專(zhuān)利名稱(chēng)：煙霧分離方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從氣流(例如空氣流)中分離出帶有煙霧的疏水性液體(例如油)的設(shè)備和方法。也提供了用于從氣流中過(guò)濾細(xì)小雜質(zhì)例如碳材料的較佳裝置，還提供了實(shí)施該分離的方法。
背景技術(shù)：
某些氣流例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)滲漏出的氣體帶有大量其中夾雜有煙霧的油，煙霧中大多數(shù)油滴的尺寸一般都在0.1-5.0微米范圍內(nèi)。
此外，這樣的氣流也帶有大量細(xì)小雜質(zhì)例如碳雜質(zhì)，這樣的雜質(zhì)一般具有大約0.5-3.0微米的顆粒尺寸。
在某些設(shè)備中，需要將此類(lèi)氣體排放到大氣中。一般而言，在該氣體被排放到大氣中之前，應(yīng)較佳地對(duì)氣體進(jìn)行凈化以除去其中的大部分煙霧和/或有機(jī)顆粒雜質(zhì)。
在其他情況下，需要將空氣或氣流引入裝置中。當(dāng)處在該情況下時(shí)，需要在循環(huán)過(guò)程中從氣流中分離出煙霧和/或顆粒以獲得以下的好處如減小對(duì)下游裝置的負(fù)面作用；提高效率；回收其他損失的油和/或關(guān)注環(huán)境問(wèn)題。
對(duì)于上述問(wèn)題已進(jìn)行了各種努力，一般需要改進(jìn)的參數(shù)如下(a)尺寸/效率問(wèn)題，即想得到分離的高效率，同時(shí)又要避免需要一個(gè)大型分離設(shè)備；(b)成本/效率，即想得到好或高的效率，而無(wú)需昂貴的設(shè)備；(c)通用性，即設(shè)備的設(shè)計(jì)可適用于廣泛的應(yīng)用和使用，而無(wú)需大的重新構(gòu)造；以及，(d)清潔性/重建性，即在長(zhǎng)時(shí)間的使用后，如果需要清潔時(shí)，設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)使得可容易地進(jìn)行清潔(或重建)。
本發(fā)明的簡(jiǎn)要說(shuō)明用于從氣流中分離疏水性液相的一種裝置，它包括一凝聚過(guò)濾器、一殼體結(jié)構(gòu)、一氣流導(dǎo)向裝置和一集液裝置。凝聚過(guò)濾器較佳地包括一無(wú)紡纖維介質(zhì)。殼體結(jié)構(gòu)界定出一個(gè)內(nèi)部且具有一氣體入口和一氣體出口。氣流導(dǎo)向裝置構(gòu)制和設(shè)置成當(dāng)氣體被引入并通過(guò)殼體結(jié)構(gòu)時(shí)，引導(dǎo)氣流(例如曲軸箱滲漏氣流)通過(guò)凝聚過(guò)濾器。集液裝置位于殼體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部且用來(lái)接納收集在凝聚過(guò)濾器中并從那兒排出的液體。
較佳地，凝聚過(guò)濾器包括位于裝置中的一個(gè)可拆卸并可替換的面板結(jié)構(gòu)。
較佳地，一排液結(jié)構(gòu)與所述集液裝置相流體連通，該排液結(jié)構(gòu)構(gòu)制和設(shè)置成從所述殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部選擇性地排出所收集的液體。
在特定的較佳實(shí)施例中，該裝置還包括一個(gè)第二過(guò)濾器。較佳地，該第二過(guò)濾器位于殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部且處在凝聚過(guò)濾器的下游，當(dāng)氣體被引入且通過(guò)殼體結(jié)構(gòu)時(shí)，氣流導(dǎo)向裝置構(gòu)制和設(shè)置成首先引導(dǎo)氣流通過(guò)凝聚過(guò)濾器，而后引導(dǎo)氣流通過(guò)第二過(guò)濾器。
較佳地，凝聚過(guò)濾器具有不超過(guò)第二過(guò)濾器上游表面面積25％的上游表面面積。在特定的較佳實(shí)施例中，相對(duì)于第二過(guò)濾器上游表面面積，凝聚過(guò)濾器具有一個(gè)為其大約0.1％-10％、典型地為大約0.5％-1％、較佳地為大約0.8％的上游表面面積。
較佳地，第二過(guò)濾器包括褶皺的介質(zhì)。在特定的裝置中，第二過(guò)濾器是可拆卸和可替換的，殼體構(gòu)造并設(shè)置有一個(gè)可打開(kāi)的端蓋以進(jìn)入來(lái)卸下第二過(guò)濾器，而無(wú)需移開(kāi)或拆卸凝聚過(guò)濾器。第一和第二過(guò)濾器可機(jī)械地連接以作為一個(gè)單元進(jìn)行替換，或者，它們是可單獨(dú)替換的獨(dú)立結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)較佳實(shí)施例中，凝聚過(guò)濾器包括一個(gè)無(wú)紡纖維介質(zhì)，該纖維介質(zhì)具有小于25微米、典型且較佳地處在9-25微米范圍之內(nèi)的平均纖維直徑。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1是使用按照本發(fā)明的煙霧分離裝置的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備的示意圖；圖2是描述按照本發(fā)明的一個(gè)分離裝置中應(yīng)用原理的簡(jiǎn)要表示；圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)裝置的立體圖；圖4是圖3所示裝置的側(cè)視圖；圖5是以示出在圖4中的相反方向觀察、沿圖3中線5-5的剖視圖；圖6是沿圖3中線6-6的剖視圖；圖7是圖5所示裝置的分解剖視圖；圖8是圖6所示裝置的一個(gè)部分的斷續(xù)分解剖視圖；圖9是示出在圖8中的一個(gè)凝聚過(guò)濾器的放大立體圖；圖10是沿圖7中線10-10的剖視圖11是圖3所示裝置的俯視圖；圖12是圖3所示裝置的仰視圖；圖13是圖3所示裝置的側(cè)視圖，圖13是圖4所示相反一側(cè)的視圖；圖14是圖3所示裝置的側(cè)視圖，圖14的視圖與圖13的視圖相類(lèi)似，其中圖13中的裝置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了90°；圖15是圖13和圖14所示裝置的視圖，該視圖是相對(duì)于圖13的觀察角度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了90°的該裝置的側(cè)視圖；圖16是連接圖5所示第一和第二部分的一個(gè)接縫的放大、斷開(kāi)的剖視圖；圖17是按照本發(fā)明的一個(gè)凝聚過(guò)濾器的第二實(shí)施例的立體圖；圖18是描述按照本發(fā)明的圖17所示裝置相反一側(cè)的立體圖；圖19是按照本發(fā)明圖18所示裝置的俯視圖，它示出了一個(gè)殼體并且移開(kāi)了蓋子和第一及第二過(guò)濾介質(zhì)；圖20是按照本發(fā)明圖19所示殼體的側(cè)視圖；圖21是按照本發(fā)明的裝置沿圖19中線21-21的、多少帶有示意性的剖視圖；圖22是按照本發(fā)明圖18所示蓋子的俯視圖，并且示出了蓋子的內(nèi)表面；圖23是按照本發(fā)明固定第二級(jí)過(guò)濾介質(zhì)的本體的俯視圖；圖24是按照本發(fā)明的過(guò)濾本體類(lèi)似于圖23的俯視圖，但是移去了第二級(jí)過(guò)濾介質(zhì)，且示出了位于一入口區(qū)域的第一級(jí)過(guò)濾介質(zhì)；圖25是按照本發(fā)明的第一級(jí)過(guò)濾介質(zhì)沿圖29中線25-25的、多少帶有示意性的剖視圖；圖26是按照本發(fā)明的一個(gè)適配器和一個(gè)旁通閥裝置的、多少帶有示意性的斷開(kāi)剖視圖；圖27是按照本發(fā)明第二級(jí)過(guò)濾介質(zhì)的側(cè)視示意圖；圖28是使用按照本發(fā)明的過(guò)濾裝置的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備的示意圖；圖29是按照本發(fā)明的第一級(jí)過(guò)濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)的俯視圖；以及，圖30是按照本發(fā)明示出在圖29中的第一級(jí)過(guò)濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
詳盡描述I.一個(gè)典型申請(qǐng)--發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱通氣件過(guò)濾器壓注式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生滲漏氣體，即從燃燒室的活塞滲漏出的空氣-燃料混合物的氣流。這樣的滲漏氣體一般包括氣相(gas phase)，例如空氣或燃燒后的氣體，其中帶有(a)主要包括0.1-5.0微米小液滴的油或燃料的煙霧；(b)主要包括碳顆粒的燃燒室中的碳雜質(zhì)，大多數(shù)碳顆粒的尺寸大約為0.1-10微米。這種滲漏氣體通過(guò)一個(gè)滲漏出口從發(fā)動(dòng)機(jī)向外流出。
在此，當(dāng)用術(shù)語(yǔ)“疏水性”流體來(lái)表示氣流中攜帶的液態(tài)煙霧時(shí)，系指無(wú)水的流體，特別是指油，這樣的材料一般不能溶合在水中。與承載流體一起使用的“氣體”一詞及其變形形式是指空氣、燃燒后的氣體和帶有煙霧的其他承載氣體。
該氣體可以承載相當(dāng)大量的其他組份。這樣的組份包括例如銅、鉛、硅氧烷、鋁、鐵、鉻、鈉、鉬、錫和其他重金屬。
在例如卡車(chē)、農(nóng)用機(jī)械、小船、公共汽車(chē)和通常包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的其他設(shè)備中運(yùn)作的發(fā)動(dòng)機(jī)具有大量的、上述受污染的氣流。例如流速和流量在0-50立方英尺/分(通常為5-10立方英尺/分)的量級(jí)是相當(dāng)普遍的。
圖1簡(jiǎn)要地示出了一個(gè)典型設(shè)備，在該設(shè)備中利用了按照本發(fā)明的一種凝聚過(guò)濾器/分隔器裝置。參見(jiàn)圖1，10表示一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)10一般包括一個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，盡管也設(shè)想了其他類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10釋放出滲漏氣體，滲漏氣體帶有大量其中含有煙霧的油，還有大量的、例如碳的細(xì)小雜質(zhì)。滲漏氣體通過(guò)一管接頭12并且穿過(guò)一個(gè)單向閥14而被排出。單向閥14處在設(shè)備中更靠上游的地方。連接到單向閥14殼體上的是一個(gè)連接管16。在連接管16的下游并連接在此的是一個(gè)凝聚過(guò)濾器18。凝聚過(guò)濾器18將滲漏氣體分為具有液態(tài)組份和一部分過(guò)濾后的氣體組份的兩部分。第二級(jí)過(guò)濾器20通過(guò)另一個(gè)連接管22連接到凝聚過(guò)濾器18上。第二級(jí)過(guò)濾器22進(jìn)一步凈化從凝聚過(guò)濾器過(guò)濾后的氣體組份。即，它除去仍然保持在氣體組份中的細(xì)小顆粒。凈化后的氣體通過(guò)管接頭24和壓力調(diào)整器26流入一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置28、例如一個(gè)渦輪中。從凝聚過(guò)濾器18流出的液態(tài)組份通過(guò)導(dǎo)管30流入發(fā)動(dòng)機(jī)集油槽32中。
按照本發(fā)明，提供了將疏水性的液相從氣流中分隔開(kāi)的裝置(在此有時(shí)指凝聚過(guò)濾器/分隔器裝置)。在運(yùn)作中帶有雜質(zhì)的氣流流入凝聚過(guò)濾器/分隔器裝置中，細(xì)小的油相或煙霧相(即疏水相)凝聚在該裝置中。該裝置的構(gòu)造使得疏水相凝聚成液滴，液滴能夠以液態(tài)排出，因此可容易地收集液滴并將它從裝置中除去。在以下描述的較佳裝置中，凝聚過(guò)濾器或者凝聚過(guò)濾器/分隔器，特別是其上部分地裝載有油相的裝置作為對(duì)氣流中所帶有的碳雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾的前置過(guò)濾器。實(shí)際上，在較佳的裝置中，既然油被排出裝置，它將會(huì)提供自我清潔型的凝聚過(guò)濾器，因?yàn)橛椭袑?huì)帶有已收集的碳雜質(zhì)。在按照本發(fā)明的較佳裝置中，凝聚過(guò)濾器/分隔器裝置構(gòu)制有一個(gè)可除去的介質(zhì)組份，以便于清潔或再生。在某些較佳裝置中設(shè)置有至少一個(gè)單個(gè)下游(或第二)過(guò)濾器或精細(xì)過(guò)濾器，在其他裝置中可設(shè)置有多個(gè)下游過(guò)濾器。
通過(guò)參考圖2中的示意圖可以理解按照本發(fā)明的一個(gè)裝置的基本運(yùn)作原理。在圖2中，標(biāo)號(hào)50指示的需要過(guò)濾的氣流流入裝置49中，標(biāo)號(hào)51指示一個(gè)凝聚過(guò)濾器或凝聚過(guò)濾器/分隔器。當(dāng)空氣穿過(guò)凝聚過(guò)濾器51之后，就產(chǎn)生了兩種物質(zhì)流一種是在某種程度上經(jīng)過(guò)過(guò)濾的或凈化的氣流52，一種是液相53。所示的氣流52流入第二級(jí)過(guò)濾器55中以進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾，氣體借助于導(dǎo)管56從裝置中流出。此時(shí)，氣體可能流向下游設(shè)備或者大氣。在典型裝置例如圖1所示的裝置中，導(dǎo)管56中的氣體將會(huì)流向一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置，在其他典型的裝置中，導(dǎo)管56中的氣體將會(huì)流向大氣或者排氣裝置。
從凝聚過(guò)濾器51流出的液相(夾雜有固體)借助于導(dǎo)管53流向排放結(jié)構(gòu)59，而后該物質(zhì)借助于管道60可排向任何設(shè)想的地方，例如，使它再次循環(huán)至曲軸箱以再次利用。另一方案是，將它單獨(dú)收集起來(lái)進(jìn)行處理。
一般而言，凝聚過(guò)濾器51包括這樣的材料，在該材料中易于收集氣體50所帶有的細(xì)小油滴并將其凝聚成液滴。以下描述可使用的材料和結(jié)構(gòu)。
一般而言，較佳地選擇和構(gòu)制凝聚過(guò)濾器51中的支承或基底材料，使得凝聚過(guò)濾器51和收集的油滴相的組合將作為也在線50中運(yùn)載的雜質(zhì)(特別是碳顆粒)的前置過(guò)濾器而運(yùn)作。雜質(zhì)或碳顆粒變得易于攜帶在流動(dòng)液體中，通過(guò)管道53而離開(kāi)該設(shè)備。因此，在某種程度上，例如在此描述的設(shè)備中，凝聚過(guò)濾器是自我清潔型的。換言之，連續(xù)收集的油相易于將連續(xù)收集的碳顆粒相沖洗出凝聚過(guò)濾器51。
對(duì)于典型的設(shè)備，期望將凝聚過(guò)濾器51設(shè)計(jì)成以一種常用的氣體在其內(nèi)流過(guò)而凝聚過(guò)濾器51的基本壽命將部分地由沖洗作用而定。但是，也預(yù)計(jì)到設(shè)備不會(huì)通過(guò)自我清潔而“調(diào)節(jié)(tuned)”到趨于最佳操作。即，在較佳的設(shè)備中，因需要內(nèi)部取出過(guò)濾媒質(zhì)或凝聚材料進(jìn)行清洗或替換，所以期望凝聚過(guò)濾器51的構(gòu)造可進(jìn)行周期性的再生。換言之，預(yù)計(jì)在通常的應(yīng)用中，應(yīng)著重選擇可高效除去煙霧的材料作為凝聚過(guò)濾器的材料(媒質(zhì))，在通常應(yīng)用中可較佳地除去至少20％(接重量計(jì))、更佳地為25-50％的煙霧。這也能夠基本除去碳顆粒。大量油相凝聚在媒質(zhì)中的事實(shí)將有利于部分地除去碳顆粒，而且油相還將有助于捕獲碳材料。預(yù)計(jì)如果選擇 (調(diào)節(jié))凝聚過(guò)濾器材料以達(dá)到除去碳顆粒的最高效率，特別是達(dá)到大約60％時(shí)，這可能會(huì)對(duì)作為凝聚過(guò)濾器非常需要的氣體流動(dòng)造成很大的阻礙。
II多級(jí)油煙霧分隔器的一個(gè)例子現(xiàn)將注意力轉(zhuǎn)移到圖3-15上，其中提供了一種按照本發(fā)明的多級(jí)油煙霧分隔器或凝聚過(guò)濾器/分隔器。將該設(shè)備在此稱(chēng)為“多級(jí)”，是因?yàn)樗粌H包括按照本發(fā)明的一個(gè)煙霧分隔器/過(guò)濾器裝置，而且它還具有至少一個(gè)、且可以具有多個(gè)用于對(duì)氣流進(jìn)行進(jìn)一步凈化的下游或第二級(jí)的過(guò)濾器。另一方面，在此所述的油分隔器或凝聚過(guò)濾器/分隔器裝置也可以用在不具有下游過(guò)濾器的整套組合設(shè)備中。
在圖3中，提供了一個(gè)兩級(jí)煙霧分隔器裝置75。一般而言，具有一凝聚過(guò)濾器的分離的第一級(jí)一般標(biāo)示為76，而包括一個(gè)精細(xì)過(guò)濾器的第二級(jí)位于以77標(biāo)識(shí)的裝置的內(nèi)部。
參見(jiàn)圖3，組合裝置75具有一殼體80，殼體80具有一入口管子結(jié)構(gòu)81、一筒82和一出口管子結(jié)構(gòu)83。在使用中，需要改善的氣流通過(guò)入口管子結(jié)構(gòu)81進(jìn)入筒82中。凝聚在第一級(jí)76中的液體排放到筒82的底部85，如下所述，從那里被除去。氣相流經(jīng)其內(nèi)設(shè)置有一過(guò)濾器單元的筒82，且通過(guò)出口管子結(jié)構(gòu)83從組合裝置78向外流出。
對(duì)于所示的組合裝置75，入口管子結(jié)構(gòu)81包括一個(gè)分段的管子結(jié)構(gòu)88(圖8)。在此使用的“分段的管子結(jié)構(gòu)”一詞及其變化形式是指包括機(jī)械地固定在一起的至少兩個(gè)可分部分的管子。即，各段可以容易地彼此分開(kāi)。在分段管子結(jié)構(gòu)88中，所示的兩段包括一個(gè)第一段90和一個(gè)第二段91。段91與裝置75的一個(gè)剩余件(remainder)完全分開(kāi)，但是段90與殼體80的一個(gè)部分形成一體。在所示的裝置中，第一級(jí)凝聚分隔器或過(guò)濾器位于第一段90和第二段91之間。第二段91通過(guò)一個(gè)夾子裝置95固定在第一段90上成為流體流動(dòng)關(guān)系。夾子裝置95包括通過(guò)夾子97和98以密封方式固定連接到各段90和91上的外軸套96。夾子97、98具有環(huán)繞地安裝在外軸套96上且通過(guò)緊固件137、138固定的帶子102、103。因此，通過(guò)簡(jiǎn)單地松開(kāi)夾子98即可卸開(kāi)并更換第二段90。
仍然參見(jiàn)圖3，殼體80包括一個(gè)第一部分或蓋部104和一個(gè)第二部分或底部105。這兩部分通過(guò)夾子108沿著接縫107彼此連接。對(duì)于所示的裝置，通過(guò)簡(jiǎn)單地松開(kāi)或釋放夾子108，可選擇地使部分104和105彼此分開(kāi)。這就可進(jìn)入殼體80的內(nèi)部以進(jìn)行維護(hù)。
仍參見(jiàn)圖3，對(duì)所示的特定裝置，蓋部104是一個(gè)模制的塑料結(jié)構(gòu)109，而底部105是一個(gè)薄片金屬部分110。盡管其他裝置也是可行的，但從以下的描述中可以看出，構(gòu)制成這兩部分104和105的優(yōu)點(diǎn)將是很顯然的。
在使用中，組合裝置75可以容易地安裝在汽車(chē)或其他設(shè)備的框架上?？墒褂酶鞣N安裝裝置，包括安裝帶裝置或帶有相應(yīng)保持螺母的框架。在某些情況下，模制的安裝裝置可構(gòu)制成圍繞蓋部104的外周緣伸展，以在安裝時(shí)允許沿徑向位置可有更大的選擇范圍。
在對(duì)組合裝置75的內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行詳盡描述之前，為了分析裝置75的外部可視特征，將再次參見(jiàn)其他一些附圖。
首先參見(jiàn)圖4，注意第二部分或底部105具有一個(gè)碗或漏斗形的下端或端蓋120，該端蓋120帶有一個(gè)定位在其中心的液體排出口121。碗120和排出口121的組合體包括一個(gè)收集和排放疏水性液體的裝置。在使用中，當(dāng)液體聚集在裝置75中時(shí)，它會(huì)朝著端板或碗120向下排放，并且聚集在排出口121處。通常，相應(yīng)的排放管子固定在排出口121上，以將收集的液體引導(dǎo)至例如一個(gè)集油槽中。
再次參見(jiàn)圖4，可以看到夾子108的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。夾子108具有一個(gè)金屬帶125，金屬帶125的上面帶有相對(duì)的端部托架126和127。轉(zhuǎn)動(dòng)具有可轉(zhuǎn)動(dòng)手柄129的鑰匙128，通過(guò)將端部126和127拉在一起以拉緊帶子125。通過(guò)這樣做，由于以下將討論的帶子125的結(jié)構(gòu)和位于其上的給定構(gòu)件，可將殼體部分104和105密封在一起。
現(xiàn)將注意力轉(zhuǎn)移到圖11和圖12上。圖11是圖3所示裝置的俯視圖，圖12是該裝置的仰視圖。
參見(jiàn)圖11和12，可以注意到，入口管結(jié)構(gòu)81安裝在殼體75的中心處。殼體蓋部分104具有一大致呈圓形的外壁132。圓形外壁限定出一圓形內(nèi)壁133(圖6)。通常，入口管結(jié)構(gòu)81沿圖11中的虛線箭頭所示的總方向引導(dǎo)通過(guò)其中的空氣。
在另一結(jié)構(gòu)中，入口管可以安裝成使其一個(gè)側(cè)壁與殼體的圓形內(nèi)側(cè)壁相切，而不是直接朝向中心點(diǎn)或軸線。入口管相對(duì)于殼體的切向安裝可產(chǎn)生一圍繞元件的切向氣流路線。
下面參見(jiàn)圖6。圖6是大致沿圖3中的6-6線剖開(kāi)的剖視圖。由于圖6的視角，觀察者可看到罩蓋部分104的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和剖開(kāi)的管結(jié)構(gòu)88。
參見(jiàn)圖6，罩蓋部分104中具有圓形隔離件145。隔離件145設(shè)置成與外壁133隔開(kāi)，從而在它們之間形成氣旋通路146。出口管83包括一與隔離件145同心對(duì)齊并由它包繞的延伸部147。從下面的描述可以理解，在延伸部147與隔離件145之間，在使用中通常將設(shè)置一過(guò)濾元件的一端(參照?qǐng)D5所述)。通常，隔離件145的長(zhǎng)度將約為入口直徑的75％-125％，一般約為110％。
仍舊參見(jiàn)圖6，結(jié)構(gòu)150在底部105中包括葉片，這在下面討論。
仍參見(jiàn)圖6，對(duì)于所示的具體結(jié)構(gòu)，在剖開(kāi)的管結(jié)構(gòu)88的第二部分91與第一部分90之間夾有凝聚過(guò)濾器150。凝聚過(guò)濾器150固定于框架151內(nèi)并切向地穿過(guò)氣流通路152。因此，從管部90的區(qū)域153進(jìn)入管部91的區(qū)域154的氣體基本上通過(guò)凝聚過(guò)濾器150。當(dāng)然，凝聚過(guò)濾器150可以設(shè)置在組件75的其它部件中，例如設(shè)置在管部91或罩蓋104中。但是，所示的結(jié)構(gòu)較為方便而有效。
凝聚過(guò)濾器150所包括的材料適合于使夾帶在通過(guò)管部91進(jìn)入殼體80的氣流內(nèi)的疏水煙霧凝聚。下面將描述用于凝聚過(guò)濾器150的優(yōu)選材料?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在通常的實(shí)施例中，凝聚過(guò)濾器150將包括一無(wú)紡纖維束。
下面參見(jiàn)圖8。標(biāo)號(hào)160所示的是一可拆換的部分160。部分160包括合適的框架161、162以將凝聚過(guò)濾器150容納于其中和將凝聚過(guò)濾器150牢固地設(shè)置于第一部分90與第二部分91之間。凝聚過(guò)濾器150最好密封于框架161、162內(nèi)。該密封可通過(guò)粘合、卷邊、熱結(jié)合、超聲波焊接或其它方法和材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。較佳的結(jié)構(gòu)如下面所述。
可以注意到，對(duì)于圖8所示的結(jié)構(gòu)，氣流通路153的橫截面直徑大致等于區(qū)域154的橫截面直徑。通常，需要維持約200-500英尺/分鐘的穿過(guò)凝聚器150的表面速度，最好約350英尺/分鐘。
下面參見(jiàn)圖9，其中示出了位于其框架161。162內(nèi)的凝聚過(guò)濾器150的放大立體圖。參見(jiàn)圖9，凝聚器部分160大致呈圓柱形。它包括一上游表面155和一位于相對(duì)側(cè)的下游表面156。
參見(jiàn)圖6，在使用中，隨著氣流從區(qū)域153通過(guò)凝聚過(guò)濾器150朝區(qū)域154(以及殼體80)引導(dǎo)，氣流內(nèi)所攜帶或夾雜的疏水液體，諸如煙霧，將在過(guò)濾器150內(nèi)凝聚。隨著液滴的形成，它們將從過(guò)濾器150排出，并因氣體流動(dòng)而基本沿箭頭179所示方向從過(guò)濾器150向外流。氣流基本將使液體流入殼體80并沿內(nèi)壁133向下朝底部蓋105內(nèi)部排流。最終，液體將流到蓋105底部，沿端板120朝排出口121排放(圖4)。該液流中將包括一些顆粒物質(zhì)，例如碳粒，它們夾帶于凝聚器150中的液體內(nèi)。因此，該液流對(duì)過(guò)濾器150具有一定程度的自潔作用。
另一方面，氣流將以氣旋方式進(jìn)入殼體80的隔離件145與內(nèi)壁133之間。然后，該氣流被引導(dǎo)至一第二級(jí)過(guò)濾器，這在下面參照?qǐng)D5和7描述。
參見(jiàn)圖5，組件75以剖視圖表示。從圖5中可以看見(jiàn)，組件75中設(shè)置有一下游或第二級(jí)過(guò)濾元件170。該元件170最好是可拆換的。過(guò)濾元件170通常包括設(shè)置在內(nèi)、外襯墊172和173之間的過(guò)濾介質(zhì)171。下面描述一種較佳的結(jié)構(gòu)和材料。過(guò)濾元件170具有一封閉的端蓋174和一開(kāi)口的端蓋175。開(kāi)口端蓋175包括一徑向密封部分176，其尺寸和結(jié)構(gòu)制成可沿管部147以徑向密封的方式密封接合。因此，區(qū)域176的材料成為被壓于管147與元件171的其它部分之間，從而形成徑向密封。
在使用中，當(dāng)氣流進(jìn)入氣旋部分143后，它沿箭頭176、177所示的總方向朝下流過(guò)過(guò)濾元件170，并朝外流過(guò)出口管83。過(guò)濾元件170基本起到精細(xì)過(guò)濾器的作用，以從氣流中除去諸如一些會(huì)通過(guò)凝聚器的煙霧、煙以及碳?xì)浠衔镏?lèi)的物質(zhì)。
從凝聚器150流出的凝聚的液流基本將再沿內(nèi)壁133向下流入到部分105中，并沿壁表面183向下朝排出口121流。這樣，該液體基本不會(huì)被引導(dǎo)入過(guò)濾元件170。
下面參見(jiàn)圖10。圖10是大致沿圖5的10-10線剖開(kāi)的剖視圖。比較圖5和圖10可以理解，部分105內(nèi)具有底部葉片185。對(duì)于所示的結(jié)構(gòu)，示出了多個(gè)(四個(gè))葉片185。葉片185在排出口121上方匯合，它在底部120中提供一加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以略微支承過(guò)濾元件170而使其壓靠于表面186，并位于液體上方(該液體在使用中可能匯聚在端蓋120的頂部)。通常，葉片185將過(guò)濾元件170與所收集的油分離。葉片185也有助于將元件170壓入殼體中的適當(dāng)位置，并使密封件176保持在位。葉片185也有助于確保元件170在使用中不會(huì)因振動(dòng)而掉出殼體。在所示的實(shí)施例中，葉片185與殼體分開(kāi)模塑成一單獨(dú)的部件，然后再通過(guò)一合適的固定件122連接于殼體。
下面參見(jiàn)圖7和16。罩蓋104具有底部凸緣189，該凸緣上有密封圈槽190。密封圈槽190的尺寸和結(jié)構(gòu)制成可將O型圈191部分容納于其中。部分105具有匹配凸緣193。當(dāng)結(jié)構(gòu)裝配好時(shí)，凸緣193被朝凸緣189壓，將O型圈191夾于其間。箍帶195的內(nèi)表面197構(gòu)制成當(dāng)鎖緊匙擰緊時(shí)箍帶195將凸緣189和193圍繞O型圈191壓于一起，以形成一良好的密封。內(nèi)表面197的形狀大致制成波形或Ω形，以有助于達(dá)到此目的。圖16表示凸緣189、193由箍帶195夾于一起。
對(duì)于所示的具體較佳實(shí)施例，可以注意到，凝聚過(guò)濾器150的上游表面面積遠(yuǎn)小于第二級(jí)過(guò)濾元件170的上游表面面積。尤其是在用有凹槽的介質(zhì)作為介質(zhì)171的情況下，這種不同更為顯著。可以預(yù)見(jiàn)，使用本文所述的較佳材料，一個(gè)凝聚過(guò)濾介質(zhì)150的上游表面面積約為介質(zhì)171的下游表面面積的1-20％(不大于25％)的系統(tǒng)將是有效的。
這里的術(shù)語(yǔ)“氣流導(dǎo)向裝置”或其變型有時(shí)將用來(lái)指引導(dǎo)氣流的部分結(jié)構(gòu)。對(duì)于圖3-15的結(jié)構(gòu)75，這將包括入口管、壁、隔離件和出口管?！皻饬鲗?dǎo)向裝置”通常用來(lái)確保適當(dāng)?shù)臍饬饕赃m當(dāng)?shù)捻樞蛲ㄟ^(guò)過(guò)濾器。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以制得相當(dāng)小，但卻非常有效。下面描述為多種系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的的材料和尺寸。
III.一些可以使用的材料A.凝聚器介質(zhì)通過(guò)選擇用于凝聚器介質(zhì)的某些較佳材料，可以獲得顯著的優(yōu)點(diǎn)。較佳的材料包括纖維尺寸適當(dāng)并有適當(dāng)堅(jiān)實(shí)度或密度的無(wú)紡纖維結(jié)構(gòu)，以用作一種適用于在使用中很可能會(huì)碰到的氣流類(lèi)型的良好凝聚器。最好使用但尼爾數(shù)約為1.5或直徑約為9-25微米的(通常約為14.5微米)的有機(jī)纖維來(lái)形成該材料，諸如聚酯纖維。一種較佳的材料是美國(guó)北卡羅來(lái)納州28241的Charlotte的Kem-Wove股份有限公司生產(chǎn)的8643號(hào)產(chǎn)品。
介質(zhì)的密度和百分比堅(jiān)實(shí)度可以根據(jù)具體的使用而有所變化。通常，自由狀態(tài)的百分比堅(jiān)實(shí)度約為1.5-1.8。
B.下游過(guò)濾介質(zhì)對(duì)于下游過(guò)濾器，在諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之類(lèi)的裝置中所使用的傳統(tǒng)介質(zhì)對(duì)通常的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是可以接受的。一種較佳的此類(lèi)介質(zhì)是高表面負(fù)載褶皺紙。一種通常的介質(zhì)是重量約為118±8磅/3000平方英尺、滲透性約為34±5.5英尺/分鐘、在1.25psi壓力下厚度約為0.05-0.07英寸、抗拉強(qiáng)度至少為13磅/英寸、濕爆裂強(qiáng)度至少為12psi以及固化的濕爆裂強(qiáng)度不大于40psi的高表面負(fù)載褶皺紙。用于本文所描述的裝置中的這種介質(zhì)可實(shí)現(xiàn)至少80％(按重量計(jì)算)的效率。
C.其它部件最好，殼體的罩蓋部分由塑料構(gòu)成，例如一種玻璃填充尼龍。底部是金屬板?；蛘?，整個(gè)殼體可以均由金屬或塑料構(gòu)成。
最好，端蓋由泡沫聚氨酯制成?；蛘撸松w可以是金屬。
IV.與系統(tǒng)尺寸有關(guān)的原理尤為有利的是，利用本文所述原理的一個(gè)裝置可以配置在一相對(duì)較小的外殼中，并具有高效率的工作。例如，可以預(yù)見(jiàn)到，諸如在附圖中所示的這樣一種系統(tǒng)可以構(gòu)制成總的尺寸約為5英寸直徑和約12英寸長(zhǎng)，對(duì)諸如柴油機(jī)滲漏燃燒煙霧之類(lèi)的氣流的總的工作效率大于90％。
當(dāng)然，這種系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件是凝聚器。具體地說(shuō)，凝聚器構(gòu)制成其上游表面面積不大于下游過(guò)濾介質(zhì)表面面積的約20％(通常為0.5到1％)?？梢允褂玫哪圻^(guò)濾器的一個(gè)實(shí)例具有約3.75平方英寸的上游表面面積?？偟捏w積約為1.875立方英寸，長(zhǎng)度約為2.5英寸，寬度為1.5英寸，厚度為0.5英寸。流量通常為5-10cfm，流速通常約為3.2-6.4英尺/秒。諸如在本文所述的這種系統(tǒng)中所使用的、但尼爾數(shù)約為1.5、直徑約為14.5微米的聚酯纖維之類(lèi)的介質(zhì)可實(shí)現(xiàn)至少為25％(按重量計(jì)算)除煙霧效率。
諸如由標(biāo)號(hào)171所示的這種下游過(guò)濾介質(zhì)可以構(gòu)制成具有約3.5英寸的直徑和約7英寸的長(zhǎng)度。內(nèi)徑，也就是接納出口管結(jié)構(gòu)用的通孔的直徑，約為2英寸?？偟膱A柱形面積約為76平方英寸，表面面積約為390平方英寸。通常的流量約為5-10cfm，通常的流速約為0.03-0.06英尺/秒。
V.另一實(shí)施例下面參見(jiàn)圖17-30中所示的另一實(shí)施例。
參見(jiàn)圖17，標(biāo)號(hào)200表示一凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)。該凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200包括一殼體203。所示的殼體203大致為一矩形箱體，它代表了某些給定應(yīng)用場(chǎng)合的合宜形狀，其特征如下所述。所述殼體203具有一兩部式結(jié)構(gòu)。更具體地說(shuō)，殼體203包括安裝在本體或殼體部分206上的罩蓋或門(mén)205。
參見(jiàn)圖17和18，殼體203包括以下三個(gè)流體口氣流入口210；氣流出口211；以及液流出口或液體排出口212。因此，凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200按圖2的原理圖構(gòu)制。
下面參見(jiàn)圖19-21。在圖19-21中，示出了殼體206。殼體206包括頂壁215、底壁216、第一側(cè)壁217、第二側(cè)壁218和后壁219。壁215、216、217和218圍繞后壁219的周邊延伸，并從上面突出，從而形成一插座結(jié)構(gòu)221。在使用中，可將下面所述的不同的過(guò)濾裝置設(shè)置在插座221內(nèi)。
下面參見(jiàn)圖17和19-21。從這些附圖可以看出，后壁219包括前側(cè)224和背側(cè)，前側(cè)形成插座221的內(nèi)表面，背側(cè)形成插座221的后部外表面。
參見(jiàn)圖17和19-21，氣流入口210設(shè)置成延伸入后壁219的背側(cè)225。更具體地說(shuō)，氣流入口210導(dǎo)入收納器228(圖21)。
收納器228限定出一從后壁219的背側(cè)225的選定部分向外突出的容腔230。容腔230的尺寸制成其中可容納一凝聚過(guò)濾器223(圖29)。入口210引導(dǎo)入容腔230，用以將進(jìn)入凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200的氣流引導(dǎo)通過(guò)凝聚過(guò)濾器233，其方式如下面所述。
通常，可以預(yù)見(jiàn)，凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200的內(nèi)部236內(nèi)的壓力在使用中可以約為1psi，通常約為1/3psi(約10-15英寸水柱)。另外，由于柴油機(jī)滲漏氣體的本質(zhì)和特性，產(chǎn)生夾帶油的霧，該霧有試圖滲漏出過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200的趨勢(shì)。因此，在本體206上使用一良好的、可靠的結(jié)構(gòu)保持門(mén)205。有關(guān)這點(diǎn)，可參見(jiàn)圖18和22。
參見(jiàn)圖22，門(mén)205包括一體地形成于其上的鉸接片240和241。鉸接片240和241的尺寸制成當(dāng)將門(mén)205安裝于本體206時(shí)它們可分別容納于收納器243和244(圖23)內(nèi)。收納器243和244分別允許鉸接片240和241隨門(mén)205在打開(kāi)與關(guān)閉位置之間的擺動(dòng)而樞轉(zhuǎn)。當(dāng)門(mén)205處于圖17和18的關(guān)閉位置時(shí)，收納器243和244貼合地固定鉸接片240和241，使得即使內(nèi)部的滲漏氣體壓力達(dá)0.5到1.0psi時(shí)，門(mén)205也不會(huì)輕易沿邊緣247(圖22)與本體206分離。內(nèi)部的滲漏氣體壓力會(huì)在門(mén)205上作用相當(dāng)大的力，約為10-40psi，一般約為35psi(約3700千帕)。
門(mén)205具有一與邊緣247相對(duì)的側(cè)部邊緣248。沿著該邊緣，門(mén)205具有分別與本體206上的保持片253和254對(duì)齊的保持片250和251。保持片250和251中分別具有通孔256和257，它們分別與類(lèi)似的通孔253a和254a以及保持片253和254重疊。最好，通孔包括帶螺紋的金屬插入件，以防螺紋的磨損和剝離。為確保門(mén)205關(guān)閉，凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200具有分別延伸通過(guò)通孔256和257的指旋螺栓260和261(圖18)。在門(mén)205被適當(dāng)定位后，擰緊保持片253和254的指旋螺栓260和261，直到指旋螺栓260和261從底部穿出，從而使其保持關(guān)閉。
門(mén)205與本體206之間的氣流密封由一密封圈265來(lái)提供(圖23和27)，如下面所述。
仍舊參見(jiàn)圖17、19和20，請(qǐng)注意，殼體203的底壁216向下朝中心、底部的液體排出口212略微呈漏斗形。還請(qǐng)注意，氣流出口211從門(mén)205上向外延伸出來(lái)(圖18和22)?？梢宰⒁獾?，向外通過(guò)出口211的氣流大致垂直于通過(guò)入口210的進(jìn)入氣流方向而引導(dǎo)。雖然也可以使用其它的結(jié)構(gòu)，但對(duì)某些給定的實(shí)施例來(lái)說(shuō)這是優(yōu)選的，因?yàn)樗^為便利，并可使殼體203所占據(jù)的空間減至最小。
在某些較佳實(shí)施例中，排出口212具有一單向閥，以允許液體排出，而不讓液體進(jìn)入。
再參見(jiàn)圖17，可以注意到，背壁219中限定出通孔301、302、303、304，它們分別位于本體206的各個(gè)角處。最好，通孔301-304具有帶螺紋的金屬插入件，以防螺紋的磨損和剝離。通孔301-304設(shè)置用來(lái)使過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200固定于一有利的位置，例如固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上。過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200本身在位置方面非常靈活。例如，殼體203可以遠(yuǎn)離于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱而安裝在任何位置，只要用一軟管引導(dǎo)至那里即可。例如，殼體203可安裝在一防火壁上，或安裝在一框架上，但應(yīng)安裝在油槽上方。最好，殼體203是安裝在距離發(fā)動(dòng)機(jī)不超過(guò)15英尺處。
仍舊參見(jiàn)圖17，請(qǐng)注意，本體206構(gòu)制和設(shè)置成可接納一適配器結(jié)構(gòu)310。該適配器結(jié)構(gòu)310包括一過(guò)濾器殼體311和一閥殼312。從過(guò)濾器殼體311朝外突出的是一入口管313，它大致包繞氣流入口210。過(guò)濾器殼體311和312均包括從一圍繞的凸緣件315向外延伸出來(lái)的圓形件。適配器結(jié)構(gòu)310牢固地容納于本體206，并連接于后壁219的背側(cè)225?？梢杂弥T如超聲波焊接之類(lèi)的方法將適配器結(jié)構(gòu)310固定于本體206。閥殼312用于在其中保持一旁通閥結(jié)構(gòu)285，如下面進(jìn)一步描述的。
通常，殼體203中封裝有兩個(gè)過(guò)濾器結(jié)構(gòu)一上游凝聚過(guò)濾器233和一下游過(guò)濾板268。在某些實(shí)施例中，凝聚過(guò)濾器233和過(guò)濾板268將包括分離地設(shè)置在殼體203內(nèi)的單獨(dú)部件。在其它實(shí)施例中，凝聚過(guò)濾器233和過(guò)濾板268可以構(gòu)制成彼此相連，使得可用一個(gè)同步的操作便可將它們同時(shí)裝入和拆離殼體203。在所示的實(shí)施例中，凝聚過(guò)濾器233和過(guò)濾板268是分離的、獨(dú)立的部件或結(jié)構(gòu)。
參見(jiàn)圖23和27，過(guò)濾板268包括褶皺介質(zhì)270，它以大致的矩形結(jié)構(gòu)設(shè)置。介質(zhì)270由外部的矩形密封圈265包繞。過(guò)濾板268包括一前襯墊或篩網(wǎng)271。前篩網(wǎng)271實(shí)際上設(shè)置在介質(zhì)270的下游側(cè)，有助于保持剛性的介質(zhì)結(jié)構(gòu)。開(kāi)放或多孔的篩網(wǎng)271可以采用多種材料，例如，打孔金屬、網(wǎng)狀金屬或塑料結(jié)構(gòu)。通常，應(yīng)優(yōu)選諸如玻璃填充尼龍之類(lèi)的塑料，其原因如下所述。在圖23中，篩網(wǎng)271表示為與下游介質(zhì)270脫離。應(yīng)予理解，在較佳實(shí)施例中，篩網(wǎng)271延伸于密封圈265周邊內(nèi)的整個(gè)表面。
密封圈265可以包括多種可模塑成合適密封圈件的聚合材料，其中封裝有介質(zhì)270。一種可用于端蓋3的材料是聚氨酯，諸如在經(jīng)普通轉(zhuǎn)讓的美固專(zhuān)利5,669,949中所描述的，該專(zhuān)利援引在此供參考。用于密封圈265的材料包括這樣的聚氨酯，即加工成“模塑(as molded)”密度為每立方英尺14-22磅(1bs/ft3)的最終產(chǎn)品，其柔軟度為10psi的壓力約造成25％的變形。在某些實(shí)施例中，“模塑”密度可不在14-22磅/英尺3的范圍內(nèi)。聚氨酯包括一種用I35453R樹(shù)脂和I3050U異氰酸酯制成的材料。這些材料應(yīng)以100份I35453R樹(shù)脂比36.2份I3540U異氰酸酯的混合比(按重量計(jì)算)進(jìn)行混合。該樹(shù)脂的比重為1.04(8.7磅/加侖)，異氰酸酯的比重為1.20(10磅/加侖)。這些材料通常用高動(dòng)態(tài)剪切混合器進(jìn)行混合。材料成分的溫度應(yīng)為70-95°F。模具溫度應(yīng)為115-135°F。
樹(shù)脂材料I35453R有以下描述(a)平均分子量1)原料聚醚多醇＝500-150002)二元醇＝60-100003)三元醇＝500-15000(b)平均官能度1)總體系統(tǒng)＝1.5-3.2(c)羥基量1)總體系統(tǒng)＝100-300(d)催化劑
1)胺＝Air Product產(chǎn)品0.1-3.0 PPH2)錫＝Witco產(chǎn)品0.01-0.5 PPH(e)表面活性劑1)總體系統(tǒng)＝0.1-2.0 PPH(f)水1)總體系統(tǒng)＝0.03-3.0 PPH(g)色素/染料1)總體系統(tǒng)＝1-5％碳黑(h)發(fā)泡劑1)0.1-6.0％的HFC 134AI3540U異氰酸酯的描述如下(a)NCO含量，22.4-23.4重量％(b)粘度，25℃時(shí)的cps＝600-800(c)25℃時(shí)的密度＝1.21克/厘米3(d)初沸點(diǎn)，5毫米汞柱下為190℃(e)25℃時(shí)的蒸氣壓力＝0.0002汞柱(f)外觀，無(wú)色液體(g)閃點(diǎn)(Densky-Martins封閉杯)＝200℃。
I35453R和E3050U材料可從美國(guó)密執(zhí)安州48192，Wyandotte的BASF公司得到。
最好，本體206中具有周邊槽272(圖19)，其尺寸和結(jié)構(gòu)制成可容納密封圈265。圖23表示過(guò)濾板268裝在槽272內(nèi)并由本體206保持。圖23表示在將門(mén)205從本體206上打開(kāi)時(shí)的視圖。通過(guò)在將門(mén)205關(guān)上時(shí)將密封圈265壓入周邊槽272，從而在門(mén)205與本體206之間提供密封。
在圖23中，過(guò)濾板268表示為具有可選擇的手柄結(jié)構(gòu)，以有利于將過(guò)濾板268從本體206上的周邊槽272中取出。在所示的具體實(shí)例中，手柄結(jié)構(gòu)具有一對(duì)手柄或拉片278、279。拉片278、279連接于篩網(wǎng)271，并可在一與篩網(wǎng)相鄰的褶皺位置與一在篩網(wǎng)271的延伸上的直立位置之間樞轉(zhuǎn)，拉片278、279最好由一非金屬材料構(gòu)成，以便可將它們焚化?？梢允褂玫囊环N材料是塑料，諸如玻璃填充尼龍。
在其它的實(shí)施例中，過(guò)濾板268沒(méi)有手柄結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)抓持周邊密封圈265或篩網(wǎng)271或是同時(shí)抓持它們，將過(guò)濾板268從本體206中取出。
在另一實(shí)施例中，密封圈265可包括一發(fā)泡硅酮。發(fā)泡硅酮在內(nèi)部溫度較高(例如穿過(guò)210°F)的情況下可以使用。
最好，過(guò)濾板268的尺寸和結(jié)構(gòu)制成當(dāng)凝聚器結(jié)構(gòu)200安裝使用時(shí)使介質(zhì)270的縱向褶子274豎直延伸，即延伸于頂壁215與底壁216之間。由這一點(diǎn)所導(dǎo)致的優(yōu)點(diǎn)與液體流有關(guān)，如下面要描述的。
一種可用于介質(zhì)270的材料是合成玻璃纖維過(guò)濾介質(zhì)，它經(jīng)涂層和起皺處理以提高外界空氣-油霧條件下的性能。該合成玻璃纖維過(guò)濾介質(zhì)可以涂覆一層低表面能材料，諸如美國(guó)明尼蘇達(dá)州St.Paul的3M公司生產(chǎn)的一種脂肪族碳氟化合物材料。在進(jìn)行涂層和起皺處理之前，介質(zhì)的重量為至少80磅/3000平方英尺；不大于88磅/3000平方英尺；通常在約80-88磅/3000平方英尺(136.8±6.5克/平方米)范圍內(nèi)。該介質(zhì)的厚度為0.027±0.004英寸(0.69±0.10毫米)；小孔尺寸約為41-53微米；樹(shù)脂含量約為21-27％；剛由機(jī)器經(jīng)濕處理后的爆裂強(qiáng)度為13-23psi(124±34千帕)；在300°F下經(jīng)5分鐘的濕處理后的爆裂強(qiáng)度為37±12psi(255±83千帕)；爆裂強(qiáng)度比率約為0.30-0.60；滲透性為33±6英尺/分鐘(10.1±1.8米/分鐘)。在起皺和涂層后，該介質(zhì)具有以下特性起皺深度約為0.023-0.027英寸(0.58-0.69毫米)；濕抗拉強(qiáng)度約為6-10磅/英寸(3.6±0.91千克/英寸)；起皺處理后的干爆裂強(qiáng)度不小于30psi(207千帕)。褶子深度設(shè)定在至少為2英寸，不大于約2.5英寸，從尖端到密封圈265的最外部區(qū)域通常約為2.31英寸。褶子尖端與密封圈265的最內(nèi)部區(qū)域之間的長(zhǎng)度至少約為1.5英寸，不大于約2英寸，通常約為1.8英寸。當(dāng)用作諸如凝聚過(guò)濾器之類(lèi)的裝置時(shí)，介質(zhì)270的表面速度至少約為0.1英尺/分鐘，不大于約5.0英尺/分鐘，通常在約0.1-5.0英尺/分鐘的范圍內(nèi)。最好，表面速度約為0.4英尺/分鐘。
下面來(lái)看凝聚過(guò)濾器233。凝聚過(guò)濾器233包括聚酯纖維介質(zhì)233，該介質(zhì)設(shè)置成圓形結(jié)構(gòu)。參見(jiàn)圖25、29和30。介質(zhì)322由一框架或殼體結(jié)構(gòu)378來(lái)封裝保持，該結(jié)構(gòu)378包括第一和第二配對(duì)殼體324、325。殼體325圍繞有一外部O型圈或密封圈327。凝聚過(guò)濾器233具有一對(duì)支承件、襯墊或篩網(wǎng)320、321。篩網(wǎng)320、321設(shè)置在介質(zhì)322的上游側(cè)和下游側(cè)，有助于保持剛性的介質(zhì)結(jié)構(gòu)。開(kāi)放式或多孔式的篩網(wǎng)320、321可以采用許多種材料，例如打孔金屬、網(wǎng)狀金屬或諸如塑料結(jié)構(gòu)之類(lèi)的非金屬材料。通常，應(yīng)優(yōu)先選用非金屬材料，諸如塑料，也就是玻璃通常尼龍，其原因如下所述。
O型密封圈327提供了在本體206中的收納器228與凝聚過(guò)濾器233之間的密封。圖24表示裝在收納器228和殼體311內(nèi)的凝聚過(guò)濾器233。O型圈327壓靠于凝聚器殼體325與殼體311的壁之間，從而在它們之間形成一徑向的密封。在另一實(shí)施例中，O型密封圈密封壓靠于殼體325與收納器328之間。在所示的實(shí)施例中，殼體324、325由一種塑料之類(lèi)的剛性非金屬材料構(gòu)成，例如迭爾林(delrin)。
在另一實(shí)施例中，配對(duì)殼體324、325由一單個(gè)或整體的模塑殼體結(jié)構(gòu)代替，諸如圍繞介質(zhì)322的一模塑環(huán)。在該實(shí)施例中，整體式殼體結(jié)構(gòu)或環(huán)由一可壓縮材料構(gòu)成，例如發(fā)泡聚氨酯，諸如形成過(guò)濾板268的周邊密封圈265以及美國(guó)專(zhuān)利5,669,949中所描述的用于端蓋3的發(fā)泡聚氨酯材料，該專(zhuān)利援引在此供參考?？捎糜谀Ｋ墉h(huán)的專(zhuān)用聚氨酯已在上面談及密封圈265時(shí)描述過(guò)，盡管在某些實(shí)施例中“模塑”密度可以在14-22磅/英尺3的范圍內(nèi)略有變化。在該實(shí)施例中，包住或封裝介質(zhì)322的、兩側(cè)上帶有篩網(wǎng)320、321的介質(zhì)322的組件或補(bǔ)片相對(duì)于一合適的模具而定位成使聚氨酯圍繞介質(zhì)322和篩網(wǎng)320、321的組件而被模塑。這樣就形成一可壓縮的殼體結(jié)構(gòu)，它最好是圓形的、被模塑在介質(zhì)322和篩網(wǎng)320、321的組合或組件周?chē)⒈３趾桶∷鼈?。在該結(jié)構(gòu)中，圍繞介質(zhì)322而模塑的聚氨酯環(huán)可以壓縮，從而可拆卸地安裝于殼體311和收納器228內(nèi)。然后，將該環(huán)壓靠于收納器228的壁與介質(zhì)223之間，以在它們之間形成一徑向密封。
下面參見(jiàn)圖24。請(qǐng)注意，介質(zhì)322是一圓形補(bǔ)片。它設(shè)置在凝聚過(guò)濾器233的最下部處，并設(shè)置成在形成于本體206中的窗口330的最下部處。介質(zhì)322取這樣的位置有好處。例如，凝聚過(guò)濾器322使油之類(lèi)的液體從通過(guò)氣流進(jìn)入口210進(jìn)入的氣流中凝聚出來(lái)。由于介質(zhì)332位于窗口330中的最低點(diǎn)，可允許所凝聚的液體通過(guò)殼體324流出介質(zhì)324，并進(jìn)入漏斗形底壁而到達(dá)液體排出口212。在圖25中，請(qǐng)注意殼體324、325圓滑的肩部332、333。這種形狀有利于排出凝聚于介質(zhì)332內(nèi)的液體。而且，通過(guò)比較圖19和24很容易看出，介質(zhì)322位于流過(guò)氣流入口210的氣流的直接作用力以外。利用這種結(jié)構(gòu)，殼體324可用作一防止介質(zhì)322受來(lái)自入口210的氣流直接作用力影響的屏障。
凝聚過(guò)濾器233在所示的實(shí)施例中示為圓形，并具有一偏心設(shè)置的圓形介質(zhì)322補(bǔ)片。也就是說(shuō)，圓形的介質(zhì)322的補(bǔ)片設(shè)置在殼體結(jié)構(gòu)378的偏心或非中心處。然而，凝聚過(guò)濾器233可具有多種形狀和尺寸。例如，殼體結(jié)構(gòu)378不一定是圓形的，而可以是其它的形狀。介質(zhì)322不一定是圓形的，而可以是其它形狀，諸如矩形，延伸穿過(guò)殼體結(jié)構(gòu)378的整個(gè)直接范圍。而且，介質(zhì)322不一定設(shè)置在相對(duì)于殼體結(jié)構(gòu)378的偏心位置。例如，介質(zhì)322可以設(shè)置在殼體324、325的中心。但是，使用圖示的具體結(jié)構(gòu)是因?yàn)樗葹樘貏e、引人注目和與眾不同。
凝聚過(guò)濾器233在圖29中以俯視圖表示。凝聚過(guò)濾器233的相對(duì)側(cè)與其成鏡面對(duì)稱(chēng)。
可用作介質(zhì)322的一種材料是聚酯，纖維介質(zhì)。該材料的平均纖維直徑為1.5但尼爾(約12.5微米)，自由狀態(tài)下的堅(jiān)實(shí)度至少為0.85％。通常，自由狀態(tài)堅(jiān)實(shí)度約小于1.05％。通常的自由狀態(tài)堅(jiān)實(shí)度是在0.85-1.05％的范圍內(nèi)。其重量通常大于約3.1盎司/平方碼。一般，其重量小于3.8盎司/平方碼。通常的重量在3.1-3.8盎司/平方碼(105-129克/平方米)的范圍內(nèi)。一般，介質(zhì)在0.002psi壓力下的厚度(自由厚度)大于約0.32英寸。通常，介質(zhì)在0.002psi壓力下的厚度(自由厚度)小于約0.42英寸。介質(zhì)通常的自由厚度是在0.32-0.42英寸(8.1-10.7毫米)范圍內(nèi)。介質(zhì)的滲透性通常不小于約370英尺/分鐘(113米/分鐘)。
通常，凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200中還包括旁通閥結(jié)構(gòu)285。旁通閥結(jié)構(gòu)285設(shè)置成在凝聚過(guò)濾器233上游的一個(gè)位置與容腔230和殼體311內(nèi)部容腔336流體連通。這由管道287提供，圖17和26。管道287設(shè)置成與在凝聚過(guò)濾器233和氣流入口210之間相鄰于容腔230而設(shè)置的口288相流體連通。
旁通閥結(jié)構(gòu)285還具有旁通閥收納器290，它也通過(guò)口291與管道287相流體連通?？?91設(shè)置在閥件293的上游側(cè)。閥件293包括一密封于閥座295上的柔性隔膜294，該隔膜由彈簧296和一杯體297夾持或保持于閥座。收納器290接納有一塞子338，該塞子提供一供彈簧296壓靠的背表面。在隔膜294的下游側(cè)298設(shè)置有一氣流旁通出口299。通過(guò)適配器結(jié)構(gòu)310設(shè)置一孔340(圖17和19)。該孔340與收納器290中的通孔342相氣流連通。孔340通到大氣，使大氣與通孔342氣流連通。通孔342在隔膜294后面提供一進(jìn)入容腔344的入口。因此，容腔344的壓力處于大氣壓的水平。
在普通使用中，通過(guò)普通出口299的氣流出口由隔膜294在彈簧296的壓力下堵塞。但是，如果管道287內(nèi)的壓力超過(guò)一設(shè)計(jì)極限，隔膜294將被偏壓離開(kāi)閥座295到足以使氣體不通過(guò)凝聚過(guò)濾器233而直接流到旁通出口299。這樣，如果入口210內(nèi)的壓力增加到足夠的水平，例如是因凝聚過(guò)濾器233和/或過(guò)濾板268堵塞到一定程度而引起的，則旁通閥結(jié)構(gòu)285將通過(guò)旁通出口299實(shí)現(xiàn)旁通，從而保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)密封件和裝備。
下面參見(jiàn)圖28。圖28中是表示本發(fā)明的凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200的一種可能應(yīng)用場(chǎng)合的示意圖。方框350表示一渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)?？諝馔ㄟ^(guò)一空氣過(guò)濾器352吸入發(fā)動(dòng)機(jī)350?？諝膺^(guò)濾器或凈化器352凈化從大氣吸入的空氣。渦輪354從空氣過(guò)濾器352的抽吸清潔空氣，并將其壓入發(fā)動(dòng)機(jī)350。在發(fā)動(dòng)機(jī)350中，空氣與活塞和燃料相配合而經(jīng)壓縮和燃燒。在燃燒過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)350會(huì)放出滲漏氣體。過(guò)濾器200與發(fā)動(dòng)機(jī)350相氣流連通，并清潔滲漏氣體?？諝鈴倪^(guò)濾器200被引導(dǎo)通過(guò)通道356并通過(guò)一壓力閥358。從那里，空氣再次被渦輪354吸入發(fā)動(dòng)機(jī)350。調(diào)節(jié)閥或壓力閥358調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱350中的壓力大小。壓力閥358隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱中壓力的增大而打開(kāi)得越來(lái)越大，試圖將壓力降低到一最佳水平。當(dāng)需要增加發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓力時(shí)，壓力閥258關(guān)閉成一較小的程度。設(shè)置有一單向閥360，使得當(dāng)曲軸箱350中壓力超過(guò)一定大小時(shí)，單向閥360向大氣打開(kāi)，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)受損。
A.實(shí)例操作在操作中，凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200工作狀況如下。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱的滲漏氣體通過(guò)氣流入口210被吸入。氣體流經(jīng)凝聚過(guò)濾器233。凝聚過(guò)濾器233將夾帶有任何固體的液體從其余氣流中分離出來(lái)。液體流出介質(zhì)322，流過(guò)殼體324，沿背壁219的前側(cè)流動(dòng)，沿漏斗形底壁216流動(dòng)，并向下流過(guò)液體排出口212。該液體物質(zhì)通常是油，它可以被循環(huán)到曲軸箱供重復(fù)使用。未被凝聚器233凝聚的氣流繼續(xù)流經(jīng)第二級(jí)過(guò)濾器或過(guò)濾板268。過(guò)濾板268可從氣流中除去另外的顆粒和固體。過(guò)濾板268具有豎直的褶子，因而顆粒和任何其它液體聚集或聚結(jié)在褶子上，并利用重力向下朝排出口212落或流。然后，氣體通過(guò)氣流出口211流出。從那里，氣體例如可被引導(dǎo)至一發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的渦輪。
如果凝聚過(guò)濾器233或過(guò)濾板268被堵住或阻塞，則管道287中將充滿壓力，該壓力將抵抗彈簧296而在隔膜294上施加力。最終，該力將使隔膜移動(dòng)離開(kāi)其閥座295，允許氣體流過(guò)旁通出口299。
凝聚過(guò)濾器和過(guò)濾板268以下述方式更換。擰松指旋螺栓260、261而將門(mén)205從本體206上拆下。然后通過(guò)鉸接片240、241和收納器243、244使門(mén)205樞轉(zhuǎn)。此時(shí)的視圖如圖23中所示。也就是說(shuō)，可以看到過(guò)濾板268的下游側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)濾板268和凝聚過(guò)濾器233是分離的獨(dú)立部件。因此，可將過(guò)濾板268從本體206上拆下并處理掉。這例如可以通過(guò)握持住拉片278、279并將過(guò)濾板268從槽272中拉出來(lái)實(shí)現(xiàn)。更換過(guò)濾器的人現(xiàn)在可以看到如圖24中所示的樣子。也就是說(shuō)，凝聚過(guò)濾器233密封在收納器228和殼體311內(nèi)的適當(dāng)位置。而后，將凝聚過(guò)濾器233從收納器228中取出并處理掉。將另一新的凝聚過(guò)濾器設(shè)置在殼體311和收納器328內(nèi)，如圖24所示。當(dāng)凝聚過(guò)濾器正確安裝后，凝聚過(guò)濾器與收納器228之間的一個(gè)密封圈形成密封。接下來(lái)，將另一新的過(guò)濾板268設(shè)置在本體206的周邊槽272內(nèi)。這在圖23中表示。之后，將門(mén)205在其位于鉸接片240、241和收納器243、244之間的樞轉(zhuǎn)裝置上樞轉(zhuǎn)到一關(guān)閉位置(圖17和18)。在通孔253a、254a內(nèi)旋轉(zhuǎn)指旋螺栓并將其擰緊，從而用密封圈件265在門(mén)205與本體206之間形成密封。
在處理凝聚過(guò)濾器233過(guò)濾板268時(shí)，這些結(jié)構(gòu)較好地是包括95％重量的非金屬材料，更好是98％，通常是99％或100％重量的非金屬材料。當(dāng)篩網(wǎng)271、320、321由諸如塑料之類(lèi)的非金屬材料構(gòu)成時(shí)，凝聚過(guò)濾器233和過(guò)濾板268均完全是非金屬的，凝聚過(guò)濾器233和過(guò)濾板268可以完全焚化，幾乎不留殘?jiān)?。這樣可使凝聚過(guò)濾器233和過(guò)濾板268的處理更為方便而清潔，不會(huì)占用廢物填注空間。
在另一實(shí)施例中，疑聚過(guò)濾器233和過(guò)濾板268彼此連接或固定。在該實(shí)施例中，拆下過(guò)濾板268也可將凝聚過(guò)濾器拆下。將過(guò)濾板268和凝聚過(guò)濾器233的組合從本體206上拆下并處理掉(例如通過(guò)焚化)。通過(guò)將凝聚過(guò)濾器233設(shè)置在殼體311和收納器228中，并在它們之間形成密封，從而將另一不同的、固定于凝聚過(guò)濾器233的過(guò)濾板268的組合件插入、設(shè)置或安裝于本體206中。這樣完成后，過(guò)濾板268設(shè)置在周邊槽272內(nèi)。門(mén)205關(guān)閉在本體206上，并緊貼于密封圈件265。這樣就在本體206與門(mén)205之間形成密封。
B.一個(gè)具體實(shí)例下面來(lái)描述凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200的一個(gè)具體實(shí)例。當(dāng)然，本發(fā)明的范圍包括許多結(jié)構(gòu)和尺寸。
該凝聚過(guò)濾器200可用于一種300馬力的Caterpillar 3406B型發(fā)動(dòng)機(jī)上。該發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞排量至少為14.0升，通常是14.6升，6缸。它通常至少裝至少35夸脫的油，一般約為40夸脫油。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用Schwitzer渦輪增壓器。
該凝聚過(guò)濾器200尤其適用于渦輪增壓的、至少為50馬力的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。這包括2級(jí)卡車(chē)到8級(jí)以上卡車(chē)。
本發(fā)明的凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200也可以用于除渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以外的發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)或汽油發(fā)動(dòng)機(jī)也可以使用該過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200。在較佳的應(yīng)用場(chǎng)合中，凝聚過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200將被用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是8級(jí)以上尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)。8級(jí)以上發(fā)動(dòng)機(jī)通常的進(jìn)氣率至少為2000cfm，一般為2000-3000cfm。中間尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)、也就是6-8級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)也可以使用過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200。6-8級(jí)的中間尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣率通常至少為1000cfm；一般不大于2000cfm。通常的6-8級(jí)尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣率在1000-2000cfm。4-6級(jí)范圍內(nèi)的較小發(fā)動(dòng)機(jī)也可使用過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200?？梢允褂眠^(guò)濾器結(jié)構(gòu)200的4-6級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)通常的進(jìn)氣率至少為1000cfm；一般進(jìn)氣率不大于1500cfm。小尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)(4-6級(jí))的進(jìn)氣率通常通常為1000-1500cfm。
按本發(fā)明進(jìn)行試驗(yàn)的一過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200在87％(按油重計(jì)算)的效率下運(yùn)轉(zhuǎn)600小時(shí)。該結(jié)構(gòu)200工作了600小時(shí)，直到曲軸箱壓力從3英寸水柱上升到5英寸水柱。也就是說(shuō)，需要對(duì)付2英寸水柱。
應(yīng)予理解，曲軸箱內(nèi)部壓力是隨應(yīng)用場(chǎng)合而特定的。在某些場(chǎng)合，諸如空氣中沒(méi)有許多灰塵或碎屑的系統(tǒng)，例如是在船舶系統(tǒng)中，曲軸箱可以有負(fù)壓(也就是約-2到-3英寸水柱)。在其它場(chǎng)合，諸如環(huán)境空氣中有大量灰塵或碎屑的系統(tǒng)中，例如越野卡車(chē)或城市公共汽車(chē)，曲軸箱有正壓。過(guò)濾器結(jié)構(gòu)200具有靈活性，從而既可在正曲軸箱壓力下工作，諸如渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或越野汽車(chē)中通常所具有的，也可在負(fù)曲軸箱壓力下工作，諸如船舶發(fā)動(dòng)機(jī)中所具有的。
可以理解，使用本文所描述的技術(shù)，可以有許多種具體的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。以下的尺寸是典型的實(shí)例。這些范圍之所以?xún)?yōu)選是因?yàn)樗鼈兛闪钊藵M意地完成工作，而不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)增大或不必要的成本增加。雖然下面所討論的范圍以外的范圍也是預(yù)料中的，但以下范圍更令人滿意、更常用。
門(mén)205的寬度約在6-9英寸之間，通常約為7英寸。其長(zhǎng)度約在8-11英寸之間，通常約為9.5英寸。門(mén)205的深度約為2-3英寸，通常約為2.4英寸。氣流出口211的直徑約為1英寸。
本體206的寬度至少為6英寸，不大于約9英寸，通常約為6-9英寸，一般約為7英寸。其長(zhǎng)度至少約為8英寸，不大于約11英寸，通常約為8-11英寸，一般約為9英寸。其深度至少約為2.5英寸，不大于約4英寸，通常約在2.5-4英寸，一般約為3.2英寸。排出口212的直徑至少為0.5英寸，不大于約2英寸，通常約在0.5-2英寸之間，一般約為1.2英寸。窗口330的直徑至少為2.5英寸，不大于約3英寸，通常約為2.5-3英寸，一般約為2.7英寸。
當(dāng)裝配于一起后，門(mén)205和本體206的深度至少為5英寸，不大于8英寸，通常約在5-8英寸之間，一般約為6.4英寸。
過(guò)濾板268的長(zhǎng)度包括密封圈265的長(zhǎng)度，至少約為8英寸，不大于約11英寸，通常約在8-11英寸之間，一般約為9英寸。其寬度至少為6英寸，不大于約8英寸，一般約為7英寸。該褶皺過(guò)濾件至少具有約40個(gè)褶子，不大于約70個(gè)褶子，通常約為45-60個(gè)褶子，更具體地說(shuō)約52個(gè)褶子。每個(gè)褶子的褶子深度至少約為1.5英寸，不大于約3英寸，通常約在2.0-2.5英寸的范圍內(nèi)，一般約為2.3英寸。褶子長(zhǎng)度至少為7英寸，不大于9英寸，通常約在7-8.5英寸的范圍內(nèi)，一般約為8.3英寸。該褶皺過(guò)濾件268的周邊、外圍面積約在至少35平方英寸、不大于約75平方英寸的范圍內(nèi)，通常約為40-70平方英寸，一般約為42平方英寸。褶皺介質(zhì)270的上游介質(zhì)表面的面積至少約為10平方英尺，不大于約15平方英尺，通常在10-15平方英尺的范圍內(nèi)，最好約為12平方英尺。
凝聚過(guò)濾器233的殼體的圓外徑至少為2英寸，不大于約4英寸，通常在2-4英寸范圍內(nèi)，一般約3英寸。凝聚過(guò)濾器233的厚度至少約為0.5英寸，不大于約1.5英寸，通常在0.5-1.5英寸的范圍內(nèi)，最好約為1英寸。介質(zhì)322的直徑至少約為1英寸，不大于約2英寸，通常在1-2英寸的范圍內(nèi)，一般約為1.4英寸。橫穿介質(zhì)322的厚度至少約為0.5英寸，不大于約0.7英寸，通常約為0.5-0.6英寸厚。介質(zhì)322所包括的纖維的平均纖維尺寸約為12.5微米，自由狀態(tài)的百分比堅(jiān)實(shí)度不大于約1.05％。介質(zhì)322上游的暴露表面面積至少為1平方英寸，不大于約2.5平方英寸，通常約為1-2平方英寸，一般約為1.5平方英寸。
凝聚過(guò)濾器233的上游介質(zhì)表面面積至少約為褶皺介質(zhì)270的上游介質(zhì)表面面積的0.4％，不大于約1.5％，通常約在0.5-1％的范圍內(nèi)，一般約為0.8％。
適配器結(jié)構(gòu)310的過(guò)濾器殼體311與閥殼312之間的中心距至少約為3英寸，不大于約5英寸，通常約為3-5英寸，一般約4英寸。過(guò)濾器殼體311的直徑約為2-4英寸，通常約為3.1英寸。閥殼312的直徑約為3-5英寸，通常約為4.2英寸。入口210的直徑約為0.5-1.5英寸，通常約為1英寸。旁通閥出口299的直徑約為1-2英寸，通常為1.4英寸。收納器290的直徑為4-6英寸，通常約為4.7英寸。其總的厚度為0.5-1.5英寸，通常約為1.1英寸。彈簧296的直徑約為0.5-1英寸，通常約為0.8英寸。其未壓縮狀態(tài)的軸向長(zhǎng)度約為0.75-1.25英寸，通常約為1.1英寸。隔膜294的直徑約為4.5-5.25英寸，通常約為4.7英寸。
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在考慮了本文所揭示的本發(fā)明的說(shuō)明和實(shí)施后，很容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)滲漏氣體回收系統(tǒng)，它包括(a)一第一級(jí)凝聚過(guò)濾器，包括一無(wú)紡纖維介質(zhì)；(i)所述纖維介質(zhì)具有一第一上游表面面積；以及(b)一設(shè)置在所述凝聚過(guò)濾器下游的第二級(jí)過(guò)濾元件；(i)所述第二級(jí)過(guò)濾元件包括一褶皺介質(zhì)，并具有一第二上游表面面積；(ii)所述凝聚過(guò)濾器介質(zhì)的所述第一上游表面面積不大于所述第二級(jí)過(guò)濾元件的所述介質(zhì)的所述第二上游表面面積的25％。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括(a)一限定出一內(nèi)部的殼體結(jié)構(gòu)，它具有一氣流入口和一氣流出口；(i)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器和所述第二級(jí)過(guò)濾元件設(shè)置在所述殼體內(nèi)部?jī)?nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括(a)一設(shè)置用以接納收集于所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器中的液體的集液裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，它包括(a)一與所述集液裝置相流體連通的排液結(jié)構(gòu)；所述排液結(jié)構(gòu)構(gòu)制和設(shè)置成從所述殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部選擇性地排出所收集的液體。
5.如權(quán)利要求2-4的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第二級(jí)過(guò)濾元件構(gòu)制和設(shè)置成可定期地從所述殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部取出并進(jìn)行更換。
6.如權(quán)利要求1-5的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第二級(jí)過(guò)濾元件是一過(guò)濾板。
7.如權(quán)利要求2-6的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器構(gòu)制和設(shè)置成可定期地從所述殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部取出并進(jìn)行更換。
8.如權(quán)利要求1-7的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器是與所述第二級(jí)過(guò)濾元件物理上分離的一過(guò)濾元件。
9.如權(quán)利要求1-8的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述凝聚過(guò)濾器包括一煙霧凝聚介質(zhì)區(qū)域，該區(qū)域設(shè)置在一具有第一和第二相對(duì)側(cè)的凝聚過(guò)濾器殼體內(nèi)；(i)所述凝聚過(guò)濾器殼體第一側(cè)中具有一上游氣流入口；以及(ii)所述凝聚過(guò)濾器殼體第二側(cè)中具有一氣流出口。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述凝聚過(guò)濾器包括一外周邊，沿該外周邊設(shè)有一密封件。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述密封件是一O型圈。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述密封件包括一模塑聚合物材料的可壓縮發(fā)泡環(huán)，該環(huán)沿凝聚過(guò)濾器殼體的外周邊設(shè)置，并且其中嵌有介質(zhì)區(qū)域。
13.如權(quán)利要求9-12的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述凝聚過(guò)濾器殼體具有一圓形外周邊；(i)所述凝聚過(guò)濾器上游氣流入口相對(duì)于所述圓形外周邊而偏心設(shè)置；以及(ii)所述凝聚過(guò)濾器下游氣流出口相對(duì)于所述圓形外周邊而偏心設(shè)置。
14.如權(quán)利要求9-13的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述凝聚過(guò)濾器上游氣流入口是圓形的；以及(b)所述凝聚過(guò)濾器下游氣流出口是圓形的。
15.如權(quán)利要求1-14的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第二級(jí)過(guò)濾器包括一玻璃纖維過(guò)濾介質(zhì)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第二級(jí)過(guò)濾器包括一至少局部涂覆有脂肪族碳氟化合物的玻璃纖維過(guò)濾介質(zhì)。
17.如權(quán)利要求1-16的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第二級(jí)過(guò)濾器包括褶皺介質(zhì)，其褶子深度至少為2英寸。
18.如權(quán)利要求1-17的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器包括一纖維介質(zhì)，其自由狀態(tài)堅(jiān)實(shí)度不大于1.8％。
19.如權(quán)利要求1-18的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器包括一纖維介質(zhì)，其平均纖維直徑不大于25微米。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器包括一纖維介質(zhì)，其平均纖維直徑在9-25微米范圍內(nèi)。
21.如權(quán)利要求1-20的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器包括聚酯纖維。
22.如權(quán)利要求1-21的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器構(gòu)制成具有一暴露的上游表面，其面積不大于第二級(jí)過(guò)濾元件的表面面積的約10％。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器構(gòu)制成具有一暴露的上游表面，其面積不大子第二級(jí)過(guò)濾元件的介質(zhì)表面面積的1.5％。
24.如權(quán)利要求1-23的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器包括一煙霧凝聚纖維介質(zhì)，該煙霧凝聚介質(zhì)具有(i)一1-2平方英寸的、暴露的上游表面面積；以及(b)所述第二級(jí)過(guò)濾元件包括具有45個(gè)褶子的褶皺介質(zhì)，該介質(zhì)具有(i)至少為2英寸的褶子深度；(ii)至少為7英寸的褶子長(zhǎng)度；(iii)至少為40平方英寸的周邊面積；以及(iv)至少為10平方英尺的上游介質(zhì)表面面積。
25.如權(quán)利要求1-24的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述第二級(jí)過(guò)濾元件包括一位于所述褶皺介質(zhì)的下游側(cè)的襯墊；(i)所述襯墊包括非金屬材料；(b)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器包括第一和第二篩網(wǎng)；(i)所述第一篩網(wǎng)覆蓋所述凝聚過(guò)濾介質(zhì)的上游部分；(ii)所述第二篩網(wǎng)覆蓋所述凝聚過(guò)濾介質(zhì)的下游部分；(iii)所述第一和第二篩網(wǎng)包括一非金屬材料；以及(c)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器和所述第二級(jí)凝聚過(guò)濾器各包括至少99％重量的非金屬材料。
26.如權(quán)利要求1-25的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括(a)一柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，具有一滲漏氣體出口；(i)所述第一級(jí)凝聚過(guò)濾器設(shè)置成與所述曲軸箱滲漏氣體出口相流體連通以從中接納滲漏氣體。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括(a)一用于將空氣吸入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)；(i)所述系統(tǒng)包括一氣流裝置，該裝置構(gòu)制和設(shè)置成將氣流從所述第一級(jí)過(guò)濾元件引導(dǎo)至所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)。
28.如權(quán)利要求26和27的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于(a)所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括一至少50馬力的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
29.一種煙霧凝聚過(guò)濾器，它包括(a)一煙霧凝聚介質(zhì)區(qū)域，具有一第一側(cè)和一相對(duì)的第二側(cè)；(i)所述煙霧凝聚介質(zhì)區(qū)域包括一平均纖維直徑不大于25微米的無(wú)紡纖維介質(zhì)區(qū)域；以及(ii)所述介質(zhì)區(qū)域的所述第一側(cè)具有一第一暴露表面面積；以及(b)一殼體，具有相對(duì)的第一和第二側(cè)以及一外周邊；(i)所述殼體第一側(cè)具有一第一表面，該表面中有一氣流開(kāi)口；(ii)所述介質(zhì)區(qū)域設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述介質(zhì)的所述第一側(cè)由所述殼體第一側(cè)中的所述氣流開(kāi)口暴露；(iii)所述殼體第二側(cè)具有一第二表面，該表面中有一氣流開(kāi)口；(iv)所述介質(zhì)區(qū)域設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述介質(zhì)第二側(cè)由所述殼體第二側(cè)中的氣流開(kāi)口暴露；以及(v)所述殼體包括一沿所述外周邊設(shè)置的密封件。
30.如權(quán)利要求29所述的過(guò)濾器，其特征在于(a)所述密封件包括一O型圈。
31.如權(quán)利要求29所述的過(guò)濾器，其特征在于(a)所述殼體包括模塑的發(fā)泡聚合材料，該材料限定出所述密封件外周邊，并且其中封裝有所述介質(zhì)。
32.如權(quán)利要求29-31的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器，其特征在于(a)所述殼體外周邊是圓形的；以及(b)所述第一和第二氣流開(kāi)口偏心地設(shè)置于所述殼體中。
33.如權(quán)利要求32所述的過(guò)濾器，其特征在于(a)所述第一和第二氣流開(kāi)口是圓形的。
34.一種處理柴油發(fā)動(dòng)機(jī)滲漏氣體的方法，該方法包括以下步驟(a)將滲漏氣體從一柴油發(fā)動(dòng)機(jī)引導(dǎo)至一煙霧凝聚過(guò)濾器；(b)用凝聚過(guò)濾器從帶有煙霧的氣體中將至少一部分煙霧相作為收集的液體分離出來(lái)；(c)在分離出至少一部分煙霧相的所述步驟之后，將氣體引導(dǎo)至一褶皺介質(zhì)過(guò)濾器；(d)用褶皺介質(zhì)過(guò)濾器從氣體中過(guò)濾出至少一部分顆粒；以及(e)在分離出至少一部分收集的煙霧相的所述步驟之后，將收集的液體引導(dǎo)至一排出結(jié)構(gòu)。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，它包括(a)在過(guò)濾出顆粒的所述步驟之后，將氣體引導(dǎo)入一發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)。
36.如權(quán)利要求34和35的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于(a)將滲漏氣體從一柴油發(fā)動(dòng)機(jī)引導(dǎo)至一凝聚過(guò)濾器的所述步驟包括從一至少50馬力的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)引導(dǎo)出滲漏氣體。
37.一種保養(yǎng)一柴油發(fā)動(dòng)機(jī)滲漏氣體回收系統(tǒng)的方法，該回收系統(tǒng)具有一第一煙霧凝聚過(guò)濾氣候一褶皺介質(zhì)過(guò)濾器，所述方法包括以下步驟(a)進(jìn)入到一殼體結(jié)構(gòu)本體的內(nèi)部；(b)將位于本體內(nèi)的一第一褶皺介質(zhì)過(guò)濾器和一第一煙霧凝聚過(guò)濾器中的至少一個(gè)拆出本體；(c)在所述取出步驟之后，將一替換用凝聚過(guò)濾器和一替換用褶皺介質(zhì)過(guò)濾器中的至少一個(gè)裝入本體；以及(d)關(guān)閉進(jìn)入殼體結(jié)構(gòu)本體內(nèi)部的入口。
38.如權(quán)利要求37所述的保養(yǎng)方法，其特征在于(a)所述進(jìn)入步驟包括將一罩蓋件從本體上拆下；(b)所述關(guān)閉步驟包括更換本體上的罩蓋件；(c)所述進(jìn)入步驟包括中斷罩蓋件與第一褶皺介質(zhì)過(guò)濾器之間的密封；以及(d)所述關(guān)閉步驟包括在罩蓋件與第一或第二褶皺介質(zhì)過(guò)濾器之間形成密封。
39.如權(quán)利要求37和38的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于(a)將一第一褶皺介質(zhì)過(guò)濾器和一第一凝聚過(guò)濾器中的至少一個(gè)拆出本體的所述步驟包括同時(shí)拆下一第一褶皺介質(zhì)過(guò)濾器和一第一凝聚過(guò)濾器；(b)將一替換用凝聚過(guò)濾器和一替換用褶皺介質(zhì)過(guò)濾器中的至少一個(gè)裝入本體的所述步驟包括同時(shí)裝入一替換用凝聚過(guò)濾器和一替換用褶皺介質(zhì)過(guò)濾器；以及(c)在所述拆卸步驟后，焚化該第一褶皺介質(zhì)過(guò)濾器和第一凝聚過(guò)濾器。
40.一種過(guò)濾板元件，它包括(a)一具有褶皺過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾板結(jié)構(gòu)，所述褶皺過(guò)濾介質(zhì)包括(i)一涂覆有一脂肪族碳氟化合物材料的玻璃纖維過(guò)濾介質(zhì)；(ii)至少40個(gè)褶子，每個(gè)所述褶子的褶子深度至少為2英寸；以及(iii)至少為35平方英寸的周邊面積；(b)一包括一聚合材料的外部密封圈件；以及(c)一覆蓋所述褶皺過(guò)濾介質(zhì)而設(shè)置的介質(zhì)篩網(wǎng)。
41.如權(quán)利要求40所述的過(guò)濾板元件，其特征在于(a)所述褶皺過(guò)濾介質(zhì)具有至少45個(gè)褶子，并具有(i)至少為7英寸的褶子長(zhǎng)度；(ii)至少為40平方英寸的周邊面積；以及(iii)至少為10平方英尺的上游介質(zhì)表面面積。(b)所述外部密封圈件包括發(fā)泡聚氨酯；(c)所述介質(zhì)篩網(wǎng)包括一非金屬材料；以及(d)所述過(guò)濾板元件還包括一可操作地連接于它的手柄。
全文摘要
一種從氣流中分離出疏水液相的結(jié)構(gòu),它包括一凝聚過(guò)濾器、一殼體、一氣流導(dǎo)向裝置和一集液裝置。凝聚過(guò)濾器包括一無(wú)紡纖維介質(zhì)。殼體包括一內(nèi)部,該內(nèi)部具有一氣流入口和一氣流出口。集液裝置設(shè)置在殼體結(jié)構(gòu)內(nèi),并設(shè)置為用來(lái)接納收集于凝聚過(guò)濾器并從那排出的液體。還提供了實(shí)施分離的方法。
文檔編號(hào)F01M13/04GK1261421SQ9880659
公開(kāi)日2000年7月26日 申請(qǐng)日期1998年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者S·S·吉澤克, R·A·杜舍奇 申請(qǐng)人:唐納森公司