具有独立静电积聚保护的过滤器元件的制作方法

具有独立静电积聚保护的过滤器元件
1.相关专利申请的交叉引用
2.本技术要求美国临时申请第62/903,395号的优先权和权益，该临时申请于2019年9月20日提交且标题为“filter element with self-contained electrostatic buildup protection(具有独立静电积聚保护的过滤器元件)”，其全部公开内容据此通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开内容总体上涉及具有可更换过滤器元件的过滤系统。
4.背景
5.内燃发动机一般燃烧燃料(如汽油、柴油、天然气等)和空气的混合物。在进入发动机之前，流体，例如燃料和油，通常通过过滤器元件，以在输送到发动机之前从流体中去除污染物(例如，微粒、灰尘、水等)。历史上，金属壳体(例如，外壳)、金属端盖、金属螺母板、金属中心管和/或金属过滤器头部一直被用于过滤系统中。然而，由于在实施金属部件，使用金属部件的环境考虑，以及制造金属部件过滤系统方面的成本增加，目前许多过滤系统已经实施塑料部件来代替金属部件。
6.使用塑料的潜在缺点是，当塑料部件与流动的低导电率流体(例如，石油基油、燃料等)一起使用时，塑料部件有积累静电的趋势。由于正负电荷的物理隔离，电压的积聚产生了静电放电。当电压超过隔离正负电荷的材料的介电击穿强度时，在提供最小电阻的路径上发生放电。这种静电的放电有可能损坏塑料零件。例如，静电放电(esd)可以导致烧穿过滤介质、壳体和塑料部件的孔。esd可能产生火花，使工作流体降解，并在某些条件下可能导致安全问题。因此，如果使用不正确的过滤器元件或更换使用不正确的过滤器元件，这些发动机和过滤系统很容易受到损坏。
7.概述
8.一个实施例涉及一种过滤系统。该过滤系统包括过滤器壳体和过滤器元件。过滤器壳体限定了中央空腔。过滤器元件设置在中央空腔内。过滤器元件包括第一端盖、第二端盖和过滤介质。第二端盖设置成轴向远离第一端盖。过滤介质在第一端盖和第二端盖之间轴向延伸。过滤介质包括过滤介质表面。支撑元件与过滤介质接触。支撑元件是导电的。第一极沿着支撑元件过滤介质的表面。第一极具有第一电荷。第二极位于第一极的下游。第二极具有第二电荷。第一电荷与第二电荷是电荷相反的。过滤介质的表面和支撑元件形成在第一极和第二极之间的电路。
9.另一实施例涉及一种过滤器元件。过滤器元件包括第一端盖、第二端盖、和过滤介质。第二端盖设置成轴向远离第一端盖。过滤介质在第一端盖和第二端盖之间轴向延伸。过滤介质包括过滤介质表面。在过滤介质内限定中央开口。中央开口从过滤介质表面径向向内设置。中心管设置在中央开口内。中心管与过滤介质接触。中心管是导电的。中心管设置在中央开口内。中心管与过滤介质接触。中心管是导电的。第一极沿着过滤介质的表面。第一极具有第一电荷。第二极位于第一极的下游。第二极具有第二电荷。第一电荷与第二电荷
是电荷相反的。过滤介质的表面和中心管形成在第一极和第二极之间的电路。
10.另一实施例涉及过滤器元件。过滤器元件包括第一端盖、第二端盖、和过滤介质。第二端盖设置成轴向远离第一端盖。过滤介质在第一端盖和第二端盖之间轴向延伸。过滤介质包括过滤介质表面。在过滤介质内限定中央开口。中央开口从过滤介质表面径向向内设置。中心管设置在中央开口内。中心管是导电的。导电网设置在中央开口内，位于中心管和过滤介质之间。导电网与中心管和过滤介质接触。第一极沿着过滤介质的表面。第一极具有第一电荷。第二极位于第一极的下游。第二极具有第二电荷。第一电荷与第二电荷是电荷相反的。导电网、中心管、以及过滤介质的表面形成在第一极和第二极之间的电路。
11.这些和其他特征，以及其组织和操作方式，在结合附图的情况下，将从以下详细描述中变得明显。
12.附图简述
13.图1为根据示例实施例的传统过滤系统的截面图。
14.图2a是根据示例实施例的过滤系统的截面图，该过滤系统包括具有独立静电积聚保护的过滤器元件。
15.图2b是图2a的过滤系统的过滤器元件的分解视图。
16.图2c是图2a的过滤系统的滤筒的透视图。
17.图3是图2b的过滤器元件在装配状态下的截面图。
18.图4是图3的过滤器元件的一部分的截面示意图。
19.图5是通过图4的过滤器元件的一部分的导电路径的截面示意图。
20.图6是根据示例实施例的，基于过滤系统的材料电阻率的相对失效时间的图形表示，该过滤系统包括具有独立静电积聚保护的过滤器元件。
21.详细描述
22.电压积聚和破坏性放电对于塑料过滤器壳体来说是成问题的，尤其是当塑料部件与低导电率合成过滤介质一起在高流动速率、低温或低湿度应用中用于过滤低导电率流体时。解决这一问题的现有方法包括改变过滤系统，以便：使用更昂贵的金属部件，这增加了成本；将过滤器通过底盘接地，这增加了过滤器组件的成本和复杂性；以及使用导电过滤介质，这往往更加昂贵，并且可能不能为要求苛刻的应用提供所需的过滤性能。
23.本文描述的实施例总体上涉及过滤系统和方法，该过滤系统和方法包括塑料部件和包含在过滤器元件内的静电放电控制(例如，积聚保护)。一般来说，本实施例通过利用过滤器元件内的内部电路(例如，电通道)来降低源头的电压，使电荷能够回流并减少潜在的电荷积聚和放电。在一些实施例中，电极位于过滤介质的表面，由于吸附在表面上的离子种类，与流体和/或内部过滤介质相比，使得具有更大的表面导电率。在一些实施例中，另一电极位于过滤介质的表面的下游。在一些实施例中，通过在过滤介质的表面和过滤介质下游的一个或更多个位置之间设置导电材料，将带正电荷的区域(例如，极点)和负电荷的区域(例如，极点)电连接。在一些实施例中，过滤系统与底盘电隔离，使得底盘不向过滤系统提供电接地。在过滤系统与底盘处于电连通的实施例中，过滤系统除了底盘之外还提供附加的接地部件(例如，备用接地)。例如，过滤系统中的一个或更多个部件可以具有小于105ω
·
m的低电阻率(例如，高导电率)。在一些实施例中，过滤系统包括过滤器元件和/或中心管，中心管的电阻率在10-8
ω
·
m到10-5
ω
·
m之间。
24.如本文所用，术语“导电的”指导电材料。如本文所使用的，并且术语“底盘接地”指的是通过在电荷和过滤器元件外部接地之间建立电通路而使积聚的电荷放电。在当前的过滤系统中，过滤器元件和/或滤筒电连接到车辆的底盘或发动机以建立底盘接地。如本文所使用的，术语“局部接地”指的是通过在过滤器元件内的相反带电区域之间建立电通路而使积聚的电荷放电。
25.转到图1，示出了实施导电的金属部件的常规过滤系统100的示例。过滤系统100包括金属过滤器头部102、金属壳体104、金属螺母板108和设置在金属壳体104的空腔内的过滤器元件106。金属过滤器头部102螺纹地接合到金属螺母板108。过滤器元件106包括金属第一端盖110、金属第二端盖112、过滤介质114和金属中心管120。在一些实施例中，中心管120是导电支撑元件并具有各种不同的截面形状(例如，矩形、椭圆形、正方形等)。在一些实施例中，过滤系统100包括扁平矩形过滤介质，使得支撑元件不设置在中央开口内。在这些实施例中，支撑元件是导电的并且与过滤介质接触。在其他实施例中，支撑元件设置在扁平矩形过滤介质的内部开口内，该内部开口从过滤介质的一端延伸到过滤介质的相对端。金属第二端盖112设置成轴向远离金属第一端盖110。过滤介质114在金属第一端盖110和金属第二端盖112之间轴向延伸。过滤介质114包括过滤介质表面126和中央部分130，中央部分130从过滤介质表面126径向向内设置并设置在过滤介质表面126的下游。如本文所用，“过滤介质表面”是指形成过滤介质114的过滤介质的纤维表面。金属中心管120设置在过滤介质114的中央部分130内。在由外向内的过滤构型中，流体流150朝向金属中心管120流过过滤介质表面126。金属螺母板108配置成与金属第一端盖110形成密封118。
26.esd是由于过滤介质表面126和过滤介质的表面的下游之间的正负电荷的物理隔离产生的电压积聚而引起的。如应理解的，在没有流150的情况下，由于过滤介质表面126上的固有表面电荷被邻近过滤介质表面126的双电层中的反离子中和，esd不会发生。然而，在存在流150的条件下，反离子被扫掠到过滤介质表面126下游，导致局部电荷不平衡。正负电荷的物理隔离产生了静电电荷的积聚。当电压超过材料(隔离系统中某一点上电荷)的介电击穿强度时，就产生了电路，并发生esd。过滤系统100被配置为通过使用导电的(例如，金属)外部过滤器部件和内部过滤器部件来解决esd，该导电的(例如，金属)外部过滤器部件和内部过滤器部件通过金属过滤器头部102创建到接地底盘的直接路径。接地有效地防止电荷在过滤器内积聚并防止esd。
27.由于电荷隔离而产生的静电积聚是一种电动学现象，当涉及电压积聚时称为流动电位，或当涉及产生的电流时称为流动电流。导电率是相反电荷之间的有效导电率，并且包括由于电荷(例如，离子)通过液体、大块固体以及沿着表面的传输而产生的贡献。流动电位φ(v)是产生的电压的量，可以用helmholtz-smoluchowski方程计算。在方程中，流动电位等于压降(p)、液体介电常数(ε)、真空介电常数(ε0)和液体表面zeta电位(ζ)的乘积，除以动态粘度(η)和电导电率(k)的乘积。如下所示，真空的介电常数的单位为f
·
m-1
，zeta电位的单位为v，液体的动态粘度的单位为kg
·
m-1
·
s-1
，并且电导电率的单位为s
·
m-1
。helmholtz-smoluchowski方程是：
[0028][0029]
helmholtz-smoluchowski方程显示，在碳氢化合物应用中，当过滤器压降高(如高
流动速率、高粘度液体或低温)、zeta电位的量较高或导电率较低(如低温和高粘度会降低导电率)时，esd更成问题(例如可能发生)。esd更有可能发生在干燥(例如，低湿度和/或低温)的环境中，因为典型地液体含有较少的水(这增加了导电率)并且在放电前会积聚较高的电压。如前所述，在过滤系统、发动机系统和其他机械系统中，塑料部件的使用越来越多。随着对污染物的去除要求变得越来越苛刻，塑料部件的应用则要求更紧的过滤介质具有更高的压降。此外，聚合物过滤介质(例如，聚酰胺、聚酯、卤代烃等)越来越多地被用于这些应用，它们往往表现出比传统过滤介质更高的zeta电位，并且导电率更小。由于这些原因，人们越来越关注以实用的、成本有效的方式来防止esd。
[0030]
参照图2a-图2c，根据示例实施例，示出了过滤系统200，该过滤系统200包括以成本有效的方式具有独立静电积聚和esd保护的过滤器元件206。如图2a所示的过滤系统200包括过滤器头部202，非导电过滤器壳体204，非导电螺母板208，以及设置在非导电过滤器壳体204的空腔中的过滤器元件206。过滤器头部202螺纹地接合到非导电螺母板208。在一些实施例中，过滤器头部202是金属过滤器头部；在其他实施例中，过滤器头部202是非金属过滤器头部。过滤器头部202连接到底盘接地。过滤器元件206包括第一导电端盖210、第二导电端盖212、过滤介质214和导电中心管/支撑元件220。第二导电端盖212设置成轴向远离第一导电端盖210。过滤介质214在第一导电端盖210和第二导电端盖212之间轴向延伸。过滤介质214包括过滤介质表面226和中央部分230，中央部分230从过滤介质表面226径向向内设置并设置在过滤介质表面226的下游。导电中心管220设置在过滤介质214的中央部分230内。换句话说，中心管220位于中央部分230的中心(例如，中央部分230的上游)和过滤介质214(例如，过滤介质214的下游)之间。在由外向内的过滤构型中，流体流250朝向导电中心管220流过过滤介质214。流体流250流过过滤介质的中央部分230，从第一导电端盖210中的开口228朝向过滤器头部202中的出口248流出。非导电螺母板208被配置成与第一导电端盖210形成密封218。
[0031]
虽然过滤系统200中的部件类型类似于过滤系统100中的部件类型，但过滤系统200实施的是：过滤器壳体204具有非导电且是聚合物(或类似的非导电材料)；螺母板208具有非导电且是聚合物(或类似的非导电材料)；中心管220是导电的且是聚合物(或类似导电材料)；第一端盖210和第二端盖212是导电的且是聚合物(或类似导电材料)；以及过滤器元件206与过滤器头部202和发动机电隔离，使得过滤器元件不通过底盘接地，而是依赖于过滤器元件内的局部接地。在一些实施例中，过滤器壳体204是绝缘外壳或壳体。在一些实施例中，中心管220、第一端盖210和第二端盖212中的至少一个是具有碳纤维的尼龙或乙缩醛。在一些实施例中，过滤器头部202是非导电材料(例如，聚合物、陶瓷等)。
[0032]
过滤系统200被配置为通过局部接地而不是通过接地底盘来控制(例如，消除或显著减少)esd，方法是在过滤器元件206内分流相反电荷。一般来说，过滤介质表面226是第一极(例如，电荷中心)，而在过滤介质表面226的下游，下游反离子是相反的第二极。如本文所用，“极”是指一种类型的电荷(例如，正的或负的)聚集的区域。例如，极可以沿着过滤介质的纤维的表面。在一些实施例中，在由沿着过滤介质纤维的表面的导电性形成的第一极和由过滤介质纤维的表面下游的反离子形成的第二极之间形成电路。导电中心管220和可选的第一导电端盖210和可选的第二导电端盖212提供了相反极之间的电连接，以消除电压积聚。因此，避免了需要额外金属部件以产生底盘接地的情况。
[0033]
转向图2b，示出了过滤器元件206的分解图。与过滤介质214相比，中心管220、第一导电端盖210、和第二导电端盖212具有较低的表面积。因此，通过中心管220、第一导电端盖210、和第二导电端盖212的表面的电导电是低的，因此用于该结构的材料的电阻率很重要。在一些实施例中，中心管220是由电阻率小于105ω
·
m的材料构成，与过滤介质214直接电接触。例如，中心管220可以包括尼龙6,6，尼龙6,6具有的碳纤维质量比大于5％。电接触可以通过过滤介质214的褶皱尖端与中心管220的直接物理接触来建立，无论是否有导电的中间物(如金属网)。在其他实施例中，过滤器元件206包括由电阻率小于105ω
·
m的材料构成的一个或更多个端盖，其与过滤介质214的端部接触。在其他实施例中，导电中心管220和一个或两个端盖彼此电接触并与过滤介质214电接触。
[0034]
过滤介质214起到捕获和去除污染物的作用。过滤介质214可以包括多孔纤维材料制成的褶皱片材，其特性适合于过滤系统的污染物去除、压降和寿命要求。在一些实施例中，过滤介质214的单位质量具有大的表面积，以及在低导电率液体中的表面导电率足以控制esd。表面导电率可能是由表面活性剂和其他极性或可离子化的种类吸附在过滤介质纤维的表面产生的。在聚合物过滤介质的情况下，表面导电率大于基材的导电率(例如，电阻率的反比)。这一特性表明，非导电聚合物过滤介质在液体中表现出足够低的电阻率，以用于控制esd。过滤介质214的表面导电率允许过滤介质214、中心管220、第一端盖210、第二端盖212之间的电接触，并且表面导电率平衡过滤介质褶皱包内的电荷分布。在一些实施例中，过滤介质214是具有尼龙6,6和聚酯的聚合物过滤介质，其电阻率比用于中心管220的导电材料大2至6个数量级。在其他实施例中，过滤介质214是具有尼龙的聚合物过滤介质。在还有的其他实施例中，过滤介质214是具有聚酯的聚合物过滤介质。
[0035]
如前所述，过滤介质表面226具有电荷，该电荷在流动条件下导致可观察到的流动电位。因此，尽管过滤介质表面226是电荷积累的区域，但过滤介质不一定是导电的。虽然导电过滤介质已被用于抑制esd，但导电过滤介质比常规过滤介质更昂贵，可能不能为高性能柴油和液压应用提供所需的污染物去除特性，并且实施(例如与底盘连接)底盘接地以阻止esd。鉴于目前的过滤系统，不需要使用导电过滤介质是出乎意料的，因为在航空、发动机燃料和液压应用中使用聚合物过滤介质时，需要有底盘接地，以防止聚合物介质中的esd。
[0036]
导电中心管220被构造成为了在液体携带的反离子和表面电荷之间产生导电路径。过滤介质214下游的过滤液体带有引起esd的反离子。当流体通过开口228离开过滤器元件206时，流体流250流过并接触中心管220。由于中心管220与过滤介质表面226电接触(典型地在褶皱尖端处)，接触导电中心管220的过滤介质2124建立导电路径以平衡由流动电位引起的任何电荷不平衡。在一些实施例中，中心管220包括电阻率小于105ω
·
m的材料(例如尼龙6,6，碳纤维质量比大于5％)，并且与过滤介质214直接电接触。此外，在一些实施例中，中心管220在流动条件下提供过滤介质214下游的结构支撑，防止在高压操作期间褶皱塌陷。在圆柱形过滤器元件中，中心管220可以具有圆形或卵圆形截面，沿其长度具有穿孔或其他开口，以促进流体通过中心管220。在矩形过滤器元件中，中心管的功能可以是具有网格或网格状表面的框架结构，以促进流通。
[0037]
第一导电端盖210和第二导电端盖212限定过滤器元件的端部，并防止污染流体和清洁流体的旁路和混合。在一些实施例中，第一导电端盖210和第二导电端盖212是聚合物材料(例如，尼龙6,6或缩醛)，过滤介质214的端部分别热嵌入其中。在其他实施例中，第一
导电端盖210或第二导电端盖212可以是用于过滤介质214的端部的覆盖物，该覆盖物保持用于将过滤介质的端部粘合到第一导电端盖210和/或第二导电端盖212的粘接灌封材料(例如，环氧树脂或聚氨酯)。在一些实施例中，第一导电端盖210和/或第二导电端盖212是端盖和粘接材料，过滤介质214灌入其中。如图2a-图2c所示，第一导电端盖210是开放的端盖，过滤的流体流经该开放的端盖，而第二导电端盖212是封闭的端盖。在一些实施例中，两个端盖都是开放的端盖。在一些实施例中，第一导电端盖210和第二导电端盖212限定矩形过滤器元件。
[0038]
如应理解的，第一导电端盖210和第二导电端盖212中的一个或两个可选地是导电的。当第一导电端盖210或第二导电端盖212是导电的时，端盖与过滤介质214的表面接触，并且在褶皱包的截面上与过滤介质214电接触。在这些实施例中，导电端盖用于平衡径向和周向的任何电荷不平衡。此外，通过与中心管的接触，端盖在过滤介质表面226和流体携带的(例如，液体携带的)反离子之间提供了额外的导电路径。有益的是，这降低了流体携带的反离子和过滤介质表面226之间的总有效电阻，从而进一步降低了esd的电位。此外，在一些应用中，从中心管220流过的流动电流的一部分流过导电端盖以及流过过滤介质214的褶皱尖端，从而限制流过褶皱尖端的电流，该电流可能损坏褶皱尖端处的过滤介质214。
[0039]
非导电螺母板208被配置成与第一导电端盖210形成密封218。可以在过滤系统内形成一个或更多个密封，以在过滤器元件206安装到过滤器壳体204中时隔离过滤器元件206的干净侧(例如，已过滤的侧)和脏侧(例如，未过滤的侧)。密封218和附加的密封可以是轴向或径向密封，并且可以由密封构件形成。如将理解的，密封和/或密封构件对于在过滤器元件206内形成到局部接地的导电通路不是必需的，因为这些密封与过滤介质表面226和下游反离子之间的电通路相邻，但不沿着电通路定位。
[0040]
图3示出了图2a-图2c的装配过滤器元件206的截面侧视图。过滤器元件206被构造成在流体中的下游反离子和相反电荷的过滤介质表面226之间提供导电通路，而不使用导电流体、金属螺母板和/或金属壳体或接地底盘。如将理解的，创建导电通路所需的部件也可以执行过滤器的操作所必需的功能，以消除对过滤器元件206中的附加部件的需要。有益的是，过滤系统的过滤器元件206可以在不需要附加部件的情况下阻止esd(与如图1所示的常规过滤系统相比)。当过滤器元件206与拥有底盘接地的系统一起使用时，过滤器元件206的局部接地提供了“备用接地”，以防止在通往底盘接地的导电路径被破坏时发生esd。过滤器元件部件之间的空间和几何关系是这样的，如图3所示，以确保导电路径是稳固的。此外，沿着导电路径的这些部件的电阻率足以建立导电路径。
[0041]
在一些实施例中，中心管220与过滤介质214的下游侧电接触。换句话说，过滤介质214的褶皱尖端与中心管220物理接触。在其他实施例中，可以使用支撑过滤介质214下游侧的导电网或筛。在一些实施例中，中心管220和过滤介质214具有相似的长度。在其他实施例中，中心管220和过滤介质214的长度差异小于25％、10％或5％。在一些实施例中，中心管220和第一导电端盖210或第二导电端盖212彼此电接触。对于过滤器元件206，仅要求建立导电路径(下面更详细地描述)所需的过滤器部件(或子结构)是导电的。
[0042]
图4示出了图3的过滤器元件206的部分300。图4示意性地示出了各种导电路径，由此电荷在过滤器元件206内被转移回带电过滤介质表面226。如图4所示，过滤介质纤维310的过滤介质表面226的电荷为正电荷，而流体携带的反离子312为负电荷。如图所示，用于过
滤器元件206的第一导电路径302(例如，主导电路径)是从下游反离子312到导电中心管220，再到过滤介质表面226。第二导电路径304和第三导电路径306(例如，次级导电路径)，路径存在于与中心管220接触的第一导电端盖210和第二导电端盖212内。如图4所示，第二导电路径304和/或第三导电路径306的电从反离子通过端盖传导到中心管220，再到过滤介质表面226。这两个导电路径在过滤器元件206内提供直接的电力分流，并不依赖底盘接地来防止电荷积累和esd。
[0043]
图5示出了图3的过滤器元件206的部分400的放大视图。电路402是通过沿过滤介质纤维310的表面526的正电荷404和通过负电荷406反离子312的移动和定位形成的。示出了中心管220的开口408。电路402是通过正电荷404过滤介质纤维310和负电荷406反离子312的移动和定位形成的。换句话说，下游的负电荷406反离子312的流414通过朝向过滤介质纤维310的表面的正电荷404的电子转移412来中和。过滤介质纤维310的表面具有导电性，并且过滤介质纤维310的至少一部分与中心管220接触。在位置410处，过滤介质纤维310的表面上的正电荷404正在被流体(例如，液体)的双电层中的反离子312中的负电荷406所抵消，导致局部电中性。
[0044]
当流体流250穿过滤介质214时，反离子312从邻近过滤介质纤维310的表面的双电层向下游被扫掠到位置420。反离子312离开中心管220中的开口408(或通道)中的过滤介质214到位置430。在位置440，反离子312被吸引到导电中心管220，导致发生电荷转移。在一些实施例中，电荷转移是电子从反离子转移，导致离子转变为分子。如图5所示，负电荷406反离子312朝向下游的流414包括从位置410，通过位置420和430，向位置440的移动。负电荷406反离子312朝向下游的流414可以沿着许多各种不同的路径向中心管220下游行进。
[0045]
在位置450，电荷(例如，电子)在导电中心管220内被传导到导电中心管220和过滤介质214之间的界面。在位置460，当导电中心管220与过滤介质纤维310的表面接触时，电荷从导电中心管220转移到过滤介质纤维310的表面。电荷沿着位置470的过滤介质纤维310的表面传导，直到电子被转移到位置480的过滤介质214上带正电的位置，从而完成了电路402。如图5中所示，电子朝向正电荷404过滤介质纤维310的转移412可以从位置450，沿着中心管220和沿着过滤介质纤维310的表面，通过位置460和470，向位置480移动。电子朝向正电荷404过滤介质纤维310的转移412，可以沿着许多各种不同的路径向中心管220下游移动。
[0046]
转向图6，根据示例实施例，示出了受控条件下材料电阻率602(ω
·
m)和相对失效时间604之间的关系的图形视图600。图形视图600可以生成测试图2a-图5的过滤系统200的esd和其他方面。材料电阻率602是通过测量用于端盖(此处被用于指第一导电端盖210和第二导电端盖212)和中心管220的材料样品的每单位厚度的电阻，并将其乘以样品的截面积来确定。如图2a-图5所示，过滤器元件206的端盖和中心管220使用了具有不同电阻率的材料来建造。中心管220和端盖在每次测试中都由相同的材料制成。通过控制碳纤维在尼龙6,6端盖中的质量百分比来改变材料电阻率602。过滤介质214灌入环氧树脂以将其粘合到端盖上。在所有测试中，过滤器壳体204、螺母板208和密封218都使用了相同的高电阻率(》10
10
ω
·
m)材料。这确保过滤器元件206在测试期间与系统中的其他部件(例如，底盘、外部接地等)电隔离。为了进行测试，在干燥的空气环境中，以25℃的温度，变压器油流250开始流动，并持续到过滤器失效。过滤器元件206与所有外部接地装置电隔离。通过目视观察到油从过
滤器元件206渗出来指示失效。测量失效时间，并除以针对同一参考过滤器元件(其由具有10
11
ω
·
m材料电阻率的端盖和中心管220制成)获得的相应时间，以获得相对失效时间604。相对失效时间604为10或更大被认为是令人满意的。选择10以对应于过滤器元件206的过滤寿命大约增加10倍。
[0047]
如图6所示，要求一个端盖/多个端盖和中心管220的材料电阻率602小于105ω
·
m，以将esd控制在可接受的水平。作为参考，金属(例如在现有技术过滤器中被用于建立底盘接地)具有10-8
ω
·
m量级的电阻率。当电阻率大于105ω
·
m时，静电积聚和过滤器失效会在不可接受的短时间内发生。这表明可以使用通常不被认为是良好电导体的中心管220和(可选地)端盖来控制esd，即使当作为电绝缘体的过滤器外壳和螺母板将过滤器元件206与底盘接地隔离时也是如此。有益的是，过滤系统200的过滤器元件206减少了由于esd引起的过滤器失效，通过使用成本较低的导电聚合物部件来建立局部接地简化了esd控制，并保留了使用塑料过滤器部件伴随而来其他优点。在某些应用中，希望避免金属部件以降低成本或重量并便于制造和生产。
[0048]
虽然图2a-图5显示的是旋装式滤筒240，但以经济有效的方式具有独立静电积聚和esd保护的过滤器元件206的系统和方法，可以用安装在各种过滤系统中的过滤器元件和滤筒来实现，而不管过滤器壳体、过滤器头部、过滤模块、覆盖物和其他部件的设计和材料如何。另外，虽然滤筒240在形状上示出为圆柱形，但是可以使用各种各样的滤筒形状，例如，矩形、椭圆形、跑道状过滤器元件等。其他部件也可以是过滤器的一部分，提供附加功能，例如，用于引导安装、确保使用适当的过滤器、检测过滤条件、使得流体在极压条件下绕过过滤器，可以用过滤系统200实现的。最后，尽管上面关于过滤器元件描述了独立静电积聚和esd保护，但过滤系统的其他部件也可以用于实现过滤系统的独立的静电积聚和esd保护。
[0049]
过滤介质214可以包括褶皱介质、波纹介质、四面体介质或其变型中的任何一种。美国专利第8,397,920号，由moy等人于2011年10月14日提交，并于2013年3月19日颁布的标题为“pleated filter element with tapering bend lines(带锥形弯曲线的褶皱过滤器元件)”，转让给cummins filtration ip inc.(康明斯滤清系统知识产权公司)，描述了四面体过滤介质的示例，该美国专利通过引用以其整体并入并用于所有目的。四面体过滤介质的一些构型包括多个入口四面体流动通道和多个出口四面体流动通道。入口四面体融合入过滤材料的中央部分，从而允许在空气穿过过滤介质之前，空气在入口四面体通道之间轴向交叉流动(axial cross-flow)。这种布置在介质的上游侧提供了额外的灰尘装载，这增加了过滤能力。四面体流动通道可以堆叠、分层或盘绕成各种形状和构型。例如，过滤介质214可以具有例如30至80个四面体流动通道的堆叠层。这些四面体流动通道的堆叠层可以布置成各种形状。在美国专利第8,397,920号中进一步描述了这种四面体过滤介质的具体布置。
[0050]
应注意，如本文用于描述各实施例的术语“示例”意图指示，这类实施例是可能的实施例的可能的示例、代表和/或例证(并且这类术语不意图意味着这类实施例必须是特别的或极好的示例)。
[0051]
本文使用的术语“联接”或类似术语是指两个构件直接或间接地彼此接合。这种接合可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种接合可以通
过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体形成为单个整体来实现，或者通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此附接来实现。
[0052]
重要的是注意到，各种示例性实施例的结构和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开内容中只详细描述了几个实施例，但审阅本公开内容的本领域技术人员将容易认识到，很多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数的值，安装布置，材料的使用，颜色，定向等上的变化)是可能的，而实质上不偏离本文所描述的主题的新颖性教导和优点。例如，除非另有说明，示出为一体形成的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式改变，并且离散元件或位置的性质或数量可以变化或改变。根据可选实施例，任何过程或方法步骤的顺序或序列可以改变或重新排序。也可在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置上做出其他替代、修改、变化和省略，而不偏离本发明的范围。