專利名稱:熱成型過濾器的制作方法
本發(fā)明涉及熱成型流體過濾器以及制造這種流體過濾器的方法。
現(xiàn)有技術(shù)中用來過濾發(fā)動機(jī)的潤滑油或進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣的流體過濾器通常是由摺裥紙質(zhì)過濾介質(zhì)的組合部件構(gòu)成的，這些過濾介質(zhì)由中心管支撐，并由連接在摺裥紙質(zhì)介質(zhì)兩端的端蓋使這些過濾介質(zhì)在其介質(zhì)兩端封閉。在大多數(shù)情況下，還要采用金屬夾頭或粘結(jié)劑使這種折疊物進(jìn)一步封閉和密封。本發(fā)明省去了很多對現(xiàn)有技術(shù)中的過濾器來說是必要的零部件，過濾介質(zhì)不僅本身可以用于過濾，而且還可以用于支撐和密封。而且，本發(fā)明所提出的流體過濾器要比現(xiàn)有技術(shù)中的過濾器便宜得多，這不僅是因?yàn)槭∪チ撕芏嗔悴考斑@些零部件本身的費(fèi)用，而且還因?yàn)楹喕诉^濾器的制作，從而也就節(jié)約了相當(dāng)一部分人工成本。
本發(fā)明所采用的過濾介質(zhì)由熱塑性的纖維和非熱塑性的纖維(或者是一種用熱固性的粘結(jié)劑浸漬過的非熱塑性纖維制成的纖維棉胎)組成，這種纖維能夠被切割成一定的形狀和能夠根據(jù)模具的形狀以及對這種過濾介質(zhì)所提供的溫度和壓力將其模壓成具有各種不同程度的剛性和滲透性的各種結(jié)構(gòu)。一般說來，溫度越高和壓力越大，模壓成型的滲透性就越低，而剛性卻越強(qiáng)。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合相應(yīng)的附圖所作的下列描述將變得更加明顯，其中圖1 是說明按照本發(fā)明制作過濾器的方法的方框圖;
圖2 說明用以生產(chǎn)本發(fā)明中所使用的空氣氣流鋪設(shè)纖維棉胎(airlaid batt)的機(jī)器的剖面圖;
圖3 示意性地說明用圖2中的機(jī)器生產(chǎn)的纖維棉胎形成過濾器制品的模具;
圖4 說明用圖3中所示的模具制成的制品的部件分解圖;
圖5 是按照本發(fā)明制作的過濾介質(zhì)的剖面圖。
現(xiàn)在參見附圖，特別是參見圖1中的方框圖。方框[10]表示先根據(jù)對圖2的描述制作纖維棉胎。方框[12]表示所制成的纖維棉胎被切割成適當(dāng)大小的、一塊一塊的塊料。在方框[14]中，纖維棉胎的塊料被置放到在圖3所示的模具中。在方框[16]中，在圖3所示的模具中，通過對纖維棉胎塊料加熱和加壓形成模壓制品。最好制成一系列這樣的模壓制品，這些模壓制品通常是杯形的并具有不同的直徑，正如下文中將要討論的那樣，其后此類制品將依次套裝在一起以便制成一種有密度梯度的過濾器。在方框[18]中所指出的本方法中的最后一步是，把這些在模具中制成的制品組裝成一個(gè)完整的過濾器。
在圖2中，數(shù)字[20]從總體上表示空氣氣流鋪設(shè)非織造纖維棉胎成形機(jī)。這類機(jī)器是蘭多機(jī)器公司(Rando Machine Corporation)所生產(chǎn)銷售的那種機(jī)器，并在專利號為3，918，126的美國專利中作了概括性地描述，這類機(jī)器含有兩個(gè)較大的殼體[22]、[24]。殼體[22]含有一個(gè)較大的裝料斗[26]，這種裝料斗容納由數(shù)字[28]從總體上加以表示的纖維混合物。這種纖維混合物[28]不僅含有諸如乙烯樹脂纖維及由熱固樹脂制成的纖維之類的纖維，還含有非熱塑性的纖維，作為一種例子，此類纖維可以是木漿纖維或紡織纖維。盡管不同種類的纖維含量之間的比例關(guān)系的范圍有可能比較寬，但已發(fā)現(xiàn)，由大約30%的熱塑性纖維和70%的非熱塑性纖維組成的混合物可達(dá)到令人滿意的結(jié)果。通過一適當(dāng)?shù)碾娫?圖中未畫出)使送料機(jī)[30]工作以便把纖維[28]向右移動，從圖2可以看出，也就是移向由數(shù)字[32]從總體上加以表示的提料機(jī)。從圖2還可以看出，這種提料機(jī)[32]裝有釘齒[34]以便使提料機(jī)[32]把纖維向上輸送。從圖2也可看出，用數(shù)字[36]從總體上加以表示的脫料機(jī)安裝在裝料斗[26]的上部。鼓風(fēng)機(jī)(圖中未畫出)中輸出的經(jīng)過計(jì)量的空氣氣流流經(jīng)在脫料機(jī)[36]上部的傳送帶和殼體[22]的相應(yīng)部位之間形成的通道[38]。經(jīng)過通道[38]的計(jì)量氣流以預(yù)定的速率把纖維從提料機(jī)[32]上移去。未被移去的纖維經(jīng)過通道[40]返回到裝料斗[26]。流經(jīng)通道[38]的、經(jīng)過計(jì)量的氣流迫使被移去的纖維進(jìn)入管道[42]。流經(jīng)管道[42]的氣流進(jìn)入多孔凝聚網(wǎng)[46]，該凝聚網(wǎng)以箭頭A所示的方向旋轉(zhuǎn)。在網(wǎng)[46]和機(jī)械輥[48]之間形成料墊[44]。通過機(jī)械輥[48]把料墊[44]傳送到料輥[50]，接著再從通常的鋸齒形尖棒[52]上經(jīng)過，然后在用數(shù)字[54]從總體上加以表示的通常的刺輥把纖維刷下。這種刺輥[54]上具有鋸齒形的表面，在輥表面的整個(gè)寬度和圓周上都有釘齒或齒[56]。該刺輥[54]由動力驅(qū)動并按圖2中的箭頭B所示的方向旋轉(zhuǎn)。
刺輥[54]旋轉(zhuǎn)速度所產(chǎn)生的離心力和由鼓風(fēng)機(jī)[58]提供的氣流使纖維從刺輥[54]上脫卸下來。鼓風(fēng)機(jī)[58]把空氣吹到殼體[24]中的腔室[60]中。來自鼓風(fēng)機(jī)[58]的氣流被引導(dǎo)而流過管道[62]并流經(jīng)刺輥[54]的一部分表面而進(jìn)入管道[64]。纖維從刺輥上被除下，再通過來自于鼓風(fēng)機(jī)[58]并流經(jīng)管道[64]的氣流把纖維傳到由數(shù)字[66]從總體上加以表示的有孔的送料機(jī)上。鼓風(fēng)機(jī)[58]的進(jìn)氣口與管道[68]相連接，管道[68]經(jīng)過有孔的傳送帶[70]與管道[64]相連通。傳送帶[70]是送料機(jī)[66]的一部分。因?yàn)閭魉蛶70]是多孔的，允許氣流從中穿過，故鼓風(fēng)機(jī)[58]能使空氣在管道[62]、[64]和[68]中循環(huán)流通。有孔的傳送帶[70]被安裝在由相應(yīng)的馬達(dá)(圖中未畫出)驅(qū)動的導(dǎo)向輥[72]上。在有孔的傳送帶[70]上形成無紡的網(wǎng)狀物或料墊傳送帶[70]包含從管道蓋[76]延伸出來的部分[74]以便在纖維棉胎形成時(shí)能迅速移去。從而，能使加工好的纖維棉胎從有孔的傳送帶[70]上移去。
在纖維棉胎從有孔的傳送帶[70]上移下來以后，通過任何一種本技術(shù)領(lǐng)域：
中的熟練人員所熟知的適當(dāng)?shù)臋C(jī)器，按適當(dāng)?shù)某叽?，把纖維棉胎切成一塊一塊的塊料，把每一塊纖維棉胎放到用數(shù)字[80]從總體上加以來表示的開口的陰模的頂部。通過陽模[82]把纖維棉胎塊料壓入陰模[80]中。在設(shè)計(jì)時(shí)開口陰模[80]的邊壁[84]、[86]與陽模的壁之間有足夠的間隙，以便在把纖維棉胎塊料壓入開口陰模[80]時(shí)把預(yù)定的壓力加到纖維棉胎塊料上。用圖中數(shù)字[88]表示的、適當(dāng)?shù)碾娮杞z加熱器將開口的陰模[80]和陽模[82]加熱到一個(gè)可由操作人員進(jìn)行控制的溫度。對纖維棉胎塊料進(jìn)行加熱的溫度可以在一個(gè)相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變化。雖然，在圖中僅僅畫出一個(gè)陰模[80]和一個(gè)陽模[82]，但是應(yīng)該理解實(shí)際上需要一組由此類陰模和陽模構(gòu)成的模具組，這是因?yàn)?，根?jù)本發(fā)明，需要多個(gè)不同直徑的、由纖維棉胎塊料制成的制品。
現(xiàn)在參見圖4。圖中示出了模制成的制品[90]、[92]、[94]和[96]，它們是在與圖3中所示的模具相類似的、互相配套的一套模具中制成的。制品[90]是由纖維棉胎塊料制成的，該纖維棉胎塊料以較低的溫度在模具中進(jìn)行處理以便使制品[90]的密度低于制品[92]、[94]和[96]。從而，制品[90]具有較高的滲透性;雖然制品[90]具有足夠的剛性可以保持它的形狀，但它的剛性不如制品[92]、[94]和[96]。制品[92]被加熱到比加熱制品[90]時(shí)為高的溫度，所以制品[92]具有較制品[90]為高的剛性和較制品[90]為低的滲透性，但是具有較制品[94]和[96]為高的滲透性和比制品[94]、[96]為低的剛性。制品[96]是剛性最高的制品并且在結(jié)構(gòu)上是可以自撐的制品。制品[96]可以具有足夠的剛性以便在它按照5中所示的那樣與其它的制品[90]、[92]和[94]組裝在一起時(shí)能對其它的制品[90]、[92]和[94]起到幫助支撐的作用。制品[96]的滲透性將是比較低的，從而使非常小的微?？梢允艿阶钃?。然而，制品[96]所具有的滲透性仍然足以使待過濾的流體流過去。當(dāng)然，對制品[90]至[96]進(jìn)行處理所采用的溫度和壓力是制品中所采用的熱塑性纖維類型的函數(shù)，也是設(shè)計(jì)者準(zhǔn)備用各制品從被過濾流體中除去的微粒的大小以及其它若干參數(shù)的函數(shù)。
參見圖5。圖中已經(jīng)把制品[90]套在一起，即已經(jīng)對它們進(jìn)行組裝。其中制品[90]中裝有制品[92]，制品[92]中裝有制品[94]，制品[94]中裝有制品[96]。從而，在把一金屬端蓋[100]組裝到制品[96]上以后，就制成了一個(gè)用數(shù)字[98]從總體上加以表示的過濾器。當(dāng)然，這種過濾器[98]通常將安裝在一種如同美國專利號4，144，168所示的金屬容器中，這種金屬容器帶有必要的進(jìn)口和出口、必要的防回流和溢流閥等。在具有相同過濾能力的、通常的摺裥式紙質(zhì)過濾器中，必需有一個(gè)金屬中心管以便來支撐這種過器，然而，在本發(fā)明中，至少制品[96]具有足夠的結(jié)構(gòu)上的剛性，它既能起到過濾介質(zhì)的作用又能提供必要的支撐力。現(xiàn)有技術(shù)中所采用的一些必要的支撐件、彈簧等在圖5中所示的過濾器中也被省去。流體按照箭頭“C”所示的方向通過濾器[98]。從而，流體首先流過密度最低的制品[90]，制品[90]除去較大的微粒而較小的微粒仍保留在帶走它們的流體中。接著，流體流過一個(gè)接一個(gè)的，密度依次遞增的制品[92]、[94]和[96]，在這些制品中，不斷地除去越來越小的微粒。從過濾的觀點(diǎn)來考慮，這樣做是非常符合理想的，這是因?yàn)橛妹芏容^低的介質(zhì)來除去較大的微粒，這樣可使較大的微粒不至于堵塞用于除去較小微粒的介質(zhì)的濾孔。
作為一種說明，但不作為對本發(fā)明的限制，給出下列例子采用圖2中的設(shè)備制作一種空氣鋪設(shè)纖維棉胎，該纖維棉胎中含有30%的、在商業(yè)上以維尼榮(Vinyon，商品名，美國制)為名的，即由乙烯基聚合物制成的纖維，其余的部分為木漿纖維。然 將這種纖維棉胎切割成一塊一塊的塊料，這些塊料被置放到類似于圖3中所示的、但具有不同的尺寸的一系列模具中以便制成如圖4所示的制品90]、[92]、[94]和[96]，由于在各陽模和與各個(gè)陽模相對應(yīng)的陰模的腔室之間具有不同的間隙，所以具有較大間隙的模具組制作出密度較小的制品，具有較小間隙的模具組制作出密度較大的制品。將這些模具大致按預(yù)定的溫度和時(shí)間進(jìn)行加熱。然后再將這些制品從這些模具組中脫出并進(jìn)行組裝。當(dāng)然，正如上面已經(jīng)予以解釋的那樣，通過改變制作這些制品的溫度，加熱時(shí)間和壓力，這種制品的密度是可以改變的。
權(quán)利要求
1.一種流體過濾器，它包括一模壓成型的非織造的纖維棉胎，該纖維棉胎是隨機(jī)排列的熱塑性纖維和非熱塑性纖維的混合物，所述的纖維棉胎被切割成一塊一塊的塊料，本發(fā)明的特征在于，所述的每一個(gè)塊料被模壓成型為制品[90，92，94，96]，在這些制品中，熱塑性纖維與其它的纖維充分結(jié)合以提供一種具有足夠剛性的從而在結(jié)構(gòu)上可自撐的、對流體具有滲透性能的從而可對其進(jìn)行過濾的制品，所述的制品[90，92，94，96]中的任一個(gè)制品的滲透性與制品[90，92，94，96]中的另一個(gè)制品的滲透性都是各不相同的，所述的制品被組裝起來以形成一個(gè)具有滲透性梯度的流體過濾器。
2.據(jù)權(quán)利要求
1所述的流體過濾器，其特征在于，所述的制品[90，92，94，96]具有不同的橫斷面，橫斷面尺寸較小的制品套裝在橫斷面尺寸較大的制品之中。
3.據(jù)權(quán)利要求
2所述的流體過濾器，其特征在于，所述的制品[90，92，94，96]中的每一個(gè)制品如果比另一個(gè)制品的密度高則滲透性就較低，對這樣一些制品進(jìn)行套裝從而使流體依次流過各制品。
4.據(jù)權(quán)利要求
1所述的流體過濾器，其特征在于，所述的制品[90，92，94，96]按下列順序進(jìn)行套裝，即在流體流過具有較低滲透性的制品之前先流過具有較高滲透性的制品。
5.一種制造據(jù)權(quán)利要求
1至4中的任何一項(xiàng)所述的流體過濾器的方法，本方法的特征在于，它包括的步驟是制作一個(gè)含有隨機(jī)排列的熱塑性纖維和非熱塑性纖維的混合物的非織造的纖維棉胎將所述纖維棉胎模壓成流體過濾器所希望有的形狀;在模壓期間對所述纖維棉胎加壓的同時(shí)，對所述纖維棉胎按預(yù)定的溫度加熱使所述熱塑性纖維軟化并使所述混合纖維結(jié)合成一種具有足夠剛性從而在結(jié)構(gòu)上可自撐的又能保留足夠的滲透性使待過濾的流體可以從中流過的過濾結(jié)構(gòu)。
6.據(jù)權(quán)利要求
5所述的制作流體過濾器的方法，其特征在于進(jìn)一步包括下列步驟即將所述的纖維棉胎模壓成一種杯形的過濾器。
7.據(jù)權(quán)利要求
5所述的制作流體過濾器的方法，其特征在于進(jìn)一步包括下列步驟將所述的纖維棉胎至少分割成兩個(gè)塊料;以不同的溫度和/或壓力對所述的每一個(gè)塊料進(jìn)行模壓成型以制成具有較大密度但較低滲選性和較小密度但較高滲透性的制品;對所述制品[90，92，94，96]進(jìn)行組裝以形成一種密度和滲透性梯度的過濾器。
8.據(jù)權(quán)利要求
6所述的制作流體過濾器的方法，其特征在于進(jìn)一步包括下列步驟將所述的一塊一塊的塊料模壓成具有不同橫斷面尺寸杯形制品;將較小尺寸的杯形制品依次套裝到尺寸較大的制品中。
9.據(jù)權(quán)利要求
7所述的制作流體過濾器的方法，其特征在于進(jìn)一步包括下列步驟對所述的杯形制品套裝以便使流體流過這種過濾器時(shí)先流過具有密度較低的制品再流過具有密度較高的制品。
10.據(jù)權(quán)利要求
6所述的制作流體過濾器的方法，其特征在于進(jìn)一步包括下列步驟對所述的模壓后的塊料進(jìn)行組裝以便使流體流過這種過濾器時(shí)先流過密度較低的塊料再流過密度較高的塊料。
專利摘要
一種流體過濾器及制造方法，本法制作的氣流鋪設(shè)纖維棉胎由隨機(jī)排列的熱塑纖維和非熱塑纖維的混合物組成并切割成塊料，在一組加熱的模具中制成一組杯形制品，根據(jù)不同的溫度和壓力，使制品具有不同的密度，再將它們套裝在一起以形成過濾器，在過濾器中流體依次流過密度逐漸增大的制品以移去較小及更小的微粒。至少有一些塊料被充分加熱和/或加壓以使其具有較大的剛性和在結(jié)構(gòu)上可以自撐，使本過濾器不需用金屬中心管等支撐件。
文檔編號D04H1/00GK86105813SQ86105813
公開日1987年3月4日 申請日期1986年7月15日
發(fā)明者唐納德·歐文·桑頓 申請人:阿蘭德-信號公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan