專利名稱：一種汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣環(huán)境凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
汽車引擎用的空氣濾清器濾芯，按過濾材料來分，經(jīng)歷了油濕式、油浴式再到紙質(zhì)濾芯三個階段。金屬網(wǎng)狀濾芯由于過濾效率太低，在汽車空氣過濾系統(tǒng)中已經(jīng)趨于淘汰。從五十年代開始，出現(xiàn)了新型材料紙質(zhì)濾芯，技術(shù)上經(jīng)過不斷完善，具有過濾效率高，為959Γ99%，成本低，維修方便，結(jié)構(gòu)尺寸小，因而獲得廣泛使用。但由于車輛行駛的道路環(huán)境中顆粒物污染嚴(yán)重，易造成過濾器堵塞，壽命短，使得過濾器更換過于頻繁。對于大型貨車，各換頻率甚至高達(dá)每600公里I次。同時，現(xiàn)有過濾器強(qiáng)度低容易破損，失去濾清作用。 汽車引擎用的空氣過濾材料需要包括以下幾方面性能(1)過濾效率高；(2)氣流阻力小；(3)機(jī)械強(qiáng)度大；(4)均勻性好；(5)滿足使用壽命長等要求。然而目前國內(nèi)市場上汽車引擎使用的過濾器的濾料結(jié)構(gòu)普遍存在以下缺點一是濾料結(jié)構(gòu)單一，過濾效率較低；二是濾料使用過程中，容塵分布不合理，外多內(nèi)少，在濾料表面形成表面過濾，阻力增加比較快，降低了濾料使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對汽車引擎用空氣過濾器中濾料存在以上技術(shù)問題，通過顆粒物過濾理論及計算流體力學(xué)技術(shù)對濾料結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行了科學(xué)合理的設(shè)計，提供一種汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)及其制備方法。本發(fā)明提供的一種汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，專門用在汽車引擎的空氣過濾器中，以達(dá)到空氣過濾效率高，使用過程中阻力變化小，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長等特點。本發(fā)明為達(dá)到以上技術(shù)要求，所采取的技術(shù)方案是
本發(fā)明提出的一種汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，所述濾料結(jié)構(gòu)由Ν+1層過濾層疊合而成，由迎風(fēng)面向內(nèi)依次為第一層到第N層不同厚度、不同纖維直徑和孔隙率的纖維過濾層和第Ν+1層PTFE浸潰鍍膜層疊合而成；從迎風(fēng)面向內(nèi)起，第一層到第N層的纖維過濾層的厚度、纖維直徑和孔隙率依次減??；其中N大于等于2。本發(fā)明中，各纖維層的層數(shù)、厚度、纖維直徑與孔隙率通過顆粒物過濾理論及計算流體力學(xué)的方法確定，第一纖維層直徑為10-20微米,第二纖維層直徑為1-8微米。本發(fā)明中，所述纖維過濾層采用玻璃纖維。本發(fā)明提出的一種汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)的制備方法，具體步驟如下
按著由迎風(fēng)面向內(nèi)的順序依次制備各纖維過濾層結(jié)構(gòu)，待前一層纖維過濾層脫水60-70%后將其放置于造紙機(jī)的成紙網(wǎng)表面，在其表面噴涂制作下一層纖維過濾層，依此類推，最后在第N層纖維過濾層上浸潰鍍第N+1層過濾結(jié)構(gòu)PTFE膜。本發(fā)明中，所述的一種汽車引擎用的高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，各纖維層的厚度、纖維直徑與孔隙率通過顆粒物過濾理論及計算流體力學(xué)的方法確定，由迎風(fēng)面向內(nèi)各層的厚度、纖維直徑和孔隙率依次減??；濾料工作過程中灰塵由大到小依次合理沉積在各纖維過濾層中，最后一層PTFE膜保證較高的過濾效率；本發(fā)明濾料結(jié)構(gòu)兼顧了容塵量與過濾效率的最優(yōu)化，減小了濾料結(jié)構(gòu)的厚度和阻力，使得過濾效率和使用壽命提高為現(xiàn)有水平的3倍。本發(fā)明中，所述濾料結(jié)構(gòu)層次可以根據(jù)不同類型車輛駕駛環(huán)境空氣的質(zhì)量不同而改變纖維的層次數(shù)量、厚度以及各層的纖維直徑和孔隙率，從而達(dá)到在不同空氣環(huán)境中容塵量和過濾效率的最優(yōu)化。本發(fā)明中，所述的一種汽車引擎用的高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，專門適合用于為汽車引擎提供潔凈的空氣，克服現(xiàn)有濾芯結(jié)構(gòu)效率低下，使用壽命短的缺點。
本發(fā)明涉及一種汽車引擎用的高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，與市場上銷售的汽車引擎用的空氣過濾器中的濾料結(jié)構(gòu)相比，其優(yōu)勢在于
(O本發(fā)明為了改善過濾材料的過濾性能，改變單一組分纖維紙的空隙狀態(tài)，采用不同纖維直徑的纖維搭配制備不同孔隙率的過濾層，按一定次序疊加而成。(2)本發(fā)明彌補(bǔ)了一般過濾結(jié)構(gòu)功能單一、氣流阻力大、壽命低等不足，由于采用了多組分纖維，制備的過濾結(jié)構(gòu)不僅孔隙率高，而且具有合理的幾何結(jié)構(gòu)和孔徑分布，可以發(fā)揮過濾材料的結(jié)構(gòu)效應(yīng)和屏蔽效應(yīng)，因而過濾效率高，氣流阻力低，抗張強(qiáng)度也有了較大提聞。(3)本發(fā)明采用顆粒物過濾理論及計算流體力學(xué)技術(shù)，根據(jù)汽車駕駛環(huán)境的顆粒污染物特點設(shè)計纖維過濾層中纖維濾料的直徑和孔隙率，以及纖維層的厚度和層數(shù)等，使得本發(fā)明所述濾料結(jié)構(gòu)除塵效率等性能都能達(dá)到最優(yōu)。


圖I本發(fā)明濾料結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明雙層纖維濾料結(jié)構(gòu)示意圖。圖3本發(fā)明三層纖維濾料結(jié)構(gòu)示意圖
圖中標(biāo)號1為第一纖維過濾層，2為第二纖維過濾層，3為第三纖維過濾層，N為第N纖維過濾層，4為第N+1N層PTFE浸潰鍍膜層。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖1-3和發(fā)明人依本發(fā)明的技術(shù)方案所完成的具體事例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實施例I :
如圖I所示，一種汽車引擎用的高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主體由N+1層過濾層結(jié)構(gòu)組成，由迎風(fēng)面向內(nèi)依次為第一到第N層不同厚度、不同纖維直徑和孔隙率的纖維過濾層和第N+1層PTFE浸潰鍍膜層。本發(fā)明所述的復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)的制備方法為首先利用顆粒物過濾理論及計算流體力學(xué)技術(shù)確定特定條件要求下纖維濾料的層數(shù)、各層厚度及纖維直徑和孔隙率；按著由迎風(fēng)面向內(nèi)的順序依次制備各層纖維濾料結(jié)構(gòu)，最后在最內(nèi)層纖維濾料層上浸潰鍍一層PTFE膜。本發(fā)明所述復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)由迎風(fēng)面向內(nèi)各層的厚度、纖維直徑和孔隙率依次減??；濾料工作過程中灰塵由大到小依次合理沉積在各玻纖過濾層中，最后一層PTFE膜保證較高的過濾效率。實施例2
如圖2所示，一種汽車引擎用的高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主體由3層過濾層結(jié)構(gòu)組成，由迎風(fēng)面向內(nèi)依次為O. 3_厚纖維直徑為10微米的第一纖維過濾層1，0. 2_厚纖維直徑為2微米第二纖維過濾層2和PTFE浸潰鍍膜層4。
本發(fā)明所述的復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)的制備方法為，首先利用顆粒物過濾理論及計算流體力學(xué)技術(shù)確定滿足過濾風(fēng)速分布和過濾阻力最優(yōu)化條件下的兩纖維過濾層的纖維直徑和孔隙率；按著確定的纖維直徑和孔隙率所需的濾料配比先制作O. 3mm厚的第一纖維過濾層1，待其脫水60%-70%后將其放置于造紙機(jī)的成紙網(wǎng)表面，鋪設(shè)O. 2_厚的第二纖維過濾層2，待其烘干后將第二纖維過濾層2的表面浸潰鍍一層PTFE浸潰鍍膜4。本發(fā)明所述復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)由迎風(fēng)面向內(nèi)各層的厚度、纖維直徑和孔隙率依次減??；濾料工作過程中灰塵由大到小依次合理沉積在各玻纖過濾層中，最后一層PTFE膜保證較高的過濾效率；本發(fā)明兩層玻纖過濾層結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有單層玻纖過濾結(jié)構(gòu)相比，在過濾阻力提高相同的情況下，使用壽命為現(xiàn)有單層玻纖過濾結(jié)構(gòu)的2倍。實施例3
如圖3所示，一種汽車引擎用的高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主體由4層過濾層結(jié)構(gòu)組成，由迎風(fēng)面向內(nèi)依次為O. 25mm厚的第一纖維過濾層1,0. 15mm厚的第二纖維過濾層2,0. Imm厚的第三纖維過濾層3和PTFE浸潰鍍膜層4。本發(fā)明所述的復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)的制備方法為，首先利用顆粒物過濾理論及計算流體力學(xué)技術(shù)確定三層玻纖過濾層的纖維直徑和孔隙率；按著確定的纖維直徑和孔隙率所需的濾料配比先制作O. 25mm厚第一纖維過濾層1，待其脫水60%_70%后將其放置于造紙機(jī)的成紙網(wǎng)表面，鋪設(shè)O. 15_厚的第二纖維過濾層2，待其脫水60%-70%后將其放置于造紙機(jī)的成紙網(wǎng)表面，鋪設(shè)O. Imm厚的第三纖維過濾層3，待其烘干后將第三纖維過濾層3的表面浸潰鍍一層PTFE膜。本發(fā)明所述復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)由迎風(fēng)面向內(nèi)各層的厚度、纖維直徑和孔隙率依次減?。粸V料工作過程中灰塵由大到小依次合理沉積在各玻纖過濾層中，最后一層PTFE膜保證較高的過濾效率。本發(fā)明三層玻纖過濾層結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有單層玻纖過濾結(jié)構(gòu)相比，在過濾阻力提高相同的情況下，使用壽命為現(xiàn)有單層玻纖過濾結(jié)構(gòu)的2. 5-3倍。
權(quán)利要求
1.一種汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，其特征在于所述濾料結(jié)構(gòu)由N+1層過濾層疊合而成，由迎風(fēng)面向內(nèi)依次為第一層到第N層不同厚度、不同纖維直徑和孔隙率的纖維過濾層和第N+1層PTFE浸潰鍍膜層疊合而成；從迎風(fēng)面向內(nèi)起，第一層到第N層的纖維過濾層的厚度、纖維直徑和孔隙率依次減小；其中N大于等于2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，其特征在于各纖維層的層數(shù)、厚度、纖維直徑與孔隙率通過顆粒物過濾理論及計算流體力學(xué)的方法確定，第一纖維層直徑為10-20微米，第二纖維層直徑為1-8微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)，其特征在于所述纖維過濾層采用玻璃纖維。
4.一種如權(quán)利要求I所述的汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于具體步驟如下 按著由迎風(fēng)面向內(nèi)的順序依次制備各纖維過濾層結(jié)構(gòu)，待前一層纖維過濾層脫水60-70%后將其放置于造紙機(jī)的成紙網(wǎng)表面，在其表面噴涂制作下一層纖維過濾層，依此類推，最后在第N層纖維過濾層上浸潰鍍第N+1層過濾結(jié)構(gòu)PTFE膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種汽車引擎用高效長壽命復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)及其制備方法。本發(fā)明結(jié)構(gòu)主體由N+1層過濾層結(jié)構(gòu)組成，由迎風(fēng)面向內(nèi)依次為第一層到第N層不同厚度、不同纖維直徑和孔隙率的纖維過濾層和第N+1層PTFE浸漬鍍膜層。本發(fā)明所述的復(fù)合濾料結(jié)構(gòu)的制備方法為，按著由迎風(fēng)面向內(nèi)的順序依次制備各纖維過濾層結(jié)構(gòu)，最后在最內(nèi)層過濾層上浸漬鍍一層PTFE膜。本發(fā)明設(shè)計的主要特點為各纖維過濾層的厚度、纖維直徑和孔隙率通過顆粒物過濾理論及計算流體力學(xué)技術(shù)計算確定，兼顧容塵量與過濾效率最優(yōu)化，保證濾料結(jié)構(gòu)阻力變化小、使用壽命長、厚度小但除塵效率高。本發(fā)明設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，專門適合為汽車引擎提供潔凈空氣的過濾結(jié)構(gòu)的濾料來使用，也可以直接作為其他空氣過濾器的濾料結(jié)構(gòu)使用。
文檔編號B01D39/14GK102824788SQ20121032791
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者徐斌, 崔鵬義 申請人:同濟(jì)大學(xué)