包括可轉換插入芯的過濾器的製作方法

2023-06-07 02:28:06

專利名稱：包括可轉換插入芯的過濾器的製作方法
技術領域：
本發明涉及過濾器，尤其涉及用於壓縮氣體和壓縮空氣系統的過濾器。
背景技術：
壓縮氣體系統、尤其是壓縮空氣系統需要用過濾器分離固態和液態 外來物，例如夾帶在氣體流中的汙垢顆粒、冷凝物和油。
這樣的過濾器通常由具有頂部和底部的兩部分式外殼製成，這兩個 部分通過連接螺拴或卡扣接頭互相栓接或卡合。該外殼頂部在直徑相對 側上通常具有入口通道和出口通道。該入口通道或者從中部進入布置在 底部的空心圓柱形的過濾元件，或者進入位於過濾元件和底部外殼之間 的環形空間中。結果，該出口通道或者從環形空間、或者從過濾元件內 部延伸出來，這依賴於通過過濾元件的流動是從內到外還是從外到內。 因此，在過濾元件安裝之後，在過濾器中的流動方向得以確定，並在安 裝位置上不能改變。除了流動方向，過濾器的應用領域也得以確定，因 為在涉及汙垢過濾時，通過過濾元件的流動是從外到內，而在涉及用於 分離壓縮空氣冷凝物的聯合過濾時，通過過濾元件的流動是從內到外。 這樣，當流動方向在過濾器安裝到壓縮空氣系統中後得以確定時，大多 數傳統的過濾器或者排他地適用為汙垢過濾器，或者排他地適用為冷凝 物過濾器。
DE10309428B4公開了具有連接法蘭的過濾器，該連接法蘭布置在 過濾器頂部和設置在底部的空心圓柱形過濾元件之間，該連接法蘭具有 供給通道，該供給通道與形成在圓柱形過濾元件內部的過濾器腔連通， 還具有排出通道，該排出通道進入到過濾元件和外殼底部之間的環形腔 中。通過過濾元件面對的過濾器頂部上的入口通道和出口通道的開口點對稱的結構，過濾器的入口通道或出口通道可以通過選擇性地旋轉連接 法蘭而與過濾器腔連接。結果，過濾元件的流向可以通過選擇性地旋轉 連接法蘭而改變。
當在壓縮氣體或壓縮空氣系統中採用這樣的過濾器時，過濾器組件 的尺寸必須能夠承受施加的壓力。為此，過濾器的外殼部通常由金屬、 特別是鋁製成。這通常也應用於具有入口通道和出口通道的過濾器的頂
部(過濾器頭部)，例如在前面所述的DE10309428B4中所公開的。
同出口通道一樣，DE10309428B4中的過濾器頭部的入口通道也包 括水平直部，該水平直部經由90。的彎曲部進入豎直部。當過濾器頭部構 建為銑削的鋁組件或鑄造的鋁組件時，入口通道和出口通道的這種路線 可以通過接合在組件內的兩個銑削孔以簡單的方式實現。然而入口通道 和出口通道的這種路線的流體動力學不是最佳的。為了優化壓差，盡可 能均勻的路徑，也即，特別地沒有邊緣和肩部的路徑，和大長度的通道 是合適的。

發明內容
本發明正是基於這樣的目的而提供改進的過濾器，以處理至少一個 現有技術中的缺陷。特別地，過濾器需要具備更加優化的流體動力學。
該目的通過獨立權利要求的主題實現。有利的實施例是從屬權利要 求的主題。
本發明的本質在於提供具有頂部和底部的上述類型的過濾器，該頂 部具有至少一個入口通道和至少一個出口通道，該底部用於接收該過濾 元件，而所述頂部包括外殼和插入芯，該插入芯中延伸有所述入口通道 和出口通道。
由於根據本發明的過濾器的頂部的分離結構，這兩個組件一一-外 殼和插入芯一一可以構造用於提供優化的功能。特別地，該外殼可以優 化用於補償在過濾器內腔中施加的過度壓力，而該插入芯可以構造用於 實現儘可能有利的入口通道和出口通道的路線。優選地，該插入芯可以 可旋轉地固定在外殼內。
6根據本發明，入口通道和/或出口通道可以圍繞插入芯的整個外周接 收在插入芯中，從而其中的通道壁部分由插入芯形成，部分由過濾器的 一個或多個其他組件形成。
根據本發明有利的實施例，外殼由金屬製成，優選是鋁。這樣，可 以補償高的過度壓力，甚至在外殼壁厚小的時候。
插入芯優選由塑料製成。考慮到製造和完成(甚至複雜的)塑料結 構的許多可能性，可以以簡單的方式實現優化的同時是複雜的入口通道 和出口通道的線路。過濾器頂部的分離結構能夠選擇插入芯的材料，其 能夠具有減小的抗壓性，因為該插入芯受到優選的抗壓外殼的保護。
該插入芯優選可轉換地設置在外殼內。這樣，當過濾器頂部變得有 缺陷時，只需要替換相應的有缺陷的組件(外殼或插入芯)，這是節約 成本的。選擇替換插入芯還允許可選擇地將相同的外殼與多個插入芯連 接，所述插入芯例如具有適合於在過濾器中^f吏用的不同過濾元件的入口 通道和出口通道的路線。
為了將根據本發明的過濾器整合到現有系統、例如壓縮空氣系統中， 外殼具有與插入芯的入口通道和出口通道的開口各自吻合(至少部分地) 的入口和出口開口。夕卜殼的這些入口和出口開口優選整合在連接元件中。 這樣的連接元件例如可以用內或外螺紋實現，這在包括金屬外殼時特別 容易製造。優選地，所述連接元件設計有通常為大家所知的在相應的系 統中使用的快動鎖合。
根據本發明有利的實施例，入口通道或出口通道直接或間接地供給 到由過濾元件的過濾器材料限定出的過濾器腔中，而這些通道中的另一 個供給到由過濾元件和過濾器的底部形成的收集器腔中。術語過濾器腔 和收集器腔不是功能上的限定，而是僅僅用於在這兩個容積之間進行區 分。特別地，當逆轉流向時，稱為"過濾器腔"的容積可以用作收集器 腔。
根據更有利的實施例，過濾元件具有連接元件，該連接元件設置在 過濾器頂部和過濾元件之間。該連4妄元件優選不可拆卸地或可拆卸地與 過濾元件連接，從而允許隨後的更換。該連接元件具有至少一個供給通道和排出通道，其中 一個通道構建用於將由過濾元件形成的過濾器腔與 過濾器頂部的入口通道或出口通道連接，而另外的通道將由過濾元件和 過濾器底部限定出的收集器腔與相應的另 一個通道(入口通道或出口通 道)連接。
當入口通道和出口通道面對過濾元件的開口是鏡面對稱或點對稱 時，提供了將過濾器腔與入口通道或者出口通道可選擇地連接、從而改 變過濾元件流通方向的可能性，這樣的連接元件的使用尤其有利。
特別地，當涉及根據本發明的過濾器的這樣的實施例時，優選使用 空心圓柱形過濾元件。因此，過濾器優選以這樣的方式構造，即，使得
器頂部的入口通道和出口通道的點對稱開口的中心點。
這樣的空心圓柱形過濾元件優選以這樣的方式構建，即，使得(圓 柱形)套筒一一至少部分地一一由過濾器材料製成，可以由幾層不同的 過濾器材料製成。這樣的空心圓柱形過濾元件可以節約製造成本，還以 有利的安裝空間相對於有效過濾面積的比率為特徵。
入口通道和出口通道的鏡面對稱或點對稱開口優選構造為腰形或半 圓形的形狀。這樣，當涉及圓形連接表面時，可以構建兩個最大可能的 提高流體動力學性能的開口並且所述開口僅僅由相對狹窄的脊互相分 離。
根據本發明有利的實施例，過濾元件具有引導元件，該引導元件引 導並可能偏轉需要過濾的媒介在合適的方向上流動。有利地，該引導元 件位於這樣的區域，其中供給或排出通道與入口通道或出口通道各自地 供給到過濾器腔中。當過濾元件優選是圓柱形時，需要過濾的媒介的流 動優選引導在過濾元件長度方向的軸線的方向上。
該引導元件可以固定地或可更換地安裝到過濾元件上。如果過濾元 件連接到上述連接元件上，該引導元件也可以整合或安裝在該連接元件 上。
該《1導元件優選設計為部分圓形的表面部。該引導元件可以具有任 何形狀，例如管狀或平面狀，這依賴於需要過濾的媒介在進入過濾器腔時的流動方向。
根據本發明有利的實施例，入口通道和/或出口通道的長度方向的軸 線(軸)具有三維彎曲路線。這意味著，對比於現有技術中的過濾器，
例如像在DE10309428B4中所描述的，入口通道和/或出口通道的路線不 僅在一個平面上彎曲(也即二維彎曲)，而且在至少一個不平行於第一 平面的第二平面上有另外的彎曲。這樣，入口通道和/或出口通道的(中 心)長度方向的軸線在任何情形下具有三維彎曲的路線。
換句話說，入口通道和出口通道的有利的結構也可以描述為如下 各個通道的弧的半徑大於過濾器頂部的直徑的一半。
由於根據本發明的入口通道和/或出口通道這樣的路線，過濾器頂部 上可獲得的空間可以以優化方式使用，並且對比於已知的現有技術中的 入口通道和出口通道的路線，可以實現更大的通道長度。
過濾器頂部的插入芯優選具有至少一個用於功能組件的孔穴。特別 地，這樣的功能組件可以包括壓差指示傳感器。該壓差指示傳感器可以 整合地固定在過濾器頂部的插入芯上。然而，該傳感器優選可更換地與 過濾器頂部的插入芯連接，從而在插入芯被替換時可以再利用。可更換 的傳感器還具有這樣的優點，其可以與過濾器頂部的不同的插入芯一起 使用，這些插入芯適合於不同的過濾元件。


現在將參考附圖更加具體地說明本發明的實施方式。 在附圖中
圖l是根據本發明第一實施例的過濾器的部分剖視圖2是過濾元件的詳細剖視圖，該過濾元件也可用於根據圖3的過
濾器的實施例中；
圖3是根據本發明第二實施例的過濾器的部分剖視圖4是根據本發明的過濾器頂部的插入芯的第一實施例的立體圖，
該插入芯可用於根據圖1的實施例中；
圖5是根據本發明的過濾器頂部的插入芯的第二實施例的立體圖，該插入芯可用於根據圖3的實施例中。
具體實施例方式
根據本發明第一實施例的過濾器(圖1)包括過濾器頂部1和過濾器 底部2。
除了兩個用於將過濾器結合到已有的壓縮空氣系統中的連接法蘭3、 4，該過濾器頂部l包括入口通道5和出口通道6，用於使連接法蘭3、 4 與圓柱形過濾元件7的內部空間和環形(過濾器或收集器)腔連接，該 環形腔由過濾元件7的外表面和空心圓柱形過濾器底部2的內表面所限 定。
該過濾器頂部1具有抗壓鋁外殼8，在該外殼中布置有由塑料製成並 包括入口通道和出口通道5、 6的插入芯9。除了入口通道和出口通道5、 6,過濾器頂部1的該插入芯還具有壓差指示(未示出)的傳感器10,該 傳感器10可更換地安裝在插入芯9的孔穴中。
該壓差傳感器10測量入口通道5和出口通道6之間的壓差，以確定 過濾元件7由於不斷汙染所引起的壓力下降。該壓力下降顯示在沒有示 出的壓差指示中，該壓差指示優選直接設置在過濾器上，並在過濾元件 7被過度汙染時指示更換過濾元件的需要。
該過濾元件7具有由過濾器材料製成的圓柱形套筒12。通常為現有 技術已知的不同過濾器材料可以根據想要的應用而採用。
過濾元件7的底側通過圓形端件13 (圖2)閉合。在組裝位置，在 本實施例中，連接元件14連接到空心圓柱形過濾元件7的上開口並與過 濾器材料牢固地膠合，從而構造為過濾元件7的整體組件。
連接元件14具有兩個與過濾器頂部的入口通道和出口通道5、 6直 接連通的通道15、 16。在過濾元件所描述的位置，具有S形路線的第一 通道15 (這裡假定為供給通道)將過濾器頂部1的入口通道5與過濾元 件7的內部容積(過濾器腔)相連，而第二通道16 (這裡假定為排出通 道)將過濾器頂部1的出口通道6與位於過濾元件7和過濾器底部2之 間的環形空間(收集器腔)相連。在所描述的位置，通過過濾元件的流動是從內到外的。
入口通道和出口通道5、 6的開口關於過濾元件7是面對面的關係， 如同連接元件14的兩個通道15、 16的各自相應的開口構造為圍繞過濾 元件7長度方向的軸線180。旋轉點對稱一樣。這樣，如圖1和3所示的 過濾器提供了這樣的可能性，通過連接元件14 (或者整個過濾元件)的 180°旋轉，使得連接元件14的兩個通道15、 16或者與入口通道5或者 與出口通道6連接，從而倒轉過濾元件7的流動方向。這樣，圖1和3 所示的過濾器在從外到內流過過濾元件時，可以用於汙垢過濾，而在從 內到外流過過濾元件時，可以用於聚結物過濾。由於無需對所4吏用的過 濾器的過濾器類型進行更換，在考慮製造時，流過過濾元件的流動方向 的可逆性具有優點，因為同樣的過濾器可以用於兩種過濾器類型。
為在兩種可能位置都確保過濾元件7的簡單和精確組裝，如圖1所 示的過濾器在過濾器頂部1和過濾器底部2之間具有卡扣形式的接頭。
包括過濾元件7的過濾器底部2可以通過最初在過濾器頂部1的方 向上輕微上提並隨著90。旋轉將其從過濾器頂部分離而拆除。
過濾器的連接法蘭3、 4製作為分離的組件，所述組件通過螺栓連接 而連接到過濾器頂部1的外殼8上。作為本發明可選的實施例，這些組 件也可以直接地整合在外殼8中。
壓縮空氣從過濾器的洩漏通過所需要的O圏密封件19而得以避免。
圖2的過濾元件與圖l的差異在於部分圓形引導元件20的設置，該 部分圓形引導元件20位於導向過濾器內部的通道15 口處。該引導元件 偏轉空氣流，由於通道15的S形的路線，在與過濾元件7長度方向上 的軸線成平行關係的方向上，該空氣流橫向地/傾斜地(也即非中心地) 進入過濾器內部。這樣，該引導元件20能夠實現壓縮空氣在整個過濾器 表面上更好的分布。
圖3表示根據本發明的過濾器的第二實施例，其與圖1所示的過濾 器的實施例僅在涉及的功能和基本結構上有微小的區別。
與圖1的過濾器相對應，圖3所示的過濾器具有帶鋁製抗壓外殼108 的過濾器頂部101和相連的連接法蘭103、 104。塑料插入芯109設置在外殼中，並具有入口通道105和出口通道106，以及用於壓差指示(未示 出)的傳感器110。包括具有兩個通道115、 116的連接元件114的空心 圓柱形過濾元件107設置在過濾器底部102中。
不像根據圖1的過濾器的連接元件14，將過濾器頂部102的入口通 道105與過濾元件107的內部容積相連的連接元件114的通道115不具 有S形，而是構造為傾斜(相對於過濾元件107長度方向的軸線)和筆 直的。設置在通道115供給到過濾元件107內部容積處的是引導元件120， 在本例中該引導元件120具有圓形橫截面。
在根據圖1和3的過濾器的實施例中，入口通道5、 105和出口通道 6、 106在平面(附圖平面)上具有彎曲，也即兩維的路線。從連接法蘭 3、 4、 103、 104開始，它們最初相對於過濾元件7、 107或過濾器長度方 向的軸線水平徑向地延伸，直至該路線經歷90。的彎曲，以在與長度方向 的軸線成平行關係的方向上延伸。由於在入口通道和出口通道5、 6、 105、 106之間結構上分離的需要，入口通道和出口通道5、 6、 105、 106這樣 的路線受限於插入芯9、 109 (或過濾器頂部(1; 101))的寬度。為了 優化壓差，提供儘可能長的入口和出口通道5、 6、 105、 106是所需要的。
這樣，本發明優選提供具有入口通道和/或出口通道的根據本發明的 過濾器，所述通道(或它們的長度軸)展現了三維彎曲路線，從而實現 更大的通道長度。
如圖4、 5所示，例如在圖l和3中示出的相應的插入芯可以在根據 本發明的過濾器中使用，該過濾器具有抗壓外殼的過濾器頂部和插入芯， 該插入芯具有入口通道和出口通道。
根據圖4和5的插入芯214、 314的通道215、 216、 315、 316具有 三維彎曲的路線。不同於根據圖l和2的入口通道和出口通道5、6、105、 106，通道長度軸不是在單一平面(也即二維)上延伸，而是相對於彼此 在三維上延伸。換句話說，根據圖4和5的插入芯的入口通道和出口通 道215、 216、 315、 316的路線不同於圖l和3中的，也即，它們在通道 路線方向上從用於過濾元件的連接口開始，繞著自己的長度方向的軸線 進行通道另外角度的旋轉。由於根據本發明圖4和5的插入芯的通道路線的複雜性，後者難於 製造。根據本發明圖1和3的過濾器各自可以具有帶鋁製抗壓外殼的過 濾器頂部和塑料插入芯，該塑料插入芯還允許複雜的通道路線並優選是 可更換的，這有利於實現根據本發明的帶彎曲入口通道和出口通道的過 濾器的高效製造。
權利要求
1、具有頂部(1；101)和底部(2；102)的過濾器，該頂部具有至少一個入口通道(5；105)和至少一個出口通道(6；106)，該底部具有過濾元件(7；107)，其特徵在於所述頂部(1；101)具有外殼(8；108)和插入芯(9；109)，在該插入芯中延伸有入口通道和出口通道(5，6；105，106)。
2、 根據權利要求1所述的過濾器，其特徵在於所述插入芯(9;109) 可更換地安裝在所述外殼(8; 108)中。
3、 根據權利要求1或2所述的過濾器，其特徵在於所述插入芯(9; 109)可旋轉地安裝在所述外殼(8; 108)中。
4、 根據任一在前權利要求所述的過濾器，其特徵在於所述外殼(8; 108)設計為抗壓，並且所述插入芯(9; 109)設計為抗壓差。
5、 根據任一在前權利要求所述的過濾器，其特徵在於所述入口通 道和/或出口通道(5， 6; 105， 106)具有三維彎曲路線。
6、 根據任一在前權利要求所述的過濾器，其特徵在於所述入口通 道和出口通道(5， 6; 105, 106)的弧的半徑大於所述頂部(1; 101) 的直徑的一半。
7、 根據任一在前權利要求所述的過濾器，其特徵在於所述外殼(8; 108)具有至少一個入口開口和出口開口 ，所述至少一個入口開口和出口 開口至少部分覆蓋所述插入芯(9; 109)的入口通道和出口通道(5， 6; 105， 106)相應的開口，並且整合在構建用於連接到外部管路的連接元 件(3， 4; 103， 104)中。
8、 根據任一在前權利要求所述的過濾器，其特徵在於所述入口通 道和出口通道(5， 6; 105， 106)直接或間接地供給到過濾器腔中，所 述過濾器腔由所述過濾元件(7; 107)的過濾器材料限定出，而其他通 道直接或間接地供給到收集器腔中，所述收集器腔通過所述過濾器的過 濾元件(7; 107)和底部(2; 102)形成。
9、 根據任一在前權利要求所述的過濾器，其特徵在於所述過濾元件(7; 107)具有帶供給通道(15; 115)和排出通道(16; 116)的連 接元件(14; 114)，所述供給通道和排出通道將所述過濾器腔和收集器 腔與頂部(l; 101)的入口通道和出口通道(5, 6; 105; 106)連接。
10、 根據權利要求9所述的過濾器，其特徵在於所述過濾元件(7; 107)在所述供給通道(15; 115)和排出通道(16; 116)的口部區域各 自具有至少一個進入到過濾器腔中的引導元件(20; 120)。
11、 根據任一在前權利要求所述的過濾器，其特徵在於所述入口 通道和出口通道(5， 6; 105， 106)的開口關於過濾元件7面對面的關 系是鏡面對稱或點對稱的。
12、 根據權利要求11所述的過濾器，其特徵在於所述入口通道 和/或出口通道(5, 6; 105， 106)的開口具有腰形或半圓形的形狀。
13、 根據權利要求9和11所述的過濾器，其特徵在於所述連接元 件(14; 114)相對於所述頂部(1; 101)可旋轉，從而所述過濾器腔選 擇性地可連接於所述頂部(1; 101)的入口通道和出口通道(5， 6; 105， 106)。
14、 根據任一在前權利要求所述的過濾器，其特徵在於所述插入 芯(14; 114)具有至少一個用於功能組件的孔穴。
15、 根據權利要求14所述的過濾器，其特徵在於用於壓差指示的傳 感器(10; 110)的孔穴。
16、 根據任一在前權利要求所述的過濾器，其特徵在於空心圓柱形 過濾元件(7; 107 )。
17、 根據權利要求16所述的過濾器，其特徵在於所述空心圓柱形 過濾元件(7; 107)的套筒至少部分由過濾器材料製成。
18、 具有連接元件(14; 114)的過濾元件，該連接元件具有供給到 該過濾元件的過濾器腔中的通道(15; 115)，其特徵在於至少一個引 導元件(20; 120)提供在所述通道(15; 115 )進入到所述過濾器腔中 的口部區域。
19、 根據權利要求18所述的過濾元件，其特徵在於空心圓柱形的形狀。
20、 根據權利要求19所述的過濾元件，其特徵在於所述圓柱形套 筒至少部分由過濾材料製成。
21、 根據權利要求19或20所述的過濾元件，其特徵在於所述通 道(15; 115)傾斜於所述空心圓柱形過濾元件(7; 107)的長度方向的 軸線而供給到所述過濾器腔中。
22、 具有頂部(1; 101)和底部(2; 102)的過濾器，該頂部具有 至少一個入口通道和出口通道(215， 216; 315， 316)，該底部具有過 濾元件(7; 107)，其中所述入口通道(215; 315)將由所述過濾元 件(7; 107)限定出的過濾器腔與第一連接開口連接，而所述出口通道(216; 316)將由所述過濾元件(7; 107)和底部(2; 102)形成的收 集器腔與所述過濾器的第二連接開口連接，其特徵在於所述入口通道 和/或出口通道(215， 216; 315， 316)具有三維彎曲線路。
23、 根據權利要求22所述的過濾器，其特徵在於所述入口通道和 出口通道(215， 216; 315， 316)的弧的半徑大於所述頂部(1; 101) 的直徑的一半。
全文摘要
本發明涉及一種過濾器，該過濾器尤其適用於壓縮氣體系統，該過濾器包括具有至少一個入口通道和至少一個出口通道的過濾器上部與具有過濾元件的過濾器下部。根據本發明，該過濾器上部具有抗壓外殼和插入芯，其中的入口通道和出口通道的路線是最優化的。
文檔編號B01D46/24GK101479017SQ200780023014
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月21日 優先權日2006年6月21日
發明者A·瑞貝蒂, H-M·舒斯特, J·舍費爾, P·格羅特 申請人:唐納森過濾德國有限公司