CN106573184B - 具有变化的过滤介质包特性的过滤元件 - Google Patents

Abstract

一种过滤元件包括具有入口面和出口面的第一过滤介质包和具有入口面和出口面的第二过滤介质包。第二过滤介质包与第一过滤介质包分离地形成并与第一过滤介质包联接成使得第一和第二介质包各自的入口面和出口面不重叠。第一过滤介质包和第二过滤介质包中每一个过滤介质包包括相应过滤介质包特性，以及第一过滤介质包的过滤介质包特性与第二过滤介质包的相应过滤介质包特性不同。示例过滤介质包特性包括第一和第二过滤介质包的长度、宽度、高度、形状、介质密度、层间距、褶皱弯曲角度、褶皱密度和材料成分。

Description

具有变化的过滤介质包特性的过滤元件

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2014年7月25日提交的申请号为62/029,290的美国临时专利申请的优先权权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体涉及具有介质包的过滤元件。

背景技术

具有内嵌流动路径的许多紧凑的空气过滤元件具有带有褶皱介质的板式过滤器。然而，形状灵活性受限于具有大致平行的周边壁的标准箱形。

用于进气系统的过滤元件的可用空间(例如，车辆封装空间)一般非常有限并具有在多个间隔上尺寸变化的复杂几何形状。由于围绕过滤元件的空间内的几何约束，用于过滤元件的封装包络常常具有复杂的几何形式。因此，由于有限的形状灵活性，过滤元件难以利用封装包络内的整个可用空间。形状灵活性常常受到制造设备和/或工艺的约束。例如，改变过滤元件的面的形状需要大量额外的制造设备和工艺控制。改变形状还导致大量介质从过滤元件被修整和废弃，产生大量的材料浪费。

例如，进气系统封装约束对于重型卡车尤其具有挑战性。发动机的顶部相对地面平行，但是机罩倾斜以改善空气动力学，从而在发动机和机罩的下侧之间形成可用于空气过滤器封装的梯形空间。如果空气元件的面形状例如是圆形、长圆形或矩形，则该空间没有被充分利用。

虽然某些过滤器包含锥形壁，但是它们需要显著的开放区域没有介质以允许空气流动。空气过滤器限制影响了燃料效率，而在可用空间约束范围内的甚至很小的、增加的性能改进也会是有益的并对车辆原始设备制造商(OEM)有利。

发明内容

各种实施例提供了一种过滤元件，该过滤元件包括第一过滤介质包和第二过滤介质包，上述第一过滤介质包具有第一过滤介质包入口面和第一过滤介质包出口面，上述第二过滤介质包具有第二过滤介质包入口面和第二过滤介质包出口面。上述第二过滤介质包与上述第一过滤介质包分离地形成并与上述第一过滤介质包联接成使得上述第一介质包的第一过滤介质包入口面和第一过滤介质包出口面分别不与上述第二介质包的第二过滤介质包入口面和第二过滤介质包出口面重叠。上述第一过滤介质包和上述第二过滤介质包中每一个过滤介质包包括相应过滤介质包特性，上述第一过滤介质包的过滤介质包特性与上述第二过滤介质包的相应过滤介质包特性不同。示例过滤介质包特性包括上述第一和第二过滤介质包的长度、宽度、高度、形状、介质密度、层间距、褶皱弯曲角度、褶皱密度和材料成分。

各种其他实施例提供了一种构造成对流体进行过滤的过滤元件，该过滤元件包括第一过滤介质包和第二过滤介质包，上述第一过滤介质包具有第一过滤介质包入口面、第一过滤介质包出口面和至少一个第一过滤介质包侧面，上述至少一个第一过滤介质包侧面在上述第一过滤介质包入口面和上述第一过滤介质包出口面之间延伸，上述第二过滤介质包具有第二过滤介质包入口面、第二过滤介质包出口面和至少一个第二过滤介质包侧面，上述至少一个第二过滤介质包侧面在上述第二过滤介质包入口面与上述第二过滤介质包出口面之间延伸。上述第一过滤介质包限定第一流动路径，上述第二过滤介质包限定第二流动路径。上述第一过滤介质包和上述第二过滤介质包彼此分离地形成并联接在一起，使得上述至少一个第一过滤介质包侧面紧邻上述至少一个第二过滤介质包侧面放置，上述第一流动路径不与上述第二流动路径对准。

这些和其他特征及其组织和操作方式将由以下详细描述结合附图而变得显而易见，其中类似元件在以下描述的各附图中具有类似的附图标记。

附图说明

图1是根据一个实施例的过滤元件的立体视图。

图2是根据另一个实施例的过滤元件的立体视图。

图3是可以用于图1的过滤元件内的介质包的立体视图。

图4A-4H是根据各种实施例的过滤元件的立体视图。

图5是根据另一个实施例的过滤元件的立体视图。

图6是根据又一个实施例的过滤元件的立体视图。

图7是根据还有一个实施例的过滤元件的立体视图。

图8A-8B分别是根据又一个实施例的过滤元件的立体分解视图和立体视图。

图9A-9C是根据另一个实施例的过滤元件的立体视图、分解视图和剖视图。

图10是根据还有一个实施例的过滤元件的立体视图。

图11A-11B是根据各种实施例的过滤元件的立体视图。

图12A-12B是根据各种实施例的两个不同介质包中的过滤介质的立体视图。

图13是根据另一个实施例的介质包中的过滤介质的立体视图。

具体实施方式

总体上参照各附图，本申请所揭示的各种实施例涉及过滤元件，例如空气过滤器，其具有至少两个各自具有过滤介质包特性的单独的过滤介质包。至少一个相应过滤介质包特性可以在各单独的介质包之间是不同的。过滤介质包特性可以包括例如介质包的介质密度、褶皱密度、层间距或尺寸。某些过滤介质包特性可以可选地根据例如各自介质包的尺寸(例如，长度、宽度和/或高度)进行优化。

根据期望的构造，各介质包可以一起被布置或放置到过滤元件的任何整体形状中，例如梯形中。通过布置和接合具有不同过滤介质包特性(例如，不同大小)的至少两个介质包，可以创建独特的过滤元件形状。因此，可以对过滤元件进行特别设计以装于限定空间内，该限定空间可以由车辆或发动机系统的客户/原始设备制造商限定并可以是不规则或复杂的形状。

如本申请进一步所描述，过滤元件可以因此具有高度的形状灵活性，可用于过滤元件的空气过滤器封装的整个区域或空间可以用来提供更好性能的产品。因此，过滤元件的形状可以直接相应于并因此可以充分利用过滤器的可用空间。因此，过滤元件也可以在该可用空间内提供更大的或最大化的流动区域以减少对发动机的空气流动限制并增加过滤元件的使用寿命。此外，通过使过滤元件能够为任何形状，过滤元件可以在没有或最小材料浪费的情况下容易地制造。

根据一个实施例，过滤元件可以包括并行构造的至少两个子部件或介质包，其可以对流过过滤元件的空气或液体的流动进行过滤。各介质包可以具有不同的介质包特性。例如，各介质包可以具有不同大小，例如，不同长度、宽度或高度，以相应于过滤元件的可用空间。各介质包还可以在每个介质包内具有不同的介质密度，以适应介质包之间的大小差异并使流动均匀。某些实施例中的介质包还可以使用不同类型的过滤介质。

参照图1－2，示出了包括具有不同大小的单独子元件、介质块或介质包以最佳地利用过滤元件20的可用封装空间的过滤元件20。各介质包可以附接、联接或接合在一起以形成单个包或元件(例如，过滤元件20)。

第一和第二过滤介质包

如图1－2所示，过滤元件20包括第一过滤介质包30和第二过滤介质包40。第一和第二介质包30和40可以彼此分离形成，并可以在过滤元件20内彼此联接。如本申请进一步所描述，第一和第二介质包30和40中每一个介质包具有单独的过滤介质包特性(包括但不限于大小(例如长度、宽度、高度)、形状(例如第一和第二介质包30和40中每一个介质包的单独外部形状)、介质密度、层间距、材料成分(例如介质类型)、褶皱弯曲角度以及褶皱密度)。第一介质包30的至少一个过滤介质包特性与第二介质包40的相应过滤介质包特性不同。

如图1－2所示，第一和第二介质包30和40中每一个介质包包括入口和出口，上述入口和出口由穿过第一和第二介质包30和40中每一个介质包的流动路径限定。第一和第二介质包30和40可以包括流动表面，例如入口面22和出口面24。例如，第一介质包30和第二介质包40中每一个介质包包括上游面、入口端或入口面22，流体可以流过其(沿流动路径)进入第一介质包30和第二介质包40中的一个介质包。第一介质包30和第二介质包40中每一个介质包还包括下游面出口端或面24，流体可以流过其从第一介质包30和第二介质包40中的一个介质包离开。虽然入口面22和出口面24分别在此是指和被示为入口和出口，可以理解，入口面22也可以相应于出口，出口面24也可以是指入口。

第一介质包30和第二介质包40中每一个介质包还包括至少一个侧表面或面26，至少一个侧表面或面26可以在入口面22和出口面24之间连接或延伸。侧面26可以实质上平行于穿过第一介质包30或第二介质包40的流动方向。根据第一和第二介质包30和40的构造，第一和第二介质包30和40可以防止或允许流体流过侧面26。第一和第二介质包30和40可以联接在一起，使得第一和第二介质包30和40的各侧面26被定位成彼此紧邻(next to eachother)或并行放置(例如，沿着第一和第二介质包30和40的高度和侧面26的高度)，并且第一和第二介质包30和40中每一个介质包各自的入口面22和出口面24不彼此重叠或覆盖。

第一介质包30包括第一过滤介质32，第二介质包40包括第二过滤介质42，以对流过过滤元件20的空气或其他流体进行过滤。各第一和第二过滤介质32和42可以是褶皱的、四面体的、槽纹的、波纹的和/或卷绕包装的过滤介质。各第一和第二过滤介质32和42可以是例如在美国专利8,397,920(该美国专利的内容通过引用并入本文)中描述的并如图12B所示的四面体空气过滤介质。这种过滤介质沿着多个轴向延伸的弯曲线在上游入口和下游出口之间轴向延伸，形成轴向流动通道。上述弯曲线限定了彼此相对面对的多个轴向细长的四面体通道。

更具体地描述图12B中所描绘的过滤介质，各弯曲线包括从上游入口向下游出口轴向延伸的第一组弯曲线、和从下游出口向上游入口轴向延伸的第二组弯曲线。多个壁段在各弯曲线之间以蛇形方式延伸，其中各壁段轴向延伸并在其间限定轴向细长的四面体通道。轴向细长的四面体通道具有沿着横向方向的高度，该横向方向垂直于轴向方向。轴向细长的四面体通道还具有沿侧向方向的侧向宽度，该侧向方向垂直于轴向方向并垂直于横向方向。至少某些弯曲线在轴向方向上轴向延伸时在横向方向上逐渐减少成为锥形(taper)。

以蛇形方式延伸的各壁段限定了侧向延伸的蛇形跨度，该蛇形跨度包括与第二壁段侧向相邻并通过第一弯曲线接合到第二壁段的第一壁段、沿着该蛇形跨度继续以蛇形方式到第三壁段的第二壁段、与第二壁段侧向相邻并通过第二弯曲线接合到第二壁段的第三壁段。该布置沿着该蛇形跨度(serpentine span)继续。该蛇形跨度沿侧向方向延伸，使得在横向方向上逐渐减少的各弯曲线的锥形垂直于沿侧向方向的蛇形跨度。

各壁段包括第一组壁段和第二组壁段，第一组壁段在上游入口处彼此交替密封以限定具有开放上游端的第一组通道和与第一组通道交叉并具有封闭上游端的第二组通道，第二组壁段在下游出口处彼此交替密封以限定具有封闭下游端的第三组通道和与第三组通道交叉并具有开放下游端的第四组通道。第一组弯曲线包括限定第一组通道的第一子组弯曲线和限定第二组通道的第二子组弯曲线。第二子组弯曲线在从上游入口向下游出口轴向延伸时在横向方向上逐渐减少成为锥形。第二组弯曲线包括限定第三组通道的第三子组弯曲线和限定第四组通道的第四子组弯曲线。第四子组弯曲线在从下游出口向上游入口轴向延伸时在横向方向上逐渐减少成为锥形。

可选地或除以上描述和图12B中所描绘的四面体过滤介质外，各第一和第二过滤介质32和42也可以在其他实施方式中是槽纹的。在特定实施例中，褶皱、槽纹、波纹等的取向可以在第一和第二过滤介质32和42中是不同的。

空气或其他流体流过过滤元件20，以由第一和第二介质包30和40内的第一和第二过滤介质32和42中的至少一个过滤介质进行过滤。如图1－2所示，该流体可以沿第一流动路径34的方向和/或沿第二流动路径44的方向流动，第一流动路径34由第一介质包30限定并穿过第一介质包30，第二流动路径44由第二介质包40限定并穿过第二介质包40。由于第一和第二介质包30和40的相对定位，第一和第二流动路径34和44不彼此对准。第一和第二流动路径34和44可以起始于和/或结束为相同路径或不同路径。

在图1－2所示的各实施例中，第一和第二流动路径34和44彼此平行。然而，在其他实施方式中，第一和第二流动路径34和44可以不彼此平行，以及根据第一和第二介质包30和40的相对定位，一个流动路径可以与另一个流动路径处于不同角度或方向。

此外，根据各介质包的数量和相对构造，可以仅有一个流动路径或两个以上的流动路径。例如，根据图11A所示的一个实施例，不同的流体可以分别沿着第一和第二流动路径34和44同时并分离地流过第一和第二介质包30和40中的每一个介质包。根据图11B所示的另一个实施例，流体可以沿着第一流动路径34穿过第一介质包30、可以改变方向并可以随后沿着第二流动路径44继续流过第二介质包40。

过滤介质包特性

根据过滤元件20的构造，第一和第二介质包30和40中的每一个介质包的至少一个过滤介质包特性可以与第一和第二介质包30和40中的另一个介质包的相应过滤介质包特性不同。过滤介质包特性包括但不限于第一和第二介质包30和40的介质密度、褶皱密度、褶皱斜度(例如褶皱弯曲角度、褶皱角度或层厚度)、过滤介质角度、材料成分、单独形状、单独大小、层间距、半径形状、外周(在处于卷绕或盘绕构造时)和/或各第一和第二过滤介质32和42的其他特性。不同的第一和第二介质包30和40的各种可能构造和组合可以根据期望的过滤元件20的形式和大小对过滤元件20进行优化，以提供高性能的过滤元件。

各介质包特性可以由期望的过滤元件的用途来确定和/或可以取决于其他介质包特性(例如，介质密度可以取决于介质包的大小)。因此，第一和第二介质包30和40中每一个介质包的单独介质包特性可以彼此独特并可以选择来对给定体积范围内的整个过滤元件20提供优化性能和/或功能。例如，通过根据介质包的相对大小来改变介质密度，第一和第二介质包30和40可以各自以相同速率负载，而不管其相对尺寸。

介质密度(例如介质包装密度)可以由每单元距离的过滤介质的层数限定并可以取决于层厚度52，如图12A中的介质36所示。更具体地，介质密度可以如下进行计算：

褶皱密度可以取决于褶皱间距54和褶皱介质38的长度56，如图13所示。更具体地，褶皱密度可以如下进行计算：

如图13所示，第一和第二介质包30和40也可以关于褶皱弯曲角度48进行优化，褶皱弯曲角度48是过滤介质或褶皱介质38的各褶皱之间的角度。如果褶皱弯曲角度48更小，则各褶皱会更靠近在一起。

过滤介质角度68可以是指第一和第二过滤介质32和42分别相对于第一和第二介质包30和40的外缘的角度，可以例如如图1所示，并可以根据期望的构造进行变化。

第一和第二介质包30和40中每一个介质包的材料成分(例如过滤介质类型)可以根据期望的过滤元件20的构造和第一和第二介质包30和40的相对大小而有所不同。例如，第一过滤介质32和第二过滤介质42可以是不同类型的过滤介质或材料。根据一个实施例，第一过滤介质32和第二过滤介质42可以各自为具有不同纤维直径和/或孔隙大小的聚合物。

第一和第二介质包30和40的形状和大小可以取决于用于整个过滤元件20的可用空间的尺寸和形状，以允许过滤元件20利用并安装于整个可用封装空间内。因此，在同一个过滤元件20内，第一介质包30的形状和大小可以与第二介质包40的形状和大小不同。

根据期望的过滤元件20的构造，第一和第二过滤介质32和42的单独形状可以不同或相同。第一介质包30和第二介质包40中每一个介质包的形状可以是指第一介质包30和第二介质包40中每一个介质包的外部形状和/或内部形状。第一和第二过滤介质32和42可以布置为任何单独形状以分别形成第一和第二介质包30和40中的每一个介质包。例如，第一和第二介质包30和40可以具有各种三维形状，包括但不限于箱形、圆柱形、椭圆形、圆形、长圆形、金字塔形、棱柱形或多面体形。如图1所示，第一过滤介质32和第二过滤介质42中的至少一个过滤介质可以大约形成为矩形棱柱、箱形或“块”。根据另一个实施例，第一和第二过滤介质32和42可以被切割成单独的各层并密封成箱形的第一介质包30或第二介质包40。第一和第二过滤介质32和42可以被约束以保持期望的第一和第二介质包30和40的构造。根据如图5－6所示的又一个实施例，第一和第二过滤介质32和42中的一个或两个过滤介质可以盘绕或卷绕成具有圆形、长圆形或椭圆形横截面的形状。

第一和第二介质包30和40的单独大小或尺寸可以分别由沿x、y和z轴的长度、宽度和高度来表征，如图3所示。第一和第二介质包30和40沿着x、y和z轴关于彼此可以具有任何尺寸比。因此，第一和第二介质包30和40(以及过滤元件20)根据过滤元件20的可用空间可以在尺寸上是灵活的。如图3所示，第二介质包40可以用作在多个方向上具有较小尺寸的子过滤器，而第一介质包30可以是较大的主过滤器块。

沿着x轴的尺寸可以相应于宽度，沿着y轴的尺寸可以相应于长度，以及沿着z轴的尺寸可以相应于第一和第二介质包30和40的高度。宽度和长度可以相应于过滤介质包30和40中每一个过滤介质包的入口面22和出口面24中每一个面的大小(例如横截面面积)。第一和第二介质包30和40中每一个介质包的高度(例如高度尺寸)可以相应于流过第一和第二介质包30和40中每一个介质包的流动路径34和44的距离(例如从入口面22到出口面24的距离)并因而相应于第一和第二介质包30和40的侧面26的高度。

第一和第二介质包30和40的大小沿着x轴、y轴和/或z轴可以彼此不同，同时过滤元件20仍然可以保持均匀的或实质上均匀的流动分配。为了改善性能和均衡第一和第二介质包30和40之间的流动，第一和第二介质包30和40中每一个介质包的介质包装(例如，介质密度、层间距或褶皱密度)可以依据与(多个)其它介质包相比的那个单独介质包的特定相对介质包特性(例如相对形状和大小)是独特的和进行单独优化或修整。因此，在同一个过滤元件20内，第一介质包30的介质和/或褶皱密度可以与第二介质包40的介质和/或褶皱密度不同，尤其在第一和第二介质包30和40是不同大小时。

例如，对于任何给定介质层间距，随着介质包的高度(例如，相应于流体流过多个介质包中的一个介质包的流动路径距离的高度尺寸)增加，流动会由于较高或更高介质包中的粘性阻力的增加而受到限制。粘性阻力的增加需要通过减少介质密度(例如，更大的过滤介质间距)来抵消。因此，多个介质包中的一个介质包的层间距可以在该介质包的高度增加或更高时增加(因而减少或降低介质密度)，以抵消增加的流动限制。为了对具有相对较低高度的介质包进行优化，可以通过使用更小的或更紧密的褶皱或过滤介质间距、更小的槽纹尺寸或者更小的褶皱间隙(相比于具有相对更长的介质深度的介质包)来增加褶皱密度。因此，该介质包可以被优化以使容尘量最大化并使压降最小化。利用可变的层间距，过滤元件20可以提供均匀的流动和最优的性能。否则，由于空气流动可能移向一个或另一个介质包(假设过滤元件20内使用的所有介质包构造为使用每层的相同尺寸间距(例如介质密度))，过滤元件20的性能可能不是最优的，这会造成不均匀的粉尘负载和次优的性能，特别是在各介质包在高度上具有显著差异时。

如图1和2所表示，例如，第二过滤介质包40可以比第二过滤介质包30更小(例如，更小的高度)。因此，第二过滤介质42可以比第一介质包30内的第一过滤介质32在第二介质包40内更密集地布置，以在两个介质包30和40之间提供均匀的流动。根据一个实施例，第一过滤介质32可以具有大约3.2mm的层间距，第二过滤介质42可以具有大约2.8mm的层间距，以在第一和第二介质包30和40之间提供最优流动和在某一限定终止压降水平下的最大化的总容尘量。

根据另一个实施例，第一和第二介质包30和40可以具有相等的大小或相同尺寸(例如空间包络(spatial envelope))，但可以在其他过滤介质包特性(包括但不限于介质密度、褶皱密度或介质类型)上不同。根据一个实施例，多个尺寸中仅有一个尺寸(例如，长度、宽度或高度)在第一和第二介质包30和40之间可以是相同的，而其他尺寸可以是不同的。

附接在一起的第一和第二介质包

第一和第二介质包30和40可以组合以创建单个过滤元件20。如图4A-4H所示，第一和第二介质包30和40可以彼此层叠或布置和接合、联接、附接或以其他方式彼此物理连接，以形成过滤元件20的单个结构。因此，在过滤元件20内会有第一介质包30的各特性与第二介质包40的各特性之间的转变。第一和第二介质包30和40可以通过各种不同方法永久地附接，各种不同方法包括但不限于机械或化学附接。根据如本申请进一步描述的一个实施例，第一介质包30的侧面26与第二介质包40的侧面26相邻、紧邻或附接。

根据如图9C所示的一个实施例，第一和第二介质包30和40的侧面26可以直接彼此附接并可以直接彼此邻接。根据如图10所示的另一个实施例，因为会在第一和第二介质包30和40之间有小的空间、间隔或间隙90(例如，在第一和第二介质包30和40的各自侧面26之间)，第一和第二介质包30和40可以不直接彼此附接或可以不彼此邻接。作为替代，垫环、密封件60、或框架70可以附接、联接或连接第一和第二介质包30和40。框架70可以防止流体流过分离的流动通路(例如绕过第一和第二介质包30和40)并还可以可选地沿第一介质包30和/或第二介质包40的入口面22、出口面24和/或侧面26延伸。

第一和第二介质包30和40可以布置成任何整体形状，以便最佳地装到过滤元件20的可用空间中，从而创建独特的或定制的过滤元件20形状。除非第一和第二介质包30和40直接或间接彼此接合或联接，第一和第二介质包30和40之间的空间位置不受约束。根据一个实施例，第一和第二介质包30和40可以不包围、包住或以其他方式包含其他介质包。

图4A-4H、5和6示出了创建过滤元件20的第一和第二介质包30和40之间的各种示例布置。第一过滤介质32和第二过滤介质42可以以相对于彼此的任何角度进行布置。如图4A所示，第二介质包40可以附接到第一介质包30，使得第二介质包40的第二过滤介质42的褶皱层、槽纹层或四面体层垂直于第一介质包30的第一过滤介质32的褶皱层、槽纹层或四面体层并沿着同一平面(例如，第一和第二过滤介质30和40各自的入口面22和/或出口面24可以沿同一平面或水平面对准)。然而，如图4B所示，第二过滤介质42的褶皱层、槽纹层或四面体层可以平行于第一过滤介质32的褶皱层、槽纹层或四面体层并沿着同一平面。还可以预期的是，第一和第二过滤介质32和42可以沿着x、y和/或z轴相对彼此成角度。如本申请进一步所描述并根据一个实施例，第一和第二介质包30和40可以彼此具有至少一个不同的过滤介质包特性。

第一和第二介质包30和40可以在任何相对取向上沿着其各自的侧面26紧邻彼此放置并还可以可选地通过其各自的侧面26直接彼此附接。第二介质包40可以相对于第一介质包30的任何表面进行附接或放置，例如入口面22、出口面24和/或任一侧面26。因此，第一和第二介质包30和40的入口面22和/或出口面24可以相对于彼此平行或成角度。可选地或附加地，第一和第二介质包30和40可以用或通过过滤元件框架70或密封件60附接在一起。

根据图4C所示的一个实施例，第一介质包30的侧面26可以附接到或放置在第二介质包40的侧面26(例如，处于并行构造)，流动表面(例如，入口面22和/或出口面24)可以彼此平行。第一和第二介质包30和40中每一个介质包的入口面22和/或出口面24可以彼此沿着不同平面放置。

根据图4D所示的另一个实施例，然而，第一介质包30的侧面26可以附接到或放置在第二介质包40的侧面26，流动表面(例如，入口面22和/或出口面24)可以相对于彼此成角度。

根据又一个实施例，具有不同长度、高度和/或宽度的多个介质包可以层叠于彼此的顶部上，以创建大于或小于总出口面面积的总入口面面积，从而在介质包上形成锥形周边。例如，第二介质包40的入口面22可以附接到第一介质包30的出口面24，使得第一和第二介质包30和40彼此堆叠。第一和第二介质包30和40的入口面22和/或出口面24可以具有不同的横截面面积。

可以在过滤元件20内使用任何数量的介质包。如图1和2所示，两个介质包(例如，第一和第二介质包30和40)被接合在一起形成过滤元件20。随着过滤元件20内的介质包数量增加，过滤元件20的形状的复杂性也可以增加。可以理解，过滤元件20可以包括三个、四个、五个或更多个介质包组装成一个过滤元件20。

如图4E所示，三个介质包30、40和50被接合以形成过滤元件20。附加的第三过滤介质包50与第一和第二介质包30和40分离形成并可以附接或联接到第一介质包30和/或第二介质包40。第三介质包50可以限定不与第一或第二流动路径34或44对准的第三流动路径。第三介质包50也可以具有与第一介质包30的相应过滤介质包特性和/或第二介质包40的相应过滤介质包特性不同的至少一个不同过滤介质包特性。例如，第三介质包50可以具有与第一介质包30和/或第二介质包40不同的尺寸和/或可以含有具有与第一过滤介质32和42的特性不同的特性的过滤介质52。

第一和第二介质包30和40的单独形状(可以彼此相同或不同)也可以改变过滤元件20的整体形状。例如，根据图4F所示的一个实施例，第一介质包30是矩形棱柱(例如，入口面22和出口面24具有矩形横截面)，第二介质包40具有锥形形状(例如，入口面22和出口面24具有带锥形角或侧的矩形横截面)。根据图4G所示的另一个实施例，第一和第二介质包30和40都具有锥形形状。根据图4H所示的又一个实施例，例如，第一介质包30具有锥形形状，第二介质包40是矩形棱柱。根据图5所示的又一个实施例，第二介质包40具有长圆形形状(例如，入口面22和出口面24具有长圆形、圆形或椭圆形横截面)，而第一介质包30是矩形棱柱。根据图6所示的又一个实施例，第一和第二介质包30和40中每一个介质包都是长圆形形状但是各自可以具有不同的尺寸，第一和第二介质包30和40放置为并行构造(例如，各侧面26彼此相邻或紧邻)，各自的卷绕轴线彼此平行。然而，可以预期的是，多种其他形状组合可以用于创建期望的过滤元件20的整体形状。在每个构造中，流动路径34和44可以彼此并行地延伸并且可以彼此平行，使得第一和第二介质包30和40可以协作(in tandem)过滤。可选地，流动路径34或44中的一个流动路径可以流入另一个流动路径34或44，使得第一和第二介质包30和40顺序地过滤。

密封件

根据图5－8B所示的一个实施例，过滤元件20可以包括一个或多个密封件60。(多个)密封件60可以用于将待过滤的流体或空气的上游和下游部分隔离，和/或将穿过第一介质包30的流动与穿过第二介质包40的流动隔离。密封件60可以包围或围绕组装的第一和第二介质包30和40的周边的至少一部分延伸(例如，围绕整个过滤元件20或围绕过滤元件20的一部分)。

密封件60可以是一体的径向或轴向密封件并可以由各种不同材料构成。例如，密封件可以是弹性体或聚氨酯密封件。聚氨酯密封件例如可以用已知的制造工艺围绕过滤元件20的任何独特形状的周边模制。

根据一个实施例，密封件60可以沿着或在接合第一和第二介质包30和40的线、接缝或部分上延伸，以将流入至少两个不同流动路径34和44的流体的流动分离。例如，根据图11A所示的一个实施例，密封件60可以通过分离第一介质包30和第二介质包40来把过滤元件20分成各自独立的部分。因此，第一和第二流动路径34和44可以在空气和曲轴箱通风(CV)功能之间分离。例如，空气可以流过第一介质包30，而曲轴箱通风可以同时流过协作的第二介质包40。

根据图11B所示的另一个实施例，密封件60可以用于引导第一和第二介质包30和40之间的流体流动。例如，流体可以在一个方向上沿着第一流动路径34流过第一介质包30(阶段1)，流体流动可以反向或改变方向(由于例如围绕第一和第二过滤介质30和40的外壳或外罩)，然后流体可以继续在另一个方向上沿着第二流动路径44流过第二介质包40(阶段2)。第一流动路径34可以流入第二流动路径44，第一和第二流动路径34和44可以在实质上相反的方向上流动。因此，流体可以通过一次流过第一介质包30和一次流过第二介质包40而被两次过滤。

根据期望的构造，密封件60可以根据第一和第二介质包30和40的形状或横截面面积进行构造和成形。根据图5－6所示的另一个实施例，密封件60可以以不同的量延伸出围绕过滤元件20的周边的过滤元件20的外边缘(例如，伸出彼此附接的第一和第二介质包30和40的外边缘)。因此，密封件20可以在周边的特定区域(相比于周边的其他区域)从过滤元件20的边缘延伸更远，以形成过滤元件20的入口面或出口面或提供附接到过滤元件20的区域。根据图7所示的另一个实施例，密封件60可以大致均匀地延伸出围绕过滤元件20的周边的过滤元件20的外边缘。

密封件60可以位于沿着过滤元件20的任何地方。例如，密封件60可以围绕第一和第二介质包30和40中每一个介质包的入口面22和/或出口面24放置或附接到第一和第二介质包30和40中每一个介质包的入口面22和/或出口面24。

加固框架

根据另一个实施例，如图8A-8B所示，过滤元件20还可以包括支承或加固框架70，支承或加固框架70可以加固过滤元件20的某些区域。密封件60可以可选地与框架70一起用于分离或引导第一和第二介质包30和40之间的流体流动。加固框架70还可以根据期望的构造和/或为了附加支撑而将过滤元件20的至少一个表面(例如，入口面22和/或出口面24)分成多个不同区域或部分。

第一和第二介质包30或40中至少一个介质包可以粘附到或制作到加固框架70中，如图8A-8B所示，加固框架70可以放置于密封件60与入口面22和/或出口面24或第一和第二介质包30和40之间。加固框架70的外周边可以大体上遵循密封件60的外周边和在一起的第一和第二介质包30和40的外周边。然而，可以预期的是，根据期望的构造，加固框架70可以放置于沿着过滤元件20的任何地方并可以不直接相应于附接密封件60的地方。

加固框架70可以由各种材料构成。例如，加固框架70的材料可以是聚合物。

外壳

根据图9A-9C所示的又一个实施例，过滤元件20可以包括框架或外壳80，以提供围绕第一和第二介质包30和40的结构完整性。外壳80可以被模制成独特的形状来相应于和包含第一和第二介质包30和40并适应整个过滤元件20的空间约束。

外壳80可以包括容纳第一和第第二介质包30和40的至少一部分的隔室84和密封外壳80并引导流动的盖子82。外壳80也可以包括至少一个入口86和至少一个出口88以使空气或流体能够流过并因而流入和流出第一和第二介质包30和40(尽管可以预期的是，入口86和出口88可以互换)。如图9C所示，外壳80可以附接到密封件60(或加固框架70)的一部分。

外壳80可以由各种材料构成。例如，外壳80材料可以是聚合物外壳80。

根据图11A和9C所示的一个实施例，第一和第二介质包30和40可以放置于外壳80内，使得第一流动路径34和第二流动路径44可以在流过或进入外壳80的入口86之后彼此分开以分别流过第一介质包30和第二介质包40。随后，第一和第二流动路径34和44可以在流过或离开外壳80的出口88之前会聚在一起。

根据另一个实施例，第一和第二介质包30和40可以布置为类似于图11B的构造的构造。因此，第一和第二介质包30和40可以在外壳80内放置为使得流体流过外壳80的入口86并沿第一流动路径34直接流入第一过滤介质30。随后，流体可以改变方向(因例如外壳80的壁)并沿着第二流动路径44流过第二过滤介质40。流体可以随后流过外壳80的出口88。

为了构造或创建过滤元件20，第一和第二介质包30和40可以被制造和组装为各单独模块。第一和第二介质包30和40然后可以相对于彼此被布置成期望的构造。一旦第一和第二介质包30和40已被适当地布置，第一和第二介质包30和40可以用密封件60密封成一个块(例如，密封成过滤元件20)。该构造方法简化了制造、减少了浪费并且不涉及或者显著最小化切割下来的或废弃的介质包的部分。

可以理解，过滤元件20的不同实施例的各种部件、构造和特征可以根据期望的用途和构造进行组合。

本文所用的术语“联接”、“连接”等意在表示两个构件相互直接或间接接合。这种接合可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如可移除的或可释放的)。这种接合可以由两个构件或两个构件和任意附加的中间构件相互整体形成单个整体来实现，或由两个构件或这两个构件和任意附加的中间构件相互附接来实现。

本文引用的各元件的位置(例如，“顶部”、“底部”、“上”、“下”等)仅仅用于描述附图中各种元件的取向。应当指出的是，各种元件的取向可以根据其它示例性实施例而有所不同，并且这种变化意欲由本公开所涵盖。

需要特别注意的是，各种示例性实施例的构造和布置仅仅是说明性的。尽管只有几个实施例在本公开被详细描述，本领域的技术人员在阅读了本公开内容之后将容易理解，不实质上脱离本文描述的主题内容的新颖性教导和优点的许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等的变化)。例如，示为整体形成的各元件可以由多个部件或元件构成，各元件的位置可以被互换或以其他方式改变，以及性质或分立元件的数目或位置可以被改变或发生变化。任何加工步骤或方法步骤的顺序或序列可以根据各可选实施例来改变或重新排序。各种示例性实施例的设计、操作条件和布置也可以在不脱离本发明的范围内做出其他替换、修改、变化和省略。

Claims (23)

1.一种过滤元件，其特征在于，包括：

第一过滤介质包，所述第一过滤介质包具有第一过滤介质包入口面和第一过滤介质包出口面,所述第一过滤介质包限定第一流动路径,使得流体沿第一流动路径流过第一过滤介质包；以及第二过滤介质包，所述第二过滤介质包具有第二过滤介质包入口面和第二过滤介质包出口面，所述第二过滤介质包限定第二流动路径,使得流体沿第二流动路径流过第二过滤介质包;所述第二过滤介质包与所述第一过滤介质包分离地形成并与所述第一过滤介质包联接成使得所述第一过滤介质包入口面和所述第一过滤介质包出口面分别不与所述第二过滤介质包入口面和所述第二过滤介质包出口面重叠，其中，所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包中每一个过滤介质包包括相应过滤介质包特性，所述第一过滤介质包的过滤介质包特性与所述第二过滤介质包的相应过滤介质包特性不同以实质上均衡所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包之间的流动，所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包位于壳体内,使得流体沿所述第一流动路径直接流入所述第一过滤介质包,继而改变方向,然后继续沿第二流动路径流过所述第二过滤介质包。

2.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述相应过滤介质包特性包括所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包的长度、宽度和高度中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述相应过滤介质包特性包括所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包的形状。

4.根据权利要求3所述的过滤元件，其特征在于，所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包中每一个的形状是指所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包中每一个的外部形状。

5.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述相应过滤介质包特性包括所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包的介质密度。

6.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述相应过滤介质包特性包括所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包的层间距。

7.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述相应过滤介质包特性包括所述第一过滤介质包的第一过滤介质的材料成分和所述第二过滤介质包的第二过滤介质的材料成分。

8.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述相应过滤介质包特性包括所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包的褶皱弯曲角度。

9.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述相应过滤介质包特性包括所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包的褶皱密度。

10.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述第一过滤介质包的高度高于所述第二过滤介质包的高度，所述第一过滤介质包的介质密度低于所述第二过滤介质包的介质密度。

11.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包是并行构造。

12.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，还包括第三过滤介质包，所述第三过滤介质包与所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包分离地形成，其中所述第三过滤介质包联接到所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包中的至少一个并包括与所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包的相应过滤介质包特性，所述第三过滤介质包的过滤介质包特性与所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包中至少一个过滤介质包的相应过滤介质包特性不同。

13.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述第一过滤介质包的第一过滤介质包侧面和所述第二过滤介质包的第二过滤介质包侧面直接彼此邻接。

14.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，框架和密封件中的至少一个将所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包联接在一起。

15.根据权利要求14所述的过滤元件，其特征在于，所述框架和所述密封件中的至少一个将所述第一过滤介质包的第一流动路径和所述第二过滤介质包的第二流动路径分离。

16.根据权利要求14所述的过滤元件，其特征在于，还包括位于所述第一过滤介质包的第一过滤介质包侧面与所述第二过滤介质包的第二过滤介质包侧面之间的间隙。

17.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述第一过滤介质包包括至少一个第一过滤介质包侧面，所述至少一个第一过滤介质包侧面在所述第一过滤介质包入口面与所述第一过滤介质包出口面之间延伸，所述第二过滤介质包包括至少一个第二过滤介质包侧面，所述至少一个第二过滤介质包侧面在所述第二过滤介质包入口面与所述第二过滤介质包出口面之间延伸，所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包联接在一起，使得所述至少一个第一过滤介质包侧面紧邻所述至少一个第二过滤介质包侧面放置，所述第一流动路径不与所述第二流动路径对准。

18.根据权利要求17所述的过滤元件，其特征在于，所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包在具有入口和出口的外壳中放置在一起。

19.根据权利要求17所述的过滤元件，其特征在于，所述第一流动路径流入所述第二流动路径，其中所述第一流动路径和所述第二流动路径位于实质上相反的方向上，使得流体通过一次通过所述第一过滤介质包和一次通过所述第二过滤介质包而被两次过滤。

20.一种过滤元件，构造成对流体进行过滤，其特征在于，包括；

第一过滤介质包，所述第一过滤介质包具有第一过滤介质包入口面、第一过滤介质包出口面和至少一个第一过滤介质包侧面，所述至少一个第一过滤介质包侧面在所述第一过滤介质包入口面与所述第一过滤介质包出口面之间延伸，所述第一过滤介质包限定第一流动路径，使得流体沿着所述第一流动路径流过所述第一过滤介质包；以及第二过滤介质包，所述第二过滤介质包具有第二过滤介质包入口面、第二过滤介质包出口面和至少一个第二过滤介质包侧面，所述至少一个第二过滤介质包侧面在所述第二过滤介质包入口面与所述第二过滤介质包出口面之间延伸，所述第二过滤介质包限定第二流动路径，使得流体沿着所述第二流动路径流过所述第二过滤介质包，所述第一过滤介质包与所述第二过滤介质包彼此分离地形成并联接在一起，使得所述至少一个第一过滤介质包侧面紧邻所述第二过滤介质包的至少一个第二过滤介质包侧面放置，所述第一流动路径不与所述第二流动路径对准，其中，穿过所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包的流动是实质上相等的，所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包位于壳体内，使得流体沿所述第一流动路径直接流入所述第一过滤介质包，继而改变方向，然后继续沿着所述第二流动路径流过所述第二过滤介质包。

21.根据权利要求20所述的过滤元件，其特征在于，所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包中每一个过滤介质包包括相应过滤介质包特性，其中所述第一过滤介质包的过滤介质包特性与所述第二过滤介质包的相应过滤介质包特性不同。

22.根据权利要求20所述的过滤元件，其特征在于，所述第一过滤介质包和所述第二过滤介质包在具有入口和出口的外壳中放置在一起。

23.根据权利要求20所述的过滤元件，其特征在于，所述第一流动路径流入所述第二流动路径，其中所述第一流动路径和所述第二流动路径位于实质上相反的方向上，使得流体通过一次流过所述第一过滤介质包和一次流过所述第二过滤介质包而被过滤两次。