KR20000023636A - 결합 고정된 제 1 및 제 2 매개물을 갖는 제거 가능한 필터를 포함하는 필터 장치 - Google Patents

결합 고정된 제 1 및 제 2 매개물을 갖는 제거 가능한 필터를 포함하는 필터 장치 Download PDF

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넵선드래리알
애브라함슨캐드린에이
보에커만토마스에이
엘프스트랜드제임스케이
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노만 씨. 린넬
도날드슨 컴파니 인코포레이션
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Abstract

필터 장치가 제공된다. 필터장치는 일반적으로 그 위에 위치된 여과기(4)가 구비된 상류 표면(28)을 가지는 공기 필터(12)를 포함한다. 여과기는 바람직하게는 적어도 2개의 깊이 매개물(34, 35) 층을 포함한다. 바람직한 시스템에서, 여과기는 바느질(37, 40)에 의해 서로 고정된 2개의 깊이 매개물층을 포함한다. 개시된 특정의 바람직한 실시예에서, 여과기는 섬유질의 깊이 매개물(34)의 상류층 및 포말의 깊이 매개물(35)의 하류층을 포함하며, 상기 2개층은 외주 엣지를 따라 서로 바느질되어 있다. 본 발명은 또한 여과기에 관한 것이며, 본 발명에 따른 여과기가 구비된 공기 필터가 그 안에 작동되도록 위치된 하우징을 포함하는 공기 필터 장치에 관한 것이다. 또한, 제조 방법 및 그 사용방법이 제공되어 있다.

Description

결합 고정된 제 1 및 제 2 매개물을 갖는 제거 가능한 필터를 포함하는 필터 장치{Filter arrangement including removable filter with first and second media secured together}
동력 발생 설비 및 유사 설비에서 동력화된 차량용 엔진의 공기 흡기 흐름은, 공기 흐름에 수반되는 먼지로부터 엔진 설비를 보호하기위한 통상의 필터링이 필요하다. 통상적으로, 공기 필터 장치는 상기 필터링을 위해 공기 흐름에 대한 엔진의 상류를 사용한다.
어떤 시스템에서는 심미적 또는 개인 건강 및 안락과 같은 다른 이유로 공기 흐름으로부터 미립자 물질을 제거하는 것이 바람직하다. 예를들면, 대형 농업용 트랙터, 모빌 홈 및 자동차와 같은 차량을 위한 객실 공기 필터 시스템이 상기 목적으로 공급된다.
통상적으로, 상기 필터 장치에 관한 설계 관점의 주요 영역은, 제한 공간 수용,필터링 효율의 요구 레벨 달성, 바람직한 사용 수명 획득을 포함한다. 이는 통상 바람직한 필터 요소의 교환 및 빈번한 제거를 피하기 위해 상대적으로 긴수명 또는 필터 장치의 연장된 수명으로 제공되는 것이 바람직하다. 그러나, 이는 통상 효율의 실질적인 손실이 없이 긴 수명을 얻는 것이 바람직하다.
본 발명은 필터 장치에 관한 것이다. 특히 여과기를 가지는 필터 요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 조립 및 사용 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 여과기를 포함하는 필터 요소의 사시도.
도 2는 도 1의 2-2선을 따라 취한 횡단면도.
도 3은 도 1에 도시된 장치의 분리도.
도 4는 도 1내지 3에 도시된 장치의 여과기 부품의 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 부품의 측입면도.
도 6은 도 5의 다른측으로, 도 4 및 도 5에 도시된 부품의 측입면도.
도 7은 여과기 내부에 상표가 표시된 것을 도시하는, 도 4 내지 6에 도시된 부품의 임의 형태의 측입면도.
도 8은 종래 하우징내부에 위치된 것을 도시하는 하우징 묘사는 개략적, 단편적인 단면으로, 본 발명에 따른 에어 필터 장치의 측입면도.
도 9는 본 발명에 따른 필터 장치의 다른 실시예의 사시도.
도 10은 도 9에 도시된 장치의 단부 입면도.
도 11은 도 9 및 10에 도시된 장치의 전방 평면도.
도 12는 도 9 내지 11에 도시된 장치의 측입면도.
도 13은 가상선으로서 도면으로부터 감추어진 부분을 도시하는, 도 9 내지 12에 도시된 장치의 배면 평면도.
본 발명의 제 1 관점에 따르면, 하나의 필터 장치가 제공된다. 필터 장치는 최상류 필터 표면을 가지는 공기 필터를 통상 포함한다. 여과기는 필터 매개물의 적어도 2개 층을 구비한다. 바람직하게는, 여과기내의 필터 매개물의 하나의 층은 섬유질의 깊이 매개물(fibrous depth media) 를 구비하며; 그리고, 필터 매개물의 제 2 하나의 층은 포말 깊이 매개물(foam depth media)의 층을 구비한다. 어떤 바람직한 구조에서는, 공기 필터는 엔드 캡에 대향되는 제 1 및 제 2 를 가진다. 어떤 실시예에서, 바람직하게 여과기는 외측면 또는 그의 둘레에 관해 커버링으로, 공기 필터에 외접하는 필터 구조를 구비한다. 어떤 적용의 제 1 및 제 2 엔드 캡은 원형 배치로 배열되며, 공기 필터는 통상 원형이다.
바람직하게는, 상기와 같은 상술된 하나로서 장치는 여과기, 스티칭에의해 포말 매개물의 스트립으로 고정되는 섬유 매개물의 스트립으로서 포함한다. 상기 장치는 많은 적용을 위해, 횡 시임(transeverse seam)으로 통상의 링 형상으로 배열될수 있다.
어떤 바람직한 장치에서는, 포말의 층은 여과기에서 적어도 2개의 매개물 층의 하나이상의 하류 층(downstream layer)을 구비한다.
몇 개의 장치에서, 공기 필터는 원통 주름진 매개물 구조를 포함한다. 많은 상업용 시스템에서, 공기 필터는 내측 및 외측 라이너간에 및 제 1 과 제 2 엔드 캡간에 연장되어 위치되는 매개물로 배치된다. 통상적으로, 상기 시스템으로, 외측 라이너는 여과기로부터 하류에 위치되는 외측 필터면 또는 공기 필터를 위한 둘레를 한정한다. 이는 본 발명의 최소한 확실한 이점으로 얻어지는 내측 및 외측 라이너의 요구가 없는 점을 주목해야 한다.
몇 개의 장치에서, 제 1 엔드 캡은 축상의 시일 비드를 그위에 갖는 개방 엔드 캡이며, 그리고 제 2 엔드 캡은 또한 축상의 시일 비드를 그위에 갖는 개방 엔드 캡이다. 몇 개의 시스템에서, 공기 필터는 경트럭 및 다른 차량에서 사용되는 것과 같이, 종래의 필터 구조를 구비한다. 상기 구조에서, 여과기의 몇 개의 예는 사용을 위해 다른 종래의 장치를 첨가하는 새로운 구조 일수 있다. 예를 들면, 상기 장치는 일반적으로 직면하는 부하시 작동(즉 엔진 아이들이 아님)동안, 적어도 200 내지 400 분당 입방피트를 통해서 공기흐름을 필터링하기 위해 배치되는 크기인 차량 공기 필터 구조를 가지고 상당히 사용된다. 상기 시스템은 아이들에서도 물론 상대적으로 낮은 공기 흐름에 직면한다. 상기 시스템에서, 그위에 여과기가 없는 필터 구조는 흔히 개방되는 원형(원통), 원통 내부이다. 상기 구조는 4인치에서 14 인치의 범위(약 10 내지 36 센티미터)내의 내부 직경, 그리고 5인치 에서 25인치의 범위(약 12 내지 64 센티미터)의 외측 직경을 통상 가진다.
또한, 본 발명의 몇 개의 적용에 따르면, 원통 공기 필터 구조 주위에 위치되기위한 여과기 구조가 제공된다. 전형적이고 바람직한 여과기 구조는 스티칭에의해 섬유 매개물의 층에 대해 고정되는 포말 매개물의 층을 가지는, 섬유질의 깊이 매개물의 층 및 포말 필터 매개물의 층을 통상 구비한다. 대향 에지를 따라 스티칭을 가지는, 환형 또는 링 장치가 바람직하다. 또한, 환형 링 장치는 스티칭을 가지고 횡 시임을 따라, 환형 링내부로 재봉된 2개의 스트립 층으로부터 통상 형성된다. 바람직하게는, 여과기상에 상류 또는 하류 라이너 없이 사용된다. 공기 필터상에 상류 라이너는 몇 개의 실시예에서, 여과기의 하류측을 지지하기위해 사용될수 있다.
포말 필터 매개물을 포함하는 본 발명에 따른 상기 바람직한 장치에서, 여과기 구조의 포말 필터 매개물은 개방 셀 포말을 구비한다. 바람직하게 이는 적어도 인치당 30개의 기공(적어도 센티미터당 약 11개의 기공)을 갖는 포말을 구비한다. 일반적으로 이는 대부분의 적용을 위해, 인치당 약 80개의 기공(센티미터당 32개 기공)이상의 셀 밀도를 갖지 않는다. 바람직하게 이는 인치당 약 50 내지 55개의 기공(센티미터당 19 내지 22개의 기공)의 셀 밀도를 가지며, 폴리우레탄포말으로 구성된다. 또한 상기 장치에서, 섬유질의 깊이 매개물의 층은 바람직하게는 폴리에스터 파이버를 구성된다.
바람직한 여과기 구성에서, 매개물의 층은 하나이상의 내부, 하류의 층을 구비하는 포말 매개물와, 그리고 하나이상의 외부, 상류의 층을 구비하는 섬유질의 깊이 매개물의 층을 가지고 위치될수 있다. 현재의 가장 바람직한 여과기 장치는 2개의 층만을 가진다. 그러나, 선택 구조도 가능하다.
몇 개의 장치에서, 섬유질의 깊이 매개물의 외측 층은 거기에 상표가 새겨지거나 엠보싱된 부분을 포함한다. 표현 "상표 새겨진" 및 "엠보싱된" 으로 이 문맥은 압축된 섬유 매개물의 부분에 참조되며, 거기의 선택된 표시 패턴을 산출하기위해 선택된 영역으로 영구적으로 변형 하기위해 일반적으로 열이 적용된다. 상기 패턴은 장치를 위한 상표를 일반적으로 구비하며, 다른 표시도 사용될수 있다. 패턴은 예를들면, 한 개 단어, 구, 설계 표시 또는 로고 또는 다양한 조합이 형성될수 있다.
본 발명의 몇 개의 적용에서, 필터 장치는 일반적으로: (A)제 1 매개물 구조 예를들면 주름진 구조를 포함하는 하류 공기 필터; (B)여과기가 포함하는 (1)개방 셀 포말 매개물의 층; 그리고 (2)섬유 매개물의 층 을 구비한다. 여과기는 제 1 매개물 구조로부터, 시스템을 통해 공기의 흐름에 상대적으로, 통상 하류 위치된다. 상술된 바람직한 상기 장치는 원형 원통 차량 필터와 관련되어 사용되는 것이 기술되었다. 다른 쓰기편리한 장치도 가능하다. 하나의 예는 본원의 소정의 그림으로 도시된 바와 같이, 패널 필터 이다.
일반적으로, 엔진 공기 필터로서 적용으로, 본 발명에 따른 필터 장치는 적어도 1.2 리터의 엔진 크기를 갖는 경차량에 사용되기 위해 편리하고 효율적으로, 효과가 있는 특별히 설계되며, 장치를 통해 일반 1.2 리터에서 9리터는 다른 환경에서 사용될수 있다. 예를 들어 클래스 5 내지 7 트럭으로 사용은 225 에서 500 마력의 트럭 엔진이 일반적이다. 공기 필터 장치는 공기 필터로 사용되기 위해, 하우징 내부에 작동가능하게 위치되는 본원에 일반적으로 기술된바와 같이, 공기 필터 구조를 갖는 하우징을 통상적으로 구비한다. 많은 적용에서, 하우징은 방사상 공기 입구 및 축상 공기 출구를 가진다.
캐빈 공기 필터의 환경으로, 본 발명에 따른 필터 장치는 분당 75 입방 피트(cfm)에서 분당 300 입방 피트(분당 약 2 내지 9 입방 미터)에 속하여, 캐빈 공기 필터를 통해, 일반 공기 흐름을 포함하는 시스템으로 사용되기위해 편리하고 효율적으로, 효과가 있는 특별히 설계된다. 상기 캐빈 공기 필터는 예를들면, 자동차, 트럭캐빈 및 농업용(농장) 트랙터에 흔히 사용된다.
준비하는 구조의 방법 및 사용의 방법이 또한 제공된다.
도면에서, 본 발명의 다양한 실시예가 설명된다. 이는 몇 개의 관련 재료의 크기 및 부품의 두께는 본 발명의 이해를 명확하게 하기위해 과장되어 도시됨을 이해하여야 한다. 실시예는 도면이 보기 만의 목적을 위해 묘사되었다. 본 발명의 기술은 특정 구조의 넓은 범위로 적용된다.
Ⅰ. 도 1 내지 8의 실시예
도 1 내지 8의 실시예는 다양한 시스템에 사용될수 있다. 그러나, 이는 통상 클래스 5-7 트럭, 또는 승용차와 같은 소형 차량, 경량 차량을 위한 공기 흡기 시스템에 조합되어 사용되기위해 특별히 개발되었다. 이는 승용차에서 1톤 픽업의 크기에 대해 5 트럭으로 통상 구분된다. 상기 차량은 약 1.2 리터 내지 9 리터의 (4내지 8기통)엔진을 통상 가지며, 일반 작동하에서, 차량을 기동하는데 충분한 전형적인 엔진 부하를 가지며, 적어도 분당 200 내지 400 입방피트(약 5 내지 11.5 분당 입방 미터)의 엔진 흡기 공기흐름 속도하에서 충분히 공기를 필터링하여야 한다. "엔진 부하시" 및 유사 조건으로, 엔진이 최소한 차량을 기동 및 단지 아이들하도록 작동되는 (차량의 통상 중량이 적어도 1000 파운드 내지 2000 파운드 인, 즉, 약 454 내지 910 킬로그람) 조건하에서를 의미한다. 상기 시스템에서 사용되기 위한 종래 공기 필터 장치는 약 10 평방피트 에서 75 평방 피트, 약 0.9 평방 미터 에서 7 평방 미터의 상류측 표면적을 갖는 주름진 종이 요소의 사용을 통상 포함한다. 통상의 상기 장치는 약 90 평방 인치 에서 950 평방 인치(약 580 내지 6130 평방센티미터) 의 원통의 주변 외측 또는 표면적을 가지며, 약 5 내지 25 인치 (즉 12 내지 64 센티미터)의 외측 직경을 가지는 통상 원통 패턴으로 형성된다. 이는 상세한 설명으로부터 상기 시스템이 바람직한 필터링 작용을 위해 상대적으로 작은 필터 체적을 통해, 효율적으로 공기의 보다 많은 양을 이동 한다. 본 발명에 따른 장치는 몇 개의 적용으로 상기 작용을 강화하도록 특별히 개발되었다. 그러나 다양한 다른 시스템에 사용될수 있는 원리가 설명됨을 주목해야 한다. 이전의 상세한 소개는 본 발명에 따른 장치를 위한 바람직한 재료로 제조되며, 작용의 원리를 고려하는 몇가지 이론이 제시되어, 일반적인 논의는 여러 가지 실시예로 제조될수 있다.
원형 공기 흡기 필터-실시예
본 발명에 따른 장치 또는 제 1 실시예가 도시되는 도 1 내지 8에서 지시됨을 주목해야한다.
도 1의 참조하는, 참조 부호 1은 본 발명에 따른 필터 장치를 통상 나타낸다. 필터 장치(1)는 여과기(4) 및 1 차 또는 메인 공기 필터(5), 2개의 주요 부품을 구비한다. 확정된 바람직한 실시예에서, 여과기(4)는 1 차 공기 필터(5)로부터 제거할수 있다. 이는 필터(5) 주위에 단지 뻗어있거나 미끄러진 필터(4)가 사용으로 거기의 다른점에서 고정되지 않는다. 바람직한 실시예에서 여과기(4)는 얼마간의 가요 특성을 가지며, 필터(5)에 외접되며, 주위에 적합하게 끼워맞춤되기위한 크기임을 이해해야 한다.
도 1에 도시된 장치를 위해, 필터(5)는 경차량용으로 공지된 배열인 원통 공기 필터를 구비한다. 필터(5)는 평면도에서 즉 상부 또는 하부에서 직접 볼때 일반적으로 원형이다. 도 2를 참조에서, 공기 필터(5)는 제 1 및 제 2 대향 엔드 캡(10 및 11)을 포함한다. 일반적으로, 필터 매개물(12)는 엔드 캡(10 및 11) 사이에 연장되며, 부분적으로 베드인되지(imbedded in) 않는다. 바람직한 구조로서, 매개물(12)는 원통 주름진 매개물, 예를들면 표면에 로딩되는 주름진 종이 매개물, 주름진 합성 매개물, 또는 주름진 복합 매개물을 일반적으로 구비한다. 다른 장치에서 이는 깊이 매개물 또는 주름진 표면 로딩 매개물 및 깊이 매개물의 조합을 구비한다.
도 2의 참조에서, 특정 공기 필터(5)는 내부 라이너(15) 및 외부 라이너(16)를 포함하여 도시된다. 내부 및 외부 라이너(15 및 16)는 엔드 캡(10 및 11)사이에 연장되며 부분적으로 베드인 되지 않는다. 라이너(15 및 16)의 각각은 개방이다. 예를들면, 이는 그것을 통해 공기의 흐름을 허용하도록 천공, 확장 또는 우븐으로서 메시일수 있다. 라이너(15 및 16)는 각각의 그의 상류 및 하류상에 공기 필터(5)내의 매개물(12)에 접한다. 이는 본 발명에 따른 모든 장치에 내측 및 외측 라이너를 위한 요구가 필요치 않는 것을 주목하여야 한다. 그러나, 많은 적용경우에 조립을 촉진할수 있으며 구조에 대해 지지를 제공하기 때문에 그들이 바람직하다.
도 1의 참조로, 앤드캡(10)은 그위에 원형 시일 비드(20)를 통상 포함한다. 도 2의 유사 시일 비드(21)는 앤드캡(11)상에 위치된다. 실제로, 도 1 내지 4에 도시된 장치를 위한 필터(5)는 대칭이며; 즉 앤드캡(10 및 11)은 통상 서로 경상(mirror image)이며; 필터(5)는 "위" 또는 "밖"에 위치된 앤드캡(10, 11)의 어느 하나를 가지며, 도 4에 도시되지 않는, 하우징내에 위치될수 있다. 설명된 장치를 위해, 시일 헤드(20, 21)는 앤드캡(10,11)의 부분으로서 몰딩된다.
도 1 및 2에 도시된 특정 장치를 위해, 앤드캡(10 및 11)은 모두 "개방" 앤드캡이다. 이는 내부 개구를 각각 한정한다.
특히, 단부 캡(10)은 내부 구멍(22)을 한정하며 단부 캡(11)은 내부 구멍(23)을 한정한다. 내부 구멍(22,23)은 필터 내부로 또는 필터 내부로부터의 공기 유동을 허용하며, 대응 내부 캡(10,11)은 폐쇄면에 대해 밀봉된다. 전형적인 작동에 있어서, 시일 비드(20,21)는 하우징의 일부에 대해 밀봉되어 구멍(22,23)을 통해 비여과된 공기의 유동을 방지한다. 전형적으로 구멍(22,23)중 한 구멍 또는 다른 구멍은 사용중 하우징의 배출 개구주위에서 밀봉될 것이다. 시일 비드(20,21)중 다른 것은 폐쇄면, 전형적으로 하우징의 커버에 대해 밀봉될 것이다. 도 1 및 2를 참조하면, 전형적인 사용에 있어서, 공기 유동은 첫 번째로 프리필터(4)를 통한 다음 외부 라이너(16), 매개물(12) 및 내부 라이너(15)를 통하고 공기 필터(5)의 내부 원통형 공간 또는 볼륨(24)으로 흐르고 공기가 여과된 다음 하우징 배출구를 통해 진행된다. 또한 이것은 도 8을 참조하여 이해될 것이다. 도 8에 있어서, 하우징(70)은 반경방향 공기 유입구(71)와 축방향 공기 배출구(72)를 포함한다. 상기 하우징(70)은 중앙 포스트(76)상의 날개 너트(75)에 의해 측벽(74)에 대해 고정되는 커버(73)를 포함한다. 커버(73)가 날개 너트(75)에 의한 힘으로 하향으로 압축됨에 따라 커버는 단부 캡(10)의 시일 비드(20)를 압축한다. 단부 캡(11)의 대향 시일 비드(21)는 배출 개구(72)주위에서 하우징(70)에 대해 밀봉된다. 따라서, 도 8의 시스템의 경우에 필터 장치(1)는 하우징(70)에서 구성요소를 착탈 및 대체시킬 수 있다.
여기서 공기 유입구(71)의 설명과 조합하여 용어 "반경방향"은 일반적으로 장치의 중앙 종축(78)을 향하는 공기 유입구를 의미하며; 즉, 중앙축(78)주위에서 반경 방향을 의미한다. 이 내용에 있어서 용어 "축방향"은 일반적으로 중앙 종축(78)에 평행 방향에서 필터 내부에서 외향으로 여과된 공기가 유동하는 공기 배출구(72)를 의미한다. 반경방향 유입구와 축방향 배출구를 갖는 하우징 시스템은 경 트럭 및 자동차와 같은 차량에 잘 알려져 있다. 그러한 시스템에 있어서, 공기 필터 구성은 차량이 평면상에 있을 때 일반적으로 수직으로 연장하는 중앙 축(78)과 종종 배향된다.
어떤 장치에 있어서는, 공기 유입구가 "접선방향"이다, 즉 종축주위에서 원형 또는 원뿔형 패턴으로 공기 유동을 보내도록 배향된다. 본 발명에 따른 원리는 그러한 시스템에 부가될 수 있다.
도 2를 참조하면, 도시된 특정하게 바람직한 장치의 경우에, 내부 라이너(15)는 일반적으로 메시 아연도금강(예를 들면, 180 확장된 금속)과 같은 개방 메시 네트이며, 외부 라이너(16)는 일반적으로 적어도 50％, 전형적으로 적어도 70％의 개방 영역을 갖는 아연도금강과 같은 확장된 금속 재료이다. 물론, 다른 재료가 사용될 수 있다. 예를 들면, 가정용 유리 스크린에 때때로 사용되는 것과 같은 나일론 또는 유사한 스크린 재료가 사용될 수 있고 어떤 예에서는 내부 라이너로서 사용될 수 있다.
여기서 외부 라이너(16)는 일반적으로 도 3의 요소(5)의 주변부(28) 또는 외부면을 한정하는 것처럼 참조될 것이다. 본 발명에 따른 많은 장치의 경우에, 이 외부면은 특히 경 트럭 또는 자동차에 사용될 때 약 90 in2내지 950 in2즉, 590-6130 ㎠의 영역을 가질 것이다. 이 내용에 있어서 용어 "영역"은 필터 요소(5)의 외부 원주로 곱해진 라이너(16)의 높이 또는 측면 치수(포인트 A와 B 사이, 도 3)를 기술하는 것을 의미하며, 전형적으로 라이너(16)의 원형 에지에 의해 한정된다.
물론, 이 외부 주변부 또는 영역은 필터(5)의 매개물 상류 표면 영역의 측정을 반드시 필요로 하지 않는다. 공기 필터(5)의 상류 표면 영역은 이전 문단에서 원래의 설계에 따르게 한정된 외부 주변 영역과 동일하다. 공기 필터(5)의 대부분의 상류 공기 필터 매개물이 일반적인 종래의 깊이 매개물이라면, 이 매개물의 상류 표면 영역(개방 공간을 포함하는)은 일반적으로 외부 주변 영역이 상기처럼 한정될 때 대략 동일할 것이다. 그러나, 공기 필터(5)의 대부분의 상류 매개물이 주름잡힌 매개물이라면, 그 상류 표면 영역은 공기 필터(5)의 경우에 상술된 외부 주변 영역보다 실질적으로 클 것이다. 이와 같은 이유는 주름이 매개물의 상류 표면 영역을 증가시킨다는 것이다. 경 트럭 또는 자동차에 사용된 전형적인 구성에 있어서, 주름진 매개물이 사용될 때 매개물의 상류 표면의 표면 영역은 약 0.5in(약 1.25㎝) 내지 2.5in(약 6.35㎝)의 주름 깊이 및 내부 주변주위에서 in당 약 8 내지 14(㎝당 3-6)의 주름 집단에 기초하여 약 10ft2내지 75ft2이 될 것이다. 그러한 주름 깊이 및 주름 집단의 영역은 경 차량용에 일반적이다. 일반적으로 경 차량에 사용된 필터의 크기 경우에, 인치당 14주름(㎝당 6주름)보다 큰 크기가 내부 주변주위에 사용되면, 주름은 매우 타이트해지며, 약 인치당 8주름(㎝당 3주름)보다 작은 크기가 내부 주변에 사용되면, 효과적인 긴 시간의 필터링에 부적당한 사용이 볼륨으로 이루어진다.
본 발명의 많은 적용의 경우에, 제 1 공기 필터(5)는 종래 구성에서 실질적으로 변화하지 않는다. 사실상, 그것은 이미 사용되고 있는 설계의 이미 존재하는 부품을 구비한다. 사용시, 그러한 장치는 종래의 원형 하우징에 전형적으로 하우징의 원형 측벽(74)과 외부 라이너(16)사이에 존재하는 약 0.25 내지 0.75인치(0.6㎝-2㎝)의 공간 또는 거리를 가지면서 위치된다. 종래 시스템이 조립될 때 상기 공간은 도 8에서 79로 도시된다. 본 발명에 따르면, 프리필터(4)는 종래 방법으로 그 공간내에 고정되는 크기를 가지게 형성되어 필터 효율 및 필터 수명을 증가시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 프리필터는 원하면 존재하는 필터 장치로 갱신될 수 있다. 물론, 원리는 새롭게 설계된 시스템에 부가될 수 있다. 이하에서, 본 발명에 따라 갱신될 수 있는 장치의 몇 실시예가 제공된다.
여기서, 용어 "필터 수명"과 그 변형은 교체 또는 변경할 필요없이, 그리고 매개물의 갱생없이 필터 요소 또는 조립체의 보통 계획된 사용의 수명에 관련한다. 필터 수명은 필터상의 특정 로드의 결과로서 필터를 가로지르는 어떤 제한된 차동 압력의 생성이 일어날 때까지 시간 주기에 관련하여 일반적으로 측정된다. 자동차 및 경 트럭 엔진(클래스 5 트럭이하)을 함유하는 전형적인 시스템에 있어서, 통상 필터 수명은 시스템에서의 새롭고 청결한 요소를 위해 측정된 원래의 차동 압력위에 약 10인치의 물(25㎝의 물)이상의 필터 요소를 가로지르는 차동 압력의 증가없이 작동될 수 있는 주기일 것이다. 그러한 전형적인 실시예에 있어서, 엔진 로드하에서 필터 장치를 가로지르는 차동 압력은 약 H2O의 7" 내지 17"(즉, 약 H2O의 17-43㎝)일 것이다. 클래스 6 이상의 큰 트럭에 있어서, 필터 수명은 시스템을 가로지르는 제한이 물의 25인치(즉, 약 물의 64㎝)에 도달하는 시간이 될 때 일반적으로 측정된다. "시스템"을 가로지르는 차동 압력에 대한 참조가 이루어지면, 상기 참조는 전형적으로 대기에서 차동 압력의 측정에 대한 것, 공기 필터 시스템의 깨끗한 공기 배출구에 대한 것이다.
적당하게 가능한 한 긴 수명을 갖는 필터 효율의 소망 레벨을 갖는 시스템을 제공하는 것이 일반적으로 바람직하다. 일반적으로 본 발명에 따른 기술은 프리필터의 사용을 통해 다른 종래 시스템의 필터 수명을 증가시키는데 사용될 수 있다. 여러 예에 있어서, 프리필터(4)는 필터 효과를 증가시키는데도 사용될 수 있다.
도 1 및 2에 도시된 조립체에 있어서, 공기 필터(5)에는 거기 주위에 배치된 프리필터(4)가 설치된다. 프리필터(4)는 공기 필터(5)주위에서 원주방향으로 배치되며 일반적으로 그 상류측(28)에 커버링 관계로 필터 매개물(26)의 커버링 또는 외장부(25)를 구비한다. 필터(5)의 상류측(28)은 일반적으로 외부 라이너(16), 필터 매개물(12)의 상류에 의해 한정된 외부 주변 영역 또는 측면이고, 여과될 공기가 통과하는 측면 또는 표면이다.
일반적으로, 바람직한 장치의 경우에 깊이 매개물의 커버링(25)은 적어도 두 개의 매개물 층을 구비한다. 바람직한 시스템에 있어서, 프리필터는 서로 다른 두 개의 매개물 층을 구비한다. 도 2에 도시된 특별한 실시예의 경우에, 커버링(25)은 두 개의 매개물 층(34,35)을 구비한다. 층(34)은 외부 층 또는 가장 상류 층을 구비하며, 층(35)은 매개물의 내부 또는 한층 하류 층을 구비한다. 도 2를 참조하면, 커버링(25)에서, 층(34,35)은 서로 고정된다. 도시된 특별한 실시예에 있어서, 고정 방법은 제 1 주변 측면 에지(38)를 따르는 스티칭(37;stitching)의 제 1 열과 제 2 주변 측면 에지(41)를 따르는 스티칭(40)의 제 2 열을 구비한다. 도시된 장치에 있어서, 프리필터(5)는 스트립으로 형성되며 도 3에서와 같이, 횡단 시임(43)에서 스티칭(42)에 의해 원형 형상으로 바느질되는 매개물 층(34,35)을 구비한다. 여기서, 시임을 원형 장치로 한정하는 것과 관련하여 용어 "횡단"은 프리필터(5)에서 매개물의 원형 치수에 횡단으로 향하는 시임과 관련한다. 이 예에서, "횡단" 방향은 일반적으로 원통형 장치의 중앙 종축에 평행한 방향이며 프리필터(4)의 대향 원형 에지사이에서 연장한다.
특히 도시된 바람직한 장치의 경우에, 상류 층(34)은 비지름 직물 깊이 매개물을 구비하며, 하류 층(35)은 개방 셀 포말 매개물을 구비한다. 하나의 특별한 실시예에 있어서, 깊이 매개물의 외부 층(34)은 예를 들면, 폴리에스테르 직물을 구비하며, 내부 층(35)은 예를 들면, 폴리우레탄 포말을 구비한다. 그러한 장치를 위한 스티칭은 예를 들면, 느슨한 스티치로서 일반적으로 부가되는 충분히 강한 바늘 또는 끈을 구비한다.
바람직한 장치에 있어서, 각 층(34,35)은 "깊이" 매개물을 구비한다. 이 내용에서 용어 "깊이"는 여과중에 원리적으로 그 외부 표면상보다 일반적으로 그 깊이내에 있으며 적어도 부분적으로 관통하는 입자들을 잡는 매개물에 관련한다. 양쪽의 직물 매개물과 개방 셀 포말 매개물은 잘 알려진 깊이 매개물의 형태이다. 이들은 종래의 주름진 페이퍼(셀룰로오스) 매개물과 같이 공지된 표면 로딩 매개물과 구별된다. 공기 필터(5)내의 매개물(12)은 표면 로딩 매개물 또는 깊이 매개물중 어느 하나, 또는 양쪽의 조합을 구비한다. 그러나, 전형적으로 프리필터(4)는 단지 깊이 매개물의 층만을 구비하지 않으면 적합하지 않다.
일반적으로, 적어도 하나의 깊이 매개물 층(34,35)이 폴리우레탄 포말과 같은 개방 셀 포말을 구비하면, 프리필터(4)는 상대적으로 강하고 영속성이 있다. 또한, 어떤 고무성질 또는 포말의 탄성 특성에 기인하여 어떤 탄성 특성을 함유하도록 구성되므로 필터(5)위에서 스트래치될 수 있다. 그것이 적절한 크기를 가지면, 자체로 필터에 대해 편안하게 고정시킬 수 있다. 어떤 비 적용범위의 작은 부분이 예를 들어 에지를 따라 발생하더라도, 프리필터(4)가 그 여과 기능을 제공하므로, 프리필터(4)가 비-적용범위의 어떤 가능 영역없이 제 2 필터를 커버할 필요는 없다. 그러나, 바람직하게는 프리필터(4)가 공기가 여과중 통과하는 외부 라이너(16)를 따라 개방 표면 영역(28)의 적어도 90％를 커버하는 크기이며, 더 바람직하게는 적어도 95％, 최적으로는 100％를 커버하는 크기이다.
사용시, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 구성된 장치는 프리필터가 없는 종래 요소와 비교하여 비교적 긴 수명이 제공된다. 프리필터(4)는 필터 요소를 가로지르는 차동 압력에서의 더 느린 증가율을 갖는 입자의 실질적인 로딩을 허용한다. 이것은 프리필터(4)가 일반적으로 깊이 매개물이고 고 로드 및 비교적 양호한 효율이 가능하며 차동 압력에 있어서 원치않는 급속한 증가가 없기 때문이다. 그 다음, 제 2 필터(5)의 필터 매개물은 프리필터(4)를 통과하거나 또는 간단하게 프리필터(4)를 관통하는 특별한 재료 때문에 엔진 손상을 보호하기 위해 효과적인 하류 필터를 제공할 것이다.
여기에서와 동일하고 트럭 엔진 또는 자동차 엔진에 사용되는 바람직한 재료를 정상 사용중 전체 필터 장치(1)에 로딩된 특정 재료의 적어도 약 10 중량％ 및 전형적으로 약 40 중량％ 내지 60 중량％ 함유하는 전형적인 구성이 제 2 필터(5)상에 잔류기가 로딩되면서 실질적인 사용후 소정의 선택된 포인트 및 필터 수명으로 프리필터(4)상에 로딩될 것이다. "실질적인 사용"이란 사용이 입자의 충분한 로딩을 이끌도록 충분히 길고, 일반적으로 필터 요소 또는 적어도 약 2"(즉, 적어도 약 5㎝)의 시스템을 가로지르는 차동 압력 증가로 반영된다는 것을 의미한다.
도시된 바와 같이, 전형적인 실시예에 있어서, 단부 캡(10,11)은 명칭 9188-2 하의 데니스 케미칼, 세인트 루이스에 의해 상용되는 것과 같이 적어도 약 54, 지주 A의 듀로미터로 종래 방법으로 주조되는 종래의 플라스티졸(plastisol) 단부 캡 재료를 구비한다. 필터(5)의 필터 매개물(12)은 종래의 주름진 페이퍼(자동차의) 필터 재료를 구비하지만 다른 재료가 선택될 수 있다. 적절하게 형성되면, 어떤 다양한 특정 재료가 공기 필터(5)의 매개물(12)로서 사용될 때 프리필터(4)가 공기 필터(5)와 같은 필터 요소의 성능을 개선하는데 사용될 수 있다고 예상된다.
여러 적용에 있어서, 본 발명에 따른 프리필터는 큰 차량, 즉 경 트럭이상에 사용되는 것처럼 큰 드럼형 필터 요소와 관련하여 사용될 수 있다는 것을 알았다. 그러한 필터는 적어도 6인치, 즉 약 15㎝(최대 약 25인치, 즉 약 64㎝)의 외경과, 적어도 8인치, 즉 약 20㎝(최대 약 20인치, 즉 약 51㎝)의 높이를 갖는다. 많은 시스템에 있어서, 그러한 장치는 중앙 구멍을 갖는 하나의 개방 단부 캡과 하나의 폐쇄 단부 캡을 갖는 필터 요소를 구비한다. 폐쇄 단부 캡은 일반적으로 하나의 원통형 구조의 단부를 공기 유량 통로를 완벽하게 폐쇄한다, 즉 중앙 구멍이 없게 한다. 그러한 많은 시스템의 개방 단부 캡에는 배출구 튜브에 요소를 밀봉하는 반경방향 시일 구성이 제공된다. 그러한 필터 요소는 깊이 매개물 또는 주름진 매개물을 포함하는 다양한 재료를 구비한다. 일반적으로 상술된, 그러한 장치와 꼭 맞는 프리필터는 쉽게 제공된다. 반경방향 시일을 사용하는 드럼 필터는, 예를 들면 미국 특허 4,720,292 호, 5,423,892 호 및 5,082,476 호에 서술된다. 단부 캡은 미국출원 제 08/551,898 및 08/371,809 호에 서술되는 연성인 탄성 폴리우레탄을 바람직하게 구비한다. 미국특허 4,720,292, 5,423,892 및 5,082,476호와 미국출원 08/371,809 및 08/551,898 호의 완벽한 개시는 그 전체가 여기에 참조로 조합된다. 드럼 필터에는 축 시일이 형성될 수 있으며, 본 발명에 따른 프리필터는 그러한 장치에 사용될 수 있다.
이제 도 7을 참조한다. 도 7은 필터(5)주위에 배치된 본 발명에 따른 특정 프리필터(85)의 측입면도이다. 주변 에지 시임(86,87)이 도시된다. 프리필터(85)는 매개물의 외부층으로서 직물 깊이 매개물(88)을 포함한다.
도 7의 경우에 있어서, 깊이 매개물(88)의 외부 표면(89)은 표시(90)를 도시하기 위해 "낙인을 찍거나" 또는 "양각을 한다". 도시된 특정 장치의 경우에, 직물 매개물(88)이 압축된 영역(91)에서 표시(90)가 높게 한 영역으로 남게된다. 압축은 그러한 매개물 층(88)이 일반적으로 형성될 타입의 직물 매개물이 쉽게 압축 및 형성될 수 있게 압력 및 열을 사용하여 일어날 수 있다. 일반적으로 매개물이 약 12-40 미크론 직경의 폴리에스테르 직물을 구비할 때 낙인 찍기 또는 양각 세공이 가열된 압반을 약 300℉(150℃)에서 최대 약 15초 동안 깊이 매개물로 그것을 유지하면서 가압하므로써 달성될 수 있다. 필요한 압력량은 매개물상의 압반을 기초로 하는데 충분하다. 일반적으로, 압반은 테플론 또는 유사한 코팅이 된 알루미늄 또는 강 양각 피스이며, 적어도 측면상에서 직물과 결합한다. 물론 표시는 정보, 상표, 회사를 구비하며 또는 어떤 다양한 다른 목적을 제공한다. 그러나, 일반적으로 영역(91)에서 층(88)의 외부 부분(89)은 압축 또는 양각 세공되며, 최외주 표면은 여과 매개물로서 더 이상 충분히 효과적이지 않다. 따라서, "낙인찍히거나" 또는 "양각세공된" 표면 영역의 양은 일반적으로 전체 표면 영역(89)의 단지 작은 부분이 되도록 선택될 것이다. 매개물 표면(89)의 적어도 약 5%가 통상적인 구조(85)에서는 필터 작동에 실질적인 영향을 주지 않고도 엠보스되거나 낙인이 찍힐수 있다.
섬유질 매개물의 외부층 및 포말 매개물의 내부층을 포함하는 이들 필터에서는, 섬유질 매개물의 외부층이 "미립자 충돌"의 매개물로서 고려될수 있다. 즉, 미립자가 공기 흐름에 의해 운반되는 매개물은 먼저 충돌하는 경향이 있다. 미립자가 내부층에 도달되기 전에 외부층에서 서유질 매개믈과 충돌함으로서 추진력을 상실하기 때문에 "높은 속도"의 충돌 매개물이 될 수 있다. 즉, 섬유질 매개물의 외부층과 충돌하기 때문에 내부 포말층 또는 공기 필터의 하류에서 시작되는 필터의 미립자는 속도 및 추진력이 감소되게 된다. 이것은 시스템의 작동을 효과적으로 하기 때문에 커다란 이점이 있게 된다.
다른 실시예 : 도 9 내지 13 참조
본 발명의 특정한 원리는 다른 필터 구조물에도 적용될 수 있다. 예를 들면, 패널 필터에도 적용될 수 있다. 이들 다른 실시예들이 도 9 내지 13에 도시되어 있다.
도 9에서, 패널 필터 구조는 표시번호 101 으로 나타나 있다. 패널 필터 구조(101)는 앤드캡 및 밀봉 테두리(104)이 구비된 하류 표면(102)을 포함한다. 하류표면(102)을 따라, 패널 필터(101)는 도 11에 도시된 바와 같은 직선 105 을 포함한다. 도시된 실시예에서, 직선 105 는 적어도 50% 의 개구 영역 바람직하게는 적어도 약 70%의 개구 영역을 가지는 팽창된 금속을 포함한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 직선 105 아래에는, 패널 필터(101)가 종래의 방식으로 주름진 필터 재료(107)를 포함한다. 주름진 필터 재료(107)는 바람직한 실시예에서는 주름진 종이 재료, 주름진 합성 재료 또는 주름진 합성물을 포함한다. 예를 들면, 상기 재료는 표준 섬유소 자동 필터 매개물을 포함한다. 도시된 장치에서는, 주름진 매개물(107)의 주름은 엣지 밀봉되거나 또는 "폐쇄"된다. 즉, 각각의 주름은 서로 고정되고 접혀지거나 또는 장식되어 있어서 공기가 패널 주위를 통과하지 못하고 필터를 우회하도록 되는 2개의 패널을 포함한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 패널 필터(101)는 주름진 필터 재료(107)의 상류에 위치된 여과기(110) 구조를 포함한다. 여과기 구조(110)는 바람직하게는 서로 다른 구조로 된 적어도 2개의 층인 깊이 매개물의 복수층을 포함한다. 도시된 특정 실시예에서, 여과기 구조(110)는 깊이 매개물의 제 1 층(112) 및 깊이 매개물의 제 2 층(113)을 포함한다. 제 1 층(112)은 최상류층이며 패널 필터(101)를 통해 통과할 때 이것을 통하여 공기가 먼저 여과된다. 상기 층(113)은 여과기 구조(110)에서 보다 하류층이며, 적어도 특정한 바람직한 위치로는 제 1 층(112) 및 주름진 필터 매개물(107) 사이에 위치된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 제 2 층(113)은 바람직하게는 주름진 필터 재료(107)의 상류 사이드(116)상의, 주름진 팁(115)을 따라 위치된 예를 들면 폴리우레탄 포말과 같은 포말 매개물의 시트를 포함한다.
도시된 실시예에서, 상기 층(112)은 예를 들면 포말(113)의 시트 위에 적용되는 짜여지지 않은 선유질의 깊이 매개물과 같은 섬유질의 깊이 매개물 시트를 포함한다. 도 9를 참조하면, 섬유질 매개물 시트(120)는 표면(121) 및 단부 플랩(122, 123)을 중첩한다. 중첩 표면(121)은 포말 재료의 시트(113) 우로 안전하게 적용된다. 단부 플랩(122, 123)은 시트(113)의 엣지(124, 125) 및 주름진 필터 재료(107)르 따라 적용된다. 도 13을 참조하면, 아교 라인(130, 134)은 시트(113)를 주름진 필터 재료(107)에 고정한다. 유사한 아교 라인(도시되지 않음)은 시트(113)와 시트(112) 사이에서 사용될 수 있다.
도 9 내지 13에 도시된 바와 같이, 패널 필터(101)는 도 1 내지 8에 도시된 장치(1)에 아날로그 구조물을 구비한다. 일반적으로 여과되는 공기는 층(112)을 통해 통과한다. 대부분의 경우, 주름진 필터 재료(107)로 들어가기 전에 제 2 층(113)을 통과한다. 단부의 주름(122, 123)을 따라, 공기가 제 1 층(112)으로부터 제 2 층(113)을 통과하지 않고 주름진 필터 재료(107) 안으로 통과한다.
특정의 바람직한 구조
이하에서는 특정 적용을 위한 바람직한 실시예들이 기술된다. 이들 기술내용으로부터, 본 발명의 보다 일반적인 양태가 명확해질수 있을 것이다.
많은 실시에에서, 여과기는 이미 상용적으로 존재하는 필터제품 및 차량을 위한 개조물로서 디자인되어 있다. 즉, 차량은 공기 필터 어셈블리안에 이미 하우징과 원통형 필터 요소 또는 패널 필터 및 하우징을 구비하고 있다. 시스템이 원통형 필터일 때, 본 발명에 따르면, 외주 주위 또는 공기 필터 주위 등을 미끄러지도록 제공된 여과기가 재공된다. 여과기는 이미 존재하는 원통형 필터의 외주 및 도 8에 도시된 바와 같은 하우징 벽 사이의 공간의 하우징에 적용된다. 여과기기 제공되기 때문에, 전체적인 어셈블리는 향상된 여과 성최도를 가지며 수명이 영장되는 이점이 있다.
통상, 원통형 필터 요소(5) 및 하우징 벽 사이의 거리는 0.5 인치(1.25 cm) 에서 0.75 인치(약 2cm)이며, 종래 시스템에서는 여과기(4)가 없다. 다른 구조물에서는, 설치할 때, 여과기(4)는 거의 공간을 채우게 된다. 다르게는, 여과기는 공간을 채우게괴고 그리고 약간 압축되게 된다. 그리고, 여과기와 하우징 벽 사이에는 일정한 공간이 형성되게 된다.
상술된 실시예에서, 바람직한 여과기는 그 주위가 섬유질의 깊이 층을 가지는 포말의 깊이 매개물 층을 포함한다.
포말 매개물은 다양한 폴리머를 갖지만, 폴리우레탄도 일반적으로 그것의 유용성 및 에측가능한 특성으로 인하여 바람직한 포말 매개물이 될 수 있다. 일반적으로, 포말 재료는 인치당(11 포어(pores)/cm) 적어도 30 포어의 셸 밀도를 가지며, 바람직하게는 인치당(32 포어/cm) 80 포어 이하이다. 그 이유는 셀이 인치당 약 30 포어일 때, 포말이 개구되어 투과될수 있기 때문에 여과 재료로서 매우 효과적이지 않기 때문이다. 그러나. 셀 밀도가 인치당 80 포어 이상일때는 필터 포어는 통상 쉽게 막힐수 있도록 작아지는 경향이 있어서 필터 수명을 축소시킨다. 본 발명에 따른 장치에 가장 바람직한 폴리우레탄은 인치당(10 내지 22 포어/cm) 50 내지 55 포어의 셀 밀도를 갖는 것이다. "인치당 포어"라는 용어는 일정한 거리로 포말 재료의 표면 상에서 선형 방향으로 만나게되는 포어의 개수이다. 이것은 포말을 나타내는 통상적인 용어이다.
일반적으로, 본 발명에 따른 우레탄 포말은 바람직하게는 포말 또는 "없어지는" 포말이어야 한다. 적절한 밀도를 가지는 포말 재료는 팬실베니아 필라델피아의 포아멕스와 같은 포말 공급지로부터 얻을수 있다.
포말의 두께는 사용되는 미립자에 기초하여 선택된다. 통상적인 챠량 패널 필터용으로서, 약 1/2 인치(1.25 cm)의 두께를 가지는 포말층이 바람직하다. 원형 라이트 차량 필터용으로서, 약 1/4 인치(0.64 cm) 두께의 포말이 바람직하다.
또한, 바람직한 실시에에서, 여과기에서의 매개물의 외부 또는 최상류층은 섬유질의 깊이 매개물을 포함한다. 바람직하게는, 매개물은 사용되는 폴리에스터 파이버를 포함한다. 일반적으로, 종래의 매개물도 사용될수 있다. 통상적으로 사용가능한 섬유질의 깊이 매개물은 파이버 사이즈 영역을 포함하는 블랜드 또는 일정한 파이버 사이즈를 포함한다. 상용적으로 사용가능한 통상적인 종래의 블랜드는 일반적으로 12 미크론 내지 40미크론 영역의 파이버 영역을 사용할 수 있다. 상용적으로 사용가능한 일정한 파이버 재료는 후술되는 바와 같이 약 12.5 미크론의파이버 사이즈를 갖는다.
바람직한 블랜드에서, 평균 파이버 사이즈는 약 15 내지 30 미크론의 영역, 통상 약 20 미크론의 영역이 된다.
사용가능한 섬유질의 깊이 매개물 재료는 캠 우브 4.2 온스이며, 노스 캐롤라이나 28241 차롯데 캠 우브 인코포레이티드로부터 입수가능하다. 상기 재료는 본 발명의 참조물로서 통합된 미국특허 제5,423,892호에 개시되어 있다. 이러한 재료는 평방 야드단 4.2 온스의 중량을 가지며, 약 1/2 인치의 자유 상태로 된 두께를 얻을수 있다. 평균 파이버 사이즈는 약 20 미크론이며, 상기 재료는 최소 분당 적어도 500 피트의 투과성(프래스터 테스트)을 나타낸다.
또한 사용가능한 유사한 재료가 인디애나 미시간 시티 파이버본드 인코포레이티드와 같은 공급자로부터 다양하게 입수가능하다.
이하에서는 보다 많은 다른 파이버 재료들이 개시된다. 그 한가지 재료로서 캠 우브 8643은 엮시 캠 우브로부터 입수가능하다. 상기 재료는 본 발명애 통합된 미국특허 제5, 423, 992호에 개시되어 있다. 상기재료는 제곱 야드당 3.1 내지 3.8 온스의 중량에 기초하며, 약 0.32 내지 0.42 인치의 평균적으로 자유로운 두께를 가진다. 또한 그것은 분당 약 370 피트의 최소 투과성을 가지며 약 12.5 미크론의 평균 파이버 사이즈를 갖는다.
일반적으로 보다 두꺼운(1/2 인치) 섬유질 재료는 패널 필터를 감싸는 구조를 위해 바람직하기 때문에, 전체 필터 두께가 약 1/2 인치가 되며, 예를 들면 캠 우브 8643과 같이 보다 얇고 보다 개구된 재료가 원형의 자동인 필터에 바람직하고, 상기 필터에서 전체적인 여과기 두께는 약 3/8 인치(즉, 약 0.95 cm)이다.
"페이스 속도"라는 용어의 의미는 프래이저 투과성 검사기를 사용하여 0.5 인치(즉, 약 1.25 cm) 물을 수축시키는 것을 유도하는뎨 필요한 공기의 속도이다.
"자유 상태"라는 용어는 필터 매개물의 특성을 나타내는 용어로서, 재료의 특성을 나타내어 그것으로부터 종래의 여과기(4)를 대신하여 여과기(4)를 제조할수 있다. 예를 들면, 공급자로부터의 포말의 자유 상태의 두께 또는 공급자로부터의 섬유질의 깊이 매개물의 자유 상태의 두께를 나타낸다. 여과기(4) 제조중에, 각각의 층은 압축된다. 압축의 일정한 수준은 필터 매개물의 밀도(또는 퍼센트 용적)를 증대시키기 위하여 특정 시스템에서는 요구될 수 있다.
2개 층 스트립의 사이즈는 그 주위에 적용되는 필터 요소에 의해 정해진다. 약 30 cm의 외경과 약 8 cm의 높이를 가지는 통상적인 차량 또는 경량 트럭용으로서, 2개 층 스트립은 바람직하게는 약 95 cm×8 cm이며 강력한 스레드 또는 코드를 사용하여 외부의 세로방향 엣지를 따라 바늘로 꿰맨상태로 제조되어야 한다. 스트립은 유사한 바늘을 사용하여 가로 솔기를 가지는 원형 패턴으로 꿰맬수 있다. 바느질 솔기를 따라 인치당 바느질하는 개수는 중요하지 않으며 구조적으로 통합된다는 것이 중요하다. 바람직하게는 가로 솔기는 제일 먼저 만들어지며, 도 3에 도시된 바와 같이 시스템이 꺼내어져 안으로 들어가게 된다. 이와 같은 장치는 원형의(달걀모양) 공기 필터의 외주부 둘레에 안정되게 적용되고, 공기 필터 및 하우징 벽 사이의 하우징 안으로 적용되기에 적합한 사이즈가 된다.
예를 들면 이하의 차량의 필터 성취도를 향상시키기 위해서는 상기와 같은 형태의 구조가 사용될 수 있다:
스로틀 몸체부 연료 주입구가 구비된 1.8 리터의 뷰익 스카이락 4 실린더에 사용되는 공기 필터(둥근형태); 스로틀 몸체부 연료 주입구가 구비된 2.5 리터의 센츄리 및 스카이락 4 실린더; 스로틀 몸체부 연료 주입구가 구비된 2.5 리터의 체브로렛 카마오, 셀리브러티 및, 사이테이션 4 실린더; 스로틀 몸체부 연료 주입구가 구비된 2.5 리터의 올드모빌 커트라스 시에라 및 오메가 4 실린더; 스로틀 몸체부 연료 주입구가 구비된 1.8 리터의 폰티악 J2000 4 실린더; 스로틀 몸체부 연료 주입구가 구비된 2.5 리터의 파이어버드, 피닉스 및 6000 4 실린더(AC p/n A785C 로 대체가능함);
뷰익 스카이락, 체브로렛 사이테이션, 올드모빌 오메가, V6 173이 구비된 폰티악 피닉스에 사용되는 공기 필터(패널), (대체:AC p/n A735C);
뷰익, 체브로렛, 체브로렛 트럭, GMC 트럭, 올드모빌, 폰티악에 사용되는 공기 필터(둥근형태), (대체:GMC p/n 6484235, AC p/n A348C);
뷰익, 체브로렛 코르베이어, 체브로렛, 체브로렛 트럭, GMC 트럭, 올드모빌, 폰티악에 사용되는 공기 필터(둥근형태), (대체:GM p/n's 6419892, 6420934, AC p/n A178CW);
뷰익, 체브로렛 코르베이어, 체브로렛, 체브로렛 트럭, GMC 트럭, AMC 지프, 올드모빌, 폰티악에 사용되는 공기 필터(둥근형태), (대체:GMC p/n 6483645, AC p/n A329C);
V6 229 및 V8 267 엔진이 구비된 체브로렛 차량 및 트럭에 사용되는 공기 필터(둥근 형태), (대체:AC p/n A773C);
포드, 포드 트럭, 링컨 머큐리에 사용되는 공기 필터(둥근 형태), (대체:포드 p/n's D2AF-9601AA, D2AZ-9601A; 모토크래프트 p/n FA-97);
아우디 4000, 4000S, 폭스, 폭스바겐 다헤르, 제타, 퀀텀, 라비트, 시로코 및, 픽업트럭 등에 사용되는 공기 필터(패널); 복수-포트 연료 주입 엔진 및 스로틀 몸체부 연료가 주입되며 2.2 리터의 4 실린더인 크라이슬러 제품; 1.9 리터의 전자 연료가 주입되는 1.6 리터 터보 4 실린더의 포드 에스코트,(대체:크라이슬러 p/n"s 4241042, 4342800; 포드 p/n E4FZ-9601A; 모토크래프트 p/n FA-1031, FA-999);
3.0 리터의 복수-포트 연료 주입구가 구비된 뷰익 레사브레 및 리베라 V6 에 사용되는 공기 필터(패널); 3.8 리터의 연속적인 연료 주입구가 구비된 엘렉트라, 레사브레 및, 리비에라; 3.8 리터의 연속적인 연료 주입구가 구비된 올드모빌, 델타 88, 로얄, 토로네이도 및, V6 3.0 이 구비된 나인티-에잇, (대체:GM p/n 25095333 및 AC p/n A974C);
카본 형태 필터가 없는 모델에서 사용되는 공기 필터(패널); 2.2 리터 엔진이 구비된 닷지 에어리스 K, 플라이마우스 릴라이언트 K, 닷지 옴니, 플라이마우스 호라이즌, (대체:크라이슬러 p/n's 4227087, 4342801);
4 실린더로서 V6인 포드 타우러스, 에어로스타, 머큐리 세이블에 사용되는 공기 필터(둥근형태), (대체:모터크래프트 p/n FA 1043, 포드 p/n ECAZ-9601B);
닷지, 닷지 트럭,플라이마우스 및, 아메리칸 모터스에 사용되는 공기 필터(둥근형태), (대체:크라이슬러 p/n 1739547, AMC p/n 8992661);
포드 페어래인, 페어몬트, 그라나다, LTD, 매버릭, 무스탕, 핀토, 선더버드, 경량트럭, 브론코, 란체로, 머큐리 밥캣, 캐프리, 카미트, 코우가, 마르퀴스, 몬테그로, 도요다 셀리카, 코로나, 크레시다 및, 하이-럭스 픽업에 사용되는 공기 필터(둥근형태), (대체:포드 p/n D4ZZ-9601AA; 모토크래프트 p/n FA-584R);
포드 브론코, 픽업 및, 밴에 사용되는 공기 필터(패널); 7.3 리터 디젤, 6 실린더 4.9 리터 연료 주입의 브론코 및 5.0 리터 4 배럴이 탄소와 화합되는 연료가 주입되는 것을 제외한다.(대체:모토크래프트 p/n FA-1046);
포드 무스탕, 머큐리 코우가에 사용되는 공기 필터(패널), (대체:포드 p/n's D3ZF-9601AA, D3ZF-9601A; 모토크래프트 p/n FA-574);
포드 팔콘,무스탕에 사용되는 공기 필터(패널); 머큐리 카미트,아메리칸 모터스,(대체:포드 p/n C5ZZ-9601A, C1KE-9601A; AMC p/n 8991386; 스투드베이커 p/n 1561842);
2.3 리터의 높은 연료 엔진이 구비된 머큐리 토파즈 및 포드 탬포에 사용되는 공기 필터(패널), (대체:포드 p/n"s E43E-9601CA, E43-9601CB; 모토크래프트 p/n FA-971);
체브로랫 S-10 및 블래이저,GMC S-15 및 1.9 리터의 4 실린더 또는 2.0 엔진이 구비된 지미에 사용되는 공기 필터(패널), (대체:AC p/n A826C; GMC p/n 25041542);
포드 에스코트, Exp 및, 머큐리 링스, LN-7에 사용되는 공기 필터(타원형), (대체:포드 p/n E1FZ-9601A; 모토크래프트 p/n FA-713);
5.0 리터의 V8 전자적으로 연료가 주입되는 엔진이 구비된 포드 픽업 트럭에 사용되는 공기 필터(패널), (대체:포드 p/n E5TE-9601AB; 모토크래프트 p/n FA-1032) 및;
V6 2.8 리터의 복수-포트 연료 주입 엔진이 구비된 뷰익 스카이락, 캐딜락 심마론, 체브로랫 세??리브러티 피랜자 및, 폰티악 6000에 사용되는 공기 필터(패널), (대체:GMC p/n 25043119; AC p/n A905C; 프람 p/n A1098C).
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 여과기는 포말의 내부층 및 섬유질의 깊이 매개물의 외부충으로 구성된 2개층을 포함한다. 통상적인 구조에서, 섬유질의 깊이 매개물은 포말 매개물보다 매개물을 여과시키는데 보다 효과적이며, 특정 필터는 이론상 반대로된 기울기를 갖는다.
그러나 실제로, 상술된 장치는 다른 다양한 이유로 인하여 바람직한 것이 된다. 예를 들면, 포말 구조는 강도 및 시스템에의 통합성을 부가시키며, 필터 요소 위애서 스트래칭이나 미끄러짐을 촉진시키는 역할을 한다. 그러나 상기의 것이 금속과 만나거나 외부층과 만나게 되면, 필터 위에서 거의 미끄러지지 않는다. 또한, 포말은 안정적으로 조합되기 위해서 일정하게 스트래치될 수 있다.
게다가, 섬유질의 깊이 매개물은 때때로 덩어리를 만드는 필터로서의 작용을 한다. 즉, 이것은 매우 정밀한 미립자를 집합시켜 그들을 보다 커다란 미립자들이 되도록 한다. 또한 이들 커다랗게 뭉쳐진 미립자들은 섬유질 매개물로부터 루즈하게 되어 충돌할 수 있다. 그러나, 그들은 효과적인 방식으로 아래에 있는 포말 매개물 안에서 통상적으로 구속된다.

Claims (14)

  1. (i)섬유질의 깊이 매개물(34) 층 및 (ii)포말 매개물(35) 층을 포함하는 여과기 구조물(4)을 포함하며, 상기 포말 매개물(35) 층은 바느질(42)에 의해 상기 섬유질의 깊이 매개물(34)에 고정된 것인 필터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 단부 캡(10, 11)과 외주면(16)을 갖는 공기 필터(5)를 부가로 포함하며, 상기 여과기 구조물(4)은 상기 공기 필터(5)를 둘러싸며 상기 외주면(16)을 덮도록 된 것인 필터 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 공기 도입구(17) 및 축방향 공기 배출구(72)를 가지는 하우징(70)을 포함하는 공기 청소기를 부가로 포함하며, 상기 공기 필터(5) 및 상기 여과기 구조물(4)은 상기 공기 청소기 하우징(70) 안에 위치된 것인 필터 장치.
  4. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포말 매개물(35)의 층은 인치 당 적어도 30 포어의 셀 밀도를 가지는 개구된 셸 폴리우레탄 포말을 포함하는 것인 필터 장치.
  5. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유질의 깊이 매개물(34)의 층은 적어도 0.25 인치 두께이며 분 당 적어도 200 피트의 자유 상태인 투과성을 가지는 짜여지지 않은 층을 포함하는 것인 필터 장치.
  6. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여과기 구조물(4)은 매개물의 외부층(34) 및 매개물(35)의 내부층이 있는 링 형태이며, (i)상기 매개물의 외부층은 섬유질의 깊이 매개물(34) 층을 포함하며, (ii)상기 매개물의 내부층은 상기 포말 매개물(35)을 포함하는 것인 필터 장치.
  7. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여과기 구조물(4)은 가로 솔기(43)를 따라 원형 링 안으로 꿰매진 매개물의 2개 층 스트립을 포함하는 것인 필터 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 바느질(42)은 (i)제 1 원형 테두리(38)를 따른 제 1 바느질 세트(37), (ii)대향되는 제 2 원형 테두리(41)를 따른 제 2 바느질 세트(40) 및, (iii)제 1 및 제 2 원형 테두리(38, 41) 사이에서 확장되는 상기 가로 솔기(43)를 따른 제 3 바느질 세트를 포함하는 것인 필터 장치.
  9. 제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 포말 매개물(35)의 층은 상기 여과기 구조물(4) 안에서 필터 매개물의 최 하류층을 포함하는 것인 필터 장치.
  10. 제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 공기 필터(5)는 내부 라이너(15) 및 외부 라이너(16) 사이에 위치된 원통형의 주름진 매개물 구조물(12)을 포함하며, 상기 외부 라이너(16)는 상기 외주면(16)을 포함하는 것인 필터 장치.
  11. 제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 제 1 단부캡(10)은 축방향의 밀봉 구슬선(20)이 상부에 구비된 개구된 단부 캡이며, 상기 제 2 단부캡(11)은 축방향의 밀봉 구슬선(21)이 상부에 구비된 개구된 단부 캡인 것인 필터 장치.
  12. 제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 공기 필터(5)는 엔진에 하중이 적용된 상태에서 분 당 적어도 200 큐빅 피트의 흐름율로 공기를 여과시키기 위해 배치된 차량 공기 필터(5)를 포함하는 것인 필터 장치.
  13. 제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 여과기 구조물(4)은 상기 공기 필터(5)에 고정되지 않도록 주위에 위치된 것인 필터 장치.
  14. 제 2 항 또는 3 항에 따른 여과기 구조물(4) 및 공기 필터(5)를 가지며, 상기 여과기 구조물(4)이 구비된 공기 필터(5)의 외주면(16)을 커버하기 위하여 공기 필터(5) 위 및 주위로 여과기 구조물(4)을 미끄러지도록 하는 단계를 포함하는 필터 장치(1) 조립 방법으로서, 상기 여과기 구조물(4)은 섬유질의 깊이 매개물(34) 및 바느질(42)에 의해 섬유질의 깊이 매개물(34) 층에 고정된 포말 매개물(35) 층을 가지며, 상기 공기 필터(5)는 제 1 및 제 2 단부캡(10, 11)과 외주면(16)을 갖는 것인 필터 장치 조립 방법.
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