过滤器和旋风过滤系统的制作方法

本发明涉及过滤器和带有此种过滤器的旋风过滤系统，用于从气态流体（比如例如尤其机动车辆的舱室的内部通风或燃烧发动机的进气空气）移除颗粒物质。过滤器包含：具有过滤介质的过滤元件，所述过滤介质绕着过滤元件的纵向轴线以环形的方式布置；和预分离器套筒，其座置在过滤元件上，并且具有用于气态流体的若干个穿孔或流动开口。预分离器套筒具有从预分离器套筒径向向外延伸的用于气态流体的至少一个导叶。

背景技术：

从us2015/0068169a1已知包含过滤器壳体和前述过滤器的旋风过滤系统。过滤器的预分离器套筒设置有绕着预分离器套筒以严格环形方式布置的多个导叶。所述导叶被设计成将气态流体引导成绕着过滤器的螺旋或旋风似的运动，用于在进入过滤介质之前将气态流体中容纳的颗粒预分离。气态流体优选径向或切向被引入到过滤器，并撞击布置在预分离器外周上的导叶，由此，气流优选地经历偏转和加速，这导致比如尘土和灰尘颗粒的粗糙污染物以及水滴从气态流体分离。污染物尤其被切向向外甩出，并且可以可选地经由排放开口从壳体排放。在通过预分离器之后，气流被供给到座置在圆柱形预分离器内的过滤元件。

技术实现要素：

本发明的目标是提供过滤器以及表现出进一步提高的预分离能力的旋风过滤系统。本发明的有关过滤器的目标由根据权利要求1所述的过滤器解决。根据本发明的过滤系统包含如在权利要求12中给出的特征。

根据本发明，用于从气态流体移除颗粒物质的过滤器包含带有过滤介质的过滤元件，所述过滤介质绕着其纵向轴线以环形方式布置。过滤器具有预分离器套筒，该预分离器套筒座置在过滤元件上，并且具有若干个流动开口或穿孔，其中，在预分离器套筒的外侧表面上布置有至少一个导叶，所述导叶从预分离器套筒径向向外延伸并且以螺旋的方式绕着预分离器套筒盘绕。由于所述螺旋导叶，待过滤的气态流体可被更加有效地引导成在过滤器纵向方向绕着并沿着过滤器的旋转或螺旋的流动或流，使得在进入过滤器之前从气态流体更加有效地分离气态流体中容纳的颗粒物质或水滴。这导致过滤器寿命的相当大的改善。另外，根据本发明的过滤器不要求增大的安装空间，并且能够易于在现有的旋风过滤系统的过滤器壳体中使用。预分离器套筒可在径向方向接触过滤元件的过滤介质，或者可在径向方向与过滤介质间隔开。预分离器套筒优选地具有对应于或基本上对应于过滤元件的长度的轴向长度，尤其是较短的长度。优选地，螺旋导叶没有表现出比如间隙、孔、凹陷、凹部等的中断部。

根据本发明的优选实施例，预分离器套筒具有未穿孔的第一端部部分。因此，所述未穿孔的端部部分没有定位在套筒的壁中的流动开口，并且在使用期间可充当用于供给到过滤器的气态流体的接收带或挡板，以防止流体在旋风预分离气态流体中的污染物之前直接进入过滤器中。由此，可更加有效地强制气态流体流在螺旋方向绕着过滤器，以在套筒的螺旋叶的引导下形成旋风流。

在过滤器的操作期间，对于在气态流体过滤之前有效地预分离粗糙污染物，尤其在预分离器套筒的上述未穿孔的端部部分区域中，需要防止气态流体在周向方向绕着过滤器的循环流，换句话说，需要防止气态流体的持续的环流。因此，预分离器套筒的未穿孔的端部部分可具有流动锁定装置，该流动锁定装置用于防止气态流体在绕着过滤器的紧密环绕（tightcircle）中的此种不期望的回归（recurrent）行进。根据本发明的优选实施例，流动锁定装置由导叶在套筒的未穿孔的端部部分中的分支形成。分支优选具有弧形形式并且基本上在轴向方向伸展，以阻挡流体的不期望的环绕流。

根据本发明的优选实施例，螺旋导叶在预分离器套筒的总长度的主要部分上延伸。因此，过滤器的总体长度可被有效地用于从气态流体旋风预分离污染物。

中空的预分离套筒可由金属或片状金属制成；可选地，也可考虑塑料材料，尤其热塑性材料，比如注射模制过程中使用的pe。这允许以最小的壁厚度合算地制造预分离套筒，以确保过滤器与过滤器壳体之间在径向方向的最大的预分离间隙。螺旋叶有利地直接模制在预分离套筒上。

根据本发明，预分离套筒可具有增强环。这允许预分离套筒的非常小的壁厚度。除了与此相关的成本益处之外，即使是在有挑战性的工作环境下，增强环改善了过滤元件的稳定性。增强环有利地直接模制在预分离套筒上，使得不需要额外的制造步骤。而且，所述增强环允许使用过滤器在过滤器壳体内的用于过滤元件的可用安装或装配空间。

根据本发明的优选实施例，螺旋导叶在纵向方向延伸到或基本上延伸到预分离器套筒的增强环。增强环可在与预分离套筒的未穿孔的端部部分在轴向方向相对定位的端部部分处在径向方向延伸离开预分离器套筒。

根据本发明的另外的实施例，螺旋叶具有连接到预分离器套筒并在径向方向延伸离开预分离器套筒的基部部段；和结合到基部部段的成角度的端部部段。该实施例允许进一步加速气态流体的流动，并因此允许改善预分离器套筒的分离能力。

根据本发明的另外的优选实施例，预分离器套筒的流动开口或穿孔可在径向方向被螺旋叶覆盖，使得能够强制待过滤的进入的流体气流在进入过滤器之前在轴向方向实现整圈。由此，甚至能够进一步地增加过滤器的预分离效率。导叶的前述端部部分优选布置成平行于或基本上平行于预分离器套筒的外表面。

螺旋叶优选具有预分离器套筒的外直径的至少10%的径向延伸部。这减少了气态流体的不期望的径直轴向溢流过导叶。

根据本发明的旋风过滤系统用于从气态流体移除污染物，尤其颗粒物质。旋风过滤系统包含具有流体入口端口和流体出口端口的过滤器壳体；和定位在过滤器壳体内侧的如以上描述的过滤器。

根据过滤系统的优选实施例，流体入口端口布置在过滤器壳体的侧壁上，以允许到过滤器的气态流体的径向或切向流。在过滤器的预分离套筒具有前述的未穿孔的端部部分特征的情况下，过滤器有利地定位在过滤器壳体内侧，使得预分离套筒的所述端部部分靠着过滤器壳体的入口端口定位。因此，在该情况下，入口端口通向预分离套筒的未穿孔的端部部分。

过滤器壳体的出口端口优选布置在壳体的端部面上，其优选邻近过滤器壳体的流体入口端口。因此能够最大化气态流体在过滤器壳体内的流动长度。

根据旋风过滤系统的另外的实施例，过滤器壳体形成尘土室，用于通过预分离器套筒从气态流体分离的颗粒物质，其布置在轴向方向在壳体的流体出口的相对端部处，并且其优选地在壳体的径向方向延伸。因此能够存储从气态流体分离的污染物，以防止污染物不期望地再次进入气态流体流中。

附图说明

当结合附图考虑时，随着本发明变得更好理解，将更加充分地领会本发明的各种其它的特征和伴随的优点，其中贯穿若干视图相似的附图标记标示相同或相似的部分，并且其中：

图1是根据本发明被构造的带有过滤器的旋风过滤系统的截面视图；

图2是图1的过滤系统的过滤器的透视图；

图3是图2的过滤器的不同的透视图；

图4是图2的过滤器的预分离器套筒的前视图；

图5是用于图1的过滤器的预分离器套筒的替代实施例的透视图；

图6是过滤器的另外的实施例的透视图；以及

图7是带有图6的过滤器的过滤系统的另外的实施例的截面视图。

具体实施方式

图1示出了用于清洁气态流体12（即供给到燃烧发动机（未示出）的气缸的燃烧空气）的旋风过滤系统10。过滤系统10具有被实施成旋风器的中空且圆柱形的过滤器壳体14。过滤器壳体14具有纵向轴线16；横向入口端口18，未清洁的气态流体12穿过所述横向入口端口18径向地或切向地流入到壳体14中；和在壳体14的一个端部22处居中定位的轴向流体出口端口20。过滤器壳体14优选在其另一端部24处形成尘土室26，用于从气态流体12分离的颗粒物质或水滴，所述尘土室26尤其能够在过滤器壳体14的径向方向延伸。

在过滤器壳体14内侧布置有过滤器28。过滤器28包含中空圆柱形的过滤元件30，其带有绕着过滤元件30的纵向轴线34以环形方式布置的过滤介质32。过滤介质32可以是星形褶皱的（starpleated），以便最大化其有效表面面积。而且，过滤介质32可布置在两个端部板36之间。在那里可设置用于过滤介质32的径向支撑的网格状支撑管38。待过滤的气态流体12从外侧到内侧径向流动通过过滤介质32。

过滤元件30座置在中空圆柱形的预分离器套筒40内，所述预分离器套筒40在其外侧表面42上具有用于气态流体12的至少一个导叶44，该导叶44在径向向外的方向从预分离器套筒40延伸。

预分离器套筒40从其第一端部部分46延伸到其第二端部部分48。第一端部部分46充当用于气态流体的挡板。第一端部部分46未穿孔。未穿孔的第一端部部分46正好靠着过滤器壳体14的流体入口端口18定位，使得气态流体12的入流正好抵靠所述未穿孔的端部部分46供给。在轴向方向毗邻未穿孔的端部部分46，预分离器示出带有多个穿孔52的纵向中间部分或区段50。穿孔52允许气态流体12径向进入过滤器28中。

预分离器套筒40具有比过滤器壳体14的内直径56更小的外直径54，使得在壳体14的壁与预分离器套筒40之间形成环形空间58，入流的未清洁的气态流体12可分散在该环形空间58中。预分离器套筒40优选由塑料（尤其是注射模制的热塑性塑料）或金属制成。预分离器套筒40可具有至少一个加强环或增强环60，其优选定位在与所述未穿孔的端部部分46相对定位的第二端部部分48处。至少一个增强环60在径向方向延伸离开预分离器套筒40，并允许所述套筒的最小材料厚度。

进入环形空间58的气体经历由导叶44支持的旋转，并经历在径向方向朝着过滤元件的内侧62的偏转，由此一起携带在气态流体中的例如尘土颗粒的粗糙污染物或水滴被切向向外甩出，并因此从气态流体12流分离。

随着气态流体12继续流动，其经由设置在预分离器套筒40中的穿孔52进入过滤器28。在通过过滤元件的过滤介质32之后，如此已过滤的气态流体12于是经由流体地连接到过滤器壳体14的轴向出口端口20的过滤器的轴向出口64从过滤元件30的内部空间62被轴向排放。需要注意的是，在过滤元件32的原始侧上在预分离器套筒40与过滤元件30的过滤介质32之间可设置有另外的内部环形空间。换句话说，预分离器套筒不一定需要在径向方向直接接触过滤介质。

图2和图3示出了来自根据图1的示例性实施例的过滤器28的不同的透视表示图。预分离器套筒40的导叶44以螺旋的方式绕着预分离器套筒40及其纵向轴线34盘绕。螺旋导叶优选没有中断部，尤其没有间隙或凹部。螺旋导叶可从预分离器套筒40的挡板或未穿孔的第一端部部分46在预分离器套筒40的总长度66的主要部分上延伸。

另外，在图1至图3所示的现有实施例中，螺旋导叶44在预分离器套筒上形成了多于一个的整圈或盘绕。不用说，导叶44可甚至在预分离器套筒上形成两个整圈或盘绕，具体取决于套筒的总长度和在过滤器使用期间气态流体的期望的最大流量。螺旋导叶44在纵向方向延伸到或基本上延伸到预分离器套筒40的在径向方向延伸离开预分离器套筒40的增强环60。

如从在图4中示出的预分离器套筒40的单独绘图最佳可见的，螺旋导叶44具有预分离器套筒40的外直径54的至少10%的径向延伸部。

图5示出了用于图1至3中所示的过滤器28的预分离器套筒40的修改实施例，其设置有额外的流动锁定装置68，用于防止气态流体在预分离器套筒40的未穿孔的第一端部部分46的周向方向的循环流。流动锁定装置68可优选地由螺旋导叶44的（尤其是弧形的）分支形成。

图6示出了带有螺旋导叶28的过滤器28的修改实施例，所述螺旋导叶28具有在径向方向延伸离开预分离器套筒40的基部部段44a和直接结合到基部部段44a的成角度的端部部段44b。成角度的端部部段44b在轴向方向延伸并且相对于预分离器套筒40的外侧表面42以平行或基本上平行的方式对准。

图7示出了具有壳体14和布置在其中的图6的过滤器28的另外的旋风过滤系统10的截面视图。预分离器套筒40的流动开口或穿孔52一个在另一个后面地以对应于螺旋导叶44的三维路线的螺旋方式布置。流动开口52在径向方向被螺旋导叶44覆盖。因此，螺旋导叶形成用于预分离器套筒40的穿孔52的外部径向侧盖。值得注意的是，在螺旋导叶44的成角度的端部部段44b与预分离器套筒40的外侧表面42之间中形成有公共的螺旋入口或开口70。在所示的实施例中，气态流体12不仅当从过滤器壳体的入口端口18绕着过滤器28流动的时候旋转，而且在进入螺旋入口开口70并到达预分离器套筒40的穿孔52之前在轴向方向进一步偏转。这允许旋风过滤系统10和过滤器28的各自的预分离效率的进一步改进。