凝聚式过滤器组件的制作方法

专利名称:凝聚式过滤器组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及过滤系统，且更具体地说，涉及一种减少汇聚在其中的液体的凝 聚式过滤器组件(coalescing filter assembly)。 相关领域说明
柴油发动机需要更少的维护，且能更有效地产生能量，且与以汽油为动力的发动 机相比具有更少的二氧化碳排放。结果，在美国，超过一千三百万的柴油发动机为各种各样 的交通工具和装备提供动力，包括重型卡车、公共汽车、火车、大型船只、发电机、挖掘机、吊 车以及农业装备。
但是，与类似的以汽油为动力的发动机的排放相比，在每一交通工具的基础上，柴 油发动机对人类健康更具伤害性。其实，尽管在美国柴油机仅包括路上交通工具的约百分 之五(5% )，但是在2002年，路上柴油机就释放了 340万吨的氮氧化物(N0X)，占全美国N0X 排放的百分之十三(13%)。
因此，环境保护局("EPA")已经制定了要求对路上重型柴油发动机基本上更严格 的排放限制的法规，其中包括了作为受管制的柴油发动机排放的一部分的曲轴箱气体。尽 管多年来各种类型的过滤器在紧凑的空间内被安装到发动机，但是新的EPA排放法规还要 求将曲轴箱通风系统(crankcase ventilation system)、废气再循环("EGR")系统以及 其它部件安装到发动机。
发动机表面空间受到固有的限制。因此，要服从新的EPA排放法规就要求安装在 发动机上的装置克服挑战性的封装和安装的制约。例如，常规凝聚式过滤器组件包括在过 滤器元件的前部的空隙空间，该空隙空间倾向于在过滤之前收集油以及其它液体和固体污 染物。在这些空间中所收集的大量液体可涌进过滤器部分，并在交通工具运行过程中引起 漏油。此外，在该空隙中积聚的液体可能在更换过滤器或另外维修发动机时洒出，使本来简 单的维修过程变得困难而杂乱。由于根据新的EPA法规的可用于处理安装在发动机上的装 置的工作空间不断受限，而加剧了这些问题。
因此，所需要的是一种安装在发动机上的凝聚式过滤器组件，该凝聚式过滤器组 件在基本上保持过滤器性能和效率的同时减少运行和维修过程中的油的泄漏和洒出。有 益地，该安装在发动机上的凝聚式过滤器组件还将方便在新的EPA法规下的安装和封装要 求。在此公开并声明了这样的一种凝聚式过滤器组件。 实用新型概述
本实用新型响应于本领域的现有技术发展水平而研制，且更具体地说，响应于尚 未被当前可用的凝聚式过滤系统所完全解决的本领域的问题和需要而研制。因此，研制本 实用新型，以提供一种凝聚式过滤系统，其能克服许多或全部以上所讨论的本领域内的缺 点。
依据本实用新型某些实施方式的减少汇聚在其中的液体的凝聚式过滤器组件包括具有上游室、下游室的凝聚式过滤器和将上游室连接到下游室的渗漏孔(we印hole)。凝 聚式过滤器适合于过滤从上游室到下游室的方向的气体流，且可包括容纳气体流的通道。 凝聚式过滤介质(coalescingfilter medium)可存在于下游室内，以从其中过滤气体流和 凝聚液体。
直径在一毫米和五毫米之间的渗漏孔可起到使上游室中汇聚的液体能够渗入到 下游室的作用。在一种实施方式中，上游室包含穿孔隔板(perforated partition)，以在气 体流进入上游室时减缓气体流的速度。穿孔隔板包括能够使液体渗过隔板而与渗漏孔相通 的槽。液体可随后通过连接到下游室的排出装置(drain)从下游室排出到，例如，发动机曲 轴箱。
本实用新型还提供了一种减少汇聚在其中的液体的系统。该系统可通过上游室、
下游室、通道、过滤介质和渗漏孔来实现。如在凝聚式过滤器组件中，通道将上游室连接到
下游室，并容纳气体流。过滤介质存在于下游室内，以在气体流过通道时过滤其。
渗漏孔将上游室连接到下游室，以使上游室中汇聚的液体渗入到下游室。在一种
实施方式中，排出装置将下游室连接到发动机曲轴箱，以将下游室中所收集的液体引入到
曲轴箱。在另一种实施方式中，上游室包括穿孔隔板，该穿孔隔板包括能够使液体渗过该隔
板而与渗漏孔相通的槽。
本实用新型还提供了一种减少汇聚在凝聚式过滤器组件中的液体的方法。在一种 实施方式中，该方法包括提供上游室和下游室、经由通道将上游室连接到下游室、以及在下 游室中填入过滤介质，以过滤流过通道的气体。该方法进一步包括在上游室中形成渗漏孔， 以使上游室中汇聚的液体能够从上游室渗入到下游室。
在某些实施方式中，该方法进一步包括将渗漏孔的尺寸定制成直径在约一毫米到 约五毫米的范围内。该方法还可包括将排出装置连接到下游室，以使下游室中所收集的液 体能够从其中排出。在一种实施方式中，该方法包括隔开上游室，以减缓进入上游室的气体 的速度，并在该隔板中形成槽，以使液体能够渗过该隔板而与渗漏孔相通。 在可选择的实施方式中，一种减少汇聚在凝聚式过滤器中的液体的方法包括将气 体流引入到凝聚式过滤器组件的上游室。该方法进一步包括经由将上游室连接到下游室的 通道将气体流从上游室引入到下游室。该方法进一步的步骤包括过滤流过通道的气体流和 使上游室中汇聚的液体能够渗过将上游室连接到下游室的渗漏孔。
本实用新型提供了一种减少汇聚在其中的液体的凝聚式过滤器组件，其包括 凝聚式过滤器，其具有上游室和下游室，所述凝聚式过滤器适合于过滤从所述上 游室到所述下游室的方向的气体流；
凝聚式过滤介质，其存在于所述下游室内，以过滤气体流；以及
渗漏孔，其将所述上游室连接到所述下游室，以使汇聚在所述上游室中的液体能 够绕过所述凝聚式过滤介质，并重力地渗入到所述下游室。
在一实施方式中该凝聚式过滤器组件还包括将所述上游室连接到所述下游室的 通道。
在一实施方式中该凝聚式过滤器组件还包括排出装置，所述排出装置与所述下游 室相通，以从其中排出液体。
在一实施方式中该排出装置将下游室连接到发动机曲轴箱。[0024] 在一实施方式中该渗漏孔的直径范围在约一毫米和约五毫米之间。
在一实施方式中该上游室包括穿孔隔板，以在气体流进入所述上游室时减缓其速度。
在一实施方式中该穿孔隔板包括使液体能够渗过穿孔隔板而与渗漏孔相通的槽。 本实用新型还提供了一种减少汇聚在其中的液体的凝聚式过滤系统，其包括上 游室；下游室；通道，其将所述上游室连接到所述下游室，所述通道容纳从所述上游室流到 所述下游室的气体；过滤介质，其存在于所述下游室内，以过滤流过所述通道的气体；以及 渗漏孔，其将所述上游室连接到所述下游室，以使汇聚在所述上游室中的液体能够绕过所 述过滤介质，并从所述上游室重力地渗入到所述下游室。该系统可还包括将所述下游室连 接到发动机曲轴箱的排出装置。排出装置与所述下游室相通，以从其中排出液体。上游室可 包括穿孔隔板，以在气体进入所述上游室时减缓其速度。穿孔隔板包括能够使液体渗过所 述穿孔隔板而与所述渗漏孔相通的槽。渗漏孔的直径范围可在约一毫米和约五毫米之间。 贯穿本说明书提及的特征、优点或类似的语言并不意味着本实用新型可实现的所 有特征和优点应在或在本实用新型的任何单一的实施方式中。而是，涉及特征和优点的语 言被理解成指结合实施方式所描述的具体的特征、优点或特性包含在本实用新型的至少一 种实施方式中。因此，贯穿本说明书对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不是必须指 相同的实施方式。
而且，本实用新型的所述的特征、优点和特性可以按任何适当的方式组合在一种 或多种实施方式中。相关领域的技术人员将认识到，本实用新型可在没有特定实施方式的 一个或多个具体特征和优点的情况下被实施。在其它情况下，额外特征和优点可以在未展 示在本实用新型的全部实施方式中的某些实施方式中被认识。
从以下说明和所附权利要求
中，本实用新型的这些特征和优点将变得更加充分明 显，或可通过如此后所述的本实用新型的实施而被认识。 附图筒述
为了易于理解本实用新型的优点，将参考附图中所示的特定实施方式给出以上所 简要描述的本实用新型的更具体的说明。要理解，这些附图仅描绘了本实用新型的典型实 施方式，且因此不应被认为是对本实用新型范围的限制，通过使用附图，将以额外的特征和 细节描述和解释本实用新型，其中

图1是依据本实用新型某些实施方式的凝聚式过滤器组件组元的透视图；
图2是凝聚式过滤器组件的内部部件的截面透视图，描绘了通过其中的气体的定
向流动；
图3是依据本实用新型的凝聚式过滤器组件的截面图，显示了易于汇聚液体的区 域；
图4是结合到依据本实用新型的凝聚式过滤器组件中的渗漏孔的一种实施方式 的截面透视图；
图5是依据本实用新型的倒置的罩的透视图，显示了结合在入口室(access chamber)和上游室之间的槽；以及
图6是依据本实用新型某些实施方式的具有结合到其隔板中的槽的凝聚式过滤 器组件的截面透视图。[0039] 实用新型详述
贯穿本说明书提及的"一种实施方式"、"一实施方式"或类似语言指结合实施方式 描述的特定的特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一种实施方式中。因此，贯穿本说 明书的短语"在一种实施方式中"、"在一实施方式中"及类似语言的出现可以但不是必须全 部指相同的实施方式。
而且，所述的本实用新型的特征、结构或特性可在一种或多种实施方式中以任何 适当的方式组合。在以下的说明中，公开了数个具体细节，以提供对本实用新型实施方式的 全面理解。但是，相关领域的技术人员将认识到，本实用新型可在缺少具体细节中的一个或 多个细节的情况下实施，或用其它方法、部件、材料等实施。在其它情况下，未详细显示和描 述已知的结构、材料或操作，以避免模糊本实用新型的各方面。
如在本说明书中所使用的，术语"凝聚(coalesce)"指一个过程，在该过程中，细 小固体或液体颗粒的气体悬浮物在过滤介质中与纤维接触，悬浮的颗粒与其它所收集的颗 粒结合，且所结合的颗粒呈现为在介质的下游表面上的小滴。术语"凝聚式过滤器"或简称 "过滤器"指过滤器或能够从气体流中移除残留的液体悬浮微粒(liquid aerosol)和其它 细小污染物的其它高效分离器(s印arator)。术语"气体流"或"气体"指空气、燃烧废气 (combustion offgas)或吹漏气(blow-by gas)、曲轴箱气或本领域人士已知的悬浮微粒的 其它载气。
现参考图l，依据本实用新型的凝聚式过滤器组件100可包括壳102，壳102适合 于减少布置在其中的凝聚式过滤器的上游侧上汇聚的液体。在一种实施方式中，壳102包 括三部分组件(three-part assembly)，该三部分组件包括罩104、底座106和分隔器108。 分隔器108可基本上分隔罩104和底座106之间的空间，从而形成基本上布置在罩104和 分隔器108之间的上游室110和基本上布置在分隔器108和底座106之间的下游室112。 凝聚式过滤介质(未显示)可存在于下游室112内，以过滤气体流。
气体流可通过与上游室110相通的入口 120引入到壳102。入口 120可结合到壳 102的壁128中。在某些实施方式中，入口 120可与未过滤的悬浮微粒源进一步相通，例如 与发动机曲轴箱(未显示)相通。
在一种实施方式中，上游室110包括紧邻入口 118的入口室114。入口室114可由 罩104和底座106元件各自的相应的壁128a、 128b，以及由结合到罩104和底座106中的相 应的隔板(partition) 116a、116b界定。与分隔器108成整体的密封件134可介于相应的 壁128a、128b和相应的隔板116a、116b之间的连接处(junction)之间。可选择地，入口室 114可由罩104和底座106之间的单一的隔板116、由与上游室110远程相通的单独的室或 由本领域人士已知的任何其它方式界定。
在某些实施方式中，底座隔板116b可以是基本上不透气体流的，而罩隔板116a可 包括将气体流引入到上游室110中的穿孔118。如此，入口室114可起到减缓进入上游室 110的进入气体(incoming gas)的速度的作用。
在一些实施方式中，组合的隔板116还可起到基本上隔开进入气体的作用，以方 便在入口室114内的气体的压力读取。事实上，在一些实施方式中，压力计量器132可结合 到壳102中，以与入口室114相通。从入口室114获得的压力读取可应用于估计，例如发动 机曲轴箱或进入气体的其它附属源内的压力，以及确定入口室114自身内的压力。[0048] 分隔器108可包括一个或多个通道124，以方便气体在上游室IIO和下游室112之 间流动。如早先所提及的，凝聚式过滤介质(未显示)可存在于下游室112内，且在一些实 施方式中可连接到分隔器108。如此，凝聚式过滤介质可过滤以从上游室110到下游室112 的方向流过通道124的气体流。出口 122可结合到壳102中，并与下游室112相通，以使被 过滤的气体能够排出凝聚式过滤器组件100。
分隔器108可通过按压或通过本领域人士已知的任何其它方式保持在罩104和底 座106之间。类似地，罩104可通过本领域人士已知的任何连接装置连接到底座106。在一 种实施方式中，罩104可用螺栓连接到底座106，以及夹在其间的分隔器108。 现参考图2，气体可按从入口 120到出口 122的方向流过本实用新型的凝聚式过 滤器组件IOO。特别地，入口 120可集中来自附属装置或位置的气体，例如来自发动机曲轴 箱(未显示)，以形成气体流200。在凝聚式过滤器组件100包括入口室114的情况下，气 体流200可经由入口室114从入口 120进入上游室110。如以上所讨论的，形成入口室114 的一部分的隔板116可包括使气体流200离开入口室114进入上游室110的穿孔118。在 其它实施方式中，气体流200可从入口 120直接流到上游室110。
结合到分隔器108中的通道124可使气体流200能够进入下游室112。当气体流 200经过通道124时，布置在下游室112内的凝聚式过滤介质126可过滤气体流200的流 动。被过滤的气体流200可随后通过出口 122离开本实用新型的凝聚式过滤器组件100。 传统上，如上略述的，通过凝聚式过滤器组件100的气体的流动导致凝聚式过滤 介质126的上游液体的重力汇聚。现参考图3，凝聚式过滤器组件100特别易受上游液体汇 聚影响的区域包括位于结合到分隔器108中的通道124之下的第一区域300和位于入口室 114的下部部分中的第二区域302。
第一区域300可由于分隔器108的上游侧上的微小液滴冷凝的结果而收集液体。 在一种实施方式中，分隔器108包括为位于下游室112中的凝聚式过滤介质126提供曲轴 箱气体入口的多个细长通道124。进入通道124的气体可大量地载有油和其它重质烃。事 实上，尽管来自发动机的燃料气体通常在其沉降(settle)前就被很好地分散了，但是曲轴 箱气体通常却不是很稀淡的，并可产生高浓度的局部区域。结果，油和其它液体的微小液滴 以及微粒物质可在气体与分隔器108和通道124接触时覆盖分隔器108和通道124。微小 液滴可积聚在由上游室110的下部部分界定的第一区域300中，并可能涌进与其接触的通 道124和/或凝聚式过滤介质126。
第二区域302可以按类似的方式收集液体。例如，在另一实施方式中，进入入口室 114的气体可充满油或其它液体或微粒污染物。油和其它污染物可冷凝到隔板116上和/ 或入口室114的其它壁上，并最终汇聚在第二区域302中。在更换凝聚式过滤介质126或 另外修理凝聚式过滤器组件100时，该汇聚可产生污秽的溅出物。
现参考图4，渗漏孔400可设置在分隔器108中，以使第一区域300中的液体的积 聚能够从上游室IIO渗入到下游室112。如此，渗漏孔400可降低由涌入通道124和凝聚式 过滤介质126的部分的液体导致的低过滤效率。
渗漏孔400可包括在约一毫米和约五毫米之间的直径，其中渗漏孔400的直径可 选择成方便液体渗漏，同时限制由围绕通道124和凝聚式过滤介质126的气体导致的低过 滤效率。在一种实施方式中，渗漏孔400可基本上邻近于密封罩104和底座106之间的分隔器108的底部边缘406的密封件404形成。在其它实施方式中，渗漏孔400可设置成接 近分隔器108的底部边缘406，或设置在本领域人士已知的任何其它位置。
在一种实施方式中，分隔器108的底部边缘406基本上对应于上游室110的底部 边缘，且基本上为弧形，且弧的最低点基本上对应于渗漏孔400的位置。该设计促进了对进 入下游室112的液体积聚的高效处理。事实上，来自气体流的液体积聚可朝渗漏孔400汇 聚，并穿过渗漏孔400渗入到下游室112。在一些实施方式中，排出装置402可连接到下游 室112，以将汇聚在其中的液体排空到发动机曲轴箱或本领域人士已知的其它外部位置。
现参考图5和6，汇聚在第二区域302中的液体可由槽500减少，槽500形成为使 液体能够进入入口室114和上游室110之间。特别地，槽500可形成在将入口室114与上 游室IIO分隔开的隔板116的最下部部分。在一种实施方式中，槽500基本上对应于入口 室114的底部边缘502，由此使积聚在入口室114中的液体到上游室110的排放达最优。
在另一实施方式中，如由图6所最好地描绘的，槽500可将液体从入口室114引入 到上游室110的基本上近邻其底部边缘的位置。如以上所讨论的，上游室110的底部边缘 可基本上对应于分隔器108的底部边缘406。此外，分隔器108和上游室IIO各自的底部边 缘可基本上为弧形，使得槽500可与渗漏孔400相配合，以使液体的有效排出最优。
特别地，入口室114中所积聚的液体可流过槽500，并在上游室110的下部角处离 开，其中上游室110的下部角从渗漏孔400的位置向上布置。上游室110的弧形底部边缘 可随后朝渗漏孔400被动地推动液体，液体可从渗漏孔400进入下游室112。如此，槽500 和渗漏孔400相结合，以高效地和有效地减少汇聚在凝聚式过滤介质126上游的液体。
在一些实施方式中，下游室112可包括能够将所积聚的液体引入到连接至其的排 出装置402的漏斗或其它设计。液体可穿过排出装置402被引导到外部位置或本领域人士 已知的其它位置。
本实用新型可以按其它特定的形式实现，而不偏离其主旨或实质特性。所述的实 施方式在所有方面都应被认为仅是展示性的，而非限制性的。因此，本实用新型的范围由所 附权利要求
表明，而非由前述说明表明。在权利要求
的相等的意义和范围中的所有变化都 包含在其范围内。
权利要求
一种减少汇聚在其中的液体的凝聚式过滤器组件，其包括凝聚式过滤器，其具有上游室和下游室，所述凝聚式过滤器适合于过滤从所述上游室到所述下游室的方向的气体流；凝聚式过滤介质，其存在于所述下游室内，以过滤气体流；以及渗漏孔，其将所述上游室连接到所述下游室，以使汇聚在所述上游室中的液体能够绕过所述凝聚式过滤介质，并重力地渗入到所述下游室。
2. 如权利要求
1所述的凝聚式过滤器组件，其特征在于进一步包括将所述上游室连接 到所述下游室的通道。
3. 如权利要求
1所述的凝聚式过滤器组件，其特征在于进一步包括排出装置，所述排 出装置与所述下游室相通，以从其中排出液体。
4. 如权利要求
3所述的凝聚式过滤器组件，其特征在于所述排出装置将所述下游室连 接到发动机曲轴箱。
5. 如权利要求
1所述的凝聚式过滤器组件，其特征在于所述渗漏孔的直径范围在约一 毫米和约五毫米之间。
6. 如权利要求
1所述的凝聚式过滤器组件，其特征在于所述上游室进一步包括穿孔隔 板，以在气体流进入所述上游室时减缓其速度。
7. 如权利要求
6所述的凝聚式过滤器组件，其特征在于所述穿孔隔板包括使液体能够 渗过所述穿孔隔板而与所述渗漏孔相通的槽。
8. —种减少汇聚在其中的液体的凝聚式过滤系统，其包括 上游室；下游室；通道，其将所述上游室连接到所述下游室，所述通道容纳从所述上游室流到所述下游 室的气体；过滤介质，其存在于所述下游室内，以过滤流过所述通道的气体；以及 渗漏孔，其将所述上游室连接到所述下游室，以使汇聚在所述上游室中的液体能够绕 过所述过滤介质，并从所述上游室重力地渗入到所述下游室。
9. 如权利要求
8所述的系统，其特征在于进一步包括将所述下游室连接到发动机曲轴 箱的排出装置。
10. 如权利要求
9所述的系统，其特征在于所述排出装置与所述下游室相通，以从其中 排出液体。
11. 如权利要求
8所述的系统，其特征在于所述上游室进一步包括穿孔隔板，以在气体 进入所述上游室时减缓其速度。
12. 如权利要求
11所述的系统，其特征在于所述穿孔隔板包括能够使液体渗过所述穿 孔隔板而与所述渗漏孔相通的槽。
13. 如权利要求
8所述的系统，其特征在于所述渗漏孔的直径范围在约一毫米和约五 毫米之间。
专利摘要
一种凝聚式过滤器组件(100)，其具有上游室(110)、下游室(112)和渗漏孔(400)，该渗漏孔(400)将上游室(110)连接到下游室(112)。下游室包括凝聚式过滤器(126)，以过滤气体流。通道(124)可应用在上游室(110)和下游室(112)之间，以容纳通过其的气体流，而渗漏孔(400)能够使液体从上游室(110)渗入到下游室(112)。如此，渗漏孔(400)减少上游室(110)中汇聚的液体，而基本上不损害凝聚式过滤器(126)的效率或性能。排出装置(402)可连接到下游室(112)，以排出其中收集的液体。
文档编号B01D53/04GKCN201441878SQ200790000041
公开日2010年4月28日 申请日期2007年4月13日
发明者吴国林, 布莱恩·施万特, 罗杰·佐奇 申请人:康明斯滤清系统知识产权公导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan