DE112018001969T5

DE112018001969T5 - Plattenfilterelement

Info

Publication number: DE112018001969T5
Application number: DE112018001969.1T
Authority: DE
Inventors: Mark V. Holzmann; Scott W. Schwartz; Ken Tofsland
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2020-01-02
Also published as: CN113694644B; CN113694644A; US20220297048A1; CN110475600A; WO2018191147A1; CN110475600B; US11369910B2; US20200061512A1

Abstract

Es werden Plattenfilterelemente mit einem Faltenblock und einem Dichtungselement beschrieben. Die Plattenfilterelemente sind so angeordnet, dass die Dichtungselemente und Faltenblöcke gekrümmte und/oder abgewinkelte Elemente aufweisen können. Das Dichtungselement eines Filterelements kann gebogen, abgewinkelt, verdreht, und/oder mit variierendem Querschnitt sein. Die Einlass- und Auslasssflächen des Faltenblocks des Filterelements können gekrümmt und/oder verdreht anstatt eben sein. In einigen Anordnungen können sowohl das Dichtungselement des Filterelements als auch die Flächenlächen der Faltenblöcke gebogen und/oder verdreht sein. Die beschriebenen Filterelemente können flexibel sein, sodass die Form des Filterelements und/oder der Dichtung der Form eines Filtergehäuses entsprechen oder starr sein kann, sodass die Form des Filterelements vor und nach dem Einbau in ein Filtergehäuse im Wesentlichen gleich bleibt.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/484,093 mit dem Titel „PANEL FILTER ELEMENT“, eingereicht am 11. April 2017, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft Filterelemente.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren verbrennen im Allgemeinen ein Gemisch aus Kraftstoff (z. B. Benzin, Diesel, Erdgas usw.) und Luft. Vor dem Eintritt in den Motor wird die Ansaugluft üblicherweise durch ein Filtrationssystem geleitet, um Verunreinigungen (z. B. Staub, Wasser, Öl usw.) aus der Ansaugluft zu entfernen. Das Filtrationssystem umfasst ein Filterelement mit einem Filtermedium. Während die Luft durch das Filtermedium des Filterelements strömt, entfernt das Filtermedium mindestens einen Teil der Verunreinigungen in der Luft, wodurch verhindert wird, dass unerwünschte Verunreinigungen in den Verbrennungsmotor gelangen.
Plattenförmige Luftfilterelemente werden oft in Automobilanwendungen verwendet. Die plattenförmigen Luftfilterelemente umfassen üblicherweise gefaltete Filtermedien und eine Polyurethandichtung, die direkt an das gefaltete Medienpaket angeformt ist. Das gefaltete Medienpaket und die Dichtung sind in der Regel durch ebene Seiten definiert, und die Dichtung hat typischerweise eine rechteckige Gesamtform. Die flache und starre Form des Plattenluftfilterelements erzeugt eine Konstruktionsbeschränkung, bei der die Dichtungsdichtfläche in einer flachen Ebene enthalten ist. Üblicherweise ist diese Dichtungsebene parallel zu den Ein- und Auslassströmungsflächen des Medienpakets, die auch parallel zueinander sind. In einigen Fällen kann die ebene Dichtung geringfügig in Bezug auf die Strömungsflächen des Medienpaketes abgewinkelt sein. Diese Anordnung nimmt viel Platz in Anspruch, was eine große Konstruktionsbeschränkung für Motorräume ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen betreffen Filterelemente mit nicht ebenen Einlass- und Auslassflächen und krummlinigen Dichtungselementen. Ein Ausführungsbeispiel betrifft ein Filterelement. Das Filterelement umfasst ein Filtermedium, das einen Faltenblock mit einer Einlassfläche und einer Auslassfläche bildet. Das Filterelement umfasst ferner ein Dichtungselement, das mit dem Faltenblock gekoppelt ist. Die Einlassfläche und die Auslassfläche haben eine nicht ebene Form, wenn sich das Filterelement in einer eingebauten Position in einem Filtersystemgehäuse befindet.
Andere beispielhafte Ausführungsformen betreffen eine Filteranordnung. Die Filteranordnung umfasst ein Filtergehäuse und ein Filterelement. Das Filterelement umfasst ein Filtermedium, das einen Faltenblock mit einer Einlassfläche und einer Auslassfläche bildet. Das Filterelement umfasst ferner ein Dichtungselement, das mit dem Faltenblock gekoppelt ist, wobei das Dichtungselement gegen das Filtergehäuse drückt, wenn das Filterelement in das Filtergehäuse eingebaut ist, wodurch eine Dichtung mit dem Filtergehäuse gebildet wird. Die Einlassfläche und die Auslassfläche haben eine nicht ebene Form, wenn sich das Filterelement in einer eingebauten Position innerhalb des Filtergehäuses befindet.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Bilden eines krummlinigen Filterelements. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines im Wesentlichen flachen Filtermediums. Eine Polymerschicht wird in einen Formhohlraum der Form abgeschieden, wobei der Formhohlraum eine gekrümmte Oberfläche des Formhohlraums umfasst. Eine Seitenfläche des Filtermediums wird innerhalb einer vorbestimmten Zeit derart auf der Polymerschicht positioniert, dass die Seitenläche der krummlinigen Formhohlraumoberfläche entspricht, wodurch das Filtermedium gebogen wird. Das Filtermedium mit der an der Seitenfläche des Filtermediums angebrachten Polymerschicht wird aus dem Formhohlraum entfernt.
Diese und andere Merkmale werden zusammen mit ihrer Einrichtung und und Funktionsweise aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Elemente in den verschiedenen, nachstehend beschriebenen Zeichnungen durchgehend gleiche Bezugszeichen haben.
Figurenliste

1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften herkömmlichen Filterelements.
1B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filterelements auf demselben kartesischen Koordinatensystem wie das Filterelement von 1A.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filterelements gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filterelements gemäß eine weiteren beispielhaften Ausführungsform.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filterelements gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filterelements gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
6A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filterelements 600 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. 6B zeigt eine Seitenansicht des Filterelements von
6A. 6C zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses, das konfiguriert ist, um das Filterelement aus 6A gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufzunehmen. 6D zeigt eine Explosionsansicht des Gehäuses von 6C.
7A und 7B zeigen jeweils eine unterschiedliche perspektivische Explosionsansicht eines Filtrationssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
8A und 8B zeigen verschiedene perspektivische Ansichten eines Filterelements gemäß einer Ausführungsform. 8A zeigt das Filterelement in einer nicht eingebauten oder flachen Position. 8B zeigt das Filterelement in einer eingebauten oder gekrümmten Position. 8C und 8D zeigen perspektivische Ansichten des Filterelements der 8A und 8B, das in ein Gehäuse eingebaut ist.
9A bis 9E zeigen verschiedene Ansichten eines Filterelements, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von einer ersten Position zu einer zweiten Position wechselt. 9A zeigt eine Draufsicht auf das Filterelement in der ersten Position und der zweiten Position. 9B zeigt eine perspektivische Ansicht des Filterelements in der ersten Position und der zweiten Position. 9C zeigt eine Seitenansicht des Filterelements in der ersten Position und der zweiten Position. 9D zeigt eine weitere Seitenansicht des Filterelements in der zweiten Position. 9E zeigt eine perspektivische Ansicht des Faltenblocks des Filterelements in der ersten Position und der zweiten Position.
10A, 10B und 10C zeigen verschiedene Arten des Hinzufügens von Steifigkeit, um eine Form eines Filterelements gemäß beispielhaften Ausführungsformen zu halten.
11A und 11B zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht eines runden Faltenblocks gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
12A und 12B zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht eines ovalen oder rennstreckenförmigen Faltenblocks gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
13A und 13B zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht eines mehrseitigen Faltenblocks gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
14 zeigt verschiedene Ansichten von unterschiedlich geformten Filterelementen gemäß verschiedener beispielhaften Ausführungsformen.
15A, 15B, 15C und 15D zeigen verschiedene Ansichten eines flachen Dichtungselements für ein Filterelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
16A, 16B, 16C und 16D zeigen verschiedene Ansichten eines runden Dichtungselements für ein Filterelement.
17A-17G zeigt verschiedene Ansichten eines Filtergehäuses, das konfiguriert ist, um ein gekrümmtes Plattenfilter gemäß einer weiteren Ausführungsform aufzunehmen.
17H ist eine obere Querschnittsansicht des Filtergehäuses der 17A-G, welche den Fluss des Fluids durch das Plattenfilter und das Filtergehäuse zeigt.
171 ist eine untere Querschnittsansicht des Filtergehäuses der 17A-G, welche den Fluss des Fluids durch das Plattenfilter und das Filtergehäuse zeigt.
17J ist eine vordere Querschnittansicht des Filtergehäuses von 17A-G.
17K-17L sind vordere isometrische Querschnittsansichten des Filtergehäuses der 17A-17G.
17M-17N sind hintere isometrische Querschnittsansichten des Filtergehäuses der 17A-17G.
17O-17P sind isometrische Ansichten des Filtergehäuses der 17A-17G, mit einem Plattenfilter darin und mit dem Filtergehäuse in einem teilweise demontierten Zustand.
18A zeigt verschiedene Richtungen der Fluidströmung durch ein beispielhaftes gekrümmtes Filterelement; 18B ist eine schematische Darstellung einer Richtung des Fluidstroms durch ein krummliniges Filterelement entlang einer longitudinalen Achse in einem Filtergehäuse, und 18C zeigt das krummlinige Filterelement, das entlang seiner Querachse in dem Filtergehäuse positioniert ist, gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
19 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens für die Herstellung eines krummlinigen Filterelements gemäß einer Ausführungsform.
20 ist ein beispielhafter Prozessablauf zur Bildung eines krummlinigen Filterelements gemäß einer Ausführungsform.

DETAILIERTE BESCHREIBUNG
Unter allgemeiner Bezugnahme auf die Figuren, werden Plattenfilterelemente mit einem Faltenblock und einem Dichtungselement beschrieben. Die beschriebenen Plattenfilterelemente sind so angeordnet, dass die Dichtungselemente und Faltenblöcke gekrümmte und/oder abgewinkelte Elemente aufweisen können. In einigen Anordnungen ist das Dichtungselement von einem Filterelement gekrümmt, abgewinkelt, verdreht, und/oder weist einen variierenden Querschnitt auf. In anderenAnordnungen können die Einlass- und Auslassstirnflächen des Faltenblocks des Filterelements gekrümmt und/oder verdreht anstelle von eben sein. In noch weiteren Anordnungen können sowohl das Dichtungselement des Filterelements als auch die Flächen der Faltenblöcke gekrümmt und/oder verdreht sein. Die beschriebenen Filterelemente können flexibel sein, sodass die Form des Filterelements und/oder der Dichtung der Form eines Filtergehäuses entsprechen oder starr sein kann, sodass die Form des Filterelements vor und nach dem Einbau in ein Filtergehäuse im Wesentlichen gleich bleibt.
Bezugnehmend auf 1A wird eine perspektivische Ansicht eines Filterelements 100 dargestellt. Das Filterelement 100 ist ein Plattenfilterelement einer bekannten Anordnung. Das Filterelement 100 und die Beschreibung von 1A dient als Grundlage zum Unterscheiden der hier beschriebenen erfinderischen Konzepte von einem ebenen Plattenfilterelement. Das Filterelement 100 umfasst allgemein einen Faltenblock 102 und ein Dichtungselement 104. Der Faltenblock 102 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Der Faltenblock 102 weist eine erste Fläche 106 und eine zweite Fäche (nicht gezeigt) gegenüber der ersten Fläche 106 und allgemein parallel zu der zweiten Fläche auf. In einigen Anordnungen ist die erste Stirnfläche 106 eine Einlassfläche und die zweite Fläche ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 106 in den Faltenblock 102, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche aus dem Faltenblock 102 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 106 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 102 ist umgekehrt. Das Filterelement 100 ist entlang der Faltlänge 110 (unten beschrieben) im Wesentlichen starr, sodass die Form des Filterelements 100 beibehalten wird. Die Steifigkeit kann durch die Verwendung eines Rahmens (z. B. eines harten Urethan-Rahmens, eines spritzgegossenen Rahmens, eines thermogeformten Rahmens, eines rotationsgeformten Rahmens, eines 3D-gedruckten Rahmens, eines gestanzten Metallrahmens, etc.) oder von Versteifungselementen (z. B. Falten-Stabilisierungsperlen, Spritzen der Kanten des Faltenblocks 102 mit einem Versteifungsmittel, wie beispielsweise BASF® Elastocast 55090, Polyurethan, Kantenverklebung, etc.) erreicht werden. In weiteren Ausführungsformen kann ein eingeklebter gekrümmter Rahmen (z. B. ein kammartiger Rahmen) verwendet werden, um die Form der Dichtungskurve beim Zusammenfügen zwischen Filterdeckel und Gehäuse beizubehalten.
Das Filterelement 100 ist mit einem kartesischen Koordinatensystem gezeigt, das eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse zu Bezugszwecken aufweist. Wie in 1A dargestellt, sind die erste Fläche 106 und die zweite Fläche in ihrer Form eben. Jede Fläche oder Seite des Faltenblockes 102 ist im Allgemeinen eben. Folglich bildet der Faltenblock 102 einen rechtwinkligen Quader. Die erste Fläche 106 und die zweite Fläche verlaufen parallel zueinander und voneinander beabstandet durch eine Faltenhöhe 108 (gemessen entlang der Z-Achse). Die Faltenhöhe 108 ist im Faltenblock 102 gleichmäßig. Die Höhe des Faltenblocks 102 ist die gleiche wie die Faltenhöhe 108. Die Breite des Faltenblocks 102 wird durch die Faltenlänge 110 (gemessen entlang der Y-Achse) definiert. Die Länge des Faltenblocks 102 wird durch die Faltenblocklänge 112 (gemessen entlang der X-Achse) definiert. Die Faltblocklänge 112 kann auch verwendet werden, um die Anzahl von Falten in dem Faltenblock zu bestimmen (Faltenblocklänge 112 dividiert durch die Falten pro Zoll des Filtermediums).
Das Dichtungselement 104 wickelt sich um den Faltenblock 102 herum, wie in 1A gezeigt. Das Dichtungselement 104 kann aus dem Faltenblock 102 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) daran befestigt werden. Das Dichtungselement 104 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden. Jede Länge des Dichtungselements 104 (d. h. die Länge des Dichtungselements, das die Faltenblocklänge 112 und/oder die Faltenlänge 110 verlängert) ist linear und allgemein parallel zu der jeweiligen Achse des kartesischen Koordinatensystems.
Wie weiter unten im Detail beschrieben, sind die Filterelemente der vorliegenden Offenbarung so gestaltet, dass die Dichtungselemente und die Faltenblöcke gebogene und/oder abgewinkelte Elemente aufweisen können. Zum Beispiel unterscheiden sich die beschriebenen Filterelemente von dem Filterelement 100 darin, dass die Einlass- und Auslassflächen gekrümmt statt eben sein können, die Dichtungselemente können abgewinkelt oder gebogen anstatt linear und parallel zu der jeweiligen Achse sein, die Filterelemente können flexibel anstatt starr sein, oder eine Kombination daraus.
Ein solches beispielhaftes Filterelement, das die gekrümmten Flächen hervorhebt, ist in 1B gezeigt. 1B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filterelements 120 auf dem gleichen kartesischen Koordinatensystem wie das Filterelement 100. Das Filterelement 120 ist ähnlich dem Filterelement 100. Der Hauptunterschied zwischen dem Filterelement 120 und dem Filterelement 100 ist die Anordnung des Faltenblocks 122. Das Filterelement 120 umfasst allgemein einen Faltenblock 122 und ein Dichtungselement 124. Der Faltenblock 122 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Der Faltenblock 122 weist eine erste Fläche 126 und eine zweite Fläche (nicht gezeigt) gegenüber der ersten Fläche 126 auf. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 126 eine Einlassfläche und die zweite Fläche ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 126 in den Faltenblock 122, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche aus dem Faltenblock 122 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 126 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 122 ist umgekehrt. Das Filterelement 120 ist im Wesentlichen starr, sodass die Form des Filterelements 120 beibehalten wird. Die Steifigkeit kann durch die Verwendung eines Rahmens (z. B. eines harten Urethan-Rahmens, eines spritzgegossenen Rahmens, eines thermogeformten Rahmens, eines rotationsgeformten Rahmens, eines 3D-gedruckten Rahmens, eines gestanzten Metallrahmens, etc.) oder von Versteifungselementen (z. B. Falten-Stabilisierungsperlen, Spritzen der Kanten des Faltenblocks 102 mit einem Versteifungsmittel, wie beispielsweise BASF® Elastocast 55090, Polyurethan, Kantenverklebung, etc.) erreicht werden.
Anders als das Filterelement 100 umfasst jede Fläche oder Seite des Faltenblocks 122 zumindest einen Abschnitt, der nicht eben (z. B. krummlinig) ist. Zum Beispiel kann der Faltenblock 122 gekrümmt sein, um eine zentrale Achse 128 gedreht werden, oder eine Kombination davon. In einigen Anordnungen weist der resultierende Faltenblock 122 Flächen auf, die in der Form gekrümmt oder nicht eben sind. In anderen Anordnungen umfasst der resultierende Faltenblock 122 einen ebenen Abschnitt 130 (z. B. mit einer rechteckigen Form, einer dreieckigen Form usw.) und einen gekrümmten Abschnitt (z. B. den Abschnitt der ersten Fläche 126 anders als der ebene Abschnitt 130).
Das Dichtungselement 124 wickelt sich um den Faltenblock 122. Das Dichtungselement 124 kann aus dem Faltenblock 122 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) daran befestigt werden. Das Dichtungselement 124 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden. Anders als das Dichtungselement 104 des Filterelements 100 ist das Dichtungselement 124 gekrümmt und/oder verdreht, um der gekrümmten Form des Faltenblockes 122 zu entsprechen.
Bezugnehmend auf 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Filtrationssystems 200 gemäß einerbeispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Filterelement 200 ist ähnlich dem Filterelement 100. Der Hauptunterschied zwischen dem Filterelement 200 und dem Filterelement 100 ist die Anordnung des Dichtungselements. Das Filterelement 200 ist ein Plattenfilterelement. Das Filterelement 200 umfasst allgemein einen Faltenblock 202 und ein Dichtungselement 204. Der Faltenblock 202 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Jede Fläche oder Seite des Faltenblocks 202 ist im Allgemeinen eben. Folglich bildet der Faltenblock 202 einen rechtwinkligen Quader. Der Faltenblock 202 weist eine erste Fläche 206 und eine zweite Fläche (nicht gezeigt) gegenüber der ersten Fläche 206 und allgemein parallel zu der ersten Fläche 206 auf. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 206 eine Einlassfläche und die zweite Fläche ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 206 in den Faltenblock 202, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche aus dem Faltenblock 202 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 206 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 202 ist umgekehrt. Das Filterelement 200 ist im Wesentlichen starr, sodass die Form des Filterelements 200 und des Faltenblocks 202 beibehalten wird. Die Steifigkeit kann durch die Verwendung eines Rahmens (z. B. eines harten Urethan-Rahmens, eines spritzgegossenen Rahmens, eines thermogeformten Rahmens, eines rotationsgeformten Rahmens, eines 3D-gedruckten Rahmens, eines gestanzten Metallrahmens, etc.) oder von Versteifungselementen (z. B. Falten-Stabilisierungsperlen, Spritzen der Kanten des Faltenblocks 102 mit einem Versteifungsmittel, wie beispielsweise BASF® Elastocast 55090, Polyurethan, Kantenverklebung, etc.) erreicht werden.
Das Dichtungselement 204 wickelt sich um den Faltenblock 202 herum, wie in 2 gezeigt. Das Dichtungselement 204 kann aus dem Faltenblock 202 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) daran befestigt werden. Das Dichtungselement 204 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden. Anders als das Dichtungselement 104 des Filterelements 100 sind zwei Längen des Dichtungselements 204 entlang einer Achse gewölbt (d. h. gekrümmt). Die gewölbten Längen des Dichtungselements 204 sind so konfiguriert, dass sie mit den komplementär gewölbten oder gekrümmten Oberflächen eines Filtergehäuses zusammenwirken.
Bezugnehmend auf 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Filterelements 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Filterelement 300 ist ähnlich dem Filterelement 100. Der Hauptunterschied zwischen dem Filterelement 300 und dem Filterelement 100 ist die Anordnung des Dichtungselements. Das Filterelement 300 ist ein Plattenfilterelement. Das Filterelement 300 umfasst allgemein einen Faltenblock 302 und ein Dichtungselement 304. Der Faltenblock 302 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Jede Fläche oder Seite des Faltenblocks 302 ist im Allgemeinen eben. Folglich bildet der Faltenblock 302 einen rechtwinkligen Quader. Der Faltenblock 302 weist eine erste Fläche 306 und eine zweite Fläche (nicht gezeigt) gegenüber der ersten Fläche 306 und allgemein parallel zu der ersten Fläche 306 auf. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 306 eine Einlassfläche und die zweite Fläche ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 306 in den Faltenblock 302, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche aus dem Faltenblock 302 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 306 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 302 ist umgekehrt. Das Filterelement 300 ist im Wesentlichen starr, sodass die Form des Filterelements 300 und des Faltenblocks 302 beibehalten wird. Die Steifigkeit kann durch die Verwendung eines Rahmens (z. B. eines harten Urethan-Rahmens, eines spritzgegossenen Rahmens, eines thermogeformten Rahmens, eines rotationsgeformten Rahmens, eines 3D-gedruckten Rahmens, eines gestanzten Metallrahmens, etc.) oder von Versteifungselementen (z. B. Falten-Stabilisierungsperlen, Spritzen der Kanten des Faltenblocks 102 mit einem Versteifungsmittel, wie beispielsweise BASF® Elastocast 55090, Polyurethan, Kantenverklebung, etc.) erreicht werden.
Das Dichtungselement 304 wickelt sich um den Faltenblock 302 herum, wie in 3 gezeigt. Das Dichtungselement 304 kann aus dem Faltenblock 302 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) daran befestigt werden. Das Dichtungselement 304 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden. Anders als das Dichtungselement 104 des Filterelements 100 ist jede Länge des Dichtungselements 304 in Bezug auf eine Achse gewölbt oder gekrümmt. Die gewölbten oder gekrümmten Längen des Dichtungselements 304 sind konfiguriert, um mit komplementär gewölbten oder gekrümmten Oberflächen eines Filtergehäuses zusammenzuwirken.
Bezugnehmend auf 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Filterelements 400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Filterelement 400 ist ähnlich dem Filterelement 100. Der Hauptunterschied zwischen dem Filterelement 400 und dem Filterelement 100 ist die Anordnung des Faltenblocks. Das Filterelement 400 ist ein Plattenfilterelement. Das Filterelement 400 umfasst allgemein einen Faltenblock 402 und ein Dichtungselement 404. Der Faltenblock 402 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Anders als das Filterelement 100 ist jede Fläche oder Seite des Faltenblocks 402 der Seiten oder Flächen des Faltenblocks 402 gekrümmt, sodass sie keine ebene Form aufweisen. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 406 eine Einlassfläche und die zweite Fläche ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 406 in den Faltenblock 402, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche aus dem Faltenblock 402 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 406 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 402 ist umgekehrt. Das Filterelement 400 ist im Wesentlichen starr, sodass die Form des Filterelements 400 und des Faltenblocks 402 beibehalten wird. Die Steifigkeit kann durch die Verwendung eines Rahmens (z. B. eines harten Urethan-Rahmens, eines spritzgegossenen Rahmens, eines thermogeformten Rahmens, eines rotationsgeformten Rahmens, eines 3D-gedruckten Rahmens, eines gestanzten Metallrahmens, etc.) oder von Versteifungselementen (z. B. Falten-Stabilisierungsperlen, Spritzen der Kanten des Faltenblocks 102 mit einem Versteifungsmittel, wie beispielsweise BASF® Elastocast 55090, Polyurethan, Kantenverklebung, etc.) erreicht werden.
Sowohl die erste Fläche 406 als auch die zweite Fläche sind um eine Achse 408 gekrümmt. Die Kurve bewirkt eine nicht ebene Form von sowohl der ersten Fläche 406 als auch der zweiten Fläche. Die Form der ersten Fläche 406 und der zweiten Fläche umhüllt sich teilweise um die Achse 408. Die Achse 408 verläuft parallel zur Richtung der Falten des Filtermediums, das die Falten des Filtermediums des Faltenblocks 402 bildet. Die Kurve der ersten Fläche 406 und der zweiten Fläche bewirkt, dass die Falten mehr als einen quaderförmigen Faltenblock (z. B. der Faltenblock der Filterelemente 100, 200, oder 300) auffächern. Das Auffächern der Falten verbessert die Staubbelastungseigenschaften des Filtermediums des Faltenblocks 402.
Das Dichtungselement 404 wickelt sich um den Faltenblock 402 herum, wie in 4 gezeigt. Das Dichtungselement 404 kann aus dem Faltenblock 402 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) oder durch eine kompressive Presspassung daran befestigt werden. Das Dichtungselement 404 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden. Anders als das Dichtungselement 104 des Filterelements 100 sind zwei der Längen des Dichtungselements 404 in Bezug auf die Achse 408 gekrümmt, um mit der Krümmung der ersten Fläche 406 übereinzustimmen. Die gekrümmten Längen des Dichtungselements 404 sind konfiguriert, um mit komplementär gewölbten oder gekrümmten Oberflächen eines Filtergehäuses zusammenzuwirken.
Bezugnehmend auf 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Filterelements 500 gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Filterelement 500 ist ähnlich dem Filterelement 100. Der Hauptunterschied zwischen dem Filterelement 500 und dem Filterelement 100 ist die Anordnung des Dichtungselements. Das Filterelement 500 ist ein Plattenfilterelement. Das Filterelement 500 umfasst allgemein einen Faltenblock 502 und ein Dichtungselement 504. Der Faltenblock 502 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Jede Fläche oder Seite des Faltenblockes 502 ist im Allgemeinen eben. Folglich bildet der Faltenblock 502 einen rechtwinkligen Quader. Der Faltenblock 502 weist eine erste Fläche 506 und eine zweite Fläche (nicht gezeigt) gegenüber der ersten Fläche 506 und allgemein parallel zu der ersten Fläche 506 auf. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 506 eine Einlassfläche und die zweite Fläche ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 506 in den Faltenblock 502, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche aus dem Faltenblock 502 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 506 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 502 ist umgekehrt. Das Filterelement 500 ist im Wesentlichen starr, sodass die Form des Filterelements 500 und des Faltenblocks 502 beibehalten wird. Die Steifigkeit kann durch die Verwendung eines Rahmens (z. B. eines harten Urethan-Rahmens, eines spritzgegossenen Rahmens, eines thermogeformten Rahmens, eines rotationsgeformten Rahmens, eines 3D-gedruckten Rahmens, eines gestanzten Metallrahmens, etc.) oder von Versteifungselementen (z. B. Falten-Stabilisierungsperlen, Spritzen der Kanten des Faltenblocks 102 mit einem Versteifungsmittel, wie beispielsweise BASF® Elastocast 55090, Polyurethan, Kantenverklebung, etc.) erreicht werden.
Das Dichtungselement 504 wickelt sich um den Faltenblock 502 herum, wie in 5 gezeigt. Das Dichtungselement 504 kann aus dem Faltenblock 502 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) oder durch eine kompressive Presspassung daran befestigt werden. Das Dichtungselement 504 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden. Ungleich dem Dichtungselement 104 des Filterelements 100 sind zwei Längen des Dichtungselements 504 in Bezug auf die durch die erste Fläche 506 definierte Ebene abgewinkelt. Außerdem variiert die Dicke des Dichtungselements 504 von einem dicken Ende 508 zu einem dünnen Ende 510. Die abgewinkelten Längen des Dichtungselements 504 sind konfiguriert, um mit komplementär gewölbten oder gekrümmten Oberflächen eines Filtergehäuses zusammenzuwirken.
Bezugnehmend auf 6A und 6B sind die Ansichten eines Filterelements 600 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. 6A zeigt eine perspektivische Ansicht des Filterelements 600. 6B zeigt eine Seitenansicht des Filterelements 600. Das Filterelement 600 ist ähnlich dem Filterelement 400. Der Hauptunterschied zwischen dem Filterelement 600 und dem Filterelement 400 ist die Anordnung des Faltenblocks. Das Filterelement 600 ist ein Plattenfilterelement. Das Filterelement 600 umfasst allgemein einen Faltenblock 602 und ein Dichtungselement 604. Der Faltenblock 602 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Der Faltenblock 602 weist eine erste Fläche 606 und eine zweite Fläche 608 entgegengesetzt zu der ersten Fläche 606 auf. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 606 eine Einlassfläche und die zweite Fläche 608 ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 606 in den Faltenblock 602, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche 608 aus dem Faltenblock 602 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 606 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 602 ist umgekehrt. Das Filterelement 600 ist im Wesentlichen starr, sodass die Form des Filterelements 600 und des Faltenblocks 102 beibehalten wird. Die Steifigkeit kann durch die Verwendung eines Rahmens oder von Versteifungselementen erreicht werden. Das Dichtungselement 604 wickelt sich um den Faltenblock 602 herum. Das Dichtungselement 604 kann aus dem Faltenblock 602 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) daran befestigt werden. Das Dichtungselement 604 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gepresst zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden (z. B. wie unten mit Bezug auf 6C und 6D beschrieben).
Der Faltenblock 602 ist so angeordnet, dass die erste Fläche 606 und die zweite Fläche 608 nicht eben und gekrümmt und/oder verdreht sind. Bei der in den 6A und 6B gezeigten Anordnung ist der Faltenblock 602 entlang zweier unterschiedlicher Achsen gekrümmt. Folglich ist das Dichtungselement 604 ebenfalls entlang zweier unterschiedlicher Achsen gekrümmt. Die gekrümmte Form des Faltenblocks 602 trägt zur Verringerung der Drosselung in einem Einlasskammer-Bereich im Vergleich zu einem quaderförmigen Faltenblock bei (z. B. der Faltenblock 102), da die Richtung des Flusses in den Einlasskammer-Bereich nicht durch eine Seitenwand einer Filterfalte behindert wird. Außerdem kann die Faltenrichtung des Faltenblocks 602 mit einer Fließrichtung durch das Filterelement 600 ausgerichtet werden, um die Staubbelastung zu verbessern und die Einschränkung im Vergleich zu einem quaderförmigen Faltenblock zu reduzieren.
Bezugnehmend auf 6C ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses 610, das zur Aufnahme des Filterelements 600 konfiguriert ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. 6D zeigt eine Explosionsansicht des Gehäuses 610 und des Filterelements 600. Das Gehäuse 610 weist einen Basisabschnitt 612 und eine Abdeckung 614 auf. Die Abdeckung 614 ist abnehmbar am Basisabschnitt 612 befestigt. Der Basisabschnitt 612 und die Abdeckung 614 definieren eine zentrale Kammer 616, die das Filterelement 600 aufnimmt. Die Abdeckung 614 umfasst einen Auslass 618, und der Basisabschnitt 612 umfasst einen Einlass 620. Dementsprechend fließt während der Filtervorgänge Fluid (z. B. Luft) in das Gehäuse 610 durch den Einlass 620, in die zentrale Kammer 616, durch das Filterelement 600 und aus dem Gehäuse 610 durch den Auslass 618. Wie am besten in 6D gezeigt, schließt der Basisabschnitt 612 eine Nut 622 ein, die gekrümmt ist, um mit den Kurven des Dichtungselements 604 des Filterelements 600 übereinzustimmen. Dementsprechend bildet das Dichtungselement 604, wenn das Filterelement 600 in dem Gehäuse 610 befestigt ist, eine Dichtung gegen den Basisabschnitt 612 durch Pressen und Formen in die Nut 622.
Bezugnehmend auf 7A und 7B sind zwei verschiedene perspektivische Explosionsansichten eines Filtrationssystems 700 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Filtrationssystem 700 umfasst allgemein ein Gehäuse mit einem Basisabschnitt 702 und einer Abdeckung 704 und einem Filterelement 706, das in dem Gehäuse eingebaut ist. Der Basisabschnitt 702 ist abnehmbar an der Abdeckung 704 befestigt. Die Anordnung des Filterelements 706 ist nachstehend ausführlicher beschrieben.
Das Filterelement 706 ist ähnlich dem Filterelement 100. Folglich ist das Filterelement 706 ein Plattenfilterelement und umfasst einen Faltenblock 708 und ein Dichtungselement 710. In der nicht eingebauten Position (z. B. wie in 7B gezeigt, wenn die Abdeckung 704 von dem Basisabschnitt 702 getrennt ist) bildet der Faltenblock 708 einen rechtwinkligen Quader. Der Faltenblock 708 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Der Faltenblock 708 weist eine erste Fläche (nicht gezeigt, die dem Basisabschnitt 702 zugewandt ist) und eine zweite Fläche 712 gegenüber der ersten Fläche und im Allgemeinen parallel zu der zweiten Fläche 712 (im nicht installierten Zustand) auf. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 106 eine Einlassfläche und die zweite Fläche ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch einen Einlass 714 in das Gehäuse, in den Faltenblock 708 durch die erste Fläche, läuft durch das Filtermedium, fließt aus dem Faltenblock 708 durch die zweite Fläche 712, und aus dem Gehäuse durch einen Auslass 716 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 708 ist umgekehrt. Anders als das Filterelement 100 ist das Filterelement 706 nicht wesentlich starr, sodass sich die Form des Filterelements 708 ändern und der Form des Gehäuses anpassen kann.
Das Dichtungselement 710 wickelt sich um den Faltenblock 708 herum, wie am besten in 7B gezeigt. Das Dichtungselement 710 kann aus dem Faltenblock 708 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) daran befestigt werden. Das Dichtungselement 710 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden. Jede Länge des Dichtungselements 710 (d. h. die Länge des Dichtungselements, das die Faltenblocklänge und/oder die Faltenlänge verlängert) ist linear und allgemein parallel zur jeweiligen Achse des kartesischen Koordinatensystems (z. B. wie in 1 gezeigt) im nicht eingebauten Zustand. Wenn das Filterelement 706 in dem Gehäuse eingebaut ist, ändert das Filterelement 706 seine Form von dem rechtwinkligen Quader zu der durch das Gehäuse definierten Form. Bei Änderung der Form ändert das Dichtungselement 710 auch die Form, um sich an die Form des Gehäuses anzupassen, sodass die Form des Dichtungselements 710 der Form einer gekrümmten Dichtfläche 718 des Basisabschnitts 702 entspricht. In einigen Anordnungen umfasst das Dichtungselement 710 Ausbuchtungen, die in Öffnungen im Gehäuse eingreifen, um die Befestigung des Filterelements 706 an Ort und Stelle innerhalb des Gehäuses zu unterstützen.
Bezugnehmend auf 8A und 8B sind die Ansichten eines Filterelements 800 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. 8A zeigt eine perspektivische Ansicht des Filterelements 800 in einer nicht eingebauten oder flachen Position. 8B zeigt eine perspektivische Ansicht des Filterelements 800 in einer eingebauten oder gekrümmten Position. Das Filterelement 800 ist ein Plattenfilterelement. Das Filterelement 800 umfasst allgemein einen Faltenblock 802 und ein Dichtungselement 804. Der Faltenblock 802 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. In der eingebauten oder flachen Position (8A) weist das Filterelement 800 eine ähnliche rechtwinklige Quaderform wie das Filterelement 100 auf. In der eingebauten oder gekrümmten Position (8B) sind die erste Fläche 806 und die zweite Fläche 808 des Faltenblocks 802 um eine Achse 810 gekrümmt, sodass sie eine nicht ebene Form aufweisen. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 806 ein Einlassfläche und die zweite Fläche 808 ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 806 in den Faltenblock 802, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche 808 aus dem Faltenblock 802 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 806 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 802 ist umgekehrt. Das Filterelement 800 ist flexibel (in ähnlicher Weise wie oben in Bezug auf das Filterelement 706 beschrieben), sodass das Filterelement 800 aus der nicht eingebauten oder flachen Position von 8A in die eingebaute oder gekrümmte Position von 8B wechseln kann, um einer Krümmung eines Filtersystemgehäuses zu entsprechen (z. B. wie weiter unten mit Bezug auf 8C und 8D näher beschrieben). In einer alternativen Anordnung ist das Filterelement 800 im Wesentlichen starr und in die eingebaute oder gekrümmte Position (von 8B) derart geformt, dass die Form des Filterelements 800 und des Faltenblocks 102 beibehalten wird. Bei solchen Anordnungen kann die Steifigkeit durch die Verwendung eines Rahmens oder von Versteifungselementen erreicht werden.
In der eingebauten oder gebogenen Position ist sowohl die erste Fläche 806 als auch die zweite Fläche 808 um eine Achse 810 gekrümmt. Die Kurve bewirkt eine nicht-ebene Form von sowohl der ersten Fläche 806 als auch der zweiten Fläche. Die Form der ersten Fläche 806 und der zweiten Fläche 808 wickelt sich teilweise um die Achse 810 herum. Die Achse 810 verläuft parallel zur Richtung der Falten des Filtermediums, das die Falten des Filtermediums des Faltenblocks 802 bildet. Die Kurve der ersten Fläche 806 und der zweiten Fläche bewirkt, dass die Falten mehr als einen quaderförmigen Faltenblock (z. B. der Faltenblock der Filterelemente 100, 200, oder 300) auffächern. Das Auffächern der Falten verbessert die Staubbelastungseigenschaften des Filtermediums des Faltenblocks 802. In der nicht eingebauten oder flachen Position sind sowohl die erste Fläche 806 als auch die zweite Fläche 808 im Wesentlichen eben und parallel zueinander. In der nicht eingebauten oder flachen Position bietet das Filterelement 800 besonders effiziente Verpackungsoptionen und Lagerung.
Das Dichtungselement 804 wickelt sich um den Faltenblock 802 herum. Das Dichtungselement 804 kann aus dem Faltenblock 802 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) daran befestigt werden. Das Dichtungselement 804 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden. Folglich kann sich das Dichtungselement 804 zwischen der nicht eingebauten oder flachen Position und der eingebauten oder gekrümmten Position biegen. Das Dichtungselement 804 umfasst Verriegelungslaschen 812. Die Verriegelungslaschen 812 tragen dazu bei, das Filterelement 800 in der eingebauten oder gekrümmten Position zu sichern, während es sich in einem Gehäuse befindet (z. B. wie unten mit Bezug auf 8C und 8D ausführlicher beschrieben).
Bezugnehmend auf die 8C und 8D sind perspektivische Ansichten des Filterelements 800, das in einem Gehäuse eingebaut ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das Gehäuse besteht aus einem Basisabschnitt 814 und einem Deckel 816. Der Deckel 816 ist so konfiguriert, dass er abnehmbar an dem Basisabschnitt 814 angebracht ist. Der Basisabschnitt 814 umfasst einen Einlass 818 und der Deckel 816 umfasst einen Auslass 820. Wie in 8C dargestellt, befindet sich das Filterelement 800 in der nicht eingebauten oder flachen Position. Folglich muss sich das Filterelement 800 in die Richtung der Installationspfeile 822 biegen, um der Form des Gehäuse-Basisabschnitts 814 zu entsprechen. Der Basisabschnitt 814 umfasst Buchsen 824, die konfiguriert sind, um die Verriegelungslaschen 812 des Dichtungselements 804 aufzunehmen. In einigen Anordnungen bilden die Buchsen 824 Durchgangslöcher durch den Basisabschnitt 814. Wenn die Verriegelungslaschen 812 in den Buchsen 824 (wie in 8D gezeigt) aufgenommen sind, ist das Filterelement 800 in dem Basisabschnitt 814 in der eingebauten oder gekrümmten Position (von 8B) gesichert und der Deckel 816 kann an dem Basisabschnitt 814 (z. B. über Clips oder Bolzen) befestigt werden, um den Einbau des Filterelements 800 in das Gehäuse zu vervollständigen.
Bezugnehmend auf die 9A bis 9E sind Ansichten eines Filterelements 900, das sich von einer ersten Position zu einer zweiten Position ändert, gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Bei den 9A bis 9E ist die erste Position eine flache oder nicht eingebaute Position, und die zweite Position ist eine gekrümmte oder eingebaute Position. 9A zeigt eine Draufsicht auf das Filterelement 900 in der ersten Position und der zweiten Position. 9B zeigt eine perspektivische Ansicht des Filterelements 900 in der ersten Position und der zweiten Position. 9C zeigt eine Seitenansicht des Filterelements 900 in der ersten Position und der zweiten Position. 9D zeigt eine weitere Seitenansicht des Filterelements 900 in der zweiten Position. 9E zeigt eine perspektivische Ansicht des Faltenblocks 902 des Filterelements 900 in der ersten Position und der zweiten Position. Das Filterelement 900 ist ähnlich dem Filterelement 800. Der Hauptunterschied zwischen dem Filterelement 900 und dem Filterelement 800 ist die Form des Filterelements 900 in der zweiten (d. h. gebogenen oder eingebauten) Position.
Das Filterelement 900 ist ein Plattenfilterelement. Das Filterelement 900 umfasst allgemein einen Faltenblock 902 und ein Dichtungselement 904. Der Faltenblock 902 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. In der ersten Position weist das Filterelement 900 eine ähnlich rechtwinklige Quaderform wie das Filterelement 100 auf. In der zweiten Position sind die erste Fläche 906 und die zweite Fläche 908 des Faltenblocks 902 gekrümmt und/oder verdreht, sodass sie eine nicht ebene Form aufweisen. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 906 eine Einlassfläche und die zweite Fläche 908 ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 906 in den Faltenblock 902, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche 908 aus dem Faltenblock 902 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 906 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 902 ist umgekehrt. Das Filterelement 900 ist flexibel (ähnlich wie oben bezüglich des Filterelements 800 beschrieben), sodass das Filterelement 900 von der ersten Position in die zweite Position wechseln kann, um einer Krümmung eines Filtersystem-Gehäuses (z. B. in ähnlicher Weise wie oben in Bezug auf das Filterelement 800 beschrieben) zu entsprechen.
In der zweiten Position können sowohl die erste Fläche 906 als auch die zweite Fläche 908 gebogen und/oder verdreht werden, in Abhängigkeit von der Form des Filtergehäuses, das das Filterelement 900 aufnimmt. Die Kurve und/oder Verdrehung bewirkt eine nicht-ebene Form von sowohl der ersten Fläche 906 als auch der zweiten Fläche 908. In einigen Anordnungen bewirkt die Kurve und/oder Verdrehung der ersten Fläche 906 und der zweiten Fläche, dass die Falten mehr als einen quaderförmigen Faltenblock (z. B. der Faltenblock der Filterelemente 100, 200, oder 300) auffächern. In solchen Anordnungen verbessert die Auffächerung der Falten die Staubbelastungseigenschaften des Filtermediums des Faltenblocks 902. In der ersten Position sind sowohl die erste Fläche 906 als auch die zweite Fläche 908 im Wesentlichen eben und parallel zueinander. In der ersten Position stellt das Filterelement 900 besonders effiziente Verpackungsoptionen und Lagerung bereit.
Das Dichtungselement 904 wickelt sich um den Faltenblock 902 herum. Das Dichtungselement 904 kann aus dem Faltenblock 902 gebildet werden und/oder mit einem Klebstoff (z. B. Polyurethan) daran befestigt werden. Das Dichtungselement 904 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden. Folglich kann sich das Dichtungselement 904 zwischen der ersten und zweiten Position biegen. Das Dichtungselement 904 umfasst Verriegelungslaschen 912. Die Verriegelungslaschen 912 tragen dazu bei, das Filterelement 900 in der eingebauten oder gekrümmten Position zu sichern, während es sich in einem Gehäuse befindet (z. B. auf ähnliche Weise wie oben mit Bezug auf das Filterelement 800 und die 8C und 8D beschrieben).
Bezugnehmend auf die 10A, 10B und 10C sind drei verschiedene Möglichkeiten beschrieben, die Steifigkeit zu erhöhen, um die Form eines Filterelements zu erhalten. Das Filterelement 1000 umfasst allgemein einen Faltenblock 1002 und ein Dichtungselement 1004 (z. B. ähnlich der oben beschriebenen Filterelemente). Jede der 10A, 10B und 10C zeigen perspektivische Ansichten eines Filterelements 1000 mit unterschiedlichen Merkmalen, die dem Filterelement 1000 Steifigkeit verleihen. Die Versteifungs- oder Steifigkeitsmerkmale der 10A, 10B, und/oder 10C können in jedes der oben beschriebenen Filterelemente allein oder in Kombination miteinander eingebaut werden. Das Filterelement 1000, wie in 10A gezeigt, verwendet einen steifen Klebstoff, um das Dichtungselement 1004 an dem Faltenblock 1002 zu befestigen. Der steife Klebstoff hilft dabei, die gekrümmte und/oder verdrehte Form des Filterelements 1000 aufrechtzuerhalten. In einigen Anordnungen besteht das Dichtungselement 1004 aus einem Urethan mit hohem Härtegrad, sodass das Dichtungselement 1004 selbst auch die gekrümmte und/oder verdrehte Form des Filterelements 1000 aufrecht erhält. Das Filterelement 1000 von 10B weist mindestens eine Seite 1006 des Faltenblocks 1002 auf, die mit einem halb starren Material, wie beispielsweise Polyurethan, Polyharnstoffspray (z. B. BASF® Elastocast® 55090), oder dergleichen besprüht ist, welche die Steifigkeit bereitstellt, um die gekrümmte und/oder verdrehte Form des Filterelements 1000 zu erhalten. Jede Anzahl von Seiten des Faltenblocks 1002 kann mit dem halbstarren Material besprüht werden (z. B. eine Seite, zwei Seiten, drei Seiten, vier Seiten usw.). Das Filterelement 1000 von 10C umfasst halbstarre Platten 1008, die an zwei Seiten des Faltenblocks 1002 befestigt sind, die die gekrümmte und/oder verdrillte Form des Filterelements 1000 beibehalten. Die Platten 1008 können aus spritzgegossenem Kunststoff, steifem Karton, ausgestanzten Folien, Metall, Gummi oder dergleichen gebildet werden. Obwohl gezeigt wird, dass zwei Platten 1008 in 10C eingeschlossen sind, kann eine beliebige Anzahl von Platten 1008 auf einer beliebigen Anzahl von Seiten des Faltenblocks 1002 verwendet werden.
11A, 11B, 12A, 12B, 13A und 13B zeigen unterschiedliche Formen von Faltenblöcken in einer flachen (d. h. nicht eingebauten) Position (wie in der jeweiligen FIG. „A“ gezeigt) und einer gekrümmten und/oder verdrillten (d. h. eingebauten) Position (wie in der jeweiligen FIG. „B“ gezeigt), gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 11A und 11B zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht eines runden Faltenblocks 1100. 12A und 12B zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht eines ovalen oder rennstreckenförmigen Faltenblocks 1200. 13A und 13B zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht eines fünfseitigen Faltenblocks 1300. Bezugnehmend auf 14 sind unterschiedliche Ansichten von unterschiedlich geformten Filterlementen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt.
Jedes der oben beschriebenen Filterelemente umfasst im Allgemeinen einen Faltenblock und ein Dichtungselement. Die Dichtungselemente können in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Filtersystem so ausgebildet sein, dass sie eine Vielfalt von Querschnittsformen aufweisen. Wie weiter unten noch näher beschrieben wird, zeigen die 15A bis 15D eine Anordnung mit einem flachen Dichtungselement 1504, und 16A bis 16D zeigen eine Anordnung mit einem runden Dichtungselement 1604. Das flache Dichtungselement 1504 und das runde Dichtungselement 1604 können mit jedem der oben beschriebenen Filterelemente verwendet werden. In einigen Ausführungsformen wird in einem Verfahren zur Herstellung des Faltenblocks und des Dichtungselements das Dichtungselement hinzugefügt, nachdem das Filtermedium zu einer verdrehten gekrümmte Form geformt wurde. In dieser Weise werden die Kraftvektoren der Kompression auf die projizierte Dichtfläche normiert. Dadurch können das Filtergehäuse und die Abdeckung leicht miteinander abdichten.
Bezugnehmend auf die 15A bis 15D sind Ansichten eines Filterelements 1500 mit einem flachen Dichtungselement 1504 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. 15A, 15C und 15D zeigen jeweils eine unterschiedliche perspektivische Ansicht des Filterelements 1500. 15B zeigt eine Querschnittsansicht des Dichtungselements 1504. Das Filterelement 1500 ist ähnlich dem Filterelement 600. Das Filterelement 1500 ist ein Plattenfilterelement. Das Filterelement 1500 umfasst allgemein einen Faltenblock 1502 und ein Dichtungselement 1504. Der Faltenblock 1502 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Der Faltenblock 1502 weist eine erste Fläche 1506 und eine zweite Fläche 1508 entgegengesetzt zu der ersten Fläche 1506 auf. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 1506 eine Einlassfläche und die zweite Fläche 1508 ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 1506 in den Faltenblock 1502, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche 1508 aus dem Faltenblock 1502 aus. In anderen Anordnungen ist die erste Fläche 1506 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 1502 ist umgekehrt. In einigen Anordnungen ist das Filterelement 1500 im Wesentlichen starr, sodass die Form des Filterelements 1500 und des Faltenblocks 102 beibehalten wird. Die Steifigkeit kann durch die Verwendung eines Rahmens oder von Versteifungselementen erreicht werden. Das Dichtungselement 1504 wickelt sich um den Faltenblock 1502 herum. Das Dichtungselement 1504 kann an dem Faltenblock 1502 mit einem Klebstoff (z. B. Schmelzklebstoff) oder durch eine kompressive Presspassung befestigt werden. Das Dichtungselement 1504 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden.
Der Faltenblock 1502 ist so angeordnet, dass die erste Fläche 1506 und die zweite fläche 1508 nicht eben und gekrümmt und/oder verdreht sind. Folglich ist das Dichtungselement 1504 auch gebogen und/oder verdreht zur Anpassung an die Form des Faltenblocks 1502. Die krummlinige Form des Faltenblocks 1502 hilft, die Einschränkung in einem Einlasskammerbereich im Vergleich zu einem quaderförmigen Faltenblock (z. B. dem Faltenblock 102) zu verringern. Außerdem kann die Faltenrichtung des Faltenblocks 1502 mit einer Fließrichtung durch das Filterelement 1500 ausgerichtet werden, um die Staubbelastung zu verbessern und die Einschränkung im Vergleich zu einem quaderförmigen Faltenblock zu reduzieren.
Wie am besten in 15B gezeigt, weist das Dichtungselement 1504 eine trapezartige Querschnittsform mit flachen Seiten auf. Die flachen Seiten sind konfiguriert, um gegen einen Abschnitt eines Filtersystemgehäuses abzudichten, wenn das Filterelement 1500 in dem Gehäuse eingebaut ist. Die flachen Seiten bilden eine verdrillte Bandoberflächengrenzfläche zwischen dem Dichtungselement 1504 und dem Gehäuse. Wie in 15B dargestellt, können zumindest einige der Ecken, die die flachen Seiten verbinden, abgerundet sein.
Bezugnehmend auf die 16A bis 16D sind Ansichten eines Filterelements 1600 mit einem flachen Dichtungselement 1600 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. 16A, 16C und 16D zeigen jeweils eine unterschiedliche perspektivische Ansicht des Filterelements 1600. 16B zeigt eine Querschnittsansicht des Dichtungselements 1604. Das Filterelement 1600 ist ähnlich dem Filterelement 600 und dem Filterelement 1500. Das Filterelement 1600 ist ein Plattenfilterelement. Das Filterelement 1600 umfasst allgemein einen Faltenblock 1602 und ein Dichtungselement 1604. Der Faltenblock 1602 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Der Faltenblock 1602 weist eine erste Fläche 1606 und eine zweite Fläche 1608 entgegengesetzt zu der ersten Fläche 1606 auf. In einigen Anordnungen ist die erste Fläche 1606 eine Einlassfläche und die zweite Fläche 1608 ist eine Auslassfläche. In solchen Anordnungen fließt Luft, die gefiltert werden soll, durch die erste Fläche 1606 in den Faltenblock 1602, tritt durch das Filtermedium und durch die zweite Fläche 1608 aus dem Faltenblock 1602 aus. Bei anderen Anordnungen ist die erste Fläche 1606 eine Auslassfläche und die Strömung durch den Faltenblock 1602 ist umgekehrt. In einigen Anordnungen ist das Filterelement 1600 im Wesentlichen starr, sodass die Form des Filterelements 1600 und des Faltenblocks 102 beibehalten wird. Die Steifigkeit kann durch die Verwendung eines Rahmens oder von Versteifungselementen erreicht werden. Das Dichtungselement 1604 wickelt sich um den Faltenblock 1602 herum. Das Dichtungselement 1604 kann an dem Faltenblock 1602 mit einem Klebstoff (z. B. Schmelzklebstoff) oder durch eine kompressive Presspassung befestigt werden. Das Dichtungselement 1604 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Urethan, und ist konfiguriert, um gegen ein Gehäuse gedrückt zu werden, um eine Dichtung gegen ein Gehäuse zu bilden.
Der Faltenblock 1602 ist so angeordnet, dass die erste Fläche 1606 und die zweite Fläche 1608 nicht eben und gekrümmt und/oder verdreht sind. Folglich ist das Dichtungselement 1604 auch gebogen und/oder verdreht zur Anpassung an die Form des Faltenblocks 1602. Die krummlinige Form des Faltenblocks 1602 hilft, die Einschränkung in einem Einlasskammerbereich im Vergleich zu einem quaderförmigen Faltenblock (z. B. dem Faltenblock 102) zu verringern. Außerdem kann die Faltenrichtung des Faltenblocks 1602 mit einer Fließrichtung durch das Filterelement 1600 ausgerichtet werden, um die Staubbelastung zu verbessern und die Einschränkung im Vergleich zu einem quaderförmigen Faltenblock zu reduzieren.
Wie am besten in 16B gezeigt, weist das Dichtungselement 1604 insgesamt eine runde Querschnittsform auf. Die runden Ränder des Dichtungselements 1604 sind konfiguriert, um gegen einen Abschnitt eines Filtersystemgehäuses abzudichten, wenn das Filterelement 1600 in dem Gehäuse eingebaut ist. Das Dichtungselement 1604 bildet eine kreisförmige Dichtungsoberfläche.
17A-17G zeigt verschiedene Ansichten eines Filtergehäuses 1700 das konfiguriert ist, um ein Filterelement (in Form eines gekrümmten Plattenfilters gezeigt) gemäß einer weiteren Ausführungsform aufzunehmen. Das Filtergehäuse 1700 umfasst einen oberen Filtergehäuseabschnitt 1702 in Eingriff mit einem unteren Gehäuseabschnitt 1704. „Verschmutztes“ Fluid (wie z. B. ungefilterte Luft) tritt über einen Fluideinlass 1706 in das Filtergehäuse 1700 ein, und gefiltertes Fluid verlässt das Filtergehäuse über einen Fluidauslass 1708 (der Fluideinlass 1706 und der Fluidauslass 1708 können in Übereinstimmung mit bestimmten Systemanforderungen umgekehrt sein).
17H-17P zeigen verschiedene Ansichten eines Filterelements 1710, das innerhalb des Filtergehäuses 1700 positioniert ist (wobei ausgewählte Ansichten verschiedene Abschnitte des Filtergehäuses 1700 in einer transluzenten Form zeigen). Das Filterelement 1710 kann die Form der verschiedenen Filterelemente annehmen, die hierin beschrieben sind, abhängig von Systemanforderungen und der Konfiguration des Filtergehäuses 1700. Das Dichtungselement kann an entweder der Oberseite oder der Unterseite des Filterelements 1710 angeordnet sein, gemäß den Systemspezifikationen und Anforderungen.
Ein oder mehrere Vorsprünge können sich von dem oberen Gehäuseabschnitt 1702 und/oder dem unteren Gehäuseabschnitt 1704 erstrecken. 17H-17P, zum Beispiel, zeigen die Aufnahme einer Vielzahl von länglichen Rippen 1712, die sich jeweils von dem oberen Gehäuseabschnitt 1702 und dem unteren Gehäuseabschnitt 1704 erstrecken. Die länglichen Rippen 1712 sind so bemessen und positioniert, dass sie der Krümmung des Filterelements 1710 zur Verwendung in dem Filtergehäuse 1700 folgen. Die Form der länglichen Rippen 1712 kann so gewählt werden, dass sie die Strömung des Fluids von dem Fluideinlass 1706 durch das Filterelement 1710 und in Richtung des Fluidauslasses 1708 leitet. In einer solchen Anordnung sind die länglichen Rippen 1712 so aufgebaut und angeordnet, dass sie in Richtung des Filterelements 1710 ragen, wenn sie ordnungsgemäß im Filtergehäuse 1700 installiert sind. Somit ist das Filterelement 1710 wirksam in einem dreidimensionalen Raum gesichert, der durch die jeweiligen länglichen Rippen definiert ist.
18 ist eine perspektivische Ansicht eines Filterelements 1810 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Das Filterelement 1810 umfasst ein gekrümmtes Plattenfilterelement 1810, wie vorstehend beschrieben. Das Filterelement 1810 umfasst allgemein einen Faltenblock 1812 und ein Dichtungselement 1814. Der Faltenblock 1812 ist ein gefalteter Filtermedien-Faltenblock. Das Filterelement 1810 umfasst eine erste Fläche 1816 und eine zweite Fläche 1818 (gezeigt in 18B) gegenüber der ersten Fläche 1816. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Filterelement 1810 dem Filterelement 600 im Wesentlichen ähnlich sein und wird daher hierin nicht weiter im Detail beschrieben. Das Filterelement 1810 weist eine Längsachse A_L entlang einer längeren Kante des Filterelements 1810, und eine Querachse A_T senkrecht zu der longitudinalen Achse. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Filterelement 1810 in einem Gehäuse so positioniert sein, dass eine Richtung der Fluidströmung durch das Filterelement 1810 entlang der Querachse A_T (d. h. von Punkt 1 bis 2) statt der Längsachse A_L (d. h. von Punkt 3 bis 4) liegen kann. Die Strömung entlang der Querachse A_T kann eine geringere Beständigkeit gegenüber der Fluidströmung bereitstellen und daher den Gegendruck auf das in ein Gehäuse eintretende Fluid verringern, in dem das Filterelement 1810 positioniert ist.
18B ist eine schematische Darstellung eines Filtergehäuses 1800 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Filtergehäuse 1800 umfasst einen Filtergehäuseabschnitt 1802, der ein inneres Volumen definiert, innerhalb dessen das gekrümmte Plattenfilterelement 1810 positioniert ist. Der Filtergehäuseabschnitt 1802 definiert einen Einlass 1806 und einen Auslass 1808, der gegenüber dem Einlass 1806 angeordnet ist, und eine Strömungsachse aufweist, die von einer Strömungsachse des Einlasses 1806 versetzt ist. Das Filterelement 1810 ist zwischen dem Einlass 1806 und dem Auslass 1810 in einer geneigten Ausrichtung entlang seiner Längsachse A_L positioniert, sodass die erste Fläche 1816 zu dem Auslass 1808 und die zweite Fläche 1818 zu dem Einlass 1806 ausgerichtet ist. Die Positionierung des Filterelements 1810 in dem durch den Filtergehäuseabschnitt 1802 definierten Innenvolumen bewirkt, dass eine Vielzahl von Falten des Filterelements 1810 senkrecht zu der Fluidströmung relativ zu einer Längsrichtung der Vielzahl von Falten von dem Einlass 1806 zu dem Auslass 1808 positioniert wird. Dies bewirkt, dass die Fluidströmung im Wesentlichen senkrecht zu den Faltenlängen einer Vielzahl von Falten ist.
18C ist eine schematische Darstellung des Filtergehäuses 1800, nach einer Ausführungsform gezeigt, bei der das Filterelement 1810 zwischen dem Einlass 1806 und dem Auslass 1810 in einer geneigten Ausrichtung entlang seiner Querachse A_T positioniert ist, sodass die erste Fläche 1816 in Richtung des Auslasses 1808 und die zweite Fläche 1818 in Richtung des Einlasses 1806 ausgerichtet ist. Diese Positionierung des Filterelements 1810 in dem durch den Filtergehäuseabschnitt 1802 definierten Innenvolumen bewirkt, dass eine Vielzahl von Falten des Filterelements 1810 parallel zu der Fluidströmung entlang einer Längsrichtung der Vielzahl von Falten von dem Einlass 1806 zu dem Auslass 1808 positioniert wird. Dies bewirkt, dass die Fluidströmung im Wesentlichen parallel zu den Faltenlängen einer Vielzahl von Falten ist, was den Gegendruck reduzieren und die Filtrationseffizienz verbessern kann.
19 ist ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 1900 zum Bilden eines gekrümmten Plattenfilterelements gezeigt. Das Verfahren 1900 umfasst das Bereitstellen eines im Wesentlichen flachen Filtermediums bei 1902. Das Filtermedium kann den Faltenblock 102 oder irgendein anderes hierin beschriebenes Filtermedium umfassen, ohne dass die Biegungen oder Kurven darin vorgesehen sind. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Filtermedium auch ein damit gekoppeltes Dichtungselement wie vorstehend beschrieben umfassen,.
In einigen Ausführungsformen wird eine Trennschicht in einem Formhohlraum einer Form bei 1904 abgeschieden. Der Formhohlraum kann eine krummlinige Formhohlraumoberfläche umfassen. Markierungen oder Vermerke (z. B. Produktname, Firmenlogo, Seriennummer, etc.) können auf der Oberfläche des Formhohlraums geätzt oder geprägt werden und werden während des Formprozesses auf die Polymerschicht aufgeprägt. Die Trennschicht kann aus einem Trennmittel mit niedriger Oberflächenspannung gebildet werden und kann in den Formhohlraum gesprüht werden. Geeignete Trennmittel können ein Trennmittel auf Silikonbasis, ein Trennmittel auf Wachsbasis, Sulfonsäure-Trennmittel oder irgendwelche anderen Trennmittel umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. In weiteren Ausführungsformen kann die Formhohlraumoberfläche des Formhohlraums strukturiert sein, um Selbsttrenneigenschaften zu erreichen. Zum Beispiel können Merkmale mit Mikro- oder Nanogröße auf der Formhohlraumoberfläche des Formhohlraums gebildet werden, um einen Kontaktwinkel von Tröpfchen einer in den Formhohlraum gesprühten oder anderweitig abgeschiedenen Polymerschicht zu verringern und das Anhaften der Polymerschicht an der Formhohlraumoberfläche signifikant zu verringern.
Bei 1906 wird eine Polymerschicht in dem Formhohlraum abgeschieden (z. B. dispensiert oder spritzbeschichtet). Zum Beispiel kann die Polymerschicht in flüssiger Form vorliegen (z. B. in Lösungsmittel gelöst werden, um eine sprühbare Flüssigkeit zu bilden) oder wird auf die Formhohlraumoberfläche des Formhohlraums spritzbeschichtet. Jedes geeignete Polymermaterial kann verwendet werden. Geeignete polymere Materialien umfassen Polyurethan, Polyharnstoff, Polyvinylalkohol, Polytetrafluorethylen, Polyethylen hoher Dichte, Polyvinylchlorid, ein duroplastisches Polymer, ein verstärktes Polymer oder eine Kombination davon, ohne darauf beschränkt zu sein. In besonderen Ausführungsformen, umfasst die polymere Schicht ein Polyurethan, das so formuliert ist, dass es innerhalb einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise in einem Bereich von 10-20 Sekunden, abbindet. Das polymere Material kann in einem Lösungsmittel (z. B. Aceton, Methylenchlorid, Acetate, Dimethylsulfoxid, Chloroform, Tetrahydrofuran, einem organischen nichttoxischen Lösungsmittel, irgendeinem anderen Lösungsmittel oder einer Kombination davon) gelöst werden, um eine sprühbare Flüssigkeit zu bilden. Markierungen oder Vermerke (z. B. Produktname, Firmenlogo, Seriennummer, etc.) können auf der Oberfläche des Formhohlraums geätzt oder geprägt werden und werden während des Formprozesses auf die Polymerschicht aufgeprägt.
Bei 1908 wird eine Fläche des Filtermediums innerhalb einer vorbestimmten Zeit derart auf der Polymerschicht positioniert, dass die Seitenfläche der krummlinigen Formhohlraum Oberfläche entspricht, wodurch das Filtermedium gebogen wird. Die vorbestimmte Zeit (z. B. in einem Bereich von 10-20 Sekunden) kann eine Zeitdauer sein, innerhalb der sich die Polymerschicht zumindest teilweise einstellt (d. h. reagiert oder vernetzt). In weiteren Ausführungsformen kann die erste Polymerschicht innerhalb der vorbestimmten Zeit teilweise aushärten (z. B. von einer sprühbaren Flüssigkeit zu einem halbfesten Zustand wechseln), um das Einbetten oder Vergießen der Seitenfläche des Filtermediums darin zu erleichtern, wenn das Filtermedium auf der ersten Polymerschicht positioniert ist. Das Biegen bewirkt, dass sich der flache Faltenblock mit dem Filtermedium derart krümmt, dass das Filtermedium ein krummliniges Profil aufweist. Bei 1910 wird die Seitenfläche des Filterelements für eine vorgegebene Einstellzeit auf der Polymerschicht gehalten. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Abbindezeit eine Zeitspanne umfassen, die die erste Polymerschicht braucht, um vollständig abzubinden (d. h. das gesamte Lösungsmittel verdampft und die Polymerschicht erstarrt vollständig) von dem Zeitpunkt, an dem die erste Fläche des Filtermediums auf der ersten Polymerschicht positioniert ist. In einigen Ausführungsformen kann die vorbestimmte Einstellzeit in einem Bereich von 5 Sekunden bis 30 Sekunden nach der vorbestimmten Zeit liegen (z. B. 25 Sekunden bis 50 Sekunden nach dem Abscheiden der ersten Polymerschicht in dem Formhohlraum).
Bei 1912 wird das Filtermedium mit der polymeren Schicht, die an der Seitensfläche davon angebracht ist, aus dem Formhohlraum entfernt. Die Polymerschicht behält das krummlinige Profil der Formhohlraumoberfläche bei und hält dadurch auch das Filtermedium in der gekrümmten Form, nachdem es aus dem Formhohlraum entfernt worden ist. Bei 1914 kann jeder Flash einer Polymerschicht abgeschnitten werden. Bei der Seitenfläche kann es sich um eine erste Seitenfläche handeln, und die Vorgänge des Verfahrens 1900 können für eine zweite Seitenfläche des Filtermediums gegenüber der ersten Seitenfläche oder jede beliebige andere Seitenfläche des Filtermediums wiederholt werden. Darüber hinaus kann bei 1916 ein Dichtungselement um das Filtermedium positioniert werden. Zum Beispiel kann das Dichtungselement an einem geeigneten Ende des Filtermediums angeformt werden.
20 ist ein Prozessablauf zum Ausbilden eines gekrümmten Plattenfilterelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Im Vorgang 1 wird eine Form 2050 bereitgestellt. Die Form 2050 definiert einen Formhohlraum 2052, der eine krummlinige Formhohlraumoberfläche 2053 definiert. Eine Verkleidungsleiste 2054 befindet sich an einem Rand des Formhohlraums und ist zur Erleichterung des Schneidens des Polymerschicht-Flash konfiguriert. Markierungen (z. B. Produktname, Firmenlogo, Seriennummer, etc.) können auf die Oberfläche des Formhohlraums 2053 geätzt oder geprägt werden.
Im Vorgang 2 wird eine Polymerschicht 2060 in dem Formhohlraum abgeschieden (z. B. dispensiert oder spritzbeschichtet). Zum Beispiel kann die Polymerschicht 2060 in flüssiger Form vorliegen (z. B. in Lösungsmittel gelöst werden, um eine sprühfähige Flüssigkeit zu bilden) oder wird auf die Formhohlraumoberfläche 2053 des Formhohlraums 2052 gesprüht. Die polymere Schicht 2060 kann jedes geeignete Polymermaterial umfassen, beispielsweise Polyurethan, Polyharnstoff oder jedes andere Polymer, das hierin mit Bezug auf das Verfahren 1900 beschrieben ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Spritzautomaten verwendet werden, um die polymere Schicht 2060 in dem Formhohlraum 2052 abzuscheiden. In einigen Ausführungsformen kann eine Ablöseschicht auf der Formhohlraumoberfläche 2053 abgelagert werden, bevor die Polymerschicht 2060 darauf abgeschieden wird.
Im Vorgang 3 wird eine erste Seitenfläche 2012 eines Filtermediums 2010, das einen flachen Faltenblock umfasst, innerhalb einer vorbestimmten Zeit auf die polymere Schicht 2060 positioniert, sodass die erste Seitenfläche 2012 der gekrümmten Oberfläche des Formhohlraums 2053 entspricht, wodurch das Filtermedium 2010 gebogen wird. Das Biegen bewirkt, dass sich das Filtermedium 2010 krümmt, sodass das Filtermedium 2010 ein krummliniges Profil annimmt. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Robotermanipulator verwendet werden, um das Filtermedium 2010 auf der polymeren Schicht 2060 zu positionieren und zu halten. Die erste Seitenfläche 2012 des Filtermediums 2010 wird für eine vorbestimmte Einstellzeit auf der Polymerschicht 2060 gehalten. Im Vorgang 4 wird das Filtermedium 2010 aus dem Formhohlraum 2052 entfernt, wobei die Polymerschicht 2060 an der ersten Seitenfläche 2012 angebracht ist und das Filtermedium 2010 das krummlinige Profil beibehält. Ein Dichtungselement 2070 kann an das Filtermedium 2010 gekoppelt sein (z. B. daran angeformt). In einigen Ausführungsformen kann auch eine zweite polymere Schicht 2062 an einer zweiten Seitenfläche des Filtermediums 2010 gegenüber der ersten Seitenfläche 2012 angebracht sein, wie in Vorgang 5 gezeigt. Zwei Polymerschichten 2060, 2062 auf gegenüberliegenden Seiten des Filtermediums können eine bessere Beibehaltung des krummlinigen Profils des Filtermediums 2010 relativ zu Ausführungsformen bereitstellen, in denen nur eine einzige Polymerschicht verwendet wird.
Es sollte beachtet werden, dass der hierin verwendete Begriff „beispielhaft“ zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen anzeigen soll, dass derartige Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein derartiger Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass derartige Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
Der hierin verwendete Begriff „verbunden“ und dergleichen bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Diese Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander einstückig als ein einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt sind.
Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine weitreichende Bedeutung haben im Einklang mit der gebräuchlichen und akzeptierten Verwendung durch den Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich der Gegenstand dieser Offenbarung bezieht. Es ist für den Fachmann, der diese Offenbarung liest, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen Anordnungen und/oder numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden.
Bezugnahmen hierin auf die Positionen der Elemente (z. B. „oben“, „unten“, „über“, „unter“ usw.) werden nur verwendet, um die Ausrichtung der verschiedenen Elemente in den Figuren zu beschreiben. Es sollte beachtet werden, dass die Ausrichtung verschiedener Elemente je nach weiteren beispielhaften Ausführungsformen unterschiedlich ausfallen kann und die vorliegende Offenbarung derartige Varianten umfasst.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig geformt dargestellt werden, aus mehreren Teilen oder Elementen konstruiert werden, die Position der Elemente kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, und die Art oder Anzahl separater Elemente bzw. Positionen kann geändert oder variiert werden. Die Reihenfolge oder Abfolge von Verfahrens- oder Prozessschritten kann gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet werden. Darüber hinaus können Merkmale aus bestimmten Ausführungsformen mit Merkmalen aus weiteren Ausführungsformen kombiniert werden, was dem Fachmann klar sein dürfte. Weitere Ersetzungen, Abwandlungen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls bezüglich der Konstruktion, der Betriebsbedingungen und der Anordnung der diversen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62484093 [0001]

Claims

Filterelement, umfassend: ein Filtermedium, das einen Faltenblock bildet, der eine Einlassfläche und eine Auslassfläche umfasst; und ein Dichtungselement, das mit dem Faltenblock gekoppelt ist; wobei die Einlassfläche und die Auslassfläche eine nicht ebene Form aufweisen, wenn sich das Filterelement in einer eingebauten Position in einem Filtersystemgehäuse befindet.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei das Filterelement flexibel ist, sodass die Einlassfläche und die Auslassfläche eine ebene Form aufweisen, wenn sich das Filterelement in einer nicht eingebauten Position befindet,.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei das Filterelement starr ist, sodass die Einlassfläche und die Auslassfläche die nicht ebenen Formen beibehalten, wenn sich das Filterelement in einer nicht eingebauten Position befindet,.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement eine oder mehrere Verriegelungslaschen umfasst, um das Filterelement in der eingebauten Position in dem Filtersystemgehäuse zu sichern.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei in der eingebauten Position die Einlassfläche und die Auslassfläche um eine Achse gekrümmt sind, wobei die Achse parallel zu einer Richtung einer Vielzahl von Falten ist, die den Faltenblock bilden.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement eine ebene Dichtungsfläche umfasst.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement eine runde Dichtungsfläche umfasst.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement eine gekrümmte Länge aufweist, die konfiguriert ist, um mit komplementär gekrümmten Oberflächen des Filtersystemgehäuses in Wechselwirkung zu treten.
Filterelement nach Anspruch 1, ferner umfassend halbstarre Platten, die an zwei Seiten des Faltenblocks befestigt sind, die die nicht ebene Form des Filterelements in einer nicht eingebauten Position beibehalten.
Filterelement nach Anspruch 1, ferner umfassend eine oder mehrere Seiten des Faltenblocks, die mit einem halbstarren Material besprüht sind, das die nicht ebene Form des Filterelements in einer nicht eingebauten Position beibehält.
Filteranordnung, umfassend: ein Filtergehäuse und ein Filterelement, umfassend: ein Filtermedium, die einen Faltenblock bildet, der eine Einlassfläche und eine Auslassfläche umfasst; und ein Dichtungselement, das mit dem Faltenblock gekoppelt ist, wobei das Dichtungselement gegen das Filtergehäuse drückt, wenn das Filterelement in dem Filtergehäuse eingebaut ist, wodurch eine Dichtung mit dem Filtergehäuse gebildet wird, wobei die Einlassfläche und die Auslassfläche eine nicht ebene Form aufweisen, wenn sich das Filterelement in einer eingebauten Position in dem Filtergehäuse befindet.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei das Filtergehäuse einen oberen Filtergehäuseabschnitt und einen unteren Filtergehäuseabschnitt umfasst, wobei der obere Filtergehäuseabschnitt eine Vielzahl von sich davon erstreckenden länglichen Rippen umfasst.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei das Filtergehäuse einen oberen Filtergehäuseabschnitt und einen unteren Filtergehäuseabschnitt umfasst, wobei der untere Filtergehäuseabschnitt eine Vielzahl von sich davon erstreckenden länglichen Rippen umfasst.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei das Filterelement flexibel ist, sodass die Einlassfläche und die Auslassfläche eine ebene Form aufweisen, wenn sich das Filterelement in einer nicht eingebauten Position befindet..
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei das Filterelement starr ist, sodass die Einlassfläche und die Auslassfläche die nicht ebenen Formen beibehalten, wenn sich das Filterelement in einer nicht eingebauten Position befindet..
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei das Dichtungselement eine oder mehrere Verriegelungslaschen umfasst, um das Filterelement in der Einbauposition in dem Filtergehäuse zu sichern.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei in der eingebauten Position die Einlassfläche und die Auslassfläche um eine Achse gekrümmt sind, wobei die Achse parallel zu einer Richtung einer Vielzahl von Falten ist, die den Faltenblock bilden.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei das Dichtungselement eine flache Dichtungsfläche umfasst.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei das Dichtungselement eine runde Dichtungsfläche umfasst.
Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei das Dichtungselement eine gekrümmte Länge umfasst, die konfiguriert ist, um mit komplementär gekrümmten Oberflächen des Filtergehäuses in Wechselwirkung zu treten.
Verfahren zur Bildung eines krummlinigen Filterelements, umfassend: Bereitstellen eines im Wesentlichen flachen Filtermediums; Abscheiden einer Polymerschicht in einen Formhohlraum einer Form, wobei der Formhohlraum eine krummlinige Formhohlraumoberfläche umfasst; Positionieren einer Seitenfläche des Filtermediums auf der Polymerschicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit, sodass die Seitenfläche der krummlinigen Formhohlraumoberfläche entspricht, wodurch das Filtermedium gebogen wird t; und Entfernen des Filtermediums wobei die Polymerschicht an der Seitenfläche des Filtermediums aus dem Formhohlraum angebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend, das Beibehalten der Seitenfläche des Filtermediums auf der Polymerschicht für eine vorgegebene Einstellungszeit vor dem Entfernen des Filtermediums aus dem Formhohlraum,.
Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend das Positionieren eines Dichtungselements um das Filtermedium herum.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Polymerschicht eine erste Polymerschicht ist und die Seitenfläche eine erste Seitenfläche ist, wobei das Verfahren ferner umfasst: Abscheiden einer zweiten Polymerschicht in den Formhohlraum der Form; Positionieren einer zweiten Seitenfläche des Filtermediums auf der zweiten Polymerschicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit, sodass die zweite Seitenfläche der gekrümmten Oberfläche des Formhohlraums entspricht, wobei die zweite Seitenfläche der ersten Seitenfläche gegenüberliegt; und Entfernen des Filtermediums, wobei die zweite Polymerschicht an der zweiten Seitenfläche des Filtermediums aus dem Formhohlraum angebracht ist.