煙霧分離方法和裝置的製作方法

2023-07-10 16:46:56 1

專利名稱：煙霧分離方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於從氣流(例如空氣流)中分離出帶有煙霧的疏水性液體(例如油)的設備和方法。也提供了用於從氣流中過濾細小雜質例如碳材料的較佳裝置，還提供了實施該分離的方法。
背景技術：
某些氣流例如柴油發動機滲漏出的氣體帶有大量其中夾雜有煙霧的油，煙霧中大多數油滴的尺寸一般都在0.1-5.0微米範圍內。
此外，這樣的氣流也帶有大量細小雜質例如碳雜質，這樣的雜質一般具有大約0.5-3.0微米的顆粒尺寸。
在某些設備中，需要將此類氣體排放到大氣中。一般而言，在該氣體被排放到大氣中之前，應較佳地對氣體進行淨化以除去其中的大部分煙霧和/或有機顆粒雜質。
在其他情況下，需要將空氣或氣流引入裝置中。當處在該情況下時，需要在循環過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下遊裝置的負面作用；提高效率；回收其他損失的油和/或關注環境問題。
對於上述問題已進行了各種努力，一般需要改進的參數如下(a)尺寸/效率問題，即想得到分離的高效率，同時又要避免需要一個大型分離設備；(b)成本/效率，即想得到好或高的效率，而無需昂貴的設備；(c)通用性，即設備的設計可適用於廣泛的應用和使用，而無需大的重新構造；以及，(d)清潔性/重建性，即在長時間的使用後，如果需要清潔時，設備的設計應使得可容易地進行清潔(或重建)。
本發明的簡要說明用於從氣流中分離疏水性液相的一種裝置，它包括一凝聚過濾器、一殼體結構、一氣流導向裝置和一集液裝置。凝聚過濾器較佳地包括一無紡纖維介質。殼體結構界定出一個內部且具有一氣體入口和一氣體出口。氣流導向裝置構制和設置成當氣體被引入並通過殼體結構時，引導氣流(例如曲軸箱滲漏氣流)通過凝聚過濾器。集液裝置位於殼體結構的內部且用來接納收集在凝聚過濾器中並從那兒排出的液體。
較佳地，凝聚過濾器包括位於裝置中的一個可拆卸並可替換的面板結構。
較佳地，一排液結構與所述集液裝置相流體連通，該排液結構構制和設置成從所述殼體結構內部選擇性地排出所收集的液體。
在特定的較佳實施例中，該裝置還包括一個第二過濾器。較佳地，該第二過濾器位於殼體結構內部且處在凝聚過濾器的下遊，當氣體被引入且通過殼體結構時，氣流導向裝置構制和設置成首先引導氣流通過凝聚過濾器，而後引導氣流通過第二過濾器。
較佳地，凝聚過濾器具有不超過第二過濾器上遊表面面積25％的上遊表面面積。在特定的較佳實施例中，相對於第二過濾器上遊表面面積，凝聚過濾器具有一個為其大約0.1％-10％、典型地為大約0.5％-1％、較佳地為大約0.8％的上遊表面面積。
較佳地，第二過濾器包括褶皺的介質。在特定的裝置中，第二過濾器是可拆卸和可替換的，殼體構造並設置有一個可打開的端蓋以進入來卸下第二過濾器，而無需移開或拆卸凝聚過濾器。第一和第二過濾器可機械地連接以作為一個單元進行替換，或者，它們是可單獨替換的獨立結構。
在一個較佳實施例中，凝聚過濾器包括一個無紡纖維介質，該纖維介質具有小於25微米、典型且較佳地處在9-25微米範圍之內的平均纖維直徑。
附圖的簡要描述

圖1是使用按照本發明的煙霧分離裝置的一個發動機設備的示意圖；圖2是描述按照本發明的一個分離裝置中應用原理的簡要表示；圖3是按照本發明的一個裝置的立體圖；圖4是圖3所示裝置的側視圖；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所示裝置的一個部分的斷續分解剖視圖；圖9是示出在圖8中的一個凝聚過濾器的放大立體圖；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所示裝置的側視圖，圖13是圖4所示相反一側的視圖；圖14是圖3所示裝置的側視圖，圖14的視圖與圖13的視圖相類似，其中圖13中的裝置逆時針轉動了90°；圖15是圖13和圖14所示裝置的視圖，該視圖是相對於圖13的觀察角度順時針轉動了90°的該裝置的側視圖；圖16是連接圖5所示第一和第二部分的一個接縫的放大、斷開的剖視圖；圖17是按照本發明的一個凝聚過濾器的第二實施例的立體圖；圖18是描述按照本發明的圖17所示裝置相反一側的立體圖；圖19是按照本發明圖18所示裝置的俯視圖，它示出了一個殼體並且移開了蓋子和第一及第二過濾介質；圖20是按照本發明圖19所示殼體的側視圖；圖21是按照本發明的裝置沿圖19中線21-21的、多少帶有示意性的剖視圖；圖22是按照本發明圖18所示蓋子的俯視圖，並且示出了蓋子的內表面；圖23是按照本發明固定第二級過濾介質的本體的俯視圖；圖24是按照本發明的過濾本體類似於圖23的俯視圖，但是移去了第二級過濾介質，且示出了位於一入口區域的第一級過濾介質；圖25是按照本發明的第一級過濾介質沿圖29中線25-25的、多少帶有示意性的剖視圖；圖26是按照本發明的一個適配器和一個旁通閥裝置的、多少帶有示意性的斷開剖視圖；圖27是按照本發明第二級過濾介質的側視示意圖；圖28是使用按照本發明的過濾裝置的一個發動機設備的示意圖；圖29是按照本發明的第一級過濾介質結構的俯視圖；以及，圖30是按照本發明示出在圖29中的第一級過濾介質結構的側視圖。
詳盡描述I.一個典型申請--發動機曲軸箱通氣件過濾器壓注式柴油發動機經常會產生滲漏氣體，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)，例如空氣或燃燒後的氣體，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，大多數碳顆粒的尺寸大約為0.1-10微米。這種滲漏氣體通過一個滲漏出口從發動機向外流出。
在此，當用術語「疏水性」流體來表示氣流中攜帶的液態煙霧時，係指無水的流體，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、燃燒後的氣體和帶有煙霧的其他承載氣體。
該氣體可以承載相當大量的其他組份。這樣的組份包括例如銅、鉛、矽氧烷、鋁、鐵、鉻、鈉、鉬、錫和其他重金屬。
在例如卡車、農用機械、小船、公共汽車和通常包括柴油發動機的其他設備中運作的發動機具有大量的、上述受汙染的氣流。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)的量級是相當普遍的。
圖1簡要地示出了一個典型設備，在該設備中利用了按照本發明的一種凝聚過濾器/分隔器裝置。參見圖1，10表示一個發動機，發動機10一般包括一個柴油發動機，儘管也設想了其他類型的發動機。發動機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、例如碳的細小雜質。滲漏氣體通過一管接頭12並且穿過一個單向閥14而被排出。單向閥14處在設備中更靠上遊的地方。連接到單向閥14殼體上的是一個連接管16。在連接管16的下遊並連接在此的是一個凝聚過濾器18。凝聚過濾器18將滲漏氣體分為具有液態組份和一部分過濾後的氣體組份的兩部分。第二級過濾器20通過另一個連接管22連接到凝聚過濾器18上。第二級過濾器22進一步淨化從凝聚過濾器過濾後的氣體組份。即，它除去仍然保持在氣體組份中的細小顆粒。淨化後的氣體通過管接頭24和壓力調整器26流入一個發動機進氣裝置28、例如一個渦輪中。從凝聚過濾器18流出的液態組份通過導管30流入發動機集油槽32中。
按照本發明，提供了將疏水性的液相從氣流中分隔開的裝置(在此有時指凝聚過濾器/分隔器裝置)。在運作中帶有雜質的氣流流入凝聚過濾器/分隔器裝置中，細小的油相或煙霧相(即疏水相)凝聚在該裝置中。該裝置的構造使得疏水相凝聚成液滴，液滴能夠以液態排出，因此可容易地收集液滴並將它從裝置中除去。在以下描述的較佳裝置中，凝聚過濾器或者凝聚過濾器/分隔器，特別是其上部分地裝載有油相的裝置作為對氣流中所帶有的碳雜質進行過濾的前置過濾器。實際上，在較佳的裝置中，既然油被排出裝置，它將會提供自我清潔型的凝聚過濾器，因為油中將會帶有已收集的碳雜質。在按照本發明的較佳裝置中，凝聚過濾器/分隔器裝置構制有一個可除去的介質組份，以便於清潔或再生。在某些較佳裝置中設置有至少一個單個下遊(或第二)過濾器或精細過濾器，在其他裝置中可設置有多個下遊過濾器。
通過參考圖2中的示意圖可以理解按照本發明的一個裝置的基本運作原理。在圖2中，標號50指示的需要過濾的氣流流入裝置49中，標號51指示一個凝聚過濾器或凝聚過濾器/分隔器。當空氣穿過凝聚過濾器51之後，就產生了兩種物質流一種是在某種程度上經過過濾的或淨化的氣流52，一種是液相53。所示的氣流52流入第二級過濾器55中以進行精細過濾，氣體藉助於導管56從裝置中流出。此時，氣體可能流向下遊設備或者大氣。在典型裝置例如圖1所示的裝置中，導管56中的氣體將會流向一個發動機進氣裝置，在其他典型的裝置中，導管56中的氣體將會流向大氣或者排氣裝置。
從凝聚過濾器51流出的液相(夾雜有固體)藉助於導管53流向排放結構59，而後該物質藉助於管道60可排向任何設想的地方，例如，使它再次循環至曲軸箱以再次利用。另一方案是，將它單獨收集起來進行處理。
一般而言，凝聚過濾器51包括這樣的材料，在該材料中易於收集氣體50所帶有的細小油滴並將其凝聚成液滴。以下描述可使用的材料和結構。
一般而言，較佳地選擇和構制凝聚過濾器51中的支承或基底材料，使得凝聚過濾器51和收集的油滴相的組合將作為也在線50中運載的雜質(特別是碳顆粒)的前置過濾器而運作。雜質或碳顆粒變得易於攜帶在流動液體中，通過管道53而離開該設備。因此，在某種程度上，例如在此描述的設備中，凝聚過濾器是自我清潔型的。換言之，連續收集的油相易於將連續收集的碳顆粒相衝洗出凝聚過濾器51。
對於典型的設備，期望將凝聚過濾器51設計成以一種常用的氣體在其內流過而凝聚過濾器51的基本壽命將部分地由衝洗作用而定。但是，也預計到設備不會通過自我清潔而「調節(tuned)」到趨於最佳操作。即，在較佳的設備中，因需要內部取出過濾媒質或凝聚材料進行清洗或替換，所以期望凝聚過濾器51的構造可進行周期性的再生。換言之，預計在通常的應用中，應著重選擇可高效除去煙霧的材料作為凝聚過濾器的材料(媒質)，在通常應用中可較佳地除去至少20％(接重量計)、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中的事實將有利於部分地除去碳顆粒，而且油相還將有助於捕獲碳材料。預計如果選擇 (調節)凝聚過濾器材料以達到除去碳顆粒的最高效率，特別是達到大約60％時，這可能會對作為凝聚過濾器非常需要的氣體流動造成很大的阻礙。
II多級油煙霧分隔器的一個例子現將注意力轉移到圖3-15上，其中提供了一種按照本發明的多級油煙霧分隔器或凝聚過濾器/分隔器。將該設備在此稱為「多級」，是因為它不僅包括按照本發明的一個煙霧分隔器/過濾器裝置，而且它還具有至少一個、且可以具有多個用於對氣流進行進一步淨化的下遊或第二級的過濾器。另一方面，在此所述的油分隔器或凝聚過濾器/分隔器裝置也可以用在不具有下遊過濾器的整套組合設備中。
在圖3中，提供了一個兩級煙霧分隔器裝置75。一般而言，具有一凝聚過濾器的分離的第一級一般標示為76，而包括一個精細過濾器的第二級位於以77標識的裝置的內部。
參見圖3，組合裝置75具有一殼體80，殼體80具有一入口管子結構81、一筒82和一出口管子結構83。在使用中，需要改善的氣流通過入口管子結構81進入筒82中。凝聚在第一級76中的液體排放到筒82的底部85，如下所述，從那裡被除去。氣相流經其內設置有一過濾器單元的筒82，且通過出口管子結構83從組合裝置78向外流出。
對於所示的組合裝置75，入口管子結構81包括一個分段的管子結構88(圖8)。在此使用的「分段的管子結構」一詞及其變化形式是指包括機械地固定在一起的至少兩個可分部分的管子。即，各段可以容易地彼此分開。在分段管子結構88中，所示的兩段包括一個第一段90和一個第二段91。段91與裝置75的一個剩餘件(remainder)完全分開，但是段90與殼體80的一個部分形成一體。在所示的裝置中，第一級凝聚分隔器或過濾器位於第一段90和第二段91之間。第二段91通過一個夾子裝置95固定在第一段90上成為流體流動關係。夾子裝置95包括通過夾子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具有環繞地安裝在外軸套96上且通過緊固件137、138固定的帶子102、103。因此，通過簡單地鬆開夾子98即可卸開並更換第二段90。
仍然參見圖3，殼體80包括一個第一部分或蓋部104和一個第二部分或底部105。這兩部分通過夾子108沿著接縫107彼此連接。對於所示的裝置，通過簡單地鬆開或釋放夾子108，可選擇地使部分104和105彼此分開。這就可進入殼體80的內部以進行維護。
仍參見圖3，對所示的特定裝置，蓋部104是一個模製的塑料結構109，而底部105是一個薄片金屬部分110。儘管其他裝置也是可行的，但從以下的描述中可以看出，構製成這兩部分104和105的優點將是很顯然的。
在使用中，組合裝置75可以容易地安裝在汽車或其他設備的框架上。可使用各種安裝裝置，包括安裝帶裝置或帶有相應保持螺母的框架。在某些情況下，模製的安裝裝置可構製成圍繞蓋部104的外周緣伸展，以在安裝時允許沿徑向位置可有更大的選擇範圍。
在對組合裝置75的內部構件進行詳盡描述之前，為了分析裝置75的外部可視特徵，將再次參見其他一些附圖。
首先參見圖4，注意第二部分或底部105具有一個碗或漏鬥形的下端或端蓋120，該端蓋120帶有一個定位在其中心的液體排出口121。碗120和排出口121的組合體包括一個收集和排放疏水性液體的裝置。在使用中，當液體聚集在裝置75中時，它會朝著端板或碗120向下排放，並且聚集在排出口121處。通常，相應的排放管子固定在排出口121上，以將收集的液體引導至例如一個集油槽中。
再次參見圖4，可以看到夾子108的進一步的細節。夾子108具有一個金屬帶125，金屬帶125的上面帶有相對的端部託架126和127。轉動具有可轉動手柄129的鑰匙128，通過將端部126和127拉在一起以拉緊帶子125。通過這樣做，由於以下將討論的帶子125的結構和位於其上的給定構件，可將殼體部分104和105密封在一起。
現將注意力轉移到圖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。
參見圖11和12，可以注意到，入口管結構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壁133(圖6)。通常，入口管結構81沿圖11中的虛線箭頭所示的總方向引導通過其中的空氣。
在另一結構中，入口管可以安裝成使其一個側壁與殼體的圓形內側壁相切，而不是直接朝向中心點或軸線。入口管相對於殼體的切向安裝可產生一圍繞元件的切向氣流路線。
下面參見圖6。圖6是大致沿圖3中的6-6線剖開的剖視圖。由於圖6的視角，觀察者可看到罩蓋部分104的內部結構和剖開的管結構88。
參見圖6，罩蓋部分104中具有圓形隔離件145。隔離件145設置成與外壁133隔開，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同心對齊並由它包繞的延伸部147。從下面的描述可以理解，在延伸部147與隔離件145之間，在使用中通常將設置一過濾元件的一端(參照圖5所述)。通常，隔離件145的長度將約為入口直徑的75％-125％，一般約為110％。
仍舊參見圖6，結構150在底部105中包括葉片，這在下面討論。
仍參見圖6，對於所示的具體結構，在剖開的管結構88的第二部分91與第一部分90之間夾有凝聚過濾器150。凝聚過濾器150固定於框架151內並切向地穿過氣流通路152。因此，從管部90的區域153進入管部91的區域154的氣體基本上通過凝聚過濾器150。當然，凝聚過濾器150可以設置在組件75的其它部件中，例如設置在管部91或罩蓋104中。但是，所示的結構較為方便而有效。
凝聚過濾器150所包括的材料適合於使夾帶在通過管部91進入殼體80的氣流內的疏水煙霧凝聚。下面將描述用於凝聚過濾器150的優選材料。可以預見，在通常的實施例中，凝聚過濾器150將包括一無紡纖維束。
下面參見圖8。標號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以將凝聚過濾器150容納於其中和將凝聚過濾器150牢固地設置於第一部分90與第二部分91之間。凝聚過濾器150最好密封於框架161、162內。該密封可通過粘合、卷邊、熱結合、超聲波焊接或其它方法和材料來實現。較佳的結構如下面所述。
可以注意到，對於圖8所示的結構，氣流通路153的橫截面直徑大致等於區域154的橫截面直徑。通常，需要維持約200-500英尺/分鐘的穿過凝聚器150的表面速度，最好約350英尺/分鐘。
下面參見圖9，其中示出了位於其框架161。162內的凝聚過濾器150的放大立體圖。參見圖9，凝聚器部分160大致呈圓柱形。它包括一上遊表面155和一位於相對側的下遊表面156。
參見圖6，在使用中，隨著氣流從區域153通過凝聚過濾器150朝區域154(以及殼體80)引導，氣流內所攜帶或夾雜的疏水液體，諸如煙霧，將在過濾器150內凝聚。隨著液滴的形成，它們將從過濾器150排出，並因氣體流動而基本沿箭頭179所示方向從過濾器150向外流。氣流基本將使液體流入殼體80並沿內壁133向下朝底部蓋105內部排流。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，例如碳粒，它們夾帶於凝聚器150中的液體內。因此，該液流對過濾器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入殼體80的隔離件145與內壁133之間。然後，該氣流被引導至一第二級過濾器，這在下面參照圖5和7描述。
參見圖5，組件75以剖視圖表示。從圖5中可以看見，組件75中設置有一下遊或第二級過濾元件170。該元件170最好是可拆換的。過濾元件170通常包括設置在內、外襯墊172和173之間的過濾介質171。下面描述一種較佳的結構和材料。過濾元件170具有一封閉的端蓋174和一開口的端蓋175。開口端蓋175包括一徑向密封部分176，其尺寸和結構製成可沿管部147以徑向密封的方式密封接合。因此，區域176的材料成為被壓於管147與元件171的其它部分之間，從而形成徑向密封。
在使用中，當氣流進入氣旋部分143後，它沿箭頭176、177所示的總方向朝下流過過濾元件170，並朝外流過出口管83。過濾元件170基本起到精細過濾器的作用，以從氣流中除去諸如一些會通過凝聚器的煙霧、煙以及碳氫化合物之類的物質。
從凝聚器150流出的凝聚的液流基本將再沿內壁133向下流入到部分105中，並沿壁表面183向下朝排出口121流。這樣，該液體基本不會被引導入過濾元件170。
下面參見圖10。圖10是大致沿圖5的10-10線剖開的剖視圖。比較圖5和圖10可以理解，部分105內具有底部葉片185。對於所示的結構，示出了多個(四個)葉片185。葉片185在排出口121上方匯合，它在底部120中提供一加強結構，以略微支承過濾元件170而使其壓靠於表面186，並位於液體上方(該液體在使用中可能匯聚在端蓋120的頂部)。通常，葉片185將過濾元件170與所收集的油分離。葉片185也有助於將元件170壓入殼體中的適當位置，並使密封件176保持在位。葉片185也有助於確保元件170在使用中不會因振動而掉出殼體。在所示的實施例中，葉片185與殼體分開模塑成一單獨的部件，然後再通過一合適的固定件122連接於殼體。
下面參見圖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的尺寸和結構製成可將O型圈191部分容納於其中。部分105具有匹配凸緣193。當結構裝配好時，凸緣193被朝凸緣189壓，將O型圈191夾於其間。箍帶195的內表面197構製成當鎖緊匙擰緊時箍帶195將凸緣189和193圍繞O型圈191壓於一起，以形成一良好的密封。內表面197的形狀大致製成波形或Ω形，以有助於達到此目的。圖16表示凸緣189、193由箍帶195夾於一起。
對於所示的具體較佳實施例，可以注意到，凝聚過濾器150的上遊表面面積遠小於第二級過濾元件170的上遊表面面積。尤其是在用有凹槽的介質作為介質171的情況下，這種不同更為顯著。可以預見，使用本文所述的較佳材料，一個凝聚過濾介質150的上遊表面面積約為介質171的下遊表面面積的1-20％(不大於25％)的系統將是有效的。
這裡的術語「氣流導向裝置」或其變型有時將用來指引導氣流的部分結構。對於圖3-15的結構75，這將包括入口管、壁、隔離件和出口管。「氣流導向裝置」通常用來確保適當的氣流以適當的順序通過過濾器。
本發明的結構可以製得相當小，但卻非常有效。下面描述為多種系統來實現這一目的的材料和尺寸。
III.一些可以使用的材料A.凝聚器介質通過選擇用於凝聚器介質的某些較佳材料，可以獲得顯著的優點。較佳的材料包括纖維尺寸適當並有適當堅實度或密度的無紡纖維結構，以用作一種適用於在使用中很可能會碰到的氣流類型的良好凝聚器。最好使用但尼爾數約為1.5或直徑約為9-25微米的(通常約為14.5微米)的有機纖維來形成該材料，諸如聚酯纖維。一種較佳的材料是美國北卡羅來納州28241的Charlotte的Kem-Wove股份有限公司生產的8643號產品。
介質的密度和百分比堅實度可以根據具體的使用而有所變化。通常，自由狀態的百分比堅實度約為1.5-1.8。
B.下遊過濾介質對於下遊過濾器，在諸如柴油發動機之類的裝置中所使用的傳統介質對通常的系統來說是可以接受的。一種較佳的此類介質是高表面負載褶皺紙。一種通常的介質是重量約為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、抗拉強度至少為13磅/英寸、溼爆裂強度至少為12psi以及固化的溼爆裂強度不大於40psi的高表面負載褶皺紙。用於本文所描述的裝置中的這種介質可實現至少80％(按重量計算)的效率。
C.其它部件最好，殼體的罩蓋部分由塑料構成，例如一種玻璃填充尼龍。底部是金屬板。或者，整個殼體可以均由金屬或塑料構成。
最好，端蓋由泡沫聚氨酯製成。或者，端蓋可以是金屬。
IV.與系統尺寸有關的原理尤為有利的是，利用本文所述原理的一個裝置可以配置在一相對較小的外殼中，並具有高效率的工作。例如，可以預見到，諸如在附圖中所示的這樣一種系統可以構製成總的尺寸約為5英寸直徑和約12英寸長，對諸如柴油機滲漏燃燒煙霧之類的氣流的總的工作效率大於90％。
當然，這種系統中的一個關鍵部件是凝聚器。具體地說，凝聚器構製成其上遊表面面積不大於下遊過濾介質表面面積的約20％(通常為0.5到1％)。可以使用的凝聚過濾器的一個實例具有約3.75平方英寸的上遊表面面積。總的體積約為1.875立方英寸，長度約為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中所使用的、但尼爾數約為1.5、直徑約為14.5微米的聚酯纖維之類的介質可實現至少為25％(按重量計算)除煙霧效率。
諸如由標號171所示的這種下遊過濾介質可以構製成具有約3.5英寸的直徑和約7英寸的長度。內徑，也就是接納出口管結構用的通孔的直徑，約為2英寸。總的圓柱形面積約為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.另一實施例下面參見圖17-30中所示的另一實施例。
參見圖17，標號200表示一凝聚過濾器結構。該凝聚過濾器結構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用場合的合宜形狀，其特徵如下所述。所述殼體203具有一兩部式結構。更具體地說，殼體203包括安裝在本體或殼體部分206上的罩蓋或門205。
參見圖17和18，殼體203包括以下三個流體口氣流入口210；氣流出口211；以及液流出口或液體排出口212。因此，凝聚過濾器結構200按圖2的原理圖構制。
下面參見圖19-21。在圖19-21中，示出了殼體206。殼體206包括頂壁215、底壁216、第一側壁217、第二側壁218和後壁219。壁215、216、217和218圍繞後壁219的周邊延伸，並從上面突出，從而形成一插座結構221。在使用中，可將下面所述的不同的過濾裝置設置在插座221內。
下面參見圖17和19-21。從這些附圖可以看出，後壁219包括前側224和背側，前側形成插座221的內表面，背側形成插座221的後部外表面。
參見圖17和19-21，氣流入口210設置成延伸入後壁219的背側225。更具體地說，氣流入口210導入收納器228(圖21)。
收納器228限定出一從後壁219的背側225的選定部分向外突出的容腔230。容腔230的尺寸製成其中可容納一凝聚過濾器223(圖29)。入口210引導入容腔230，用以將進入凝聚過濾器結構200的氣流引導通過凝聚過濾器233，其方式如下面所述。
通常，可以預見，凝聚過濾器結構200的內部236內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，由於柴油機滲漏氣體的本質和特性，產生夾帶油的霧，該霧有試圖滲漏出過濾器結構200的趨勢。因此，在本體206上使用一良好的、可靠的結構保持門205。有關這點，可參見圖18和22。
參見圖22，門205包括一體地形成於其上的鉸接片240和241。鉸接片240和241的尺寸製成當將門205安裝於本體206時它們可分別容納於收納器243和244(圖23)內。收納器243和244分別允許鉸接片240和241隨門205在打開與關閉位置之間的擺動而樞轉。當門205處於圖17和18的關閉位置時，收納器243和244貼合地固定鉸接片240和241，使得即使內部的滲漏氣體壓力達0.5到1.0psi時，門205也不會輕易沿邊緣247(圖22)與本體206分離。內部的滲漏氣體壓力會在門205上作用相當大的力，約為10-40psi，一般約為35psi(約3700千帕)。
門205具有一與邊緣247相對的側部邊緣248。沿著該邊緣，門205具有分別與本體206上的保持片253和254對齊的保持片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205關閉，凝聚過濾器結構200具有分別延伸通過通孔256和257的指旋螺栓260和261(圖18)。在門205被適當定位後，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，從而使其保持關閉。
門205與本體206之間的氣流密封由一密封圈265來提供(圖23和27)，如下面所述。
仍舊參見圖17、19和20，請注意，殼體203的底壁216向下朝中心、底部的液體排出口212略微呈漏鬥形。還請注意，氣流出口211從門205上向外延伸出來(圖18和22)。可以注意到，向外通過出口211的氣流大致垂直於通過入口210的進入氣流方向而引導。雖然也可以使用其它的結構，但對某些給定的實施例來說這是優選的，因為它較為便利，並可使殼體203所佔據的空間減至最小。
在某些較佳實施例中，排出口212具有一單向閥，以允許液體排出，而不讓液體進入。
再參見圖17，可以注意到，背壁219中限定出通孔301、302、303、304，它們分別位於本體206的各個角處。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設置用來使過濾器結構200固定於一有利的位置，例如固定在發動機上。過濾器結構200本身在位置方面非常靈活。例如，殼體203可以遠離於發動機曲軸箱而安裝在任何位置，只要用一軟管引導至那裡即可。例如，殼體203可安裝在一防火壁上，或安裝在一框架上，但應安裝在油槽上方。最好，殼體203是安裝在距離發動機不超過15英尺處。
仍舊參見圖17，請注意，本體206構制和設置成可接納一適配器結構310。該適配器結構310包括一過濾器殼體311和一閥殼312。從過濾器殼體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向外延伸出來的圓形件。適配器結構310牢固地容納於本體206，並連接於後壁219的背側225。可以用諸如超聲波焊接之類的方法將適配器結構310固定於本體206。閥殼312用於在其中保持一旁通閥結構285，如下面進一步描述的。
通常，殼體203中封裝有兩個過濾器結構一上遊凝聚過濾器233和一下遊過濾板268。在某些實施例中，凝聚過濾器233和過濾板268將包括分離地設置在殼體203內的單獨部件。在其它實施例中，凝聚過濾器233和過濾板268可以構製成彼此相連，使得可用一個同步的操作便可將它們同時裝入和拆離殼體203。在所示的實施例中，凝聚過濾器233和過濾板268是分離的、獨立的部件或結構。
參見圖23和27，過濾板268包括褶皺介質270，它以大致的矩形結構設置。介質270由外部的矩形密封圈265包繞。過濾板268包括一前襯墊或篩網271。前篩網271實際上設置在介質270的下遊側，有助於保持剛性的介質結構。開放或多孔的篩網271可以採用多種材料，例如，打孔金屬、網狀金屬或塑料結構。通常，應優選諸如玻璃填充尼龍之類的塑料，其原因如下所述。在圖23中，篩網271表示為與下遊介質270脫離。應予理解，在較佳實施例中，篩網271延伸於密封圈265周邊內的整個表面。
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270。一種可用於端蓋3的材料是聚氨酯，諸如在經普通轉讓的美固專利5,669,949中所描述的，該專利援引在此供參考。用於密封圈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)的最終產品，其柔軟度為10psi的壓力約造成25％的變形。在某些實施例中，「模塑」密度可不在14-22磅/英尺3的範圍內。聚氨酯包括一種用I35453R樹脂和I3050U異氰酸酯製成的材料。這些材料應以100份I35453R樹脂比36.2份I3540U異氰酸酯的混合比(按重量計算)進行混合。該樹脂的比重為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態剪切混合器進行混合。材料成分的溫度應為70-95°F。模具溫度應為115-135°F。
樹脂材料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＝1.5-3.2(c)羥基量1)總體系統＝100-300(d)催化劑
1)胺＝Air Product產品0.1-3.0 PPH2)錫＝Witco產品0.01-0.5 PPH(e)表面活性劑1)總體系統＝0.1-2.0 PPH(f)水1)總體系統＝0.03-3.0 PPH(g)色素/染料1)總體系統＝1-5％碳黑(h)發泡劑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℃時的cps＝600-800(c)25℃時的密度＝1.21克/釐米3(d)初沸點，5毫米汞柱下為190℃(e)25℃時的蒸氣壓力＝0.0002汞柱(f)外觀，無色液體(g)閃點(Densky-Martins封閉杯)＝200℃。
I35453R和E3050U材料可從美國密執安州48192，Wyandotte的BASF公司得到。
最好，本體206中具有周邊槽272(圖19)，其尺寸和結構製成可容納密封圈265。圖23表示過濾板268裝在槽272內並由本體206保持。圖23表示在將門205從本體206上打開時的視圖。通過在將門205關上時將密封圈265壓入周邊槽272，從而在門205與本體206之間提供密封。
在圖23中，過濾板268表示為具有可選擇的手柄結構，以有利於將過濾板268從本體206上的周邊槽272中取出。在所示的具體實例中，手柄結構具有一對手柄或拉片278、279。拉片278、279連接於篩網271，並可在一與篩網相鄰的褶皺位置與一在篩網271的延伸上的直立位置之間樞轉，拉片278、279最好由一非金屬材料構成，以便可將它們焚化。可以使用的一種材料是塑料，諸如玻璃填充尼龍。
在其它的實施例中，過濾板268沒有手柄結構。可以通過抓持周邊密封圈265或篩網271或是同時抓持它們，將過濾板268從本體206中取出。
在另一實施例中，密封圈265可包括一發泡矽酮。發泡矽酮在內部溫度較高(例如穿過210°F)的情況下可以使用。
最好，過濾板268的尺寸和結構製成當凝聚器結構200安裝使用時使介質270的縱向褶子274豎直延伸，即延伸於頂壁215與底壁216之間。由這一點所導致的優點與液體流有關，如下面要描述的。
一種可用於介質270的材料是合成玻璃纖維過濾介質，它經塗層和起皺處理以提高外界空氣-油霧條件下的性能。該合成玻璃纖維過濾介質可以塗覆一層低表面能材料，諸如美國明尼蘇達州St.Paul的3M公司生產的一種脂肪族碳氟化合物材料。在進行塗層和起皺處理之前，介質的重量為至少80磅/3000平方英尺；不大於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)範圍內。該介質的厚度為0.027±0.004英寸(0.69±0.10毫米)；小孔尺寸約為41-53微米；樹脂含量約為21-27％；剛由機器經溼處理後的爆裂強度為13-23psi(124±34千帕)；在300°F下經5分鐘的溼處理後的爆裂強度為37±12psi(255±83千帕)；爆裂強度比率約為0.30-0.60；滲透性為33±6英尺/分鐘(10.1±1.8米/分鐘)。在起皺和塗層後，該介質具有以下特性起皺深度約為0.023-0.027英寸(0.58-0.69毫米)；溼抗拉強度約為6-10磅/英寸(3.6±0.91千克/英寸)；起皺處理後的幹爆裂強度不小於30psi(207千帕)。褶子深度設定在至少為2英寸，不大於約2.5英寸，從尖端到密封圈265的最外部區域通常約為2.31英寸。褶子尖端與密封圈265的最內部區域之間的長度至少約為1.5英寸，不大於約2英寸，通常約為1.8英寸。當用作諸如凝聚過濾器之類的裝置時，介質270的表面速度至少約為0.1英尺/分鐘，不大於約5.0英尺/分鐘，通常在約0.1-5.0英尺/分鐘的範圍內。最好，表面速度約為0.4英尺/分鐘。
下面來看凝聚過濾器233。凝聚過濾器233包括聚酯纖維介質233，該介質設置成圓形結構。參見圖25、29和30。介質322由一框架或殼體結構378來封裝保持，該結構378包括第一和第二配對殼體324、325。殼體325圍繞有一外部O型圈或密封圈327。凝聚過濾器233具有一對支承件、襯墊或篩網320、321。篩網320、321設置在介質322的上遊側和下遊側，有助於保持剛性的介質結構。開放式或多孔式的篩網320、321可以採用許多種材料，例如打孔金屬、網狀金屬或諸如塑料結構之類的非金屬材料。通常，應優先選用非金屬材料，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與凝聚過濾器233之間的密封。圖24表示裝在收納器228和殼體311內的凝聚過濾器233。O型圈327壓靠於凝聚器殼體325與殼體311的壁之間，從而在它們之間形成一徑向的密封。在另一實施例中，O型密封圈密封壓靠於殼體325與收納器328之間。在所示的實施例中，殼體324、325由一種塑料之類的剛性非金屬材料構成，例如迭爾林(delrin)。
在另一實施例中，配對殼體324、325由一單個或整體的模塑殼體結構代替，諸如圍繞介質322的一模塑環。在該實施例中，整體式殼體結構或環由一可壓縮材料構成，例如發泡聚氨酯，諸如形成過濾板268的周邊密封圈265以及美國專利5,669,949中所描述的用於端蓋3的發泡聚氨酯材料，該專利援引在此供參考。可用於模塑環的專用聚氨酯已在上面談及密封圈265時描述過，儘管在某些實施例中「模塑」密度可以在14-22磅/英尺3的範圍內略有變化。在該實施例中，包住或封裝介質322的、兩側上帶有篩網320、321的介質322的組件或補片相對於一合適的模具而定位成使聚氨酯圍繞介質322和篩網320、321的組件而被模塑。這樣就形成一可壓縮的殼體結構，它最好是圓形的、被模塑在介質322和篩網320、321的組合或組件周圍並保持和包住它們。在該結構中，圍繞介質322而模塑的聚氨酯環可以壓縮，從而可拆卸地安裝於殼體311和收納器228內。然後，將該環壓靠於收納器228的壁與介質223之間，以在它們之間形成一徑向密封。
下面參見圖24。請注意，介質322是一圓形補片。它設置在凝聚過濾器233的最下部處，並設置成在形成於本體206中的窗口330的最下部處。介質322取這樣的位置有好處。例如，凝聚過濾器322使油之類的液體從通過氣流進入口210進入的氣流中凝聚出來。由於介質332位於窗口330中的最低點，可允許所凝聚的液體通過殼體324流出介質324，並進入漏鬥形底壁而到達液體排出口212。在圖25中，請注意殼體324、325圓滑的肩部332、333。這種形狀有利於排出凝聚於介質332內的液體。而且，通過比較圖19和24很容易看出，介質322位於流過氣流入口210的氣流的直接作用力以外。利用這種結構，殼體324可用作一防止介質322受來自入口210的氣流直接作用力影響的屏障。
凝聚過濾器233在所示的實施例中示為圓形，並具有一偏心設置的圓形介質322補片。也就是說，圓形的介質322的補片設置在殼體結構378的偏心或非中心處。然而，凝聚過濾器233可具有多種形狀和尺寸。例如，殼體結構378不一定是圓形的，而可以是其它的形狀。介質322不一定是圓形的，而可以是其它形狀，諸如矩形，延伸穿過殼體結構378的整個直接範圍。而且，介質322不一定設置在相對於殼體結構378的偏心位置。例如，介質322可以設置在殼體324、325的中心。但是，使用圖示的具體結構是因為它尤為特別、引人注目和與眾不同。
凝聚過濾器233在圖29中以俯視圖表示。凝聚過濾器233的相對側與其成鏡面對稱。
可用作介質322的一種材料是聚酯，纖維介質。該材料的平均纖維直徑為1.5但尼爾(約12.5微米)，自由狀態下的堅實度至少為0.85％。通常，自由狀態堅實度約小於1.05％。通常的自由狀態堅實度是在0.85-1.05％的範圍內。其重量通常大於約3.1盎司/平方碼。一般，其重量小於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)的範圍內。一般，介質在0.002psi壓力下的厚度(自由厚度)大於約0.32英寸。通常，介質在0.002psi壓力下的厚度(自由厚度)小於約0.42英寸。介質通常的自由厚度是在0.32-0.42英寸(8.1-10.7毫米)範圍內。介質的滲透性通常不小於約370英尺/分鐘(113米/分鐘)。
通常，凝聚過濾器結構200中還包括旁通閥結構285。旁通閥結構285設置成在凝聚過濾器233上遊的一個位置與容腔230和殼體311內部容腔336流體連通。這由管道287提供，圖17和26。管道287設置成與在凝聚過濾器233和氣流入口210之間相鄰於容腔230而設置的口288相流體連通。
旁通閥結構285還具有旁通閥收納器290，它也通過口291與管道287相流體連通。口291設置在閥件293的上遊側。閥件293包括一密封於閥座295上的柔性隔膜294，該隔膜由彈簧296和一杯體297夾持或保持於閥座。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的下遊側298設置有一氣流旁通出口299。通過適配器結構310設置一孔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後面提供一進入容腔344的入口。因此，容腔344的壓力處於大氣壓的水平。
在普通使用中，通過普通出口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內的壓力超過一設計極限，隔膜294將被偏壓離開閥座295到足以使氣體不通過凝聚過濾器233而直接流到旁通出口299。這樣，如果入口210內的壓力增加到足夠的水平，例如是因凝聚過濾器233和/或過濾板268堵塞到一定程度而引起的，則旁通閥結構285將通過旁通出口299實現旁通，從而保護髮動機密封件和裝備。
下面參見圖28。圖28中是表示本發明的凝聚過濾器結構200的一種可能應用場合的示意圖。方框350表示一渦輪增壓柴油發動機。空氣通過一空氣過濾器352吸入發動機350。空氣過濾器或淨化器352淨化從大氣吸入的空氣。渦輪354從空氣過濾器352的抽吸清潔空氣，並將其壓入發動機350。在發動機350中，空氣與活塞和燃料相配合而經壓縮和燃燒。在燃燒過程中，發動機350會放出滲漏氣體。過濾器200與發動機350相氣流連通，並清潔滲漏氣體。空氣從過濾器200被引導通過通道356並通過一壓力閥358。從那裡，空氣再次被渦輪354吸入發動機350。調節閥或壓力閥358調節發動機曲軸箱350中的壓力大小。壓力閥358隨發動機曲軸箱中壓力的增大而打開得越來越大，試圖將壓力降低到一最佳水平。當需要增加發動機內的壓力時，壓力閥258關閉成一較小的程度。設置有一單向閥360，使得當曲軸箱350中壓力超過一定大小時，單向閥360向大氣打開，以防止發動機受損。
A.實例操作在操作中，凝聚過濾器結構200工作狀況如下。發動機曲軸箱的滲漏氣體通過氣流入口210被吸入。氣體流經凝聚過濾器233。凝聚過濾器233將夾帶有任何固體的液體從其餘氣流中分離出來。液體流出介質322，流過殼體324，沿背壁219的前側流動，沿漏鬥形底壁216流動，並向下流過液體排出口212。該液體物質通常是油，它可以被循環到曲軸箱供重複使用。未被凝聚器233凝聚的氣流繼續流經第二級過濾器或過濾板268。過濾板268可從氣流中除去另外的顆粒和固體。過濾板268具有豎直的褶子，因而顆粒和任何其它液體聚集或聚結在褶子上，並利用重力向下朝排出口212落或流。然後，氣體通過氣流出口211流出。從那裡，氣體例如可被引導至一發動機進氣系統的渦輪。
如果凝聚過濾器233或過濾板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，該力將使隔膜移動離開其閥座295，允許氣體流過旁通出口299。
凝聚過濾器和過濾板268以下述方式更換。擰松指旋螺栓260、261而將門205從本體206上拆下。然後通過鉸接片240、241和收納器243、244使門205樞轉。此時的視圖如圖23中所示。也就是說，可以看到過濾板268的下遊側。在一個實施例中，過濾板268和凝聚過濾器233是分離的獨立部件。因此，可將過濾板268從本體206上拆下並處理掉。這例如可以通過握持住拉片278、279並將過濾板268從槽272中拉出來實現。更換過濾器的人現在可以看到如圖24中所示的樣子。也就是說，凝聚過濾器233密封在收納器228和殼體311內的適當位置。而後，將凝聚過濾器233從收納器228中取出並處理掉。將另一新的凝聚過濾器設置在殼體311和收納器328內，如圖24所示。當凝聚過濾器正確安裝後，凝聚過濾器與收納器228之間的一個密封圈形成密封。接下來，將另一新的過濾板268設置在本體206的周邊槽272內。這在圖23中表示。之後，將門205在其位於鉸接片240、241和收納器243、244之間的樞轉裝置上樞轉到一關閉位置(圖17和18)。在通孔253a、254a內旋轉指旋螺栓並將其擰緊，從而用密封圈件265在門205與本體206之間形成密封。
在處理凝聚過濾器233過濾板268時，這些結構較好地是包括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。當篩網271、320、321由諸如塑料之類的非金屬材料構成時，凝聚過濾器233和過濾板268均完全是非金屬的，凝聚過濾器233和過濾板268可以完全焚化，幾乎不留殘渣。這樣可使凝聚過濾器233和過濾板268的處理更為方便而清潔，不會佔用廢物填注空間。
在另一實施例中，疑聚過濾器233和過濾板268彼此連接或固定。在該實施例中，拆下過濾板268也可將凝聚過濾器拆下。將過濾板268和凝聚過濾器233的組合從本體206上拆下並處理掉(例如通過焚化)。通過將凝聚過濾器233設置在殼體311和收納器228中，並在它們之間形成密封，從而將另一不同的、固定於凝聚過濾器233的過濾板268的組合件插入、設置或安裝於本體206中。這樣完成後，過濾板268設置在周邊槽272內。門205關閉在本體206上，並緊貼於密封圈件265。這樣就在本體206與門205之間形成密封。
B.一個具體實例下面來描述凝聚過濾器結構200的一個具體實例。當然，本發明的範圍包括許多結構和尺寸。
該凝聚過濾器200可用於一種300馬力的Caterpillar 3406B型發動機上。該發動機的活塞排量至少為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。該發動機採用Schwitzer渦輪增壓器。
該凝聚過濾器200尤其適用於渦輪增壓的、至少為50馬力的柴油發動機。這包括2級卡車到8級以上卡車。
本發明的凝聚過濾器結構200也可以用於除渦輪增壓柴油發動機以外的發動機。例如，自然吸氣發動機或汽油發動機也可以使用該過濾器結構200。在較佳的應用場合中，凝聚過濾器結構200將被用於大型發動機，也就是8級以上尺寸的發動機。8級以上發動機通常的進氣率至少為2000cfm，一般為2000-3000cfm。中間尺寸的發動機、也就是6-8級的發動機也可以使用過濾器結構200。6-8級的中間尺寸的發動機的進氣率通常至少為1000cfm；一般不大於2000cfm。通常的6-8級尺寸的發動機的進氣率在1000-2000cfm。4-6級範圍內的較小發動機也可使用過濾器結構200。可以使用過濾器結構200的4-6級發動機通常的進氣率至少為1000cfm；一般進氣率不大於1500cfm。小尺寸發動機(4-6級)的進氣率通常通常為1000-1500cfm。
按本發明進行試驗的一過濾器結構200在87％(按油重計算)的效率下運轉600小時。該結構200工作了600小時，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，需要對付2英寸水柱。
應予理解，曲軸箱內部壓力是隨應用場合而特定的。在某些場合，諸如空氣中沒有許多灰塵或碎屑的系統，例如是在船舶系統中，曲軸箱可以有負壓(也就是約-2到-3英寸水柱)。在其它場合，諸如環境空氣中有大量灰塵或碎屑的系統中，例如越野卡車或城市公共汽車，曲軸箱有正壓。過濾器結構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動機或越野汽車中通常所具有的，也可在負曲軸箱壓力下工作，諸如船舶發動機中所具有的。
可以理解，使用本文所描述的技術，可以有許多種具體的結構和應用。以下的尺寸是典型的實例。這些範圍之所以優選是因為它們可令人滿意地完成工作，而不會導致結構增大或不必要的成本增加。雖然下面所討論的範圍以外的範圍也是預料中的，但以下範圍更令人滿意、更常用。
門205的寬度約在6-9英寸之間，通常約為7英寸。其長度約在8-11英寸之間，通常約為9.5英寸。門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，不大於約9英寸，通常約為6-9英寸，一般約為7英寸。其長度至少約為8英寸，不大於約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，不大於約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，不大於約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，不大於約3英寸，通常約為2.5-3英寸，一般約為2.7英寸。
當裝配於一起後，門205和本體206的深度至少為5英寸，不大於8英寸，通常約在5-8英寸之間，一般約為6.4英寸。
過濾板268的長度包括密封圈265的長度，至少約為8英寸，不大於約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，不大於約8英寸，一般約為7英寸。該褶皺過濾件至少具有約40個褶子，不大於約70個褶子，通常約為45-60個褶子，更具體地說約52個褶子。每個褶子的褶子深度至少約為1.5英寸，不大於約3英寸，通常約在2.0-2.5英寸的範圍內，一般約為2.3英寸。褶子長度至少為7英寸，不大於9英寸，通常約在7-8.5英寸的範圍內，一般約為8.3英寸。該褶皺過濾件268的周邊、外圍面積約在至少35平方英寸、不大於約75平方英寸的範圍內，通常約為40-70平方英寸，一般約為42平方英寸。褶皺介質270的上遊介質表面的面積至少約為10平方英尺，不大於約15平方英尺，通常在10-15平方英尺的範圍內，最好約為12平方英尺。
凝聚過濾器233的殼體的圓外徑至少為2英寸，不大於約4英寸，通常在2-4英寸範圍內，一般約3英寸。凝聚過濾器233的厚度至少約為0.5英寸，不大於約1.5英寸，通常在0.5-1.5英寸的範圍內，最好約為1英寸。介質322的直徑至少約為1英寸，不大於約2英寸，通常在1-2英寸的範圍內，一般約為1.4英寸。橫穿介質322的厚度至少約為0.5英寸，不大於約0.7英寸，通常約為0.5-0.6英寸厚。介質322所包括的纖維的平均纖維尺寸約為12.5微米，自由狀態的百分比堅實度不大於約1.05％。介質322上遊的暴露表面面積至少為1平方英寸，不大於約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。
凝聚過濾器233的上遊介質表面面積至少約為褶皺介質270的上遊介質表面面積的0.4％，不大於約1.5％，通常約在0.5-1％的範圍內，一般約為0.8％。
適配器結構310的過濾器殼體311與閥殼312之間的中心距至少約為3英寸，不大於約5英寸，通常約為3-5英寸，一般約4英寸。過濾器殼體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。其未壓縮狀態的軸向長度約為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。
本技術領域的技術人員在考慮了本文所揭示的本發明的說明和實施後，很容易想到本發明的其它實施例。
權利要求
1.一種柴油發動機滲漏氣體回收系統，它包括(a)一第一級凝聚過濾器，包括一無紡纖維介質；(i)所述纖維介質具有一第一上遊表面面積；以及(b)一設置在所述凝聚過濾器下遊的第二級過濾元件；(i)所述第二級過濾元件包括一褶皺介質，並具有一第二上遊表面面積；(ii)所述凝聚過濾器介質的所述第一上遊表面面積不大於所述第二級過濾元件的所述介質的所述第二上遊表面面積的25％。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，它還包括(a)一限定出一內部的殼體結構，它具有一氣流入口和一氣流出口；(i)所述第一級凝聚過濾器和所述第二級過濾元件設置在所述殼體內部內。
3.如權利要求1或2的任一項所述的系統，其特徵在於，它還包括(a)一設置用以接納收集於所述第一級凝聚過濾器中的液體的集液裝置。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，它包括(a)一與所述集液裝置相流體連通的排液結構；所述排液結構構制和設置成從所述殼體結構內部選擇性地排出所收集的液體。
5.如權利要求2-4的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第二級過濾元件構制和設置成可定期地從所述殼體結構內部取出並進行更換。
6.如權利要求1-5的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第二級過濾元件是一過濾板。
7.如權利要求2-6的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第一級凝聚過濾器構制和設置成可定期地從所述殼體結構內部取出並進行更換。
8.如權利要求1-7的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第一級凝聚過濾器是與所述第二級過濾元件物理上分離的一過濾元件。
9.如權利要求1-8的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述凝聚過濾器包括一煙霧凝聚介質區域，該區域設置在一具有第一和第二相對側的凝聚過濾器殼體內；(i)所述凝聚過濾器殼體第一側中具有一上遊氣流入口；以及(ii)所述凝聚過濾器殼體第二側中具有一氣流出口。
10.如權利要求9所述的系統，其特徵在於(a)所述凝聚過濾器包括一外周邊，沿該外周邊設有一密封件。
11.如權利要求10所述的系統，其特徵在於(a)所述密封件是一O型圈。
12.如權利要求10所述的系統，其特徵在於(a)所述密封件包括一模塑聚合物材料的可壓縮發泡環，該環沿凝聚過濾器殼體的外周邊設置，並且其中嵌有介質區域。
13.如權利要求9-12的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述凝聚過濾器殼體具有一圓形外周邊；(i)所述凝聚過濾器上遊氣流入口相對於所述圓形外周邊而偏心設置；以及(ii)所述凝聚過濾器下遊氣流出口相對於所述圓形外周邊而偏心設置。
14.如權利要求9-13的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述凝聚過濾器上遊氣流入口是圓形的；以及(b)所述凝聚過濾器下遊氣流出口是圓形的。
15.如權利要求1-14的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第二級過濾器包括一玻璃纖維過濾介質。
16.如權利要求15所述的系統，其特徵在於(a)所述第二級過濾器包括一至少局部塗覆有脂肪族碳氟化合物的玻璃纖維過濾介質。
17.如權利要求1-16的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第二級過濾器包括褶皺介質，其褶子深度至少為2英寸。
18.如權利要求1-17的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第一級凝聚過濾器包括一纖維介質，其自由狀態堅實度不大於1.8％。
19.如權利要求1-18的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第一級凝聚過濾器包括一纖維介質，其平均纖維直徑不大於25微米。
20.如權利要求19所述的系統，其特徵在於(a)所述第一級凝聚過濾器包括一纖維介質，其平均纖維直徑在9-25微米範圍內。
21.如權利要求1-20的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第一級凝聚過濾器包括聚酯纖維。
22.如權利要求1-21的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第一級凝聚過濾器構製成具有一暴露的上遊表面，其面積不大於第二級過濾元件的表面面積的約10％。
23.如權利要求22所述的系統，其特徵在於(a)所述第一級凝聚過濾器構製成具有一暴露的上遊表面，其面積不大子第二級過濾元件的介質表面面積的1.5％。
24.如權利要求1-23的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第一級凝聚過濾器包括一煙霧凝聚纖維介質，該煙霧凝聚介質具有(i)一1-2平方英寸的、暴露的上遊表面面積；以及(b)所述第二級過濾元件包括具有45個褶子的褶皺介質，該介質具有(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平方英尺的上遊介質表面面積。
25.如權利要求1-24的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述第二級過濾元件包括一位於所述褶皺介質的下遊側的襯墊；(i)所述襯墊包括非金屬材料；(b)所述第一級凝聚過濾器包括第一和第二篩網；(i)所述第一篩網覆蓋所述凝聚過濾介質的上遊部分；(ii)所述第二篩網覆蓋所述凝聚過濾介質的下遊部分；(iii)所述第一和第二篩網包括一非金屬材料；以及(c)所述第一級凝聚過濾器和所述第二級凝聚過濾器各包括至少99％重量的非金屬材料。
26.如權利要求1-25的任一項所述的系統，其特徵在於，它還包括(a)一柴油發動機系統，具有一滲漏氣體出口；(i)所述第一級凝聚過濾器設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.如權利要求26所述的系統，其特徵在於，它還包括(a)一用於將空氣吸入所述發動機的發動機進氣系統；(i)所述系統包括一氣流裝置，該裝置構制和設置成將氣流從所述第一級過濾元件引導至所述發動機進氣系統。
28.如權利要求26和27的任一項所述的系統，其特徵在於(a)所述發動機系統包括一至少50馬力的柴油發動機。
29.一種煙霧凝聚過濾器，它包括(a)一煙霧凝聚介質區域，具有一第一側和一相對的第二側；(i)所述煙霧凝聚介質區域包括一平均纖維直徑不大於25微米的無紡纖維介質區域；以及(ii)所述介質區域的所述第一側具有一第一暴露表面面積；以及(b)一殼體，具有相對的第一和第二側以及一外周邊；(i)所述殼體第一側具有一第一表面，該表面中有一氣流開口；(ii)所述介質區域設置在所述殼體內，所述介質的所述第一側由所述殼體第一側中的所述氣流開口暴露；(iii)所述殼體第二側具有一第二表面，該表面中有一氣流開口；(iv)所述介質區域設置在所述殼體內，所述介質第二側由所述殼體第二側中的氣流開口暴露；以及(v)所述殼體包括一沿所述外周邊設置的密封件。
30.如權利要求29所述的過濾器，其特徵在於(a)所述密封件包括一O型圈。
31.如權利要求29所述的過濾器，其特徵在於(a)所述殼體包括模塑的發泡聚合材料，該材料限定出所述密封件外周邊，並且其中封裝有所述介質。
32.如權利要求29-31的任一項所述的過濾器，其特徵在於(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口偏心地設置於所述殼體中。
33.如權利要求32所述的過濾器，其特徵在於(a)所述第一和第二氣流開口是圓形的。
34.一種處理柴油發動機滲漏氣體的方法，該方法包括以下步驟(a)將滲漏氣體從一柴油發動機引導至一煙霧凝聚過濾器；(b)用凝聚過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；(c)在分離出至少一部分煙霧相的所述步驟之後，將氣體引導至一褶皺介質過濾器；(d)用褶皺介質過濾器從氣體中過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後，將收集的液體引導至一排出結構。
35.如權利要求34所述的方法，其特徵在於，它包括(a)在過濾出顆粒的所述步驟之後，將氣體引導入一發動機進氣系統。
36.如權利要求34和35的任一項所述的方法，其特徵在於(a)將滲漏氣體從一柴油發動機引導至一凝聚過濾器的所述步驟包括從一至少50馬力的柴油發動機引導出滲漏氣體。
37.一種保養一柴油發動機滲漏氣體回收系統的方法，該回收系統具有一第一煙霧凝聚過濾氣候一褶皺介質過濾器，所述方法包括以下步驟(a)進入到一殼體結構本體的內部；(b)將位於本體內的一第一褶皺介質過濾器和一第一煙霧凝聚過濾器中的至少一個拆出本體；(c)在所述取出步驟之後，將一替換用凝聚過濾器和一替換用褶皺介質過濾器中的至少一個裝入本體；以及(d)關閉進入殼體結構本體內部的入口。
38.如權利要求37所述的保養方法，其特徵在於(a)所述進入步驟包括將一罩蓋件從本體上拆下；(b)所述關閉步驟包括更換本體上的罩蓋件；(c)所述進入步驟包括中斷罩蓋件與第一褶皺介質過濾器之間的密封；以及(d)所述關閉步驟包括在罩蓋件與第一或第二褶皺介質過濾器之間形成密封。
39.如權利要求37和38的任一項所述的方法，其特徵在於(a)將一第一褶皺介質過濾器和一第一凝聚過濾器中的至少一個拆出本體的所述步驟包括同時拆下一第一褶皺介質過濾器和一第一凝聚過濾器；(b)將一替換用凝聚過濾器和一替換用褶皺介質過濾器中的至少一個裝入本體的所述步驟包括同時裝入一替換用凝聚過濾器和一替換用褶皺介質過濾器；以及(c)在所述拆卸步驟後，焚化該第一褶皺介質過濾器和第一凝聚過濾器。
40.一種過濾板元件，它包括(a)一具有褶皺過濾介質的過濾板結構，所述褶皺過濾介質包括(i)一塗覆有一脂肪族碳氟化合物材料的玻璃纖維過濾介質；(ii)至少40個褶子，每個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)一覆蓋所述褶皺過濾介質而設置的介質篩網。
41.如權利要求40所述的過濾板元件，其特徵在於(a)所述褶皺過濾介質具有至少45個褶子，並具有(i)至少為7英寸的褶子長度；(ii)至少為40平方英寸的周邊面積；以及(iii)至少為10平方英尺的上遊介質表面面積。(b)所述外部密封圈件包括發泡聚氨酯；(c)所述介質篩網包括一非金屬材料；以及(d)所述過濾板元件還包括一可操作地連接於它的手柄。
全文摘要
一種從氣流中分離出疏水液相的結構,它包括一凝聚過濾器、一殼體、一氣流導向裝置和一集液裝置。凝聚過濾器包括一無紡纖維介質。殼體包括一內部,該內部具有一氣流入口和一氣流出口。集液裝置設置在殼體結構內,並設置為用來接納收集於凝聚過濾器並從那排出的液體。還提供了實施分離的方法。
文檔編號F01M13/04GK1261421SQ9880659
公開日2000年7月26日 申請日期1998年6月25日 優先權日1997年6月27日
發明者S·S·吉澤克, R·A·杜舍奇 申請人:唐納森公司