專利名稱：過濾元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于去除氣流中的夾帶物的過濾元件。
背景技術(shù)：
通常需要過濾壓縮氣流中的氣體以使氣體對于隨后的應(yīng)用足夠清潔，或者使雜質(zhì)對系統(tǒng)的部件所產(chǎn)生的不利影響降至最低。舉例來說，可能需要去除濃縮油，以便使閥上的化學(xué)污染和積聚(可能導(dǎo)致閥故障)降至最低，并且可能需要去除固態(tài)顆粒物以便使磨損降至最低。
凝聚式過濾器用于通過使液體的氣溶膠滴凝聚并且聚集為可以作為液體流動的液滴來收集氣流中夾帶的液體。這些凝聚式過濾器通常包括幾個過濾介質(zhì)層。舉例來說，過濾元件通常包括柱形過濾層以及在過濾元件外部圍繞過濾層的柱形防再夾帶屏障或“排出層”。介質(zhì)層的密度和厚度根據(jù)氣流的流速、氣流中雜質(zhì)的多少以及特性、過濾之后氣流中所要求的雜質(zhì)多少等進行選擇。
常用的過濾器結(jié)構(gòu)包括安裝在管狀外殼中的管狀過濾元件。待過濾的氣體徑向穿過過濾元件的壁。進入過濾器外殼的固態(tài)顆粒被過濾元件收集。氣體中夾帶的小液滴(可能為氣溶膠)被過濾元件收集。小液滴可以凝聚成為液滴，液滴然后可以收集在過濾元件的基體上用于排出。于是，可以從過濾器放出清潔的氣體。
這種凝聚式過濾元件可以布置為這樣，待過濾的氣體徑向向內(nèi)流過過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)提供過濾元件的壁。氣體被供應(yīng)至過濾元件與外殼的壁之間的位于過濾元件周圍的空腔。然后，氣體向內(nèi)通過過濾元件，用于從過濾元件內(nèi)的空間放出到終端使用場合。
更常見的是，凝聚式過濾元件布置為這樣，待過濾的氣體徑向向外流過過濾元件的壁氣體被供應(yīng)至過濾元件內(nèi)的空腔并且向外經(jīng)過過濾元件的壁，用于從過濾元件的外表面與外殼的壁之間的空間放出。有時候?qū)⒑笠环N過濾元件稱為“內(nèi)外式”過濾元件，反映了氣體流過過濾介質(zhì)的方向。
優(yōu)選的是，氣流中夾帶的污染物應(yīng)該均勻分布于過濾元件的長度上。WO-A-2004/09210公開了具有流入管的過濾元件，該流入管從端蓋伸入由過濾元件的壁限定的中空空間。該流入管可以有助于確保含有污染物的氣流被引導(dǎo)到與過濾元件的流入端間隔開的過濾元件壁的區(qū)域。所公開的過濾元件在其端蓋內(nèi)可以具有周向開口，該周向開口用于將氣流供應(yīng)到靠近流入端的過濾元件壁的區(qū)域。這些開口可以由葉片限定，該葉片可以構(gòu)造成使氣體螺旋流過開口。葉片也可以設(shè)置在流入管內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在其端蓋內(nèi)具有流入管的過濾元件，該流入管在其側(cè)壁中具有至少一個開口，其中，所述至少一個開口布置為，經(jīng)過流入管側(cè)壁的氣體體積朝向流入管的端部增大。
因此，在一方面，本發(fā)明提供一種用于去除氣流中的夾帶物的過濾元件，該過濾元件包括過濾介質(zhì)壁，其限定出中空空間，以使氣流從所述空間流過所述壁，和端蓋，其具有伸入中空空間的流入管，用于將氣流供應(yīng)到所述空間，所述流入管具有在上游開口端和下游開口端之間延伸的側(cè)壁，并且在其側(cè)壁中具有至少一個開口，其中，流入管具有上游區(qū)間(區(qū)段)、中游區(qū)間(區(qū)段)以及下游區(qū)間(區(qū)段)，所述區(qū)間(區(qū)段)彼此軸向相鄰并且不重疊，具有至少為流入管長度5％的相同軸向長度，并且布置為它們的平面與流入管的軸線垂直，其中上游區(qū)間中側(cè)壁開口面積的比例(開口率)小于中游區(qū)間，中游區(qū)間中側(cè)壁開口面積(開口率)的比例小于下游區(qū)間。
本發(fā)明的過濾元件具有如下優(yōu)勢進入過濾元件的氣體可以經(jīng)由至少一個開口經(jīng)過側(cè)壁，從而使流入過濾元件中的氣體供應(yīng)分級。這樣看來，供應(yīng)至過濾元件中的氣體的逐步增加可以導(dǎo)致流過元件壁的氣體更均勻地分布。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這用于降低過濾元件上的壓降。此外，供應(yīng)至過濾元件中的氣體的逐步增加可以導(dǎo)致元件壁上的污染物更均勻地分布，從而避免污染物積聚在元件壁的局部區(qū)域。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這用于增大過濾元件的工作壽命。與公知的諸如WO-A-2004/09210中公開的過濾元件的結(jié)構(gòu)相比，在提高過濾效率方面的優(yōu)勢是顯著的，并且使操作成本降低。
優(yōu)選的是，流入管伸入由過濾介質(zhì)壁所限定的中空空間內(nèi)。優(yōu)選的是，流入管大致為直的，至少在其位于中空空間內(nèi)的長度部分中如此。優(yōu)選的是，流入管的長度(從流入管所安裝的端蓋的內(nèi)表面測量)與過濾元件的長度(在相對端蓋的內(nèi)表面之間測量)的比率至少為大約0.15，更優(yōu)選的是，至少為大約0.20，特別是至少為大約0.25。
從用于封閉中空空間的端蓋的外表面上的點至流入管的遠離端蓋的端部來測量流入管的長度，其中，所述外表面是流入管和端蓋的連接面。
優(yōu)選的是，流入管與端蓋同軸。這可以幫助污染氣體在過濾元件壁上均勻地分布。然而，可以認識到，流入管并非必須與端蓋同軸。
流入管可以與端蓋一體形成，或者可以分離地形成并且隨后固定于端蓋。
分離地形成流入管是有利的，因為這允許制造可以固定于標準端蓋的大量不同的流入管。然而，將端蓋與流入管形成為單一件也是有利的，因為這可以降低制造成本。如果不將多個不同的流入管用于不同的應(yīng)用場合則尤其如此。
如果流入管與端蓋分離地形成，那么端蓋和流入管之間的接合面應(yīng)該形成不透流體的密封。優(yōu)選的是，流入管和端蓋由相同材料構(gòu)成。優(yōu)選的是，流入管可以固定于端蓋使得隨后可以將流入管取出。舉例來說，優(yōu)選的是，通過使用機械緊固方式諸如鎖栓、配合螺紋或接合卡銷結(jié)構(gòu)等將流入管固定于端蓋。更優(yōu)選的是，流入管和端蓋的形狀和尺寸使得流入管通過流入管與端蓋之間的摩擦力保持在端蓋內(nèi)。
在一些應(yīng)用場合中有利的是，將流入管固定于端蓋使得流入管隨后不可以從端蓋取出。在該情況下，優(yōu)選的是，不使用第三方材料將流入管固定于端蓋。舉例來說，優(yōu)選的是，通過使用焊接技術(shù)例如超聲波焊接或熱焊接等將流入管固定于端蓋。然而，可以認識到，可以通過使用第三方材料例如粘合劑(如，粘接劑)將流入管固定于端蓋。
優(yōu)選的是，端蓋具有圍繞流入管的外圍延伸的開口，用于將氣流供應(yīng)至端蓋附近的元件壁。因為這可以幫助污染物在元件壁上均勻地分布，因此這是有利的。
流入管在其內(nèi)壁中可以具有至少一個螺旋形延伸的膛線結(jié)構(gòu)，該膛線結(jié)構(gòu)使氣流在離開流入管時進行螺旋流動。這可以促使氣流中的污染物在過濾元件的長度上更均勻地分布。此外，由于進入元件的氣體的螺旋流動，可以促進液滴與氣流的初步分離。在與本申請一起提交的共同未決的PCT申請中公開了如下過濾元件的細節(jié)，其具有流入管并且流入管在其內(nèi)壁中具有至少一個螺旋形延伸的膛線結(jié)構(gòu)，上述申請要求英國專利申請No.0417457.9的優(yōu)先權(quán)。上述申請中公開的主題結(jié)合在本申請的說明書中作為參考。
優(yōu)選的是，流入管內(nèi)側(cè)壁中的開口是狹縫，該狹縫在流入管的下游開口端具有開口端部，并且朝向流入管的上游開口端延伸。優(yōu)選的是，該狹縫平行于流入管的軸線而延伸。然而，該狹縫可以與流入管的軸線成一定角度地延伸。舉例來說，該狹縫可以是螺旋形延伸的狹縫。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，螺旋形延伸的狹縫可以使污染物圍繞過濾元件壁更均勻地分布。優(yōu)選的是，由狹縫限定的螺旋角至少為大約5°，或者優(yōu)選的是，至少為大約10°，特別是，至少為大約15°，例如至少為大約20°。優(yōu)選的是，由這種結(jié)構(gòu)限定的螺旋角不超過大約75°，但是優(yōu)選的是，不超過大約60°，例如不超過大約50°。螺旋角是基本上沿著狹縫的一部分(當從側(cè)面看時)投影的直線和與流入管的軸線垂直的平面之間的角度。
優(yōu)選的是，螺旋形延伸的狹縫在其兩端之間圍繞流入管的軸線延伸至少大約360°，更優(yōu)選的是，至少大約720°，例如至少大約1080°。然而，可以認識到，螺旋形延伸的狹縫在其兩端之間并非必須延伸至少大約360°。舉例來說，螺旋形延伸的狹縫可以在其兩端之間延伸至多大約180°。
優(yōu)選的是，垂直于狹縫方向的螺旋形延伸的狹縫的寬度朝向下游開口端部增大。然而，螺旋形延伸的狹縫并非必須朝向其下游端變寬。舉例來說，螺旋形延伸的狹縫可以布置為由狹縫限定的螺旋角朝向其下游端比朝向其上游端更小，從而朝向其下游端提供更密的螺旋，因此側(cè)壁中開口的比例朝向流入管的下游端增大。
優(yōu)選的是，流入管側(cè)壁中的狹縫數(shù)量不止一個。優(yōu)選的是，設(shè)置在流入管側(cè)壁中的狹縫的數(shù)量在2個和10個之間，更優(yōu)選的是，在4個和8個之間，特別優(yōu)選的是，在5個和7個之間，例如6個。
當存在一個以上的狹縫時，優(yōu)選的是，狹縫圍繞流入管等距離地間隔。舉例來說，當存在兩個狹縫時，優(yōu)選的是，狹縫圍繞流入管以大約180°的角度彼此間隔開。當存在四個狹縫時，優(yōu)選的是，狹縫圍繞流入管以大約90°的角度彼此間隔開。這可以幫助確保進入過濾元件的氣流圍繞過濾元件的壁均勻地分布。
優(yōu)選的是，當在流入管的側(cè)壁中存在一個以上的狹縫時，狹縫的最上游點限定與流入管的軸線垂直的平面，并且至少一個狹縫的寬度從其最上游點向其最下游點增大。然而，并非必須如此。舉例來說，狹縫的最上游點可以沿著流入管的長度錯開，因此狹縫并非都從流入管的下游開口端至上游開口端延伸相同的軸向距離。
優(yōu)選的是，當一個以上的狹縫設(shè)置在流入管的側(cè)壁中時，所述狹縫的形狀和構(gòu)造相同。然而，并非必須如此。舉例來說，第一狹縫在其最下游點處可以比第二狹縫在其最下游點處更寬。此外，第一狹縫可以圍繞流入管基本螺旋形地延伸，而第二狹縫可以基本平行于流入管的軸線延伸。
當一個以上的狹縫設(shè)置在流入管的側(cè)壁中時，狹縫的寬度并非必須朝向下游端增大。舉例來說，狹縫可以朝向流入管的上游開口端延伸不同的軸向長度，使得上游區(qū)間中的狹縫數(shù)量少于中游區(qū)間中的狹縫數(shù)量，且中游區(qū)間中的狹縫數(shù)量少于下游區(qū)間中的狹縫數(shù)量。
側(cè)壁中的至少一個開口可以是基本橫向延伸通過側(cè)壁的孔，使得該孔由側(cè)壁包圍，也就是說，該孔具有閉合橫截面。當只有一個孔時，孔的尺寸將朝向流入管的下游端增大。
優(yōu)選的是，存在多個孔。舉例來說，優(yōu)選的是，孔的數(shù)量至少為2個，更優(yōu)選的是，至少為10個，例如至少為20個或者25個?？梢源嬖谏儆诖蠹s75個孔，優(yōu)選的是少于大約50個孔，更優(yōu)選的是，少于大約40個孔，例如少于大約25個孔。
優(yōu)選的是，所述孔布置為上游區(qū)間中的孔的數(shù)量少于中游區(qū)間中的孔的數(shù)量，且中游區(qū)間中的孔的數(shù)量少于下游區(qū)間中的孔的數(shù)量。優(yōu)選的是，孔的尺寸相等。然而，可以認識到，孔的尺寸可以改變。舉例來說，上游區(qū)間、中游區(qū)間和下游區(qū)間中的孔的數(shù)量可以相等，并且上游區(qū)間中的孔的尺寸可以小于中游區(qū)間中的孔的尺寸，中游區(qū)間中的孔的尺寸可以小于下游區(qū)間中的孔的尺寸。
孔的形狀可以是任何規(guī)則或者不規(guī)則的形狀。優(yōu)選的是，孔為圓形，例如橢圓形。然而，孔可以為諸如方形、六邊形等任何形狀，并且可以構(gòu)造成孔圍繞流入管螺旋形地延伸。優(yōu)選的是，孔的形狀相同。然而，可以認識到，孔的形狀并非必須彼此相同。舉例來說，至少一個孔可以是圓形，且至少另一個孔可以是六邊形。
優(yōu)選的是，孔布置成在每個帶中圍繞流入管等距離地間隔。舉例來說，如果上游區(qū)間中存在四個孔，那么優(yōu)選的是，它們圍繞流入管以大約90°的角度彼此間隔開。優(yōu)選的是，孔布置成在每個帶中孔中央的點限定垂直于流入管的軸線而延伸的平面。
優(yōu)選的是，流入管的側(cè)壁中存在至少兩個開口。優(yōu)選的是，當存在一個以上的開口時，所述開口或者全部為狹縫或者全部為孔。然而，當存在一個以上的開口時，至少一個開口可以是狹縫，且至少一個開口可以是孔。
上游區(qū)間、中游區(qū)間以及下游區(qū)間具有至少為流入管長度5％的軸向長度。舉例來說，如果流入管的長度是10cm，那么上游區(qū)間、中游區(qū)間以及下游區(qū)間具有至少0.5cm的軸向長度。然而，優(yōu)選的是，每個帶的軸向長度至少是流入管長度的10％，例如至少是流入管長度的20％。舉例來說，如果流入管的長度是10cm，那么優(yōu)選的是，每個帶的軸向長度至少是1cm，例如至少是2cm。優(yōu)選的是，每個帶的軸向長度不大于流入管長度的30％，更優(yōu)選的是，不大于流入管長度的25％，例如不大于流入管長度的20％。
上游區(qū)間中側(cè)壁開口面積的比例(開口率)小于中游區(qū)間，中游區(qū)間中側(cè)壁開口面積的比例小于下游區(qū)間。優(yōu)選的是，上游區(qū)間中側(cè)壁面積的至少2％是開口的，中游區(qū)間中側(cè)壁面積的至少5％是開口的，下游區(qū)間中側(cè)壁面積的至少10％是開口的。優(yōu)選的是，上游區(qū)間中側(cè)壁面積的不超過50％是開口的，中游區(qū)間中側(cè)壁面積的不超過70％是開口的，下游區(qū)間中側(cè)壁面積的不超過85％是開口的。舉例來說，上游區(qū)間中側(cè)壁面積的5％可以是開口的，中游區(qū)間中側(cè)壁面積的10％可以是開口的，下游區(qū)間中側(cè)壁面積的15％可以是開口的。
優(yōu)選的是，從流入管的上游開口端到下游開口端，側(cè)壁開口的比例單調(diào)地(可選擇地，并且連續(xù)地)增大。當孔為狹縫的形式時，這一點可能尤其適用。當存在多個孔時，可以確定多個垂直于流入管軸線的平面，其中，下游平面的側(cè)壁開口的部分是零，或者小于上游平面。然而，可以認識到，當上游區(qū)間、中游區(qū)間以及下游區(qū)間具有足夠的軸向長度，使得這些區(qū)間占據(jù)流入管長度的很大一部分時，孔構(gòu)造成流入管開口的比例朝向流入管的下游開口端增大，即使這種增大的形式分為多個明顯的級。
優(yōu)選的是，至少一個開口布置為，側(cè)壁開口的比例從流入管的上游開口端到下游開口端均勻地增大。然而，可以認識到，至少一個開口并非必須布置為側(cè)壁開口的比例均勻地增大。舉例來說，上游區(qū)間和中游區(qū)間之間側(cè)壁開口的比例的變化率可以小于中游區(qū)間和下游區(qū)間之間側(cè)壁開口的比例的變化率。此外，上游區(qū)間和中游區(qū)間之間的所述變化率可以大于中游區(qū)間和下游區(qū)間之間的所述變化率。
優(yōu)選的是，至少一個開口至少延伸到如下點，即該點與流入管的下游開口端的間隔不超過流入管長度的大約5％。因此，下游區(qū)間位于或者靠近流入管的最下游點，從而確保具有最大開口比例的側(cè)壁部分位于流入管的最下游點處。
優(yōu)選的是，流入管軸向長度的至少10％沒有開口，更優(yōu)選的是，至少30％沒有開口，特別優(yōu)選的是，至少50％沒有開口。優(yōu)選的是，流入管軸向長度的至少15％具有開口，更優(yōu)選的是，至少25％具有開口，特別優(yōu)選的是，至少40％具有開口。
優(yōu)選的是，最上游開口的最上游點位于流入管的接近下游開口端的一半內(nèi)。因此，優(yōu)選的是，沒有開口設(shè)置在流入管的接近上游開口端的一半內(nèi)。這可能具有優(yōu)勢，因為這確保進入過濾組件的很大部分氣體被朝向流入管的下游開口端引導(dǎo)，并且朝向過濾元件的遠離端蓋的端部供應(yīng)到過濾元件。
通常，過濾元件包括位于過濾介質(zhì)壁的相對端的第一端蓋和第二端蓋，并且入口設(shè)置在第一端蓋上。第二端蓋經(jīng)常直接或間接地與外殼本體的內(nèi)壁接合，這可以有助于使過濾元件沿軸向或者橫向或者沿此兩個方向定位于外殼內(nèi)。
適合用于過濾元件中的材料根據(jù)待過濾氣體的性質(zhì)、將要從氣體中過濾的污染物(液滴、氣溶膠、固體顆粒等)的性質(zhì)、過濾器上的壓差等進行選擇。這種材料是公知的，包括在DomnickHunter Limited銷售的商標為OIL-X的產(chǎn)品中使用的材料。用作過濾介質(zhì)(過濾層)的合適的材料包括硼硅酸鹽和其它的玻璃纖維、活性炭礦物、活化硅土材料等。過濾層可以由編織纖維構(gòu)成。然而，可以認識到，過濾層可以由非編織纖維的片材構(gòu)成。舉例來說，由有機或無機細纖維構(gòu)成的微纖維過濾層為優(yōu)選的。優(yōu)選的是，將粗纖維層安裝在微纖維過濾層的內(nèi)部。該粗纖維層可以保護微纖維層免遭大顆粒污染物的污染。
優(yōu)選的是，過濾層可以包括折疊為帶凹槽或帶褶皺的材料層。這可以增大流過過濾元件的氣體將要通過的過濾層的表面積。這還有助于增大過濾層的剛度。
過濾層可以在其外部由“防再夾帶”層或排出層包圍。排出層特別用于如下過濾元件中，即其中將要從氣體中過濾的污染物的本質(zhì)為氣溶膠或液滴的形式。過濾元件的排出層材料可以為任何如下材料，即其能夠留住已經(jīng)由過濾層凝聚并且通過流過排出層的氣流帶到排出層的液體。過濾元件的排出層通常為多孔性的，并且由促使凝聚的液體朝向過濾元件基部流動的材料構(gòu)成。影響排出特性的因素包括孔徑和結(jié)構(gòu)以及排出層的材料，包括例如與材料接觸的液體的表面能。適合用于排出層中的材料用于DomnickHunter Limited銷售的商標為OIL-X的類似產(chǎn)品中。合適的材料包括開孔泡沫塑料、粘結(jié)織物材料和膨脹泡沫材料。
過濾元件可以包括至少一個用于過濾層的支撐件。這可以有助于將過濾層保持在過濾元件內(nèi)的適當位置中。這還可以增大過濾元件的剛度。支撐件可以設(shè)置在中空空間內(nèi)，置于過濾層的內(nèi)表面上。支撐件可以置于過濾層外部，例如置于過濾層與排出層之間。優(yōu)選的是，由剛性材料構(gòu)成的第一支撐件在過濾層的內(nèi)表面上置于中空空間內(nèi)，而由剛性材料構(gòu)成的第二支撐件置于過濾層外部。優(yōu)選的是，所述或每個支撐件帶有孔，從而允許氣流從中流過。用于支撐件的材料應(yīng)該具有足夠的剛度，以承受在元件與包括該元件的組件進行組裝的過程中以及使用過程中元件將要受到的力。該材料可以為金屬，例如不銹鋼。
優(yōu)選的是，過濾元件沿其長度具有基本上恒定的橫截面形狀。優(yōu)選的是，過濾元件的橫截面基本上為圓的。舉例來說，過濾元件可以為圓形或橢圓形。然而，可以認識到，過濾元件的橫截面并非必須為圓的。舉例來說，該橫截面可以為方形、三角形或任何其它規(guī)則或不規(guī)則的形狀。
當沿著過濾元件的軸線觀看時，過濾元件的形狀(過濾元件的橫截面形狀)通常在過濾元件長度的至少大部分上為大致恒定。然而，可以認識到，過濾元件的橫截面形狀并非必須為恒定的。舉例來說，過濾元件可以為圓錐形或角錐形。
端蓋和所述壁在其接合面處的橫截面應(yīng)該大體上相同，使得端蓋可以與所述壁配合在一起，從而提供不透流體的密封。優(yōu)選的是，過濾層和排出層保持并密封在設(shè)置于第一端蓋中的槽中。
過濾介質(zhì)通常應(yīng)該密封于第二端蓋，使得不存在氣體流過過濾介質(zhì)的路徑。優(yōu)選的是，過濾層保持并密封在設(shè)置于第二端蓋中的槽中。優(yōu)選的是，排出層延伸經(jīng)過第二端蓋的最外的邊緣，并且密封于第二端蓋的底面。
過濾介質(zhì)(或其一個或多個層)可以利用大量粘合物諸如粘接劑等密封于端蓋。粘合物應(yīng)該根據(jù)在使用中元件將要接觸的流體進行選擇，使得在粘合物與流體之間不存在不利的反應(yīng)。過濾介質(zhì)可以利用其它技術(shù)諸如焊接(例如通過局部加熱或通過超聲波焊接)密封于端蓋。
排出介質(zhì)(或其一個或多個層)可以利用大量粘合物諸如粘接劑等密封于端蓋。粘合物應(yīng)該根據(jù)在使用中元件將要接觸的流體進行選擇，使得在粘合物與流體之間不存在不利的反應(yīng)。排出介質(zhì)可以利用其它技術(shù)諸如焊接(例如通過局部加熱或通過超聲波焊接)密封于端蓋。
優(yōu)選的是，每個端蓋或端蓋之一由聚合材料構(gòu)成。優(yōu)選的聚合材料包括聚烯烴(特別是聚乙烯和聚丙烯)、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯等。用于端蓋的聚合材料可以通過例如纖維材料(特別是玻璃纖維或碳纖維)增強。優(yōu)選的是，這些端蓋包含相同的材料。也可以使用聚合材料之外的其它材料例如金屬。
優(yōu)選的是，每個端蓋或端蓋之一通過模制方法例如通過注射成型而形成。
優(yōu)選的是，排出層從過濾元件的壁延伸經(jīng)過第二端蓋的外表面的至少一部分，并且經(jīng)過第二端蓋的背向第一端蓋的表面。這可以方便將凝聚的流體從過濾元件的排出層排出到組件的貯液器中，流體可以從貯液器中收集并且處置。在與本申請一起提交的共同未決的PCT申請中公開了如下過濾元件的細節(jié)，其中排出層從過濾元件的壁延伸經(jīng)過第二端蓋的外表面的至少一部分，經(jīng)過第二端蓋的背向第一端蓋的表面，上述申請要求英國專利申請No.0417455.3的優(yōu)先權(quán)。上述申請中公開的主題結(jié)合在本申請的說明書中作為參考。
優(yōu)選的是，過濾元件的與具有入口的端蓋相對的端部具有凸起的中央部分。這可以改進流體通過過濾元件的流動，因為該結(jié)構(gòu)可以使流體與過濾元件的軸線成一定角度地流動。因此，這可以促使流體朝向和通過過濾元件的壁流動。可以認識到，該結(jié)構(gòu)并非必須位于過濾元件端蓋的中央。舉例來說，該結(jié)構(gòu)可以是偏心的。
優(yōu)選的是，凸起的中央部分從如下基部朝向具有入口的端蓋延伸，即其位于過濾元件的與所述端蓋相對的端部的表面上。優(yōu)選的是，凸起的中央部分沿其長度具有基本上恒定的橫截面形狀。優(yōu)選的是，凸起的中央部分的橫截面一般為圓的。舉例來說，凸起的中央部分的橫截面可以為圓形或者橢圓形。然而，可以認識到，凸起的中央部分的橫截面并非必須為圓的。舉例來說，該橫截面可以為方形、三角形或任何其它規(guī)則或不規(guī)則的形狀。
優(yōu)選的是，當沿其軸線觀看時，凸起的中央部分的尺寸(其橫截面尺寸)從第二端蓋向第一端蓋減小。優(yōu)選的是，橫截面尺寸以恒定比率減小。舉例來說，凸起的中央部分可以為圓錐形或角錐形。然而，可以認識到，橫截面尺寸并非必須以恒定比率減小。
在另一方面，本發(fā)明提供一種用于收集氣流中的夾帶物的過濾組件，其包括如上所述的過濾元件和過濾元件容納于其中的外殼。
外殼可以包括頭部和本體。頭部和本體可以為可分離的，從而使得可以觸及外殼的內(nèi)部，特別是用于更換過濾元件。頭部和本體應(yīng)該能夠例如通過配合螺紋或通過配合卡銷結(jié)構(gòu)彼此相連以形成不透流體的密封。
外殼應(yīng)該提供氣流流入外殼的入口以及已經(jīng)經(jīng)過過濾介質(zhì)的氣體可以離開外殼的出口。入口和出口通常設(shè)置在外殼頭部中。
優(yōu)選的是，端蓋，或者第二端蓋(或者每個端蓋)(當設(shè)置有第二端蓋時)具有用于將過濾元件置于過濾組件的外殼中的構(gòu)件，具體地說，用于控制過濾元件在外殼內(nèi)對準。舉例來說，端蓋可以具有至少一個肋，其容納在外殼中的合適的槽中。當端蓋具有肋時，這還可以方便在相對于外殼頭部旋轉(zhuǎn)外殼本體時將過濾元件從外殼頭部松開。在與本申請一起提交的共同未決的PCT申請中公開了如下過濾組件的細節(jié)，其中端蓋可以具有至少一個肋并且該肋容納在外殼中的合適的槽中，上述申請要求英國專利申請No.0417463.7和No.0428567.2的優(yōu)先權(quán)。上述申請中公開的主題結(jié)合在本申請的說明書中作為參考。
優(yōu)選的是，外殼包括其中可以收集從排出層排出的凝集液體的貯液器。貯液器可以由外殼內(nèi)位于過濾元件下方的空間提供。
優(yōu)選的是，外殼包括從排出層排出凝集液體的排出口。該排出口通常用于去除已經(jīng)收集在貯液器中的液體。該排出口應(yīng)該優(yōu)選能夠在不對外殼減壓的情況下打開。在EP-A-0081826中公開了合適的排出機構(gòu)。
外殼應(yīng)該由能夠承受使用中所經(jīng)受的內(nèi)壓的材料構(gòu)成。金屬通常是優(yōu)選的，例如鋁及其合金以及某些鋼。
位于過濾元件的端蓋處的入口應(yīng)該可以與用于該過濾元件的外殼內(nèi)的部件連接，從而形成不透流體的密封。這可以確保所有進入過濾組件入口的氣體進入過濾元件。用于密封入口的技術(shù)為人公知，例如在WO-A-99/30798中公開了這種技術(shù)。
優(yōu)選的是，采用如下的連接方式將外殼的部件安裝在一起而將其連接，即作為凸出件的本體部分安裝在作為凹入件的頭部中。
優(yōu)選的是，為了與外殼的頭部形成不透流體的密封，過濾元件的端蓋上的入口具有可壓縮的O型圈密封件。
可以設(shè)置具有第一管口和第二管口的流道，所述第一管口與用于待過濾氣體的口(通常是外殼頭部中的入口)連通，所述第二管口與端蓋的流入管連通。通常，朝向和背離組件的氣流流動是水平的。過濾元件通常豎直地布置，使得外殼頭部位于外殼頂部，而過濾元件位于其下面。在這種結(jié)構(gòu)中，第一管口的軸線和第二管口的軸線不相對正。通常，第一管口的軸線基本垂直于第二管口的軸線。
優(yōu)選的是，流道構(gòu)造成為在第一管口與第二管口之間流動的氣體提供平滑的流動路徑。與例如具有不連續(xù)流動路徑的流道(該流動路徑急劇變向或者包括臺階或其它阻礙物)相比，平滑流動路徑可以構(gòu)造成降低氣流流動的阻力。
流道可以作為端蓋的一部分提供。然而，優(yōu)選的是，流道與端蓋分離地形成并且隨后固定于端蓋。這可以降低制造端蓋的成本，當以模制工序形成端蓋和流道時尤其如此。過濾元件內(nèi)的入口與流道之間的接合面應(yīng)該形成不透流體的密封以確保流過流道的所有氣體進入過濾元件。優(yōu)選的是，流道和端蓋由相同的材料構(gòu)成。優(yōu)選的是，流道可以固定于端蓋使其隨后可以取出。舉例來說，優(yōu)選的是，通過使用機械緊固方式諸如鎖栓、配合螺紋或接合卡銷結(jié)構(gòu)等將流道固定于端蓋。更優(yōu)選的是，流道和端蓋入口的形狀和尺寸使得流道通過流道與端蓋之間的摩擦力保持在端蓋內(nèi)。
優(yōu)選的是，在組件組裝之后流道伸入外殼的頭部。密封件可以設(shè)置在外殼和流道的彼此接觸的表面之一或兩者中。舉例來說，密封件可以圍繞第一管口設(shè)置在流道的表面中。密封件可以設(shè)置在該表面的槽中。密封件可以作為流道的可分離部件。密封件可以形成為流道的一體部分，例如通過成型于合適的位置而形成。根據(jù)組件的應(yīng)用場合選擇根據(jù)本發(fā)明的組件中用于密封件的材料，密封件通常由彈性材料提供。
頭部可以具有其中容納流道端部的孔。優(yōu)選的是，外殼的頭部具有限定頭部內(nèi)的主腔的內(nèi)壁，所述主腔與外殼的入口和出口之一連通，也與管狀過濾元件內(nèi)的中空空間連通。通常，所述口的軸線與管狀過濾元件的軸線不相對正。優(yōu)選的是，密封件設(shè)置在位于或者朝向主腔的自由端的主腔內(nèi)壁與位于流道的第二管口處的流道之間。優(yōu)選的是，流道從中空空間伸入主腔。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，設(shè)置從中空空間伸入主腔的流道可以產(chǎn)生巨大的優(yōu)勢，包括可以減少在所述口與中空空間之間的腔室內(nèi)的氣體流動中因為軸線不相對正而引起的紊亂。此外，考慮到與其它組件例如WO-02/38247中公開的組件相比使流動阻力最小，這種組件對于頭部的設(shè)計可以具有更小的限制。在與本申請一起提交的共同未決的PCT申請中公開了具有流道伸入其中的主腔的過濾組件的細節(jié)，上述申請要求英國專利申請No.0417458.7的優(yōu)先權(quán)。上述申請中公開的主題結(jié)合在本申請的說明書中作為參考。
流道可以在其制造過程中具有另外的特征。舉例來說，端口可以形成于其中，用于與指示管道內(nèi)壓力的裝置連接。這種端口是公知的，例如WO-A-99/30798中所公開。在與本申請一起提交的共同未決的PCT申請中公開了這種端口的可選布置的細節(jié)，上述申請要求英國專利申請No.0417458.7的優(yōu)先權(quán)。上述申請中公開的主題結(jié)合在本申請的說明書中作為參考。
流道可以包括至少一個位于其內(nèi)部的葉片，使得在第一管口與第二管口之間沿著流道的氣流可以經(jīng)過葉片，并且因為葉片而變得平滑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與不包括葉片的流道相比，流道中設(shè)置的葉片使氣流經(jīng)過流道的阻力降低。這使得與公知的普通類型的組件相比能夠提高過濾元件的效率。在與本申請一起提交的共同未決的PCT申請中公開了包括流道(具有葉片)的過濾組件的細節(jié)，上述申請要求英國專利申請No.0417464.5的優(yōu)先權(quán)。上述申請中公開的主題結(jié)合在本申請的說明書中作為參考。
優(yōu)選的是，流道包括至少兩個所述葉片。
流道可以由可配合的第一部件和第二部件形成，其中，第一部件包括流道壁的第一部分和葉片，第二部件包括流道壁的第二部分，該第二部分具有形成于其中的凹部，當?shù)谝徊考偷诙考浜显谝黄饡r，葉片的遠離流道壁第一部分的端部可以容納于該凹部中。優(yōu)選的是，流道的可配合第一部件和第二部件在包含第一管口軸線與第二管口軸線的平面內(nèi)配合。在與本申請一起提交的共同未決的PCT申請中公開了如下過濾組件的細節(jié)，其中流道可以由可配合的第一部件和第二部件形成，上述申請要求英國專利申請No.0417464.5的優(yōu)先權(quán)。上述申請中公開的主題結(jié)合在本申請的說明書中作為參考。
當設(shè)置有第二端蓋時，并且當排出層從過濾元件的壁延伸經(jīng)過第二端蓋的外表面的至少一部分，經(jīng)過第二端蓋的背向第一端蓋的表面時，排出層的位于第二端蓋與外殼之間的部分可以由至少一個縱向延伸的翅片壓縮。這可以方便將凝聚的流體從過濾元件的排出層排出到組件的貯液器中，流體可以從貯液器中收集并且處置。外殼壁與第二端蓋的經(jīng)由翅片和排出層的有效接合還可以有助于使過濾元件在橫向上定位于外殼內(nèi)。這可以促使在外殼與過濾元件之間形成可靠密封，否則，如果過濾元件能夠在外殼內(nèi)橫向移動，那么這種密封可能受到干擾。過濾元件在外殼內(nèi)的橫向位置與相互嚙合的肋和槽所提供的軸向位置協(xié)同作用。在與本申請一起提交的共同未決的PCT申請中公開了如下過濾組件的細節(jié)，其中排出層的位于第二端蓋與外殼之間的部分由至少一個縱向延伸的翅片壓縮，上述申請要求英國專利申請No.0417459.5的優(yōu)先權(quán)。上述申請中公開的主題結(jié)合在本申請的說明書中作為參考。


現(xiàn)在將參照附圖僅僅作為示例地描述本發(fā)明的實施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的過濾組件的側(cè)面剖視圖，該過濾組件包括過濾元件和外殼，在使用時過濾元件位于外殼中。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的過濾元件的側(cè)面剖視圖。
圖3是圖2所示過濾元件的頂端蓋的側(cè)面剖視圖。
圖4是圖2所示過濾元件的頂端蓋的示意性透視圖。
圖5是圖2所示過濾元件的頂端蓋的示意性頂視圖。
圖6是圖2所示過濾元件的頂端蓋的示意性剖視圖，示出過濾元件的進入管的第二實施例。
圖7是圖2所示過濾元件的頂端蓋的示意性剖視圖，示出過濾元件的進入管的第三實施例。
圖8是圖2所示過濾元件的頂端蓋的示意性剖視圖，示出過濾元件的進入管的第四實施例。
圖9是圖2所示過濾元件的頂端蓋的示意性剖視圖，示出過濾元件的進入管的第五實施例。
圖10是圖2所示過濾元件的頂端蓋的示意性剖視圖，示出過濾元件的進入管的第六實施例。
圖11是圖2所示過濾元件的第一葉片的剖視圖。
圖12是根據(jù)第二實施例的圖2所示過濾元件的第一葉片的剖視圖。
圖13是根據(jù)第三實施例的圖2所示過濾元件的第一葉片的剖視圖。
圖14是根據(jù)第四實施例的圖2所示過濾元件的第一葉片的剖視圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的流道的側(cè)面剖視圖，示出第一葉片的位置的計算方法。
圖16是圖15所示流道的側(cè)面剖視圖，示出葉片的節(jié)弦比的計算方法。
圖17是圖15所示流道的側(cè)面剖視圖，示出葉片所限定的子流道的半徑比和高寬比的計算方法。
圖18a是根據(jù)本發(fā)明的兩件流道中的第一部件的示意性透視圖。
圖18b是根圖18a所示兩件流道中的第二部件的示意性透視圖。
具體實施例方式
參照附圖，圖2示出過濾元件，該過濾元件包括由過濾介質(zhì)形成的柱形壁部分2，以及頂端蓋4和底端蓋6。
壁部分2在其內(nèi)部限定出中空空間8。壁2的過濾介質(zhì)包括柱形過濾層10和柱形防再夾帶層或排出層12，該層12在過濾元件外部緊密配合在過濾層周圍。
頂端蓋4包括流道34，該流道限定用于待過濾氣體的流動路徑36。在流道34內(nèi)具有端口80，該端口與用于測量過濾元件壓差的儀器相連接。當過濾元件位于外殼(下面將更詳細地說明)內(nèi)時，端口80可以容納在外殼頭部中面向下的插座內(nèi)，從而通過壓縮端口外表面與插座內(nèi)表面之間的O型圈而形成密封。
流道34包括具有第一軸線A的第一開口162以及具有第二軸線B的第二開口164。第一開口162的軸線A與第二開口164的軸線B之間的角度為90°。流道34提供兩個開口之間的連續(xù)流動路徑，并因此在使用時為穿過其中的氣流提供平滑的方向改變。流道34圍繞軸線D轉(zhuǎn)動，該軸線D垂直于第一開口162的軸線A和第二開口164的軸線B而延伸。(如圖2所示，流道34轉(zhuǎn)動所圍繞的軸線D與獲得過濾元件的圖2所示橫截面時截取的平面垂直地延伸。)流道34包括在流道上垂直延伸的第一曲形葉片158、第二曲形葉片159和第三曲形葉片160。每個葉片圍繞其自己的軸線彎曲，并且每個葉片的曲率半徑相同。此外，在其前緣與后緣之間測量的每個葉片的葉片長度相等。葉片彎曲所圍繞的軸線與第一開口162的軸線A和第二開口164的軸線B垂直地延伸。舉例來說，如圖2所示，第二葉片159圍繞軸線C彎曲，軸線C與流道34轉(zhuǎn)動所圍繞的軸線D平行地延伸。每個葉片具有凹面168和凸面170，其中每個葉片的凹面面向流道34的第一開口162和第二開口164。因此，葉片有助于引導(dǎo)第一開口162與第二開口164之間的氣體流動。
第一葉片158、第二葉片159和第三葉片160的形狀和構(gòu)造相同，并且在下面參照圖11中的第一葉片158得到更詳細地顯示。如圖所示，第一葉片158具有倒圓的前緣172以及后緣174，當過濾元件在使用時該前緣面向氣體流動的方向176。第一葉片158的厚度在其前緣與后緣之間基本上恒定。該葉片具有位于其后緣174附近的直部182以及在葉片前緣與該直部之間延伸的曲形部186。直部182的長度為葉片前緣172與后緣174之間的葉片158總長度的5％。在使用時葉片相對于氣流的迎角(即，平行于葉片158緊上游的氣流的方向延伸的直線176與在葉片前緣172處與葉片的凸面170相切地延伸的直線186之間的角度180)為4°。
第一葉片158、第二葉片159和第三葉片160并非必須具有如圖11所示葉片的形狀和構(gòu)造。舉例來說，葉片可以具有如圖12所示的肘形葉片188的形狀和構(gòu)造。肘形葉片188在構(gòu)造上與圖11所示的葉片基本上類似，相同的部件具有相同的參考標記。然而，肘形葉片188包括直前部190，其位于葉片前緣172附近；直后部192，其位于葉片后緣174附近；以及曲形部194，其位于直前部190與直后部192之間。
此外，第一葉片158、第二葉片159和第三葉片160可以具有如圖13所示的新月形葉片196的形狀和構(gòu)造。新月形葉片196在構(gòu)造上與圖11所示的葉片基本上類似，相同的部件具有相同的參考標記。然而，新月形葉片196的厚度在其前緣172與后緣174之間不是均勻的。實際上，當從前緣172朝向前緣172與后緣174之間的中點前進時，新月形葉片196的厚度連續(xù)增大，當從中點向后緣前進時，新月形葉片196的厚度連續(xù)減小。
此外，第一葉片158、第二葉片159和第三葉片160可以具有如圖14所示的曲翼形葉片198的形狀和構(gòu)造。曲翼形葉片198在構(gòu)造上與圖11所示的葉片類似，相同的部件具有相同的參考標記。然而，曲翼形葉片198的厚度在其前緣172與后緣174之間不是均勻的，并且靠近前緣處通常比靠近后緣處更厚。
現(xiàn)在再參照圖2，圖2所示第一葉片158、第二葉片159和第三葉片160的節(jié)弦比為0.45。
第一葉片158、第二葉片159和第三葉片160布置為使得全部子流道(下面將要參照圖17詳細說明)的半徑比至少為1。
第一葉片158、第二葉片159和第三葉片160布置為使得全部子流道的高寬比至少為1。
圖15至圖17示出如何計算最內(nèi)側(cè)葉片的凹面與該葉片的凹面所面向的流道的壁之間的優(yōu)選距離以及帶有葉片的流道的節(jié)弦比、半徑比和高寬比。為了使顯示簡化，圖15至圖17所示的流道34只包括第一葉片232和第二葉片234。另外，圖15所示流道34的所有其它部件與圖2所示流道的部件相同，并且具有相同的參考標記。
如圖15所示，最內(nèi)側(cè)葉片(即第一葉片232)的優(yōu)選位置可以計算為，該葉片的凹面168與該葉片的凹面所面向的流道的壁之間的距離200等于R-rcos(θ/2)，其中(R)是流道34的轉(zhuǎn)彎中心線204的曲率半徑202，(r)是第一葉片232的曲率半徑206，θ是第一管口162的軸線與第二管口164的軸線之間的角度(即如圖2和圖15所示的90°)。
如圖16所示，節(jié)弦比計算為第一葉片232的中點與第二葉片234的中點之間的距離208與葉片的弦長210之間的比率。
如圖17所示，第一葉片232與第二葉片234將流道34劃分為分別具有第一轉(zhuǎn)彎中心線212、第二轉(zhuǎn)彎中心線214和第三轉(zhuǎn)彎中心線216的第一子流道、第二子流道和第三子流道。具有第二轉(zhuǎn)彎中心線214的第二子流道的半徑比計算為如下值，即第二子流道的第二轉(zhuǎn)彎中心線214的曲率半徑218與在第一葉片232與第二葉片234之間測量的該子流道的寬度208之間的比率。
仍然參照圖17，具有第二轉(zhuǎn)彎中心線214的第二子流道的高寬比計算為如下值，即第二子流道的深度與在第一葉片232與第二葉片234之間測量的該子流道的寬度208之間的比率。如圖4所示，子流道的深度是流道34的相對壁之間的距離220，形成子流道的葉片在所述相對壁之間延伸。
現(xiàn)在參照圖2，過濾元件的流道34和頂端蓋4形成為分離件。此外，流道34由兩件形成。
兩件式流道34示于圖18a和圖18b中。為了簡化起見，圖18a和圖18b中所示的流道34只包括第一葉片232和第二葉片234。另外，圖18a和圖18b所示流道34的所有其它部件與圖2所示流道的部件相同，并且具有相同的參考標記。參照圖18a和圖18b，流道34包括可配合的第一部件221和第二部件222。除了第一葉片232和第二葉片234從流道34的第一部件221延伸并且是第一部件221的一部分之外，第一部件221和第二部件222彼此互為鏡像(兩個件的對稱面延伸經(jīng)過第一管口162的軸線與第二管口164的軸線)。第一葉片232和第二葉片234在其自由端(即，葉片由其延伸的第一部件221的壁的遠端)分別具有突出部分224、226，該突出部分可以容納在流道34的第二部件的壁中所形成的對應(yīng)凹部228、230中。因此，當?shù)谝徊考?21和第二部件222置于一起形成流道34時，突出部分224、226容納在對應(yīng)的凹部228、230中，使得第一葉片232和第二葉片234在其自由端固定于第二部件222。
再次參照圖2，頂端蓋4還包括與頂端蓋4同軸的流入管106，該流入管從流道34的第二管口164部分地伸入中空空間8中，成為下游的開口端。在該實施例中，流入管106和頂端蓋4為一件。然而，可以認識到，流入管106和頂端蓋4并非必須為一件。流入管106限定待過濾氣體的流動路徑108，并且與頂端蓋4的流動路徑36流體連接。
頂端蓋4具有環(huán)繞流道34附近的流入管106延伸的環(huán)形口112。流入管106通過在頂端蓋4與流入管106之間延伸的翅片114保持在環(huán)形口112中。
如圖3最佳顯示，流入管106具有膛線結(jié)構(gòu)，該膛線結(jié)構(gòu)限定于流入管106的內(nèi)壁上，從流入管106的位于頂端蓋4附近的端部朝向流入管106的遠離頂端蓋的末端延伸。膛線結(jié)構(gòu)由在流入管106的內(nèi)壁上螺旋形延伸的脊部110提供。
現(xiàn)在參照圖4，圖中顯示了圖2所示頂端蓋4的示意性透視圖。為了簡化并且能夠示出螺旋形延伸的槽110，圖中沒有示出第一葉片158。如圖所示，流入管106在其側(cè)壁中具有第一開口116、第二開口118、第三開口119以及第四開口(未示出)。這些開口為如下狹縫的形式，其從流入管106的下游開口端處的開口端部均勻地變小，朝向流入管的上游開口端到達某一點。因此，流入管106的側(cè)壁中開口的比例(開口率)朝向流入管的下游開口端增大。這些狹縫沿著與流入管的軸線平行的方向并且順著流入管長度的50％延伸。這些狹縫圍繞流入管106等距離地設(shè)置，也就是說，圍繞流入管以大約90°的角度彼此間隔開。
圖6至圖10顯示根據(jù)本發(fā)明的流入管的可選實施例，該實施例可以用于圖2所示的頂端蓋4。圖6至圖10所示的頂端蓋4與圖2所示的頂端蓋相同。然而，為了簡化，沒有示出第一葉片158、第二葉片159、第三葉片160以及螺旋形延伸的脊部110。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的流入管120，除了第一狹縫、第二狹縫、第三狹縫以及第四狹縫變小至平坦端部122(而非一點)之外，該流入管與圖2所示流入管在構(gòu)造上相似。
圖7示出流入管124，除了流入管124只有一個螺旋形延伸的狹縫形式的開口126之外，該流入管124與圖2所示流入管在構(gòu)造上相似。螺旋形延伸的狹縫從流入管124的下游開口端處的開口端部朝向流入管的上游開口端延伸至某一點。如圖所示，與流入管124的軸線垂直的平面和基本上沿著狹縫126的一部分投影的直線之間的角度是恒定的。然而，與基本上沿著狹縫的一部分投影的直線垂直地截取而獲得的螺旋形延伸的狹縫126的寬度朝向上游的開口端減小。因此，流入管124的側(cè)壁中開口的比例(開口率)朝向流入管的下游開口端增大。
圖8示出流入管128，該流入管128與圖7所示流入管在構(gòu)造上的相似之處在于，流入管128只有一個螺旋形延伸的狹縫形式的開口130。然而，與圖7所示的流入管124相反，圖8所示狹縫130的寬度沿其整個長度為恒定的。此外，與流入管128的軸線垂直的平面和基本上沿著狹縫130的一部分投影的直線之間的角度朝向流入管的下游開口端減小。因此，流入管128的側(cè)壁中開口的比例(開口率)朝向流入管的下游開口端增大。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的流入管132，除了側(cè)壁具有多個孔形式的開口134之外，該流入管與圖2所示流入管在構(gòu)造上相似。這些孔可以劃分為完全落入三個圍繞流入管延伸的區(qū)段或帶(由136一般地表示的上游區(qū)間、中游區(qū)間138以及下游區(qū)間140)內(nèi)，每個區(qū)段或帶限定與流入管的軸線垂直的平面。上游區(qū)間136位于流入管132的下半部中。在上游區(qū)間136中存在四個孔(圖9中只能看到一個)，在中游區(qū)間138中存在八個孔(圖9中只能看到兩個)，在下游區(qū)間140中存在十二個孔(圖9中只能看到三個)。這些孔具有兩個等長的平行直邊，并且在孔的于平行邊之間延伸的每個端部具有凸出端。平行邊的長度長于其間的橫向距離。全部孔134在形狀和尺寸上相同。
上游區(qū)間136中的四個孔圍繞流入管132等距離地設(shè)置，也就是說，圍繞流入管以大約90°的角度彼此間隔開。中游區(qū)間138中的八個孔劃分成四個兩孔的組。這四個兩孔的組圍繞流入管132等距離地設(shè)置，也就是說，圍繞流入管以大約90°的角度彼此間隔開。下游區(qū)間140中的十二個孔劃分成四個三孔的組。這四個三孔的組圍繞流入管132等距離地設(shè)置，也就是說，圍繞流入管以大約90°的角度彼此間隔開。因此，流入管132的側(cè)壁中開口的比例(開口率)朝向流入管的下游開口端增大。
圖10示出流入管142，除了如下差別之外，該流入管與圖9所示流入管在構(gòu)造上相似，所述差別即，孔152的形狀為圓形，可以劃分四個區(qū)段或帶(由144一般地表示的上游區(qū)間、中上游區(qū)間146、中下游區(qū)間148以及下游區(qū)間150)，而非劃分為三個區(qū)段或帶。在上游區(qū)間144中存在四個孔(圖10中只能看到一個)，在中上游區(qū)間146中存在八個孔(圖10中只能看到兩個)，在中下游區(qū)間148中存在十二個孔(圖10中只能看到三個)，在下游區(qū)間150中存在十六個孔(圖10中只能看到四個)。
再次參照圖2，每個端蓋具有形成于其中的槽14。過濾層10和排出層12的頂部保持并密封在頂端蓋4的槽14中。過濾層的底部保持并密封在底端蓋6的槽14中。
底端蓋6還包括凸緣部分16，該凸緣部分與第二端蓋的背向頂端蓋4的表面20隔開。凸緣部分16基本上橫向于過濾元件的軸線延伸。凸緣部分16相對于底端蓋6的中央設(shè)置，并且經(jīng)由在底端蓋6與凸緣部分16之間延伸的同軸支柱28與底端蓋6隔開。凸緣部分16和第二端蓋6在其間限定出環(huán)形槽22，其中可以容納排出層。該槽向內(nèi)變小，使得凸緣與端蓋表面之間的距離逐漸減小。因此，當從一側(cè)觀看端蓋時，該槽大致為V形。
排出層12的底部包圍在底端蓋6的槽14的壁18上，并且在底端蓋的底面20下折疊到第二端蓋6與凸緣部分16之間的環(huán)形槽22中。排出層12通過諸如彈性帶或O型圈等彈性材料環(huán)98固定在空間22中，該彈性材料環(huán)98可以拉伸以配合在凸緣上。環(huán)98的尺寸使其夾在槽和排出層的相對表面之間當環(huán)中的張力(因為將環(huán)拉伸以配合在凸緣上而產(chǎn)生)減小時，環(huán)的材料的橫向尺寸稍大于排出層與槽相對表面之間的距離。這導(dǎo)致環(huán)和排出層稍稍壓縮，使得排出層被夾持在環(huán)形槽中。凸緣的直徑小于端蓋的直徑，以至于折疊在底面20上的排出層12的至少一部分30露出。
底端蓋6還具有中央豎立部分100。該中央豎立部分100從底端蓋6所限定的中空空間的底部朝向第一端蓋延伸。中央豎立部分100具有大致柱形的基部102以及從該基部向第一端蓋4延伸的大致錐形的部分104。柱形基部102的直徑與支柱28的直徑相等。
現(xiàn)在參照圖1，圖中顯示根據(jù)本發(fā)明的組件，該組件包括外殼50，當使用時圖2所示的過濾元件可以位于該外殼中。然而，如圖所示，與圖2所示過濾元件基本上相同的過濾元件的可選實施例位于外殼中。
除了延伸部分236設(shè)置在流道34的外壁上并且背離第二管口164延伸，而非用于與儀器連接的端口80之外，圖1所示的過濾元件與圖2所示過濾元件基本上相同。延伸部分236包括座靠部分238，其具有大致圓形的橫截面；以及翅片240，其具有大致平面的構(gòu)造，其在座靠部分238與流道34之間延伸。座靠部分238提供大致平面的表面244以及壁256，其中壁256圍繞表面244的外圍并且背離第二管口164延伸。壓差測量裝置(下面將更詳細地討論)可以容納并包含在座靠部分的表面244和壁256限定的區(qū)域內(nèi)。延伸部分236構(gòu)造成，使得圓形座靠部分238的軸線相對于第二管口164的軸線傾斜5°。因此，如圖1所示，當在橫截面中觀看時，座靠部分238顯得相對于過濾元件傾斜。能夠容納O型圈的槽242圍繞壁256的外圍形成。通氣口246形成于延伸部分236內(nèi)，該通氣口在流道34的流動路徑36與座靠部分238的表面244之間延伸。
外殼包括頭部52和本體54，該頭部和本體可以通過其接合面86、88處的配合性螺紋相互連接(當外殼安裝好之后)。該頭部和本體由金屬材料(具體地說，鋁或其合金)構(gòu)成。它們可以通過機械加工或者通過例如鑄造等技術(shù)形成。
外殼本體包括柱形壁55；端壁57，其位于內(nèi)壁的一端；以及開口端，其位于柱形壁的相對一端。外殼本體限定一空間，當使用時過濾元件同軸地置于該空間內(nèi)。從排出層排出的液滴收集在外殼本體中的貯液器60中。外殼包括排出口62，該排出口例如為EP-A-81826中所公開的類型。
過濾元件通過肋和槽形式的相互嚙合結(jié)構(gòu)安裝在外殼本體上。頂端蓋4具有圍繞其周邊的第一肋90、第二肋91、第三肋154以及第四肋156(例如，如圖4和圖5所示)，這些肋在過濾元件的外部從頂端蓋朝向底端蓋延伸。四根肋圍繞頂端蓋以大約90°的角度間隔開。此外，第一肋90和第二肋91圍繞頂端蓋以大約180°的角度間隔開。第一肋90和第二肋91通過對應(yīng)形狀和位置的第一槽92、第二槽93容納在外殼本體中，其中第一槽92、第二槽93在外殼本體的開口端處設(shè)置在外殼本體的內(nèi)部。
第三肋154和第四肋156在形狀、尺寸和構(gòu)造上相同。第三肋154和第四肋156的前緣(引入氣流)為倒圓的，并且這些肋的后緣朝向鋒利邊緣或點向內(nèi)縮窄(可選擇地，縮窄成為鋒利邊緣或點)。當在橫截面中(垂直于組件的軸線)觀看時，肋154、156近似為翼形。該形狀對于經(jīng)過肋的氣體流動產(chǎn)生最小的阻力。與第一肋90和第二肋91相反，第三肋154和第四肋156沒有對應(yīng)的槽。實際上，第三肋154和第四肋156的軸向面與外殼本體的輪廓配合，以至于在將過濾元件安裝在外殼本體中之后，這些肋靠在本體上。
第一肋90和第二肋91的形狀不同于第三肋154和第四肋156。第一肋90和第二肋91的前緣為倒圓的，而后端從倒圓的前緣向外張開。當在橫截面中(垂直于組件的軸線)觀看時，第一肋90和第二肋91具有近似錐形“V”的形狀，其中平坦的頂面在“V”的端部之間延伸。
從圖1中可以看出，第二肋91位于外殼50(下面將更詳細地討論)的頭部52的柱形內(nèi)壁72下面。因此，當使用過濾組件時，第二肋91的的尖端一側(cè)幫助柱形內(nèi)壁72周圍的氣體流動。第一肋90位于出口58下面。因此，為了使氣體方向背離出口的量最小，第一肋90在其最寬位置處的寬度小于第二肋91在其最寬位置處的寬度。此外，由于第一肋90及其對應(yīng)的第一槽92比第二肋91及其對應(yīng)的第二槽93窄，因此過濾元件只能以一個方位插入本體中。這可以確保當組裝外殼時外殼頭部52(下面將更詳細地討論)的入口56與頂端蓋4的流道34對準，而不會錯誤地與外殼頭部的出口58對準。當外殼頭部和本體構(gòu)造成它們只能以一個方位安裝在一起時尤其如此。這一點可以通過在外殼頭部和本體的接合面86、88處設(shè)置單頭螺紋來實現(xiàn)。
過濾元件通過如下方式組裝在外殼本體中，即采用外殼本體54的第一槽92和第二槽93定位第一肋90和第二肋91，然后將肋滑入槽中直到肋座靠在槽的底部。在肋已經(jīng)由槽完全容納之后，過濾元件牢固地懸掛在外殼本體中。因此，可以認識到，過濾元件在外殼本體內(nèi)的軸向位置可以通過肋和槽的形狀和尺寸進行控制。此外，肋與槽的相互鎖定抑制過濾元件相對于外殼本體的旋轉(zhuǎn)。
在過濾元件適當?shù)亟M裝在外殼本體中之后，環(huán)形空間64限定于過濾元件與外殼之間。通過將過濾元件沿著其軸線背離外殼本體拉出，可以將過濾元件從外殼本體54中取出。
外殼本體54具有多個平行于外殼本體的軸線沿著柱形壁55延伸的翅片96。設(shè)置在外殼本體54的柱形壁55上的翅片96的數(shù)量可以取決于外殼本體的尺寸。舉例來說，通常外殼本體越大，所設(shè)置的翅片96就越多。通常，所設(shè)置的翅片96的最小數(shù)量為兩個。在圖中所示的實施例中，外殼本體具有六個翅片96，然而圖中只示出兩個。這些翅片從外殼本體的端壁57向開口端延伸，并且圍繞外殼本體54的柱形壁55均勻地間隔開。當過濾元件組裝在外殼本體中使得肋完全容納在槽中時，排出層12的伸出底端蓋6的部分被壓縮在底端蓋與翅片96的邊緣之間。因此，過濾元件在外殼本體內(nèi)的橫向位置可以通過翅片的形狀和尺寸進行控制。接觸排出層的翅片的邊緣的橫截面(與脊部的長度垂直地截取)為倒圓的凸出形狀。由于排出層在翅片與第二端蓋之間的局部壓縮，促使收集在排出層中的液體沿著各個翅片從排出層排出。
外殼頭部包括入口56，該入口通過外殼頭部中橫向延伸的主腔68與頂端蓋4上的流道34連通。主腔68由在外殼頭部內(nèi)橫向延伸的柱形內(nèi)壁72以及與入口56相對的內(nèi)端壁70限定。柱形內(nèi)壁72和內(nèi)端壁70與外殼頭部為一體的。與外殼頭部同軸的第一圓孔74限定在組裝之后流入管道側(cè)壁的接近過濾元件的部分內(nèi)。凹部248形成于主腔68內(nèi)，當組件組裝之后該凹部背離過濾元件延伸并且與外殼頭部同軸。此外，通氣口250形成于端壁70中，該通氣口在主腔68與其周圍區(qū)域之間延伸。
通過將頂端蓋4的流道34經(jīng)由圓孔74置于外殼頭部的主腔68中而將外殼頭部52固定于本體54(在過濾元件已經(jīng)位于外殼本體內(nèi)之后)。流道34在其外表面上具有由孔74容納的O型圈66，O型圈在孔中壓縮以形成不透流體的密封。座靠部分238也具有O型圈252以形成不透流體的密封，該O型圈在座靠部分的槽242與主腔68內(nèi)凹部248的側(cè)壁之間壓縮，從而限定主腔內(nèi)的輔助腔254。
通過相對于彼此旋轉(zhuǎn)而固定外殼頭部52和本體54，使其在其接合面86、88處的配合螺紋緊固，從而彼此互鎖。在頭部正確地固定于本體54之后，外殼頭部52的端壁70中的通氣口250在輔助腔254與包圍主腔68的外殼頭部內(nèi)的區(qū)域之間延伸。
壓差測量裝置258容納在座靠部分238的表面244與壁256限定的區(qū)域內(nèi)。合適的壓差測量裝置在現(xiàn)有產(chǎn)品中，例如在Domnick Hunter Limited銷售的商標為OIL-X的產(chǎn)品中為人公知。裝置258可以通過其與座靠部分238的壁256之間的摩擦力固定于座靠部分238；也就是說，裝置258通過“壓力配合”的連接方式固定于座靠部分238。然而，也可以使用其它的方法來固定壓力測量裝置，例如采用螺紋嚙合或粘接劑。O型圈260設(shè)置在壓差測量裝置258上，該O型圈260壓縮在裝置258與壁256之間以提供延伸部分236中的通氣口246與輔助腔254之間的不透流體的密封。由于延伸部分236中的通氣口246與過濾元件上游的氣體流體連通，并且輔助腔254經(jīng)由端壁70中的通氣口250與過濾元件下游的氣體流體連通，因此壓力測量裝置能夠測量經(jīng)過過濾元件的壓降。
可以通過相對于頭部52旋轉(zhuǎn)外殼本體54使得配合螺紋松開來拆卸該過濾組件。通過端蓋4的O型圈66、252與外殼頭部之間的摩擦力而施加于過濾元件的頂端蓋4上的任何旋轉(zhuǎn)力由如下相反的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力抵消，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力通過第一肋90、第二肋91作用于外殼本體中容納肋的第一槽92、第二槽93來提供。因此，當相對于外殼頭部52旋轉(zhuǎn)外殼本體54時，過濾元件將趨向于位于外殼內(nèi)，而非與頭部一起從本體中抽出，因此當從外殼本體54中取出外殼頭部52時，過濾元件將保持位于本體內(nèi)，而非與頭部一起從本體中取出。
外殼頭部包括出口58，已經(jīng)經(jīng)過過濾元件的壁2的氣體可以通過該出口供應(yīng)到下游的應(yīng)用場合。該出口與過濾元件的壁與外殼的內(nèi)壁之間的環(huán)形空間64連通。
在使用中，待過濾的氣體通過外殼頭部中的入口56進入該過濾組件，并且通過外殼頭部中的主腔68以及過濾元件的流道中的流動路徑36和流入管中的流動路徑108被引導(dǎo)到過濾元件中的中空空間8中。當氣流經(jīng)過流入管時，由螺旋形延伸的脊部110在進入中空空間8的氣流中產(chǎn)生螺旋形流動。由于流入管中開口的比例(開口率)朝向其下游端逐漸增大，進入中空空間8的氣體的供應(yīng)得到分級。
氣流從中空空間8基本上徑向向外流動經(jīng)過壁2的過濾介質(zhì)。氣流中的任何液體都將被過濾層10凝聚，并且任何凝聚的液體都將被氣流帶到排出層12，在這里留下液體。液體將容易排出到排出層12的底部，其中液體趨向于積聚在排出層12的折疊在底面20下面的部分中，從而形成濕帶。當排出層12的該部分變得足夠飽和之后，液體將通常以液滴的形式開始從排出層該部分的任何暴露部分排出。翅片96對排出層12的壓縮將趨向于促使液體沿著翅片從排出層排出。
過濾元件中存在的已過濾氣體進入過濾元件與外殼之間的環(huán)形空間64中。已過濾氣體然后通過外殼頭部52中與環(huán)形空間64流體連通的出口58從過濾組件中流出。從環(huán)形空間64流到出口58的氣體被就位于柱形側(cè)壁下面的錐形肋91圍繞外殼頭部52的柱形內(nèi)壁72朝向出口引導(dǎo)。
權(quán)利要求
1.一種用于去除氣流中的夾帶物的過濾元件，包括過濾介質(zhì)壁，其限定出中空空間，以使氣流從所述空間流過所述壁，和端蓋，其具有伸入中空空間的流入管，用于將氣流供應(yīng)到所述空間，所述流入管具有在上游開口端和下游開口端之間延伸的側(cè)壁，并且在其側(cè)壁中具有至少一個開口，其中，流入管具有上游區(qū)間、中游區(qū)間以及下游區(qū)間，所述區(qū)間彼此軸向相鄰并且不重疊，具有至少為流入管長度5％的相同軸向長度，并且布置為它們的平面與流入管的軸線垂直，其中上游區(qū)間中側(cè)壁開口面積的比例小于中游區(qū)間，中游區(qū)間中側(cè)壁開口面積的比例小于下游區(qū)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述至少一個開口布置為側(cè)壁開口的比例從上游區(qū)間朝向下游區(qū)間單調(diào)地增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述至少一個開口布置為側(cè)壁開口的比例從流入管的上游開口端到下游開口端均勻地增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述至少一個開口至少延伸到如下點，即該點與流入管的下游開口端的間隔不超過流入管長度的大約5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述開口是狹縫，所述狹縫在流入管的下游開口端具有開口端部，并且朝向流入管的上游開口端延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過濾元件，其特征在于，所述狹縫平行于流入管的軸線延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過濾元件，其特征在于，所述狹縫與流入管的軸線成一定角度地螺旋形地延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過濾元件，其特征在于，所述狹縫在其兩端之間螺旋形地延伸至少360°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述開口是具有閉合橫截面的孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于，在流入管的側(cè)壁中存在至少兩個開口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過濾元件，其特征在于，至少一個開口是狹縫，且至少一個開口是孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過濾元件，其特征在于，每個所述開口是從流入管的下游開口端向上游開口端延伸的狹縫。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過濾元件，其特征在于，所述狹縫圍繞流入管等距離地間隔。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過濾元件，其特征在于，所述狹縫的形狀和尺寸大致相同。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過濾元件，其特征在于，每個所述開口是具有閉合橫截面的孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾元件，其特征在于，上游區(qū)間中的孔的數(shù)量少于中游區(qū)間中的孔的數(shù)量，且中游區(qū)間中的孔的數(shù)量少于下游區(qū)間中的孔的數(shù)量。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾元件，其特征在于，形成于上游區(qū)間中的孔小于中游區(qū)間中的所有孔，并且形成于中游區(qū)間中的孔小于下游區(qū)間中的所有孔。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于，最上游開口的最上游點位于流入管的接近下游開口端的一半內(nèi)。
19.一種過濾組件，包括如上述任一權(quán)利要求所述的過濾元件，以及使用時可將所述過濾元件安裝在其中的外殼。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的過濾組件，其特征在于，所述外殼包括頭部和本體部分，所述頭部和本體部分可以分離，從而使得可以觸及外殼的內(nèi)部。
全文摘要
一種用于去除氣流中的夾帶物的過濾元件包括過濾介質(zhì)壁，該過濾介質(zhì)壁限定出中空空間，以使氣流從所述空間流過所述壁。該過濾元件還包括端蓋，該端蓋具有伸入中空空間的流入管，用于將氣流供應(yīng)到所述空間，所述流入管具有在上游開口端和下游開口端之間延伸的側(cè)壁。在流入管的側(cè)壁中存在至少一個開口。流入管具有上游區(qū)間、中游區(qū)間以及下游區(qū)間，所述區(qū)間彼此軸向相鄰并且不重疊。這些區(qū)間具有至少為流入管長度5％的相同軸向長度，并且布置為它們的平面與流入管的軸線垂直。上游區(qū)間中側(cè)壁開口面積的比例小于中游區(qū)間，中游區(qū)間中側(cè)壁開口面積的比例小于下游區(qū)間。
文檔編號B01D46/00GK101060907SQ200580033658
公開日2007年10月24日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月5日
發(fā)明者布賴恩·萊恩, 雷蒙德·弗朗西斯·特羅斯達勒 申請人:多姆尼克亨特公司