CN101027109A - 一种自支撑流体过滤器 - Google Patents

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Abstract

一种自支撑柱状褶皱过滤器(30)，具有弓形侧壁(34、36)，弓形侧壁(34、36)具有重叠的折翼，折翼非粘性地，即，通过超声波焊接结合在一起，从而形成自支撑过滤器；以及一种制作自支撑柱状褶皱空气过滤器的方法，包括：利用可超声波焊接的空气过滤坯体，所述坯体被皱折以形成基本呈柱状的空气过滤器(30)，该空气过滤器(30)具有两个弓形侧壁(34、36)，所述弓形侧壁(34、36)具有多个开放的褶皱端部；折叠所述开放的褶皱端部，以形成重叠的侧壁折翼，并通过超声波焊接重叠的侧壁折翼，从而形成自支撑柱状褶皱空气过滤器和可超声波焊接且可皱折的空气过滤器坯体。

Description

一种自支撑流体过滤器
技术领域
本申请要求2004年9月16日提交的US60/610,984号美国申请的优先权，该申请的全部内容在此引入作为参考。
本发明涉及一种过滤元件，该过滤元件通过超声波密封，从而提供一种自密封柱状褶皱流体过滤器。
背景技术
根据本申请人的5,178,760号美国专利可制造出纤维素空气过滤器，其中在柱状褶皱过滤媒介上模制有与其成密封关系的容器，因此该组件最终作为可用在过滤外壳内的空气过滤元件销售。
发明内容
本发明提供了一种自密封的基于纤维素的空气或气体过滤元件，其没有模制于其上的单独的侧壁，并可直接插入过滤罐。该过滤元件也可描述为一种自支撑过滤筒或可描述为一种自包含过滤筒。
本发明提供了一种自支撑柱状褶皱过滤元件，包括：限定第一端和第二端的褶皱部分；连接第一端和第二端的两弓形侧壁；基本上扁平的前表面；基本上扁平的后表面；所述前表面和后表面延伸至过滤器的长度；所述弓形侧壁具有重叠的折翼；所述重叠的折翼在未使用单独粘合剂的情况下连接在一起，即，所述折翼通过超声波焊接，从而形成本发明的自支撑过滤筒或过滤元件。因此可认为所述折翼为非粘性连接。
本发明还提供了上述的自支撑柱状褶皱过滤器，其中：在该过滤器的各侧具有按顺时针方向折叠的第一组重叠折翼，以及按逆时针方向折叠的第二组重叠折翼。
本发明还提供了上述的自密封柱状褶皱过滤器筒，其具有与其一端隔开预定距离的、环绕所述筒的凹槽，从而提供可安装O型密封圈的装置，以允许该自支撑柱状褶皱过滤器筒与所需的过滤器容器或过滤室配合。
本发明还提供了一种可通过超声波焊接的空气过滤器的坯体，以形成上述自支撑的柱状褶皱过滤器筒。
本发明还提供了一种制作自支撑柱状褶皱流体过滤器的方法，包括：准备可超声波焊接的过滤器坯体，其被可皱折并形成基本呈柱状的过滤器；皱折所述坯体以形成基本呈柱状的流体过滤器媒介，该流体过滤器媒介具有两个弓形侧壁，所述弓形侧壁具有多个褶皱的端部；提供具有第一褶皱指状结构的第一超声波焊接保持器，该指状结构的尺寸被设计为与基本呈柱状的过滤元件一端的褶皱中的至少一些相匹配；提供具有第二褶皱指状结构的第二超声波焊接保持器，该指状结构的尺寸被设计为与基本呈柱状的流体过滤器另一端的褶皱中的至少一些相匹配；将第一指状结构放入基本呈柱状的空气过滤器一端的褶皱中；将第二指状结构放入基本呈柱状的流体过滤器另一端的对应褶皱中；将装有所述第一指状结构和第二指状结构的褶皱端部与超声波设备接触，以利用焊臂折叠所述褶皱端部(折翼)从而形成重叠的侧壁折翼并通过超声波焊接所述重叠的侧壁折翼，由此提供自支撑柱状褶皱流体过滤器筒。
附图说明
附图用于说明本发明的一些具体实施方案。可以预见，本发明这些实施方案的替换配置也可采用，而不会偏离这些附图中所示出的内容。
图1公开了本发明的柱状自支撑褶皱流体过滤筒的俯视图，该过滤筒具有由一对密封件限定边界的过滤媒介；
图2公开了图1所示过滤筒沿A-A线获取的侧剖视图；
图3是沿图1中B-B线获取的剖视图；
图4是图3中细节的放大图；
图4(b)除了使用O形密封圈外，其余与图4相同；
图5是用于制作本发明的过滤器坯体的平面图；
图6是在折叠和重叠褶皱的端部之前的过滤媒介的俯视图；
图7是图6所示过滤器的正视图；
图8是位于过滤媒介保持器之间的过滤媒介的示意图，其中多个皱折的端部形成过滤媒介曲线状的周边部分，其被折叠并相互焊接在一起；
图9是安装在保持器内的过滤媒介的俯视剖视图，其中设置有焊角以将一个皱折的开口端与另一个皱折的开口端焊接；
图10是图9所示的下部保持器部分的透视图；
图11是图1所示焊接的过滤元件的透视图，示出了折叠并相互焊接在一起的褶皱开口端部分。
具体实施方式
参见图1至4，本发明的自支撑柱状褶皱流体过滤筒30具有超声波密封的褶皱过滤媒介31。过滤媒介优选为基于纤维素的媒介，其具有混合有纸材料的塑料，以允许其通过超声波焊接与自己固定。过滤筒或过滤元件30具有褶皱结构，褶皱结构限定了上端或第一端32以及下端或第二端33。该两端由两个弓形侧壁34、36和前平面部分37、后平面部分38连接。两侧壁具有封闭的过滤表面，从而基本上防止空气不被过滤而自由地通过。封闭的过滤表面是通过具有侧壁而形成的，所述侧壁包括将在下文中描述的超声波焊接的重叠折翼。
如图4中所示，过滤筒具有密封件40。密封件40具有上部的凸缘部分41和下部的柱状体部分42。密封件40通常通过压配合固定在媒介上，或者可选地通过具有或不具有压配合的粘合剂附接在媒介上。图4(b)示出了一种可使用的可选密封件43。密封件43是O型环，其可与成形于纤维素侧壁34、36和前壁37、后壁38上的凹槽相配合。如上所述，这些密封件允许本发明的过滤筒30紧密安装在流体过滤室内。由于本发明的过滤筒在它能使用之前不需要单独的塑料侧壁，因此非常经济和环保。
参见图5至10，图中示出了本发明的过滤筒是如何制造的。图5示出了扁平的过滤元件50，其自中部的最宽处朝相反的两端52、53沿边界逐渐减小，端部52、53变圆以形成舌状的凸缘。所示出的坯体仅仅是一种示意而不是图6和7所示折叠的过滤元件50的尺寸，然而，图5所示的横断线表示下部折叠部分55和上部折叠部分56的折叠线。图5中箭头B-B指示的距离表示折叠部分的幅度或高度，在确定过滤元件的总面积时要很好地控制。
参见图6和7，适当地折叠坯体50以形成端部为舌状凸缘52、53的柱状过滤元件57。
参见图8和10，采用合适的过滤器保持器或芯体60和61来制造过滤筒30。两个过滤器芯体基本上相同，因此仅对一个进行描述。虽然此处使用两个芯体，但也可以使用一个芯体。图10示出了下部或第一超声波焊接芯体60，其具有尺寸可与折叠部分55所形成的褶皱相配的第一褶皱指状结构62以及尺寸可与折叠部分56所形成的褶皱相配的第二褶皱指状结构63。沿方向100测得的每个指状结构62、63的宽度被预先确定为小于沿101方向分别测得的折叠部分55和56的宽度。换言之，纤维素媒介的直径比芯体的直径大。因此，如下所述，由折叠部分形成的褶皱的端部能被折叠，以提供可通过超声波焊接的重叠折翼。如前所述，坯体50优选为基于纤维素的材料，例如加入了热塑性树脂的纸，从而其可通过超声波焊接与自己固定。
如图8所示，为制作过滤筒30，芯体指状结构62和63被放置在过滤元件57相对的两端。因此当二者完全插入时，过滤元件被啮合在其间，并在下端和上端保持器芯体的指状结构62和63之间形成密封。因此，上端和下端指状结构62、63仅由过滤媒介的厚度隔开，留下没有啮合的褶皱端部75a。如图9中所示，保持器/定位器芯体60、61旋转，超声波焊接设备具有焊臂和超声波角状焊头70，焊头70作前进和后退运动，以驱动角状部分折叠过滤元件57的开口端部分。因此过滤元件75a延伸并超出指状结构62、63的端部被折叠，并且折叠部分相互重叠，重叠的折叠部分由邻近于柱状保持器/定位器芯体周边的超声波角状焊头声波焊接在一起，从而制出具有如图11所示的焊接翼片75b的超声波焊接过滤筒75。
可在密封的侧壁、前壁和后壁上卷绕并焊接第二种材料，使得所形成的媒介具有更好的刚性和更好的视觉效果。
作为本发明的过滤器30的一个例子，凸缘41的直径约为594mm，过滤器从顶部到底部的长度约为83mm，凸缘顶面至过滤器顶面的距离约为8mm，凸缘的厚度约为57mm，过滤元件75的直径约为550至563mm。
所使用的过滤纸在2微米时具有99％至99.7％的效率。过滤纸可被剪切和加工，以使其具有370至555立方米每小时/平方米的比率，同时提供小于250帕斯卡或2.5千巴的压降。过滤纸应当能适应416至3000立方米每小时的空气流速。过滤纸由具有足够的热塑性树脂的纤维素媒介形成，以允许进行适当的超声波焊接。
当然，除了上述讨论之外的其它改进也可用于制造自支撑柱状褶皱流体过滤器，而不会偏离所附权利要求的范围。并且，除非由现有技术限定，柱状这一术语意味着包括可作为空气吸入过滤器使用的任何形状的过滤器，所述空气吸入过滤器用于插入使用封闭空气吸入过滤器保持器的设备。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种自支撑柱状褶皱过滤器，包括：
限定第一端和第二端的褶皱部分，
连接第一端和第二端的两弓形侧壁，
基本上扁平的前表面，
基本上扁平的后表面，
所述前表面和后表面延伸至过滤器的长度，
所述弓形侧壁具有多个重叠的折翼，其中，所述多个折翼中的每一个与自支撑过滤器的所述多个折翼中的至少一个相邻的折翼连接。
2.根据权利要求1所述的自支撑柱状褶皱过滤器，其中，在该过滤器的每一侧，第一组重叠折翼顺时针方向折叠，第二组重叠折翼逆时针方向折叠。
3.根据权利要求1所述的自支撑柱状褶皱过滤器，其中，所述重叠折翼通过声波焊接在一起。
4.一种可声波焊接的、可皱折的空气过滤器坯体，其可被成形为自支撑的基本为柱状的空气过滤器，包括：
扁平的过滤器坯体，所述过滤器坯体从中部向端部逐渐减小，因而当所述扁平的过滤器坯体被皱折后，褶皱的过滤器坯体形成部分的柱状褶皱过滤器，该部分的柱状褶皱过滤器具有褶皱的顶部和底部表面、两个弓形侧壁、基本上扁平的前表面和后表面，
该坯体的宽度尺寸被设计为可给弓形侧壁的至少一部分提供折翼，所述折翼在折叠时相互重叠，所述折叠和重叠的折翼由可通过声波焊接的空气过滤材料制成，从而形成所述自支撑的空气过滤器。
5.一种制作自支撑柱状褶皱气体过滤器的方法，包括：准备可超声波焊接且可皱折的空气过滤器坯体，其可形成基本呈柱状的过滤器；皱折所述坯体以形成基本呈柱状的空气过滤器，该空气过滤器具有两个弓形侧壁，所述弓形侧壁具有多个褶皱的端部；折叠所述褶皱的端部以形成重叠的侧壁折翼；以及超声波焊接所述重叠的侧壁折翼，从而形成自支撑柱状褶皱空气过滤器。
6.根据权利要求5所述的方法，包括：提供第一超声波焊接芯体，该芯体具有第一褶皱指状结构，该指状结构的尺寸被设计为与基本呈柱状的过滤器一端的褶皱中的至少一些相匹配；提供第二超声波焊接芯体，该芯体具有第二褶皱指状结构，该指状结构的尺寸被设计为与基本呈柱状的过滤器另一端的褶皱中的至少一些相匹配；将第一指状结构放入基本呈柱状的过滤器一端的褶皱中；将第二指状结构放入基本呈柱状的过滤器另一端的对应褶皱中；将装有所述第一指状结构和第二指状结构的褶皱端部与超声波设备接触，以折叠所述褶皱端部从而形成重叠的侧壁折翼并通过超声波焊接所述重叠的侧壁折翼。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述折叠和超声波焊接通过多个步骤完成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，某些折叠和超声波焊接是顺时针方向进行的，而某些折叠和超声波焊接是逆时针方向进行的。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括在所述自支撑空气过滤器邻近过滤器一端、焊接折翼的上部安装密封件。
10.根据权利要求1或5所述的自支撑柱状褶皱过滤器，其中，在邻近过滤器一端的、焊接折翼的上部，环绕所述过滤器安装有密封件。
修改后的权利要求1强调过滤元件(75a)的端部与至少一个相邻的端部连接，以形成焊接的折翼75b。引用的参考文件，Rosaen的3,465,413号美国专利，具有设置于过滤片10的褶皱内的波浪状隔离物40。褶皱的端部没有相互连接，隔离物的端部也没有相互连接。更具体地说，皮带44环绕内部具有隔离物的过滤元件10。只有皮带44的端部焊接在一起。

Claims (10)

1.一种自支撑柱状褶皱过滤器，包括：
限定第一端和第二端的褶皱部分，
连接第一端和第二端的两弓形侧壁，
基本上扁平的前表面，
基本上扁平的后表面，
所述前表面和后表面延伸至过滤器的长度，
所述弓形侧壁具有重叠的折翼，
所述重叠的折翼连接在一起，从而形成一种自支撑过滤器。
2.根据权利要求1所述的自支撑柱状褶皱过滤器，其中，在该过滤器的每一侧，第一组重叠折翼顺时针方向折叠，第二组重叠折翼逆时针方向折叠。
3.根据权利要求1所述的自支撑柱状褶皱过滤器，其中，所述重叠折翼通过声波焊接在一起。
4.一种可声波焊接的、可皱折的空气过滤器坯体，其可被成形为自支撑的基本为柱状的空气过滤器，包括：
扁平的过滤器坯体，所述过滤器坯体从中部向端部逐渐减小，因而当所述扁平的过滤器坯体被皱折后，褶皱的过滤器坯体形成部分的柱状褶皱过滤器，该部分的柱状褶皱过滤器具有褶皱的顶部和底部表面、两个弓形侧壁、基本上扁平的前表面和后表面，
该坯体的宽度尺寸被设计为可给弓形侧壁的至少一部分提供折翼，所述折翼在折叠时相互重叠，所述折叠和重叠的折翼由可通过声波焊接的空气过滤材料制成，从而形成所述自支撑的空气过滤器。
5.一种制作自支撑柱状褶皱气体过滤器的方法，包括：准备可超声波焊接且可皱折的空气过滤器坯体，其可形成基本呈柱状的过滤器；皱折所述坯体以形成基本呈柱状的空气过滤器，该空气过滤器具有两个弓形侧壁，所述弓形侧壁具有多个褶皱的端部；折叠所述褶皱的端部以形成重叠的侧壁折翼；以及超声波焊接所述重叠的侧壁折翼，从而形成自支撑柱状褶皱空气过滤器。
6.根据权利要求5所述的方法，包括：提供第一超声波焊接芯体，该芯体具有第一褶皱指状结构，该指状结构的尺寸被设计为与基本呈柱状的过滤器一端的褶皱中的至少一些相匹配；提供第二超声波焊接芯体，该芯体具有第二褶皱指状结构，该指状结构的尺寸被设计为与基本呈柱状的过滤器另一端的褶皱中的至少一些相匹配；将第一指状结构放入基本呈柱状的过滤器一端的褶皱中；将第二指状结构放入基本呈柱状的过滤器另一端的对应褶皱中；将装有所述第一指状结构和第二指状结构的褶皱端部与超声波设备接触，以折叠所述褶皱端部从而形成重叠的侧壁折翼并通过超声波焊接所述重叠的侧壁折翼。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述折叠和超声波焊接通过多个步骤完成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，某些折叠和超声波焊接是顺时针方向进行的，而某些折叠和超声波焊接是逆时针方向进行的。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括在所述自支撑空气过滤器邻近过滤器一端、焊接折翼的上部安装密封件。
10.根据权利要求1或5所述的自支撑柱状褶皱过滤器，其中，在邻近过滤器一端的、焊接折翼的上部，环绕所述过滤器安装有密封件。
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