高速旋转曲轴箱通风过滤介质和介质包制造技术

描述了在曲轴箱通风系统中为高速旋转聚结器(HSRC)元件提供鲁棒性能的过滤介质和介质包.过滤介质是HSRC过滤介质.如此,过滤介质比传统聚结器过滤介质,例如用于低速旋转聚结器布置或静止聚结器布置中的过滤介质具有更高的抗压缩性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高速旋转曲轴箱通风过滤介质和介质包相关申请的交叉引用本申请要求于2015年8月21日提交的名称为“高速旋转曲轴箱通风过滤介质(HIGHSPEEDROTATINGCRANKCASEVENTILATIONFILTERMEDIA)”的申请号为第62/208,284的美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用整体并入本文作为参考。
本申请涉及曲轴箱通风系统。
技术介绍
在内燃机的运行过程中，一部分燃烧气体会从燃烧气缸中流出并流入发动机的曲轴箱。这些气体通常称为“窜气”气体。窜气包括气溶胶、油和空气的混合物。如果直接排放到环境中，窜气会危害环境。因此，窜气通常按路线经曲轴箱通风系统从曲轴箱排出。曲轴箱通风系统可以使窜气通过聚结器(即，聚结过滤元件)以去除在窜气中包含的大部分气溶胶和油。聚结器包括过滤介质。而后，过滤后的窜气或排放到环境中(在开放式曲轴箱排气系统中)或按路线返回至内燃机的进气口以进一步燃烧(在闭合式曲轴箱排气系统中)。一些曲轴箱通气系统利用旋转聚结器，旋转聚结器在过滤期间通过旋转过滤介质来提高聚结过滤元件的过滤效率。在旋转滤筒中，污染物(例如，由窜气悬浮和输送的油滴)在滤筒的内部通过诸如惯性撞击、拦截、扩散和重力等颗粒捕获机制被分离到纤维上。通过旋转过滤介质，附加的离心力增强了惯性撞击和重力。此外，滤筒的旋转可以产生泵送效果，这减少了通过过滤系统的压降。旋转滤筒可以包括纤维过滤器和离心分离设备。
技术实现思路
一个示例实施例涉及一种过滤介质。上述过滤介质包括具有介于5μm至40μm之间的几何平均纤维直径的纤维。上述纤维具有介于5％和30％之间的实密度。上述过滤介质具有在大于20kPa压强下小于25％的压缩率。另一个示例实施例涉及一种高速旋转聚结器元件。上述高速旋转聚结器元件包括第一端板、第二端板和过滤介质包，上述过滤介质包包括在第一端板和第二端板之间定位的过滤介质。上述过滤介质包括具有介于5μm至40μm之间的几何平均纤维直径的纤维。上述纤维具有介于5％和30％之间的实密度。上述过滤介质具有在大于20kPa压强下小于25％的压缩率。又一个示例实施例涉及一种用于高速旋转聚结器的过滤介质包。上述过滤介质包包括过滤介质，上述过滤介质具有介于5μm至40μm之间的几何平均纤维直径的纤维。上述纤维具有介于5％和30％之间的实密度。上述过滤介质具有在大于20kPa压强下小于25％的压缩率。从以下结合附图的详细描述中，这些和其他特征及其组织和操作方式将变得显而易见，其中相同的元件在下面描述的几个附图中具有相同的附图标记。附图说明图1示出了根据一个示例实施例的曲轴箱通风系统的剖视图。图2示出了可与图1的曲轴箱通风系统一起使用的过滤介质包的立体图。图3示出了可与图1的曲轴箱通风系统一起使用的作为过滤元件一部分的可选过滤介质包的立体图。图4至图10示出了高速旋转聚结器(HSRC)介质对比常规介质的各种比较图表和曲线图。具体实施方式总体参考各附图,描述了在曲轴箱通风系统的HSRC元件中提供稳固性能的过滤介质和介质包。过滤介质是HSRC过滤介质。这样，过滤介质比诸如在低速旋转聚结器布置或静止聚结器布置中使用的传统聚结器过滤介质具有更高的抗压缩性。HSRC过滤介质可以包括单层过滤介质、具有不同性质的多层过滤介质或性质根据设计为优化性能的深度函数而变化的过滤介质(即，梯度过滤介质)。如以下进一步详细描述，HSRC过滤介质结构比传统聚结器过滤介质具有更高的抗压缩性。参照图1，示出了根据一示例实施例的曲轴箱通风系统100的截面图。曲轴箱通风系统100包括固定壳体102。固定壳体102包括窜气入口104，窜气入口104接收来自内燃机的曲轴箱的窜气。例如，内燃机可以为柴油内燃机。固定壳体102还包括过滤后的窜气出口106。出口106将过滤后的窜气从曲轴箱通风系统100中排出。在一些布置中，曲轴箱通风系统100是闭合式曲轴箱通风系统。在这种构造中，出口106将过滤后的窜气提供至内燃机的进气口。在另一些布置中，曲轴箱通风系统100是开放式曲轴箱通风系统。在这种布置中，出口106将过滤后的窜气提供至周边环境。曲轴箱通风系统100包括聚结器108。聚结器108是旋转聚结器。聚结器108包括第一端板110和第二端板112，第二端板112与第一端板110轴向隔开。由过滤介质组成的过滤介质包114位于第一端板110和第二端板112之间。过滤介质包114包括在下文进一步详细描述的纤维过滤介质。纤维过滤介质可以包括熔喷聚酯过滤介质、熔喷聚苯硫醚过滤介质、针刺纺粘(needlepunchedspunbond)聚苯硫醚过滤介质、具有丙烯酸粘合剂过滤介质的微玻璃、具有酚醛粘合剂过滤介质的微玻璃，熔喷尼龙过滤介质、针刺毡(needlefelt)聚对苯二甲酸乙二醇酯过滤介质或其他合适的过滤介质中的任一种。过滤介质包114的过滤介质在下文进一步详细描述。过滤介质包114被密封至第一端板110和第二端板112使得进入入口104的窜气通过过滤介质包114。过滤介质包114呈圆柱形。在一些布置中，过滤介质包114是端部开口的圆柱形介质包(例如，如图2所示)。在这种布置中，过滤介质形成具有开口端的闭环结构，开口端被固定到第一端板110和第二端板112(例如，通过灌封、通过粘合、通过机械密封系统等)。在进一步的布置中，过滤介质包114与在主过滤介质上游或下游的附加介质层联接，以进行结构支撑或附加过滤。在这种布置中，介质包114保持圆柱形闭环结构。附加介质层可以被结合或用其他方式固定到过滤介质包114上。在附加布置中，过滤介质包114包括褶状过滤介质(例如，如图3所示)。在进一步的布置中，过滤介质包114包括无褶圆柱形过滤介质。在一些布置中，聚结器108包括支撑罩116，支撑罩116在与过滤介质包114邻近的第一端板110和第二端板112之间延伸。支撑罩116为过滤介质包114提供支撑表面。支撑罩116相对于聚结器108的中心轴118由过滤介质包114径向向外定位。在运行过程中，曲轴箱通风系统100通过入口104接收来自内燃机的窜气。窜气从聚结器元件108的内部区域流出、通过过滤介质包114并从出口106排出(如箭头所示)。聚结器108以旋转速度ω绕其中心轴118旋转。聚结器108是HSRC元件。如本文所用，HSRC元件是指在过滤介质处产生超过500G(G在以下公式1中定义)离心力的旋转聚结器元件。在一些布置中，旋转速度ω可以超过10,000RPM。例如通过电动机、油驱动马达、聚结器108和内燃机之间的机械联动装置等可以旋转上述聚结器108。由窜气输送的污染物(例如，油滴、气溶胶等)在过滤介质包114的内部通过诸如惯性撞击、拦截、扩散和重力等颗粒捕获机制被分离到纤维上。通过旋转过滤介质包114，附加的离心力增强了惯性撞击。此外，聚结器108的旋转可以产生泵送效果，这减少了通过曲轴箱通风系统100的压降。在一些布置中，支撑罩116包括增强泵送效果的翅片或挡边。诸如油的分离后的污染物落到固定壳体102的底部，污染物可以在底部通过排水口120离开壳体。如上文所述，曲轴箱通风系统100去除诸如来自窜气的细小油滴的污染物。这有助于减少从内燃机的排放。在曲轴箱通风系统100是闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤介质，其特征在于，包括：纤维，所述纤维具有介于5μ至40μm之间的几何平均纤维直径，所述纤维具有介于5％和30％之间的实密度；其中，所述过滤介质具有在大于20kPa的压强下小于25％的压缩率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.21 US 62/208,2841.一种过滤介质，其特征在于，包括：纤维，所述纤维具有介于5μ至40μm之间的几何平均纤维直径，所述纤维具有介于5％和30％之间的实密度；其中，所述过滤介质具有在大于20kPa的压强下小于25％的压缩率。2.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述纤维由聚合物材料组成。3.根据权利要求2所述的过滤介质，其特征在于，所述聚合物材料是针刺聚苯硫醚过滤介质。4.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质形成为圆柱形的过滤介质包。5.根据权利要求4所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质具有在200G下小于25％的压缩率，其中G由公式定义，ω是单位为弧度每秒的所述过滤介质包的旋转速度，R是单位为米的所述过滤介质包的半径。6.根据权利要求5所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质具有在1000G下小于25％的压缩率。7.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，大约3％的所述纤维具有大于20μm的直径。8.根据权利要求2所述的过滤介质，其特征在于，所述聚合物材料是单一聚合物材料、单一共聚物材料或单一聚合物共混物。9.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质在0.5英寸的水压降下具有少于或等于250立方英尺每分钟的弗雷泽渗透率。10.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述纤维是第一纤维，所述几何平均纤维直径是第一几何平均纤维直径，其中所述过滤介质还包括具有第二几何平均纤维直径的第二纤维，所述第二几何平均纤维直径与所述第一几何纤维直径不同。11.根据权利要求10所述的过滤介质，其特征在于，所述第二纤维叠在所述第一纤维上形成多层过滤介质。12.根据权利要求10所述的过滤介质，其特征在于，所述第二纤维相对于所述第一纤维定位，使得所述过滤介质随所述过滤介质的深度而具有变化的过滤效率以形成梯度效率过滤介质。13.根据权利要求10所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质是包括所述第一纤维和所述第二纤维的复合过滤介质。14.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述压缩率是在20摄氏度下。15.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述压缩率是在120摄氏度下。16.一种高速旋转聚结器元件，其特征在于，包括：第一端板；第二端板；过滤介质包，所述过滤介质包包括位于所述第一端板和所述第二端板之间的过滤介质，所述过滤介质包括几何平均纤维直径介于5μm至40μm之间的纤维，所述纤维具有介于5％和30％之间的实密度，所述过滤介质在大于20kPa的压强下具有小于25％的压缩率。17.根据权利要求16所述的高速旋转聚结器元件，其特征在于，所述过滤介质在0.5英寸的水压降下具有小于或等于250立方英尺每分钟的弗雷泽渗透率。18.根据权利要求16所述的高速旋转聚结器元件，其特征在于，还包括在所述第一端板和所述第二端板之间延伸的支撑罩，所述支撑罩邻接所述过滤介质包定位以使得所述支撑罩在所述聚结器元件旋转期间为所述过滤介质包提供支撑表面。19.根据权利要求16所述的高速旋转聚结器元件，其特征在于，所述聚合物材料是针刺聚苯硫醚过滤介质。20.根据权利要求16所述的高速旋转聚结器元件，其特征在于，所述过滤介质包呈圆柱形。21.根据权利要求20所述的高速旋转聚结器元件，其特征在于，所述过滤介质具有在200G下小于25％的压缩率，其中G由公式定义，ω是单位为弧度每秒的所述过滤介质包的旋转速度，R是单位为米的所述过滤介质包的半径。22.根据权利要求21所述的高速旋转聚结器元件，其特征在于，所述过滤介质具有在1000G下小于25％的压缩率。23.根据权利要求16所述的高速旋转聚结器元件，其特征在于，大约3％的所述纤维具有大于20μm的直径。24.根据权利要求16所述的高速旋转聚结器元件，其特征在于，所述过滤介质在0.5英寸的水压降下具有小于或等于250...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·W·施万特，S·道沃，C·E·霍尔曼，J·J·莫伊，B·M·维德甘，
申请(专利权)人：康明斯过滤IP公司，
类型：发明
国别省市：美国,US