CN102762270A - 具有逐渐倾斜的折弯线的褶皱式过滤元件 - Google Patents

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Abstract

一种褶皱式过滤元件，沿多条形成轴向流动通道的轴向延伸的折弯线在上游入口和下游出口之间轴向延伸。该折弯线在横向上逐渐倾斜，并界定多条彼此相对的轴向上细长的四面体通道。

Description

具有逐渐倾斜的折弯线的褶皱式过滤元件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年11月16日提出的临时美国专利申请第61/414,235号的利益和优先权，该临时美国专利申请通过引用合并于此。
背景技术和发明概述
本发明涉及褶皱式过滤元件。
在现有技术中褶皱式过滤元件是已知的。过滤介质沿多条折弯线打摺，该多条折弯线沿轴向在上游入口和下游出口之间轴向延伸。多个壁部在该折弯线之间以蜿蜒的方式延伸，并界定壁部之间的轴向流动通道。该通道具有沿横向的一段高度，该横向垂直于该轴向。该通道具有沿侧向的一段侧向宽度，该侧向垂直于该轴向且垂直于该横向。流体通过从一条通道穿过该过滤介质的壁部至另一条通道而被过滤。
本公开在针对上述技术的持续发展努力期间产生。
附图的简要说明
图1是依照本公开的褶皱式过滤元件的透视图。
图2是依照本公开的褶皱式过滤元件的放大透视图。
图3类似图1，从入口示出褶皱式过滤元件端更详尽的构造。。
图4类似图1，从出口示出褶皱式过滤元件端更详尽的构造。。
图5是示出依照本公开的褶皱式过滤元件的局部分解透视图。
图6是示出依照本公开的褶皱式过滤元件的局部放大透视图。
图7类似图5，是从相对端观看到的视图。
图8是示出依照本公开的褶皱式过滤元件的一实施方式的透视图。
图9是示出依照本公开的褶皱式过滤元件的另一实施方式的透视图。
图10是示出依照本公开的褶皱式过滤元件的另一实施方式的端视图。
图11是更详尽地示出图10的实施方式的透视图。
图12是沿图11的线12-12的剖视图。
图13类似图5和6，示出另一实施例。
图14类似图7，是从图13的相对端观看到的视图。
图15类似图5，更详尽地示出了图13的构造。
详细说明
图1到4示出的过滤元件20，具有上游入口22和下游出口24，上游入口22接收进入的脏流体，如箭头23所示，下游出口24排放干净的、经过滤的流体，如箭头25所示。该过滤元件由过滤介质组成，并沿多条折弯线26打摺。该折弯线沿轴向28轴向延伸，见图2到4，并包含第一组折弯线30和第二折弯线32，第一组折弯线30从上游入口22朝向下游出口24延伸，第二组折弯线32从下游出口24朝向上游入口22延伸。该过滤元件具有多个过滤介质壁部34，多个过滤介质壁部34在该折弯线之间以蜿蜒的方式延伸。该壁部轴向延伸，并界定该壁部之间的轴向流动通道36。该通道具有沿横向40的一段高度38，横向40垂直于轴向28，见图2。该通道具有沿侧向44的侧向宽度42，侧向44垂直于轴向28且垂直于横向40。以下将说明，所述折弯线中至少有一些会随着其在所述轴向上的轴向延伸而在所述横向上逐渐倾斜。
该壁部包含第一组壁部46，见图2、图3，第一组壁部46在上游入口22处被交替地密封至彼此，例如，通过胶粘剂48或类似物，以界定第一组通道50和第二组通道52，第一组通道50具有开放的上游端，第二组通道52与第一组通道50交叉相间并具有封闭的上游端。该壁部包含第二组壁部54，见图3、图4，第二组壁部54在下游出口24处被交替地密封至彼此，例如，通过胶粘剂56或类似的，以界定第三组通道58和第四组通道60，第三组通道58具有封闭的下游端，第四组通道60，见图4，具有开放的下游端。第一组折弯线30包含第一子组的折弯线62和第二子组的折弯线64，第一子组的折弯线62界定第一组通道50，第二子组的折弯线64界定第二组通道52。第二子组的折弯线64随着其从上游入口22朝向下游出口轴向延伸，而在横向40上逐渐倾斜，见图5到7。第二组折弯线32包含第三子组的折弯线66和第四子组的折弯线68，第三子组的折弯线66界定第三组通道58，第四子组的折弯线68界定第四组通道60。第四子组的折弯线68随着其从下游出口24朝向上游入口22轴向延伸，而在横向40上逐渐倾斜，见图5到7。第二组通道52具有的横向通道高度38随着第二组通道52沿轴向28朝向下游出口24轴向延伸而沿横向40递减。第二子组的折弯线64在横向40上的逐渐倾斜提供了第二组通道52的递减的横向通道高度38。第四组通道60具有的横向通道高度随着第四组通道60沿轴向28朝向上游入口22轴向延伸而沿横向40递减。第四子组的折弯线68在横向40上的逐渐倾斜提供了第四组通道60的递减的横向通道高度38。
进入的、待过滤的脏流体23沿轴向28在上游入口22处流入开放的通道50，并侧向和/或横向穿过该褶皱式过滤元件的该过滤介质壁部，之后作为干净的、经过滤的流体25沿轴向在下游出口24处从开放的通道60轴向流出。第二子组的折弯线64在上游入口22下游相应的通道之间提供沿侧向44、横跨第二子组的折弯线64的侧向横流。第四子组的折弯线68在下游出口24上游相应的通道之间提供沿侧向44、横跨第四子组的折弯线68的侧向横流。第二和第四子组的折弯线64和68具有轴向重叠的区域70，且所述侧向横流至少会被提供在轴向重叠的区域70上。
第二子组的折弯线64逐渐倾斜到相应的终止点72，见图5到7，并在这样的终止点处提供第二组通道52的最小的横向通道高度38。第四子组的折弯线68逐渐倾斜到相应的终止点74，并在这样的终止点处提供第四组通道60的最小的横向通道高度38。第二子组的折弯线64的终止点72在第四子组的折弯线68的终止点74的轴向下游。这提供了所述轴向重叠的区域70。第二子组的折弯线64的终止点72在一实施例中在下游出口24处，在其他实施例中在下游出口24的轴向上游。第四子组的折弯线68的终止点74在一实施例中在上游入口22处，在其他实施例中在上游入口22的轴向下游。
在上游入口22胶粘剂48处被交替地密封至彼此的第一组壁部46界定第一组四面体通道50和第二组四面体通道52，第一组四面体通道50具有开放的上游端，第二组四面体通道52与第一组四面体通道50交叉相间并具有封闭的上游端。在下游出口24胶粘剂56处被交替地密封至彼此的第二组壁部54界定第三组四面体通道58和第四组四面体通道60，第三组四面体通道58具有封闭的下游端，第四组四面体通道60与第三组四面体通道58交叉相间并具有开放的下游端。第一组折弯线30包含第一子组的折弯线62和第二子组的折弯线64，第一子组的折弯线62界定第一组四面体通道50，第二子组的折弯线64界定第二组四面体通道52。第二子组的折弯线64随着其从上游入口22朝向下游出口24轴向延伸，而在横向40上逐渐倾斜。第二组折弯线32包含第三子组的折弯线66和第四子组的折弯线68，第三子组的折弯线66界定第三组四面体通道58，第四子组的折弯线68界定第四组四面体通道60。第四子组的折弯线68随着其从下游出口24朝向上游入口22轴向延伸，而在横向40上逐渐倾斜。
第一和第二组四面体通道50和52，见图3到7，反向地面对第三和第四组四面体通道58和60。各四面体通道50、52、58、60在轴向28上都是细长的。各四面体通道都具有沿横截平面的横截面积，该横截平面由横向40和侧向44界定。随着第一和第二组四面体通道50和52沿轴向28从上游入口22朝向下游出口24延伸，第一和第二组四面体通道50和52的该横截面积减少。随着第三和第四组四面体通道58和60沿轴向28从下游出口24朝向上游入口22延伸，第三和第四组四面体通道58和60的该横截面积减少。在一实施例中，折弯线26以尖锐的角度弯曲，如图2中80所示。在其他实施例中，折弯线沿给定的半径被弄圆，如图2中虚线82所示。
该过滤元件进一步地配备有大致平的薄片84，大致平的薄片84横跨该折弯线侧向延伸。在一实施例中，该薄片由过滤介质材料形成，该过滤介质材料可以与包含壁部34的褶皱式过滤元件的过滤介质材料相同。薄片84沿轴向28沿在上游入口22和下游出口24之间的整个轴向长度轴向延伸，并沿侧向44沿整个侧向宽度横跨并密封该通道地侧向延伸，以防止脏的上游空气在未穿过壁部34且未被壁部34所过滤的情况下旁流至干净的下游空气。在一实施例中，薄片84是沿由轴向28和侧向44界定的平面的矩形面。在另一实施例中，薄片84呈轻微的波纹形，如图5虚线86所示。在一实施方式中，薄片84与该过滤元件一起被卷成闭环，且在多种实施例中，该闭环的形状可以从圆形，见图8、跑道形，见图9、椭圆形、长椭圆形及其他闭环形状组成的组中选择。在其他实施例中，多个褶皱式过滤元件和薄片彼此堆叠成堆叠板的排列方式，见图10到12。可以根据需要使用诸如88的间隔条或凸起以在堆叠元件之间起间隔和支承作用。
图13到15示出了除去薄片84的更详尽的实施例，并类似图5到7，及在适当的地方使用与上文类似的附图标记以便理解。图13到15的过滤元件具有上游入口22和下游出口24，上游入口22接收进入的脏流体，下游出口24排放干净的、经过滤的流体。如上所述，壁部在上游入口22处被交替地密封至彼此，例如，通过在48处的胶粘剂或者一部分过滤介质，以界定所述第一组通道50和所述第二组通道52，所述第一组通道50具有开放的上游端，所述第二组通道52与所述第一组通道50交叉相间并具有封闭的上游端。该壁部在下游出口24处被交替地密封至彼此，例如，通过在56处的胶粘剂或者一部分过滤介质，以界定所述第三组通道58和所述第四组通道60，所述第三组通道58具有封闭的下游端，所述第四组通道60与所述第三组通道58交叉相间并具有开放的下游端。该折弯线包含所述第一子组的折弯线62、所述第二子组的折弯线64、所述第三子组的折弯线66和所述第四子组的折弯线68，所述第一子组的折弯线62界定第一组通道50，所述第二子组的折弯线64界定所述第二组通道52，所述第三子组的折弯线66界定第三组通道58，所述第四子组的折弯线68界定所述第四组通道60。
该细长的四面体通道使得在邻近的通道之间产生横流。在空气过滤实施方式中，此横流使得在该介质的上游侧负载的尘埃更加均匀。在一实施例中，该细长的四面体通道被塑形成特意使得上游的空隙容积比下游的空隙容积大，以增加过滤能力。可以被过滤的流体有多种，包含空气或其他气体，及包含液体。
在上文的描述中，为简洁、清晰和理解而使用了某些术语。因为这些术语用于描述的目的并且意欲进行广泛地解释，所以这些术语中并不包含超过现有技术需求的不必要的限制。此处描述的不同构造、系统和方法步骤可单独地使用或与其它构造、系统和方法步骤组合使用。将预期到的是在所附权利要求的范围内，各种等同物、替换物和修改物是可能的。只有在各项限制中明确地引述了术语“用于……的手段”或者“用于……的步骤”，在所附权利要求书中的各限制才意欲援用35 U.S.C.§112，第六段下的解释。

Claims (24)

1.一种过滤元件，所述过滤元件具有上游入口和下游出口，并沿多条折弯线打摺，所述折弯线轴向地沿轴向延伸，并包括第一组折弯线和第二组折弯线，所述第一组折弯线从所述上游入口朝向所述下游出口轴向延伸，所述第二组折弯线从所述下游出口朝向所述上游入口轴向延伸，所述过滤元件具有多个壁部，所述多个壁部在所述折弯线之间以蜿蜒的方式延伸，所述壁部轴向延伸，并界定所述壁部之间的轴向通道，所述通道具有沿横向的高度，所述横向垂直于所述轴向，所述通道具有沿侧向的侧向宽度，所述侧向垂直于所述轴向且垂直于所述横向，所述折弯线中的至少一些随着它们在所述轴向上的轴向延伸而在所述横向上逐渐倾斜。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其中所述壁部包括第一组壁部，所述第一组壁部在所述上游入口处被交替地密封至彼此，以界定第一组通道和第二组通道，所述第一组通道具有开放的上游端，所述第二组通道具有封闭的上游端并与所述第一组通道交叉相间，所述壁部包括第二组壁部，所述第二组壁部在下游出口处被交替地密封至彼此，以界定第三组通道和第四组通道，所述第三组通道具有封闭的下游端，所述第四组通道具有开放的下游端并与所述第三组通道交叉相间，所述第一组折弯线包括第一子组的折弯线和第二子组的折弯线，所述第一子组的折弯线界定所述第一组通道，所述第二子组的折弯线界定所述第二组通道，所述第二子组的折弯线随着它们从所述上游入口朝向所述下游出口轴向延伸，而在所述横向上逐渐倾斜，所述第二组折弯线包括第三子组的折弯线和第四子组的折弯线，所述第三子组的折弯线界定所述第三组通道，所述第四子组的折弯线界定所述第四组通道，所述第四子组的折弯线随着它们从所述下游出口朝向所述上游入口轴向延伸，而在所述横向上逐渐倾斜。
3.根据权利要求2所述的过滤元件，其中：
所述第二组通道具有随着所述第二组通道朝向所述下游出口轴向延伸而沿所述横向递减的横向通道高度；
所述第二子组的折弯线在所述横向上的所述逐渐倾斜提供了所述第二组通道的所述递减的横向通道高度；
所述第四组通道具有随着所述第四组通道朝向所述上游入口轴向延伸而沿所述横向递减的横向通道高度；
所述第四子组的折弯线在所述横向上的所述逐渐倾斜提供了所述第四组通道的所述递减的横向通道高度。
4.根据权利要求3所述的过滤元件，其中所述第二子组的折弯线在所述上游入口的下游，沿所述侧向，在相应通道之间提供横跨所述第二子组的折弯线的侧向横流。
5.根据权利要求3所述的过滤元件，其中所述第四子组的折弯线在所述下游出口的上游，沿所述侧向、在相应通道之间提供横跨所述第四子组的折弯线的侧向横流。
6.根据权利要求3所述的过滤元件，其中所述第二和第四子组的折弯线在所述上游入口的下游和所述下游出口的上游，沿所述侧向，在相应的通道之间提供横跨所述第二和第四子组的折弯线的侧向横流。
7.根据权利要求6所述的过滤元件，其中所述第二和第四子组的折弯线具有轴向重叠的区域，并且其中所述侧向横流至少被提供在所述轴向重叠的区域上。
8.根据权利要求3所述的过滤元件，其中：
所述第二子组的折弯线逐渐倾斜到相应的终止点，并提供所述第二组通道的最小横向通道高度；
所述第四子组的折弯线逐渐倾斜到相应的终止点，并提供所述第四组通道的最小横向通道高度；
所述第二子组的折弯线的所述终止点在所述第四子组的折弯线的所述终止点的轴向下游。
9.根据权利要求8所述的过滤元件，其中：
所述第二子组的折弯线的所述终止点在所述下游出口处或在所述下游出口的轴向上游；
所述第四子组的折弯线的所述终止点在所述上游入口处或在所述上游入口处的轴向下游。
10.一种过滤元件，所述过滤元件具有上游入口和下游出口，并沿多条折弯线打摺，所述折弯线轴向地沿轴向延伸，并包括第一组折弯线和第二组折弯线，所述第一组折弯线从所述上游入口朝向所述下游出口轴向延伸，所述第二组折弯线从所述下游出口朝向所述上游入口轴向延伸，所述过滤元件具有多个壁部，所述多个壁部在所述折弯线之间以蜿蜒的方式延伸，所述壁部轴向延伸，并界定其间的轴向通道，所述通道具有沿横向的高度，所述横向垂直于所述轴向，所述通道具有沿侧向的侧向宽度，所述侧向垂直于所述轴向且垂直于所述横向，所述折弯线中的至少一些会随着它们在所述轴向上轴向延伸而在所述横向上逐渐倾斜，所述壁部包括第一组壁部，所述第一组壁部在所述上游入口处被交替地密封至彼此，以界定第一组四面体通道和第二组四面体通道，所述第一组四面体通道具有开放的上游端，所述第二组四面体通道与所述第一组四面体通道交叉相间并具有封闭的上游端，所述壁部包括第二组壁部，所述第二组壁部在所述下游出口处被交替地密封至彼此，以界定第三组四面体通道和第四组四面体通道，所述第三组四面体通道具有封闭的下游端，所述第四组四面体通道与所述第三组四面体通道交叉相间并具有开放的下游端，所述第一组折弯线包括第一子组的折弯线和第二子组的折弯线，所述第一子组的折弯线界定所述第一组四面体通道，所述第二子组的折弯线界定所述第二组四面体通道，所述第二子组的折弯线随着它们从所述上游入口朝向所述下游出口轴向延伸，而在所述横向上逐渐倾斜，所述第二组折弯线包括第三子组的折弯线和第四子组的折弯线，所述第三子组的折弯线界定所述第三组四面体通道，所述第四子组的折弯线界定所述第四组四面体通道，所述第四子组的折弯线随着它们从所述下游出口朝向所述上游入口轴向延伸，而在所述横向上逐渐倾斜。
11.根据权利要求10所述的过滤元件，其中所述第一和第二组四面体通道在反向地面对所述第三和第四组四面体通道。
12.根据权利要求11所述的过滤元件，其中所述各四面体通道在所述轴向上都是细长的。
13.根据权利要求12所述的过滤元件，其中所述各四面体通道都具有沿横截平面的横截面积，所述横截平面由所述横向和侧向界定，其中：
随着所述第一和第二组四面体通道沿所述轴向从所述上游入口朝向所述下游出口延伸，所述第一和第二组四面体通道的所述横截面积减小；
随着所述第三和第四组四面体通道沿所述轴向从所述下游出口朝向所述上游入口延伸，所述第三和第四组四面体通道的所述横截面积减小。
14.根据权利要求10所述的过滤元件，其中所述折弯线以尖锐的角度弯曲。
15.根据权利要求10所述的过滤元件，其中将所述折弯线沿给定的半径弄圆。
16.根据权利要求10所述的过滤元件，进一步包括大致平的薄片，所述大致平的薄片横跨所述折弯线侧向延伸。
17.根据权利要求16所述的过滤元件，其中所述薄片由过滤材料组成。
18.根据权利要求17所述的过滤元件，其中所述壁部和所述薄片由同样的所述过滤材料组成。
19.根据权利要求16所述的过滤元件，其中所述薄片沿在所述上游入口和所述下游出口之间的所述整个轴向长度轴向延伸。
20.根据权利要求19所述的过滤元件，其中所述薄片是矩形面。
21.根据权利要求19所述的过滤元件，其中所述薄片略呈波纹形。
22.根据权利要求16所述的过滤元件，其中所述薄片与所述过滤元件一起被卷成封闭的环形。
23.根据权利要求22所述的过滤元件，其中所述闭环的形状是从圆形、跑道形、椭圆形、长椭圆形组成的组中选出的。
24.根据权利要求16所述的过滤元件，包括多个所述褶皱式过滤元件和薄片，多个所述褶皱式过滤元件和薄片彼此堆叠成堆叠板的排列方式。
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