过滤器的制作方法

文档序号:11112531来源:国知局
过滤器的制造方法与工艺

此描述性发明专利报告涉及一种过滤器,该过滤器一般而言应用在城市或农村用途、陆上、水上或空中的由燃烧发动机、电能、混合动力、氢气或任何其他技术或燃料供以动力的机动车辆中以及应用在飞行器、火车和船中。

该过滤器还可以应用于使用燃料驱动发动机的所有和任何的设备,例如,用于产生能量的发电机或固定式涡轮机、农业用途的大型水泵和设备、还有通过涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺桨发动机、活塞发动机或其他发动机移动的飞行器。

通过在电力输入中添加馈送源(变压器)以及其通过适当绘图而最终适配在机柜中,该过滤器还可以预期用于家庭、商业、工业和医院用途等等的版本。



背景技术:

在机动车辆中的空气过滤中所使用的技术基本上旨在通过使用发动机空气过滤器在发动机燃烧室内部供应最佳品质的空气、通过采用排气过滤器来处理由燃烧产生的排气气体、并且通过采用空调的空气过滤器或舱室过滤器在车辆的乘客舱中输入新鲜空气。

用于对排放气体进行过滤的若干类型的装置是现有技术已知的,例如,在专利文件PI-9401885-5中描述的过程,该专利文件旨在通过采用结合到发动机的排气系统中的陶瓷、金属、或其他类型的材料过滤器,在货物或乘客运输车辆中的任何驱动力应用中或在工业机器中,减少由自然吸气或涡轮馈送、通过直接或间接喷射的、二或四冲程的狄赛尔循环发动机排出的颗粒或烟雾的排放,进一步提出根据所使用的燃料的规格、发动机的类型、其应用及其做法以预定剂量在燃料中使用添加剂的选项,这将允许运行中的过滤器自发再生,并且在需要过滤器再生时,降低燃料的初始燃烧温度被进一步预期通过压力差和通过预建的时间单元对过滤器中保持的颗粒进行质量控制的自动器件,也是通过在过滤器的输出处应用干燥空气流动而获得的过滤器再生,其中收集了所保持的颗粒并且随后通过使用电阻将其燃烧;然而,假设在此文件中描述的过程实际上在面对燃烧时能够保持所有颗粒,则还应存在来源于这些颗粒的燃烧的气体产物,这些气体产物进而将贡献于形成新的污染剂。

还已知的技术现状是在专利文件MU-8800987-4中描述的发展,该专利文件基于国家环境委员会(CONAMA)的决议第315号(该决议通过针对控制车辆排放物计划(PROCONVE)建立了对来源于采用循环奥托、狄赛尔或自然气体的轻型乘客或货物车辆所排放的污染物排放的最大限制,提出了采用活化煤来作为对用于减少发动机运行温度的技术的替代方案,该活化煤来自于对矿物或有机材料的处理,该矿物或有机材料由于产生了如的控制直径的小孔而产生具有高吸收能力的元件,这些小孔被用作基于分子的大小来分离液相和气相的分子筛,具有将被采用以保持来自于柴油燃烧的碳颗粒的巴巴苏的皮来作为用于生产在过滤器中将要使用的煤的原材料;然而,根据美国国家发展计划(PNUDE)的调查研究,披露了针对由巴巴苏椰子生产蔬菜煤炭的最高成本与原材料的收集、制备和运输相关联,并且因为其栽种分散,生产者选择寻求更便宜的生物量,并且忽视环境和社会反响,其生产不具有竞争力而结束;在所参考的专利文件中,其进一步预期使用膨胀的疏水性蛭石来保持颗粒和碳氢化合物,使其可溶解于水中;然而,这种替代方案的缺点来自于其粒度测定,伴随在过滤器生产过程中的结果,其需要使用粘性物质来增加其鲁棒性;在所参考的专利文件中,还预期使用萜烯,这主要由于其通过应用在空气和水的处理中的气味中和性质,并且可以使用其(包括在消除的挥发性气体中)来包含和消除存在于空气中的杂质,尤其是来自于燃烧的在挥发状态下的碳颗粒和碳氢化合物衍生物;然而,与使用萜烯相关联的风险与其可燃性有关。

在当前技术状态中已知在专利文件PI-0702399-5中描述的发展,该文件涉及一种用于车辆用途的防污染静电过滤器,其旨在使来自于燃料燃烧的排气气体的污染物颗粒的排放最小化,作为基本原理而言具有促进的空气通道,空气流动穿过排烟道、穿过强电场(污染颗粒在该处获得电荷并且还被电场的作用吸引)至收集壁,并且因此通过为此目的适当准备的机构而被移除。所述过滤器以管道形式构建以用于适配在车辆的排气道的输出中,具有沿管道安排、邻近其中央轴线的电离电极,在所述过滤器的入口中还具有栅格形式的筛网,用以使空气流动均匀化,其中,负责用于使污染物颗粒电离和加载的电晕由在电离电极之间、位于管道的中央区域中的高压应用产生,而这些收集壁在管道的内部面中,其中被施加在这些电离电极与管道壁之间的高压产生电场,该电场在污染物颗粒上产生电荷,这些污染物颗粒被吸引到管道壁上,在该处预期多个小孔眼,这些孔眼作为从空气中移除的残渣的收集器,这些残渣被储存在腔室中,稍后移除;然而,这种发展呈现的不便性在于,因为形成电晕放电所必需的电场与收集杂质颗粒所必需的电场具有不同特性,为这两级馈送共同的电压使得对过滤器特性的电子控制不能实践。

还已知的技术现状是在专利文件PI-9905654-2中描述的发展,该专利文件涉及对汽车机柜进行加热和/或适应环境的装置,该装置包括适当的污染传感器用于滞留在接收在机柜内部中的空气流动中(还已知在特殊的一氧化碳中)的污染物,并且该装置由用于进气口的箱构成,该箱可以选择性地被馈送有外界空气或通过机柜中的内部空气再循环,该装置在所述箱的输出中具有用于在由车辆的管理者基于主观观察进行空气允许进入的选择而允许其通过不同的适当吸嘴进入机柜内部之前处理空气的脉动系统(用于加热和/或制冷),并且该装置在所述箱中还具有空气品质捕获器,用于由管理者主动地或自动地检测污染物的存在并且确定在机柜中的允许进入的空气的形式。最初安装在车辆前部的这个传感器开始被安装在空气过滤器的上游,从而捕获包含在外部空气流中的不同类型的杂质或气体,并且由于其安装位置而易于快速退化,因此提出了关于加热和/或适应环境的装置的专利文件,其中污染传感器被安装在空气过滤器下游、是曝露于之前过滤过的空气流的传感器、并且因此免受颗粒和杂质,并且因此其退化较慢;然而,尽管提出的解决方案延长了传感器的使用寿命,其与能够识别和记录车辆行驶所在之处的空气条件的器件关联的可能性没有被验证,因此从这些数据中,我们可以采用空气品质控制的措施。

电动车辆尽管没有由于其运行而排出污染物,但是也在其制造过程中和在其部件的安排中、并且更具体地从轮胎的消耗中产生了空气和环境污染,这些轮胎与通过与地面的某种摩擦来移动的其他车辆一样在第一瞬间在大气空气中产生显著量的悬浮颗粒;颗粒物质将沉积在高速公路的表面上,并且最后将由雨水排放系统携带而以致使海洋、河流和湖泊污染结束。



技术实现要素:

不管机动车辆的类型如何,其全部贡献于在大气中排出污染物,因此为了减少这些污染物,将这些试剂从大气空气中消除是令人期望和优选的。

即使对机柜的空气的过滤在某种程度上证实了对大气空气的过滤处理,但是其通过自身不足以吸收至少由其自身车辆所产生的污染、并且更不要说拯救在几十年污染物排放中所产生的环境损害部分。

所提出的过滤器的构成元件是常见的,并且通过本发明提出的是将这些元件重新安排以满足在应用中目前为止未被类似设备探索过的特定目的。

本发明的第二方面是通过与过滤器成套安装的传感器来产生在大气中污染物浓度方面的信息,从而满足这种目的。

当前,在环境中存在的污染物浓度方面的信息是通过基本上作为固定站点的被安装在城市或农村区域中的天气监测设施来产生的。

因此,本发明的目标是为机动车辆、飞行器、火车和船提供收集数据的器件,这些器件将具有极大的价值,在于其可以识别污染物浓度最高的地点和时间以及污染物的类型,从而有助于环境机构的行动。

此提议还可以提供在家庭、商业、工业或医院环境中使用的版本,从而使当前采用的仅旨在空气过滤功能的空气过滤器的用途扩展并多样化。

此提议在以下意义中而言仍具创新:目前不存在任何设备为空气过滤添加用于识别存在于环境中的污染物的传感器;还缺少被赋予收集、寄存和远程寄送所收集和识别的数据的方法的设备。

本发明在其用于汽车、飞行器、火车和船的版本中将促进吸收悬浮在大气空气中的污染颗粒,以便有助于减少极大程度上由机动车辆产生的空气污染,从而帮助拯救几十年来产生的环境损害。

本发明在其监测版本中将收集大气空气品质方面的数据,并且将这些数据远程地传输至主管机构以考虑旨在减少污染物在空气中、和因此在人口的寿命和健康方面的影响的解决方案。

本发明除了主动合作以用于将污染物试剂从大气去除之外在更加复杂的版本中将能够被赋予用于监测污染物浓度并且识别这些污染物的传感器。

本发明在较不复杂的版本中仍然可以装备有器件,这些器件除了执行其主要功能(指过滤)之外,虽然没有识别污染物,但是还可以记录空气品质水平。

在上个世纪,汽车工业发展的技术努力聚焦于通过发展和使用具有电子喷射和在使用化石燃料时效率更大的催化器、发动机来减少污染物的排放。

其他努力在于减少燃料消耗、使用较少污染的替代燃料(例如,氢气)、发展生物燃料(例如,乙醇和甲醇、生物柴油、乙醇或燃料混合物,如在巴西几十年来出现的,其中将酒精添加到汽油中、以及最近的将生物柴油添加到柴油中和将生物煤油添加到航空煤油中)。

许多投资已经专门拨款用于电动车辆以及其在当前技术状态下经济上可行的版本的可行性,该版本被称为混合动力车辆,该混合动力车辆将燃烧发动机与另一种实质上电动机器结合。

如可以看出的,由汽车工业选择的路线是逐渐减少污染;然而没有主动修正已经做过的事,而是简单地忽视环境损害,并且将问题留给大自然去解决。

另一方面,法规已经进化了,并且已经产生了某些积极主动性,例如,对于由其制造商和进口商来回收手机和电池的要求,并且毫无疑问的是,最勇敢和最积极的影响,赋予轮胎的制造商和进口商的职责是致力于逐渐回收比所产生或输入的单元更大的数量,从而拯救环境损害。

然而,仅仅防止实践环境损害是不够的,而是要拯救过去产生的环境损害,考虑到大自然给出了其吸收由人类产生的损害的能力已经达到其极限的信号。

因此,通过使用本发明的过滤器,机动车辆以及飞行器、火车和船将能够吸收由其排出的所有污染并且还将在恢复环境的连续过程中拯救已经被排到大气中的部分。

本发明的另一个重要方面在于该过滤器除了这些过滤元件之外还装备有以下各项的传感器:大气压力;相对空气湿度;污染物;致污物和过敏原,这些传感器在识别大气空气品质时能够在一些更完整的模式中起作用来预期与通过其地理参考特性获得的数据相关联。

可以通过各种不同的方式来访问所捕获的数据,例如,在车间中在实施车辆维护时、在用于年度许可的污染物排放检查的专门地点中(因为这发生在许多国家中)的数据收集;通过安装在收费站、在高速公路上的警察局、在加油站、交通信号柱或灯柱处的读取器或者借助于使用由电话公司运行的便宜数据网络(例如由车辆追踪公司使用的网络)的发射器由无线技术通过数据发射。

本发明的过滤器提供用于使用不同类型的过滤元件、紫外线灯、催化器和电离装置的事实还有助于减少悬浮的过敏原和致污物水平,例如,灰尘、花粉、真菌、细菌、病毒、挥发性有机化合物(VOC)、臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氨(NH3)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、尤其是二氧化氮(NO2)的氮氧化物(NOx)、尤其是二氧化硫(SO2)的硫氧化物(SOX)、硫化氢(H2S)、氰化氢(HCN)、盐酸(HCl)、氯气(Cl2)、砷化氢(AsH3)、碳酰氯(CCl2O)、磷化氢(PH3)、硅烷(SiH4)、二氧化氯(ClO2)、氢氟酸(HF)、乙醛(HCO)、甲醛(CH2O)、铅(Pb)、尤其是氟氯化碳(CFCs)、非甲烷碳氢化合物(NMHC)和未燃烧的碳氢化合物(UHC)的总碳氢化合物(THC)、颗粒物质(PM)以及悬浮的烟灰等等,并且还能够测量如氧气(O2)和氢气(H2)等的其他气体。

在用于家庭、商业、工业或医院用途的版本中,采用本发明的过滤器将可以访问宝贵的信息(例如,污染物浓度水平,以及在环境中哪种污染物处于较高增加水平),从而对于进行决策提供重要信息,如识别这种污染物的起源以用于其消除、需要或不需要使用过滤器,能够提供、甚至更好地管理能量成本、或甚至一般来说有助于政府对每个地方的若干区域中发现的元素方面的统计,使得人们可以通过对于人口适当的方式交流并且采取必要步骤,旨在保证人口安全。

附图说明

为了更好地理解本文中提出的过滤器,参照以下附图,在附图中:

图1展示了呈纵向切割的示意性侧视图,示出了为本发明的过滤器提出的构造安排。

具体实施方式

按照附图展示,本发明的过滤器包括:机柜(1),安装在该机柜中的电源(2);多个电子部件(3);传感器块(4);一组过滤元件(5);排气机(6)和电离设备(7)。

机柜(1)由为此目的调整的材料制成并且可以使用聚合物、塑料、金属板、铝或木材,在该机柜中安装了其他部件,所述机柜包含两个主要开口,一个开口用于环境空气的入口(11)并且另一个开口用于经过滤空气的出口(12),这两个主开口可以被安装在该机柜中的任何位置中,也可以被安装在同一面上或者还并排;考虑到空气流量由这些部件的内部安排来确定,还预期用于空气入口和出口的引导管道,从而避免向后馈送;还具有预过滤器(13),该预过滤器被连接至空气入口,用以阻止较大的颗粒,例如,树叶、动物毛发、塑料片或纸片等等;保护器(14),该保护器被连接至经过滤空气的出口(12),从而防止在专用于排气风扇(6)的区域中引入物体或甚至人体的一部分。

机柜(1)具有通至电源(2)的输入(其中输入(21)由钥匙(22)控制)并且替代性地可以采用用于经由射频波、磁力座等无线能量传递的连接器或接收器。机柜(1)还具有保持接地缆线(23)的位置。

机柜(1)提供用于安装电子部件(3),这些电子部件包括处理单元(31)、数据存储装置(32)、数据端口(33)、与数据通信相关联的装置(34)、以及卫星定位的信号接收器(35)。

关于设备的操作信号发送,如果你选择本地信号发送,则提供用于安装LED灯泡或其他技术(36),并且如果选择直接在车辆仪表板上操作信号发送,则将解除这种预报,因为信息将通过数据端口(33)发射。

在当前技术阶段中,在小的印刷电路板中具有多个电子部件(31,32,33,34,35和36)是可行的。

机柜(1)必须利用设置数据存储装置(32)和数据端口(33)的连接器的位置,在选择通过无线技术发射数据的情况下可以消除此位置,这同样适用于地理参考定位系统的信号接收器(35)。

机柜(1)还利用专用于传感器块(4)的区域,该传感器块由用于检测若干参数的特定传感器构成,这些参数例如,大气压力、相对空气湿度、温度、空气流量、下雪或冰的存在、还有用于检测污染物、致污物和过敏原浓度水平的特定传感器,例如,挥发性灰尘、花粉、真菌、细菌、病毒、有机化合物(VOC)、臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氨(NH3)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、尤其是二氧化氮(NO2)的氮氧化物(NOx)、尤其是二氧化硫(SO2)的硫氧化物(SOX)、硫化氢(H2S)、氰化氢(HCN)、盐酸(HCl)、氯气(Cl2)、砷化氢(AsH3)、碳酰氯(CCl2O)、磷化氢(PH3)、硅烷(SiH4)、二氧化氯(ClO2)、氢氟酸(HF)、乙醛(HCO)、甲醛(CH2O)、铅(Pb)、尤其是氟氯化碳(CFCs)、非甲烷碳氢化合物(NMHC)和未燃烧的碳氢化合物(UHC)的总碳氢化合物(THC)、颗粒物(PM)以及悬浮的烟灰等等,并且还能够测量如氧气(O2)和氢气(H2)等的其他气体。

机柜(1)还预期多组过滤元件(5),这些过滤元件包括UV灯泡(51)、过滤器传感器(52)和催化器(53),还具有用于替换过滤器和准入机柜(1)内部的准入盖(54)。

这些过滤器可以根据车辆行驶所在区域的需要来进行组合并且可以由以下构成:具有不同多孔性的纸过滤器、过滤器HEPA或ULPA、陶瓷过滤器、全活性炭过滤器、浸渍有例如碳酸氢钠、活性炭或二氧化钛(TiO2)纳米微粒等若干物质的元件。

在该组过滤元件(5)和这些催化器(53)不久之后就安装这些UV灯泡(51)。

这些过滤器传感器(52)必须固定在专用于支撑这些过滤器元件(5)的底座上,并且其目的是检测这些过滤器和这些催化器(53)的存在以及其饱和度。

准入盖(54)旨在有助于对过滤元件(5)、UV灯泡(51)和催化器(53)的安装以及放置。

机柜(1)还提供用于安装排气机(6),该排气机旨在确保来自进气口(11)的气流滚动穿过整个机柜(1)、穿过预过滤器(13)、通过这些传感器(4)、通过多个过滤元件(5)、通过催化器(53)、UV灯泡(51)和电离器(7)、穿过出口开口(12)经过滤地返回至环境。

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