雾气和蒸汽消除过滤器、装置、系统和使用方法与流程

1.本发明涉及雾气和蒸汽消除过滤器、装置、系统和使用方法。


背景技术：

2.有必要改善飞机上环境控制系统(ecs)所提供的机舱空气质量，特别是在地面操作期间。本发明至少减轻了现有技术的一些缺点。通过下面的描述，本发明的这些和其它优点将变得明显。


技术实现要素：

3.本发明的一个方面提供一种雾气和蒸汽消除过滤器，其包括第一级中空过滤器和第二中空级过滤器；(a)第一级中空过滤器包括：第一壳体，其具有第一壳体第一端和第一壳体第二端；在第一壳体内布置有：(i)第一吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；和(ii)第一疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第一吸附元件；第一级中空过滤器包括与第一壳体第一端连接的第一端盖；(b)第二级中空过滤器包括：第二壳体，其具有第二壳体第一端和第二壳体第二端；在第二壳体内布置有：(iii)第二吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；(iv)第二疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第二吸附元件；第二级中空过滤器包括与第二壳体第二端连接的第二端盖；(c)其中第一壳体第二端通过中间端盖与第二壳体第一端连接；该中间端盖包括第一壳体第二端和第二壳体第一端之间的第一排放通道；并且该第二端盖包括位于第二壳体第二端处的第二排放通道。
4.本发明的另一个方面提供一种雾气和蒸汽消除过滤器装置，其包括：(a)主壳体，其包括主壳体本体、与主壳体本体的第一端连接的入口管、和与主壳体本体的第二端连接的出口管；以及(b)雾气和蒸汽消除过滤器的一个方面，其在入口管和出口管之间布置在主壳体中。
5.在本发明的又一个方面中，过滤飞机机舱空气的方法包括使飞机空气穿过雾气和蒸汽消除过滤器装置的一个方面。
6.本发明的另一个方面提供一种用于过滤飞机空气的系统，其包括：(a)雾气和蒸汽消除过滤器装置，其包括：主壳体，其包括主壳体本体、与主壳体本体的第一端连接的入口管、和与主壳体本体的第二端连接的出口管；以及雾气和蒸汽消除(mave)过滤器，其包括第一级过滤器和第二级过滤器；(a)第一级中空过滤器包括：第一壳体，其具有第一壳体第一端和第一壳体第二端；在第一壳体内布置有：(i)第一吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；和(ii)第一疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第一吸附元件；第一级中空过滤器包括与第一壳体第一端连接的第一端盖；(b)第二级中空过滤器包括：第二壳体，其具有第二壳体第一端和第二壳体第二端；在第二壳体内布置有：(iii)第二吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；(iv)第二疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第二吸附元件；第二级中空过滤器包括与第二壳体第二端连接的第二端盖；其中第一壳体第二端通过中间端盖与第二壳体第一端连接；该中间端盖包括第一壳体第二端和第二壳体第一端之间的第一排放通道；并且该
第二端盖包括位于第二壳体第二端处的第二排放通道；其中雾气和蒸汽消除过滤器装置在入口管和出口管之间布置在主壳体中；所述系统还包括：(b)旁通阀，其包括布置在中空套筒中的可枢转的旁通板，其中中空套筒布置在主壳体本体和出口管之间，当旁通阀打开时，中空套筒提供通过mave过滤器装置、部分地绕过mave过滤器的飞机空气流动路径。
7.本发明的另一个方面提供一种过滤飞机机舱空气的方法，该方法包括使飞机空气穿过用于过滤飞机空气的系统的一个方面，该系统包括：(a)雾气和蒸汽消除过滤器装置，其包括：主壳体，其包括主壳体本体、与主壳体本体的第一端连接的入口管、和与主壳体本体的第二端连接的出口管；以及雾气和蒸汽消除(mave)过滤器，其包括第一级过滤器和第二级过滤器；(a)第一级中空过滤器包括：第一壳体，其具有第一壳体第一端和第一壳体第二端；在第一壳体内布置有：(i)第一吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；和(ii)第一疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第一吸附元件；第一级中空过滤器包括与第一壳体第一端连接的第一端盖；(b)第二级中空过滤器包括：第二壳体，其具有第二壳体第一端和第二壳体第二端；在第二壳体内布置有：(iii)第二吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；(iv)第二疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第二吸附元件；第二级中空过滤器包括与第二壳体第二端连接的第二端盖；其中第一壳体第二端通过中间端盖与第二壳体第一端连接；该中间端盖包括第一壳体第二端和第二壳体第一端之间的第一排放通道；并且该第二端盖包括位于第二壳体第二端处的第二排放通道；其中雾气和蒸汽消除过滤器装置在入口管和出口管之间布置在主壳体中；所述系统还包括：(b)旁通阀，其包括布置在中空套筒中的可枢转的旁通板，其中中空套筒布置在主壳体本体和出口管之间，当旁通阀打开时，中空套筒提供通过mave过滤器装置、部分地绕过mave过滤器的飞机空气流动路径；打开旁通阀；以及使飞机空气流动通过mave过滤器装置，同时部分地绕过mave过滤器。优选地，该方法还包括关闭旁通阀和使飞机空气流过mave过滤器。
8.在另一个方面中，包括使飞机空气穿过雾气和蒸汽消除过滤器装置的一个方面和/或穿过系统的一个方面的过滤飞机机舱空气的方法还包括在第一疏水性褶皱中空多孔介质的上游表面上收集自由水，以及在第二疏水性褶皱中空多孔介质的上游表面上收集自由水。在一个优选方面中，该方法包括使在第一疏水性褶皱中空多孔介质上游表面上收集的自由水穿过第一排放通道，以及使在第二疏水性褶皱中空多孔介质上游表面上收集的自由水穿过第二排放通道。
附图说明
9.图1a示出了根据本发明的一个方面的雾气和蒸汽消除(mave)过滤器的后视图，还示出了过滤器的第二端盖上的3个制动(detent)布置结构；图1b示出了沿图1a的线a-a截取的mave过滤器的剖视图，示出了与第一端盖连接的鼻锥、第一级中空过滤器和第二级中空过滤器；图1c示出了图1a和1b中所示的mave过滤器的侧视图；
10.图1d示出了图1c中所示的mave过滤器的后等距视图，其中第二壳体第二端和第二端盖被移除，示出了第二疏水性褶皱中空多孔介质的开口第二端，该第二端被第二端盖保持但不密封到第二端盖；图1e示出了图1b中所示的细节c的放大图，示出了第二端盖上的制动布置结构；图1f示出了图1b中所示的细节e的放大图，示出了将mave过滤器的鼻锥连接到第一端盖的连接布置结构；图1g示出了图1b中所示的细节b的放大图，第一夹锁将第一外壳
的第二端连接到第一级中空过滤器的第一内笼架的第二端，第二夹锁将中间端盖连接到第二级中空过滤器的第二内笼架的第一端；图1h示出了第一级中空过滤器的剖视图；图1i示出了第二级中空过滤器的剖视图。
11.图2a-2b是示出了鼻锥的图，图2a是后等距视图，图2b是侧视图。
12.图3a-3c是示出了第一端盖的图，图3a是后等距视图，图3b是后视图；图3c是侧视图。
13.图4a-4c是示出了第一吸附元件端盖的图，图4a是后等距视图，图4b是后视图；图4c是侧视图。
14.图5a-5c是示出了中间端盖的图，图5a是后等距视图，图5b是后视图；图5c是侧视图。
15.图6a-6c是示出了第二吸附元件端盖的图，图6a是后等距视图，图6b是后视图；图6c是侧视图。
16.图7a-7c是示出了第二端盖的图，图7a是后等距视图，图7b是后视图；图7c是侧视图。
17.图8a是示出了图1b的细节d中所示的mave过滤器的一个方面的放大局部剖视图。图8b示出了当飞机空气经由外向内流动穿过图1a和8a所示的雾气和蒸汽消除过滤器装置时收集和排放冷凝水汽的示意图，其中被第一和第二疏水性褶皱中空多孔介质剥离了最初存在的至少一部分雾气和蒸汽的飞机空气穿过第一和第二吸附元件，还示出了吸附元件密封到端盖，疏水性褶皱中空多孔介质由端盖保持。
18.图9a示出了根据本发明的一个方面的用于过滤飞机空气的系统的剖视图，该系统包括mave过滤器装置，该mave过滤器装置包括：布置在包括主壳体本体的主壳体中的图1a所示的mave过滤器、通过第一夹持布置结构连接到主壳体本体的第一端的入口管、通过第二夹持布置结构连接到主壳体本体的第二端的出口管、以及布置在主壳体本体和出口管之间的套筒中的旁通阀，该旁通阀用于提供通过mave过滤器装置、部分地绕过mave过滤器的飞机空气流动路径，还示出了布置在mave过滤器上游和下游的传感器；图9b示出了图9a中所示的主壳体本体的前视图，还示出了用于接收mave过滤器上的第二端盖上的制动布置结构的腔体(图1b中的细节c)，使得过滤器可以在主壳体中锁定就位；图9c示出了图9a所示的mave过滤器装置的前视图，示出了从第二级中空过滤器的第二端偏移的出口管端口，还示出了旁通阀致动器；图9d示出了图9a所示的细节b的放大图，示出了包含旁通阀的套筒；图9e示出了包含旁通阀和旁通阀板的套筒以及附接到旁通阀的旁通阀致动器的右侧的剖视图，还包括中心布置的箭头，示出了阀打开时通过套筒和旁通阀的气流方向(还示出了以一定角度布置的阀轴和竖直地布置在套筒中的阀板)；图9f示出了图9e中所示的套筒和旁通阀致动器的左侧的图，包括示出了阀打开时通过套筒和旁通阀的气流方向的箭头；图9g是图9f所示的包含旁通阀和旁通阀板的套筒以及附接到旁通阀的旁通阀致动器的前视图；图9h是图9f所示的旁通致动器和套筒的俯视图；图9i示出了图9a所示的mave过滤器装置的等距后视图；图9j和9k分别示出了蜘蛛板的前、后透视图；以及图9l示出了图9a所示的细节b的修改视图。
19.图10示出了环境控制系统(ecs)的示意图，示出了新鲜飞机空气和再循环空气如何穿过空气混合单元以及雾气和蒸汽消除(mave)过滤器装置并且随后穿过飞机，包括通过
高效微粒空气/挥发性有机化合物(hepa/voc)过滤器过滤再循环空气。
20.图11示出了根据本发明的一个方面的用于控制用于过滤飞机空气的系统中的旁通阀的流量的控制系统的示例性示意图，该系统包括mave过滤器装置。
具体实施方式
21.在ecs系统中，新鲜空气和再循环(通过高效微粒空气/挥发性有机化合物(hepa/voc)过滤器过滤)空气根据飞机的类型以不同的比例分布在飞机机舱内，通常是大约50％到60％的新鲜空气以及大约40％到50％的过滤后的再循环空气。新鲜空气从发动机或辅助动力单元(apu)通过调节空气压力和温度的两个空气调节包输送到ecs(见图4)。在某些外部空气条件下(例如，地面操作)，空气调节包会将存在于空气中的水蒸气冷凝为雾气形式的自由水。如果没有处理自由水含量的能力，自由水会通过润湿对voc过滤器的效率产生不利影响，这可能导致细菌生长并将难闻的气味引入机舱，或者增加褶皱过滤介质/媒介上的压力损失。
22.有利的是，根据本发明，雾气和蒸汽消除器(mave)过滤器的各个方面从机舱空气中剥离自由水(例如，为雾气的形式)，防止其润湿吸附元件并降低voc性能(见图4，示出了本发明与常规ecs系统结合的各个方面)。此外，管理自由水的流动可以最大限度地减少压差的增加，从而减少或避免对ecs维持所需的通风气流水平的能力可能产生的负面影响。在另一个优点中，被剥离的自由水/水滴可以被重新引导到mave过滤器下游的气流中，保持ecs的蒸发冷却功能。
23.本发明的一个方面提供一种mave过滤器，其包括第一级中空过滤器和第二中空级过滤器；(a)第一级中空过滤器包括：第一壳体，其具有第一壳体第一端和第一壳体第二端；在第一壳体内布置有：(i)第一吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；和(ii)第一疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第一吸附元件；第一级中空过滤器包括与第一壳体第一端连接的第一端盖；(b)第二级中空过滤器包括：第二壳体，其具有第二壳体第一端和第二壳体第二端；在第二壳体内布置有：(iii)第二吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；(iv)第二疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第二吸附元件；第二级中空过滤器包括与第二壳体第二端连接的第二端盖；(c)其中第一壳体第二端通过中间端盖与第二壳体第一端连接；该中间端盖包括第一壳体第二端和第二壳体第一端之间的第一排放通道；并且该第二端盖包括位于第二壳体第二端处的第二排放通道。
24.在mave过滤器的一个方面中，第一吸附元件和第一疏水性褶皱中空多孔介质均具有锥形构造。
25.在mave过滤器的一个优选方面中，过滤器进一步包括：密封到第一吸附元件的一端的第一吸附元件端盖，第一吸附元件端盖与中间端盖接触；和密封到第二吸附元件的一端的第二吸附元件端盖，第二吸附元件端盖与第二端盖接触。
26.在mave过滤器的一个典型方面中，第一疏水性褶皱中空多孔介质由中间端盖保持，第二疏水性褶皱中空多孔介质由端盖保持。
27.在mave过滤器的另一个方面中，中间端盖提供了用于第一排放通道的在6mm至18mm范围内的排放间隙，第二端盖提供了用于第二排放通道的在6mm至18mm范围内的排放间隙。
28.在mave过滤器的一个优选方面中，第一和第二级过滤器各自包括相应的第一和第二外笼架以及相应的第一和第二内芯部，在某些方面中，第一和第二级过滤器各自进一步包括相应的穿孔笼架，穿孔笼架布置在吸附元件和内芯部之间。
29.典型地，mave过滤器包括将第一壳体第二端连接到中间端盖的至少两个连接布置结构，以及将第二壳体第二端连接到第二端盖的至少两个附加连接布置结构。
30.本发明的另一个方面提供一种雾气和蒸汽消除过滤器装置，其包括：(a)主壳体，其包括主壳体本体、与主壳体本体的第一端连接的入口管、和与主壳体本体的第二端连接的出口管；以及(b)雾气和蒸汽消除过滤器的一个方面，其在入口管和出口管之间布置在主壳体中。
31.在本发明的又一个方面中，过滤飞机机舱空气的方法包括使飞机空气穿过雾气和蒸汽消除过滤器装置的一个方面和/或使飞机空气穿过过滤飞机空气的系统的一个方面。在一个方面中，该方法还包括在第一疏水性褶皱中空多孔介质的上游表面上收集自由水，以及在第二疏水性褶皱中空多孔介质的上游表面上收集自由水。在一个优选方面中，该方法包括使在第一疏水性褶皱中空多孔介质上游表面上收集的自由水穿过第一排放通道，以及使在第二疏水性褶皱中空多孔介质上游表面上收集的自由水穿过第二排放通道。
32.在一个方面中，该方法进一步包括使水沿着排放通道通过，以及将悬浮的自由水重新引导回到下游的通风气流中，从而允许水在气流沿着通风管前进时重新蒸发。被剥离的水沿着膜的顶表面(由沿着过滤器的气流推动)行进到水排放通道，在该水排放通道处，水绕过mave过滤器，重新排入下游气流。一旦重新排入，为水滴形式的自由水然后能够在气流中沿着通风管行进时蒸发，使系统能够继续利用这种额外的蒸发冷却效果。
33.举例来说，关于额外的蒸发冷却，一定体积的自由水滴被重新蒸发，使得能量以热的形式通过蒸发基本上从空气(显热)转移到水滴(潜热)。这可以通过将空气调节包输送的含有自由水的冷空气与较温暖的再循环空气混合来实现。所提供的冷却水平(以kw为单位)取决于当天的具体环境条件和要在飞机上实现的目标条件。例如，如果通过空气调节包输送的每1kg空气中的自由水含量为1g，那么所实现的额外冷却效果可以提供多达1.7kw的额外冷却。
34.在本发明的另一个方面中，提供一种用于过滤飞机空气的系统，该系统包括mave过滤器装置的一个方面，并进一步包括旁通阀，该旁通阀包括布置在中空套筒中的可枢转的旁通板，其中中空套筒布置在主壳体本体和出口管之间，当旁通阀打开时，中空套筒提供通过mave过滤器装置、部分地绕过mave过滤器的飞机空气流动路径。
35.在系统的一个方面中，第一吸附元件和第一疏水性褶皱中空多孔介质均具有锥形构造。替代地或附加地，该系统的各个方面包括以下任何一项或多项：该mave过滤器进一步包括密封到第一吸附元件的一端的第一吸附元件端盖，该第一吸附元件端盖与中间端盖接触；和密封到第二吸附元件的一端的第二吸附元件端盖，该第二吸附元件端盖与第二端盖接触；第一疏水性褶皱中空多孔介质由中间端盖保持，第二疏水性褶皱中空多孔介质由端盖保持；中间端盖提供了用于第一排放通道的在6mm至18mm范围内的排放间隙，第二端盖提供了用于第二排放通道的在6mm至18mm范围内的排放间隙；mave过滤器包括将第一壳体第二端连接到中间端盖的至少两个连接布置结构，以及将第二壳体第二端连接到第二端盖的至少两个附加连接布置结构；第一级中空过滤器包括第一级外笼架和第一级内芯部；第二
级中空过滤器包括第二级外笼架和第二级内芯部。
36.本发明的另一个方面提供一种过滤飞机机舱空气的方法，该方法包括使飞机空气穿过用于过滤飞机空气的系统的一个方面，该系统包括：(a)雾气和蒸汽消除过滤器装置，其包括：主壳体，其包括主壳体本体、与主壳体本体的第一端连接的入口管、和与主壳体本体的第二端连接的出口管；以及雾气和蒸汽消除(mave)过滤器，其包括第一级过滤器和第二级过滤器；(a)第一级中空过滤器包括：第一壳体，其具有第一壳体第一端和第一壳体第二端；在第一壳体内布置有：(i)第一吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；和(ii)第一疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第一吸附元件；第一级中空过滤器包括与第一壳体第一端连接的第一端盖；(b)第二级中空过滤器包括：第二壳体，其具有第二壳体第一端和第二壳体第二端；在第二壳体内布置有：(iii)第二吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；(iv)第二疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第二吸附元件；第二级中空过滤器包括与第二壳体第二端连接的第二端盖；其中第一壳体第二端通过中间端盖与第二壳体第一端连接；该中间端盖包括第一壳体第二端和第二壳体第一端之间的第一排放通道；并且该第二端盖包括位于第二壳体第二端处的第二排放通道；其中雾气和蒸汽消除过滤器装置在入口管和出口管之间布置在主壳体中；所述系统还包括：(b)旁通阀，其包括布置在中空套筒中的可枢转的旁通板，其中中空套筒布置在主壳体本体和出口管之间，当旁通阀打开时，中空套筒提供通过mave过滤器装置、部分地绕过mave过滤器的飞机空气流动路径；打开旁通阀；以及使飞机空气流动通过mave过滤器装置，同时部分地绕过mave过滤器。优选地，该方法还包括关闭旁通阀和使飞机空气流过mave过滤器。
37.在某些方面中，该方法包括在以下步骤之间反复交替进行：关闭旁通阀和使飞机空气流过mave过滤器，打开旁通阀；以及使飞机空气流过mave过滤器装置，同时部分地绕过mave过滤器。
38.通过系统的一个方面过滤飞机机舱空气的各个方面，可以包括在第一疏水性褶皱中空多孔介质的上游表面上收集自由水以及在第二疏水性褶皱中空多孔介质的上游表面上收集自由水；并且可以进一步包括使在第一疏水性褶皱中空多孔介质上游表面上收集的自由水穿过第一排放通道，以及使在第二疏水性褶皱中空多孔介质上游表面上收集的自由水穿过第二排放通道。
39.现在将在下面更详细地描述本发明的每个部件，其中相似的部件具有相似的附图标记。
40.图1a-1i所示的根据本发明的mave过滤器500的一个方面包括第一级中空过滤器100和第二中空级过滤器200；第一级中空过滤器包括：第一壳体150，其具有第一壳体第一端151和第一壳体第二端152，该第一壳体第二端包括第一壳体第二端板152a；在第一壳体内布置有：第一吸附元件170，其包括活性碳和/或活性粘土；和第一疏水性褶皱中空多孔介质180，其围绕第一吸附元件，第一疏水性褶皱中空多孔介质180具有上游表面181和下游表面182；第一级过滤器包括与第一壳体第一端连接的第一端盖110；第二级中空过滤器包括：第二壳体250，其具有第二壳体第一端251和第二壳体第二端252；在第二壳体内布置有：第二吸附元件270，其包括活性碳和/或活性粘土；第二疏水性褶皱中空多孔介质280，其围绕第二吸附元件，该第二疏水性褶皱中空多孔介质280具有上游表面281和下游表面282；第二级中空过滤器包括通过连接布置结构496(图1i)与第二壳体第二端连接的第二端盖210；其
中第一壳体第二端通过中间端盖310与第二壳体第一端连接，其中第一壳体第二端通过连接布置结构495连接到中间端盖；该中间端盖包括第一壳体第二端和第二壳体第一端之间的第一排放通道311；并且该第二端盖包括位于第二壳体第二端处的第二排放通道211。
41.疏水性褶皱中空多孔介质180、280用于收集和排放介质的上游表面上的冷凝水蒸汽，并从飞机空气中去除空气中的微粒，吸附元件170、270吸收挥发性有机化合物(voc)。从上游表面收集并通过排放通道排出的自由水基本上绕过了mave过滤器，最大限度地减少了过度压力损失对ecs性能的影响。在图1b和8b所示的方面中，排放通道布置成垂直于过滤器500以及第一级和第二级中空过滤器100、200的大致水平轴线。
42.典型地，中间端盖提供了用于第一排放通道的在6mm至18mm范围内、优选地在10mm至14mm范围内的排放间隙，第二端盖提供了用于第二排放通道的在6mm至18mm范围内、优选地在10mm至14mm范围内的排放间隙。
43.通常，级过滤器100、200的各个方面包括：相应的第一和第二外穿孔笼架130、230，以保持和保护疏水性褶皱中空多孔介质和吸附元件(每个外笼架在接缝处连接在一起，图1a示出了笼架230的接缝230a)；以及相应的第一和第二内芯部(示出为穿孔笼架)160、260(见图1d)，以维持每个级过滤器的结构完整性。优选地，如图1b、1d和8a所示，级过滤器100、200包括布置在吸附元件和内芯部之间的相应的穿孔笼架140、240，例如，以防止吸附元件颗粒迁移。
44.在某些方面中，如图1b以及1g、1h和1i所示，壳体端部152和172以及端盖310通过夹锁135、235、335与第一和第二级中空过滤器的端部连接，每个夹锁包括钩136(在第一壳体第二端上)、236(在第二壳体第二端上)、336(在中间端盖上)，以及在内笼架130(在第二端第一内笼架处)、230(在第二内笼架的第一和第二端处)的相应端部处的用于接收相应的钩的槽101、402、403。在一个方面中，每个端部处具有2个夹锁。
45.在mave过滤器500的一个优选方面中，该过滤器包括鼻锥190(见图2a-2b)，该鼻锥通过图1b和1f所示的连接布置结构195附接到第一端盖110(见图3a-3c)(类似于图1b所示的连接布置结构495，其中第一壳体第二端通过连接布置结构连接到中间端盖，以及图1i所示的连接布置结构496，其中第二壳体第二端与第二端盖连接)。有利的是，鼻锥的加入改善了过滤器的空气动力学形状，可以减少与湍流气流有关的压力损失。当鼻锥关闭时，空气通过外部穿孔笼架进入过滤器，而不是通过鼻锥190和第一端盖110(另见图8b)。
46.各种各样的连接布置结构都适合用于本发明的各个方面。例如，图1b、1f和1i(图1h示出了连接布置结构的凸形部分195a(其中495a、496a是类似的))示出了连接布置结构，该连接布置结构包括凸形部分(195a、495a、496a)和凹形部分(195b、495b、496b)，并且如果需要，包括在这些部分之间的粘合剂以将壳体两端锁定到端盖。典型地，端盖包括提供凹形部分的通道，其中通道的端部处的孔口面向壳体两端(通常在通道的其它端部处是封闭的)，凸形部分包括与通道的内壁接合的肩部。
47.本发明的各方面可以包括用于每个相关联的壳体端部和端盖和/或鼻锥的任何数量的连接布置结构，典型地，至少两个，优选地为三个或更多个，图示的方面针对每个壳体端部和端盖包括6个连接布置结构。
48.优选地，在图1b-1d和9a所示的方面中，第一吸附元件170和第一疏水性褶皱中空多孔介质180均具有锥形构造，在第一壳体第一端151处较窄，在第一壳体第二端152处较
宽。有利的是，锥形构造可以改善气流，减少整个过滤器的压力损失，并与第二吸附元件和第二疏水性褶皱中空多孔介质的非锥形构造相结合，可以最大限度地增加可用的疏水性褶皱中空多孔介质面面积。
49.在mave过滤器500的图示方面中，过滤器进一步包括：第一吸附元件端盖175(见图4a-4c)，其密封到第一吸附元件170的第二端172，第一吸附元件端盖175与中间端盖310接触(见图5a-5c)；以及第二吸附元件端盖275(见图6a-6c)，其密封到第二吸附元件280的第二端272，第二吸附元件端盖与第二端盖210接触(见图7a-7c)。
50.优选地，第一疏水性褶皱中空多孔介质的第二端由中间端盖310保持，第二疏水性褶皱中空多孔介质的第二端由第二端盖210保持。由于疏水性褶皱中空多孔介质的第二端由端盖保持(而不是密封，例如与端盖灌封)，所以褶皱端保持是开口的(例如见图1d和8b，其中图1d特别示出了第二疏水性褶皱多孔介质的开口第二端；第一疏水性褶皱多孔介质的开口第二端以同样的方式布置)，为自由水从疏水性褶皱中空多孔介质的上游表面通过排放通道并回到过滤气流中提供了开放的路径，如图8b所示。
51.疏水性褶皱多孔介质可以具有任何合适的孔结构，例如孔尺寸(例如，如气泡点所证明的，或通过kl所证明的，如美国专利4,340,479中所述，或通过毛细管冷凝流动孔隙测定法所证明的)、平均流量孔(mfp)尺寸(例如，当使用孔隙度计表征时，例如porvair porometer(英国诺福克的porvair公共有限公司)，或以商标porolux(porometer.com；比利时)获得的孔隙度计)、孔隙等级、孔隙直径(例如，当使用修改的osu f2测试进行表征时，例如，美国专利4,925,572所述的)，或去除等级介质。所使用的孔结构取决于例如要去除的颗粒的尺寸和过滤的空气的期望流出物水平。在某些方面中，疏水性多孔介质(典型的是膜，优选地是聚四氟乙烯(ptfe)膜)是微孔的，其孔径在3微米到20微米的范围内，优选地在5微米到20微米的范围内。替代地或者附加地，在某些方面中，疏水性多孔介质(典型的是膜，优选地是ptfe膜)的水侵入压力在7mbar到25mbar的范围内，优选地在在10mbar到20mbar的范围内。
52.在某些方面中，吸附介质被固定在多孔基质(例如，泡沫)上，该基质具有每英寸6-12个孔，例如，每英寸10个孔。替代地或者附加地，固定在多孔基质(例如，基质的厚度约为10mm)上的吸附介质在1.0m/s时的压力损失可以小于40pa，或者在0.35m/s时的压力损失可以小于10pa。吸附介质用于吸附沸点在50℃或以上的挥发性有机化合物。合适的介质和基质在本领域是已知的，并且可以在市场上买到。
53.褶皱疏水性多孔介质可具有任何所需的临界润湿表面张力(cwst，如例如美国专利4,925,572所限定的)。可以如本领域中已知的那样选择cwst，例如，如在美国专利5,152,905、5,443,743、5,472,621和6,074,869中另外公开的。在疏水性多孔介质是多孔ptfe膜的那些方面中，cwst通常在24至28达因/厘米(24至28x10-5
n/cm)的范围内。
54.过滤器可包括可具有不同结构和/或功能的附加元件、层或部件，例如以下任何一种或多种中的至少一种：预过滤、支撑、排放、间隔和缓冲。
55.以图9a-9e为参考，根据本发明的mave过滤器装置1000的图示方面包括主壳体1200，该主壳体包括主壳体本体1100、与主壳体本体的第一端1101连接的入口管1201、与主壳体本体的第二端1102连接的出口管1202；mave过滤器500的图示方面在入口管和出口管之间布置在主壳体中。入口管的入口端口和/或出口管的出口端口可以偏离过滤器的两端，
例如，端口可以偏离mave过滤器的线性轴线(第一过滤器第一端到第二过滤器第二端)。如图9c所示，如果需要，根据飞机上的可用空间，出口管1202的出口管端口1202a可以偏离过滤器200的第二端。替代地或附加地，如果需要，根据飞机上的可用空间，入口管1201的入口管端口1201a可以偏离过滤器100的第一端。
56.在一个优选方面中，主壳体本体的第二端1102包括至少一个腔体，用于接收mave过滤器上的制动布置结构，使得mave过滤器可以在主壳体中锁定就位，例如，使得mave过滤器不旋转。以图1b、1e和9b为参考，mave过滤器的图示方面包括在第二端盖210上的3个制动布置结构291a、291b和291c(所示的包括向外突出的卡口，见图1e中的292b)，它们配合在主壳体本体的第二端中的腔体1100a、1100b和1100c内。制动布置结构包括螺纹不锈钢壳体，每个壳体包含弹簧和球轴承，其中弹簧对球轴承施加负载，一旦mave过滤器插入到主壳体本体中，卡口就旋转(例如，约5
°
)以在接收弹簧加载球轴承的锁定位置中在腔体中锁定就位。图1e(参考497b)和7a(参考497a-497c)示出了插入的壳体的位置(a)。
57.以图9a和9i所示的方面为参考，mave过滤器装置包括：第一夹持布置结构1401，其将入口管1201夹持到壳体本体的第一端1101(图9a示出了入口管和第一端接触，没有第一夹持布置结构，图9i示出被第一夹持布置结构夹持在一起的结构)；和第二夹持布置结构1402，其将出口管1202夹持到主壳体本体的第二端1102(图9a示出了出口管和第二端接触，没有第二夹持布置结构，图9i示出了由第二夹持布置结构夹持在一起的结构)。虽然夹持布置结构示出为v型带夹，但各种夹持布置结构都是合适的，并且是本领域内已知的。在这个图示的方面中，蜘蛛板1600(配合在第一壳体第一端内，通过与过滤器第一端盖接合而径向地支撑过滤器；见图9j-9k)布置在入口管和壳体本体的第一端之间，并且也被第一夹持布置结构所夹持。
58.典型地，两个或更多个mave过滤器装置(和下面讨论的两个或更多个系统)，更典型地，三个或更多个mave过滤器装置(和三个或更多个系统)，将在飞机上使用，取代空气混合单元(混合室)下游的分配管线中的原始设备制造管的部段。在某些方面中，将采用5个mave过滤器装置或5个包括mave过滤器装置的系统，每个都位于单独的分配管线中(例如，见图10)。优选地，使用入口和出口管可以将标准化壳体配合到所需的位置，并与现有的飞机管对接，而且压力损失最小。入口和出口管和/或相关的管端口可以布置在各种可用的空间内使用。例如，如上所述且如图9c所示，出口管端口可以相对于过滤器200的第二端偏离。
59.在一个优选方面中，用于过滤飞机空气的系统2000包括mave过滤器装置1000，进一步包括旁通阀1500，旁通阀包括可枢转的旁通板1501，旁通阀布置在具有第一端1301和第二端1302的中空套筒1305中，其中套筒1305布置在主壳体本体和出口管之间，当旁通阀打开时，套筒提供了通过mave过滤器装置、部分地绕过mave过滤器500的飞机空气流动路径(即，旁通板被枢转以提供通过套筒的开放流动路径；同时一部分飞机空气穿过套筒和出口管端口1202a，mave过滤器并没有被完全绕过，因为一部分飞机空气将穿过过滤器500，包括穿过第一和第二级过滤器以及穿过第二端盖)。在某些方面中，部分地绕过mave过滤器可以包括使一些飞机空气穿过mave过滤器500的至少一个部件(例如第一和/或第二级过滤器)，但不穿过第二端盖，然后再使空气穿过套筒和出口管端口。
60.图9c和9h所示的方面还示出了旁通阀致动器1510，其包括用于驱动旁通阀1500的步进马达。当旁通阀关闭(即旁通板枢转以阻断通过套筒的流动路径)时，飞机空气流过
mave过滤器500(包括通过第二端盖，而不是套筒)。
61.在某些方面中，旁通阀可以操作，使得旁通板的枢转小于完全枢转，以减少通过套筒的流动，而不是阻断通过套筒的流动。
62.各种各样的旁通阀和相关部件，如阀致动器和步进马达，都是本领域已知的合适产品。市面上的阀和相关部件是合适的。
63.套筒可以通过夹持布置结构来附接，例如v形带夹和/或弹性套筒。示例性地，图9l示出了中空套筒的第一端1301和将第一端1301(中空套筒入口)密封到主壳体本体的弹性套筒1325，该弹性套筒用图示为两个带夹(1403a、1403b)的夹持布置结构1403夹持就位，中空套筒的第二端1302(中空套筒出口)通过图示为v形带夹的夹持布置结构1404夹持到主壳体本体端盖1105。
64.控制系统2500(例如，马达控制单元)与用于过滤飞机空气的各种系统2000进行通信(见图11，其示出了用于控制系统2000中的旁通阀并与飞机bus和中央处理单元进行通信的示例性控制系统，该中央处理单元接收来自传感器的数据并向马达控制单元发送命令，例如，其中系统2000安装在飞行甲板供应线和四个机舱分配管中每个管的低压分配线中)，包括用于监测目标ecs参数的传感器，例如，该参数为以下任何一项或多项：再循环风扇性能(例如，再循环风扇失速)；混合室压力(例如，混合室过压，如》25mbar)；管流量不平衡(单线/个别管堵塞)；以及流向飞行甲板的低流量(驾驶舱流量减少)。旁通阀的操作(致动或打开)使mave过滤器能够进行旁通，确保一旦达到一个或多个目标ecs参数，就能保持流向机舱和飞行甲板的气流。特定的目标参数和/或目标参数的具体数值或速率以及操作的时间可能会有所不同，这取决于例如特定的飞机和/或飞机制造商的要求。
65.优选地，如图9a所示，用于过滤飞机空气的系统2000包括：至少一个上游压差传感器1801，其布置在第一级过滤器100上游的一个过滤器装置1000中(例如，配合在单个过滤器装置的入口管上)；以及至少一个下游压差传感器1802，其布置在第二级过滤器200下游的每个过滤器装置1000中(例如，配合在每个过滤器装置的出口管上)。例如，参考图11(下面更详细地讨论)，1801代表压差传感器sp1(布置在上游，配合在一个系统2000中的一个过滤器装置1000的入口管上)，其中如果飞机包括5个系统，每个系统包括单独的mave过滤器装置，则1802(布置在下游，配合在每个其他系统2000中的每个过滤器装置1000的出口管上)可以代表也包括sp1的系统中的sp3，1802可以(单独地)代表其他4个系统中的sp4、sp5、sp6和sp7(不包括上游压差传感器1801)。
66.图11示出了控制系统2500(例如马达控制单元)中的压差传感器的示例性布置形式，该系统控制连接到系统2000中的mave过滤器装置的旁通阀(其中"stbd"指右舷(右侧)；端口指左侧；"d/s"指下游，"aft"指后面；"dp"指压差)。因此，例如，为了防止再循环风扇停转，以维持再循环空气流量，保护再循环风扇，从传感器sp1和传感器sp2(压差传感器sp1和sp2连接到再循环过滤器壳体中构建的现有压力带。由于这些带位于再循环过滤器和风扇之间，因此风扇产生的是低压而不是正压)到传感器sp8得出的风扇压差可以推导出流动状态，以确保风扇流量不会减少到目标参数值(速率)以下，例如，26-34mbar的压差。关于驾驶舱流量，如果例如在驾驶舱管线存在堵塞的情况下或者在再循环风扇流量减少到最低要求以下的情况下旁通阀打开，则可以维持流量(例如，因此可以监测下游静差，例如，传感器sp5到传感器sp6)。监测下游静压差可以反映出各个管的堵塞情况，如每个mave装置下游的
静压差所表明的。在正常操作条件下，可以通过布置在mave装置上游的监测传感器sp8来保护混合室长时间不超过认证极限(例如25mbar)。
67.虽然目标参数的具体数值和操作时间可能因例如特定的飞机而不同，但以下是控制系统持续监测的一个示例(例如，即使在阀打开以区分瞬时和永久阻塞情况时)：如果旁通阀被启用(致动/打开)，在操作w分钟(例如5分钟)后，控制系统应关闭旁通阀；如果随后在x分钟(例如2分钟)内达到任何一个目标参数值，则旁通阀被重新启用；控制系统再重复两次旁通阀关闭循环，一次在进一步的y分钟(例如15分钟)后，随后在必要时进一步的z分钟(例如30分钟)后。如果在第三次尝试后，仍然触发了旁通阀的启用，则所有的旁通阀保持被启用，并进行关闭的检查(例如，每小时一次)。
68.下列示例进一步说明了本发明，但是当然不应解释为以任何方式限制本发明的范围。
69.示例
70.这个示例表明，根据本发明的一个方面的mave过滤器装置在一定的注水率范围内管理水。mave过滤器装置表现出在350ml/min的注水速度下稳定运行超过60分钟，整个期间最大的过滤压差为2.5至3.0mbar。
71.该结果与没有水管理功能的原型过滤器装置进行比较。这些原型过滤器装置在20ml/min的注水速度下表现出稳定的操作，但当挑战200ml/min时，过滤器上的压降增加了9.5mbar，其中当过滤器的压差为11.5mbar时，测试在16分钟后终止了。
72.本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，均以引用的方式并入本文，就如同每个参考文献均被单独地且具体地指示为通过引用并入本文并在此全文阐述一样。
73.在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)，术语“一”和“该”、“所述”和“至少一个”以及类似指代的使用应被解释为涵盖两个方面：单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。术语“至少一个”后面所跟随的一个或多个项目的列表(例如，“a和b中的至少一个”)应理解为是指从所列项目(a或b)中选择的一个项目，或者两个或更多个所列项目(a和b)的任意组合，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“带有”应被解释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)。除非在此另外指出，否则本文中数值范围的列举仅旨在用作分别指代落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独值都被并入说明书中，如同其在本文中被单独叙述一样。除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。除非另外要求，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明，并且不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为指示任何未要求保护的要素对于实施本发明必不可少。
74.本文描述了本发明的优选方面，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。通过阅读前述说明，那些优选方面的变型对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。发明人期望熟练的技术人员适当地采用这样的变型，并且发明人希望以不同于本文具体描述的方式来实践本发明。因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求书中所述主题的所有修改和等同形式。而且，除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元件在其所有可能的变化中的任何组合。

技术特征：
1.一种雾气和蒸汽消除过滤器，其包括：第一级中空过滤器和第二级中空过滤器；(a)第一级中空过滤器包括：第一壳体，其具有第一壳体第一端和第一壳体第二端；在第一壳体内布置有：(i)第一吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；和(ii)第一疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第一吸附元件；第一级中空过滤器包括与第一壳体第一端连接的第一端盖；(b)第二级中空过滤器包括：第二壳体，其具有第二壳体第一端和第二壳体第二端；在第二壳体内布置有：(iii)第二吸附元件，其包括活性碳和/或活性粘土；(iv)第二疏水性褶皱中空多孔介质，其围绕第二吸附元件；第二级中空过滤器包括与第二壳体第二端连接的第二端盖；(c)其中第一壳体第二端通过中间端盖与第二壳体第一端连接；该中间端盖包括第一壳体第二端和第二壳体第一端之间的第一排放通道；并且该第二端盖包括位于第二壳体第二端处的第二排放通道。2.根据权利要求1所述的雾气和蒸汽消除过滤器，其中第一吸附元件和第一疏水性褶皱中空多孔介质均具有锥形构造。3.根据权利要求1或2所述的雾气和蒸汽消除过滤器，其还包括：密封到第一吸附元件的一端的第一吸附元件端盖，该第一吸附元件端盖与中间端盖接触；和密封到第二吸附元件的一端的第二吸附元件端盖，该第二吸附元件端盖与第二端盖接触。4.根据权利要求1-3中任一项所述的雾气和蒸汽消除过滤器，其中第一疏水性褶皱中空多孔介质由中间端盖保持，第二疏水性褶皱中空多孔介质由端盖保持。5.根据权利要求1-4中任一项所述的雾气和蒸汽消除过滤器，其中中间端盖提供了用于第一排放通道的在6mm至18mm范围内的排放间隙，第二端盖提供了用于第二排放通道的在6mm至18mm范围内的排放间隙。6.根据权利要求1-5中任一项所述的雾气和蒸汽消除过滤器，其包括将第一壳体第二端连接到中间端盖的至少两个连接布置结构，以及将第二壳体第二端连接到第二端盖的至少两个附加连接布置结构。7.根据权利要求1-5中任一项所述的雾气和蒸汽消除过滤器，其中第一级中空过滤器包括第一级外笼架和第一级内芯部；第二级中空过滤器包括第二级外笼架和第二级内芯部。8.一种雾气和蒸汽消除过滤器装置，其包括：(a)主壳体，其包括主壳体本体、与主壳体本体的第一端连接的入口管、和与主壳体本体的第二端连接的出口管；以及(b)根据权利要求1-7中任一项所述的雾气和蒸汽消除过滤器，其在入口管和出口管之间布置在主壳体中。9.一种过滤飞机机舱空气的方法，该方法包括使飞机空气穿过根据权利要求8所述的雾气和蒸汽消除过滤器装置。
10.根据权利要求9所述的方法，其包括在第一疏水性褶皱中空多孔介质的上游表面上收集自由水，以及在第二疏水性褶皱中空多孔介质的上游表面上收集自由水。11.根据权利要求10所述的方法，其包括使在第一疏水性褶皱中空多孔介质上游表面上收集的自由水穿过第一排放通道，以及使在第二疏水性褶皱中空多孔介质上游表面上收集的自由水穿过第二排放通道。

技术总结
本发明公开了雾气和蒸汽消除过滤器、装置、使用这些装置过滤飞机空气的方法以及包括这些装置的系统。这些装置的系统。这些装置的系统。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：帕尔公司
技术研发日：2023.01.12
技术公布日：2023/8/5