KR20200004834A

KR20200004834A - 다중 비드 에어 필터 씰

Info

Publication number: KR20200004834A
Application number: KR1020197034892A
Authority: KR
Inventors: 제이지트 마닉 고바르단; 네이슨 제임스 스테이브즈; 벤자민 죠셉 루벤저
Original assignee: 지브이에스 필트레이션, 인코포레이티드
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2020-01-14
Also published as: KR102292655B1; US20200047105A1; CN111093798B; JP6977150B2; MX2023014070A; EP3615177B1; US11358087B2; WO2018200719A1; MX2023014071A; JP2020518452A; EP3615177A1; CN111093798A; EP3615177A4

Abstract

본 발명은 다중 스탠딩 압축 씰을 갖는 하나의 필터를 제공하며, 이들은 함께 작용하여 그와 짝을 이루는 필터 하우징 조립체를 씰링한다. 제 1 압축 비드의 설계는 제 2 비드가 하우징 표면에 대해 씰링되는 씰링 성능을 최대화함으로써 필터링되지 않은 유체가 필터 하우징 조립체를 통과하는 것을 방지한다.

Description

다중 비드 에어 필터 씰

본 특허 문서는 미국 특허법 제 119조 (e)항에 의거하여 2017년 4월 26일자로 출원된 미국 가출원 제 62/490,102 호의 출원일의 이익을 주장하며, 그의 전체 내용은 본 문서에 참조로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 하우징 내부의 에어 필터의 씰링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어 필터의 둘레에 다중 압축 씰 구조물을 사용하여 필터 하우징을 압축함과 동시에 조립체 또는 하우징의 조인트 또는 개구부를 통한 공기 및 먼지의 누출을 방지하는 기술에 관한 것이다.

필터 하우징은 주로 상부와 하부의 두 섹션으로 구성되며, 필터는 하우징 섹션들 사이에 설치되고 기계적으로 씰링된다. 기계적 씰은 누출을 방지하여 시스템이나 메커니즘을 결합할 때 도움을 주는 장치이다. 압축 가능한 씰은 필터 매체와 함께 부착되고, 씰이 하우징에 대해 압축되어 필터링되지 않은 액체가 하우징의 조인트를 통과하는 것을 방지한다. 미국 특허 제 5,295,602 호는 스냅 래치 폐쇄 구조를 갖는 필터 하우징을 참조하고 있으며, 해당 내용 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.

작동 시에, 씰에 의해 하우징 표면에 가해지는 압축력은 충분한 씰링을 보장하여 필터링되지 않은 유체가 씰링된 조인트를 통과하는 것을 방지한다. 우리는 현재의 조인트 디자인이 하우징 표면을 완전히 씰링하는 능력이 다소 제한되어 있음을 발견하였다. 씰링이 불완전하면 필터링되지 않은 유체가 조인트를 통과하면서 필터에 의해 보호되도록 설계된 시스템에 잠재적인 손상을 줄 수 있다. 필터는 공기 흐름에서 먼지 입자와 이물질을 제거하여 먼지와 이물질에 의해 발생할 수 있는 손상으로부터 하류 측의 시스템을 보호하도록 기능한다.

필터를 제조하기 위해, 일반적으로 필터 매체는 아코디언 스타일의 주름으로 접혀지고, 유연한 가스켓 재료가 필터 매체의 가장자리에 몰딩되거나 접착되어 필터 매체의 둘레 주위에 유연한 씰링 구조를 생성함으로써, 필터 매체를 하우징에 설치 및 씰링한다. 씰링 부재로서 사용된 가요성의 가스켓 재료가 필터 매체 주위에서 제조될 때, 재료를 안정화시키고 재료를 형성하기 위한 경화 시간이 필요하게 된다. 우리는 이러한 경화 시간이 충분하지 않을 경우 누락된 재료의 공극이 씰링 표면에 생길 수 있다는 것을 발견하였다. 공극은 씰 단면 또는 재료가 없는 표면에 생기는 영역으로서, 재료를 갖도록 의도되었으나 재료를 가지지 못한 영역이다. 또한, 우리는 가스켓 재료가 가요성 가스켓 씰링 표면 및 내부에 공극 또는 재료가 누락된 영역을 생성할 수 있는 공기 포켓을 가질 수 있다는 것을 발견하였다. 재료가 누락된 영역은 씰링 가장자리에서 발생하는 공극이며, 이러한 공극에 의해 필터링 되지 않은 공기가 조인트를 통과할 수 있도록 하는 바이패스 경로가 생성될 수 있다.

씰 표면의 공극 뿐 아니라, 씰 표면의 원주에 불균일하게 가해지는 압력이 씰에 갭을 야기할 수 있으며 필터링 되지 않은 공기에 대한 누설 경로를 생성할 수 있다는 것이 추가로 발견되었다. 하우징을 폐쇄 상태로 유지하는 비 대칭적인 힘 및 하우징의 두 부분을 함께 유지하는 폐쇄 메커니즘의 불평형한 토크를 포함하는 다양한 요인에 의해, 불균일한 가압력은 발생한다. 비 대칭적인 하우징의 경우, 씰링 주변에 가해지는 힘이 균일하지 않으므로 씰링 표면의 비대칭 변형을 유발할 수 있다. 일부 영역에서는 씰 가압력이 감소되며, 이로 인해 필터링 되지 않은 공기가 누출될 수 있다.

이를 보상하기 위해, 일부 설계에서는 두 개의 동일한 씰링을 중복 사용한다. 이로 인해 완전한 씰링 표면을 얻을 가능성은 커지지만, 중복된 동일한 씰링 모두 씰링 표면에 공극을 가지거나 불균일하게 압축된 경우에는, 씰링 표면의 공극은 교정되지 않으며 누출을 막을 수 없다는 것이 발견되었다.

본 발명은 일반적으로 필터 상에 통합된 다중 압축 씰 특징부를 사용하여 밀폐된 하우징 표면을 씰링하고 그러한 씰링을 개선하는 기술에 관한 것이다. 에어 필터에 적용할 때, 본 발명은 필터링 되지 않은 공기가 씰링 구조에서 생성된 조인트를 통해 침투하지 않도록 방지한다. 필터링 매체는 먼지가 하우징의 유입구에서 하우징의 유출구로 이동하는 것을 차단하며, 필터는 공기 및 먼지가 필터링 매체 표면으로 유동하도록 보장하는 기능을 한다. 엔진 또는 필터가 먼지 입자로 인한 손상으로부터 보호하는 다른 구성 요소의 상류 측에 하우징의 유출구가 위치한다. 일반적으로 본 명세서에서는 에어 필터에 대해 설명되었지만, 본 명세서의 개시 내용은 액체 또는 공기와 같은 임의의 유체에 사용되는 필터에 적용될 수 있다.

씰링 표면상의 공극을 보상하고, 붕괴를 피하며 불균일한 압축력을 보상하기 위해서, 본 발명은 다중 씰링 비드 설계를 포함하며, 두 개의 씰링 비드 사이의 상호 작용이 본 명세서에서 설명된다. 견고한 씰 표면을 생성하고 씰의 공극 및 불균일한 압축에 의한 필터 파손을 극복하기 위해서, 본 발명은 상이한 높이를 가지며 함께 작동하는 적어도 두 개의 비드를 갖는 두 개 이상의 씰링 비드 또는 돌출형 돌출부의 사용을 개시한다.

씰링 비드는 필터 매체 주위에 형성된 가스켓에 통합된다. 가스켓 재료는 몰딩 또는 다른 접착 공정을 사용하여 필터 매체 주위에 형성될 수 있다. 필터 매체를 통과하여 공기가 흐름으로써 공기 흐름에서 이물질을 제거한다. 특정한 기계적 특성을 달성하기 위해서, 가스켓 및 씰링 비드는 이상적인 기계적 강도, 형상, 기밀성, 압축성 특성 및 다양한 두께와 높이의 독창적으로 형성된 압축 요소를 정의한 압축 제어에 의해 설계되었다.

본 발명에서, 더 낮은 제1씰링 비드는 더 높은 제2 씰링 비드의 굽힘에 상당히 영향을 미치고 제어할 수 있으며, 이로써 공기 흐름 및 압축 시간 동안 씰링 비드가 붕괴 또는 이동되는 것을 방지할 수 있다. 더 낮은 씰링 비드와 더 높은 씰링 비드 사이의 상호 작용은 더 큰 실링 표면을 제공할 수 있으며, 씰링의 공극 및 불균일한 하우징의 압축으로 인한 누출을 방지할 수 있다. 다중 비드 설계로 조인트를 보다 쉽고 빠르며 균일하게 조립할 수 있다.

도1 내지 도6은 종래 기술의 필터 설계를 도시한다.
도 1은 단일 씰링 비드를 사용하는 원통형 요소 필터를 사용하는 종래 기술의 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래 기술의 확대 부분 단면도이다.
도 3은 평판 필터를 사용하는 에어 필터 하우징 조립체의 분해도이다.
도 4는 도 3의 에어 필터 하우징 조립체의 단면도로서 에어 필터 하우징 조립체 내부의 평판 필터를 도시한다.
도 5는 두 개의 동일한 씰링 비드를 갖는 압축 전의 도 4의 단면도이다.
도 6은 두 개의 동일한 씰링 비드를 갖는 압축 상태에서의 도 4의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 평판 필터 및 상이한 높이를 가진 두 개의 씰링 비드의 단면도이다.
도 8은 평판 필터의 등각도이다.
도 9는 필터 하우징 조립체의 등각도이다.
도 10은 도 9의 에어 필터 하우징 조립체의 단면도로서, 필터 하우징 조립체 내부에 설치된 평판 필터를 도시한다.
도 11은 나란히 배치된 상이한 높이를 가진 두 개의 비드를 치수 라벨과 함께 도시한다.
도 12는 하부 하우징에 설치된 평판 필터의 등각도이다.
도 13은 도 8의 평판 필터의 주변 둘레의 필터 몸체 가스켓 상에 위치한 이중 씰링 비드의 근접 등각도를 도시한다.
도 14는 상부 하우징과 하부 하우징이 분리된 에어 필터 하우징 조립체의 단면도로서 상부 하우징과 하부 하우징을 조립하기 전의 가스켓의 위치를 도시한 도면이다.
도 15는 도 14의 씰링 영역의 근접 단면도이다.
도 16은 상부 하우징과 하부 하우징이 함께 폐쇄되기 시작하면서 높이가 높은 씰이 초기 압축을 시작하는 에어 필터 하우징 조립체의 단면도이다.
도 17은 도 16의 씰링 영역의 근접 단면도이다.
도 18은 상부 하우징 및 하부 하우징이 조립을 위해 부분적으로 맞물려 있고 씰이 추가적으로 압축된 상태에서 도시된 에어 필터 하우징 조립체의 단면도이다.
도 19는 도 18의 씰링 영역의 근접 단면도이다.
도 20은 상부 하우징 및 하부 하우징이 완전 조립 위치에 완전히 맞물리고 씰링이 완전 압축된 상태의 에어 필터 하우징 조립체의 근접 단면도이다.
도 21은 대안적인 압축 상태에서의 씰링 영역이 완전히 압축된 상태로 완전 조립 위치에서 완전히 맞물린 경우의 근접 단면도를 도시한다.
도 22는 대안적인 압축 상태에서의 씰링 영역이 완전히 압축된 상태로 완전 조립 위치에서 완전히 맞물린 경우의 근접 단면도를 도시한다.
도 23은 대안적인 압축 상태에서의 씰링 영역이 완전히 압축된 상태로 완전 조립 위치에서 완전히 맞물린 경우의 근접 단면도를 도시한다.
도 24는 두 개의 비드가 상이한 평면(338) (339)에서 시작하는 대안적인 구성에서의 씰링 영역의 단면도를 도시한다.
도 25는 완전 압축 상태에서 조립된 완전 조립 위치에 완전히 맞물렸을 때의 도 24의 단면도를 도시한다.
도 26은 두 세트의 두 개의 비드가 조립에 사용되는 대안적인 구성에서의 씰링 영역의 단면도를 도시한다.
도 27은 완전 압축 상태에서 조립된 완전 조립 위치에 완전히 맞물렸을 때의 도 26의 단면도를 도시한다.
도 28은 본 발명이 원통형 필터 하우징에 사용된 실시예를 도시한다.
도 29는 본 발명에 따른 도 28의 원통형 필터 요소를 도시한다.
도 30은 도 29의 원통형 필터 요소의 씰링 영역의 근접 단면도를 도시한다.
도 31은 완전 압축 상태에서 조립된 완전 조립 위치에 완전히 맞물렸을 때의 도 28의 단면도를 도시한다.
도 32는 본 발명이 원형 필터에 사용된 실시예를 도시한다.
도 33은 하우징 내부에 설치된 도 32의 원형 필터를 도시한다.
도 34는 도 33의 측 단면도이다.
도 35는 도 34의 측면의 근접도로서 압축 및 전체 조립 전의 씰링 구성을 도시한다.
도 36은 압축 상태에서 조립된 위치에 완전히 맞물렸을 때의 도 34의 단면도를 도시한다.
도 37은 본 발명이 원뿔형 필터에 사용된 실시예를 도시한다.
도 38은 유출구 튜브 포트(540)에 조립하기 전의 도 37의 측 단면도를 도시한다.
도 39는 도 38의 씰링 구성의 근접도를 도시한다.
도 40은 유출구 튜브 포트(540)에 조립된 상태의 원뿔형 필터 및 씰을 도시한다.
도 41은 도 40의 씰링 구성의 근접도를 도시한다.

모든 도면은 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아닌 단지 예시적인 목적으로 제공된 것이다. 도면은 일반적으로 축척에 따른 것이지만, 본 발명의 다양한 측면의 특정 세부 사항을 강조하기 위한 목적에서, 일부 특징의 축척은 사실과 상이할 수도 있다. 도면에서 상이한 실시예 사이에 공통되는 구성요소는 공통 참조 번호를 갖는다. 본 명세서에서는 에어 필터에 대해 일반적으로 설명되었지만, 본 발명은 액체 또는 공기와 같은 임의의 유체에 사용되는 필터에 적용될 수 있다.

도 1 및 도 2는 일반적으로 단일 비드 또는 블레이드 씰 설계를 사용하는 필터의 종래 기술 설계를 도시한다.

도 1은 원통형 하우징에 설치되도록 설계된 종래의 원통형 필터 요소(104)를 도시한다. 도 2는 도 1의 원통형 필터 요소(104)를 사용하는 필터 하우징 조립체(101)의 단면도를 도시한다. 현재의 최신 기술은 비드 또는 곡선부 형상의 일면을 사용하여 단일 씰 비드(106)를 상부 하우징(102)에 대하여 압축하는 것이다.

도 3은 함께 조립된 상부 하우징(102), 평판 필터(104) 및 하부 하우징(103)을 보여주는 필터 하우징 조립체(101)의 분해도를 도시한다. 필터는 하우징에 설치되고 필터의 둘레 주위로 연장되는 필터 바디 가스켓(105)에 압력을 가함으로써 상부 하우징(102)과 하부 하우징(103) 사이에서 압축된다.

도 3의 필터는 두 하우징 유닛(102) (103) 사이에서 압축된다. 하우징은 종종 형상이 대칭 적이지 않으며 필터의 둘레 주위에서 필터 몸체 가스켓(105)에 적용되는 압축력은 균일하지 않다. 이로 인해, 필터 주변에 씰을 압축하는 힘이 공기 흐름 또는 기타 유체 흐름에 대한 장벽을 생성하기에 충분하지 않은 상태의 영역이 발생할 수 있다. 씰링 표면의 둘레에 불균일한 압력이 가해져 씰링에 틈을 유발할 수 있으며, 필터링 되지 않은 공기의 누출 경로를 만들 수 있다.

하나의 비드가 하우징과 접촉할 때, 도 2에서와 같이, 필터의 주변 주위의 임의의 재료 공극 또는 불균일한 압축력으로 인해, 필터링 되지 않은 공기가 통과하는 경로가 생성될 수 있다. 종래 기술에서는, 제 1 비드 옆에 그와 동일한 제2비드를 추가함으로써 단일 씰 주위의 누출을 방지하고자 시도하였다. 도 4 내지 도 6은 두 개의 동일한 씰링 비드를 사용한 이러한 시도를 도시하고 있다.

도 4는 두 개의 동일한 씰링 비드(115)를 사용하는 평판 필터(104)를 갖는 필터 하우징 조립체(101)의 단면도를 도시한다. 압축되지 않은 상태의 비드의 근접도가 도 5에 도시되어 있다. 도 6은 도 4의 두 개의 동일한 씰링 비드(115)에 가해지는 압축력을 나타낸다. 필터 주변의 국소 영역에서 압축력을 받는 경우 두 개의 동일한 씰링 비드(115)는 동일한 양으로 압축된다. 그러나, 우리는 압축력이 주변에 균등하게 분포되지 않을 수 있으며, 필터링 되지 않은 공기의 누출에 대한 장벽을 제공할 정도로 충분히 압축되지 않은 영역이 씰링에 여전히 발생한다는 것을 발견하였다. 즉, 씰링을 압축하는 힘이 공기 흐름에 대한 장벽을 생성하기에 충분하지 않은 주변 영역은 두 비드에 동일하게 영향을 미치며 필터링 되지 않은 공기의 누출 경로를 허용하게 된다. 두 개의 씰에 공극이 존재할 때, 필터링 되지 않은 공기의 통과 경로가 존재하게 된다. 우리는 종래의 동일한 두 개의 비드 설계로는 씰링 표면의 재료 공극 또는 필터의 둘레의 필터 몸체 가스켓(105)에 힘을 가하는 하우징의 압축력의 불균일로 인해 야기되는 필터링 되지 않은 공기의 누출 문제를 교정하지 못한다는 것을 발견하였다.

본 발명은 씰 표면의 재료 공극으로 인한 필터링 되지 않은 공기의 누출 문제 및 필터의 둘레 주위에 압축력이 불균일하게 작용되는 문제를 극복할 수 있다.

본 발명의 일 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 이는 도 8에 도시된 평판 필터(204)의 단면도이다. 필터 몸체 상의 주변 씰은 공통 수평 축 또는 평면에 대해 상이한 높이를 가지는 상호 인접한 두 개의 비드(230)(232)를 사용한다. 예를 들어, 공통 수평 축 또는 평면은 일반적으로 필터 프레임의 표면 및/또는 상부 또는 하부 하우징 부품의 씰링 표면(들)에 대해 평행할 수 있다. 특히, 본 발명은 높은 씰링 비드(230) 및 낮은 씰링 비드(232)를 갖는 주변 씰링을 제공한다. 씰링 필터 몸체 가스켓(205) 및 상이한 높이를 가진 씰링 특징부(230)(232)를 갖는 평판 필터(204)의 이러한 실시예는 도 9에서와 같이 필터 하우징 조립체 (201)에 설치되도록 의도된 것이다.

일 실시예에서, 본 발명은 주름진 필터 매체(220)의 주변 둘레에 필터 몸체 가스켓 (205)을 갖는 평판 필터(204)를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 도 8에 도시된 바와 같은 평판 필터(204)는 상부 하우징(202)과 하부 하우징(203) 사이의 필터 하우징 조립체(201)에 설치된다. 공기는 공기 흐름 (210)을 위한 입구를 통해 필터 하우징 조립체(201)로 흐른다. 공기 흐름은 평판 필터(204)를 통해 흐르고 필터링 된 공기는 유출구(211)를 통해 빠져 간다. 도 7에 도시된 바와 같이, 필터 몸체 가스켓(205)은 하우징 표면(202)에 먼저 접촉하도록 씰의 맞물림 표면(234, 236)을 갖는 압축성 재료의 비드의 두 개의 돌출부(230) (232)를 포함한다. 평면 패널 필터(204)는 도 10에 도시된 두 개의 하우징 부분(202) (203) 사이의 계면에 위치하여 씰링 표면(234)(236)이 하우징 표면(202)에 대향하는 상태로 설치된다. 이들 두 개의 비드(230)(232)는 이들이 씰링을 생성하기 위해 가압하는 하우징의 표면에 대해 상이한 높이를 갖는다. 씰링 비드(230)(232)는 압축되지 않은 높이를 갖는 압축되지 않은 구성 및 씰링 비드 상으로의 하우징의 힘에 의해 높이가 변경되는 압축된 구성을 갖는다. 씰의 결합 표면(234, 236)은 하우징 표면 (202)에 먼저 접촉한다.

필터 본체 가스켓(205)은 필터 매체 (220)의 유지 부분을 지칭한다. 필터 본체 가스켓(205)은 일반적으로 에어 필터에 대해 압축 가능하지만 고체 형태인 플라스틱 또는 금속 등일 수 있다. 씰링 비드(230) (232)는 필터 본체 가스켓(205)의 일부 또는 필터 본체에 부착된 다른 섹션을 하우징(202)의 표면에 대해 가압하고 씰링하는 데 사용된다. 씰링 비드 재료는 바람직하게는 압축성 고무형 장치로서, 두 표면 사이에서 압착될 때 정적 씰링(static sealing)을 형성한다. 씰링 재료는 균질 고무, 직물 강화 고무, 고무 바인더를 갖는 섬유 재료, 니트릴, 실리콘, 폴리우레탄, 우레탄, 가요성 흑연, PTFE (PolyTetraFluorEthylene) 및 기타 유사한 압축성 재료로 제조될 수 있다.

필터 본체 가스켓(205) 및 씰(230) (232)의 설계를 위한 단면 설계, 높이, 두께 및 형상에는 다양한 변형이 있을 수 있다. 씰(234, 236)의 맞물림 표면은 하우징 표면과 접촉하는 것이며 일반적으로 씰이 하우징(202)의 표면에 완전히 고정되어 공기 누출을 방지하기 위한 완전한 접촉 표면을 생성하도록 설계된다.

압축성 씰 재료의 부드러움은 재료의 유연성 및 압축 반응을 결정한다. 부드러움은 경도의 단위로 측정되며 재료의 경도계 단위로 정의될 수 있다. 본 발명에 따른 필터 몸체 가스켓 상의 압축성 씰의 경도는 대략 20 내지 70 쇼어 A(Shore A) 경도, 바람직하게는 50 내지 60 쇼어 A(Shore A) 경도의 범위 내에 있을 수 있다.

도 10의 필터 하우징 조립체(201)의 단면도는 상부 하우징(202)과 하부 하우징(203) 사이에서 압축된 필터 바디 가스켓(205)과 함께 설치된 필터를 도시하고 있다.

도 7 및 도 13에 도시된, 두 개의 상이한 높이를 가진 씰링 비드(230)(232)는 평판 필터(204)의 필터 몸체 가스켓(205)의 상부 표면 상에 위치하며 상부 하우징(202)에 대하여 필터 몸체 가스켓(205)을 압축하는데 사용된다. 높이가 낮은 씰링 비드(232)는 높이가 높은 씰링 비드(230) 옆에 위치된다. 본 발명은 씰링 표면 상의 공극을 보상하고, 붕괴를 피하며, 압축력을 보장하기 위한 두 개의 씰링 비드 사이의 상호 작용을 포함하는 다중 씰링 비드 설계를 포함한다. 본 발명은 하나 이상의 낮은 씰링 비드(232) 및 하나 이상의 높은 씰링 비드(230)를 사용함으로써 이들의 상호 작용을 통하여 견고한 씰링 표면을 생성하고 씰링의 공극 및 불균일한 압축으로 인한 필터 파손을 극복할 수 있는 기술을 개시한다. 씰링 비드는 필터 매체(220) 주위에 형성된 가요성 가스켓에 통합된다.

도 11은 높이가 보다 높은 씰링 비드(230) 및 높이가 보다 낮은 씰링 비드(232) 및 그들의 상대 높이, 폭 및 거리를 치수 라벨과 함께 도시한다. 두 씰 사이의 거리W(D) 는 일반적으로 높은 씰링 비드(230)의 높이 H(T) 보다 30% 내지 80% 더 작다. 높이가 보다 높은 씰링 비드(230)의 높이 H(T) 는 일반적으로 높이가 보다 낮은 씰링 비드(232)의 높이 H(S) 보다 30% 내지 60% 더 크다. 높이가 보다 높은 씰링 비드(230)는 높이가 보다 높은 씰링 비드(230)의 롤링(rolling) 및/또는 폴딩(folding)을 허용하는 폭 대 높이 비율을 가지며, 바람직하게는 높이가 보다 낮은 씰링 비드 (232)를 향해 이동하도록 구성된다. 높이가 보다 높은 씰링 비드(230)의 롤링 및 폴딩을 허용하기 위해서, 폭 W(T) 대 높이 H(T)의 비율은 1:1 내지 1:7로 권장된다. 높이가 보다 낮은 씰링 비드(232)의 경우, 높이가 보다 낮은 씰링 비드(232)의 안정성 및 압축을 허용하기 위해서, 폭 W(S) 대 높이H(S)의 비율은 2:1에서 최대 1:3까지 권장된다.

평판 필터 (204)에 개시된 본 실시예에서, 낮은 씰링 비드(232)의 높이는 대략 0.75mm 내지 7mm, 바람직하게는 1.0mm 내지 3.0mm의 범위 내에 있을 수 있다. 높은 씰링 비드 (230)의 높이는 대략 1.25mm 내지 10mm, 바람직하게는 1.5mm 내지 4.5mm의 범위 내에 있을 수 있다. 낮은 씰링 비드(232)와 높은 씰링 비드(230) 사이의 높이 차이는 0.25mm 내지 5mm, 바람직하게는 0.5mm 내지 2.5mm의 범위 내에 있다. 이 실시예에서, 두 비드의 가장 가까운 측면들 사이의 거리는 대략 0.5mm 내지 4mm의 범위 내에 있는 것이 권장된다. 낮은 씰링 비드(232)의 폭은 대략 1.5mm 내지 5mm 의 범위 내에 있을 수 있고, 높은 씰링 비드(230)의 폭은 대략 1.5mm 내지 5mm 의 범위 내에 있을 수 있다.

필터는 하우징의 양면에 설치된다. 도 12는 하부 하우징(203)에 설치된 필터를 도시하고, 도 8은 하우징이 없는 평판 필터(204)를 도시하고 있다. 평판 필터(204)의 근접 단면도가 도 13에 도시되어 있다. 필터는 가스켓(205)을 압축하기 위해 하우징에 설치된다. 높은 씰링 비드(230)와 낮은 씰링 비드(232)의 두 가지의 상이한 돌출 비드가 사용된다. 필터 몸체 가스켓(205)에 씰링 및 압축력이 가해져서 높은 씰링 비드(230) 및 낮은 씰링 비드(232)가 압축 및 변형되게 한다. 이 두 비드가 상호 작용하여 견고한 씰링을 만들게 됨으로써 이 씰링 영역을 지나는 필터링 되지 않은 공기 및 공기 누출의 흐름을 차단한다.

높이가 높은 비드에 힘이 가해질 때, 왼쪽 또는 오른쪽으로 롤링되거나 압축될 수 있다. 높은 씰링 비드(230)는 하우징 표면의 구조 및 비드 구조의 대칭성 또는 비대칭성에 따라 롤링될 것이다. 바람직하게는, 높이가 높은 비드(및/또는 하우징)는 높이가 높은 비드(230)가 높이가 낮은 씰링 비드(232)를 향해 롤링되고 상호 작용하여 씰링을 위한 더 큰 표면적을 생성하도록 구성된다. 하우징 표면 상에 비대칭의 높은 비드 또는 램프 또는 각도를 사용하여 높은 비드가 낮은 비드 쪽으로 롤링될 수 있도록 가이드 할 수 있다.

설치 시에 압착되며, 높은 씰링 비드(230)는 수평으로 좌우로 이동 또는 롤링되고 상부 하우징(202) 및 낮은 씰링 비드(232)에 견고한 접촉 표면을 생성한다. 이것은 하우징과의 더 넓은 접촉면, 압축 접촉의 더 넓은 표면적 및 더 큰 공기 누출에 대한 저항을 생성한다. 불균일 한 가압력으로 인한 누출을 방지하기 위해, 낮은 제2씰 비드(232)는 정지 제어점을 제공하고 하우징에 의한 과도한 압축 또는 과도하게 높은 힘에 의해 야기될 수 있는 높은 씰 비드(230)의 왜곡을 제한한다.

높은 씰링 비드(230)는 낮은 씰링 비드(232)보다 더 높이가 높고, 높이가 높은 씰링 비드(230)가 압축되고 옆으로 이동함에 따라 높은 씰링 비드(230)는 낮은 씰링 비드(232)와 함께 작용하여 상부 하우징(202)과의 더 넓은 씰링 표면을 생성한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 필터 하우징 조립체가 씰링 재료를 완전히 압축하여 완전히 조립됨에 따라 상부 하우징(202)과 하부 하우징(203)이 결합될 때, 두 씰은 모두 압축된다.

하우징이 조립될 때 씰에 작용하는 힘에 의한 효과의 진행과정이 도 14 내지 도 20에 도시되어 있다.

도 14 및 도 15는 상부 하우징(202) 및 하부 하우징(203)의 조립 이전의 가스켓의 위치를 나타내도록 분리된 상부 하우징(202) 및 하부 하우징(203)을 도시한다.

상부 하우징 (202)과 하부 하우징(203)이 함께 조립될 때, 필터 몸체 가스켓(205)에 씰링 비드를 압축하는 압축력이 작용한다. 도 16 및 도 17은 높은 씰링 비드(230)가 초기 압축을 시작함에 따라 상부 하우징(202) 및 하부 하우징(203)이 함께 닫히기 시작하는 상태를 도시한다. 이것이 높은 씰링 비드의 씰링 표면(236)이 상부 하우징(202)에 처음 결합되는 시점이다. 도 17에서, 이미지는 높은 씰링 비드(230)가 1-10%의 초기 압축 상태에서 어떻게 반응하는지를 보여준다. 하우징은 아직 낮은 씰링 비드의 씰링 표면(234)과 맞물리지 않는다.

도 18 및 도 19는 상부 하우징(202) 및 하부 하우징(203)이 조립을 위해 부분적으로 결합 된 필터 하우징 조립체(201)의 단면도 및 10-15%의 증가된 압축 상태의 씰을 도시한다. 상부 하우징(202)과 높은 씰링 비드의 씰링 표면(236)이 결합이 추가적으로 진행되면서 낮은 씰링 비드의 씰링 표면(234)과 상부 하우징(202)의 초기 결합이 시작된다. 추가적인 조립력이 더해짐에 따라, 낮은 씰링 비드(232)는 높은 씰링 비드(230)의 벤딩(bending)을 제한하는 정지부로서 작용한다.

전체적인 조립 위치는 도 9의 필터 하우징 조립체(201)의 단면도로서 도 20에 도시되어 있다. 도 20은 최종 위치에서 완전히 조립된 필터 하우징 조립체(201)를 도시한다. 상부 하우징(202) 및 하부 하우징(203)은 완전 조립 위치에서 완전히 맞물리고 16-25%의 완전 압축 상태에서의 씰이 도시되어 있다. 도 20은 높은 씰링 비드(230) 및 낮은 씰링 비드(232)가 완전 압축 상태에서 필터가 작동하는 동안 어떻게 상호 작용하는지를 도시한다. 상부 하우징(202)은 낮은 씰링 비드의 씰링 표면(234)과 완전히 접촉하여 낮은 씰링 비드(232)에서 씰링을 생성하고, 추가로 상부 하우징(202)은 높은 씰링 비드(230)를 씰링 비드(232) 쪽으로 압축 및 롤링하여 2 차 씰링 표면을 생성한다. 낮은 씰링 비드 (232)는 높은 씰링 비드(230)의 벤딩 및 롤링을 제한하는 정지부로서 작용한다. 높은 씰링 비드(230)는 낮은 씰링 비드(232) 위로 롤 오버(roll over) 되면서 하우징 커버의 힘을 필터의 둘레를 따라 가장 먼 지점에 가하게 된다. 상부 하우징(202)에 대한 씰링의 표면적은 최대화되고 필터링되지 않은 공기의 통과를 방지하는 견고한 씰링을 제공한다. 일단 씰(230)(232)에 대한 완전한 압축이 달성되면, 필터 하우징 조립체(201)를 통해 유동하는 공기가 더해지면서 하우징 벽에 공기 압력을 추가하고 조인트 영역에서 증가된 압력은 더욱 견고한 씰링을 유지하게 된다.

필터 하우징 조립체(201)의 둘레 주위에 불균일한 압축력이 발생하는 경우, 높은 씰링 비드 (230)는 롤 오버되며 두 개의 비드 사이에 작은 공극을 생성하여 첫 번째 씰을 통과 할 수 있는 먼지를 막는 2차 블록을 제공한다(도 19). 높은 씰링 비드(230)와 상부 하우징(202) 사이의 접촉면이 최대화되고 낮은 씰링 비드(232)는 높은 씰링 비드(230)의 벤딩 및 롤링을 제한하는 정지부를 제공한다. 두 비드 사이의 이러한 상호 작용에 의해 불균일한 압축의 영향이 제거되며 필터 주위가 완벽하게 씰링된다.

대안적인 실시예로서, 도 21은 다른 압축 상태를 도시한다. 높은 씰링 비드(230)는 폴딩되지 않고 수직 하방으로 압축된다. 완전히 압축된 상태에서, 두 개의 씰링 비드(230) (232)는 개별적으로 작용하고 낮은 씰링 비드(232)는 높은 씰링 비드(230)가 과도하게 압축되어 영구적으로 손상되지 않도록 하는 정지부의 기능을 한다. 이 경우, 낮은 씰링 비드(232)는 1 차 씰링을 생성하는데 사용되고, 높은 씰링 비드 (230)는 2 차적으로 더 높은 압축력의 안전 씰링을 생성하는데 사용된다. 높이가 보다 높은 씰링 비드(230)는 상부 하우징(202)과 많은 표면 접촉량을 가지면서 20-25%를 압축하고, 높은 씰링 비드(230)의 작은 공극을 씰링하게 된다. 낮은 씰링 비드(232)는 10-15%를 압축하고 높은 씰링 비드(230)에 대한 압축력의 양을 제어하는 정지부로서 작용한다.

제2의 대안적인 실시예로서, 도 22는 완전 압축 상태에서 조립된 씰링 영역의 단면 근접도를 도시한다. 높은 씰링 비드(230)는 정상적인 방향과 반대 방향으로, 낮은 씰링 비드(232)로부터 멀어지도록 롤링된다. 상부 하우징(202)의 모서리에서 일정 각도로 챔퍼(chamfer)된 부분(252)은 높은 씰링 비드(230)와 접촉한다. 낮은 씰링 비드(232)는 상부 하우징 (202)에 의해 16-20% 압축되고, 두 비드 사이에 큰 갭이 개방된다. 낮은 씰링 비드는 과도한 조립체의 이동을 방지하기 위한 정지부로서 작용하고, 높은 씰링 비드(230)의 측면과 상부 하우징(202) 사이에는 양극 접촉(positive contact)이 이루어지며, 상부 하우징(202)에 대한 씰링이 더 넓은 표면에서 생성되어 공기 흐름의 누출을 방지하게 된다. 낮은 씰링 비드(232)는 높은 씰링 비드(230)에 대한 압축력의 양을 제어하는 정지 부로서 작용한다.

도 23에 도시된 바와 같은 제 3의 대안적인 실시예에서는, 두 개의 씰은 상부 하우징(202) 상에 위치한 돌출 형상(244)에 의해 분리된다. 도 23은 완전 압축 상태에서 조립된 씰링 영역의 단면 근접도를 도시한다. 상부 하우징(202)은 하우징이 쉽게 닫히는 위치 결정 특징을 제공하면서 씰링 움직임의 제어를 제공하고 압축을 최대화하기 위해 돌출 형상(244)을 갖는다. 다중 비드 설계에 의해, 돌출 형상(244)의 측면 각각을 비드가 하나씩 씰링한다. 누출을 방지하기 위해서, 씰링은 세 군데에서 이루어진다. 낮은 씰링 비드의 씰링 표면(234)은 상부 하우징(202)에 대해 씰링되어 제 1 씰링을 제공한다. 상부 하우징 (202)상의 돌출 형상(244)은 두 개의 씰링 비드 사이에서 그리고 높은 씰링 비드(230) 및 낮은 씰링 비드(232)와 인접하여 필터 몸체 가스켓 (205) 내로 딱 맞게 씰링된다. 높은 씰링 비드(230)는 바람직한 방향의 반대쪽으로 접히도록 배치되고 상부 하우징(202)과 함께 제3씰링 표면을 생성한다.

도 24에 도시된 바와 같은 제 4의 대안적인 실시예에서, 두 개의 씰(330)(332)은 두 개의 상이한 평행 평면(338)(339)에서 시작하는 기준점을 각각 가진다. 도 25는 이전 실시예들에서와 같이 완전 압축 조립되는 동안의 씰링 비드와 유사한 상호 작용을 도시한다. 도 24 및 도 25는 본 발명의 구현을 위해서 비드가 반드시 동일한 평면 상에 존재할 필요는 없음을 도시하고 있다.

도 26 및 도 27에 도시된 제5의 대안적인 실시예에서와 같이, 하우징의 표면에 씰링을 생성하기 위해 두 세트의 두 개의 씰링 비드 (330)(332) 및 (230)(232) 가 사용될 수 있다. 이 도면에서, 하우징은 두 개의 상이한 평행 축 평면(438)(439) 상의 두 개의 개별 씰링 표면과 함께 도시되어 있다. 도 27은 이전 실시예들에서와 같이 완전 압축 조립되는 동안의 씰링 비드와 유사한 상호 작용을 도시한다.

본 발명은 평판 필터(204)에 사용되는 것으로 제한되지 않는다. 도 28 내지 도 41은 추가적인 필터 형상 및 구성에 대한 본 발명이 적용된 실시예들을 도시한다.

도 28 내지 도 31은 원통형 필터 하우징에서 본 발명을 사용하는 실시예를 설명한다. 도 28에서, 필터 하우징 조립체(663)는 필터 요소(662)를 공기 유입구(610) 및 공기 배출구(611)로 둘러싼다. 필터 요소(662)는 도 29에 도시된 바와 같이 상부 하우징(667)를 씰링하고, 낮은 씰링 비드(632) 및 높은 씰링 비드(630)는 하부 가스켓(668)과 함께 필터 매체(620)를 유지하기 위한 필터 가스켓(664)의 일부로서 위치된다. 도 30은 원통형 필터 장치에 설치된 본 발명의 비드 구조의 근접도를 도시한다. 원통형 필터 하우징(663)의 원통형 상부 하우징(667)에 의해 씰링 비드(630) (632)가 압축된 상태가 도 31에 도시되어 있다.

도 32 내지 도 36 에서는, 필터 조립체(405)의 상부 하우징(410) 및 하부 하우징(440)에 설치된 원형 필터(408)에 본 발명이 적용되고 있다. 도 36에서, 상부 하우징(410)과 상호 작용하는 상부 필터 가스켓(420) 상에 두 세트의 씰링 비드 (434) (436) (446) (444)가 있고, 하부 하우징(440)과 상호 작용하는 하부 필터 가스켓(450) 상에는 두 세트의 유사한 씰링 비드 (454) (456) (466) (464)가 있다.

도 37 내지 도 41은 원뿔형 필터 하우징에 본 발명이 적용된 실시예를 도시한다. 원뿔형 필터(510)는 공기 흐름을 필터링하기 위해 유출구 튜브 포트(540)에 설치된다. 필터 매체(530)는 상부 필터 가스켓(520) 및 하부 필터 가스켓(550)에 부착된다. 낮은 씰링 비드(534) 및 높은 씰링 비드(536)는 상부 필터 가스켓(520)의 내경의 일부로서 위치되고, 도 41에 도시된 바와 같이, 이러한 씰링 비드는 유출구 튜브 포트(540)의 외부 표면과 접촉한다.

상기 및 하기에 기술된 다양한 실시예에서, 하우징에 대해 압축하기 위한 필터 가스켓 상의 돌출 비드는 둥근 형상이지만, 더 얇은 블레이드, 타원 또는 다른 돌출 기하학적 형상 또한 유사하거나 상이한 형상의 하나 이상의 길거나 짧은 비드와 함께 결합하여 동일한 방식으로 작동할 수 있다.

종래의 누설 문제를 극복하기 위해서, 본 발명은 높이가 상이하되 필터의 주변 주위에서 서로 근접한 두 개의 비드를 사용하는 것을 제시한다. 이는 씰의 수를 두 개로 제한하는 것은 아니다. 상이한 높이를 가진 두 개의 씰을 사용하는 본 발명의 내용 및 기능으로부터 벗어나지 않으면서, 두 개를 초과하는 수의 씰 비드의 사용이 가능하다.

본 발명은 그의 사상 또는 신규한 특징을 벗어나지 않으면서 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 출원에 개시된 실시예들은 모든 측면에서 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 청구 범위에 의해 표시되며, 청구항에 기재된 발명과 균등한 범위에 포함되는 변형 실시예들은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된 것이다.

Claims

하우징의 표면과 씰을 압축하고 밀봉하는 가스켓을 갖는, 하우징에 설치하기위한 필터로서,
다공성 재료로 만들어진 필터 몸체;
상기 필터 몸체의 둘레 주위에 형성된 가스켓; 및
상기 가스켓 상에 형성되고 하우징의 표면과 맞물리도록 위치된 씰; 을 포함하고,
상기 씰은 상이한 크기를 갖는 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 1 항에 있어서,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상은 상기 하우징에 의해 정의된 공통 평면에 대하여 상이한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 2 항에 있어서,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 제1 돌출 형상은 약 1.25mm 내지 10mm 범위의 높이를 가지며,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 제2 돌출 형상은 약 0.75mm 내지 7mm 범위의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 2 항에 있어서,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 제1 돌출 형상의 높이는 씰링을 위해 상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 제2 돌출 형상의 높이보다 약 0.25mm 내지 5mm 더 높은 것을 특징으로 하는, 필터.
제 2 항에 있어서,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 높이가 보다 높은 제1 돌출 형상은 상기 하우징으로부터의 압축력 하에서 상기 제1돌출 형상의 롤링(rolling) 및/또는 폴딩(folding)을 허용하는 폭 대 높이 비율을 갖는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 돌출 형상은 상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 높이가 보다 낮은 제2 돌출 형상을 향해 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 돌출 형상은 비 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1돌출 형상의 폭 W (T) 대 높이 H (T) 비율은 1:1 내지 1:7 인 것을 특징으로 하는, 필터.
제 5 항에 있어서,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 높이가 보다 낮은 제2 돌출 형상은 2:1 내지 1:3 인 폭 W (S) 대 높이 H (S) 비율을 가짐으로써, 상기 하우징으로부터의 압축력 하에서 상기 제2 돌출 형상이 폴딩되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 5 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 제 1돌출 형상이 상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 높이가 보다 낮은 제2 돌출 형상을 향하여 롤링되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 2 항에 있어서,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 높이가 보다 높은 제1 돌출 형상은 20-25%를 압축하고,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 높이가 보다 낮은 제2 돌출 형상은 10-15%를 압축하는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 11 항에 있어서,
상기 하우징에 의해 상기 제1 돌출 형상에 가해지는 압축력의 양을 제한하는 정지부를 형성하도록, 상기 제2 돌출 형상의 크기가 정해지고 구성되는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 돌출 형상의 롤링 및/또는 폴딩은 상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상의 사이에 공극을 생성하는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 1 항에 있어서,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 각각은 하우징 표면과 밀봉을 형성하는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 1 항에 있어서,
상기 필터 몸체는 평판으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 필터.
제 1 항에 있어서,
상기 필터 몸체는 원통형 필터로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 필터.
필터 몸체와 하우징 사이에 씰링 메커니즘을 가지고, 필터링되지 않은 공기의 통과를 방지하는 수단을 포함하는 필터 하우징 조립체로서,
유체 흐름을 위한 유입구 및 유출구를 갖는 하우징;
다공성 재료로 만들어진 필터 몸체;
상기 필터 몸체의 둘레 주위에 형성된 가스켓; 및
상기 가스켓 상에 형성되고 하우징의 표면과 맞물리도록 위치된 씰; 을 포함하고,
상기 씰은 평면에 대하여 상이한 높이를 갖는 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 하우징 조립체.
제 17 항에 있어서,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 제1 돌출 형상은 약 1.25mm 내지 10mm 범위의 높이를 가지며,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 제2 돌출 형상은 약 0.75mm 내지 7mm 범위의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는, 필터 하우징 조립체.
제 17 항에 있어서,
상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 제1 돌출 형상의 높이는 씰링을 위해 상기 두 개의 압축성 재료의 돌출 형상 중 제2 돌출 형상의 높이보다 약 0.25mm 내지 5mm 더 높은 것을 특징으로 하는, 필터 하우징 조립체.
제 17 항에 있어서,
상기 다공성 재료는 다수의 주름을 생성하도록 접히는 것을 특징으로 하는, 필터 하우징 조립체.