KR20130020606A - 주름 필터 카트리지와 함께 이용하기 위한 필터 코어 - Google Patents

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KR20130020606A
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제이슨 메이
찰스 그랜트 카로더스
제프 알렌 칸필드
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

필터 코어(120)는 제 1 단부(180) 및 제 2 단부(190)를 갖는 관형체(170)를 포함한다. 관형체는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 상기 관형체를 따라 종방향으로 이격되는 복수의 표면 특징부(230)를 포함한다. 각각의 표면 특징부는 유동 영역을 위한 제 1 부분(260)과, 강도를 위해 개구부 간을 브리징하기 위한 제 2 부분(270)을 포함한다.

Description

주름 필터 카트리지와 함께 이용하기 위한 필터 코어{FILTER CORE FOR USE WITH PLEATED FILTER CARTRIDGES}
본 개시내용은 일반적으로 여과 시스템에 관한 것이고, 특히, 주름 필터 카트리지와 함께 이용될 수 있는 필터 코어에 관한 것이다.
적어도 일부 알려진 여과 시스템은 여과 시스템을 통해 채널 형성되는 유체로부터, 먼지 및/또는 파편(debris)과 같은 미립자를 제거하는 필터 카트리지를 포함한다. 적어도 일부 알려진 여과 시스템은 천공 및/또는 팽창 시트 금속으로부터 형성되는 필터 코어를 포함한다. 천공 및/또는 팽창 시트 금속으로부터 형성되는 알려진 필터 코어는 관련 필터 카트리지를 세척하도록 지정된 위치에서 천공부 및/또는 슬릿을 통해 유체가 유동할 수 있게 한다. 이러한 알려진 필터 코어는 필터 코어 내 유동 개구부의 도입으로 인해 비교적 약할 수 있다.
따라서, 본 발명은 주름 필터 카트리지와 함께 이용될 수 있는 개량된 필터 코얼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 형태에서, 필터 카트리지와 함께 이용하기 위한 필터 코어가 제공된다. 상기 필터 코어는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 관형체를 포함한다. 상기 관형체는 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서 상기 관형체를 따라 종방향으로 이격되는 복수의 표면 특징부를 포함한다. 상기 표면 특징부 각각은 유동 영역을 위한 제 1 부분과, 강도를 위해 개구부를 가로질러 브리징(bridging)하기 위한 제 2 부분을 포함한다.
다른 형태에서, 필터 카트리지와 함께 이용하기 위한 필터 코어를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 관형체를 형성하도록 시트를 압연하는 단계를 포함한다. 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 상기 관형체를 따라 종방향으로 이격되는 복수의 표면 특징부들이 형성된다. 표면 특징부들 각각은 유동 영역을 위한 제 1 부분과, 강도를 위해 개구부를 가로질러 브리징하기 위한 제 2 부분을 포함한다.
또 다른 형태에서, 여과 시스템이 제공된다. 필터 카트리지는 청정 공기 채널을 형성하는 측벽을 포함한다. 필터 코어는 상기 청정 공기 채널 내에 배치되기 위한 크기를 갖는다. 상기 필터 코어는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 관형체를 포함한다. 상기 관형체는 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서 상기 관형체를 따라 종방향으로 이격되는 복수의 표면 특징부를 포함한다. 상기 복수의 표면 특징부 각각은 유동 영역을 위한 제 1 부분과, 강도를 위해 개구부를 가로질러 브리징하기 위한 제 2 부분을 포함한다.
여기서 설명되는 특징, 기능, 및 장점은 본 개시 내용의 다양한 실시예와 독립적으로 달성될 수 있고, 또는, 또 다른 실시예에서 조합될 수 있으며, 그 세부사항은 다음의 상세한 설명 및 도면을 참조하여 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 여과 시스템의 사시도,
도 2 및 도 3은 도 1에 도시되는 여과 시스템의 부분 단면도,
도 4는 도 1에 도시되는 여과 시스템과 함께 사용될 수 있는 예시적인 필터 코어의 평면도,
도 5는 도 4에 도시되는 필터 코어의 외측 표면의 확대 단면도,
도 6은 도 4에 도시되는 필터 코어를 제조하기 위해 구현될 수 있는 예시적인 방법의 순서도.
다양한 실시예들의 구체적인 특징들이 일부 도면에 도시되고 다른 도면에는 도시되지 않을 수 있으나, 이는 편의상 그러할 뿐이다. 도면 내 임의의 특징이 참조될 수 있고, 이러한 특징이 다른 도면의 임의의 특징과 조합하여 청구될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 주제는 일반적으로 여과 시스템에 관한 것이고, 특히, 주름 필터 카트리지와 함께 이용될 수 있는 필터 코어와, 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 필터 코어는 역방향 유동 또는 양방향 세척을 이용하는 임의의 유체(즉, 가스 또는 액체) 여과 시스템에 사용될 수 있다. 여기서 설명되는 바와 같이, "순방향 유동(forward flow)"은 종래의 방향으로의 유체 유동을 의미하고, "역방향 유동(reverse flow)"은 종래의 방향과는 반대방향으로의 유체 유동을 의미하며, "양방향"은 어느 한 방향으로의 선택적인 유체 유동을 의미한다. 일 실시예에서, 필터 코어는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 관형체를 포함한다. 복수의 표면 특징부가 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 관형체를 따라 종방향으로 이격된다. 각각의 표면 특징부는 유동 영역을 위한 제 1 부분과, 강도를 위해 개구부를 가로질러 브리징(bridging)하기 위한 제 2 부분을 포함한다. 특히, 표면 특징부들은 관형체로부터 반경방향 내향으로 밀려들어가서, 관형체의 강성 및/또는 강도를 증가시킨다. 따라서, 이러한 실시예에서, 표면 특징부들은 종래의 필터 코어에 비해 관형체를 형성하기 위해 얇은 게이지 시트 금속의 이용을 촉진시키고, 따라서, 여과 시스템과 관련된 중량 및/또는 비용을 감소시킬 수 있다.
여기서 사용되는 바와 같이, "일" 또는 "하나의"로 시작되는 단수로 언급되는 요소 또는 단계는 달리 명확히 언급되지 않는 한 복수의 요소나 단계들을 배제하지 않는 것으로 간주되어야 한다. 더욱이, 본 발명의 "일 실시예" 또는 "예시적인 실시예"에 대한 참조는, 언급되는 특징들을 또한 포함하는 추가적인 실시예들의 존재를 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 필터 카트리지(110) 및 필터 코어(120)(예를 들어, 도 2에 도시됨)를 포함하는 예시적인 여과 시스템(100)을 도시한다. 도 2 및 도 3은 각각 여과 시스템(100)의 부분 단면도이다. 도 4는 필터 코어(120)의 평면도이다. 예시적인 실시예에서, 필터 코어(120)는 필터 카트리지(110)를 지지하도록 배치된다. 예시적인 실시예에서, 여과 시스템(100)은 펄스 세척 응용에 사용된다. 대안으로서, 여과 시스템(100)은 여과 시스템(100)을 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기능하게 하는 임의의 다른 필터 세척 응용에 사용될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 필터 카트리지(110)는 필터 카트리지(110) 내의 청정 공기 채널(140)을 형성하는 측벽(130)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 복수의 주름부(pleat)(150)가 측벽(130)으로부터 반경방향 외향으로 연장된다. 더욱이, 예시적인 실시예에서, 주름부(150)는 측벽(130) 주위로 원주방향으로 실질적으로 등거리로 이격되어 있다. 예시적인 실시예에서, 주름부(150)는 여과 시스템(100)을 통해 채널 형성될 유체를 정화시킬 여과재로 제조된다.
예시적인 실시예에서, 필터 카트리지(110), 또는 특히 청정 공기 채널(140)은 내부에 필터 코어(120)를 수용하기 위한 크기를 갖는다. 특히, 예시적인 실시예에서, 필터 코어(120)는 필터 채널(140) 내에 배치가능하여, 제 1 방향으로 순방향 유동 중 과도한 반경방향 내향의 움직임으로부터 여과재를 제한하고 여과재를 지지하는 것을 돕는다.
예시적인 실시예에서, 리테이너(160)는 주름부(150)의 정렬을 촉진시키기 위해 주름부(150) 주위로 원주방향으로 연장된다. 예시적인 실시예에서, 리테이너(160)는 강성, 강도, 내구성, 및/또는 가요성을 제공하는 열가소성 고분자 물질로 제조된다. 예시적인 실시예에서, 리테이너(160)는 제 2 방향으로 역방향 유동 중 여과재의 반경방향 외향의 움직임을 제한한다. 더욱이, 예시적인 실시예에서, 열가소성 고분자 물질은 화학적 침식, 가수분해, 및/또는 마모에 대해 실질적으로 내성을 갖는다. 대안으로서, 리테이너(160)는 여기서 설명되는 바와 같이 리테이너(160)를 기능시키는 임의의 다른 물질로부터 제조될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 필터 코어(120)는 청정 공기 채널(140) 내에 배치된다. 예시적인 실시예에서, 필터 코어(120)는 금속 및/또는 플라스틱과 같은, 강체형 물질로부터 제조된다. 대안으로서, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 필터 코어(120)를 기능시키는 임의의 물질로부터 편평 시트가 제조될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 필터 코어(120)는 제 1 단부(180) 및 제 2 단부(190)를 포함하는 관형체(170)를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 관형체(170)는 대략 0.0090 인치 내지 대략 0.0179 인치의 두께를 갖는다. 특히, 예시적인 실시예에서, 두께는 대략 0.0105 인치 내지 대략 0.0149 인치이다. 더욱 특히, 예시적인 실시예에서, 두께는 대략 0.0110 인치다. 대안으로서, 관형체(170)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 필터 코어(120)를 기능시키는 임의의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 실시예에서, 관형체(170)는 제 1 단부(180)와 제 2 단부(190) 사이에서 실질적으로 종방향으로 유체의 채널을 형성시키는 공동(200)을 형성한다. 예시적인 실시예에서, 제 1 단부(180)는 공동(200) 내로 유체의 채널을 형성하는 개구부(210)를 형성하고, 제 2 단부(190)는 유체가 필터 카트리지(110)를 우회하는 것을 방지하는 것을 돕도록 제 2 단부(190)를 밀봉시키는 팬(pan)(220)을 포함한다. 대안으로서, 제 1 단부(180) 및/또는 제 2 단부(190)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 여과 시스템(100)을 기능시키는 임의의 구조를 가질 수 있다.
예시적인 실시예에서, 복수의 표면 특징부(230)(예를 들어, 도 2에 도시됨)가 제 1 단부(180)와 제 2 단부(190) 사이에서 관형체(170)를 따라 실질적으로 종방향으로 이격된다. 예시적인 실시예에서, 표면 특징부(230)는 엇갈림 어레이(staggered array; 240)로 배열된다. 특히, 예시적인 실시예에서, 엇갈림 어레이(240)의 표면 특징부(230)들은 관형체(170)의 적어도 일부분을 따라 실질적으로 나선형으로 배향된다. 대안으로서, 표면 특징부(230)는 임의의 구조로 배열될 수 있고, 엇갈림 어레이(240)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 필터 코어(120)를 기능시키는 관형체(170)의 임의의 부분에 걸쳐 연장될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 각각의 표면 특징부(230)는 필터 카트리지(110)와 공동(200) 사이에서 유체의 채널을 형성시키는 적어도 하나의 개구부(250)(예를 들어, 도 5에 도시됨)를 내부에 적어도 부분적으로 형성한다. 특히, 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 각각의 표면 특징부(230)는, 관형체(170)로부터 반경방향 내향으로 돌출하고, 그리고, 관형체(170)를 따라 실질적으로 나선방향으로 유체의 채널을 형성하도록 배향되는 스쿠프(scoop)로 형성된다. 예시적인 실시예에서, 각각의 표면 특징부(230)는 유동 영역을 위한 제 1 부분(260)과, 강도를 위해 개구부(250)를 가로질러 브리징하기 위한 제 2 부분(270)을 포함한다. 즉, 제 1 부분(260)은 개구부(250)를 통해 필터 코어(120)의 내부 및 외부로 유체의 채널을 형성하도록 구성되고, 제 2 부분(270)은 표면 특징부(230)에 강도를 제공한다.
예시적인 실시예에서, 표면 특징부(230)는 개구부(250)가 대체로 제 1 단부(180)에 면하도록 배향된다. 이와 같이, 예시적인 실시예에서, 표면 특징부(230)는 여과 시스템(100) 내에서 유체 유동의 개선을 촉진시킨다. 특히, 표면 특징부(230)는 순방향 유동 중 실질적으로 반경방향으로부터 실질적으로 축방향으로, 그리고, 역방향 유동 중 실질적으로 축방향으로부터 실질적으로 반경방향으로 유체의 채널을 형성시킨다. 대안으로서, 표면 특징부(230)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 필터 코어(120)를 기능시키는 임의의 구조 및/또는 배향을 가질 수 있다.
작동 중, 공기와 같은 유체는 순방향 유동 중 제 1 방향 또는 작동 방향으로 여과 시스템(100)을 통해 채널 형성되어, 유체에 실린 먼지 및/또는 파편과 같은 미립자의 제거를 촉진시킨다. 특히, 순방향 유동 중, 유체는 여과 시스템의 외부로부터, 필터 카트리지(110)를 통해 실질적으로 반경방향 내향으로, 필터 코어(120)의 길이를 따라 실질적으로 축방향으로 채널 형성되고, 제 1 단부 개구부(210)로부터 방출된다. 시간이 경과함에 따라, 미립자가 여과재 상에 축적된다.
필터 카트리지(110) 세척을 촉진시키기 위해, 예시적인 실시예에서, 유체는 역방향 유동 중 제 2 또는 세척 방향으로 여과 시스템(100)을 통해 채널 형성되어, 필터 카트리지(110)로부터 먼지 및/또는 파편의 제거를 촉진시킨다. 특히, 예시적인 실시예에서, 압축 공기 및/또는 제트 공기의 유동이 순방향 유동에 반해 제 2 단부(190)를 향해 실질적으로 축방향으로 제 1 단부 개구부(210)를 통해, 펄스와 같이, 지향된다. 예시적인 실시예에서, 이어서 유체는 개구부(250)를 통해 실질적으로 반경방향 외향으로, 그리고, 필터 카트리지(110)를 향해 채널 형성되고, 따라서, 충격파 및 양의 변위를 생성하여 여과재로부터 먼지 및/또는 파편의 제거를 촉진시킨다.
도 6은 필터 코어(120)를 제조 및/또는 조립하기 위해 구현될 수 있는 예시적인 방법(300)의 순서도다. 예시적인 실시예에서, 편평 스트립 또는 시트가 성형 기계(도시되지 않음) 내로 인발되고(310), 시일 폼(seal form)(312)(예를 들어, 도 2에 도시됨)이 시트의 에지를 따라 형성된다(320). 예시적인 실시예에서, 시트는 적어도 부분적으로 강재로 제조될 수 있다. 대안으로서, 편평 시트는 본 명세서에 설명되는 바와 같이 필터 코어(120)를 기능시키는 임의의 재료로 제조될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 그 후 표면 특징부(230)는 어레이(240)로 형성되어(330), 각각의 표면 특징부(230)가 시트로부터 연장되고 돌출한다. 예시적인 실시예에서, 성형 기계는 시트에 표면 특징부(230)를 형성(330)하는 데 사용된다. 특히, 예시적인 실시예에서, 각각의 표면 특징부(230)는 유체의 채널을 형성시키는 개구부(250)를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 그 후 시트는 관형체(170)와 같은 물체 내로 형성된다(340). 특히, 예시적인 실시예에서, 시트는 시트의 종방향 축에 대해 소정 각도로 압연되어, 시트, 특히, 시일 폼(312), 및/또는 표면 특징부(230)가 제 1 단부(180)와 제 2 단부(190) 사이에서 관형체(170)의 적어도 일부분을 따라 대체로 나선형으로 연장된다. 예시적인 실시예에서, 시트는 압연되어, 표면 특징부(230)가 관형체(170)로부터 관형체(170)의 중심축(도시되지 않음)을 향해 반경방향 내향으로 연장 및/또는 돌출된다.
예시적인 실시예에서, 시트 에지는 록 시임(lock seam)을 형성하도록 밀봉되어(350), 공동(200) 내로 반경방향으로 채널 형성되는 유체가 표면 특징부 개구부(250)를 통해 유동하게 된다. 예시적인 실시예에서, 시일 폼(312)은 에지를 밀봉시킨다(350). 더욱이, 예시적인 실시예에서, 관형체(170)는 지정 길이로 절단되어(360), 관형체(170)에는 적어도 하나의 개방 단부(180)가 형성된다.
본 명세서에 설명되는 주제는 필터 코어의 두께 감소를 촉진시키고, 따라서, 필터 코어의 제조 및/또는 조립과 관련된 재료 비용을 절감하는 것이다. 특히, 여기서 설명되는 주제는 종래의 필터 코어 제조에 사용되는 금속 시트에 비해 더 얇은 게이지 금속 시트를 이용하여 필터 코어를 생산할 수 있는 강도 및/또는 강성을 갖도록 필터 코어를 제조할 수 있다. 더욱이, 여기서 설명되는 주제는 필터 카트리지를 효과적으로 세척할 수 있다.
필터 코어와, 필터 코어의 제조 및/또는 조립 방법의 예시적인 실시예가 위에서 상세하게 설명되었다. 시스템 및 방법은 여기서 설명되는 구체적 실시예들에 제한되지 않으며, 대신에, 이러한 시스템의 구성요소 및/또는 방법의 단계들이, 여기서 설명되는 다른 구성요소 및/또는 단계들과는 별개로, 독립적으로 사용될 수 있다. 각각의 구성요소 및 각각의 방법 단계가 다른 구성요소 및/또는 방법 단계들과 조합하여 사용될 수도 있다. 다양한 실시예의 구체적 특징들이 일부 도면에 도시되고 다른 도면에는 도시되지 않을 수 있으나, 이는 편의상 그러할 뿐이다. 도면의 임의의 특징부가 참조될 수 있고, 이러한 특징부가 임의의 다른 도면의 임의의 특징부와 조합하여 청구될 수 있다.
이러한 서면의 설명은 예를 이용하여, 최적 모드를 포함한, 실시예들을 개시하고, 장치 또는 시스템의 제조 및 이용과, 임의의 채택된 방법의 실행을 포함하여, 당 업자로 하여금 실시예들을 실시할 수 있게 한다. 본 개시 내용의 특허가능한 범위는 청구범위에 의해 규정되고, 당 업자에게 나타나는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 청구범위의 글자 그대로의 기재와 다르지 않은 구조적 요소들을 가질 경우, 또는, 청구범위의 글자 그대로의 기재와 실질적 차이가 없는 동등한 구조적 요소들을 포함할 경우, 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
110 : 필터 카트리지 120 : 필터 코어
130 : 측벽 140 : 청정 공기 채널
170 : 관형체 180 : 관형체의 제 1 단부
190 : 관형체의 제 2 단부 230 : 표면 특징부

Claims (10)

  1. 필터 카트리지(110)와 함께 이용하기 위한 필터 코어(120)에 있어서,
    제 1 단부(180) 및 제 2 단부(190)를 갖는 관형체(170)를 포함하며, 상기 관형체는 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서 상기 관형체를 따라 종방향으로 이격되는 복수의 표면 특징부(230)를 포함하고, 상기 복수의 표면 특징부 각각은 유동 영역을 위한 제 1 부분(260)과, 강도를 위해 개구부를 가로질러 브리징하기 위한 제 2 부분(270)을 포함하는
    필터 코어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 표면 특징부 각각은 상기 관형체로부터 상기 필터 코어의 중심축을 향해 반경방향 내향으로 연장되는
    필터 코어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 표면 특징부는 상기 관형체의 적어도 일부분을 가로질러 대체로 나선형으로 배향되는
    필터 코어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 표면 특징부는 상기 관형체의 적어도 일부분을 가로질러 대체로 나선형으로 배향되는 지정된 어레이(240)로 배열되는
    필터 코어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 표면 특징부 각각은 내부에 형성되는 개구부(250)를 포함하고, 각각의 개구부(250)는 유체의 채널을 형성하도록 배향되는
    필터 코어.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 표면 특징부는 유체 유동을 향상시키도록 배치되는 복수의 스쿠프(scoop)를 포함하는
    필터 코어.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단부 및 제 2 단부 중 적어도 하나는 유체의 채널을 형성하는 개구부(210)를 형성하는
    필터 코어.
  8. 여과 시스템(100)에 있어서,
    청정 공기 채널(140)을 형성하는 측벽(130)을 포함하는 필터 카트리지(110)와,
    상기 청정 공기 채널 내에 배치되기 위한 크기를 갖는 필터 코어(120)를 포함하며,
    상기 필터 코어는 제 1 단부(180) 및 제 2 단부(190)를 갖는 관형체(170)를 포함하고, 상기 관형체는 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서 상기 관형체를 따라 종방향으로 이격되는 복수의 표면 특징부(230)를 포함하며, 상기 복수의 표면 특징부 각각은 유동 영역을 위한 제 1 부분(260)과, 강도를 위해 개구부를 가로질러 브리징하기 위한 제 2 부분(270)을 포함하는
    여과 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 표면 특징부 각각은 상기 관형체로부터 상기 필터 코어의 중심축을 향해 반경방향 내향으로 연장되는
    여과 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 표면 특징부는 상기 관형체의 적어도 일부분을 가로질러 대체로 나선형으로 배향되는
    여과 시스템.
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