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桥壳通 风管

阅读：481发布：2020-05-11

专利汇可以提供桥壳通风管专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于机械外壳比如桥壳的通风管(10)，其包括具有在外壳的内部和外壳的外部之间的通路(16)的通风管本体和覆盖该通路(16)的ePTFE膜(30)。该膜(30)和纤维性的吸着剂(20)被配置在位于外壳的内部和膜(30)之间的通路(16)中。，下面是桥壳通风管专利的具体信息内容。

权利要求

1.通风的汽车齿轮箱，其包括：
a.置于液密外壳内的齿轮传动装置，
b.置于该外壳内的润滑剂，
c.提供外壳的内部和外部间流体连通的通道，
d.覆盖该通道的透气不透水膜，和
e.纤维性吸着剂，所述吸着剂置于所述润滑剂和不透水膜之间的通道内。
2.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该膜包含ePTFE。
3.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该膜距离该外壳内部小于6英寸。
4.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该膜是疏油的。
5.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该纤维性吸着剂包含天然纤维。
6.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该天然纤维包含棉。
7.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该天然纤维包含木棉。
8.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该天然纤维包含马利筋。
9.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该天然纤维包含羊毛。
10.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该纤维性吸着剂包含合成纤维。
11.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该合成纤维选自包括聚丙烯、聚乙烯、人造丝、尼龙6、尼龙66的组。
12.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该合成纤维包含聚乙烯。
13.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该纤维性吸着剂包含天然和合成纤维。
14.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该纤维性吸着剂包含具有内部空隙空间的纤维。
15.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该纤维性吸着剂包含中空纤维。
16.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该纤维性吸着剂包含具有表面特征的纤维。
17.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该纤维性吸着剂是疏水的。
18.如权利要求1所述的通风的桥壳，其中该纤维性吸着剂是亲油的。
19.一种通风的机械外壳，其包括：
a.限定出内部空间和外部空间的液密壳体，所述空间包含润滑剂，
b.包含本体的通风管，所述本体具有从中穿过的通道，
c.覆盖该通道的透气不透水膜，和
d.设置在通道内并邻接所述膜的第一侧面的纤维性吸着剂，所述吸着剂的纤维具有空隙。
20.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该膜包含ePTFE。
21.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该膜距离外壳的内部小于 6英寸。
22.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该膜是疏油的。
23.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该纤维性吸着剂包含天然纤维。
24.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该天然纤维包含棉。
25.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该天然纤维包含木棉。
26.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该天然纤维包含马利筋。
27.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该天然纤维包含羊毛。
28.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该纤维性吸着剂包含合成纤维。
29.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该纤维性吸着剂包含天然和合成纤维。
30.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该合成纤维选自包括聚丙烯、聚乙烯、人造丝、尼龙6和尼龙66的组。
31.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该合成纤维包含聚乙烯。
32.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该纤维性吸着剂包含具有内部空隙空间的纤维。
33.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该纤维性吸着剂包含中空纤维。
34.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该纤维性吸着剂包含具有表面特征的纤维。
35.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该纤维性吸着剂是疏水的。
36.如权利要求19所述的通风的机械外壳，其中该纤维性吸着剂是亲油的。
37.一种用于机械处所的通风管，该通风管包括：
a.具有从中穿过的通道的本体，
b.覆盖该通道的透气不透水膜，和
c.置于位于机械处所和膜之间的通道内的纤维性吸着剂。
38.如权利要求37所述的通风管，其中该膜包含ePTFE。
39.如权利要求37所述的通风管，其中该膜距离外壳的内部小于6英寸。
40.如权利要求37所述的通风管，其中该膜是疏油的。
41.如权利要求37所述的通风管，其中该纤维性吸着剂包含天然纤维。
42.如权利要求37所述的通风管，其中该天然纤维包含棉。
43.如权利要求37所述的通风管，其中该天然纤维包含木棉。
44.如权利要求37所述的通风管，其中该天然纤维包含马利筋。
45.如权利要求37所述的通风管，其中该天然纤维包含羊毛。
46.如权利要求37所述的通风管，其中该纤维性吸着剂包含合成纤维。
47.如权利要求37所述的通风管，其中该纤维性吸着剂包含天然和合成纤维。
48.如权利要求37所述的通风管，其中该合成纤维选自包括聚丙烯、聚乙烯、人造丝、尼龙6和尼龙66的组。
49.如权利要求37所述的通风管，其中该合成纤维包含聚乙烯。
50.如权利要求37所述的通风管，其中该纤维性吸着剂包含具有内部空隙空间的纤维。
51.如权利要求37所述的通风管，其中该纤维性吸着剂包含中空纤维。
52.如权利要求37所述的通风管，其中该纤维性吸着剂包含具有表面特征的纤维。
53.如权利要求37所述的通风管，其中该纤维性吸着剂是疏水的。
54.如权利要求37所述的通风管，其中该纤维性吸着剂是亲油的。
55.一种用于机械外壳的改进通风管，这种通风管包含用作外壳内部和周围空气之间的气体通路的通道和密封该通道的多孔膜，改进之处包括设置在位于膜和外壳内部之间的通道内的纤维性吸着剂。
56.一种使机械处所通风的方法，该方法提供用来排出机械处所内部气体的通道和覆盖该通道的多孔膜，改进之处包括在该膜和该机械处所内部之间提供纤维性吸着剂。
57.如权利要求1所述的通风的汽车齿轮箱，其进一步包括层压到该膜的支持材料。
58.如权利要求19所述的通风机械，其进一步包括层压到该膜的支持材料。
59.如权利要求39所述的通风管，其进一步包括层压到该膜的支持材料。

说明书全文

本发明涉及机械通 风领域。更具体地说，本发明提供一种新的、用于容纳有润滑机械的 外壳的通风管(vent)。

透气的、不透液的通风管在汽车工业中有许多应用，比如电气部件外壳、齿轮箱体、车体、制动器箱等等，这些壳体内部和周围环境间必须要压力平衡。在通风管必须保持气体压力平衡的同时，它们还必须密封壳体的内部防止液体、污垢和尘粒的进入。如果不能把诸如水的液体排除在外，就会损坏各组件并且腐蚀壳体。

机械外壳比如变速箱体、桥壳(axle)等等会经受热循环。当机械运行时，润滑剂和内部空气的温度开始上升，引起外壳内的气压升高。当机械停止时，外壳内的压力降低。为了适应由工作温度变化引起的气压变化，通风管是必需的。如果不能提供有效的通风，密封件和密封填料会损坏。防止污染物进入机械外壳是很重要的。污染物和水会严重地降低润滑剂的功效，从而导致机械的过早磨损。

机械通风管具有一体(incorporated)的膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。已知晓该膜因具有不透水性和透气性，不但防止了污染物进入齿轮箱，而且可包含润滑剂以防止泄漏。然而，当润滑剂气溶胶粒子填充膜孔并阻塞气流时， ePTFE通风管会快速堵塞。因此，已知的ePTFE通风管具有有限的使用寿命。

在通风机械空间的其它尝试有允许膨胀空气通过阀开口排出的阀装置、合并挡板或聚结介质。在冷却期间，这样的组件允许空气通过第二阀装置或者一膜进入。这样的组件必须加入许多的活动部件，这些部件易受磨损并且增加装配的复杂性。

某些机械通风管是远离机械安装的。远距离的安装使得通风管可处于具有有限环境暴露的区域，并且可以减少与润滑剂堵塞有关的问题。其它的齿轮箱装有简易的送气管，使箱通风到远距离的和相对受保护的区域。这样的送气管提供很少的防污染保护，并且不会防止润滑剂泄漏。此外，所有的远距离安装方法都会引入额外的零件费用和使得安装复杂化。

所需的是一种不带活动部件的通风管，该通风管可以非常接近或直接安装到机械外壳，从而提供足够的空气通路，防止污染物和液体进入机械空间，并且在适于允许液体接触通风管的情况下使液体保持在壳体内部。

发明内容

一方面，本发明提供了一种通风的汽车齿轮箱，其包括，配置在液密外壳内的齿轮传动装置、配置在外壳内部的润滑剂、在外壳的内部和外部之间提供流体连通的通道、覆盖该通道的透气不透水的膜，以及设置在润滑剂和 ePTFE膜之间的通道内的纤维性吸着剂。
另一个方面，本发明提供了一种通风的机械外壳，其包含限定出内部空间和外部空间的液密壳体，该空间包含润滑剂，通风管，其包括具有从中穿过的通道的本体、覆盖该通道的透气不透水的膜和设置在通道内并邻接 (adjacent)所述膜第一侧面的纤维性吸着剂，该吸着剂的纤维具有空隙。
更进一步的方面，本发明提供了一种用于机械处所(machinery space)的通风管，该通风管包含，具有从中穿过的通道的本体、覆盖该通道的透气不透水的膜和设置在该机械处所和该膜之间的纤维性吸着剂。
更进一步的方面，本发明提供了一种用于机械外壳的改进通风管，这种通风管包含用于连通外壳内部和周围空气的气体通道、和密封该通道的多孔膜，其改进处包括设置在膜和外壳内部之间的通道内部的纤维性吸着剂。
还有另一个方面，本发明包括一种使机械处所通风的方法，该方法提供用来排出机械处所内部的气体的通道，和覆盖该通道的多孔膜，改进之处包括位于膜和机械处所内部之间的纤维性吸着剂。
附图说明
图1描绘了本发明通风管的一个方面中的透视图
图2描绘了根据本发明的通风管的另一实施方式。
图3是一显示棉纤维的微观结构的照片。
图4是一带有处理过(engineered)的表面形态的合成纤维的照片。
图5是图示出不同吸着媒介的气流的图表。
图6描绘了用于测试通风性能的装置的示意图。

具体实施方式

术语的定义
“吸收”意思是这样的过程：液体或气体分子通过该过程被吸取或进入体相(bulk phase)，其不同于吸附，因为粒子是由一个体积吸取而不是由一个表面吸取。吸收剂经吸收保留液体或气体分子。
“吸附”意思是这样的过程：液体或气体分子通过这个过程聚集在固体表面上。“吸附剂”经吸附保留液体或气体分子。
“气溶胶”意思是细小(0.10-100μm)固体或液体粒子的气态悬浮体。气溶胶包括雾、云状物、烟雾等等。
“亲油的”意思是指具有对油有亲合力的表面的材料。
“齿轮箱”是指诸如桥壳、传动装置、变速箱和其它装置，这些装置具有对润滑剂产生剪切力的受到润滑的活动部件。
“疏水的”是指具有一极难用水弄湿的表面的材料，其水接触角超过90度。
“吸着剂”是指能够保留气体或液体的固体材料；如本文中所用，吸着剂包括作为吸收剂、吸附剂或同时作为两者的材料。
本发明的通风管本体可以由金属或聚合材料经机械加工或浇铸制成。当用作桥壳或汽车机械通风管时，通风管可被安装在铸铁壳体中。因此，如果金属通风管是优选的，它们可以由不锈钢进行机械加工来避免腐蚀和双金属的腐蚀。或者，金属通风管可以镀锌例如来抑制腐蚀。优选的，本发明的通风管本体由聚合材料构造。聚合物通风管本体便于简单加工，包括将膜热封到本体上。聚合材料成本低并且不易腐蚀。最优选的，聚合材料是聚酰胺。聚酰胺6.6因其令人满意的成本和强度而极为优选。
通风管本体可以构造成有助于在机械壳体中简便安装的不同形状。本领域普通技术人员会理解在适当考虑预定应用时，可以使用通过干涉配合密封型的通风管、带螺纹的通风管、通过倒刺、粘合剂及其它附着连接方式密封的通风管。通风管本体的形式不重要，条件是有一贯通的通道贯穿本体来提供空气的通道。
在某些应用中，弹性体是优选的本体材料。这种材料的柔量和回弹使它们能弥补配合元件(比如在机械外壳中的配合元件)中的公差。另外，在可能有来自外来物体冲击的应用中，这样的材料不易于损坏或出故障。
通道可以在通风管本体内机械加工或浇铸制成。虽然明显有许多方法可以提供通道，通风管本体优选浇铸或铸模成具贯通的通道以避免对本体进行钻孔的附加处理。该通道限定一个足以包含吸着媒介的体积。这个体积可由直孔或锥形孔所限定。优选的，在最接近通风管头部处提供一沉孔(counter bore)。沉孔容积足以包含吸着剂材料，而靠近机械外壳的窄孔用来容纳吸着剂和提供从机械外壳到吸着剂的通道。
参考附图1，提供了具有贯通其中的通道(16)的通风管本体(10)。该本体具有螺纹部分(12)来插入到机械外壳中的螺纹孔(tapped hole)中。该本体还包括一个六边形部分(18)来使通风管推进入螺纹孔。纤维性吸着剂(20)置于通道中。通道的开口端由膜(30)覆盖以防止水进入外壳。该膜通过热封体(32)附于通风管本体。
所希望的是防止机械外壳内部的液体润滑剂接触吸着媒介。因此，节制闸(check)、球或其它的单向流量控制装置(未图示)可以用于通风管本体的通道(16)中。或者，该通道可以在其中结合有一个曲径来容纳润滑剂并防止润滑剂接触吸着剂和/或膜。
通过减少接触膜的润滑剂气溶胶的量，同时保持对通风管适当的空气流量，纤维性吸着剂(20)可以有效地防止膜(30)堵塞。
另一方面，本体可以由通风管膜或包含通风管膜的层压片形成或完全由通风管膜或包含通风管膜的层压片组成。在这个实施方式中，层压片的膜可以由热或机械方式形成以产生用于吸着剂的袋状。在这个实施方式中，膜的凸缘被密封以封装吸着剂和提供液密密封体。
参考附图2，纤维性吸着剂(2)设置在两层膜(3)之间。其中一个膜包含一个孔，该孔提供了通道(16)。通风管可以包括胶粘介质(31)来使通风管连到机械壳体上。
通风期间，空气穿过吸着剂的纤维间空隙空间(inter-fiber void space)。纤维间空隙对保持经过吸着剂的低压降来说是必须的。一方面，本发明提供一种通风系统，该系统具有保持足够纤维间空隙空间的吸着剂。油的吸着有助于在吸着剂中保持纤维间空隙空间。
在一个优选的方面，纤维性吸着剂由具有促进润滑剂气溶胶吸着特点的纤维构成。吸着性纤维可适合于促进吸附、吸收、和优选促进两者。
所以，一方面，纤维可以是吸附剂。吸附性纤维可以具有物理表面形态，比如扭曲、表面沟道或气孔。这些表面形态易于促进油沿着纤维表面移动。油珠沿着纤维的分布有助于防止形成的大的液滴，保持纤维间空隙空间和并可增加吸收率。
另一方面，纤维可以是吸收剂。吸收性纤维包括内在的物理或化学结构，这些结构促进纤维表面下方润滑剂的移动，从而维持纤维间空隙空间并保持穿过吸着剂后的压降。促进吸收的物理特征包括中空的管腔结构和促进油吸收的化学成分。在优选的实施方式中，纤维性吸着剂包括中空的或包含大量空隙空间的纤维。
由于效果的组合，许多天然纤维有合乎需要的油吸着特性。例如：由于累进的分格生长，棉、木棉、马利筋、纤维素及其它纤维包含轴向空隙空间。马利筋和木棉纤维具有内在的管腔结构，其中高达90％的纤维直径是管腔。棉纤维也包含呈同心环状分布的大量空隙空间。这样的环在附图2中可以看出。单个棉纤维包含二十到三十个同心、中空的纤维素壁。同心环和中空结构促进油通过芯吸进入和遍及纤维。
木棉纤维在分格状壁的空隙中还包含轴向的管腔。柔滑的木棉纤维或丝棉，是具有封闭在内部的空气的小纤维素管。木棉纤维具有封闭端。木棉纤维的致密度比棉纤维低的多。因为木棉优秀的浮力，其被用来填充救生工具和其它水上安全设备是为大家所熟知的。木棉纤维还是重量轻、无毒、抗腐烂和无嗅的。重要地，木棉可以吸收多达其自重30倍的液体油。
在一个实施方式中，吸着性纤维包含羊毛。羊毛纤维有一不规则的、鳞状表面，其可以促进吸附。鳞状构造给油沉淀物提供大的和易接近的表面孔隙。此外，羊毛包含高含量的表面蜡。天然存在的蜡可以进一步有助于油的吸着。蜡通过疏水性相互作用和改进的亲油性提高了吸着剂-油之间的相互作用。
水分会妨碍吸着剂的总体吸着能力。因此，一方面，吸着剂的纤维是疏水的。
吸着剂的纤维还可包括合成纤维。具有处理过的表面轮廓的合成纤维，比如聚酯纤维、聚丙烯、尼龙和醋酸酯是有效的。带有疏水涂层的超级吸附性纤维也可用作吸着剂。同时，中空的合成纤维可用在某些应用中。在应用合成纤维的情况下，疏水纤维是特别优选的。
吸着剂的纤维最优选为亲油的。由于某些合成纤维的化学结构，它们是亲油的。亲油性促进芯吸以及油沿着纤维表面和纤维之间的表面运输。
吸着剂被包容在通风管中，并由一膜与外部环境隔离。该膜可以是具有透气性和不透液性的任何材料。示范的膜材料包括聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯或氟聚合物。受考虑的氟聚合物是四氟乙烯/(全氟烃基)乙烯醚共聚物 (PFA)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)和聚四氟乙烯(PTFE)，优先考虑聚四氟乙烯，特别是膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)。膜材料是多孔的并根据应用领域，可具有从0.01到20μm大小的孔隙。按其特性，这样的膜是疏水的和优选是疏油的。膜可以是膜和支持材料层压的形式。
支持材料可包括非织造、熔喷(melt blown)、或纤维织品聚合材料。优选的，支持材料有一基本上的敞开的结构。
膜由气密和水密密封物固定到通风管本体。一方面，膜包括胶粘剂的层压片层并且是热封到通风管的。在另一个实施方式中，膜可以是由超声波焊接焊到通风管上。或者，膜是用密封环或类似装置机械地保持横越通道的。连接方法不是决定性的，如果适当的防液和气密密封物可保持横跨通道。优选地，膜是热封到通风管本体上的。
实施例
按照本发明通风管的实施例1是以下面的方式构成的：通风管本体是由聚酰胺6.6机械加工成的，大体形状为中空螺栓形。本体形成有一六边形的头部，其宽度适合11/16英寸(11/16thinch)的扳手。一个3/8th英寸(3/8th inch)的NPT锥形管螺纹体被机械加工成为通风管本体。直径孔钻通通风管本体和头部的中心轴，提供了一个贯通通风管本体的通道。该通道包括一个通过通风管头部的大沉孔。沉孔容积大约为0.75毫升，并为纤维性吸着剂提供容积。
纤维性吸着剂包含长的天然的比马(Pima)棉纤维。该纤维是从东南亚利桑那棉花合作社(South Eastern Arizona Cotton Cooperatives)处获得的，将250 毫克的棉手动压入通风管本体中的沉孔空腔中。用膜覆盖该棉质吸着剂。
该膜是大约8(±1)密耳(mil)厚的疏油ePTFE膜。该膜具有8葛利(Gurley) 的透气性，至少3psi的进水压力(WEP，water entry pressure)。这些膜和其它可用于本申请中的膜可以从马里兰州埃尔克通(Md.Elkton)的W.L.高及合伙人公司(W.L.Gore and Associates Inc.)获得。该膜容纳位于通风管空腔内部的棉纤维。使用铜制密封工具将膜片热封到通风管本体材料上。通过在250℃条件下，施加660牛顿的力1.0秒进行密封。聚酰胺，例如被用作通风管本体的材料，包含大量水分。所以，在焊接之前，将本体在烘箱里在125℃条件下干燥大约12小时。
还制备了其它的实施例，它们是使用其它的吸着媒介和不同的吸着媒介填充密度来制备的。实施例2按照实施例1的说明来制备；然而，在通风管通道内部要放置0.2587g的天然棉吸附剂。实施例3按照实施例1的说明来制备；然而，在通风管通道内部要放置0.2108g的FIT 4DG的聚酯纤维吸附剂。比较实施例4没有放置吸附媒介。
通风管寿命测试：
本发明的通风管的性能是使用附图6中示意性描绘的装置并按照下列实验步骤验证的：
在气溶胶发生器(40)(努康，Nucon)内充满足够大量的齿轮油(42)(Lubrizol polyalphaolefin，鲁布利宙聚α-烯烃)。通过在进口(44)供给空气建立25psi的入口压力，从而产生大约0.2mg/分钟的气溶胶(46)激发比率(challenge rate)，其中99％的粒子小于2微米。
被测试的通风管通过0.25英寸直径的聚丙烯空气管路(48)连接到气溶胶发生器。该空气管路和通风管垂直定位。通风管的出口通过0.375英寸直径的聚丙烯空气管路(49)连接到气体流量计(50)。
直径为0.25英寸的聚丙烯空气管路首先被连接到清洁气源，并且调节气流以通过测试样品产生0.19psi的分压。在0.19psi的背压下通过样品的容积流量被记录下来。然后将通风管连接到气溶胶发生器，该其溶胶发生器被调节成提供与清洁气源相同的容积流量。用流量计(50)监视空气流，来判断由于气溶胶堵塞ePTFE膜而导致空气流开始衰退的时间。该时间和空气流的关系表示在附图5中。
进水压力(WEP)
进水压力提供了一种用于测试透过膜的水侵入的试验方法。测试样品夹在一对试验板之间。下夹板能够利用水加压样品的一部分。将一片pH试纸置于位于试验板之间的样品的不加压侧顶端，作为证明水进入的指示剂。然后用小灌注量对样品进行加压，在各个压力变化之后等待10秒直到pH试纸的变色表明水进入的第一个信号。穿透或进入时的水压被作为进水压力记录下来。试验结果是取自测试样品的中心，以避免可能由损坏边缘而导致的错误结果。
虽然已经在此对本发明的特定实施例作了图解和描述，但本发明不限于这些图例和描述。显然的是变化和修改可以结合并具体表示为在以下权利要求的保护范围内的本发明的一部分。

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桥壳通风管

本发明涉及机械通风领域。更具体地说，本发明提供一种新的、用于容 纳有润滑机械的外壳的通风管(vent)。

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