CN109069969B - 带有模制框架和整体密封的面板过滤器 - Google Patents

带有模制框架和整体密封的面板过滤器 Download PDF

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Abstract

提供了一种过滤器滤芯。所述过滤器滤芯包括过滤元件，所述过滤元件包括过滤介质，并且所述过滤元件在入口面和出口面之间延伸。所述过滤元件限定围绕所述过滤介质的周边。所述过滤器滤芯还包括包括多个侧面板的边框，并且所述侧面板沿着所述过滤元件的周边独立地在位模制。侧面板的相邻构件沿着多个模具界面接缝接合在一起，并且所述模具界面接缝围绕所述周边间隔开。所述多个侧面板嵌入并密封所述过滤元件的周边使得所述边框内部的流体流动被引导通过用于过滤的过滤介质以便从所述入口面通过到所述出口面。

Description

带有模制框架和整体密封的面板过滤器
技术领域
本发明总体涉及过滤器，并且更具体地，涉及面板空气过滤器的在位模制边框特征。
背景技术
当含有颗粒物质的空气通过过滤器时，过滤器除去该颗粒物质中的大部分。为了提供对颗粒物质最有效的捕获，应该防止泄漏路径。
通过过滤器的泄漏路径可以以各种方式发生。首先，泄漏路径可能产生在过滤介质接合到框架的位置处。如果过滤介质未被完全密封到框架面板，则颗粒物质可能在过滤介质未被密封到框架的区域中绕过过滤介质。第二，泄漏路径可能发生在过滤器的角部处在过滤器每侧上的框架面板之间存在间隙的区域中。第三，如果过滤器和过滤器安装到其中的过滤器壳体几何上不理想地匹配，则可能发生泄漏路径。例如，如果作为膨胀或温度波动的结果，过滤器安装变得卷曲或扭曲，则过滤元件可能不能紧密地配合在安装内。
因此，通常期望减少或限制潜在的泄漏路径。
另外，由于过滤器以规则的间隔更换，因此期望地这种过滤器的成本较低。此外，出于可靠性和成本原因，应该考虑就这点而言的易于制造性。有时也期望空气过滤器的可焚烧性。
虽然过去已经在空气过滤器上使用或提出了模制边框，但是在本领域中先前未实现的在位模制边框的各种可制造性、成本和/或可靠性优点可以利用如下所示的本发明的不同方面或实施例来实现，因此论证了现有技术中的这些缺点。
发明内容
下面在发明内容的以下单独段落中讨论的本发明各方面和实施例可以独立地或彼此组合使用。
在一个方面，提供了过滤器滤芯的实施例。过滤器滤芯包括过滤元件，该过滤元件包括过滤介质，在该过滤介质中过滤元件在入口面和出口面之间延伸。过滤元件限定围绕过滤介质的周边。过滤器滤芯还包括边框，该边框包括多个侧面板。所述侧面板沿着过滤元件的周边独立地在位模制。侧面板的相邻构件沿着多个模具界面接缝接合在一起，并且所述模具界面接缝围绕周边间隔开。多个侧面板嵌入并密封过滤元件的周边使得边框内部的流体流动被引导通过用于过滤的过滤介质以便从入口面通过到出口面。
根据某些实施例，过滤元件优选地包括褶皱式过滤介质包。所述褶皱式过滤介质包包括多个褶皱。所述褶皱包括在设置在入口面处的第一褶皱尖端和设置在出口面处的第二褶皱尖端之间延伸的多个褶皱侧面。
过滤元件可以是具有四个角部的矩形使得多个侧面板包括四个侧面板和四个模具界面接缝并且使得每个模具界面接缝接近并且在四个角部中的一个角部的两英寸内。
为了提供结构完整性，侧面板可以在每个接缝处具有非线性端部，并且每个非线性端部在每个接缝处形成几何和机械互锁。
例如，在一个实施例中，非线性端部是燕尾接头，并且每个燕尾接头包括互锁的至少一个舌部和至少一个凹槽。
一些实施例的另一个特征是作为侧面板沿着过滤元件的周边独立地在位模制的结果，边框的外表面可以限定1微米至1毫米之间的表面台阶。表面轮廓台阶被限定于模具界面接缝处并且从入口面延伸到出口面。
过滤器滤芯可以没有金属结构支撑件并且没有塑料结构支撑件。因此，如果期望，其可以更环境友好和/或可焚烧，同时提供足够的过滤器支撑。
根据某些实施例，入口面在入口平面中延伸，并且出口面在与入口面间隔开的出口平面中延伸。边框在入口面和出口面之间延伸并且至少共面或超出入口平面和出口平面。
每个侧面板可以包括背向过滤元件的模制外表面、在入口平面之上和上方延伸的模制入口边缘表面、在出口平面之上和上方延伸的模制出口边缘表面以及过滤元件嵌入并密封到其中的不规则扩张表面。模制外表面在模制出口边缘表面和模制入口边缘表面之间延伸并连接，并且每个侧面板在模制外表面和不规则扩张表面之间限定1/8英寸至2英寸之间的平均深度。
根据一个优选方面，侧面板包括模制聚合物材料，所述模制聚合物材料包括聚氨酯、氨基甲酸酯、增塑溶胶、硅树脂以及合成和/或天然橡胶材料中的至少一种，该聚合物材料具有20至70之间的Shore00硬度。
过滤器也可以整体地提供密封。例如，过滤器滤芯还包括轴向密封件和相对于该轴向密封件间隔开的径向密封件。径向密封件和轴向密封件中的每一个都是形成围绕边框的环的密封突起的形式。轴向密封件被接合到模制入口边缘表面和模制出口边缘表面中的至少一个并从其向外突出。径向密封件从模制外表面向外突出。
侧面板可以在模具界面接缝处彼此包覆模制。
此外，侧面板优选地嵌入过滤介质并与过滤介质直接接触。
对于大多数典型的空气过滤应用，过滤介质具有以下特性：0.3至3.0盎司/平方码之间的基重；根据ASTM D737测量的10至500cfm@1/2英寸的水柱压力之间的透气率；以及根据ASHRAE 52.1的5至16之间的MERV(最小效率报告值)等级。
边框可以稍微柔性。优选地，因此向介质提供一些支撑。
例如，过滤介质可以是具有在入口面和出口面之间延伸的多个压纹的压印介质。过滤介质还可以包括施加到过滤介质并将过滤元件支撑和维持在预定形状的粘性密封珠。
当在各实施例中提供整体密封时，边框可以包括模制密封件，该模制密封件包括分离地和独立地模制并且在模具界面接缝处接合的密封部段。每个分离模制的密封部段可以由侧面板中的一个限定，并且每个分离模制的密封部段可以与该密封部段的两个相邻构件接合和对齐。密封部段可以与每个侧面板的其余部分一体地模制而不是分离地附接，并且侧面板和密封件可以用具有20至70之间的Shore00硬度的聚合物材料一体地模制在一起。
另外，密封部段可以由与侧面板的其余部分不同的材料模制而成。
此外，密封部段可以由比侧面板的其余部分更软的材料模制而成。
在特定实施例中，密封部段具有20或小于侧面板的其余部分的Shore00硬度的Shore00硬度。
此外，模制密封件可以包括呈间隔关系的多个模制密封构件，并且每个模制密封构件可以是形成围绕边框的环的密封突起的形式。
在一些构造中，当过滤器滤芯插入过滤器壳体中时，密封构件和过滤介质足以提供根据IEST RP-CC001的HEPA(高效微粒空气)过滤。
例如，模制密封构件可以包括在入口面和出口面中的一个上方或下方轴向突出的第一轴向密封构件，并且第二径向密封构件可以相对于第一轴向密封构件径向且横向地从过滤元件径向向外地突出。这提供了不同的密封选择或者可以在安装时一次用于两个密封件。
可替代地，金属或塑料纱布或支撑筛也可以在一个或两个流动面处在褶皱尖端之上共同褶皱或粘合。然而，优选实施例不需要这种支撑，由此避免了额外的成本并且提供了更好的可焚烧性或环境友好性。
作为另一个示例，呈间隔关系的多个模制密封构件包括至少一对：(i)至少两个轴向密封件和(ii)至少两个径向密封件。所述至少一对被布置成在模制缺陷的情况下彼此备用。
当使用时，优选地，模制密封件连续地且不间断地延伸而没有围绕边框的间隙以提供完全密封，并且密封件可以包括密封突起，该密封突起形成围绕边框的环并且从由边框限定的外基部表面突出2毫米至10毫米之间的轴向或径向距离。
过滤器滤芯优选地还包括嵌入侧面板中的结构支撑插入件。
当使用时，每个结构支撑插入件优选地仅嵌入侧面板中的一个中并且在其中跨越至少75％的长度。
优选地，每个结构支撑插入件跨越不超过所述长度的95％。
有利地，该布置提供了足够的支撑、易于制造性并且还可以允许一些边框灵活性以实现一致性。
在一个优选实施例中，结构支撑插入件包括由木质材料形成的具有1/8英寸至1/2英寸之间的范围中的厚度的支撑面板。
在一个实施例中，支撑面板完全封装在侧面板的聚合物材料中。所述侧面板还包括延伸到支撑面板的表面的对准和定位孔。所述对准和定位孔可以形成在侧面板中，作为定位销在模制期间从模具延伸的结果而形成。
有利地，结构支撑插入件或支撑面板可以是实心的并且没有孔。
在一个实施例中，过滤器滤芯还包括带头区域，其中所述带头区域具有大于边框的长度和宽度的长度和宽度。在这样的实施例中，带头区域限定了围绕边框的两个轴向面，并且带头区域的厚度限定了围绕边框的径向表面。每个轴向面可以包括轴向突出的密封件并且径向表面可以包括径向突出的密封件。
另一个本发明方面涉及一种制造过滤器滤芯的方法。该方法可以包括以下步骤：将过滤元件的边缘连续地插入模具中并且在插入其中时向所述边缘连续地模制聚合物材料以沿着每个边缘分离地形成侧面板。
该方法可以与矩形过滤元件一起使用。插入和模制的步骤可以包括将过滤元件的第一边缘插入第一模具中并将聚合物材料模制到该第一边缘以形成第一侧面板；从第一个模具中移除过滤元件；将过滤元件的第二边缘插入第二模具中并将聚合物材料模制到该第二边缘以形成第二侧面板；从第二模具中移除过滤元件；将过滤元件的第三边缘插入第三模具中并将聚合物材料模制到该第三边缘以形成第三侧面板；从第三个模具中移除过滤元件；将过滤元件的第四边缘插入第四模具中并将聚合物材料模制到该第四边缘以形成第四侧面板；以及从第四模具中移除过滤元件。
在某些实施例中，过滤元件包括褶皱式过滤介质，所述褶皱式过滤介质具有横跨该过滤介质的一个方向的褶皱。在这样的实施例中，在制造期间，浸入模具中的过滤元件的第一边缘优选为垂直于过滤介质的褶皱方向的边缘并且第二边缘和第三边缘与第一边缘相邻且平行于褶皱方向。
在制造期间，第一、第二、第三和第四侧面板可以相对于彼此包覆模制。
该方法可以包括通过以下步骤来增强结构完整性：在聚合物材料的连续模制期间包括形成燕尾接头的一部分；在连续模制的后续步骤期间将燕尾接头的部分提升到模制件的底部上方以允许聚合物材料在燕尾接头的所述部分下方和周围流动并且由此形成燕尾接头的第二部分，其中所述燕尾接头包括在模具界面接缝处的舌部和凹槽。
根据一个优选实施例，该方法还可以包括以下步骤：允许聚合物材料自由地扩张并嵌入过滤介质中并且密封过滤元件的选定边缘。
为了提供进一步的结构支撑，该方法可以进一步包括以下步骤：在每个模具中插入由木质材料形成的支撑面板并且在连续模制期间从模具的底部提升所述支撑面板以将该支撑面板封装在聚合物材料和侧面板中的一个中。聚合物材料可以在固化之前围绕支撑面板流动。
可以用模具组件完成制造。模具组件可以包括具有第一和第二模具端部以及布置在所述端部之间并且可拆卸地紧固在所述端部之间的中间通道部段的模具。所述模具可以限定具有布置成容纳过滤元件的端壁和侧壁的模腔。过滤元件可以在模制期间定位在侧壁和端壁的1英寸内以允许模制材料围绕过滤元件流动并形成边框。
模具组件可以包括模块化和可调节特征。在模具组件中，可以用不同的中间通道部段移除和改变中间通道部段以适应不同尺寸的过滤元件的模制。
在其它方面，模具组件包括具有模腔的模具，所述模腔具有布置在模具的模腔近端中的定位销。定位销可以被布置成在模具的底表面上方提升支撑面板插入件或侧面板的边缘中的至少一个。
根据一个实施例，模具组件包括顺序布置的四个模具，并且可以实现使用这种顺序的四个模具将四个侧面板模制到过滤元件上。
另一个本发明方面涉及一种具有在位模制的多个支撑特征的过滤器滤芯。过滤器滤芯可以包括包括过滤介质的过滤元件。过滤元件可以在入口面和出口面之间延伸，并且过滤元件可以限定围绕过滤介质的周边。过滤器滤芯还可以包括在位模制到过滤元件的聚合物材料的边框，并且所述边框可以在相对于过滤元件的周围中限定多个侧部。多个支撑面板可以嵌入所述边框中。
根据一些实施例，支撑面板由木质材料形成，其具有有利的特性。
支撑面板可以完全封装在边框的聚合物材料内。所述聚合物材料可以限定背向过滤元件的外部外表面，并且上游周边可以位于边框的入口面处且下游周边可以位于边框的出口面处。侧部可以在角部处接合，并且每个支撑面板可以延伸角部之间所述侧部中的相应的一个的长度的至少75％。
优选地，每个支撑面板延伸不大于长度的95％。
优选地，每个支撑面板跨越上游周边和下游周边之间的宽度跨度的5％至75％之间的宽度并且具有1/8英寸至1/2英寸之间的范围中的厚度。
另一个本发明方面涉及过滤器滤芯的整体模制的密封特征。过滤器滤芯可以包括包括过滤介质的过滤元件。过滤元件可以在入口面和出口面之间延伸，并且过滤元件可以限定围绕过滤介质的周边。过滤器滤芯还可以包括在位模制到过滤元件的聚合物材料的边框，并且所述边框可以在相对于过滤元件的周围中限定多个侧部。过滤器滤芯还可以包括呈间隔关系并且作为边框的部分由聚合物材料整体形成的多个模制密封构件，并且每个模制密封构件可以是形成围绕边框的环的密封突起的形式。
密封构件可以包括轴向密封件和与所述轴向密封件呈间隔关系的径向密封件。轴向密封件可以接合到边框的模制入口边缘表面和模制出口边缘表面中的至少一个并从其向外突出，并且径向密封件可以从边框的模制外表面向外突出。模制外表面可以在模制入口边缘表面和模制出口边缘表面之间延伸。
另外或可替代地，呈间隔关系的多个模制密封构件包括至少一对：(i)至少两个轴向密封件和(ii)至少两个径向密封件。所述至少一对可以被布置成在模制缺陷的情况下彼此备用。
在优选实施例中，第一滤芯同时包括一对至少两个轴向密封件和一对至少两个径向密封件。
优选地，模制密封构件连续地且不间断地延伸而没有围绕边框的间隙以提供完全密封，并且密封件包括密封突起，该密封突起形成围绕边框的环并且从由边框限定的外基部表面突出2毫米至10毫米之间的轴向或径向距离。
虽然可以采用其它介质包，但是优选地，过滤元件包括褶皱式过滤介质包，并且所述褶皱式过滤介质包包括多个褶皱。褶皱可以包括在设置在入口面处的第一褶皱尖端和设置在出口面处的第二褶皱尖端之间延伸的多个褶皱侧面，并且过滤元件可以包括至少0.75英寸的褶皱深度且具有相互垂直且垂直于褶皱深度的第一和第二跨度。第一和第二跨度中的每一个可以在12英寸至48英寸之间延伸。
某些优点可以源自以上讨论的各种方面。这些优点包括作为围绕过滤元件的周边产生完全密封的模制过滤器框架的结果，防止围绕或通过过滤器滤芯的泄漏路径。
通过本发明可以实现的另一个潜在优点是，在一些实施例中，过滤器框架的独立模制的侧面板防止过滤器框架的其它侧面板之间的间隙。
通过本发明可以实现的又一个潜在优点是能够符合过滤器壳体的形状的边框，由此大致上消除过滤器滤芯和过滤器安装件之间的泄漏路径。
当与附图相结合时，本发明的其它方面、目的和优点将从以下详细描述变得更加明显。
附图说明
包含在说明书中并形成说明书的一部分的附图示出了本发明的若干方面，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在各图中：
图1描绘了根据一个示例性实施例的过滤器滤芯的等距视图；
图2A描绘了图1所示的过滤器滤芯的局部剖视图；
图2B描绘了过滤器滤芯的过滤元件的替代实施例，其中粘性间隔物仅在褶皱侧面之间；
图3A-3C描绘了根据一个示例性实施例的可用于图1和2所示的过滤器滤芯的实木支撑面板形式的结构支撑插入件；
图4描绘了用于图1和2的过滤器滤芯中的模制侧面板；
图5描绘了图4所示的侧面板的模制界面的等距视图；
图6描绘了图4所示的模制界面的平面图；
图7描绘了图1所示的过滤器滤芯的边框的模制角部的等距视图；
图8描绘了根据一个示例性实施例的模具组件的等距视图，该模具组件可用于制造图1所示的过滤器滤芯；
图9描绘了图8所示的模具组件的单个模具的分解等距装配视图；
图10描绘了图9所示的模具的模具端部的分解等距视图；
图11A-D描绘了在根据一个示例性实施例的模制的各种阶段以形成图1所示的过滤器滤芯并且使用图8所示的模具组件的过滤元件的等距视图；
图12描绘了根据图1所示的实施例的模制边框的侧面板；
图13描绘了根据一个示例性实施例的抵靠过滤器壳体接触并密封的图1的过滤器滤芯的局部剖视示意图；
图14描绘了如图11A所示的过滤元件在插入如图8所示的模具中时的局部剖视示意图；
图15描绘了如图1所示的过滤元件的过滤介质压纹的局部剖视示意图；
图16描绘了根据一个示例性实施例的带头过滤元件的替代实施例的等距视图；
图17A描绘了图16的带头过滤元件的侧部的平面图；以及
图17B描绘了图17A的带头区域的一部分的剖视图。
虽然将结合某些优选实施例描述本发明，但是并不旨在将本发明限制于那些实施例。相反，意图是覆盖包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有替代、修改和等同物。
具体实施方式
图1描绘了根据一个示例性实施例的过滤器滤芯100。过滤器滤芯100包括过滤元件105和边框110。
如图2A所示，过滤元件105包括在出口面117和入口面119之间延伸的过滤介质115。虽然被描述为出口面117和入口面119，但是本领域技术人员会认识到两个面是可逆的，即，未过滤的空气可以流入任一面使得经过滤的空气可以从另一面流出。然而，为了提供参考，本文中使用入口面和出口面来描述各图中所描绘的过滤器滤芯的各实施例。此外，在一个优选实施例中，出口面119具有轴向密封件特征(如将在下面更详细讨论的)，使得进来的空气进入过滤元件105的力导致边框110上的轴向密封件压靠过滤器壳体，增强密封作用。
返回图1，过滤元件105限定过滤介质115的周边范围，该周边范围可以是如图所示的矩形。过滤元件105的周边被边框110包围，边框110也可以是矩形。过滤器滤芯100的入口面117限定入口平面，并且过滤器滤芯100的出口面119(如图2A所示)限定出口平面。优选地，边框110至少跨越入口面117和出口面119之间的距离使得边框110至少与由入口面117限定的入口平面和由出口面119限定的出口平面共面或延伸超过所述入口平面和出口平面。
如图2A所示，过滤元件105优选为褶皱式过滤介质包。所述褶皱式过滤介质包包括多个褶皱125。每个褶皱125具有在出口面117的褶皱尖端127和入口面119的褶皱尖端127之间延伸的褶皱侧面126。
褶皱125通常具有0.75至20英寸之间的褶皱深度(即出口面117和入口面119之间的距离)。更优选地，褶皱深度在2至6英寸之间。另外，在各实施例中，过滤元件105的长度和/或宽度通常大于6英寸。更典型地，过滤元件105的长度和/或宽度在12至48英寸之间。
为了更好地促进结构完整性和高空气流动，一些优选实施例可以包括在相邻褶皱侧面126之间的附加褶皱支撑件和间隔物。对于配置成在高流速环境中工作的过滤元件，间隔物(例如以规则的间隙间隔开的塑料指状间隔物或热熔粘合剂)可以沿着褶皱式过滤介质以规则的间隙放置以增加结构刚度并防止介质变形。除了利用褶皱的热定形褶皱之外，过滤介质还可以被压印以增加结构刚度，以进一步增加表面积，并且增加可以被操纵成用于过滤元件105和褶皱的容积的介质的量。在2015年10月20日提交的并且题为“FilterMedia Packs，Methods of Making and Filter Media Presses”(代理人案卷号510409-PROV2)的美国临时专利申请No.62/243,740中描述了一种压印过滤介质的方法，其全部内容通过引用并入本文。压印过滤介质的另一种方法描述于美国专利No.6,685,833中。美国专利No.5,290,447、美国专利No.5,804,014和DE 19755466A1也描述了压印过滤介质的方法，在一些实施例中，其可以应用于本发明的复合过滤介质。这些专利中的每一个都通过引用整体并入，因为可以使用这些或其它褶皱和压印技术。美国专利公开No.2012/0317940还描述了可用于本发明的某些实施例的压印过滤介质，并且其全部内容也通过引用并入本文。
例如，过滤介质115可以包括整体形成的压纹128(也在图15中示出)，例如在褶皱尖端127之间以及在入口面117和出口面119之间延伸的凹槽、折痕或皱纹。另外，过滤介质115可以包括粘性间隔珠129，如图2A(以及图15)中所示。可以提供各种数量和布置的压纹128。粘性珠129在相邻褶皱尖端127之间并沿着褶皱侧面126延伸且彼此附接，例如图2A所示。这为褶皱式过滤包提供了一致的褶皱间隔和结构完整性。相邻褶皱尖端127可以间隔0.5至2cm之间以将大量过滤介质115压入过滤元件105中同时保持开放的流动结构以适应高空气流动能力。另外，粘性珠129的各行之间的距离可以在1至5cm之间，并且更优选为约3.5cm。
图2B描绘了一个实施例，其中粘性珠129仅包含在相邻褶皱侧面126上的压纹128之间。在该实施例中，粘性珠129不在褶皱尖端127之上连续地延伸。在这样的实施例中，使用了较少的粘性材料，这降低了生产过滤元件105的成本。
虽然已经描述了褶皱式和/或压印过滤介质115，但是也可以使用其它过滤介质构造。例如美国公开No.2014/0260139和No.2012/0317940以及美国临时专利申请No.62/243,740中公开的那些过滤介质包也可在本发明中采用。这些参考文献在此通过引用并入本文。
优选地，过滤介质将具有以下特性：0.3至3.0盎司/平方码之间(优选0.5盎司/平方码)的基重；根据ASTM D737测量的10至500cfm@1/2英寸水柱压力之间(优选至少85cfm@1/2英寸水柱压力)的透气率；以及根据ASHRAE 52.1的5至16之间的MERV(最小效率报告值)等级。
另外，使用本文中公开并且在下面更全面地讨论的轴向和径向密封件作为防止旁路的手段，根据IEST RP-CC001，过滤器滤芯100可以被制成HEPA(高效微粒空气)等级。在这样的实施例中，透气性可能在10至15cfm@1/2英寸水柱压力之间。
如图1所示，边框110由多个侧面板构成，总体称为侧面板120。在一个实施例中，过滤器滤芯100具有四边形形状使得边框110由四个侧面板构成，具体称为侧面板120a、120b、120c、120d。过滤器滤芯100可以是各种其它合适的形状。在优选实施例中，过滤器滤芯100呈多边形形状，即具有直侧部的形状。在其它实施例中，过滤器滤芯可以具有弯曲侧部。
侧面板120优选地沿着过滤元件105的周边独立地在位模制；也就是说，每个侧面板120是独立模制的使得整个边框110在单个模制步骤期间不会被模制到过滤元件105。
如图2所示，侧面板120各自围绕结构支撑件130模制。结构支撑件130是可选的，但是优选为其它高度柔性的褶皱式面板过滤元件和相当柔性的氨基甲酸酯或其它模制材料、边框提供支撑。
在一个实施例中，每个侧面板120的结构支撑件130具有跨越每个侧面板120的长度的至少75％的长度l(图3A和3C所示)。在另一个实施例中，每个结构支撑件130的长度l跨越不超过每个侧面板120的长度的95％。在一个优选实施例中，结构支撑件130具有比每个侧面板120的长度短2至3英寸之间的长度。在一个优选实施例中，结构支撑件130具有比每个侧面板120的长度短2.375英寸(2-3/8")的长度l。在最优选的实施例中，结构支撑件130具有比每个侧面板120的长度短1.75英寸的长度l。结构支撑件130为侧面板120提供刚度，并且因为结构支撑件130不延伸侧面板120的整个长度，所以侧面板120仍然能够弯曲和压缩以接合过滤器壳体，并且如果必要的可以顺应变化。
图3A-3C示出了示例性结构支撑件130的视图。在一个实施例中，结构支撑件130具有在1/8英寸至1/2英寸之间的范围中的厚度t。在一个实施例中，结构支撑件130具有侧面板120的宽度的5％至75％之间的宽度w。在一个特定实施例中，结构支撑件具有3/4至1 1/2英寸之间的宽度w。这可以提供支撑、成本效率和可制造性特征，因为模制材料可以四周流动和嵌入，并且最优选地，完全封装结构支撑件130。
如图3A-3C所描绘的，结构支撑件130是实心的使得其不包含孔。然而，在其它实施例中，结构支撑件可以是中空的，包含孔或凹口，和/或沿着其长度具有变化的宽度和/或厚度。这些特征用于减轻结构支撑件的重量，同时仍提供维持侧面板120的平直度的必要结构。
在进一步的实施例中，过滤器滤芯100的结构支撑件130不包含金属或塑料。在一个具体实施例中，结构支撑件由木材制成。木材是用于结构支撑件的优选材料，因为木材不会因模制过程(如下所述的)的热量而翘曲。因此，木材维持平直度并且限制框架沿着侧面板的柔韧性。在一个优选实施例中，结构支撑件是杨木。在其它实施例中，可以替代地使用复合材料或胶合板。有利地，包含木质结构支撑件的过滤器滤芯完全能够被焚烧。而且，木材对于未固化的模制材料是可接受的，允许未固化的模制材料易于围绕木质结构支撑件130流动。
在其它实施例中，过滤元件105具有内部结构支撑件130的特征。例如，在具有宽度和/或长度尺寸大于20英寸的入口/出口面的褶皱式过滤介质中，结构支撑件130可以被包括在过滤元件105的一个或多个褶皱125之间的平行布置中。优选地，结构支撑件130具有仅稍短于垂直于褶皱方向的相对侧面板之间的距离的长度。结构支撑件130可以由与侧面板120中的结构支撑件130相同或不同的材料制成。例如，结构支撑件可以是木材、金属或塑料材料。
图4示出了示例性侧面板120a。如图3可见，侧面板120a具有第一端部132a和第二端部132b。每个端部132a、132b是非线性的使得每个端部132a、132b包括在相邻侧面板120之间形成几何和机械互锁的模具界面135。在所描绘的实施例中，模具界面135包括燕尾突起137(例如，用于形成舌部和凹槽接头)；然而，其它几何形状可以用作模具界面135的一部分，例如圆柱形或棱柱销形状、榫形或蘑菇头形状。
图5和图6示出了模具界面135的细节视图。如图5所示，模具界面135具有多面表面，优选地使得在所有三个坐标平面中产生角度。因此，参考图5，边缘壁139在侧面板120a的顶表面和底表面之间具有倾斜。另外，如图6中最佳示出的，燕尾突起137具有逐渐变细的侧壁140，使得燕尾突起127的基部141比燕尾突起137的顶表面142宽。然而，燕尾突起137可以在相反方向上逐渐变细，即顶面142比基部141宽，或者燕尾突起137也可以不具有逐渐变细的侧壁140的特征。通过在如将在以下讨论的模制期间在所有三个坐标平面中提供互锁，这些成角度的多面表面有助于加强边框110的相邻侧面板120之间的接合。
图7示出了边框110的模制角部145。可以看出，相邻侧面板120的模制产生模具界面接缝147。在图1中描绘的实施例中，过滤器滤芯100是具有四个模制角部145的矩形，并且因此，四个模具界面接缝147围绕边框110设置。每个模具界面接缝147靠近四个模制角部145中的一个。在一个优选实施例中，模具界面接缝147在模制角部145的两英寸内。
表面台阶148可以在模具界面接缝147的位置处产生，可能在该位置处有一些模制材料闪现。通常，相邻侧面板120之间的该表面台阶148将横跨接缝147在1微米至1毫米之间。优选地，每个模具界面接缝147的任一侧上的侧面板120彼此齐平使得模具界面接缝147是平齐表面。因此，最优选的表面台阶148是0。然而，在产生表面台阶148的程度上，优选地，表面台阶148小于0.5毫米，并且最优选地，表面台阶148小于0.2毫米。
表面接缝147具有由模制过程产生的潜在性，因为侧面板120是独立模制的。图8示出了用于形成侧面板120的示例性模具组件150。模具组件150包含用于边框110的每个侧面板120的分离模具(通常称为模具152)。过滤元件105的每一侧浸入模具152中使得侧面板120可以形成在过滤元件105上。
每个侧面板120a、120b、120c、120d(如图1所示)具有分离模具，具体地称为模具152a、152b、152c、152d，如图8所示。第一模具152a在第一侧面板120a的每个端部132a、132b上为两个模具界面135提供两个模具界面印模154。第二模具152b和第三模具152c各自为第二侧面板120b和第三侧面板120c提供一个模具界面印模154和方形印模156。第四模具152d为第四侧面板120d提供两个方形印模156。
虽然每个模具152的端部可以为每个侧面板120的端部132a、132b提供不同的印模(例如图4所示)，但是模具152都具有几个类似结构的特征。如图9所示，每个模具优选地由两个模具端部158a、158b和中间通道部段160制成。模具端部158a、158b选择性地可附接到中间通道部段160使得不同长度的中间通道部段160可以被插入模具端部158a、158b之间以适应各种过滤元件105尺寸(例如，6英寸至48英寸之间的长度以提供多个不同的过滤器滤芯尺寸)。例如，模具端部可以制成2英尺乘2英尺的过滤器滤芯、1英尺乘28英寸的过滤器滤芯、1英尺乘1英尺的过滤器滤芯或者所期望的其它尺寸。以这种方式，中间通道部段160可以是挤压件，其比机加工的模具端部158a、158b制造相对便宜。
图10中提供了模具端部158a的细节视图。模具端部158a包括用于将结构支撑件130定位在侧面板120内的一组定位销162。如图10所示，定位销162具有两个高度。相对较高的第一定位销162a将结构支撑件130定位在由侧面板120的宽度和长度限定的水平平面中。因此，第一定位销162确保结构支撑件130沿着侧面板120的长度和宽度大致上居中并且结构支撑件130不会太远地偏移到侧面板120的任一端部132a、132b。相对较短的第二定位销162b将结构支撑件130的竖直位置限定在侧面板120的厚度内。
还如图10所示，模具端部158a包括一系列端销164。端销164被设计成接触模具界面135的燕尾突起137(例如图5所示)以便允许模制材料完全包围模具界面135的燕尾突起137的所有侧并与所述所有侧互锁。这还有助于确保过滤器滤芯100的整个角部区域145的光滑表面(例如图7所示)，即，确保燕尾突起137不延伸越过相邻侧面板120的表面。
返回图9，模具端部158a、158b和中间通道部段160一起限定沿着模具152的长度的大部分延伸的两个脊165。模具端部158a、158b和中间通道部段160还一起限定沿着模具152的内表面、底表面的第一双通道166以及沿着模具152的壁表面的第二双通道167。因此，第一双通道166沿着垂直于第二双通道167沿其延伸的平面的平面延伸。
模具端部158a、158b和中间通道部段160可以以各种方式组装在一起。如图9所示，通过使用从模具端部158a、158b分离的可移除侧壁部段168a、168b，便于模具端部158a、158b和中间通道部段160的组装。如图10中可见，可移除侧壁部段168a具有对应于位于模具端部158a中的附接孔172的附接销170。而且，如图10所示，第二双通道166沿着可移除侧壁部段158a延伸，该第二双通道166在可移除侧壁部段158a的端部处向上弯曲。如将在下面讨论的，第二双通道166的该弯曲确保围绕边框100的周边产生连续的轴向密封。
已经描述了过滤器滤芯100和模具组件150，现在将描述模制过程。该过程以如图11A所示的未模制的过滤元件105开始。如图11A所示，未模制的过滤元件105已经被压印、褶皱并且设置有粘性间隔珠。在模制过程的第一步骤中，图8的第一模具152a填充有粘性的液体模制材料，并且随后将过滤元件105的第一侧浸入包含在第一模具152a中的模制材料中以形成如图11B所示的第一侧面板120a。通过使用引导件173(图8中所描绘的)可以便于将过滤元件105插入第一模具152a中以确保过滤元件105在模具152a内的正确定位；类似的引导件173设置在其它模具152b、152c、152d上。如果过滤元件105是正方形或另一种等边形状，则浸入模具152a中的过滤元件105的确切侧是不重要的。对于其它过滤元件几何形状，过滤元件105的侧的相对长度将决定基于第一模具152a的长度哪一侧被浸入第一模具152a中。
如图11B所描绘的，优选地，第一侧面板120a形成在过滤元件105的垂直于褶皱方向的一侧上。因为过滤元件105是褶皱式的，所以过滤元件的宽度是可变的，因为褶皱可以像手风琴那样扩张或收缩。通过如以下讨论的首先浸入垂直于褶皱方向的一侧，接着是两个相邻侧(其平行于褶皱方向)，可以固定过滤器的尺寸使得角部是正方形的并且最小化或消除表面台阶。引导件173有助于确保过滤元件105在进入每个模具152时具有适当的宽度。此外，过滤元件105优选地被制成稍大于预期的最终尺寸使得当过滤元件105被插入每个模具152时褶皱被压缩。
过滤元件105留在模具152a中足够的时间以使模制材料固化。在各种实施例中，侧面板120由模制的聚合物材料(例如聚氨酯、氨基甲酸酯、增塑溶胶、硅树脂、合成橡胶和/或天然橡胶)制成。在一个实施例中，聚合物材料具有20至70之间的Shore00硬度。在一个优选实施例中，聚合物材料是氨基甲酸酯泡沫，其取决于侧面板厚度和环境因素(例如湿度)具有约8分钟的固化时间。用于所公开材料的典型固化时间可以在约5至10分钟之间变化。
如所讨论的，第一模具152a在第一侧面板120a的每个端部132a、132b上产生模具界面135。图11B描绘了具有第一模制侧面板120a的过滤元件105，在这种情况下，第一模制侧面板120a形成在横向于褶皱侧面126的一侧上。
然后，第二侧面板120b和第三侧面板120c分别形成在第二模具152b和第三模具152c中。在这种情况下，第二侧面板120b和第三侧面板120c形成在过滤元件105的平行于褶皱侧面126的侧上。在用模制材料填充第二模具152b之后，以使第一侧面板120a的第一端部132a上的模制界面135(包括燕尾突起127)定位在第二模具152b的方形印模156端上的方式将过滤元件105插入第二模具152b中。以这种方式，粘性模制材料在第一侧面板120a的第一端部132a处的燕尾突起127和模制界面135下方和周围流动，并且当模制材料固化时，将在第二侧面板120b的一端形成互锁模制界面135。在第二侧面板120b的另一端，模制新的模制界面135用于与第四侧面板120d互锁。图12C描绘了具有形成在过滤元件105的两侧上的第一侧面板120a和第二侧面板120b的过滤元件105。
在形成第二侧面板120b之后，第三模具152c填充有模制材料。然后以使第一侧面板120a的第二侧部132a上的模制界面135(包括燕尾突起127)定位在第三模具152c的方形印模156端上的方式将过滤元件105插入第三模具152c中。以这种方式，粘性模制材料在第一侧面板120a的第二端部132b处的燕尾突起127和模制界面135下方和周围流动，并且当模制材料固化时，将在第三侧面板120c的一端形成互锁模制界面135。在第三侧面板120c的另一端，模制新的模制界面135用于与第四侧面板120d互锁。图11D描绘了具有形成在过滤元件105的三侧上的第一侧面板120a、第二侧面板120b以及第三侧面板120c的过滤元件105。
在过滤元件105的相对侧上形成第二侧面板120b和第三侧面板120c将导致两个模制界面135(各具有两个燕尾突起127)延伸超过过滤元件105的剩余未模制侧部。因此，如以上所讨论的，第四模具152d在两个模具端部158a、158b上都具有方形印模156。第四模具152d填充有模制材料，并且过滤元件105被插入第四模具152d中。粘性模制材料在第二侧面板120a和第三侧面板120c上的燕尾突起127和模制界面135下方和周围流动。当模制材料固化时，将在第四侧面板120c的两端都形成互锁模制界面135，并且过滤器滤芯100完整如图1所示。
将侧面板120直接模制在过滤元件105周围确保了在过滤元件105和边框110之间围绕过滤元件105产生密封，因为过滤介质115嵌入边框110中。材料和侧面板可以彼此包覆模制并且包覆模制过滤介质的角部以防止以这种方式泄漏。有利地，如果期望，可以消除对二次粘合剂或灌封剂防止空气旁路的需要。
图14描绘了插入模具152中的过滤元件105。可以看出，模制侧面板120优选地延伸越过出口面117并且越过入口面119。因此，由出口面117限定的平面P1与由侧面板120的模制入口边缘表面190限定的平面P2空间上设置有距离s1。类似地，由入口面119限定的平面P3与由侧面板120的模制出口边缘表面192限定的平面P4空间上设置有距离s2。距离s1和距离s2可以相同或不同。优选地，距离s1、s2在0英寸至1英寸之间。利用引导件173(如图8所示)可以便于将过滤元件105定位到模具152中以建立适当的距离s1、s2。
还在图14中示出，侧面板120的背向过滤元件105的外表面194形成为抵靠模具152的腔体。侧面板120还具有不规则扩张表面196，过滤元件105嵌入并密封到该扩张表面196中。模制外表面194在模制入口边缘表面192和模制出口边缘表面190之间延伸并在其之间连接。侧面板120限定模制外表面194和不规则扩张表面196之间的1/8英寸至2英寸之间的平均深度d。更优选地，深度d在3/4英寸至1 1/2英寸之间。
图12描绘了成品模制过滤器滤芯100的一个侧面板120的视图。从图12中可以看出，侧面板120的端部具有多个定位孔174的特征，这些定位孔174与定位销162和端销164的位置相关。另外，来自模具152的脊165(如图14所示)产生空间上横跨侧面板120的宽度设置的通道178。通道178提供了美学特征并且还减少了使用的模制材料的量。
另外，第一双通道166产生径向密封件180。如图12所示，使用双通道来产生径向密封件180提供了用于将过滤器滤芯密封到过滤器壳体的两条接触线。在一条接触线断开的情况下，例如在正常磨损和撕裂期间，这在密封布置中产生冗余。类似地，第二双通道167在过滤器滤芯100的出口侧上产生轴向密封件182，其可在图2和图5-7中看到。轴向密封件182还提供用于密封的两条接触线以便在密封布置中产生冗余，或者如果一条密封线不正确地模制在一个或多个位置处。图13描绘了径向密封件180和轴向密封件182接触过滤器壳体184。在一个实施例中，径向密封件180和轴向密封件182从边框110突出2毫米至10毫米之间的距离。
提供整体模制的径向密封件180和轴向密封件182解决了将过滤器滤芯100密封到过滤器壳体184的问题。传统的过滤器滤芯使用刮擦插入件来产生这种密封。然而，刮擦插入件在角部处产生间隙，该间隙在过滤器滤芯周围产生泄漏路径。
以上模制过程的讨论主要考虑用于形成包括径向密封件180和轴向密封件182的侧面板120的单个模制材料。然而，径向密封件180和轴向密封件182可由与侧面板120的其余部分不同的材料制成。在一个实施例中，径向密封件180和轴向密封件182由比侧面板120的其余部分更软的材料制成。在一个特定实施例中，径向密封件180和轴向密封件182具有比侧面板120的其余部分的Shore00硬度等级小20的Shore00硬度等级。以这种方式，径向密封件180和轴向密封件182比侧面板120的其余部分更可压缩使得径向密封件180和轴向密封件182能够更好地与过滤器壳体184形成紧密接合同时侧面板120的其余部分提供更好的结构刚度。在其它实施例中，径向密封件180和轴向密封件182的Shore00硬度等级比侧面板120的其余部分小30；并且在另一个实施例中，所述Shore00硬度等级小50。
在图16中所示的另一个实施例中，过滤器滤芯200具有盒区域205和带头区域210。过滤器滤芯200具有大致上类似于前述实施例的过滤元件105。在该实施例中，带头区域210具有比盒区域205更大的宽度和高度。带头区域205具有0.75至1英寸之间的厚度。带头区域210滑动到过滤器壳体的唇部或轨道上或者以其它方式抵靠围绕空气通道的平坦表面固定。以这种方式，盒区域205从过滤器壳体向外延伸。
图17A示出了带头过滤器滤芯200的一侧的平面图。图17B示出了过滤器滤芯200的带头区域210的局部剖视图。如图17B所描绘的，带头区域210在带头区域210的顶表面上具有径向的密封件180的特征。带头区域210的轴向面各具有轴向密封件182、182'的特征。这些轴向密封件182、182'确保带头区域210与过滤器壳体的唇部、轨道或固定表面紧密物理接触。与前述实施例一样，径向密封件180和轴向密封件182、182'具有双脊构造的特征以便提供冗余的密封表面。在一个优选实施例中，每个轴向密封件具有3/16至1/4英寸之间的厚度。
在优选实施例中，带头过滤器滤芯的各侧面板一次一个地各自独立地模制。在某些实施例中，带头区域210和盒区域205的侧面板同时模制在一起。然而，在其它实施例中，带头区域210和盒区域205可以在单独的步骤中模制使得盒区域205的一侧首先模制，随后是带头区域210的相应侧。可替代地，盒区域205的每一侧可以独立地模制并且带头区域210的每一侧可以独立地模制。然后，成品带头区域210可以被接合到成品盒区域205。
在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)术语“一”和“一个”以及“该”及类似的指代应被解释为涵盖单数和复数，除非本文中另外指示或通过上下文明显矛盾。除非另外指出，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)。除非本文中另外指示，否则本文中对数值范围的列举仅旨在用作独立参考落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独值被并入本说明书中，如同其在本文中独立地列举一样。除非本文中另外指示或通过上下文明显矛盾，否则本文中描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。除非另外声明，否则本文中提供的任何和所有示例或示例性语言(如“例如”)的使用仅旨在更好地说明本发明而不对本发明的范围提出限制。说明书中的语言不应被解释为指示任何未声明的元件对于本发明的实践是必不可少的。
本文中描述了本发明的优选实施例，包括对于发明人已知的执行本发明的最佳模式。在阅读前述描述后，那些优选实施例的变型对于本领域技术人员来说可以变得显而易见。发明人期望熟练的技术人员适当地采用这些变型，并且发明人希望本发明以不同于本文中具体描述的方式实践。因此，本发明包括适用法律允许的所附权利要求中列举的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文中另外指示或通过上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元件以其所有可能变型的任何组合。

Claims (55)

1.一种过滤器滤芯，包括：
包括过滤介质的过滤元件，所述过滤元件在入口面和出口面之间延伸，所述过滤元件限定围绕所述过滤介质的周边；以及
包括多个侧面板的边框，所述侧面板沿着所述过滤元件的周边独立地在位模制，所述侧面板的相邻构件沿着多个模具界面接缝接合在一起，所述模具界面接缝围绕所述周边间隔开，所述多个侧面板嵌入并密封所述过滤元件的周边使得所述边框内部的流体流动被引导通过用于过滤的过滤介质以便从所述入口面通过到所述出口面，
其中所述边框包括模制密封件，所述模制密封件包括分离地且独立地模制和在多个模具界面接缝处接合的密封部段，每个分离模制的密封部段由所述侧面板中的一个限定，每个分离模制的密封部段与所述密封部段的两个相邻构件接合并对齐，所述密封部段与每个侧面板的其余部分一体模制而不是分离地附接，所述侧面板和所述模制密封件与具有20至70之间的Shore00硬度的聚合物材料一起一体模制；
其中所述模制密封件包括呈间隔关系的多个模制密封构件，每个模制密封构件呈形成围绕所述边框的环的密封突起的形式。
2.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中所述过滤元件包括褶皱式过滤介质包，所述褶皱式过滤介质包包括多个褶皱，所述褶皱包括在设置在所述入口面处的第一褶皱尖端和设置在所述出口面处的第二褶皱尖端之间延伸的多个褶皱侧面。
3.根据权利要求2所述的过滤器滤芯，其中所述过滤元件是具有四个角部的矩形，并且其中所述多个侧面板包括四个侧面板和四个模具界面接缝，每个模具界面接缝接近所述四个角部中的一个并且在所述四个角部中的一个的两英寸内。
4.根据权利要求3所述的过滤器滤芯，其中所述侧面板在每个接缝处具有非线性端部，其中所述非线性端部在每个接缝处形成几何和机械互锁。
5.根据权利要求4所述的过滤器滤芯，其中所述非线性端部是燕尾接头，每个燕尾接头包括互锁的至少一个舌部和至少一个凹槽。
6.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中作为所述侧面板沿着所述过滤元件的周边独立地在位模制的结果，所述边框的外表面限定了1微米至1毫米之间的表面台阶，表面台阶被限定在所述模具界面接缝处并且从所述入口面延伸到所述出口面。
7.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中所述过滤器滤芯没有金属结构支撑件并且没有塑料结构支撑件。
8.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中所述入口面在入口平面中延伸并且其中所述出口面在与所述入口面间隔开的出口平面中延伸，并且其中所述边框在所述入口面和所述出口面之间延伸并且至少与所述入口平面和所述出口平面共面或超出所述入口平面和所述出口平面。
9.根据权利要求8所述的过滤器滤芯，其中所述侧面板中的每一个包括背向所述过滤元件的模制外表面、在所述入口平面之上和上方延伸的模制入口边缘表面和在所述出口平面之上和上方延伸的模制出口边缘表面以及所述过滤元件嵌入并密封到其中的不规则扩张表面，所述模制外表面在所述模制出口边缘表面和所述模制入口边缘表面之间延伸和连接，并且其中每个侧面板在所述模制外表面和所述不规则扩张表面之间限定1/8英寸至2英寸之间的平均深度。
10.根据权利要求9所述的过滤器滤芯，其中所述侧面板包括模制聚合物材料，所述模制聚合物材料包括聚氨酯、氨基甲酸酯、增塑溶胶、硅树脂、合成橡胶和天然橡胶中的至少一种，所述聚合物材料具有20至70之间的Shore00硬度。
11.根据权利要求9所述的过滤器滤芯，还包括轴向密封件和相对于所述轴向密封件间隔开的径向密封件，所述径向密封件和所述轴向密封件中的每一个为形成围绕所述边框的环的密封突起的形式，所述轴向密封件被接合到所述模制入口边缘表面和所述模制出口边缘表面中的至少一个并从其向外突出，所述径向密封件从所述模制外表面向外突出。
12.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中所述侧面板在所述模具界面接缝处相互包覆模制。
13.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中所述侧面板嵌入所述过滤介质并且与所述过滤介质直接接触。
14.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中所述过滤介质至少具有以下特性：
0.3至3.0盎司/平方码之间的基重；
根据ASTM D737测量的10至50cfm@1/2英寸水柱压力的透气率；以及
根据ASHRAE 52.1的5至16之间的MERV(最低效率报告值)等级。
15.根据权利要求14所述的过滤器滤芯，其中所述过滤介质是具有在所述入口面和所述出口面之间延伸的多个压纹的压印介质，并且还包括施加到所述过滤介质并且将所述过滤元件支撑和维持在预定形状的粘性密封珠。
16.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，所述模制密封构件包括在所述入口面和所述出口面中的一个之上或之下轴向突出的第一轴向密封构件，以及相对于所述第一轴向密封构件径向地且横向地从所述过滤元件径向向外突出的第二径向密封构件。
17.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中所述呈间隔关系的多个模制密封构件包括至少一对：(i)至少两个轴向密封件和(ii)至少两个径向密封件，所述至少一对被布置成在模制缺陷的情况下相互备用。
18.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中所述模制密封件连续且不间断地延伸而没有围绕所述边框的间隙以提供完全密封，并且其中所述模制密封件包括密封突起，所述密封突起形成围绕所述边框的环并且从由所述边框限定的外基部表面突出2毫米至10毫米之间的轴向或径向距离。
19.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，还包括嵌入所述侧面板中的结构支撑插入件。
20.根据权利要求19所述的过滤器滤芯，其中每个结构支撑插入件仅嵌入所述侧面板中的一个中并且在其中跨越至少75％的长度。
21.根据权利要求20所述的过滤器滤芯，其中每个结构支撑插入件跨越不超过所述长度的95％。
22.根据权利要求19所述的过滤器滤芯，其中所述结构支撑插入件包括由木质材料形成的具有1/8英寸至1/2英寸之间的范围中的厚度的支撑面板。
23.根据权利要求22所述的过滤器滤芯，其中所述支撑面板完全封装在所述侧面板的聚合物材料中，还包括延伸到所述支撑面板的表面的对准和定位孔，所述对准和定位孔形成在所述侧面板中，作为定位销在模制期间从所述模具延伸的结果而形成。
24.根据权利要求22所述的过滤器滤芯，其中所述支撑面板是实心的并且没有孔。
25.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，还包括带头区域，所述带头区域具有大于所述边框的长度和宽度的长度和宽度使得所述带头区域限定围绕所述边框的两个轴向面，其中所述带头区域具有限定围绕所述边框的径向表面的厚度并且其中每个轴向面包括轴向突出密封件和具有径向突出密封件特征的径向表面。
26.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中所述密封部段由与所述侧面板的其余部分不同的材料模制而成。
27.根据权利要求26所述的过滤器滤芯，其中所述密封部段由比所述侧面板的其余部分更软的材料模制而成。
28.根据权利要求27所述的过滤器滤芯，其中所述密封部段具有20或小于所述侧面板的其余部分的Shore00硬度的Shore00硬度。
29.根据权利要求1所述的过滤器滤芯，其中当所述过滤器滤芯插入过滤器壳体中时，所述模制密封构件和所述过滤介质足以提供根据IEST RP-CC001的HEPA(高效微粒空气)过滤。
30.一种制造根据权利要求1所述的过滤器滤芯的方法，包括：
连续地将所述过滤元件的边缘插入模具中；
在插入所述模具中时将聚合物材料连续地模制到所述边缘以沿着所述边缘中的每一个分离地形成侧面板；以及
在所述边框上形成模制密封件，其中所述模制密封件包括分离地且独立地模制和在多个模具界面接缝处接合的密封部段，每个分离模制的密封部段由所述侧面板中的一个限定，每个分离模制的密封部段与所述密封部段的两个相邻构件接合并对齐，所述密封部段与每个侧面板的其余部分一体模制而不是分离地附接，所述侧面板和所述模制密封件与具有20至70之间的Shore00硬度的聚合物材料一起一体模制；
其中所述模制密封件包括呈间隔关系的多个模制密封构件，每个模制密封构件呈形成围绕所述边框的环的密封突起的形式。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述过滤元件是矩形，并且所述插入和模制包括：
将所述过滤元件的第一边缘插入第一模具中并且将聚合物材料模制到所述第一边缘以形成第一侧面板；
从所述第一模具中移除所述过滤元件；
将所述过滤元件的第二边缘插入第二模具中并且将聚合物材料模制到所述第二边缘以形成第二侧面板；
从所述第二模具中移除所述过滤元件；
将所述过滤元件的第三边缘插入第三模具中并且将聚合物材料模制到所述第三边缘以形成第三侧面板；
从所述第三模具中移除所述过滤元件；
将所述过滤元件的第四边缘插入第四模具中并且将聚合物材料模制到所述第四边缘以形成第四侧面板；
从所述第四模具中移除所述过滤元件。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一、第二、第三和第四侧面板相对于彼此包覆模制。
33.根据权利要求30所述的方法，还包括：
在聚合物材料的连续模制期间形成燕尾接头的一部分；
在所述连续模制的后续步骤期间将所述燕尾接头的部分提升到模制件的底部之上以允许所述聚合物材料在所述燕尾接头的部分下方和周围流动并且由此形成所述燕尾接头的第二部分，其中所述燕尾接头包括在所述模具界面接缝处的舌部和凹槽。
34.根据权利要求30所述的方法，还包括允许所述聚合物材料自由地扩张并嵌入所述过滤介质中并且密封所述过滤元件的选定边缘。
35.根据权利要求34所述的方法，还包括：在每个模具中插入由木质材料形成的支撑面板并且在连续模制期间将所述支撑面板从所述模具的底部提升以将所述支撑面板封装在所述侧面板中的一个和所述聚合物材料中，所述聚合物材料在固化之前在所述支撑面板周围流动。
36.根据权利要求30所述的方法，还包括：
使用模具组件，所述模具组件包括：
具有第一和第二模具端部以及布置在所述模具端部之间并且可移除地紧固在所述模具端部之间的中间通道部段的模具，所述模具限定模腔，所述模腔具有布置成容纳所述过滤元件的端壁和侧壁，所述过滤元件在模制期间位于所述侧壁和端壁的1英寸内。
37.根据权利要求36所述的方法，还包括用不同的中间通道部段移除和改变所述中间通道部段以适应不同尺寸的过滤元件的模制。
38.根据权利要求30所述的方法，使用模具组件，所述模具组件包括具有模腔的模具，具有布置在所述模具的模腔近端中的定位销，所述定位销被布置成将支撑面板插入件或侧面板的边缘中的至少一个在所述模具的底表面之上提升。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述模具组件包括顺序布置的四个模具，并且使用所述四个模具将四个侧面板模制到所述过滤元件上。
40.根据权利要求31所述的方法，其中所述过滤元件包括褶皱式过滤介质，所述褶皱式过滤介质具有横跨所述过滤介质的一个方向的褶皱并且其中所述第一边缘是垂直于所述过滤介质的褶皱方向的边缘并且所述第二边缘和所述第三边缘与所述第一边缘相邻且平行于所述褶皱方向。
41.一种过滤器滤芯，包括：
包括过滤介质的过滤元件，所述过滤元件在入口面和出口面之间延伸，所述过滤元件限定围绕所述过滤介质的周边；
在位模制到所述过滤元件的边框，所述边框相对于所述过滤元件在周围限定多个侧面板；以及
嵌入所述边框中的多个支撑面板，
其中所述边框包括模制密封件，所述模制密封件包括分离地且独立地模制和在多个模具界面接缝处接合的密封部段，每个分离模制的密封部段由所述侧面板中的一个限定，每个分离模制的密封部段与所述密封部段的两个相邻构件接合并对齐，所述密封部段与每个侧面板的其余部分一体模制而不是分离地附接，所述侧面板和所述模制密封件与具有20至70之间的Shore00硬度的聚合物材料一起一体模制；以及
其中所述模制密封件包括呈间隔关系的多个模制密封构件，每个模制密封构件呈形成围绕所述边框的环的密封突起的形式。
42.根据权利要求41所述的过滤器滤芯，其中所述支撑面板由木质材料形成。
43.根据权利要求42所述的过滤器滤芯，其中所述支撑面板完全封装在所述边框的聚合物材料内，所述聚合物材料限定背向所述过滤元件的外部外表面、在所述边框的所述入口面处的上游周边以及在所述边框的所述出口面处的下游周边，并且其中所述边框的侧部在角部处接合，并且其中每个支撑面板延伸所述侧部中的对应一个的角部之间的长度的至少75％。
44.根据权利要求43所述的过滤器滤芯，其中每个支撑面板延伸不大于所述长度的95％。
45.根据权利要求43所述的过滤器滤芯，其中所述支撑面板中的每一个跨越所述上游周边和下游周边之间的宽度跨度的5％至50％之间的宽度并且具有1/8英寸至1/2英寸之间的范围中的厚度。
46.根据权利要求43所述的过滤器滤芯，其中所述支撑面板中的每一个跨越所述上游周边和下游周边之间的宽度跨度的5％至50％之间的宽度。
47.根据权利要求41所述的过滤器滤芯，其中所述聚合物材料包括聚氨酯、氨基甲酸酯、增塑溶胶、硅树脂、合成橡胶和天然橡胶中的至少一种。
48.根据权利要求43所述的过滤器滤芯，其中所述支撑面板完全封装在所述侧部的聚合物材料中，所述支撑面板还包括延伸到所述侧部的表面中的对准和定位孔，所述对准和定位孔作为定位销在模制期间从模具延伸的结果形成在所述侧部中。
49.根据权利要求41所述的过滤器滤芯，其中所述支撑面板是实心的并且没有孔。
50.一种过滤器滤芯，包括：
包括过滤介质的过滤元件，所述过滤元件在入口面和出口面之间延伸，所述过滤元件限定围绕所述过滤介质的周边；
在位模制到所述过滤元件的聚合物材料的边框，所述边框相对于所述过滤元件在周围限定多个侧部；以及
呈间隔关系并且作为所述边框的部分由聚合物材料整体形成的多个模制密封构件，每个模制密封构件呈形成围绕所述边框的环的密封突起的形式。
51.根据权利要求50所述的过滤器滤芯，其中所述模制密封构件包括轴向密封件和与所述轴向密封件相对间隔开的径向密封件，所述轴向密封件被接合到所述边框的模制入口边缘表面和模制出口边缘表面中的至少一个并从其向外突出，所述径向密封件从所述边框的模制外表面向外突出，所述模制外表面在所述模制入口边缘表面和所述模制出口边缘表面之间延伸。
52.根据权利要求50所述的过滤器滤芯，其中所述呈间隔关系的多个模制密封构件包括至少一对：(i)至少两个轴向密封件和(ii)至少两个径向密封件，所述至少一对被布置成在模制缺陷的情况下相互备用。
53.根据权利要求52所述的过滤器滤芯，其中第一滤芯同时包括一对至少两个轴向密封件和一对至少两个径向密封件。
54.根据权利要求50所述的过滤器滤芯，其中所述模制密封构件连续且不间断地延伸而没有围绕所述边框的间隙以提供完全密封，并且其中每个模制密封构件包括密封突起，所述密封突起形成围绕所述边框的环并且从由所述边框限定的外基部表面突出2毫米至10毫米之间的轴向或径向距离。
55.根据权利要求51所述的过滤器滤芯，其中所述过滤元件包括褶皱式过滤介质包，所述褶皱式过滤介质包包括多个褶皱，所述褶皱包括在设置在所述入口面处的第一褶皱尖端和设置在所述出口面处的第二褶皱尖端之间延伸的多个褶皱侧面，其中所述过滤元件包括至少2英寸的褶皱深度，并且具有相互垂直且垂直于所述褶皱深度的第一和第二跨度，所述第一和第二跨度中的每一个在12英寸至48英寸之间延伸。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120192534A1 (en) 2011-01-31 2012-08-02 Streivor Air Systems, Inc. Multi-stage hood filter system
WO2015179670A2 (en) * 2014-05-21 2015-11-26 Streivor Air Systems, Inc. Multi-stage hood filter system
MX2017002907A (es) * 2014-09-08 2017-08-18 Clarcor Air Filtration Products Inc Filtro con gran capacidad para polvos.
US10596503B1 (en) * 2016-12-19 2020-03-24 Technetics Group Llc Metal seal with an integral filter
US11207629B2 (en) 2018-04-11 2021-12-28 Parker-Hannifin Corporation Easily shipped and installed filter and filter house
US11794142B2 (en) 2019-11-05 2023-10-24 Parker-Hannifin Corporation Pulse cleanable deep pleated industrial filter
USD936198S1 (en) * 2020-01-22 2021-11-16 Dbg Group Investments, Llc Ozone plate for an air purification device
US11638894B2 (en) 2020-07-21 2023-05-02 Mitsubishi Electric Us, Inc. Filter box, and method of insulating a filter box
CN112076536B (zh) * 2020-09-19 2022-06-28 东莞市艾尔佳过滤器制造有限公司 纳米银活性滤芯及其制备方法
USD980401S1 (en) * 2020-12-29 2023-03-07 Camfil Ab Air filter
CN113908629A (zh) * 2021-10-14 2022-01-11 浙江金海高科股份有限公司 一种过滤器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5840094A (en) * 1996-07-31 1998-11-24 Donaldson Company, Inc. Air filter element; assembly; and, method
US6004367A (en) * 1998-02-02 1999-12-21 Carrier Corporation Front access cover for air purifier
CN102458608A (zh) * 2009-06-12 2012-05-16 克拉克空气过滤产品有限公司 无薄膜过滤器和/或用于过滤器的整体框架

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4004079A1 (de) 1990-02-08 1991-08-14 Lippold Hans Joachim Filtereinsatz
DE4345122A1 (de) 1993-12-30 1995-07-06 Detroit Holding Ltd Verfahren zur Herstellung eines Filtereinsatzes
WO1998017490A1 (en) * 1996-10-24 1998-04-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company A filter device for filtering a fluid
DE19745919C1 (de) 1997-10-17 1999-08-12 Minnesota Mining & Mfg Spritzgußform zum Umspritzen von Kunststoff um ein Filtermaterial, Filter zum Filtern von Fluiden und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Filters
DE19755466A1 (de) 1997-12-03 1999-06-10 Jacobi Systemtechnik Gmbh Filterelement
AU2001292912A1 (en) 2000-09-21 2002-04-02 Lpd Technologies, Inc. Fluid filter element
CN1325142C (zh) 2002-07-18 2007-07-11 弗罗伊登伯格非纺织制品有限合伙公司 具有非纺织边缘条带框架的过滤包和过滤组件
PL1464372T3 (pl) 2003-04-02 2009-07-31 Wix Filtration Corp Llc Elementy filtrujące posiadające termoplastyczne uszczelki formowane wtryskowo oraz sposoby ich wytwarzania
US7258717B2 (en) * 2004-06-28 2007-08-21 3M Innovative Properties Company Filter cross brace
GB0512470D0 (en) 2005-06-18 2005-07-27 Eco Filters Ltd Filter assembly
US20080135499A1 (en) 2006-12-11 2008-06-12 Pall Corporation Filtration assemblies and methods of maintaining compression of filtration units in filtration assemblies
US20090126326A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-21 Mcclellan John P Ventilation system air filter and method for manufacturing the same
US7959703B2 (en) * 2008-06-30 2011-06-14 Baldwin Filters, Inc. Fluted filter with integrated frame
KR101129169B1 (ko) * 2009-11-25 2012-03-26 코리아에어텍 주식회사 팬형식 냉각장치용 필터 및 이를 구비한 필터조립체
CA2786431C (en) * 2010-01-19 2018-05-15 Camfil Ab Gas filter having a foamed thermoplastic frame
WO2012166509A2 (en) 2011-05-27 2012-12-06 Clarcor Air Filtration Products, Inc. Collapsible and/or assembled filter housing and filter used therewith
US20140165839A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 Clarcor Air Filtration Products, Inc. Extended Life Panel Filter
US9724635B2 (en) 2013-03-14 2017-08-08 Bladwin Filters, Inc. Rectangular stacked fluted filter cartridge
CA2845213C (en) * 2013-03-14 2018-03-06 Masco Corporation Of Indiana Faucet including a molded waterway assembly
CN104056509A (zh) 2014-06-27 2014-09-24 德宝雅特（福州）有限公司 一种防pm2.5颗粒车用空调过滤器及其制造工艺
EP3337588B8 (en) 2015-08-17 2020-11-11 Parker-Hannificn Corporation Methods of making filter media packs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5840094A (en) * 1996-07-31 1998-11-24 Donaldson Company, Inc. Air filter element; assembly; and, method
AU724309B2 (en) * 1996-07-31 2000-09-14 Donaldson Company Inc. Air filter element, assembly and method
US6004367A (en) * 1998-02-02 1999-12-21 Carrier Corporation Front access cover for air purifier
CN102458608A (zh) * 2009-06-12 2012-05-16 克拉克空气过滤产品有限公司 无薄膜过滤器和/或用于过滤器的整体框架

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Publication number Publication date
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