帶有調(diào)制波紋的波紋狀過濾介質(zhì)的制作方法
【專利說明】帶有調(diào)制波紋的波紋狀過濾介質(zhì)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年3月8日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/775，067號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)整體內(nèi)容出于所有目的地通過引用方式納入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明主要涉及過濾領(lǐng)域，更具體地涉及波紋狀過濾介質(zhì)，其中波紋被改良以提高褶皺率和過濾性能。
【背景技術(shù)】
[0004]在褶皺式空氣過濾器中，由于不當(dāng)?shù)鸟薨櫺螤?，在高粉塵應(yīng)用中容塵量可能降低高達(dá)40%以上。曲線或彎曲的褶皺可能阻止空氣從褶皺底部流出。這在褶皺超過2英寸深時(shí)尤其成問題。
[0005]如圖1所示，形成有波紋4的過濾介質(zhì)2是已知的。波紋4有助于增加介質(zhì)2的剛性。波紋4通常頻率較大而振幅較小，且在打褶過程中往往不足以保持褶皺硬度。這可能會(huì)導(dǎo)致由過濾介質(zhì)2形成的最終褶皺折疊式過濾器彎折或彎曲。
[0006]在某些情況下，過濾介質(zhì)制造商通過增加基本波紋的振幅和減少波紋的頻率(例如，減少至每英寸約4個(gè)波紋)來解決上述問題。然而，因?yàn)樾枰_控制的紙條件(即如果由過濾器制造商在內(nèi)部完成)和/或需要加裝介質(zhì)制造設(shè)備(即由造紙廠來加工)，增加波紋的振幅和減少波紋的可能是昂貴的。此外，這樣得到的介質(zhì)是很難處理的，而且在分切、打褶和其它制造作業(yè)期間，每次介質(zhì)紙經(jīng)過輥?zhàn)?，大波紋將減少。在其他情況下，過濾器介質(zhì)制造商通過用大力壓平坦介質(zhì)來壓平平面介質(zhì)，從而解決上述問題。然而，這需要褶皺和紙條件的精確控制，以避免撕破紙介質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]描述了一種過濾介質(zhì)和形成該過濾介質(zhì)的方法，其提高過濾介質(zhì)的褶皺率和過濾性能。過濾介質(zhì)例如可以用來通過改善的容塵量來過濾空氣。然而，過濾介質(zhì)和用于生產(chǎn)該過濾介質(zhì)的方法可以用來過濾其它類型的流體，包括燃料、油或液壓流體。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，較大波紋被印在或印花在預(yù)先成型有標(biāo)準(zhǔn)波紋的介質(zhì)上。這種結(jié)構(gòu)極大地增加了褶皺的梁強(qiáng)度，從而在加工到褶式介質(zhì)期間允許通道保持開啟，以及防止褶皺在被收集在當(dāng)前的褶皺設(shè)備上期間變形。此外，一旦介質(zhì)被打褶，與標(biāo)準(zhǔn)波紋組合的較大波紋或壓花創(chuàng)建出較大的通道，用于流體從褶尖端流動(dòng)到褶皺的底部。
[0009]較大波紋疊加在具有標(biāo)準(zhǔn)波紋的介質(zhì)上，較大波紋具有較小頻率(即波峰或波谷之間的距離更大)和較大振幅(比標(biāo)準(zhǔn)-較小波紋)。較大波紋平行于較小波紋延伸。較大波紋能夠形成在已加工過波紋的介質(zhì)中而不撕裂介質(zhì)。
[0010]另一實(shí)施例涉及一種過濾介質(zhì)。所述過濾介質(zhì)包括多個(gè)第一波紋，該多個(gè)第一波紋在第一方向延伸并具有第一振幅和第一頻率。所述過濾介質(zhì)還包括多個(gè)第二波紋，該多個(gè)第二波紋在第一方向延伸并具有第二振幅和第二頻率，第二振幅比第一振幅大，以及第二頻率比第一頻率小。在一些布置中，所述多個(gè)第二波紋散布于所述第一波紋之間。在另一些布置中，所述多個(gè)第二波紋從所述過濾介質(zhì)向上和向下延伸。在又一些布置中，所述第一振幅和所述第一頻率是恒定的。在又一些布置中，所述第二振幅和所述第二頻率是恒定的。在又一布置中，所述第一頻率為約6.3個(gè)波紋/英寸。在又另一布置中，所述第二頻率為約1.33個(gè)波紋/英寸。
[0011 ] 另一實(shí)施例涉及一種過濾器。該過濾器包括波紋狀過濾介質(zhì)。該波紋狀過濾介質(zhì)包括多個(gè)第一波紋，該多個(gè)第一波紋在第一方向延伸并具有第一振幅和第一頻率。所述波紋狀過濾介質(zhì)還包括多個(gè)第二波紋，該多個(gè)第二波紋在第一方向延伸并具有第二振幅和第二頻率，第二振幅比第一振幅大，以及第二頻率比第一頻率小。在一些布置中，所述多個(gè)第二波紋散布于所述第一波紋之間。在另一些布置中，所述多個(gè)第二波紋從所述過濾介質(zhì)向上和向下延伸。在又一些布置中，所述第一振幅和所述第一頻率是恒定的。在又一些布置中，所述第二振幅和所述第二頻率是恒定的。在又一布置中，所述第一頻率為約6.3個(gè)波紋/英寸。在又另一布置中，所述第二頻率為約1.33個(gè)波紋/英寸。
[0012]另一實(shí)施例涉及一種加工過濾介質(zhì)的方法。所述方法包括將具有第一波紋的波紋介質(zhì)穿過壓花機(jī)構(gòu)，從而在所述波紋介質(zhì)上創(chuàng)建出第二波紋，所述第一波紋具有第一振幅和第一頻率，所述第二波紋具有第二振幅和第二頻率，所述第二振幅大于所述第一振幅，所述第二頻率小于所述第一頻率。在一些布置中，所述方法還包括在將所述波紋介質(zhì)通過壓花機(jī)構(gòu)后，再將所述波紋介質(zhì)引導(dǎo)穿過拉輥機(jī)構(gòu)。在另一些配置中，所述拉輥機(jī)構(gòu)配置成不會(huì)壓平所述波紋介質(zhì)上的所述第二波紋。在另一布置中，所述方法還包括將所述波紋介質(zhì)通過收集部分。在另一些布置中，所述壓花機(jī)構(gòu)包括一對(duì)打褶棍子，該對(duì)打褶棍子相互間隔一距離，該距離約等于兩倍所述第一振幅。還在另一些布置中，所述方法還包括利用側(cè)刻劃棒對(duì)所述波紋狀過濾介質(zhì)進(jìn)行刻劃，所述側(cè)刻劃棒沿兩個(gè)相對(duì)打褶棍子的縱向長(zhǎng)度延伸。
[0013]結(jié)合附圖和從下面的詳細(xì)描述，這些和其它特征以及其組織和操作方式將變得更明顯。
[0014]附圖簡(jiǎn)要說明
[0015]圖1示出已知的波紋狀過濾介質(zhì)的一部分。
[0016]圖2A是波紋狀過濾介質(zhì)的端視圖，如本文所描述的，其在小波紋中有大波紋。
[0017]圖2B是圖2A的特寫圖。
[0018]圖3示出可以用來加工波紋介質(zhì)的打褶棍子。
[0019]圖4是曲線圖，其示出小波紋和大波紋的組合引起的強(qiáng)度的提高。
[0020]圖5示出由圖2A的過濾介質(zhì)形成的褶皺式過濾器的一個(gè)示例。
[0021]圖6示出由圖2A的過濾介質(zhì)形成的褶皺式過濾器的另一個(gè)示例。
[0022]圖7是利用圖2A的過濾介質(zhì)的圓筒過濾元件的一個(gè)示例。
[0023]圖8是利用圖2A的過濾介質(zhì)的矩形過濾元件的一個(gè)示例。
【具體實(shí)施方式】
[0024]首先參照?qǐng)D2A-2B，波紋狀過濾介質(zhì)10 (包含本文所描述的概念)被示出。過濾介質(zhì)10例如可以用來過濾空氣或過濾其它類型的流體，包括燃料、油或液壓流體。介質(zhì)10例如可以由標(biāo)準(zhǔn)的纖維素材料形成，并可以被叫做紙介質(zhì)。纖維素材料可包括聚酯(例如，纖維素可包括大約5%的聚酯)，在后續(xù)的加工過程中，其減少過濾介質(zhì)10的壓裂和撕裂。在一些布置中，過濾介質(zhì)10是包括纖維素基層和第二納米介質(zhì)層的多層過濾介質(zhì)，纖維素基層可以通過上述聚酯來加強(qiáng)。納米介質(zhì)例如可以包括尼龍6納米纖維。尼龍6納米纖維可具有約150納米的直徑。過濾介質(zhì)10可以具有約70鎊/3000平方英尺的基重。然而，本文所述的概念可以應(yīng)用于由其它材料形成的過濾介質(zhì)。
[0025]介質(zhì)10包括小波紋12，小波紋12與圖1中的波紋4類似。小波紋具有頻率FjP振幅A"介質(zhì)10還包括疊加在較小波紋12上的較大波紋14，較大的波紋14具有頻率F2和振幅A2。頻率F2比頻率F/j、(即波峰和波谷之間的間距較大)，以及振幅六2比振幅A1大。
[0026]小波紋12在從頁面由內(nèi)向外的方向上(即垂直于頻率維度和振幅維度，且平行于介質(zhì)在加工設(shè)備上流動(dòng)方向的方向)相互平行延伸。同樣，較大的波紋14在從頁面由內(nèi)向外的方向上(即垂直于頻率維度和振幅維度，且平行于介質(zhì)流動(dòng)方向的方向)相互平行延伸，以及平行于較小的波紋12延伸。
[0027]本文所用的術(shù)語“較大”和“大”在指振幅時(shí)，指的是波紋14的振幅比波紋12的振幅大，因此，也可以指波紋12的振幅比波紋14的振幅小。本文所用的術(shù)語“較小”和“小”在指頻率時(shí)，指的是波紋14的頻率比波紋12的頻率小，因此，也可以指波紋12的頻率比波紋14的頻率大。
[0028]在圖示實(shí)施例中，波紋12和波紋14的頻率及振幅在介質(zhì)10內(nèi)是不變的。然而，波紋12以及較大的波紋14的頻率和振幅不是必須是恒定的，只要波紋14的頻率或多個(gè)頻率比波紋12的頻率或多個(gè)頻率小，以及只要波紋14的振幅或多個(gè)振幅比波紋12的振幅或多個(gè)振幅大，就可以實(shí)現(xiàn)本文所述的介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)和益處。
[0029]在圖2A和2B中，波紋14位于介質(zhì)10的兩側(cè)。換句話說，觀察圖2A和2B時(shí)，一些波紋14向上延伸，而另一些波紋14向下延伸。向上延伸的波紋14可以稱為正波紋，而向下延伸的波紋14可以稱為負(fù)波紋。在一些布置中，正波紋和負(fù)波紋具有不同的振幅。
[0030]在一些非限制性實(shí)施例中，波紋頻率F-勺6.3/英寸(即波峰之間的距離約0.158英寸)，以及較大波紋14的頻率匕約1.33/英寸(即波峰之間的距離約0.75英寸)。此夕卜，也可以使用其它的頻率。
[0031]較小波紋12和較大波紋14的組合提升了介質(zhì)的強(qiáng)度，這在圖4中被證明。圖4示出圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)波紋介質(zhì)(“波紋”)(該介質(zhì)僅僅壓花有較大波紋14( “壓花”))，以及具有標(biāo)準(zhǔn)波紋和較大波紋的組合的介質(zhì)10 ( “波紋+壓花”)的力與變形。
[0032]現(xiàn)在參照?qǐng)D3描述波紋介質(zhì)的加工。在圖3中，具有較小波紋12的介質(zhì)以箭頭指示的介質(zhì)進(jìn)給方向穿過打褶機(jī)構(gòu)24。打褶機(jī)構(gòu)24通過一個(gè)壓花機(jī)構(gòu)在波紋介質(zhì)上產(chǎn)生較大波紋14，并在形成褶皺前對(duì)介質(zhì)進(jìn)行刻劃。
[0033]穿過打褶機(jī)構(gòu)24后，介質(zhì)被引導(dǎo)穿過拉輥機(jī)構(gòu)(其功能有些類似于傳統(tǒng)拉輥機(jī)構(gòu))，以及最終到達(dá)收集部分(accumulator sect1n)，收集部分將該裙式介質(zhì)收集在一起。拉輥機(jī)構(gòu)和收集部分的結(jié)構(gòu)和操作在本領(lǐng)域是已知的。然而，拉輥機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成使得拉輥機(jī)構(gòu)僅以非常窄的寬度帶接觸介質(zhì)，從而不會(huì)