CN112370926A - 用于机载氧气***的除水过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机载氧气***的除水过滤器，壳体的上端设有进气管，壳体的底部设有出水孔，壳体的外壁上设有出气管，壳体内安装有螺旋齿片和过滤体，竖向的过滤***于壳体内的中心位置，螺旋齿片围绕安装于过滤体的中上部外壁上，螺旋齿片的外壁与壳体的内壁之间设有间隙，过滤体的下部设有过滤进气口，过滤体的上部设有过滤出气口且过滤出气口与出气管连通。本发明通过将除水装置和过滤装置高度集成在一个设备上，兼具除水和过滤功能，使进入制氧机的空气满足干燥和清洁的高品质要求，延长了机载制氧机的寿命，同时显著减小了整个氧气***的体积和重量，降低了飞机飞行负荷和成本。

Description

用于机载氧气***的除水过滤器

技术领域

本发明涉及一种制氧***使用的过滤设备，尤其涉及一种用于机载氧气***的除水过滤器。

背景技术

机载氧气***是用于在飞机上制备氧气的***，以环境中的空气作为气源，通过制氧机采用氧氮分离的方式制备氧气，由于空气是多组分混合气体，除氧、氮、稀有气体、水蒸气、二氧化碳、乙炔和碳氢化合物外，还含有灰尘等固体杂质，这些杂质会对制氧机带来危害，如堵塞气体管路、降低分子筛寿命等，因此，需要在空气进入分子筛之前进行除水和过滤。

传统机载氧气***中，对空气进行除水和过滤是采用各自独立的设备单独进行的，这样会增大整个氧气***的体积和重量，增大飞机飞行负荷和成本；有些机载氧气***仅具有除水和过滤中的一项功能，这样进入制氧机的空气难以符合高品质要求，会对制氧机造成损害，降低制氧机寿命。

目前，传统机载氧气***的空气过滤方式主要有两种且各有弊端，具体如下：一种是湿法过滤，即通过油膜黏附空气中的固体颗粒，这方法对于灰尘较多的环境，除尘时容易导致表面油膜饱和而失效，使用寿命较低；另一种是干法过滤，即通过织物网眼来阻挡空气中直径小于孔径的粉尘，但容易发生堵塞，造成除尘效率下降。

另外，为了及时了解机载氧气***的过滤器是否堵塞，一般会采用压差开关来对过滤器的进气端和出气端的气压进行比较监测，一旦出现进气端气压明显大于出气端气压的情况，即判断为过滤器堵塞，则通过压差开关上的报警器进行实时报警。

但传统的压差开关一般采用气压传感器等电子式结构或弹性片等机械式结构，存在体积较大、灵敏度较低、密封性较差的问题，不适合需要尽量减小体积和重量的机载氧气***使用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种将除水和过滤功能集成在一起的用于机载氧气***的除水过滤器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于机载氧气***的除水过滤器，包括壳体，所述壳体的上端设有进气管，所述壳体的底部设有出水孔，所述壳体的外壁上设有出气管，所述壳体内安装有用于为气体除水的螺旋齿片和用于为气体过滤的过滤体，竖向的所述过滤***于所述壳体内的中心位置，所述螺旋齿片围绕安装于所述过滤体的中上部外壁上，所述螺旋齿片的外壁与所述壳体的内壁之间设有间隙，所述过滤体的下部设有过滤进气口且所述过滤进气口位于所述壳体的出水孔的上方，所述过滤体的上部设有过滤出气口且所述过滤出气口与所述出气管连通。

上述结构中，螺旋齿片是用于使气体形成旋风从而实现水气分离达到除水目的的常规部件；过滤体用于气体过滤，根据需要可选择各种不同结构的常规过滤体，同时，过滤体对其它中的剩余水份有进一步阻挡除水作用，从而实现更好的除水效果；本发明的重点是将除水装置和过滤装置结合在一起同时实现除水和过滤功能，且利用气体向下流动周向分离除水和气体向中部汇集上流过滤的布局实现两种结构的高效整合，实现高集成度目的。

作为优选，为了便于安装、清洗和更换过滤体，所述过滤体包括滤芯座和安装于所述滤芯座上的滤芯筒。滤芯筒内置滤芯能够很好地过滤掉气体中的灰尘等杂质，具有流通面积大、气体流阻较小的优点，同时也便于清洗和更换。

作为优选，为了便于将气体分离后并沿壳体内壁流下的水集中排出，所述壳体的底部内壁为锥形且所述出水孔位于该锥形的中心位置。该出水孔的孔径根据实际需要设定，在确保能够及时排水的同时尽量减小孔径，以尽量减少气体损耗。

进一步，为了对过滤体的进气压力和出气压力之间的压差进行实时监测并在压差过大时发出报警，所述壳体或所述出气管上安装有用于监测所述过滤体的进气压力和出气压力之间压差的膜片式压差开关，所述膜片式压差开关包括开关外壳、膜片、弹簧、活门杆和接触导体，所述开关外壳设有外壳内腔，所述膜片置于所述外壳内腔内且将所述外壳内腔隔离为上内腔和下内腔，所述开关外壳内与所述上内腔和所述下内腔对应的位置分别设有用于将所述过滤体的进气侧气体引入所述上内腔的进气采集孔和用于将所述过滤体的出气侧气体引入所述下内腔的出气采集孔，所述活门杆和所述接触导体均置于所述下内腔内且均为电导体，竖向的所述活门杆的上端与所述膜片接触并通过所述弹簧保持向上的应力，所述接触导***于所述活门杆的下方，所述膜片向下弯曲后所述活门杆的下端能够与所述接触导体的上表面导电接触，所述活门杆与所述接触导体分别作为两个连接端并分别通过导线与报警器连接。过滤体在使用一段时间后必然会产生堵塞，通过膜片式压差开关可以实时监测过滤体的进气压力和出气压力之间的压差并在压差过大时发出报警信号，利于工作人员及时清洗或更换过滤体；膜片式压差开关采用机械感压结构，具有很高的灵敏度和很长的寿命，而且利用膜片的弹性和弹簧的辅助作用即可实现压差的监测，具有结构简单、体积小、质量轻的优点；上述膜片采用常规的设有圆环形凹槽的膜片，膜片上位于圆环形凹槽外周的部分用于连接安装，位于圆环形凹槽以内的部分用于形成弹性结构，在受到外力时会向一侧弯曲，失去外力后会恢复原状，与弹簧配合则能实现更好的弹性效果，也便于调节膜片弯曲所需压力的大小，弹簧与膜片上位于圆环形凹槽以内的部分接触；上述报警器采用常规的听觉或/和视觉报警器即可，报警器与两个接线端连接实现报警的原理很简单，即将两个接线端串联在报警器的电源输入端即可。

作为优选，为了便于安装膜片、活门杆和接触导体并便于与报警器连接，所述膜片式压差开关还包括非金属环、螺环、金属导向环、螺柱和非金属套，所述开关外壳的下端与所述壳体的外壁或所述出气管的外壁密封连接并形成密封的下内腔，所述非金属环由一体成型的横板和轴向为竖向的圆环构成且该横板上设有多个竖向通孔，所述非金属环的圆环的上端将所述膜片压紧在所述外壳内腔的对应腔壁上，所述螺环与所述外壳内腔的对应腔壁螺纹连接且将所述非金属环的圆环的下端向上压紧，所述非金属环的横板的中心位置设有竖向的中心通孔且所述金属导向环安装在该中心通孔内，所述活门杆穿过所述金属导向环的竖向通孔并能够紧密接触竖向滑动，所述弹簧的上端和下端分别与所述活门杆的上端和所述非金属环的横板接触或连接，所述金属导向环作为与所述活门杆导电连接的连接端，所述螺柱与所述壳体的外壁或所述出气管的外壁对应位置螺纹连接，所述非金属套套装在所述螺柱上，所述接触导体套装在所述非金属套外。

作为优选，为了便于加工和组装，所述壳体包括相互连接的上壳体和下壳体，所述上壳体内设有一体成型的倒“L”形管，齿片安装座通过自身内螺纹安装在所述倒“L”形管的下部外壁上，所述螺旋齿片的上端通过自身内螺纹安装在所述齿片安装座的外壁上。

本发明的有益效果在于：

本发明通过将除水装置和过滤装置高度集成在一个设备上，兼具除水和过滤功能，使进入制氧机的空气满足干燥和清洁的高品质要求，延长了机载制氧机的寿命，同时显著减小了整个氧气***的体积和重量，降低了飞机飞行负荷和成本；通过采用结构简单、体积小、质量轻、灵敏度高的膜片式压差开关对过滤体的进气压力和出气压力之间的压差进行实时监测并报警，避免了因过滤体堵塞导致过滤效果差的问题，尤其适用于机载氧气***的空气除水和过滤；膜片式压差开关中，通过调节螺环，改变弹簧的预压缩量，从而改变推动膜片所需要的压力差，能够实现压差开关的报警压差值可调的功能。

附图说明

图1是本发明所述用于机载氧气***的除水过滤器的局剖立体图；

图2是本发明所述用于机载氧气***的除水过滤器的主视剖视图；

图3是图1中“A”的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本发明所述用于机载氧气***的除水过滤器包括壳体(见图1和图2中的上壳体3和下壳体8)，所述壳体的上端设有进气管1，所述壳体的底部设有出水孔18，所述壳体的外壁上设有出气管9，所述壳体内安装有用于为气体除水的螺旋齿片13和用于为气体过滤的过滤体(见图2中的滤芯座15和滤芯筒14)，竖向的所述过滤***于所述壳体内的中心位置，螺旋齿片13围绕安装于所述过滤体的中上部外壁上，螺旋齿片13的外壁与所述壳体的内壁之间设有间隙以利于离心分离的水沿壳体内壁流下，所述过滤体的下部设有过滤进气口且所述过滤进气口位于所述壳体的出水孔18的上方，所述过滤体的上部设有过滤出气口且过滤出气口与出气管9连通。

作为优选，所述过滤体包括滤芯座15和安装于滤芯座15上的滤芯筒14；所述壳体的底部内壁17为锥形且出水孔18位于该锥形的中心位置；所述出气管9上(也可以在所述壳体上)设有连接安装部5且该连接安装部5上安装有用于监测所述过滤体的进气压力和出气压力(本例中为滤芯筒14两端的气体压力)之间压差的膜片式压差开关4，膜片式压差开关4包括开关外壳41、膜片43、弹簧46、活门杆44和接触导体50，开关外壳41设有外壳内腔，膜片43置于所述外壳内腔内且将所述外壳内腔隔离为上内腔42和下内腔49，开关外壳41内与上内腔42和下内腔49对应的位置分别设有用于将所述过滤体的进气侧气体引入上内腔42的进气采集孔40和用于将所述过滤体的出气侧气体引入下内腔49的出气采集孔51，进气采集孔40和出气采集孔51的具体实现方式根据实际情况而定，只要能实现该功能即可，活门杆44和接触导体50均置于下内腔49内且均为电导体，竖向的活门杆44的上端与膜片43接触并通过弹簧46保持向上的应力，接触导体50位于活门杆44的下方，膜片43向下弯曲后活门杆44的下端能够与接触导体50的上表面导电接触，活门杆44与接触导体50分别作为两个连接端并分别通过导线与报警器6连接；膜片式压差开关4还包括非金属环47、螺环48、金属导向环45、螺柱53和非金属套52，开关外壳41的下端与出气管9上的连接安装部5的外壁(也可以为所述壳体的外壁)密封连接并形成密封的下内腔49，非金属环47由一体成型的横板和轴向为竖向的圆环构成且该横板上设有多个竖向通孔，非金属环47的圆环的上端将膜片43压紧在所述外壳内腔的对应腔壁上，螺环48与所述外壳内腔的对应腔壁螺纹连接且将非金属环47的圆环的下端向上压紧，非金属环47的横板的中心位置设有竖向的中心通孔且金属导向环45安装在该中心通孔内，活门杆44穿过金属导向环45的竖向通孔并能够紧密接触竖向滑动，弹簧46的上端和下端分别与活门杆44的上端和非金属环45的横板接触或连接，金属导向环45作为与活门杆44导电连接的连接端，螺柱53与出气管9上的连接安装部5的外壁(也可以为所述壳体的外壁)对应位置螺纹连接，非金属套52套装在螺柱53上，接触导体50套装在非金属套52外；所述壳体包括相互连接的上壳体3和下壳体8，上壳体3内设有一体成型的倒“L”形管12，齿片安装座11通过自身内螺纹安装在倒“L”形管12的下部外壁上，螺旋齿片13的上端通过自身内螺纹安装在齿片安装座11的外壁上。

图1中还示出了气源采集组件2，图2还示出了滤芯座15的外壁与下壳体8的内壁之间的间隙16，间隙16用于离心分离的水沿着下壳体8的内壁留下至出水孔18，这些为常规适应性结构。

如图1-图3所示，工作时，用于制氧的压缩空气从进气管1进入上壳体3内，经过气体通道10自上而下快速冲击螺旋齿片13形成旋流，气体中的水滴发生离心运动，水滴与气体分离并附着在上壳体3的内壁上，大量堆积的水滴受到重力的作用，沿着上壳体3的内壁和下壳体8的内壁流下，在锥形的底部内壁17处汇聚，并通过出水孔18排出到壳体外；与此同时，这个过程中，气流也会冲刷附着在壳体内壁上的水滴，使其快速下流并排出壳体外；除去大部分水后的空气由下而上进入滤芯筒14内，灰尘颗粒被滤芯筒14内的滤芯阻挡，过滤后的空气通过倒“L”形管12和出气管9的通孔7排出并被送至制氧机。

滤芯筒14在使用一段时间后会附着大量的杂质颗粒，造成滤芯筒14表面的一部分小孔发生堵塞，造成滤尘效果下降，这时就需要清洗或更换滤芯筒14，膜片式压差开关4则用于实时监测滤芯筒14是否被堵塞，其工作原理是：滤芯筒14的进气侧空气通过进气采集孔40进入外壳内腔内的上内腔42内，滤芯筒14的出气侧气体通过出气采集孔51进入外壳内腔内的下内腔49内，如果滤芯筒14没有堵塞，则上内腔42内的气压与下内腔49内的气压基本持平，膜片43不会弯曲，活门杆44不会与接触导体50接触，报警器6处于断开状态，不会报警；当滤芯筒14发生堵塞且堵塞到一定程度后，滤芯筒14的出气侧空气减少、气压降低，上内腔42内的气压明显大于下内腔49内的气压，膜片43会克服自身弹性和弹簧46的弹性向下弯曲，直到活门杆44与接触导体50接触，报警器6处于接通状态，发出报警信号，此时工作人员及时了解滤芯筒14堵塞的问题，并通过清洗或更换的方式解决此问题；在解除堵塞问题后，上内腔42内的气压与下内腔49内的气压恢复平衡，活门杆44在膜片43的弹性和弹簧46的弹性作用下向上回弹复位，恢复正常工作状态。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于机载氧气***的除水过滤器，包括壳体，所述壳体的上端设有进气管，所述壳体的底部设有出水孔，所述壳体的外壁上设有出气管，其特征在于：所述壳体内安装有用于为气体除水的螺旋齿片和用于为气体过滤的过滤体，竖向的所述过滤***于所述壳体内的中心位置，所述螺旋齿片围绕安装于所述过滤体的中上部外壁上，所述螺旋齿片的外壁与所述壳体的内壁之间设有间隙，所述过滤体的下部设有过滤进气口且所述过滤进气口位于所述壳体的出水孔的上方，所述过滤体的上部设有过滤出气口且所述过滤出气口与所述出气管连通。

2.根据权利要求1所述的用于机载氧气***的除水过滤器，其特征在于：所述过滤体包括滤芯座和安装于所述滤芯座上的滤芯筒。

3.根据权利要求1所述的用于机载氧气***的除水过滤器，其特征在于：所述壳体的底部内壁为锥形且所述出水孔位于该锥形的中心位置。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于机载氧气***的除水过滤器，其特征在于：所述壳体或所述出气管上安装有用于监测所述过滤体的进气压力和出气压力之间压差的膜片式压差开关，所述膜片式压差开关包括开关外壳、膜片、弹簧、活门杆和接触导体，所述开关外壳设有外壳内腔，所述膜片置于所述外壳内腔内且将所述外壳内腔隔离为上内腔和下内腔，所述开关外壳内与所述上内腔和所述下内腔对应的位置分别设有用于将所述过滤体的进气侧气体引入所述上内腔的进气采集孔和用于将所述过滤体的出气侧气体引入所述下内腔的出气采集孔，所述活门杆和所述接触导体均置于所述下内腔内且均为电导体，竖向的所述活门杆的上端与所述膜片接触并通过所述弹簧保持向上的应力，所述接触导***于所述活门杆的下方，所述膜片向下弯曲后所述活门杆的下端能够与所述接触导体的上表面导电接触，所述活门杆与所述接触导体分别作为两个连接端并分别通过导线与报警器连接。

5.根据权利要求4所述的用于机载氧气***的除水过滤器，其特征在于：所述膜片式压差开关还包括非金属环、螺环、金属导向环、螺柱和非金属套，所述开关外壳的下端与所述壳体的外壁或所述出气管的外壁密封连接并形成密封的下内腔，所述非金属环由一体成型的横板和轴向为竖向的圆环构成且该横板上设有多个竖向通孔，所述非金属环的圆环的上端将所述膜片压紧在所述外壳内腔的对应腔壁上，所述螺环与所述外壳内腔的对应腔壁螺纹连接且将所述非金属环的圆环的下端向上压紧，所述非金属环的横板的中心位置设有竖向的中心通孔且所述金属导向环安装在该中心通孔内，所述活门杆穿过所述金属导向环的竖向通孔并能够紧密接触竖向滑动，所述弹簧的上端和下端分别与所述活门杆的上端和所述非金属环的横板接触或连接，所述金属导向环作为与所述活门杆导电连接的连接端，所述螺柱与所述壳体的外壁或所述出气管的外壁对应位置螺纹连接，所述非金属套套装在所述螺柱上，所述接触导体套装在所述非金属套外。

6.根据权利要求1、2或3所述的用于机载氧气***的除水过滤器，其特征在于：所述壳体包括相互连接的上壳体和下壳体，所述上壳体内设有一体成型的倒“L”形管，齿片安装座通过自身内螺纹安装在所述倒“L”形管的下部外壁上，所述螺旋齿片的上端通过自身内螺纹安装在所述齿片安装座的外壁上。

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