排气过滤器和过滤系统的制作方法

专利名称：排气过滤器和过滤系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种排气过滤器和过滤系统，如单独的一个滤筒并与过滤系统如消声器结合。更具体地说，本发明涉及一种内燃机排气过滤器和过滤系统，其包括滤筒和可操作地置于滤筒内部的吸收性材料。吸收性材料优选吸收液体和气体烟雾。优选的吸收性材料是硅藻土球粒。
背景技术：
已经进行了用以制造满意的过滤设备的各种尝试，该过滤设备用来去除内燃机排出的气体中所含的不想要的成分。现有技术中的过滤器已经受到两个共有的机械故障，也就是说，过滤器元件中的气体通道，由此在要过滤的气体和过滤器元件之间不能获得密切接触，以及排气过滤器元件的结构因在高温下排气的腐蚀作用而恶化。
现有技术披露了各种过滤设备。现有技术中已知的是Adiletta的美国专利US5470364，该专利披露了柴油机排气过滤器，其包括用于去除微粒污染物质的微孔过滤器。过滤器材料可由纤维或粉末制成，如高纯度硅、铝硅酸盐或者硼硅酸盐-E玻璃。
来自von Blücher等人的美国专利US4906263也在现有技术中已知，其披露了一种用于去除不想要的气体或流体的吸收性过滤器。过滤器包括吸附剂颗粒的固定床，该颗粒是流动通畅的且耐磨的。吸收剂颗粒可以是直径在0.1-1mm之间的珠粒。披露了硅藻土可适用于这一用途。
而且，Shiba等人的美国专利US6423534B1也是已知的，其披露了用于分解和消除废气中的乙醇的方法和装置。所述装置包括含有微生物的过滤器材料。用于携带微生物的过滤器材料可以是硅藻土。
而且也已知Colvin等人的美国专利US3933643，其披露了导电性的过滤器元件，该过滤器元件包括含碳的导电材料和可选择地其他纤维材料，如硅，或者床式(bed-type)过滤器，如硅藻土。
而且也已知Iida等人的美国专利US4728503，其披露了用于处理废气的过滤器媒介，其中，该过滤器媒介包括多孔陶瓷基板，该基板带有预涂覆层和一层熟石灰或者碳酸钙和氯化钙，所述预涂覆层用于防止多孔基板发生堵塞。预涂覆层可以是硅藻土粉末。
而且已知Dufour的美国专利US5179062，其披露了一种生产过滤剂的方法。该方法涉及硅藻土在循环床加热炉(circulated bedfurnace)内的煅烧，以控制硅藻土颗粒的团聚。而且已知涉及排气消声器的现有技术为Jacobs等人的美国专利US3960528；Hoggatt的美国专利US4318720；Schuster等人的美国专利US5223099；和Herman等人的美国专利US5246472，该排气消声器包括穿孔管和微粒捕集器。
这些专利中没有一个专利披露了与消声器一起使用的硅藻土。
本发明通过新颖的过滤器设备和过滤系统，尤其是新颖的滤筒来消除上述现有技术所涉及但是没有在现有技术中得到解决的上述缺陷。

发明内容
本发明涉及一种排气过滤器和过滤系统，如单独的滤筒，并且与过滤系统如消声器组合。更具体地说，本发明涉及一种内燃机排气过滤器，其包括滤筒和可操作地置于滤筒内部的吸收性材料组成，其中，所述滤筒优选是一次性的滤筒。吸收性材料优选吸收液体和气体烟雾。吸收性材料是硅藻土材料，优选是小球形式的。
保护外壳，如消声器壳体可以与滤筒结合，从而形成过滤系统。保护外壳优选具有端盖结构和纵向内表面。废气入口端结构优选与端盖结构相连，且处理气出口端结构优选与另一个端盖结构相连。滤筒可优选设计用于接收在保护外壳内。
滤筒具有多孔的纵向表面并且可具有多孔的外端表面或者无孔的外端表面。滤筒可以是任何适当的形状，如管形或矩形的，并包括第一多孔纵向壁、第二多孔纵向壁、吸收气体和气味的硅藻土材料，其中，该硅藻土材料大致装在第一多孔纵向壁和第二多孔纵向壁的中间。
在一个实施例中，滤筒的第一多孔纵向壁和第二多孔纵向壁分别是内管和外管，其都具有适当大小的开口，以容许足够的气体流过所述内外管，从而在废气流通过滤筒的运动过程中处理该废气。所述开口优选是排气孔(louver)或者网孔，其容许更大量的气流通过滤筒的内管和外管。同样地，滤筒从头到尾是气体可透过的，从其纵向外表面以及从其纵向内表面沿着径向透过气体。吸收气体和气味的硅藻土材料基本上装在滤筒的同心层中间，即，装在滤筒的内管和外管中间。
滤筒也可包括网管，其在外管外部并环绕在该外管周围。网管有助于控制流过滤筒的废气。
在另一个实施例中，滤筒的第一多孔纵向壁是第一矩形壁，第二多孔纵向壁是第二矩形壁。第一和第二矩形壁大体上相互间隔地对齐设置，优选相互平行，且构成滤筒(其大致为矩形)的侧壁。矩形侧壁具有适当大小的开口，以容许足够的气流通过矩形侧壁，从而在废气流通过滤筒的运动过程中对其进行处理。所述开口优选为百叶窗或网孔，其容许更大量的气流通过滤筒的矩形侧壁。形成了大体为矩形的纵向滤筒的这个实施例的其他滤筒壁，即顶壁、底壁和两个端壁可以是多孔表面或者无孔表面。吸收气体和气味的吸收性硅藻土材料大体装在滤筒的各壁之间。
本发明的过滤系统包括间隔装置，如至少一个托架、至少一个保持板或至少一个轨道，但并不限于此。间隔装置如托架、保持板或轨道可由刚性片材形成，优选相对于废气的温度和腐蚀性特征难控制的材料。间隔装置可优选与保护外壳的纵向内表面接触，以用于将滤筒保持在保护外壳内，并且滤筒的纵向外壁或者端壁与间隔装置接触。


现参考附图图1示出与消声器结构组合的本发明的气体过滤器的第一实施例的顶部横截面视图，
图2示出与消声器结构组合的本发明的气体过滤器的第一实施例的纵向横截面视图；图3示出沿着图2中的线3-3剖开的横截面视图；图4示出沿着图2中的线4-4剖开的横截面视图；图5示出与消声器结构组合的本发明的气体过滤器的第二实施例的横截面视图；图6示出与消声器结构组合的本发明的气体过滤器的第三实施例的横截面视图；图7示出在使用环境中，如连接到排气系统的排气管上，本发明的过滤器的示意性视图；图8示出与消声器结构组合的本发明的气体过滤器的第四实施例的透视图；图9示出与消声器结构组合的本发明的气体过滤器的第五实施例的局部切去的透视图；图10示出图9中的气体过滤器的第五实施例的透视图；图11示出图9所示的局部切去的端视图；以及图12示出与消声器结构组合的本发明的气体过滤器的第六实施例的局部切去的端视图。
具体实施例方式
本发明涉及一种气体过滤器，优选为单独使用的一次性滤筒形式，并与排气过滤系统，如内燃机排气系统组合。参考图1-12，本发明的排气过滤系统10包括(1)细长的保护外壳12，其具有端盖结构和纵向内表面，(2)依照本发明的滤筒24、24′，其优选是可更换的，以及(3)吸收性材料，其可操作地置于滤筒24、24′内部。进气口端结构14优选与一个端盖结构相连，出气口端结构16优选与保护外壳12的另一个端盖结构相连。
由于内燃机排气过滤器经常在高达500(260℃)和更高的温度下操作，并包括在高温下极易腐蚀性的组分，因此保护外壳12和滤筒24、24′可由例如不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、金属合金、镀锌金属合金、聚合物玻璃纤维材料或其任何组合形成，但不限于此。由铝或聚合物玻璃纤维材料制成的过滤系统10是轻质、坚固和耐热的。
本发明的滤筒24、24′优选是细长的、可更换的，并构造成在进气口端结构14附近可操作地接收在保护外壳12内。滤筒24、24′具有多孔的纵向表面，并可具有或不具有多孔的端部表面。滤筒24、24′包括第一多孔纵向壁、第二多孔纵向壁和吸收气体及气味的硅藻土材料，其中，该吸收气体及气味的硅藻土材料基本装在第一多孔纵向壁和第二多孔纵向壁的中间。
在一个实施例中，第一纵向壁是内管26，第二纵向壁是外管28。滤筒24也具有两端部。吸收气体及气味的材料40大体装在滤筒24的同心层之间，即，装在滤筒24的内管26和外管28之间。在优选实施例中，吸收性材料40是硅藻土材料，其将在下文作进一步叙述。
内管26和外管28包括大小适当的开口31，以容许充足的气体流过。开口31优选是排气孔或网孔，其容许更大量的气流通过滤筒24的内管26和外管28。同样地，滤筒24沿着其长度方向、从其纵向外表面沿着径向以及从其纵向内表面沿着径向是可透气的。附加地，芯部空气通道34形成在内管26内部，在滤筒24单独使用或者与过滤系统10如消声器结合使用时，废气可移动穿过该芯部空气通道34。
这个实施例的滤筒24优选是圆柱形的。然而，滤筒24可以是任何适当形状。滤筒24的内管26和外管28可由任何适当的材料形成。管26和28优选由不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、聚合物玻璃纤维材料或者其任何组合形成。
聚合物玻璃纤维材料因其轻质、坚固和耐热性而成为形成滤筒24的管26、28的优选材料。具体地说，聚合物玻璃纤维滤筒可耐高达1300(705℃)的高温。同样地，聚合物玻璃纤维材料可容易地承受通常的热废气，所述热废气的温度范围通常在大约150°-200(66℃-94℃)之间。然而，由于不锈钢材料也是坚固和耐热的，因此其也是形成滤筒24的管26、28的优选材料。
在如图2所示的优选实施例中，滤筒24的内管26和外管28内的开口31是足够大的排气孔，以提供所需的穿透性和废气流量。排气孔的大小优选在大约八分之一英寸(1/8英寸)(0.32cm)到大约八分之三英寸(3/8英寸)(0.95cm)，更优选在大约四分之一英寸(1/4英寸)(0.64cm)到大约十六分之五英寸(5/16英寸)(0.79cm)。
在如图6所示的另一个优选实施例中，内管26和外管28由网状材料形成，这样，滤筒24的内管26和外管28内的开口31为网孔。网孔开口具有足够大的尺寸，以提供所需的穿透性和排气流量。网孔的大小优选在大约八分之一英寸(1/8英寸)(0.32cm)到大约八分之三英寸(3/8英寸)(0.95cm)，更优选在大约四分之一英寸(1/4英寸)(0.64cm)到大约十六分之五英寸(5/16英寸)(0.79cm)。用于形成滤筒24的内管26和外管28的网孔开口的材料优选是不锈钢材料，该不锈钢材料的厚度在大约12gauge到大约16gauge。然而，可以使用任何适当厚度的任何适当的材料。
吸收气体及气味的材料为硅藻土材料，其装在滤筒24的第一多孔纵向壁和第二多孔纵向壁之间，如内管26和外管28之间。硅藻土是沉积岩，主要由称作硅藻的单细胞淡水植物的化石残留物组成。硅藻土含有大约90％的二氧化硅，其组分中的其余物质是基本的矿物。本发明的硅藻土40从进入滤筒24和过滤系统10的废气中(如从汽油和柴油气中)吸收气味、烟气、液体和不想要的气体，这样，排出的气体基本上不含这些可污染环境的气味、烟气、液体和不想要的气体。本发明的硅藻土40也足够坚固，以破坏烟雾，所述烟雾从发动机流经滤筒24。
本发明的硅藻土材料优选是小球形式的。硅藻土球粒40可以是任何适当大小的球体。然而，硅藻土球粒40的大小优选在大约四分之一英寸(1/4英寸)(0.64cm)到大约八分之五英寸(5/8英寸)(1.59cm)。具体地说，尺寸如MP94和MP95的硅藻土球粒是优选的，且硅藻土球粒的尺寸范围在二分之一英寸(1/2英寸)(1.3cm)到八分之五英寸(5/8英寸)(1.59cm)。硅藻土球粒40的尺寸优选与结合本发明的滤筒24使用的发动机的大小和功率相应。例如，4缸、V6和V8发动机可与包括尺寸范围分别在1/4英寸(0.64cm)到1/2英寸(1.3cm)、1/4英寸(0.64cm)到1/2英寸(1.3cm)和1/4英寸(0.64cm)到5/8英寸(1.59cm)的球体的滤筒一起使用。
硅藻土球粒40是本发明的用于与排气过滤系统10结合使用的滤筒24中的有利的吸收性材料，这是因为硅藻土是轻质的，且由于其对人体、动物、植物或者水体无害而使用安全。附加地，硅藻土球粒40在高于5000(2760℃)的试验温度下没有发生反应。同样地，这些硅藻土球粒40是耐火的，且有助于防止滤筒24的第一和第二多孔纵向壁(如管26和28)由于流过该滤筒24的废气流而过热或生锈。另外，本发明的硅藻土球粒40的寿命根据发动机的维护和运行条件而优选在大约60,000英里(96,561km)到大约100,000英里(160,934km)之间。
为了使硅藻土球粒40从发动机排出的气体中吸收不想要的气体，通过滤筒24的气流压力优选小于五磅每平方英寸(5psi)(34kPa)。在优选实施例中，通过本发明的滤筒24的气流压力是1.5psi(10kPa)，令人满意地处于优选范围内。通过滤筒24的气流压力对于维持穿过硅藻土的强烈气流是非常重要的，因此，获得有力的接触，从而有助于硅藻土从气流中吸收污染物。
在又一个优选实施例中，滤筒24可从进气口端结构14到出气口端结构16延伸保护外壳12的整个长度，如图5所示。然而，在另一个优选实施例中，滤筒24可仅仅延伸保护外壳12的部分长度，这样，滤筒24从进气口端结构14延伸穿过保护外壳12，但是，其在尚未到达出气口端结构16时停止，如图1、2、6和8所示。
在滤筒24没有在保护外壳12的整个长度延伸到出气口端结构16的地方，如图1、2、6和8所示，可将止动板30固定到滤筒24的端部(该端部与保护外壳12的进气口端部14相对)。止动板30防止废气在没有流经硅藻土球粒40的情况下经滤筒24的端部逸出。止动板30优选由重型的耐热材料制成，如不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、聚合物玻璃纤维或其任意组合。
止动板30完全是实心的或者可在与滤筒24的外管28和内管26之间的硅藻土球粒40邻接的外周边附近具有多个开口31。这些开口31可以是排气孔或者网孔，如滤筒24的内管26和外管28内的开口31，如上文所述。完全实心的止动板30防止废气通过滤筒24的端部逸出，由此迫使废气分别经过并离开滤筒24的内管26、硅藻土球粒40和外管28。如上所述，带有开口31的止动板30可容许废气在经过硅藻土球粒40之后经过外管28和/或止动板30内的开口并离开。
在本发明的另一个实施例中，滤筒24也可包括附加的网管60，该网管60可操作地置于外侧并包围外管28，如图6所示。这种附加的网管60提供了过滤从发动机排放的废气的附加装置。网管60也放慢并控制离开外管28的处理废气。具体地说，网管60放慢并控制离开的废气，这样，如果网管60不在外管40周围，所述离开的废气在硅藻土球粒40内停留较长的时间。这就容许从废气另外吸收气味、烟气、液体和不想要的气体，因此，离开的气体就基本上不含这些可污染环境的气味、烟气、液体和不想要的气体。网管60优选由与上述实施例中所述的相同的网状材料制成，在上述实施例中，管26、28可由网状材料制成。
附加的网管60也可具有网状端盖62，该网状端盖62有助于且起着网管60的功能。网状端盖62优选与止动板30大致成平面排列或者邻接止动板30设置。然而，可以采用任何适当的排列。
在优选实施例中，附加的网管60与内管26和外管28(其也是网状材料)结合使用，如上所述。然而，附加的网管60可与排气孔形的内管26和外管28一起使用，如上所述或者任何其他适当的实施例所述。
如上文所述的，滤筒24可操作地置于保护外壳12的内部，这样，气体通道32形成在保护外壳12的内表面和滤筒24的外管28的外表面之间。
保护外壳12的内表面可为合金层20。然而，合金层20可以是可操作地位于保护外壳12内的一分离层。合金层20可以是金属或铝合金材料或者任何其他适当的材料。合金层20的厚度优选设在16gauge到18gauge的范围内。在合金层20是分离层的地方，气流通道22可优选形成在保护外壳12的内表面和合金层20之间，如图2所示。这些气体通道22提供了用于使处理的废气离开过滤系统10的附加装置。
过滤系统10的保护外壳12的内表面也可具有保护涂层。保护涂层可以是经受住与内燃机废气排放相关的高温的喷射层或衬垫。优选的衬垫是3M，明尼苏达州的St.Paul(美国专利号US3916057)所制造的InteramBrand Mat Mount。InteramBrand Mat Mount将陶瓷纤维的高温能力与蛭石的高热膨胀特性组合在一起。衬垫可耐高温、密封废气旁路、降低过滤系统的表面温度(即外部温度)以及抗热冲击和热振动。
在设有合金层20的实施例中，气体通道32形成在合金层20和外管28的外表面之间。然而，在设有附加网管60的实施例中，气体通道32形成在合金层20或保护外壳12与附加的网管60的外表面之间。
如上所述的，滤筒24可利用任何适当的方式固定到保护外壳12的进气口端结构14上，所述适当的方式如设有螺纹的凸缘、焊接或粘结方式，但并不限于此。
在过滤系统10内，至少一个间隔部件，即托架18、保持板18′或者轨道18″可优选与保护外壳12的内表面及滤筒24、24′的外表面共同延伸。间隔部件，即托架18、保持板18′或轨道18″优选将滤筒24、24′保持在本发明的过滤系统10的保护外壳12内部的适当位置处。至少一个间隔部件优选是托架18、保持板18′或轨道18″，但是其可以是任何适当的间隔部件。至少一个间隔部件可由不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、镀锌金属或合金、聚合物玻璃纤维或者其任意组合形成。然而，任何适当的材料可用于形成至少一个间隔部件，即托架18、保持板18′或轨道18″。
保护外壳12、进气口端结构14和出气口端结构16可以是任何适当的结构并可由任何适当的材料形成。然而，在本发明的优选实施例中，保护外壳12、进气口端结构14和出气口端结构16优选由不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、聚合物玻璃纤维材料或其任意组合形成。聚合物玻璃纤维材料优选形成保护外壳12和/或过滤系统10的端部结构14、16，这是由于该材料是轻质、坚固且耐热的。具体地说，聚合物玻璃纤维材料可经受住高达1300(705℃)的高温，同样地，其可经受住通常的热废气的温度，该热废气的温度通常在150-200(65℃-94℃)之间。
进气口端结构14可以是任何适当的结构。进气口端结构14的一个实施例在图2、6和8中示出。在这个实施例中，进气口端结构14优选具有阳配合端64，该阳配合端64可带有螺纹或没有螺纹。阳配合端64适于配合到废气排放管的端部。阳配合端64可利用任何适当的方式固定到内燃机的废气排放管72上，所述适当的方式包括螺纹接收、粘结或者焊接方式，但并不限于此。例如，图8示出相互结合使用的各种固定方式。具体地说，进气口端结构14具有螺纹连接13，该螺纹连接13经由胶粘连接部15然后被固定到可选择的管90上，然后利用适当的固定方式固定到排气管72上。
这种型式的进气口端结构14容许废气经进气口端结构14从发动机流到过滤系统10内，并进入芯部空气通道34。环形封闭部66防止废气在进入芯部气体通道34之前直接进入过滤系统10的任何其他部分。附加地，环形封闭部66靠近过滤系统10的进气端的大气环境，该进气端包括进气通道32的端部。进入进气口端结构14的废气沿着这样的路径流动其穿过内管26从芯部气体通道34向外流动、穿过硅藻土球粒40并然后流经滤筒24的外管28，如图2和6中的箭头所示。硅藻土球粒40吸收废气中的不想要的气体和烟气，这样，在废气离开外管28进入保护外壳12内部的气体通道32时，废气就不含这些气体和烟气。气体然后经出气口端结构16流入环境中。
在设有附加的网管60的实施例中，离开外管28的废气也必须在进入气体通道32之前流经网管60。具体地说，废气沿着这样一个路径流动，即从发动机向外流经内管26进入芯部气体通道34、流经硅藻土球粒40、流经外管28并然后流经网管60进入气体通道32，如图6中的箭头所示。
在图5所示的实施例中，进气口端结构14可以为盖，所述盖具有带螺纹的凸缘70，所述带螺纹的凸缘70与形成在保护外壳12的端部内的螺纹配合。进气口端结构14的这个实施例优选包括通过传统的直径降低的颈部74以及通常的周向狭槽76和共同作用的紧固带78，将过滤系统10连接到内燃机的排气管72′(如图中的虚线所示)上的装置。进气口端结构14的这个实施例也可包括环形的闭合隔膜80，该闭合隔膜80靠近过滤装置10的进气端的大气环境，并将气体通道32的端部关闭。这个隔膜80内的开口与减小的颈部74重合，从而容许发动机废气进入，以进行处理。
由进气口端结构14所承载的间隔部件82用作与进气口端结构14间隔设置的滤筒24的止块，由此形成了分布气体的压力通风系统83，如图5所示，该压力通风系统83将进入的废气分布在滤筒24的端部上，并使其进入气体通道32的进气端，所述气体通道32可从图中看出是通向压力通风系统83的。废气然后沿着这样一个路径流动，即从气体通道32向内穿过外管28、流经硅藻土球粒40并然后流经滤筒24的内管26进入芯部气体通道34，如图5中的箭头所示。硅藻土球粒40从废气中吸收不想要的气体、烟气等，因此，在气体离开内管26进入滤筒24的芯部气体通道34时，该废气就不含这些不想要的气体、烟气等。气体然后经由出气口端结构16流入环境中。
在图5所示的进气口端结构14的实施例中，盘84可选择地操作性地设置，这样，该盘84起到防止进入的废气在没有流经硅藻土球粒40的情况下，径直地穿过过滤系统10的滤筒24的芯部气体通道34。
出气口端结构16可以是任何适当的结构。在图2、6和8中示出出气口端结构16的优选实施例。这个出气口端结构16可以是保护外壳12的出口端的一个开口。这个出气口端结构16也是在保护外壳12的出口端开口的细长的向外突出的颈部或者通道结构。如图2、6和8所示，这种型式的出气口端结构16容许过滤的废气从气体通道32流入环境中。这种型式的出气口端结构16优选与没有延伸保护外壳12的整个长度的滤筒24一起使用，以及与设有止动板30的滤筒24一起使用，如上所述。
如图5所示，出气口端结构16的另一个优选实施例也可以是帽，所述帽带有螺纹凸缘46，且该螺纹凸缘46与保护外壳12的出口端内的螺纹共同作用。环形隔膜48将保护外壳12的这一端相对于大气环境封闭，其中，所述保护外壳12的这一端设有用于将已经过处理的废气排出的开口50。在这个优选实施例中，开口50可优选包括丝网52，以用于防止粉末状材料从过滤系统10的滤筒24的损失。螺纹颈部54可从出气口端结构16向内延伸，并可具有固定到隔膜48上的凸缘。滤筒24的这种出气口端结构16也可由承载向内突出的颈部58的隔膜56封闭，其中，所述颈部58内形成阴螺纹，以与颈部54上的那些螺纹配合。
如图5所示，这种型式的出气口端结构16容许过滤的废气从芯部气体通道34流入大气环境中。这种型式的出气口端结构16优选与滤筒24一起使用，所述滤筒24延伸保护外壳12的整个长度。附加地，将可以看出，在滤筒24的过滤作用的效率因碳的阻塞和/或损害而降低时，通过将这个出气口端结构16旋开，就可拿开用过的滤筒24，并将新的滤筒24插入过滤系统10中。
如图5所示，盘84和过滤设备的外表面之间的进气口端结构14可由玻璃纤维纸制的多孔环形板封闭，其中，该多孔环形板容许气体自由流入滤筒24的端部，但是阻止粉末状吸收性材料逸出。如果需要，穿孔的箔片层(未示出)可形成滤筒24的外圆柱形表面，其可采取这种性质的表层，以在装运和处理过程中以及在插入过滤系统10之前保护滤筒24。
如图9-12所示，在另一个优选实施例中，本发明的滤筒24′为细长形状，其优选大体为矩形，且滤筒24′的第一多孔纵向壁是第一矩形壁26′，滤筒24′的第二多孔纵向壁是第二矩形壁28′。这些壁26′、28′大致相互对齐地间隔设置(优选相互平行)并构成了滤筒24′的纵向侧壁。矩形侧壁26′和28′包括适当大小的开口31，以容许足够的气流流过。开口31优选是排气孔或网孔，该排气孔或网孔容许更大量的气流经过壁26′、28′，从而在废气流经过滤筒24′的移动过程中进行处理。
这个实施例的滤筒24′的其他壁，即顶壁100、底壁102和两个端壁104、106可以是多孔的或者无孔的。硅藻土材料40大致装在滤筒24′的壁26′、28′、100、102、104、106之间。
这个实施例的壁26′、28′、100、102、104、106可由任何适当的材料如不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、金属合金、镀锌金属合金、聚合物玻璃纤维材料或者其任意组合形成，但并不限于此。
在图9和10所示的优选实施例中，滤筒24′的第一矩形侧壁26′和第二矩形侧壁28′内的开口31是适当大小的排气孔，以用于所需的穿透性和废气流量。排气孔的大小优选在大约八分之一英寸(1/8英寸)(0.32cm)到大约八分之三英寸(3/8英寸)(0.95cm)，最优选在四分之一英寸(1/4英寸)(0.64cm)到大约十六分之五英寸(5/16英寸)(0.79cm)。第一矩形侧壁26′和第二矩形侧壁28′可由网状材料形成，这样，其内的开口31为网孔。网孔具有足够大的尺寸，以提供所需的穿透性和排气流量。网孔的大小优选在大约八分之一英寸(1/8英寸)(0.32cm)到大约八分之三英寸(3/8英寸)(0.95cm)，更优选在四分之一英寸(1/4英寸)(0.64cm)到大约十六分之五英寸(5/16英寸)(0.79cm)。用于形成滤筒的矩形侧壁26′、28′的网孔的材料优选是不锈钢材料，其厚度在从大约12gauge到大约20gauge的范围内。然而，可以采用任何适当厚度的任何适当的材料。
气体和气味吸收性材料40是硅藻土材料，其装在这个实施例的滤筒的第一矩形侧壁26′和第二矩形侧壁28′之间，如上所述。
这个实施例的滤筒24′可通过至少一个间隔部件如轨道18″固定在保护外壳12内部。所述至少一个轨道18″优选是L形的轨道，其中，轨道18″的第一部分固定到滤筒24′上，轨道18″的第二部分固定到保护外壳12的内表面上。优选地，第一轨道18″的第一部分固定到第一矩形侧壁26′的顶部边缘上，第二轨道18″的第一部分固定到第一矩形侧壁26′的底部边缘上，第三轨道18″的第一部分固定到第二矩形侧壁28′的顶部边缘上，以及第四轨道18″的第一部分固定到第二矩形侧壁28′的底部边缘上。各个第一、第二、第三和第四轨道18″的第二部分固定到保护外壳12的内表面上，如图11和12所示。然而，可以使用任何适当的间隔部件将滤筒24′固定在保护外壳12内部。
如图9所示，这个实施例的滤筒24′可固定在保护外壳12内部，这样，滤筒24′可在大致中心区域沿着保护外壳12的整个长度设置。该滤筒装置优选与保护外壳12一起使用，其中，该保护外壳12在其相对端和相对侧设有进气口端结构14和出气口端结构16。
因而，废气通过进气口端结构14从发动机流入过滤系统10并流入空气通道108。废气从空气通道108流过第一矩形侧壁26′、流过硅藻土球粒40并然后流过滤筒24′的第二矩形侧壁28′，如图9中的箭头所示。硅藻土球粒40吸收废气中的不想要的气体和烟气，这样，在废气离开第二矩形侧壁28′流入保护外壳12内部的空气通道110时，其不含或基本不含这些气体和烟气。所述气体然后通过出气口端结构16流入大气环境中。
尽管以上叙述了优选实施例，但是，任何适当的保护外壳12、进气口端结构14和出气口端结构16可与本发明的滤筒24、24′一起使用。
滤筒24、24′的新颖形式在于，吸收性硅藻土球粒40以这样的方式设置在滤筒24、24′的第一和第二多孔纵向壁(如管26和28以及矩形侧壁26′和28′)之间，即滤筒24、24′是可透气的，其中，气体可从进气端纵向通过或者从压力通风系统83(如果实施例中使用的话)通过、从同心管径向通过、或者通过矩形壁，所述滤筒24、24′与本发明的过滤系统共同作用。
图7示出本发明的过滤系统10的示范性设置在传统的内燃机(未示出)的排气管下游。任何适当的固定方式如螺纹连接、粘结或者焊接等方式可以用于将过滤系统10固定到排气管上，但并不限于这些方式。
滤筒24、24′可独立于过滤系统所包含的装置如消声器来制造和销售，其中，该消声器用于接收滤筒24、24′。在滤筒24、24′的使用寿命耗尽时，滤筒24、24′可去除并回收以再次使用，或者所述滤筒24、24′是一次性的，可用新的滤筒24、24′更换。
此处所披露的示范性实施例不是用来穷举或者不必要地限制本发明的范围。选择并叙述示范性实施例，以便解释本发明的原理，这样，本领域技术人员就可实现本发明。本领域技术人员可明显看出，可在前文所述的说明书的范围内进行各种改进。本领域技术人员能力范围内的这种改进形成了本发明的一部分并包括在附属的权利要求书内。
权利要求
1.一种滤筒，包括第一纵向壁，其具有多个可透气的开口；以及第二纵向壁，其具有多个可透气的开口，其特征在于，所述第一纵向壁可操作地与所述第二纵向壁大体相互对齐地间隔设置；以及硅藻土材料可操作地存在于所述第一纵向壁和所述第二纵向壁之间。
2.一种排气过滤系统，包括保护外壳；滤筒，其可操作地固定在所述保护外壳内部，这样，所述保护外壳容纳所述滤筒；以及硅藻土材料，其可操作地存在于所述滤筒内。
3.如权利要求2所述的排气过滤系统，其特征在于，所述滤筒包括第一纵向壁，其具有多个可透气的开口；以及第二纵向壁，其具有多个可透气的开口，其特征在于，所述第一纵向壁可操作地与所述第二纵向壁相互对齐地间隔设置；以及硅藻土材料可操作地存在于所述第一纵向壁和所述第二纵向壁之间。
4.如权利要求1所述的滤筒，其特征在于，所述硅藻土材料是球形的。
5.如权利要求2所述的排气过滤系统，其特征在于，所述硅藻土材料是球形的。
6.如权利要求3所述的滤筒，其特征在于，所述硅藻土材料是球形的。
7.如权利要求1所述的滤筒，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁的每一个中的所述多个透气开口是排气孔。
8.如权利要求3所述的排气过滤系统，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁的每一个中的所述多个透气开口是排气孔。
9.如权利要求1所述的滤筒，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁的每一个中的所述多个透气开口是网孔。
10.如权利要求3所述的排气过滤系统，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁的每一个中的所述多个透气开口是网孔。
11.如权利要求6所述的滤筒，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁的每一个中的所述多个透气开口是排气孔。
12.如权利要求6所述的滤筒，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁的每一个中的所述多个透气开口是网孔。
13.如权利要求4所述的滤筒，其特征在于，所述球的大小在从大约1/4英寸(0.64cm)到大约5/8英寸(1.59cm)的范围内。
14.如权利要求5所述的排气过滤系统，其特征在于，所述球的大小在从大约1/4英寸(0.64cm)到大约5/8英寸(1.59cm)的范围内。
15.如权利要求6所述的滤筒，其特征在于，所述球的大小在从大约1/4英寸(0.64cm)到大约5/8英寸(1.59cm)的范围内。
16.如权利要求1所述的滤筒，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁的每一个中的所述多个透气开口的大小在从大约1/8英寸(0.32cm)到大约3/8英寸(0.95cm)的范围内。
17.如权利要求3所述的排气过滤系统，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁的每一个中的所述多个透气开口的大小在从大约1/8英寸(0.32cm)到大约3/8英寸(0.95cm)的范围内。
18.如权利要求7所述的滤筒，其特征在于，所述排气孔的大小在从大约1/8英寸(0.32cm)到大约3/8英寸(0.95cm)的范围内。
19.如权利要求8所述的排气过滤系统，其特征在于，所述排气孔的大小在从大约1/8英寸(0.32cm)到大约3/8英寸(0.95cm)的范围内。
20.如权利要求11所述的滤筒，其特征在于，所述排气孔的大小在从大约1/8英寸(0.32cm)到大约3/8英寸(0.95cm)的范围内。
21.如权利要求9所述的滤筒，其特征在于，所述网孔的大小在从大约1/8英寸(0.32cm)到大约3/8英寸(0.95cm)的范围内。
22.如权利要求10所述的排气过滤系统，其特征在于，所述网孔的大小在从大约1/8英寸(0.32cm)到大约3/8英寸(0.95cm)的范围内。
23.如权利要求12所述的滤筒，其特征在于，所述网孔的大小在从大约1/8英寸(0.32cm)到大约3/8英寸(0.95cm)的范围内。
24.如权利要求1所述的滤筒，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁由不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、金属合金、镀锌金属合金、聚合物玻璃纤维或者其组合形成。
25.如权利要求3所述的排气过滤系统，其特征在于，所述第一纵向壁和所述第二纵向壁由不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、金属合金、镀锌金属合金、聚合物玻璃纤维或者其组合形成。
26.如权利要求1所述的滤筒，还包括所述第一纵向壁与所述第二纵向壁的组合的第二端，以及一止块，该止块可操作地固定到所述第二端上。
27.如权利要求3所述的排气过滤系统，还包括所述第一纵向壁与所述第二纵向壁的组合的第二端，以及一止块，该止块可操作地固定到所述第二端上。
28.如权利要求1所述的滤筒，还包括网管，其可操作地置于所述第一纵向壁和所述第二纵向壁外部并包围所述壁，所述网管具有多个网孔。
29.如权利要求3所述的排气过滤系统，还包括网管，其可操作地置于所述第一纵向壁和所述第二纵向壁外部并包围所述壁，所述网管具有多个网孔。
30.如权利要求28所述的滤筒，其特征在于，所述网管由不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、金属合金、镀锌金属合金、聚合物玻璃纤维或者其组合形成，且所述网管的厚度在从大约12gauge到大约16gauge的范围内。
31.如权利要求29所述的滤筒，其特征在于，所述网管由不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、金属合金、镀锌金属合金、聚合物玻璃纤维或者其组合形成，且所述网管的厚度在从大约12gauge到大约16gauge的范围内。
32.如权利要求2或3所述的排气过滤系统，其特征在于，所述保护外壳是细长的，且具有进气口端结构和出气口端结构，所述滤筒可操作地连接到所述进气口端结构上。
33.如权利要求32所述的排气过滤系统，其特征在于，所述保护外壳由不锈钢、铝涂层钢、铅涂层钢、铝、聚合物玻璃纤维或者其组合形成。
34.如权利要求32所述的排气过滤系统，其特征在于，所述进气口端结构可操作地连接到排气管上，该排气管又连接到内燃机上。
35.如权利要求3所述的排气过滤系统，其特征在于，所述保护外壳是细长的，并具有进气口端结构和出气口端结构，其中，所述滤筒可操作地连接到所述进气口端结构上或者其附近，所述进气口端结构可操作地连接到排气管上，该排气管又连接到内燃机上，所述内燃机中的废气流通过所述进气口端结构和所述第一纵向壁内的所述开口、通过所述硅藻土材料及所述第二纵向壁内的所述开口进入，最后经所述出气口端结构离开。
36.如权利要求1所述的滤筒，其特征在于，所述滤筒的形状大致为矩形。
37.如权利要求3所述的排气过滤系统，其特征在于，所述滤筒的形状大致为矩形。
38.如权利要求1所述的滤筒，其特征在于，所述滤筒的形状大致为管形。
39.如权利要求3所述的排气过滤系统，其特征在于，所述滤筒的形状大致为管形。
全文摘要
本发明披露了一种排气滤筒，其适用于消声器内，以便形成过滤系统。滤筒优选包括第一多孔纵向壁和第二多孔纵向壁，这两个多孔纵向壁都具有开口，以容许充足的气流通过滤筒。吸收性材料优选为球形的，装在滤筒的第一多孔纵向壁和第二多孔纵向壁之间。滤筒优选是一次性的。保护外壳可与滤筒一起使用，以形成排气过滤系统。保护外壳优选具有两个端盖结构。进气口端结构优选与一个端盖结构相连，出气口端结构优选与保护外壳的另一个端盖结构相连。
文档编号B01D53/04GK1867389SQ200480030027
公开日2006年11月22日 申请日期2004年11月16日 优先权日2003年11月20日
发明者老罗伯特·R·休厄尔 申请人:空中协会公司