具有两个过滤区域的过滤元件及过滤组件的制作方法

本发明涉及一种过滤元件和过滤组件，且更具体地涉及一种具有至少两个过滤区域的过滤元件和过滤组件。

背景技术：

很多机器包括保护闭合舱室，用于保护操作者并提供更舒适的操作机器的环境。这样的舱室包括加热、通风和空调(HVAC)系统，用于控制舱室内的温度和/或湿度。这样的HVAC系统既可以将空气从舱室外部抽入舱室，也可以对舱室内空气进行再循环，用于额外地调节舱室内空气的温度或湿度。为了从进入舱室的空气中移除颗粒，可以设置过滤器，通过HVAC系统抽入舱室的空气可以经由过滤器进行过滤。此外，可以通过另一个过滤器从在舱室内再循环的空气中移除颗粒。

然而，对于抽入舱室的空气和在舱室内再循环的空气设置分离的过滤组件和相关联的导管，可能占用比期望更大的空间，这潜在地导致了用于舱室内其他期望特征的空间不足。此外，可能期望的是，减少机器中的零件数量，以减少制造和维护成本，包括用于维护多个过滤器的机器停机时间。

授予Kanemaru等人的美国专利申请公开2012/0214394A1(公开'394)中描述了一个HVAC系统的实例，其包括用于过滤来自车辆外的新鲜空气和车辆内的再循环空气的过滤器。根据公开'394，壳体限定外部新鲜空气进气孔和内部再循环空气进气孔。吸入通道与外部和内部空气进气孔连通。第一舱门可操作地与外部空气进气孔相关联，用于选择地开关外部空气进气孔。可操作地与内部空气进气孔相关联的第二舱门选择地开关内部空气进气孔。第一和第二舱门可以独立于彼此而移动，用于至少部分地分隔吸入通道的分隔件位于吸入通道中的过滤器上游。在混合模式下，第一舱门配置为随着车辆速度增加而控制冲压压力，从而保持经由外部空气进气孔流入壳体的新鲜空气与经由内部空气进气孔流入壳体的再循环空气之间的预定气流比率。

尽管公开'394中公开的HVAC系统包括过滤器上游的分隔件，该系统复杂且依赖于一对可移动舱门和分隔件以将空气引至平面过滤器。因此，公开'394中描述的系统可能占用比期望更多的空间，且需要相对复杂的设置，包括导致制造和维护成本增大的大量零件。

这里公开的过滤元件和过滤组件可以旨在减少或克服上述的一个或多个可能的缺陷。

技术实现要素：

根据第一方面，本发明涉及一种过滤元件。过滤元件可以包括过滤介质，其具有沿着纵向轴线在第一端部和第二端部之间延伸的细长中空通道，且过滤介质具有外表面。过滤元件也可以包括与过滤介质的外表面相关联且从过滤介质的外表面径向延伸的第一翼片，且第一翼片至少部分地在过滤介质第一端部和第二端部之间纵向延伸。过滤元件可以进一步包括与过滤介质的外表面相关联且从过滤介质的外表面径向延伸的第二翼片，且第二翼片至少部分地在过滤介质第一端部和第二端部之间纵向延伸。过滤介质可以包括第一过滤区域，其部分地围绕中空通道在第一翼片和第二翼片之间延伸，并且第一过滤区域与过滤介质的第一部分相关联。过滤介质也可以包括第二过滤区域，其部分地围绕中空通道在第一翼片和第二翼片之间延伸，并且第二过滤区域与过滤介质的第二部分相关联。

根据另一个方面，本发明涉及一种过滤组件。过滤组件可以包括配置为联接到进气导管和再循环导管的壳体，以及接收在壳体内的过滤元件。过滤元件可以包括过滤介质，其具有沿着纵向轴线在第一端部和第二端部之间延伸的细长中空通道，且过滤介质具有外表面。过滤元件也可以包括与过滤介质的外表面相关联且从过滤介质的外表面径向延伸的第一翼片，且第一翼片至少部分地在过滤介质第一端部和第二端部之间纵向延伸。过滤元件可以进一步包括与过滤介质的外表面相关联且从过滤介质的外表面径向延伸的第二翼片，且第二翼片至少部分地在过滤介质第一端部和第二端部之间纵向延伸。过滤介质可以包括第一过滤区域，其部分地围绕中空通道在第一翼片和第二翼片之间延伸，并且第一过滤区域与过滤介质的第一部分相关联。过滤介质也可以包括第二过滤区域，其部分地围绕中空通道在第一翼片和第二翼片之间延伸，并且第二过滤区域与过滤介质的第二部分相关联。第一过滤区域可以配置为过滤从进气导管中接收的空气，并且第二过滤区域可以配置为过滤从再循环导管中接收的空气。

附图说明

图1是过滤组件的示例性实施例的示意性部分截面图，过滤组件包括过滤元件的示例性实施例。

图2是过滤元件的示例性实施例的示意性截面图。

图3是图1中过滤元件的示例性实施例的示意性截面图。

具体实施方式

这里公开的示例性过滤元件和过滤组件可以应用于机器，诸如汽车、卡车、农用车辆、轮式装载机、推土机、装载机、履带型拖拉机、压路机、越野卡车或本领域的技术人员已知的任何其他机器。如图1中所示，这样的机器可以包括舱室10，其由至少一面将舱室10的内部14与舱室10的环境16分隔开的壁12所限定。示例性舱室10包括加热、通风和空调(HVAC)系统18(在图1中部分示出)，其配置为控制舱室10内部的温度和/或湿度。示例性HVAC系统18配置为将进入舱室10的空气从环境16抽入舱室10的内部14中，并且对舱室10内空气进行再循环，用于额外地调节舱室10内空气的温度或湿度。

在图1所示的示例性实施例中，HVAC系统18包括进气导管20、再循环导管22和过滤组件24。示例性进气导管20提供从环境16到舱室10的内部14的空气路径，并且示例性再循环导管22提供用于舱室10内空气再循环的从舱室10的内部14的空气路径。示例性过滤组件24包括联接到进气导管20和再循环导管22的过滤壳体26。过滤壳体26接收过滤元件28，过滤元件28配置为从经由进气导管20进入过滤壳体26的空气和经由再循环导管22进入过滤壳体26的空气中移除颗粒。如下面详细解释的那样，通过经由进气导管20和再循环导管22进入，空气流经示例性过滤元件28，并且经由过滤元件28的第一端部30和第二端部32中的至少一个而流出。

如图2所示，示例性过滤元件28包括过滤介质29，其具有沿着纵向轴线X延伸的中空通道31，以及在过滤介质29的第一端部35和相对的第二端部37之间延伸的外表面33。过滤介质29可以配置为使得空气可以被过滤且流经过滤介质29。过滤元件28也包括与过滤介质29的外表面33相关且相对于过滤介质29的外表面33而大致径向延伸的第一翼片44(见如图1，其示出过滤元件28的与图2不同的实施例，示出第一翼片44的示例性实施例)。示例性第一翼片44至少部分地(例如，完全地)在过滤介质29的第一端部35和第二端部37之间纵向延伸。示例性过滤元件28也包括与过滤介质29的外表面33相关且相对于过滤介质29的外表面33而大致径向延伸的第二翼片46(见如图1，其示出过滤元件28的与图2不同的实施例，示出第二翼片46的示例性实施例)。示例性第二翼片46至少部分地(例如，完全地)在过滤介质29的第一端部35和第二端部37之间纵向延伸。

在图2示出的示例性实施例中，示例性过滤介质29大致(例如，完全地)围绕中空通道31而延伸。示例性过滤介质29包括在第一翼片44和第二翼片46之间延伸的第一过滤区域50。示例性第一过滤区域50与过滤介质29的第一部分相关联，例如，这使得第一过滤区域50过滤从进气导管20中接收的空气。因此，在所示示例性实施例中，第一过滤区域50配置为过滤经由进气导管20从环境16中接收的空气。示例性过滤元件28也包括在第一翼片44和第二翼片46之间延伸的第二过滤区域54。示例性第二过滤区域54与过滤介质29的第二部分56相关联，例如，这使得第二过滤区域54过滤从再循环导管22中接收的空气。因此，在所示示例性实施例中，第二过滤区域54配置为过滤经由再循环导管22从舱室10的内部14中接收的空气。示例性过滤介质29可以包括本领域技术人员已知的任何过滤介质类型，可以是泡沫型、筛型、纸型(例如褶皱或折叠的过滤纸型)以及其组合。

根据一些实施例，第一翼片44和/或第二翼片46可以由形成过滤介质29的至少一部分的材料而形成。例如，过滤介质29可以由褶皱过滤纸形成，而翼片44和46中的一个或多个可以通过硬化邻近褶皱中的一个或多个而形成，例如，通过用胶黏剂或硬化剂浸渍。例如，如下面所详细描述的，硬化褶皱可以形成为从过滤元件29的其他部分的外表面延伸，且接合于过滤壳体26。可替换地，翼片44和46中的一个或多个可以由与形成过滤介质29的材料不同的材料而形成。例如，翼片44和46中的一个或多个可以由诸如塑料或金属的材料形成，且可以胶黏地紧固到过滤介质29的外表面33上。

如图2和3所示，过滤元件28可以包括联接到过滤介质的第一端部的第一端板39和联接到过滤介质的第二端部的第二端板41。根据一些实施例，如图2所示，第一端板39可以包括开口43，其用于提供在中空通道31和HVAC系统18之间的流体连通。根据一些实施例，第一端板39可以包括至少部分围绕开口43的管状部分45，例如，从而提供与HVAC系统18的接口。根据一些实施例，第二端板41可以提供对中空通道31的阻隔。根据一些实施例，第二端板41可以配置为与第一端板39大致相同，例如，具有与第一端板39相似的开口和/或管状部分。根据一些实施例，第一翼片44和第二翼片46可以在第一和第二端板39和41之间延伸且可操作地联接到第一和第二端板39和41中的一个或多个上。

在上述的示例性配置中，过滤壳体26和过滤元件28配置为使得经由进气导管20进入过滤壳体26的空气流过过滤介质48的第一过滤区域50，且进入过滤介质29的中空通道31中。此外，经由再循环导管22进入过滤壳体26的空气流过第二过滤区域54，且进入中空通道31中。然后，在过滤介质29的中空通道31中的空气经由过滤介质29的第一端部35和第二端部37的至少一个，沿着大致对准纵向轴线X的纵轴方向上，流出过滤元件28。

在图2所示的示例性实施例中，过滤介质29具有垂直于纵向轴线X的大致为圆形的横截面。可以设想其他横截面配置。例如，横截面可以是椭圆形或多边形(例如，大致为矩形、正方形或八边形)。根据一些实施例，横截面形状可以沿着过滤介质29的长度方向而变化。这样可以起到适应所期望的空气流特征和/或包装的作用。

根据图3(和图1)所示的示例性实施例，示例性过滤元件28包括管状构件34，其具有纵向轴向X以及在第一端部38和相对的第二端部40之间延伸的外表面36。示例性管状构件34包括在第一端部38和第二端部40之间的多个孔42，空气可以通过这些孔42而流动。过滤元件28也包括与管状构件34的外表面36相关联且从管状构件34的外表面36延伸的第一翼片44。示例性第一翼片44至少部分地(例如，完全地)在管状构件34的第一端部38和第二端部40之间纵向延伸。过滤元件28也包括与管状构件34的外表面36相关联且从管状构件34的外表面36延伸的第二翼片46。示例性第二翼片46至少部分地(例如，完全地)在管状构件34的第一端部38和第二端部40之间纵向延伸。

如图1和3所示，示例性过滤元件28也包括过滤介质48，其与管状构件34的外表面36相关联，且大致(例如，完全地)围绕管状构件34的外表面36，在第一翼片44和第二翼片46之间延伸。示例性过滤介质48包括在第一翼片44和第二翼片46之间延伸的第一过滤区域50。示例性第一过滤区域50与管状构件34的外表面36的第一部分52相关联，例如，使得第一过滤区域50过滤从进气导管20中接收的空气。因此，在所示示例性实施例中，第一过滤区域50配置为过滤经由进气导管20从环境16中接收的空气。示例性过滤元件28也包括第二过滤区域54，其在第一翼片44和第二翼片46之间延伸，且大致相对于第一过滤区域50。示例性第二过滤区域54与管状构件34的外表面36的第二部分56相关联，例如，使得第二过滤区域54过滤从再循环导管22中接收的空气。因此，在所示示例性实施例中，第二过滤区域54配置为过滤经由再循环导管22从舱室10的内部14中接收的空气。示例性过滤介质48可以包括本领域技术人员已知的任何过滤介质类型，可以是泡沫型、筛型、纸型(例如褶皱或折叠的过滤纸型)以及其组合。

在图1所示示例性实施例中，过滤壳体26包括内表面58，其具有第一接收器60和第二接收器62，第一接收器60配置为接收过滤元件28的第一翼片44的远端部，第二接收器62配置为接收过滤元件28的第二翼片46的远端部。在示例性配置中，过滤元件28可以纵向滑入过滤壳体26，使得第一翼片44被接收在第一接收器60中且第二翼片46被接收在第二接收器62中。例如，第一接收器60和/或第二接收器62可以是至少部分地在过滤元件28的第一端部30和第二端部32之间延伸的凹槽。可以设想其他紧固结构。

根据一些实施例，如所期望的，第一和第二翼片44和46可以用于防止经由进气导管20和再循环导管22进入过滤壳体26的空气避开在相应的第一过滤区域50和第二过滤区域54的过滤。可以期望的是，调节与从不同源头接收的空气相关的过滤特征。例如，经由进气导管20进入过滤组件26的空气是从舱室10外的环境16中接收的。相比于经由再循环导管22从舱室10的内部14中接收的空气，这样的空气可以包括相对较多的颗粒。因此，可以期望的是，将从进气导管20接收的空气暴露于更大表面区域的过滤介质48中，从而使得过滤增加，或者相反地，可以期望的是，将从再循环导管22中接收到空气暴露于相对于较小表面区域的过滤介质48中。因此，根据一些实施例，第一和第二翼片44和46可以用于限定第一过滤区域50和第二过滤区域54，以将这些区域调节为期望过滤水平的方式。这可以使得过滤介质29、48得以更有效地利用。

在所示示例性实施例中，过滤元件28包括第一密封元件64，其与第一翼片44的远端部相关联，配置为在第一翼片44和第一接收器60之间提供空气密封。相似地，第一元件28也可以包括第二密封元件66，其与第一翼片46的远端部相关联，配置为提供在第二翼片46和第二接收器62之间的空气密封。尽管可以设想密封结构的可替换类型，第一和第二密封元件64和66可以包括橡胶状或聚氨酯状材料的珠粒或层，其联接到第一翼片44和第二翼片46的分别的远端部上。例如，密封元件64和66中每个都可以是网状泡沫条，粘合到密封元件64和66中每个的远端部或边。可替换地，或者此外，第一和第二密封元件64和66可以联接到(例如，接收在)独立于第一和第二翼片44和46的第一和第二接收器60和62上。

在上述相对于图1和3的示例性配置中，过滤壳体26和过滤元件28配置为使得经由进气导管20进入过滤壳体26的空气流过过滤介质48的第一过滤区域50，流过管状构件34的多个孔42的第一部分，且进入管状构件34的内部68中。此外，经由再循环导管22进入过滤壳体26的空气流过第二过滤区域54，流过管状构件34的多个孔42的第二部分，且进入管状构件34的内部68中。然后，在管状构件34的内部68中的空气经由管状构件34的第一端部38和第二端部40的至少一个，沿着大致对准纵向轴线X的纵轴方向上，流出过滤元件28。

在图1和3中所示的示例性实施例中，管状构件34具有垂直于纵向轴线X的大致为圆形的横截面。可以设想其他横截面配置。例如，横截面可以是椭圆形或多边形(例如，大致为矩形、正方形或八边形)。根据一些实施例，横截面形状可以沿着管状构件34的长度方向而变化。这样可以起到适应所期望的空气流特征和/或包装的作用。

在图1和3所示的示例性实施例中，孔42具有大致相同的尺寸和形状。根据一些实施例，至少一些孔42可以具有不同于其他孔42的尺寸和不同于其他孔42的形状中的至少一种。孔的尺寸和形状的选择可以出于一些考虑而被调节，可以是出于流过过滤元件28的期望空气和/或制造优势的考虑。根据一些实施例，孔42可以是，例如，穿透的孔、网格图案中的方孔和/或蜂窝图案中的八边形孔。

在一些实施例中，诸如图1-3所示的实施例中，示例性第一翼片44从管状构件34或过滤介质29的外表面沿着第一方向向远处延伸，并且示例性第二翼片46从管状构件34或过滤介质29的外表面沿着第二方向向远处延伸，因而限定出在第一方向和第二方向之间的角度α。角度α范围可以是从约10度到约360度，例如，在约10度到约180度之间。根据一些实施例，角度α可以是20度、30度、40度、50度、60度、70度、80度和90度。可以设想其他的角度。该角度可以基于，例如，与第一过滤区域50和第二过滤区域54相关的过滤量和气流量之间的期望差异，而选择。

在所示示例性实施例中，第一翼片44和第二翼片46中每个都大致是平面的。根据一些实施例，第一翼片44和第二翼片46的一个或多个可以具有垂直于纵向轴线X的弯曲的横截面。第一翼片44和/或第二翼片46的配置可以基于例如流过过滤元件28的期望气流而选择。根据一些实施例，第一翼片44和第二翼片46中至少一个可以与管状构件34整体成形为单件。

根据一些实施例，第一过滤区域50的过滤介质和第二过滤区域54的过滤介质具有相同的过滤特征。根据一些实施例，第一过滤区域50的过滤介质和第二过滤区域54的过滤介质具有不同的过滤特征。根据一些实施例，第一过滤区域50和第二过滤区域54具有相同的过滤能力。根据一些实施例，第一过滤区域50和第二过滤区域54具有不同的过滤能力。

工业实用性

这里公开的过滤元件和过滤组件可以用于机器，例如，从而过滤由操作者舱室的HVAC系统调节的空气。例如，这样的HVAC系统可以配置为将进入舱室10的空气从舱室外环境抽入舱室的内部中，并且对舱室内空气进行再循环，用于额外地调节舱室内空气的温度或湿度。

根据一些实施例，过滤元件28可以具有两个过滤区域，每个过滤区域配置为从自HVAC系统的两个不同源头接收的空气中移除颗粒。例如，第一过滤区域50可以配置为从自舱室10外环境16中进入HVAC系统18的空气中移除颗粒。空气可以经由与环境16流体连通的进气导管20而进入HVAC系统18，并且进入过滤壳体26。当进入过滤壳体26时，空气可以流过过滤介质48的第一过滤区域50，并且进入管状构件42的中空部分31或内部68中，这取决于过滤元件的配置。然后，过滤后的空气可以经由中空通道31或管状构件34的第一和第二端部中的一个或多个，沿着与纵向轴线X大致平行的方向，流出中空通道31或管状构件34。例如，第二过滤区域54可以配置为从自舱室10内进入HVAC系统18的再循环空气中移除颗粒，用于额外的调节。具体地，空气可以经由与舱室10的内部14流体连通的再循环导管22而进入HVAC系统18，并且进入过滤壳体26。当进入过滤壳体26时，空气可以流过过滤介质48的第二过滤区域54，并且进入管状构件34的中空部分31或内部68中。然后，过滤后的空气可以经由中空部分31或管状构件34的第一和第二端部中的一个或多个，沿着与纵向轴线X大致平行的方向，流出中空部分31或管状构件34。

因此，从舱室10外部和内部接收的空气都可以由单个过滤元件和单个过滤组件过滤。以该示例性方式，可以消除单独的过滤组件以及用于抽入舱室的空气和在舱室内再循环的空气的相关导管，从而潜在地减少这样的组件所占用的空间。此外，根据一些实施例，可以减少机器内零件的数量，从而潜在地减少制造和维护成本。

本领域技术人员将能显见的是，可对示例性的所公开过滤元件和过滤组件做出多种变型和改变。在考虑到示例性的所公开实施例的说明和实现之后，其它实施例对于本领域的技术人员也是显而易见的。希望的是，说明和示例仅仅是示例性的，真实范围由所附权利要求书及其等价内容指出。