CN102159296A - 空气过滤介质包装、过滤器元件、空气过滤介质以及方法 - Google Patents

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Abstract

在此提供了打褶的过滤介质、介质包装、过滤器元件、以及用于过滤流体的方法，它们包括在该介质表面内的三维凹槽，这些凹槽被配置为改进过滤器性能。在某些实施方案中，这些凹槽具有降低相邻的褶之间掩蔽的多个定义的峰，这些凹槽具有沿着其长度的多个脊以改变凹槽的横截面几何形状，和/或这些凹槽提供了贯穿该介质的体积不对称性。

Description

空气过滤介质包装、过滤器元件、空气过滤介质以及方法
本申请是作为一个PCT国际专利申请于2009年7月24日以Donaldson公司(一个美国国家公司，作为指定的除美国之外所有国家的申请人)、以及Gary J.Rocklitz(一位美国公民，作为指定的仅代表美国的申请人)的名义进行提交的，并且要求了于2008年7月25日提交的美国专利申请序列号61/083,785的优先权，通过引用将它们的内容结合在此。 
技术领域
本发明涉及打褶的过滤介质、打褶的过滤介质包装、过滤器元件以及用于过滤流体的方法。
背景技术
流体流，例如空气以及液体，其中带有污染物物质。在许多情况下，所希望的是从该流体流中过滤一些或所有的污染物物质。例如，用于机动车辆或发电设备的发动机的空气流、用于燃气涡轮系统的空气和气体流、用于多种燃烧炉的空气和气体流以及用于热交换器(例如暖气装置以及空调)的空气和气体流携带着经常应该被过滤掉的微粒污染物。在发动机润滑系统、液压系统、冷却剂系统以及燃料系统中的液体流也携带着应该被过滤掉的污染物。对于这类系统优选的是将选择的污染物物质从该流体中除去(或降低其在该流体中的水平)。已经开发了用于降低污染物的多种流体过滤器(气体或液体过滤器)。然而，总体上仍然寻求持续的改进。发明内容
打褶的过滤介质已经使用了许多年，并且被广泛地采用用于流体过滤应用，包括气体以及液体过滤。打褶的过滤介质通过来回地折叠该介质在一个给定的体积中提供了相对大的介质表面积，从而可以将大量的介质安排在一个相对小的体积中。
可以将打褶的介质组装成多种形状以及构型，包括板式过滤器以及筒式过滤器。在板式过滤器中，打褶的介质典型地以一种平面的或板式的构型进行延伸，该构型具有由一个第一组褶状折叠(也称为褶尖端)形成的打褶的介质的一 个第一面以及由一个第二组褶状折叠(也称为褶尖端)形成的打褶的介质的一个第二面。由这些褶状折叠形成的该第一以及第二面总体上是平行的。流体通过一个面流入该板式过滤器并且通过另一个面流出该板式过滤器。
在筒式过滤器中，将打褶的介质总体上形成一个管，其中该打褶的介质的一个第一面(由一个第一组褶状折叠形成)产生了一个内部面，并且该打褶的介质的第二面(由一个第二组褶状折叠形成)形成了一个外部面。在一种用于空气过滤的筒式过滤器的情况下，空气典型地从外部面至内部面流入该过滤器元件中(或反之亦然，在这种情况下有时侯称为反式流动过滤器)。
打褶的介质包装经常由连续的或轧制的过滤介质的网片形成，其中这些褶在与该介质的机器方向横向上形成。该介质的机器方向总体上是指该介质的连续的方向。因此，这些褶状折叠总体上是与该介质的机器或连续方向横向的从而产生三维的网络。总体上，一个第一组褶状折叠形成了该介质的一个第一面并且一个第二组褶状折叠形成了该介质的一个第二面。
对于设计包含打褶的过滤器介质的过滤器元件的一个挑战是当在一个给定的体积内褶的数量增加时，先前打褶的介质可能发生一个不希望水平的流体流动限制。当在过滤期间这些褶变得彼此太近并且彼此干扰时，发生这种限制。例如，由于先前打褶的介质的构造，多个褶可能是如此接近在一起从而使得流体难以进入这些褶之间的区域。由于这种限制，在一些先前打褶的过滤器中对该介质进行了修改以产生一个不平的表面，该不平的表面沿着该介质表面具有浅的重复的弧形的凸起的区域。有时候使这些介质凸起以产生这些重复的弧形。可以通过使该介质经过多个波纹辊的捏件形成这些浅的重复的弧形。当具有这种不平表面的褶被压向彼此时，该介质上凸起的区域通过形成帮助流体流动的通道帮助保持了流体在褶表面之间流动。
本发明一部分是针对打褶的过滤介质以及过滤介质褶包装，它们包括在这些褶状折叠之间延伸的多个凹槽(例如在下述图5A和5B中，实例的凹槽示于横横截面图中。)。这些凹槽是在过滤介质中形成的三维结构，它们提供了沿着这些褶表面有利的流动路径，允许流体通过该介质有利地流动，并且提供了有效的污染物去除。因此，构造了包含凹槽的打褶的介质从而在某些条件下提供改进的过滤性能。
包含凹槽的打褶的介质的优点包括，例如降低介质表面之间的接触同时 保持介质的完整性和性能的能力；产生在上游以及下游部分具有不同的开放面积或体积的介质包装的能力(由此影响一些介质安排的性能)，具有高的褶重量同时保持过滤性能的能力，和/或制造相对紧凑的、有效的、过滤器元件的能力。
更确切地说，在某些实施方案中，根据本发明的传授内容制造的带凹槽的介质可以显著地减小打褶的介质的层之间的掩蔽，同时还促进了流体通过该介质有效地流动。在该介质中形成的这些凹槽典型地具有多个峰，其中每个凹槽可以与相对的褶表面进行接触，这些褶表面总体上也具有带有峰的凹槽。在某些实施方案中这些凹槽峰将沿着该凹槽的一些或全部长度彼此接触，但是在其他实现方式中，这些凹槽峰将不与其他的凹槽或凹槽峰进行接触。
这些凹槽峰典型地特征在于降低褶之间掩蔽的一个尖锐的半径或一个定义的尖端。如在此所使用的，掩蔽是指介质薄片之间接近的区域，其中贯穿该介质缺乏显著的压力差。总体上，掩蔽是在介质中的位置处经历的，其中存在与另一个介质薄片或流动边界曲面紧密的接近或接触。这种紧密的接近可能导致对在那个位置处流动通过该介质的阻力。其结果是，被掩蔽的介质对于过滤介质的过滤性能是没有用的。
因此，所希望的是降低掩蔽从而增加可得到的用于过滤的过滤介质的量。减小掩蔽增加了该过滤介质褶包装的灰尘存储容量，增加了对于一个给定的压降通过该过滤介质的流体通过量，和/或降低了对于一个给定的总流体流速该过滤介质褶包装的压降。根据本发明的传授内容制造的打褶的介质中的凹槽允许降低该介质的掩蔽。如在此所述，这种掩蔽的降低大部分是由于产生了凹槽峰以及改变了它们的形状和位置而发生的。例如，在本发明的某些实施方案中，这些凹槽峰具有多个尖端，这些尖端延伸到相邻凹槽的总体轮廓以外。
在某些实施方案中，这些凹槽的具体的进一步的结构方面包括沿着这些凹槽的全部或部分长度延伸的脊。如在此使用的，一个脊总体上是在该介质中沿着一个凹槽的一些或全部长度一个定义的弯曲、褶痕、或变形。更确切地说，一个脊可以是在带凹槽的介质的一个组段的轮廓内基本上不同地倾斜的介质部分之间的一个过渡区域。该过渡典型地是相对陡的。在正常的使用下，这些脊不接触来自其他相邻褶的脊。在正常的使用下，脊在峰之间发生，但是脊并不是峰。脊通过允许对这些凹槽的横横截面积进行定制以及优化促进了通过介质包装流体流动以及过滤的效率，增加了比体积内介质的量，并且有助于降低相对的介质表面 上凹槽之间的掩蔽。使用该打褶的介质中的脊实际上可以导致有效的或可用的介质的量增加同时具有降低的掩蔽。
在某些实施方案中，这些过滤介质褶包装是具有凹槽结构的，这些凹槽在过滤介质褶包装中这些褶的上游以及下游侧上具有不同的通道形状以及不同的开放体积，一种在此称为褶包装体积不对称性的特性。在某些实施方案中，这种褶包装体积不对称性可以促进污染物质的存储、流动以及过滤。褶包装体积不对称性对于改善具有浅的褶包装的过滤器构型的性能可能是特别有用的。
现在将对本发明的具体实现方式更详细地进行说明。在某些实施方案中，根据本发明制造的打褶的过滤介质包装包括形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠以及形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠。这种打褶的过滤介质在该第一面与第二面之间以一种来回安排的方式进行延伸。在该第一面与该第二面之间延伸的过滤介质的至少一部分包括多个凹槽，这些凹槽从该第一面向该第二面延伸至少部分路径。这些凹槽典型地具有沿着这些凹槽的部分或全部长度延伸的定义的凹槽峰。通常，这些凹槽峰是相对尖锐的(一个允许降低掩蔽的特征)。
尽管这些峰是尖锐的，在许多实现方式中它们仍然包括一个紧密弯曲的外表面，有时候接近于具有一个半径的一个弧形或一个弯曲。通过提供相对尖锐的峰，可以减小介质表面之间接触和/或接近的面积，这导致了掩蔽的降低。在过滤期间，该过滤介质将典型地在压力下进行偏转，并且相对尖锐的峰可能继续减小介质表面之间的接触，从而提供一个关于降低掩蔽的不断发展的优点。
如以上所指出，在某些实施方案中，在该打褶的过滤介质包装中许多凹槽还包括相邻的凹槽峰之间至少一个脊，该脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少一部分进行延伸。根据本发明制造的凹槽的脊可以是沿着该一个或多个凹槽连续的或不连续的。例如，在本发明的某些实现方式中，这些脊将沿着所有这些凹槽的整个长度而存在。经常地，可以希望的是具有两个或多个沿着每个凹槽的长度延伸的脊，其中在一个凹槽峰的每一侧上都有一个或多个脊。
然而，还可能的是具有多个合适的具有显著更少的脊或更少延伸的脊的凹槽。例如，在一些实现方式中，在该打褶的过滤介质包装中至少25％的这些凹槽具有至少一个位于相邻的凹槽峰之间的脊，该脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少25％进行延伸。作为替代方案，在一些实现 方式中，在该打褶的过滤介质包装中至少25％的这些凹槽包括至少一个位于相邻的凹槽峰之间的脊，该脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少50％进行延伸。应理解的是，在一些实现方式中，在该打褶的过滤介质包装中至少50％的这些凹槽包括至少一个位于相邻的凹槽峰之间的脊，该脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少50％进行延伸。
还考虑到了多种替代的设计并且它们是在本发明的范围内。例如，在一些实现方式中，在该打褶的过滤介质包装中至少25％的这些凹槽具有多个位于相邻的凹槽峰之间的脊，这些脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少10％进行延伸。在一些实现方式中，在该打褶的过滤介质包装中至少50％的这些凹槽具有至少一个位于相邻的凹槽峰之间的脊并且该脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少10％进行延伸。应理解的是，在一些实现方式中，在该打褶的过滤介质包装中至少10％的这些凹槽包括至少一个位于相邻的凹槽峰之间的脊并且该脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少10％进行延伸。
作为替代方案，在一些实现方式中，在该打褶的过滤介质包装中小于25％的这些凹槽具有至少一个位于相邻的凹槽峰之间的脊，这些脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的小于25％进行延伸。在一些实现方式中，在该打褶的过滤介质包装中小于25％的这些凹槽包括至少一个位于相邻的凹槽峰之间的脊，这些脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的小于50％进行延伸。应理解的是，在一些实现方式中，在该打褶的过滤介质包装中小于50％的这些凹槽包括至少一个位于相邻的凹槽峰之间的脊，这些脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的小于50％进行延伸。
本发明的一个优点是，凹槽的几何形状(典型地包括凹槽高度、凹槽宽度、尖锐的凹槽峰以及任选地一个或多个沿着这些凹槽的脊)允许将更大量的总介质表面积包括在过滤介质褶包装中，并且降低了褶包装内总的掩蔽表面积。这提供了在不增加过滤器元件大小下增加过滤性能的能力。本发明的凹槽设计允许增加介质同时实际上降低掩蔽(产生了优异的性能结果的一个组合)。
就凹槽几何形状而言，在某些实施方案中，从该第一组褶状折叠至该第二组褶状折叠延伸的这些凹槽的至少一部分包括大于1.0的D2/D1值，经常是至少1.05，并且时常是至少1.1，其中D2(如例如图5a中所示)是相应于一个凹槽 宽度的介质表面长度并且D1是凹槽宽度(如例如图5a中所示)。在一些实现方式中，D2/D1是至少1.15，并且在其他实现方式中是至少1.20。更高的D2/D1值表明沿着一个给定的凹槽宽度所提供的介质的量增加。在一些实现方式中，D2/D1是大于1.30、1.40、或1.50。对于D2/D1的典型范围包括例如从1.05至2.0；从1.10至1.75；并且从1.20至1.50。
在介质中形成的这些凹槽典型地具有大于它们的高度(J，如例如图5a中所示)的宽度(D1，如例如图5a中所示)。可以将这个宽度与高度的长径比表征为(D1/J)。在大多数的实现方式中，该宽度与高度的长径比是至少约2.0，总体上是至少2.1，更典型地是至少2.2，经常是至少2.3，并且任选地是至少3.0。在一些实现方式中，该宽度高度比是大于2.4。总体上，合适的D1/J比率应该是小于10，更典型地是小于8，并且经常是小于6。合适的D1/J比率应该是大于1，更经常是大于1.5，并且通常是大于2。在实例的实现方式中，其他适合的D1/J比率包括大于4，大于6或大于8。因此，适合的范围包括但不限于，D1/J比率为2至10，4至8，以及5至7。然而，在一些实现方式中，可以使用具有非常低的D1/J比率的凹槽(尽管这类凹槽总体上是更难制造的)。例如，D1/J比率为小于1.0，小于0.75，以及小于0.50是可能的(参见，例如图4c)。在一些实现方式中，含有非常高或非常低的D1/J值的凹槽比含有D1/J接近1.15至2.0的值的凹槽具有更好的性能。对于D1/J这类比率的适合的范围包括2至8以及0.075至0.500。
凹槽的三维结构定义了用于流体的流动的该介质的上游以及下游的开放的体积，连同用于积聚污染物(例如灰尘)的空间。在某些实施方案中，该过滤介质表现出了一种介质体积不对称性从而使得该介质的一侧上的开放的体积大于该介质的另一侧上的开放的体积。这些体积可以从该褶包装的上游面至下游面进行延伸。
如在此所使用的，介质体积不对称性总体上测量了由这些凹槽峰限定的较大的介质体积与较小的介质体积的介质体积比率(参见图9，以下进行讨论)。在一些但是并非所有的实现方式中，较大的介质体积相应于上游开放介质体积，并且较小的介质基团相应于下游开放介质体积(在使用期间该开放的体积可以积聚污染物，例如灰尘)。在一些实现方式中，介质将展示大于1％，大于3％、大于5％或大于10％的介质体积不对称性。实例的介质构造展示了大于15％、大于20％、大于50％、大于75％、大于100％、大于150％、以及大于200％的介质体积不对称 性。适合的介质体积不对称性范围包括例如，1％至300％，5％至200％；50％至200％；100％至200％；以及100％至150％。
除了介质体积不对称性，该介质还可以表现出介质横截面积不对称性，该介质横截面积不对称性是基于该基质的一个横截面进行计算的。应理解的是横截面积不对称性将经常导致介质体积不对称性的差异，但是这并不是总是这种情况因为沿着该褶的长度横截面积可以改变从而具有一个累积效果，即在该介质的每一侧上总体积是相等的。
横截面积的差异是由凹槽设计的几何形状控制的。经常地沿着这些凹槽脊的存在、数量以及形状显著地影响，并且经常决定了横截面积不对称性的量。导致横截面积差异的凹槽几何形状可以显著地影响通过这些凹槽的流动特性。凹槽的相关横截面积的改变典型地导致了那个区域内介质包装的上游以及下游部分的横截面积的改变。本发明允许对介质体积不对称性以及横截面积不对称性进行定制以改善过滤性能。
在某些实施方案中，该介质将具有一种横截面积不对称性，从而使得该介质的一侧比该同一片介质的相对侧具有至少百分之1更大的横截面积。经常地贯穿该介质横截面积的差异应该是大于3％，大于5％，或大于10％。实例的介质构造展示了大于15％，大于20％，大于50％，大于75％，大于100％，大于150％以及大于200％的介质横截面积不对称性。适合的介质横截面积不对称性范围包括例如：1％至300％，5％至200％，50％至200％，100％至200％以及100％至150％。
本发明的一些实现方式的另一方面涉及用于确定介质-索百分比的介质的索长度(CL)。索长度是指一个峰的中心点与一个相邻峰的中心点之间的直线距离(参见，例如图5a的相邻峰101、102)。为了使介质厚度的影响最小化，在该介质内从一个中心点来确定对于索长度的测量。可以根据以下公式来确定介质-索百分比： 
Figure BPA00001310648700071
通过在带凹槽的介质的相邻峰之间提供一个单个的脊或多个脊，相对于现有技术的介质可以增加距离D2，从而导致了介质-索百分比增加。由于一个脊或多个脊的存在，提供与例如没有脊的打褶的介质相比具有更多的可获得的用于过滤的介质的过滤介质是可能的。当与尖锐的凹槽峰相结合以减少掩蔽时，这是特 别有价值的。
可以使用该介质-索百分比的测量值来表征在相邻的峰之间提供的介质的量。在一个实例的实施方案中，该介质-索百分比是大于1％，可替代地大于2％、3％、4％、或5％。在一些实现方式中，介质索百分比是大于百分之7.5，或大于百分之10。对于介质索百分比的适合的范围包括例如从0.1％至15％，从0.5％至10％以及从1％至5％。沿着凹槽的整个长度该介质索百分比不会总是相同的，因此在本发明的一些实现方式中，至少25％的凹槽展示了沿着该凹槽长度的50％至少1％的介质-索百分比。在可替代的实现方式中，至少25％的这些凹槽展示出沿着该凹槽长度的50％至少2％、3％、4％或5％的介质-索百分比。
如以上所指出，这些凹槽峰典型地特征在于降低褶之间掩蔽的一个尖锐的半径或一个定义的尖端。这个定义的尖端可以从该凹槽的总体轮廓进行延伸以在该凹槽峰处产生一个凸出，该凸出显著地降低了相邻介质的掩蔽。尽管应理解的是一个给定的凹槽峰会具有某些形状的改变并且没有必要形成一个完美的弧形，在一些实现方式中仍然有可能识别并且测量基本上相应于该凹槽峰处的半径的一个距离。在该凹槽的内部上测量该半径并且作为有效的内径来计算。这个有效的内径可以根据以下提供的披露内容进行测量，并且总体上是小于4毫米，更经常是小于2毫米，时常是小于1毫米并且任选地小于0.5mm。在一些实现方式中，尤其是对于大的凹槽还可使用更大的半径。应进一步理解的是未能具有一个独特的或可测的半径的凹槽当它们包括在此描述的其他特征(例如脊的百分比，介质不对称体积，等)时仍然落在本披露的范围内。
可以使用这种打褶的过滤介质包装来过滤一种流体，该流体可以是气体或液体物质。使用该过滤介质可以过滤的示例性的气体物质是空气，并且使用该过滤介质可以过滤的示例性的液体物质包括水、油、燃料以及液压流体。可以使用该过滤介质包装来从有待过滤的流体中分离或除去一个组分的至少一部分。该组分可以是目标用于去除或分离的一种污染物或另一种物质。目标用于去除的示例性的污染物以及物质包括表征为固体、液体、气体或其组合的那些。目标用于去除的污染物或物质可以包括微粒、非微粒或其一种混合物。目标用于去除的物质可以包括可以被该介质捕获的多种化学品种类。提及的去除组分以及污染物应理解为是指完全地除去或分离或部分地除去或分离。
根据本发明还提供了多种过滤器元件，这些过滤器元件结合了具有凹槽 的介质。提供了多个过滤器元件，这些过滤器元件可以包括一个打褶的过滤介质包装以及一个相对于该过滤介质包装进行安排的密封，从而有待过滤的流体由于通过该介质包装的一个面进入并且从该介质包装的另一个面离开而经过该过滤介质包装。可以将该密封直接地或间接地通过一个密封支持件附接到该打褶的过滤介质包装上，并且可以将它提供来接合一个外壳以提供该外壳与该过滤器元件之间的密封。能够以一个轴向密封、一个径向密封或一个轴向密封与径向密封的组合来提供该密封。卷边密封、夹紧密封以及许多其他形式的密封也是可能的。
根据本发明还提供了过滤一种流体的方法。该方法包括一个步骤：由于未过滤的流体从该打褶的过滤介质包装的第一面或第二面进入并且从该打褶的过滤介质包装的该第一面或第二面的另一面离开将一种流体通过一个作为一个过滤器元件的一部分而提供的打褶的过滤介质包装。流体通过该打褶的过滤介质包装的流动可以被表征为直通式流动。
本发明的以上概述并非旨在描述本发明的每一个所披露的实施方案。这是随后的详细说明以及权利要求的目的。附图说明
考虑以下本发明的不同实施方案的详细说明结合附图，可以更完全地理解本发明，其中：
图1是现有技术的打褶的过滤介质包装的透视图。
图2是图1的现有技术的打褶的过滤介质包装的一部分的部分剖面透视图。
图3是图1的介质包装的现有技术的过滤介质的一部分的放大的示意的横截面视图。
图4a-c是根据本发明的原理过滤介质的放大的示意的横截面视图。
图5a-d是根据本发明的原理过滤介质的放大的示意的横截面视图。
图6是根据本发明的原理打褶的过滤介质包装的一部分的透视的端视图。
图7是图6的过滤介质包装的一部分的相对的透视图。
图8是图7的过滤介质包装的顶视的平面剖面视图。
图9是根据本发明的原理过滤介质的放大的示意的横截面视图。
图10a是包括根据图9的过滤介质的一个过滤介质包装的一部分的放大 的示意的横截面视图。
图10b是包括根据图9的过滤介质的一个过滤介质包装的一部分的放大的示意的横截面视图。
图11是根据本发明的原理一个过滤介质包装的一部分的放大的示意的横截面视图。
图11b是根据本发明的原理制造的一个过滤介质包装的一部分的放大的扫描的横截面图像。
图12是根据本发明的原理一个打褶的板式过滤介质包装的一个第一面的透视图。
图13是图12的打褶的板式过滤介质包装的一个第二面的透视图。
图14是图12的过滤介质包装的一部分的透视图，显示了流体通过该过滤介质包装的流动。
图15A是根据本发明的原理打褶的板式过滤介质包装的一个第一面的透视图。
图15B是图15A的打褶的板式过滤介质包装的一个第二面的透视图。
图16是根据本发明的原理一个凹槽的放大的扫描的横截面图像，显示了用于测量一个凹槽的有效内径的方法。
图16b是根据本发明的原理一个过滤介质包装的一部分的放大的扫描的横截面图像，显示了用于测量一个凹槽的有效内径的方法。
图17是根据本发明的原理一个筒式过滤介质包装的一部分的透视图。
图18是根据图17的筒式过滤介质包装的一部分的透视图，并且显示了流体通过该过滤介质包装的流动。
图19是一种类型的板式过滤器元件的示意的透视图。
图20是一种类型的筒式过滤器元件的示意的透视图，其中破断了一部分。
图21是图20的过滤器元件的侧正视图，其中破断了一部分。
图22是一种类型的圆锥形过滤器元件的示意的侧正视图。
图23是一种类型的部分圆锥形或弓形的板式过滤器元件的示意的透视图。
图24是沿着线24-24取得的图23的过滤器元件的剖面视图。
图25-28是显示实例中报告的数据的图。
图29是显示不同的板式过滤器的相对性能的图。
这些图应当被认为是总体上代表了本发明，并且应理解的是它们既不是为了包括本发明的所有实施方案而绘制的，它们也不是总是按比例绘制的。还应理解的是根据本发明制造的介质总体上展示出了变化。
尽管本发明易受不同的改变以及替代形式的影响，它们的具体细节已经通过实例和附图的方式进行展示，并且将进行详细描述。然而，应理解的是本发明不限于所描述的这些具体实施方案。相反，本发明应涵盖落在本发明的精神以及范围内的多种改变、等效物以及替代方案。具体实施方式
在此提供了打褶的过滤介质、打褶的过滤介质包装、含有打褶的过滤介质包装的过滤器元件以及过滤流体的方法。
短语“打褶的过滤介质包装”是指通过将过滤介质折叠、打褶或另外地成型为一个三维网络而构造或形成的一种介质包装。一种打褶的过滤介质包装可以更简单地称为一种介质包装。这些打褶的过滤介质包装可以任选地与在过滤器元件中发现的其他特征(包括一种密封件以及密封支持件)相结合。总体上，一种打褶的过滤介质包装包括过滤介质，该过滤介质具有形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠，形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠，并且该过滤介质在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间以来回的安排进行延伸。应理解的是在某些实施方案中在此描述的“面”可以是基本上不平或不规则的并且可以是平面的或非平面的。
这些褶状折叠总体上是由于折叠或打褶该过滤介质而形成的。这些折叠典型地是在与该介质的机器方向横向上形成的，但是这不是一个必要条件。这些折叠能够以与该机器方向横向的一个角度不同的一个角度形成。该介质的机器方向总体上是指该介质的连续方向。
在实例的实施方案中，该打褶的过滤介质包装包括由于一个第一组褶状折叠形成的一个第一面以及由于一个第二组褶状折叠形成的一个第二面，以及多个凹槽，这些凹槽从该第一面至该第二面(或从该第二面至该第一面)定向地延伸。这些凹槽是在过滤介质中形成的三维结构，它们提供了沿着这些褶表面有利的流动路径，允许流体通过该介质有利地流动，并且提供了有效的污染物去除。 因此，构造了包含凹槽的打褶的介质以便在某些条件下提供改进的过滤性能。
该第一面总体上是该打褶的过滤介质的入口或出口并且该第二面是该过滤介质的另一个入口或出口。例如，未过滤的流体可以通过该第一面进入该打褶的过滤介质包装，并且过滤的流体可以通过该第二面离开该打褶的过滤介质包装，或者反之亦然。
从该过滤介质第一面至该第二面定向地或从该第二面至该第一面定向地延伸的凹槽总体上是指不与该第一面或该第二面平行的一个方向。在许多实现方式中，在该打褶的介质的面之间定向地延伸的这些凹槽应该是垂直于该第一或第二面或几乎垂直于该第一或第二面对齐的。
使这些凹槽以相对于该第一流动面或该第二流动面的一个非垂直的角度进行延伸可能是有利的，这取决于这种流体是否是以非垂直的一个角度向该第一面或该第二面流动。通过以相对于该打褶的过滤介质包装的第一面或第二面的一个非垂直的角度提供这些凹槽，通过调节凹槽的角度以更好地接受流体流动而不会使该流体在进入该打褶的过滤介质包装之前必须转弯从而增强流体进入该打褶的过滤介质包装中的流动是可能的。该介质包装的第一面以及该第二面可以是平行的或非平行的。这些凹槽延伸所处的角度可以相对于该第一面、该第二面或该第一面以及第二面两者进行测量。
因此，可以形成多个凹槽从而它们垂直于该第一面或该第二面进行延伸，或者可以以相对于该第一面或该第二面的一个角度(该角度大于0度但是小于180度)进行延伸来提供。如果这些凹槽以0度或180度的一个角度延伸至一个面，那么流体难以通过这些凹槽进入该打褶的过滤介质包装。总体上，所希望的是通过穿过这些凹槽进入使流体进入该打褶的过滤介质包装。
在一些实现方式中，这些凹槽将以约85度至95度延伸至一个面，在其他实现方式中为从约60度至150度延伸至一个面，并且在又其他实现方式中从约70度至110度延伸至一个面。优选地，以垂直于该第一面或第二面的约60度内的一个角度进行延伸来提供这些凹槽。总体上，这个范围相应于相对于该第一面或该第二面约30度至约150度。此外，可以在垂直于该第一面或该第二面的约5度(相应于相对于该第一面或该第二面约85度至约95度)内进行延伸来提供这些凹槽。所希望地是可以以相对于该第一面或该第二面垂直(90度)进行延伸来提供这些凹槽。
在介质形成期间，该介质的限定的尺寸典型地是该介质的宽度，因为在其上制造该介质的机器在宽度方向上是受限制的。介质的长度可以是连续的直至它被切断或直至它结束。该连续方向是指沿着该介质的长度该介质的方向。横向方向总体上是指贯穿介质宽度介质的方向。打褶的介质总体上包括与该机器方向横向地形成的多个褶或折叠从而可以根据需要控制褶的数量。褶或折叠典型地是在横向方向上形成的从而该介质以交替的方式在其自身上折叠回来(例如一种来回的安排)从而形成一个过滤器元件，该元件具有一个第一面、一个第二面以及在该第一面与该第二面之间的介质的一个延伸部分。总体上，有待过滤的流体从该过滤介质包装的第一面以及第二面中的一个进入并且从该第一面以及该第二面中的另一个离开。
带凹槽的介质可以通过提供所希望的凹槽形状的任何技术来制备。因此，本发明不限于形成这些凹槽的具体方法。然而，取决于凹槽的几何形状以及被凹槽并且打褶的介质，某些方法将是更成功或更不成功的。具有高纤维素含量的干的介质是相对地不能伸展的并且如果它被拉伸超过仅仅几个百分比的话就会撕裂。相比之下，具有高合成物含量的介质经常是相当地更能拉伸的。两种类型的介质都适合用于本发明。可以使用波纹辊来形成具有特定尺寸以及形状的凹槽，总体上是相对短的并且宽的凹槽。被波纹化的介质是指具有一种凹槽结构的介质，该凹槽结构是由将介质从两个凹槽辊之间通过(例如，进入两个辊之间的一个捏件或咬件)而产生的，这两个辊中的每一个都具有适合在产生的介质中产生一个凹槽的表面特征。
当所希望的是增加这些凹槽的高度时，使用基本上将该介质折叠或打褶以形成这些凹槽的方法可能是令人希望的。总体上，通过打褶(例如折叠)形成凹槽可以被称作微打褶，因为这些褶比形成该介质包装的面的较大的褶或折叠小得多。因此，用于形成凹槽的此类此种微打褶的方法不应该与用于形成导致了该打褶的过滤介质包装的第一以及第二面的褶状折叠的打褶或折叠混淆。用于通过微打褶来折叠介质以形成凹槽的实例技术包括刻痕以及使用压力来产生折叠。因此，可以将该过滤介质进行微打褶以形成多个凹槽，并且随后进行打褶以形成具有一个第一面以及一个第二面的打褶的过滤介质包装。
参见图1-3，以图1的参考号10示出了根据现有技术的一种广义的打褶的过滤介质包装。根据国际公开号WO 2005/082484可以将该打褶的过滤介质包装 10表征为一个打褶的过滤介质包装。将图1的打褶的过滤介质包装10作为由打褶介质12生成的一个三维网络11来提供(见图2)以提供形成一个第一面15的一个第一系列的折叠14，以及形成一个第二面17的一个第二系列的折叠16。
总体上，将该介质折叠回到其自身上(以一种来回的安排)以提供该第一系列的折叠14以及该第二系列的折叠16两者。将介质18的延伸部分提供于该第一系列的折叠14与该第二系列的折叠16之间。在使用期间，可以将侧20以及22进行密封从而流入该第一面15或该第二面17的一个中的流体从该第一面15或该第二面17的另一个中流出或另外地由于在其离开该过滤器元件之前通过该介质而进行过滤。如果希望的话还可以将侧21和23(例如顶部以及底部)进行密封。
虽然图1显示了该第一面15，该第二面17看上去与该第一面15类似(除了具有不对称凹槽横截面积的介质将具有不同的第一以及第二面15、17)。总体上，可以将该第一系列的折叠14以及该第二系列的折叠16称为褶状折叠，并且该第一系列的折叠14与该第二系列的折叠16可以看上去大致相同。在褶状折叠14与16之间延伸的是介质18的延伸部分。流向该第一面15的流体总体上进入相对的介质表面24与26之间。可以将该介质表面24与26之间的区域表征为开口25。然后该流体通过该介质12并且从位于该介质表面28与30之间的一个下游开口29处离开(如图2中所示)并且离开该第二面17。可以将该介质表面28与30之间的区域称为下游开口29。
开口25和29均在图2中示出，该图是没有褶状折叠的打褶的过滤介质12的一部分的一个图。应该理解的是图1至3显示了广义的或格式化的褶状折叠14、16而没有显示这些褶状折叠的实际形状。而且，应理解的是不是所有的介质表面24、26、28、30都进行了标记，也不是所有的开口25以及29都进行了标记，而是仅对此类表面以及开口的实例进行了标记。
应理解的是参考号24和26应当相应于该介质12的一侧，例如上游侧或下游侧(其中介质表面24是指顶表面并且介质表面26是指底表面，如图2中所示)。类似地，参考号28以及30是指该介质12的另一侧，例如下游侧或上游侧(其中打褶的表面或介质表面28是指该顶表面，并且介质表面30是指该底表面，如图2中所示)。当将介质12打褶时，该介质的一侧形成了该上游侧并且该介质的另一侧形成了该下游侧。例如，参考号24以及26可以是指该介质的上游侧，而参考号28以及30是指该介质的下游侧。尽管参考号24和26是指不同的介质 表面，它们两者或者是在该介质的上游侧上亦或下游侧上。类似地，尽管参考号28和30是指不同的介质表面，它们两者或者是在该介质的上游侧上亦或下游侧上。尽管预期的是大多数的流体在被过滤之前在这些介质表面之间流动，预期的是一些流体可以流过这些褶状折叠。
现在进一步参见图3，该介质12在一个剖面视图中进行了展示，显示了描绘成一个重复的弧形的凸起的区域34。在介质12的背景中，可以使用某些测量来表征重复的弧形34。例如，距离D1定义了由重复的弧形34定义的一个凸起区域下面的距离。可以将该距离D1作为同一侧的弧形峰40以及42的介质12的中心点36以及38之间的距离。
该距离D2定义了同一侧的峰40以及42的介质12的中心点36与38之间的相同的距离D1之上的凸起区域34的介质表面长度。距离J定义了从介质12的最低点至最高点所测量的高度，并且考虑了介质12的厚度T。距离J是从峰40的最低点44至垂直于定义D1的线的一个相邻的相对的侧峰48的最高点46进行测量的。
可以将图1至3的这种广义的打褶的过滤介质包装表征为具有一个对称的介质体积安排从而该介质包装的一侧上的体积与该介质包装的另一侧上的体积大致相同。这种对称体积是目前生产的过滤器介质的典型特征。总体上，在图2中展示了一个对称的体积安排，其中开口25的横截面积等于开口29的横截面积。由于对称的体积安排，该介质包装的一个面可以看上去与该介质包装的另一个面大致相同。
为了增加过滤器寿命，一项技术是增加打褶的过滤介质包装中过滤介质的量。为了增加打褶的介质中介质的量，一项技术是增加每给定体积褶的数量。当每给定体积褶的数量增加时，这些褶的侧变得彼此越来越接近。尤其是在流体流动的压力下，相邻的褶趋向于彼此接触并且由此限制了流体在期间流动。这种类型的限制降低了过滤器性能。
尽管图1-3的介质12提供了介质表面的某些分离以允许流体通过该第一面15以及该第二面17进入并且离开该打褶的过滤介质，由于介质表面24和26和/或介质表面28和30之间的接触，该介质12受到了掩蔽。总体上，掩蔽经常是特征在于介质中的位置，其中存在与另一个介质薄片的接近，从而存在对该位置处流过该介质的阻力。其结果是，掩蔽的介质对于过滤是有限地有用的，并且该 掩蔽的介质可以被认为是介质的一个显著的损失。对于图3中所示的介质12，峰40、42以及48(例如)是相对圆形的，并且当介质表面24和26以及介质表面28和30接触时，这些接触区域以及与这些接触区域足够接近的那些区域倾向于经受掩蔽并且不会对可得到的用于过滤的介质表面区域有影响。
尽管沿着一个给定的凹槽受到掩蔽的具体区域可能是相对小的，在整个过滤器元件上掩蔽的介质的总量可以是相当大的。降低一个过滤器元件中掩蔽的介质的量而同时改变凹槽的几何形状以增加可得到的用于过滤的介质的量是可能的。通过降低掩蔽，可以增加过滤器元件的性能或寿命，或可以降低过滤器元件的尺寸同时保持相同的性能或过滤器寿命。总体上，对于一个给定的过滤器元件尺寸增加过滤器元件寿命或者对于一个给定的过滤器元件性能降低过滤器元件尺寸可以被称为增加过滤介质性能。
现在参见图4a-c以及5a-d，描述了根据本发明做出的不同的凹槽设计，提供这些凹槽设计以降低掩蔽并且由此增加过滤介质性能。总体上，图4a-c以及5a-d是过滤介质的实例凹槽设计的示意的表示，可以使用这些设计来提供被配置为减小掩蔽的多个峰。
通过提供一个相对尖锐的峰，由于在介质表面之间提供了更尖锐的潜在的接触点，减少了面薄片之间的接触区域。预期的是在过滤期间，在压力下过滤介质将偏转。通过提供一个相对尖锐的峰，由于在过滤期间与更不尖锐的峰相比的偏转，更小量的介质将掩蔽。
用于提供展示相对尖锐的峰的带凹槽的介质的示例性的技术包括以足以提供相对尖锐的边缘的一种方式将该带凹槽的介质进行弯曲、折叠或弄皱。提供相对尖锐的峰的能力取决于多个因素，包括介质本身的组成以及用于提供弯曲、折叠或弄皱的处理设备。总体上，提供相对尖锐的峰的能力取决于介质的抗裂强度和厚度以及该介质是否包含可伸展的或耐撕裂或耐切断的纤维。所希望的是在凹槽形成期间避免对过滤介质进行撕裂、切断或另外的损伤。
在图4a-c中提供了带凹槽的介质50、60以及70的示例性的横截面视图。该介质50、60以及70包括可以称为桁架型的凹槽52、62、以及72。总体上，D1是凹槽宽度。将对于介质50的凹槽宽度D1表征为同一侧的峰54与56之间的距离。对于介质60，将凹槽宽度D1表征为同一侧的峰64与66之间的距离。对于介质70，凹槽宽度D1是同一侧的峰74与76之间的距离。凹槽宽度D1是从中心 点贯穿该介质50、60以及70的厚度进行测量的。值D2是从与D1的值相同的点上测量的凹槽宽度上的介质长度。
凹槽高度J被测量为对于一个给定的凹槽横向于定义D1的线的相邻峰的最外部点之间的高度距离。例如，对于介质50凹槽高度J是从峰56的最外部的点至峰58的最外部的点进行测量的。对于介质60凹槽高度J是从峰66的最外部的点至峰68的最外部的点进行测量的。对于介质70凹槽高度J是从峰76的最外部的点至峰78的最外部的点进行测量的。对于介质50，可以将峰54、56、57以及58表征为具有一个相对尖锐的峰。类似地，对于介质60以及70，可以将峰64、66、67、68、74、76、77以及78表征为具有一个相对尖锐的峰。尽管可以将对于介质50、60以及70相对的峰表征为是相对尖锐的，没有必要使所有的峰是相对尖锐的以从降低的掩蔽中受益。例如，可以通过在该介质的仅一侧上一些或所有凹槽上提供相对尖锐的峰来实现降低掩蔽。
例如，可以将图4a中介质50表征为具有一系列的第一峰51以及一系列的相对的第二峰53。这些第一峰51或第二峰53可以是相对尖锐的以提供降低掩蔽的益处。类似地，介质60包括一个第一系列的峰61以及第二系列的相对的峰63，并且该介质70包括一个第一系列的峰71以及一个第二系列的相对的峰73。为了提供降低的掩蔽，该介质60以及70可以具有相对尖锐的第一组峰61以及71，第二组峰63以及73，或两者。优选地，通过在该第一组峰51、61和71以及第二组峰53、63以及73两者处提供一个尖锐的峰来实现降低的掩蔽。
现在参见图5a-c，提供了带凹槽的介质薄片100、120以及140的横截面视图。值得注意地是，图5a-c并非旨在是所有可接受的凹槽的几何形状的按比例的图形，而是仅显示了实例的实现方式。在图5a中，该凹槽宽度D1是从峰102的中心点至峰104的中心点进行测量的。作为替代方案，该凹槽宽度D1可以是从峰101的中心点至峰103的中心点进行测量的。
显示了该带凹槽的介质100，它具有对于每个凹槽宽度D1或沿着该介质长度D2的两个脊108。这些脊108沿着该凹槽长度的至少一部分进行延伸。总体上，可以将每个脊108表征为一个一般的区域，其中该带凹槽的介质108a的一个相对更平的部分连接了该带凹槽的介质108b的一个相对更陡的部分。术语“脊”的使用旨在表征不被认为是峰的介质的一个部分。即，可以在峰之间提供脊，并且这些脊可以被认为不是峰。可以将一个脊认为是在不同地倾斜的介质部分之间的 相交的一条线。重要的是注意到了在一些实现方式中脊的外观在某种程度上被介质本身的不规则性所掩盖。一个脊可以是由于在该位置处介质的变形而形成的。这种介质可以由于对该介质施加压力而在该脊处变形。
对于实例的带凹槽的薄片100，当该带凹槽的介质的部分在峰101与脊108之间延伸时，可以在图5a中看到该带凹槽的介质108a的相对更平的部分。可以将该带凹槽的介质108b的相对更陡的部分表征为从峰102延伸至脊108的介质的那个部分。这种脊可以是由于在形成带凹槽的介质期间沿着该带凹槽的薄片的长度对该介质进行弄皱、弯曲、折叠、压印或者另外地处理而形成的。可以希望的但是并非必要的是在形成该带凹槽的介质的步骤期间采取多个步骤来建立这种脊。例如，可以通过热处理或湿处理或其一个组合来建立该脊。此外，该脊可以由于弄皱、弯曲或折叠而没有一个附加的建立该脊的步骤而存在的。
脊的特征不应该与凹槽峰混淆。一个总体上更平的部分108a以及一个总体上更陡的部分108b的特征旨在作为一种用于表征一个脊108的存在的方法。总体上，更平的部分108a以及更陡的部分108b可以展示某一弯曲。即，预期的是更平的部分108a以及更陡的部分108b将不是完全地平面的，特别是当流体(例如空气或液体)在过滤期间流过该介质时。
图5a中所示的介质的脊108的存在帮助提供了在峰101以及102处降低的掩蔽。由于形成该带凹槽的薄片100而存在脊108，结果是，降低了峰处介质上的内应力。没有脊108的存在的话，在带凹槽的薄片100内将有可能存在增加水平的内部张力，它会导致该带凹槽的薄片在这些峰处产生一个更大的半径。脊108的存在帮助增加了相邻峰(例如峰101以及104)之间存在的介质的量，并且由于在某种程度上释放该带凹槽的薄片100内的张力帮助使得峰104变得尖锐(该张力会导致其在不存在脊时在这些峰处扩展或变得平坦)。
脊108的存在可以通过视觉观察来检测。尽管脊的存在从一个凹槽的末端来看可能不是特别清楚的，人们可以切成过滤器元件并且看到沿着凹槽的长度延伸的一个脊的存在。此外，一个脊的存在可以通过一项技术来确认，其中该过滤器元件带有灰尘，并且可以将该带凹槽的薄片剥离掉以显示一个灰尘的块，该块具有相应于该带凹槽的介质上的脊的一个脊。该灰尘表面块的两个部分的交叉形成了一个脊。在一个实例的实现方式中，可以将该灰尘表征为ISO细小的试验灰尘，可以将该灰尘用于装载该介质以填充这些凹槽从而将灰尘块提供于这些凹 槽内。
尽管可以提供具有沿着各长度D2的两个脊108的这些带凹槽的薄片100，如果希望的话可以提供具有沿着各周期长度D2的一个单独的脊的该带凹槽的薄片100，并且可以提供具有一个构型的，其中一些凹槽展示出至少一个脊，一些凹槽展示出两个脊，并且一些凹槽展示出没有脊，或其任何组合。
再次参见图5a，该带凹槽的薄片100包括在该距离D2上的两个脊108，其中距离D2是指从峰102的中心点至峰104的中心点的该带凹槽的薄片100的长度，并且其中这些脊不是峰。可以将凹槽峰101以及103称为相邻的第一侧峰，并且可以将峰102以及104称为相邻的第二侧峰。当然，将某些峰表征为第一侧峰以及将其他峰表征为第二侧峰是任意的，并且如果希望的话可以是相反的。
可以简单地将这些峰称为峰、称为同侧峰、称为相邻的第一侧峰或称为相邻的第二侧峰。总体上，提及“相邻的同侧峰”是指可以用来定义一个周期的多个峰。提及没有“同侧”的特征的“相邻的峰”是指彼此紧靠但是以不同的方向面对的峰。可以使用相邻的峰来描述凹槽的高度。这些峰的这种特征对于描述带凹槽的介质(例如这些图中所示的介质)是方便的。
可以将该带凹槽的薄片表征为当通过重复该凹槽模式的一种方法来制造时具有一个重复模式的凹槽。一个重复模式的凹槽意思是贯穿该介质的宽度(例如在横向方向上)重复凹槽的模式。例如，每一个凹槽可以展示在相邻的峰之间的一个脊。可以存在一种模式，其中每个凹槽可以展示在相邻的峰之间的两个脊。此外，可以存在一种模式，其中一个脊存在于一些凹槽的相邻的峰之间但是不存在于其他凹槽的相邻的峰之间。例如，一个周期可以展示出一个单独的脊或两个脊，并且一个随后的周期可以展示出没有脊、一个单独的脊、或两个脊，并且一个随后的凹槽可以展示出没有脊、一个脊或两个脊等。在某一点上，该模式典型地重复自身。在一些这样的周期中，可以存在三个或更多的脊。
一个脊的存在的表征应该被理解为意思是该脊沿着该凹槽的长度存在。总体上，可以沿着该凹槽持续足以提供得到的介质以所希望的性能的长度来提供该脊。尽管该脊可以延伸该凹槽的整个长度，例如由于在凹槽的末端处的影响(例如打褶或折叠)该脊将不延伸该凹槽的整个长度(100％的该凹槽长度)是可能的。
优选地，该脊延伸了至少10％的该凹槽长度，更典型地是25％的该凹槽长度。通过举例，该脊可以延伸至少30％的该凹槽长度，至少40％的该凹槽长度， 至少50％的该凹槽长度，至少60％的该凹槽长度或至少80％的该凹槽长度。这类脊可以以一种连续的或不连续的方式沿着这些凹槽的长度进行延伸。而且，这些脊可以沿着凹槽均匀地分布，或者可以沿着这些凹槽的长度均匀地放置。例如，在某些实施方案中，可以希望的是使这些凹槽进行分布从而使得它们在靠近一个介质包装的上游亦或下游面处具有更多或更少的脊。
然而，不存在以下要求，即在每个相邻的峰之间存在一个脊或两个脊，或者存在一种重复模式。通过提供多个凹槽可以获得本发明的多个益处，其中至少一些凹槽展示出相邻的峰之间的至少一个脊。在一些实现方式中，至少25％的这些凹槽展示出相邻的峰之间的至少一个脊以便获得存在脊的益处。甚至更优选地，至少50％的这些凹槽，并且更优选地100％的这些峰展示出该凹槽的每个相邻的峰之间的至少一个脊。
参见图5b，带凹槽的介质120包括相邻的峰124与125之间的两个脊128和129。沿着长度D2，该介质120包括四个脊128和129。该介质的一个单个的周期长度包括在所描绘的实施方案中的四个脊。应理解的是脊128和129不是峰124、125或126。可以提供介质120从而在相邻的峰(例如，峰125和126)之间存在两个脊128和129。此外，可以提供一种模式。在图5b中所示的模式中，每个相邻的峰之间存在两个脊，并且在每个周期中提供了四个脊。以一个可替代的重复模式中，可以在相邻的峰之间存在任何数量(例如，0、1、2或更多个)的脊，只要该模式包括在该模式中的某处相邻的峰之间出现至少一个脊。在图5b中所示的一个所希望的实施方案中，在每个相邻的峰之间存在两个脊。可以将脊128表征为区域，其中该介质128a的一个相对更平的部分连接了该带凹槽的介质128b的一个相对更陡的部分。
由于该带凹槽的介质129a的相对更平的部分与该带凹槽的介质129b的相对更陡的部分的相交可以提供脊129。可以将该带凹槽的介质129b的相对更陡的部分表征为在脊129与峰125之间延伸的带凹槽的介质那个部分并且可以表征为(例如)具有脊129与峰125之间的一个角度。峰125在该带凹槽的介质129a的更平的部分上方延伸。因此，峰125显示了从该相邻的凹槽介质129a的一个定义的凸出。
现在参见图5c，该带凹槽的介质140包括在相邻的峰144与145之间的至少两个脊148和149。沿着长度D2，该介质140包括四个脊148和149。该介 质的一个单个的周期长度可以包括四个脊。应理解的是脊148和149不是峰144、145以及146。可以提供介质140从而在相邻的峰(例如，峰144和145)之间存在两个脊148和149。此外，可以提供带凹槽的薄片140从而在其他相邻的峰之间，存在一个脊、两个脊或没有脊。
不存在以下要求，即在各相邻的峰之间存在两个脊。如果所希望的是使脊在相邻的峰之间交替地存在或以间隔方式提供而存在的话，峰之间可以不存在脊。总体上，可以提供一种凹槽的模式，其中这些凹槽的模式重复并且包括相邻的峰之间多个脊的存在。
可以将脊148和149表征为区域，其中该带凹槽的薄片的一个相对更平的部分连接了该带凹槽的薄片的一个相对更陡的部分。在脊148的情况下，该带凹槽的薄片148a的一个相对更平的部分连接了该带凹槽的薄片148b的一个相对更陡的部分。在脊149的情况下，该带凹槽的薄片149a的一个相对更平的部分连接了该带凹槽的薄片149b的一个相对更陡的部分。因此，该带凹槽的介质140具有尖锐的峰145和146。
将该带凹槽的薄片110、120以及140显示为从峰到峰相对对称的。即，对于介质110、120、以及140，这些凹槽重复在相邻的峰之间具有相同数量的脊。相邻的峰是指沿着该带凹槽的介质的长度彼此紧靠的峰。例如，对于带凹槽的介质110，峰101和102被认为是相邻的峰，并且峰102和104可以被认为是相邻的相同侧的峰。然而，介质的一个周期不需要在相邻的峰之间具有相同数量的脊，并且能够以这种方式将该介质表征为不对称的。即，可以制备该介质，它在该周期的一半上具有一个脊并且在该周期的另一半上不具有一个脊。
提供脊的存在的另一个优点(例如，108、128、129、148以及149)是这些脊帮助降低了介质上的应力从而提供一个更尖锐的峰。总体上，没有形成脊，该介质中更大量的张力或存储可以使得这些峰变得更宽，并且由此展示出了更大水平的掩蔽。当使该过滤介质具有凹槽时通过将多个脊引入到该过滤介质中，产生并且帮助保持相对尖锐的峰以降低掩蔽变得更容易。
用于降低掩蔽或用于将相对低水平的掩蔽提供于打褶的介质，同时保持过滤介质面积的另一项技术是对于一个给定的体积减少打褶的面之间接触的潜在的数量。总体上，潜在的接触是指一个介质表面上的凹槽峰与一个相邻的介质表面上的相应的凹槽峰之间的潜在的接触。用于完成这项的一项技术是增加或降低 凹槽的宽度高度比率。该凹槽开放通道宽度高度比率是该凹槽周期长度D1与该凹槽高度J的比率。可以通过以下公式来表示该凹槽宽度高度比率：凹槽的宽度高度比率＝D1/J可以将测量的距离(例如凹槽周期长度D1以及凹槽高度J)表征为沿着该凹槽长度过滤介质的平均值(不包括在各端处20％的凹槽长度(由于形成这些褶状折叠在这些凹槽中扭曲))。因此可以在远离这些凹槽的末端处测量距离D1以及J，因为由于打褶这些凹槽的末端典型地是变形的。在褶状折叠处计算的凹槽宽度高度比率可能不表示远离该褶状折叠的凹槽的凹槽宽度高度比率。因此，可以将凹槽宽度高度比率的测量作为该凹槽长度(除了最后20％的凹槽长度靠近这些凹槽的末端)上的平均值来提供。对于“规则的”介质，例如具有非锥形的凹槽的介质，所预期的是凹槽周期长度D1以及凹槽高度J可以是沿着该凹槽长度相对地恒定的。关于相对地恒定的，意思是该凹槽宽度高度比率可以在该凹槽的长度上约10％内改变(不包括在各端处20％的长度，其中这些褶状折叠可能会影响宽度高度比率)。
在“不规则”的介质的情况下，例如具有锥形凹槽的介质，该凹槽宽度高度比率可以在该凹槽的长度上改变或保持大致相同。不规则的介质的另一个实例包括以下介质，其中这些凹槽的至少一部分具有随着该凹槽的长度改变的凹槽高度(J)。提供一个凹槽的优点(其中该凹槽高度或凹槽宽度随着凹槽长度改变)是降低相邻的介质表面之间潜在接触并且由此降低掩蔽的能力。
现在参见图4a-c，该介质50、60、以及70显示了不同的凹槽宽度高度比率。如果考虑按比例绘制的话，介质50的凹槽宽度高度比率是约2.5，介质60的凹槽宽度高度比率是约5.8，并且介质70的凹槽宽度高度比率是约0.34。总体上，优选的凹槽展示出约1至约8的一个宽度高度比率，优选约1.5至约7.5，并且更优选约2至约5。为了增强该介质包装的寿命，凹槽宽度高度比率是大于2，大于约2.5，或大于3是所希望的。在一些实现方式中，该凹槽宽度高度比率是大于4。
与凹槽宽度高度比率类似的(该比率可以提供用于理解这些凹槽的一种有意义的方法)另一个特性是“开放的通道宽度高度比率”。总体上，可以根据以下公式确定开放的通道宽度高度比率：开放的通道宽度高度比率＝D1/C在这个公式中，C是该开放通道凹槽高度，它是凹槽高度(J)减去介质厚度(T)。该开放通道宽度高度比率是一个有利的特性，因为它不是基于该介质的厚度。在 图4a-c的介质50、60以及70的情况下，可以对应地将该开放通道宽度高度比率计算为2.82、5.83、以及0.36。在桁架型的凹槽的情况下，对于这些凹槽展示出大于2的一个开放通道宽度高度比率经常是所希望的。为了增强介质的性能，总体上所希望的是提供大于约2.25，大于约2.5，大于约2.75或大于约3的开放通道宽度高度比率。该开放通道宽度高度比率优选地是小于约10，小于约9.5，小于与9，小于约8.5，小于约8、小于约7.5或小于6。在实例的实现方式中，该开放通道宽度高度比率是从2至7，是从3至6，或从4至5。
为了显示介质厚度对宽度高度比率以及该开放通道宽度高度比率的影响，把注意力转向图5d。对于图5d中所示的介质150，可以将该宽度高度比率计算为2.1，并且可以将开放通道宽度高度比率计算为2.75。
虽然希望降低掩蔽以增强过滤介质性能，用于增加过滤介质性能的另一项技术是增加一个给定的体积内可得到的用于过滤的介质面积的量。图5a-c中所示的介质构型显示了在一个给定的体积中用于增强存在的介质表面积的量的技术。该介质-索百分比可以帮助测量一个凹槽构型怎样可以在一个给定的体积内将提高的介质表面积提供于一种过滤介质包装。该介质-索百分比要求测量索长度(CL)。
可以将索长度CL与介质长度D2之间的关系表征为一个介质-索百分比。可以根据以下公式确定该介质-索百分比： 
Figure BPA00001310648700231
通过在该带凹槽的介质的相邻的峰之间提供一个单个的脊或多个脊，相对于现有技术的介质可以增加距离D2。由于存在一个脊或多个脊，提供与例如不具有这些脊的打褶的介质相比具有可得到的用于过滤的更多介质的过滤介质是可能的。可以使用介质-索百分比的测量来表征相邻的峰之间所提供的介质的量。长度D2被定义为对于带凹槽的薄片100、120以及140的一个周期带凹槽的薄片100、120以及140的长度。在带凹槽的薄片100的情况下，该距离D2是从峰102至峰104该带凹槽的薄片的长度。该距离包括两个脊108。在带凹槽的薄片120的情况下，该长度D2是从峰124至峰126该带凹槽的薄片120的距离。该距离包括四个脊128和129。在带凹槽的薄片140的情况下，该长度D2是从峰144至峰146该带凹槽的薄片140的距离。该距离包括四个脊148和149。
由于在相邻的峰之间提供一个或多个脊在相邻的峰之间存在增加的过滤介质可以通过介质-索百分比来表征。通过举例，根据现有技术的打褶的介质(例如，图1-3中所示的介质)典型地展示出约0.09％至约0.89％的一个介质-索百分比。对于根据本发明制造的凹槽，该介质-索百分比可以是大于约1％，大于约1.5％，并且大于约2％。在一些实现方式中，该介质-索百分比是大于3％，并且任选地大于4％。在一些实现方式中，该介质索百分比可以超过5％。该介质-索百分比总体上是小于约25％，更典型地是小于约20％。
对于增加可得到的用于过滤的过滤介质的量的另一项技术包括增加该介质包装的凹槽密度。该凹槽密度是指在一个过滤介质包装中过滤介质的单位横截面积上凹槽的数量。该凹槽密度取决于多个因素，包括凹槽高度J、凹槽周期D1以及介质厚度T。可以将该凹槽的密度称为介质包装凹槽密度，并且以褶计数的最大值(PCMax)来确定。PCMax是在不使这些凹槽变形下可以制造该板的最大褶计数浓度。总体上，PCMax是指以下的褶的最大数量，可以在性能由于这些凹槽的变形而受到影响之前将这些褶放置在一个给定的体积内。这意味着在一个塑造的板式构型中，相邻介质面上的凹槽峰将沿着基本上它们的整个长度进行接触。对于板式过滤器，PCMax褶浓度是等于1/(2J)。对于一个过滤器元件用于计算介质包装凹槽密度(ρ)的方程是： 
Figure BPA00001310648700241
一个过滤器元件的凹槽密度可以通过计数凹槽(这些凹槽包括在该过滤器元件的横截面中开放的那些凹槽以及封闭的那些凹槽)的数量，并且将其除以该位置(其中确定了凹槽的数量)处过滤器元件的横截面积的两倍来计算。总体上，对于规则的介质，所预期的是该凹槽密度从入口面至出口面贯穿该过滤器元件的长度将保持相对恒定，反之亦然。
应理解的是该介质横截面积是指该介质的横截面积并且不必指该过滤器元件的横截面积。该过滤器元件可以具有旨在接合一个外壳的护套或密封件，该外壳将一个横截面积提供于该过滤器元件，该横截面积大于该介质的横截面积。此外，该介质的横截面积是指该介质包装的有效面积，并且不包括对过滤没有用的介质包装的部分(例如被该密封件所遮盖的面积)。
总体上，提供具有增加的凹槽密度的一种介质包装具有一种在该介质的一个体积内增加介质的表面积的倾向，并且由此具有一种增加该过滤介质的装载能力的倾向。因此，增加介质的凹槽密度可以具有增强该介质的装载能力的作用。然而，增加介质的凹槽密度可以具有增加通过该介质的压降的作用(假定其他因素保持不变)。
增加过滤介质的凹槽密度可以具有降低凹槽高度(J)或凹槽周期长度(D1)或两者的作用。其结果是，凹槽的尺寸(凹槽的尺寸是指凹槽的横截面积)倾向于随着凹槽密度增加而降低。其结果是，更小的凹槽尺寸可以具有增加贯穿该过滤介质包装的压降的作用。提及贯穿该介质包装的压降是指相对于在该介质包装的一个第二面处所测量的压力在该介质包装的一个第一面处所确定的压力差，其中该第一面以及该第二面以总体上该介质包装的相对侧来提供。贯穿该介质包装的压降部分地取决于凹槽密度以及凹槽长度。
该比率D2/D1还可以取决于例如与例如根据图1-3的打褶的介质相比更多的过滤介质的存在。总体上，可以认为根据图1-3的现有技术的打褶的介质展示出从1.004至1.035的D2/D1比率。可以提供根据本发明的一种介质包装，它具有大于1.04的D2/D1比率。对于一种过滤介质包装(其中提供了具有桁架型的这些凹槽)该D2/D1比率可以是1.05至1.35，并且优选1.1至1.3。在一些实现方式中，D2/D1的比率可以是从1.05至1.50。
现在参见图6-8，以参考号200显示了一种打褶的过滤介质包装，其中该介质具有图5a中所示的凹槽形状。该打褶的过滤介质包装200包括介质202，介质202具有一个机器方向204以及一个横向方向206。将该介质进行折叠以提供一个第一系列的褶状折叠208以及一个第二系列的褶状折叠210(见图8)，其中该介质202以一种来回的安排在该第一组褶状折叠208与一个第二组褶状折叠210之间进行延伸。该介质202包括多个凹槽220。这些凹槽220包括相对尖锐的峰222以及224。此外，这些凹槽220包括在相邻的峰(例如峰222和224)之间提供的多个脊226。
该打褶的过滤介质包装200包括在其间形成了开口236的介质表面232以及234，以及在其间形成了开口242的介质表面238以及240。可以将该打褶的过滤介质包装200表征为具有包括该第一组褶状折叠208以及开口236的一个第一面250。此外，可以将该打褶的过滤介质包装200表征为具有包括该第二组褶状 折叠210以及开口242的一个第二面252。因此，空气可以通过该第一面250中的开口236流入该打褶的过滤介质包装200中，通过该介质202以提供过滤，并且然后通过该第二面252中的开口242流出该打褶的过滤介质包装200。在某些情况下，使流体通过该第二面252流入该打褶的过滤介质包装并且通过该第一面250从该打褶的过滤介质包装200中流出可能是有利的。
与例如根据图1-3的打褶的过滤介质包装相比，从该打褶的过滤介质包装200中产生了多个优点。例如，该打褶的过滤介质包装200展示出了一个所希望的宽度高度比率，该宽度高度比率对限制介质表面之间潜在接触的数量有影响。通过限制或减少介质表面之间潜在接触的数量，存在着降低掩蔽并且由此提供在一个给定的体积内存在可获得的用于过滤的更多的介质的能力。此外，该打褶的过滤介质包装200提供了与图5a中所示的凹槽形状一致的凹槽形状。即，该凹槽形状提供了脊226的存在。通过提供脊226，这些凹槽具有相对高的介质-索百分比。通过增加介质-索百分比，与例如图1-3中所示的打褶的过滤介质包装相比，可以在一个给定的体积内提供更多的介质。此外，通过提供具有与图5a中所示的凹槽形状一致的凹槽形状的打褶的过滤介质包装200，这些峰(或至少这些峰的一部分)可以是相对尖锐的。由于该相对尖锐的半径，可以减小由介质表面之间的接触所引起的掩蔽。此外，该打褶的过滤介质包装200提供了介质体积不对称性(也称为介质不对称体积)以及介质横截面积不对称性。
可以理解的是介质体积不对称性或介质面积不对称性的存在表示不同于图4a-c中所示的桁架形状以及图1-3中所示的现有技术的打褶的介质的一个凹槽形状。图5a-c中所示的凹槽形状是可以提供介质体积不对称性以及介质面积不对称性的示例性的凹槽。
根据图6-8打褶的过滤介质包装200的另一个优点是它可以使用介质(可以仅操作一个相对小量的张力)，因为形成了这些褶状折叠以将整个介质长度保持相对恒定并且减小了张力。总体上，能够耐受仅相对小量的张力的介质包括当该张力大于至少3％(例如对于具有高纤维含量并且是冷的和干燥的介质情况经常是这样)时具有破裂倾向的介质。当对于某些介质张力大于约8％，并且在其他介质中约10％，或偶而大于约12％时，甚至湿的、温暖的介质将经常具有破裂的倾向。因此，在一些实现方式中，可以将本发明的凹槽设计与具有高纤维素含量的介质一起使用。在某些实施方案中，该纤维素含量是或接近于100％。在其他实现方式 中，该纤维素含量是大于90％、80％、70％、60％或50％。
图8中所示，在该第一组褶状折叠208与该第二组褶状折叠210之间机器方向距离贯穿该横向方向206上是恒定的。这允许了导致在介质上相对小的总张力的一种褶状折叠构型。因此，可以将可以用于该过滤介质包装中的介质表征为在某些实现方式中不能耐受大于约8％的张力，在其他实现方式中大于10％，或在又其他实现方式中大于约12％的张力的介质。然而，应理解的是在本发明的不同实现方式中还可以使用能够耐受高水平的张力的介质。
总体上，介质体积不对称性是指在一个打褶的过滤介质包装的一个上游侧与一个下游侧之间体积不对称性，其中该体积不对称性是基于由介质形成凹槽的安排而不是通过一个介质包装内的包装安排所引起的体积不对称性来计算。介质横截面积不对称性是以类似的方法计算的，除了它是基于沿着一个凹槽的长度的一个点处所取得的介质的横截面。
为了进一步理解短语“介质体积不对称性”的意思，参考了图9-10b。在图9的情况下，该介质250显示在一个第一理论平面252与一个第二理论平面254之间进行波动。介质体积不对称性是指在介质包装的理论平面252与254之间该介质250的一侧上与该介质250的另一侧相比体积差别。用于表征该理论平面252和254的一种方法认为是将该介质250打褶并且充分地包装从而峰256和258接触了相对的介质表面(如图10a中所示)。
该介质体积不对称性是由于介质形成凹槽的安排而不是由于一个介质包装中包装的安排而引起的。可以将该介质的一侧上的一个开放的横截面积(图9，面积257)看成是从该介质的一个表面延伸至由该介质的相同侧上的凹槽峰定义的一条线上。该面积大于该介质(图9，面积259)的另一侧上的开放的横截面积，该介质是由该介质的相对表面，以及由相对的凹槽峰定义的一条线来限制的。这些横截面积定义了对于介质的一个给定的横截面的介质横截面积不对称性。
然后，从褶包装的上游面至下游面延伸横截面积不对称性表征了上游体积以及下游体积并且进而介质体积不对称性。对于一种褶包装，对于其中褶状折叠从或没有从褶状折叠延伸至褶状折叠的情况，当褶状折叠之间的介质显示出极小的曲率并且基本上是平的(其中褶状折叠之间的介质中凹槽的组段的质心基本上落在一个平面表面上)时，可以将该上游介质体积看作是由上游介质表面、褶状折叠处的邻近表面、以及在凹槽峰至这些褶状折叠的中心线之上形成的凸包所 封闭的体积。可以将该下游介质体积看作是由该下游介质表面、这些褶状折叠处邻近的表面、以及这些凹槽峰至这些褶状折叠的中心线之上形成的凸包所封闭的体积。介质体积比率是这个上游介质体积与该下游介质体积的比率。
可以将图10a中所示的褶包装安排表征为褶计数最大值(PCMax)，因为它表示在其中这些凹槽不相互变形的给定的体积内褶的最大数量。在图10a中，显示了介质250的一个剖面图，其中介质250是在其自身上来回地打褶的。基于这种介质体积不对称性的计算，图10a中所示的介质安排的介质体积不对称性的值是与图10b中所示的介质安排的介质体积不对称性相同的。在图10b中，将该介质250打褶但是峰256以及258不接触。因此，介质体积不对称性的定义考虑了介质表面之间的潜在的分离(当将一个介质打褶或形成一个打褶的过滤介质包装时这可能存在)。
基于一个统计的最大峰值来确定该理论平面252和254。从计算结果中去掉偏差。例如，可能存在一个偶然的峰，该峰或者太高或者太低并且不显著地影响该过滤介质的包装密度。为了计算理论平面252以及254的目的没有考虑这些峰。此外，应理解的是可以存在以下场合，其中将多个峰跳过或以显著地低于平均凹槽高度的一个高度形成以增强体积不对称性。在那些情况下，降低的褶高度将不会影响包装密度的计算。总体上，包装密度是指在一个给定的体积中可得到的褶的数量，其中介质表面的峰刚好进行接触(如图10a中所示)。
计算“介质体积不对称性”的一个优点是可以基于该介质计算该介质的体积(该上游体积以及下游体积)并且这些结果可以不同于一个过滤器元件的实际的上游以及下游体积。例如，可以将该介质安排为一个板，其中这些峰基本上刚好彼此接触。在那种情况下，一个过滤器元件的上游体积以及下游体积应该与该“介质体积不对称性”的计算是一致的。
然而作为替代方案，能够以一种构型来安排该介质，其中这些峰不相互接触。例如，在一个板式过滤器元件中这些介质表面可以是与彼此充分地分离的，或者在一个筒式过滤器元件中与典型的情况一样可以是彼此分离的。在那些情况下，预期该过滤器元件中的体积不对称性是不同于该“介质体积不对称性”的计算的。因此，“介质体积不对称性”计算的使用是基于该介质本身并且不论在一个过滤器元件中该介质是如何安排或包装的用于归一化一个过滤介质包装的体积不对称性(或体积对称性)的计算的一项技术。可以具有值的另一个计算是在一个过滤 器元件中实际体积不对称性。一个过滤器元件的实际体积不对称性是指从该元件的上游侧与该元件的下游侧之间的体积差异产生的体积不对称性。该介质的安排(例如板式或筒式)可以影响这个值。
还可以通过检测一个过滤器元件来计算介质横截面积不对称性，但是该横截面积是希望远离这些褶状折叠进行测量的。因此，例如可以沿着一个距离上一个凹槽长度取得该介质横截面积(不包括距离该褶状折叠凹槽高度的三倍)。远离这些褶状折叠计算介质横截面积不对称性的原因是避免这些褶状折叠对介质横截面积不对称性计算的影响。此外，应理解的是该介质横截面积不对称性可以沿着一个凹槽长度进行改变。这个改变可能是一个凹槽圆锥的结果。
关于介质横截面积不对称性，该介质的横截面积将典型地表明了介质的每一侧上的不对称性。如图10A中所示，一个横截面显示了横截面积253与横截面积255中的不对称性。
凹槽的三维结构定义了用于流体的流动的一个开放的体积，连同用于积聚污染物(例如灰尘)的空间。在某些实施方案中，该过滤介质展示了一个介质体积不对称性从而使得该介质的一侧上的体积大于该介质的另一侧上的体积。总体上，介质体积不对称性是指在含有凹槽的打褶的过滤介质的一个上游侧与一个下游侧之间体积不对称性。该介质体积不对称性是由于介质形成凹槽的安排而不是由于一个介质包装中包装的安排所引起的。
现在参见图11A以及11B，图11A中显示了一个过滤介质包装的一部分的示意的横截面图，连同图11B中的一个扫描的横截面图像。在图11A中，显示了介质450的一个横截面图，其中介质450是在其自身上来回地打褶的。在所描绘的实施方案中峰456和458进行接触。每个峰456、458从凹槽460、462的相邻部分进行延伸。在所描绘的实施方案中，每个凹槽都包括脊464、468。在图11B中可以观察到，峰456以及458包括延伸超过了周围的凹槽的总体轮廓的尖端。在所描绘的实施方案中，该凹槽的总体轮廓的特征在于部分460、462，其中峰462从该总体轮廓向上凸出。例如将观察到图1至3的现有技术的介质不具有以图5B、11A以及11B(用于举例，但不限于此)中所描绘的方式凸出在相邻的介质上方的峰。
根据本发明构造的介质的一个横截面扫描的照片示于图11B中，并且还显示了在其自身上来回打褶的介质450的一个横截面图。在所描绘的实施方案中 峰456和458进行接触。在所描绘的实施方案中，每个凹槽都包括脊464、468。从图11B中可以观察到一个介质包装可以显示出变化性而不背离本发明的范围。因此，图11B的介质包装显示了图11A中所绘的介质包装的一个实际的实现方式。
现在参见图12-14，以参考号300显示了一个过滤介质包装。该过滤介质包装包括形成了一个第一面304的多个褶状折叠302(见图12)以及形成了一个第二面308的多个褶状折叠306(见图13)。介质表面310与312彼此分离从而它们不进行接触，并且介质表面314与316彼此分离从而它们不进行接触。在介质表面310与312之间提供了开口320，并且在介质表面314与316之间提供了开口322。如图14中所示，穿过该第一面304中开口320的流体流通过该介质从而提供流体的过滤并且然后穿过该第二面308中的另一个开口322离开。
可以将一种过滤器元件或过滤柱作为一种可用的过滤器元件来提供。在这个背景下，术语“可用的”意思是指含有过滤介质的一种过滤器元件，其中可以将该过滤器元件从一个相应的空气滤清器中周期性地去除并且替换。构造一个包括一个可用的过滤器元件或过滤柱的空气滤清器以提供该过滤器元件或过滤柱的去除以及替换。总体上，该空气滤清器可以包括一个外壳以及一个检修盖，其中该检修盖提供了去除用完的过滤器元件并且插入一个新的或清理过的(修理过的)的过滤器元件。
当打褶的过滤介质上的面是平行的时，可以将一个板中形成的打褶的过滤介质包装称作一种“直通式流动构型”或其变体。例如，以一个板的形式提供的过滤器元件总体上可以具有一个入口流动面以及一个出口流动面，其中流以总体上相同的直通的方向进入并且离开该过滤器元件。在一些情况下，每个面可以总体上是平的或平面的，其中这两者彼此平行。然而，由此的变体，例如非平面的面在一些应用中是可能的。
作为替代方案，能够以相对于彼此的一个角度来提供该入口以及出口流动面从而这些面是不平行的。此外，一个过滤器元件可以包括具有一个非平面的面的一个过滤介质包装，并且一个非平面的面可以被认为是不平行于另一个面的。对于一个过滤介质包装的一个示例性的非平面的面包括一个面，该面形成了以筒式安排或以圆锥形安排形成的一个过滤介质包装的内表面或外表面。对于一个过滤介质包装的另一个示例性的非平面的面包括一种过滤介质包装，其中该介质表面具有一个不一致的或不规则的褶深度(例如，一个褶的褶深度不同于另一个褶 的褶深度)。可以将该入口流动面(有时候称为“末端”)称为或者该第一面亦或该第二面，并且可以将该出口流动面(有时候称为“末端”)称为该第一面或第二面中的另一个。
包含在一个板中形成的打褶的过滤介质的过滤器元件中所发现的一个直通式流动构型是例如与包括以美国专利号6,039,778中所示类型的筒式构型来安排的打褶的过滤介质的筒式过滤器元件相反的，其中当该流通过该过滤器元件时，它总体上进行了一个显著的转弯。即，在根据美国专利号6,039,778的一个过滤器元件中，在一个正向流系统中，该流通过一个筒式侧进入该筒式过滤柱，并且然后转向以通过一个筒式过滤器末端而离开。在一个反向流系统中，该流通过一个末端进入该筒式过滤柱并且然后转向以通过该筒式过滤柱的一侧而离开。这种反向流系统的一个实例示于美国专利号5,613,992中。可以将包括打褶的过滤介质的另一类型的过滤器元件称为圆锥形过滤器元件，因为该过滤介质包装是以一种圆锥的形式安排的。
现在参见图15a以及15b，以参考号350显示了一个打褶的过滤介质包装，其中该介质表面352以及354是接触的，并且该介质表面356和358是接触的。值得注意地是该过滤介质包装350的褶状折叠是以广义的方式进行描绘的而没有显示这些折叠的实际结构。在如图14的这些地方，显示了这些褶状折叠的实际结构的更详细的描述(通过举例)。
总体上，以一个实例的形式显示了图15a的打褶的过滤介质包装350，其中该褶的密度是处于一个理论最大值(PCMax)，其中在相对褶上的这些凹槽的峰沿着它们的整个长度进行接触。这使得在一个给定的体积内褶的数量最大化并且由此使得在一个给定的体积内介质的量最大化。如图15a和15b中所展示的，介质表面352以及354显示了开口360，并且介质表面356以及358显示了开口362，它们展示了一个介质体积不对称性以及一个介质横截面积不对称性两者。提供体积不对称性的一个优点是根据需要可以将该较大的体积作为不洁侧体积或作为清洁侧来提供。当将较大的体积提供于不洁侧时，当作为一个板式过滤器提供时该过滤器元件可以具有更长的寿命。在该不洁侧的体积或上游侧上的介质总体上是与微粒结合的介质的部分。通过增加上游侧上的体积，例如通过产生体积不对称性，通过延长寿命来增加介质包装的性能是可能的。
如以上所指出，这些凹槽峰典型地特征在于降低了褶之间掩蔽的一个尖 锐的半径或一个定义的尖端。尽管应理解的是这些凹槽峰在形状上可以具有某些改变，并且没有必要形成一个完美的弧形，但是在某些实现方式中识别并且测量基本上相应于一个半径的距离仍然是可能的。可以根据以下提供的披露测量的这个半径(局部有效的内径)可以总体上是小于4毫米，更经常是小于2毫米，时常是小于1毫米，并且任选地小于0.5mm。更大的半径可以适合用于大的凹槽。进一步应理解的是不具有特殊的或可测量的半径的凹槽当它们包括在此描述的其他特征时(例如存在脊、介质不对称体积等)仍然落在本披露的范围内。
一个现有技术介质的实例半径r示于图3中。关于本发明，对于不同的替代实施方案半径r示于图4a、4b、4c、5a、5b、以及5c中。具体地参见图5c，可以提供带凹槽的介质140，它具有在峰145处的可以被认为是一个相对尖锐的半径的半径r1，并且可以提供在峰146处可以被认为是一个相对尖锐的半径的半径r2。半径r1以及半径r2可以是相同的或不同的。此外，可以通过将一个相对尖锐的半径提供给r1或r2中的仅一个来实现降低掩蔽的益处。
图16a以及16b显示了在实际的过滤器介质上所确定的半径的例子。可以例如通过使用一个所谓的局部有效的内径的测量的方法来测量半径。局部有效的内径被定义为在一个给定的凹槽尖端、峰或脊处曲率的最小外径减去该凹槽的平均介质厚度。曲率的最小外径是通过以下一个给定的凹槽尖端、峰或脊的一个横截面的最外部表面拟合所形成的曲线的一个密切圆的曲率的最小半径。例如，在该曲线上在一个给定的点处一个足够光滑的平面曲线的密切圆是圆，其中心位于内法线上并且其曲率与该点处所给定的曲线的曲率相同。局部有效的内径的测量的图形的实例示于图16a和16b中。
在替代的方案中，可以用来描述一个可接受的半径(对于某些实施方案)的公式是基于凹槽宽度(D1)以及介质厚度(T)的。可以用来描述该峰处的半径(该半径可以表征为相对尖锐的半径)的一个实例公式是(D1-2T)/8，其中凹槽宽度D1是大于约1mm并且小于约4cm，并且厚度(T)是大于约0.127mm(0.005英寸)并且小于D1的一半。优选地，相对尖锐的半径具有小于约(D1-2T)/16的半径。
现在参见图17以及18，在一个筒式安排402中以参考号400显示了一个过滤介质包装的一部分。该过滤介质包装包括一个第一面404以及一个第二面406。对于该筒式安排402，可以将该第一面404认为是该筒式安排的内表面，并且可以 将该第二面406认为是该筒式安排的外表面。可以提供具有相对大的开口405的第一面404，并且可以提供具有相对小的开口407的第二面406。当将该过滤介质包装402展开时，在第二面406处这些褶之间提供了增加的间距。其结果是，当不洁的空气通过该第二流动面406流入该过滤介质包装中并且通过该第一流动面404离开该过滤介质包装时，图17和18中所示的安排可以是有利的。
通过展开该过滤介质包装，可以提供在该介质表面与提高的介质面积(由于缺少掩蔽)之间增加的间距来接收不洁的空气，并且可以将一个相对大的体积作为下游侧或清洁侧体积进行提供从而该流体可以以减小的限制流出该过滤介质包装。由于筒式安排402，可以将相对更大的体积(计算为介质不对称性体积)在朝向该内表面的侧上进行提供，并且可以将相对更小的体积在朝向该外表面的侧上进行提供。 过滤介质
可以将过滤介质作为相对柔性的介质来提供，包括一种非纺织的纤维物质，该物质包括纤维素纤维、合成纤维、玻璃纤维或其组合，经常包括其中的一种树脂，并且有时候用另外的物质进行处理。可以将一种实例的过滤介质表征为一种纤维素的过滤介质，当湿润以及温暖时该介质可以耐受约高达百分之十二(12％)的张力而不撕裂，但是当干的以及冷的时(某些介质低至3％)它将会在更低的百分比张力下破裂。可以将该过滤介质形成凹槽成为不同的带凹槽的形状或模式而没有不能接受的介质损害并且可以进行打褶以形成打褶的过滤介质。此外，该过滤介质具有一种所希望的性质从而在使用期间它能够保持其带凹槽的构型。尽管可以得到可以耐受大于约百分之十二(12％)的张力的某些过滤介质，并且可以根据本发明使用此类介质，这种类型的介质典型地是更昂贵的，因为需要掺合相对大量的合成纤维。
在形成凹槽的过程中，引起了介质的一种非弹性的变形。这阻止了介质回到其原始形状。然而，一旦释放形成的偏移，则这些凹槽有时将倾向于部分地弹回，恢复已经发生的拉伸以及弯曲的仅一部分。而且，该介质可以包含一种树脂。在该形成凹槽的过程中，可以将该介质加热以软化该树脂。当该树脂冷却时，它将帮助保持该带凹槽的形状。
可以例如根据美国专利号6,955,775、6,673,136、以及7,270,693(通过引用将它们以其全部内容结合在此)将一种精细的纤维物质提供于该过滤介质的一 侧或两侧上。总体上，可以将精细的纤维称作聚合物精细纤维(微纤维以及纳米纤维)并且可以提供到该介质上以增强过滤性能。由于介质上存在精细纤维，提供具有降低的重量或厚度同时获得所希望的过滤特性的介质可以是可能的。因此，在介质上存在精细纤维可以提供增强的过滤特性，提供更薄的纤维的用途，或两者。特征为精细纤维的纤维可以具有的直径是约0.001微米至约10微米，约0.005微米至约5微米，或约0.01微米至约0.5微米。可以用来形成该精细的纤维的示例性物质包括聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇聚合物、聚氨酯以及包含不同的尼龙(如尼龙6、尼龙4，6、尼龙6，6、尼龙6，10，及其共聚物)的共聚合物、聚氯乙烯、PVDC、聚苯乙烯、聚丙烯腈、PMMA、PVDF、聚酰胺、及其混合物。
可以依靠一些技术来增强打褶的过滤介质的性能。可以将该技术应用于在板式过滤器安排中所使用的打褶的过滤介质以及在筒式或锥形过滤器安排中所使用的打褶的过滤介质。取决于该打褶的过滤介质是否是旨在用于一个板式过滤器安排或一个筒式或圆锥形过滤器安排中，可以提供多种优选替代方案。就本披露而言，人们应当理解的是何时某些优选是对于一个板式过滤器安排更希望的，以及何时某些优选是对于一个筒式过滤器安排更加希望的。
因此，应理解的是一个优选的识别并非旨在反映对于板式过滤器安排以及筒式过滤器安排两者的一个优选。此外，应理解的是该优选可以由于以下各项而改变：该筒式过滤器安排是否是旨在成为可以被表征为一个正向流安排(其中不洁的空气从该外部筒表面流入该过滤器介质包装)或一个反向流过滤介质包装(其中不洁空气从该过滤介质包装的内表面流入该过滤介质包装)的一个安排。 过滤器元件
将以下的过滤器元件作为根据本发明构建的实例进行提供，并且并非旨在将根据在此传授的内容作出的所有的元件设计包括其中。而且，本领域的普通技术人员将会理解的是可以构造不同的替代元件而仍然在本披露以及权利要求的范围内。在图19中，绘制了一个板式过滤器300。该板式过滤器300包括介质301，该介质以包括褶状折叠302的一个构型进行打褶。所绘制的板300包括一个框架构造310，该构造具有在其上的一个密封安排312。该密封安排312总体上被配置为用一个外壳或其他结构形成一个密封，其中将板式过滤器10置于该其他结构中。该板式过滤器300还包括一个支持栅格314，该栅格贯穿了该板式过滤器安排300的一个表面。
尽管来自图19中所示的那些中的板式过滤器中存在多种变体，总体上这些特征是类似的，包括：多个平行的褶；固定在该板式过滤器内的一个密封安排；具有在一个平面中一组褶状折叠316以及在一个分离的平面中第二组褶状折叠318的一个矩形构型。(如果希望的话，这些褶的末端或相对边缘320可以通过密封剂进行封闭，或通过包围在一个模具或框架中进行封闭。)尽管没有在图19中描绘，该打褶的介质中的凹槽经常基本上垂直于这些褶状折叠316以及318(尽管还可以想出其他不垂直的方向)延伸。因此，这些凹槽可以以从褶状折叠316至褶状折叠318的方向进行延伸。
在其他的安排中，该打褶的介质被配置或安排在一个开放的中心区域的周围。此种过滤器安排的一个实例在图20以及21中进行描绘。参见图20，描绘了一个过滤器安排330。该过滤器安排330包括具有在其间延伸的打褶的介质336的第一以及第二端盖332和334。这些打褶的介质336的褶总体上以端盖332与334之间的一个方向进行延伸。图20的具体的过滤器安排330具有一个外衬里340，该衬里在一个位置处显示破断，用于观察多个褶。(典型地，尽管可以通过衬里340看到这些褶，为了方便起见，安排330没有简单地以那种方式示出。)所示的外衬里340包括多孔金属网，尽管可以使用多个替代的外部衬里(包括塑料的衬里)。在一些情况下，没有简单地使用一个外衬里。还将注意力转到图21，它是安排330的一个侧正视图，显示了端盖332以及334。显示了褶状折叠336，同样地外衬里340。对于图20的具体安排330，垂直于褶方向的一个方向总体上是通过双箭头342所指明的过滤器安排330的一个圆周。
所描绘的具体过滤器安排330总体上是圆锥形的，尽管替代方案是可能的。典型地，如元件330的这类元件具有一个开放的端盖(在这种情况下相应于端盖332)以及一个封闭的端盖(在这种情况下相应于端盖334)，尽管替代方案是可能的。术语“开放的”当用于提及一个端盖时，意思是指一个端盖，该端盖具有一个开放的中心开口344以允许空气在该过滤器安排330的一个内空间346与外部之间进行流动，而不通过该介质336。通过比较，一个封闭的端盖是在其中没有开口的一个端盖。尽管没有描绘，可以将凹槽典型地以从垂直地(或接近垂直地)进入该元件的内部该打褶的介质336的外部褶状折叠至该内部体积346的一个方向进行安排。然而，应理解的是这些凹槽不必垂直于这些外部褶状折叠进行延伸。
已经开发了用于端盖332以及334的多个安排。这些端盖可以包括对该 介质建模的聚合物物质。作为替代方案，它们可以包括用适当的粘合剂或灌封剂固定到该介质上的金属端盖或其他预成型的端盖。具体描绘的端盖332以及334是模制的端盖，各自包括可压缩的泡沫聚氨酯。显示了端盖332，它具有一个外壳密封件350，在使用期间用于密封一个外壳中的元件330。所描绘的密封件350是一个内部径向密封件，尽管外部径向密封件以及轴向密封件也是可能的。
应注意的是，该元件可以包括沿着介质330的内部在端盖332与334之间延伸的一个内衬里352(如图20所示)，尽管在一些安排中此类衬里是可任选的。如果使用的话，该内部衬里可以是金属，例如多孔金属网或多孔的金属，或者它可以是塑料的。
通过外部以及内部褶状折叠定义的该外筒表面与内筒表面之间的距离总体上称为褶深度。(类似的距离是图19的板式过滤器中的褶深度或图20的圆锥形过滤器中的褶深度)
一种安排(如图20以及21中所描绘的)有时候在此称为一种使用“筒式地配置的”介质的“筒式安排”，或通过类似的表征。并不是使用一种管状介质的所有过滤器安排都被配置为圆筒。这样的一个实例在图22中进行展示。参见图22，一个过滤器安排400包括打褶的介质402的延伸部分，其中褶的方向在箭头404的方向上进行延伸。过滤器安排400在某种程度上是具有一个宽的末端406以及一个窄的末端408的圆锥形的。在宽末端406处放置了一个端盖407，并且在窄末端408处放置了端盖409。如以这种筒式安排，可以使用多个开放的以及封闭的端盖。对于所描绘的具体实例，端盖407是开放的并且端盖408是封闭的。
过滤器400包括在端盖407与409之间延伸的外部支持筛网410。该具体安排400包括无内部支持筛网，尽管可以使用一个。该过滤器元件400包括一个密封安排412，在这种情况下是一个轴向密封件，尽管一个内部或外部径向密封件是可能的。元件400包括一个非连续的带螺纹的安装安排414，用于安装一个外壳。该安排400总体上在2003年10月23日提交的PCT/US2003/33952中进行了详细描述，将其通过引用结合在此。
现在参见图23和24，以参考号500显示了一个过滤器安排。可以将该过滤器安排500认为是一种类型的圆锥形过滤器元件和/或一种类型的板式过滤器元件。显示了过滤器元件500，该元件具有一个第一面502以及一个第二面504，其中打褶的介质506在该第一面502和该第二面504之间进行延伸。根据在此的讨 论所构造的凹槽典型地被定向地安排在该第一与第二面502、504之间。该第一面502包括一个筛网503，并且该第二面504包括一个筛网505。该过滤器元件500包括一个第一侧510、第二侧512、第一末端514以及第二末端516。该第一侧510以及该第二侧512包括帮助密封该打褶的介质506的侧面的一种灌封物质520以及当元件500被安排在一个空气滤清器中时防止流体从该介质506的旁路通过的密封件522。该第一末端514以及该第二末端516密封了该打褶的介质面的末端，并且包括导销530，该导销帮助对齐空气滤清器内的元件500。
可以将所示的过滤器元件500认为是圆锥形的，因为半径R1不同于半径R2。总体上，半径R1是指在该第一侧510处的半径并且半径R2是指在第二侧512处的半径。尽管显示了过滤器元件500，该元件具有一个圆锥形的结构，对于半径R1以及R2有可能是相同的从而该过滤器元件更接近地类似一个部分的筒式安排，或者替代地类似一个弓形的板式安排。
可以将该过滤器元件用在不同的外壳安排中，并且根据需要可以将这些过滤器元件周期地进行替换或清洁或翻新。在空气过滤的情况下，可以将该外壳作为用于多种空气清洁或处理的应用的空气滤清器的部分进行提供，这些应用包括发动机进气、涡轮进气、集尘以及暖气装置和空调。在液体过滤的情况下，该外壳可以是用于清洁、处理例如水、油、燃料以及液压流体的一个液体清洁器的部分。 实例
提供以下的实例来帮助说明本披露，并且它们不应该认为是关于本披露的限制。
使用过滤器性能模型软件比较了具有打褶的介质的过滤器元件。对于所描绘的实例没有构建和试验这些过滤器元件。相反，将变量，例如该过滤器元件的尺寸以及该过滤器元件部件、过滤器元件和过滤器元件部件的特性和特征、使用条件以及待过滤的空气的特征输入到对过滤器性能建模的一个计算机程序中。该过滤器性能模型元件预期提供对于相关的过滤器元件设计性能的指导，但是预期的是实际的过滤器性能会改变。
对于每个实例，对用于输入到该计算机程序中的变量进行识别。在对于发动机空气进气用于除去微粒的空气过滤器的背景中，当评估潜在性能时，典型 地考虑了许多参数中的两个。它们是初始压降以及系统寿命。系统寿命是一个过滤器元件在给定限度的压降下保持灰尘的能力(例如对于一个最终的25英寸水柱高度的压降的克容量)。应理解的是尽管灰尘被用作在此描述的实例中的污染物，根据本传授内容制造的过滤器元件可以典型地除去除灰尘之外的多种污染物，并且因此灰尘仅用作实例的污染物用于说明性的以及比较性的目的。
这些实例将一个过滤器元件设计与另一个过滤器元件设计的性能进行了比较，其中对这些过滤器元件设计进行建模，将该过滤器元件中的设计参数保持不变，并且然后一次改变一个设计参数。
对于以下的实例，已建模的打褶的板式过滤器元件具有10英寸宽乘以10英寸宽乘以1.5英寸深的尺寸。将该介质保持恒定，如在Donaldson公司(总公司设立于明尼苏达州布鲁明顿)的许多打褶的介质发动机空气过滤器应用中所发现的一种典型的生产纤维素介质一样。该介质的特征在于具有0.0132英寸的厚度(T)。此外，将空气对于该建模的过滤器元件的体积流速保持恒定，并且进料到该建模的过滤器元件中的灰尘的类型是ISO Fine。在不同的实例中，将多个参数保持恒定并且根据鉴定改变其他函数。
应理解的是介质峰性能取决于所选择的试验条件以及所选择的介质和安排而改变。 实例1
对该实例进行建模用于评估凹槽包装密度对一个特定的凹槽形状的初始的过滤压降以及过滤器寿命的影响。这些凹槽是由过滤器介质的顺序的180度连接的弧形形成的(如图25中所示)。对于这个实例： T是介质厚度(选择为0.0132英寸)； J是凹槽高度； D1是凹槽宽度； D2是相应于该凹槽宽度的介质长度 C是凹槽深度(J减去T)； R是该凹槽的内径(该半径对于相邻的峰是相同的)，它是公制的用于评估凹槽形状； 此外，PCMax是在不变形这些凹槽下可以制造该板的最大褶计数浓度。总体上，PCMax是指以下褶的最大数量，可以将这些褶在性能由于这些凹槽的变形 受到影响之前置于一个给定的体积内。这意味着在一个建模的板式构型中，相邻介质面上的凹槽峰将沿着基本上它们的整个长度进行接触。对于板式过滤器，PCMax褶浓度是等于1/(2J)。这意味着对于一个空气对于过滤器的固定体积流速，当J改变时，褶计数将改变并且介质面积以及介质面速度(通过该过滤器介质的空气流的平均速度)将会改变。
这个实例在PCMax下，在过滤器元件体积流速为每分钟489.7立方英尺(cfm)下进行建模，并且其中该上游(不洁侧)介质包装体积等于该下游(清洁侧)介质包装体积。假定这些凹槽具有可以被表征为一个180°弧形-弧形凹槽的形状，这意味着当介质从一个峰弯曲时，然后它弯曲成另一个相邻的峰而在这些曲线之间没有一个直的组段。可以将半径(R)称为保持该弧形-弧形凹槽形状的最大半径。将结果报告于表1中并且在图25中作为实心圆进行图解表示。此外，这些凹槽形状的小比例的表示沿着相应的实心圆示于图25中。
从表1以及图25中可以清楚的是，当半径减小时，J减小，D1也减小，PcMax增大。对于建模的介质以及条件，当J值是0.064英寸并且R是0.019英寸时提供了具有一个低的初始压降的一个最好的过滤器寿命。因此一个更低的R值总体上相应于有利的初始压降以及过滤器寿命。表1 
Figure BPA00001310648700391
实例2
引入这个实例来显示在固定的凹槽高度(J)以及凹槽宽度(D1)下改变半径(R)的影响。
在这个实例中，将J保持恒定在0.083英寸并且将D1保持恒定在0.14英寸，因此将PCMax保持恒定并且不洁侧的体积等于清洁侧的体积(即，不存在介质体积不对称性)。基于一个实例1中提出的设计选择了一个第一凹槽形状。当半径改变时，该凹槽设计远离实例1中所报告的弧形-弧形形状并且转向一个弧形-平直-弧形形状，该形状的特征为由一个介质的平直的区域分开的两个弧形顺序地连接更尖锐的凹槽峰。将相邻凹槽峰上的半径建模为相同的。将这个实例的结果报告于表2中并且在图26中以实心菱形进行图解表示。此外，将这些凹槽形状的小比例的表示沿着相应的实心菱形示于图26中。
当半径(R)降低，初始压降减小了，并且寿命增加了。总体上，一个更小的半径是优选的。这个实例显示了尖锐的凹槽峰的值以及降低的介质掩蔽。表2 
Figure BPA00001310648700401
实例3
提出这个实例来显示改变凹槽宽度(D1)的影响。该凹槽形状从表2中报告的凹槽形状开始，该凹槽形状具有0.083英寸的凹槽高度(J)、0.010英寸的半径(R)、以及0.14英寸的凹槽宽度(D1)。虽然将凹槽高度以及半径保持恒定，允许凹槽宽度进行改变。将这个实例的结果报告于表3中并且在图27中以实心三 角形进行图解表示。此外，将这些凹槽形状的简化的横截面在图27中进行展示。
总体上，在该实例中，当凹槽宽度(D1)的增加时，初始压降降低了，寿命减少了，并且比率D2/D1降低了。相对于凹槽高度以及半径增加凹槽宽度(D1)对于提供一个低的初始压降是有价值的。然而，在此实例中，显示过滤器寿命减少了。表3 
Figure BPA00001310648700411
实例4
这个实例显示了介质体积不对称性的影响。凹槽形状从一个弧形-平直-弧形凹槽形状至类似于图5A中所示的凹槽形状进行变化。总体上，凹槽高度(J)、凹槽宽度(D1)以及峰半径(R)保持恒定。将J保持恒定在0.083英寸，将D1保持恒定在0.14英寸，并且将R保持恒定在0.01。将介质包装保持在PCMax，它是6.041/英寸。此外，将值L保持恒定在0.03英寸。如图5a中可见，对于根据本发明的实现方式之一通过弧形以及平直算术地定义的一个形状，L是平行于由D1定义的线，从峰103处的介质的外表面至脊108的切线的凹槽长度距离，并且值H是指用来测量L的位置之间的高度差。在这个实例中，H是不同的。
将结果示于表4中并且在图28中以加号进行图解表示。此外，还显示了这些凹槽的形状。当介质体积不对称性改变时，过滤器寿命也改变了，其中当介质具有157％至174％的介质体积不对称性时出现最好的模型化的过滤器寿命。应理解的是，不同的介质构型可以具有不同的结果，并且还有介质体积不对称性可 以是用于改进过滤器寿命的一个重要机制。表4 
Figure BPA00001310648700421
实例5
该实例重复了实例2，除了它以不同的点开始之外。此外，这个实例是用 于显示在固定的凹槽高度(J)以及凹槽宽度(D1)下改变半径(R)的影响。对于该实例，凹槽高度(J)是0.064英寸，凹槽周期长度(D1)是0.10英寸，并且PCMax是7.80 1/英寸。
将这个实例的结果报告于表5中并且也在图28中以实心正方形进行图解表示。为了对比的目的，将实例2的结果以空心正方形进行绘图。这个实例显示当半径减小时过滤器寿命增加了。这个实例再次显示了尖锐的凹槽峰的值以及降低的介质掩蔽。表5 
Figure BPA00001310648700431
实例6
根据实例3实现该实例，除了凹槽高度(J)是0.064英寸，R是0.01英寸，PCMax是7.80 1/英寸以外。此外，提出这个实例来显示改变凹槽宽度(D1)的影响。
将这个实例的结果报告于表6中并且也在图28中以实心三角形进行图解表示。为了对比的目的，将实例3的结果以八角“星”进行绘图。该实例再一次显示了当凹槽宽度增加时过滤器寿命以及初始压降降低了。 表6 
Figure BPA00001310648700441
实例7
根据实例4实现该实例，除了凹槽高度(J)是0.064089英寸，凹槽长度(D1)是0.1018英寸，PCMax是7.8016511/英寸，R是0.01英寸，并且L是0.023英寸之外。允许H改变。此外，凹槽形状从一个弧形-平直-弧形凹槽形状至类似于图5A中所示的凹槽形状进行变化。
将这个实例的结果报告于表7中并且在图28中以实心菱形进行图解表示。为了对比的目的，将实例4的结果以“加号”进行绘图。该实例再一次显示了介质体积不对称性可以是用于提高过滤器寿命的重要机制。 表7 
现在参见图29，描绘了来自介质的两个实例构型的试验的灰尘装载性能数据，以灰尘装载(克，Iso Fine)对于贯穿该元件的压力差进行作图。使用最好的我们目前传统的波纹介质构造了元件1，而使用根据本发明构造的带凹槽的介质构造了元件2。从图29可以清楚的是，根据本发明构造的介质展示出了灰尘装载的一个显著的改进。
以上的说明书提供了本发明的一个完整的说明。因为可以做出本发明的多个实施方案而不背离本发明的精神以及范围，本发明存在于以下所附的权利要求中。

Claims (64)

1.一种打褶的过滤介质包装，包括：
(a)过滤介质，该过滤介质具有形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠，形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠，并且其中该过滤介质在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间以来回的安排进行延伸；
(b)在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间延伸的该过滤介质的至少一部分包括形成多个第一凹槽峰以及多个第二凹槽峰的多个凹槽，
i)其中这些凹槽从该第一组褶状折叠向该第二组褶状折叠定向地延伸，并且
ii)其中在该打褶的过滤介质包装中至少25％的这些凹槽包括在相邻的凹槽峰之间的至少一个脊，这些脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少25％进行延伸；
(c)从该第一组褶状折叠至该第二组褶状折叠延伸的这些凹槽的至少一部分包括一个至少1.05的D2/D1值，其中D2是相应于该凹槽宽度的介质宽度，并且D1是该凹槽的宽度；并且
(d)其中这些凹槽展示了至少约2.0的宽度与高度的长径比(D1/J)。
2.根据权利要求1所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于2毫米的半径的多个凹槽峰。
3.根据权利要求1所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于1毫米的半径的多个凹槽峰。
4.根据权利要求1所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少1.1的D2/D1值。
5.根据权利要求1所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少1.2的D2/D1值。
6.根据权利要求1所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少3.0的宽度与高度的长径比。
7.根据权利要求1所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少10％的介质体积不对称性。
8.根据权利要求1所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少50％的介质体积不对称性。
9.一种打褶的过滤介质包装，包括：
(a)过滤介质，该过滤介质具有形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠，形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠，并且其中该过滤介质在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间以来回的安排进行延伸；
(b)在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间延伸的该过滤介质的至少一部分包括形成多个第一凹槽峰以及多个第二凹槽峰的多个凹槽，其中这些凹槽从该第一组褶状折叠向该第二组褶状折叠定向地延伸，并且
(c)这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个具有在其中形成的一个尖端，从而该尖端延伸超过该凹槽的总体轮廓。
10.根据权利要求9所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少10％的介质体积不对称性。
11.根据权利要求9所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个具有小于1mm的半径。
12.根据权利要求9所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了一个介质不对称体积安排，从而使得该介质的一侧上的体积比该介质的另一侧上的体积大了至少20％。
13.根据权利要求9所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了一个介质不对称体积安排，从而使得该介质的一侧上的体积比该介质的另一侧上的体积大了至少50％。
14.根据权利要求9所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少2.0的宽度与高度的长径比。
15.根据权利要求9所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少3.0的宽度与高度的长径比。
16.一种打褶的过滤介质包装，包括：
(a)过滤介质，该过滤介质具有形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠，形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠，并且其中该过滤介质在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间以来回的安排进行延伸；
(b)在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间延伸的该过滤介质的至少一部分包括形成多个第一凹槽峰以及第二凹槽峰的多个凹槽，其中这些凹槽从该第一组褶状折叠向该第二组褶状折叠定向地延伸，并且
(c)其中该过滤介质展示了一个介质不对称体积安排，从而使得该介质的一侧上的体积比该介质的另一侧上的体积大了至少10％；
(d)这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个具有小于2毫米的半径；并且
(e)从该第一组褶状折叠向该第二组褶状折叠延伸的这些凹槽的至少一部分包括一个至少1.05的D2/D1值，其中D1是该凹槽的宽度，并且D2是相应于于该凹槽宽度的该介质长度。
17.根据权利要求16所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少2.0的宽度与高度的长径比。
18.根据权利要求16所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了大于2.0的开放通道的宽度高度比率。
19.根据权利要求16所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于1毫米的半径的多个凹槽峰。
20.根据权利要求16所述的打褶的过滤介质包装，其中在该打褶的过滤介质包装中至少25％的这些凹槽包括在相邻的凹槽峰之间的至少一个脊，并且沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少25％进行延伸。
21.根据权利要求16所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少50％的介质体积不对称性。
22.根据权利要求16所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了一个介质不对称体积安排，从而使得该介质的一侧上的体积比该介质的另一侧上的体积大了至少100％。
23.根据权利要求16所述的打褶的过滤介质包装，其中该介质具有一个至少1％的介质索百分比。
24.根据权利要求16所述的打褶的过滤介质包装，其中该介质具有一个至少5％的介质索百分比。
25.一种打褶的过滤介质包装，包括：
(a)过滤介质，该过滤介质具有形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠，形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠，并且其中该过滤介质在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间以来回的安排进行延伸；
(b)在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间延伸的该过滤介质的至少一部分包括形成多个第一凹槽峰以及第二凹槽峰的多个凹槽，其中这些凹槽从该第一组褶状折叠向该第二组褶状折叠定向地延伸；
(c)这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个在该凹槽峰处具有一个定义的尖端；并且
(d)其中在该打褶的过滤介质包装中至少25％的这些凹槽包括在相邻的凹槽峰之间的至少一个脊，这些脊沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少25％进行延伸。
26.根据权利要求25所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于4毫米的半径的多个凹槽峰。
27.根据权利要求25所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于2毫米的半径的多个凹槽峰。
28.根据权利要求25所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于1毫米的半径的多个凹槽峰。
29.根据权利要求25所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少10％的介质体积不对称性。
30.根据权利要求25所述的打褶的过滤介质包装，其中在该打褶的过滤介质包装中至少50％的这些凹槽包括在相邻的凹槽峰之间的至少一个脊，并且沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少50％进行延伸。
31.根据权利要求25所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少2.0的宽度与高度的长径比。
32.根据权利要求25所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少3.0的宽度与高度的长径比。
33.一种打褶的过滤介质包装，包括：
(a)过滤介质，该过滤介质具有形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠，形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠，并且其中该过滤介质在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间以来回的安排进行延伸；
(b)其中该过滤介质具有至少一个横截面，其中这些凹槽具有至少10％的介质横截面积不对称性。
34.根据权利要求33所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于2毫米的半径的多个凹槽峰。
35.根据权利要求33所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或该第二凹槽峰中的至少一个具有小于1毫米的半径。
36.根据权利要求33所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少10％的介质体积不对称性。
37.根据权利要求33所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少2.0的宽度与高度的长径比。
38.根据权利要求33所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少3.0的宽度与高度的长径比。
39.一种打褶的过滤介质包装，包括：
(a)过滤介质，该过滤介质具有形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠，形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠，并且其中该过滤介质在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间以来回的安排进行延伸；
(b)其中该过滤介质具有至少一个横截面，其中这些凹槽具有至少10％的介质体积不对称性。
40.根据权利要求39所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于2毫米的半径的多个凹槽峰。
41.根据权利要求39所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个具有小于1毫米的半径。
42.根据权利要求39所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少10％的介质体积不对称性。
43.根据权利要求39所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少2.0的宽度与高度的长径比。
44.根据权利要求39所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少3.0的宽度与高度的长径比。
45.一种打褶的过滤介质包装，包括：
(a)过滤介质，该过滤介质具有形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠，形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠，并且其中该过滤介质在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间以来回的安排进行延伸；
(b)在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间延伸的该过滤介质的至少一部分包括形成多个第一凹槽峰以及第二凹槽峰的多个凹槽，其中这些凹槽从该第一组褶状折叠向该第二组褶状折叠定向地延伸；
(c)这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个具有小于2毫米的半径；并且
(d)其中这些凹槽展示了至少3.0的宽度与高度的长径比。
46.根据权利要求45所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于1毫米的半径的多个凹槽峰。
47.根据权利要求4所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个形成了具有小于0.5毫米的半径的多个凹槽峰。
48.根据权利要求45所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽以相对于该第一面或该第二面中的一个约60度至约150度的角度进行延伸。
49.根据权利要求45所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽以相对于该第一面或该第二面中的一个约85度至约95度的角度进行延伸。
50.根据权利要求45所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少4.0的宽度与高度的长径比。
51.根据权利要求45所述的打褶的过滤介质包装，其中在该打褶的过滤介质包装中至少25％的这些凹槽包括在相邻的凹槽峰之间的至少一个脊，并且沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少25％进行延伸。
52.根据权利要求45所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少10％的介质体积不对称性。
53.一种过滤器元件，包括根据权利要求45所述的打褶的过滤介质包装以及用于接合一个外壳的一个密封件。
54.打褶的过滤介质包装，包括：
(a)过滤介质，该过滤介质具有形成了一个第一面的一个第一组褶状折叠，形成了一个第二面的一个第二组褶状折叠，并且其中该过滤介质在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间以来回的安排进行延伸；
(b)在该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间延伸的该过滤介质的至少一部分包括形成一个第一组凹槽峰以及一个第二组凹槽峰的多个凹槽，其中这些凹槽从该第一组褶状折叠向该第二组褶状折叠定向地延伸；
(c)其中在该打褶的过滤介质包装中至少25％的这些凹槽包括在相邻的凹槽峰之间的至少一个脊，并且沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少25％进行延伸；并且
(d)从该第一组褶状折叠向该第二组褶状折叠延伸的这些凹槽的至少一部分包括一个至少1.05的D2/D1值，其中D1是该凹槽的宽度，并且D2是相应于该凹槽宽度的该介质长度。
55.根据权利要求54所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽以相对于该第一面或该第二面中的一个约60度至约150度的角度进行延伸。
56.根据权利要求54所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽以相对于该第一流动面或该第二流动面中的一个约85度至约95度进行延伸。
57.根据权利要求54所述的打褶的过滤介质包装，其中这些第一凹槽峰或第二凹槽峰中的至少一个具有小于约1mm的半径。
58.根据权利要求54所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少10％的介质体积不对称性。
59.根据权利要求54所述的打褶的过滤介质包装，其中该过滤介质展示了至少50％的介质体积不对称性。
60.根据权利要求54所述的打褶的过滤介质包装，其中这些凹槽展示了至少1.10的D2/D1值。
61.根据权利要求54所述的打褶的过滤介质包装，其中在该打褶的过滤介质包装中至少25％的这些凹槽包括在相邻的凹槽峰之间的至少两个脊，并且沿着该第一组褶状折叠与该第二组褶状折叠之间该凹槽长度的至少25％进行延伸。
62.根据权利要求5所述的打褶的过滤介质包装，其中该介质具有至少1％的介质索百分比。
63.一种过滤器元件，包括根据权利要求54所述的打褶的过滤介质包装以及一个用于接合一个外壳的密封件。
64.一种过滤流体的方法，包括使该流体通过如权利要求54所述的打褶的过滤介质包装。
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