專利名稱：用于過濾器的密封系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請的揭示內(nèi)容涉及用于發(fā)動機(jī)的過濾器結(jié)構(gòu)、過濾方法和過濾器的制備。特別是，本申請描述了一種具有密封系統(tǒng)的過濾器配置。
背景技術(shù)：
通常在氣體流中攜帶有顆粒物質(zhì)。在很多情況下，希望能從氣體流中除去部分或全部的顆粒物質(zhì)。例如，在由發(fā)動機(jī)吸入以供車輛發(fā)動之用的空氣吸入流中，以及在各種燃燒爐的空氣流中，經(jīng)常包含有顆粒物質(zhì)。如果這些顆粒物質(zhì)到達(dá)所涉及的各種機(jī)構(gòu)的內(nèi)部，那么就可能導(dǎo)致相當(dāng)大的損害。因此，對這些系統(tǒng)而言，最好是能在所涉及的發(fā)動機(jī)、渦輪機(jī)、爐子或其它設(shè)備的上游從氣體流中除去顆粒物質(zhì)。針對各種特定的濾除工作，已經(jīng)開發(fā)了各種各樣的氣體過濾器或氣體過濾器配置。然而，總的來說還在繼續(xù)尋求更好的改進(jìn)。
WO9740908揭示了一種錐形過濾器，其具有槽紋式過濾介質(zhì)和一軸向密封件。WO9740908中的過濾器元件是通過將過濾介質(zhì)卷起來形成一個圓形橫截面而形成的。在將過濾元件卷繞或置于一成形模上時，元件可以作軸向移動，同時，密封劑是柔順的以便于元件的成形。WO9740908揭示了一用于環(huán)形過濾器元件的塑料端部圓盤，流體徑向地通過該圓盤。EP0581695揭示了一種具有可變形密封端蓋的過濾器組件。US3,695,437揭示了一種具有一抗排放止回閥的油過濾器。該過濾元件為具有徑向流動的圓柱形，并利用了一軸向密封系統(tǒng)。EP0704233揭示了一種具有皺紋元件和徑向流動的離心式過濾器。采用了一個軸向的密封系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示了一種發(fā)動機(jī)空氣流動系統(tǒng)。該空氣流動系統(tǒng)包括一過濾元件結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一介質(zhì)組件和一密封系統(tǒng)。在較佳的構(gòu)造中，密封系統(tǒng)具有一框架配置和一密封件，所述框架結(jié)構(gòu)包括一從所述介質(zhì)組件的兩流動面之一沿軸向突伸的延伸部。在特別好的配置中，密封元件由所述框架配置的延伸部來支承。
還揭示過濾元件結(jié)構(gòu)。較佳的過濾元件結(jié)構(gòu)包括如上所述的那些。
還揭示了過濾系統(tǒng)、維修過濾系統(tǒng)、以及制造過濾配置的方法。較佳的方法將采用如上所述的過濾元件和結(jié)構(gòu)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明特定原理的一個過濾器組件實(shí)施例的立體示意圖；圖2是可用于圖1所示配置的過濾介質(zhì)的一部分的立體示意圖；圖3是用于制造一可用于圖1所示配置的過濾制造器組件的方案的立體示意圖；圖4是圖1所示過濾器組件的一個密封系統(tǒng)的平面示意圖；圖5是圖1過濾器配置的局部剖示圖，它密封在一個空氣濾清器中；圖6是沿圖4中的線6-6剖取的、圖4所示密封系統(tǒng)之框架的剖視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明原理的、圖4所示密封系統(tǒng)的可壓縮密封件的一個實(shí)施例的放大的局部剖視圖；圖8是一空氣濾清器的實(shí)施例的立體示意圖，其中可以采用根據(jù)本發(fā)明原理的過濾器組件；圖9是圖8所示空氣濾清器的剖示圖，示出了安裝于其中的、圖1所述的過濾器組件；圖10是根據(jù)本發(fā)明特定原理的過濾器組件的第一變化型實(shí)施例的立體示意圖；圖11是圖10所示過濾器組件的過濾介質(zhì)部分的立體示意圖；圖12是圖10所示過濾器組件的一個密封系統(tǒng)的框架部分的一個實(shí)施例的立體示意圖；圖13是沿圖10中的線13-13剖取的、可用于圖10所示過濾器組件的密封系統(tǒng)實(shí)施例的剖示圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明原理的空氣濾清器的一個變化型實(shí)施例的側(cè)面示意圖；圖15是沿圖14中的線15-15剖取的空氣濾清器的剖示圖，示出了安裝于其中的圖10的過濾器組件；圖16是采用本發(fā)明空氣濾清器的一個系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；
圖17是圖1所示過濾器組件的一個變化型實(shí)施例的端部示意圖；以及圖18是圖1所示過濾器組件的另一個實(shí)施例的端部示意圖。
詳細(xì)描述A.圖1-7現(xiàn)請參見圖1。圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的一過濾器組件50的立體圖。圖中所示的較佳的過濾器組件50包括一過濾介質(zhì)55和一密封系統(tǒng)60。在較佳實(shí)施例中，過濾介質(zhì)55是設(shè)計成用于從通過過濾介質(zhì)55的流體(例如空氣)中除去顆粒，而密封系統(tǒng)60是設(shè)計成抵住一殼體或管道的側(cè)壁來密封過濾器組件50，如圖8和9所示。這里的術(shù)語“密封”是指密封系統(tǒng)60在通常情況下可以防止流體從過濾器組件50和殼體或管道的側(cè)壁之間的區(qū)域通過，使通過該區(qū)域的流體不會超過不希望達(dá)到的水平，即，密封系統(tǒng)60可以迫使流體流過過濾器組件50的過濾介質(zhì)55。
在某些特定的較佳配置中，把過濾介質(zhì)55構(gòu)造成用于直通流動。所謂“直通流動”是指將過濾介質(zhì)55構(gòu)造成一個結(jié)構(gòu)100，該結(jié)構(gòu)具有一第一流動面105(在該實(shí)施例中，對應(yīng)于一入口端)和一與之相對的第二流動面110(在該實(shí)施例中，對應(yīng)于一出口端)，流體沿方向114進(jìn)入，流過第一流動面105，并沿著相同的方向從116排出。當(dāng)與一直線流(inline-flow)殼體一起使用時，通常流體將沿某個方向進(jìn)入殼體的入口，沿同一個方向從第一流動面105進(jìn)入過濾器結(jié)構(gòu)100，并沿同一個方向從第二流動面110流出過濾器結(jié)構(gòu)100，最后沿同樣的方向從殼體的出口排出。
雖然上述的第一流動面105是設(shè)計成與一入口端相對應(yīng)，而將第二流動面110設(shè)計成與一出口端相對應(yīng)，但如果將它們反過來也是完全可行的。也就是說，圖1所示的第一流動面105可以對應(yīng)于一出口端，而第二流動面110可以對應(yīng)于一入口端。
在圖1中，第一流動面105和第二流動面110是平面的，而且相互平行。在其它實(shí)施例中，第一流動面105和第二流動面110可以是非平面的，例如截頭圓錐形。另外，第一流動面105和第二流動面110不一定非要相互平行。
通常，過濾器結(jié)構(gòu)100是一個卷繞結(jié)構(gòu)。也就是說，結(jié)構(gòu)100通常包括一個圍繞一中心點(diǎn)完全地或重復(fù)地回轉(zhuǎn)的一層過濾介質(zhì)。通常，這種卷繞結(jié)構(gòu)是一個卷，一層過濾介質(zhì)圍繞一中心點(diǎn)卷繞多圈。在采用一卷繞結(jié)構(gòu)的配置中，過濾器結(jié)構(gòu)是一卷過濾介質(zhì)，通常是可滲透的槽紋式過濾介質(zhì)。
現(xiàn)請參見圖2。圖2是一立體示意圖，說明了可用于本文所述的過濾器結(jié)構(gòu)的、特定的、較佳的介質(zhì)的操作原理。在圖2中，一槽紋式結(jié)構(gòu)總的由標(biāo)號122來表示。較佳的是，該槽紋式結(jié)構(gòu)122包括一個波紋層123，它具有多個槽124和一個表面片材132。圖2的實(shí)施例示出了表面片材132的兩個部分，一個是132A(在波紋層123的上方)，一個是132B(在波紋層123的下方)。通常，用于所述配置的較佳的介質(zhì)結(jié)構(gòu)125包括固定于下表面片材132B的波紋層123。當(dāng)采用成卷的介質(zhì)結(jié)構(gòu)125時，通常是圍繞它本身卷繞的，因而使下表面片材132B覆蓋波紋層123的頂部。覆蓋波紋層頂部的表面片材132被標(biāo)注為132A。應(yīng)該理解，表面片材132B和132A是完全相同的表面片材132。
當(dāng)采用這種類型的介質(zhì)結(jié)構(gòu)125時，各槽腔124最好是形成交替的波峰126和波谷128。波谷128和波峰126將各槽分成上排和下排。在圖2所示的特定結(jié)構(gòu)中，上排槽形成了下游端封閉的槽腔136，而上游端封閉的槽腔134則形成了下排槽。槽腔134由第一端部密封邊(end bead)138密封，該密封邊填充在位于槽紋片材130與第二表面片材132B之間的槽的上游端。類似地，一第二端部密封邊140將交替的槽136的下游端封閉起來。在某些較佳的系統(tǒng)中，第一密封邊138和第二密封邊140沿介質(zhì)結(jié)構(gòu)125的各個部分都是筆直的，第一密封邊138是筆直的，并且從不偏離位于或靠近介質(zhì)結(jié)構(gòu)125的各端部的位置，而第二密封邊140也是筆直的，并且從不偏離位于或靠近介質(zhì)結(jié)構(gòu)125的各端部的位置。各槽124和端部密封邊138、140可以使介質(zhì)結(jié)構(gòu)125形成為過濾器結(jié)構(gòu)100，并且在結(jié)構(gòu)上形成自支承，無需一殼體。
當(dāng)采用介質(zhì)結(jié)構(gòu)125形式的介質(zhì)時，在使用過程中，未過濾的流體(例如空氣)如帶陰影的箭頭144所示的那樣進(jìn)入槽腔136。槽腔136具有敞開的上游端146。由于槽腔136的下游端148被第二密封邊140所封閉，因而使未過濾的流體不能從下游端通過。因此，流體被強(qiáng)制地通過槽紋片材130或表面片材132。當(dāng)未過濾的流體流過槽紋片材130或表面片材132時，這些流體得到清潔或過濾。清潔后的流體由不帶陰影的箭頭150來表示。隨后，流體流過槽腔134(它們的上游端151封閉)，以從敞開的下游端152(圖1)流出槽紋結(jié)構(gòu)122。在圖示構(gòu)造下，未過濾的流體可以流過槽紋片材130、上表面片材132A或下表面片材132B后進(jìn)入一槽紋腔134。
通常是先制備介質(zhì)結(jié)構(gòu)125，然后再將它卷起來形成一個過濾介質(zhì)的成卷結(jié)構(gòu)100。當(dāng)選用這種類型的介質(zhì)時，制備好的介質(zhì)結(jié)構(gòu)125包括波紋片材123，該波紋片材通過端部密封邊138固定于下表面片材132B(如圖2所示，但是沒有上表面片材132A)。在此類配置中，介質(zhì)結(jié)構(gòu)125將包括一在其一端的前邊緣和一在另一端的后邊緣，在這兩個前、后邊緣之間有一個上橫向邊緣和一個下橫向邊緣。這里的術(shù)語“前邊緣”是指最先開始回繞或卷繞因而位于或靠近成卷結(jié)構(gòu)的中心或內(nèi)芯的那一個邊緣。而術(shù)語“后邊緣”是指在完成回繞或卷繞之后位于成卷結(jié)構(gòu)外側(cè)的那一個邊緣。
在介質(zhì)結(jié)構(gòu)125那種類型的產(chǎn)品中，在將片材卷繞成卷之前，應(yīng)該將前邊緣和后邊緣密封在波紋片材123和下表面片材132B之間。雖然可以有多種方法，但在特定的方法中，前邊緣處的密封是用如下方式形成的，即(a)沿著一條從上橫向邊緣向下橫向邊緣(或者從下橫向邊緣向上橫向邊緣)延伸線或路徑，并沿著形成波峰126最高點(diǎn)(或頂點(diǎn))切開或剪開；以及(b)沿著所述切割線或路徑，將密封劑涂敷在下表面片材132B和波紋片材123之間。后邊緣處的密封可以用類似于形成前邊緣密封的方式來形成。雖然可以采用各種不同類型的密封劑來形成這些密封接頭，但一種可選用的材料是可購自于明尼蘇達(dá)州圣保羅市的H.B.Fuller的非泡沫型密封劑，產(chǎn)品牌號為HL0842。
當(dāng)采用介質(zhì)結(jié)構(gòu)125時，系統(tǒng)的設(shè)計者可能系統(tǒng)將結(jié)構(gòu)125卷成一個成卷的介質(zhì)結(jié)構(gòu)，如圖1所示的過濾器結(jié)構(gòu)100。可以采用多種方式來回繞或卷繞介質(zhì)。請參見圖3，在圖3所示的特定實(shí)施例中，圍繞一中心心軸154或其它作為卷繞安裝結(jié)構(gòu)的元件來卷繞介質(zhì)結(jié)構(gòu)125。中心心軸154是可以除去的，或者可以留下來作為圓柱形過濾器結(jié)構(gòu)100的中心(圖1)。較理想的是，可以采用非圓形的中心卷繞構(gòu)件，以便制造其它過濾介質(zhì)形狀，例如長圓形、橢圓形、矩形或跑道形的過濾介質(zhì)。
介質(zhì)結(jié)構(gòu)125在卷繞時也可以不需要心軸或中心內(nèi)芯。形成一個無芯成卷結(jié)構(gòu)的方法如下(a)將波紋片材123的與前邊緣相間隔的第一部分波紋的波谷128從上橫向邊緣刻到下橫向邊緣上(或者從下橫向邊緣刻到上橫向邊緣上)，以助于卷成結(jié)構(gòu)125，例如，前邊緣的第一部分四個波紋將具有一沿波谷128切割的刻痕線；(b)將由密封劑構(gòu)成的密封邊140沿著波紋片材123的上表面并沿著與具有端部密封邊138的橫向邊緣相對的那一個橫向邊緣來涂敷；(c)先將前邊緣抵住其本身來回繞或卷繞，隨后在通過密封邊140壓緊；以及(d)將固定有下表面片材132B的其余波紋片材123圍繞夾緊的前邊緣回繞或卷繞起來。
在其它方法中，可以通過如美國專利5,543,007和5,435,870所描述的自動加工工藝，用介質(zhì)結(jié)構(gòu)125來制造無芯結(jié)構(gòu)，上述的兩個專利可援引在此以作參考。在其它方法中，可以用手來卷繞介質(zhì)結(jié)構(gòu)。
當(dāng)采用例如過濾器結(jié)構(gòu)100之類的成卷結(jié)構(gòu)時，系統(tǒng)設(shè)計者需要確保結(jié)構(gòu)100的外周封閉或鎖定在位，以防止過濾器結(jié)構(gòu)100脫開卷繞。有很多方法可以實(shí)現(xiàn)這一目的。在某些場合，外周側(cè)包裹有一外周層。這個外周層可以是一種非滲透性的粘合材料，例如是在一個側(cè)面上帶有粘合劑的塑料。當(dāng)采用這種類型的外周層時，可以防止過濾器結(jié)構(gòu)100脫開，并且可以阻止流體流出過濾器結(jié)構(gòu)100的外周側(cè)，從而維持過濾器結(jié)構(gòu)100中的直通流動。
在某些場合，過濾器結(jié)構(gòu)100是這樣保持其成卷結(jié)構(gòu)的，即，用一粘合劑或密封劑沿著一條線160(圖1)來密封介質(zhì)結(jié)構(gòu)125的后邊緣，從而將后邊緣固定于過濾器結(jié)構(gòu)100的外側(cè)面。例如，可以沿著線160涂敷一條熱熔密封劑。
請回到圖1，在圖1中，示出了第二流動表面110。還示出了一個標(biāo)注為112的扇形部分，其中各槽具有打開端部152和封閉的端部148。應(yīng)該理解，扇形部分112可以代表整個流動面110。為清楚和簡便起見，圖中沒有示出流動面110的其它部分。在共同待審和共同轉(zhuǎn)讓的、申請?zhí)?9/101,193、申請日1999年2月6日、題為“具有密封系統(tǒng)的過濾元件”、在此援引作為參考的美國專利申請中描述并圖示了可用于這些系統(tǒng)和配置和一個過濾組件50的俯視和仰視平面圖以及側(cè)視圖。
現(xiàn)請轉(zhuǎn)向圖9，圖中示出了一個安裝在一殼體305(該殼體可以是進(jìn)入發(fā)動機(jī)或渦輪機(jī)的空氣吸入管道的一部分)中的過濾器結(jié)構(gòu)100。在如圖所示的配置中，空氣在箭頭306處流入殼體305，經(jīng)過濾器結(jié)構(gòu)100后，在箭頭307處流出殼體305。當(dāng)在一管道或殼體305中采用例如過濾器結(jié)構(gòu)100類型的介質(zhì)結(jié)構(gòu)時，需要有一個密封系統(tǒng)60來確?？諝饬鬟^介質(zhì)結(jié)構(gòu)100，而不是旁通地流過。
現(xiàn)請參見圖5，它是安裝在殼體305中的過濾器結(jié)構(gòu)100的局部放大視圖，圖中所示的特定密封系統(tǒng)60包括一框架結(jié)構(gòu)170和一密封件250。當(dāng)采用這種類型的密封系統(tǒng)60時，框架結(jié)構(gòu)170可形成一支承結(jié)構(gòu)或背襯，密封件250可以抵住框架而被壓縮，從而形成一個與管道或殼體305之間的徑向密封頭172。
還是請參見圖5，在如圖所示的特定實(shí)施例中，框架結(jié)構(gòu)170包括一剛性突起174，該剛性突起從過濾器結(jié)構(gòu)100的第一和第二流動面105、110之一的至少一部分凸出或伸出。在圖5所示的實(shí)施例中，剛性突起170從過濾器結(jié)構(gòu)100的第二流動面110軸向地延伸。圖5所示的實(shí)施例示出了突起174在整個第二流動面110的上方軸向地延伸，因?yàn)榈诙鲃用?10是平面形狀的。在流動面為非平面形狀(例如截頭圓錐形)的情況下，可以將突起174設(shè)計成只在流動面的一部分的上方。
圖6是圖5所示的特定框架結(jié)構(gòu)170的剖視圖。在圖6中，所示的突起174具有通過一端梢180相互結(jié)合的一對側(cè)壁176、178。在較佳的配置中，第一和第二側(cè)壁176、178之一可以作為密封件250的支承件或背襯，從而在選定的側(cè)壁176或178與殼體或管道的適當(dāng)表面之間形成一個密封頭172。當(dāng)采用這種類型的結(jié)構(gòu)時，突起174是一個形成一封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)182(圖4)的連續(xù)的構(gòu)件。密封件250可以配合或鄰接于環(huán)形結(jié)構(gòu)182的內(nèi)側(cè)面184，或者是環(huán)形結(jié)構(gòu)182的外側(cè)面186。當(dāng)與環(huán)形結(jié)構(gòu)182的內(nèi)側(cè)面184相配合時，密封件250被壓縮在突起174與插在環(huán)內(nèi)的一個管狀構(gòu)件之間，使突起174和密封件250環(huán)繞所述管狀構(gòu)件。這樣就可以在管狀構(gòu)件與突起174的內(nèi)側(cè)面176(以及環(huán)形結(jié)構(gòu)182)之間形成一個徑向的密封。
密封件250也可以與環(huán)形結(jié)構(gòu)182的外部186相配合。當(dāng)采用這種類型的結(jié)構(gòu)時，一殼體或管道可以環(huán)繞突起174和環(huán)形結(jié)構(gòu)182(包括密封件250)，從而在突起174的外側(cè)面178與殼體或管道的內(nèi)側(cè)面之間形成一個密封。
在特定的較佳配置中，密封件250配合于或覆蓋環(huán)形結(jié)構(gòu)182的內(nèi)側(cè)面184和外側(cè)面186。在圖5所示的特定實(shí)施例中，密封件250也與突起174的端梢180接觸配合，從而使密封件250這樣來覆蓋突起174，即，從外側(cè)面186，越過端梢180，到內(nèi)側(cè)面184。
現(xiàn)請參見圖4、5和6。圖4是圖1所示密封系統(tǒng)60的平面視圖；圖5是圖1所示的、安裝在殼體305中的過濾組件50的局部剖視圖；以及圖6是圖4所示密封系統(tǒng)60的框架結(jié)構(gòu)170的剖視圖。
通常，當(dāng)采用如上所述的框架結(jié)構(gòu)170時，框架結(jié)構(gòu)170將包括一個框架205?？蚣?05可以是各種形狀的。在圖4所示的特定實(shí)施例中，框架205的形狀大體是圓的。圖4所示的框架205的方便之處在于，它是布置和構(gòu)造成附連于過濾器結(jié)構(gòu)100的第二流動面110。
現(xiàn)請參見圖6，在圖示的這種特定的配置中，框架205具有一環(huán)圈、裙部或懸唇部251，該部分大體是圓的并具有一內(nèi)徑。該內(nèi)徑最好是大致等于過濾器結(jié)構(gòu)100的外徑。懸唇部251從撐條210的底面252向下延伸第一距離。懸唇部251是布置和構(gòu)造成可以圍繞過濾器結(jié)構(gòu)100的第二流動面110徑向地延伸?，F(xiàn)請參見圖5，在圖示的特定實(shí)施例中，懸唇部251圍繞過濾介質(zhì)100的第二流動面110徑向延伸，因而在過濾器結(jié)構(gòu)100的第二流動面110內(nèi)側(cè)延伸第一距離，從而限定一個搭接區(qū)域255。
框架205最好是固定于過濾器結(jié)構(gòu)100?？梢杂酶鞣N方式將框架205固定于過濾器結(jié)構(gòu)100。將框架205固定于過濾器結(jié)構(gòu)100的一種特定較佳的方式是采用粘合劑。在圖5所示的特定實(shí)施例中，粘合劑是布置在位于懸唇部251和過濾器結(jié)構(gòu)100之間的搭接區(qū)域255上。
較佳的是，粘合劑能永久地將框架205粘附于過濾器結(jié)構(gòu)100，同時還能防止流體從過濾器結(jié)構(gòu)100與框架205之間的搭接區(qū)域255泄漏。在變化型實(shí)施例中，框架205可以暫時地附連于過濾器結(jié)構(gòu)100。這里的術(shù)語“暫時”是指框架205可以從過濾器結(jié)構(gòu)100上取下而不會損壞密封系統(tǒng)60或過濾器結(jié)構(gòu)100。
在使用此類框架205的過程中，需圍繞框架205的外周施加向內(nèi)的力。撐條120對框架205起到支承作用。這里的術(shù)語“支承”是指撐條210可以防止框架205在圍繞其外周施加的力的作用下被徑向地壓扁。
現(xiàn)請參見圖6，圖示的特定突起174最好是包括一末端部分263或環(huán)形密封支承件。在圖6中，末端部分263大體是圓的，并且是布置和構(gòu)造成插入在一殼體或管道中。在為圓形的情況下，末端部分263可限定一內(nèi)徑。末端部分263與懸唇部251之間，框架205包括一凸階253。凸階253在懸唇部251的較大內(nèi)徑部分和末端部分263的較小內(nèi)徑部分之間形成了一個過渡區(qū)域。
當(dāng)按照圖5和圖6所示的配置構(gòu)造而成時，末端部分263能為可壓縮的密封件250提供支承。可壓縮密封件250最好是構(gòu)造和布置成可以在框架205的末端部分263和殼體或管道的側(cè)壁260之間充分地被壓縮。當(dāng)密封件在末端部分263和側(cè)壁260之間被充分地壓縮時，就可以在過濾組件50和側(cè)壁260之間形成一個徑向密封頭172。
可以采用各種方式來將密封件250固定于末端部分263。一種特別方便和理想的方式是，模制密封件250，使其接觸、覆蓋或搭接在末端部分263的徑向外側(cè)面270與末端部分263的徑向內(nèi)側(cè)面271上，并包括端梢180(圖7)。圖7示出了這種構(gòu)造的一個特定實(shí)施例。在圖7中，密封件250完全覆蓋末端部分263。
框架205的末端部分263可限定一壁或支承結(jié)構(gòu)，可壓縮密封件250可以在其間形成一個徑向的密封頭172。在可壓縮密封件250的插入壓力不高于80磅(通常不高于50磅，例如20-40磅)的情況下，其在密封系統(tǒng)60中的壓縮最好是足以形成一個徑向的密封，并且最好是足夠輕，以便于用手加以更換。較佳的是，可壓縮密封件250的被壓縮量至少是百分之十五，最好是不高于百分之四十，通常是在百分之二十到三十。這里的術(shù)語“壓縮量”是指密封件250的最外面部分沿徑向向末端部分263的物理偏移量相對于密封件250靜止時(未變形并且沒有被安裝在管道中，或者說是不受其它力作用)最外部尺寸的百分?jǐn)?shù)。
現(xiàn)請參見圖7，圖7是一特定的較佳密封件250處于未壓縮狀態(tài)時的放大的示意圖。在圖示的較佳實(shí)施例中，密封件250是一個呈階梯形截面的構(gòu)造，其最外面的尺寸(當(dāng)為圓形時，就是直徑)從第一端264向第二端265逐漸減小，以便實(shí)現(xiàn)較佳的密封。圖7所示的特定配置的外形的較佳規(guī)格是具有多個(最好是至少三個)逐漸變大的臺階的聚氨酯泡沫材料，所述各臺階是構(gòu)造成與側(cè)壁260壓配，并且可提供一個防流體泄漏的密封頭。
可壓縮密封件250限定了一個漸增的表面內(nèi)徑梯度，以便壓配于側(cè)壁260。具體地說，在圖7所示的例子中，可壓縮密封件250限定了三個臺階266、267、268。臺階266、267、268的截面尺寸或?qū)挾戎饾u增加，臺階266、267、268依次從可壓縮密封件250的第二端向下。密封件第二端265處的較小的直徑便于將其插入管道或殼體。而第一端264處的較大的直徑則可以確保緊密的密封。
通常，為了正確地實(shí)施徑向密封的功能，可壓縮密封件250需要在將其裝入殼體305或管道時被壓縮。在很多較佳的構(gòu)造中，密封件在其最厚的部分被壓縮大約百分之十五到四十(通常是大約百分之二十到三十三)，藉以獲得一個牢固可靠的密封，并且只要用手施加大約80磅或更小的力(最好是50磅或更小，通常是20-40磅)來安裝密封件，就可以獲得上述的結(jié)果。
通常，可以將過濾組件50布置和構(gòu)造成壓配抵靠于殼體305或管道的側(cè)壁260。在圖5所示的特定實(shí)施例中，可壓縮密封件250在側(cè)壁260與框架205的末端部分263之間被壓縮。在被壓縮之后，由于可壓縮密封件250趨向于膨脹回到其原始狀態(tài)，因而會對側(cè)壁260施加一個作用力，從而在末端部分263和側(cè)壁260之間形成一個徑向的密封頭172。
B.圖8和9現(xiàn)請參見圖8，圖8是一空氣濾清器300的立體示意圖。在特定的系統(tǒng)中，是將過濾組件50設(shè)計成可以插入到一空氣濾清器300的殼體305中。殼體305通常是與發(fā)動機(jī)的空氣吸入系統(tǒng)流體連通的管道系統(tǒng)的一部分。在本文中，術(shù)語“管道系統(tǒng)”或“管道”包括例如管路、管子和空氣濾清器殼體。
過濾組件50可以采用各種殼體。在圖8所示的特定實(shí)施例中，殼體305包括一本體構(gòu)件或第一殼體部分310，以及一可拆卸的蓋子或第二殼體部分315。在某些配置中，第一殼體部分310附連于一物體，例如卡車。第二殼體部分315通過一鎖定裝置320可拆卸地固定于第一殼體部分310。較佳的是，鎖定裝置320包括多個鎖頭325。
雖然殼體可以有各種不同的截面構(gòu)造，但在所述的特定實(shí)施例中，第一和第二殼體部分310、315是圓的。在圖示的配置中，第一殼體部分310具有一出口區(qū)域330。出口區(qū)域330是設(shè)計成可在使用過程中允許流體流出過濾器組件300。類似地，第二殼體部分315具有一入口區(qū)域335。入口區(qū)域335是設(shè)計成可在使用過程中允許流體流入過濾器組件300。在較佳的構(gòu)造中，殼體305是一個直列式殼體。因此，出口區(qū)域330和入口區(qū)域335同軸地對準(zhǔn)，從而允許空氣沿同一方向流過入口區(qū)域335和出口區(qū)域330。這可以從圖9中看到。
過濾組件50最好是構(gòu)造和布置成能壓配于殼體305的側(cè)壁260。在圖9所示的實(shí)施例中，過濾組件50的帶有連接框架205和可壓縮密封件250的第二端110插入在第一殼體部分310中。過濾組件50壓配在第一殼體部分310內(nèi)，因而使可壓縮密封件250在框架205的末端部分263和第一殼體部分310的側(cè)壁260之間被壓縮，從而在其間形成一個徑向密封頭172。
在圖9所示配置的使用過程中，流體在第二殼體部分315的入口區(qū)域335進(jìn)入殼體組件300，如箭頭306所示。當(dāng)流體流過過濾器結(jié)構(gòu)100時，就可以除去其中的污染物。流體在出口區(qū)域330排出殼體組件300，如箭頭307所示。密封系統(tǒng)60的可壓縮密封件250形成了徑向密封頭172，藉以防止污染的流體直接排出殼體組件300而不先經(jīng)過過濾器結(jié)構(gòu)100。
C.圖17和18應(yīng)該理解，過濾組件50可以具有附加的分隔件，以確保獲得適當(dāng)?shù)倪^濾程度。間隔件可以設(shè)置在過濾組件50的上游，也可以在過濾組件50的下游，這取決于特定的場合和所需的結(jié)果。這些間隔件可以采取某些實(shí)施例中的前濾清器或后濾清器(例如安全過濾器或二次過濾器)。此外，這些間隔件可以采取單層或多層過濾介質(zhì)的形式，并位于過濾器結(jié)構(gòu)100的上游或下游。這些場合所采用的過濾器通常是根據(jù)所需的過濾程度以及過濾介質(zhì)所引入的限制物(restriction)的量來選擇的。例如，在特定的場合，希望在濾掉大顆粒(即，例如樹葉、蝴蝶、土塊等碎屑)的同時，引入小的附加限制物。在此情況下，可以在過濾器結(jié)構(gòu)100的上游采用一層介質(zhì)，例如篩網(wǎng)或?yàn)V網(wǎng)。還希望剛好在過濾器結(jié)構(gòu)100的下游引入附加量的過濾措施。這可以通過緊接在過濾器結(jié)構(gòu)100的下游設(shè)置一層(或多層)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)請參見圖17，其中示出了過濾組件50的一個變化型實(shí)施例，它總的由標(biāo)號50’來表示。過濾組件50’是構(gòu)造成類似于圖1的過濾組件50，只是其中對應(yīng)于上游或入口端106’的第一流動面105’有所不同。圖17是過濾組件50’的從上游端106’看的端部示意圖。在圖17所示的特定的過濾組件50’中，整個上游端106’被一層介質(zhì)107’所覆蓋，以便在氣體流到達(dá)過濾機(jī)構(gòu)100之前分離其中的較大顆粒。按照所需的過濾和限制的場合和程度，介質(zhì)107’可以采取多種型式。在很多普通的場合，介質(zhì)107’的尺寸為允許除去例如蝴蝶、樹葉、大土塊和其它類型碎屑之類的顆粒。一種可供使用的介質(zhì)具有以下特征和性質(zhì)聚酯材料；其中50％(按重量計)的纖維的纖度為大約15旦尼爾，50％的纖維的纖度為大約6旦尼爾；將纖維保持在一起的粘結(jié)料是耐油的橡膠改性PVC；基重為6.6oz/yd2(224g/m2)；厚度是大約0.37英寸；在0.5英寸的水的限制情況下，可滲透性為大約3500英尺/米。
如上所述，還希望在過濾器結(jié)構(gòu)100的下游引入分離措施。圖18示出了其中的一個例子，圖18是從第二流動面110″看到的過濾組件55的一個變化型實(shí)施例的端部視圖。圖18所示的過濾組件50″的構(gòu)造類似于圖1所示的過濾組件50，只是有一個附加的分離器111″位于過濾器結(jié)構(gòu)100的下游。雖然可以構(gòu)思出各種實(shí)施例，但在圖18所示的特定實(shí)施例中，分離器111″采用的是位于過濾器結(jié)構(gòu)100下游的一層介質(zhì)112″。介質(zhì)層112″可以緊挨著或緊抵著過濾器結(jié)構(gòu)100，或者可以位于框架205″的下游。在圖18所示的實(shí)施例中，介質(zhì)112″緊接在過濾器結(jié)構(gòu)100的下游。也就是說，過濾介質(zhì)112″位于過濾器結(jié)構(gòu)100和框架205″的撐條210″之間。
所采用的介質(zhì)112″的類型取決于所需的過濾程度或所引入的限制物的量。介質(zhì)112″可以是單層的，也可以是多層的。在圖8所示的實(shí)施例中，介質(zhì)112″包括非制造的、無皺的、纖維深度介質(zhì)113″。一種可用于深度介質(zhì)(depth media)113″的材料具有以下特征一層4.0-4.8 0z/yd2(136-163g/m2)聚酯纖維深度介質(zhì)(混合纖維)；0.55-0.70″(14-18mm)厚度自由狀態(tài)(在0.002psi的壓縮下測量)；平均纖維直徑為大約21.0微米(質(zhì)量加權(quán)平均值)或大約16.3微米(長度加權(quán)平均值)；可滲透性(最小值)500英尺/分鐘(152米/分鐘)；自由狀態(tài)的固化率為大約0.6-1.0％，通常是大約0.7％。
預(yù)計在某些應(yīng)用中，要求過濾器組件50既包含上游過濾器107’，又包含下游過濾器111″。
D.圖10-15現(xiàn)請參見圖10，圖10是根據(jù)另一個實(shí)施例的過濾組件450的立體圖。在圖示的結(jié)構(gòu)中，過濾組件450包括過濾介質(zhì)455和一密封系統(tǒng)460。過濾介質(zhì)455是設(shè)計成可以從流過其中的流體(例如空氣)內(nèi)除去污染物。密封系統(tǒng)460是設(shè)計成可以將過濾介質(zhì)455密封于一殼體或管道。
在特定的較佳實(shí)施例中，過濾介質(zhì)455被結(jié)合在一個過濾器結(jié)構(gòu)470中，該過濾器結(jié)構(gòu)具有一第一流動面471和一與之相對的第二流動面472?，F(xiàn)請參見圖11，在圖11所示的特定實(shí)施例中，過濾器結(jié)構(gòu)470是構(gòu)造成直通流動的形式。如上所述，這意味著需過濾的流體將沿著某個特定方向477(圖10)進(jìn)入第一流動面471，并沿同一個方向478(圖10)從第二流動面472排出。
過濾器結(jié)構(gòu)470可以具有各種構(gòu)造和性質(zhì)。在圖11所示的特定實(shí)施例中，過濾器結(jié)構(gòu)470具有非圓形橫截面。特別是，圖11所示特定實(shí)施例中的過濾器結(jié)構(gòu)470具有長圓形(ob-round)或“跑道形”橫截面心軸。術(shù)語“跑道形”橫截面心軸是指過濾器結(jié)構(gòu)470包括第一和第二半圓形端部511、512，它們通過一對直線段513、514連接起來。
通常，過濾器結(jié)構(gòu)470是一卷繞結(jié)構(gòu)。也就是說，結(jié)構(gòu)470包括一個圍繞一中心點(diǎn)完全或反復(fù)回繞的過濾介質(zhì)層。在特定的較佳配置中，卷繞結(jié)構(gòu)是一個卷，其中一個過濾介質(zhì)層圍繞一中心點(diǎn)卷繞多圈。在其它的較佳配置中，過濾器結(jié)構(gòu)470是一個卷繞結(jié)構(gòu)，通常是一卷過濾介質(zhì)，例如可滲透的槽紋形過濾介質(zhì)。
可以采用很多不同類型的方式來制造過濾介質(zhì)470。在某些技術(shù)中，將一個單面過濾介質(zhì)(例如圖2所示的過濾介質(zhì)122)圍繞一中心心軸或其它結(jié)構(gòu)卷繞，以形成一個用于卷繞的安裝件。中心心軸可以被除去，或留下來塞住過濾器結(jié)構(gòu)470的中心。在圖11所示的特定實(shí)施例中，一中心內(nèi)芯454占據(jù)了過濾介質(zhì)455的卷的中心。
在圖10和11中，特定的部分475表示各槽，包括槽的敞開端和封閉端。應(yīng)該理解，部分475代表整個流動面472(以及第一流動面471)。為清楚和簡便起見，沒有示出流動面472的其余部分上的槽。與本申請共同待審、共同轉(zhuǎn)讓、申請?zhí)枮?9/101,193、申請日為1999年2月26日、題為“具有密封系統(tǒng)的過濾元件”中揭示了可用于本文所描述的系統(tǒng)和配置的過濾組件450的俯視、仰視平面圖和側(cè)視圖，該專利申請的內(nèi)容可援引在此以作參考。
與圖1所示的實(shí)施例一樣，過濾組件450包括一密封系統(tǒng)460。在較佳的構(gòu)造中，密封系統(tǒng)460包括一框架605和一密封件650。
雖然可以構(gòu)思出各種結(jié)構(gòu)，但在立體12中示出了一個根據(jù)較佳實(shí)施例的框架605。
在圖12所示的特定配置中，框架605具有非圓形(例如長圓形或者說是跑道形)的心軸，并且是布置和構(gòu)造成附連于過濾介質(zhì)455的第二端510。特別是，框架605具有一大體為跑道心軸的環(huán)圈或稱裙部或稱懸唇部561。懸唇部651從撐條610的底面650向下延伸一段距離。懸唇部651是布置和構(gòu)造成圍繞過濾器結(jié)構(gòu)470的第二端570沿徑向延伸。現(xiàn)請參見圖10，在圖示的實(shí)施例中，框架605的懸唇部651圍繞過濾器結(jié)構(gòu)470的第二端510沿徑向延伸，這樣就使懸唇部651從過濾器結(jié)構(gòu)470的第二端510的撐條610的底面652延伸，從而限定了一個搭接區(qū)域555(圖15)。
框架605可以用很多種方式固定于過濾器結(jié)構(gòu)470。一種特別方便的辦法是，藉助粘合劑將框架605固定于過濾器結(jié)構(gòu)470。在圖15所示的特定實(shí)施例中，將粘合劑設(shè)置在如前所述的、位于框架605和過濾器結(jié)構(gòu)470之間的搭接區(qū)域555上。
在所述配置的使用過程中，需圍繞框架605的外周施加向內(nèi)的力。相對于半圓形端部511、512所施加的向內(nèi)的力可以導(dǎo)致直線段513、514起拱或彎曲。設(shè)置了作為框架605一部分的結(jié)構(gòu)來防止直線段513、514彎曲。雖然可以構(gòu)思出各種結(jié)構(gòu)，但在圖12所示的特定實(shí)施例中，是設(shè)置撐條610來提供結(jié)構(gòu)剛性，以支承直線段513、514。從圖12中可以看到，所示的特定的撐條610在兩個相對的直線段513、514之間形成了一個桁架系統(tǒng)612。桁架系統(tǒng)612包括多個剛性的支桿614，這些支桿最好是與框架605的其余部分模制成一體。
在特定的較佳結(jié)構(gòu)中，框架605是構(gòu)造成類似于框架205。因此，現(xiàn)請參見圖12和13，框架605包括一末端部分663。在較佳的配置中，末端部分可以作為一環(huán)形密封支承件。在圖示的構(gòu)造中，末端部分663具有與過濾器結(jié)構(gòu)470相同的橫截面。在圖12所示的特定實(shí)施例中，末端部分是非圓形的，具體地說是跑道形的。在較佳的實(shí)施例中，請參見圖13所示的特定實(shí)施例，在末端部分663和懸唇部651之間，框架605包括一臺階653。臺階653在橫截面寬度較大的懸唇部651和橫截面寬度較小的末端部分663之間形成了一個過渡區(qū)域。
在較佳的系統(tǒng)中，可壓縮的密封件650具有類似于圖7所示之密封件250的結(jié)構(gòu)。
較佳的是，過濾組件450安裝在一管道或一空氣濾清器殼體中。在特定的較佳場合，空氣濾清器殼體是一個直列式殼體。圖14示出了一個具有直列式殼體672的空氣濾清器670。在圖14中，所示的殼體是一個兩件式殼體，包括一蓋子674和一本體構(gòu)件676。蓋子674限定了一個空氣流動入口678。本體構(gòu)件676限定了一個空氣流動出口680。殼體還包括一位于過濾組件450上游的前過濾器配置679，例如美國專利2,887,177和4,162,906所述，這兩個專利可援引在此以作參考。在圖示的實(shí)施例中，前過濾器配置679位于蓋子674內(nèi)。蓋子674包括一除塵器681，它可以將前過濾器679所收集的灰塵和碎屑排出。
圖15是圖14所示空氣濾清器670的剖視圖，示出了安裝于其中的過濾組件450。
可壓縮密封件650被壓縮在側(cè)壁660和框架605的末端部分663之間。由于過濾組件450是壓配的，因而可壓縮密封件650被壓縮并抵靠在框架605(具體地說，在該特定實(shí)施例中是其末端部分663)和側(cè)壁660之間。在被壓縮之后，由于可壓縮密封件650趨向于向外膨脹而恢復(fù)其原始直通，因而會對側(cè)壁660施加一個力，從而與側(cè)壁660形成了一個徑向的密封頭685。
E.系統(tǒng)和操作方法文中所述的過濾器結(jié)構(gòu)和配置可用于各種系統(tǒng)。圖16示出了一種特殊類型的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由標(biāo)號700總的來表示。在圖16中，設(shè)備702(例如車輛)具有一發(fā)動機(jī)703，該發(fā)動機(jī)具有某些額定的空氣流速方面的要求，例如，至少是500cfm(立方英尺/分鐘)，通常是700-1200cfm。設(shè)備702可以包括公共汽車、公路卡車、越野車、拖拉機(jī)、或航海應(yīng)用例如動力船只。發(fā)動機(jī)703可通過空氣—燃油混合物為設(shè)備702提供動力。在圖16中，示出了空氣流在吸入?yún)^(qū)域705被吸入發(fā)動機(jī)703。圖中用虛線示出了一個可選用的渦輪機(jī)706，該渦輪機(jī)可促使空氣吸入發(fā)動機(jī)703。在發(fā)動機(jī)703和渦輪機(jī)706的上游設(shè)置有了一空氣濾清器710，該空氣濾清器具有一個過濾器結(jié)構(gòu)712和一個二級過濾元件713。通常，在工作時，空氣沿箭頭714的方向進(jìn)入空氣濾清器710，并經(jīng)過一級元件712和二級元件713，在那里除去空氣中的顆粒和污染物。如箭頭716所示，清潔后的空氣在下游流進(jìn)吸入口705。在那里，空氣流入發(fā)動機(jī)703以為設(shè)備702提供動力。
F.更換在特定的較佳應(yīng)用中，可以將所述的過濾組件從其所安裝的任何系統(tǒng)中拆除和更換。例如，可以分別將過濾組件50或過濾組件650安裝到例如圖9和15所示的空氣濾清器的殼體中。在使用了特定長的時間之后，過濾器結(jié)構(gòu)中的介質(zhì)將被堵塞，過濾組件中的限制物逐漸增多。在較佳的應(yīng)用中，將周期性地更換過濾組件，以維持其將顆粒從流體中除去的適當(dāng)?shù)哪芰?，不致引入過多的限制物。
在某些場合，過濾器結(jié)構(gòu)包括一可用肉眼觀察的使用壽命指示器。某些系統(tǒng)可以包括一限制物指示器，以便為使用者提供何時更換過濾組件的信息。
為了維修所述的空氣濾清器配置，使用者需要觸及過濾組件。例如，如果過濾組件是安裝在如圖9或圖15所示的空氣濾清器殼體中，那么使用者就要將蓋子與本體構(gòu)件上脫開鎖定，并將蓋子從本體構(gòu)件上取下，從而暴露出一開口。使用者可以抓住過濾組件，破壞過濾組件相對于殼體或管道側(cè)壁所形成的徑向密封頭。在特定的系統(tǒng)中，密封件和殼體或管道是這樣設(shè)計的，即，使用者需要施加不大于大約80磅、較佳的是不大于50磅、有些情況下在15至40磅之間的力來破壞密封并除去過濾組件。隨后，使用者要將過濾組件從本體構(gòu)件的開口中拉出?？梢詫⒂门f的過濾組件丟棄。在特定的較佳系統(tǒng)中，過濾組件可以用非金屬材料構(gòu)造而成以便方便地焚化。例如，在某些較佳的構(gòu)造中，過濾組件包括至少百分之九十五，通常至少是百分之九十八的非金屬材料。
若要安裝一個新的過濾組件，使用者可以抓著過濾組件，將其通過管道或殼體的開口插入。過濾組件被插入開口，直到密封件相對于殼體的環(huán)形內(nèi)壁被足夠地壓縮而在殼體壁與框架的末端部分之間形成一個徑向密封頭。隨后可以將蓋子置于過濾組件的暴露端以封閉開口。最后，將蓋子鎖定于本體構(gòu)件。
G.舉例的結(jié)構(gòu)在該部分，提供了一組規(guī)格尺寸的例子，但僅僅是為了舉例，可以采用很寬范圍的尺寸。
1.圖1-8圖2所示的過濾介質(zhì)100的軸向長度是在3英寸(大約8cm)到10英寸(大約25cm)之間，在一個例子中是大約6英寸(大約15cm)。過濾介質(zhì)100的外徑是在3英寸(大約8cm)到15英寸(大約38cm)之間，在一個例子中是大約10英寸(大約25cm)。
框架205的懸唇部251(圖5)向過濾器結(jié)構(gòu)100的第二端110(圖5)的內(nèi)側(cè)延伸的距離是在0.2英寸(大約5mm)到1英寸(大約2.5cm)之間，在一個例子中是0.6英寸(大約1.5cm)。懸唇部251的直徑是在3英寸(大約7cm)到15英寸(大約38cm)之間，在一個例子中是大約10英寸(大約25cm)。末端部分263的直徑是在2.5英寸(大約6cm)到14英寸(大約36cm)之間，在一個例子中是大約9.5英寸(大約24cm)。
過濾元件可以提供至少5平方英尺，通常是20-130平方英尺，例如大約45平方英尺的介質(zhì)表面積。其所占據(jù)的體積不超過大約1立方英尺，通常為0.03-0.5立方英尺，例如是大約0.2-0.4立方英尺。
2.圖9第一殼體部分310(圖9)的外部區(qū)域330的直徑是在3英寸(大約8cm)到10英寸(大約25cm)之間，在一個例子中是7英寸(大約18cm)。第二殼體部分315的直徑是在3英寸(大約8cm)到10英寸(大約25cm)之間，在一個例子中是5.8英寸(大約15cm)。
3.圖10-14過濾器結(jié)構(gòu)470的軸向長度是在3英寸(大約8cm)到10英寸(大約25cm)之間，在一個例子中是6英寸(大約15cm)。半圓形端部511、512的半徑是在1英寸(大約2.5cm)到5英寸(大約13cm)之間，在一個例子中半徑為2.7英寸(大約7cm)。直線段513、514的長度不大于0.1英寸(大約2.5mm)，在一個例子中是4.9英寸(大約12cm)。
較佳的是，框架605向過濾器結(jié)構(gòu)470內(nèi)側(cè)延伸的距離是在0.2英寸(大約5mm)到1英寸(大約2.5cm)之間，在一個例子中是0.6英寸(大約1.5cm)。其所占據(jù)的體積不超過大約1立方英尺，通常為0.03-0.5立方英尺，例如是大約0.2-0.4立方英尺。
H.舉例的材料在該部分中，提供了可用材料的例子。對任何給定材料的特定選擇都是可以按照具體的過濾應(yīng)用場合而變化的。換言之，可選用于本發(fā)明系統(tǒng)的特定的材料取決于系統(tǒng)設(shè)計者根據(jù)系統(tǒng)需求的設(shè)計?？刹捎酶鞣N各樣的材料。下面舉出了已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的適用材料。
介質(zhì)122可以包括纖維素?？捎糜谏鲜鱿到y(tǒng)的介質(zhì)的例子如下具有以下特性的纖維素介質(zhì)，即基重為大約45-55磅/3000平方英尺(84.7g/m2)，例如48-54磅/3000平方英尺；厚度為大約0.005-0.015英寸，例如大約0.010英寸(0.25mm)；弗雷澤(frazier)滲透性為大約20-25英尺/分鐘，例如大約22英尺/分鐘(6.7米/分鐘)；孔隙尺寸為大約55-65微米，例如大約62微米；濕拉強(qiáng)度為至少大約7磅/英寸，例如8.5磅/英寸(3.9千克/英寸)；爆破離開機(jī)器的爆破強(qiáng)度為大約15-25psi，例如大約23psi(159kPa)。
纖維素介質(zhì)可以用細(xì)纖維來處理，例如尺寸(直徑)為5微米或更小的纖維，在某些情況下纖維尺寸甚至可能是亞微米級的?？梢圆捎酶鞣N方法來將細(xì)纖維施加于介質(zhì)。例如美國專利5,423,892的第32欄，第48-60行揭示了一些方案。更具體地說，美國專利3,878,014；3,676,242；3,841,953和3,849,241也揭示了這樣的方法，這些專利可援引在此以作參考。另一個作為商業(yè)機(jī)密的方案是由Donaldson公司生產(chǎn)的牌號為ULTRA-WEB的的產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括覆蓋于普通介質(zhì)上的細(xì)聚合纖維網(wǎng)。對過濾元件的構(gòu)造和密封系統(tǒng)的工作而言，沒有特別好的方案涉及細(xì)纖維是怎樣制作的，以及采用什么特定的方法來涂敷細(xì)纖維?？梢允┘幼銐虻募?xì)纖維直到最終的介質(zhì)結(jié)構(gòu)具有以下特性根據(jù)SAE J726C，利用細(xì)纖維粉塵來進(jìn)行測試，其初始效率為平均99.5％，沒有一次測試低于90％；根據(jù)SAE J726C，總的效率為平均99.98％。
框架205(圖5)是用可提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并且不會發(fā)生蠕變的材料構(gòu)成的。框架205是用非金屬材料制成的，這種材料是環(huán)保型的，并且可以再循環(huán)或可方便地焚化?？蚣?05可以由大多數(shù)塑料(例如玻璃纖維加強(qiáng)塑料)制成。一種可用的加強(qiáng)型塑料是丙烯材料或尼龍。當(dāng)然，也可以采用其它合適的材料。
可壓縮密封件250(圖6)可以由各種材料制成。沒有特別好的方案涉及密封件250在被壓縮情況下在正確的位置上形成一個密封頭。一種可用的材料是柔軟的聚合材料，例如泡沫尿烷?？捎貌牧系囊粋€例子包括泡沫尿烷，它最終是一種具有14-22磅/立方英尺“模制”密度的產(chǎn)品。泡沫聚氨酯的來源廣泛，例如可購自于密執(zhí)安州Wyandotte的BASF公司。泡沫聚氨酯的一個例子包括用I35453R樹脂和J3050U異氰酯制的材料，由BASF公司唯一指定Donaldson公司專賣。
原料的混合比是每100份I35453樹脂對36.2份I3050U異氰酸酯(按重量計)。樹脂的比重是1.04(8.7磅/加侖)，異氰酸酯是1.20(10磅/加侖)。原料通常是用高動能剪切攪拌機(jī)來攪拌混合的。組份溫度應(yīng)該是9-15°F。模具溫度是115-135°F。
樹脂I35453R具有下列特性(a)平均分子重量1)基本的聚醚多醇＝500-15,0002)二元醇＝60-10,0003)三元醇＝500-15,000(b)平均官能度1)總體系＝1.5-3.2(c)羥基數(shù)量1)總體系＝100-300(d)催化劑1)胺＝Air Products 0.1-3.0PPH2)錫＝Witco 0.01-0.5PPH(e)表面活性劑1)總體系＝0.1-2.0PPH(f)水1)總體系＝0.03-3.0PPH(g)顏料/染料1)總體系＝1-5％的碳黑(h)發(fā)泡劑1)0.1-6.0％ HFC 134AII3050U異氰酸酯具有下列特性(a)NCO含量22.4-23.4wt％(b)粘性，25℃下的厘泊＝600-800(c)密度＝1.21g/cm3(25℃時)(d)在190℃下的初始沸點(diǎn)是5mm Hg(e)蒸氣壓力＝0.0002Hg(25℃時)(f)外觀—無色液體(g)閃點(diǎn)(Densky-Martins封閉杯)＝200℃以上是對本發(fā)明原理的一個完整的描述。根據(jù)所揭示的原理，可以有很多實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于空氣濾清器殼體(305、672)的過濾元件配置(50、450)，所述殼體具有一密封面(260、660)；該過濾元件配置(50、450)是可以在空氣濾清器殼體(305、672)中拆除和更換的；該過濾元件配置(50、450)包括(a)一介質(zhì)結(jié)構(gòu)，該介質(zhì)結(jié)構(gòu)具有第一和第二端；位于所述第一端的第一流動面(105、471)；以及位于所述第二端的第二流動面(110、472)；(i)在所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)(125、470)中的介質(zhì)形成了多個槽(124)；每個槽(124)均具有一靠近所述第一流動面(105、471)的第一端(146)和一靠近所述第二流動面(110、472)的第二端(148)；(A)由所述各槽(124)中選定的一些組成的第一組槽(136)在第一端(146)敞開，在第二端(148)封閉；以及(B)由所述各槽(124)中選定的一些組成的第二組槽(134)在第一端(146)封閉，在第二端(148)敞開；(b)一密封系統(tǒng)(60、460)，它包括圍繞所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一端和第二端之一布置的一密封件(250、650)和一框架結(jié)構(gòu)(170、605)；(i)所述框架結(jié)構(gòu)(170、605)包括一從所述第一和第二流動面之一沿軸向突伸的延伸部(174、663)；(ii)所述密封件(250、650)位于所述框架結(jié)構(gòu)(170、605)的所述延伸部(174、663)上；(iii)所述密封件取向?yàn)樾纬梢粋€可釋放的、沿周向的、與殼體密封面(260、660)密封的密封頭(172、685)，這是通過將過濾元件配置(50、450)插入并與殼體(305、672)的密封面相配合而實(shí)現(xiàn)的。
2.如權(quán)利要求1所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)的橫截面包括一對彎曲的端部(511、512)，該對端部通過一對直線段(513、514)來連接。
3.如權(quán)利要求2所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述框架結(jié)構(gòu)的延伸部(664)包括一對彎曲的端部，該對端部通過一對直線段來連接。
4.如權(quán)利要求1所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)具有一圓形橫截面。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述延伸部包括一末端部、一外周表面和一相對的內(nèi)表面；以及(b)所述密封件包括一取向成抵靠于所述延伸部的所述外周表面的第一部分。
6.如權(quán)利要求5所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述密封件包括一取向成抵靠于所述末端部的第二部分；以及一取向成抵靠所述內(nèi)表面的第三部分。
7.如權(quán)利要求5和6中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述密封件限定了一具有至少兩個階梯的橫截面結(jié)構(gòu)，所述階梯從所述延伸部的所述末端部向所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)逐漸加大。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述框架結(jié)構(gòu)的所述延伸部從一固定于所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)的唇件突伸。
9.如權(quán)利要求8所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述唇件是所述框架結(jié)構(gòu)的一部分。
10.如權(quán)利要求8和9中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述唇件包括玻璃纖維加強(qiáng)塑料。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述密封件限定了具有至少一個階梯的橫截面結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)包括一波紋層(123)，該波紋層固定于一表面片材(132B)并卷成一個成卷的結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述框架結(jié)構(gòu)(170、605)包括在第一和第二流動面之一上延伸的至少一個撐條。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述密封件(250、650)包括聚氨酯泡沫材料。
15.如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述第一流動面和第二流動面是平的，并且相互平行。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)在所述第二端(148)封閉的第一組槽(136)是借助一端部密封邊(140)來封閉的；以及(b)在所述第一端(146)封閉的第二組槽(134)是借助一端部密封邊(138)來封閉的。
17.一種過濾元件配置(50、450)，包括(a)一介質(zhì)結(jié)構(gòu)，該介質(zhì)結(jié)構(gòu)具有彼此相對的第一和第二端；位于所述第一端的第一流動面(105、471)；位于所述第二端的第二流動面(110、472)；多個槽(124)；每個槽均具有一靠近所述第一流動面的第一端(146)和一靠近所述第二流動面的第二端(148)；(i)所述各槽中選定的一些槽(136)在所述第一端(146)敞開，并在所述第二端(148)封閉；以及所述各槽中選定的一些槽在所述第一端(146)封閉，在所述第二端(148)敞開；(ii)所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)的橫截面包括一對彎曲的端部，該對端部通過一對直線段來連接。(b)一密封系統(tǒng)(60、460)，所述密封系統(tǒng)固定于具有一密封件(250、650)的介質(zhì)結(jié)構(gòu)；(i)所述密封件包括一對彎曲的端部，該對端部通過一對直線段來連接。
18.如權(quán)利要求17所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述密封系統(tǒng)(60、460)包括圍繞所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一端和第二端之一布置的一框架結(jié)構(gòu)(170、605)；(i)所述框架結(jié)構(gòu)(170、605)包括一從所述第一和第二流動面之一沿軸向突伸的延伸部(174、663)；(ii)所述密封件(250、650)位于所述框架結(jié)構(gòu)(170、605)的所述延伸部(174、663)上；(iii)所述密封件取向?yàn)樾纬梢粋€可釋放的、沿周向的、與殼體密封面(260、660)密封的密封頭(172、685)，這是通過將過濾元件配置(50、450)插入并與殼體(305、672)的密封面相配合而實(shí)現(xiàn)的。
19.如權(quán)利要求18所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述框架結(jié)構(gòu)(170、605)包括一在第一和第二流動面之一上延伸撐條。
20.如權(quán)利要求19所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述撐條是一桁架系統(tǒng)(612)的一部分，所述桁架系統(tǒng)位于所述框架結(jié)構(gòu)的相對的直線段之間。
21.如權(quán)利要求19和20中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述框架結(jié)構(gòu)的所述延伸部從一固定于所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)的唇件突伸。
22.如權(quán)利要求21所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述唇件是所述框架結(jié)構(gòu)的一部分。
23.如權(quán)利要求21和22中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述唇件包括玻璃纖維加強(qiáng)塑料。
24.如權(quán)利要求18-23中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)包括一波紋層(123)，該波紋層固定于一表面片材(132B)并卷成一個成卷的結(jié)構(gòu)。
25.一種過濾元件配置(50、450)，包括(a)一介質(zhì)結(jié)構(gòu)，該介質(zhì)結(jié)構(gòu)具有彼此相對的第一和第二端；位于所述第一端的第一流動面(105、471)；位于所述第二端的第二流動面(110、472)；多個槽(124)；每個槽均具有一靠近所述第一流動面的第一端(146)和一靠近所述第二流動面的第二端(148)；(i)所述各槽中選定的一些槽(136)在所述第一端(146)敞開，并在所述第二端(148)封閉；以及所述各槽中選定的一些槽在所述第一端(146)封閉，在所述第二端(148)敞開；以及(b)一密封系統(tǒng)(60、460)，所述密封系統(tǒng)包括一框架結(jié)構(gòu)(170、605)和一密封件(250、650)，所述密封系統(tǒng)固定于所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)；(i)所述框架結(jié)構(gòu)(170、605)具有一延伸過所述第一流動面和所述第二流動面之一的撐條(210、610)。
26.如權(quán)利要求25所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述框架結(jié)構(gòu)(170、605)包括一從所述第一和第二流動面之一沿軸向突伸的延伸部(174、663)；(b)所述密封件(250、650)位于所述框架結(jié)構(gòu)(170、605)的所述延伸部(174、663)上，并取向?yàn)樾纬梢粋€可釋放的、沿周向的、與殼體密封面(260、660)密封的密封頭(172、685)，這是通過將過濾元件配置(50、450)插入并與殼體(305、672)的密封面相配合而實(shí)現(xiàn)的。
27.如權(quán)利要求26所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述框架結(jié)構(gòu)的所述延伸部從一固定于所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)的唇件突伸。
28.如權(quán)利要求27所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述唇件是所述框架結(jié)構(gòu)的一部分。
29.如權(quán)利要求26-28中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)的橫截面包括一對彎曲的端部，該對端部通過一對直線段來連接。
30.如權(quán)利要求26-28中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述介質(zhì)結(jié)構(gòu)具有一圓形橫截面。
31.如權(quán)利要求26-30中任一項(xiàng)所述的過濾元件配置，其特征在于，(a)所述撐條是一桁架系統(tǒng)(612)的一部分，所述桁架系統(tǒng)位于所述框架結(jié)構(gòu)的相對的直線段之間。
全文摘要
一種過濾組件包括一過濾器結(jié)構(gòu)(100)和一用于將該結(jié)構(gòu)密封在一管道或殼體(305)中的密封系統(tǒng)(60)過濾器結(jié)構(gòu)具有相對的第一和第二流動面(110)，并且是構(gòu)造成直通流動的方式。密封系統(tǒng)(60)包括一框架結(jié)構(gòu)(205)和一可壓縮密封件(250)?？蓧嚎s密封件是圍繞框架結(jié)構(gòu)的一部分模制的。當(dāng)把過濾組件(100)插入殼體(305)中時，可壓縮密封件(250)足以被壓縮而在框架結(jié)構(gòu)(205)和殼體(305)的一個表面之間形成一個徑向密封頭(172)。
文檔編號B01D46/10GK1590746SQ20041007697
公開日2005年3月9日 申請日期2000年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月26日
發(fā)明者S·S·吉斯克, C·J·芬納蒂 申請人:唐納森公司