一種用于內(nèi)燃式發(fā)動機輸入空氣過濾的裝置，特別是采用中空纖維膜作為濾材的發(fā)動機空氣濾清器濾芯，特別是采用聚四氟乙烯中空纖維膜作為濾材的發(fā)動機空氣濾清器濾芯。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃式發(fā)動機都需要從大氣中吸取空氣，而輸入的空氣必須過濾，否則，大氣中的粉塵將會導致氣缸很快磨損失效。傳統(tǒng)的空氣濾清器有干式和濕式兩大類以及這兩種方式的混合形式。其中主流的干式空氣濾清器主要采用纖維制成的過濾網(wǎng)，制成片狀、紙狀、布狀，為擴大面積將其折疊，形成各種樣式的空氣濾清器濾芯。濕式空氣濾清器有的采用油膜粘附，有的采用水洗方法，配合旋轉(zhuǎn)氣流實現(xiàn)粉塵處理。

盡管這些技術(shù)都已經(jīng)發(fā)展了上百年，但是仍有很多問題有待改善：1、空氣濾清器濾芯需要經(jīng)常更換，特別是工作在惡劣環(huán)境中的坦克、裝甲車、工程車輛，高濃度的粉塵將導致空氣濾清器很快失效，維護工作量和成本奇高。2、傳統(tǒng)空氣濾清器濾芯+濕式除塵的系統(tǒng)，體積過大，結(jié)構(gòu)復雜，不利于車輛結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。3、傳統(tǒng)空氣濾清器系統(tǒng)，風阻很大，造成發(fā)動機效率下降，有資料表明，某型坦克用于空氣濾清的功率占到了總功率的5%。4、傳統(tǒng)空氣濾清器濾芯多為一次性用品，資源消耗較大，全球5億臺汽車，年消耗濾芯上百億元，產(chǎn)生垃圾100萬噸。

更為理想的空氣濾清器濾芯應(yīng)當具有超強抗塵、容塵能力，可長期使用；風阻較?。惑w積較小，形狀自由；可清洗，免更換；方便回收，環(huán)境友好等性能。

影響濾芯性能的主要因素是濾芯的材料，過去，用于空氣濾清濾芯的主流材料是玻璃纖維和普通塑料噴絲制成的紙狀濾材，折疊成波紋狀。材料本身沒有拒塵能力，比表面積也不是足夠大。

上世紀90年代始，出現(xiàn)了聚四氟乙烯中空纖維膜材料，不僅比表面積更大，且具有拒塵、拒油、不沾灰的優(yōu)異性能，同時具有耐高溫、低溫，高強度的優(yōu)良性能，由于價格高昂，通量較小，大多用在水、油、特種氣體處理領(lǐng)域。這種聚四氟乙烯中空纖維膜材料能否用在大通量空氣處理，特別是能否用來制作發(fā)動機空氣濾清器,在專利檢索系統(tǒng)中還找不到任何記載，也沒有在各種文獻中找到記載。還沒有人嘗試過。

現(xiàn)有聚四氟乙烯中空纖維膜技術(shù)都是針對水處理用途的，即便是偶爾用于空氣處理，也都是小流量特殊氣體的。水和大通量空氣的性質(zhì)有很大不同，特別是，用在水介質(zhì)時，需要高壓力，小流量；用在空氣處理時，必須是小壓力，大流量，這就需要性能迥異的參數(shù)配置，由此導致一套全新的中空纖維膜參數(shù)設(shè)計、制備、使用技術(shù)體系。要將聚四氟乙烯中空纖維膜用于發(fā)動機空氣濾清器，需要大量開拓性的實驗和創(chuàng)新。

本發(fā)明人幾年來投入巨資研制、測試、實驗，表明，用陶瓷、金屬中空纖維膜，特別是聚四氟乙烯中空纖維膜制成的發(fā)動機空氣濾清器，容塵、抗塵能力、空氣通量，耐久性，可清洗等各種性能明顯優(yōu)異，在技術(shù)上具有新穎、先進、實用的特征。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有更強抗塵、容塵能力，可長期使用；風阻較??；體積較小，形狀自由；可清洗，方便回收，環(huán)境友好的發(fā)動機空氣濾清器濾芯。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

包括中空纖維膜集束、膜組封頭，密封環(huán)，膜組封頭上的搭扣、卡扣、螺紋、法蘭。中空纖維膜集束的端部被澆筑在膜組封頭中，膜組封頭的出氣端與發(fā)動機進氣通道連接，連接的方式有搭扣、卡扣、螺紋、法蘭四種方式。

本發(fā)明所述的中空纖維膜集束，用塑料、金屬、陶瓷制成。

本發(fā)明所述的中空纖維膜集束是用聚四氟乙烯材料制成的聚四氟乙烯中空纖維膜集束。

本發(fā)明所述的聚四氟乙烯中空纖維膜集束，其膜絲直徑為1.5----15mm，其長度為0.2----2m，其孔隙率為60%以上，其孔徑為0.1---10um；所述聚四氟乙烯中空纖維膜集束的數(shù)量為100----15000根。

本發(fā)明所述的膜組封頭，其截面形狀有圓形、矩形，端面積為0.0025mm2 ----0.5m2，其封裝中空纖維膜的方式有單端和雙端兩種方式。

本發(fā)明所述的膜組封頭與發(fā)動機進風通道的連接固定方式有四種：搭扣、卡扣、螺紋、法蘭。

附圖說明

圖1是一個發(fā)動機中空纖維膜空氣濾清器濾芯及其與發(fā)動機進氣通道之間連接方法的示意圖。

圖2是一個雙端封頭的聚四氟乙烯中空纖維膜空氣濾清器濾芯實例示意圖。

圖中1.1是發(fā)動機進氣通道及其連接部位；1.2是達扣組件；1.3是密封環(huán)；1.4是搭扣組件；1.5是模組封頭；1.6是聚四氟乙烯中空纖維膜膜絲集束；2.1搭扣組件；2.2是膜組件封頭一；2.3是聚四氟乙烯中空纖維膜膜絲集束；2.4是膜組件封頭二；2.5是密封環(huán)。

具體實施方式

中空纖維膜具有比表面積較大的性能，金屬、陶瓷、塑料等材料都可以制成中空纖維膜，制成發(fā)動機空氣濾清器濾芯。

在塑料材料中最適合制作用于發(fā)動機空氣濾清器濾芯的材料是聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ），可以適應(yīng)發(fā)動機的惡劣環(huán)境。

用聚四氟乙烯材料制成的中空纖維膜膜絲集束，其端部被澆筑封裝在膜件組封頭中。不同于用于水處理的膜組件，用于空氣處理膜組件，由于輸出流量較大，壓力較低，故盡量增大封頭與發(fā)動機進氣通道連接的截面積。由于壓力較低，可以采用搭扣、卡扣之類方便裝拆的低壓力快捷連接緊固機構(gòu)。在膜組件封頭上裝配相應(yīng)的搭扣組件或加工出卡扣形狀。此外，還可以沿用傳統(tǒng)的螺紋連接或法蘭連接。

膜組封頭的截面形狀可制成圓形或矩形，端面積為0.0025 mm2 ---- 0.5m2，其封裝中空纖維膜的方式有單端和雙端兩種方式。

由于膜絲處理的對象主要是空氣中的粉塵，膜絲的參數(shù)要與之相應(yīng)，實驗表明，膜絲直徑為1.5----25mm，其長度為0.2----2m，其孔隙率為60%以上，其孔徑為0.1---20um；所述聚四氟乙烯中空纖維膜集束的膜絲數(shù)量為100----15000根。

實例1，膜絲長度0.7米，直徑3.5ｍｍ，數(shù)量2000根，膜件組封頭截面直徑300ｍｍ，搭扣連接。

實例2，膜絲長度0.5米，直徑1--2ｍｍ，數(shù)量500----2000根，膜件組封頭截面直徑50---300ｍｍ，搭扣連接。數(shù)組并聯(lián)使用。

實例3，膜絲長度1.5米，直徑５ｍｍ，數(shù)量1000--4000根，膜絲盤起來堆積，雙端膜件組封頭，截面直徑100--300ｍｍ，搭扣連接。數(shù)組并聯(lián)使用。

有益效果

實驗結(jié)果表明，聚四氟乙烯中空纖維膜制成的空氣濾清器濾芯，在純粉塵污染條件下容塵能力是普通濾清器的５―１０倍，大幅度延長發(fā)動機在沙漠環(huán)境中的續(xù)航時間?？赡褪埽罚岸?-----１００度高溫，體積減少３０％，壓力損失降低５０％，這對于很多特殊車輛有重要的意義。由于過濾精度大幅提高，可以有效降低氣缸磨損，由于濾芯容塵能力大幅提高，大大延長于普通車輛的維護周期，由于濾材可清洗、可回收，環(huán)保效益也有很大提高。