专利名称：容积效率高的过滤器的制作方法
容积效率高的过滤器背景技术和
发明内容
本发明涉及过滤器，包括空气清洁器本发明是在对可以提供更有效的空间利用及更好的性能，包括更小的包装尺寸及 更灵活的包装几何形状的过滤器组件的持续开发努力期间产生的。本发明也是在与在前提 到的母案申请相关的技术持续开发努力期间产生的。与提到的母案申请相似，本系统可在 给定的容积内提供更多的过滤介质区域。
图1-4取自563号申请。图1是根据母案发明构建的过滤器的透视剖视图。图2是图1的组件的一部分的透视图。图3是图1的组件的外壳的透视图。图4与图1相似，所示为另一个实施例。图5是根据本发明构成的过滤器的剖视断面图。图6是与图5的一部分相似的透视剖视图，所示为另一个实施例。图7与图6相似，所示为另一个实施例。
具体实施例方式美国专利申请第11/305, 563号(“563号申请”)以下对图1-4的介绍取自563号申请。图1-3所示为包括外壳12的过滤器10，外壳12具有进口 14和出口 16。提供了 从进口 14至出口 16，经过外壳的第一流动通道18，且第一流动通道18包括过滤沿第一流 动通道18流动的流体的第一滤芯20。提供了从进口 14至出口 16，经过外壳的第二流动通 道22，且第二流动通道22包括过滤沿第二流动通道22流动的流体的第二滤芯24。第一及 第二流动通道18及22互相平行以使进口 14处的进入流体流被分到各自位于第一及第二 流动通道18及22中的第一及第二平行流路中，并各自流动经过第一及第二滤芯20及24， 并在出口 16处重新汇合。各自经过第一及第二滤芯20及24的第一及第二流动通道18及 22互相独立。外壳12包括将第一及第二流动通道18及22分离的内部分隔壁26，以此使第一流 动通道18内的流体流经第一滤芯20而排除并绕过第二滤芯24，且使第二流动通道22内的 流体流经第二滤芯24而排除并绕过第一滤芯20。第一滤芯20具有自进口 14沿第一流动 通道18接受进入流体的上游面28。第一滤芯20具有沿第一流动通道18将经过滤的流体 排至出口 16的下游面30。第二滤芯24具有自进口 14沿第二流动通道22接受进入流体 的上游面32。第二滤芯24具有沿第二流动通道22将经过滤的流体排至出口 16的下游面 34。内部分隔壁26具有面向第一滤芯20的下游面30的第一表面36。内部分隔壁26具有 背对第一表面36并面向第二滤芯24的上游面32的第二表面38。外壳12具有在第一侧壁40和第一滤芯20的上游面28之间界定了第一容腔42的第一侧壁40。内部分隔壁26具 有在内部分隔壁26的表面36和第一滤芯20的下游面30之间界定了第二容腔44的已提 到的第一表面36。内部分隔壁26具有在内部分隔壁26的表面38和第二滤芯24的上游面 32之间界定了第三容腔46的已提到的第二表面38。外壳12具有在外壳侧壁48和第二滤 芯24的下游面34之间界定了第四容腔50的第二侧壁48。在优选实施例中，外壳的第一及第二侧壁40及48被分别依次地在空间上与其对 准的第一滤芯20，内部分隔壁26及第二滤芯24隔开。进一步的，在优选实施例中，外壳侧 壁40及48被分别依次在空间上与其对准的第一容腔42，第一滤芯20，第二容腔44，内部分 隔壁26，第三容腔46，第二滤芯24及第四容腔50隔开。第一及第三容腔42及46在进口 14处相通，第二及第四容腔44及50在出口 16处相通。第一及第二滤芯20及24被间隙52隔开。内部分隔壁26是对角地跨越间隙52 并界定了上游三角形容腔46的对角壁，上游三角形容腔46具有在第二滤芯24的上游面32 处的封闭角落端54及与进口 14相通的开口端56。对角壁26还界定了下游三角形容腔44， 下游三角形容腔44具有在第一滤芯20的下游面30处的封闭角落端58及与出口 16相通 的开口端60。在优选实施例中，对角壁26具有非直线波形，所述非直线波形在三角形容腔 46的上游开口端56处提供了增大的入口区域并在三角形容腔46的封闭角落端54处提供 了减小的区域，且 在三角形容腔44的下游开口端提供了增大的出口区域并在三角形容腔 44的封闭角落端58处提供了减小的区域。间隔装置62支撑着第一及第二滤芯20及24并将间隙52保持在其间。间隔装置 62具有横向(图1，2中的上-下方向)延伸越过间隙52，纵向(图1，2中的左-右方向) 延伸在上游及下游三角形容腔46及44的开口端56和60之间的第一及第二间隔壁64及 66。间隔壁64及66被其间的对角壁26侧向彼此隔开。间隔壁具有与进口 14相通的上游 端，并具有与出口 16相通的下游端。间隔壁64及66在此上游和下游端之间纵向(图1，2 中的左-右方向)延伸。间隔壁64及66的上游端被其间的上游三角形容腔46的开口端 56侧向隔开。间隔壁64及66的下游端被其间的下游三角形容腔44的开口端60侧向隔 开。对角壁26具有侧向跨越在间隔壁64及66的上游端之间的上游端68。对角壁26具有 侧向跨越在间隔壁64及66的下游端之间的下游端70。间隔装置62具有侧向延伸在间隔 壁64及66的上游端之间并与对角壁26的上游端68被其间的上游三角形容腔46的开口 端56横向隔开的上游桥接部72。间隔装置62具有侧向延伸在间隔壁64及66的下游端之 间并与对角壁26的下游端70被其间的下游三角形容腔44的开口端60横向隔开的下游桥 接部74。间隔壁可以是无空隙的，也可由多个各自横向延伸的肋65，67提供，如图所示。垫圈76，图2，将第一及第二滤芯20和24及间隔装置62密封至外壳12。垫圈76 具有沿间隔装置62的上游桥接部72延伸的上游分段78，沿间隔装置62的下游桥接部74 延伸的下游分段80，及一对被侧向隔开的对角侧分段82和84，对角侧分段82和84对角地 反向于对角壁26的对角延伸沿间隔壁64及66对角地延伸。在图1和2中，垫圈的对角侧 分段82和84从右上向左下对角地延伸，而对角壁26从右下向左上对角地延伸。外壳12 由一对罩86及88，图1，3，沿与包括垫圈的对角侧分段82和84的垫圈76相吻合的界面90 可移除地彼此配对而提供。进口 14在罩壳部分86内。出口 16在罩壳部分88内。罩被可 移除地安装至彼此，比如可在一端用铰链或夹子92，在另一端用夹钳94。罩较佳地沿包括垫圈分段78，80，82，84的其整个周缘将垫圈76夹住并压紧在其间。上述原理可适用于多流过滤器系统，其中过滤器外壳可具有包括已提到的第一及 第二流动通道及一个或多个从其中经过的其它流动通道在内的多个流动通道。图4所示为 另一个实施例，为便于理解而在合适的地方使用了与上文相似的标记。提供了从进口 14至 出口 16，经过外壳12的第三流动通道100，且第三流动通道100包括过滤沿第三流动通道 100流动的流体的第三滤芯102。第一及第二及第三流动通道18及22及100互相平行，以 使进口 14处的进入流体流被分到各自位于第一及第二及第三流动通道18及22及100中 的第一及第二及第三平行流路中，并各自流经第一及第二及第三滤芯20及24及102，并在 出口 16处重新汇合。各自经过第一及第二及第三滤芯20及24及102的第一及第二及第 三流动通道18及22及100互相独立。外壳具有将第二及第三流动通道22和100分离的 第二内部分隔壁104。第一流动通道18内的流体流经第一滤芯20而排除并绕过第二及第 三滤芯24及102。第二流动通道22内的流体流经第二滤芯24而排除并绕过第一及第三滤 芯20及102。第三流动通道100内的流体流经第三滤芯 102而排除并绕过第一及第二滤芯 20及24。第三滤芯102具有自进口 14沿第三流动通道100接受进入流体的上游面106，及 将经过滤的流体沿第三流动通道100排至出口 16的下游面108。第二内部分隔壁104具有 面向第二滤芯24的下游面34的第一表面110，及背对第一表面110并面向第三滤芯102的 上游面106的第二表面112。内部分隔壁104具有在表面110和第二滤芯24的下游面34 之间界定了容腔114的已提到的第一表面110。内部分隔壁104具有在表面112和第三滤 芯102的上游面106之间界定了容腔116的已提到的第二表面112。图4中的外壳侧壁40 及48被其间的分别依次在空间上对准的第一滤芯20，第一内部分隔壁26，第二滤芯24，第 二内部分隔壁104及第三滤芯102隔开。更具体地，在图4中，侧壁40及48被其间的分别 依次在空间上对准的容腔42，第一滤芯20，容腔44，第一内部分隔壁26，容腔46，第二滤芯 24，容腔114，第二内部分隔壁104，容腔116，第三滤芯102，及容腔50隔开。容腔42及46 及116彼此相通并与进口 14相通。容腔44及114及50彼此相通并与出口 16相通。第二 及第三滤芯24及102被间隙118，及与间隔装置62类似的第二间隔装置62a彼此隔开。内 部分隔壁104是对角地跨越间隙118并界定了上游三角形容腔116的对角壁，上游三角形 容腔116具有在第三滤芯102的上游面106处的封闭角落端120及与进口 14相通的开口 端122。对角壁104还界定了下游三角形容腔114，下游三角形容腔114具有在第二滤芯24 的下游面34处的封闭角落端124及与出口 16相通的开口端126。对角壁104较佳地具有 非直线波形，所述非直线波形在三角形容腔116的上游开口端122处提供增大的入口区域 并在三角形容腔116的封闭角落端120处提供减小的区域，并在三角形容腔114的下游开 口端126提供了增大的出口区域并在三角形容腔114的封闭角落端124处提供了减小的区 域。第四，第五等多个滤芯及流动通道可按照上述教示设置。美国专利申请第12/040,079号(079号申请)图5所示为包括外壳132的过滤器130，外壳132具有各自具有口 138和140从其 中经过的底部134及顶部136。所述口中的一个，如口 138，是进口，另一个口，如口 140，是 出口，然而它们的角色可互换，即口 140可作为进口，而口 138作为出口。多个滤芯如142， 144等被提供在外壳中，各滤芯界定了从进口 138到出口 140自其经过的各自的过滤流路 146及148。过滤流路146及148互相平行。外壳具有自其经过的流体流路，其优选地选自由a)底部进，顶部出，如图5所示；及b)顶部进，底部出，如果口 138和140的进口和出口 功能互换的话，所组成的组。每种布置都可提供在指定应用中的现有容积的空间效率及更 好利用。经过外壳132的流体流路被分为由经过各自滤芯142及144的各自平行过滤流路 提供的平行分支146和148。流体沿第一流体流动方向经过进口 138进入外壳，如图5中 所视的从页面中出来。流体沿第二流体流动方向经过出口 140流出外壳，如图5中所视的 向右。在图5的实施例中，已提到的第二流体流动方向与已提到的第一流体流动方向不同。 也可使用其它的流体流动方位及方向以提供期望的底部进顶部 出的流，或顶部进底部出的 流。在一个适宜的实施例中，如图5所示，出口 140处的所述第二流体流动方向与进口 138 处的所述第一流体流动方向成90度角。图5的实施例包括第一及第二滤芯142及144，及第一及第二流体流分支146及 148。流体流经进口 138并分成已提到的的第一及第二分支。第一分支146流经第一滤芯 142，第二分支148流经第二滤芯144。第一分支沿其至少具有一个第一弯150，此弯在第一 滤芯142的下游以使流体流从第一滤芯142穿越至出口 140时至少转向一次。第二分支 148沿其至少具有第一及第二弯152及154，第二分支148的弯152及154各在第二滤芯 144的上游以使流体流从进口 138穿越至第二滤芯144时至少转向两次。在图5的实施例 中，第一分支146具有一个第二弯156，即流体在图5的方位中向页面外流出并进而在图5 的方位中向上转向。第一分支146的弯156在第一滤芯142的上游。第二分支148具有一 个在图5的方位中的第三弯158，即流体在图5中从页面向外流出并进而在图5中向上转向 的地方。第二分支148的第三弯158在第一滤芯142的上游且在第二分支148的第一及第 二弯152及154的上游且在第二滤芯144的上游。经过进口 138的流体流在位于第一分支 146的已提到的第二弯156及第二分支148的第三弯158的分开点160处分开。流体从第一及第二分支146及148的合并点162处流经出口 140。第一分支146 经过第一滤芯142流至合并点，第二分支148经过第二滤芯144流至合并点。在一个实施 例中，第一分支146具有在滤芯142下游的下游弯150及164以使流体流从滤芯142穿越 至出口 140过程中至少转向两次。第二分支148具有在第二滤芯144下游的下游弯166。 第一分支146还可以具有在滤芯142及144及弯150和164下游的另一个弯168。图6所示是另一个实施例且为便于理解在适当的地方使用了与上文相似的标记。 过滤器外壳132a具有由底部134a和顶部136a提供的已提到的远侧相对的两端，底部134a 和顶部136a各具有分别提供进口 138a和出口 140a的自其经过的各自的口 138a及140a， 然而进口和出口的角色可以互换。多个滤芯如142，144在外壳内沿轴线方向沿轴170彼此 轴向隔开，各界定了从进口 138a至出口 140a自其经过的各自的过滤流路146a，148a。过 滤流路146a及148a互相平行。滤芯中至少两个如142及144具有各自的互相轴向对准的 重叠部分172及174。滤芯中至少一个具有与另一个滤芯144非轴向对准的径向延伸部分 176。滤芯144具有边缘178，边缘178与外壳的侧壁180被处于其间的径向间隙182径向 向内隔开。滤芯142的径向延伸部分176与径向间隙182轴向对准。平行的流体流路中的 一条，如路146a轴向穿越包括径向延伸部分176的滤芯142，并沿滤芯144的边缘178轴向 经过径向间隙182，而不经过滤芯144。在一个实施例中，滤芯144具有与滤芯142非轴向对准的径向延伸部分184。滤芯142具有边缘186，边缘186与外壳的侧壁的第二部分188被第二径向间隙190径向向内隔 开。滤芯144的径向延伸部分184与第二径向间隙190轴向对准。已提到的平行流体流路 中的另一条，即流路148a沿滤芯142的边缘186轴向穿越第二径向间隙190而不经过滤芯 142且轴向经过包括径向延伸部分184在内的滤芯144。图7所示是另一个实施例且为便于理解在合适的地方使用了与上文相似的标记。 第三滤芯192与外壳132b中的已提到的两个滤芯142，144轴向隔开，外壳132b具有提供进 口和出口 138b和140b的底部134b和顶部136b，然而它们的角色可以互换。第三滤芯192 具有与第一及第二滤芯142及144的已提到的重叠部分172及174中至少一个轴向对准的 重叠部分194。第三滤芯194具有与已提到的两个滤芯中被选择的至少一个，如滤芯144， 非轴向对准的径向延伸部分196。在优选实施例中，第三滤芯192的重叠部分194与第一及 第二滤芯142及144的已提到的重叠部分172及174均轴向对准。进一步的，在优选实施 例中，第三滤芯192的径向延伸部分196只与已提到的的第一及第二滤芯142及144中的 一个，即滤芯144非轴向对准，并与已提到的的两个滤芯中的另一个，即滤芯142轴向对准。
在前文的描述中，为了简洁，明了及便于理解而使用了某些术语。由于这些术语 是出于描述性目的且意在被宽广地进行解释，因此不含有超过现有技术需求的不必要的限 制。此处描述的不同的构造，系统及方法步骤可单独使用或与其他构造，方法及方法步骤组 合使用。期望各种等同，替换及修改可能处在附上的权利要求的范围内。
权利要求
一种过滤器，包含具有底部和顶部的外壳，所述底部和所述顶部各具有自其经过的各自的口，所述口中的一个为进口，所述口中的另一个为出口；在所述外壳中的多个滤芯，各界定了从所述进口至所述出口自其经过的各自的过滤流路，多条所述过滤流路互相平行，所述外壳具有自其经过的流体流路，所述流体流路选自由在指定的应用中提供了现有容积的高空间效率和更好的利用的，a)底部进，顶部出；及b)顶部进，底部出，所组成的组。
2.根据权利要求1所述的过滤器，其中经过所述外壳的所述流体流路被分成多个分 支，各由经过各自的所述滤芯的各自的所述平行过滤流路所提供。
3.根据权利要求2所述的过滤器，其中流体沿第一流体流动方向经过所述进口进入所 述外壳，而流体沿第二流体流动方向经过所述出口离开所述外壳，所述第二流体流动方向 与所述第一流体流动方向不同。
4.根据权利要求3所述的过滤器，其中所述第二流体流动方向与所述第一流体流动方 向成90度角。
5.根据权利要求2所述的过滤器，包含第一及第二所述滤芯，及第一及第二所述分支， 其中流体流经所述进口并分成所述第一及第二分支，所述第一分支沿其具有至少第一弯， 所述第一弯在所述第一滤芯的下游以使流体流在从所述第一滤芯穿越至所述出口时转向 至少一次，所述第二分支沿其具有至少第一及第二弯，所述第二分支的所述第一及第二弯 中的每一个在所述第二滤芯的上游以使流体流在从所述进口穿越至所述第二滤芯时转向 至少两次。
6.根据权利要求5所述的过滤器，其中所述第一分支具有第二弯；所述第一分支的所述第二弯在所述第一滤芯的上游；所述第二分支具有第三弯；所述第二分支的所述第三弯在所述第一滤芯的上游且在所述第二分支的所述第一及 第二弯的上游且在所述第二滤芯的上游。
7.根据权利要求6所述的过滤器，其中经过所述进口的流体流在位于所述第一分支的 所述第二弯及所述第二分支的所述第三弯的分开点处分开。
8.根据权利要求2所述的过滤器，包含第一及第二所述滤芯，和第一及第二所述分支， 其中流体从所述第一及第二分支的合并点流经所述出口，所述第一分支经过所述第一滤芯 流至所述合并点，所述第二分支经过所述第二滤芯流至所述合并点，所述第二分支沿其具 有至少第一弯，所述第一弯在所述第二滤芯的上游以使流体流在从所述进口穿越至所述第 二滤芯时转向至少一次，所述第一分支沿其至少具有第一及第二弯，所述第一分支的所述 第一及第二弯中的每一个在所述第一滤芯的下游以使流体流从所述第一滤芯穿越至所述 出口时转向至少两次。
9.根据权利要求8所述的过滤器，其中所述第二分支具有第二弯；所述第二分支的所述第二弯在所述第二滤芯的下游；所述第一分支具有第三弯；所述第一分支的所述第三弯在所述第二滤芯的下游且在所述第一分支的所述第一及 第二弯的下游且在所述第一滤芯的下游。
10.根据权利要求2所述的过滤器，包含第一及第二所述滤芯，和第一及第二所述分 支，其中流体流经所述进口并分成所述第一及第二分支，所述第一分支流经所述第一滤芯， 所述第二分支流经所述第二滤芯，其中，在组合的状态下，所述第一分支在所述第一滤芯的 下游具有至少一个弯，所述第二分支在所述第二滤芯的上游具有至少两个弯。
11.根据权利要求10所述的过滤器，其中所述第一分支具有至少两个弯，有一个在所述第一滤芯的下游且另有一个在所述第一 滤芯的上游；所述第二分支具有至少三个弯，都在所述第二滤芯的上游。
12.一种过滤器，包含具有远侧相对的两端的外壳，所述远侧相对的两端各具有自其经 过的各自的口，而各自提供了进口和出口 ；在所述外壳内沿着轴线沿轴线方向彼此轴向隔 开的多个滤芯，各界定了从所述进口至所述出口的自其经过的各自的过滤流路，多条所述 过滤流路互相平行，所述多个滤芯中的至少两个具有彼此轴向对准的各自的重叠部分，所 述两个滤芯中的至少一个具有与所述两个滤芯中的另一个非轴向对准的径向延伸部分。
13.根据权利要求12所述的过滤器，其中所述两个滤芯中的所述另一个具有边缘，所述边缘与所述外壳的侧壁被径向间隙径向 向内隔开；所述两个滤芯中的所述一个的所述径向延伸部分与所述径向间隙轴向对准；所述多条平行的流体流路中的一条轴向穿越经过所述两个滤芯中的包括所述径向延 伸部分的所述一个，并沿所述两个滤芯中的所述另一个的所述边缘轴向经过所述径向间 隙，而不经过所述两个滤芯中的所述另一个。
14.根据权利要求12所述的过滤器，其中所述两个滤芯中的所述另一个具有与所述两 个滤芯中的所述一个非轴向对准的径向延伸部。
15.根据权利要求14所述的过滤器，其中所述两个滤芯中的所述另一个具有边缘，所述边缘与所述外壳的侧壁的第一部分被第 一径向间隙径向向内隔开；所述两个滤芯中的所述一个的所述径向延伸部分与所述第一径向间隙轴向对准；所述多条平行的流体流路中的一条轴向穿越经过所述两个滤芯中的包括其所述径向 延伸部分的所述一个，并沿所述两个滤芯中的所述另一个的所述边缘轴向经过所述第一径 向间隙，而不经过所述两个滤芯中的所述另一个；所述两个滤芯中的所述一个具有边缘，所述边缘与所述外壳的所述侧壁的第二部分被 第二径向间隙径向向内隔开；所述两个滤芯中的所述另一个的所述径向延伸部与所述第二径向间隙轴向对准；所述多条平行的流体流路中的另一条轴向穿越经过所述两个滤芯中的包括其所述径 向延伸部分的所述另一个，并沿所述两个滤芯中的所述一个的所述边缘轴向经过所述第二 径向间隙而不经过所述两个滤芯中的所述一个。
16.根据权利要求12所述的过滤器，包含与所述两个滤芯轴向隔开的第三所述滤芯， 所述第三滤芯具有与所述两个滤芯的所述重叠部分的至少被指定的一个轴向对准的重叠 部分，所述第三滤芯具有与所述两个滤芯中至少被选择的一个非轴向对准的径向延伸部 分。
17.根据权利要求16所述的过滤器，其中所述第三滤芯的所述重叠部分与所述两个滤 芯的两个所述重叠部分皆轴向对准。
18.根据权利要求17所述的过滤器，其中所述第三滤芯的所述径向延伸部只与所述两 个滤芯中的一个非轴向对准，而与所述两个滤芯中的另一个轴向对准。
全文摘要
一种过滤器，包括具有多个流动通道的外壳及提供容积效率高的底部进，顶部出的流或顶部进，底部出的流的滤芯。在另外一个实施例中，多条平行的过滤流路配有多个滤芯，所述多个滤芯具有轴向对准的各自的重叠部分，至少一个滤芯具有与所述多个滤芯中的另外一个非轴向对准的径向延伸部分。
文档编号B01D46/00GK101959572SQ200980107051
公开日2011年1月26日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年2月29日
发明者加里·L·里克, 迈克尔·J·康纳, 迈克尔·J·弗雷姆 申请人:康明斯过滤Ip公司