CN114502249A - 利用结构型压纹的增强的燃料水分离 - Google Patents

Abstract

提供了过滤介质、滤芯、过滤系统及方法。过滤介质提供改善的过滤特性包括水分离效率。过滤介质可包括增大的表面粗糙度和/或压纹中的一项或多项。过滤介质可由褶式过滤介质提供。

Description

利用结构型压纹的增强的燃料水分离

技术领域

本发明总体涉及过滤，且更具体地涉及在例如碳氢燃料系统及应用中使用的聚结过滤系统。

背景技术

聚结过滤系统常用作用于碳氢流体(例如，燃料)的过滤器/分离器容器中的第一级。这种系统滤除微粒污染物并使高度分散的乳化水颗粒聚结(组合)成更大的水滴。这些更大的水滴然后经收集并从系统中移除。

可采用多种方法来实现这种聚结。例如，燃料中夹带的小水滴会接触并附着于过滤介质(例如，玻璃纤维)的股线。系统和流体流中的工作压力推使液滴沿着这些股线，直到液滴到达股线的交汇处，在交汇处这些液滴与其它液滴结合并因此聚结成大的液滴。

压纹图案常被压制到过滤介质中。这些图案通常平行于机器方向延伸，致使流体流平行于压纹，导致压纹与水滴的接触面积较低。例如，在采用过滤介质管的径向流式过滤器(所述过滤介质管具有竖直中心轴线)中，拉长的压纹通常将具有垂直于所述中心轴线的、与过滤介质管的半径平行的拉长轴线。该拉长轴线也于是大致平行于通过过滤介质块的从过滤介质块的上游面到过滤介质块的下游面的流体流。

使用中，聚结的水滴沿着过滤介质(例如，平行于过滤介质管的中心轴线)向下流动到集水碗。不幸的是，这致使水浓度在从过滤介质管的顶部移动到过滤介质管的底部时不断增大，导致芯的底部处在水滴变成收集在集水碗中之前有高的水浓度。

虽然已发现上述系统令人满意，但仍有改进的余地。实际上，一直期望降低跨滤芯的压降，这样的压降通常受到滤芯中所使用的过滤介质的影响。因此，本领域中存在对于表现出降低的压差同时仍然提供燃料水分离(即水聚结)优点的过滤芯和关联的过滤介质的需求。

发明内容

本申请提供这样的滤芯和相关的过滤介质及其形成方法。本申请提供了对现有技术的改进。

在一个实施例中，提供一种褶式滤芯，所述褶式滤芯包括过滤用介质，所述过滤用介质具有带有结构型压纹的褶侧翼(pleat flank)。过滤用介质被打褶成多个纵向延伸的相邻相对相继的褶侧翼，所述多个纵向延伸的相邻相对相继的褶侧翼具有选定的深度和在相继的褶侧翼之间的间距，以提供间隔的上游过滤表面和下游过滤表面。相邻的褶侧翼由对应的折叠线连接。所述相继的褶侧翼中的每个具有第一侧和第二侧。在相邻的侧翼上的第一侧和第二侧中的至少一者中形成有多个结构型压纹。结构型压纹具有以下特征中的至少一种：在一侧翼上的相邻的结构型压纹之间的不同的几何形状；在一侧翼上的相邻的压纹之间的相对于过滤用介质的纵向轴线的沿着第一侧和第二侧中的至少一者的不同的突起角度；非多边形的配置构造；泪滴型几何形状；和/或限定压纹轴线的第一端和第二端，所述压纹轴线在第一端和第二端之间延伸，方式为压纹轴线相对于与对应的褶侧翼连接的折叠线以非平行且非垂直的取向延伸。

在一个示例中，提供褶式滤芯，所述褶式滤芯包括褶式过滤介质，所述褶式过滤介质具有多个褶侧翼和多个结构型压纹。褶式过滤介质具有形成上游表面的第一侧和形成下游表面的第二侧。褶式过滤介质包括多个褶侧翼和多个折叠部。相邻的褶侧翼由多个折叠部中的对应一个连接。多个结构型压纹形成在褶侧翼的第一侧和第二侧中的至少一个中。每个结构型压纹具有限定该结构型压纹的压纹轴线的第一端和第二端。压纹轴线相对于与对应的褶侧翼连接的折叠部成非平行且非垂直的取向延伸。

在一个示例中，褶式过滤介质形成一过滤介质管，所述过滤介质管限定一纵向中心轴线。各折叠部平行于所述纵向中心轴线延伸。每个结构型压纹沿着该结构型压纹的压纹轴线拉长。

在一个示例中，多个结构型压纹中的第一结构型压纹和多个结构型压纹中的第二结构型压纹形成在所述多个褶侧翼中的第一褶侧翼中。第一结构型压纹的压纹轴线成与第二结构型压纹的压纹轴线不同的角度延伸。

在一个示例中，褶式过滤介质具有重力顶部和重力底部。重力顶部竖向高于重力底部(例如在使用中)。各折叠部在重力顶部与重力底部之间延伸。与第二结构型压纹的压纹轴线相比，第一结构型压纹的压纹轴线与重力对齐度更小。第一结构型压纹比第二结构型压纹更靠近重力顶部定位。

在一个示例中，褶式过滤介质形成一过滤介质块，所述过滤介质块限定上游面和下游面。过滤介质块具有流向，待过滤的流体通过该流向从上游面流到下游面。流向与所述多个折叠部大体垂直。

在一个示例中，压纹轴线相对于折叠部成角度，使得当沿着流向从上游面朝下游面移动时，压纹轴线向上朝着褶式过滤介质的重力顶部移动。

在一个示例中，多个结构型压纹中的第三结构型压纹形成在多个褶侧翼中的第二褶侧翼中。多个折叠部中的第一折叠部形成在第一褶侧翼和第二褶侧翼之间。第三结构型压纹的第一端沿着第一折叠部轴向定位在第一和第二结构型压纹的第一端之间。第二结构型压纹的第一端轴向定位在第三结构型压纹的第一和第二端之间。

在一个示例中，第一、第二和第三结构型压纹形成叠瓦式取向(shingledorientation)，尤其在沿着流体流向观察时。

在一个示例中，多个结构型压纹各自具有宽度，所述宽度大体垂直于压纹轴线。所述宽度在从第一端朝第二端移动时增大。

在一个示例中，结构型压纹的深度/高度在从第一端朝第二端移动时增大。

在一个示例中，第一和第二结构型压纹在褶式过滤介质的第一侧上形成突起并在褶式过滤介质的第二侧上形成凹陷。第三结构型压纹在第二褶侧翼的第二侧上形成突起并在第二褶侧翼的第一侧上形成凹陷。

在一个示例中，过滤用介质被形成为一褶式过滤介质管，所述褶式过滤介质管限定一中心纵向轴线。所述结构型压纹中的每个在对应的褶侧翼的第一和第二侧中的一个上形成突起且在对应的褶侧翼的第一和第二侧中的另一个中形成凹陷。基本垂直于结构型压纹的相应轴线测量的所述突起的宽度和所述凹陷的深度在径向远离褶式过滤介质管的中心纵向轴线并沿着压纹轴线移动时增大。

在一个示例中，基本垂直于结构型压纹的对应轴线测量的所述突起的宽度和所述凹陷的深度在径向远离褶式过滤介质管的中心纵向轴线并沿着压纹轴线移动时增大。

在一个示例中，褶式过滤介质被形成为一褶式过滤介质管。褶式过滤介质管限定一中心纵向轴线。褶式过滤介质管并且配置用于待过滤的流体在进行流体过滤时沿径向流动通过褶式过滤介质管。分离的水大体平行于(或更加平行于)中心纵向轴线移动。褶式过滤介质管具有重力顶部和重力底部。重力顶部竖向高于重力底部。中心纵向轴线和各折叠部在重力顶部与重力底部之间延伸。结构型压纹的压纹轴线相对于所述纵向轴线取向成使得，当沿着压纹轴线朝重力底部移动时。压纹轴线径向向外并远离纵向轴线移动。然而，其它实施例也可具有相反的取向。

在一个实施例中，提供一种制造如上所述的滤芯的方法。方法包括：提供过滤介质；使过滤介质压印有多个结构型压纹；以及使过滤介质关于多个折叠部折叠以形成多个褶侧翼。

在一个实施例中，提供一种从燃料流中过滤水的方法。方法包括：随着燃料从滤芯的入口流到滤芯的出口地使燃料流通过滤芯的过滤介质。

在一个实施例中，提供一种过滤系统，所述过滤系统包括滤头、壳体和如上所述的滤芯。滤头具有入口和出口。壳体限定槽区域。如上所述的滤芯在壳体内至少部分地竖向高于所述槽区域定位并流体介设(fluidly interpose)于所述入口和出口之间。

在一个实施例中，提供一种制造过滤介质的方法。方法包括提供具有预定粗糙度的表面的过滤用介质层。方法包括：使介质的表面与具有选定粗糙度的装置接触，以赋予介质的表面比预定粗糙度更大的粗糙度。

所述装置可以是辊、板、带或用于赋予增强的表面粗糙度的其它结构。装置可还包括用于形成结构型压纹的结构。

在一个实施例中，方法包括利用装置压紧介质的步骤。这可形成增强的表面粗糙度或结构型压纹。

在一个实施例中，方法包括在介质与装置接触之后对介质打褶的步骤。

在一个实施例中，方法包括在介质层的表面中形成结构型压纹的步骤。

在一个实施例中，对介质打褶的步骤包括在相邻的褶面板之间形成折叠线。方法包括：形成多个结构型压纹，所述多个结构性压纹为拉长的，使得多个结构型压纹中的每个具有限定压纹轴线的第一端和第二端，所述压纹轴线在第一端和第二端之间延伸。压纹轴线相对于折叠线成非平行且非垂直的取向延伸。

在一个实施例中，多个结构型压纹中的第一结构型压纹和第二结构型压纹形成在第一褶面板中。第一结构型压纹的压纹轴线相对于折叠线成与第二结构型压纹的压纹轴线不同的角度延伸。

在一个实施例中，滤芯具有重力顶部和重力底部。重力顶部竖向高于重力底部。与第二结构型压纹的压纹轴线相比，第一结构型压纹的压纹轴线与重力对齐度更小。

在一个实施例中，多个结构型压纹中的第三结构型压纹形成在第二褶面板中。折叠线形成在第一和第二褶面板之间。第三结构型压纹的第一端沿着折叠线轴向定位在第一和第二结构型压纹的第一端之间，并且第二结构型压纹的第一端轴向定位在第三结构型压纹的第一和第二端之间。

在一个实施例中，多个结构型压纹各自具有宽度，所述宽度大体垂直于压纹轴线。宽度在从第一端朝第二端移动时增大。在一些实施例中，当过滤介质形成为褶式过滤介质管时，这将是沿着径向向内的方向。在其它实施例中，这可能只是沿着大体下游的方向比如从过滤介质包的上游面到下游面，例如在面板式滤芯中。

在一个实施例中，第一和第二结构型压纹在过滤介质层的第一侧上形成突起并在过滤介质的第二侧上形成凹陷。第三结构型压纹在过滤介质的第二侧上形成突起并在过滤介质的第一侧上形成凹部。

在一个实施例中，使介质的表面与具有选定粗糙度的装置接触以赋予介质的表面比预定粗糙度更大的粗糙度的步骤在没有包括结构型压纹的过滤介质的至少80％且更优选地至少90％上发生。

在一个实施例中，过滤介质的表面的至少95％已被处理(manipulate)为包括增大的表面粗糙度、折叠线和/或结构型压纹中的至少一种。

在一个实施例中，辊或板具有至少35μ且更优选地至少190μ的表面粗糙度。

在一个实施例中，过滤介质的增强的表面粗糙度为20μ且更优选地至少100μ。

在一个实施例中，使介质的表面与具有选定粗糙度的装置接触以赋予介质的表面比预定粗糙度更大的粗糙度的步骤以无需去除过滤介质材料的方式实施。

在一个实施例中，使介质的表面与具有选定粗糙度的装置接触以赋予介质的表面比预定粗糙度更大的粗糙度的步骤通过压紧过滤介质来形成更大粗糙度的方式实施。

在一个实施例中，所述过滤介质层的表面是过滤介质层的上游表面，过滤介质层的该上游表面是一暴露表面。

在一个实施例中，过滤介质层是由多个介质层形成的预层压介质。使介质的表面与具有选定粗糙度的装置接触以赋予介质的表面比预定粗糙度更大的粗糙度的步骤不会同时使所述多个介质层固定而形成过滤介质层。

在特定实现方式中，在实施任何表面粗糙度增强工艺之前，从处于层压状态中的过滤介质卷解出(unwind)过滤介质。

在一个实施例中，在使介质的表面与具有选定粗糙度的装置接触以赋予介质的表面比预定粗糙度更大的粗糙度的步骤之后，表面不在随后被涂覆或覆盖。

在一个实施例中，过滤介质层的表面粗糙度具有在130度与140度之间的且优选地为至少132度的利用水利用测角仪测量的接触角。

在一个实施例中，提供一种滤芯。滤芯包括由过滤用介质层形成的褶式过滤介质包。所述过滤用介质层形成多个褶面板，所述多个褶面板通过多条折叠线形成。过滤用介质具有上游表面和下游表面。上游表面经压紧而具有期望的表面粗糙度。

在一个实施例中，上游表面的表面粗糙度大于下游表面的表面粗糙度。

在一个实施例中，过滤用介质层的上游表面暴露，使得待过滤的流体首先接触过滤用介质层的上游表面。因此，提供期望粗糙度的表面并不位于过滤介质的不同层之间。此外，形成表面粗糙度的裂缝或空隙没有被其它材料填充。

在一个实施例中，过滤用介质层包括在介质层的上游表面中的结构型压纹。

在一个实施例中，多个结构型压纹为拉长的，使得多个结构型压纹中的每个具有限定压纹轴线的第一端和第二端，所述压纹轴线在第一端和第二端之间延伸。压纹轴线相对于折叠线成非平行且非垂直的取向延伸。

在一个实施例中，多个结构型压纹中的第一结构型压纹和第二结构型压纹形成在第一褶面板中。第一结构型压纹的压纹轴线相对于折叠线成与第二结构型压纹的压纹轴线不同的角度延伸。

在一个实施例中，滤芯具有重力顶部和重力底部，重力顶部竖向高于重力底部。与第二结构型压纹的压纹轴线相比，第一结构型压纹的压纹轴线与重力对齐度更小。第一结构型压纹竖向高于第二结构型压纹。

在一个实施例中，多个结构型压纹中的第三结构型压纹形成在第二褶面板中。折叠线形成在第一和第二褶面板之间。第三结构型压纹的第一端沿着折叠线轴向定位在第一和第二结构型压纹的第一端之间，并且第二结构型压纹的第一端轴向定位在第三结构型压纹的第一和第二端之间。

在一个实施例中，第一、第二和第三压纹位于上游折叠线与下游折叠线(例如，在筒形芯中径向外折叠线与径向内折叠线)之间。

在一个实施例中，第一、第二和第三压纹位于上游折叠线与下游折叠线之间的同一位置处。

在一个实施例中，第一、第二和第三压纹沿着折叠线彼此轴向偏移。

在一个实施例中，多个结构型压纹各自具有宽度，所述宽度大体垂直于压纹轴线。宽度在从第一端朝第二端移动时增大。在一个特定实施例中，该宽度增大发生在朝下游折叠线移动时(例如，在筒形滤芯中径向向内，或者当从面板式滤芯的上游面朝下游面移动时，穿过介质包)。

在一个实施例中，第一和第二结构型压纹在过滤介质层的第一侧上形成突起并在过滤介质的第二侧上形成凹陷。第三结构型压纹在过滤介质的第二侧上形成突起并在过滤介质的第一侧上形成凹部。

在一个实施例中，没有包括结构型压纹的过滤介质的至少80％且更优选地至少90％具有比结构型压纹的表面粗糙度更大的表面粗糙度。

在一个实施例中，过滤介质的表面的至少95％已被处理为包括增大的表面粗糙度、折叠线和/或结构型压纹中的至少一种。

在一个实施例中，上游表面的表面粗糙度为至少116μ(相当于120目砂纸的表面粗糙度)且更优选地至少190μ(相当于80目砂纸的表面粗糙度)且甚至更优选地至少425μ(相当于40目砂纸)。

在一个实施例中，上游表面的表面粗糙度至少相当于120目砂纸的表面粗糙度且更优选地至少相当于80目砂纸的表面粗糙度且甚至更优选地至少相当于40目砂纸。.

在一个实施例中，上游表面的表面粗糙度已被处理为比未处理状态时大至少50％，更优选地比未处理状态时大至少100％，且甚至更优选地比未处理状态时大至少400％。

在一个实施例中，过滤介质层的上游面的表面粗糙度已通过压紧过滤用介质层的上游面的方式提供并且不是通过从上游面去除材料的方式提供。

在一个实施例中，过滤用介质层的上游表面是一暴露表面，并且上游表面中形成表面粗糙度的空隙没有被其它材料填充或覆盖。这并不包括在过滤介质关于褶折叠部进行折叠之后相邻褶面板的潜在可能的重叠。

在一个实施例中，过滤用介质层是由与过滤用介质的提供上游面的表面粗糙度的结构独立的固定到彼此的多个介质层形成的预层压介质。

在一个实施例中，过滤用介质层的表面粗糙度具有在130度与140度之间的且优选地为至少132度的利用水利用测角仪测量的接触角。

在实施例中，一种从燃料流中过滤水的方法包括：随着燃料从滤芯的入口流到滤芯的出口，使燃料流通过根据上述实施例中任一项所述的滤芯的过滤用介质。

在实施例中，提供一种过滤系统，所述过滤系统包括：具有入口和出口的滤头；限定槽区域的壳体；以及根据前述实施例中任一项所述的滤芯。滤芯在壳体内至少部分地竖向高于槽区域定位并流体介设于所述入口和出口之间。

本发明的其它方面、目的和优点将从以下结合附图进行的详细描述中变得更加明显。

附图说明

被并入在说明书中并形成说明书的一部分的附图图示出本发明的若干方面，并与描述一起服务于阐明本发明的原理。在附图中：

图1是滤芯的简化图示；

图2是在进行压制之后、但在被折叠(例如打褶)用于图1的滤芯的过滤介质中使用之前的一对褶面板的简化图示；

图3是关于线条3-3截取的图2的简化截面图；

图4是系统的简化示意图，所述系统用于处理过滤介质以形成包括结构型压纹和增大的表面粗糙度的褶式布置结构；

图5是根据本申请的实现方式的、在打褶之前的过滤介质的照片，所述过滤介质包括结构型压纹和可选的增强的表面粗糙度；

图6是根据本申请的实现方式的、在打褶(例如折叠)之前过滤介质的照片，所述过滤介质包括结构型压纹但未带有可选的增大的表面粗糙度；

图7是过滤介质的对照样品的照片，该对照样品未包括对于图5和图6的过滤介质使用的增强的表面粗糙度或压纹；

图8是水滴在图7的过滤介质的对照样品上的接触角的图像；

图9是水滴在图5的样品的增强的表面粗糙度区域上的接触角的图像；以及

图10-12是对图5-7的样品进行比较的测试结果；

图13是采用根据图1的滤芯的简化过滤系统，所述过滤系统还包括滤头和可移除的收集碗；

图14是待通过根据本申请形成的过滤介质部段过滤的流体流及与流体分离的水流的简化示意图。

虽然将结合某些优选实施例描述本发明，但无意将本发明限于这些实施例。相反，意图是覆盖由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内所包括的所有的替代、修改和等同物。

具体实施方式

图1图示出包含本申请的教导的简化滤芯100。滤芯100包括褶式过滤介质102(也称为“过滤用介质”)，所述褶式过滤介质被形成为褶式过滤介质块且具体为筒形管。尽管该实施例图示出呈筒形管的褶式过滤介质102，但根据本教导的其它实施例也可将过滤介质形成为呈过滤介质的平坦面板形式的过滤介质块。

滤芯100在从流动流体(例如，燃料流)中过滤水方面存在特别的益处。滤芯100还可从流动流体中过滤微粒物质。

脏污流体通过一个或多个入口进入滤芯100，如箭头104图示的。当流体流动通过过滤介质102时，脏污流体从上游侧/面(在图示的筒形过滤介质管中，径向外侧)通过过滤介质102流到下游侧/面(在图示的筒形过滤介质管中，径向内侧)。在通过过滤介质102之后，经清洁的流体流动通过一个或多个出口，由箭头106图示。

过滤介质102优选配置为聚结未过滤的流体中夹带的水，使得聚结的水滴110将与流体分离。聚结的水滴110将流到(通过箭头112图示)水槽114或其它收集区域。水滴110的流动大体平行于重力(由箭头124图示)。

图13图示出过滤系统115，在该过滤系统中，滤芯100会具有具体应用性。这里，槽114由可移除的碗117提供，所述可移除的碗可移除地连接到滤头121。滤头121提供入口104和出口106。

过滤介质102是一个或多个过滤介质层，所述一个或多个过滤介质层被折叠而形成具有多个折叠部120的褶式过滤介质层，各折叠部限定使相邻的褶面板122分开的折叠线。折叠部120使相邻的成对褶面板122(也称为褶侧翼)互连。在优选实施例中，折叠部120大体平行于重力(在图1中通过箭头124图示)。

优选地，水槽114处在过滤介质102的底端130处，而出口106为顶端132，其中“顶”和“底”参照重力来定义。通过这种方式，可利用重力强制聚结的水滴110流向水槽114而不是出口106。

如提及的，过滤介质102优选地由具有多个褶面板122的褶式介质形成，所述多个褶面板通过褶折叠部120分开。

图2是在关于折叠线120被折叠之前的一对褶面板122A、122B的俯视图，在该实施例中，所述折叠线由制造过程期间的刻划线提供。折叠部120将褶面板122A与褶面板122B分开，但也使两个相邻的褶面板122A、122B互连。

在管状滤芯中(比如，在图1中)，褶折叠部120(其可由折叠之前的刻划线提供)包括径向外侧褶折叠部120A和径向内侧褶折叠部120B(例如，在由图1中的箭头104图示的径向向外往向内的流体流的情况中，径向外侧褶折叠部120A可被称为上游褶折叠部，并且径向内侧褶折叠部120B可被称为下游褶折叠部)。褶面板122会大体上在外侧褶折叠部120A与内侧褶折叠部120B之间径向地(通常与完全径向成微小角度)延伸。外侧褶折叠部120A可被认为形成过滤介质管的径向外周界或上游面(通过虚线119A图示)，而内侧褶折叠部120B形成过滤介质管的径向内周界或下游面(通过虚线119B图示)。

在面板式滤芯中，褶折叠部120A将形成面板式过滤器的上游面，而褶折叠部120B将形成面板式滤芯的下游面。褶面板122将大体上在上游面和下游面之间延伸。

参考图2，过滤介质还包括多个结构型压纹140A、140B。结构型压纹140A形成在褶面板122A中，而结构型压纹140B形成在褶面板122B中。

图2图示出过滤介质102的两个褶面板122A、122B在关于折叠线120折叠之前的上游表面142(也参见图3)，所述上游表面与下游表面144相反。在操作中，脏污流体将首先接触上游表面142且然后通过过滤介质102，而经清洁的流体通过下游表面144离开过滤介质102。

根据本申请的实施例，过滤介质具有多项处理。第一项处理是褶折叠部120的形成，所述褶折叠部可以是划痕或折痕。

第二项处理是结构型压纹140A、140B的形成。参考图2和图3，在该实施例中，压纹140A由于在过滤介质102的上游表面142中形成多个凹陷并在过滤介质102的下游表面144中形成多个突起而是阴性压纹(negative embossment)。压纹140B由于在上游表面142中形成多个突起并在下游表面144中形成多个凹陷而是阳性压纹(positive embossment)。

虽然该实施例图示出来自交替的褶面板122的压纹在阳性压纹与阴性压纹之间交替，但在一些实施例中，所有压纹也可以都是阳性的，或者所有压纹也可以都是阴性的。此外，在一些实施例中，单个褶面板122也可以既具有阳性压纹也具有阴性压纹。

每个压纹140包括第一端146和第二端148。压纹140沿着压纹轴线150在第一端146和第二端148之间纵向延伸。

在图2的图示实施例中，压纹在第一端146和第二端148之间锥化。具体地，垂直于压纹轴线150的压纹140的宽度W(在图2中通过双头箭头图示)在从第一端146向第二端148移动时增大。这产生泪滴型形状。在其它实施例中，宽度可保持不变并且不需要在径向向内移动时增大。

每个压纹140的至少一部分具有为过滤介质的厚度的至少两倍且优选地过滤介质的厚度的至少3倍的宽度W。在一些实施例中，一些或所有压纹的至少一部分具有为过滤介质的厚度的至少4倍的宽度W。

在一些实现方式中，压纹140的高度H在沿着压纹轴线150从压纹的一端向另一端移动时增大。如图3中图示的，高度H在沿着压纹轴线150远离折叠部120移动时增大。尽管是从高度H上来描述，但阴性压纹的深度也会具有相似的取向。每个压纹140的至少一部分具有为过滤介质的厚度的至少两倍且优选地过滤介质的厚度的至少3倍的高度H。在一些实施例中，一些或所有压纹的至少一部分具有为过滤介质的厚度的至少4倍的高度H。

在一些实施例中，褶面板122将关于折叠部120相对于彼此折叠，使得压纹140的第二端148将在径向上更靠近过滤介质管102的中心轴线150定位。在平坦的面板式过滤器中，压纹140将大体上在从面板的上游面向下游面行进(例如，沿着通过过滤介质面板的流的方向)时变得更宽。然而，在其它实施例中，第一端146和第二端148可调换，使得压纹140的第二端138将比第一端146在径向上更远离过滤介质102的管的中心轴线150定位。

该成角度的取向帮助在脏污流体流过过滤介质102的上游面142且尤其是压纹140时聚结夹带的水。压纹还帮助维持折叠之后的相邻的褶面板122A、122B之间的间距。

参考图2，除锥化之外，在一些实施例中，压纹轴线150还相对于折叠部120和重力124成非平行、非垂直的取向延伸。优选地，非平行、非垂直的取向在沿着径向方向观察时形成叠瓦图案，所述叠瓦图案帮助拒绝更多的水滴110进入介质。

图14是过滤介质102的简化图示，其更好地图示出了叠瓦取向。

在优选的配置构造中，从一个压纹140到下一个压纹140的压纹轴线150的取向在从顶端132向底端130转变时发生改变。尤其，竖向越低的压纹140的取向相对于径向方向越陡峭，并且越接近平行于褶折叠部120和重力124，对应的压纹140相对于底端130越近定位。

图14进一步图示出从一个压纹到下一个的压纹轴线150的不同角度。这里，两个下部的压纹140A’和140B’的压纹轴线150’比两个上部的压纹140A和140B的压纹轴线150更陡峭。值得注意的是，压纹140B、140B’以虚线示出，因为它们形成在隐藏在形成压纹140A、140A’的褶面板之后的褶面板中。

还应注意，图14的压纹140不是泪珠形的且相反为椭圆形的，椭圆形是一种替代形状。

随着朝底部130移动而增大的陡度提升了压纹140的阻水效果。这阻止水滴110进入过滤介质的上游打褶部段，带来了针对过滤的表面积整体利用和滤芯100的底部段的更好的性能。这在分离的水滴110竖向向下朝向底端130和槽114移动时特别有益。提升的阻水性能帮助针对水112向下流动导致滤芯100的底部在水被收集在集水槽114中之前具有高的水浓度的实际情况进行补偿。压纹轴线150’相比于压纹轴线150增大的角度提升了过滤介质102的下部的阻水性能。

在优选的实施例中，在垂直于折叠部120观察时，褶面板122A的压纹140A与褶面板122A的压纹140B重叠。因此，压纹140B的第一端竖向定位在两个相邻的压纹140A的第一端之间。然而，优选的是，压纹140A的第一端竖向定位在压纹140B的第一端146与第二端148之间。

压纹轴线150相对于通过介质102的流体流(例如，大体径向方向)的角度由于阻止向介质102中的重新引入而帮助防止聚结的水滴挤过去，并且还使利用重力协助水分离。

如图14中图示的，在一个实施例中，压纹轴线150相对于折叠部120和重力成角度，使得当沿着流体流向移动时，压纹轴线150朝向顶部132移动。这种取向致使在液滴110因重力124而竖向向下移动时水滴110径向向外移动(通过箭头111图示)。这进一步促进从正在过滤的流体中去除水。参考图13，水滴会向外朝着碗117的竖直壁移动。然而，相反的取向也可被实现。

与多个压纹140A、140B、144相邻的，过滤介质102具有多个平坦表面区域160。

优选地，一个褶面板122A的结构型压纹140A与相邻的褶面板122B的结构型压纹140B沿着折叠部120轴向偏移，使得当面板122A、122B关于折叠部120相对于彼此折叠时，压纹140B沿着折叠部120轴向定位在压纹140A之间。这允许压纹140B与相邻的褶面板122A、122B的平坦表面区域160协作和/或对齐。这帮助维持褶面板122A、122B之间的适当间距。

在优选的实施例中，这些表面区域160已被处理为具有增大的表面粗糙度。更具体地，过滤介质102大体形成有第一表面粗糙度，且然后用户处理过滤介质102且特别是在这些平坦表面区域160中进行处理以增大表面粗糙度。

在一个实施例中，上游表面的表面粗糙度为至少116μ(相当于120目砂纸的表面粗糙度)且更优选地至少190μ(相当于80目砂纸的表面粗糙度)且甚至更优选地至少425μ(相当于40目砂纸)。

在一个实施例中，表面区域160在处理之后具有至少116μ且更优选地至少425μ的表面粗糙度。应当注意，在一些优选实施例中，压纹140具有为该表面粗糙度的至少三倍的高度。

在一些实施例中，过滤介质在被处理之后的表面粗糙度增大至少50％、更优选至少100％且甚至更优选地至少400％。

在一些实施例中，上游表面142的表面粗糙度大于下游表面144的表面粗糙度。基本上，但并不总是的，仅上游表面142的表面粗糙度被处理，因为这是首先被具有夹带的水的脏污流体接触的表面。表面粗糙度帮助提高上游表面142的表面能量及因此上游表面的水分离能力。

在图2中，增大的表面粗糙度通过过滤介质102的表面上的遍布的点画示意性地图示出。该粗糙度可被称为微粗糙度。

图4图示出简化的过滤介质加工系统200。该系统包括过滤介质供应部202，所述过滤介质供应部基本上是过滤介质卷，所述过滤介质卷将被使用来形成过滤介质102。从卷中解出过滤介质且随后对过滤介质进行加工。

过滤介质供应部202下游设有介质处理工位204，所述介质处理工位包括一个或多个介质处理工具205、206，所述介质处理工具对过滤介质的一个或多个表面和/或区域实施表面处理。

在特定的实现方式中，介质处理工位204包括呈对置压辊形式的介质处理工具。在另一实现方式中，介质处理工具由一对对置的带提供。在另外的实现方式中，介质处理工具由一对沿着轴线朝向及远离彼此移动的直线致动式冲压板提供，所述轴线大体垂直于通过介质处理工位204的流介质。

在一种实现方式中，介质处理工位204仅处理过滤介质的一侧且特别是过滤介质的将成为以上描述的上游表面142的那侧。在这样的实施例中，与介质的该侧协作的介质处理工具205、206将处理过滤介质的对应表面的表面粗糙度，以使表面粗糙度与过滤介质的原始表面粗糙度相比增大。

优选地，介质处理工位204修改表面粗糙度而不去除任何或基本上任何的过滤介质，例如，而不研磨或激光蚀刻介质。反而，优选的是仅简单地通过压紧过滤介质来修改表面粗糙度。去除方法此外还可能会在过滤介质上留下碎屑。

在一种实现方式中，限定期望表面粗糙度的介质处理工具205、206由与介质处理工具205、206中的另一者相比更硬的材料形成。在一些实现方式中，介质处理工具205、206可具有激光蚀刻于工艺装备(tooling)表面中的表面粗糙度轮廓。

在一个实施例中，同一介质处理工具205或206具有形成于其中的结构型压纹和表面粗糙度两项特征。在一些实施例中，介质处理工具205、206完全不含表面粗糙特征并且仅提供结构型压纹。

在一些实现方式中，介质处理工具205、206具有提供形成于其中的结构型压纹轮廓的刚性构件，并具有附接到刚性构件的微粗糙度膜。微粗糙度膜将围绕结构型压纹轮廓。

在一些实现方式中，介质处理工位204具有两步工艺，其中粗糙度和结构型压纹利用分开的成套工艺装备形成，所述分开的成套工艺装备依序被对齐，使得首先实施一个过程且然后再实施另一过程。基本上，将首先发生粗糙度过程。同样，其它系统也可具有这些各种不同介质处理特征中的仅一种。

在一些实现方式中，结构型压纹的表面没有经过增大粗糙度的处理，并且仅褶面板的其余部分(例如，过滤介质的基本平坦的部分)被处理为提供改进的表面粗糙度。

在优选的实现方式中，介质处理工具205、206具有对齐来形成单个结构型压纹的阳性和阴性结构型压纹特征。例如，工具205的突起将与协作的工具206的对应凹部对齐并将过滤介质压入到该对应凹部中来形成压纹。然而，尽管协作的突起/凹部特征(例如，协作的阳性特征和阴性特征)会优选地被使用来形成结构型压纹，但表面粗糙特征基本上不利用这种阳性/阴性布置结构来形成。反而，表面粗糙度特征将仅简单地通过一个或另一个工具205、206形成，而无需工具205、206之间的协作特征协作来形成表面粗糙度。

在一种实现方式中，过滤介质是多个过滤介质层的层压体。该层压体被形成，并且该层压体的各层在通过介质处理工位204之前被固定到彼此。

此外，优选的是表面粗糙度已被增强和增大的表面，优选的是这些表面不在随后被涂覆。这是特别正确的，因为添加到过滤介质的表面粗糙度不作为将单独的各层固定在一起的手段/器具使用。反而，表面粗糙度应保持不被其它材料妨碍，从而保持改进的水分离特征。

工具205、206下游设有折叠器207，所述折叠器促使相邻的褶面板122关于对应的褶折叠部120折叠

图5是过滤介质302的照片，该过滤介质已经过处理而包括限定褶面板322A、322B的折叠部320、结构型压纹340A、340B和具有增强的粗糙度的平坦表面区域360。

图6是与图5类似的照片。然而，过滤介质未包括围绕结构型压纹的增强的表面粗糙度。

图7是用于图5和图6的布置结构的过滤介质的未经处理的样品的照片。

申请人已开展各种测试来比较图5-7的所有三种布置结构的过滤介质的操作参数。然而，不是所有测试都对未包括表面粗糙度的样品开展。

图8和图9比较了对于图7的对照过滤介质和图5的改型过滤介质的接触角。水在对应介质表面上的接触角利用测角仪进行测试。已确定的是，具有增大的表面粗糙度的样品具有更大的接触角。更具体地，对照样品具有129°正负0.8的平均接触角(两个值的平均值)，而具有增大的表面粗糙度的样品具有135°正负0.6的平均接触角(两个值的平均值)。

图10图示出基于SAE J905的流限制与流率的比较。所使用的液体是超低硫柴油(ULSD)。如图示的，在相同的流率条件下，改型的样品每个都具有与对照样品相比降低的压降。

图11图示出根据SAE J1488测试的随着时间推移的水分离效率的比较。测试的流率是1gpm。流在筒形滤芯条件下由外向内流动。

图12绘制了根据SAE J1488测试的对于三个样品的随着时间推移的压降。测试流率是1gpm。流在筒形滤芯条件下由外向内流动。

所有参考文献包括本文中引用的出版物、专利申请和专利由此以引用的方式并入，就如同每篇参考文献都被单独且具体地指示为通过引用的方式并入并且在本文中进行全文阐述一样。

在描述本发明的语境中(尤其是在所附权利要求的语境中)术语“一”和“一个”和“该”以及类似的指称的使用应诠释为涵盖单数和复数两者，除非本文中另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应诠释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)。除非在本文中另有说明，否则本文中数值范围的列举仅旨在用作单独引用落入该范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独的值被并入到说明书中，就如同它在本文中被单独列举一样。除非本文中另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文中描述的所有方法都可以以任何适合的顺序实施。本文中提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“比如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明并不对本发明的范围构成限制，除非另有声明。本说明书中的任何语言都不应被解释为指示任何未要求保护的元素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，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。这些优选实施例的变型对于阅读过以上描述的本领域普通技术人员会变得显而易见。发明人期望本领域技术人员视情况采用这样的变型，并且发明人也意图本发明被以不同于本文中具体描述的其它方式被实践。相应地，本发明包括在适用法律所允许的对所附权利要求书中所记载的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文中另有说明或与上下文明显矛盾，否则上述要素在所有可行变型中的任何组合也为本发明所涵盖。

Claims (15)

1.一种褶式滤芯，包括：

过滤用介质，所述过滤用介质被打褶成多个纵向延伸的相邻相对相继的褶侧翼，所述多个纵向延伸的相邻相对相继的褶侧翼具有选定的深度和在相继的褶侧翼之间的间距，以提供间隔的上游过滤表面和下游过滤表面，相邻的褶侧翼通过对应的折叠线连接；

所述相继的褶侧翼中的每个具有：

第一侧和第二侧；

在相邻的侧翼上的第一侧和第二侧中的至少一者中形成的多个结构型压纹，所述结构型压纹具有以下特征中的至少一种：

i)在一侧翼上的相邻的结构型压纹之间的不同的几何形状；

ii)在一侧翼上的相邻的压纹之间的相对于过滤用介质的纵向轴线的沿着第一和第二侧中的至少一者的不同的突起角度；

iii)非多边形的配置构造；

iv)泪滴型几何形状；以及

v)限定压纹轴线的第一端和第二端，所述压纹轴线在第一端和第二端之间延伸，所述压纹轴线相对于与对应的褶侧翼连接的折叠线成非平行且非垂直的取向延伸。

2.一种褶式滤芯，包括：

褶式过滤介质，所述褶式过滤介质具有形成上游表面的第一侧和形成下游表面的第二侧，所述褶式过滤介质包括多个褶侧翼和多个折叠部，相邻的褶侧翼通过所述多个折叠部中的对应一个连接；和

在褶侧翼的第一和第二侧中的至少一个中形成的多个结构型压纹，每个结构型压纹具有第一端和第二端，所述第一端和第二端限定结构型压纹的压纹轴线，所述压纹轴线相对于与对应的褶侧翼连接的折叠部成非平行且非垂直的取向延伸。

3.如权利要求2所述的褶式滤芯，其中：

所述褶式过滤介质形成一过滤介质管，所述过滤介质管限定一纵向中心轴线，各折叠部平行于所述纵向中心轴线延伸；并且

每个结构型压纹为沿着该结构型压纹的压纹轴线拉长的。

4.如权利要求2或3所述的褶式滤芯，其中，所述多个结构型压纹中的第一结构型压纹和所述多个结构型压纹中的第二结构型压纹形成在所述多个褶侧翼中的第一褶侧翼中，第一结构型压纹的压纹轴线成与第二结构型压纹的压纹轴线不同的角度延伸。

5.如权利要求4所述的褶式滤芯，其中，所述褶式过滤介质具有重力顶部和重力底部，所述重力顶部竖向高于所述重力底部，各折叠部在所述重力顶部和重力底部之间延伸，与第二结构型压纹的压纹轴线相比，第一结构型压纹的压纹轴线与重力对齐度更小，第一结构型压纹比第二结构型压纹更靠近所述重力顶部定位。

6.如权利要求5所述的褶式滤芯，其中，所述褶式过滤介质形成一过滤介质块，所述过滤介质块限定上游面和下游面，所述过滤介质块具有流向，待过滤的流体通过所述流向从所述上游面流到所述下游面，所述流向大体垂直于所述多个折叠部。

7.如权利要求6所述的褶式滤芯，其中，所述压纹轴线相对于折叠部成角度，使得当沿着流向从上游面朝下游面移动时，压纹轴线向上朝着褶式过滤介质的重力顶部移动。

8.如权利要求4-5所述的褶式滤芯，其中，所述多个结构型压纹中的第三结构型压纹形成在所述多个褶侧翼中的第二褶侧翼中，所述多个折叠部中的第一折叠部形成在第一和第二褶侧翼之间，所述第三结构型压纹的第一端沿着第一折叠部轴向定位在第一和第二结构型压纹的第一端之间，并且第二结构型压纹的第一端轴向定位在第三结构型压纹的第一端和第二端之间，第一、第二和第三结构型压纹形成叠瓦取向。

9.如权利要求2-8所述的褶式滤芯，其中，所述多个结构型压纹每个具有宽度，所述宽度大体垂直于压纹轴线，所述宽度在从所述第一端朝所述第二端移动时增大。

10.如权利要求8所述的褶式滤芯，其中：

第一和第二结构型压纹在褶式过滤介质的第一侧上形成突起并在褶式过滤介质的第二侧上形成凹陷；

第三结构型压纹在第二褶侧翼的第二侧上形成突起并在第二褶侧翼的第一侧上形成凹陷。

11.如权利要求2-10所述的褶式滤芯，其中：

所述过滤用介质形成为一褶式过滤介质管，所述褶式过滤介质管限定一中心纵向轴线；

所述结构型压纹中的每个在对应的褶侧翼的第一侧和第二侧中的一个上形成突起并在该对应的褶侧翼的第一侧和第二侧中的另一个中形成凹陷；

其中，大体垂直于对应的褶侧翼测量的所述突起的宽度和所述凹陷的深度在径向远离褶式过滤介质管的中心纵向轴线并沿着压纹轴线移动时增大。

12.如权利要求2-11所述的褶式滤芯，其中：

所述褶式过滤介质形成为一褶式过滤介质管，所述褶式过滤介质管限定一中心纵向轴线，所述褶式过滤介质管并且配置用于待过滤的流体在流体进行过滤时沿径向流动通过该褶式过滤介质管；

所述褶式过滤介质管具有重力顶部和重力底部，重力顶部竖向高于重力底部，中心纵向轴线和各折叠部在重力顶部与重力底部之间延伸，所述结构型压纹的压纹轴线相对于所述纵向轴线取向成使得，当沿着压纹轴线朝向重力底部移动时，所述压纹轴线径向向外并远离纵向轴线移动。

13.一种制造如前述权利要求中任一项所述的滤芯的方法，包括：

提供过滤介质；

使过滤介质压印有多个结构型压纹；

使过滤介质关于多个折叠部折叠以形成多个褶侧翼。

14.一种从燃料流中过滤水的方法，包括：

随着燃料从滤芯的入口流到滤芯的出口，使燃料流通过根据前述权利要求中任一项所述的滤芯的过滤介质。

15.一种过滤系统，包括：

具有入口和出口的滤头；

壳体，所述壳体限定槽区域；

根据前述权利要求中任一项所述的滤芯，所述滤芯在壳体内至少部分地竖向高于所述槽区域定位并流体介设于所述入口和出口之间。

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