CN1261421A - 烟雾分离方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种从气流中分离出疏水液相的结构,它包括一凝聚过滤器、一壳体、一气流导向装置和一集液装置。凝聚过滤器包括一无纺纤维介质。壳体包括一内部,该内部具有一气流入口和一气流出口。集液装置设置在壳体结构内,并设置为用来接纳收集于凝聚过滤器并从那排出的液体。还提供了实施分离的方法。

Description

烟雾分离方法和装置
                  相关申请的交叉引述
本申请是1997年6月27日递交的美国系列申请No.08/884,294的连续申请中的一部分。美国申请No.08/884,294所公开的内容完全引述在此，以供参考。
                     发明领域
本发明涉及用于从气流(例如空气流)中分离出带有烟雾的疏水性液体(例如油)的设备和方法。也提供了用于从气流中过滤细小杂质例如碳材料的较佳装置，还提供了实施该分离的方法。
                     发明背景
某些气流例如柴油发动机渗漏出的气体带有大量其中夹杂有烟雾的油，烟雾中大多数油滴的尺寸一般都在0.1-5.0微米范围内。
此外，这样的气流也带有大量细小杂质例如碳杂质，这样的杂质一般具有大约0.5-3.0微米的颗粒尺寸。
在某些设备中，需要将此类气体排放到大气中。一般而言，在该气体被排放到大气中之前，应较佳地对气体进行净化以除去其中的大部分烟雾和/或有机颗粒杂质。
在其他情况下，需要将空气或气流引入装置中。当处在该情况下时，需要在循环过程中从气流中分离出烟雾和/或颗粒以获得以下的好处：如减小对下游装置的负面作用；提高效率；回收其他损失的油和/或关注环境问题。
对于上述问题已进行了各种努力，一般需要改进的参数如下：(a)尺寸/效率问题，即想得到分离的高效率，同时又要避免需要一个大型分离设备；(b)成本/效率，即想得到好或高的效率，而无需昂贵的设备；(c)通用性，即设备的设计可适用于广泛的应用和使用，而无需大的重新构造；以及，(d)清洁性/重建性，即在长时间的使用后，如果需要清洁时，设备的设计应使得可容易地进行清洁(或重建)。
                  本发明的简要说明
用于从气流中分离疏水性液相的一种装置，它包括一凝聚过滤器、一壳体结构、一气流导向装置和一集液装置。凝聚过滤器较佳地包括一无纺纤维介质。壳体结构界定出一个内部且具有一气体入口和一气体出口。气流导向装置构制和设置成：当气体被引入并通过壳体结构时，引导气流(例如曲轴箱渗漏气流)通过凝聚过滤器。集液装置位于壳体结构的内部且用来接纳收集在凝聚过滤器中并从那儿排出的液体。
较佳地，凝聚过滤器包括位于装置中的一个可拆卸并可替换的面板结构。
较佳地，一排液结构与所述集液装置相流体连通，该排液结构构制和设置成从所述壳体结构内部选择性地排出所收集的液体。
在特定的较佳实施例中，该装置还包括一个第二过滤器。较佳地，该第二过滤器位于壳体结构内部且处在凝聚过滤器的下游，当气体被引入且通过壳体结构时，气流导向装置构制和设置成：首先引导气流通过凝聚过滤器，而后引导气流通过第二过滤器。
较佳地，凝聚过滤器具有不超过第二过滤器上游表面面积25％的上游表面面积。在特定的较佳实施例中，相对于第二过滤器上游表面面积，凝聚过滤器具有一个为其大约0.1％-10％、典型地为大约0.5％-1％、较佳地为大约0.8％的上游表面面积。
较佳地，第二过滤器包括褶皱的介质。在特定的装置中，第二过滤器是可拆卸和可替换的，壳体构造并设置有一个可打开的端盖以进入来卸下第二过滤器，而无需移开或拆卸凝聚过滤器。第一和第二过滤器可机械地连接以作为一个单元进行替换，或者，它们是可单独替换的独立结构。
在一个较佳实施例中，凝聚过滤器包括一个无纺纤维介质，该纤维介质具有小于25微米、典型且较佳地处在9-25微米范围之内的平均纤维直径。
                      附图的简要描述
图1是使用按照本发明的烟雾分离装置的一个发动机设备的示意图；
图2是描述按照本发明的一个分离装置中应用原理的简要表示；
图3是按照本发明的一个装置的立体图；
图4是图3所示装置的侧视图；
图5是以示出在图4中的相反方向观察、沿图3中线5-5的剖视图；
图6是沿图3中线6-6的剖视图；
图7是图5所示装置的分解剖视图；
图8是图6所示装置的一个部分的断续分解剖视图；
图9是示出在图8中的一个凝聚过滤器的放大立体图；
图10是沿图7中线10-10的剖视图；
图11是图3所示装置的俯视图；
图12是图3所示装置的仰视图；
图13是图3所示装置的侧视图，图13是图4所示相反一侧的视图；
图14是图3所示装置的侧视图，图14的视图与图13的视图相类似，其中图13中的装置逆时针转动了90°；
图15是图13和图14所示装置的视图，该视图是相对于图13的观察角度顺时针转动了90°的该装置的侧视图；
图16是连接图5所示第一和第二部分的一个接缝的放大、断开的剖视图；
图17是按照本发明的一个凝聚过滤器的第二实施例的立体图；
图18是描述按照本发明的图17所示装置相反一侧的立体图；
图19是按照本发明图18所示装置的俯视图，它示出了一个壳体并且移开了盖子和第一及第二过滤介质；
图20是按照本发明图19所示壳体的侧视图；
图21是按照本发明的装置沿图19中线21-21的、多少带有示意性的剖视图；
图22是按照本发明图18所示盖子的俯视图，并且示出了盖子的内表面；
图23是按照本发明固定第二级过滤介质的本体的俯视图；
图24是按照本发明的过滤本体类似于图23的俯视图，但是移去了第二级过滤介质，且示出了位于一入口区域的第一级过滤介质；
图25是按照本发明的第一级过滤介质沿图29中线25-25的、多少带有示意性的剖视图；
图26是按照本发明的一个适配器和一个旁通阀装置的、多少带有示意性的断开剖视图；
图27是按照本发明第二级过滤介质的侧视示意图；
图28是使用按照本发明的过滤装置的一个发动机设备的示意图；
图29是按照本发明的第一级过滤介质结构的俯视图；以及，
图30是按照本发明示出在图29中的第一级过滤介质结构的侧视图。
                     详尽描述
I.一个典型申请--发动机曲轴箱通气件过滤器
压注式柴油发动机经常会产生渗漏气体，即从燃烧室的活塞渗漏出的空气-燃料混合物的气流。这样的渗漏气体一般包括气相(gas phase)，例如空气或燃烧后的气体，其中带有：(a)主要包括0.1-5.0微米小液滴的油或燃料的烟雾；(b)主要包括碳颗粒的燃烧室中的碳杂质，大多数碳颗粒的尺寸大约为0.1-10微米。这种渗漏气体通过一个渗漏出口从发动机向外流出。
在此，当用术语“疏水性”流体来表示气流中携带的液态烟雾时，系指无水的流体，特别是指油，这样的材料一般不能溶合在水中。与承载流体一起使用的“气体”一词及其变形形式是指空气、燃烧后的气体和带有烟雾的其他承载气体。
该气体可以承载相当大量的其他组份。这样的组份包括例如铜、铅、硅氧烷、铝、铁、铬、钠、钼、锡和其他重金属。
在例如卡车、农用机械、小船、公共汽车和通常包括柴油发动机的其他设备中运作的发动机具有大量的、上述受污染的气流。例如流速和流量在0-50立方英尺/分(通常为5-10立方英尺/分)的量级是相当普遍的。
图1简要地示出了一个典型设备，在该设备中利用了按照本发明的一种凝聚过滤器/分隔器装置。参见图1，10表示一个发动机，发动机10一般包括一个柴油发动机，尽管也设想了其他类型的发动机。发动机10释放出渗漏气体，渗漏气体带有大量其中含有烟雾的油，还有大量的、例如碳的细小杂质。渗漏气体通过一管接头12并且穿过一个单向阀14而被排出。单向阀14处在设备中更靠上游的地方。连接到单向阀14壳体上的是一个连接管16。在连接管16的下游并连接在此的是一个凝聚过滤器18。凝聚过滤器18将渗漏气体分为具有液态组份和一部分过滤后的气体组份的两部分。第二级过滤器20通过另一个连接管22连接到凝聚过滤器18上。第二级过滤器22进一步净化从凝聚过滤器过滤后的气体组份。即，它除去仍然保持在气体组份中的细小颗粒。净化后的气体通过管接头24和压力调整器26流入一个发动机进气装置28、例如一个涡轮中。从凝聚过滤器18流出的液态组份通过导管30流入发动机集油槽32中。
按照本发明，提供了将疏水性的液相从气流中分隔开的装置(在此有时指凝聚过滤器/分隔器装置)。在运作中带有杂质的气流流入凝聚过滤器/分隔器装置中，细小的油相或烟雾相(即疏水相)凝聚在该装置中。该装置的构造使得疏水相凝聚成液滴，液滴能够以液态排出，因此可容易地收集液滴并将它从装置中除去。在以下描述的较佳装置中，凝聚过滤器或者凝聚过滤器/分隔器，特别是其上部分地装载有油相的装置作为对气流中所带有的碳杂质进行过滤的前置过滤器。实际上，在较佳的装置中，既然油被排出装置，它将会提供自我清洁型的凝聚过滤器，因为油中将会带有已收集的碳杂质。在按照本发明的较佳装置中，凝聚过滤器/分隔器装置构制有一个可除去的介质组份，以便于清洁或再生。在某些较佳装置中设置有至少一个单个下游(或第二)过滤器或精细过滤器，在其他装置中可设置有多个下游过滤器。
通过参考图2中的示意图可以理解按照本发明的一个装置的基本运作原理。在图2中，标号50指示的需要过滤的气流流入装置49中，标号51指示一个凝聚过滤器或凝聚过滤器/分隔器。当空气穿过凝聚过滤器51之后，就产生了两种物质流：一种是在某种程度上经过过滤的或净化的气流52，一种是液相53。所示的气流52流入第二级过滤器55中以进行精细过滤，气体借助于导管56从装置中流出。此时，气体可能流向下游设备或者大气。在典型装置例如图1所示的装置中，导管56中的气体将会流向一个发动机进气装置，在其他典型的装置中，导管56中的气体将会流向大气或者排气装置。
从凝聚过滤器51流出的液相(夹杂有固体)借助于导管53流向排放结构59，而后该物质借助于管道60可排向任何设想的地方，例如，使它再次循环至曲轴箱以再次利用。另一方案是，将它单独收集起来进行处理。
一般而言，凝聚过滤器51包括这样的材料，在该材料中易于收集气体50所带有的细小油滴并将其凝聚成液滴。以下描述可使用的材料和结构。
一般而言，较佳地选择和构制凝聚过滤器51中的支承或基底材料，使得凝聚过滤器51和收集的油滴相的组合将作为也在线50中运载的杂质(特别是碳颗粒)的前置过滤器而运作。杂质或碳颗粒变得易于携带在流动液体中，通过管道53而离开该设备。因此，在某种程度上，例如在此描述的设备中，凝聚过滤器是自我清洁型的。换言之，连续收集的油相易于将连续收集的碳颗粒相冲洗出凝聚过滤器51。
对于典型的设备，期望将凝聚过滤器51设计成以一种常用的气体在其内流过而凝聚过滤器51的基本寿命将部分地由冲洗作用而定。但是，也预计到设备不会通过自我清洁而“调节(tuned)”到趋于最佳操作。即，在较佳的设备中，因需要内部取出过滤媒质或凝聚材料进行清洗或替换，所以期望凝聚过滤器51的构造可进行周期性的再生。换言之，预计在通常的应用中，应着重选择可高效除去烟雾的材料作为凝聚过滤器的材料(媒质)，在通常应用中可较佳地除去至少20％(接重量计)、更佳地为25-50％的烟雾。这也能够基本除去碳颗粒。大量油相凝聚在媒质中的事实将有利于部分地除去碳颗粒，而且油相还将有助于捕获碳材料。预计如果选择  (调节)凝聚过滤器材料以达到除去碳颗粒的最高效率，特别是达到大约60％时，这可能会对作为凝聚过滤器非常需要的气体流动造成很大的阻碍。
II多级油烟雾分隔器的一个例子
现将注意力转移到图3-15上，其中提供了一种按照本发明的多级油烟雾分隔器或凝聚过滤器/分隔器。将该设备在此称为“多级”，是因为它不仅包括按照本发明的一个烟雾分隔器/过滤器装置，而且它还具有至少一个、且可以具有多个用于对气流进行进一步净化的下游或第二级的过滤器。另一方面，在此所述的油分隔器或凝聚过滤器/分隔器装置也可以用在不具有下游过滤器的整套组合设备中。
在图3中，提供了一个两级烟雾分隔器装置75。一般而言，具有一凝聚过滤器的分离的第一级一般标示为76，而包括一个精细过滤器的第二级位于以77标识的装置的内部。
参见图3，组合装置75具有一壳体80，壳体80具有一入口管子结构81、一筒82和一出口管子结构83。在使用中，需要改善的气流通过入口管子结构81进入筒82中。凝聚在第一级76中的液体排放到筒82的底部85，如下所述，从那里被除去。气相流经其内设置有一过滤器单元的筒82，且通过出口管子结构83从组合装置78向外流出。
对于所示的组合装置75，入口管子结构81包括一个分段的管子结构88(图8)。在此使用的“分段的管子结构”一词及其变化形式是指包括机械地固定在一起的至少两个可分部分的管子。即，各段可以容易地彼此分开。在分段管子结构88中，所示的两段包括一个第一段90和一个第二段91。段91与装置75的一个剩余件(remainder)完全分开，但是段90与壳体80的一个部分形成一体。在所示的装置中，第一级凝聚分隔器或过滤器位于第一段90和第二段91之间。第二段91通过一个夹子装置95固定在第一段90上成为流体流动关系。夹子装置95包括通过夹子97和98以密封方式固定连接到各段90和91上的外轴套96。夹子97、98具有环绕地安装在外轴套96上且通过紧固件137、138固定的带子102、103。因此，通过简单地松开夹子98即可卸开并更换第二段90。
仍然参见图3，壳体80包括一个第一部分或盖部104和一个第二部分或底部105。这两部分通过夹子108沿着接缝107彼此连接。对于所示的装置，通过简单地松开或释放夹子108，可选择地使部分104和105彼此分开。这就可进入壳体80的内部以进行维护。
仍参见图3，对所示的特定装置，盖部104是一个模制的塑料结构109，而底部105是一个薄片金属部分110。尽管其他装置也是可行的，但从以下的描述中可以看出，构制成这两部分104和105的优点将是很显然的。
在使用中，组合装置75可以容易地安装在汽车或其他设备的框架上。可使用各种安装装置，包括安装带装置或带有相应保持螺母的框架。在某些情况下，模制的安装装置可构制成围绕盖部104的外周缘伸展，以在安装时允许沿径向位置可有更大的选择范围。
在对组合装置75的内部构件进行详尽描述之前，为了分析装置75的外部可视特征，将再次参见其他一些附图。
首先参见图4，注意第二部分或底部105具有一个碗或漏斗形的下端或端盖120，该端盖120带有一个定位在其中心的液体排出口121。碗120和排出口121的组合体包括一个收集和排放疏水性液体的装置。在使用中，当液体聚集在装置75中时，它会朝着端板或碗120向下排放，并且聚集在排出口121处。通常，相应的排放管子固定在排出口121上，以将收集的液体引导至例如一个集油槽中。
再次参见图4，可以看到夹子108的进一步的细节。夹子108具有一个金属带125，金属带125的上面带有相对的端部托架126和127。转动具有可转动手柄129的钥匙128，通过将端部126和127拉在一起以拉紧带子125。通过这样做，由于以下将讨论的带子125的结构和位于其上的给定构件，可将壳体部分104和105密封在一起。
现将注意力转移到图11和图12上。图11是图3所示装置的俯视图，图12是该装置的仰视图。
参见图11和12，可以注意到，入口管结构81安装在壳体75的中心处。壳体盖部分104具有一大致呈圆形的外壁132。圆形外壁限定出一圆形内壁133(图6)。通常，入口管结构81沿图11中的虚线箭头所示的总方向引导通过其中的空气。
在另一结构中，入口管可以安装成使其一个侧壁与壳体的圆形内侧壁相切，而不是直接朝向中心点或轴线。入口管相对于壳体的切向安装可产生一围绕元件的切向气流路线。
下面参见图6。图6是大致沿图3中的6-6线剖开的剖视图。由于图6的视角，观察者可看到罩盖部分104的内部结构和剖开的管结构88。
参见图6，罩盖部分104中具有圆形隔离件145。隔离件145设置成与外壁133隔开，从而在它们之间形成气旋通路146。出口管83包括一与隔离件145同心对齐并由它包绕的延伸部147。从下面的描述可以理解，在延伸部147与隔离件145之间，在使用中通常将设置一过滤元件的一端(参照图5所述)。通常，隔离件145的长度将约为入口直径的75％-125％，一般约为110％。
仍旧参见图6，结构150在底部105中包括叶片，这在下面讨论。
仍参见图6，对于所示的具体结构，在剖开的管结构88的第二部分91与第一部分90之间夹有凝聚过滤器150。凝聚过滤器150固定于框架151内并切向地穿过气流通路152。因此，从管部90的区域153进入管部91的区域154的气体基本上通过凝聚过滤器150。当然，凝聚过滤器150可以设置在组件75的其它部件中，例如设置在管部91或罩盖104中。但是，所示的结构较为方便而有效。
凝聚过滤器150所包括的材料适合于使夹带在通过管部91进入壳体80的气流内的疏水烟雾凝聚。下面将描述用于凝聚过滤器150的优选材料。可以预见，在通常的实施例中，凝聚过滤器150将包括一无纺纤维束。
下面参见图8。标号160所示的是一可拆换的部分160。部分160包括合适的框架161、162以将凝聚过滤器150容纳于其中和将凝聚过滤器150牢固地设置于第一部分90与第二部分91之间。凝聚过滤器150最好密封于框架161、162内。该密封可通过粘合、卷边、热结合、超声波焊接或其它方法和材料来实现。较佳的结构如下面所述。
可以注意到，对于图8所示的结构，气流通路153的横截面直径大致等于区域154的横截面直径。通常，需要维持约200-500英尺/分钟的穿过凝聚器150的表面速度，最好约350英尺/分钟。
下面参见图9，其中示出了位于其框架161。162内的凝聚过滤器150的放大立体图。参见图9，凝聚器部分160大致呈圆柱形。它包括一上游表面155和一位于相对侧的下游表面156。
参见图6，在使用中，随着气流从区域153通过凝聚过滤器150朝区域154(以及壳体80)引导，气流内所携带或夹杂的疏水液体，诸如烟雾，将在过滤器150内凝聚。随着液滴的形成，它们将从过滤器150排出，并因气体流动而基本沿箭头179所示方向从过滤器150向外流。气流基本将使液体流入壳体80并沿内壁133向下朝底部盖105内部排流。最终，液体将流到盖105底部，沿端板120朝排出口121排放(图4)。该液流中将包括一些颗粒物质，例如碳粒，它们夹带于凝聚器150中的液体内。因此，该液流对过滤器150具有一定程度的自洁作用。
另一方面，气流将以气旋方式进入壳体80的隔离件145与内壁133之间。然后，该气流被引导至一第二级过滤器，这在下面参照图5和7描述。
参见图5，组件75以剖视图表示。从图5中可以看见，组件75中设置有一下游或第二级过滤元件170。该元件170最好是可拆换的。过滤元件170通常包括设置在内、外衬垫172和173之间的过滤介质171。下面描述一种较佳的结构和材料。过滤元件170具有一封闭的端盖174和一开口的端盖175。开口端盖175包括一径向密封部分176，其尺寸和结构制成可沿管部147以径向密封的方式密封接合。因此，区域176的材料成为被压于管147与元件171的其它部分之间，从而形成径向密封。
在使用中，当气流进入气旋部分143后，它沿箭头176、177所示的总方向朝下流过过滤元件170，并朝外流过出口管83。过滤元件170基本起到精细过滤器的作用，以从气流中除去诸如一些会通过凝聚器的烟雾、烟以及碳氢化合物之类的物质。
从凝聚器150流出的凝聚的液流基本将再沿内壁133向下流入到部分105中，并沿壁表面183向下朝排出口121流。这样，该液体基本不会被引导入过滤元件170。
下面参见图10。图10是大致沿图5的10-10线剖开的剖视图。比较图5和图10可以理解，部分105内具有底部叶片185。对于所示的结构，示出了多个(四个)叶片185。叶片185在排出口121上方汇合，它在底部120中提供一加强结构，以略微支承过滤元件170而使其压靠于表面186，并位于液体上方(该液体在使用中可能汇聚在端盖120的顶部)。通常，叶片185将过滤元件170与所收集的油分离。叶片185也有助于将元件170压入壳体中的适当位置，并使密封件176保持在位。叶片185也有助于确保元件170在使用中不会因振动而掉出壳体。在所示的实施例中，叶片185与壳体分开模塑成一单独的部件，然后再通过一合适的固定件122连接于壳体。
下面参见图7和16。罩盖104具有底部凸缘189，该凸缘上有密封圈槽190。密封圈槽190的尺寸和结构制成可将O型圈191部分容纳于其中。部分105具有匹配凸缘193。当结构装配好时，凸缘193被朝凸缘189压，将O型圈191夹于其间。箍带195的内表面197构制成：当锁紧匙拧紧时箍带195将凸缘189和193围绕O型圈191压于一起，以形成一良好的密封。内表面197的形状大致制成波形或Ω形，以有助于达到此目的。图16表示凸缘189、193由箍带195夹于一起。
对于所示的具体较佳实施例，可以注意到，凝聚过滤器150的上游表面面积远小于第二级过滤元件170的上游表面面积。尤其是在用有凹槽的介质作为介质171的情况下，这种不同更为显著。可以预见，使用本文所述的较佳材料，一个凝聚过滤介质150的上游表面面积约为介质171的下游表面面积的1-20％(不大于25％)的系统将是有效的。
这里的术语“气流导向装置”或其变型有时将用来指引导气流的部分结构。对于图3-15的结构75，这将包括入口管、壁、隔离件和出口管。“气流导向装置”通常用来确保适当的气流以适当的顺序通过过滤器。
本发明的结构可以制得相当小，但却非常有效。下面描述为多种系统来实现这一目的的材料和尺寸。
III.一些可以使用的材料
A.凝聚器介质
通过选择用于凝聚器介质的某些较佳材料，可以获得显著的优点。较佳的材料包括纤维尺寸适当并有适当坚实度或密度的无纺纤维结构，以用作一种适用于在使用中很可能会碰到的气流类型的良好凝聚器。最好使用但尼尔数约为1.5或直径约为9-25微米的(通常约为14.5微米)的有机纤维来形成该材料，诸如聚酯纤维。一种较佳的材料是美国北卡罗来纳州28241的Charlotte的Kem-Wove股份有限公司生产的8643号产品。
介质的密度和百分比坚实度可以根据具体的使用而有所变化。通常，自由状态的百分比坚实度约为1.5-1.8。
B.下游过滤介质
对于下游过滤器，在诸如柴油发动机之类的装置中所使用的传统介质对通常的系统来说是可以接受的。一种较佳的此类介质是高表面负载褶皱纸。一种通常的介质是重量约为118±8磅/3000平方英尺、渗透性约为34±5.5英尺/分钟、在1.25psi压力下厚度约为0.05-0.07英寸、抗拉强度至少为13磅/英寸、湿爆裂强度至少为12psi以及固化的湿爆裂强度不大于40psi的高表面负载褶皱纸。用于本文所描述的装置中的这种介质可实现至少80％(按重量计算)的效率。
C.其它部件
最好，壳体的罩盖部分由塑料构成，例如一种玻璃填充尼龙。底部是金属板。或者，整个壳体可以均由金属或塑料构成。
最好，端盖由泡沫聚氨酯制成。或者，端盖可以是金属。
IV.与系统尺寸有关的原理
尤为有利的是，利用本文所述原理的一个装置可以配置在一相对较小的外壳中，并具有高效率的工作。例如，可以预见到，诸如在附图中所示的这样一种系统可以构制成总的尺寸约为5英寸直径和约12英寸长，对诸如柴油机渗漏燃烧烟雾之类的气流的总的工作效率大于90％。
当然，这种系统中的一个关键部件是凝聚器。具体地说，凝聚器构制成：其上游表面面积不大于下游过滤介质表面面积的约20％(通常为0.5到1％)。可以使用的凝聚过滤器的一个实例具有约3.75平方英寸的上游表面面积。总的体积约为1.875立方英寸，长度约为2.5英寸，宽度为1.5英寸，厚度为0.5英寸。流量通常为5-10cfm，流速通常约为3.2-6.4英尺/秒。诸如在本文所述的这种系统中所使用的、但尼尔数约为1.5、直径约为14.5微米的聚酯纤维之类的介质可实现至少为25％(按重量计算)除烟雾效率。
诸如由标号171所示的这种下游过滤介质可以构制成具有约3.5英寸的直径和约7英寸的长度。内径，也就是接纳出口管结构用的通孔的直径，约为2英寸。总的圆柱形面积约为76平方英寸，表面面积约为390平方英寸。通常的流量约为5-10cfm，通常的流速约为0.03-0.06英尺/秒。
V.另一实施例
下面参见图17-30中所示的另一实施例。
参见图17，标号200表示一凝聚过滤器结构。该凝聚过滤器结构200包括一壳体203。所示的壳体203大致为一矩形箱体，它代表了某些给定应用场合的合宜形状，其特征如下所述。所述壳体203具有一两部式结构。更具体地说，壳体203包括安装在本体或壳体部分206上的罩盖或门205。
参见图17和18，壳体203包括以下三个流体口：气流入口210；气流出口211；以及液流出口或液体排出口212。因此，凝聚过滤器结构200按图2的原理图构制。
下面参见图19-21。在图19-21中，示出了壳体206。壳体206包括顶壁215、底壁216、第一侧壁217、第二侧壁218和后壁219。壁215、216、217和218围绕后壁219的周边延伸，并从上面突出，从而形成一插座结构221。在使用中，可将下面所述的不同的过滤装置设置在插座221内。
下面参见图17和19-21。从这些附图可以看出，后壁219包括前侧224和背侧，前侧形成插座221的内表面，背侧形成插座221的后部外表面。
参见图17和19-21，气流入口210设置成延伸入后壁219的背侧225。更具体地说，气流入口210导入收纳器228(图21)。
收纳器228限定出一从后壁219的背侧225的选定部分向外突出的容腔230。容腔230的尺寸制成其中可容纳一凝聚过滤器223(图29)。入口210引导入容腔230，用以将进入凝聚过滤器结构200的气流引导通过凝聚过滤器233，其方式如下面所述。
通常，可以预见，凝聚过滤器结构200的内部236内的压力在使用中可以约为1psi，通常约为1/3psi(约10-15英寸水柱)。另外，由于柴油机渗漏气体的本质和特性，产生夹带油的雾，该雾有试图渗漏出过滤器结构200的趋势。因此，在本体206上使用一良好的、可靠的结构保持门205。有关这点，可参见图18和22。
参见图22，门205包括一体地形成于其上的铰接片240和241。铰接片240和241的尺寸制成：当将门205安装于本体206时它们可分别容纳于收纳器243和244(图23)内。收纳器243和244分别允许铰接片240和241随门205在打开与关闭位置之间的摆动而枢转。当门205处于图17和18的关闭位置时，收纳器243和244贴合地固定铰接片240和241，使得即使内部的渗漏气体压力达0.5到1.0psi时，门205也不会轻易沿边缘247(图22)与本体206分离。内部的渗漏气体压力会在门205上作用相当大的力，约为10-40psi，一般约为35psi(约3700千帕)。
门205具有一与边缘247相对的侧部边缘248。沿着该边缘，门205具有分别与本体206上的保持片253和254对齐的保持片250和251。保持片250和251中分别具有通孔256和257，它们分别与类似的通孔253a和254a以及保持片253和254重叠。最好，通孔包括带螺纹的金属插入件，以防螺纹的磨损和剥离。为确保门205关闭，凝聚过滤器结构200具有分别延伸通过通孔256和257的指旋螺栓260和261(图18)。在门205被适当定位后，拧紧保持片253和254的指旋螺栓260和261，直到指旋螺栓260和261从底部穿出，从而使其保持关闭。
门205与本体206之间的气流密封由一密封圈265来提供(图23和27)，如下面所述。
仍旧参见图17、19和20，请注意，壳体203的底壁216向下朝中心、底部的液体排出口212略微呈漏斗形。还请注意，气流出口211从门205上向外延伸出来(图18和22)。可以注意到，向外通过出口211的气流大致垂直于通过入口210的进入气流方向而引导。虽然也可以使用其它的结构，但对某些给定的实施例来说这是优选的，因为它较为便利，并可使壳体203所占据的空间减至最小。
在某些较佳实施例中，排出口212具有一单向阀，以允许液体排出，而不让液体进入。
再参见图17，可以注意到，背壁219中限定出通孔301、302、303、304，它们分别位于本体206的各个角处。最好，通孔301-304具有带螺纹的金属插入件，以防螺纹的磨损和剥离。通孔301-304设置用来使过滤器结构200固定于一有利的位置，例如固定在发动机上。过滤器结构200本身在位置方面非常灵活。例如，壳体203可以远离于发动机曲轴箱而安装在任何位置，只要用一软管引导至那里即可。例如，壳体203可安装在一防火壁上，或安装在一框架上，但应安装在油槽上方。最好，壳体203是安装在距离发动机不超过15英尺处。
仍旧参见图17，请注意，本体206构制和设置成可接纳一适配器结构310。该适配器结构310包括一过滤器壳体311和一阀壳312。从过滤器壳体311朝外突出的是一入口管313，它大致包绕气流入口210。过滤器壳体311和312均包括从一围绕的凸缘件315向外延伸出来的圆形件。适配器结构310牢固地容纳于本体206，并连接于后壁219的背侧225。可以用诸如超声波焊接之类的方法将适配器结构310固定于本体206。阀壳312用于在其中保持一旁通阀结构285，如下面进一步描述的。
通常，壳体203中封装有两个过滤器结构：一上游凝聚过滤器233和一下游过滤板268。在某些实施例中，凝聚过滤器233和过滤板268将包括分离地设置在壳体203内的单独部件。在其它实施例中，凝聚过滤器233和过滤板268可以构制成彼此相连，使得可用一个同步的操作便可将它们同时装入和拆离壳体203。在所示的实施例中，凝聚过滤器233和过滤板268是分离的、独立的部件或结构。
参见图23和27，过滤板268包括褶皱介质270，它以大致的矩形结构设置。介质270由外部的矩形密封圈265包绕。过滤板268包括一前衬垫或筛网271。前筛网271实际上设置在介质270的下游侧，有助于保持刚性的介质结构。开放或多孔的筛网271可以采用多种材料，例如，打孔金属、网状金属或塑料结构。通常，应优选诸如玻璃填充尼龙之类的塑料，其原因如下所述。在图23中，筛网271表示为与下游介质270脱离。应予理解，在较佳实施例中，筛网271延伸于密封圈265周边内的整个表面。
密封圈265可以包括多种可模塑成合适密封圈件的聚合材料，其中封装有介质270。一种可用于端盖3的材料是聚氨酯，诸如在经普通转让的美固专利5,669,949中所描述的，该专利援引在此供参考。用于密封圈265的材料包括这样的聚氨酯，即加工成“模塑(as molded)”密度为每立方英尺14-22磅(1bs/ft3)的最终产品，其柔软度为10psi的压力约造成25％的变形。在某些实施例中，“模塑”密度可不在14-22磅/英尺3的范围内。聚氨酯包括一种用I35453R树脂和I3050U异氰酸酯制成的材料。这些材料应以100份I35453R树脂比36.2份I3540U异氰酸酯的混合比(按重量计算)进行混合。该树脂的比重为1.04(8.7磅/加仑)，异氰酸酯的比重为1.20(10磅/加仑)。这些材料通常用高动态剪切混合器进行混合。材料成分的温度应为70-95°F。模具温度应为115-135°F。
树脂材料I35453R有以下描述：
(a)平均分子量
   1)原料聚醚多醇＝500-15000
   2)二元醇＝60-10000
   3)三元醇＝500-15000
(b)平均官能度
   1)总体系统＝1.5-3.2
(c)羟基量
   1)总体系统＝100-300
(d)催化剂
  1)胺＝Air Product产品0.1-3.0 PPH
  2)锡＝Witco产品0.01-0.5 PPH
(e)表面活性剂
  1)总体系统＝0.1-2.0 PPH
(f)水
  1)总体系统＝0.03-3.0 PPH
(g)色素/染料
  1)总体系统＝1-5％碳黑
(h)发泡剂
  1)0.1-6.0％的HFC 134A
I3540U异氰酸酯的描述如下：
(a)NCO含量，22.4-23.4重量％
(b)粘度，25℃时的cps＝600-800
(c)25℃时的密度＝1.21克/厘米3
(d)初沸点，5毫米汞柱下为190℃
(e)25℃时的蒸气压力＝0.0002汞柱
(f)外观，无色液体
(g)闪点(Densky-Martins封闭杯)＝200℃。
I35453R和E3050U材料可从美国密执安州48192，Wyandotte的BASF公司得到。
最好，本体206中具有周边槽272(图19)，其尺寸和结构制成可容纳密封圈265。图23表示过滤板268装在槽272内并由本体206保持。图23表示在将门205从本体206上打开时的视图。通过在将门205关上时将密封圈265压入周边槽272，从而在门205与本体206之间提供密封。
在图23中，过滤板268表示为具有可选择的手柄结构，以有利于将过滤板268从本体206上的周边槽272中取出。在所示的具体实例中，手柄结构具有一对手柄或拉片278、279。拉片278、279连接于筛网271，并可在一与筛网相邻的褶皱位置与一在筛网271的延伸上的直立位置之间枢转，拉片278、279最好由一非金属材料构成，以便可将它们焚化。可以使用的一种材料是塑料，诸如玻璃填充尼龙。
在其它的实施例中，过滤板268没有手柄结构。可以通过抓持周边密封圈265或筛网271或是同时抓持它们，将过滤板268从本体206中取出。
在另一实施例中，密封圈265可包括一发泡硅酮。发泡硅酮在内部温度较高(例如穿过210°F)的情况下可以使用。
最好，过滤板268的尺寸和结构制成：当凝聚器结构200安装使用时使介质270的纵向褶子274竖直延伸，即延伸于顶壁215与底壁216之间。由这一点所导致的优点与液体流有关，如下面要描述的。
一种可用于介质270的材料是合成玻璃纤维过滤介质，它经涂层和起皱处理以提高外界空气-油雾条件下的性能。该合成玻璃纤维过滤介质可以涂覆一层低表面能材料，诸如美国明尼苏达州St.Paul的3M公司生产的一种脂肪族碳氟化合物材料。在进行涂层和起皱处理之前，介质的重量为至少80磅/3000平方英尺；不大于88磅/3000平方英尺；通常在约80-88磅/3000平方英尺(136.8±6.5克/平方米)范围内。该介质的厚度为0.027±0.004英寸(0.69±0.10毫米)；小孔尺寸约为41-53微米；树脂含量约为21-27％；刚由机器经湿处理后的爆裂强度为13-23psi(124±34千帕)；在300°F下经5分钟的湿处理后的爆裂强度为37±12psi(255±83千帕)；爆裂强度比率约为0.30-0.60；渗透性为33±6英尺/分钟(10.1±1.8米/分钟)。在起皱和涂层后，该介质具有以下特性：起皱深度约为0.023-0.027英寸(0.58-0.69毫米)；湿抗拉强度约为6-10磅/英寸(3.6±0.91千克/英寸)；起皱处理后的干爆裂强度不小于30psi(207千帕)。褶子深度设定在至少为2英寸，不大于约2.5英寸，从尖端到密封圈265的最外部区域通常约为2.31英寸。褶子尖端与密封圈265的最内部区域之间的长度至少约为1.5英寸，不大于约2英寸，通常约为1.8英寸。当用作诸如凝聚过滤器之类的装置时，介质270的表面速度至少约为0.1英尺/分钟，不大于约5.0英尺/分钟，通常在约0.1-5.0英尺/分钟的范围内。最好，表面速度约为0.4英尺/分钟。
下面来看凝聚过滤器233。凝聚过滤器233包括聚酯纤维介质233，该介质设置成圆形结构。参见图25、29和30。介质322由一框架或壳体结构378来封装保持，该结构378包括第一和第二配对壳体324、325。壳体325围绕有一外部O型圈或密封圈327。凝聚过滤器233具有一对支承件、衬垫或筛网320、321。筛网320、321设置在介质322的上游侧和下游侧，有助于保持刚性的介质结构。开放式或多孔式的筛网320、321可以采用许多种材料，例如打孔金属、网状金属或诸如塑料结构之类的非金属材料。通常，应优先选用非金属材料，诸如塑料，也就是玻璃通常尼龙，其原因如下所述。
O型密封圈327提供了在本体206中的收纳器228与凝聚过滤器233之间的密封。图24表示装在收纳器228和壳体311内的凝聚过滤器233。O型圈327压靠于凝聚器壳体325与壳体311的壁之间，从而在它们之间形成一径向的密封。在另一实施例中，O型密封圈密封压靠于壳体325与收纳器328之间。在所示的实施例中，壳体324、325由一种塑料之类的刚性非金属材料构成，例如迭尔林(delrin)。
在另一实施例中，配对壳体324、325由一单个或整体的模塑壳体结构代替，诸如围绕介质322的一模塑环。在该实施例中，整体式壳体结构或环由一可压缩材料构成，例如发泡聚氨酯，诸如形成过滤板268的周边密封圈265以及美国专利5,669,949中所描述的用于端盖3的发泡聚氨酯材料，该专利援引在此供参考。可用于模塑环的专用聚氨酯已在上面谈及密封圈265时描述过，尽管在某些实施例中“模塑”密度可以在14-22磅/英尺3的范围内略有变化。在该实施例中，包住或封装介质322的、两侧上带有筛网320、321的介质322的组件或补片相对于一合适的模具而定位成：使聚氨酯围绕介质322和筛网320、321的组件而被模塑。这样就形成一可压缩的壳体结构，它最好是圆形的、被模塑在介质322和筛网320、321的组合或组件周围并保持和包住它们。在该结构中，围绕介质322而模塑的聚氨酯环可以压缩，从而可拆卸地安装于壳体311和收纳器228内。然后，将该环压靠于收纳器228的壁与介质223之间，以在它们之间形成一径向密封。
下面参见图24。请注意，介质322是一圆形补片。它设置在凝聚过滤器233的最下部处，并设置成在形成于本体206中的窗口330的最下部处。介质322取这样的位置有好处。例如，凝聚过滤器322使油之类的液体从通过气流进入口210进入的气流中凝聚出来。由于介质332位于窗口330中的最低点，可允许所凝聚的液体通过壳体324流出介质324，并进入漏斗形底壁而到达液体排出口212。在图25中，请注意壳体324、325圆滑的肩部332、333。这种形状有利于排出凝聚于介质332内的液体。而且，通过比较图19和24很容易看出，介质322位于流过气流入口210的气流的直接作用力以外。利用这种结构，壳体324可用作一防止介质322受来自入口210的气流直接作用力影响的屏障。
凝聚过滤器233在所示的实施例中示为圆形，并具有一偏心设置的圆形介质322补片。也就是说，圆形的介质322的补片设置在壳体结构378的偏心或非中心处。然而，凝聚过滤器233可具有多种形状和尺寸。例如，壳体结构378不一定是圆形的，而可以是其它的形状。介质322不一定是圆形的，而可以是其它形状，诸如矩形，延伸穿过壳体结构378的整个直接范围。而且，介质322不一定设置在相对于壳体结构378的偏心位置。例如，介质322可以设置在壳体324、325的中心。但是，使用图示的具体结构是因为它尤为特别、引人注目和与众不同。
凝聚过滤器233在图29中以俯视图表示。凝聚过滤器233的相对侧与其成镜面对称。
可用作介质322的一种材料是聚酯，纤维介质。该材料的平均纤维直径为1.5但尼尔(约12.5微米)，自由状态下的坚实度至少为0.85％。通常，自由状态坚实度约小于1.05％。通常的自由状态坚实度是在0.85-1.05％的范围内。其重量通常大于约3.1盎司/平方码。一般，其重量小于3.8盎司/平方码。通常的重量在3.1-3.8盎司/平方码(105-129克/平方米)的范围内。一般，介质在0.002psi压力下的厚度(自由厚度)大于约0.32英寸。通常，介质在0.002psi压力下的厚度(自由厚度)小于约0.42英寸。介质通常的自由厚度是在0.32-0.42英寸(8.1-10.7毫米)范围内。介质的渗透性通常不小于约370英尺/分钟(113米/分钟)。
通常，凝聚过滤器结构200中还包括旁通阀结构285。旁通阀结构285设置成在凝聚过滤器233上游的一个位置与容腔230和壳体311内部容腔336流体连通。这由管道287提供，图17和26。管道287设置成与在凝聚过滤器233和气流入口210之间相邻于容腔230而设置的口288相流体连通。
旁通阀结构285还具有旁通阀收纳器290，它也通过口291与管道287相流体连通。口291设置在阀件293的上游侧。阀件293包括一密封于阀座295上的柔性隔膜294，该隔膜由弹簧296和一杯体297夹持或保持于阀座。收纳器290接纳有一塞子338，该塞子提供一供弹簧296压靠的背表面。在隔膜294的下游侧298设置有一气流旁通出口299。通过适配器结构310设置一孔340(图17和19)。该孔340与收纳器290中的通孔342相气流连通。孔340通到大气，使大气与通孔342气流连通。通孔342在隔膜294后面提供一进入容腔344的入口。因此，容腔344的压力处于大气压的水平。
在普通使用中，通过普通出口299的气流出口由隔膜294在弹簧296的压力下堵塞。但是，如果管道287内的压力超过一设计极限，隔膜294将被偏压离开阀座295到足以使气体不通过凝聚过滤器233而直接流到旁通出口299。这样，如果入口210内的压力增加到足够的水平，例如是因凝聚过滤器233和/或过滤板268堵塞到一定程度而引起的，则旁通阀结构285将通过旁通出口299实现旁通，从而保护发动机密封件和装备。
下面参见图28。图28中是表示本发明的凝聚过滤器结构200的一种可能应用场合的示意图。方框350表示一涡轮增压柴油发动机。空气通过一空气过滤器352吸入发动机350。空气过滤器或净化器352净化从大气吸入的空气。涡轮354从空气过滤器352的抽吸清洁空气，并将其压入发动机350。在发动机350中，空气与活塞和燃料相配合而经压缩和燃烧。在燃烧过程中，发动机350会放出渗漏气体。过滤器200与发动机350相气流连通，并清洁渗漏气体。空气从过滤器200被引导通过通道356并通过一压力阀358。从那里，空气再次被涡轮354吸入发动机350。调节阀或压力阀358调节发动机曲轴箱350中的压力大小。压力阀358随发动机曲轴箱中压力的增大而打开得越来越大，试图将压力降低到一最佳水平。当需要增加发动机内的压力时，压力阀258关闭成一较小的程度。设置有一单向阀360，使得当曲轴箱350中压力超过一定大小时，单向阀360向大气打开，以防止发动机受损。
A.实例操作
在操作中，凝聚过滤器结构200工作状况如下。发动机曲轴箱的渗漏气体通过气流入口210被吸入。气体流经凝聚过滤器233。凝聚过滤器233将夹带有任何固体的液体从其余气流中分离出来。液体流出介质322，流过壳体324，沿背壁219的前侧流动，沿漏斗形底壁216流动，并向下流过液体排出口212。该液体物质通常是油，它可以被循环到曲轴箱供重复使用。未被凝聚器233凝聚的气流继续流经第二级过滤器或过滤板268。过滤板268可从气流中除去另外的颗粒和固体。过滤板268具有竖直的褶子，因而颗粒和任何其它液体聚集或聚结在褶子上，并利用重力向下朝排出口212落或流。然后，气体通过气流出口211流出。从那里，气体例如可被引导至一发动机进气系统的涡轮。
如果凝聚过滤器233或过滤板268被堵住或阻塞，则管道287中将充满压力，该压力将抵抗弹簧296而在隔膜294上施加力。最终，该力将使隔膜移动离开其阀座295，允许气体流过旁通出口299。
凝聚过滤器和过滤板268以下述方式更换。拧松指旋螺栓260、261而将门205从本体206上拆下。然后通过铰接片240、241和收纳器243、244使门205枢转。此时的视图如图23中所示。也就是说，可以看到过滤板268的下游侧。在一个实施例中，过滤板268和凝聚过滤器233是分离的独立部件。因此，可将过滤板268从本体206上拆下并处理掉。这例如可以通过握持住拉片278、279并将过滤板268从槽272中拉出来实现。更换过滤器的人现在可以看到如图24中所示的样子。也就是说，凝聚过滤器233密封在收纳器228和壳体311内的适当位置。而后，将凝聚过滤器233从收纳器228中取出并处理掉。将另一新的凝聚过滤器设置在壳体311和收纳器328内，如图24所示。当凝聚过滤器正确安装后，凝聚过滤器与收纳器228之间的一个密封圈形成密封。接下来，将另一新的过滤板268设置在本体206的周边槽272内。这在图23中表示。之后，将门205在其位于铰接片240、241和收纳器243、244之间的枢转装置上枢转到一关闭位置(图17和18)。在通孔253a、254a内旋转指旋螺栓并将其拧紧，从而用密封圈件265在门205与本体206之间形成密封。
在处理凝聚过滤器233过滤板268时，这些结构较好地是包括95％重量的非金属材料，更好是98％，通常是99％或100％重量的非金属材料。当筛网271、320、321由诸如塑料之类的非金属材料构成时，凝聚过滤器233和过滤板268均完全是非金属的，凝聚过滤器233和过滤板268可以完全焚化，几乎不留残渣。这样可使凝聚过滤器233和过滤板268的处理更为方便而清洁，不会占用废物填注空间。
在另一实施例中，疑聚过滤器233和过滤板268彼此连接或固定。在该实施例中，拆下过滤板268也可将凝聚过滤器拆下。将过滤板268和凝聚过滤器233的组合从本体206上拆下并处理掉(例如通过焚化)。通过将凝聚过滤器233设置在壳体311和收纳器228中，并在它们之间形成密封，从而将另一不同的、固定于凝聚过滤器233的过滤板268的组合件插入、设置或安装于本体206中。这样完成后，过滤板268设置在周边槽272内。门205关闭在本体206上，并紧贴于密封圈件265。这样就在本体206与门205之间形成密封。
B.一个具体实例
下面来描述凝聚过滤器结构200的一个具体实例。当然，本发明的范围包括许多结构和尺寸。
该凝聚过滤器200可用于一种300马力的Caterpillar 3406B型发动机上。该发动机的活塞排量至少为14.0升，通常是14.6升，6缸。它通常至少装至少35夸脱的油，一般约为40夸脱油。该发动机采用Schwitzer涡轮增压器。
该凝聚过滤器200尤其适用于涡轮增压的、至少为50马力的柴油发动机。这包括2级卡车到8级以上卡车。
本发明的凝聚过滤器结构200也可以用于除涡轮增压柴油发动机以外的发动机。例如，自然吸气发动机或汽油发动机也可以使用该过滤器结构200。在较佳的应用场合中，凝聚过滤器结构200将被用于大型发动机，也就是8级以上尺寸的发动机。8级以上发动机通常的进气率至少为2000cfm，一般为2000-3000cfm。中间尺寸的发动机、也就是6-8级的发动机也可以使用过滤器结构200。6-8级的中间尺寸的发动机的进气率通常至少为1000cfm；一般不大于2000cfm。通常的6-8级尺寸的发动机的进气率在1000-2000cfm。4-6级范围内的较小发动机也可使用过滤器结构200。可以使用过滤器结构200的4-6级发动机通常的进气率至少为1000cfm；一般进气率不大于1500cfm。小尺寸发动机(4-6级)的进气率通常通常为1000-1500cfm。
按本发明进行试验的一过滤器结构200在87％(按油重计算)的效率下运转600小时。该结构200工作了600小时，直到曲轴箱压力从3英寸水柱上升到5英寸水柱。也就是说，需要对付2英寸水柱。
应予理解，曲轴箱内部压力是随应用场合而特定的。在某些场合，诸如空气中没有许多灰尘或碎屑的系统，例如是在船舶系统中，曲轴箱可以有负压(也就是约-2到-3英寸水柱)。在其它场合，诸如环境空气中有大量灰尘或碎屑的系统中，例如越野卡车或城市公共汽车，曲轴箱有正压。过滤器结构200具有灵活性，从而既可在正曲轴箱压力下工作，诸如涡轮增压柴油发动机或越野汽车中通常所具有的，也可在负曲轴箱压力下工作，诸如船舶发动机中所具有的。
可以理解，使用本文所描述的技术，可以有许多种具体的结构和应用。以下的尺寸是典型的实例。这些范围之所以优选是因为它们可令人满意地完成工作，而不会导致结构增大或不必要的成本增加。虽然下面所讨论的范围以外的范围也是预料中的，但以下范围更令人满意、更常用。
门205的宽度约在6-9英寸之间，通常约为7英寸。其长度约在8-11英寸之间，通常约为9.5英寸。门205的深度约为2-3英寸，通常约为2.4英寸。气流出口211的直径约为1英寸。
本体206的宽度至少为6英寸，不大于约9英寸，通常约为6-9英寸，一般约为7英寸。其长度至少约为8英寸，不大于约11英寸，通常约为8-11英寸，一般约为9英寸。其深度至少约为2.5英寸，不大于约4英寸，通常约在2.5-4英寸，一般约为3.2英寸。排出口212的直径至少为0.5英寸，不大于约2英寸，通常约在0.5-2英寸之间，一般约为1.2英寸。窗口330的直径至少为2.5英寸，不大于约3英寸，通常约为2.5-3英寸，一般约为2.7英寸。
当装配于一起后，门205和本体206的深度至少为5英寸，不大于8英寸，通常约在5-8英寸之间，一般约为6.4英寸。
过滤板268的长度包括密封圈265的长度，至少约为8英寸，不大于约11英寸，通常约在8-11英寸之间，一般约为9英寸。其宽度至少为6英寸，不大于约8英寸，一般约为7英寸。该褶皱过滤件至少具有约40个褶子，不大于约70个褶子，通常约为45-60个褶子，更具体地说约52个褶子。每个褶子的褶子深度至少约为1.5英寸，不大于约3英寸，通常约在2.0-2.5英寸的范围内，一般约为2.3英寸。褶子长度至少为7英寸，不大于9英寸，通常约在7-8.5英寸的范围内，一般约为8.3英寸。该褶皱过滤件268的周边、外围面积约在至少35平方英寸、不大于约75平方英寸的范围内，通常约为40-70平方英寸，一般约为42平方英寸。褶皱介质270的上游介质表面的面积至少约为10平方英尺，不大于约15平方英尺，通常在10-15平方英尺的范围内，最好约为12平方英尺。
凝聚过滤器233的壳体的圆外径至少为2英寸，不大于约4英寸，通常在2-4英寸范围内，一般约3英寸。凝聚过滤器233的厚度至少约为0.5英寸，不大于约1.5英寸，通常在0.5-1.5英寸的范围内，最好约为1英寸。介质322的直径至少约为1英寸，不大于约2英寸，通常在1-2英寸的范围内，一般约为1.4英寸。横穿介质322的厚度至少约为0.5英寸，不大于约0.7英寸，通常约为0.5-0.6英寸厚。介质322所包括的纤维的平均纤维尺寸约为12.5微米，自由状态的百分比坚实度不大于约1.05％。介质322上游的暴露表面面积至少为1平方英寸，不大于约2.5平方英寸，通常约为1-2平方英寸，一般约为1.5平方英寸。
凝聚过滤器233的上游介质表面面积至少约为褶皱介质270的上游介质表面面积的0.4％，不大于约1.5％，通常约在0.5-1％的范围内，一般约为0.8％。
适配器结构310的过滤器壳体311与阀壳312之间的中心距至少约为3英寸，不大于约5英寸，通常约为3-5英寸，一般约4英寸。过滤器壳体311的直径约为2-4英寸，通常约为3.1英寸。阀壳312的直径约为3-5英寸，通常约为4.2英寸。入口210的直径约为0.5-1.5英寸，通常约为1英寸。旁通阀出口299的直径约为1-2英寸，通常为1.4英寸。收纳器290的直径为4-6英寸，通常约为4.7英寸。其总的厚度为0.5-1.5英寸，通常约为1.1英寸。弹簧296的直径约为0.5-1英寸，通常约为0.8英寸。其未压缩状态的轴向长度约为0.75-1.25英寸，通常约为1.1英寸。隔膜294的直径约为4.5-5.25英寸，通常约为4.7英寸。
本技术领域的技术人员在考虑了本文所揭示的本发明的说明和实施后，很容易想到本发明的其它实施例。

Claims (41)

1.一种柴油发动机渗漏气体回收系统，它包括：
(a)一第一级凝聚过滤器，包括一无纺纤维介质；
(i)所述纤维介质具有一第一上游表面面积；以及
(b)一设置在所述凝聚过滤器下游的第二级过滤元件；
(i)所述第二级过滤元件包括一褶皱介质，并具有一第二上游表面面积；
(ii)所述凝聚过滤器介质的所述第一上游表面面积不大于所述第二级过滤元件的所述介质的所述第二上游表面面积的25％。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，它还包括：
(a)一限定出一内部的壳体结构，它具有一气流入口和一气流出口；
(i)所述第一级凝聚过滤器和所述第二级过滤元件设置在所述壳体内部内。
3.如权利要求1或2的任一项所述的系统，其特征在于，它还包括：
(a)一设置用以接纳收集于所述第一级凝聚过滤器中的液体的集液装置。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，它包括：
(a)一与所述集液装置相流体连通的排液结构；所述排液结构构制和设置成从所述壳体结构内部选择性地排出所收集的液体。
5.如权利要求2-4的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第二级过滤元件构制和设置成可定期地从所述壳体结构内部取出并进行更换。
6.如权利要求1-5的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第二级过滤元件是一过滤板。
7.如权利要求2-6的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第一级凝聚过滤器构制和设置成可定期地从所述壳体结构内部取出并进行更换。
8.如权利要求1-7的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第一级凝聚过滤器是与所述第二级过滤元件物理上分离的一过滤元件。
9.如权利要求1-8的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述凝聚过滤器包括一烟雾凝聚介质区域，该区域设置在一具有第一和第二相对侧的凝聚过滤器壳体内；
(i)所述凝聚过滤器壳体第一侧中具有一上游气流入口；以及
  (ii)所述凝聚过滤器壳体第二侧中具有一气流出口。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于：
(a)所述凝聚过滤器包括一外周边，沿该外周边设有一密封件。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于：
(a)所述密封件是一O型圈。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于：
(a)所述密封件包括一模塑聚合物材料的可压缩发泡环，该环沿凝聚过滤器壳体的外周边设置，并且其中嵌有介质区域。
13.如权利要求9-12的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述凝聚过滤器壳体具有一圆形外周边；
(i)所述凝聚过滤器上游气流入口相对于所述圆形外周边而偏心设置；以及
(ii)所述凝聚过滤器下游气流出口相对于所述圆形外周边而偏心设置。
14.如权利要求9-13的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述凝聚过滤器上游气流入口是圆形的；以及
(b)所述凝聚过滤器下游气流出口是圆形的。
15.如权利要求1-14的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第二级过滤器包括一玻璃纤维过滤介质。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于：
(a)所述第二级过滤器包括一至少局部涂覆有脂肪族碳氟化合物的玻璃纤维过滤介质。
17.如权利要求1-16的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第二级过滤器包括褶皱介质，其褶子深度至少为2英寸。
18.如权利要求1-17的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第一级凝聚过滤器包括一纤维介质，其自由状态坚实度不大于1.8％。
19.如权利要求1-18的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第一级凝聚过滤器包括一纤维介质，其平均纤维直径不大于25微米。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于：
(a)所述第一级凝聚过滤器包括一纤维介质，其平均纤维直径在9-25微米范围内。
21.如权利要求1-20的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第一级凝聚过滤器包括聚酯纤维。
22.如权利要求1-21的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第一级凝聚过滤器构制成具有一暴露的上游表面，其面积不大于第二级过滤元件的表面面积的约10％。
23.如权利要求22所述的系统，其特征在于：
(a)所述第一级凝聚过滤器构制成具有一暴露的上游表面，其面积不大子第二级过滤元件的介质表面面积的1.5％。
24.如权利要求1-23的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第一级凝聚过滤器包括一烟雾凝聚纤维介质，该烟雾凝聚介质具有：
  (i)一1-2平方英寸的、暴露的上游表面面积；以及
(b)所述第二级过滤元件包括具有45个褶子的褶皱介质，该介质具有：
  (i)至少为2英寸的褶子深度；
  (ii)至少为7英寸的褶子长度；
  (iii)至少为40平方英寸的周边面积；以及
  (iv)至少为10平方英尺的上游介质表面面积。
25.如权利要求1-24的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述第二级过滤元件包括一位于所述褶皱介质的下游侧的衬垫；
  (i)所述衬垫包括非金属材料；
(b)所述第一级凝聚过滤器包括第一和第二筛网；
  (i)所述第一筛网覆盖所述凝聚过滤介质的上游部分；
  (ii)所述第二筛网覆盖所述凝聚过滤介质的下游部分；
  (iii)所述第一和第二筛网包括一非金属材料；以及
(c)所述第一级凝聚过滤器和所述第二级凝聚过滤器各包括至少99％重量的非金属材料。
26.如权利要求1-25的任一项所述的系统，其特征在于，它还包括：
(a)一柴油发动机系统，具有一渗漏气体出口；
  (i)所述第一级凝聚过滤器设置成与所述曲轴箱渗漏气体出口相流体连通以从中接纳渗漏气体。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，它还包括：
(a)一用于将空气吸入所述发动机的发动机进气系统；
  (i)所述系统包括一气流装置，该装置构制和设置成将气流从所述第一级过滤元件引导至所述发动机进气系统。
28.如权利要求26和27的任一项所述的系统，其特征在于：
(a)所述发动机系统包括一至少50马力的柴油发动机。
29.一种烟雾凝聚过滤器，它包括：
(a)一烟雾凝聚介质区域，具有一第一侧和一相对的第二侧；
  (i)所述烟雾凝聚介质区域包括一平均纤维直径不大于25微米的无纺纤维介质区域；以及
  (ii)所述介质区域的所述第一侧具有一第一暴露表面面积；以及
(b)一壳体，具有相对的第一和第二侧以及一外周边；
  (i)所述壳体第一侧具有一第一表面，该表面中有一气流开口；
  (ii)所述介质区域设置在所述壳体内，所述介质的所述第一侧由所述壳体第一侧中的所述气流开口暴露；
  (iii)所述壳体第二侧具有一第二表面，该表面中有一气流开口；
  (iv)所述介质区域设置在所述壳体内，所述介质第二侧由所述壳体第二侧中的气流开口暴露；以及
  (v)所述壳体包括一沿所述外周边设置的密封件。
30.如权利要求29所述的过滤器，其特征在于：
(a)所述密封件包括一O型圈。
31.如权利要求29所述的过滤器，其特征在于：
(a)所述壳体包括模塑的发泡聚合材料，该材料限定出所述密封件外周边，并且其中封装有所述介质。
32.如权利要求29-31的任一项所述的过滤器，其特征在于：
(a)所述壳体外周边是圆形的；以及
(b)所述第一和第二气流开口偏心地设置于所述壳体中。
33.如权利要求32所述的过滤器，其特征在于：
(a)所述第一和第二气流开口是圆形的。
34.一种处理柴油发动机渗漏气体的方法，该方法包括以下步骤：
(a)将渗漏气体从一柴油发动机引导至一烟雾凝聚过滤器；
(b)用凝聚过滤器从带有烟雾的气体中将至少一部分烟雾相作为收集的液体分离出来；
(c)在分离出至少一部分烟雾相的所述步骤之后，将气体引导至一褶皱介质过滤器；
(d)用褶皱介质过滤器从气体中过滤出至少一部分颗粒；以及
(e)在分离出至少一部分收集的烟雾相的所述步骤之后，将收集的液体引导至一排出结构。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，它包括：
(a)在过滤出颗粒的所述步骤之后，将气体引导入一发动机进气系统。
36.如权利要求34和35的任一项所述的方法，其特征在于：
(a)将渗漏气体从一柴油发动机引导至一凝聚过滤器的所述步骤包括从一至少50马力的柴油发动机引导出渗漏气体。
37.一种保养一柴油发动机渗漏气体回收系统的方法，该回收系统具有一第一烟雾凝聚过滤气候一褶皱介质过滤器，所述方法包括以下步骤：
(a)进入到一壳体结构本体的内部；
(b)将位于本体内的一第一褶皱介质过滤器和一第一烟雾凝聚过滤器中的至少一个拆出本体；
(c)在所述取出步骤之后，将一替换用凝聚过滤器和一替换用褶皱介质过滤器中的至少一个装入本体；以及
(d)关闭进入壳体结构本体内部的入口。
38.如权利要求37所述的保养方法，其特征在于：
(a)所述进入步骤包括将一罩盖件从本体上拆下；
(b)所述关闭步骤包括更换本体上的罩盖件；
(c)所述进入步骤包括中断罩盖件与第一褶皱介质过滤器之间的密封；以及
(d)所述关闭步骤包括在罩盖件与第一或第二褶皱介质过滤器之间形成密封。
39.如权利要求37和38的任一项所述的方法，其特征在于：
(a)将一第一褶皱介质过滤器和一第一凝聚过滤器中的至少一个拆出本体的所述步骤包括同时拆下一第一褶皱介质过滤器和一第一凝聚过滤器；
(b)将一替换用凝聚过滤器和一替换用褶皱介质过滤器中的至少一个装入本体的所述步骤包括同时装入一替换用凝聚过滤器和一替换用褶皱介质过滤器；以及
(c)在所述拆卸步骤后，焚化该第一褶皱介质过滤器和第一凝聚过滤器。
40.一种过滤板元件，它包括：
(a)一具有褶皱过滤介质的过滤板结构，所述褶皱过滤介质包括：
  (i)一涂覆有一脂肪族碳氟化合物材料的玻璃纤维过滤介质；
  (ii)至少40个褶子，每个所述褶子的褶子深度至少为2英寸；以及
  (iii)至少为35平方英寸的周边面积；
(b)一包括一聚合材料的外部密封圈件；以及
(c)一覆盖所述褶皱过滤介质而设置的介质筛网。
41.如权利要求40所述的过滤板元件，其特征在于：
(a)所述褶皱过滤介质具有至少45个褶子，并具有：
  (i)至少为7英寸的褶子长度；
  (ii)至少为40平方英寸的周边面积；以及
  (iii)至少为10平方英尺的上游介质表面面积。
(b)所述外部密封圈件包括发泡聚氨酯；
(c)所述介质筛网包括一非金属材料；以及
(d)所述过滤板元件还包括一可操作地连接于它的手柄。
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