CN101151084B - 气溶胶分离器 - Google Patents

Abstract

本发明示出了曲轴箱通风装置。描述了用于所述装置的优选湿法介质材料。还描述和示出了示例曲轴箱通风部件，使用所述和所表征的优选介质的部件。

Description

气溶胶分离器

本申请的申请日为2006年1月31日，以唐纳森公司(Donaldson Company，Inc.)，一家美国公司，作为除美国以外的所有指定国的申请人，和Robert M.Rogers，Brad Kalbaugh，Paul L. Kojetin，和Keh B.Dema，均为美国公民，只是指定美国的申请人，并且要求申请日为2005年2月4日的美国临时申请号第60/650,051的优先权。

本申请将下述美国专利在此结合入本文：美国专利第5,853,439号；美国专利第6,171,355号；美国专利第6,355,076号；美国专利第6,143,049号；美国专利第6,187,073号；美国专利第6,290,739号；美国专利第6,540,801号；美国专利第6,530,969号。本申请结合参考公开日为2001年7月5日，公开号为WO 01/47618的PCT申请，和公开日为2000年6月8日，公开号为WO 00/32295的PCT申请。本申请结合参考共同受让的申请日为2002年6月20日的美国专利申请10/168,906。本申请还带有修改地结合申请日为2004年2月23日的美国临时申请60/547,759，和申请日为2005年1月11日，名称为“气溶胶分离器及方法(Aerosol Separator；and，Methods)”的美国临时申请。美国临时申请60/547,759和申请日为2005年1月11日，名称为“气溶胶分离器及方法(Aerosol Separator；and，Methods)”的美国临时申请在此被结合入本文。

技术领域

本发明涉及用于从气流(例如：曲轴箱气)中分离出夹带如同气溶胶的疏水液体(例如油)的系统和方法。优选的结构还提供从气流中过滤其他细小杂质，例如碳材料。还提供了进行分离的方法。

背景技术

某些气流，例如来自柴油机曲轴箱的漏气气体，其中携带大量的夹带油，如同气溶胶。气溶胶中大多数的油滴一般在0.1-5.0微米的尺寸内。

另外，所述气流还携带大量的细小杂质，例如碳杂质。所述杂质一般的平均颗粒大小约0.5-3.0微米。优选在这些系统中减少所述杂质的量。

对于上述关注的问题已进行了各种努力。希望改进的变量一般涉及下述方面：(a)关注尺寸/效率；就是说，希望好的分离效率，同时避免需要大的分离系统；(b)成本/效率；就是说，希望好的或高效率，而又不需要相当昂贵的系统；(c)多功能性；就是说，开发能够适用于广泛应用和使用的系统，而不需要重大的再设计；和，(d)可清洁性/可更新性；就是说，开发的系统在长期使用后，如果成为理想状态可以易于清洁(或者更新)。

发明内容

本发明尤其涉及开发优选的曲轴箱通风(CCV)过滤器。尤其涉及在安排过滤曲轴箱气体时使用优选的过滤介质。所述优选的介质通过湿法工艺以片材的形式提供。它可以多种方式结合入过滤装置，例如通过缠绕或卷绕方式或通过以板式构造提供。

根据本发明，提供了用于优选使用从发动机曲轴箱过滤漏气气体的过滤结构。提供了示例结构。还提供了包括优选类型介质的优选过滤元件或滤筒装置。还提供了方法。

附图说明

图1是使用根据本发明原理构造的过滤装置的发动机系统的示意图；

图2是根据本发明原理构造的过滤装置的一个实施例的示意性侧视图；

图3是图2所示过滤装置的端视图；

图4是图2和3所示过滤装置的剖视图，并沿图3的线4-4；

图5是图2-4的过滤装置使用的过滤元件的一个实施例的示意性剖视图；所述剖面与沿线4-4的剖面相同，但是示出了从外壳结构取出的过滤元件；

图6是外壳结构主体的一个实施例的示意性剖视图；所述剖面与沿线4-4的剖面类似，但是只示出了外壳结构，并且移去了盖子；

图7是外壳结构盖子件的一个实施例的示意性剖视图；所述剖面与沿线4-4的剖面类似，但是只示出了外壳结构盖子件；

图8是可用于图2-4过滤装置中的过滤元件的第一可替代实施例的示意性剖视图；所述剖面与图5的剖面类似；

图9是可用于图2-4过滤装置中的过滤元件的第二可替代实施例的示意性剖视图；所述剖面与图5的剖面类似；

图10是根据本发明原理构造的过滤装置的另一实施例的示意性透视图；

图11是图10所示过滤装置的俯视平面图；

图12是图10和11所示过滤装置的示意性剖视图，并沿图11的线12-12；

图13是用于图10-12所示过滤装置的过滤元件的一个实施例的端视图；

图14是图13所示过滤元件的相对端视图；

图15是图13和14所示过滤元件的示意性剖视图，所述剖面沿图13的线15-15；

图15A是图15所示过滤元件部分的放大、局部、示意性剖视图；

图16是可用于图13-15所示过滤元件中的预制插件的可替代实施例的示意性透视图；

图17是图16所示预制插件的示意性端视图；

图18是图16和17所示预制插件的示意性剖视图，所述剖面沿图17的线18-18；

图19是图18所示预制插件的部分的放大示意性剖视图；

图20是图18所示预制插件的另一部分的放大示意性剖视图；

图21是根据本发明原理构造的过滤元件的另一个实施例的示意性剖视图，并使用图16-20的预制插件；

图22是用于构造本发明过滤元件的模制技术的一个实施例的示意性剖视图；

图23是用于构造本发明过滤元件的模制技术的一个实施例的示意性剖视图；和

图24是其内包括本发明介质级的曲轴箱通风过滤器的另一实施例的示意性剖视图。

具体实施方式

I、通常应用-发动机曲轴箱通气管过滤器

加压的柴油发动机经常产生“漏气”气体，即空气-燃料混合流从燃烧室泄露通过活塞。所述“漏气气体”一般包括气相，例如空气或燃烧尾气，其中携带：(a)疏水流体(例如，包含燃料气溶胶的油)，主要包括0.1-5.0微米的液滴(主要以数量计)；和，(b)来自燃烧的碳杂质，通常包含碳粒子，大多数的大小约0.1-10微米。所述“漏气气体”一般从发动机组向外，通过漏气口。

在这里，术语“疏水”流体用于表示气流中的夹带液体气溶胶，是指非水的流体，尤其是油。一般所述的材料不溶于水。在这里术语“气体”或其变化形式，结合载液使用，是指空气，燃烧尾气，和其他气溶胶的运载气体。

气体可以携带大量的其他成分。所述成分可以包括，例如，铜、铅、硅酮、铝、铁、铬、钠、钼、锡、和其他重金属。

在例如卡车、农业机械、船、公共汽车等系统和其他一般包括柴油机的系统中运行的发动机，可能具有如上所述大量受污染的气流。例如，流动速率和流量在2-50立方英尺/分钟(cfm)的范围内，通常5-10cfm，是相当常见的。

图1示出了表示通常系统28的示意图，其中可使用本发明的凝聚过滤器/分离器装置。参见图1，方框30表示涡轮增压的柴油发动机。空气通过空气过滤器32被吸入发动机30。空气过滤器或滤清器32对从大气吸入的空气进行清洁。涡轮34从空气过滤器吸取清洁空气，并将其推进发动机30。而在发动机30中，空气通过接合活塞和燃料，经受压缩和燃烧。在燃烧过程中，发动机30发出窜漏气体。过滤器装置36与发动机30气流相通，并清洁窜漏气体。从过滤器装置36，空气被引导通过通道38并通过压力阀40。从那里，空气又被涡轮34吸入并进入发动机30。调节阀或压力阀40调节发动机曲轴箱30中的压力量。随着发动机曲轴箱中的压力增大，压力阀40打开地越多，以便试图将压力降到最佳水平。当希望在发动机内增加压力时，压力阀40关闭至较小量。提供了止回阀42，以便当发动机曲轴箱30中压力超过一定量时，止回阀42向大气开放，以防发动机损坏。

根据本发明，提供了过滤器装置36，用于从气体流中分离疏水液相(有时在本文被称作凝聚器/分离器装置)。在操作中，受污染的气流被导入凝聚器/分离器装置36。在装置36中，细小油相或气溶胶相(即疏水相)凝聚。装置36如此构造，使得随着疏水相凝聚成液滴，它会以液体排出，以便易于收集并从系统除去。使用如下所述的优选装置，凝聚器或者凝聚/分离器，尤其具有油相部分载于其上的，用作携带在气流中的其他杂质(例如碳杂质)的过滤器。事实上，在某些系统中，随着油从系统排出，它会提供凝聚器的某些自动清洁，因为油中会携带部分捕获到的碳杂质。

本发明的原理可在单级装置或多级装置中实施。在许多附图中，示出了多级装置。在概述中，我们会解释如果需要，如何将装置变成单级装置。

II、多级油气溶胶分离器实施例，图2-9

参见图2，附图标记50示出了曲轴箱气体过滤器或过滤器装置36的一个实施例。所示的通常过滤器装置50包括外壳52。所示的外壳52具有两件式结构。更具体地讲，外壳52包括主体组件54和可移去的盖子件56。主体组件54包括主体55和盖57。

参见图2和图4，所示的外壳52包括下述三(3)个端口：气流入口58；气流出口60；和液流出口或液体排出口62。

一般，过滤器装置50在本文一般被称作“多级”装置，因为它包括：(a)初级凝聚过滤器，以从夹带液体的气流中除去液相；和(b)至少单个但可以包括多个，下游或第二级过滤器，用于进一步净化空气流。在图4中，示出了包括外壳52和其内部部件的过滤器装置50的剖视图。一般，过滤器装置50包括可选的第一级凝聚过滤器64，和第二级管状结构的过滤介质66。

在某些装置中，可省去第一级凝聚过滤器64，只使用过滤介质部分66。在这样的装置中，过滤介质部分66可用于凝聚和排出，以及特定过滤。适用于此的介质在下文详细描述。

在使用中，要改良的空气或气流被引导通过入口58，并通过可选的第一级凝聚过滤器64。至少部分液相被可选的第一级凝聚过滤器64凝聚并从气体流中除去。在第一级凝聚过滤器64内凝聚的液体通过重力排出，并在具体的实施例中示出通过液体流动出口62离开外壳52。气相被引导通过介质结构66。介质结构66从气流中除去至少部分微粒，并且进一步凝聚和排出夹带的液体。净化的气流然后通过气流出口60从外壳52向外排出。

如图5所示，在所示的实施例中，(可选的)第一级凝聚过滤器64和管状结构的介质66是单个整体结构，形成过滤装置或元件70。在所示优选的实施例中，过滤元件70相对于外壳52是可拆卸并可更换的。就是说，它是可维修的过滤器滤筒或元件。本文中“整体”是指，可选的第一级凝聚过滤器64和管状结构的介质66在不破坏装配元件70的部分的情况下是不能彼此分离的。在某些实施例中，端盖202、254形成整体结构的部分。

再次参见图4，对于所示的外壳52，具有入口管结构72，调节阀外壳74，筒部分76，和出口管结构78。在所示的实施例中，入口管结构72，调节阀外壳74，筒部分76，和出口管结构78的每一个形成主体55的一部分。连同盖子57，主体55和盖子57是主体组件54的部分。

在所示实施例中，入口管结构72是圆柱形件80，形成气流入口58。在某些组件中，入口管结构78与发动机30的曲轴箱气流相通，以便处理由曲轴箱发出的窜漏气体。

所示的调节阀外壳74直接在入口管结构72的下游。调节阀外壳74包括外围壁82，形成开口的内部84，其中允许要处理的气体在进入过滤元件70之前流动和收集。调节阀外壳74还包括内壁86，形成颈部88。在所示的实施例中，调节阀外壳74还包括支架90，用于支持和支撑其上的盖子57。颈部88将调节阀组件92(图4)支持和支撑在筒部分76和盖子57之间。

参见图4，阀组件92被构造和设置以调节来自发动机30的曲轴箱和通过过滤元件70的气流。本文考虑了各种阀结构，所示的具体阀组件92包括隔板结构94和偏置机构，例如弹簧96。在图4中，注意隔板结构94一般是圆形的，其最外边缘98由支架90支持并靠在支架90上。隔板结构94还包括凹槽100，所述凹槽具有大体U形剖面，并且在平面视图是大体圆形。凹槽100在边缘98的内侧。凹槽100有助于使隔板结构94保持适当定向并在颈部88上居中。固定至隔板结构94的是定中心的突出部分102。所述定中心的突出部分102的大小适于伸入颈部88的内部104。在所示的实施例中，定中心的突出部分102在凹槽100的内侧区域固定至隔板结构94。定中心的突出部分102，连同凹槽100，有助于使隔板结构94在颈部88上保持正确定向。

仍旧参见图4，在所示的具体阀组件92中，弹簧96搁置在颈部88的外壁86的周围。弹簧96向隔板结构94施加作用力，将隔板结构94朝颈部88和过滤元件70的方向拉动。注意在隔板结构94和颈部88之间有间隙106。所述间隙106允许气体从调节阀外壳74的内部84流入颈部88的内部104。

在操作中，阀组件92一般操作以限制气流从发动机曲轴箱30流向过滤元件70的速率。弹簧96将隔板结构94拉向颈部88，抵制由从气流入口58向内的气流所施加的压力。隔板结构94由挠性材料，例如橡胶构成。因此，使得隔板结构94能够在由盖子57和调节阀外壳74的支架90之间形成的容积108中，远离颈部88并朝向盖子57的方向弯曲。

现参见图6，主体55的筒部分76包括外围壁110，所述外围壁大体呈管状结构，以形成开口内部112，用于容纳过滤元件70。在所示的实施例中，壁110大体是圆柱形，以形成圆形截面。筒76包括端壁114，有助于支持并将过滤元件70容纳在筒76内部。端壁114包括突出部分116，它从扁平的平面部分118伸出。当过滤元件70可操作地组装在外壳52内时，突出部分116会充当次级或补充的密封机构，以在主体55的端壁114和元件70之间形成次级密封120(图4)。主要的密封作用是在过滤元件70和外壳52之间的径向密封系统，在下文会进一步详述。次级密封120有助于防止非计划的渗出油量沿过滤元件70和外壳52之间的端壁114通过。注意，在其他装置中，可以使用过滤元件和外壳之间的轴向密封，避免径向密封。

仍参见图6，注意主体55包括具有第一最大外尺寸的第一管状区域122，和具有第二大外尺寸的第二管状区域124。在所示的具体示例中，管状区域122和管状区域124的最大外尺寸是指直径。管状区域122的直径大于管状区域124的直径，以在其间形成阶梯区域126。管状区域124形成内部环形的密封表面128。如下所述，密封表面形成一表面，它可以承受密封件的压力，以在其间形成径向密封。当过滤元件70可操作地组装在其内时，管状区域122与过滤元件70间隔，以在其间形成气流空间130。

如图2所示，主体组件54和盖子件56通过锁销装置134沿接缝132彼此连接。锁销装置134包括多个锁销136，所述锁销用于将盖子件56和主体组件54沿接缝132牢固地固定在一起。锁销136允许盖子件56选择性地从主体组件54移去，以便在维护时进入内部部件，例如过滤元件70。可以有许多锁销，在所示的具体实施例中，有三个锁销136。如图2、4、6所示，对于每个锁销136，主体55上包括锁销底座138。在图2中，可以看到，盖子件56包括合适的锁销容纳结构，例如槽140，用于容纳每个锁销136的钩状部分142。

在所示的实施例中，主体55具有开口端144(图6)，与端壁114相对。开口端144由边缘146环绕，用于与盖子件56的容纳槽148相通。

现参见图7所示的盖子件56，注意盖子件56具有碗状或漏斗状端部150。碗状部150和排出管62的组合组成液体收集装置152。使用中，随着液体在外壳52内凝聚，它会向下朝碗状部150排出，并会被传送到排出管62。通常，适当的排出管线会被固定至排出管62，以将收集的液体按需要，例如引导到油槽。

参见图7，示出了所示盖子件56的进一步细节。在所示的具体实施例中，盖子件56包括外围壁154和与外壁154间隔的内壁156。外壁154和内壁156一起形成槽148。槽148用作空间158，用于容纳主体组件54，尤其是边缘146。外围壁154还包括锁销容纳结构140。

空间158还提供座部160，用于支撑和容纳垫圈件，如O形环162(图4)。在所示的结构中，O形环162在边缘146和座部160之间。锁销装置154提供轴向力，将盖子件56和主体组件54挤压在一起。这提供了边缘146在O形环162上的作用力，以在盖子件56和主体组件54之间形成密封164(图4)。所述密封164防止不需要的气流量在主体组件54和盖子件56之间流动。而是，密封164迫使气流通过气流出口60排出。

再次参见图7，内壁156提供环状的密封表面166。环状密封表面166提供一结构，过滤元件70的密封部分抵靠该结构，被定向与之形成径向密封。这将在下文进一步详细描述。

盖子件56还包括端壁168，它大体垂直于内壁156。端壁168用作止动部分170，用于过滤元件70的定向。也就是说，止动部分170防止过滤元件70在外壳52内轴向移动。从端壁168伸出的是突出部分172。当过滤元件70可操作地安装在外壳52内时，突出部分172会被压抵过滤元件70的密封部分，以与过滤元件70形成次级密封174(图4)。次级密封174将有助于防止不需要的渗出油量从过滤元件70内流到过滤元件70外的空间130。另外，主要密封作用由径向密封系统完成，会在下文进一步描述。另外，同样，本文描述的许多技术可应用主要密封作用由轴向密封实现的装置。

从端壁168伸出的是斜壁176，它终止在液流出口62。斜壁176形成漏斗状部分或碗状部150。

注意液流出口62包括螺纹部分178。例如，螺纹部分178可以是铜嵌件，并且便于连接配件，以导向油槽。

在这里，术语“气流导向装置”或其变化形式，有时用于指引导气流的装置的部分。对于过滤装置50，见图4，它包括气流入口58，入口管状结构72，外壳52的各种壁(包括壁82、86、110和154)和出口管状结构78，包括气流出口60。气流导向装置一般工作以确保正确的气流以正确的顺序通过过滤元件70。

现参见图4和5。图4中示出的过滤元件70可操作地组装在外壳52中。术语“可操作地组装”及其变化形式是指，过滤元件70在外壳52内如此定向，使得密封在适当位置，并且气流被允许适当地从入口58流出，流经过滤元件70，并经由出口60流出。

从图4和5可以看到，过滤元件70包括可选的第一级凝聚过滤器64和管状结构介质66，以单一结构呈现。在处理过滤元件70时，例如维护时，第一级凝聚过滤器64和管状结构介质66一同处理。一般，管状结构的介质66包括介质包190，设置为闭合、管状形式，形成开口的过滤器内部192。在优选的结构中，介质包190被设置以具有大体圆柱形状，形成圆形截面。

介质包190可以是许多不同类型的介质，调整以实现希望的效率和限制。可用于介质包190的介质194的一个例子是成形的介质。另一个例子是折叠的介质。“折叠的介质”是指柔性片材的介质折叠成多个折褶。下面描述了用于介质包190的优选介质，是具有优选特性的湿法介质。当介质包190的功能如下时，所述介质是优选的：凝聚/排出功能和颗粒捕获功能。当使用介质包190而不用可选的第一级凝聚过滤器64，或者当介质包190与可选的第一级凝聚过滤器64一起使用时，所述功能可以由介质包190提供。注意介质包190可以多层或多级形式提供。

在所示的实施例中，介质194具有第一端196和相对的第二端198。介质194的长度在第一端196和第二端198之间延伸。在所示的过滤元件70中，第一端196处是第一端盖装置200。在图5所示的具体实施例中，端盖装置200包括端盖202和第一级凝聚过滤器64。在某些结构中，端盖装置200是单个整体的结构。

在某些实施例中，端盖202包括模制聚合材料的环204。环204形成中心孔206，在所示的优选实施例中，该中心孔在环204居中。术语“居中”是指，孔206具有对称中心，与环204的对称中心相同。也就是说，优选中心206不偏离中心置于环204内。

在某些装置中，中心孔206是圆形，并且具有的直径不大于环204的直径的约50％。在某些装置中，中心孔206的直径小于环204的直径的40％。

环204还包括外部、环状表面208。当过滤元件70可操作地组装在外壳52内时，外部环状密封表面作为密封部分210。在优选装置中，密封部分210包括阶梯结构212。

具体地讲，阶梯结构212帮助在端盖装置200和外壳52的密封表面128之间插入和形成径向密封214(图4)。在图5中，阶梯结构212包括最大直径的第一区域216，邻接有直径小于第一区域216的第二区域218，邻接有直径小于第二区域218的第三区域220。这种直径递减的阶梯结构212帮助将过滤元件70插入主体55。

端盖202的密封部分210可由可压缩材料制成，以便当元件可操作地安装在外壳52内时，有密封部分210抵靠密封表面128的径向压缩。例如，下文将描述密封部分210和整个端盖202的可用材料。一般，端盖202可以包括柔软的聚氨酯泡沫，具有的模制密度通常小于22磅/立方英尺，例如约12-22磅/立方英尺。当然，可以使用与本文所述示例不同的其他材料，而装置仍旧结合许多所述原理。

仍参见图5，端盖装置200还包括框架结构222，定向在环204的中心孔206。框架结构222支撑、包含和密封纤维介质区域224。在所示的结构中，纤维介质224用作可选的第一级凝聚过滤器64。在某些装置中，纤维介质224包括至少一层，并且通常多个层226的无纺、不折叠、非开口管状的凝聚介质。在图5所示的实施例中，有两层226、228的纤维介质224。纤维介质224的某些可用的示例材料在下文进一步描述。另外，注意在某些装置中，没有使用第一级凝聚过滤器64，而只存在管状过滤结构66。

仍参见图5，在所示的框架结构220中，框架结构222是多件式，具体地讲，是两件式结构，包括第一框架件230和第二框架件232。第一框架件230包括支撑栅格234，覆盖纤维介质224的上游面236。支撑栅格234是多孔网，允许气流流动通过并穿过纤维介质224。支撑栅格234对纤维介质224提供结构支撑。

类似地，第二框架件232包括多孔支撑栅格238，覆盖纤维介质224的下游面240。支撑栅格238还对纤维介质224提供结构支撑，同时允许气流流动穿透通过并进入开口的过滤器内部192。

在所示的装置中，第一框架件230和第二框架件232设置彼此邻近，以在支撑栅格234和支撑栅格238之间形成固定袋242，支撑或封闭纤维介质224。在某些装置中，第一框架件230和第二框架件232例如通过搭扣接合固定在一起。

由图5可以看到，在所示的实施例中，框架结构222沿环204的内部环状区域244，模制或包埋在聚合端盖202内。

所示的具体过滤元件70还包括内部支撑衬垫246和外部支撑衬垫248。内部衬垫246和外部衬垫248的每一个在介质包190的第一端196和第二端198之间延伸。内部衬垫246和外部衬垫248帮助支撑介质194。在通常装置中，衬垫246和248由塑料多孔结构构成，允许气流通过其间。外部衬垫248围绕介质194和纤维介质区域224。

注意，衬垫可以使用其他材料。另外在某些情况，不需要外部衬垫，内部衬垫或者二者，这取决于过滤介质194的结构整体性。

在图5所示的具体实施例中，内部衬垫246是第二框架件232的一体单一的部分。就是说，内部衬垫246和第二框架件232是单一件。内部衬垫246还形成排出表面250，用于使凝聚的液体从第一级凝聚过滤器64向下滴落并流到碗状部150。

过滤元件70还包括端盖254在介质包190的第二端198。端盖254优选由模制聚合材料构成，以使介质194罐装或包埋在其内。类似地，在某些优选实施例中，内部衬垫246和外部衬垫248在第一端盖202和第二端盖254之间的模制聚合材料内延伸，并包埋在所述模制聚合材料内。第二端盖254包括形成密封部分258的外部环状表面256。通常，密封部分258是可压缩的，使得当过滤元件70可操作地安装在外壳52内时，它被挤压抵靠盖子件56的密封表面166。端盖254具有孔255，对于所示的示例，该孔与液流出口62对齐，以允许凝聚液体从第一级凝聚过滤器64排出，通过孔255，并通过出口62排出。

现参见图4。当过滤元件70可操作地安装在外壳52内时，密封部分258在密封表面166和外部支撑衬垫248之间受压，并抵靠密封表面166和外部支撑衬垫，以在其间形成径向密封260。还可以从图4看到，第一端盖202的密封部分210在密封表面128和外部支撑衬垫248之间受压和抵靠，以在其间形成径向密封214。径向密封214、260在过滤装置50中提供主要的密封系统。径向密封214、260阻止不需要的气流量旁通第一级凝聚过滤器64或第二级精细过滤器66或两者。

再次参见图5。端盖254的密封部分258优选包括阶梯结构262。阶梯结构262类似于端盖202的阶梯结构212。在所示的具体实施例中，有渐减直径的三个阶梯，包括阶梯264、阶梯266和阶梯268。另外，阶梯结构262帮助将过滤元件70插入外壳52并形成径向密封260。

所示的端盖254包括模制聚合材料，例如模制的聚氨酯泡沫，其模制密度通常小于22磅/立方英尺，例如约10-22磅/立方英尺。下文进一步描述一种示例材料。可以使用其他材料。

注意，当端盖202和254模制在位，端盖202、254；第一和第二塑料延伸部分246、248；介质包190；和非折叠无纺的纤维介质24以单一圆柱形过滤元件70的形式固定在一起。

过滤元件70的另一实施例在图8中以附图标记270示出。元件270类似于图5的元件70，因为它包括端盖272，端盖274，可选的纤维介质区域276，介质278，和外部衬垫280。端盖272包括中心气流入口孔272a。元件270还包括封装在端盖272，274之间并在其间延伸的内部支撑衬垫282。在这个实施例中，还包括流动结构284，以辅助排出由可选的纤维介质276凝聚的液体。

在图8所示的实施例中，流动结构284包括管286。在通常的装置中，管286从凝聚器介质276的下游流动面288延伸到端盖274的孔290。管286的长度可在介质278总长度的约33％-95％之间变化。在许多情况下，管286的长度是介质包190的至少25％，并且经常小于介质包190的长度的100％。在通常的实施例中，管286至少具有一个部分287，该部分由大体不透气的材料构成，使得气流在流过介质包190之前，需要从下游流动面288离开，通过管内部292，经由管286的末端294，并然后向上进入空间296。空间296是在内部衬垫282和管286之间的区域。在所示具体实施例中，整个管286包括无孔部分287。在其他实施例中，可以具有有孔的、或透气的管286的部分。

在所示的实施例中，管286是框架结构298的部分，用于捕获、封装或支撑可选的纤维介质276。通常，框架结构298模制在端盖272中。

管286辅助排出凝聚液体(通常为油)。操作中，凝聚液体通过重力沿管286的内壁300排出，并然后滴入碗状物150，并然后通过液流出口62排出。管286可以帮助防止凝聚液体被吸入介质278。

过滤元件70的另一替代实施例在图9以附图标记320示出。元件320类似于图5的元件70，因为它包括端盖322，端盖324，可选的纤维介质区域326，介质包327(以介质328示出)，外部衬垫330，内部衬垫332，和封装纤维介质326的框架结构334。端盖322包括中心气流入口孔322a。介质包327形成开口的管状内部333。元件320还包括密封的外部包裹340，环绕并覆盖外部衬垫330。

在所示的实施例中，外部包裹340在介质包327的长度的约25-75％之间延伸，通常从端盖322(支撑纤维介质326)朝向另一端盖324(未达到端盖324处停止)。外部包裹340辅助排出由可选纤维介质326凝聚的液体，如下进一步描述。具体地说，外部包裹340帮助防止气流通过介质328的区域342，该区域由包裹340遮罩。这促使气流进一步朝向端盖324方向流动，并到达包裹340没有遮罩的介质326的区域344。这有助于通过重力将凝聚液体排出元件320。

A、示例操作和变换

操作中，过滤装置50的工作如下。来自发动机曲轴箱的窜漏气体被吸入气流入口58。气体进入调节阀外壳74的内部84。阀组件92允许气流通过隔板结构94与颈部88之间的间隙106。随着来自发动机曲轴箱的压力增大，间隙106变大，引起隔板结构94抵靠弹簧96移动，并进入空间108抵靠盖子57。气体然后流入颈部88的内部104。从这里，气体通过可选的第一级凝聚过滤器64。在使用时，可选的第一级凝聚过滤器64固定在所述结构内，使得气体在被引导通过介质包190之前，气体被引导通过第一级凝聚过滤器64。

具体地讲，气流通过支撑栅格234并进入纤维介质224的层228。气体继续向下游流动并通过层226，然后通过支撑栅格238。纤维介质224有助于从剩余气流中预分离出具有任何夹带固体的液体。液体流出介质224，并且或者直接滴入碗状部150，或沿内部衬垫246的排出表面250排出。收集的液体沿斜壁176流动，并最终通过液流出口62。所述液体物质通常是油，并且可再循环至曲轴箱被再利用。

气流和任何不由可选的第一级凝聚过滤器64凝聚的液体，继续流向过滤器66。具体地讲，气流从开口的过滤器内部192流过介质包190。由于径向密封214、260，气体被阻止旁通所述介质。介质包190从气流中除去选定的其余液体颗粒(通过凝聚/排出)和选定的固体。在图4所示的方向，介质194是垂直定向，使得收集(凝聚或成块)在介质上并通过重力下降或排出的任何其他液体向下朝向碗状部150。已过滤的气体然后通过气流出口60排出。从那里，气体可以例如，被引向发动机30的涡轮34进气口或其它地方(如所述)。一般，从出口60，气体可在某些情况下通到大气中。另一种优选的情况是，关闭气流循环，并因此气体循环到进气口或其它地方。对于上述段落所述的具体示例，气体被描述为可能导向涡轮进气口。

应当注意，次级密封120、174防止不需要量的收集液体，例如油，在过滤元件70和外壳52之间渗漏。

过滤装置50的维护如下。通过松开锁销136将盖子件56从主体组件54移去。这使得盖子件56可从主体组件54上移去。当盖子件56从主体组件54上移去时，主体55和盖子件56之间的密封164释放。另外，过滤元件70和盖子件56之间的密封部260释放。这也提供了进入过滤元件70的进出口，所述过滤元件包括可选的第一级凝聚过滤器64和管状结构介质66。抓住邻近端盖254的过滤元件70的端部，并从主体55的内部112沿轴向将过滤元件70拉出。随着过滤元件70从内部112拉出，径向密封214释放。这一步骤同时取出第一级凝聚过滤器64和第二级精细过滤器66。过滤元件70然后被处理掉，例如通过焚化。

然后提供第二个新的替换的过滤元件70。替换元件70也包括第一级凝聚过滤器64和第二级精细过滤器66，与最初过滤元件70的结构类似。包括第一级64和第二级66的替换元件70被插入通过主体55的开口端144。过滤元件70如此定向，使得端盖202的密封部分210在密封表面128和外部衬垫248之间受压并抵靠，以在其间形成径向密封214。在某些实施例中，过滤元件70也如此定向，使得端盖202接合并邻接主体55的端壁114。然后，盖子件56被置于过滤元件70的端部之上，并如此定向，使得端盖254的密封部分258在外部衬垫248和盖子件56的密封表面166之间受压和抵靠。这形成了径向密封260。在某些装置中，过滤元件70也如此定向，使得端盖254轴向接合和邻接盖子件56的止动部分170。

由于密封214和260均安置到位，盖子件56然后通过接合锁销136锁定至主体组件54。这也有助于在盖子件56和主体55之间形成密封164。

B、示例结构和系统

过滤装置36可用于1.5公升-16公升发动机，50-1200hp，涡轮增压，或增压的，柴油或者天然气。在一个应用中，发动机是25-400hp，V-8发动机。发动机具有的活塞位移是至少3公升，通常7-14公升。通常产生的窜漏气体是8-16cfm。优选的过滤装置36可以处理1-20cfm的窜漏气体。

在其它系统中，过滤装置36可用于具有下述功率的发动机：8kw-450kw(11-600hp)；450-900kw(600-1200hp)；和大于900kw(＞1200hp)。一般，随着发动机功率的增大，第二级介质194的表面面积会增大。例如，对于发动机功率8kw-450kw(11-600hp)，当使用折叠介质时，折叠长度会是约4-5英寸；对于发动机功率450-900kw(600-1200hp)，折叠长度是约6-8英寸；而对于发动机功率大于900kw(＞1200hp)，通常会使用多于一个的过滤装置36。

可以理解，使用本文所述的技术，各种特定的设置和应用是可行的。下述尺寸是通常示例：

结构	至少(英寸)	不大于(英寸)	通常(英寸)
				元件70的外直径	2	12	4-5
元件70的内直径	0.5	10	1.5-2.5
				元件70的长度	3	12	4-6
介质224的直径	0.5	10	2-2.5
				每层226、228的厚度	0.05	1	0.1-0.3
入口58的直径	0.5	3	1-1.5
				气流出口60的直径	0.5	3	1-1.5
颈部88的直径	0.5	3	1-1.5
				突出部分116的高度	0.01	0.25	0.05-0.1
开口端144的直径	3	14	4.5-5.5
				盖子57的直径	3	14	4.5-5.5
隔板96的直径	3	14	4.5-5
				内壁156的直径	3	13	4.5-5
外壁154的直径	3	14	5-5.5
				液流出口62的直径	0.05	2	0.1-0.5
突出部分172的高度	0.01	0.25	0.05-0.1
				外壳52的长度	4	15	7-8

C、示例材料

在这部分，描述了可用于图2-7所示实施例的某些示例材料。除了本文所述的材料以外，可以使用各种材料。

外壳52可以是塑料的，例如碳填充的尼龙。

可选凝聚器64的介质224一般是非折叠的、非圆柱形的聚酯纤维介质，具有的平均纤维直径小于约18微米，通常约12.5微米，和密实度百分比，游离态，不大于约1.05％。介质224具有上游和下游暴露的表面面积为至少1平方英寸，不大于约7平方英寸，并通常为约3-4平方英寸。材料具有的平均纤维直径为1.5丹尼尔(denier)(约12.5微米)，和游离态的密实度为至少0.85％。它具有的重量通常大于约3.1盎司每平方码。通常，它具有的重量小于3.8盎司每平方码。通常，重量在3.1-3.8盎司每平方码(105-129克/平方米)范围内。通常，介质在0.002psi压力的厚度(自由厚度)大于约0.32英寸。通常，介质在0.002psi压力的厚度(自由厚度)小于约0.42英寸。通常，介质的自由厚度在0.32-0.42英寸(8.1-10.7毫米)的范围内。介质具有的通常渗透性为不小于约370英尺/分钟(113米/分钟)。

注意，可选凝聚器64的介质224可以由优选的双组分含纤维介质提供，大体如下文在第VI部分详述。

端盖202、254可以是聚合材料。在某些示例中，端盖202、254是氨基甲酸乙酯，更具体地讲，是泡沫聚氨酯。一种示例的泡沫聚氨酯披露于共同受让的美国专利第5,669,949号中，用于端盖3，该文献在此被结合入本文。材料可以是下述聚氨酯，加工成最终产品(柔软的氨基甲酸乙酯泡沫)，具有的“模制”密度为10-22磅/立方英尺(lbs/ft³)，并且它具有的柔软性为25％的变形需要约10psi压力。在某些实施例中，“模制”密度在10-22lbs/ft³的范围内变化。聚氨酯包括由I35453R树脂和I305OU异氰酸盐制成的材料。材料应当以100份I35453R树脂对36.2份I305OU异氰酸盐(重量)的混合比混合。树脂的特定重力是1.04(8.7磅/加仑lbs/gallon)，而对于异氰酸盐是1.20(10lbs/gallon)。材料通常用高动态剪切混合机进行混合。组分温度应当为70-95

。模具温度应当为115-135

。

树脂材料I35453R的描述如下：

(a)平均分子量

1)基聚醚多元醇＝500-15,000

2)二醇＝60-10,000

3)三元醇＝500-15,000

(b)平均官能度

1)总系统＝1.5-3.2

(c)羟基数

1)总系统＝100-300

(d)催化剂

1)胺＝空气产品(Air Products)0.1-3.0 PPH

2)锡＝微晶蜡(Witco)0.01-0.5 PPH

(e)表面活性剂

1)总系统＝0.1-2.0 PPH

(f)水

1)总系统＝0.03-3.0 PPH

(g)色素/染料

1)总系统＝1-5％黑烟末

(h)发泡剂

1)0.1-6.0％HFC 134A。

I305OU异氰酸盐的描述如下：

(a)NCO含量-22.4-23.4wt％

(b)粘性，cps在25℃＝600-800

(c)密度＝1.21g/cm³在25℃

(d)初馏点-190℃在5mm Hg

(e)蒸汽压力＝0.0002Hg在25℃

(f)外观-无色液体

(g)闪点(丹斯基-马丁斯闭杯(Densky-Martins closed cup))＝200℃

材料I35453R和I305OU可从巴斯夫公司(BASF Corporation)，Wyandotte，Michigan 48192获得。

框架结构222，内部衬垫246，外部衬垫248，和网筛234、238可由塑料，例如碳填充的尼龙构成。

当使用折叠介质时，过滤器66优选由疏油材料构成。一个示例是合成的玻璃纤维过滤介质，加以涂层和加工成波纹，以增强在周围空气-油雾条件下的性能。当折叠时，介质194具有的表面速率为至少0.1ft/min.，不大于5ft/min.，并通常为约0.3-0.6ft/min.。折叠深度不小于0.5英寸，不大于3英寸，并且通常为约0.75-2英寸。折叠长度为至少1英寸，不大于15英寸，并通常为3-6英寸。折叠介质194的上游介质表面面积为至少2ft²，并优选为约3-5ft²。至少有30个折叠，不多于约150个折叠，并通常为约60-100个折叠。合成的玻璃纤维过滤介质可用低表面能量材料进行涂层，例如脂族碳氟化合材料，可从Minnesota，St.Paul的3M公司获得。在进行涂层和加工成波纹之前，介质的重量为至少80磅/每3000平方英尺；不大于约88磅/每3000平方英尺；通常在大约80-88磅/每3000平方英尺(136.8±6.5克/每平方米)的范围内。折叠时，介质的厚度为0.027±0.004英寸(0.69±0.10毫米)；孔径为约41-53微米；树脂含量约为21-27％；湿离机器的爆破强度为13-23psi(124±34kPa)；在300

5分钟后湿爆破强度为37±12psi(255±83kPa)；爆破强度比为约0.30-0.60；和渗透性为33±6英尺/分钟(10.1±1.8米/分钟)。当折叠时，在加工成波纹和涂层处理后，介质具有以下特性：波纹深度为约0.023-0.027英寸(0.58-0.69毫米)；湿抗拉强度约为6-10磅/每英寸(3.6±0.91千克/每英寸)；和在加工成波纹后干爆破强度不小于30psi(207kPa)。

当折叠介质用于过滤器66时，凝聚介质224的上游表面面积对折叠介质194的上游表面面积的比率为小于25％，通常小于10％，并在某些情况下，小于1％。凝聚介质224的下游表面面积对折叠介质194的上游表面面积的比率小于25％，通常小于10％，并在某些情况下，小于1％。

在许多本发明的通常装置中，过滤器66不会以折叠形式提供，并且不会包括上述表征的材料。而是，会使用下文第VI部分所述的优选纤维材料。

外壳52可由模制塑料，例如玻璃填充尼龙构成。隔板结构94可由可变形的材料，例如橡胶构成。

III、图10-15的实施例

图10-12在400处示出了凝聚过滤器和气体滤清器装置的另一替代实施例。气体滤清过滤装置400包括外壳402。所示的外壳402具有两件式结构。更具体地讲，外壳402包括主体组件404和可移去的盖子件406。主体组件404包括主体405和盖子407。

外壳402包括下述四个部分：气流入口408；气流出口410；端口412；和气体旁通出口414。一般，并参见图12，气体滤清过滤装置400包括可选的第一级凝聚过滤器416和第二级过滤介质418。所示装置在使用中，端口412用作液流出口或者液体排出口412。在所示的装置中，夹带液体的气流被引导通过气流入口408，并然后通过可选的第一级凝聚过滤器416。液相部分会由可选的第一级凝聚过滤器416凝聚并从气流中除去。在可选的第一级凝聚过滤器416中被凝聚的液体通过液流出口412排出并离开外壳402。气相由流动通道423和可选的第一级凝聚器416导向通过过滤介质418。介质结构418提供液体颗粒的进一步凝聚/排出，从气流中除去至少部分固体颗粒，然后净化的气流从外壳402通过气流出口410向外排出。

由图5所示的实施例，可选的第一级凝聚过滤器416和介质418是单一整体结构，形成过滤装置或元件420(图13-15)。在通常设计中，过滤元件420可以从外壳402取出并更换。如图5所示的实施例，“整体的”表示，可选的第一级凝聚过滤器416和第二级介质418不能够分离，除非破坏部分元件420。在通常的实施例中，第一和第二端盖444、445是整体结构的部分。

再次参见图10和12，对于所示的主体组件404，具有入口管结构422，阀外壳424，筒部分426，和出口管结构428。在所示的实施例中，入口管结构422，阀外壳424，筒部分426，和出口管结构428的每一个均构成主体405的部分。与盖子407一起，主体405和盖子407是主体组件404的部分。在所示的实施例中，盖子407通过可选的可拆卸的机械接合，例如螺栓装置409，固定至主体405。螺栓装置409提供可选地进入调节阀组件496。

过滤元件420被构造和设置成可取出地安装在外壳402中。就是说，过滤元件420和外壳402被如此设计，使得外壳402可以选择性地打开，以便进入过滤元件420。过滤元件420被设计以可选地安装在外壳402的内部403并从外壳402的内部403取出。当过滤元件420如图12所示定向时，使所有的密封(将在下文描述)在适当位置，过滤元件420被认为可操作地安装在外壳402中。

如上所述，外壳402被设计成可选择性地打开，以便进入过滤元件420。在所示的具体实施例中，盖子件406通过锁销装置429固定至主体405。当锁销装置429处于锁定状态时，锁销装置429优选紧紧支撑盖子件406，并牢固地固定和抵靠主体405。在所述示例中，锁销装置429包括至少两个锁销433，并在该实施例中，是第一和第二金属丝销433。

参见图12，注意主体405和盖子件406包括密封装置421。具体地讲，注意盖子406包括一对相对的凸缘413、415，其间形成接收槽417。主体405包括匹配槽417的凸缘411。通常所述实施例还包括O形密封件409安置在槽417中。

图15示出过滤元件420处于未安装的状态，即它没有安装在外壳402中。图13示出过滤元件420的端视图，而图14示出过滤元件420的相对端的端视图。一般，过滤元件420包括过滤介质的区域431、432。在如图所示的过滤元件420中，过滤介质431包括管状延伸部分434，形成管状开口的过滤内部436。在某些结构中，介质434的管状延伸部分被设置具有大体圆柱形状，形成管状的(例如圆形的，尽管其他方案是可行的)截面。介质区域431可以是多种类型的介质438。不过，优选包括第VI部分所描述的非折叠介质。介质区域431，当安装在过滤装置400时，优选用作在气流离开外壳402之前，提供选定的凝聚/排出液体颗粒和选定除去固体颗粒。

在所示的实施例中，介质438具有第一端440和相对的第二端441。在通常的实施例中，介质438的长度在第一端440和第二端441之间延伸。在所示的过滤元件420中，在第一端440处是第一端盖装置442。在所示的具体示例中，第一端盖装置442包括端盖444和模制在其内的可选的刚性、预成型的插入件446。在所述的结构中，第一端盖装置442可以是单一整体结构。如下进一步描述的，预成型的插入件446包括框架结构450，它将可选的第一级凝聚过滤器416支撑在可操作的组件中。

仍参见图5，在介质438的第二端441，是第二端盖装置443。第二端盖装置443包括至少第二端盖445。

如上所述，过滤元件420包括至少第二和第一介质区域431、432。在装置中，介质的第二区域431可以是折叠介质，和/或它可以是包裹的或成形的介质。优选它是如下述第VI部分所述的介质。可选的介质第一区域432，定向延伸穿过介质第二区域431的管状延伸部分434，与开口的过滤器内部436气流相通。短语“定向延伸穿过管状延伸部分”表示，可选的介质第一区域432不是将介质第二区域431与其自身径向重叠，形成管状延伸部分；而是，可选的介质第一区域432延伸穿过并覆盖端盖孔445。可选的介质第一区域432可以自身包埋在端盖444内或者被定向在朝向端盖445的方向邻近端盖444但与端盖444间隔。可选的介质第一区域432不必要包含在单个平面中，但在通常的实施例中，可选的介质第一区域432是非管状、非圆柱形的、大体板式结构448。“板式结构”是指，介质第一区域432允许气流保持大体直的路径从其中通过。就是说，当从上游面452流向下游面454时，气流不需要转变方向。

在某些实施例中，并参见图15A，可选的介质第一区域432还对应第一级凝聚过滤器416。在通常的实施例中，可选的介质第一区域432包括纤维介质456，尽管它可以包括如第VI部分所述的优选介质。在某些实施例中，介质456包括至少一层，并且通常是多层458的无纺、非折叠的、不开口管状的深层凝聚介质459的纤维束。在图12和15所示的实施例中，有两层461、462的深层纤维介质459。纤维介质456的可用材料在上文结合图5的介质224有描述。

现参见图13，其中以平面视图示出了第一端盖444。在某些实施例中，端盖444包括模制聚合材料的环466。环466形成中心孔468，在所示的实施例中，居中于环466。就是说，孔468具有对称中心，与环466的对称中心相同。在所示的具体实施例中，中心孔468是圆形的。孔468用作气流入口孔。示出孔468对齐(交叠或者同轴)第一级凝聚过滤器416的流动通道423。

端盖444包括轴向部分470和环形或者径向部分472。孔468提供与开口过滤器内部436的气流相通。端盖444的轴向部分470包括至少一个连续的突出部分474。在某些实施例中，当过滤元件420可操作地安装在外壳内部403时，连续的突出部分474帮助形成与外壳402的次级密封476(图12)。在图13所示的具体实施例中，连续的突出部分474形成圆形环478。

端盖444的径向部分472形成环状密封部分480。当过滤元件420可操作地组装在外壳402中时，环状密封部分480形成密封件482。在图13所示的实施例中，密封件482沿环466的内环表面，以围绕孔468。

当过滤元件420可操作地安装在外壳402中时，密封件482与外壳402形成密封484(在这里是径向密封)。具体地讲，在图12所示的装置中，外壳402的主体405包括内管486。管486包括刚性壁488，它围绕并形成气流孔490。当如图12所示构造时，壁488具有密封部分492，它被设计以延伸通过端盖444的孔468并且进入开口的过滤器内部436。壁488还具有端部494，在某些情况下，它可以与阀组件496相互作用。阀组件496，其操作和它与壁488的相互作用将在下文详细论述。

在图12中，可以看到，径向密封484形成抵靠管486的密封部分492。在某些实施例中，径向密封484通过将第一端盖444的材料压缩在管486的密封部分492和包埋在端盖444内的预成型插入件446之间并抵靠其上而形成。在本文中，“在其之间并抵靠其上”是指，第一端盖444的材料横向延伸管486的密封部分492和预成型的插入件446之间的距离，并且由于部分492和插入件446的刚性在尺寸上受压。

现参见图15A，在所示的具体实施例中，环状密封部分480包括阶梯结构498，尽管其他方案是可行的。阶梯结构498有助于在端盖装置442和外壳402的密封部分492之间插入和形成径向密封484。在所示的实施例中，阶梯结构498包括多个直径递减的区域，从端盖444的轴向部分470延伸到纤维介质456的上游面452。在图15A中，阶梯结构498包括最大直径的第一区域501，邻接直径小于第一区域501的第二区域502，邻接直径小于第二区域502的第三区域503，邻接直径小于第三区域503的第四区域504。直径递减的所述阶梯结构498导致密封部分480，它有助于使过滤元件420插入外壳402中，并形成径向密封484。

端盖444的密封部分480，例如，可由可压缩材料制成，以使密封部分480径向压缩抵靠外壳402的管486的密封部分492。在某些示例中，端盖444包括柔软的聚氨酯泡沫，具有的模制密度为约10-22磅/每立方英尺。一种可用的材料在上文结合密封部分410描述；另一种可用的材料将在下文进一步描述。

再次参见图12，所示的过滤装置400包括流动结构装置510，定向以引导流体，例如凝聚液，从介质的可选第一区域432流向液流出口412。一般，流动结构装置510包括管512，它由密封的、连续的、不间断的壁514的部分513围绕和形成开口的流体通道516而形成。在某些实施例中，管512从第一级凝聚过滤器416的下游面454至少部分朝向第二端盖445的方向延伸。在某些实施例中，管512在下游面454和第二端盖445之间的整个长度延伸。在所示的具体装置中，管512形成孔520，优选是流体排出孔523，在靠近第二端盖445的壁514的端部521。以这种方式，在所述具体装置中，由第一级凝聚过滤器416凝聚的液体被允许沿管512的内部517收集，并且通过重力滴落到液体流动出口412。其他的排出装置也可以使用。在所示的实施例中，整个壁514包括无孔部分513，在其他实施例中，只有部分壁514是无孔的。

在图8所示的实施例中，示出的流动结构装置284是大体直的和不倾斜的。在图12和15的实施例中，示出了流动结构装置284为圆锥形截面515，具有倾斜或锥形的壁514。在某些结构中，壁514上的锥角可根据元件420的整体长度进行调整。就是说，在某些结构中，孔468的大小大体保持固定。随着介质438的长度变大，整个元件420的长度也变大，而壁514的锥角减小。在某些装置中，锥角，从纵向轴518(图15)通过元件420的对称中心进行测量，从端部519(邻近凝聚过滤器416)延伸到端部521是至少1°。在某些装置中，锥角可以是2-15°，并通常小于45°。壁514的锥形或角度有助于将凝聚液引向流体排出孔520，并最终通过液体流动出口412。

在通过第一级凝聚过滤器416之后，气体流过流体通道516，通过出口孔520排出，并然后进入气流增压室522。气流增压室522形成在管512的壁514和介质438之间。壁514的锥形导致气流增压室522在接近第二端盖445的空间524和接近第一端盖444、小于空间524的空间526之间成角度。

现参见图14，所示的第二端盖445包括环506，形成中心孔507。在图12所示的具体系统中，孔507允许由可选的第一级凝聚过滤器416收集的液体经由过滤元件420排出。端盖445支撑密封装置508，用于与外壳402形成密封509(图12)。在图12所示的实施例中，所示具体的密封509是轴向密封530，形成在过滤元件420和盖子件406的内部密封表面531之间。在某些实施例中，密封装置508包括突出部分534，从第二端盖445的大体扁平、平面的部分536沿轴向延伸或突出。在某些实施例中，突出部分534形成连续的环538。某些结构包括端盖445和突出部分534作为单一整体的模制结构540。在某些实施例中，端盖结构540由聚合材料构成，优选是可压缩的聚合材料，例如聚氨酯。在某些实施例中，第二端盖445由与第一端盖444相同的材料制成。轴向密封530有助于阻止来自入口408的气体旁通第一级凝聚过滤器416和第二级过滤介质结构418。轴向密封530还有助于阻止液体例如油渗漏到第二级过滤介质418的下游侧。

如上所述，第一端盖装置442包括预成型插入件446。在图12和15所示的实施例中，预成型的插入件446包括框架结构450，用于支撑和封装纤维介质456。现在进一步描述框架结构450。参见图15，所示具体的框架结构450是多件结构546。在图15A所示的实施例中，多件结构546包括至少第一框架件550和第二框架件552。第一框架件550包括支撑栅格554，覆盖纤维介质456的上游流动面452。在某些示例中，支撑栅格554是多孔的网筛555(图13)，允许气流，包括夹带有液体的气体，流过其间并穿过凝聚介质456。网筛555还对纤维介质456提供结构性支撑。

类似地，第二框架件552包括支撑栅格556，支撑并覆盖纤维介质456的下游流动面454。所示的支撑栅格556包括多孔的网筛557(图14)，并对纤维介质456提供结构性支撑，同时允许气体和凝聚液从其中流过，并进入流动结构装置510的流体通道516。

在所示装置中，第一框架件550和第二框架件552定向彼此邻近，以在网筛555和网筛557之间形成固定袋560，以形成支撑或封装纤维介质456的外壳562。在某些实施例中，第一框架件550和第二框架件552机械接合，例如通过联锁结构，例如搭扣接合564。

在某些实施例中，形成框架结构450的预成型插入件446沿着环568的内部环状区域566，模制或包埋在聚合端盖444内。在图12和15所示的实施例中，环568与第二框架件552成一体并且是相同件。环568一般包括环绕壁570，从网筛555突出或延伸到介质438的第一轴向端440。从图15A可以看到，壁570对密封部分480的端盖材料的压缩形成刚性后支撑架。就是说，在优选结构中，径向密封484通过后支撑架572和壁488的密封部分492之间并抵靠其上的密封部分480的压缩而形成。

从图12、15和15A还可以看到，某些实施例包括流动结构装置5 10的管512，作为第二框架件552的一体、单一的部分。这样，在图12和15所示的实施例中，所示的具体第二框架件552从形成后支撑架472的端部440，沿介质438的长度，延伸到形成出口孔520的端部521。

仍参见图12和15，某些框架结构还包括支撑环或者框架574。支撑框架574有助于使框架结构450居中，并将框架结构450平衡固定在开口的过滤器内部436中。支撑框架574可以是在管512和介质438的内部周边576提供结构刚性的各种装置和结构。在图12、14和15所示的具体实施例中，支撑框架574包括环结构578。所示的环结构578机械接合邻近端部521的壁514，例如通过搭扣接合582。所示的环结构578包括至少内环584，与壁514接合，和外环586，可以接触或接近过滤介质418的第二级管状结构的内部周边576。内环584和外环586间形成多个气流孔588，由多个辐条或肋分开。肋590提供环结构578的结构性支撑和一体性。气流孔588允许气体从第一级凝聚过滤器416通向第二级过滤介质418。就是说，在气流通过第一级凝聚过滤器416并且通过流体通道516后，它流过流体出口孔520，围绕壁514的端部521转向(约180°)，并流过多个孔588，进入气流增压室。从那里，气体流过介质434的管状延伸部分。

在某些实施例中，过滤元件420还会包括外部支撑592，例如衬垫594。在某些装置中，支撑592在第一和第二端盖444、445之间延伸，并帮助固定或对介质438提供支撑。在某些实施例中，衬垫594包括金属网。在某些装置中，衬垫594以及元件420的其他部件，是非金属(至少98％非金属，优选100％非金属材料)。在某些实施例中，取代衬垫594，介质438包括支撑带或者粗纱。在其他装置中，如果介质具有足够的结构一体性，可以避免对介质(内部和/或外部)提供支撑。

如上所述，优选过滤装置400包括阀组件496。在图12所示的实施例中，阀组件496提供调节阀功能和旁通阀功能。首先描述调节阀功能。阀外壳424包括外围壁601，形成开口的内部603，其中从发动机曲轴箱流过入口408要被处理的气体，被允许在进入过滤元件420之前流动和收集。在所示的阀组件496中，有隔板602和偏置机构，例如弹簧605。在某些实施例中，隔板602大体是圆形，由支架608固定并搁置。支架608被支撑在盖子407和阀外壳424之间。注意，在所示的实施例中，隔板602和管486的端部494之间有间隙610。间隙610使得气体流过阀外壳424的内部603，并且进入管486的气流孔490。在操作期间，弹簧605和隔板602调节进入管486的流动。

阀结构496还包括旁通阀功能。随着过滤元件420中的介质渐渐堵塞并且限制增加到不可接受的高水平，阀外壳424的内部603中的压力增大。这在隔板602和弹簧604上施加了压力，直到气体能够流进由盖子407形成的内部空间612。气体然后流过气流旁通出口414(图10)。

示例操作和维护

在操作中，所示的过滤元件400工作如下。来自发动机曲轴箱的窜漏气体通过气流入口408被吸入。气体进入阀外壳424的内部603。阀组件496允许气体通过并进入气流孔490。从那里，气体通过第一级凝聚过滤器416。

气体通过上游面452，通过可选的纤维介质456，并通过下游面454排出。可选的纤维介质456从剩余气流中分离出部分液体。所收集的液体流出介质456，并在所示的实施例中，或者直接滴入液体流动出口412，或者沿流动结构装置510的壁514排出。在通过液体流动出口412后，液体，通常为油，可被导回曲轴箱再利用。

气流包括不通过可选的第一级凝聚过滤器416凝聚和排出的液体颗粒，流过流体通道516，通过出口孔520，围绕壁514的端部521(进行约180°转向)，并进入气流增压室522。从气流增压室522，气体流过过滤介质418，所述过滤介质通过凝聚/排出从气流中选择性地除去其余液体颗粒以及还选择性地除去固体颗粒。由于径向密封484和轴向密封530、476，气流被阻止旁通第二级介质418。净化的气体随后从第二级过滤介质418向下游流动通过气流出口410排出。从那里，气体可被引导到发动机的涡轮。

过滤装置400的维护如下。通过解开锁销433从主体组件404移去盖子件406。当盖子件406从主体组件404移去时，轴向密封530被释放。过滤元件420暴露，从主体405突出。然后可以抓住过滤元件420，并将其从主体405拉出。这释放了径向密封484。当然，取出过滤元件420，就取出了可选的第一级凝聚过滤器416和介质结构418。可以处理掉整个过滤元件420。在许多实施例中，过滤元件420由至少99％的非金属材料构成，以使过滤元件420可焚化。

然后可以安装第二个新的过滤元件420。新的过滤元件420通过将元件420放入由移去的盖子件406暴露的开口，安装在外壳402中。端盖444的孔468定向围绕入口管486，并相对主体405横向滑动，直到径向密封484就位。通常，这也是突出部分474轴向邻接主体内部405并形成轴向密封476。

盖子406然后被定向覆盖过滤元件420的暴露端。接合锁销433，以将盖子件406可操作地固定至主体405。这也轴向压制盖子406抵靠元件420，并形成轴向密封530。

IV、图16-21的实施例

预成形插入件的替代实施例在图16-20示出，总体以650表示。插入件650可用于过滤元件420，替代插入件446。插入件有助于简化制造技术。

所示的插入件650包括框架结构652；流动结构装置654；和支撑环或框架656。所述部分的功能类似于结合图15所述的框架结构450，流动结构装置510和支撑框架574。

流动结构装置654包括管660，通过不间断的壁662形成，围绕并形成开口的流体通道664。壁662包括密封的壁部分663。在所示的实施例中，整个壁662包括密封的壁部分663。在其他实施例中，壁662可包括能渗透流体的部分。壁662具有内部表面666，它允许凝聚液滑落并滴入液体出口。壁662在管660的端部670形成出口孔668。在许多应用中，出口孔668允许气体和液体通过它排出。例如，在优选的应用中，出口孔668允许被收集的液体从管660排出，并流入适合的液体出口。

如图12和15所示的实施例，壁662在某些装置中是圆锥形部分667，从壁662的入口端663向出口端670倾斜或渐缩。就是说，在所述的实施例中，当管660具有圆形截面时，入口端663的直径大于出口端670的直径。在某些装置中，入口端663的直径比出口端670的直径大至少0.5％，不大于25％，且通常1-10％。

仍参见图16和18，所示的框架结构652用于支撑和封装可选的凝聚介质675。在该实施例中，框架结构652不同于上述的框架结构450。在该具体实施例中，有第一框架件681和第二框架件682。第一框架件具有壁或外环边缘684，形成内部空间685(图19)。轴向横跨边缘681的一端并与壁684成一体的是支撑栅格686，例如以多孔的网筛688的形式。网筛688对可选的介质675提供结构性支撑，并允许气流到达介质675。

第一框架件681还包括内边缘690，间隔靠近外边缘684。内边缘690有助于防止聚氨酯端盖材料的流动挡住介质675的上游面692。(在下文中进一步描述示例模制技术，以及边缘690的功能。)从图16和17可以看到，内边缘690通过多个肋694连接到外边缘684。边缘690，例如与外边缘684间隔不大于5毫米，以在其间形成端盖材料(例如聚氨酯)流动通道691。

所示的壁或边缘684形成凹处696(图19)，用于接合并容纳匹配的锁销698。在所示的具体实施例中，锁销698是第二框架件682的部分。锁销698，凹处696提供方便快捷的组装，并允许第一和第二框架件681、682搭扣在一起。当然，可以考虑第一和第二框架件681、682之间机械接合的许多其他实施例。

第二框架件682包括环形壁700围绕并形成开口的空间702。在所示的具体实施例中，壁700具有大体圆形截面，所述截面可以是不变的(以形成圆柱形)或者有些锥形的，以匹配壁662的可选锥形。第二框架件壁700包括第一和第二相对的端部704、706。在所示的实施例中，端部704一般对应入口端672。

第二框架件662还包括支撑栅格708，横跨开口的空间702并与壁700成一体。所示的栅格708包括网筛710。网筛710对凝聚介质675提供结构性支撑，并且接合并固定可选介质675的下游面712。

第一和第二框架件681、682形成内部空间或者固定袋714，以固定、捕获并封装可选的凝聚介质675。使用时，介质675通常压制在袋714内，以使栅格686接合上游面692，而栅格708接合下游面712。如上所述，壁700包括多个突出部分或者锁销678，向内伸入或突入空间702，以接合或搭扣在凹处696中。

第二框架件682还包括机械接合结构，以牢固连接管660的壁662。具体地讲，第二框架件和管660还包括机械接合结构，例如锁销/凹进接合718。在图19所示的具体方式中，壁700包括第二多个突出部分720，延伸或伸入内部空间702，同时壁662具有凹进处722，其大小适合容纳锁销或突出部分720。在该方式中，第二框架件682易于与管660搭扣和相互锁定。

仍参见图16和18，所述框架结构652还可包括支撑环或者框架656。支撑框架656与上述的支撑框架574类似。这样，支撑框架656有助于使框架结构652居中，并将其平衡固定在开口的过滤器内部。在所示的例子中，支撑框架656包括环结构725，它具有至少内环728和外环730。示出了内环728和外环730通过多个辐条或肋732连接。在内环728和外环730之间，环结构725形成多个气流通道734。

参见图20。环结构725和管660被构造和设置以便于制造和组装。具体地讲，环结构725和管660被设置固定在一起，例如通过机械接合装置736。机械接合装置736与上述的那些锁销/凹进装置类似。具体地说，内环728包括多个突出部分或锁销738，从环728内部径向伸出。壁662形成凹进处740，以容纳突出部分738。此方式中，支撑框架656可以容易地并机械接合或搭扣管660的壁662就位，具有结构一体性。

预成形的插入件660组装如下。管660，环结构725，和第一和第二框架件681、682，例如通过注模技术提供。具有可选的介质675，包括多于一层；如图18所示，介质675具有两层742、743的深层介质。

第二框架件682相对于管660定向，以使在第二端部706由壁700形成的开口707置于管660的壁662的开口端663(图19)之上。第二框架件682和管660通过，例如突出部分720和凹进处722的机械接合718，机械固定在一起。介质675的两层742、743定向在第二框架件682的网筛710之上。在可选的深层介质675置于空间或袋714内之后，第一框架件681固定就位。具体地说，外边缘684与在第一端704处由壁700形成的开口端705径向对齐，并插入通过其中。第一框架件681相对于第二框架件682沿壁700的内部移动，直到第一和第二框架件681、682通过锁销698和凹进696装置以机械接合固定在一起。

应该注意，第一和第二框架件681、682可以固定在一起，在第二框架件682固定至管660之前，使可选纤维介质束675夹于其间。

环结构725通过使管的端部670滑过内环728的内部并将所述件通过机械接合装置736搭扣在一起，固定至管660。当然，环725和管660可以在组装过程中的任何时候固定在一起。

在某些装置中，组装的预成形插入件650然后可以通过，例如下文进一步描述的模制技术，固定至过滤元件420的其余部分。

在图21中，示出了过滤元件800的截面，其内安装有插入件650。应当理解，除了插入件650，过滤元件800的构造与过滤元件420相同。这样，元件800包括可选的第一级凝聚过滤介质844，过滤介质结构846，第一端盖856，和相对的第二端盖858。因为元件800包括插入结构650，所以它包括管660，介质675，第一框架件681，第二框架件682，环结构725，和两层深层介质742、743，每个如上所述。

另外如上所述对于过滤元件420，端盖856包括内部、环状密封部分864，它与入口管部分形成密封，例如径向密封。端盖858的设置也与图15的端盖445类似，包括突出部分870，它与维修盖形成密封，例如轴向密封。介质结构846包括介质878，例如成形介质或折叠介质或其他介质，在端盖856、858之间延伸。介质878形成开口的管状内部879。介质878优选如第VI部分所表征。

5、模制技术

现参见图22和23，示出可用于制造本文所述过滤元件的示例模制技术。根据上述技术，在许多装置中，插入结构(例如预成型插入件446和预成型插入件650)在使用时预先装配。图22和23所示的预成型插入件总体以900示出。预成型插入件900包括框架结构902，用于固定可选的凝聚介质904。预成型插入件900还包括管或锥形壁906和环结构908。

介质级909，如介质910以管状形式提供和形成，在这里围绕预成型的插入件900。介质910与插入件900被定向在模具912上。注意，模具912包括平台或底座914。框架结构902置于底座914上。用于形成端盖的熔融材料，例如聚氨酯泡沫，被注入模具912的空间916。熔融的端盖材料915形成与模具912反相的形状。端盖材料915随着固化而上升，并且被允许穿透区域691，所述区域在，例如图17所示装置的边缘690和外边缘684之间。这允许端盖材料915将可选的凝聚介质904固定至所得到的端盖918。通过罐装或模制入端盖材料915，介质910的端部也随后固定至所得到的端盖918。还可以从图22看到，框架结构902的托架920也在端盖918中模制。如果需要，外部衬垫922围绕第二级介质的外周安置，并与端盖材料915一起模制。

在端盖918形成后，组件924被倒置并置于模具926内。端盖材料928，例如聚氨酯泡沫，留在空间930中。随着端盖材料928固化，介质910的端部模制并在端盖材料928中固定就位，以最终被罐装在所得到的端盖932中。注意，环结构908被定向置于与模具926间隔的位置，并具有铸制插头934与其接近，以使环结构908不会被端盖材料928堵塞。

VI、一般介质配方和形成

本文所表征的优选曲轴箱通风过滤器包括至少一个包括湿法介质的介质级。湿法介质以片材形式形成，使用湿法处理，并随后置于过滤器滤筒之上/之中。通常，湿法介质片材至少用作介质级，层叠、包裹或卷绕，经常为多层，例如以管状形式，在可维修的滤筒中。使用中，这样放置可维修的滤筒，使得介质级定位便于垂直排放。例如，如果介质是管状形式，介质通常定位使中心纵向轴大体垂直延伸。

如上所述，可以使用通过多个缠绕或卷绕的多层。过滤级中可具有梯度，通过首先应用一层或多层第一种类型的湿法介质，并然后应用一层或多层不同的第二类型的介质(通常为湿法介质)。通常，当具有梯度时，梯度涉及使用两种介质类型，所述介质类型选择不同的效率。这将在下文进一步讨论。

在这里，区分用于形成介质级的介质片材的定义和整个介质级本身的定义是重要的。在这里，术语“湿法片材”、“介质片材”，或其变化形式，是指用于形成过滤器中介质级的片材材料，而不是指过滤器中整个介质级的总体定义。这将在某些下述描述中显而易见。

第二，理解介质级可主要用于凝聚/排出，用于凝聚/排出和颗粒过滤，或主要用于颗粒过滤是重要的。本文主要涉及类型的介质级，至少用于凝聚/排出，尽管它们通常还具有清除颗粒的功能，并且可以构成整体介质级的部分，所述整个介质级具备凝聚/排出和除去固体颗粒所希望的效率。

在上述的示例装置中，所示的装置中描述了可选的第一级和第二级。本发明的湿法介质可用于任一级。不过，通常介质会用在所示装置中形成管状介质级的那一级中。在某些情况，当使用本发明的材料时，介质的第一级，上述结合附图被表征为可选的第一级，可以完全避免，使优点突出。

用于在用于凝聚/排出的CCV(曲轴箱通风过滤器)中形成级的湿法片材的介质成分通常如下：

1、以具有计算的孔径(X-Y方向)为至少10微米，通常至少12微米的形式提供。孔径通常不大于60微米，例如在12-50微米的范围内，通常15-45微米。

2、配方以具有DOP％效率(对于0.3微米颗粒在10.5fpm)，在3-18％范围内，通常5-15％。

3、根据过滤材料在片材中的总重量，它包括至少30％按重量计，通常至少为40％按重量计，经常至少为45％按重量计，并通常在45-70％按重量计范围内的按照本文总体描述的双组分纤维材料。

4、根据过滤材料在片材中的总重量，它包括30-70％(通常30-55％)，按重量计，的次级纤维材料，所述次级纤维材料具有的平均最大截面直径(平均直径是圆的)为至少1微米，例如在1-20微米的范围内。在某些情况下为8-15微米。平均长度通常为1-20mm，通常1-10mm，如所定义的。该次级纤维材料可以是纤维的混合。通常使用聚酯和/或玻璃纤维，尽管其他方案是可行的。

5、通常并优选的，纤维片材(和所得到的介质级)除了包含在双组分纤维中的粘合材料，不含有其他的粘合剂。如果存在其他的树脂或粘合剂，优选它不超过总纤维重量的约7％按重量计，并更优选的不超过总纤维重量的3％按重量计。

6、通常并优选的，制成的湿法介质的基重为至少20磅/3000平方英尺(9kg/278.7sq.m.)，并且通常不大于120磅/3000平方英尺(54.5kg/278.7sq.m.)。通常，它在40-100磅/3000平方英尺(18kg-45.4kg/278.7sq.m.)的范围内选择。

7、通常并优选的，制成的湿法介质的弗雷泽(Frazier)渗透性(英尺/分钟)为40-500英尺/分钟(12-153米/分钟)，通常为100英尺/分钟(30米/分钟)。对于基重在约40磅/3000平方英尺-100磅/3000平方英尺(18-45.4kg/278.7sq.m.)，通常渗透性为约200-400英尺/分钟(60-120米/分钟)。

8、用于后来在曲轴箱通风过滤器在0.125psi(8.6毫巴)形成所述介质级的湿法介质片材的厚度，通常会是至少0.01英寸(0.25mm)，经常在约0.018英寸-0.06英寸(0.45-1.53mm)；通常0.018-0.03英寸(0.45-0.76mm)。

按照本文具有一般定义的介质，包括双组分纤维和其它纤维的混合，可以用作大体如上结合附图所述的曲轴箱通风过滤器中的任何介质级。通常并优选的，它可被用于形成管状级。当以此方式使用时，它通常会被围绕过滤结构的中央轴心缠绕，以多层的形式，例如经常至少20层，并通常20-70层，尽管其他方案是可行的。通常，缠绕的总深度为约0.25-2英寸(6-51mm)，经常0.5-1.5(12.7-38.1mm)英寸，取决于需要的总体效率。总体效率可以根据层数和每层的效率进行计算。例如，对于包括两层湿法介质，每层具有效率为12％的介质级，对于0.3微米DOP颗粒，在10.5英尺/分钟的效率是22.6％，即，12％+.12x88。

通常，在最终介质级中会使用足够的介质片材，以使介质级具有以此方式测量的总体效率为至少85％，通常90％或更高。在某些情况，优选具有的效率在95％或者更高。在本文中，术语“最终介质级”是指由湿法介质片材的缠绕或卷绕所得到的级。

A、优选的适当孔径

本发明一般涉及类型的曲轴箱通风过滤器的许多类型，通常具有管状(圆柱形或其它形状)介质级，它具有的高度在101-305mm(4-12英寸)范围内。

该介质执行两个重要的功能：

1、它对携带在要过滤的曲轴箱通风气体中的油粒子进行某些凝聚/排出；和

2、它对气流中的其它颗粒进行选择性过滤。

一般，如果孔径过小：

a、通过重力，向下通过(并从)介质排出凝聚的油粒子可能是困难或缓慢的，这导致油粒再飞散进入气流的增加；和

b、对曲轴箱气体流过介质提供了不可接受水平的限制。

一般，如果孔隙过大：

a、难以收集和凝聚油粒子；和

b、需要大量的层，并因而介质厚度大，以获得介质包的可接受整体水平效率。

已经发现，对于曲轴箱通风过滤器，一般使用的适当孔径在12-50微米范围内。通常，孔径在15-45微米的范围内。对于附图中所表征的设计，通常首先接收夹带液体的气流的介质部分，邻近管状介质结构的内表面的部分，通过的深度为至少0.25英寸(6.4mm)，具有的平均孔径为至少20微米。这是因为在该区域，会发生较大第一百分比的凝聚/排出。在外层中，其中出现较少的凝聚排出，在某些情况可能希望较小的孔径，用于固体颗粒的更有效过滤。

术语X-Y孔径及其变化形式在用于本文时，是指过滤介质中纤维之间的理论距离。X-Y是指表面方向对Z方向，所述Z方向是介质厚度。计算假定所有在介质中的纤维都平行于介质表面排列，等距间隔，并且当观察垂直于纤维长度的截面时排列为正方形。X-Y孔径是正方形对角之间上纤维表面的距离。如果介质由各种直径的纤维构成，纤维的d²均值用作直径。d²均值是平均直径平方的平方根。

已经发现，当关注的介质级在曲轴箱通风过滤器中的总垂直高度小于7英寸(178mm)时，测定孔径在优选范围的较高端值，通常为30-50微米是有用的；当过滤器滤筒在较大端的高度通常为7-12英寸(178-305mm)时，较小端的孔径约为15-30微米有时是有用的。其中原因是较高的过滤级在凝聚过程中提供较高的液压头，可以迫使凝聚液在排出过程中在重力作用下向下流过较小的孔。较小的孔当然允许更高的效率和更少的层数。

当然，在通常操作中，其中相同的介质级被构造用于多种过滤器尺寸，通常对于用于最初分离的凝聚/排出的至少部分湿法介质，可以使用平均孔径约30-50微米。

B、密实度

密实度是由纤维占据的介质的容积率。它是每单位质量纤维量除以每单位质量介质量的比率。

通常，优选用于本发明介质级的湿法材料，尤其作为例如上述结合附图所述的装置中的管状介质级，在0.125psi(8.6毫巴)具有的百分比密实度为10％以下，并通常8％以下，例如6-7％。

C、厚度

用于制作本发明介质包的介质厚度，通常使用度盘比较仪测量，所述比较仪例如Ames#3W(BCA Melrose MA)配备圆压脚，一平方英寸。总共2盎司(56.7克)的重量施加在压脚上。

通常，可用于卷绕或层叠以形成本发明的介质结构的湿法介质片材，在0.125psi(8.6毫巴)下具有的厚度是至少0.01英寸(0.25mm)，一直到约0.06英寸(1.53mm)，同样在0.125psi(8.6毫巴)下。通常，在相似条件下，厚度会在0.018-0.03英寸(0.44-0.76mm)。

可压缩性是使用度盘比较仪对两个厚度测量进行比较，可压缩性是厚度的相对损失，从2盎司(56.7克)到9盎司(255.2克)总重量(0.125psi-0.563psi，或8.6毫巴-38.8毫巴)。通常，本发明可用于卷绕的湿法介质(在大约40磅/3000平方英尺(18kg/278.7sq.m.)基重)，显示的可压缩性(百分比变化从0.125psi-0.563psi，或8.6毫巴-38.8毫巴)不大于20％，并通常12-16％。

D、优选的DOP效率，在10.5英尺/分钟，对于0.3微米颗粒

所述的优选效率，对于用于制造曲轴箱通风过滤器的湿法介质层或片材是理想的。所述要求表示，通常需要若干层湿法介质，以便产生介质级的总体理想效率通常为至少85％，或经常90％或更高，某些情况下为95％或更高。

在任何给定层提供相对较低效率的原因是，它有利于凝聚和排出以及整体功能。

一般，DOP效率是0.3微米DOP颗粒(邻苯二甲酸二辛酯)在10fpm对抗介质的分级效率。TSI型号3160Bench(TSI Incorporated，St.Paul，Minnesota)可用于评估该特性。DOP的模型分散颗粒在对抗介质之前进行按大小排列并中和。

E、湿法介质的物理特性

通常的湿法空气过滤介质通过使用添加的粘合剂实现强度。不过，这包括效率和渗透性，并提高密实度。因此，如上所述，本文优选定义的湿法介质片材和级通常不包括添加粘合剂，或者如果存在粘合剂，它的水平不大于总纤维重量的7％，通常不大于总纤维重量的3％。

四种强度特性一般定义介质等级：硬度、拉伸性、抗压缩性和折叠后拉伸性。一般，使用双组分纤维和避免聚合粘合剂，导致较低的硬度，具有给定或类似的抗压缩性，并且还导致好的拉伸性和折叠后拉伸性。对于处理和制备许多曲轴箱通风过滤器中所用类型过滤器滤筒的介质，折叠后拉伸强度是重要的。

机器方向拉伸是在机器方向评定的介质细条带的断裂强度。参考Tappi494。折叠后机器方向拉伸性是在将样品相对机器方向折叠180°后进行的。拉伸性是下述测试条件的函数：样品宽度，1英寸(25.4mm)；样品长度，4英寸间隙(101.6mm)；折叠-1英寸(25.4mm)宽的样品在0.125英寸(3.2mm)直径的棒上折180°，移去棒，并将10磅重量(4.54千克)放置在样品上达5分钟。评定拉伸性；拉伸率-2英寸/分钟(50.8毫米/分钟)。

F、介质成分

1、双组分纤维的组成

如上所述，优选介质的纤维成分包括30-70％按重量计的双组分纤维材料。在介质中使用双组分纤维的主要优势是有效利用纤维大小，同时保持相对低的密实度。通过双组分纤维，这可以实现，同时仍实现具有足够高强度的介质，用于进行在曲轴箱通风过滤器中的安装。

双组分纤维一般包括两种聚合成分形成在一起，作为纤维。可以使用不同组合的聚合物用于双组分纤维，但重要的是，第一聚合物成分的熔点温度低于第二聚合物成分的熔点温度，并且通常低于205℃。另外，双组分纤维与其他纤维一体混合并均匀分散，形成湿法介质。需要熔化双组分纤维的第一聚合物成分，以允许双组分纤维形成粘性骨架结构，它在冷却后，捕获并粘接许多其他纤维，以及其他双组分纤维。

尽管其他方案是可行的，通常双组分纤维会形成为壳核型，壳包括较低熔点的聚合物，而核形成较高熔点。

在壳-核结构中，低熔点(例如，约80至205℃)热塑性物质通常围绕较高熔点材料(例如，约120-260℃)的纤维伸出。使用中，双组分纤维通常具有的平均最大截面尺寸(如果是圆的则是平均纤维直径)为约5-50微米，经常约10-20微米，并通常以纤维形式，一般具有的平均长度为至少1mm，并且不大于30mm，经常不大于20mm，通常1-10mm。在本文中“最大”是指，纤维的最厚截面尺寸。

所述纤维可以由多种热塑性材料制成，包括聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、PCT)、尼龙包括尼龙6、尼龙6，6，尼龙6，12，等。任何可具有适当熔点的热塑性材料可用于双组分纤维的低熔点组分，而高熔点聚合物可用于纤维的高熔点“核心”部分。所述纤维的截面结构可以是“并排”或者“壳-核”结构，或者其他具有相同热粘结功能的结构。还可使用叶状纤维，其末端具有低熔点聚合物。双组分纤维的价值在于，相对低分子量的树脂可以熔化在片材，介质或过滤器形成条件下，以用于粘接双组分纤维，和其他存在于片材，介质或过滤器制作材料中的纤维，成为机械稳定的片材，介质或过滤器。

通常，双组分(核/壳或壳和并排)纤维的聚合物由不同热塑性材料构成，例如，聚烯烃/聚酯(壳/核)双组分纤维，其中聚烯烃，例如聚乙烯壳，在低于核心，例如聚酯的温度熔化。通常，热塑性聚合物包括聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯，及其共聚物，聚四氟乙烯，聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚乙酸乙烯酯，聚氯乙烯-乙酸乙烯酯，聚乙烯醇缩丁醛，丙烯酸树脂，例如聚丙烯酸酯，和聚丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚酰胺，即尼龙，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚苯乙烯，聚乙烯醇，聚氨酯，纤维素树脂，即硝酸纤维素，醋酸纤维素，醋酸丁酸纤维素，乙基纤维素等，任何上述材料的共聚物，例如乙烯-醋酸乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，Kraton橡胶及类似物。本发明尤其优选的是双组分纤维，称作271P，可从杜邦公司获得。其他纤维包括FIT201，Kuraray N720和Nichimen 4080及类似材料。所有这些展示了在第一熔化完成后交叉结合壳聚合物的特性。这对于液体应用是重要的，其中应用温度通常高于壳的熔化温度。如果壳不是完全结晶，则壳聚合物会在应用中再次熔化并覆盖或者损坏下游设备和部件。

用在CCV介质中用于形成湿法介质片材的可用双组分纤维的一个例子是Dupont聚酯双组分271P，通常切成约6mm的长度。

2、次级纤维材料

双组分纤维为曲轴箱通风过滤介质提供基体。所述额外的纤维或次级纤维，充分填充基体，以提供希望特性的凝聚和效率。

次级纤维可以是聚合纤维，玻璃纤维，金属纤维，陶瓷纤维或任何上述的混合。通常使用玻璃纤维，聚合纤维或混合物。

可用于本发明过滤介质的玻璃纤维包括下述指定的玻璃类型：A，C，D，E，Zero Boron E，ECR，AR，R，S，S-2，N，及类似物，并且一般，或者通过用于制成加固纤维的拉伸工艺，或者通过用于制成绝热纤维的纺丝工艺，可以制成纤维的任何玻璃。

本发明的无纺介质可以包含由一些亲水的，疏水的，亲油的和疏油的纤维制成的次级纤维。这些纤维与玻璃纤维和双组分纤维结合，形成机械稳定的，但坚固的、可渗透的过滤介质，它可以承受流体材料通过的机械压力，并可以在使用期间保持颗粒的装载。次级纤维通常是单组分纤维，具有的平均最大截面尺寸(如果是圆形则是直径)可以始于约0.1微米以上，通常1微米或更大，经常8-15微米，并且可由各种材料制成，包括天然棉，亚麻，羊毛，不同的纤维质和蛋白质天然纤维，合成纤维包括人造纤维，丙烯酸，芳纶，尼龙，聚烯烃，聚酯纤维。一种类型的次级纤维是粘合纤维，它与其他组分结合以将材料粘合成片材。另一种类型的次级纤维是结构性纤维，它与其他组分结合，以增加材料在干和湿条件下的拉伸性和爆破强度。另外，粘合纤维可包括由例如聚氯乙烯，聚乙烯醇等聚合物制成的纤维。次级纤维还可以包括无机纤维，例如碳/石墨纤维，金属纤维，陶瓷纤维及其组合物。

次级热塑性纤维包括，但不限于，聚酯纤维，聚酰胺纤维，聚丙烯纤维，共聚醚酯纤维，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，聚对苯二甲酸丁二酯纤维，聚醚酮酮(PEKK)纤维，聚醚醚酮(PEEK)纤维，液晶聚合物(LCP)纤维，及其混合物。聚酰胺纤维包括，但不限于，尼龙6，66，11，12，612和高温“尼龙”(例如尼龙46)包括纤维素纤维，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇纤维(包括各种聚乙烯醇的水解，例如88％水解的、95％水解的、98％水解的和99.5％水解的聚合物)，棉，纤维胶人造丝，热塑性材料例如聚酯，聚丙烯，聚乙烯等，聚乙酸乙烯酯，聚乳酸，和其他通常的纤维类型。

可使用纤维的混合物，以获得某种希望的效率和其他参数。

本发明的片材介质通常用造纸工艺制成。所述湿法工艺特别有用，并且许多纤维组分被设计用于水分散处理。不过，本发明的介质可通过干法工艺制成，所述工艺使用适于干法工艺的相似组分。用于湿法片材制作的机器包括手工成网片材设备，长网造纸机(Fourdrinier)，圆柱造纸机，斜面造纸机，组合造纸机，以及其他可以接受适当混合的纸，形成配料组分层，除去含水流体组分以形成湿片材的机器。包含所述材料的纤维浆通常混合以形成相对均匀的纤维浆。纤维浆然后用于湿法造纸工艺。一旦所述浆形成湿法片材，湿法片材然后可以被干燥，固化，或以其他方式处理，以形成干的、可渗透的，但是真的片材、介质、或过滤器。对于商业规模的加工，本发明的双组分垫一般通过使用造纸类型的机器加工，所述机器例如商用的长网造纸机(Fourdrinier)、圆网造纸机(wire cylinder)，StevensFormer，Roto Former，Inver Former，Venti Former，和倾斜的Delta Former机。优选的，使用倾斜的Delta Former机。例如，本发明的双组分垫可以通过形成纸浆和玻璃纤维浆并将所述浆在混合槽中合成来制备。所述工艺中所用的水量可以根据所用的设备大小而变化。配料可以进入传统的流浆箱，在这里进行脱水并沉积在移动的金属丝网筛上，在这里通过抽吸或真空抽吸脱水，以形成无纺双组分网。

通过使垫经加热步骤，激活了双组分纤维中的粘合剂。如果需要，所得到的材料然后可以大卷收集。

3、纤维的表面处理

改变纤维的表面特征，增大接触角，可以增强过滤介质以及过滤器形成元件(相对于压降和整个效率)的排放能力。一种改变纤维表面的方法是应用表面处理，例如含氟化合物或者含硅树脂的材料，通常达到介质的5％按重量计。

可以在纤维制造过程中，介质制造过程中或介质制造后的后处理之后，或者介质包的备置之后，应用表面处理剂。可用许多处理材料，例如增加接触角的含氟化合物或者含硅化学物。一个例子是DuPont ZonylTM的氟化物，如#8195。

下述部分中，使用了示例材料。

4、示例材料

(a)示例A

示例A是片材材料，可用作例如，曲轴箱通风过滤器中的介质相，其中要求介质相提供好的凝聚/排出，并且还可用于层中以提供有用的整体过滤效率。例如，当用作具有4英寸-12英寸(100-300.5mm)高度的管状介质结构时，材料会良好并有效地排放。介质可以具有多个卷绕，以生成所述介质包。

介质示例A包括由下述纤维混合制成的湿法片材：50％按重量计的DuPont聚酯双组分271P切成6mm长；40％按重量计的DuPont聚酯205WSD切成6mm长；和10％按重量计的Owens Corning DS-9501-11W Advantex玻璃纤维切成6mm。

DuPont271P双组分纤维的平均纤维直径为约13微米。DuPont聚酯205WSD纤维的平均纤维直径为约12.4微米。Owens Corning DS-9501-11W的平均纤维直径为约11微米。

制成的示例A材料的基重为约40.4lbs./3000sq.ft.。材料在0.125psi的厚度为0.027英寸，而在0.563psi为0.023英寸。因此，从0.125至0.563psi的总百分比变化(可压缩性)仅为14％。在1.5psi，材料的厚度为0.021英寸。

材料的密实度在0.125psi为6.7％。渗透性(Frazier)为392英尺/分钟。

MD折叠拉伸性为2.6磅/英寸宽。测定的孔径，X-Y方向，是43微米。10.5英尺/分钟，每0.43微米颗粒的DOP效率是6％。

(b)示例B

示例B由纤维混合物制成，包括50％按重量计的DuPont聚酯双组分271P切成6mm长；和50％按重量计的Lausch B 50R微纤维玻璃。微纤维玻璃的长度在约3-6mm之间。同样，DuPont聚酯双组分271P的平均直径为13微米。LauschB 50R的平均直径为1.6微米，d²均值为2.6微米。

制成的样品的基重为38.3磅/3000平方英尺。介质在0.125psi的厚度为0.020英寸，而在0.563psi时为0.017英寸。因此，从0.125psi至0.563psi的百分比变化为15％，即15％可压缩性。在1.5psi，样品的厚度为0.016英寸。

所测量材料的密实度在0.125psi为6.9％。材料的渗透性为约204英尺/分钟。测量的机器方向折叠拉伸性在3.9磅/英寸宽。

测定的X-Y方向孔径为18微米。在10.5英尺/分钟，对于0.3微米颗粒，DOP效率为12％。

示例B材料当用作一层或多层以精细过滤时会是有效的。因为它的较高效率，它可以单独使用或以多层形式，以在介质中产生高效率。

不过，由于相对小的孔径，该材料会被界定为凝聚/排放材料。

因此，样品B材料可用于形成介质包的下游部分，包括具有较大孔径上游的介质，以形成凝聚用出级。

例如，在管状结构中，样品A材料可用于形成管的内侧，样品B材料用于形成管的外侧，两者一起构成曲轴箱通风过滤器中过滤的介质级，具有希望的排出性能和整体过滤效率。

G、使用优选介质的曲轴箱通风过滤结构

如上在第VI部分所述，并且包括第VI.A-F部分的优选湿法介质，可以在曲轴箱通风过滤器装置中以多种方式使用。在附图所示的装置中，例如，它们可用作管状级。如果需要，所述介质还可用于可选的第一级。

通常，可以使用20-70卷的上述卷绕的湿法介质制成管状级。当然其他方案是可行的。

当管状介质级包括本文所表征类型的介质时，因为好的排出特性，在某些情况，不使用第一级，即本文表征为可选，是可行的。原因是，所述介质可以提供最初高效和有效的凝聚和排出，以便用作颗粒过滤级的部分和凝聚/排出级。

结果，本文所表征的介质可以为曲轴箱通风过滤器提供多种其他设置。一个例子是，介质设置为管状形式，用于使曲轴箱通风气体在其尖流动。在其他例子中，介质被设置成板式结构或其他结构。

总之，管理夹带液体颗粒的凝聚/排出，以及颗粒过滤的过滤系统，应当被设计为能快速排出收集的液体，否则过滤介质的功能寿命会不经济的缩短。放置介质，以使液体可以从介质快速排出。某些关键的性能特征是：最初和平衡的分级效率，压降和排放能力。介质的某些关键物理特性是厚度，密实度和强度。

一般，用于凝聚用放的介质以增强过滤器排放能力的方式校准。对于管状结构，这会是介质的位置使管的中心轴垂直延伸。在该定向中，任何给定的介质部件会展示均衡的负载高度，它是X-Y孔径，纤维取向，和液体与纤维表面的相互作用，测量为接触角的函数。介质中液体的收集会使高度增加到与液体从介质的排出率相平衡的一点。当然，被排放液体堵塞的介质的任何部分不会用于过滤。因此，所述介质部分会增加压降并降低过滤器的效率。结果，控制属于被液相阻塞的多孔的元件部分是有利的。换言之，增加排放率是有利的。

影响排放率的介质因素是：X-Y孔径，纤维取向，和要排出的液体与纤维表面之间的相互作用。降低这些因素以实现希望的液体流动是问题的部分。如上所述，增大X-Y孔径，有利于排放。不过，这减少了用于过滤的纤维数，因此降低了过滤器的总体效率。为了获得目标效率，通过使用具有希望X-Y孔径的多层材料，制成相对较厚的介质包结构。另外，如果可能，纤维优选取向介质的垂直方向，但该方法一般难以最大化。通常介质，如果以管状结构提供，会通过湿法制造工艺定向为X-Y平面，形成管的表面，并使Z方向为厚度。

上文讨论了要排放的液体与纤维表面的相互作用。为增强该相互作用，可对纤维表面进行处理。上文讨论的处理是含氟化合物或含硅材料的处理。如果希望比获得好的排放性能而构造的介质更高的效率，可以在介质的上游端提供更有效的介质级，通常作为相同介质包的部分。这在上文有讨论，在提供示例A材料作为介质包的初级的示例中，其中在所述初级发生大部分的凝聚/排出，和后来的样品B材料，以用于更高效率的精细过滤。

H、一些总体经验

一般，本发明涉及在曲轴箱通风系统的凝聚/排出级内使用所表征类型的介质；即，作为曲轴箱通风过滤器的介质级。通风过滤器内可具有一个介质级。

在所述的某些装置中，结合附图，所示的装置包括可选的第一级和管状第二级。所形成的介质可用于任意一个或两者。

注意，因为第一级被表征为可选的，应当理解，某些曲轴箱通风过滤器可被制成仅包括介质级，所述介质级包括本文所表征的成形介质。图24示出了一个示例。

图24中的附图标记2000总体表示曲轴箱通风滤筒，包括本文所表征的介质2001。介质2001设置在相对的端盖2002和2003之间延伸。滤筒2000具有所需要用于外壳的合适密封装置。滤筒2000的具体密封装置，是在每个端盖2002和2003上的外侧径向密封，例如对于端盖2002，在2002a处所示。其他密封是可行的，包括(例如)：在每个端盖的内侧径向密封；轴向密封装置；轴向密封装置的组合；和，仅涉及一个端盖的外壳密封装置，或轴向或径向。

示意性地示出了介质2001，并会包括本文所述的多卷湿法介质。它也可以包括额外的级。示出了以管状形式的介质级2001。

滤筒2000可被实质为内向外流动，或者外向内流动。当设置为内向外流动时，对于其他附图所述的装置是通常的，介质2001的上游边在2001a处，而下游边在2001b处。

Claims (15)

1.一种曲轴箱通风过滤器，用于从气体流中分离疏水液相，所述过滤器包括：

(a)第一湿法介质级，包括：

(i)根据所述级中纤维材料的总重量的至少30％按重量计的双组分纤维材料，所述双组分纤维材料具有的平均最大纤维截面尺寸为至少10微米，并且平均长度为1-20mm，包括端值；和

(ii)根据所述级中纤维材料的总重量的至少30％按重量计的次级纤维材料，所述次级纤维材料与所述双组分纤维材料混合，所述次级纤维材料具有的平均最大纤维截面尺寸为至少1微米，并且平均长度为1-20mm，包括端值；和

(b)所述第一湿法介质级用于凝聚和排出液体，它具有：

(i)添加的粘合剂树脂含量不大于纤维材料总重量的7％，如果有的话；

其中所述第一湿法介质级被设置成卷绕或层叠构造。

2.根据权利要求1所述的曲轴箱通风过滤器，其中：

(a)所述湿法介质级包括管状介质结构，所述管状介质结构具有多层湿法纤维片材，并且总介质厚度为至少6mm。

3.根据权利要求2所述的曲轴箱通风过滤器，其中：

(a)所述管状介质结构被设置成在第一和第二端盖之间延伸。

4.根据权利要求1所述的曲轴箱通风过滤器，其中：

(a)所述第一湿法介质级内具有纤维处理，从主要由硅和含氟化合物纤维处理材料组成的组中选择。

5.根据权利要求1所述的曲轴箱通风过滤器，其中：

(a)所述第一湿法介质级包括45％-70％按重量计的双组分纤维材料；

(b)30％-55％按重量计的次级纤维材料；和

(c)不大于3％的按总纤维含量的重量计的添加粘合剂树脂，如果有的话。

6.根据权利要求1所述的曲轴箱通风装置，其中：

(a)第二介质级在第一湿法介质级的下游侧；

(i)所述第二介质级具有与第一湿法介质级不同的总效率。

7.根据权利要求6所述的曲轴箱通风装置，其中：

(a)所述第一湿法介质级包括管状介质结构，所述管状介质结构具有多层湿法纤维片材，并且总介质厚度为至少12mm；和，

(b)所述第二介质级围绕所述第一湿法介质级卷绕。

8.根据权利要求7所述的曲轴箱通风装置，其中：

(a)所述第二介质级是第二湿法介质级，包括：

(i)根据所述级中总纤维重量的至少30％按重量计的双组分纤维材料，所述双组分纤维材料具有的平均最大纤维截面尺寸为至少10微米，并且平均长度为1-20mm，包括端值；

(ii)至少30％按重量计的次级纤维材料，所述次级纤维材料具有的平均最大纤维截面尺寸为至少1微米，并且平均长度为1-20mm，包括端值；

(iii)添加的粘合剂树脂含量为不大于纤维材料总重量的7％。

9.根据权利要求1所述的曲轴箱通风过滤器，其中：

(a)所述第一湿法介质级包括20-70卷的卷绕湿法介质。

10.根据权利要求1所述的曲轴箱通风过滤器，其中：

(a)所述双组分纤维材料的平均长度为1-10mm；

(b)所述双组分纤维材料包括聚酯双组分纤维材料；和，

(c)所述次级纤维材料包括从玻璃纤维、聚酯纤维、金属纤维、和两种或更多种玻璃纤维、聚酯纤维和金属纤维的混合物中选择的纤维。

11.根据权利要求10所述的曲轴箱通风过滤器，其中：

(a)所述次级纤维材料是聚酯纤维。

12.一种曲轴箱通风过滤组件，包括：

(a)外壳，所述外壳包括气流入口装置、气流出口装置和液体排出出口装置；和，

(b)可维修的曲轴箱通风过滤器，用于从气体流中分离疏水液相，所述过滤器可操作地置于外壳中并且包括：

(i)第一湿法介质级，包括：

(A)至少30％按重量计的双组分纤维材料，所述双组分纤维材料具有的平均最大纤维截面尺寸为至少10微米，并且平均长度为1-20mm，包括端值；

(B)至少30％按重量计的次级纤维材料，所述次级纤维材料与所述双组分纤维材料混合，所述次级纤维材料具有的平均最大纤维截面尺寸为至少1微米，并且平均长度为1-20mm，包括端值；和

(ii)所述第一湿法介质级用于凝聚和排出液体并具有：

(A)添加的粘合剂树脂含量不大于纤维材料总重量的7％；和

其中所述第一湿法介质级被设置成卷绕或层叠构造。

13.根据权利要求12所述的曲轴箱通风过滤组件，其中：

(a)所述第一湿法介质级为管状；设置用于内向外过滤流动；并且具有的高度为101-305mm。

14.根据权利要求1所述的曲轴箱通风过滤器，其中所述湿法介质级包括管状介质结构。

15.根据权利要求12所述的曲轴箱通风过滤组件，其中所述湿法介质级包括管状介质结构。

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