CN100588448C - 用于净化压缩空气的方法以及为此使用的滤筒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的方法和一种可更换的滤筒(1)。滤筒(1)包括一个具有一个螺纹连接部分(6)和至少一个密封装置(10)的壳体(2)，在该壳体中设置有一个粗滤器(15)和一个在通流方向上连接在后面的、填充有处理剂(24)的分离室(23)。在粗滤器(15)和填充有处理剂的(24)分离室(23)之间设置一个聚结过滤器(17)。设置一个至少部分旁路聚结过滤器(17)，但不旁路粗滤器(15)的旁通道(31)，在该旁通道中设置有一个在再生时打开的止回阀(30)。

Description

用于净化压缩空气的方法以及为此使用的滤筒
技术领域
本发明涉及一种用于净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的方法，具有权利要求1前序部分所述的步骤。本发明还涉及一种用于净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的、可更换的滤筒，具有权利要求6前序部分所述的特征。
背景技术
众所周知，在机动车上、特别是营运机动车上需要压缩空气，用于控制和操纵不同的设备部件、特别是气门、制动缸和这类部件。这种压缩空气由一个压缩机提供，它吸入外界空气，压缩到相应的压力水平，从而使被压缩的压缩空气分配到各回路的不同管道和容器并储存在那里。公知了以这种方式和方法提供两个脚制动回路作为最重要的回路。交替地在负荷运行阶段和怠速运行阶段运行的压缩机向压缩空气处理装置提供特别是含有油、碳渣、磨损颗粒和这类物质的压缩空气。为此外，被抽吸的压缩空气也总是含有按照这种方式进入设备中的湿气。压缩空气中的污物对连接在后面的元件、特别是气门的可靠性产生不利影响。它们在气门和其他个别设备部件上流动横截面窄的情况下会造成堵塞。所携带的湿气特别是在寒冷季节期间会凝结和结冰并且以这种方式损害连接在后面的元件的功能能力。
公开号为WO 01/26783的PCT-申请公开了一种开头所述类型的方法。来自压缩机并且特别是含有油和水的压缩空气由此得到净化，其方式是使其首先通过粗滤器，然后通过一层硅胶，再通过分子筛和最后通过精滤器。粗滤器的作用是拦截较大的固体颗粒、水滴以及液体和物质并阻止继续通过。该粗滤器对例如大于5μm的较大颗粒具有良好的效果，另一方面对较小的颗粒作用不大。在分离区的第二室内相继设置多粗孔的硅胶和多微孔的硅胶。多粗孔硅胶的作用是拦截较大的碳化合物和其他化学成分。它也用于接收液态方式的水。多微孔硅胶接收较小的碳化合物和蒸汽方式的水。这两种类型的硅胶设置在一个共同的分离室内，其中，待被净化的压缩空气的流动方向与重力方向相反定向。还连接着另一个在其中设置分子筛的分离室。压缩空气最后还通过一个适合于吸收和分离较小颗粒的精滤器。大量具有单独处理剂的、汇集在分离区内的分离室相继连接地安装在一个滤筒内，该滤筒可更换地与基座件连接。尽管设置大量单独的处理剂，但油雾的分离效果仍达不到最佳化。这种油雾对于在设备上连接在后面的气门的可靠作用产生不利影响。
公开号为WO 01/52973A1的PCT-申请公开了一种用于净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的、可更换的滤筒。该滤筒具有一个壳体，在该壳体中设置一个填充有处理剂的分离室。处理剂的主要作用是吸收待被净化的空气中的湿气。在填充有处理剂的分离室输入侧设置一个聚结过滤器，它可由分层纤维或者纤维垫组成，作用是从所提供的气流中吸收油蒸汽，以防止连接在后面的处理剂与这种油蒸汽接触。聚结过滤器呈锥形构成和设置，从而使所分离的油积聚在聚结过滤器的径向外圆周上。在再生期间聚结过滤器被从其底座抬起，从而使所积聚的油由再生气流向外输送。
US 2004/0016342A1公开了一种用于净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的、可更换的滤筒。在此，也是在壳体中设置一个填充有处理剂的分离室，该分离室的作用是吸收待被净化的压缩空气中的湿气。在此，也是在分离室的输入侧设置一个聚结过滤器，它由玻璃纤维或者类似材料制成，作用是分离油或者油雾并因此远离后面的处理剂。聚结过滤器在输出侧由吸收材料包围，该材料的作用是将所分离的油滴转移到收集室内。聚结过滤器由一个旁通道旁路，在其中连接在再生时打开的止回阀。在此，也是将来自压缩机的、待被净化的压缩空气首先输送到聚结过滤器，由此存在着该聚结过滤器堵塞和失效的危险。
在根据公开号为WO 94/26569的PCT-申请的空气干燥器中，在具有用于吸收湿气的处理剂的分离区前面连接用于分离油的滤油器。但所收集的油被强制地转移到分离室内，并只有当再生时通过使分离室与输入侧连接并旁路滤油器的旁通道才能排出。US 5,002,593介绍了一种具有填充有干燥剂的分离室的空气滤清器，在分离室前面连接一个油分离器和一个滤油器。
所有公开的空气滤清器这些结构的共同之处在于，聚结过滤器设置在空气干燥器的输入侧上，作用是将来自压缩机的、待被净化的压缩空气首先与油分离，以防止对填充有干燥剂的、连接在后面的用于湿气的分离室的作用产生不利影响。但将来自压缩机的压缩空气流直接导入聚结过滤器导致该过滤器相对大的负荷。存在的危险是，聚结过滤器被水滴、油滴、积碳粒和类似较大团状组织堵塞并因此相对迅速地失去其作用。然后对具有干燥剂的、连接在后面的分离室所力图达到的保护也不再能保证。
依据DE 10329401A1图3的现有技术介绍了一种空气干燥器，其中，在填充有干燥剂的干燥部件(Trockeneinsatz)前面连接一个被称为纤维网过滤器的过滤器。它的问题在于，纤维网过滤器随着时间受到污染，这引起过滤作用的降低并需要更换过滤器。与此相应地示出一种空气干燥器，其中，依据图1在干燥部件前面的输入侧仅设置一个聚结过滤器并因此取消纤维网过滤器。含有固体和液体污物的压缩空气在输入侧直接输送到聚结过滤器中。这通过聚结过滤器前面不含过滤材料的区域进行。仅在图2的实施方式中，聚结过滤器前面该区域的一小部分设有纤维网过滤器，它覆盖聚结过滤器的一侧并仅具有导过气流的小厚度。在该纤维网过滤器和聚结过滤器组的下面设置一个止回阀。该止回阀这样构造和安装，使受污染的压缩空气强制地先流过纤维网过滤器并然后流过聚结过滤器。在再生时，得到一个旁路纤维网过滤器的可能性，从而使处于纤维网过滤器内的污物不被排出。也就是说在再生阶段期间不存在强制流动并因此也不存在该纤维网过滤器的强制净化。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的方法以及一种适用于实施该方法的、可更换的滤筒，利用它们可以在延长的使用时间上减少特别是细油雾被继续输送到设备中和设置在其中的气门及其它的元件中。
为了实现本发明的目的，根据本发明的一方面，提供了用于利用一个可更换的滤筒净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的方法，其方式是使压缩机的特别是含有油和水的压缩空气通过在该可更换的滤筒中的一个粗滤器，在该粗滤器中从压缩空气中分离较大的颗粒和水，并且使该压缩空气通过填充有处理剂的用于吸收湿气的分离室，其中，在使压缩空气通过该滤筒的填充有处理剂的分离室之前，使来自压缩机和通过该滤筒的粗滤器的压缩空气通过一个聚结过滤器，在该聚结过滤器中至少积聚来自压缩空气的油以形成较大的颗粒并且在聚结过滤器的下游分离所述较大的颗粒，而在再生期间，将在聚结过滤器的下游积聚和分离的较大颗粒利用再生气流至少部分地绕开聚结过滤器且穿过粗滤器转移到大气中，并且将在粗滤器中分离的较大颗粒利用再生气流转移到大气中。
根据本发明的另一方面，提供了用于净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的、可更换的滤筒，包括一个具有一个螺纹连接部分和至少一个密封装置的壳体，在该壳体中设置了一个粗滤器和一个位于该粗滤器下游的并且填充有处理剂的分离室，其中，一个聚结过滤器位于粗滤器与所述分离室之间；设置有一个旁通道，该旁通道被设计及设置为至少部分旁路聚结过滤器，但不旁路粗滤器；在该旁通道中设置有一个在再生期间打开的止回阀。
对于本发明的方法来说重要的是，待被净化的压缩空气首先通过粗滤器并接着通过聚结过滤器和最后通过填充有处理剂的分离室。粗滤器用于拦截和分离较大的颗粒和团状单元，特别是水滴、油滴、积碳粒。在此，特别是涉及这种组织，它们对聚结过滤器的作用有害并会导致这种收集过滤器的加速堵塞。在现有技术中聚结过滤器始终设置在输入侧。本发明不同于这种发展方向并将连接在聚结过滤器前的粗滤器用于仅将特别是油雾、水雾和这类方式的更小颗粒输送到聚结过滤器。对于这种小颗粒，聚结过滤器可以在更长的使用时间上发挥其作用，从而最终也延长了滤筒的使用时间。聚结过滤器的作用对填充有处理剂的分离室来说也非常重要。在这里主要分离湿气，从而该第三级也可以充分发挥其作用。
在再生时，将在聚结过滤器后积聚和分离形成的较大颗粒在至少部分绕开聚结过滤器的情况下利用再生气流转移到大气中。由聚结过滤器积聚成更大颗粒的物质因此不会在相反的方向上被穿过聚结过滤器，而是通过旁路从该过滤器旁导过，以便使聚结过滤器在再生期间不会堵塞。再生气流也可以用于净化粗滤器，其中优选不是绕开、而是反向流过粗滤器，从而粗滤器内积聚和分离的较大颗粒也可以分解并转移到大气中。
有意义的是，聚结过滤器被以低于流过粗滤器的速度流过。通常，当旁通道旁路聚结过滤器并且再生气流的一部分也旁路粗滤器，而另一部分被穿过粗滤器引导时可满足这一点。
根据本发明，用于净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的、可更换的滤筒其特征在于，在粗滤器和填充有处理剂的分离室之间设置一个聚结过滤器，设置有旁路聚结过滤器的旁通道，在旁通道内设置一个在再生时打开的止回阀。
聚结过滤器因此不再像现有技术建议的那样设在输入侧，而是仅设置在第二位置或者任何情况下均设置在后置位置上，也就是设置在粗滤器后面。粗滤器被这样构造，使其可以受力合理地用于拦截和分离较大的颗粒，这样做的优点还在于后置的聚结过滤器仅承受较小的颗粒。因此聚结过滤器也可以更加受力合理地构造，从而不再存在堵塞的危险并保证长期使用。这一点特别适合这种情况，即再生期间聚结过滤器不再由积聚和结合的颗粒流过。
为了改善聚结过滤器的作用，它可以基本上垂直地设置在壳体中。它在其输出侧上具有用于待被分离的较大颗粒的收集室。收集室连接在旁通道上，后者在再生期间由再生气流流过，而在负荷运行阶段，在旁通道内不产生流动。
聚结过滤器可安装在一个***件中，从而简化了可更换滤筒连同其零件的装入和装配。
在聚结过滤器或旁通道的区域内，除了该止回阀旁还可设置另一个止回阀。该另一止回阀以相反的打开方向设置并防止在再生时聚结过滤器被部分地穿流。
旁通道在任何情况下都应至少部分旁路聚结过滤器。但旁通道也可以继续延伸并也部分地旁路粗滤器。因此在再生期间粗滤器可以被部分地流过，该部分通流足可以净化粗滤器并不会含有由聚结过滤器分离和积聚的颗粒。
附图说明
下面借助附图所示的优选实施例对本发明作进一步说明。其中：
图1以半剖面视图示出一个滤筒的第一实施方式；
图2以剖面图示出滤筒的第二实施方式；
图3以剖面图示出滤筒的第三实施方式；
图4以剖面图示出滤筒的第四实施方式；
图5以剖面图示出滤筒的另一实施方式。
具体实施方式
图1示出一个滤筒(Kartusche)1，它作为可更换的部件与一个未示出的基座件接合。滤筒1具有一个由多个部件组成的壳体2。壳体2具有一个由多个板材件3、4通过滚轧(Rollen)连接的外壳，在该外壳中设置有一个螺纹连接部分6的连接盖5。在该壳体2中设置了一个阶梯形构造的内壁7。在下部区域中，具有一个穿孔9的端壁8围住连接盖5。端壁8承载着一个密封装置10，当滤筒1通过螺纹连接部分6被拧装上时该密封装置靠置在基座件上。连接盖5上的这些穿孔9在圆周上分布地设置。螺纹连接部分6包围一个穿孔11。滤筒1基本上相对于中轴线12旋转对称地构造。来自一个压缩机(未示出)、待被净化的压缩空气依据箭头13穿过板材件4以及连接盖5上的穿孔9流入。压缩空气首先流过在其中设置有一个粗滤器15的第一分离室14。粗滤器15可以作为布质过滤器构成。粗滤器15具有圆环形的造型。粗滤器15用于分离油垢、油、水滴和这类较大的颗粒。压缩空气然后依据箭头16流向一个聚结过滤器17，后者具有圆环形的构型并基本上垂直定向地设置。为了容纳聚结过滤器17，滤筒1的内壁7以所示方式阶梯式地构造。聚结过滤器17的特性是将一些细小的颗粒结合成一些较大的单元，后者然后在收集室18的输入侧或者输出侧被分离。在此，收集室18处于聚结过滤器17旁的外部在该过滤器和板材件3之间。合并的较小颗粒在重力的作用下进入收集室18。压缩空气然后依据箭头19通过板材件3和内壁7之间相对较窄的环形间隙向上流动，其流动方向转向并通过盖部件21中的一些穿孔20和穿过一个精滤器垫22进入填充有示意出的处理剂24的分离室23。处理剂24可以是硅胶，它可以多粗孔和/或者多微孔地构造并直至下部的精滤器垫25地充满整个分离室23。在下部，分离室23或由其形成的分离区通过具有一些穿孔27的端壁26封闭。这些穿孔27与由螺纹连接部分6包围的穿孔11连通。按照这种方式，分离区依据箭头28和29被流过。
为聚结过滤器17配置一个止回阀30，后者设置在一个旁通道31中。旁通道31旁路聚结过滤器17的外部并将收集室18与一个中间室32连接，该中间室设置在通向粗滤器15的输出侧。可以作为皮碗(Manschette)构成的止回阀30的作用是在负荷运行阶段期间将通过粗滤器15的压缩空气依据箭头16以单义的方式穿过聚结过滤器17，并通过此可以使所结合的分离细颗粒沉积在收集室18内。
在再生期间，压缩空气以相反的方向通过穿孔11和分离区逆重力作用方向地向上流动。这一点通过虚线所示的箭头33示出。该流动然后也与箭头19的方向相反地向下流动板材件3和内壁7之间的环形间隙中并分布在聚结过滤器17上。再生气流的一部分在聚结过滤器17的外部依据箭头34向下流动穿过收集室18，并将那里所积聚的颗粒通过打开的止回阀30转移到中间室32中。再生气流的另一部分以相反方向穿过聚结过滤器17并然后依据箭头35在聚结过滤器17的内侧向下流动，直至该部分气流与在中间室32内的另一部分汇合。因此重新汇合的再生气流将从聚结过滤器17分离的颗粒反压穿过粗滤器15并且最终通过穿孔9进入大气。这一点在箭头13的相反方向上进行。
聚结过滤器17的高度大于粗滤器15。流体流过聚结过滤器17的速度因此小于流过粗滤器15的速度。这一点不仅在负荷运行阶段期间而且在再生阶段期间均适用。
图2示出滤筒1的第二实施方式，其中，壳体2由不同部件以所示方式组成。在此，在下部区域中也设置一个粗滤器15，气流依据箭头13穿过穿孔9流过该粗滤器。接在粗滤器15后的聚结过滤器17安装在***件36内，该***件作为圆环形体构成并且在其中安装由四个圆环形件组成的聚结过滤器17。在负荷运行阶段，压缩空气依据箭头16在流过粗滤器15后通过一个穿孔37进入聚结过滤器17的内部。该流体的一部分径向向内并流过聚结过滤器17的两个环，而另一部分径向向外流动并同样流过聚结过滤器17的两个环。在此，在外部和内部各构造一个收集室18。在此，旁通道31和止回阀30也是双重地构造和设置。负荷运行阶段时，聚结过滤器17的环被依据箭头38流过。在此，填充有处理剂24的用于湿气的分离室23依据箭头28和29的重力作用方向上被流过。在此，在分离区的下端部上安装一个精滤器39。
在再生阶段中，再生空气流在这里也相对反向流动，确切地说首先依据箭头33向上穿过分离区，从而在此将在那里被分离的湿气带走。气流又被分布在聚结过滤器17的***件36上。气流的一部分在外部和内部依据箭头34流动通过旁通道31，其中，被分离到收集室18中的颗粒不再穿过聚结过滤器17的分离环，而是直接通过打开的止回阀30进入中间室32，从而它们穿过粗滤器15排入大气中。再生气流的另一部分以相对非常低的速度反向流过聚结过滤器17并依据箭头35通过穿孔37同样进入中间室32。
最后在图3中示出滤筒1的第三实施方式。它在一定程度上与图2的构型相关。只是聚结过滤器17的***件36在这里略有变化。该***件36除了所述止回阀30还承载有另一个止回阀40，后者在与止回阀30相反的流动方向上打开，从而这里在负荷运行阶段中实现聚结过滤器17的单义的外部流入，其分离环被从外向内穿流。该分离环星形地构造，以增大面积。因此收集室18在这里在聚结过滤器17的分离环的内侧构成。该另一止回阀40阻止在再生阶段期间聚结过滤器17被穿流。整个再生空气量远离聚结过滤器17并仅流动通过旁通道31，后者使收集室18通过打开的止回阀30与中间室32连通。
图4中的滤筒1的实施方式与前面的实施方式相关。这里在聚结过滤器17上并联四个滤环。在这里滤环也垂直定向地设置在***件36中。***件36以所示的方式设置有一些穿孔并装有两个止回阀30。对这两个止回阀30各配置一个收集室18。
在负荷运行阶段，待被净化的压缩空气依据箭头13流过粗滤器15。在聚结过滤器17的前面，流体在中间室32内分成四个气流，它们依据箭头38在聚结过滤器17后面重新汇合。
在再生期间，通流流动以相反的方向进行。分离区被按箭头33穿流。流动在聚结过滤器17中被分配，其中，分离到两个分离室18中的颗粒由再生气流的一部分依据箭头34转移到中间室32中，而再生气流的另一部分依据箭头35穿流过聚结过滤器17的相应的环。
依据图5的实施方式大部分与依据图3的实施方式类似地构成。***件36承载着两个止回阀30和40。内壁7的下部构成一个隔壁41。粗滤器15的壳体的内径相对稍大地选择，从而在该部位上形成一个间隙42。因此可以看出，旁通道31既绕开聚结过滤器17也绕开粗滤器15。止回阀30设置在该旁通道内。在收集室18中积聚的颗粒因此在这里在绕开聚结过滤器17和粗滤器15的情况下排放到大气中。
参考标号表
1滤筒                        22精滤器垫
2壳体                        23分离室
3板材件                      24处理剂
4板材件                      25精滤器垫
5连接盖                      26端壁
6螺纹连接部分                27穿孔
7内壁                        28箭头
8端壁                        29箭头
9穿孔                        30止回阀
10密封装置                   31旁通道
11穿孔                       32中间室
12中轴线                     33箭头
13箭头                       34箭头
14分离室                     35箭头
15粗滤器                     36***件
16箭头                       37穿孔
17聚结过滤器                 38箭头
18收集室                     39精滤器
19箭头                       40另一止回阀
20穿孔                       41隔壁
21盖部件                     42间隙

Claims (7)

1.用于利用一个可更换的滤筒净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的方法，其方式是使压缩机的特别是含有油和水的压缩空气通过在该可更换的滤筒中的一个粗滤器(15)，在该粗滤器中从压缩空气中分离较大的颗粒和水，并且使该压缩空气通过填充有处理剂(24)的用于吸收湿气的分离室(23)，其特征在于，在使压缩空气通过该滤筒的填充有处理剂(24)的分离室(23)之前，使来自压缩机和通过该滤筒的粗滤器(15)的压缩空气通过一个聚结过滤器(17)，在该聚结过滤器中至少积聚来自压缩空气的油以形成较大的颗粒并且在聚结过滤器(17)的下游分离所述较大的颗粒，而在再生期间，将在聚结过滤器的下游积聚和分离的较大颗粒利用再生气流至少部分地绕开聚结过滤器(17)且穿过粗滤器(15)转移到大气中，并且将在粗滤器(15)中分离的较大颗粒利用再生气流转移到大气中。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，再生气流以低于穿流粗滤器(15)的速度穿流聚结过滤器(17)。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将再生气流和在聚结过滤器(17)的下游积聚和分离的较大颗粒至少部分地经过一个与聚结过滤器并联的止回阀(30)输送通过粗滤器(15)。
4.用于净化机动车的压缩空气提供设备中的压缩空气的、可更换的滤筒(1)，包括一个具有一个螺纹连接部分(6)和至少一个密封装置(10)的壳体(2)，在该壳体中设置了一个粗滤器(15)和一个位于该粗滤器下游的并且填充有处理剂(24)的分离室(23)，其特征在于，一个聚结过滤器(17)位于粗滤器(15)与所述分离室(23)之间；设置有一个旁通道(31)，该旁通道被设计及设置为至少部分旁路聚结过滤器(17)，但不旁路粗滤器(15)；在该旁通道(31)中设置有一个在再生期间打开的止回阀(30)。
5.按权利要求4所述的滤筒，其特征在于，聚结过滤器(17)基本上垂直定向地设置在壳体(2)中，该聚结过滤器具有输出侧，一个收集室(18)位于该输出侧并且被设计及设置用于积聚待被分离的较大颗粒，该收集室与旁通道(31)连接。
6.按权利要求4或5所述的滤筒，其特征在于，聚结过滤器(17)安装在一个***件(36)内。
7.按权利要求4或5所述的滤筒，其特征在于，在聚结过滤器(17)的区域内设置一个第二止回阀(40)，该第二止回阀被设计及设置用于在滤筒的再生期间防止压缩空气的部分气流穿流聚结过滤器(17)。
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