TWM626052U - 具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器 - Google Patents

Abstract

本創作是一種複合材料的組合式空氣濾芯技術，利用獨特的類絲膜材料與陶瓷結構，在多層次的配置之下，藉由渦流管效應，可將壓縮空氣中的水分和油汙等雜質快速濾除，藉由冷凝水氣與高壓空氣分子撞擊濾芯接觸面等特殊技術，有效自動濾除雜質，並透過兩個階段的引流孔排出後，提供後端列車之剎車設備，能獲得更高品質之純淨空氣可供使用；另外，本創作巧妙設計一個增壓回收管，使得高壓空氣可以反覆回收並持續加壓，將未及時能捕捉之剩餘水氣油汙，盡可能由回收管反覆導向至一、二塔過濾器中囤積，待主風泵運作氣壓達到壓力標準質時，在不作功之狀態下將第三塔的本創新過濾器上方閥門關閉，當一、二塔在無壓差時，只需將底部閥門開啟，即可順勢將囤積於塔內的油水排出淨空。

Description

具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器

由空壓機產生之壓縮空氣，可對後端之空壓傳動設備產生極佳之控制效果，例如列車上的剎車系統，但是如果壓縮空氣內沒有進行乾燥或過濾的前置處理，則很容易對後端傳動設備產生極大的損害，另外也會引起列車自動化偵測設備的各種誤判，引發各式緊急事件。

本創新屬於一種複合材料的組合濾芯技術，利用獨特的類絲膜材料與陶瓷結構，並藉由渦流管效應將空氣快速冷卻凝結水氣，有效濾除空氣中之水份與油汙等雜質，提供後端設備更高品質之壓縮空氣使用。

傳統上要將空壓機內的水氣濾除，通常使用奈米級的氣體過濾膜，例如中空絲膜等，因此需要耗費許多的空氣損耗與能量損耗，另外，也有利用達到大氣露點-40度C以下，一般採用無熱再生吸附乾燥、或常規有熱再生吸附乾燥、或冷凍乾燥加上吸附乾燥等組合乾燥方法，此與利用棉質或絲質過濾器的乾燥方法一樣，也會消耗大量壓縮空氣(最高可達15%)、或消耗掉3%的壓縮空氣能量、或需要耗用大量電能，因此對能源造成極大浪費，也會讓傳統過濾器內的濾芯，很快就會因為吸附飽和或堵塞而失去效用。

本創作的目的在提供一種能減少空氣壓縮能量損耗，以及減少濾芯因吸附飽和而損耗的新穎過濾器，能大大提升空氣過濾器除水除油的能力以外，並能有效濾除各種粉塵微粒，不受油氣汙染堵塞，且延長高壓空氣過濾器的使用壽命，因此能對後端的空氣傳動設備，諸如列車的剎車系統、活塞、汽缸、電磁閥、電子軸、或偵測模組等機構，產生極大的保護作用。

由於傳統壓縮機的空氣過濾器，其內部的濾芯通常由海綿或中空絲膜所構成，因此很容易就會因為吸附雜質而飽和或堵塞，且其內部結構對空氣的流通造成了極大限制，因此降低了傳導的空氣壓力，加上列車上敏感的自動化偵測裝置影響，經常會引起列車在行駛間忽然的失去動力。

因此，本創作提出一種新穎的架構，利用替代性的類絲膜與多孔洞陶瓷等結構，透過本身的氣體排放，能有效地排出水份與油汙，且同時不會減少後端壓力的供應，另外又能利用增壓回收管反覆回收氣體，將未及時能捕捉之剩餘水氣、油汙等，盡可能由回收管反覆導向至一、二塔囤積，因此可以不需要經常更換第三塔過濾器等耗材，也不會造成後端傳動至列車剎車系統的各種警示問題或緊急狀況。

綜上所述，本創作在這樣的架構之下，可以方便且實際有效的即時排水、排除油汙、與冷卻空氣，使用方便，操作簡便，且本創作之技術方案與現有技術相比，具有許多明顯的優點和效果，諸如設備能穩定工作，使用壽命長，效率高等，可預期本創作將具有極高的列車制動之實際應用價值，其他具體詳細的實施方式，將如以下所述。

1:殼體

2:濾芯

3:第一層接觸面

4:第二層除霧網

5:第三層吸附性陶瓷

6:第四層回收加壓層

7:引流孔層

8:整流氣體排除

9:第四層接觸面

10:增壓管連接孔

11:增壓回收管

12:二次氣體導引入口

13:蜂巢孔洞

14:渦流氣旋

15:第二過濾器

21:第一階段引流孔

22:第二階段引流孔

101:初次壓縮空氣導引入口

102:連接至增壓管方向

103:二次氣體方向

A:中空管線未膨脹

B:中空管線作功後膨脹

C:中空管線反覆作功

a1:未膨脹慮芯

b1:膨脹後濾芯

第1圖係本創作之各主要模組之剖面圖；第2圖係本創作四層濾芯結構之內部示意圖；第3圖係本創作增壓回收管反覆加壓之管線圖；第4圖係本創作管線膨脹毛細孔撐大之示意圖。

請參閱第1圖至第3圖所示，本創作為一種具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器，包含有一殼體(1)及一濾芯(2)所構成，其中該殼體(1)之內部可放置有一濾芯(2)，該濾芯(2)其由下至上之結構連結有第一層接觸面(3)、第二層除霧網(4)、第三層吸附性陶瓷(5)、以及第四層回收加壓層(6)所組成。

在第一層接觸面(3)與第二層除霧網4之間，可設有一引流孔層(7)，而在其相對位置之殼體(1)側面，可設有一第一階段引流孔(21)，在第二層除霧網(4)之內，則可利用空壓機過濾器習用之絲棉結構，濾除油汙及部分水氣，而第三層吸附性陶瓷(5)可由多孔洞之蜂窩式陶瓷構造所製成，因此可以有效吸附水氣，在第四層回收加壓層(6)，於該殼體(1)側面之相對位置，可設有一第二階段引流孔(22)，並將氣體透過上端之增壓管連接孔(10)，朝向連接至增壓管方向(102)，回收至一增壓回收管(11)，並可連結至一第二過濾器(15)中，再導入回到二次氣體方向(103)，做反覆回收加壓動作，將未及時能捕捉之剩餘水氣油汙，盡可能由該增壓回收管(11)反覆導向至該第二過濾器(15)中囤積。

其中該第一階段引流孔(21)，可設於該殼體(1)結構上，並位 於初次壓縮空氣導引入口(101)不遠處，因此可將初期階段導入之部分油汙、水氣攔阻刮除後，導向至該殼體(1)之側邊的第一階段引流孔(21)排出。第二階段引流孔(22)可設於該殼體(1)結構上，距離第四層接觸面(9)附近，可將未完全捕捉之水氣、油汙，再次藉由攔阻刮除後，藉由整流氣體排除(8)之後，導向至該殼體(1)之側邊的第二階段引流孔(22)排出。因為由此第一階段引流孔(21)所排出之壓縮後有效氣體，可能還含有部分水氣和油質顆粒等，其空氣品質為較差之空氣；但是到了第二階段引流孔(22)之後，其可排出壓縮後之有效氣體，其空氣品質就會變成非常的純淨。

其中該殼體(1)之底部可設有一蜂巢孔洞(13)，可讓高壓空氣從初次壓縮空氣導引入口(101)，可順利將高壓空氣導入，其中在該殼體(1)內、位於第二層除霧網(4)之位置，可藉由螺旋結構之除霧網設計，引導氣流方向，產生一渦流氣旋(14)，並利用渦流管效應，將冷熱空氣分流，因此能將空氣中的水氣，以冷凝效果附著於濾芯(2)之各接觸面上，跟隨氣體由第一階段引流孔(21)、或第二階段引流孔(22)排出後，達成更高效能的水氣及油汙之過濾效益。

因此透過本創作將中空絲膜與空壓設備產品結合後，即可藉由四段一體之複合材料及一個增壓回收管(11)，來改善傳統產品內中空絲膜效能不足的情況，更可以說明為何本創作之結構替代中空絲膜運作之後，除濕和除油的效能可以大大提升，且不會讓後段的空壓傳導機械之功率，降低太多，其中運作之機制就在於：當壓縮氣體進入濾芯(2)本體後，與第一層接觸面(3)產生氣體分子撞擊，將部分油汙、水氣攔阻刮除後，再由溝槽導向殼體(1)側邊之第一階段引流孔(21)排出，其他氣體進入第二層除霧網 (4)中，囤積油汙及部分水氣，通過第三層吸附性陶瓷(5)，吸收部份水氣之後，由多孔洞蜂窩式的陶瓷結構主體，執行整流氣體排除(8)之後，撞擊到第四層接觸面(9)，再將未捕捉完全水氣、油汙攔阻刮除，導向溝槽上方由殼體(1)上之第二階段引流孔(22)排出，其餘高壓氣體透過上端之增壓管連接孔(10)，回收至增壓回收管(11)，做反覆回收及加壓動作，最後將未能及時捕捉之剩餘水氣、油汙，盡可能由該增壓回收管(11)反覆導向至位於前端之第二過濾器(15)之一塔中囤積，而由於前端之第二過濾器(15)可以具有多個，例如第二塔等，因此當主風泵運作之氣壓達到壓力標準值時，在不作功之狀態下，第三塔亦即為本創新過濾器之上方閥門關閉後，在第一及第二塔在無壓差時，底部閥門開啟，如此可順勢將囤積塔內中的油、水等雜質，藉由重力自然排出淨空。

另外，如第4圖所示，傳統的中空絲膜材料，其中空管線未膨脹(A)、中空管線作功後膨脹(B)、及中空管線反覆作功(C)，三組比較圖中顯示，當組風泵運轉時，無過濾器且無阻撓情況下，較無壓載，空氣效能佳、空氣壓縮時間較短、油溫穩定。搭配多道濾芯(2)後含中空絲膜情況下，其中未膨脹慮芯(a1)，與膨脹後濾芯(b1)比較起來，膨脹後濾芯(b1)明顯變大，使得污水與不純淨空氣由毛細孔推出，能做更有效的攔阻過濾，因而可獲得極佳的空氣，當設備運轉外部不確定的環境，空氣由壓縮機壓縮後所得到的品質，經過多道濾芯(2)分為三階段過濾，其中第一階段為粉塵過濾，第二階段為油氣過濾，第三階段為除水過濾，然而也因為第三階段屬高密度材質之中空絲膜作動方式，因此受到水氣之後，材料膨脹推擠，所需時間與定額壓力作功，也因環境及材質額定壓力，或通過時間牽引而 造成系統過載，當油溫升高油氣變多之後，膨脹後濾芯(b1)可直接或間接加強了中空絲膜之除水功能，然而也造成材質的老化。

由上述具體實施例之結構，可得知本創作不僅可以讓空壓機傳動設備因為過濾器之後，減少許多水氣與油氣，且可大量減少粉塵微粒等雜質，使得後端之氣壓傳動設備，諸如列車剎車等設備，在高品質之壓縮空氣之下，可以減少許多故障問題，且延長了耗材的使用壽命，故本創作誠為一具進步性之高壓空氣過濾器，其新穎結構符合新型專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本新型，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。

1:殼體

2:濾芯

3:第一層接觸面

4:第二層除霧網

5:第三層吸附性陶瓷

6:第四層回收加壓層

7:引流孔層

8:整流氣體排除

9:第四層接觸面

10:增壓管連接孔

21:第一階段引流孔

22:第二階段引流孔

101:初次壓縮空氣導引入口

102:連接至增壓管方向

Claims (7)

1. 一種具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器，包含：一殼體，其內部可放置有一濾芯；一濾芯，其由下至上之結構連結有第一層接觸面、第二層除霧網、第三層吸附性陶瓷、以及第四層回收加壓層；一第一層接觸面，其與第二層除霧網之間，可設有一引流孔層，在其相對位置之殼體側面，可設有一第一階段引流孔；一第二層除霧網，其內可設有絲棉結構，可濾除油汙及部分水氣；一第三層吸附性陶瓷，其可由多孔洞之蜂窩式陶瓷所構成；一第四層回收加壓層，於該殼體側面之相對位置，可設有一第二階段引流孔，並將氣體透過上端之增壓管連接孔，回收至一增壓回收管，並可連結至一第二過濾器中，做反覆回收加壓動作，將未及時能捕捉之剩餘水氣油汙，盡可能由該增壓回收管反覆導向至該第二過濾器中囤積。
2. 如請求項1所述之具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器，其中該第一階段引流孔，可設於該殼體結構上，並將部分油汙、水氣攔阻刮除後，導向至該殼體之側邊之該第一階段引流孔排出。
3. 如請求項1所述之具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器，其中該第二階段引流孔，可設於該殼體結構上，可將未完全捕捉之水氣、油汙，再次攔阻刮除後，導向至該殼體之側邊之該第二階段引流孔排出。
4. 如請求項1所述之具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器，其中該第一階段引流孔，可排出壓縮後之有效氣體，其空氣品質為普通程度之乾淨。
5. 如請求項1所述之具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器，其中該第二階段引流孔，可排出壓縮後之有效氣體，其空氣品質為高度乾淨。
6. 如請求項1所述之具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器，其中該殼體之底部可設有一蜂巢孔洞，形成一初次壓縮空氣導引入口，可順利將高壓空氣導入。
7. 如請求項1所述之具多層次組合濾芯之壓縮空氣過濾器，其中在該殼體內位於第二層除霧網之位置，可藉由螺旋結構之除霧網設計，引導氣流方向，產生一渦流氣旋，並利用渦流管效應，將冷熱空氣分流，因此能將空氣中的水氣，以冷凝效果附著於濾芯之接觸面上，跟隨氣體由第一階段引流孔、或第二階段引流孔排出後，達成更高效能的水氣及油汙之過濾效益。

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