CN102740944B - 被压印的流体过滤元件 - Google Patents

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Abstract

一种流体过滤元件包括：被压印的平的过滤材料，其被折叠以便限定多个基本上相邻的壁，每个壁在两个相邻的折叠线之间限定了平面。所述壁具有压纹，所述压纹包括：第一压纹行，其具有位于中央的伸长的阳压花以及在阳的伸长的压花的每一端处的远端压花，其中至少一个远端压花是阴的；以及第二压纹行，其与第一压纹行间隔开并且平行于第一压纹行，所述第二压纹行具有两个伸长的压花，其中一个伸长的压花是阴的并且另一个是阳的。本发明公开了一种关于制作所述流体过滤元件的方法。

Description

被压印的流体过滤元件
技术领域
本发明涉及流体过滤元件以及形成该流体过滤元件的方法。
背景技术
流体过滤元件已为公众所熟知，并且被广泛地使用在用于改变使用面积的流体过滤器中，包括液力设备和空调工程。相对于固定的入流(afflux flow)横截面，它们曲型或曲折的(zig-zag)结构提供了显著增加了的过滤面积。为了使具有这样结构的折叠壁相对于每一个进行固定并且为了相对于彼此支撑它们，已经开发出了各种不同种类的设计构造。已知的有具有凹部的过滤器，这些凹部被压印(emboss)进平的过滤材料中并且当材料被折叠时彼此抵靠且彼此支撑。
就那种较早的流体过滤元件来说，由折叠壁构成的压纹(embossing)在实施折叠操作时仅是彼此互靠，并且是被最后加工为一种“折叠包(fold pack)”(通过被夹持在箱或框架中而实现外部固定)的过滤元件。在它们使用周期的初期以及在不涉及值得提及的波动的压力载荷的使用区域中，这样特别简单的流体过滤元件一定是运转令人满意的，而相对于充满沉积灰尘颗粒的某些程度或含尘量、尤其是相对于液力设备进行使用时，就会发现产生严重的稳定性问题。
为了解决许多上述问题，转让于LPD科技的美国专利号6,685,833公开了一种过滤元件，其包括：被压印的平的过滤材料，其被折叠以限定多个基本上相邻的壁。每个壁具有压纹，所述压纹包括：第一压纹部，其从所述壁的一侧延伸；第二压纹部，其与所述第一压纹部相邻并且其从所述壁的另一侧延伸；以及粘合剂，其连接相邻壁的相邻压纹。该粘合剂优选地具有基本上一致的高度。通过引用将美国专利号6,685,833整体并入本文中。
发明内容
本公开的首要目的在于提供一种过滤材料，其具有消除了摺(pleat)内的旋转点的压纹。
本发明的另一个目的在于提供一种流体过滤元件，其具有被压印的平的过滤材料，所述过滤材料被折叠成以限定多个基本上相邻的壁，每个壁在两个相邻的折叠线之间限定了平面，所述壁具有压纹，所述压纹包括：第一压纹行，其具有位于中央的伸长的阳压花(positive embossment)以及在阳的伸长的压花的每一端处的远端压花，其中至少一个远端压花是阴的(negative)；以及第二压纹行，其与第一压纹行间隔开并且平行于第一压纹行，所述第二压纹行具有两个伸长的压花，其中一个伸长的压花是阴的并且另一个是阳的。
本发明的再一个目的在于提供一种用于形成流体过滤元件的方法，该方法包括下列步骤：提供平的过滤材料；在过滤材料中形成多个基本上平行的压纹，这些压纹包括交替的第一压纹行和第二压纹行，所述第一压纹行具有位于中央的伸长的阳压花以及在阳的伸长的压花的每一端处的远端压花，其中至少一个远端压花是阴的；并且所述第二压纹行与第一压纹行间隔开且平行于第一压纹行，所述第二压纹行具有两个伸长的压花，其中一个伸长的压花是阴的并且另一个是阳的；将粘合剂应用到压纹的至少一部分上；并且将过滤材料折叠成曲折的图案以限定过滤材料的壁，每个壁具有交替的第一压纹行和第二压纹行，其中粘合剂将相邻壁的压纹粘结在一起。
附图说明
 参考附图，以下是本发明的优选实施方式的详细说明，在附图中：
图1阐释性地描绘了按照美国专利号6,685,833进行压印的过滤材料的侧视图；
图2阐释性地描绘了过滤材料的侧视图，该过滤材料在摺内的旋转点处被压印具有中间压花；
图2a阐释性地描绘了图2中过滤材料的俯视图；
图3阐释性地描绘了按照本发明进行压印的过滤材料的侧视图；
图4a-4c阐释性地描绘了按照本发明的过滤材料的侧视图；
图5和图6在平行于流体流动方向且垂直于过滤材料平面的平面中以截面视图的形式阐释性地描绘了第一压纹行，其图示了根据本发明的过滤元件的实施方式；
图7在平行于流体流动方向且垂直于过滤材料平面的平面中以截面视图的形式阐释性地描绘了第二压纹行，其图示了根据本发明的过滤元件的实施方式；
图8、图9和图10阐释性地描绘了过滤材料压纹的不同变化；
图11阐释性地描绘了根据本发明进行压印的过滤材料的俯视图；
图12图示了在被压印的过滤介质上的手风琴效应(accordion effect)；
图13阐释性地描绘了本发明的过滤介质的俯视图，该过滤介质具有多个中间压纹；
图14阐释性地描绘了本发明的过滤介质的俯视图，该过滤介质具有多个中间压纹和所获得的对角直线；以及
图15阐释性地描绘了本发明的过滤介质的俯视图，该过滤介质具有安置在多个中间压纹上的胶粘物。
具体实施方式
本公开被吸引到具有消除了摺内旋转点的压纹的过滤材料。通过本领域内所熟知的任何手段在过滤材料上形成压纹(即凹处)。本发明的一个目的在于，通过减少过滤纸被压印的表面面积(即去除标准的中间压纹)并通过改进空气动力特性来减少系统内的压降，这防止了摺变形。
图1图示了根据美国专利号6,685,833在过滤材料4中形成的过滤材料4的壁以及压纹1的结构。图8图示了图1被折叠的一系列壁的侧视图。图1示出了设置有一系列压纹1的平的材料4，这些压纹1将被布置成平行的行，在其中每个压纹1基本上是平的并具有第一压纹部和第二压纹部，第一压纹部从材料4的一侧延伸，第二压纹部从材料4的另一侧延伸。使用压纹辊或任何其它适合用于在材料4中形成所期望的外形结构(contoured structure)的装置，可以在材料4中有利地形成这些压纹。在使用期间，将压力施加在过滤材料4上，而该材料开始在旋转点2处弯曲，旋转点2是压纹1经由材料4的一侧至另一侧的点。这导致了具有压纹1的壁沿着箭头5的方向弯曲。旋转点2致使过滤材料4的完全打摺变得非常困难，并且也致使过滤器不稳定。过滤材料4绕着旋转点2的弯曲也增加了流动通过过滤器材料4的压力，导致了空气动力特性中的负面变化。
图2、图2a和图9描绘了中间压纹3的引入。图9图示了被折叠的一系列壁的侧视图来图示压纹3的位置。图2和图2a进一步图示了过滤材料4的具有压纹1和中间压纹3的壁4。中间压纹3被定位在压纹1之间的交替位置中。如图2a中所示的中间压纹3的安置，通过提供材料4的刚性来对抗在摺的点2附近处的弯曲而有助于避免以上所描述的非期望的特性。中间压纹或凹处3加强了图1的旋转点2处的过滤壁，但是这种额外的压纹导致了准备中的更多成本，并且也能减少过滤器的有效过滤面积。
图3描绘了根据本发明的压纹10、10a、12、14、14a的优选定向。第一压纹行10、10a、12被示出为具有位于中央的伸长的阳压花12、以及在阳的伸长的压花12的每一端处的远端压花10、10a。第一压纹行中的至少一个远端压花10a是阴的，即其以反向于压花10、12(其被视作阳的)的方向从过滤材料的板片延伸。具有两个伸长的压花14、14a的第二压纹行也在与压花10、12、10a横向地间隔开的位置处形成并且定位。交替的压花区段避免了压花在阴和阳之间转换的位置，并且由此避免了如存在于现有技术构造中的弯曲线或旋转点2的形成。至少一个伸长的压花14a是阴的。
图4a和图4b分别描绘了第一压纹行1-a和第二压纹行1-b。当被折叠成过滤结构时，第一压纹行1-a和第二压纹行1-b沿着材料彼此平行延伸，并且各被压印区段的重叠部分防止了如在图1的材料4中所形成的旋转点的形成。
图5和图6图示了被绘制穿过压纹14、14a的根据本发明的过滤器的一部分。根据本发明的过滤介质20由过滤羊毛状物或无纺布料(通常由玻璃纤维和塑料纤维组成部分等制成)形成。折叠边缘区域30、32限定了其间的材料20的壁40，并且压纹部14和14a被有利地限定在单一平面中，并使压纹部14和14a 的平面优选地相对于壁40的平面定向，从而使得当材料20被折叠成图5和图6中所示出的“V”图案时，压纹部14和14a基本上平行于相邻壁40的压纹部14和14a，并且与相邻壁40的压纹部14和14a均等地间隔开。
热熔粘性线状物32被应用到压纹14和14a的区域中的两侧上。当被折叠至图5和图6中所示出的位置时，这些热熔粘性线状物32结合到一起以形成互连的粘合支撑部。在已设置了粘合剂32之后，借助于那些粘合支撑部32分别将互相邻近的折叠壁40牢固地夹持在两侧上的位置中，这是超越现有技术构造的重要改进。
图7图示了被绘制穿过压纹10、12、10a的根据本发明的过滤器的一部分。根据本发明的过滤介质20是由过滤羊毛状物或无纺布料(通常由玻璃纤维和塑性纤维组成部分等制成)形成。折叠边缘区域30、32限定了其间的过滤介质20的壁40，并且压纹部10、10a和12被有利地限定在单一平面中，并使压纹部10、10a和12的平面优选地相对于壁40的平面定向，从而使得当材料20被折叠成图7中所示出的“V”图案时，压纹部10、10a和12基本上平行于相邻壁40的压纹部10、10a和12，并且与相邻壁40的压纹部10、10a和12均等地间隔开。
热熔粘性线状物34被应用到单独的压纹10a以及相联的压纹10和12的区域中的两侧上。当被折叠至图7中所示出的位置时，热熔粘性线状物34结合到一起以形成互连的粘合支撑部。在已设置了粘合剂34之后，借助于那些粘合支撑部34分别将互相邻近的折叠壁40牢固地夹持在两侧上的位置中，这是超越现有技术构造的重要改进。
图12中图示了附加的非期望的弯曲或手风琴效应。该手风琴效应促进了摺的变形，其由于变形后的(非完美的V形)摺糟糕的空气动力特性进而增加了过滤器的压降。图12的视图图示了这种非期望的弯曲，其能在压纹如所示出那样横向地展开(spread)时发生。x代表了压纹截面的理想构造。见图10的区段F12。当空气吹过过滤介质20时，压力增大了并且压纹开始横向地展开，如由y所图示的。被打摺的过滤介质20将开始变平并失去对弯曲的抵抗能力。由于压力持续增大，压纹将失形，如通过x+y所图示的。当压纹伸展并且失形时，摺也将伸展并且失形，如图12的第三视图中所示出的。根据本发明所定位的中间压纹留下材料的未被压印区，其有助于阻止压纹的横向展开，因为材料的平的、未被压印部有助于阻止该横向展开。优选地，将未被压印部定位成使得它们合起来限定了无压纹(embossing free)过滤介质的对角线(见图11)，其有助于防止摺和压纹的伸展。
根据本发明的压纹的构造既消除了图1的旋转点2，又消除了图12的手风琴效应。图5-7中所示出的过滤部图示了如图3和图11中所示出的被折叠且胶粘的过滤介质20的定向。通过生成过滤介质20的未被压印部的更期望的对角线40，凹处的构造消除水平旋转点2。过滤介质20的未被压印部至被压印部的这种构造减少了手风琴效应，其中当空气强行通过其时，这些压纹互相依靠来支撑过滤介质20。
如图11中所见，主中间压纹12既在对角线40的上方又在其下方。中间压纹12能够执行双重功能。为了承受系统内的压力，压纹12有助于使被打摺的过滤介质20尽可能地直，并且压纹12也有助于使材料20的手风琴效应保持为最小。对角线40有助于降低流动通过过滤介质40的压力，导致了更小阻抗通过系统的空气动力特性。图3-7中所图示的当前设计减少了由过滤壁的变形所引起的压降，并且由此保留了过滤器的所期望的流动特性。
图5直至图7示出了用于材料20的折叠线30，其呈现为沿着材料的折叠边缘，该材料的折叠边缘垂直于像在例如图3和图11中所示出的压纹。将压纹行1-a和1-b的优选定向设置成当被折叠时，第一压纹部1-a将面向彼此，而且第二压纹部1-b也将面向彼此。压纹行1-a和1-b被定位成基本上平行于彼此，以便促进以恒定的粘合剂流速将粘合剂应用到压纹行1-a和1-b上，这提供了如根据本发明所期望的粘合剂每段长度的恒定的高度或量。
图13描绘了本发明的过滤介质，其具有多个中间压纹，即阳压花、阴压花及其组合。已经发现由于通过气压施加在过滤材料上的力，中间压纹在数量上的增加将增加过滤材料的强度并且减少壁的弯曲。
图14描绘了未被压印材料的对角直线，其可以在包括多个中间压纹的过滤介质上形成。如所示出的，未被压印材料的相交的对角线能向壁提供类似衍架的加固，以防止被压印部如手风琴风箱一样折叠或展开。
图15描绘了胶粘物安置在包括多个中间压纹的过滤介质上。
要理解的是，本公开不限于本文中所描述和示出的实例，它们仅被视为实施本发明的最佳模式的实例，并且它们允许形式、大小、零件布置以及操作细节的改变。本公开颇为意在涵盖所有这样的改变，这样的改变是在由图所图示以及由权利要求所限定的其精神和范围内。

Claims (14)

1.一种流体过滤元件，其包括：
被压印的平的过滤材料，其被折叠以便限定多个基本上相邻的壁，每个壁在两个相邻的折叠线之间限定了平面，所述壁具有压纹，所述压纹包括：
第一压纹行，其具有位于中央的伸长的阳压花以及在阳的伸长的压花的每一端处的远端压花，其中至少一个远端压花是阴的；以及
第二压纹行，其与所述第一压纹行间隔开并且平行于所述第一压纹行，所述第二压纹行具有两个伸长的压花，其中一个伸长的压花是阴的并且另一个是阳的。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其中沿着所述第一压纹行在所述位于中央的阳压花和每一个所述远端压花之间限定有多个间隔，其中沿着所述第二压纹行在所述两个伸长的压花之间限定有间隔，并且其中所述第一压纹行的所述多个间隔与所述第二压纹行的所述间隔没有对齐。
3.根据权利要求1所述的过滤元件，其中相邻的壁的所述第二压纹行被基本上均匀地间隔开。
4.根据权利要求1所述的过滤元件，其中所述壁限定了壁边缘，每一个所述壁边缘具有至少两根折叠线。
5.根据权利要求1所述的过滤元件，其中所述第一压纹行和所述第二压纹行以交替的顺序形成。
6.根据权利要求1所述的过滤元件，其中所述第一压纹行和所述第二压纹行限定了由无压纹过滤材料构成的直的对角线。
7.根据权利要求1所述的过滤元件，其中所述第一压纹行还包括多个位于中央的伸长的压花，它们选自于由阳压花、阴压花及其组合所组成的组。
8.一种用于形成流体过滤元件的方法，其包括步骤：
提供平的过滤材料；
在所述材料中形成多个基本上平行的压纹，所述压纹包括交替的第一压纹行和第二压纹行： 
第一压纹行，其具有位于中央的伸长的阳压花以及在阳的伸长的压花的每一端处的远端压花，其中至少一个远端压花是阴的；并且
第二压纹行，其与所述第一压纹行间隔开并且平行于所述第一压纹行，所述第二压纹行具有两个伸长的压花，其中一个伸长的压花是阴的并且另一个是阳的；
将粘合剂应用到所述压纹的至少一部分上；以及
将所述材料折叠成曲折的图案以便限定所述材料的壁，每个壁具有交替的第一压纹行和第二压纹行，其中所述粘合剂将相邻壁的压纹粘结在一起。
9.根据权利要求8所述的方法，其中沿着所述第一压纹行在所述位于中央的伸长的阳压花和每一个所述远端压花之间限定有多个间隔，其中沿着所述第二压纹行在所述两个伸长的压花之间限定有间隔，并且其中所述第一压纹行的所述多个间隔与所述第二压纹行的所述间隔没有对齐。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一压纹行和所述第二压纹行限定了由无压纹过滤材料构成的直的对角线。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述将所述材料折叠成曲折的图案以便限定所述材料的壁的步骤使所述壁定位，从而使得相邻壁的压纹基本上是平行的。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述将粘合剂应用到所述压纹的至少一部分上的步骤包括每材料单位长度将基本上恒定量的粘合剂应用到所述材料上。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述将粘合剂应用到所述压纹的至少一部分上的步骤选自于由将所述粘合剂应用成连续的线状物、将所述粘合剂应用在点中、以及它们的组合所组成的组。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一压纹行还包括多个位于中央的伸长的压花，它们选自于由阳压花、阴压花及其组合所组成的组。
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