一种单通道油箱空气交换过滤装置

技术领域

本发明涉及空气过滤单元技术领域，具体涉及一种单管道油箱空气交换过滤装置。

背景技术

当液压系统工作时油箱内油面时而上升或下降，上升时由里向外排出空气，下降时由外向内吸入空气，通过油箱内设置的空气过滤单元，对吸入的空气进行过滤。现有空气排出和吸入由同一空气过滤单元过滤，一段时间后过滤层上会被截留的油浸透，吸入时大气中的粉尘会停留在过滤层表面形成油泥，造成过滤层堵塞及变硬。

专利CN114405178A一种分流式油箱空气交换过滤器，通过在内中心套筒上套设滤芯一及外中心套筒内侧设置的滤芯二，滤芯一与吸气孔和进气孔连通，滤芯二与呼气孔和出气孔连通，将过滤的呼气和吸气分流开来进行，吸入时由滤芯一拦截空气中的粉尘，防止污染油箱中油液，呼气时由滤芯二拦截油箱中携带有油雾的空气中的油雾，油雾附着在滤芯二内壁，最终沿滤芯二内壁流回油箱，减少堵塞，延长过滤器的使用寿命。其中，吸气孔和呼气孔均通过限制阀控制呼气和吸气的分流，限制阀一旦老化分流效果不佳。

因此，有必要对现有技术中油箱空气交换过滤装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种单管道油箱空气交换过滤装置，通过沿第一方向或第二方向并排设置的至少两个滤油部件，结合动力组件实现交替过滤油箱内排出的气体，有效地保证设备的正常运行；具有弹性变形的油液滤芯结合可挤压油液滤芯的活动板，达到了及时排出沉积在油液过滤单元的油液，防止长期使用后油液过滤单元出现堵塞的问题，保证空气在容纳腔内的流通和过滤交换。

为了实现上述工艺效果，本发明的技术方案为：一种单通道油箱空气交换过滤装置，包括：

壳体，设置有容纳腔及与所述容纳腔连通的第一通气口和第二通气口；

过滤组件，设置于容纳腔内，包括由所述第一通气口至第二通气口依次排列的空气过滤单元和油液过滤单元；

所述油液过滤单元包括沿第一方向或第二方向并排设置的至少两个滤油部件，至少两个所述滤油部件均具有弹性变形的油液滤芯和用于挤压所述油液滤芯的活动板；还包括动力组件，驱动所述活动板交替运动以挤压所述油液滤芯；

所述第一方向与第二方向相垂直，所述第一方向与所述过滤组件的排列方向一致。

优选的技术方案为，所述动力组件驱动所述活动板沿铅垂方向交替升降，以挤压所述油液滤芯。

优选的技术方案为，所述滤油部件包括沿第一方向分设于所述油液滤芯表面的滤板，所述滤板包括沿铅垂方向相连的过滤部和隔挡部，所述活动板设置于所述隔挡部，沿铅垂方向所述油液滤芯的厚度大于所述过滤部的高度。

优选的技术方案为，所述动力组件包括：

动力源，提供转动动力；

传动齿轮部件，成对设置，具有沿第一方向延伸的传动枢转轴，与所述活动板一一对应连接；

驱动齿轮，具有沿第一方向延伸的驱动枢转轴，沿径向夹设于成对设置的所述传动齿轮部件之间并相啮合，通过所述驱动枢转轴与所述动力源连接。

优选的技术方案为，所述动力源为摆锤，所述摆锤的外轮廓为扇形，所述摆锤的轴心线与所述驱动枢转轴的延伸方向一致。

优选的技术方案为，所述传动齿轮部件包括至少两个轴向相平行设置的传动轮组，至少两个所述传动轮组均具有同轴固定相连的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮的外径小于所述第二齿轮和驱动齿轮的外径；相邻所述传动轮组之间通过所述第一齿轮与第二齿轮相啮合；至少两个所述传动轮组其一的第一齿轮与所述驱动齿轮相啮合，另一的第二齿轮与活动板相啮合。

优选的技术方案为，所述第二齿轮的外径大于或等于所述驱动齿轮的外径。

优选的技术方案为，所述空气过滤单元和油液过滤单元之间设置有油水阻隔滤芯，所述油水阻隔滤芯包括朝向所述空气过滤单元的亲水/疏油层和朝向所述油液过滤单元的疏水/亲油层。

优选的技术方案为，所述油水阻隔滤芯还包括防水透气膜。

优选的技术方案为，所述油液滤芯包括疏水改性海绵，所述疏水改性海绵的基底为三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵和纤维素海绵中的一种或多种组合；所述疏水改性海绵的改性剂为聚硅氧烷、有机硅烷、含氟烷基硅烷、多巴胺、纳米颗粒中的一种或多种组合。

本发明的优点和有益效果在于：

该单通道油箱空气交换过滤装置结构合理，通过沿第一方向或第二方向并排设置的至少两个滤油部件，结合动力组件实现交替过滤油箱内排出的气体，有效地保证设备的正常运行；

具有弹性变形的油液滤芯结合可挤压油液滤芯的活动板，达到了及时排出沉积在油液过滤单元的油液，防止长期使用后油液过滤单元出现堵塞的问题，保证空气在容纳腔内的流通和过滤交换。

附图说明

图1是本发明油箱和空气交换过滤装置的结构示意图；

图2是本发明过滤组件的结构示意图；

图3是本发明油液过滤单元和动力组件的局部示意图；

图4是本发明油液过滤单元和动力组件(去阻隔支撑板)的局部示意图；

图5是图4的俯视图。

图中：1、壳体；2、过滤组件；2-a、空气过滤单元；2-b、油液过滤单元；2-c、油水阻隔滤芯；3、动力组件；10、油箱；11、隔挡板；20、滤油部件；21、活动板；22、滤板；30、阻隔支撑板；31、传动齿轮部件；32、动力源；33、齿条；41、第一滤芯；42、第二滤芯；43、防水透气膜；101、第一通气口；102、第二通气口；221、隔挡部；222、过滤部；211、第一连接杆；301、驱动枢转轴；302、传动枢转轴；310、传动轮组；310a、第一传动轮组；310b、第二传动轮组；310c、第三传动轮组；311、第一齿轮；312、第二齿轮；320、驱动齿轮。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

X轴为第一方向，Y轴为第二方向。

如图1～5所示，本发明公开的一种单通道油箱空气交换过滤装置，包括壳体1和过滤组件2，壳体1设置有容纳腔及与容纳腔连通的第一通气口101和第二通气口102；过滤组件2设置于容纳腔内，包括由第一通气口101至第二通气口102依次排列的空气过滤单元2-a和油液过滤单元2-b。

其中，当液压系统工作时油箱内油面时而上升或下降，下降时外界的空气由第一通气口101进入过滤组件2，经第二通气口102进入油箱内；上升时油箱内的空气由第二通气口102进入过滤组件2，经第一通气口101排到外界空气。因此，第一通气口101即可以吸入空气也可以进行排出油箱内的空气，同理，第二通气口102也可以吸入空气也可以进行排出油箱内的空气。

壳体1为任意几何图形，为了简化结构，壳体1为长方体。壳体1的顶部设置有可拆卸顶盖，便于过滤组件2的更换和修理。壳体1的长度方向为第一方向，宽度方向为第二方向，第一通气口101设置于壳体1长度延伸方向的一端面，为了阻挡灰尘和雨水，适应不同的环境，提高应用场景的灵活性和广泛性，第一通气口101设置有隔挡板11。第二通气口102与油箱10连通。

第一方向与第二方向相垂直，第一方向与过滤组件2的排列方向一致。

如图2所示，油液过滤单元2-b的排列结构包括如下：第一种，油液过滤单元2-b包括沿第一方向并排设置的至少两个滤油部件20；第二种，油液过滤单元2-b包括沿第二方向并排设置的至少两个滤油部件20。第二种排列结构占据空间更小，适应场景广泛，使用灵活性更佳。

至少两个滤油部件20均具有弹性变形的油液滤芯(未画出)和用于挤压油液滤芯的活动板21，还包括驱动活动板21交替运动以挤压油液滤芯的动力组件3。

如图3～5所示，动力组件3驱动活动板21沿铅垂方向交替升降，以挤压油液滤芯，滤油部件20包括沿第一方向分设于油液滤芯表面的滤板22，滤板22包括沿铅垂方向相连的过滤部222和隔挡部221，活动板21设置于隔挡部221，沿铅垂方向油液滤芯的厚度大于过滤部222的高度。过滤部222分布有过滤孔有利于透气，隔挡部221为密闭结构，当活动板21在隔挡部221进行升降时，隔挡部221和壳体顶盖之间会产生间隙，密闭的隔挡部221有效阻隔未进行过滤油液的气体。过滤部222的设置有效保证活动板21交替升降时，仍能进行气体的流通。

其中，滤油部件20成对设置，每个滤油部件20均设置有油液滤芯，其一油液滤芯被活动板21挤压变形时，油液滤芯处于排油状态过滤效果减弱，被挤压变形达到极限时不发挥过滤作用；另一油液滤芯由挤压变形状态恢复至初始状态，发挥过滤作用。在动力组件3作用下，油液滤芯处于过滤状态和挤压排油状态之间切换，其中，至少一个滤油部件20的油液滤芯发挥过滤作用，即成对设置的滤油部件20交替使用，因此，油液过滤单元2-b保证了过滤作用，且有效解决油液过滤单元2-b堵塞导致过滤失效的问题，即提高了装置的使用寿命。

如图3～5所示，动力组件3包括动力源32、传动齿轮部件31和驱动齿轮320，动力源32提供转动动力；传动齿轮部件31成对设置，驱动齿轮320夹设于成对设置的传动齿轮部件31之间并相啮合，传动齿轮部件31具有沿第一方向延伸的传动枢转轴302，成对设置的传动齿轮部件31与活动板21一一对应连接；驱动齿轮320具有沿第一方向延伸的驱动枢转轴301，驱动齿轮320通过驱动枢转轴301与动力源32连接。为了活动板21升降幅度一致，成对设置的传动齿轮部件31沿径向对称分设于驱动齿轮320的两侧。

其中，动力源32为摆锤，摆锤的外轮廓为扇形，摆锤的轴心线与驱动枢转轴301的延伸方向一致。保证摆锤摆动产生摆幅带动驱动齿轮320，轴心线为与扇形摆锤同心圆柱的轴心线。为了保证成对设置的活动板升降高度一致，达到动态平衡状态，驱动枢转轴301设置于摆锤的对称轴上。液压油箱的运行过程时会产生振动或抖动，因此，摆锤会摆动产生摆幅，进而带动驱动齿轮320转动。

由于液压油箱运行产生的振动或抖动幅度小，摆锤的摆幅也小，为了增大活动板21升降的行程，实施例中，传动齿轮部件31包括三个轴向相平行设置的传动轮组310，三个传动轮组310均具有同轴固定相连的第一齿轮311和第二齿轮312，第一齿轮311的外径小于第二齿轮312和驱动齿轮320的外径；其中，第一传动轮组310a的第一齿轮311与驱动齿轮320相啮合，第一传动轮组310a的第二齿轮312与第二传动轮组310b的第一齿轮311相啮合，第二传动轮组310b的第二齿轮312与第三传动轮组310c的第一齿轮311相啮合，第三传动轮组310c的第二齿轮312通过齿条33与活动板21一一对应连接，齿条33沿铅垂方向延伸。

如图5所示，具体的，摆锤的弧度为2n，π/3≤2n＜π/2。由于驱动齿轮320的外径大于第一齿轮311的外径，最大极限，驱动齿轮旋转弧度为n，第一传动轮组310a的第一齿轮311则旋转弧度为m，m＞n，第一传动轮组310a的第一齿轮311带动同轴固定相连的第二齿轮312加快转速；因第二齿轮312的外径大于第一齿轮311的外径，第一传动轮组310a的第二齿轮312旋转弧度为m，第二传动轮组310b的第一齿轮311则旋转弧度为x，x＞m，第二传动轮组310b的第一齿轮311带动同轴固定相连的第二齿轮312加快转速；同理，第二传动轮组310b的第二齿轮312旋转弧度为x，第三传动轮组310c的第一齿轮311则旋转弧度为y，y＞x，第三传动轮组310c的第一齿轮311带动同轴固定相连的第二齿轮312加快转速，第三传动轮组310c的第二齿轮312与活动板21的齿条33，第二齿轮312旋转弧度为y，根据弧长公式，在第三传动轮组310c的第二齿轮312外径一定的情况下，y越大，弧长越长，进而增大活动板21升降的行程。传动轮组31的个数不限于三个，但这取决于传动轮组31排列结构的空间。

其中，齿条33沿铅垂方向延伸，活动板21设置有第一连接杆211，第一连接杆211延伸与齿条33相垂直，第一连接杆211与齿条33固定连接。

为了提高传动轮组的转速和传递，进一步的，第二齿轮312的外径大于或等于驱动齿轮320的外径。

为了防止未过滤油液的气体滞留在动力组件3上，因此，动力组件3的周侧设置有阻隔支撑板30，驱动齿轮320的驱动枢转轴301和传动齿轮部件31的传动枢转轴302均与阻隔支撑板30转动连接。第二通气口102设置于油液过滤单元2-b和动力组件3之间。

滤板22可以是金属网、纤维素和陶瓷中的一种或多种，即可以是单层结构也可以是复合结构。为了保证油液过滤单元2-b的透气性，避免堵塞发生，进一步的，滤板22为超疏油性和超疏水改性的金属网。其中，金属网包括但不限于不锈钢网、铁网和铜网。由于不锈钢为合金具有良好的机械性能和耐腐蚀性。

超疏油性和超疏水改性的不锈钢网的制备：首先，不锈钢网表面预处理，主要除去油渍和杂质；再是，不锈钢网表面粗糙修饰，通过碳酸钠溶液将表面预处理过的不锈钢浸泡，再次超声清洗后干燥，与六水合硝酸镁、九水合硝酸铝、六水合硝酸锌、尿素和去离子水混合的溶液反应；然后，不锈钢表面低表面能处理，将表面粗糙修饰后的不锈钢网加入甲苯溶液中，再滴加1H，1H，2H，2H-全氟癸基三氯硅烷(FTS)，使得FTS充分接枝到不锈钢网表面，清洗干燥后即得超疏油性和超疏水改性的不锈钢网。

为了过滤油箱第二通气口带出来的油液，并实现油液滤芯可挤压变形，即油液得到回收利用，也有利于保持油液过滤单元透气的流通性，油液滤芯包括疏水改性海绵，疏水改性海绵的基底为三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵和纤维素海绵中的一种或多种组合；疏水改性海绵的改性剂为聚硅氧烷、有机硅烷、含氟烷基硅烷、多巴胺、纳米颗粒中的一种或多种组合。进一步的，疏水改性海绵的基底为三聚氰胺海绵。其中，纳米颗粒包括有机纳米颗粒和无机纳米颗粒，如MoS

为了进一步净化油箱使用的空气以及由油箱排出的气体，空气过滤单元和油液过滤单元之间设置有油水阻隔滤芯2-c，油水阻隔滤芯2-c包括朝向空气过滤单元2-a的亲水/疏油层和朝向油液过滤单元2-b的疏水/亲油层。油水阻隔滤芯2-c包括沿第一方向排列的第一滤芯41和第二滤芯42，第一滤芯41靠近空气过滤单元2-a，第一滤芯41和第二滤芯42之间可拆卸连接，第一滤芯41和第二滤芯42其一连接面设置有凹槽，另一连接面设置有凸起，凹槽的延伸方向与壳体的高度方向一致，即可打开顶盖完成第一滤芯41和/或第二滤芯42安装和拿取，操作简便灵活。其中，凹槽的槽口宽度小于槽底的宽度，提高第一滤芯41和第二滤芯42的连接牢固性，防止两者沿第一方向脱层。

亲水/疏油层为二氧化钛涂层、贝壳粉涂层和水凝胶涂层中的一种或多种组合。

具有水凝胶涂层的第一滤芯制备方法一：

将3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和盐酸溶于乙醇中，调节该混合液的pH值为4.0，再将亲水性SiO

在85～90℃下，将聚乙烯醇分散到去离子水中，形成第一溶液；将聚二烯丙基二甲基氯化铵和SiO

为了进一步提高第一滤芯的亲水阻隔油液的性能，第一滤芯通过磁性纳米颗粒、氟基团和亲水性单元结合在海绵上制得。

第一滤芯的制备方法二，将海绵浸入Fe

第二滤芯的材质包括但不限于粉末、泡沫、海绵和气凝胶。为了可回收循环利用，进一步的，第二滤芯的材质为海绵，海绵选择三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵和纤维素海绵中的一种或多种组合。

疏水/亲油层为聚二甲基硅氧烷、全氟硅氧烷、硬脂酸和磁铁粉组合、聚多巴胺涂层、单宁酸和铁离子复配涂层、邻苯二酚和多胺聚合涂层中的一种或多种。

油水阻隔滤芯2-c还包括防水透气膜43。防水透气膜43夹设于第一滤芯41和第二滤芯42之间，进一步净化空气。防水透气膜43为通过聚乙烯醇和/或腐殖酸交联剂构建的聚丙烯酸树脂膜。

该单通道油箱空气交换过滤装置使用时，液压系统启动，油箱内油面时而上升或下降，下降时外界的空气由第一通气口101进入过滤组件2，依次经空气过滤单元2-a、油水阻隔滤芯2-c和油液过滤单元2-b，外界空气中的水分通过油水阻隔滤芯2-c设置的亲水/疏油层再次吸收，疏水/亲油层阻隔，干燥纯净的空气再由第二通气口102进入油箱内；上升时油箱内的空气由第二通气口102进入过滤组件2，依次经油液过滤单元2-b、油水阻隔滤芯2-c和空气过滤单元2-a，油箱内空气中的油液经油液过滤单元2-b和空气过滤单元2-a设置的疏水/亲油层双重过滤吸收，防水透气膜43和亲水/疏油层阻隔，干燥纯净的空气由第一通气口101排到外界空气，完成空气的过滤和交换。其中，油液过滤单元2-b通过动力组件3作用于活动板21，活动板21往复升降挤压油液滤芯变形，进而将过滤滞留在油液滤芯上的油液挤出经第二通气口102回流至油箱内，保证该装置空气过滤和交换时的流畅性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。