CN109890666A - 平坦的片的间断的定向凸起 - Google Patents

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Abstract

描述了一种过滤器介质，该过滤器介质具有在介质中凸起的设计。在一些布置中，过滤器介质是褶皱的过滤器介质。在其他布置中，过滤器介质包括多个通道，例如四面体通道。过滤器介质包括有助于保持过滤器介质的相邻层之间分离的间断的直的或成角度的凸起的图案。凸起允许两个相邻介质层(例如过滤器介质的配合表面)保持分离，从而与不具有凸起的类似构造的过滤器介质上相比，增加灰尘容纳能力并降低压降。

Description

平坦的片的间断的定向凸起
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2016年10月20日提交的美国临时专利申请第62/410,529号的优先权的权益，并且该美国临时专利申请的内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本申请涉及过滤器介质(filter media)。
背景
内燃发动机通常燃烧燃料(例如，汽油、柴油、天然气等)和空气的混合物。穿过内燃发动机的许多或所有流体在进入内燃发动机之前被过滤，以从流体移除颗粒和污染物。例如，在进入发动机之前，进入的空气通常穿过过滤器元件以在输送到发动机之前从进入的空气移除污染物(例如，颗粒、灰尘、水等)。过滤器元件的过滤器介质从穿过过滤器介质的进入的空气捕获和移除颗粒。随着过滤器介质捕获和移除颗粒，过滤器介质的限制增加。过滤器介质具有灰尘容纳能力，该能力界定了过滤器介质在不需要更换的情况下可以捕获的颗粒的量。在达到过滤器介质的灰尘容纳能力之后，过滤器元件可能需要更换。
概述
各种示例性实施方案涉及过滤器介质、包含过滤器介质的过滤器元件以及具有过滤器元件的过滤系统。一个示例性实施方案涉及一种过滤器介质。该过滤器介质包括第一过滤器介质片，第一过滤器介质片具有第一侧和第二侧并且沿着多条弯曲线褶皱以形成多个壁节段。多个壁节段包括第一组壁节段，其在第一侧处彼此交替地密封，以界定具有开放的第一端部的第一组四面体通道，以及第二组四面体通道，该第二组四面体通道与第一组四面体通道交错并且具有封闭的第一端部。多个壁节段包括第二组壁节段，第二组壁节段在第二侧处彼此交替地密封，以界定具有封闭的第二端部的第三组四面体通道，以及第四组四面体通道，该第四组四面体通道与第三组四面体通道交错并且具有开放的第二端部。过滤器介质还包括延伸穿过第一过滤器介质片的第二过滤器介质片。第二过滤器介质片包括凸起(embossment)，该凸起形成凸起表面(raised surface)，该凸起表面构造成保持第二过滤器介质片和相邻的过滤器介质片之间的间隙。
另一个示例性实施方案涉及一种过滤器介质。过滤器介质包括平坦的过滤器介质片，平坦的过滤器介质片沿着多条褶皱折叠线交替地折叠，从而界定褶皱块。平坦的过滤器介质片包括多个凸起。多个凸起中的每一个形成凸起表面，该凸起表面保持褶皱块的相邻褶皱之间的分离距离。
另一示例性实施方案涉及一种过滤系统。过滤系统包括壳体主体。壳体主体包括壳体出口、壳体入口和中心隔室。过滤器元件安装在中心隔室中。过滤器元件包括过滤器介质。过滤器介质包括第一过滤器介质片，第一过滤器介质片具有邻近壳体入口的上游入口、邻近壳体出口的下游出口，并且沿着多条弯曲线褶皱以形成多个壁节段。多个壁节段包括第一组壁节段，第一组壁节段在上游入口处彼此交替地密封，以界定具有开放的上游端部的第一组四面体通道，以及第二组四面体通道，该第二组四面体通道与第一组四面体通道交错并且具有封闭的上游端部。多个壁节段包括第二组壁节段，第二组壁节段在下游出口处彼此交替地密封，以界定具有开放的下游端部的第三组四面体通道，以及第四组四面体通道，该第四组四面体通道与第三组四面体通道交错并且具有封闭的下游端部。过滤器介质还包括延伸穿过第一过滤器介质片的第二过滤器介质片。第二过滤器介质片包括凸起，该凸起形成凸起表面，该凸起表面构造成保持第二过滤器介质片和相邻的过滤器介质片之间的间隙。
根据结合附图时进行的以下的详细描述，这些和其它的特征连同其组织和操作的方式将变得明显，其中在所有的下文描述的若干个附图中，相同的元件具有相同的标记。
附图简述
图1示出了根据示例性实施方案的过滤器介质的折叠过滤器介质片的透视图。
图2、图3和图4各自示出了图1的过滤器介质的不同透视图。
图5示出了根据示例性实施方案的具有凸起布置的图1的过滤器介质的透视图。
图6示出了根据示例性实施方案的具有第一凸起布置的图1的过滤器介质的透视图。
图7A、图7B和图7C各自示出了以不同角度定向的图1或图8的过滤器介质的凸起的近视透视图。
图8示出了根据另一示例性实施方案的过滤器介质的折叠过滤器介质片的透视图。
图9、图10和图11各自示出了图8的过滤器介质的不同透视图。
图12示出了根据示例性实施方案的具有凸起布置的图8的过滤器介质的透视图。
图13示出了根据示例性实施方案的具有第一凸起布置的图8的过滤器介质的透视图。
图14示出了根据示例性实施方案的过滤器介质的透视图。
图15示出了根据另一示例性实施方案的过滤器介质的透视图。
图16是根据示例性实施方案的凸起系统的透视图。
图17示出了根据示例性实施方案的过滤系统的横截面图。
图18示出了根据另一示例性实施方案的空气过滤系统的横截面图。
详细描述
总体上参考附图，描述了一种过滤器介质，该过滤器介质具有在介质中凸起的设计。在一些布置中，过滤器介质是褶皱的过滤器介质。在其他布置中，过滤器介质包括多个通道，例如四面体通道。过滤器介质包括有助于保持过滤器介质的相邻层之间分离的间断的直的或成角度的凸起的图案。凸起允许两个相邻介质层(例如，过滤器介质的配合表面)保持分离，从而与不具有凸起的类似构造的过滤器介质相比，增加灰尘容纳能力并降低压降。
参考图1-7C，示出了根据示例性实施方案的过滤器介质100。图1示出了过滤器介质100的折叠的(即褶皱的)过滤器介质片102的透视图。图2、图3和图4分别示出了过滤器介质100的不同的透视图。如下文描述的，过滤器介质100包括具有四面体形状的多个流动通道36。过滤器介质100的附加的细节在美国专利第8,397,920号中描述，该美国专利通过引用以其整体并出于所有目的并入本文。过滤器介质100具有如箭头23所示出的接收进来的脏污流体的上游入口22，以及如箭头25所示出的排放清洁的过滤流体的下游出口24。过滤器介质100由沿着多条弯曲线26褶皱的折叠过滤器介质片102组成。弯曲线沿着轴向方向28(例如，如在图2-4中最好示出的)轴向地延伸并且包括从上游入口22朝向下游出口24延伸的第一组弯曲线30和从下游出口24轴向地朝向上游入口22延伸的第二组弯曲线32。过滤器介质100包括在弯曲线之间以蛇形方式延伸的多个过滤器介质壁节段34。壁节段34轴向地延伸并在其间界定轴向流动通道36。流动通道36沿着横向方向40具有高度38，该横向方向40垂直于轴向方向28(例如，如图2中示出的)。流动通道36沿着侧向方向44具有侧向宽度42。侧向方向垂直于轴向方向28，并且垂直于横向方向40。如下文描述的，提到的弯曲线中的至少一些当在提到的轴向方向上轴向地延伸时在提到的横向方向上渐缩。
壁节段34包括第一组壁节段46(例如，如图2和图3中示出的)，第一组壁节段46在上游入口22处彼此交替地密封(例如，通过粘合剂48或者类似物)，以界定具有开放的上游端部的第一组通道50，以及第二组四面体通道52，第二组四面体通道52与第一组四面体通道50交错并且具有封闭的上游端部。壁节段34包括第二组壁节段54(例如，如图3和图4中示出的)，第二组壁节段54在下游出口24处彼此交替地密封(例如，通过粘合剂56或者类似物)，以界定具有封闭的下游端部的第三组四面体通道58和具有开放的下游端部的第四组四面体通道60(例如，如图4中示出的)。第一组弯曲线30包括界定第一组四面体通道50的第一弯曲线子集62和界定第二组四面体通道52的第二弯曲线子集64。当第二弯曲线子集64从上游入口22轴向地朝向下游出口24延伸时，该第二弯曲线子集64在横向方向40上渐缩(例如，如图3至图6中示出的)。第二组弯曲线32包括界定第三组四面体通道58的第三弯曲线子集66和界定第四组四面体通道60的第四弯曲线子集68。当第四弯曲线子集68从下游出口24轴向地朝向上游入口22延伸时，该第四弯曲线子集68在横向方向40上渐缩(例如，如图3至图6中示出的)。当第二组四面体通道52沿着轴向方向28朝向下游出口24轴向地延伸时，第二组四面体通道52沿着横向方向40具有渐减的横向通道高度38。第二弯曲线子集64在横向方向40上的渐缩提供了第二组四面体通道52的渐减的横向通道高度38。当第四组四面体通道60沿着轴向方向28朝向上游入口22轴向地延伸时，第四组四面体通道60沿着横向方向40具有渐减的横向通道高度。第四弯曲线子集68在横向方向40上的渐缩提供了第四组四面体通道60的渐减的横向通道高度38。
仍然参考图1-4，待过滤的进来的脏污流体23沿着轴向方向28流入到上游入口22处的开放的四面体通道50中，并侧向地和/或横向地穿过褶皱的过滤器元件的过滤器介质壁节段，并且然后作为清洁的过滤流体沿着轴向方向28轴向地流过下游出口24处的开放的四面体通道60。第二弯曲线子集64在上游入口22的下游的相应的通道之间沿着侧向方向44提供穿过其的侧向交叉流动(cross-flow)。第四弯曲线子集68在下游出口24的上游的各自的通道之间沿着侧向方向44提供穿过其的侧向交叉流动。第二弯曲线子集64和第四弯曲线子集68具有轴向重叠部分70，并且提到的侧向交叉流动至少在轴向重叠部分70处提供。
第二弯曲线子集64渐缩到各自的终止点72(例如，如图3至图6中示出的)，在这样的终止点处提供第二组四面体通道52的最小横向通道高度38。第四弯曲线子集68渐缩到各自的终止点74，在这样的终止点处提供第四组四面体通道60的最小横向通道高度38。第二弯曲线子集64的终止点72在第四弯曲线子集68的终止点74的轴向下游。这提供了所提到的轴向重叠部分70。在一个实施方案中，第二弯曲线子集64的终止点72在下游出口24处，并且在其他实施方案中在下游出口24的轴向上游。在一个实施方案中，第四弯曲线子集68的终止点74在上游入口22处，并且在其他实施方案中在上游入口22的轴向下游。
在上游入口22处以粘合剂48彼此交替地密封的第一组壁节段46界定具有开放的上游端部的第一组四面体通道50，以及第二组四面体通道52，第二组四面体通道52与第一组四面体通道50交错并且具有封闭的上游端部。在下游出口24处以粘合剂56彼此交替地密封的第二组壁节段54界定具有封闭的下游端部的第三组四面体通道58，以及第四组四面体通道60，第四组四面体通道60与第三组四面体通道58交错并且具有开放的下游端部。第一组弯曲线30包括界定第一组四面体通道50的第一弯曲线子集62和界定第二组四面体通道52的第二弯曲线子集64。当第二弯曲线子集64从上游入口22轴向地朝向下游出口24延伸时，该第二弯曲线子集64在横向方向40上渐缩。第二组弯曲线32包括界定第三组四面体通道58的第三弯曲线子集66和界定第四组四面体通道60的第四弯曲线子集68。当第四弯曲线子集68从下游出口24轴向地朝向上游入口22延伸时，该第四弯曲线子集68在横向方向40上渐缩。
第一组四面体通道50和第二组四面体通道52相对地面对第三组四面体通道58和第四组四面体通道60。第一组四面体通道50、第二组四面体通道52、第三组四面体通道58和第四组四面体通道60中的每一组在轴向方向28上都是长形的。第一组四面体通道50、第二组四面体通道52、第三组四面体通道58和第四组四面体通道60中的每一组都具有沿着由横向方向40和侧向方向44界定的横截面平面的横截面面积。随着第一组四面体通道50和第二组四面体通道52沿着轴向方向28从上游入口22朝向下游出口24延伸，第一组四面体通道50和第二组四面体通道52的横截面面积减小。随着第三组四面体通道58和第四组四面体通道60沿着轴向方向28从下游出口24朝向上游入口22延伸，第三组四面体通道58和第四组四面体通道60的横截面面积减小。在一些布置中，弯曲线26以锋利尖锐的角度弯曲(例如，如图2中在80处示出的)。在其他布置中，弯曲线26沿着给定半径被倒圆(例如，如图2中在82处的虚线示出的)。
长形的四面体通道58和60允许相邻通道之间的交叉流动。在空气过滤器的实施方式中，该交叉流动允许在介质的上游侧较均匀地装载灰尘。在一个实施方案中，长形的四面体通道被成形为有意允许比下游空隙体积更多的上游空隙体积，以增加过滤能力(filtercapacity)。可以过滤各种流体，包括空气或其他气体，并且包括液体。
过滤器元件还设置有侧向地延伸穿过弯曲线的基本上平坦的片84。在一个实施方案中，平坦的片84由过滤器介质材料形成，该过滤器介质材料可以是与折叠的过滤器介质片102相同的过滤器介质材料。平坦的片84在上游入口22和下游出口24之间沿着轴向方向28沿着整个轴向长度轴向地延伸，并沿着侧向方向44沿着整个侧向宽度侧向地延伸穿过并密封通道，以防止脏污的上游空气绕开到清洁的下游空气而不穿过壁节段34并由壁节段34过滤。在一些布置中，平坦的片84沿着由轴向方向28和侧向方向44界定的平面大致是矩形平面的(rectiplanar)。
如图5中示出的，平坦的片84包括多个凸起502。凸起502在平坦的片84的第一侧上形成凸起表面(相对于平坦的片84的大致矩形平面的表面)和对应的降低的表面(相对于平坦的片84的大致矩形平面的表面)。尽管凸起502被示出为椭圆形形状，但是凸起502可以具有任何形状(例如，圆形、三角形、方形、矩形等)。凸起502以间断的直线图案来布置。在一些布置中，凸起502被布置成使得凸起502与流动通道36的峰(peaks)对齐。因此，当过滤器介质100被折叠、分层或卷绕以形成褶皱块时，流动通道36的峰抵靠在凸起502的凸起表面，从而在平坦的片84和折叠的过滤器介质片102之间产生分离距离，分离距离在使用期间得以保持。分离距离增加了过滤器介质100的灰尘容纳能力，并减少了过滤器介质100的限制，与没有凸起的类似过滤器介质相比，这导致更低的压降和增加的容量。凸起502可以通过凸起辊被形成在平坦的片84中。图6示出了凸起502在平坦的片84上的另一种布置，其中凸起502以比图5的凸起更不密集的成角度的图案来布置。
参考图7A至图7C，示出了在平坦的片84上以不同角度φ布置的凸起502的近视透视图。在图7A至图7C的每一个中，相对于界定平坦的片84的平面的X-Y轴来测量角度φ。X轴与图2-4的侧向方向44对齐，并且Y轴与图2-4的轴向方向28对齐。凸起502的角度φ被选择成优化通过过滤器介质100的空气流动。如上文描述的，凸起502保持了在过滤器介质100的层之间的分离。因此，该角度φ被选择成与通过过滤器介质100的空气的流动方向对齐，以最小化增加的限制或湍流到空气流动中的引入。在一些布置中，角度φ在零度和六十度之间。在其他布置中，角度φ在三十五度和五十五度之间。在进一步的布置中，角度φ大约为四十五度。
参考图8-13，示出了根据另一示例性实施方案的过滤器介质200。过滤器介质200类似于图1-6的过滤器介质100。该实施方案和图1-6的实施方案之间的差异涉及过滤器介质200，该过滤器介质200具有过滤器介质100的相对的流体流动路径，并且过滤器介质200中的流体路径与过滤器介质100的流体路径相反。因此，相同的编号用于表示过滤器介质200和过滤器介质100之间的相同部分。如将理解的，由于定向和流体流动路径，与可选的布置相比，过滤器介质200提供了提升的容量。
图8示出了过滤器介质200的折叠的(即褶皱的)过滤器介质片102的透视图。图9、图10和图11分别示出了过滤器介质200的不同透视图。如下文描述的，过滤器介质200包括具有四面体形状的多个流动通道36。过滤器介质200的附加的细节总体上在美国专利第8,397,920号中描述，该美国专利通过引用以其整体并出于所有目的并入本文。过滤器介质200具有如箭头125所示出的接收进来的脏污流体的上游入口124，以及如箭头123所示出的排放清洁的过滤流体的下游出口122。过滤器介质200由沿着多条弯曲线26褶皱的折叠过滤器介质片102组成。弯曲线轴向地沿着轴向方向28(例如，如在图9-11中最佳示出的)延伸并且包括从上游入口124轴向地朝向下游出口122延伸的第一组弯曲线32和从下游出口122朝向上游入口124延伸的第二组弯曲线30。过滤器介质200包括在弯曲线之间以蛇形方式延伸的多个过滤器介质壁节段34。壁节段34轴向地延伸并在其间界定轴向流动通道36。流动通道36沿着横向方向40具有高度38，该横向方向40垂直于轴向方向28(例如，如图9中示出的)。流动通道36沿着侧向方向44具有侧向宽度42。侧向方向垂直于轴向方向28，并且垂直于横向方向40。如下文描述的，提到的弯曲线中的至少一些当在提到的轴向方向上轴向地延伸时在提到的横向方向上渐缩。
壁节段34包括第一组壁节段54(例如，如图9和图10中示出的)，第一组壁节段54在上游入口124处彼此交替地密封(例如，通过粘合剂48或者类似物)，以界定具有开放的上游端部的第一组通道60，以及第二组四面体通道58，第二组四面体通道52与第一组四面体通道60交错并且具有封闭的上游端部。壁节段34包括第二组壁节段46(例如，如图10和图11中示出的)，第二组壁节段46在下游出口122处彼此交替地密封(例如，通过粘合剂56或类似物)，以界定具有开放的下游端部的第四组四面体通道50(例如，如图11中示出的)，以及具有封闭的下游端部的第三组四面体通道52。第一组弯曲线32包括界定第一组四面体通道60的第一弯曲线子集68和界定第二组四面体通道58的第二弯曲线子集66。当第一弯曲线子集68从上游入口124轴向地朝向下游出口122延伸时，该第一弯曲线子集68在横向方向40上渐缩(例如，如图10至图13中示出的)。第二组弯曲线30包括界定第四组四面体通道50的第四弯曲线子集62和界定第三组四面体通道52的第三弯曲线子集64。当第三弯曲线子集64从下游出口122轴向地朝向上游入口124延伸时，该第三弯曲线子集64在横向方向40上渐缩(例如，如图10至图13中示出的)。当第三组四面体通道52沿着轴向方向28朝向上游入口124轴向地延伸时，第三组四面体通道52沿着横向方向40具有渐减的横向通道高度38。第三弯曲线子集64在横向方向40上的渐缩提供了第三组四面体通道52的渐减的横向通道高度38。当第一组四面体通道60沿着轴向方向28朝向下游出口122轴向地延伸时，第一组四面体通道60沿着横向方向40具有渐减的横向通道高度。第一弯曲线子集68在横向方向40上的渐缩提供了第一组四面体通道60的渐减的横向通道高度38。
仍然参考图8-11，待过滤的进来的脏污流体125沿着轴向方向28流入到上游入口124处的开放的四面体通道60中，并侧向地和/或横向地穿过褶皱过滤器元件的过滤器介质壁节段，并且然后作为清洁的过滤流体沿着轴向方向28轴向地流过下游出口122处的开放地四面体通道50。第三弯曲线子集64在上游入口124的下游的相应的通道之间沿着侧向方向44提供穿过其的侧向交叉流动。第一弯曲线子集68在下游出口122的上游的相应的通道之间沿着侧向方向44提供穿过其的侧向交叉流动。第一弯曲线子集68和第三弯曲线子集64具有轴向重叠部分70，并且提到的侧向交叉流动至少在轴向重叠部分70处提供。
第三弯曲线子集64渐缩到各自的终止点72(例如，如图10至图13中示出的)，在这样的终止点处提供第三组四面体通道52的最小横向通道高度38。第一弯曲线子集68渐缩到相应的终止点74，在这样的终止点处提供第一组四面体通道60的最小横向通道高度38。第三弯曲线子集64的终止点72在第一弯曲线子集68的终止点74的轴向上游。这提供了所提到的轴向重叠部分70。在一个实施方案中，第三弯曲线子集64的终止点72在上游入口124处，并且在其他实施方案中在上游入口124的轴向下游。在一个实施方案中，第一弯曲线子集68的终止点74在下游出口122处，并且在其他实施方案中在下游出口122的轴向上游。
在下游出口122处以粘合剂48彼此交替地密封的第二组壁节段46界定具有开放的下游端部的第四组四面体通道50，以及第三组四面体通道52，第三组四面体通道52与第四组四面体通道50交错并且具有封闭的下游端部。在上游入口124处在粘合剂56处彼此交替地密封的第一组壁节段54界定具有封闭的上游端部的第二组四面体通道58，以及第一组四面体通道60，第一组四面体通道60与第二组四面体通道58交错并且具有开放的上游端部。第二组弯曲线30包括界定第四组四面体通道50的第四弯曲线子集62和界定第三组四面体通道52的第三弯曲线子集64。当第三弯曲线子集64从下游出口122轴向地朝向上游入口124延伸时，该第三弯曲线子集64在横向方向40上渐缩。第一组弯曲线32包括界定第二组四面体通道58的第二弯曲线子集66和界定第一组四面体通道60的第一弯曲线子集68。当第一弯曲线子集68从上游入口124轴向地朝向下游出口122延伸时，该第一弯曲线子集68在横向方向40上渐缩。
第一组四面体通道60和第二组四面体通道58相对地各自面对第三组四面体通道52和第四组四面体通道50。第一组四面体通道60、第二组四面体通道58、第三组四面体通道52和第四组四面体通道50中的每一组都在轴向方向28上是长形的。第一组四面体通道60、第二组四面体通道58、第三组四面体通道52和第四组四面体通道50中的每一组都具有沿着由横向方向40和侧向方向44界定的横截面平面的横截面面积。随着第一组四面体通道60和第二组四面体通道58沿着轴向方向28从上游入口124朝向下游出口122延伸，第一组四面体通道60和第二组四面体通道58的横截面面积减小。随着第三和第四组四面体通道52和50沿着轴向方向28从下游出口122朝向上游入口124延伸，第三组四面体通道52和第四组四面体通道50的横截面面积减小。在一些布置中，弯曲线26以锋利尖锐的角度弯曲(例如，如图9中在80处示出的)。在其他布置中，弯曲线26沿着给定半径被倒圆(例如，如图9中在82处的虚线示出的)。
长形的四面体通道58和60允许相邻通道之间的交叉流动。在空气过滤器的实施方式中，该交叉流动允许在介质的下游侧更均匀地装载灰尘。在一个实施方案中，长形的四面体通道被成形为有意允许比上游空隙体积更多的下游空隙体积，以增加过滤能力。可以过滤各种流体，包括空气或其他气体，并且包括液体。
过滤器元件还设置有侧向地延伸穿过弯曲线的基本上平坦的片84。在一个实施方案中，平坦的片84由过滤器介质材料形成，该过滤器介质材料可以是与折叠的过滤器介质片102相同的过滤器介质材料。平坦的片84在下游出口122和上游入口124之间沿着轴向方向28沿着整个轴向长度轴向延伸，并沿着侧向方向44沿着整个侧向宽度侧向地延伸穿过并密封通道，以防止脏污的上游空气绕开到清洁的下游空气，而不穿过壁节段34和由壁节段34过滤。在一些布置中，平坦的片84沿着由轴向方向28和侧向方向44界定的平面大致是矩形平面的。
如图12中示出的，平坦的片84包括多个凸起502。凸起502在平坦的片84的第一侧上形成凸起表面(相对于平坦的片84的大致矩形平面的表面)和对应的降低的表面(相对于平坦的片84的大致矩形平面的表面)。尽管凸起502被示出为椭圆形形状，凸起502可以具有任何形状(例如，圆形、三角形、方形、矩形等)。凸起502以间断的直线图案来布置。在一些布置中，凸起502被布置成使得凸起502与流动通道36的峰对齐。因此，当过滤器介质200被折叠、分层或卷绕以形成褶皱块时，流动通道36的峰抵靠在凸起502的凸起表面，从而在平坦的片84和折叠的过滤器介质片102之间产生分离距离，这在使用期间得以保持。分离距离增加了过滤器介质200的灰尘容纳能力，并减少了过滤器介质200的限制，与没有凸起的类似过滤器介质相比，这导致更低的压降和增加的容量。凸起502可以通过凸起辊被形成在平坦的片84中。图13示出了平坦的片84上凸起502的另一种布置，其中凸起502以比图12的凸起更不密集的成角度的图案来布置。
返回参考图7A至图7C，在平坦的片84上以不同角度φ布置的凸起502的近视透视图可以应用于过滤器介质200。在图7A至图7C的每一个中，相对于界定平坦的片84的平面的X-Y轴来测量角度φ。因此，X轴与图9-11的侧向方向44对齐，并且Y轴与图9-11的轴向方向28对齐。凸起502的角度φ被选择成优化通过过滤器介质200的空气流动。如上文描述的，凸起502保持了在过滤器介质200的层之间的分离。因此，该角度φ被选择成与通过过滤器介质200的空气的流动方向对齐，以最小化增加的限制或湍流到空气流动中的引入。在一些布置中，角度φ在零度和六十度之间。在其他布置中，角度φ在三十五度和五十五度之间。在进一步的布置中，角度φ大约为四十五度。
参考图14，示出了根据示例性实施方案的过滤器介质800的透视图。过滤器介质800是褶皱的过滤器介质。过滤器介质800包括平坦的片802，该平坦的片802沿着褶皱折叠线804交替地折叠以形成过滤器介质800。在一些布置中，平坦的片802保持在折叠的或褶皱的位置，以用粘合剂806来形成褶皱块(例如，如图17中示出的)。在这种布置中，粘合剂806可以放置在相邻褶皱的交替侧上。褶皱块包括清洁侧(即过滤的流体的出口侧)和脏污侧(即接收待过滤的流体的入口侧)。平坦的片802被凸起以产生凸起808。平坦的片802可以由一对凸起辊(例如，图16的凸起辊1002和1004)来凸起，以产生凸起808。凸起808的每一个形成凸起表面。在一些布置中，凸起808是在平坦的片802被褶皱之前产生的。在一些布置中，凸起808是线型形状的。凸起808在垂直于褶皱折叠线804的方向上延伸。如在过滤器介质100中，凸起808在过滤器介质800的使用期间保持相邻褶皱之间的分离距离。分离距离增加了过滤器介质800的灰尘容纳能力，并减少了过滤器介质800的限制，与没有凸起808的类似过滤器介质相比，这导致更低的压降和增加的容量。
参考图15，示出了根据示例性实施方案的过滤器介质900的透视图。过滤器介质900类似于过滤器介质800。过滤器介质900包括平坦的片902，该平坦的片902沿着褶皱折叠线904交替地折叠以形成过滤器介质900。在一些布置中，平坦的片902保持在折叠的或褶皱的位置，以用粘合剂906来形成褶皱块(例如，如图17中示出的)。在这种布置中，粘合剂906可以放置在相邻褶皱的交替侧上。褶皱块包括清洁侧(即过滤的流体的出口侧)和脏污侧(即接收待过滤的流体的入口侧)。平坦的片902被凸起以产生凸起908。平坦的片902可以由一对凸起辊(例如，图16的凸起辊1002和1004)来凸起，以产生凸起908。凸起908中的每一个形成凸起表面。在一些布置中，凸起908是在平坦的片902被褶皱之前产生的。过滤器介质900和过滤器介质800之间的差异在于凸起908的定向和布置。在一些布置中，凸起908是线型形状的。凸起908相对于褶皱折叠线904以角度910来定向。凸起904的角度910可以是上文描述的关于过滤器介质100的凸起502的角度φ的任何角度。角度910小于90度。在一些布置中，凸起908的定向围绕过滤器介质900的中心线912翻转。如在过滤器介质100中，凸起908在过滤器介质900的使用期间保持相邻褶皱之间的分离距离。分离距离增加了过滤器介质900的灰尘容纳能力，并减少了过滤器介质900的限制，与没有凸起908的类似过滤器介质相比，这导致更低的压降和增加的容量。
参考图16，示出了根据示例性实施方案的凸起系统1000的透视图。凸起系统1000包括第一凸起辊1002和第二凸起辊1004。凸起辊1002和1004以相对的方式布置，使得片(例如，平坦的片84、平坦的片802、平坦的片902等)可以在辊1002和1004之间进给并凸起。每个凸起辊1002和1004包括突起1006，突起1006被布置成将凸起(例如，凸起502、凸起808、凸起908等)提供到在辊1002和辊1004之间通过的平坦的片上。在一些布置中，每个辊1002和1004还包括延伸穿过辊的长度的多个线性凹陷1008，该线性凹陷提供折痕，如果平坦片待被折叠成褶皱的过滤器介质，平坦片将在折痕处折叠。线性凹陷1008垂直于辊的中心线1010(其对应于通过凸起系统1000供给的平坦片的中心线)。
参考图17，示出了根据示例性实施方案的过滤系统1100的横截面图。过滤系统1100包括壳体1102，该壳体1102具有入口(由入口流动箭头1104来标记)和出口1106。过滤系统1100包括两个V形过滤器元件1108。每个V形过滤器元件1108包括以V形布置的两个褶皱块1110。褶皱块1110可以由过滤器介质800或过滤器介质900形成。当流体(例如，空气)从壳体1102的入口穿过出口1106时，流体穿过褶皱块1110中的一个，在褶皱块1110处流体被过滤。
参考图18，示出了根据示例性实施方案的空气过滤系统1200的横截面图。系统1200过滤空气并向诸如内燃发动机的设备提供清洁空气。系统1200示出为具有固定到壳体1204的上构件1202。上构件1202通过在上构件1202和壳体1204之间形成的多个连接可移除地固定到壳体1204。所述连接由任何合适的机械连接形成，诸如搭扣配合连接(例如，由壳体1204和上构件1202上的配合棘爪形成)、螺钉、螺栓或者类似物。在一些布置中，上构件1202是入口格栅(inlet grate)。上构件1202包括入口开口1208，并且壳体1204包括出口开口1210。入口开口1208和出口开口1210基本上对齐，使得公共轴线穿过入口开口1208和出口开口1210的中心。待由系统1200过滤的空气通过入口开口1208进入壳体1204，穿过壳体1204，并通过出口开口1210离开壳体1204。如下文进一步详细描述的，壳体1204包括定位在入口开口1208和出口开口1210之间的过滤器元件1304，使得穿过壳体1204的空气通过过滤器元件1304被过滤。虽然上构件1202可以接触过滤器元件1304的某些部分，但是上构件1202没有固定到过滤器元件1304，使得上构件1202可以从过滤器元件1304移除，与替换过滤器元件一起使用。因为上构件1202可与替换过滤器元件一起重复使用，所以替换过滤器元件可以以比具有整体覆盖部分的替换过滤器元件更低的成本来生产。与具有整体覆盖部分的替换过滤器元件相比，可重复使用的上构件1202还减少了每次过滤器元件替换服务的浪费。
壳体1204包括定位在入口开口1208和出口开口1210之间的中心隔室1302。如图18中示出的，过滤器元件1304定位在壳体1204的中心隔室1302中。过滤器元件1304处于安装位置(即，过滤器元件1304被接纳在隔室1302中，并且上构件1202固定到壳体1204)。过滤器元件1304是轴向流动过滤器介质。过滤器元件1304包括中心管1306和围绕中心管1306的过滤器介质1308。在一些布置中，中心管1306包括纸板，纸板可能比塑料更便宜且更环保。在一个实施方案中，中心管1306不是穿孔的或多孔的，尽管其他实施方案可以包括穿孔和/或一定程度的多孔性。当过滤器元件1304在安装位置被接纳在壳体1204中时，中心管1306的一部分延伸到上构件1202中的开口中。在可替代的布置中，中心管1306不延伸到上构件1202中，并且包括盖以密封中心管1306的顶部部分。过滤器介质1308包括基本上邻近上构件1202的入口开口1208的入口面1310。过滤器介质1308包括基本上邻近出口开口1210的出口面1312。入口面1310与出口面1312间隔开。入口面1310基本上平行于出口面1312。在可替代的布置中，过滤器元件1304不包括中心管。在这种布置中，过滤器介质1308可以卷绕在可移除芯周围。
过滤器介质1308可以包括褶皱的介质(例如，如上文关于过滤器介质800或过滤器介质900描述的)、波纹介质、四面体介质(例如，如上文关于过滤器介质100描述的)或其变体。过滤器介质1308可以卷绕在中心管1306周围。中心管1306在两端部处封闭。中心管1306的顶部端部由上构件1202封闭。在一些布置中，中心管1306的底部端部由帽1314封闭。然而，这种帽1314可以被用来封闭中心管1306的顶部端部，或者代替或补充在中心管1306的底部端部上的帽1314的使用。
过滤器组件1304包括上支撑环1316。上支撑环1316在邻近入口面1310处环绕过滤器介质1308。上支撑环1316可以是塑料、聚合物、或类似物。在一些布置中，上支撑环1316用粘合剂固定到过滤器介质1308。在其他布置中，上支撑环1316用摩擦配合固定到过滤器介质1308。上支撑环1316包括上密封件1318。上密封件1318可以是平坦的垫圈。上密封件1318可以是弹性密封件。在一些布置中，上密封件1318是模制聚氨酯密封件。当过滤器元件1304被接纳在壳体1204内时，上密封件1318抵靠在壳体1204的上部部分上。上构件1202将上密封件1318压靠在壳体1204上，在上支撑环1316和壳体1204之间形成轴向密封。因此，当过滤器元件1304被接纳在壳体1204内的安装位置中时，穿过系统1200(即，从入口开口1208到出口开口1210)的空气被迫穿过过滤器介质1308。此外，上密封件1318还防止操作期间灰尘积聚在壳体1204的内壁上。
上密封件1318被轴向密封力压缩。当过滤器元件1304被接纳在壳体1204内时，上构件1202向下压在过滤器元件1304上的力有助于产生上密封。在一些布置中，由上构件1202引起的上密封件1318的压缩距离被限制为上密封件1318的大约百分之十五至百分之四十。然而，因为上密封是用轴向密封力产生的，所以由入口面1310和出口面1312之间的过滤器元件引起的压力差也有助于将上密封件1318压靠在壳体1204上。因此，如果技术人员没有将上构件1202完全紧固到壳体1204上，由穿过过滤器元件1204的空气压力差引起的正常操作力足以产生上密封。
在一些布置中，过滤器元件1304包括下支撑环1320。下支撑环1320在邻近出口面1312处环绕过滤器介质1308。下支撑环1320可以是塑料、聚合物或类似物。在一些布置中，下支撑环1320用粘合剂固定到过滤器介质1308。在其他布置中，下支撑环1320用摩擦配合固定到过滤器介质1308。下支撑环包括下支撑元件1322。下支撑元件1322可以是由多孔和可变形材料组成的环形支撑元件。在一些布置中，下支撑元件是可渗透介质垫圈。在一些布置中，下支撑元件1322由开放的泡沫、蓬松熔喷可渗透介质或毛毡组成。当过滤器元件1304在安装位置被接纳在壳体1204内时，下支撑元件1322抵靠在壳体1204的成角度的表面1324上。在一些布置中，当过滤器元件1304在安装位置被接纳在壳体1204内时，上构件1202到壳体1204的附接将下支撑元件1322压靠在成角度的表面224。在将过滤器元件1304安装到壳体1204中期间，下支撑元件1322有助于定位和固定过滤器元件1304。在安装到安装位置中之后，下支撑元件1322有助于将过滤器元件1304保持在安装位置中，并有助于减少过滤器元件1304在使用期间的振动。此外，下支撑元件1322降低了在过滤器元件1304的使用期间过滤器元件1304对壳体1204振动的风险，称为“颤动(chatter)”。此外，下支撑元件1322显著降低了聚氨酯密封件上的过滤器元件1304和壳体1204之间的表面摩擦。在一些布置中，下支撑环1320不包括下支撑元件1322。在这种布置中，当过滤器元件1304被接纳在壳体1204中时，上密封件1318是壳体1204和过滤器元件1304之间的主要支撑表面。在其他布置中，过滤器元件不包括下支撑环1320。
应注意，本文用于描述各种实施方案的术语“示例”的使用旨在表示这种实施方案是可能的实施方案的可能的示例、表示和/或说明(且这种术语并不意图暗示这种实施方案必然是非凡的或最好的示例)。
如在本文中所使用的，术语“基本上”和类似的术语旨在具有与本公开的主题所属的领域中的普通技术人员的常见和被接受的使用一致的含义。查阅本公开的本领域技术人员应理解，这些术语旨在允许对所描述和要求保护的某些特征的说明，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确的数值范围。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或改变(例如，在给定的角度或其他值的正负百分之五内)被认为在如所附权利要求中所述的本发明的范围内。术语“大约”当用于值时，表示相关值的正负百分之五。
本文中对元件的位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)的引用仅用于描述图中各种元件的方位。应当指出的是，不同元件的方位可根据其它的示例性实施方案而不同，并且这种变化意在被本公开所包含。
如在本文使用的术语“联接”和类似术语意指两个构件直接或间接连结到彼此。这样的连结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件附接至彼此，这样的连结可以被实现。
重要的是注意到，各种示例性实施方案的构造和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施方案，但审阅本公开的本领域技术人员应容易认识到，很多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等上的变化)是可能的，而实质上不偏离本文所述的主题的新颖性教导和优点。例如，示出为整体形成的元件可由多个部分或元件构成，元件的位置可以倒置或者以其它方式改变，并且分立的元件或位置的性质或数目可以发生改变或变化。根据可替代的实施方案，任何工艺或方法步骤的顺序或次序可以改变或者重新排列。另外，来自特定的实施方案的特征可以与来自其它实施方案的特征组合，如将被本领域普通技术人员所理解的。也可在各种示例性实施方案的设计、操作条件和布置上做出其它替代、修改、变化和省略，而不偏离本发明的范围。

Claims (20)

1.一种过滤器介质，包括：
第一过滤器介质片，其具有第一侧和第二侧并且沿着多条弯曲线褶皱以形成多个壁节段；
所述多个壁节段包括第一组壁节段，所述第一组壁节段在所述第一侧处彼此交替地密封以界定：
第一组四面体通道，其具有开放的第一端部，以及
第二组四面体通道，其与所述第一组四面体通道交错并具有封闭的第一端部；
所述多个壁节段包括第二组壁节段，所述第二组壁节段在所述第二侧处彼此交替地密封以界定：
第三组四面体通道，其具有封闭的第二端部，以及
第四组四面体通道，其与所述第三组四面体通道交错并具有开放的第二端部；
第二过滤器介质片，其延伸穿过所述第一过滤器介质片，所述第二过滤器介质片包括凸起，所述凸起形成凸起表面，所述凸起表面构造成保持所述第二过滤器介质片和相邻的过滤器介质片之间的间隙。
2.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述凸起被布置成与所述相邻的过滤器介质片的四面体流动通道的峰相互作用。
3.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述第二过滤器介质片包括多个凸起，所述多个凸起包括所述凸起，所述多个凸起以间断的直线图案来布置。
4.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述第一侧包括上游入口，所述上游入口构造成接收待过滤的流体，并且其中所述第二侧包括下游出口，所述下游出口构造成输出过滤的流体。
5.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述第二侧包括上游入口，所述上游入口构造成接收待过滤的流体，并且其中所述第一侧包括下游出口，所述下游出口构造成输出过滤的流体。
6.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述凸起是线型形状的。
7.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述凸起在垂直于由所述多条弯曲线中的弯曲线界定的轴线的方向上延伸。
8.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述凸起在不垂直于由所述多条弯曲线中的弯曲线界定的轴线的方向上延伸。
9.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述第一侧包括基本上v形的入口，v形入口高度是沿着基本上垂直于所述过滤器介质的纵向长度的轴线从所述v形的入口的下端部到所述v形的入口的上端部的距离。
10.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述第二过滤器介质片从所述第一侧到所述第二侧侧向地延伸穿过所述多条弯曲线。
11.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述凸起形成降低的表面，所述降低的表面对应于所述凸起表面，所述降低的表面构造成保持所述第二过滤器介质片和相邻的过滤器介质片之间的间隙。
12.一种过滤器介质，包括：
平坦的过滤器介质片，其沿着多条褶皱折叠线交替地折叠，从而界定褶皱块，所述平坦的过滤器介质片包括多个凸起，所述凸起中的每一个形成凸起表面，所述凸起表面保持所述褶皱块的相邻褶皱之间的分离距离。
13.如权利要求12所述的过滤器介质，其中所述凸起是线型形状的。
14.如权利要求13所述的过滤器介质，其中所述凸起在垂直于由所述多条褶皱折叠线中的褶皱折叠线界定的轴线的方向上延伸。
15.如权利要求13所述的过滤器介质，其中所述凸起在不垂直于由所述多条褶皱折叠线中的褶皱折叠线界定的轴线的方向上延伸。
16.一种过滤器元件，包括如权利要求1或6所述的过滤器介质。
17.一种过滤系统，包括：
壳体主体，所述壳体主体包括：
壳体出口、壳体入口和中心隔室；以及
过滤器元件，其安装在所述中心隔室中，所述过滤器元件包括过滤器介质，所述过滤器介质包括：
第一过滤器介质片，其具有邻近所述壳体入口的上游入口以及邻近所述壳体出口的下游出口，并且沿着多条弯曲线褶皱以形成多个壁节段；
所述多个壁节段包括第一组壁节段，所述第一组壁节段在所述上游入口处彼此交替地密封以界定：
第一组四面体通道，其具有开放的上游端部，以及
第二组四面体通道，其与所述第一组四面体通道交错并且具有封闭的上游端部；
所述多个壁节段包括第二组壁节段，所述第二组壁节段在所述下游出口处彼此交替地密封以界定：
第三组四面体通道，其具有开放的下游端部，以及
第四组四面体通道，其与所述第三组四面体通道交错并具有封闭的下游端部；
第二过滤器介质片，其延伸穿过所述第一过滤器介质片，所述第二过滤器介质片包括凸起，所述凸起形成凸起表面，所述凸起表面构造成保持所述第二过滤器介质片和相邻的过滤器介质片之间的间隙。
18.如权利要求17所述的过滤系统，还包括：
上构件，其可移除地固定到所述壳体主体，所述上构件包括入口开口，所述入口开口与所述壳体入口对齐，其中所述过滤器元件的一部分接触所述上构件。
19.如权利要求17所述的过滤系统，还包括：
上支撑环，其联接到所述过滤器介质的所述第一侧，所述上支撑环在邻近所述第一侧处环绕所述过滤器介质。
20.如权利要求17所述的过滤系统，所述过滤器元件还包括由所述过滤器介质形成的过滤器元件侧壁，所述过滤器元件侧壁相对于所述第一侧为锥形的。
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