полибутилен терефталат, РСТ), нейлоны, включая нейлон 6, нейлон 6,6, нейлон 6,12 и т.д. Любой термопласт, который имеет соответствующую точку плавления, может использоваться, по меньшей мере, как низкоплавкий компонент двухкомпонентного волокна, в то время как высокоплавкие полимеры могут использоваться в более высокоплавкой «основной» части волокна. Поперечная структура таких волокон может быть как «лежащие рядом» или в виде структуры «оболочка-ядро» или в виде других структур, которые обеспечивают то же самое термическое соединение. Можно было также использовать составные волокна, концы которых состоят из полимера с более низкой точкой плавления. Ценность двухкомпонентного волокна состоит в том, что относительно низкомолекулярная смола может плавиться под листом, средой или фильтром, формирующим условия для связи двухкомпонентного волокна и других волокон, присутствующих в листе, среде или фильтре, превращая материал в механически устойчивый лист, среду или фильтр.

Как правило, полимеры двухкомпонентного волокна (ядро-оболочка или два соседних волокна) состоят из различных термопластичных материалов, например полиолефин/полиэфир (оболочка-ядро) двухкомпонентные волокна, посредством чего полиолефин, т. е. оболочка полиэтилена, плавится при температуре ниже, чем ядро, например полиэфир. Типичные термопластичные полимеры включают полиолефины, например полиэтилен, полипропилен, полибутилен и их сополимеры; политетрафторэтилен, полиэфиры, например полиэтилентерефталат, поливинилацетат, сополимер винилхлорида и винилацетата, поливинилбутираль; акрилатная смола, например полиакрилат и полиметилакрилат, полиметилметакрилат; полиамиды, а именно нейлон, полихлорвинил, поливинилиденхлорид, пенопласт, поливиниловый спирт, полиуретаны; целлюлозные смолы, а именно целлюлозный нитрат, целлюлозный ацетат, целлю

- 22 011777 лозный ацетатный бутират, этилцеллюлоза и т.д.; сополимеры любого из вышеупомянутых материалов, например сополимеры уксусного эфира винилового спирта этилена, сополимеры акриловой кислоты этилена, блок-сополимеры бутадиена стирола, каучук и т. д. Особенно предпочтительно в настоящем изобретении двухкомпонентное волокно, известное как 27ΙΡ, поставляемое компанией ΌιιΡοηΙ. Другие волокна включают ΕΙΤ 201, Кигагау N720 и Νίοΐιίιηοη 4080 и тому подобные материалы. Все они демонстрируют характеристики сшивки оболочки полимера после завершения первого расплава. Это важно для применений с жидкостями, где рабочая температура, как правило, выше температуры расплава оболочки. Если оболочка затем полностью не кристаллизуется, то полимер оболочки переплавится при работе и покроет или повредит оборудование нисходящего потока и компоненты.

Примером используемого двухкомпонентного волокна для формирования листов среды, полученных способом мокрого формования для использования в среде ССУ, является двухкомпонентный полиэфир ΌιιροηΙ 27ΙΡ, как правило, обрезанный по длине приблизительно 6 мм.

2. Вторичные волоконные материалы.

Двухкомпонентные волокна обеспечивают матрицу для фильтрующей среды системы вентиляции картера. Дополнительные волокна или вторичные волокна в достаточной степени заполняют матрицу, чтобы обеспечить желательные свойства по коагуляции и эффективности.

Вторичные волокна могут быть полимерными волокнами, стекловолокном, металлическими волокнами, керамическими волокнами или смесью любых из них. Как правило, используются стекловолокно, полимерные волокна или смесь.

Стекловолокно, используемое в фильтрующей среде по настоящему изобретению, включает типы стекла, известные по обозначениям: А, С, Ό, Е, нулевой бор Е, ЕСК, ЛК, К, С, 8-2, N и т.д. и в основном любое стекло, которое может быть превращено в волокна либо в процессе вытяжки, который используется для получения упрочняющих волокон, либо в процессе скручивания для изготовления волокон для теплоизоляции.

Нетканая среда по настоящему изобретению может содержать вторичные волокна, сделанные из многих гидрофильных, гидрофобных, олеофильных и олеофобных волокон. Эти волокна взаимодействуют со стекловолокном и двухкомпонентным волокном, чтобы сформировать механически устойчивую, прочную, но проницаемую фильтрующую среду, которая может выдержать механическое напряжение прохода жидкости и может поддерживать загрузку макрочастиц во время использования. Вторичные волокна, как правило, являются монокомпонентными волокнами со средним наибольшим поперечным размером (диаметром круглого волокна), который может лежать в диапазоне от 0,1 до 1 мкм или больше, часто 8-15 мкм, и могут быть сделаны из множества материалов, включая естественный хлопок, полотно, шерсть, различные целлюлозные и белковые натуральные волокна, искусственные волокна, включая искусственный шелк, акриловую краску, арамид, нейлон, полиолефин, полиэфирные волокна. Один тип вторичного волокна - волокно связующего компонента, которое взаимодействует с другими компонентами, чтобы связать материалы в лист. Другой тип вторичного волокна - структурное волокно, которое взаимодействует с другими компонентами, чтобы увеличить прочность на растяжение и прочность на разрыв материалов в сухих и влажных условиях. Кроме того, волокно связующего компонента может включать волокна, сделанные из таких полимеров, как полихлорвинил, поливиниловый спирт. Вторичные волокна могут также включать минеральные волокна, такие как волокно углерод/графит, металлическое волокно, керамическое волокно и их сочетания.

Вторичные термопластичные волокна включают, но не ограничены этим, полиэфирные волокна, полиамидные волокна, волокна полипропилена, волокна сополимера простого полиэфира, волокна полиэтилентерефталата, волокна полибутилентерефталата, волокна полиэфиркетон-кетона (РЕКК), волокна полиэфир-эфиркетона (РЕЕК), волокна жидкого прозрачного полимера (ЬСР) и их смеси. Полиамидные волокна включают, но не ограничены этим, нейлон 6, 66, 11, 12, 612 и высокотемпературные «нейлоны» (такие как нейлон 46), включая целлюлозные волокна, поливинилацетат, волокна поливинилового спирта (включая различный гидролиз поливинилового спирта, такие как гидролизованный 88%, гидролизованный 95%, гидролизованный 98% и 99,5% гидролизованные полимеры), хлопок, вискозное волокно, термопласт, например полиэфир, полипропилен, полиэтилен и т.д., поливинилацетат, полимолочную кислоту и другие общие типы волокна.

Могут использоваться смеси волокон, чтобы получить некоторые желательные полезные эффекты и другие параметры.

Листовая среда по настоящему изобретению, как правило, изготовлена с использованием процессов бумажного производства. Такие процессы мокрого формования особенно полезны и многие из волоконных продуктов разработаны для обработки водной дисперсии. Однако среда по настоящему изобретению может быть сделана процессами воздушного формования, которые используют подобные компоненты, адаптированные для процессов обработки на воздухе. Механизмы, используемые при изготовлении листа способом мокрого формования, включают оборудование с ручной укладкой листа, длинносеточные бумагоделательные машины, цилиндрические бумагоделательные машины, наклонные бумагоделательные машины, комбинированные бумагоделательные машины и другие механизмы, которые могут принимать должным образом смешанную бумагу, формировать слой или слои загрузки, удалять жидкие

- 23 011777 водные компоненты, чтобы сформировать влажный лист. Жидкая бумажная масса, содержащая материалы, как правило, смешивается, чтобы сформировать относительно однородную жидкую бумажную массу. Жидкая бумажная масса затем подвергается процессу мокрого формирования бумажного производства. Как только из жидкой бумажной массы сформирован влажный лист, этот лист затем может быть высушен, отвержден или обработан иным образом, чтобы сформировать сухой проницаемый, но реальный лист, среду или фильтр. Для процесса промышленного масштаба двухкомпонентные маты по настоящему изобретению в основном обрабатываются с помощью машин бумажного производства, таких как длинносеточная бумагоделательная машина, проволочный цилиндр, бумагоделательная машина Стивена, бумагоделательная машина Рото, бумагоделательная машина Инвера, бумагоделательная машина Венти и наклонные бумагоделательные машины Дельты. Предпочтительно использовать наклонные бумагоделательные машины Дельты. Двухкомпонентный мат по настоящему изобретению может быть подготовлен путем смешивания бумажной массы и стекловолокна, например, в смесителях. Количество воды, используемой в процессе, может изменяться в зависимости от размера используемого оборудования. Бумажную массу можно загрузить в обычный напорный ящик, где она обезвоживается и из которого подается на движущуюся проволочную сетку, где она дополнительно обезвоживается под вакуумом, чтобы сформировать нетканым двухкомпонентное полотно.

Связующий компонент в двухкомпонентных волокнах активизируется путем пропускания мата через стадию нагрева. Полученный материал, при желании, может затем быть собран в большом бункере.

3. Обработка поверхности волокон.

Изменение характеристик поверхности волокон, увеличение угла контакта могут усилить способность дренажа фильтрующей среды и сформированных элементов фильтра (относительно перепада давления и эффективности). Способ изменения поверхности волокон включает подготовку поверхности, например, используя соединения фтора или кремнийорганический материал, как правило до 5 вес.% среды.

Вещество для обработки поверхности может быть применено во время производства волокон, во время производства среды, или после конечной обработки среды, или после создания набивки среды. На рынке имеются различные материалы для обработки, такие как фтор-химикаты или кремнийорганический материал, содержащий химикаты, увеличивающие угол контакта. Пример - фтор-химикаты фирмы ИиРой ΖοηγΙίΜ, тип #8195.

В следующем разделе используются примеры материалов.

4. Примеры материалов.

(a) Пример А.

Примером А является листовой материал, используемый, например, как среда в фильтре вентиляции картера, в котором эта среда требуется для обеспечения хорошей коагуляции/дренажа и которая также может использоваться в слоях, чтобы обеспечить полезную эффективность общей фильтрации. Материал обеспечит хороший дренаж жидкости и эффективность, например, когда он используется как трубчатая среда, имеющая высоту 4-12 дюймов (100-300,5 мм). Среда может быть выполнена в виде многократных оболочек, создающих набивку фильтрующей среды.

Пример среды А.

Среда содержит лист, изготовленный способом мокрого формования из волокнистого материала следующим образом: 50 вес.% полиэфира ИиРоп! 271Р режется на 6-миллиметровые длины; 40 вес.% двухкомпонентного полиэфира ИиРоп! 205 Α8Ό режется на 6-миллиметровые длины и 10 вес.% стекловолокна О\усп5 Согшпд Ό8-9501-11Α АбуагИсх режется на 6-миллиметровые длины.

Двухкомпонентное волокно ИиРоп! 271Р имеет средний диаметр приблизительно 13 мкм. Полиэфирное волокно ИиРоп! 205 Α8Ό имеет средний диаметр волокна приблизительно 12,4 мкм. Волокно О\гсп5 Согшпд Ό8-9501-11Α имеет средний диаметр волокна приблизительно 11 мкм.

Материал примера А имеет удельный вес приблизительно 40,4 фунта/3,000 кв. фута и толщину 0,027 дюйма при давлении 0,125 фунтов/кв.дюйм и 0,023 дюйма при давлении 0,563 фунтов/кв.дюйм. Таким образом, полное изменение (сжимаемость) от 0,125 до 0,563 фунтов/кв.дюйм составляет только 14%. При давлении 1,5 фунта/кв.дюйм толщина материала составляла 0,021 дюйма.

Коэффициент заполнения материала при 0,125 фунтов/кв.дюйм составлял 6,7%. Проницаемость (по Фрейзеру) составляла 392 фута/мин.

Прочность на растяжение при изгибе составила 2,6 фунтов/дюйм ширины. Расчетный размер пор в направлении Х-Υ был равен 43 мкм. Эффективность толщиной 10,5 футов/мин для частиц 0,43 мкм была равна 6%.

(b) Пример В.

Был изготовлен материал из смеси волокон, содержащей 50 вес.% двухкомпонентного полиэфира ИиРоп! 271Р, разрезанного на длины 6 мм и 50 вес.% стекловолокна ЬаиксБ В 50К. Стекловолокно имело длину порядка 3-6 мм. Двухкомпонентный полиэфир ИиРоп! 271Р имел средний диаметр волокна 13 мкм. Материал ЬаиксБ В 50К имел средний диаметр 1,6 мкм и б² 2,6 мкм.

Образец имел удельный вес 38,3 фунта/3000 кв. футов. Толщина среды при 0,125 фунта/кв.дюйм составляла 0,020 дюйма и при 0,563 фунтов/кв.дюйм составляла 0,017 дюйма. Таким образом, процент из

- 24 011777 менения от 0,125 до 0,563 фунтов/кв.дюйм составлял 15%, т.е. 15%-ную сжимаемость. При

1.5 фунтов/кв.дюйм образец имел толщину 0,016 дюйма.

Коэффициент заполнения материала, измеренного при 0,125 фунтов/кв.дюйм, составлял 6,9%. Проницаемость материала была приблизительно 204 фута/мин. Измеренная по ширине прочность на изгиб в машинном направлении составляла 3,9 фунта/дюйм.

Расчетный размер пор в направлении Х-Υ составлял 18 мкм. Эффективность ДОФ при

10.5 футах/мин для частиц 0,3 мкм была равна 12%.

Материал В будет эффективен, когда он используется как один слой или множество слоев для тонкой фильтрации. Благодаря его высокой эффективности он может использоваться в одном или в нескольких слоях, чтобы обеспечить высокую производительность фильтрующей среды.

Этот материал был бы границей материала коагуляции/дренажа, однако только из-за относительно малого размера пор.

Материал В также может использоваться, чтобы сформировать нисходящую по потоку часть набивки среды, которая включает среду, имеющую более высокий размер пор вверх по потоку, формируя стадию коагуляции/дренажа.

В трубчатой конструкции, например, образца А материал может использоваться для формирования внутренней части трубы, образца В - для формирования внешней оболочки трубы, при этом оба вместе составляли фильтрующую среду в фильтре вентиляции картера с желательными свойствами дренажа и общем КПД фильтрования.

С. Конструкции фильтра вентиляции картера с использованием предпочтительной среды.

Предпочтительная среда, полученная способом влажного формирования, как охарактеризовано в разделе VI и разделе VI. А-Р может использоваться в устройствах фильтра вентиляции картера; в устройствах, показанных на фигурах, они могут использоваться, например, в трубчатых элементах. Такая среда, при желании, может также использоваться в дополнительной первой стадии фильтра.

Как правило, трубчатый элемент делается с использованием 20-70 слоев намотанной среды, полученной способом мокрого формования, как описано выше. Конечно, возможны альтернативы.

Благодаря хорошим характеристикам дренажа, в некоторых случаях будет можно обойтись без описанной здесь первой стадии фильтрации, как дополнительной. Такая среда может обеспечить первоначально эффективную коагуляцию и дренаж и использоваться как часть фильтра удаления макрочастиц и как стадия коагуляции/дренажа.

В результате описанная здесь среда может предложить множество дополнительных конфигураций для фильтров вентиляции картера. В одном примере среда выполнена в трубчатой форме для очистки проходящих через нее газов вентиляции картера. В других примерах среда может быть сформирована в групповых устройствах.

В общих чертах, система фильтрации, которая обеспечивает как коагуляцию/дренаж захваченных жидких макрочастиц, так и фильтрацию твердых частиц должна быть разработана так, чтобы быстро удалять собранные жидкости, иначе срок службы фильтрующей среды будет очень коротким. Среда устанавливается с расчетом быстрого протекания жидкости через нее.

Некоторые ключевые рабочие характеристики: начальная и равновесная фракционная эффективность, перепад давления и способность к дренажу. Другие ключевые физические свойства включают толщину среды, коэффициент заполнения и прочность.

В основном среда для коагуляции/дренажа устанавливается с расчетом высокой пропускной способности фильтров. Для трубчатых конструкций это положение среды с центральной осью трубы, проходящей вертикально. При этой ориентации любой состав среды демонстрирует равномерное распределение нагрузки по высоте, что является функцией размера пор Х-Υ, ориентации волокон и взаимодействия жидкости с поверхностью волокон, измеряемой как угол контакта. Сбор жидкости в среде увеличится по высоте до точки равновесия со скоростью дренажа жидкости из среды. Конечно, любая часть среды, которая забита дренажной жидкостью, не будет обеспечивать фильтрацию. Таким образом, такие части среды увеличили бы перепад давления и снизили бы эффективность фильтра. Поэтому предпочтительно управлять частью элемента, поры которого забиты жидкой фазой. В этом случае следует увеличить скорость дренажа.

Факторами среды, влияющими на скорость дренажа, являются размер пор Х-Υ, ориентация волокон и взаимодействие дренируемой жидкости с поверхностью волокон. Снижение этого влияния для достижения желательного потока жидкости является частичным решение задачи. Увеличенный размер пор Х-Υ облегчает дренаж, как объяснено выше. Однако это уменьшает число волокон для фильтрации и общий КПД фильтра. Чтобы достигнуть целевой эффективности, должна быть относительно толстая структура набивки среды при использовании многократных слоев материала, имеющего желательный размер пор Х-Υ. Кроме того, волокна предпочтительно ориентируются по возможности вертикально, однако этот подход в основном трудно осуществить. Как правило, среда в трубчатой форме будет ориентирована в плане Х-Υ, определяя поверхность трубы в направлении Ζ, которое является толщиной.

Взаимодействие жидкости, дренируемой с поверхности волокон, было обсуждено выше. Чтобы усилить это взаимодействие, можно использовать обработку поверхности поставляемого волокна. Такая

- 25 011777 обработка выполняется с использованием фтористых соединений или кремнийорганических материалов. Если желательна более высокая эффективность, чем эффективность среды, которая изготовлена для хорошего дренажа, то в торце вверх по потоку может быть применена более эффективная среда, как правило, как часть той же самой набивки. Это обсуждено выше на примере материала варианта А на более ранней стадии набивки среды, в которой происходит большая часть коагуляции/дренажа, и на последующей стадии с материалом варианта В, который обеспечивает более высокую эффективность.

H. Некоторые общие выводы.

В целом, настоящее изобретение относится к использованию среды описанного типа на стадии коагуляции/дренажа системы вентиляции картера; т. е. в качестве фильтрующей ступени в фильтре вентиляции картера. Фильтр вентиляции картера может иметь одну ступень среды.

В некоторых описанных и показанных на чертежах схемах устройства включают дополнительную первую стадию и вторую трубчатую стадию. Сформированная среда может использоваться в любой из этих стадий.

Отметим, что, поскольку первая стадия характеризуется как дополнительная или опционная, подразумевается, что некоторые фильтры вентиляции картера могут включать только среды, описанные здесь со ссылкой на пример фиг. 24.

Позиция 2000 на фиг. 24 в основном представляет патрон фильтра вентиляции картера, включающий среду 2001, как она описана здесь. Среда 2001 установлена в объеме между противоположными торцевыми заглушками 2002 и 2003. Патрон 2000 имеет соответствующие необходимые уплотнения. Конкретное устройство уплотнения для патрона 2000 представляет собой внешнее радиальное уплотнение на каждой из торцевых заглушек 2002 и 2003, например, как показано позицией 2000а для торцевой заглушки 2002. Альтернативные уплотнения могут включать, например, радиальные уплотнения в каждой торцевой заглушке; устройство осевого уплотнения; комбинацию устройств осевого и радиального уплотнений и устройства уплотнения конструкций, которые включают только одну из торцевых заглушек. Среда 2001 показана схематично и может включать множество слоев среды, полученной способом мокрого формования в соответствии с настоящим описанием. Она может также включать дополнительные стадии. На стадии 2001 среда показана в трубчатой форме.

Патрон 2000 может формироваться или для потока «в-к», или для потока «к-в». Когда патрон формируется для потока «в-к», что типично для устройств, показанных на других фигурах, кромка вверх по потоку 2001 была бы в 2001а, а кромка нисходящего потока - в 2001Ь.

Патрон 2000 может формироваться либо для потока в-из, либо для потока из-в. Когда патрон формируется для потока в-из, что типично для устройств, показанных на других фигурах, кромка вверх по потоку 2001 будет в 2001а и кромка вниз по потоку - в 2001Ь.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

I. Фильтр вентиляции картера, содержащий:

(a) первую, изготовленную способом мокрого формования среду, имеющую:

(ί) по меньшей мере 30 вес.% от общего веса двухкомпонентного волокнистого материала в среде, двухкомпонентный волокнистый материал имеет средний наибольший размер волокна в поперечном сечении по меньшей мере 10 мкм и среднюю длину 1-20 мм включительно; и (ίί) по меньшей мере 30 вес.% от общего веса волокнистого материала в среде, вторичного волокнистого материала, имеющего наибольший размер волокна в поперечном сечении по меньшей мере 1 мкм и среднюю длину 1-20 мм включительно; и (b) первую ступень среды, изготовленной способом мокрого формования, имеющую:

(ί) расчетный размер пор в направлении Χ-Υ 12-50 мкм включительно и (ίί) добавленную смолу как связующий компонент, если таковая используется, не более 7% от общего веса волокнистого материала.
2. Фильтр вентиляции картера по п.1, в котором:

(а) среда, изготовленная способом мокрого формования, включает трубчатую конструкцию среды, имеющую множество слоев листов, полученных способом мокрого формования, при полной толщине среды по меньшей мере 6 мм.
3. Фильтр вентиляции картера по п.2, в котором (а) трубчатая среда установлена в пространстве между первой и второй торцевыми заглушками.
4. Фильтр вентиляции картера по п.1, в котором (а) первая среда, изготовленная способом мокрого формования, имеет волокнистый материал, выбранный из группы, состоящей в основном из кремнийорганического материала и фтористых материалов.
5. Фильтр вентиляции картера по п.1, в котором первая среда, изготовленная способом мокрого формования, включает в себя:

(a) 45-70 вес.% двухкомпонентного волокнистого материала;

(b) 30-55 вес.% вторичного волокнистого материала и (c) не более чем 3 вес.% от общего содержания волокна добавленной смолы как связующего компо

- 26 011777 нента, если таковая используется.
6. Фильтр вентиляции картера по п.1, в котором:

(а) вторая среда расположена на стороне вниз по потоку первой среды, изготовленной способом мокрого формования, (ί) вторая среда имеет общую эффективность, отличную от эффективности первой среды, изготовленной способом мокрого формования.
7. Фильтр вентиляции картера по п.6, в котором:

(a) первая среда, изготовленная способом мокрого формования, включает трубчатую конструкцию среды, имеющую множество слоев из листов, полученных способом мокрого формования, и полную толщину среды по меньшей мере 12 мм; и (b) вторая среда обернута вокруг первой среды, изготовленной способом мокрого формования.
8. Фильтр вентиляции картера по п.7, в котором:

(а) вторая ступень среды, изготовленной способом мокрого формования, включающая:

(ί) по меньшей мере 30 вес.% от общего веса волокна в среде с двухкомпонентным волокнистым материалом, имеющим в среднем наибольший размер волокна в поперечном сечении по меньшей мере 10 мкм и среднюю длину 1-20 мм включительно;

(ίί) по меньшей мере 30 вес.% вторичного волокнистого материала, имеющего средний наибольший размер волокна в поперечном сечении по меньшей мере 1 мкм и среднюю длину 1-20 мм включительно;

(ίίί) вычисленный размер пор в направлении Х-Υ порядка 12-50 мкм включительно и (ίν) добавленной смолы как связующего компонента не более 7% от общего веса волокнистого материала.
9. Фильтр вентиляции картера по п.1, в котором (а) первая, изготовленная способом мокрого формования среда включает 20-70 слоев намотанной среды, полученной способом мокрого формования.
10. Фильтр вентиляции картера по п.1, в котором:

(a) двухкомпонентный волокнистый материал имеет среднюю длину 1-10 мм;

(b) двухкомпонентный волокнистый материал включает двухкомпонентный волокнистый материал полиэфира и (c) вторичный волокнистый материал включает волокна, выбранные из стекловолокна, полиэфирных волокон, металлических волокон и смесей двух или более волокон из стекловолокна, полиэфирных волокон и металлических волокон.
11. Фильтр вентиляции картера по п.10, в котором (а) вторичный волокнистый материал состоит из полиэфирных волокон.
12. Система фильтра вентиляции картера, содержащая:

(a) корпус, впускное устройство для входа потока газа, выпускное устройство для выхода газа и выпускное устройство для дренажа жидкости и (b) рабочий фильтр вентиляции картера, установленный в корпусе и содержащий:

(ί) первую среду, изготовленную способом мокрого формования и включающую:

(A) по меньшей мере 30 вес.% двухкомпонентного волокнистого материала, имеющего средний наибольший размер волокна в поперечном сечении по меньшей мере 10 мкм и среднюю длину 1-20 мм включительно;

(B) по меньшей мере 30 вес.% вторичного волокнистого материала, имеющего средний наибольший размер волокна в поперечном сечении по меньшей мере 1 мкм и среднюю длину 1-20 мм включительно; и (ίί) первую ступень среды, изготовленной способом мокрого формования, имеющей параметры:

(A) расчетный размер пор в направлении Х-Υ 12-50 мкм включительно и (B) добавленной смолы как связующего компонента не более 7% от общего веса волокнистого материала.
13. Система фильтра вентиляции картера по п.12, в которой (а) первая, изготовленная способом мокрого формования среда является трубчатой и установлена для пропуска фильтруемого потока в прямом и обратном направлении и имеет высоту 101-305 мм.
14. Система фильтра вентиляции картера по п.13, в которой (а) выпускное устройство для дренажа жидкости предназначено для потока жидкости, проходящей через часть устройства для входа потока газа.