一种多阶梯度复合油气分离滤清器的制作方法

[0001]
本实用新型涉及滤清器技术领域，具体涉及一种多阶梯度复合油气分离滤清器。


背景技术：

[0002]
空压机油气分离滤清器是由金属端盖、金属支撑骨架、密封胶水及过滤分离滤材几大部分组成的，其主要作用是将空压机系统中油气混合物中的微油滴和固体颗粒过滤掉，达到洁净用气的要求。其中，微油滴来源于机头被气流随带出来，固体颗粒的来源主要归结为以下四个方面：(1)新油不洁；(2)主机运转摩擦产生的金属颗粒；(3)润滑系统中高温氧化产生的污染物；(4)雾霾等环境污染。
[0003]
滤芯作为实际过滤污染物的元件，在使用过程中，沉积在滤纸上的微颗粒不断积累，堵塞滤孔，降低过滤效率，使得滤清器的寿命和稳定性频繁出现状况，严重时甚至造成停机；随着拦截污染物的增多，气流通过滤芯产生的压降增大，当滤纸的过滤微孔面积逐渐堵塞，将会降低滤清器的过滤效率，压降增加将会导致能耗增大，降低滤清器的使用寿命。
[0004]
另外，传统的空压机油气分离滤清器下部端盖的密封环面为平，分离下来的润滑油顺着气流往内推动，附着于下部滤材表面造成流通面积减少，压差较大，较多的润滑油收集于下部端盖的凹槽处，增加回油管的回油负荷；另一方面，滤材只有一个中网骨架缠绕滤材，导致滤芯分离效率较低、使用寿命较短。


技术实现要素：

[0005]
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种多阶梯度复合油气分离滤清器，本实用新型能够有效降低产品压差、提高分离效率，大大延长了使用寿命，能够很好地满足高效节能的用户需求。
[0006]
为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
[0007]
一种多阶梯度复合油气分离滤清器，其包括滤层以及设置在其上下两端的法兰和下部端盖；所述滤层包括至少两层层结构，且滤层层结构的长度由进气侧向出气侧依次逐渐递减；所述下部端盖具有向其内侧凸出并与所述滤层相配合的连接部，所述连接部呈阶梯状结构，且连接部的台阶数量等于滤层层结构的层数。
[0008]
作为本实用新型优选的实施方式，所述连接部的台阶与下部端盖底部的距离由内向外逐渐减小、台阶半径由内向外逐渐增大。
[0009]
作为本实用新型优选的实施方式，所述下部端盖还具有圆环挡边和存油凹槽，所述圆环挡边与连接部的下端连接，所述存油凹槽与连接部的上端连接并向下部端盖的外侧凹陷。
[0010]
进一步优选的，所述存油凹槽的横截面呈倒梯形状。
[0011]
作为本实用新型优选的实施方式，所述滤层包括由进气侧向出气侧依次设置的预分离层、粗分离层及精分离层，所述预分离层与粗分离层之间、粗分离层与精分离层之间具有间隙。
[0012]
作为本实用新型优选的实施方式，所述连接部的台阶数量为三级，包括依次连接的第一台阶、第二台阶和第三台阶；所述第一台阶与预分离层的下端部粘接，所述第二台阶与粗分离层的下端部粘接，所述第三台阶与精分离层的下端部粘接。
[0013]
作为本实用新型优选的实施方式，所述预分离层与第二台阶之间、所述粗分离层与第三台阶之间均设置有挡胶圈。
[0014]
作为本实用新型优选的实施方式，所述预分离层包括由外向内依次设置的预分离滤材和外支撑孔板网；所述预分离滤材为涤纶纤维棉。
[0015]
作为本实用新型优选的实施方式，所述粗分离层包括由外向内依次设置的粗分离折叠滤材和中支撑孔板网；所述粗分离折叠滤材由从外向内依次设置的镀锌折叠丝网、无纺布层、玻纤滤材、无纺布层、镀锌折叠丝网组成。
[0016]
作为本实用新型优选的实施方式，所述精分离层包括由外向内依次设置的玻纤缠绕层、第一内支撑孔板网、凝聚导流棉层和第二内支撑孔板网。
[0017]
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
[0018]
本实用新型所提供的多阶梯度复合油气分离滤清器通过将下部端盖与滤层连接的连接部设置为阶梯状结构，使下部端盖的密封环面为具有高度落差的阶梯环面，通过多阶梯度复合的方式使得经由多层层结构的滤层拦截下来的微油滴能够利用自重沿着下部端盖的阶梯环面沉降于下部端盖最外侧并向外排，减少润滑油的存积，大大地降低整个滤芯的阻力，有效避免微油滴附着于滤层的下部表面而造成流通面积减少及压差较大；同时，向下部端盖内侧凸起的连接部能够增大油气混合物与下部端盖外侧之间的接触面积，使其对上升的油气混合物起到机械碰撞粗分离的作用，大大地减少气流中携带的微油滴含量，降低滤层中滤材的油阻，大大提高了分离效率。另一方面，连接部的阶梯状设计，每级台阶上都粘接有独立的分离滤材，滤材精度由外到内从粗到精分布，多级梯度复合分离，大大地提升滤芯的分离效率，具有很大的容尘量，压差增长更缓慢，大大地提升产品的使用寿命。
[0019]
综上所述，本实用新型能够有效降低产品压差和阻力，提高分离效率，大大延长了使用寿命，能够很好地满足高效节能的用户需求，大大提高了产品的市场竞争力和品牌影响力。
附图说明
[0020]
图1为本实用新型所述的多阶梯度复合油气分离滤清器的局部剖视图；
[0021]
图2为本实用新型图1中的a部放大示意图；
[0022]
图3为本实用新型图1中的b部放大示意图；
[0023]
图4为本实用新型所述的下部端盖的结构示意图。
[0024]
附图标号说明：1、下部端盖；101、连接部；102、圆环挡边；103、存油凹槽；2、一级挡胶圈；3、二级挡胶圈；4、预分离滤材；5、外支撑孔板网；6、粗分离折叠滤材；7、中支撑孔板网；8、玻纤缠绕层；9、第一内支撑孔板网；10、凝聚导流棉层；11、第二内支撑孔板网；12、法兰。
具体实施方式
[0025]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
[0026]
如图1所示，为本实用新型所述的多阶梯度复合油气分离滤清器，其包括滤层、法兰12和下部端盖1。法兰12设置在滤层的上端，用于连接、密封和安装，法兰12的中心具有开口，该开口为排气口，用于排出油气分离后的干净气流。作为滤芯主体的滤层主要用于对油气混合物中的微油滴及灰尘等细小固体颗粒进行拦截过滤，本实用新型的滤层包括至少两层的滤材层结构，且滤层层结构的长度由进气侧向出气侧依次逐渐递减，所有层结构靠近法兰12一侧的端面为平齐端面，每层层结构靠近下部端盖1的端面之间具有高度差。相应地，下部端盖1设置在滤层的下端，下部端盖1具有向其内侧凸出并与滤层相配合的连接部101，连接部101呈阶梯状结构，且连接部101的台阶数量等于滤层层结构的层数。优选地，连接部101的台阶高度等于每两相邻的层结构之间的高度差，连接部101的台阶距下部端盖1底部的距离由内向外逐渐减小、台阶半径由内向外逐渐增大。由上述方案可见，本实用新型通过将下部端盖1的连接部101设置为阶梯状结构，使下部端盖1的密封环面为具有高度落差的阶梯环面，通过多阶梯度复合的方式使得经由多层层结构的滤层拦截下来的微油滴能够利用自重沿着下部端盖1的阶梯环面沉降于下部端盖1最外侧并向外排，减少润滑油的存积，大大地降低整个滤芯的阻力，有效避免微油滴附着于滤层的下部表面而造成流通面积减少及压差较大；另一方面，向下部端盖1内侧凸起的连接部101能够增大油气混合物与下部端盖1外侧之间的接触面积，使其对上升的油气混合物起到机械碰撞粗分离的作用，大大地减少气流中携带的微油滴含量，降低滤层中滤材的油阻，大大提高了分离效率。
[0027]
具体地，参照图4，下部端盖1还具有圆环挡边102和存油凹槽103，圆环挡边102、连接部101和存油凹槽103一体冲压成型。其中，圆环挡边102与连接部101的下端连接，用于与滤层连接并对滤层起到密封固定作用。存油凹槽103与连接部101的上端连接并向下部端盖1的外侧凹陷，使得存油凹槽103在滤层内形成存油空间，使得经过滤的气流中的极微小油滴能够汇聚于存油空间，最后由回油管吸走。优选的，存油凹槽103的横截面呈倒梯形状，倒梯形状结构能够进一步增大油气混合物与下部端盖1外侧之间的接触面积，使其与油气混合物的机械碰撞粗分作用更强，以减少气流中携带的微油滴含量和降低滤层中滤材的油阻，从而进一步提高了油气的分离效率。
[0028]
下部端盖1的台阶数量取决于滤层的层结构层数，具体数量可根据实际需求设定，一般优选为2～4级。以效果较佳的三阶梯度复合油气分离滤清器为例，如图1所示，该复合油气分离滤清器的滤层具体包括由进气侧向出气侧依次设置的预分离层、粗分离层及精分离层，且预分离层与粗分离层之间、粗分离层与精分离层之间具有间隙。各个层结构之间留有间隙能够增大气流与滤材之间的接触面积。相应地，连接部101的台阶数量为三级，包括由上往下依次连接的第一台阶、第二台阶和第三台阶；第一台阶与预分离层的下端部粘接，第二台阶与粗分离层的下端部粘接，第三台阶与精分离层的下端部粘接。进一步地，预分离层与第二台阶之间、粗分离层与第三台阶之间均设置有挡胶圈；其中，预分离层与第二台阶之间套设的挡胶圈为一级挡胶圈2，粗分离层与第三台阶之间套设的挡胶圈为二级挡胶圈3，其作用均是防止粘接时胶水流向外侧。
[0029]
具体地，参照图2和图3，预分离层包括由外向内依次设置的预分离滤材4和外支撑孔板网5；其中，预分离滤材4用于对油气混合物里的大油滴拦截分离下来，以减轻内侧各层滤材的负荷；外支撑孔板网5粘接固定于法兰12与下部端盖1之间，用于支撑预分离滤材4。预分离滤材4采用低精度多孔隙的滤材，具有很大的容尘量，压差增长更缓慢，能够大大地
提升产品的使用寿命，如聚酯纤维、聚氨酯纤维、聚酰胺纤维、丙纶纤维、氨纶纤维、涤纶纤维等纤维滤材，优选厚度为10mm的涤纶纤维棉。粗分离层包括由外向内依次设置的粗分离折叠滤材6和中支撑孔板网7；其中，粗分离折叠滤材6由从外向内依次设置的一层镀锌折叠丝网、一层无纺布层、六层玻纤滤材、一层无纺布层、一层镀锌折叠丝网组成，折叠式结构的滤材能够对绝大部分微小油滴进行粗分离，并起到容尘纳污的作用；中支撑孔板网7粘接固定于法兰12与下部端盖1之间，用于支撑粗分离折叠滤材6。精分离层包括由外向内依次设置的玻纤缠绕层8、第一内支撑孔板网9、凝聚导流棉层10和第二内支撑孔板网11；其中，玻纤缠绕层8采用六层中高精度的玻纤滤材缠绕制成，玻纤缠绕层8主要作用是对前级滤材分离残余的细小粒径的微油滴进行精细分离，确保多级滤材分离后排气含油量达到≤1ppm；第一内支撑孔板网9同样粘接固定于上、下端盖之间，用以支撑玻纤缠绕层8；凝聚导流棉层10的作用是针对一部分从玻纤缠绕层8凝聚分离下来的油滴，随气流吹向内侧时凝聚导流棉将油滴捕捉，受重力沉降导流到下部端盖1的存油凹槽103处，使油滴被回油管吸走再利用；第二内支撑孔板网11同样粘接固定于上、下端盖之间，用以支撑凝聚导流棉层10。由上述滤层的结构可知，本实用新型的下部端盖1每级台阶上都粘接有独立的分离滤材，滤材精度由外到内从粗到精分布，多级梯度复合分离：第一级分离后残余的微油滴进入第二级分离，使其含有的微小灰尘等固体颗粒被拦截下来，二级分离后的微量残余再进入精分离层进行第三级精细分离，大大地提升滤芯的分离效率，具有很大的容尘量，压差增长更缓慢，大大地提升产品的使用寿命。
[0030]
空气压缩机的工作原理如下：空气压缩机通过主机压缩空气后，气流中夹带着大大小小的微油滴的油气混合物，通过管道排入装于油气桶的油气分离滤清器，油气分离滤清器的作用是将油气混合物里的润滑油尽可能地分离出来以达到洁净用气环保的要求，因此就要求油气分离滤清器的滤芯阻力低、分离效率高以及使用寿命长。下面将分别从降低滤芯阻力、提高分离效率和提升使用寿命三个方面来具体分析本实用新型是如何获得以上有益效果的。
[0031]
一、降低滤芯阻力
[0032]
如图1和图4所示，大箭头表示气流的流动方向，小箭头表示润滑油的流向。夹带着大大小小油滴的油气混合物从下部端盖1的下部上升，气流首先与下部端盖1发生碰撞接触，此处的机械碰撞分离能分离掉大部分粒径较大的油滴，减少气流中油滴含量；然后气流绕过下部端盖1继续上升，从滤层的外部向内进入滤芯，三级滤层间隔式分布且每级之间有一定的间隙，各级滤材分离下来的润滑油受重力沉降于下部端盖1连接部101的台阶处，由于三级台阶的高度从内到外逐渐降低，润滑油在自重作用下往低处向外排，最终从下部端盖1的外侧掉落。而滤芯的阻力与附着于滤材上的润滑油的量有关，进入的油滴越少、附着越少，滤芯的阻力越低。因此，本实用新型各级滤材分离下来的润滑油受重力沉降于下部端盖1连接部101的台阶处并向外排出，有效减少各级滤材的吸附量，从而大大降低了滤芯阻力。
[0033]
二、提高分离效率：
[0034]
如图2和图3所示，下部端盖1的每级台阶上连接有一层滤层，形成三级梯度复合分离结构，过滤精度从外到内逐渐提高。预分离层对油气混合物里的大油滴拦截分离下来，去除了一部分大粒径的油滴，有效减轻后面各级滤材负荷；粗分离层再对绝大部分微小粒径
的油滴进行粗分离；精分离层主要作用是对前级滤材分离残余的细微粒径的微油滴进行精细分离，确保多级滤材分离后排气含油量达到≤1ppm。进入滤芯前油气混合物的润滑油含量是一定的，气流每穿过一级分离单元后，油含量将会逐渐减少，经预分离、粗分离和精细分离三级分离后，分离效率比传统工艺的滤芯大大提高，能够很好地满足极低油含量的使用要求。
[0035]
三、提升使用寿命
[0036]
如图3所示，粗分离层的折叠结构不仅能够粗分离掉绝大部分微小油滴，还起到容尘纳污作用，使得气流中细微粉尘和润滑油中的结垢物被拦截于其中，折叠式结构的粗分离层展开后面积更大，大大增强了容尘纳污能力。另外，粗分离层也可以采用较低精度的玻纤材料作为滤材，平均孔径大孔隙多，容尘纳污能力强，结合折叠滤材，滤芯压差增长会更加缓慢，滤芯使用寿命将更加长久。
[0037]
综上所述，本实用新型的多阶梯度复合油气分离滤清器通过下部端盖1的阶梯状结构对上升气流里的大油滴进行机械碰撞进行粗分离，然后通过三级梯度复合分离的滤层将油气混合物中的油滴及杂质分离开来，最后利用重力作用通过从内到外的台阶高度落差将每一级滤材分离下来的润滑油排向外部，减少润滑油的存积，最终达到油气混合物润滑油的含量体积浓度≤1ppm，大大地降低整个滤芯的阻力。因此，本实用新型的多阶梯度复合油气分离滤清器具有分离效率高、过滤阻力低、使用寿命长的优点，能够很好地满足高效节能的用户需求，大大提高了产品的市场竞争力和品牌影响力，本实用新型的下端盖及滤清器结构不仅适用于油气分离，也可适用于其他的气液分离中，适用范围广，具有十分优异的市场推广前景。
[0038]
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。