專利名稱：過濾器元件，空氣過濾器組件及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及用于過濾流體，諸如液體或氣體的過濾器結(jié)構(gòu)。本申請涉及直通流動過濾器濾芯；安全過濾器；使用這種過濾器的組件；預(yù)濾器；以及使用和組裝過濾器濾芯的方法。
背景技術(shù)：
直通流動過濾器(過濾器元件或過濾器濾芯)業(yè)已用在各種系統(tǒng)上，用于過濾諸如氣體或液體的流體。直通流動過濾器通常具有入口面(或端)和相對設(shè)置的出口面(或端)。在過濾期間，要過濾的流體沿一個方向流動在入口面進(jìn)入過濾器，并且在離開出口面時具有大體上相同的流動方向。通常，將直通流動過濾器安裝在外殼內(nèi)使用。在使用一段時間之后，過濾器需要維修，或者通過清潔處理或者完全更換過濾器。過濾器就位使用時，在過濾器和部分外殼之間必須有密封件，以確保流體適當(dāng)過濾流過該結(jié)構(gòu)。
需要對直通流動過濾器，其組裝和使用進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本申請，提供了過濾器元件或濾芯。所述過濾器元件或濾芯通常具有直通流動結(jié)構(gòu)，并且包括z-過濾介質(zhì)。所述過濾器元件或濾芯包括密封墊。
本申請涉及一種特定類型的空氣過濾器濾芯。一般，所述空氣過濾器濾芯包括z-過濾介質(zhì)包；預(yù)型件，具有環(huán)繞所述介質(zhì)包的部分，所述預(yù)型件包括外殼密封支撐部分；和外殼密封結(jié)構(gòu)。所述外殼密封結(jié)構(gòu)一般包括；固定在所述外殼密封支撐上的外殼密封部分；和環(huán)繞所述介質(zhì)包并且將所述預(yù)型件密封至所述介質(zhì)包上的介質(zhì)包密封部分。所述介質(zhì)包密封部分優(yōu)選是與所述外殼密封部分(模制)成一體。另外，優(yōu)選的是，所述外殼密封支撐部分包括多個通過其間的孔；和所述外殼密封結(jié)構(gòu)包括密封材料延伸通過所述密封件孔，以將所述密封材料機(jī)械固定在所述預(yù)型件上。
在本文所披露技術(shù)的一種特定形式下，將卷繞的z-過濾介質(zhì)包放置在預(yù)型件內(nèi)。所述預(yù)型件包括外側(cè)壁殼，末端格柵在中心上，中心固定在末端格柵上，并向內(nèi)部分伸入所述z-過濾介質(zhì)包。該結(jié)構(gòu)的構(gòu)造涉及將所述卷繞的介質(zhì)包插入所述預(yù)型件，導(dǎo)致所述中心被推入所述介質(zhì)包。正如所指出的，所述中心沒有凸出完全穿過所述介質(zhì)包，而是一般優(yōu)選地通過所述介質(zhì)包的軸向長度不超過75％，通常不超過60％。所述介質(zhì)包的一端與中心伸入端相對，優(yōu)選所述介質(zhì)包沒有中心內(nèi)芯。優(yōu)選按上文所述將介質(zhì)包固定至所述預(yù)型件上。
提供了制備所述過濾器濾芯的方法。
所披露的特征、技術(shù)和原理可應(yīng)用在多種過濾器濾芯上，用于多種用途。在附圖中，披露了根據(jù)上述原理使用優(yōu)選過濾器濾芯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的其余部分一般根據(jù)申請日為2003年4月3日的PCT申請的很多原理(PCT/US03/10258，要求申請日為2002年4月4日的U.S.60/370,438；申請日為2003年11月12日的60/426,071；和申請日為2003年4月2日的10/405,432的優(yōu)先權(quán))，所有四份文件的完整內(nèi)容在此被結(jié)合入本文。
在這里，提供了可以結(jié)合入空氣過濾器結(jié)構(gòu)的多種特征、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，使優(yōu)點突出?？梢允褂眠x定的技術(shù)、特征和結(jié)構(gòu)，使優(yōu)點突出。總之，提供了特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。不過，不需要使所有的過濾器元件或組件都具備本發(fā)明的所有有利特征，以獲得本發(fā)明的效果和優(yōu)點。可以選擇單獨的特征、技術(shù)和優(yōu)點，并有選擇的組合，用于各種其他結(jié)構(gòu)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的空氣過濾器結(jié)構(gòu)的側(cè)面透視圖；圖2是圖1所示空氣過濾器結(jié)構(gòu)的分解透視圖，可以看見所述預(yù)濾器，主過濾器，和安全過濾器；圖2a是圖1所示空氣過濾器結(jié)構(gòu)的預(yù)濾器組件部分的分解透視圖；圖3是圖1所示空氣過濾器結(jié)構(gòu)的入口端視圖；圖4是圖1所示空氣過濾器結(jié)構(gòu)的剖視圖，所述剖面大體上沿圖3中的線4-4；圖5是z-過濾介質(zhì)的示意性透視圖；優(yōu)選用在圖2的主過濾器濾芯上的介質(zhì)類型；圖6是圖2中可見的主過濾器濾芯的俯視圖；圖6是朝向入口面。
圖7是圖6所示主過濾器濾芯的剖視圖，所述剖面沿圖6的線7-7；圖7A是圖6和7所示過濾器濾芯的側(cè)面視圖；圖8是放大的局部圖，示出安裝在主過濾器濾芯上的密封墊圈件和某些外殼部件上的結(jié)構(gòu)件之間的相互作用；圖9是可用于形成圖6-7A所示過濾器濾芯的預(yù)型件的透視圖；
圖9A是圖9所示預(yù)型件的端視圖；圖9A朝向圖9中附圖標(biāo)記61所示預(yù)型件端；圖9B是大體上沿圖9A中線9B-9B的剖視圖；圖9C是沿圖9B中線9C-9C的剖視圖。
圖10是模具結(jié)構(gòu)的剖視圖，包括圖9所示的預(yù)型件，其內(nèi)有介質(zhì)包，放置在模具中，用于形成圖6-7A所示過濾器濾芯的外殼密封結(jié)構(gòu)。
圖10A是圖10所示結(jié)構(gòu)的局部剖視圖，大體上沿圖中的線10A-10A。
圖11是可用于圖2所示空氣過濾器結(jié)構(gòu)的安全過濾器的透視圖；圖12是圖11所示安全過濾器的縱向剖視圖；圖13是圖11所示安全過濾器的端視圖；圖14是圖11所示安全過濾器的側(cè)面視圖；圖15是各種槽紋定義的示意性描述；圖16是第二種實施方案的分解視圖；和圖17是與圖10所示模具結(jié)構(gòu)類似的模具結(jié)構(gòu)的剖視圖，并示出預(yù)型件的另一實施方案。
具體實施例方式
A.概述本發(fā)明的原理通常是可維修的過濾器濾芯的優(yōu)選特征。所述可維修的過濾器濾芯可用于多種結(jié)構(gòu)，通常作為空氣過濾器的主空氣過濾器濾芯。在本文中，術(shù)語″可維修的″，表示過濾器濾芯在使用一段時間之后從所述空氣過濾器中取出并更換。在本文中，術(shù)語″主要的″是指裝載有通過所述空氣過濾器中過濾介質(zhì)的大部分灰塵或其他雜質(zhì)的過濾器濾芯。
一般，在本文中所披露的有關(guān)過濾器濾芯的特征、技術(shù)和原理可應(yīng)用在多種組件和結(jié)構(gòu)上。所示出的具體結(jié)構(gòu)是過濾器濾芯，例如，可用于二級空氣過濾器，所述空氣過濾器一般是上述PCT公開號WO03/08464所披露的類型。為此，詳細(xì)說明了所述空氣過濾器的其他一般特征。另外，通過使用本發(fā)明優(yōu)選結(jié)構(gòu)的過濾器濾芯，增強(qiáng)了整個空氣過濾器。
B.圖1-4所示組件的評述一般，本文所披露的技術(shù)可應(yīng)用于流體過濾器。一般有兩種類型的流體過濾器可以采用上述技術(shù)，即液體過濾器和氣體過濾器。所示出的實施方案具體為空氣過濾器(即，氣體過濾器類型)，因此，在本文中會披露它的特征。從一般性說明，可以看出所述原理和技術(shù)對于液體過濾器或其他氣體過濾器的適用性。
圖1中的附圖標(biāo)記1，表示空氣過濾器結(jié)構(gòu)。所示出的具體的空氣過濾器1是二級空氣過濾器，包括外殼2，出口流管3，和灰塵排出器4。一般，如下文所述，空氣過濾器結(jié)構(gòu)1還包括，在外殼2內(nèi)，可維修的(主要的)過濾器濾芯(元件)和可選的、可維修的安全(或次)過濾器濾芯(元件)。在本文中，術(shù)語″主要的″當(dāng)用于表示過濾器濾芯或元件時，是指完成大部分過濾的過濾器濾芯，所述過濾由空氣通過組件里面的介質(zhì)進(jìn)行。在這里，″過濾″表示通過讓流體流過介質(zhì)去除掉顆粒材料。在本文中，術(shù)語″可維修的″是指被設(shè)計成要定期取出和更換的過濾器濾芯(就是說，所述空氣過濾器可以通過取出一個過濾器濾芯并安裝另一個進(jìn)行維修)。安全濾芯或次濾芯(或元件)有助于保護(hù)其上安裝有所述空氣過濾器組件1的設(shè)備的下游部件，例如，萬一主過濾器濾芯發(fā)生故障或在維修主過濾器濾芯期間。
在上文，指出了所示出的具體的空氣過濾器1是二級空氣過濾器。這意味著在可維修的主過濾器濾芯的上游存在有預(yù)濾階段。提供有這樣的設(shè)備，它能在空氣到達(dá)主過濾器濾芯之前，促成第一階段除塵或去除其他成分。所述上游部件通常是預(yù)濾器，不需使空氣通過介質(zhì)來工作，而是使用氣旋或離心方法進(jìn)行灰塵分離。
仍然參見圖1，一般所示出的空氣過濾器1優(yōu)選是二級空氣過濾器，具有蓋子7，在這里預(yù)濾器部分8，和主空氣過濾器部分9。所示出的外殼2在蓋子7和主空氣過濾器部分9之間的接合處或區(qū)域11接合。在外殼接合處11，蓋子7和主空氣過濾器部分9可以被打開或分離，用于進(jìn)入內(nèi)部接納的過濾器濾芯，進(jìn)行維修。在這里繞軸旋轉(zhuǎn)，或者在某些場合下甚至是相對主過濾器濾芯容納部分9移去外殼蓋子7的步驟，會被稱為進(jìn)入內(nèi)部接納的過濾器元件部件進(jìn)行維修的步驟，或者稱作″打開″空氣過濾器1，例如用于維修。
一般，要過濾的空氣通過預(yù)濾器8上的單獨氣旋或離心式分離器13，在入口端12進(jìn)入空氣過濾器組件1。標(biāo)記13所使用的分離器類型可以是常用的，并且可以使用多種類型，例如，在美國專利4,242,115和4,746,340中所披露的類型，兩份專利在此都被結(jié)合入本文。
所示出的具體的預(yù)濾器8具有優(yōu)點。在分離器13內(nèi)，進(jìn)行第一級灰塵分離或預(yù)凈化，并且在這里分離的灰塵通過灰塵排出器4，特別是通過排出器管14和排出器閥15，從預(yù)濾器8排出。當(dāng)然，在預(yù)濾器8中進(jìn)行的過程不是上面的術(shù)語所定義的″過濾″，因為在預(yù)濾器中的灰塵分離是由離心或氣旋過程導(dǎo)致的，而不是流體通過介質(zhì)的過程。下面對所示出的具體的預(yù)濾器8進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
作為替換，取代使用多個單獨氣旋或離心式分離器13的預(yù)濾器，可以使用大體上如申請日為2003年10月17日的美國臨時申請60/512,109所披露的預(yù)濾器結(jié)構(gòu)。60/512,109號申請的完整內(nèi)容在此被結(jié)合入本文。
通過預(yù)濾器8之后的空氣，進(jìn)入主空氣過濾器部分9，然后再通過(a)首先通過內(nèi)部接納的主過濾器濾芯，參見下面的部分C；和(b)然后通過(可選的)安全元件(參見下面的部分D)，最終進(jìn)入清潔空氣區(qū)以便通過清潔空氣出口管3排出空氣過濾器1。從管3，清潔空氣可以被導(dǎo)向下游的任何設(shè)備，例如內(nèi)燃機(jī)或渦輪增壓器的發(fā)動機(jī)空氣入口。
參見圖1和2，一般蓋子7通過支撐16和過中心夾具17可旋轉(zhuǎn)地固定在主空氣過濾器部分9上。一旦釋放了過中心夾具17，通過相對支撐16轉(zhuǎn)動蓋子7(或預(yù)濾器8)，蓋子7就可以相對外殼2的主空氣過濾器部分9打開。另外，該系統(tǒng)可以設(shè)計成在打開時完全分離蓋子7(注意，在圖2A中，沒有示出過中心夾具，但示出了它們的固定件17a)。
參見圖1，組件1可以通過安裝墊片19，例如使用螺栓，安裝在各種機(jī)械部件上。一般，空氣過濾器1是這樣安裝的，使排出器管14和灰塵排出器15通常朝下，以利于灰塵排放。所示出的安裝墊片19是在示例位置。安裝墊片的具體類型和位置取決于要安裝空氣過濾器1的設(shè)備，以及實現(xiàn)排出器管14和灰塵排出器15方向向下的優(yōu)選。排出器管14環(huán)繞預(yù)濾器8周邊的相對位置，也關(guān)系使用時空氣過濾器1如何安裝。所示出的具體位置，位于預(yù)濾器8的(相對的)較窄彎曲末端8a的一端，而不是位于(相對的)側(cè)邊8b的一側(cè)，是為了便于使用本發(fā)明原理的許多組件。
仍然參見圖1，空氣過濾器1可以包括壓力指示器3a，和靠近出口3的連接器3b，以便于使用。連接器3b可以提供，例如，將已過濾的空氣流送至曲柄箱通風(fēng)系統(tǒng)。
仍然參見圖1，出口3是固定的定出口。其他方案也是可行的。就此而言，參見圖16，其中，示出了另一種實施方案400的分解圖。空氣過濾器400包括預(yù)濾器401，主過濾元件402，可選的安全元件403，外殼部分404和出口405。出口405是旋轉(zhuǎn)或樞軸件，通過在406搭扣配合和旋轉(zhuǎn)環(huán)407安裝。因此，它可以在外殼405上旋轉(zhuǎn)，使出口端408朝向多個方向。
其他部件401，402，403和404，可以與結(jié)合其他附圖披露的相同部件類似。
現(xiàn)參見圖4，它是組件1沿圖3中的線4-4的局部剖視圖。參見圖4，所示出的預(yù)濾器8安裝在主空氣過濾器部分9上，具有所示出的內(nèi)部接納的主過濾器濾芯22，和所示出的可選的內(nèi)部接納的安全過濾器20。
C.優(yōu)選的主過濾器濾芯參見圖2，過濾器濾芯22被設(shè)計成允許直通流動；就是說，它具有直通流動結(jié)構(gòu)。在本文中，術(shù)語″直通流動″，表示流向過濾器濾芯22進(jìn)行過濾的流體，沿第一方向在入口端或面23進(jìn)入過濾器濾芯22的過濾介質(zhì)26，并且沿基本相同的方向從相對的出口端或面24離開。上文所述的術(shù)語″直通流動″，表示專門區(qū)別于像這種系統(tǒng)中的流動，如
公開日為1989年3月9日的WO89/01818所披露的，其中，空氣朝對著圓柱表面的方向進(jìn)入圓柱狀折疊過濾件，然后在轉(zhuǎn)過大約90°之后離開該元件(例如通過孔)。
過濾器濾芯22具有外側(cè)壁或表面25，帶有過濾介質(zhì)包26被設(shè)計成從進(jìn)入入口端或面23的氣流中過濾顆粒物，以使離開出口端或面24的氣流至少部分凈化(即，不含顆粒物)。可以從圖2看出，過濾器濾芯22包括外殼密封墊圈或外殼密封件28，它有助于阻止過濾器濾芯22和內(nèi)裝有過濾器濾芯22的外殼2的部分之間有泄漏。優(yōu)選的密封墊圈28完整、周向地環(huán)繞直通流動結(jié)構(gòu)或濾芯22的外側(cè)壁25延伸。
正如下面將要進(jìn)一步討論的，對于優(yōu)選的結(jié)構(gòu)來說，外側(cè)壁或表面25由預(yù)成型件(優(yōu)選預(yù)成型模制的塑料件)或預(yù)型件25a構(gòu)成(a)其內(nèi)放置有過濾介質(zhì)包26，(b)過濾介質(zhì)包26與其密封；和，(c)外殼密封件28固定在其上。下面將結(jié)合圖6-7A和9-9C中標(biāo)記60的說明，對預(yù)型件25a作更詳細(xì)的說明。預(yù)型件或預(yù)成型部件25a，在本文中有時候被稱為″殼″，或″元件外殼″。不應(yīng)與空氣過濾器外殼2混淆。實際上，在使用時，所示出的具體預(yù)型件25a安置以將介質(zhì)包25固定在空氣過濾器外殼2內(nèi)，外殼密封件28固定在外殼部分之間，正如下面結(jié)合圖8所討論的。
用在空氣過濾器結(jié)構(gòu)1的主要元件22中的優(yōu)選的過濾介質(zhì)包26使用下面所披露的介質(zhì)類型，一般被稱作″z-介質(zhì)″或″z-過濾介質(zhì)″。Z-過濾介質(zhì)通常包括固定在表面片材上的槽紋(通常是波紋或折疊的)介質(zhì)片材。通常，z-過濾介質(zhì)的表面片材是非槽紋，非波紋的片材。在某些場合下，可以使用具有波紋的片材沿垂直于槽紋片材的槽紋延伸，例如，參見申請日為2004年2月10日的美國臨時申請?zhí)?0/543,702，和申請日為2004年2月11日的美國臨時申請?zhí)?0/543,804的說明，兩份申請在此被結(jié)合入本文。
一般，z-過濾介質(zhì)被設(shè)置成在波紋或槽紋介質(zhì)的一側(cè)形成一組縱向(軸向)槽紋或氣流道，并且在槽紋介質(zhì)的相對側(cè)形成另一組縱向(軸向)氣流道。術(shù)語″軸向″在限定縱向槽紋時，表示槽紋的延伸方向大體上位于介質(zhì)包26的相對表面23，24之間，通常被稱為軸向方向。
在工作時，一組槽紋中的槽紋被指定為入口槽紋；在介質(zhì)的入口端側(cè)，邊或面留有開口；并在介質(zhì)的出口端側(cè)，邊或面密封或以其他方式折疊封閉。類似地，第二組槽紋的槽紋通常被指定為出口槽紋；在過濾器的入口端側(cè)，邊或面密封或以其他方式封閉；并在介質(zhì)的出口端側(cè)，邊或面留有開口。在工作時，空氣通過進(jìn)入位于過濾器濾芯22的上游端或面的開口的入口槽紋，進(jìn)入所述介質(zhì)包26的入口流動面23。空氣不能從這些入口槽紋的閉合末端流出，所以必須通過過濾介質(zhì)進(jìn)入出口槽紋。已過濾的空氣隨后通過出口槽紋的開口端從過濾介質(zhì)包26的出口端24向外排出。
主過濾器濾芯22可以使用多種形狀，即，外周形狀。附圖中結(jié)構(gòu)使用的具體形狀是″長圓形″形狀。在本文中，術(shù)語″長圓形″一般是指截面的外周形狀不是圓形的結(jié)構(gòu)；所述截面垂直于槽紋延伸方向剖開，有時還被稱為軸向方向(當(dāng)然，本文所披露的多種技術(shù)可應(yīng)用于具有圓形外周形狀或截面的元件)。多種長圓形形狀可能包括，例如，橢圓形和跑道形。一般，這兩種示例的長圓形形狀可以被表征為具有兩個相對彎曲的末端，側(cè)邊延伸其間?！迮艿佬巍逋ǔ＞哂邢鄬ζ叫械膫?cè)邊，在兩個相對彎曲的末端之間延伸。橢圓形形狀一般具有略微彎曲的相對側(cè)，通常相對側(cè)彼此鏡像放置。
所示出的具體的過濾器濾芯22，其外預(yù)型件或殼25a的截面和介質(zhì)包26的截面通常都具有大體長圓形形狀，正如通過以下說明可以了解的。通常，長圓形結(jié)構(gòu)(的截面形狀)的末端各自是半圓形。
參見圖5，過濾介質(zhì)包26一般由雙層結(jié)構(gòu)45構(gòu)成，由表面片材46固定在帶槽紋的，在這里波紋片材47構(gòu)成。通常，所述介質(zhì)包是卷繞結(jié)構(gòu)，并且是通過表面片材46向外，波紋片材47向內(nèi)完成卷繞。對于圖5所示出的具體的過濾介質(zhì)包26來說，表面片材46是非波紋，非槽紋形狀。在其他方案中，在某些場合下可以使用垂直于槽紋片材47的槽紋方向的波紋片材。
包括由表面片材46固定在帶槽紋的波紋片材47上形成的條狀雙層結(jié)構(gòu)45的介質(zhì)，也可以通過使所述條彼此層疊而形成介質(zhì)包，在其間有合適的密封邊。這種結(jié)構(gòu)通常被稱為″層疊的z-過濾介質(zhì)″。本文所披露的原理可應(yīng)用于層疊結(jié)構(gòu)，不過所示出的實施方案特別適用于卷繞結(jié)構(gòu)。
一般，在槽紋片材47的一面48上形成第一組槽紋49；而在相對的第二面50，形成了第二組槽紋51。在圖5中，邊緣53對應(yīng)于圖2的入口面23；并且，邊緣54對應(yīng)于圖2的出口面24。圖5中的虛線表示雙層結(jié)構(gòu)45自我卷繞。實線表示通過卷繞形成的所示出的雙層外層。
在使用時，第一組槽紋49靠近邊緣54閉合；并且，第二組槽紋51靠近相對的邊緣53閉合。一般提到槽紋″靠近″邊緣閉合時，表示它們是沿邊緣或在離邊緣有一定距離，但一般靠近邊緣的位置密封。當(dāng)提到槽紋在″閉合″時是″密封的″，表示它們或者通過使用密封劑密封，或以其他方式變形封閉，以阻止未經(jīng)過濾的流體通過所述末端。可以使用多種技術(shù)進(jìn)行密封。通常使用密封劑。密封劑可以作為連續(xù)條涂抹在槽紋片材47和表面片材46之間。所述槽紋可以在一個或兩個末端附近變形(例如，針刺(darted))，以使優(yōu)點突出?？梢允褂貌簧婕懊芊鈩┑钠渌夹g(shù)?？捎玫牟奂y末端密封技術(shù)包括在以下文獻(xiàn)中披露的技術(shù)申請日為2003年1月31日的PCT/US03/02799，申請日為2003年3月18日的美國臨時申請60/455,643；申請日為2003年4月25日的60/466,026；和申請日為2003年5月2日的60/467,521；和申請日為2004年3月17日的PCT申請，快件編號為#EV408495263 US，標(biāo)題為″Improved Process and Materials for Coiling Z-filter media，and/or Closing Flutes ofFilter Media；and，Products″，以上所有文獻(xiàn)在此被結(jié)合入本文。
參見圖2和5，可以看出介質(zhì)26如何起作用。一般，第一組槽紋49的槽紋在入口面23處開口，并因此包括入口槽紋。由于在此的密封邊或類似封閉物，它們的出口端54是封閉的。因此，在入口邊緣53處進(jìn)入槽紋組49的槽紋的空氣必須通過介質(zhì)26以從入口槽紋流出。在通過所述介質(zhì)時進(jìn)行過濾；和，氣流在位于密封劑53的下游位置進(jìn)入第二組(出口)槽紋51。出口槽紋組51的槽紋沿邊緣54開口，因此已過濾的流體流可以從介質(zhì)26中流出。這種類型的結(jié)構(gòu)在本文中通常被稱作z-過濾介質(zhì)。所述z-過濾介質(zhì)一般包括多個槽紋；每個具有靠近入口流動面的上游部分和靠近出口流動面的下游部分；選定的槽紋在上游部分開口，并且在下游部分閉合；和，選定的槽紋在上游部分閉合，并且在下游部分開口。入口和出口流動面不必是平面，不過這是通常形狀，如圖4和7所示。
多種波紋形狀和大小可用在過濾介質(zhì)26上。例子包括形成直槽紋的波紋，其中，所述槽紋彼此平行，并且從一端到另一端不改變形狀；具有變形或夾扁末端的直槽紋；以及錐形槽紋，其中，入口槽紋從粗端沿朝向細(xì)端方向逐漸聚合，相鄰的出口槽紋在相同的方向從細(xì)端向粗端擴(kuò)張。在以下參考文獻(xiàn)中披露了可用的z-過濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)的某些例子1.在U.S.5,820,646；和U.S.5,895,574中披露了標(biāo)準(zhǔn)槽紋。
2.在
公開日為1997年11月6日的WO97/40918中披露了錐形槽紋，具有變形末端和其他變化的槽紋形狀的槽紋。
以上參考文獻(xiàn)(即，U.S.5,820,646；5,895,524和WO97/40918)的完整內(nèi)容在此被結(jié)合入本文。
一般，當(dāng)介質(zhì)包26包括卷繞的介質(zhì)時，卷繞的介質(zhì)條有時被稱為″單面″，包括通過置于二者之間的密封邊將槽紋介質(zhì)片材47固定在表面片材46上。置于單面或介質(zhì)組合45的槽紋片材47和表面片材46之間的密封邊通常被稱作單面邊或密封劑。通常，當(dāng)所得到的介質(zhì)組合45被卷繞，以形成卷繞的介質(zhì)包26時，它是這樣卷繞的使表面片材46向外；和，使第二密封邊置于靠近相對單面邊的槽紋的相對端，沿相對單面邊的表面片材的相對側(cè)。第二密封邊通常被稱作″卷繞邊″，因為(a)它一般在即將卷繞或繞介質(zhì)組合45之前形成，和(b)它的密封功能是由于卷繞產(chǎn)生。
當(dāng)介質(zhì)包26是通過卷繞介質(zhì)結(jié)構(gòu)45，其上帶有卷繞邊而形成時，來自卷繞邊的密封劑部位一般朝向卷繞內(nèi)部。在該部位壓縮介質(zhì)，將卷繞邊材料的相對側(cè)在此位置密封在一起，使優(yōu)點突出。這披露于，例如，申請日為2003年5月2日的美國臨時申請60/467,521，在此被結(jié)合入本文。在60/467,521號申請中還披露了，在該部位使用氨基甲酸乙酯材料是有利的。60/467,521申請作為PCT申請的一部分，在2004年3月17日申請，快件編號為#EV408495263US，標(biāo)題為″Improved Process and Materials for Coiling Z-Filter Media，and/orClosing Flutes of Filter Media；and，Products″。該PCT申請的完整內(nèi)容同樣在此被結(jié)合入本文。
對于圖7中濾芯22的優(yōu)選介質(zhì)包26來說，卷繞邊通?？拷肟诿?3，單面邊靠近出口面24。中心57靠近出口端24伸入介質(zhì)包26。靠近面23，卷繞邊的位置，不是能方便插入中心57的位置。這種類型的結(jié)構(gòu)還避免了在靠近出口面24介質(zhì)包26和中心57之間需要密封件。
一般，當(dāng)介質(zhì)包26卷繞時，在該卷繞的內(nèi)部有介質(zhì)組合45的前端。理想的是，在卷繞之前，用密封劑密封所述前端沿介質(zhì)組合完全閉合。在某些結(jié)構(gòu)中，由于存在靠近末端23的卷繞邊封閉靠近入口端23的介質(zhì)包26的中央部分，可以省去這里的密封。
類似地，在介質(zhì)包26的外面，存在卷繞的介質(zhì)組合45的尾端。根據(jù)需要，它可以通過各種密封劑密封，如聚亞氨酯或熱熔密封劑。在某些場合下，下面所披露的密封件28的存在，在靠近卷繞邊接近面23的部位與所述尾端的一部分的重疊，可以消除密封件在該部位的必要性。
用在單面邊和卷繞邊的密封劑可以相同或不同，并且可以使用多種密封劑材料。通常，可以使用熱熔密封劑或泡沫密封劑，如泡沫聚亞氨酯。在上述結(jié)合入本文的美國臨時申請60/467,521中提供了密封以形成相關(guān)介質(zhì)包的描述。
如果卷繞邊不能提供靠近入口端23的足夠的封閉，可在介質(zhì)包26的中央部位添加額外的密封劑。這也披露于美國臨時申請?zhí)?0/467,521中。
術(shù)語″波紋狀″在本文中用于表示介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，是指將介質(zhì)從兩個波紋輥之間通過，即，進(jìn)入兩個輥之間的輥隙或咬合部位，從而形成槽紋結(jié)構(gòu)，所述輥各自具有適于形成最終介質(zhì)波紋效果的表面特征。術(shù)語″波紋″不是指折疊的及有折紋的槽紋，或者由不涉及讓介質(zhì)通過波紋輥之間的咬合部位的技術(shù)形成的槽紋。不過，術(shù)語″波紋狀″適用即使在波紋形成之后介質(zhì)進(jìn)一步改形或變形的情況，例如，通過在PCT/US03/02799中披露的折疊技術(shù)，在此被結(jié)合入本文。
波紋狀介質(zhì)是槽紋介質(zhì)的具體形式。槽紋介質(zhì)是這樣的介質(zhì)，它具有延伸其間的單獨槽紋(例如，通過壓制波紋或折疊形成)。
一般，圖5中的波紋片材47，在本文中通常是具有規(guī)則的、彎曲的波型的槽紋或波紋。在本文中，術(shù)語″波型″是指具有交替的波谷和波峰的槽紋或波紋型。在本文中，術(shù)語″規(guī)則的″是指以下事實成對的波谷和波峰以大體相同的重復(fù)波紋(或槽紋)形狀和大小交替(另外，通常每個波谷大致是每個波峰的倒轉(zhuǎn))。因此，術(shù)語″規(guī)則的″表示波紋(或槽紋)圖案包括波谷和波峰，每對(包括相鄰的波谷和波峰)重復(fù)，沿槽紋長度至少70％波紋的大小和形狀沒有實質(zhì)變化。在本文中，術(shù)語″實質(zhì)的″表示由于用于產(chǎn)生波紋或槽紋片材的工藝或模式的改變而導(dǎo)致的變化，不同于因為介質(zhì)片材的柔性導(dǎo)致的微小變化。至于重復(fù)型式的表征，并不意味著對于任何給定的過濾器結(jié)構(gòu)，必須存在相同數(shù)量的波峰和波谷。所述介質(zhì)可以終止在，例如，一對波峰和波谷之間，或部分沿一對波峰和波谷。另外，波谷和波峰的末端可彼此不同。末端的這種變化在定義中被忽視。
在表征″彎曲的″波紋波型時，術(shù)語″彎曲的″表示不是由于對介質(zhì)提供折疊或折縫形狀而形成的波紋型式，而是每個波峰的頂點和每個波谷的底部是沿圓弧彎曲形成。這種z-過濾介質(zhì)的通常半徑至少為0.25mm，并且通常不超過3mm。
圖5中所示波紋片材47的具體規(guī)則的、彎曲的波型的另一特征是，在大約每個波谷和每個相鄰波峰之間的中點，沿大部分槽紋長度，具有過渡區(qū)，在這里彎曲反相。
在圖5中示出的具體規(guī)則的、彎曲的波型波紋片材的特征是，單獨波紋大體上是直的。在本文中，″直的″表示在相對邊緣53，54之間至少70％的長度，通常至少80％的長度上，所述波谷的截面大致不變。術(shù)語″直的″對應(yīng)圖5所示的波紋圖案，部分有別于在WO97/40918的圖1中所示出的波紋介質(zhì)的錐形槽紋圖案，該文獻(xiàn)的完整內(nèi)容在此被結(jié)合入本文。WO97/40918的圖1中所示出的錐形槽紋是彎曲的波型，而不是″規(guī)則的″圖案，或直槽紋圖案，如本文所使用的術(shù)語。
對于在圖5中所示出的具體結(jié)構(gòu)來說，平行的波紋從邊緣53到邊緣54大體上是直的完全通過所述介質(zhì)。直槽紋或波紋可以在選定部位，特別是在末端，被變形或折疊。槽紋末端的變化在上述″規(guī)則的″，″彎曲的″和″波型″的定義中通常被忽視。
一般，過濾介質(zhì)是相對柔性的材料，通常是無紡纖維材料(纖維素纖維，合成纖維或兩者)一般包括其內(nèi)的樹脂，有時用其他材料處理。因此，它能夠被配置或設(shè)置為各種折疊或波紋狀圖案，而沒有不可接受的介質(zhì)損壞。另外，它能夠方便地卷繞或以其他方式成形，以供使用，同樣沒有不可接受的介質(zhì)損壞。當(dāng)然，它必須具有這樣的性質(zhì)，使它在使用期間保持波紋狀或折疊結(jié)構(gòu)。
在波紋壓制過程中，使介質(zhì)發(fā)生非彈性變形。這可防止介質(zhì)恢復(fù)到其最初形狀。不過，一旦解除張力，槽紋或波紋會傾向反彈，只恢復(fù)部分已發(fā)生的拉伸和彎曲。表面片材通常附著槽紋片材，以抑制這種反彈。
另外，一般，所述介質(zhì)包含樹脂。在波紋壓制過程中，可以將介質(zhì)加熱到超過樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化點。當(dāng)所述樹脂隨后冷卻時，有助于保持槽紋形狀。
對于波紋狀介質(zhì)的形成來說，這兩種技術(shù)在實踐中是已知的。
與z-過濾器結(jié)構(gòu)相關(guān)的一個問題是封閉單獨槽紋端。通常提供密封劑或黏合劑，以實現(xiàn)封閉。通過以上討論可以看出，在通常的z-過濾介質(zhì)，特別是使用直槽紋而非錐形槽紋的介質(zhì)，需要在上游端和下游端有較大的密封劑面積(和體積)。在這些位置的高質(zhì)量密封對于所得到的介質(zhì)結(jié)構(gòu)的正常工作來說是關(guān)鍵的。大密封劑體積和面積，產(chǎn)生了與此相關(guān)的問題。
再次參見圖5，其中，示出的z-過濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)26使用規(guī)則的、彎曲的波型波紋片材47，和非波紋狀平面片材46。距離(D1)，限定了平面介質(zhì)46在給定波紋狀槽紋下面區(qū)域的延伸。波紋狀槽紋的弓形介質(zhì)的長度(D2)，在同樣的距離D1之上，由于波紋狀槽紋的形狀，當(dāng)然是大于D1。對于用在槽紋過濾應(yīng)用的通常規(guī)則形狀的介質(zhì)來說，槽紋介質(zhì)在與非槽紋介質(zhì)的接觸點之間的線性長度D2一般至少是D1的1.2倍。通常，D2在1.2-2.0倍范圍內(nèi)，包含端點。用于空氣過濾器的一種特別常見的結(jié)構(gòu)具有這樣的設(shè)置，其中，D2大約為1.25-1.35xD1。這種介質(zhì)，例如，已被商業(yè)化應(yīng)用在Donaldson PowercoreTMZ-過濾器結(jié)構(gòu)中。這里，D2/D1比率有時被表征為波紋介質(zhì)的槽紋/平面比例或介質(zhì)拉伸。
在波紋狀紙板行業(yè)中，業(yè)已定義了多種標(biāo)準(zhǔn)槽紋。例如，標(biāo)準(zhǔn)E槽紋，標(biāo)準(zhǔn)X槽紋，標(biāo)準(zhǔn)B槽紋，標(biāo)準(zhǔn)C槽紋和標(biāo)準(zhǔn)A槽紋。附圖15與下面的表A結(jié)合對這些槽紋提供定義。
唐納森公司，(DCI)，本申請的受讓人，已將標(biāo)準(zhǔn)A和標(biāo)準(zhǔn)B槽紋的變化用在多種過濾器結(jié)構(gòu)上。這些槽紋也在圖15和表A中定義。

當(dāng)然，來自波紋狀盒子行業(yè)的其他標(biāo)準(zhǔn)槽紋定義是已知的。
一般，波紋狀盒子行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)槽紋結(jié)構(gòu)可用于定義波紋狀介質(zhì)的波紋形狀或近似波紋形狀。將以上DCI A槽紋和DCI B槽紋，與波紋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)A和標(biāo)準(zhǔn)B槽紋之間進(jìn)行比較，顯示了某些常見的變化。
再次參見圖2，優(yōu)選的(主)過濾器濾芯22是可維修的。在本文中，術(shù)語″可維修的″表示過濾器濾芯22能夠從所述空氣過濾器組件1中取出，并且進(jìn)行更新或更換。在常見系統(tǒng)中，過濾器元件22在維修操作中，通過安裝新更換的濾芯，定期更換。
圖7所示出的具體的、優(yōu)選的過濾器濾芯22包括以下部件預(yù)型件(殼)25a；介質(zhì)包26；中央件或中心57，接納室58，格柵59；和密封件或密封墊圈件28(柵格59在圖2中看的更清楚)。優(yōu)選的密封件28一般完全環(huán)繞介質(zhì)包26，因此將介質(zhì)包26的相對流動面23，24，相對圍繞介質(zhì)包26的流動彼此分離。對于所示出的具體結(jié)構(gòu)來說，通過安裝在預(yù)型件25a上，使密封部件28完全環(huán)繞介質(zhì)包26。對于所示出的具體的、優(yōu)選的結(jié)構(gòu)來說，密封件28是這樣安裝的，使軸向密封表面28a離開入口面23的距離不超過15mm，優(yōu)選不超過8mm，盡管其他方案也是可行的。
應(yīng)當(dāng)指出的是，在附圖中，介質(zhì)包26的主體或直通流動結(jié)構(gòu)是以剖面形式示意性示出的。就是說，沒有示出槽紋的細(xì)節(jié)。至于槽紋細(xì)節(jié)，為了方便起見，僅在圖5的例子中示出。正如前面所指出的，可以使用多種槽紋形狀。z-過濾器元件的末端，以及對這些末端的密封的例子，在U.S.Des.396,098；U.S.6,190,432；U.S.Des.D450,827；U.S.6,235,195；U.S.D437,402和U.S.D450,828的附圖中有披露，以上所有六份參考文獻(xiàn)在此都被結(jié)合入本文。
具體參見圖6和圖7所示出的截面，部位26a示出在哪里以剖面形式將介質(zhì)包26剖開，以提供圖7的視圖。部位26b表示這樣的部位，其中，圖6所示的剖面線7-7位于卷繞介質(zhì)包26的層間，在26b處示出的表面是波紋狀表面。類似于圖7的剖面導(dǎo)致，圖6所示的剖面線在相對的彎曲端通過卷繞層，不過通過中心部位的層間。
正如下面更詳細(xì)討論的，一般放置中心57以分隔卷繞介質(zhì)層，其中，每層包括固定在所述非槽紋片材上的槽紋片材。
參見圖6-7A，所示出的優(yōu)選實施方案示出了預(yù)型件(殼)25a、中心57、接納室58和格柵59是彼此一體。在本文中，″一體的″表示不破壞所定義的裝置，所確定的部分不能夠彼此分離。總之，這些確定部分包括優(yōu)選的預(yù)型件60。預(yù)型件60在組裝濾芯22之前制備。濾芯22通常通過將介質(zhì)包26和預(yù)型件60插入模具，并且原位模制密封件28進(jìn)行組裝。下面將對此作更詳細(xì)的說明。
仍然參見圖6-7A，所述預(yù)型件60優(yōu)選包括模制的塑料材料，如聚丙烯?？捎貌牧系睦邮?5％玻璃填充，10％云母填充的聚丙烯；如Thermofil聚丙烯或Adell聚丙烯。
參見圖9-9C，預(yù)型件60包括相對端61，62，和延伸其間的側(cè)壁63?？拷┒?1，側(cè)壁63具有向外的漏斗狀過渡部分64，見圖9B，帶外殼密封支撐65，包括其上的徑向向外的密封支撐部分或唇緣65a。唇緣65a具有通過其中的密封流動孔66，見圖9A，用于下面進(jìn)一步說明的用途。一般，外殼密封支撐65通常被表征為徑向方向的，因為它是從預(yù)型件60的縱軸67徑向向外的，見圖9B。
正如下面結(jié)合圖10，10A的說明所指出的，漏斗狀過渡部分64開有空間，在組裝期間密封劑可以流入。優(yōu)選在外邊緣64a，見圖9C，過渡部分64向外展開足夠遠(yuǎn)，以形成間隙，便于在組裝期間密封劑流入。
在部位67和68之間的延伸部分，為了方便，側(cè)壁63可以具有略微向下的(或向內(nèi)的)錐形。
在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，側(cè)壁63沿其長度是不可滲透的，不過其他方案是可行的。同樣優(yōu)選的是，側(cè)壁63與密封件28組合，會至少在介質(zhì)包26的整個軸向長度延伸，不過其他方案是可行的。
在末端62，提供格柵件59延伸通過開口70。格柵件69可以具有多種形狀。提供的具體形狀(圖9A)包括平行的橫梁72，中心橫梁73，和對角橫梁74。一般，格柵件69被安置以支撐介質(zhì)包26的出口面24，見圖7。格柵件59阻止介質(zhì)受壓。
中心橫梁73限定其內(nèi)中心的、伸長的、中空的接納室75，形成接納室58，見圖7。接納室75優(yōu)選具有外縱橫比(圖9A的外部長度L與圖9A的外部寬度W)至少為3∶1，優(yōu)選至少為5∶1，最優(yōu)選在6∶1-10∶1的范圍內(nèi)。一般并且優(yōu)選的是，圖9A的外部寬度W不超過介質(zhì)包剖面較長尺寸的大約65％，優(yōu)選不超過大約50％。
參見圖9B和9C，接納室75優(yōu)選包括中心內(nèi)芯76的一部分，包括接納室75和其上的非中空中心葉片78。另外，優(yōu)選在接納室75中提供間隔物79(圖9B)，以將接納室75分隔成兩側(cè)75a和75b。每側(cè)優(yōu)選在深度上延伸，從邊緣80向內(nèi)到末端81至少10mm，優(yōu)選不超過35mm。每側(cè)的通常深度為大約15mm-28mm。每側(cè)的優(yōu)選形狀如圖9B所示。
參見圖6和7，接納室75的外表面包括伸入卷繞介質(zhì)包26的中心。通常，卷繞介質(zhì)包26被制作成卷，然后插在接納室75上。就是說，在通常組裝中，介質(zhì)包26不是以中心76在位進(jìn)行卷繞的。而是介質(zhì)包26首先以卷繞形式構(gòu)成，然后被插入預(yù)型件60的內(nèi)部60a，通過末端61，并繼續(xù)被向內(nèi)推，以將葉片57(78)推至介質(zhì)包26的層間，引導(dǎo)中心75就位。葉片78的近似三角形的形狀和較薄的厚度，見圖9B，有利于這種組裝。
更具體地講，從接納室75的內(nèi)端75c(圖9B和9C)延伸，沿殼體25a軸向向內(nèi)，提供了中心葉或葉片結(jié)構(gòu)78。葉片78優(yōu)選包括非中空的、三角形形狀的葉片78a，在部位75c和78b之間優(yōu)選不超過3.0mm厚；并且，在頂端78a不超過2mm厚。通常，葉片78在靠近部位75c處大約2mm厚，并且，在頂端78b大約1.0-1.5mm厚(例如1.3mm)，其間呈錐形。較薄的、非中空的葉片78有利于將介質(zhì)包26推入殼體25a，使部分環(huán)繞接納室75。葉片78的形狀優(yōu)選為三角形，圓形頂端78a與接納室75相對。
葉片結(jié)構(gòu)78優(yōu)選向內(nèi)伸入介質(zhì)包，離開出口端24的距離至少為所述介質(zhì)包軸向長度的30％，通常為該長度的至少40％。優(yōu)選葉片78的長度不超過所述介質(zhì)包軸向長度的75％，通常不超過該長度的60％，因此，葉片78在離介質(zhì)包26的相對端面23一定間隔處終止。
圖17示出過濾器濾芯22，具有另一種實施方案的預(yù)型件360。圖17中的具體結(jié)構(gòu)示出模具結(jié)構(gòu)397中的過濾器元件22，會在下面進(jìn)一步說明。過濾器濾芯22以剖視圖的形式示出，并且可以看到另一種中央片或葉片結(jié)構(gòu)378。葉片378有利于將介質(zhì)包26推入殼體325a。葉片378的形狀優(yōu)選為三角形，具有圓形頂端或頂點378b。
圖17所示葉片378與圖9b所示葉片78的差別在于，頂點378b是偏離中心軸67的。就是說，頂點378b的位置偏向軸67的一側(cè)。葉片378具有直角三角形的形狀，而不是圖9所示出的等邊或等腰三角形形狀。葉片378通常具有與葉片78相同的穿入介質(zhì)26的厚度和深度。葉片378的頂點378b偏離中央縱軸67，以方便將葉片378在介質(zhì)包26的層間推進(jìn)。當(dāng)頂點378b偏離中心縱軸67時，葉片378首先進(jìn)入更接近卷繞介質(zhì)包26的匝環(huán)的介質(zhì)26的層間。在卷繞介質(zhì)包的所述匝環(huán)部分，介質(zhì)26的各層不像，例如所述介質(zhì)包的正中心那樣緊密壓緊在一起，并由此在介質(zhì)的各層之間形成了較大的間隙，有利于將葉片378更方便地插入卷繞介質(zhì)的各層之間。
現(xiàn)參見圖7，所示出的密封結(jié)構(gòu)28固定在預(yù)型件60的唇緣或凸緣65(即，外殼密封支撐)上。這也在圖8的分解示意圖中示出。
參見圖8，密封件28直接模制到唇緣或支撐65上。另外，密封件28的整體部分90直接模制到介質(zhì)包26的標(biāo)記91處，在該部位將密封件28、預(yù)型件25a和介質(zhì)包26密封在一起。密封件91優(yōu)選直接密封在表面片材46上，并優(yōu)選完全環(huán)繞介質(zhì)包26。密封件91還優(yōu)選始于介質(zhì)包26靠近一個流動面的部分，在這里是流動面23。優(yōu)選密封件28包括沒有部分延伸過流動面。
參見圖8，相對外殼2，密封件28是軸向收緊密封件。具體地講，它在外殼的部分7和9之間收緊，特別是在外殼延伸部分9a和7a之間。通常，密封件28被設(shè)計成安裝時在厚度上壓縮。優(yōu)選密封件28的材料包括泡沫密封劑材料，如泡沫聚亞氨酯，這種材料易壓縮形成牢固的密封件?？捎玫木蹃啺滨ッ芊獠牧习ㄔ诿绹鴮＠?,350,291和申請日為2002年3月28日的美國申請10/112,097中所披露的，兩份文獻(xiàn)在此都被結(jié)合入本文，不過其他方案是可行的。
正如所指出的，密封件28具體為軸向收緊密封件(或軸向外殼密封件)。它可以具有較扁平的相對表面28a，28b，或具有隆起或凹槽的相對表面。可以使用其他密封件，包括徑向密封件。
一般，表面28a，28b包括外殼接合密封區(qū)，因為在密封期間正是這些部位與外殼接合。
結(jié)合圖10，10A，和17以及以下說明，可以理解制備這種類型密封結(jié)構(gòu)的可用方法。在圖10中，所示出的介質(zhì)包26插入預(yù)型件60的內(nèi)部60a?？梢岳斫?，介質(zhì)包26是這樣放置的，中心76伸入介質(zhì)包26，位于介質(zhì)的各層之間。
所示出的包括殼體60和介質(zhì)包26的組件95放置在模具結(jié)構(gòu)97中。模具結(jié)構(gòu)97包括模具底部98和模具蓋子99，限定其間的模腔100。模腔100被設(shè)計以形成密封件28。密封件28是通過將可固化的樹脂分配到模腔100中形成的，優(yōu)選在組件95放入模具底部98之后并在放置蓋子99就位之前。在工作時，會使用發(fā)泡的氨基甲酸乙酯(在固化期間優(yōu)選會增加至少20％的體積，通常至少40％，一般50-100％)。
在樹脂固化之前，將模具蓋子99放置就位。模具蓋子提供了部分密封件28的形狀。在模制期間，樹脂會上升以填充模腔100。這種上升一般涉及流過外殼密封支撐65中的孔66，見圖9A。流過所述孔的結(jié)果是，在固化之后，密封件28會機(jī)械固定在所述密封件支撐65上，因為一部分樹脂被固化，并且留在通過孔66的延伸部分。
將部分固化的密封件28直接密封在介質(zhì)包26a上，還可以在部位100進(jìn)行，因為在該部位，樹脂會直接接觸所述介質(zhì)包。通過模腔100的斜面部位102接合介質(zhì)包26，一般會阻止流過端面23。如果有必要在該部位阻止溢出，可以通過模具使介質(zhì)包26在該部位收緊；或在該部位將觸變邊放置在介質(zhì)包26和模具底部98之間。
參見圖10A，在標(biāo)記103，預(yù)型件60的漏斗表面64(圖9B)形成了一表面，斜向上朝向介質(zhì)包26。該斜面有助于將樹脂引向所述介質(zhì)包，并且還能阻止在模制過程中空氣滯留在該部位。
圖17示出制備本文所述優(yōu)選類型的密封結(jié)構(gòu)的另一種實施方案。在圖17中，所示出的介質(zhì)包26被插入預(yù)型件360的內(nèi)部360a。所示出的包括殼體360和介質(zhì)包26的組件395放置在模具結(jié)構(gòu)397中。模具結(jié)構(gòu)397包括模具底部398和模具蓋子399，其間形成了模腔400。在該實施方案中，所示出的模腔400充滿樹脂401。模腔400被設(shè)計以形成密封件28。密封件28通過將可固化的樹脂分配到模具模腔400中而形成，優(yōu)選在組件395放入底部398之后，并在放置蓋子399就位之前。在工作時，可以使用發(fā)泡的氨基甲酸乙酯。在固化期間，發(fā)泡的氨基甲酸乙酯優(yōu)選能增加至少20％的體積，通常至少40％，一般50％-100％。
在樹脂固化之前，將模具蓋子399放置在底部398上就位。模具蓋子399提供了部分密封件28的形狀。在模制期間，樹脂會上升以填充模腔400。這種上升通常涉及流過外殼密封支撐65中的孔66(圖9a)。流過這些孔的結(jié)果是，在固化之后，密封件28會機(jī)械固定在所述密封支撐65上，因為一部分樹脂被固化，并且留下延伸通過孔66。
因此，根據(jù)本發(fā)明結(jié)構(gòu)的密封件28(圖8)優(yōu)選同時具有外殼密封部分，如28a，28b所示出的相對表面，在使用時與外殼密封；和部分28c，與外殼密封部分28a成一體，它提供了對介質(zhì)26直接的密封；圍繞介質(zhì)包26的密封；以及介質(zhì)包26和預(yù)型件60，360(或25a)的密封。這些密封部分(28a，28b，28c)優(yōu)選彼此成一體，并且通過一次樹脂注入同時模制而成。在本文中，″成一體的″表示優(yōu)選地，部位28a，28b，28c均是相同樹脂固化或池或量部分，其間不分離。這是優(yōu)選的，以方便組裝，而不需多個密封步驟。
參見圖8，密封件28的優(yōu)選形狀包括部分28d，從表面28a向上(朝向末端23)；部分28e朝向相反，以填充漏斗表面64和介質(zhì)包26之間的部位。部位28a和28b位于唇緣65的相對側(cè)，過渡部分28f優(yōu)選置于其間延伸。
角A，介質(zhì)包26和漏斗表面64之間的銳角，優(yōu)選在30°-60°的范圍延伸，包括端點，更優(yōu)選在35°-55°間，包括端點。
這種類型的模制作業(yè)使用的某些原理與申請日為2003年12月22日的美國臨時申請60/532,783中的描述相關(guān)，該申請的全部內(nèi)容在此被結(jié)合入本文。在該申請中使用的某些技術(shù)可以被應(yīng)用于圖8所示的密封結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)指出，圖8所示密封件的具體位置和形狀，以及所使用的預(yù)型件的位置和性質(zhì)完全不同。另外，關(guān)于外殼優(yōu)選是如何接合的，所示出的具體示例的密封件是不同的類型。
盡管所述介質(zhì)包可以制成多種尺寸和形狀，可用在所示出具體結(jié)構(gòu)上的通常的介質(zhì)包具有軸向長度至少為140mm，較長的剖面長度軸線至少為190mm，較短的剖面軸線或長度至少為110mm。
參見圖8，一般介質(zhì)包26和密封件28的密封材料之間的界面，沿所述介質(zhì)包延伸距離至少4mm，通常5-15mm。該延伸有助于在介質(zhì)包26和密封件28間提供良好的固定接合。另外，密封件28，對于其上安裝有組件1的設(shè)備的振動能夠起到某些減震作用，這種振動會不理想地傳遞給介質(zhì)包26，可能損壞在該部位的介質(zhì)包26。就是說，材料28的理想減震作用在使用時有利于過濾器濾芯22的完整性。
C.可用的安全過濾器現(xiàn)參見圖11-14，示出了可用的安全過濾器20的一個實施方案。在優(yōu)選系統(tǒng)中，安全過濾器20在空氣過濾器1位于主過濾器濾芯22下游，以便萬一主過濾器濾芯22損壞時，阻止可能通過主過濾器濾芯22的碎片進(jìn)入下游部件。另外，安全過濾器20有助于在維修空氣過濾器1時保護(hù)發(fā)動機(jī)，防止碎片落入凈化空氣部位32，見圖4。
安全過濾器20具有外周170，它優(yōu)選與主過濾器濾芯22的外周的總體形狀匹配。在所示出的實施方案中，安全過濾器20是長圓形的，但可以是其他形狀的，如圓形。所示出的具體長圓形形狀是跑道形狀，具有一對相對側(cè)邊172，173，由一對圓形或彎曲的，相對末端174，175連接。
在所示出的實施方案中，安全過濾器20包括剛性結(jié)構(gòu)框架178。構(gòu)成框架178一部分的是裙邊或裙帶180。裙帶180環(huán)繞過濾介質(zhì)184的內(nèi)部。可以使用多種類型的介質(zhì)184。在所示出的結(jié)構(gòu)中，介質(zhì)184是折疊的，有折紋185，見圖11，平行于直邊172，173延伸。例如，可用的折紋密度至少為二個折紋/英寸，通常3-8個折紋/英寸。從圖11可以看出具有兩個折紋部位186，187。通過框架178的隔板188一般將安全過濾器20分成兩部分，將第一折紋部位186從第二折紋部位187分開。隔板188沿安全過濾器20在彎曲末端174和彎曲末端175之間縱向延伸。
在所述優(yōu)選實施方案中，安全過濾器20包括手柄190，其尺寸適合容納至少部分人手?！迤涑叽邕m合容納至少部分人手″，是指手柄190具有這樣的結(jié)構(gòu)，在它和安全元件20的其余部分之間，允許手的至少一部分(一個手指或幾個手指)適合放在所述手柄結(jié)構(gòu)和安全過濾器20的其余部分之間，以允許操作安全過濾器20。
在所示出的實施方案中，安全過濾器20包括從框架178伸出的手柄190。在優(yōu)選實施方案中，手柄190是隔板188的整體延伸?？梢允褂枚喾N手柄結(jié)構(gòu)190。在所示出的結(jié)構(gòu)中，手柄190具有至少一個突出部分192，從框架部件189伸出。突出部分192可采用多種結(jié)構(gòu)，包括圓形把手、環(huán)、延伸部分等。在所示出的結(jié)構(gòu)中，突出部分192以臂狀物194的形式，限定空腔196，見圖12。在優(yōu)選實施方案中，空腔196完全穿過臂狀物194。
在特別優(yōu)選的實施方案中，手柄190包括第二突出部分198。第二突出部分198也可以采用多種形狀或結(jié)構(gòu)。在所示出的結(jié)構(gòu)中，突出部分198具有與突出部分192相同的形狀，以臂狀物202的形式，其間具有空腔204(圖12)。
在優(yōu)選實施方案中，空腔196，204的尺寸大到足以容納人手帶手套的手指，以協(xié)助相對空氣過濾器1操作安全元件。例如，空腔196，204限定至少2cm2，通常4-100cm2的截面積。突出部分192，198由隔板189的過渡平臺206彼此分隔開，參見圖12。
在優(yōu)選用途中，由過渡平臺206和每個突出部分192，198的內(nèi)側(cè)207，208形成的空間205能夠容納中心57的定心結(jié)構(gòu)79的頂點152(圖7)，參見圖4。在所述優(yōu)選用途中，突出部分192，198起導(dǎo)向裝置212，214(圖12)的作用，以幫助將主過濾器濾芯22可操作地定向就位在空氣過濾器1中。導(dǎo)向裝置212，214的大小有助于將過濾器濾芯22居中放置在空氣過濾器1中。
仍然參見圖11-14，優(yōu)選的安全過濾器20包括密封部件218，以幫助在安全過濾器20和外殼2的空氣過濾器部分9之間形成密封220(圖4)。在所示出的結(jié)構(gòu)中，密封件218環(huán)繞裙帶180的整個周邊固定在所述裙帶180上。所示出的密封件218在裙帶180和外殼2的空氣過濾器部分9的內(nèi)表面120之間，并緊靠裙帶形成徑向密封221(圖4)。
可用的介質(zhì)184可以包括多種不同類型的常見過濾介質(zhì)。這包括纖維素、合成物和各種混合物。一種可用的常見介質(zhì)是合成/玻璃纖維混合物，重量為70±4.0磅/3,000英尺2(114±6.5g/m2)；厚度為0.032±0.003英寸(0.81±0.08mm)；Frazier滲透性為165±20英尺/min.(50.3±6.1m/min.)；孔徑大小為100±8微米；干抗拉強(qiáng)度為19.8±6.6磅/英寸(9.0±3kg/英寸)；爆裂強(qiáng)度為20±5psi(138±34kPa)。
D.可用的預(yù)濾器結(jié)構(gòu)在圖2-4中，示出了優(yōu)選的預(yù)濾器部分8。盡管在主過濾器元件22的上游可以使用多種不同的常見預(yù)濾器，優(yōu)選使用所示出的具體的預(yù)濾器8。
如上文所述，預(yù)濾器8包括多個離心式分離器管13，見圖2A。每個管13包括外部環(huán)繞的大致筒狀壁228，在相對端229，230間呈錐形。末端229的直徑小于末端230的直徑。末端229置于末端230的上游。旋渦發(fā)生器232位于壁228內(nèi)，見圖3，包括葉片或彎曲葉片234。壁228在下游端230還包括出口236，見圖2A。
每個管13被接納在上游擋板238內(nèi)，見圖2A。擋板238包括多個孔240，其大小適合接納管13的上游端229。每個管的上游端229具有短小突出部242(圖3)，被接納在槽244中，見圖2A，是孔240的一部分。該短小突出部/孔形成指引結(jié)構(gòu)246(圖3)，確保每個管13上的每個出口236指向灰塵排出管4。
所示出的優(yōu)選預(yù)濾器8還包括多個提取管250，見圖4，被接納在管228內(nèi)。在優(yōu)選實施方案中，每個提取管250作為蓋子7的整體部分模制。因此，在優(yōu)選實施方案中，蓋子7包括整體模制的單件部件側(cè)壁252，管14，下游擋板254，和每個提取管250。
為組裝預(yù)濾器8，將每個管228插入擋板238中相應(yīng)的孔240。指引結(jié)構(gòu)246用于使每個管228的短小突出部對準(zhǔn)至相應(yīng)的槽244，以確保出口236指向排出器管4。其內(nèi)安裝有每個管228的上游擋板238隨后朝向預(yù)濾器8的其余部分。管228的每個末端230朝向相應(yīng)的提取管250，并且擋板238，例如通過搭扣配合，固定在側(cè)壁252上。
預(yù)濾器8按以下方式工作含有顆粒物的氣流流過每個管13的上游端229。氣流由旋渦發(fā)生器232引起旋轉(zhuǎn)。氣流的旋轉(zhuǎn)性質(zhì)導(dǎo)致離心力作用在氣流的顆粒物上。在氣流中重于氣體的顆粒物朝向壁228移動。
所述顆粒從出口236排出，而剩余氣流流過提取管250。從提取管250，氣流向下游流動，并進(jìn)入主過濾器元件22的上游流動面23。從出口236排出的顆粒物在重力作用下向下落下通過排出管4，并通過排出閥15排出。
E.方法一般，提供了如上所述具有直通流動結(jié)構(gòu)的過濾器元件的密封方法。優(yōu)選的方法通常包括將如上所述蓋子和主空氣過濾器部分的相對凸緣與突出的軸向密封墊圈(在所述元件上)接合，并且徑向壓縮密封墊圈，如圖所示。
提供了將密封墊圈安裝在如上所述具有直通流動結(jié)構(gòu)的過濾器濾芯上的方法。一個示例方法通常包括將預(yù)型件和介質(zhì)包密封在一起，將與形成濾芯的外殼密封相同的密封材料注入。
為凈化氣體，首先，應(yīng)當(dāng)將過濾器(20，22)安裝在空氣過濾器1中。將包含預(yù)濾器的蓋子8，從外殼2的空氣過濾器部分9移去。提供了安全過濾器20。通過抓住手柄190，如將手指放入空腔196，204，握住并操作安全過濾器20。安全過濾器20通過空氣過濾器部分9的開口端放入，并安裝在部分32內(nèi)。墊圈220在壁9間并緊靠壁9壓縮，以在安全過濾器20和空氣過濾器部分9之間形成徑向密封221。
參見圖4，隨后提供主過濾器濾芯22。主過濾器濾芯22是這樣操縱的，使下游端24首先通過空氣過濾器部分9的開口端放入。接納室75與要接納的導(dǎo)向裝置212，214對準(zhǔn)。具體地講，中心57具有接納凹處164，167，見圖4，其內(nèi)接納導(dǎo)向裝置212，214。中心57的定心結(jié)構(gòu)152與導(dǎo)向裝置212，214相互作用，以幫助主要元件22在空氣過濾器部分9內(nèi)對齊和居中。
按上述將主過濾器濾芯22居中，并定向以使墊圈28放置在空氣過濾器部分9的凸緣371上。然后，使預(yù)濾器部分7朝向空氣過濾器部分9，以使凸緣370放置在墊圈28上。然后用過中心插銷或夾具17在接合處11施加軸向力，并在外殼的預(yù)濾器部分7和外殼的空氣過濾器部分9之間與墊圈28形成軸向密封。凸緣370包括周向延伸部分370a，圖8，以覆蓋密封件28的外環(huán)部分28f。
為了凈化空氣，空氣經(jīng)離心管13進(jìn)入預(yù)濾器7。旋渦發(fā)生器232促成氣流旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致顆粒物朝向壁228移動。顆粒物隨后通過出口236排出，在重力作用下通過灰塵排出器管14排出。然后，初步凈化的空氣流過提取管250，并隨后通過主過濾器元件22的入口面23。介質(zhì)包26從空氣中除去其他顆粒材料。凈化的空氣隨后流過出口面24。然后，凈化的空氣流過可選的安全過濾器20的介質(zhì)184，并隨后通過出口管3。從那里，凈化的空氣流向下游設(shè)備，如發(fā)動機(jī)。
在使用一段時間之后，空氣過濾器1需要維修。為了維修空氣過濾器1，將預(yù)濾器部分7從外殼2的空氣過濾器部分9拆除。這通過松開夾具實現(xiàn)。當(dāng)松開夾具17時，解除了由密封墊圈28形成的軸向密封。然后，暴露出過濾器濾芯22的上游面。抓住過濾器濾芯22，并且從空氣過濾器部分9中取出。主過濾器濾芯22可以被丟棄或再利用，視情況而定。如果安全過濾器20也需要維修，就抓住手柄190，將安全元件20從空氣過濾器部分9中取出，并且丟棄或再利用。應(yīng)當(dāng)理解的是，在很多應(yīng)用中，主過濾器濾芯22需要更換，而安全過濾器元件20不需要更換。
如果更換安全過濾器20，就將第二個新的安全過濾器元件20插入外殼2，正如在初始安裝中所描述的。然后，如上文所述，提供新的主過濾器濾芯22，并將它安裝在空氣過濾器部分9中。將預(yù)濾器部分8放在空氣過濾器部分9上，并由墊圈28形成軸向密封。
權(quán)利要求
1.一種空氣過濾器濾芯，包括(a)z-過濾介質(zhì)包，包括固定在表面介質(zhì)上的槽紋介質(zhì)；(b)預(yù)型件，具有環(huán)繞所述介質(zhì)包的部分；所述預(yù)型件包括外殼密封支撐部分；(c)外殼密封結(jié)構(gòu)；所述外殼密封結(jié)構(gòu)包括(i)固定在所述外殼密封支撐上的外殼密封部分；和，(ii)介質(zhì)包密封部分，環(huán)繞所述介質(zhì)包并將所述預(yù)型件直接密封至所述介質(zhì)包；所述介質(zhì)包密封部分與所述外殼密封部分成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述外殼密封支撐包括其上的多個密封流動孔；和，(b)所述密封材料延伸通過所述密封流動孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一項的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述z-過濾介質(zhì)包是卷繞的z-過濾介質(zhì)包.
4.根據(jù)權(quán)利要求3的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述預(yù)型件具有第一端，包括(i)徑向向外的外殼密封支撐部分；(ii)側(cè)壁部分；和，(iii)在所述側(cè)壁部分和徑向向外的外殼密封支撐部分之間的漏斗狀過渡部分；和，(b)所述外殼密封結(jié)構(gòu)介質(zhì)包的密封部分包括在所述漏斗狀過渡部分和介質(zhì)包之間的密封材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述外殼密封部分包括軸向收緊密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述外殼密封部分包括位于所述預(yù)型件的徑向向外的外殼密封支撐部分的相對側(cè)的外殼接合密封區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述z-過濾介質(zhì)包具有第一和第二，相對的流動面；(b)所述外殼密封部分的外殼密封表面位于距離第一流動面不超過15mm處；(c)所述外殼密封結(jié)構(gòu)包括從所述外殼密封部分延伸到所述介質(zhì)包靠近所述第一流動面一端的整體邊緣密封部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述預(yù)型件的漏斗狀過渡部分以相對所述介質(zhì)包30°-60°的角度范圍延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述預(yù)型件具有與第一端相對的第二端；和，(b)所述預(yù)型件的第二端包括沿其延伸的格柵件；(i)所述格柵件還延伸通過所述介質(zhì)包的第二流動面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的空氣過濾器濾芯，包括(a)中心內(nèi)芯件固定至所述格柵件上，并伸入所述介質(zhì)包。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述中心內(nèi)芯包括中空的接納部分，伸入所述介質(zhì)包的距離是所述介質(zhì)包軸向長度的30％。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述中心內(nèi)芯中空的接納部分具有外縱橫比至少為5∶1；和，(b)所述中心內(nèi)芯中空的接納部分包括其內(nèi)的分隔物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述中心內(nèi)芯包括非中空的中心葉片，固定在所述中心內(nèi)芯中空的接納部分，并且伸入所述介質(zhì)包。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述非中空的中心葉片具有大致三角形的外周形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述非中空中心葉片的大致三角形外周形狀具有頂點，偏離所述預(yù)型件的縱向軸線。
16.根據(jù)權(quán)利要求14和15中任意一項的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述介質(zhì)包具有長圓形形狀；和，(b)所述介質(zhì)包具有中心，通過靠近第一流動面的卷繞邊密封封閉。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述預(yù)型件是模制件，包括成一體的所述外殼密封支撐部分；所述側(cè)壁部分；所述漏斗狀過渡部分；所述格柵件；和，所述中心內(nèi)芯。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的空氣過濾器濾芯，其中(a)所述介質(zhì)包的軸向長度至少為140mm；(b)所述介質(zhì)包的較長剖面軸線至少為190mm，以及較短剖面軸線至少為110mm。
19.一種制備空氣過濾器濾芯的方法；該方法包括以下步驟(a)將預(yù)型件和卷繞的z-過濾介質(zhì)包置入模具，使部分所述預(yù)型件環(huán)繞所述介質(zhì)包；和(b)將外殼密封樹脂材料模制成所述預(yù)型件，使所述外殼密封材料的整體部分將所述預(yù)型件密封在所述介質(zhì)包上，完全環(huán)繞所述介質(zhì)包。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中(a)所述外殼密封樹脂材料包括聚亞氨酯；和，(b)所述預(yù)型件包括外殼密封支撐部分，其上具有孔，外殼密封樹脂材料在模制期間流過所述孔，以提供機(jī)械聯(lián)鎖。
21.一種制備空氣過濾器濾芯的方法；該方法包括以下步驟(a)卷繞介質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)包括槽紋片材固定在表面片材上，以形成所述表面片材向外的介質(zhì)包；和，(b)將所述介質(zhì)包插入預(yù)型件，具有中心，包括在插入步驟中要插入所述介質(zhì)包的葉片。
全文摘要
披露了過濾器濾芯，安全元件和流體過濾器組件。所述流體過濾器組件通常包括外殼，具有蓋子和主流體過濾器部分。所述過濾器濾芯通常包括z－過濾介質(zhì)，以直通結(jié)構(gòu)安置。優(yōu)選的濾芯包括密封墊圈，環(huán)繞所述直通流動結(jié)構(gòu)的外周連續(xù)延伸。所述流體過濾器組件可以具有預(yù)濾器置于其內(nèi)。披露了優(yōu)選的特征。還披露了組裝和使用方法。
文檔編號B01D50/00GK1921922SQ200580005628
公開日2007年2月28日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者W·J·克瑞斯科, W·R·W·畢曉普, S·S·吉澤克, B·K·尼爾森 申請人:唐納森公司