油水分离中使用导流屏的双级过滤
阅读：777发布：2023-02-15
专利汇可以提供油水分离中使用导流屏的双级过滤专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种双级 过滤器 ，其包括具有第一介质的外过滤器和具有第二介质的内过滤器。导流屏设置于第一介质和第二介质之间。该导流屏在第一介质和第二介质之间引导流动并创立流动路径，使得需要流过第一介质和第二介质的 工作 流体 ，由导流屏引导并流过第二介质，而使得不需要流过第二介质的另一种流体，由导流屏引导并从工作流体中分离处理。使用模制导流屏，该双级过滤器可以使用上行流或下行流的一个或全部，以实现有效的流体分离，例如，在 发动机 燃料 过滤器内的油 水 分离。，下面是油水分离中使用导流屏的双级过滤专利的具体信息内容。
1.一种过滤器，其包括：
具有第一介质的外过滤器；
具有第二介质的内过滤器；
设置于所述第一介质和所述第二介质之间的导流屏；
所述导流屏设置为在所述第一介质和所述第二介质之间引导流动并创建流动路径，使得需要流过所述第一介质和所述第二介质的工作流体，由所述导流屏引导并流过所述第二介质，而使得不需要流过所述第二介质的另一种流体，由所述导流屏引导并从所述工作流体中分离出来。
2.如权利要求1所述的过滤器，其中，所述的工作流体为燃料，所述的另一种流体为水。
3.如权利要求1或2所述的过滤器，其中，所述外过滤器和所述内过滤器设置为筒状结构，所述内过滤器以同轴过滤器的形式设置于所述外过滤器之内。
4.如权利要求1-3之一所述的过滤器，其中，所述导流屏包括壁，该壁的高度与所述外过滤器大致相同。
5.如权利要求1-4之一所述的过滤器，其中，所述导流屏包括壁，该壁延伸到所述外过滤器底部之下。
6.如权利要求1-5之一所述的过滤器，其中，所述导流屏包括壁，该延伸到外过滤器底部之下并向外过滤器呈喇叭状扩张。
7.如权利要求1-6之一所述的过滤器，其中，所述导流屏朝向所述外过滤器的表面设有纹理。
8.如权利要求1-7之一所述的过滤器，其中，所述导流屏包括螺旋凸缘，所述螺旋凸缘设置于所述导流屏朝向所述外过滤器的表面上。
9.如权利要求1-8之一所述的过滤器，其中，所述螺旋凸缘接触所述外过滤器的内径，并支撑所述外过滤器。
10.如权利要求1-9之一所述的过滤器，其中，所述螺旋凸缘包括位于螺旋部分之间的间距，该间距大约为0.25至0.75英寸。
11.如权利要求1-10之一所述的过滤器，其中，所述螺旋凸缘为单独组装于所述导流屏外表面的部件。
12.如权利要求1-11之一所述的过滤器，其中，所述导流屏设置为永久性的可回收元件，该导流屏设置于过滤器外壳中，并在所述内过滤器和所述外过滤器之间向上延伸。
13.如权利要求1-12之一所述的过滤器，其中，所述导流屏包括壁，该壁接近底端处设有开口。
14.如权利要求1-13之一所述的过滤器，其中，所述导流屏包括至少一种亲油基团、至少一种亲水基团、设置于所述导流屏面向所述外过滤器的面上的纳米凹凸中的一种或多种。
15.如权利要求1-14之一所述的过滤器，其进一步包括设置于所述外过滤器和所述导流屏之间的间隙内的另一种介质，该另一种介质的位置靠近所述外过滤器的底部。
16.如权利要求1-15之一所述的过滤器，其进一步包括设置于所述导流屏和所述内过滤器之间的间隙内的另一种介质，该另一种介质的位置靠近所述内过滤器的底部。
17.如权利要求1-16之一所述的过滤器，其中，所述外过滤器具有设置于底端板外径处的额外的介质，该介质设置为从没有流过所述外过滤器的需要的流体中分离出不需要的流体。
18.如权利要求1-17之一所述的过滤器，其中，所述外过滤器包括作为第一介质的凝聚介质，所述内过滤器包括作为第二介质的亲油介质。
19.如权利要求1-18之一所述的过滤器，其中，所述内过滤器包括在所述第二介质之上的额外的导流屏部分。
20.如权利要求1-19之一所述的过滤器，其中，所述额外的导流屏部分包括设置于其外表面的螺旋凸缘，该螺旋凸缘朝向所述导流屏的内径。
21.一种在双级流体过滤中从燃料中分离出水的方法，其包括：
使包括燃料和水的混合物通过第一介质；
使所述混合物接触导流屏；
引导所述混合物环绕所述导流屏，使得该引导包括改变混合物的流动方向，进而从燃料中分离水；
将所述混合物移至第二介质；
脱除所述混合物中可能存在的额外水分。
油水分离中使用导流屏的双级过滤
[0001] 本申请要求2009年7月8日提交的美国临时申请No.61/224,014作为优先权，该临时申请的名称为“Dual Stage Filter Cartridge for Fuel Water Separation”，此处并入该临时专利申请的全部内容作为参考。
技术领域
背景技术
发明内容
[0004] 总体上，本发明提供了一种改进的双级过滤器，其包括导流屏结构，可用于从需要的工作流体中分离不需要的流体。例如，本发明描述的双级过滤器可用于例如发动机燃料分离系统的油水分离。值得注意的是，该双级分离器可用于除了油水分离的应用，例如需要从其它污染物流体或者不需要流体中分离出工作流体的场合。
[0005] 本发明显示和描述的双级过滤器可提高如在油水分离场合中的过滤能力。
[0006] 在本发明一实施方式中，如在油分离系统中所周知，双级过滤器为筒状结构，其可与公知的外罩(或外壳)和立管组装在一起。双级过滤器的筒包括具有第一介质的外过滤器和具有第二介质的内过滤器。导流屏设置于第一介质和第二介质之间。导流屏在第一介质和第二介质之间引导流动路径。导流屏在第一介质和第二介质之间创建流动路径，使得需要流过第一介质和第二介质的工作流体，由导流屏引导并流过第二介质，并使得不需要流过第二介质的另一种流体，由导流屏引导并从工作流体中分离。通过使用导流屏，双级过滤筒可使用上行流和下行流之一或全部，以实现有效的流体分离，例如发动机燃料过滤器里的油水分离。
[0007] 在一些实施方式中，导流屏包括壁，该壁延伸到外过滤器底部之下。
[0008] 在一些实施方式中，导流屏包括壁，该壁延伸到外过滤器底部之下并向外过滤器呈喇叭状扩张。
[0009] 在一些实施方式中，导流屏包括带有纹理表面的壁。
[0010] 在一些实施方式中，导流屏包括螺旋凸缘，该螺旋凸缘设置于导流屏朝向外过滤器的表面上。在一些实施方式中，该螺旋凸缘为可与导流屏单独组装的部件。
[0011] 在一些实施方式中，内过滤器包括在第二介质之上的额外导流屏部分。在一些实施方式中，额外的导流屏部分包括朝向导流屏的螺旋凸缘，该螺旋凸缘以向心力提供其它的流动辅助，进而提供额外分离。
[0012] 在一些实施方式中，额外的介质位于外过滤器和导流屏之间的间隙内，并且/或者额外的介质位于导流屏和内过滤器之间的间隙内。在一些实施方式中，额外的介质靠近过滤器筒的底部。
[0013] 在一实施方式中，本发明提供了一种以双级液体过滤从燃料中分离水的方法，该方法包括使燃料水混合物通过第一介质。该混合物接触导流屏。该混合物被引导为环绕导流屏，使得对混合物的引导包括改变混合物的流动方向，进而从燃料中分离出水。然后将该混合物移至第二介质，并且从燃料中剥离混合物中可能存在的额外水分。附图说明
[0014] 下面的附图以及描述提供了关于双级过滤筒的多种发明构思。
[0015] 图1是具有双级介质过滤的过滤筒的截面图，其显示了在双级介质中引导流体流动的导流屏的多种实施方式；
[0016] 图2A是导流屏的壁结构的一实施方式的侧面图，其可用于本发明的过滤筒，例如图1的过滤筒；
[0017] 图2B是导流屏的壁结构的另一实施方式的侧面图，其可用于本发明的过滤筒，例如图1的过滤筒；
[0018] 图3是显示了具有双级介质过滤的过滤筒的另一实施方式的外观的透视图；
[0019] 图4是图3所示过滤筒的截面图，其显示了在双级介质中引导流体流动的导流屏的另一实施方式；
[0020] 图5是图3所示过滤筒的仰视图；
[0021] 图6是图3所示过滤筒的俯视图；
[0022] 图7是图4所示导流屏的侧视图；
[0023] 图8是图4所示导流屏的截面图；
[0024] 图9是导流屏的另一实施方式，其可用于本发明的过滤筒，例如图3所示的过滤筒；
[0025] 图10是图3所示双级过滤介质的第二级介质组件的一实施方式的透视图；
[0026] 图11是图10所示第二级介质组件的侧视图；
[0027] 图12是具有双级介质过滤的过滤筒的另一实施方式的侧视图，其显示了在双级介质中引导流体流动的导流屏；
[0028] 图13是第二级介质组件的另一实施方式的透视图，显示了额外的流动辅助元件；
[0029] 图14是第二级介质组件的侧视图，其显示了额外的流动辅助元件。
具体实施方式
[0030] 图1-14以及后面的说明显示并描述了双级过滤器的示例性的实施方式。其总体上描述了一种改进的双级过滤器，该双级过滤器具有能用于从需要的工作流体中分离不需要的流体的导流屏结构。这里描述的双级过滤器可用于例如发动机燃料分离系统的油水分离的应用中，例如油为工作流体而水为待分离流体的场合。值得注意的是，双级过滤器可用于除了油水分离的应用中，例如需要从其它被污染流体或不需要流体中分离工作流体的场合。
[0031] 此处所显示和描述的双级过滤器可以提高过滤能力，例如在油分离应用中的油水分离能力。双级过滤器可以为筒状类的结构，其可与例如外罩(或外壳)和立管组装，例如在发动机燃料分离系统中(外罩和立管未显示)所知。值得注意的是，除了作为与已知的外罩和立管结构一起使用的可替换的筒外，双级过滤器可以设置为其它方式。
[0032] 参考图1，双级过滤筒10包括具有第一介质12的外过滤器和具有第二介质14的内过滤器。如图所示，内过滤器设置于外过滤器之内。如这些过滤器可设置为已知过滤器结构中的同轴过滤器。外过滤器包括端板22和端板24，分别显示为顶端板和底端板。同样地，内过滤器包括端板28和端板26，分别显示为顶端板和底端板，并且可以包括用于附加支撑的中央管道38。
[0033] 在一些实施方式中，外过滤器和内过滤器连接到一起。视情况而定，外过滤器和内过滤器可使用多种已知的结构和设置来连接，例如，使用压合、扣合、焊接或者类似的方法。
[0034] 如图所示，外过滤器的顶端版22具有阶梯式结构，以使第一介质和第二介质为不同的高度。值得注意的是，端板22可设置为没有台阶，并可以设置为全部具有同样的高度。
[0035] 外过滤器和内过滤器均包括密封20、30。密封20用于密封外过滤器，例如外过滤器和过滤器外壳之间的缝隙。密封30用于将内过滤器密封至立管，该立管用于干净流体或“干”流体(例如油)离开过滤器。
[0036] 至于第一介质和第二介质，下面的内容有关用于油水分离过滤的介质。值得注意的是，例如，在除了油水分离的其它应用中，可使用其它介质。
[0037] 对于油水分离，外过滤器的第一介质设置为，例如凝聚介质(coalescing media)。一般而言，该凝聚介质能捕捉尺寸范围在1-20微米内的液滴，视情况而定，这种介质可为聚酯纤维、尼龙或其它合适的材料。该凝聚介质(或结合剂)能使水从油水混合物中分离，并能结合尺寸为1-2毫米的液滴、有时例如高达4毫米的液滴。
[0038] 总体上，内过滤器的第二介质设置为，例如一种细粒过滤介质。在许多实施例中，第二介质大体上包括亲油材料，并且通常不和第一介质一样轻。微粒过滤介质作为剥离剂，其可去除尺寸为0.5毫米或者更小的，尺寸为50微米的微粒或物质。第二介质帮助去除这种第一介质没有去除的微粒和物质。在一实施方式中，第二介质包括亲油材料。值得注意的是，上述关于第一介质和第二介质的描述并非限制性的，在适当的情况下，材料的类型可以如期望和/或需要修改，以实现期望的结合和微粒过滤效果。
[0039] 进一步参考图1，导流屏(16a或16b)位于第一介质12和第二介质14之间。导流屏16a、16b代表了不同实施方式的两种导流屏类型。导流屏16a、16b之间的区别将在后文进一步描述。
[0040] 总体上，这里显示和讨论的导流屏设置于第一介质和第二介质之间的间隙内，并且和外过滤器及内过滤器同轴。导流屏在第一介质和第二介质之间引导流体流动。导流屏在第一介质和第二介质之间创建流动路径，以使需要流过第一和第二介质的工作流体(例如油)，由导流屏引导并流过第二介质；并使不需要流过第二介质的另一种流体(例如水)，由导流屏引导并从工作流体中分离。如图所示，导流屏和外过滤器设置和安排为，避免导流屏创建的流动路径旁路。即，导流屏和外过滤器设置为，没有导流屏的首先引导，流体混合物(例如，污染的流体)的上行流不会行进到内过滤器中。通过使用导流屏，双级过滤筒可使用上行流或下行流之一或全部的流体流动，以实现有效的流体分离，例如发动机燃料过滤器中的油水分离。
[0041] 进一步参考图1，导流屏16a和16b提供了流动辅助结构的单独实施方式，例如“过滤器中的过滤器”结构，例如，其可提高双级介质过滤器的油水分离性能。导流屏(16a或16b)设置于第一介质12和第二介质14之间。总体上，导流屏(16a或16b)提供了引导油水混合物的流动路径，以制造方向上的显著改变。方向上的改变创建了允许水从燃料中分离的低速区域。在图1中，流动路径包括方向改变，例如，使流体的流动方向与重力方向相反的方向改变。
[0042] 如图所示，图1显示了两种不同的导流屏形状(16a或16b)。每个导流屏都与一个顶端板充分密封，以避免导流屏旁路或者允许最小的导流屏旁路。如图所示，导流屏与外过滤器的顶端板22之间密封，例如在区域36处。可使用气密封口(hermetic seal)，但是由于可发生最小的泄露，并且可允许最小的泄露而不损害过滤器10的功能，因此气密封口并非必需。
[0043] 特别参考导流屏16a，图1的右侧显示导流屏16a为竖直导流屏，流动路径直接向下延伸至导流屏的底部18a，然后反转方向接近180°，并与重力反向，并朝向第二介质14延伸。如图所示，包括底部18a的导流屏16a设置为竖直壁。允许流过第一介质12后结合进液滴40的水，在底部18a之下，沉淀出或者分离出流动路径。流经第二介质12的水，也可以接触导流屏16a，或者携带于导流屏16a上，并且进一步结合以形成更多液滴40或者更大液滴。相对于水滴以较高速度流动或者具有较低密度的油，则允许在通往第二介质14的流动路径上继续流动。
[0044] 即，随着油和结合的水滴40环绕导流屏16a流动，与重力结合的更密实的水相的更大惯性，从油的流动中分离出水。例如，可在设置于导流屏16a下部的水槽中(未显示)收集水。值得注意的是，水槽为公知技术，在此不再赘述。
[0045] 图1显示了作为第一级结合剂的第一介质12。导流屏16a改变流体流动的方向，以使水和水滴转为处于低速区域并且落到流动路径之外(例如，进入水槽)，油继续流到第二介质14或者第二级微粒过滤，并且进一步除水(若需要)。导流屏16a提供壁，流体离开第一级结合剂时会撞击该壁。水可收集于壁上、结合、从燃料中分离，并且流出过滤器(例如，流进水槽中)。
[0046] 进一步参考导流屏16a，值得注意的是，导流屏16a可设置为位于第一介质12和第二介质14的同轴结构之间的管状元件。同时值得注意的是，如果使用导流屏16a，图1中左侧的过滤器10不会具有导流屏16b的倾斜(flare)(下文描述)。相反，该管状元件具有从顶部到底部总体上竖直的壁，并且位于第一介质12和第二介质14之间的间隙内。
[0047] 进一步参考导流屏16a，在一些实施方式中，壁的高度大约与外过滤器相同。在一些实施方式中，例如图1所示，导流屏16a包括在过滤器下方延伸的壁。即，导流屏16a可为薄壁管，从顶端板22延伸到底端板24之下。在一些实施方式中，导流屏16a可以延伸至低于外过滤器的底端板24大约0.25至0.5英寸。
[0048] 值得注意的是，导流屏16a超过底端板24的长度可由其它设计约束限制。例如，在具有水槽或者集水池(未显示)的过滤组件中，如果导流屏16a过于接近水槽延伸，即，在底端板24之下过远，水的再次携带可成为问题。这样，在一些实施方式中需要，导流屏16a不延伸得足够远，以使收集到的流体可以达到允许流体重新向上携带回导流屏16a的高度。即，导流屏16a的设计为，其不会距离收集到的流体的高度过近，例如以避免重新携带的问题。
[0049] 同样值得注意的是，若期望和/或需要，导流屏16a可以更短，例如短大约3毫米。
[0050] 只要导流屏16a的壁和第一介质12之间的间隙足够大，以形成液滴并从燃料中分离，导流屏16a的高度可修改为如需要和/或期望，以进一步促进分离。间隙的尺寸可设置为可容纳或者允许携带直径1-2毫米、有时直径高达4毫米的液滴。在一些实施方式中，外过滤器的第一介质12和导流屏16a的壁之间的距离接近3-4毫米，以发生结合并形成液滴。关于导流屏16a的内径和内过滤器的第二介质之间的间隙，该间隙的尺寸可与第一介质12和导流屏16a之间的间隙相似。值得注意的是，由于本阶段流动路径中会出现更小的液滴，该间隙可以比适合的尺寸更小。
[0051] 特别参考导流屏16b，竖直壁具有朝向外过滤器倾斜并在外过滤器之下倾斜的底部18b。如同与导流屏16a的结合一样，导流屏16b显示了作为第一级结合剂的第一介质12。导流屏16b对流体流动的方向提供进一步的改变。以使水和水滴转而停留于低速区域并落到流动路径之外(即，进入水槽中)，并且油继续向发生进一步微粒过滤和水分去除(若需要)的第二介质14流动。导流屏16b提供壁，当流体离开第一级结合剂时，其接触该壁。水可收集于壁上、结合、从燃料中分离，并被携带进水槽。经过第一介质12的水也可以接触导流屏16b或携带于导流屏16b，并进一步结合以形成更多液滴40或更大的液滴。允许相对于水滴以较高速度流动并具有较低密度的油继续在流动路径中流向第二介质14。
[0052] 如同与导流屏16a的结合一样，值得注意的是，导流屏16b可设置为位于第一介质12和第二介质14的同轴结构之间的管状结构。同样值得注意的是，如果使用导流屏16b，图1中位于左侧的过滤器10不使用导流屏16a。至于高度和间隙的考虑，如同与导流屏16a的结合一样，可使用相似的高度和间隙，而避免结合液滴的重新携带和相容尺寸。倾斜的底部18b将在下文进一步描述。
[0053] 图1的左侧中，导流屏16b设置为包括底部18b的竖直壁，该竖直壁在过滤器(例如第一级结合剂)下方倾斜。倾斜的底部18b通过降低流体流动的速度创建了流体发生反转的点，该点的周长更大。由于倾斜底部18b的周长的增加，倾斜底部18b提供了速度上的改变、以及方向上的改变。在一些实施方式中，该流动方向的改变大约为180°(见倾斜底部18b周围的流动箭头)。这种方向改变可进一步推动导流屏上所携带水的排出，以从燃料中分离水(例如，并收集至水槽中)。
[0054] 倾斜底部18b的使用可进一步帮助减少第二介质14，例如第二级微粒过滤介质的水分收集。如图所示，方向改变为向外的倾斜，其可降低水和水滴相对于油的速度，以允许水和水滴从燃料中分离。图1显示了两个方向改变，一个在倾斜底部18b的周围，另一个基本上在导流屏16b的周围(例如，重力的使用)。这种结构可提供两个水出口，一个位于倾斜底部18b的速度改变处，另一个利用重力(例如上行流)在导流屏16b的周围。
[0055] 进一步参考倾斜底部18b，该倾斜可设置为从外罩或外壳倾斜大约4-6毫米，以允许足够大的液滴在方向改变时落出。如图所示，倾斜底部18b在其从导流屏16b的竖直部分转向的地方具有半径，并且其朝向外过滤器的周长增加。该半径可设置为贡献从导流屏16b1的竖直壁到沿着倾斜底部18b的平滑过渡和渐变过渡。这种结构可帮助减少断面流动(cross sectional fluid flow)和涡流。
[0056] 进一步参考图1，一些实施例可使用额外的介质以帮助水从燃料中的进一步分离。在一实施方式中，额外的介质32设置于外过滤器的第一介质12和导流屏(16a或16b)之间的间隙内。在另一实施方式中，额外的介质34设置于导流屏(16a或16b)和内过滤器的第二介质之间的间隙内。在一实施方式中，介质32为凝聚介质。在一实施方式中，介质34为亲油屏(hydrophobic screen)。
[0057] 在一种实施例中，介质32和34都位于接近过滤筒的底部。值得注意的是，若适合，介质32和34可设置于其它位置。值得注意的是，介质32和34可具有多种形状。例如，介质32和34的之一或全部可设置为介质片或介质层，或者作为材料的填塞物，或者更加普遍地，具有深度的元件。介质32和34的特定结构可如期望和/或需要修改，上述描述并非限制性的。
[0058] 值得注意的是，介质32和34的之一或全部可与导流屏16a或16b一起使用。为了显示清楚，介质32和34仅关于导流屏16b显示，但是值得注意的是，介质32和34可设于图1的右侧。例如，介质32和34可同轴地设置于导流屏和外过滤器之间(例如，介质32)或者导流屏和内过滤器之间(例如，介质34)。
[0059] 进一步参考密封外过滤器的外密封20，例如，其密封外过滤器和过滤器外罩或外壳之间的间隙，外密封20也可由允许水分离的介质组成。例如，密封20可为设置于外过滤器的底端板24的外径处的由额外介质组成的元件，而非由通用流体密封(材料)组成。该介质设置为从需要的流体(例如油)中分离不流过外过滤器的不需要流体(例如水)。
[0060] 参考图2A和图2b，导流屏可具有可应用于过滤器10的多种其它的实现方式，在图1的一实施方式中，导流屏显示为带有平滑表面的管状。在另一实施方式中，导流屏可设置为导流屏朝向外过滤器的一面纹刻有壁。
[0061] 如图2A所示，例如，导流屏16C具有带有螺旋凸缘18C的纹刻表面。该螺旋凸缘可提供支撑和进一步的排出能力。例如，该螺旋可从壁向外延伸并且软接触外过滤器的内径，例如第一介质12。这种结构对外过滤器提供支撑，螺旋形状同时帮助引导油/水朝向底部，以利于分离。螺旋的间距设置为不阻碍流体流动。在一些实施例中，该间距为5-6毫米，以允许间距容纳结合的液滴尺寸。
[0062] 值得注意的是，螺旋凸缘18c可以模制于管的表面上，或者形成于导流屏16c(例如管)的表面上。例如，可使用如蛤壳式模具形成螺旋凸缘18c。
[0063] 在一些实施方式中，螺旋凸缘18c为单独组装于导流屏16c的外表面的部件。例如，该螺旋凸缘18c为“自由状态”的弹性螺旋流动部件，其可类似于插入过滤器的螺旋弹簧(wound spring)。在一些组装的情况下，由凝聚介质形成的外过滤器的密封(例如密封20)可能是特别需要或者合适的。例如，单独的螺旋流动部件可施加荷载于外过滤器和内过滤器之间的过滤器的顶部，与外罩和外过滤器之间的felt介质(例如，密封20)一起。
[0064] 值得注意的是，导流屏的纹理不限于螺旋凸缘。在其它的适合或者需要的环境下，视情况而定，朝向第一介质的内径的导流屏可以纹刻或可以不纹刻。并非螺旋结构18c，或者除了螺旋结构18c，导流屏可以具有纳米凹凸和/或至少一个亲油部和至少一个亲水部的结合，以进一步辅助水滴结合。
[0065] 图2B显示了另一种导流屏16d。该导流屏16d包括靠近底端有开口18d的壁。这种导流屏可以设置于外过滤器和内过滤器之间，例如以“过滤器中的过滤器”两级结合剂。在一些实施方式中，导流屏16d为永久性和可再利用性。导流屏16d可为可设置于过滤器外罩或外壳的，例如从底部但是高于任何集水池的位置，在内过滤器和外过滤器之间向上延伸。导流屏的底部包括开口18d，以促进流体流过并环绕导流屏16d。值得注意的是，如同与其它描述的导流屏的结合，导流屏16d可设置为延伸到顶端板，或者在过滤器设计的公差范围内尽量接近顶端板。
[0066] 也可以使用图1中所示的通用过滤筒结构的其它修改。例如，顶端板22、28可结合为一个端板，以减少处理和部件成本。同样，导流屏的管也可以塑形进端板(例如，端板22)以进一步减少部件的数量。
[0067] 参考图3-11，显示了双级过滤筒的另一实施方式100。通常，显示的导流屏116包括螺旋凸缘118，该螺旋凸缘118设置于导流屏116朝向过滤器的第一介质112的表面上。在一些实施方式中，螺旋凸缘118靠近/接触第一介质112的内径，并支撑外过滤器。
[0068] 参考双级过滤筒100的通用结构，过滤筒10中使用的许多结构与过滤筒100相似，且如下文简短描述。过滤筒100包括具有第一介质112的外过滤器和内过滤器或第二级介质组件114。第二级介质组件114包括主体128和第二介质126。如图所示，内过滤器设置于外过滤器之内，该过滤器可设置为过滤器结构的同轴过滤器，例如已知的(同轴过滤器)。外过滤器包括端板122和124，分别显示为顶端板和底端板。第二介质组件114，包括带有开口的主体128，该主体128包括第二介质126。在显示的实施方式中，过滤筒100的顶端包括相对小的开口146和密封150，例如，以提供压力释放/额外的阀门容量。在显示的实施方式中，已过滤的流体流过显示于过滤筒100底部的主出口132。
[0069] 外过滤器和内过滤器均包括密封120和130。在一实施方式中，过滤块120用于密封第二级介质组件114，例如密封第二级介质组件114和立管之间的缝隙，该立管用于干净或者“干”的流体(例如油)不受污染地从过滤器流出。在一实施方式中，密封130用于密封，例如用于不需要流体(例如水)的排出的立管。
[0070] 关于第一介质112和第二介质126，下文参考可用于油水分离过滤的介质。值得注意的是，例如，在除了油水分离的应用中，可使用其它介质。第一介质112设置为例如凝聚介质。该凝聚介质(或者结合剂)可引起水从油水混合物中分离，并结合尺寸为1-2毫米、有时例如高达4毫米的液滴。第二介质126设置为例如细粒过滤介质。该细粒过滤介质作为可去除尺寸为0.5毫米以及更小的尺寸为大约50微米的微粒和物质的剥离剂。第二介质126帮助去除这种可能未被第一介质去除的微粒和物质。在一实施方式中，第二介质126包括亲油材料，其可组成为亲油屏。
[0071] 如同与上文描述的导流屏结合，导流屏116位于第一介质112和第二介质126之间的间隙内，并与外过滤器和内过滤器同轴。导流屏116引导第一介质112和第二介质126之间的流体流动。导流屏116在第一介质112和第二介质126之间创建流动路径，以使需要流过第一介质和第二介质的工作流体(例如燃料)，由导流屏引导并流过第二介质，并使不需要流过第二介质的另一种流体(例如水)，由导流屏引导并从工作流体中分离。如图所示，使用导流屏116采用了上行流以实现有效的流体分离。
[0072] 如图4所示，导流屏设置为，例如，作为外过滤器和内过滤器之间的中心管。该中心管具有螺旋凸缘118，该螺旋凸缘118创建引导流体向上流至顶部的流动路径。螺旋凸缘118引起的漩涡运动帮助从燃料中分离水。导流屏116顶部的开口138和螺旋凸缘118，允许流体流过导流屏116。在油水混合物经过开口138之后，可利用重力，在混合物在导流屏
116和内过滤器主体128之间向下流的时候，从燃料中分离水。内过滤器的主体128也作为额外的导流屏部分，其例如可在流体到达第二介质126之前提供更多的允许水分离的时间。
116和内过滤器主体128之间向下流的时候，从燃料中分离水。内过滤器的主体128也作为额外的导流屏部分，其例如可在流体到达第二介质126之前提供更多的允许水分离的时间。
[0073] 进一步参考显示的实施方式，第一介质可为有褶的第一级介质，以适于结合。具有螺旋凸缘118的导流屏116设置为，例如，螺旋面形状的管，其可通过注塑成形。导流屏116基本上与其中一个过滤器之间的间隙密封，以保证导流屏没有旁路或者最小的旁路。如图所示，导流屏在区域134与第二级介质组件114密封，并且合作地通过密封150与外过滤器密封。在显示的实施方式中，螺旋凸缘118靠近/接触外过滤器的内径，其为外过滤器提供支撑。在一些实施方式中，导流屏116和外过滤器之间有大约0.5毫米的间隙或容差，以避免堆积(stack up)及损害介质112。
[0075] 在显示的实施方式中，第二介质126可代表亲油屏作为“第二级”介质。如图所示，第二介质126位于内过滤器的开口处、主体128之下。第二介质126提供额外的微粒过滤及水分离，允许油通过。水和水滴从过滤筒流走，并且不会流过第二介质126。隔板142显示于内过滤器的底部，其允许水从过滤筒100的排出口140流走。
[0076] 过滤筒100的一个关键是：例如以某些流率，导流屏116用于两级介质112和126之间，导流屏116(例如，管)的螺旋凸缘118在到达第二介质128之前，帮助进一步从燃料中分离水。
[0077] 参考图9，显示了导流屏116a的另一实施方式。与导流屏116相似，导流屏116a也包括螺旋凸缘118a和顶部开口138a。区别在于螺旋凸缘118a的特殊形状。其较少为直线而更多为波浪状。值得注意的是，螺旋凸缘的特殊形状可视情况改变。例如图7或图9里的螺旋凸缘118、118a仅仅是典型性的。
[0078] 参考图12-14，显示了过滤筒200的另一实施方式。总体上，过滤筒200包括一种结构，在该结构内，内过滤器或者第二级介质组件214包括额外的导流屏部分228，该额外的导流屏部分228位于第二介质之上且具有另一个螺旋凸缘244。螺旋凸缘244设置于额外导流屏部分228的外表面。该螺旋凸缘244面向导流屏216的内径。
[0079] 参考双级过滤筒200的通用结构，当使用于过滤筒100中，许多结构与过滤筒200相似，这些结构不会进一步描述。通常，过滤筒200包括具有第一介质212的外过滤器，以及具有主体228和第二介质226的内过滤器或第二级介质组件214。如图所示，第二级介质组件214设置于外过滤器内，该过滤器可设置为过滤器结构中的同轴过滤器，例如已知的(同轴过滤器)。主体228作为额外的导流屏部分，其使用了额外的螺旋凸缘244以进一步促进水从燃料中分离。与过滤筒100相似，使用隔板242以允许水从过滤筒200流走。
[0080] 进一步参考螺旋凸缘244，图12-14显示了具有引导上行流的辅助螺旋凸缘的导流屏216，和另一个具有引导下行流的辅助螺旋凸缘244的导流屏结合。过滤筒200提供了两种方式以产生双涡流效应。
[0081] 这种结构可能有用，例如在高流率的时候。因为可能有需求使水和水滴运动距离第二介质226例如亲油屏尽量远，两种介质级212、226之间的导流屏216可能不会总是足够。图12-14的设计提供给了两级涡流效应：(1)通过凸缘218在导流屏管上，(2)通过凸缘244在亲油屏228上。
[0082] 涡流效应，例如来自于凸缘244，提供允许水从亲油屏(例如，第二介质226)流得尽可能远的离心运动，以使水和水滴与屏有较少接触。即，涡流效应创造的离心力使水和水滴远离第二级介质组件214，即，远离第二介质。
[0083] 进一步参考图3-11的过滤筒100，下面是来自关于油水分离效率和压差的测试结果的一些数据。
[0084] 油水分离测试
[0085] 流率(flow rate)可实现为，例如，大约20L/min，第一介质元件具有褶计数大约2
80，褶深度大约22毫米，切开宽度大约184.8，介质面积大约0.65m，面速度大约30.7L/
2 2 2
min·m，第二介质单元具有介质面积大约0.0076m，面速度大约2631.6L/min·m。
80，褶深度大约22毫米，切开宽度大约184.8，介质面积大约0.65m，面速度大约30.7L/
2 2 2
min·m，第二介质单元具有介质面积大约0.0076m，面速度大约2631.6L/min·m。
[0086] 流率可实现为，例如，大约14.35L/min，第一介质元件具有褶计数大约80，褶深度2 2
大约22毫米，切开宽度大约132.9.8，介质面积大约0.468m，面速度大约30.7L/min·m，
2 2
第二介质单元具有介质面积大约0.005m，面速度大约2870.0L/min·m。
大约22毫米，切开宽度大约132.9.8，介质面积大约0.468m，面速度大约30.7L/min·m，
2 2
第二介质单元具有介质面积大约0.005m，面速度大约2870.0L/min·m。
[0087] 显示的油水分离效率测试从大约91.1％至大约97.1％，在使用乳化水0.25％的测试情况下，液滴尺寸大约5-10微米，界面张力(IFT)大约28mN/m，经受150分钟，使用阀门设置于水出口以保证流率为0.1L/min。对两种设计进行测试，即对等同的流体密度设计和比通常使用过滤筒时高的流率的设计进行测试。
[0088] 根据某些标准，例如对于柴油发动机燃料过滤器的ISOTS16332标准，可获得高效率，例如流率为14L/min时效率为96％，流率为17L/min时效率为87％，流率为20L/min时效率为78％。这种测试实施于以下环境：使用乳化水0.15％，来自Total的带有Hitech的参考燃料CEC RF 0603，界面张力(IFT)大约16-19mN/m，耐久性大约90分钟，使用阀门设置于水出口以保证流率为0.1L/min，液滴尺寸大约60微米。
[0089] 压差测试
[0090] 取决于用于第一介质和第二介质的介质特定结合，压差结果的范围为0-10KPa和0-8KPa，取决于流率。例如，流率分别为0、300、540、720、840、960(L/h)时，压差分别为0、
5、7、8、9、10KPa。在使用另一种介质的另一实施方式中，流率分别为0、300、540、720、840、
960(L/h)时，压差分别为0、3、5、6、7、8KPa。
5、7、8、9、10KPa。在使用另一种介质的另一实施方式中，流率分别为0、300、540、720、840、
960(L/h)时，压差分别为0、3、5、6、7、8KPa。
[0091] 在其它的实施例中，使用过滤筒设计100可获得较低的压差。例如，带有压差9KPa的流率840(L/h)可获得流率为14L/min。在不同的流率0、300、540、600、720、840、900、960、1200(L/h)，其压差分别为0、5、7、7.5、8、9、9.5、10、12KPa。
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