过滤部件,尤其是空气过滤部件和具有过滤部件的过滤系统的制作方法_3

文档序号:9475398阅读:来源:国知局
成。例如,接管部件42可以衬入到封边40里面。
[0049]过滤体12的轴向棱边24,26通过封边34在外侧面50上密封,并且通过封边36在内侧面52上密封,如同在图3中的正视图示出的那样。封边34,36例如可以由密封带构成。封边34,36同样可以在卷绕过程期间形成。因此可以只强制地通过过滤体12实现要过滤的介质60穿过过滤部件的流动。
[0050]过滤部件10在这个示例中具有圆形横截面,其中过滤体12由卷绕层14形成,卷绕层含有活性炭。固定的活性炭(吸附剂)形成实际的过滤介质16。
[0051]在此过滤体12由具有卷绕层14的卷绕体构成,其中在载体20上涂覆例如无妨纤维扁平层、具有活性炭颗粒的层22,其中载体20通过卷绕载体20得到基本圆形的横截面,这通过弯曲的箭头表示。这在图4中示出。在此过滤体12的内径通过芯轴的直径给定,围绕芯轴卷绕载体20。活性炭固定在载体20上并且为此例如可以衬入到粘接物质里面。备选或附加地也可以通过另一无纺布层覆盖层22 (未示出)。
[0052]除了活性炭可以添加其它的组分,它们有目的地去除要过滤的介质60的确定的成分。选择地能够将两个涂层的载体20以涂层的一面相互叠放(未示出)并且卷绕。
[0053]图5至7示出按照本发明的实施例对应于图1的以具有卷绕的活性炭层过滤器芯形式的过滤部件10的剖面图,其中分别示出在不同位置上的颗粒过滤器70或附加或备选的气溶胶过滤器80。过滤部件10有利地设置在按照本发明的过滤系统100里面,在其中输入要过滤的介质60、尤其是环境空气,并且排出过滤的介质60、尤其是干净空气。过滤部件10容易更换并且可以通过其接管部件42以简单的方式耦联在管道系统(未示出)上,例如利用快速离合器连接。
[0054]在图5中颗粒过滤器72设置在接管部件42里面。在图6中颗粒过滤器74设置在过滤体12的内侧面52上。在图7中颗粒过滤器76设置在过滤体12的外侧面50上。当然也可以设想扩展结构,其中这些附加的过滤器同时位于许多位置上。
[0055]执行的另一可能性在于,过滤体12插入到管里面,管具有多孔的或者说格栅形的造型并且直接固定安装在抽吸段里面,如同例如在静止的内燃机设备的空气抽吸系统中那样。在此过滤体12的长度可以为直到数米,在这个长度上空气通过内部横截面抽吸。内部横截面可以通过多孔或格栅形的中心管以刚性或弹性的造型(根据安装状况和长度)在较大长度时使其内部横截面保持稳定和敞开。在这种结构中通流速度在要过滤的介质中可能降低并且提高过滤器的容量。
[0056]可更换的颗粒过滤器70或粗粉尘过滤器有利地与过滤部件10耦联。
[0057]除了两种或多种吸附剂的物理混合以外,也可以设想在卷绕层内部使用两种在边界面上分开的吸附剂层。在此仍然可以使用由两种或多种吸附剂组成的混合物。
[0058]为了进一步改进吸附性能,作为载体和/或颗粒过滤层也可以使用专门的纤维形或泡沫形材料。对此的示例是:活性炭无纺布或活性炭垫以及无纺布或泡沫,它们以吸附剂浸渍(例如活性炭、沸石、硅胶、金属氧化物如氧化铝、氧化铜或氧化锰、分子筛如MOFs、层状娃酸盐、纳米粘土 )。
[0059]通过过滤部件10的简单设计和简单构造可以提高使用寿命并降低通流速度,由此过滤效果是特别高效的。可以充分利用自由空间(例如在烟囱里面)。
[0060]根据更换间隔使用者或者可以更换活性炭过滤部件10,或者更换颗粒过滤器,并且无需更换整个过滤系统100。此外不同的过滤部件类型(例如具有细纤维或最细纤维的过滤部件)可以根据使用者的要求适配于活性炭过滤部件。
[0061]颗粒过滤可以由打摺的过滤部件(未示出)承担。对此备选或附加地可以将未打摺的粗粉尘垫方便地作为圆部件套在活性炭过滤部件上,或者通过拉链或其它粘附部件安置在活性炭过滤部件上。作为粗粉尘垫例如可以使用无纺布或者由多孔泡沫制成的半成品。
[0062]关于体积流和使用寿命方面的不同要求可以考虑卷绕的过滤部件10作为结构模块,其中通过圆柱体高度和直径可以对不同要求在使用相同连接部件的条件下作出反应,由此可以有利地节省模具成本。
[0063]在含有大量颗粒的空气和微少化学负荷的空气中可以延长过滤部件10使用寿命。固定的吸附层显示出在机械稳定性和均匀性方面的优势。
[0064]通过明显增加的滞留时间可以达到更高的效率并由此实现在过滤部件10中更少的断口,以及达到更高的过滤容量。例如通过使用的材料量、即使用的面重的变化能够容易地使吸附性能适配于各自的要求以及通过适合地选择材料适配于结构空间。
[0065]通过确定的卷绕层能够实现多种吸附剂的组合,其中入流侧或排流侧的能够适配于某些目标气体的吸收动态。因为活性炭在吸收时具有一定的选择性,不是同时吸收所有重要的有害气体,尤其在复杂的气体混合物中,如同在现实中发生的那样。此外可以通过其它原料挤出已经吸附的分子,对于这些原料活性炭具有更高的亲和性。通过使用专门的吸附剂可以补偿这些效应。对于这个目的的主要材料族是沸石、硅胶、氧化铝以及其它多孔的金属氧化物(例如氧化铜、氧化锰)和分子筛(例如MOFs,层状硅酸盐,纳米粘土)。在使用不同吸附剂时的其它优点在于,吸附剂性能个性化地适配于某些气体的要求。在使用化学地复合有害气体的吸附剂时,可以防止以后释放有害气体。通过原料在卷绕层中有目的的空间布置还可以充分利用有利的效应。例如,过滤部件10的第一卷绕层发挥保护层功能,通过使用对于气体A具有高亲和性和容量的专门材料。因此保护位于其后面的卷绕层(例如具有良好宽度效果的活性炭)免受气体A,这改善对于(类似气体A)气体B的吸附效率,因为通过气体A不阻塞微孔,并因此两种分子类型不会竞争活性炭中相同大小的微孔。
[0066]理论上通过相应的混合可以将任意多的原料安置在单个卷绕层里面。因此吸附性能以最佳地利用结构空间可以适配于要求。
[0067]作为前置过滤器选择可能打摺的颗粒过滤器提高过滤部件10的使用寿命,或者说作为后置的保险性部件(“警察过滤器”)使要保护的系统(例如排出吸收颗粒例如活性炭粉尘)的污染最小化。
[0068]图8示出多个过滤部件10串联形式的有利布置90,在这里作为示例具有三个过滤部件10a,10b,10c。这种布置在具有长的过滤段和/或大介质流量的过滤系统100中是特别有利的。
[0069]短的过滤部件10的这种串联允许有效地利用结构空间,多个n、但是至少2个单个的过滤部件10通过中间段92相互连接,其中中间段92可以有利地柔性地、例如由波纹管构成。由此可以使这个过滤装置90适配于结构空间。
[0070]柔性的连接部件92也可以是接管部件32的固定组成部分(图1,5,6,7),或者说是这个接管部件。柔性或者可以通过所使用的用于连接部件92本身的材料或者通过确定的几何形状、例如波纹管实现。通过分布整个空气流在η个分段或过滤部件10上存在可能性,管道横截面随着与装置90出口距离的增加而减小。
[0071]可以通过组合到连接段92里面的、公知的声音措施例如λ /4管、谐振器或者其它减小噪声的措施主动地影响空气抽吸段的声音。也可以至少部分地在过滤部件10里面和/或之间设有传感器(未示出),例如温度传感器、流速传感器、气体传感器、湿度传感器、压力传感器等。
[0072]根据负荷状态和与此相关的对过滤介质例如空气的需求也存在组合调节部件的可能性,调节部件负责,断开一部分过滤段。这种断开可以通过电的调节部件94或通过以压力控制的或者对压力变化作出反应的部件(例如负压罐、预紧的翻板或类似部件)实现。
[0073]例如在所示的、形成过滤段的三个过滤部件10a,10b,1c的示例中,最远离过滤段的出口 43的过滤部件1c以更少的蓄积容量(化学的和/或物理的)设计,因为这个过滤部件1c只在峰值负荷时是需要的,并且峰值负荷不是运行条件方面的规律情况。
[0074]如果前两个过滤部件10a,1b的压力损失太高,第三过滤部件1c可以直到执行更换过滤部件一直接通。接通或断开在短暂剧烈有害气体负荷的情况下也是有利的,因为那里断开的过滤部件1c的过滤面积可以接通,并因此在相同负荷时降低在各个过滤部件10a,10b,1c中的流速。由此提高有害气体在过滤部件中的滞留时间并由此提高接触概率,这导致更高的有害气体分离。
[0075]当然,在需要时也可以接通多于一个过滤部件10,尤其当多于三个过滤部件10串联的时候。适宜地接通和/或断开在串联端部上远离串联出口的过滤部件10。
[0076]特别有利的是,使用按照本发明的过滤系统100或过滤部件10作为汽车300的空气过滤器、尤其作为车厢空气过滤器,如同在图9中简示的那样。抽吸环境空气,通过过滤系统100导引,在此通过过滤部件10净化,并且给到汽车300车厢里面。在此过
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