CN110072605A - 四面体过滤器介质 - Google Patents

Abstract

描述了具有大致四面体形状的流动通道的过滤器介质。该过滤器介质通常由平坦的过滤器片和成形的片形成。成形的片可以由片中的曲线和/或褶皱形成。曲线和/或褶皱形成四面体通道。凸起，例如凹坑，设置在由曲线和/或褶皱形成的峰线上。凸起帮助保持过滤器介质的相邻层之间的间隔，从而增加灰尘容纳能力，并降低不具有凸起的类似构造的过滤器介质上的压降。

Description

四面体过滤器介质

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月15日提交的美国临时专利申请第62/434,726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。在进入内燃发动机之前，通过内燃发动机的许多或所有流体被过滤，以从流体移除颗粒和污染物。例如，在进入发动机之前，进入的空气通常通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，微粒、灰尘、水等)。过滤器元件的过滤器介质从通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(dust holding capacity)，灰尘容纳能力被定义为在过滤器介质无需替换的情况下可捕获的颗粒的量。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替换。

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，一种这样的过滤器介质包括具有第一侧和第二侧的第一过滤器介质片。第一片在上游端部和下游端部处成形，以具有遵循正弦图案的多条曲线。正弦图案形成多个圆角化四面体流动通道(rounded tetrahedron flow channels)，该多个圆角化四面体流动通道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圆角化四面体通道，以及第二组圆角化四面体通道，第二组圆角化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。过滤器介质还包括延伸跨过第一过滤器介质片的第二过滤器介质片，第二过滤器介质片是平坦的过滤器介质片。

另一组示例性实施方案涉及过滤器介质。过滤器介质包括弯曲的过滤器介质片，该弯曲的过滤器介质片沿着遵循正弦图案的多条曲线折叠，该正弦图案形成多个圆角化四面体流动通道。曲线过滤器介质片包括多个凸起(embossment)。多个凸起布置在圆角化四面体通道的峰线(crests)处。

另外的一组示例性实施方案涉及过滤系统。过滤系统包括壳体主体(housingbody)。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。过滤器介质包括具有第一侧和第二侧的第一过滤器介质片。第一片在上游端部和下游端部处成形，以具有遵循正弦图案的多条曲线。正弦图案形成多个圆角化四面体流动通道，该多个圆角化四面体流动通道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圆角化四面体通道，以及第二组圆角化四面体通道，第二组圆角化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。过滤器介质还包括延伸跨过第一过滤器介质片的第二过滤器介质片。

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示出了根据一个示例性实施方案的过滤器介质的成形片的透视图。

图6示出了根据一个示例性实施方案的过滤系统的横截面图。

详细描述

总体上参照附图，描述了具有大致四面体形的流动通道的过滤器介质。该过滤器介质通常由平坦的过滤器介质片和成形的过滤器介质片来形成。成形片包括由片中的曲线和/或褶皱形成的多个峰线。多个峰线在成形的片和平坦的片之间形成四面体通道。凸起，例如凹坑，设置在由曲线和/或褶皱形成的峰线上。凸起帮助保持过滤器介质的相邻层之间的间隔(即，成形的片和平坦的片之间的间隔)，从而增加灰尘容纳能力并降低不具有凸起的类似构造的过滤器介质上的压降。

参考图1-4，示出了根据示例性实施方案的过滤器介质100的各种视图。图1示出了过滤器介质100的折叠(即褶皱)过滤器介质片102的透视图。图2、图3和图4各自示出了过滤器介质100的不同透视图。如下文所描述的，过滤器介质100包括具有四面体形状的多个流动通道36。在美国专利第8,397,920号中描述了过滤器介质100的附加细节，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被描述为提供本申请的预期过滤器介质的基本结构。如下文参考图5进一步详细描述的，预期的过滤器介质500具有与过滤器介质100相似的布置，然而，过滤器介质500具有成形片502，成形片502包括曲线(代替弯折)，并且还包括凸起。

回到图1-4，过滤器介质100具有如箭头23处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处所示出的排放清洁的过滤流体的下游出口24。在一些布置中，上游入口22是过滤器介质100的第一侧，并且下游出口24是过滤器介质100的第二侧。在其他布置中，上游入口22是过滤器介质100的第二侧，并且下游出口24是过滤器介质100的第一侧。过滤器介质100由沿多条弯折线26褶皱的折叠过滤器介质片102组成。弯折线沿轴向方向28(例如，如图2-4中最佳示出的)轴向地延伸，并且包括从上游入口22朝向下游出口24延伸的第一组弯折线30，以及从下游出口24轴向地朝向上游入口22延伸的第二组弯折线32。过滤器元件100包括在弯折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中所示出的)。流动通道36沿侧向(例如纵向)方向44具有侧向宽度42。侧向方向垂直于轴向方向28并垂直于横向方向40。如下文所描述的，所提及的弯折线中的至少一些当它们在所提及的轴向方向上轴向地延伸时在所提及的横向方向上渐缩。

壁节段34包括第一组壁节段46(例如，如图2和图3中所示出的)，该第一组壁节段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中所示出的)，该第二组壁节段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中所示出的)。第一组弯折线30包括界定第一组四面体通道50的第一子集弯折线62，以及界定第二组四面体通道52的第二子集弯折线64。第二子集弯折线64在它们从上游入口22轴向地朝向下游出口24延伸时在横向方向40上渐缩(例如，如图3至图6中所示出的)。第二组弯折线32包括界定第三组四面体通道58的第三子集弯折线66，以及界定第四组四面体通道60的第四子集弯折线68。第四子集弯折线68在它们从下游出口24轴向地朝向上游入口22延伸时在横向方向40上渐缩(例如，如图3至图6中所示出的)。当第二组四面体通道52沿轴向方向28朝向下游出口24轴向地延伸时，第二组四面体通道52沿横向方向40具有渐减的横向通道高度38。第二子集弯折线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沿横向方向40具有渐减的横向通道高度。第四子集弯折线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(由箭头23表示)沿轴向方向28进入到上游入口22处的开放的四面体通道50中，并侧向地和/或横向地通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轴向方向28轴向地流动通过下游出口24处的开放的四面体通道60。第二子集弯折线64在上游入口22的下游的相应通道之间沿侧向方向44提供了穿过其的侧向交叉流动(cross-flow)。第四子集弯折线68在下游出口24上游的相应通道之间沿侧向方向44提供了穿过其的侧向交叉流动。第二子集弯折线64和第四子集弯折线68具有轴向地重叠部分70，并且所提及的侧向交叉流动至少在轴向地重叠部分70处提供。

第二子集弯折线64渐缩至相应的终止点72(例如，如图3和图4中所示出的)，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。第四子集弯折线68渐缩至相应的终止点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。第二子集弯折线64的终止点72在第四子集弯折线68的终止点74的轴向地下游。这提供了所提及的轴向地重叠部分70。在一个实施方案中，第二子集弯折线64的终止点72在下游出口24处，并且在其他实施方案中其在下游出口24的轴向上游。在一个实施方案中，第四子集弯折线68的终止点74在上游入口22处，并且在其他实施方案中其在上游入口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界定了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界定了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。第一组弯折线30包括界定第一组四面体通道50的第一子集弯折线62和界定第二组四面体通道52的第二子集弯折线64。第二子集弯曲线64在它们从上游入口22轴向地朝向下游出口24延伸时在横向方向40上渐缩。第二组弯折线32包括界定第三组四面体通道58的第三子集弯折线66，以及界定第四组四面体通道60的第四子集弯折线68。第四子集弯折线68在它们从下游出口24轴向地朝向上游入口22延伸时在横向方向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中的每一组具有沿着由横向方向40和侧向方向44所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，弯折线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，弯折线26沿给定半径圆角化(例如，如图2中在82处的虚线中示出的)。

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中，这种交叉流动允许在介质的上游侧上较均匀地装载灰尘。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(filter capacity)。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跨过弯折线的基本上平坦的片84。在一个实施方案中，平坦片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过滤器介质片102相同的过滤器介质材料。在另一种布置中，平坦片84由不同于折叠过滤器介质片102的过滤器介质形成。平坦片84在上游入口22和下游出口24之间沿轴向方向28沿整个轴向长度轴向地延伸，并沿侧向方向44沿整个侧向宽度侧向地延伸跨过通道并密封通道，以防止脏污上游空气绕开到清洁的下游空气，而不穿过壁节段34并被壁节段34过滤。在一些布置中，平坦片84沿着由轴向方向28和侧向方向44所界定的平面大致是矩形平面的(rectiplanar)。

在一些布置中，通过过滤器介质100的流动与上文所描述的流动方向相反。例如，待过滤的空气可以在由箭头23和箭头25所界定的相反方向上流动，使得待过滤的空气流入表示为下游出口24的地方、通过过滤器介质100并流出表示为上游入口22的地方。在这样的布置中，过滤器介质100的结构保持不变(即，线(line)相对于上游入口22和下游出口24渐缩的方式)，但是通过介质的流动是相反的。如将理解的，由于定向和流体流动路径，过滤器介质可以提供比可替代的布置提升的容量。

参考图5，示出了根据示例性实施方案的过滤器介质500的成形片502的透视图。成形片502类似于过滤器介质100的折叠过滤器介质片102。在一些布置中，以与上文关于过滤器介质100所描述的相同方式，成形片502定位在过滤器介质500的平坦片之间。在一些布置中，成形片502具有千分之十五英寸的厚度。在另外的布置中，成形片502具有千分之十一英寸的厚度，这提供了比使用千分之十五英寸厚的介质的布置更高的填充密度。过滤器介质500具有上游侧504和下游侧506(相对于通过过滤器介质500的流体)。在一些实施方案中，通过过滤器介质500的流动与上文所描述的流动方向相反。例如，待过滤的空气可以在由箭头23所界定的相反方向上流动，使得待过滤的空气流入表示为下游侧506的地方、通过过滤器介质500并流出表示为上游侧504的地方。在这样的布置中，过滤器介质500的结构保持不变(即，线相对于上游侧504和下游侧506渐缩的方式)，但是通过介质的流动是相反的。如将理解的，由于定向和流体流动路径，具有与过滤器介质500相反的流动路径的过滤器介质可以提供比可替代的布置提升的容量。

与过滤器介质100的折叠过滤器介质片102不同，成形片502包括曲线508(即，非尖锐的被圆角化的弯折)，而不是折叠或褶皱。在一些布置中，曲线508遵循正弦图案。正弦图案为成形片502提供了结构强度。曲线508可以通过模压(embossing)或压制工艺(pressingprocess)形成在成形片502中。曲线508形成交错的圆角化四面体流动通道510(与过滤器介质100的四面体通道50和52不同)。圆角化四面体流动通道510中的每一个从开放的端部到在相对端部处或相对端部之前的终止点在宽度和高度上渐缩。相邻的交错的四面体流动通道510以与上文关于过滤器介质100所描述的相同的方式在相对的端部上密封。

过滤器介质500由成形过滤器介质片502组成，成形过滤器介质片502沿多条弯曲的弯折线526弯曲。弯曲的弯折线526沿轴向方向28轴向地延伸并包括从上游侧504轴向地朝向下游侧506延伸的第一组弯折线532和从下游侧506朝向上游侧504延伸的第二组弯折线530。过滤器元件500包括在弯曲的弯折线526之间以蛇形方式延伸的多个过滤器介质壁节段534。壁节段534轴向地延伸并在其间界定轴向圆角化四面体流动通道510。圆角化四面体流动通道510沿横向方向40具有圆角化高度538，该横向方向40垂直于轴向方向28(例如，如图5中所示出的)。圆角化四面体流动通道510沿侧向方向44具有侧向宽度542。侧向方向44垂直于轴向方向28并垂直于横向方向40。如下文所描述的，所提及的弯曲的弯折线中的至少一些在它们在所提及的轴向方向28上轴向地延伸时在所提及的横向方向40上以弯曲方式渐缩。

在一些实施方案中，壁节段534包括第一组壁节段554，第一组壁节段554在上游侧504处彼此交替地密封(例如，通过粘合剂556或者类似物)以界定具有开放的上游端部的第一组通道560，以及第二组四面体通道558，第二组四面体通道558与第一组四面体通道560交错并且具有封闭的上游端部。如将理解的，第一组四面体通道560和第二组四面体通道558可以都是开放的、都是封闭的、或者一个开放且另一个封闭，以适应装载和期望的过滤器特性。第一组弯折线532包括界定第一组四面体通道560的第一子集弯折线568，以及界定第二组四面体通道558的第二子集弯折线566。第一子集弯折线568在它们从上游侧504轴向地朝向下游侧506延伸时在横向方向40上以弯曲方式渐缩。当第一组四面体通道60沿轴向方向28朝向下游侧506轴向地延伸时，第一组四面体通道560沿横向方向40具有渐减的横向通道高度。第一子集弯折线68在横向方向40上以弯曲方式的渐缩提供了第一组四面体通道560的渐减的横向通道高度38。

在一些实施方案中，在下游侧506处以粘合剂彼此交替地密封的第二组壁节段546界定了具有开放的下游端部的第四组四面体通道550，以及第三组四面体通道552，第三组四面体通道552与第四组四面体通道550交错并且具有封闭的下游端部。如将理解的，第四组四面体通道550和第三组四面体通道552可以都是开放的、都是封闭的、或者一个开放且另一个封闭，以适应装载和期望的过滤器特性。第二组弯折线530包括界定第四组四面体通道550的第四子集弯折线562，以及界定第三组四面体通道552的第三子集弯折线564。第三子集弯折线564在它们从下游侧506轴向地朝向上游侧504延伸时在横向方向40上以弯曲方式渐缩。第二组弯折线530包括界定第四组四面体通道550的第四子集弯折线562，以及界定第三组四面体通道552的第三子集弯折线564。第三子集弯折线564在它们从下游侧506轴向地朝向上游侧504延伸时在横向方向40上以弯曲方式渐缩。当第三组四面体通道552沿轴向方向28朝向上游侧504轴向地延伸时，第三组四面体通道552沿横向方向40具有渐减的横向通道高度38。第三子集弯折线564在横向方向40上以弯曲方式的渐缩提供了第三组四面体通道552的渐减的横向通道高度38。

第一组四面体通道560和第二组四面体通道558分别相对地面对第三组四面体通道552和第四组四面体通道550。第一组四面体通道560、第二组四面体通道558、第三组四面体通道552和第四组四面体通道550中的每一组在轴向方向28上伸长。第一组四面体通道560、第二组四面体通道558、第三组四面体通道552和第四组四面体通道550中的每一组具有沿着由横向方向40和侧向方向44所界定的横截面平面的弯曲的横截面面积。当第一组四面体通道560和第二组四面体通道558沿轴向方向28从上游侧504朝向下游侧506延伸时，第一组四面体通道560和第二组四面体通道558的横截面面积减小。当第三组四面体通道552和第四组四面体通道550沿轴向方向28从下游侧506朝向上游侧504延伸时，第三组四面体通道552和第四组四面体通道50的横截面面积减小。在一些布置中，弯曲的弯折线526沿给定半径圆角化。

过滤器元件还设置有侧向地延伸跨过弯折线的基本上平坦的片(未示出，但类似于图2-4的平坦片84)。在一个实施方案中，平坦片由过滤器介质材料形成，该过滤器介质材料可以是与成形过滤器介质片502相同的过滤器介质材料。在另一种布置中，平坦片由不同于成形过滤器介质片502的过滤器介质形成。平坦片在上游侧504和下游侧506之间沿轴向方向28沿整个轴向长度轴向地延伸，并沿侧向方向44沿整个侧向宽度侧向地延伸跨过通道并密封通道，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534壁节段34并被壁节段34过滤。在一些布置中，平坦片沿着由轴向方向28和侧向方向44所界定的平面是大致矩形平面的。在其他布置中，平坦片以类似于成形过滤器介质片502的弯曲的弯折线526的方式弯曲。

长形的四面体通道550和552允许相邻通道558和560之间的交叉流动。在空气过滤器实施方式中，这种交叉流动允许在介质500的上游侧504上更均匀地装载灰尘。在一个实施方案中，长形四面体通道被成形为有意允许上游504的空隙体积比下游506的空隙体积多，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。在一些实施方案中，待过滤的进来的脏污流体23沿轴向方向28进入到上游侧504处的开放的四面体通道560中，并侧向地和/或横向地通过圆角化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轴向方向28轴向地流动通过下游侧506处的开放的四面体通道550。第三子集弯折线564在上游侧504下游的相应通道之间沿侧向方向44提供了穿过其的侧向交叉流动。第一子集弯折线568在下游侧506上游的相应通道之间沿侧向方向44提供了穿过其的侧向交叉流动。在一些布置中，第一子集弯折线568和第三子集弯折线564具有轴向地重叠部分或峰线(即，穿过线514)，并且所提及的侧向交叉流动至少在轴向地重叠部分70处提供。

如将理解的，待过滤的空气可以在由箭头23所界定的相反方向上流动，使得待过滤的空气流入表示为下游侧506的地方、通过过滤器介质500并流出表示为上游侧504的地方。在这样的布置中，过滤器介质500的结构保持不变(即，线相对于上游侧504和下游侧506渐缩的方式)，但是通过介质的流动是相反的。例如，过滤的流沿轴向方向28进入到侧506处的开放的四面体通道550中，并侧向地和/或横向地通过褶皱过滤器元件的过滤器介质第二组壁节段546，并且然后作为清洁的过滤流体沿轴向方向28轴向地流动通过侧504处的开放的四面体通道560。第二子集弯折线564在侧506下游的相应通道之间沿侧向方向44提供了穿过其的侧向交叉流动。第四子集弯折线568在侧504上游的相应通道之间沿侧向方向44提供了穿过其的侧向交叉流动。第二子集弯折线564和第四子集弯折线568具有轴向地重叠部分，并且所提及的侧向交叉流动至少在轴向地重叠部分处提供。如前所陈述的，长形四面体通道550和552允许相邻通道558和560之间的交叉流动。在空气过滤器实施的一些实施方案中，通道可以被成形为使得通道之间的交叉流动允许介质502的下游侧506上更均匀的灰尘装载。在一个实施方案中，长形四面体通道被成形为有意允许下游506的空隙体积比上游504的空隙体积多，以增加过滤器容量。

成形片502包括多个凸起512。在一些布置中，凸起512沿圆角化四面体流动通道510的峰线定位。凸起允许成形片502与平坦片保持适当的间隔(例如，在图2中所示出的布置中)。例如，凸起512可以沿着线514(例如，接触线)定位，该线514表示平坦片与成形片502的接触点(contact point)。凸起512还用于减少成形片502和平坦片之间的接触面积，从而减少过滤器介质500的材料掩蔽(material masking)，并用于能够穿过峰线(即，穿过线514)交叉流动。在一些布置中，凸起512具有在千分之5英寸和千分之50英寸之间的高度。在一些布置中，凸起512定位在成形片502最初不接触平坦片的沿着成形片502的点(spots)处(例如，凸起不定位成沿着线514)。在一些布置中，凸起512间隔开至少千分之50英寸。

凸起512用于在不均匀装载条件期间提供附加的结构强度。凸起512可以以均匀的图案跨越成形片502来提供，或者以从过滤器介质500的上游端部到下游端部变化的图案来提供。在一些布置中，沿峰线定位的凸起在峰线的相同方向上突出。因此，从图5的角度来看，沿着线514的凸起向下(即，进入到纸(paper)中)突出，并且邻近线朝向上游端部504的凸起向外(即，离开纸)突出。换句话说，沿着线514的凸起与横向方向40相反地向下突出，并且邻近线514朝向上游端部504的凸起沿横向方向40向上突出。如图5中描绘的实施方案中所示出的，凸起512可以采取凹坑的形式，并且可以是基本上圆形的形状，尽管凸起512也可以具有非圆形的形状。凸起512可以布置在第一组壁节段554、第二组壁节段546上，或者在第一组壁节段554和第二组壁节段546两者上。另外，凸起512可以布置在第一组四面体通道560、第二组四面体通道558、第三组四面体通道552和第四组四面体通道550上。

与过滤器介质100相比，凸起512和曲线508的组合为过滤器介质500提供了优势。过滤器介质500具有比过滤器介质100更低的初始压降，这是由于对下游流体流动的更大的开放面积和更小的限制，这是由凸起512保持成形片502和平坦片之间的分离而产生的。与过滤器介质100相比，由于增加的介质开放面积，过滤器介质500还具有更长的装载寿命。凸起512和曲线508还为过滤器介质500提供了额外的强度。因此，过滤器介质500比过滤器介质100更不可能在极端条件下经历局部变形或整体变形或塌陷。如果发生变形或塌陷，则凸起512减小成形片502和平坦片之间的接触面积。在过滤器介质500由较薄介质(即，千分之十一英寸厚的介质)形成的布置中，这些益处甚至更大。例如，装载寿命增益可以超过过滤器介质100约10-20％。

参考图6，示出了根据示例性实施方案的空气过滤系统600的横截面图。系统600过滤空气并向诸如内燃发动机的设备提供清洁空气。系统600示出为具有固定到壳体604的上部构件602。上部构件602通过在上部构件602和壳体604之间形成的多个连接被可移除地固定到壳体604。这些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604和上部构件602上的配合棘爪(mating detents)形成)、螺钉、螺栓或者类似物。在一些布置中，上部构件602是入口格栅(inlet grate)。上部构件602包括入口开口608，并且壳体604包括出口开口610。入口开口608和出口开口610基本上对齐，使得公共轴线穿过入口开口608和出口开口610的中心。待通过系统600过滤的空气通过入口开口608进入壳体604、穿过壳体604并通过出口开口610离开壳体604。如下文进一步详细描述的，壳体604包括定位在入口开口608和出口开口610之间的过滤器元件704，使得穿过壳体604的空气通过过滤器元件704被过滤。虽然上部构件602可以接触过滤器元件704的某些部分，但是上部构件602没有固定到过滤器元件704，使得上部构件602可以从过滤器元件704移除，与替换过滤器元件一起使用。因为上部构件602与替换过滤器元件一起可重复使用，所以替换过滤器元件可以以比具有整体覆盖部分(integral cover portion)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，可重复使用的上部构件602还减少了每次过滤器元件替换服务的浪费。

壳体604包括定位在入口开口608和出口开口610之间的中心隔室702。如图6中所示出的，过滤器元件704定位在壳体604的中心隔室702中。过滤器元件704在安装位置中(即，过滤器元件704被接纳在隔室702中，并且上部构件602被固定到壳体604)。过滤器元件704是轴向流动过滤器元件。过滤器元件704包括中心管706和围绕中心管706的过滤器介质708。在一些布置中，中心管706由纸板构成，该纸板可能比塑料便宜且更环保。在一个实施方案中，中心管706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704在安装位置中被接纳在壳体604中时，中心管706的一部分延伸到上部构件602中的开口中。在可替代的布置中，中心管706不延伸到上部构件602中，并且包括盖(cap)以密封中心管706的顶部部分。过滤器介质708包括基本上邻近上部构件602的入口开口608的入口面710。过滤器介质708包括基本上邻近出口开口610的出口面712。入口面710与出口面712间隔开。入口面710基本上平行于出口面712。在可替代的布置中，过滤器元件704不包括中心管。在这样的布置中，过滤器介质708可以围绕可移除芯卷绕。

过滤器介质708包括过滤器介质500，该过滤器介质500至少包括成形片502和平坦片。过滤器介质708可以围绕中心管706卷绕。中心管706在两端部上封闭。中心管706的顶部端部由上部构件602封闭。在一些布置中，中心管706的底部端部由盖714封闭。然而，这样的盖714可以用于封闭中心管706的顶部端部，或者代替或者补充在中心管706的底部端部上的盖714的使用。

过滤器元件704包括上部支撑环716。上部支撑环716在邻近入口面710处环绕过滤器介质708。上部支撑环716可以是塑料、聚合物或者类似物。在一些布置中，上部支撑环716用粘合剂固定到过滤器介质708。在其他布置中，上部支撑环716用摩擦配合固定到过滤器介质708。上部支撑环716包括上部密封件718。上部密封件718可以是平坦的垫片。上部密封件718可以是弹性密封件。在一些布置中，上部密封件718是模制聚氨酯密封件。当过滤器元件704被容纳在壳体604内时，上部密封件718抵靠在壳体604的上部部分上。上部构件602将上部密封件718压靠在壳体604上，在上部支撑环716和壳体604之间形成轴向密封。因此，当过滤器元件704被容纳在壳体604内的安装位置中时，穿过系统600(即，从入口开口608到出口开口610)的空气被迫穿过过滤器介质708。此外，上部密封件718还防止操作期间灰尘积聚在壳体604的内壁上。

上部密封件718被轴向密封力压缩。当过滤器元件704被接纳在壳体604内时，上部构件602向下压在过滤器元件704上的力有助于产生上部密封。在一些布置中，由上部构件602引起的上部密封件718的压缩距离被限制为上部密封件718的大约百分之十五至四十。然而，因为上部密封是用轴向密封力形成的，所以由入口面710和出口面712之间的过滤器元件引起的压差也有助于将上部密封件718压靠在壳体604上。因此，如果技术人员没有将上部构件602完全紧固到壳体604上，则由穿过过滤器元件704的空气压差所引起的正常操作力足以形成上部密封。

在一些布置中，过滤器元件704包括下部支撑环720。下部支撑环720在邻近出口面712处环绕过滤器介质708。下部支撑环720可以是塑料、聚合物或者类似物。在一些布置中，下部支撑环720用粘合剂固定到过滤器介质708。在其他布置中，下部支撑环720用摩擦配合固定到过滤器介质708。下部支撑环包括下部支撑元件722。下部支撑元件722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，下部支撑元件是可渗透介质垫圈。在一些布置中，下部支撑元件722由开放泡沫、蓬松熔喷可渗透介质或毡组成。当过滤器元件704在安装位置中被接纳在壳体604内时，下部支撑元件722抵靠在壳体604的成角度的表面724上。在一些布置中，当过滤器元件704在安装位置中被接纳在壳体604内时，上部构件602到壳体604的附接将下部支撑元件722压靠在成角度的表面224上。在将过滤器元件704安装到壳体604中期间，下部支撑元件722有助于定位和固定过滤器元件704。在安装到安装位置中之后，下部支撑元件722有助于将过滤器元件704保持在安装位置中，并有助于减少过滤器元件704在使用期间的振动。另外，下部支撑元件722降低了过滤器元件704的使用期间过滤器元件704对壳体604振动(被称为“颤动”)的风险。此外，下部支撑元件722显著降低了聚氨酯密封件上过滤器元件704和壳体604之间的表面摩擦。在一些布置中，下部支撑环720不包括下部支撑元件722。在这样的布置中，当过滤器元件704被接纳在壳体604中时，上部密封件718是壳体604和过滤器元件704之间的主要支撑表面。在其他布置中，过滤器元件不包括下部支撑环720。

应注意，本文用于描述各种实施方案的术语“示例”的使用旨在表示这样的实施方案是可能的实施方案的可能的示例、表示和/或说明(且这样的术语并不意图暗示这样的实施方案必然是非凡的或最好的示例)。

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定向。应当提及的是，不同元件的定向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涵盖。

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)。这样的连结可以在以下情况下实现：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，或者两个构件或两个构件和任何附加的中间构件附接至彼此。

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描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：

具有第一侧和第二侧的第一过滤器介质片，所述第一片在上游端部和下游端部处成形，以具有遵循正弦图案的多条曲线，所述正弦图案形成多个圆角化四面体流动通道，所述多个圆角化四面体流动通道在所述第一侧处彼此交替地密封，以界定：

第一组圆角化四面体通道，其具有开放的第一端部，以及

第二组圆角化四面体通道，其与所述第一组四面体通道交错并且具有封闭的第一端部；以及

延伸跨过所述第一过滤器介质片的第二过滤器介质片，所述第二过滤器介质片是平坦的过滤器介质片。

2.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述第一过滤器介质片包括布置在所述圆角化四面体流动通道的峰线处的凸起。

3.如权利要求2所述的过滤器介质，其中所述凸起定位成沿着表示所述第一片和所述第二片之间的接触线的线。

4.如权利要求2所述的过滤器介质，其中所述凸起以均匀的图案跨越所述第一片设置。

5.如权利要求2所述的过滤器介质，其中所述凸起包括第一多个凸起和第二多个凸起，其中所述第一多个凸起定位成沿着表示所述第一片和所述第二片之间的接触线的线，并且与横向方向相反地向下突出，并且其中所述第二多个凸起邻近所述线并且沿着所述横向方向向上突出。

6.如权利要求2所述的过滤器介质，其中所述第二介质片是弯曲的过滤器介质片，并且其中所述凸起被布置成与所述第二过滤器介质片相互作用。

7.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述多个圆角化四面体流动通道是在所述第一侧处彼此交替地密封的第一组壁节段，并且所述过滤器介质还包括在所述第二侧处彼此交替地密封的第二组壁节段，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。

8.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述第一侧包括构造成接收待过滤的流体的所述上游端部，并且其中所述第二侧包括构造成输出过滤的流体的所述下游端部。

9.如权利要求1所述的过滤器介质，其中所述第二侧包括构造成接收待过滤的流体的所述上游端部，并且其中所述第一侧包括构造成输出过滤的流体的所述下游端部。

10.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弯曲的入口，弯曲的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弯曲的入口的下部端部到所述弯曲的入口的上部端部的距离。

11.一种过滤器元件，包括权利要求1至4中任一项所述的过滤器介质。

12.一种过滤器介质，包括：

沿着遵循正弦图案的多条曲线折叠的弯曲的过滤器介质片，所述正弦图案形成多个圆角化四面体流动通道，所述弯曲的过滤器介质片包括布置在所述圆角化四面体流动通道的峰线处的多个凸起。

13.如权利要求12所述的过滤器介质，其中所述凸起中的至少一个凸起形成突起的表面，所述突起的表面保持第二过滤器介质片和所述弯曲的过滤器介质片之间的分离距离，所述第二过滤器介质片延伸跨过所述弯曲的过滤器介质片。

14.如权利要求12所述的过滤器介质，其中所述多个凸起定位成沿着表示所述第一片和第二过滤器介质片之间的接触线的线，所述第二过滤器介质片延伸跨过所述弯曲的过滤器介质片。

15.如权利要求12所述的过滤器介质，其中所述凸起包括第一多个凸起和第二多个凸起，其中所述第一多个凸起定位成沿着表示所述第一片和所述第二片之间的接触线的线且与横向方向相反地向下突出，并且其中所述第二多个凸起邻近所述线并且沿着所述横向方向向上突出。

16.如权利要求12所述的过滤器介质，其中所述凸起以均匀的图案跨越所述第一片设置。

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

安装在所述中心隔室中的过滤器元件，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，其具有第一侧和第二侧，所述第一过滤器介质片在上游端部和下游端部处成形，以具有遵循正弦图案的多条曲线，所述正弦图案形成多个圆角化四面体流动通道，所述多个圆角化四面体流动通道在所述第一侧处彼此交替地密封，以界定：

第一组圆角化四面体通道，其具有开放的第一端部，以及

第二组圆角化四面体通道，其与所述第一组四面体通道交错并且具有封闭的第一端部；以及

延伸跨过所述第一过滤器介质片的第二过滤器介质片。

18.如权利要求17所述的过滤系统，其中所述第一过滤器介质片包括布置在所述圆角化四面体流动通道的峰线处的凸起。

19.如权利要求17所述的过滤系统，还包括：

可移除地固定到所述壳体主体的上部构件，所述上部构件包括与所述壳体入口对齐的入口开口，其中所述过滤器元件的一部分接触所述上部构件。

20.如权利要求17所述的过滤系统，还包括：

联接到所述过滤器介质的所述第一侧的上部支撑环，所述上部支撑环在邻近所述第一侧处环绕所述过滤器介质。