可塌缩的V型过滤器的制作方法

背景技术：

具有以v构型取向的一个或多个褶皱型面板的v型过滤器是已知的。通常，褶皱型面板被设置在由金属或塑料制成的使褶皱型面板保持成固定构型的刚性框架中。v型过滤器从工厂被装运，其中褶皱型面板被布置成固定的v构型。

技术实现要素：

在v型过滤器中的褶皱型面板之间存在大量空间的v型过滤器是笨重的。装运成本可能相当大且不经济；特别是，如果该v型过滤器在一个国家被制造，然后被装运到另一个国家。因此，需要的是一种可塌缩的v型过滤器，使得该v型过滤器可以塌缩位置被装运以使装运费用达到最低，然后扩张到操作位置用于安装到hvac系统中。尽管装运用于组装成v型过滤器的各个面板和刚性框架是可能的，但通常在各个过滤器面板之间形成气密连接是困难的、麻烦的、耗时的或昂贵的。因此，需要具有已经彼此接合的褶皱型过滤器面板的可塌缩v型过滤器。

实现这样的过滤器的一种方法是使用在一个实施方案中包括热塑性材料的柔性侧面板，使得它们可被热塑性地焊接或超声结合到褶皱型过滤器面板。以类似的方式，通过可被焊接或超声结合到过滤器面板的柔性热塑性端盖使各个过滤器面板彼此接合。

因此，所得的v型过滤器可从其中过滤器面板被布置成一个或多个v构型的操作位置发生改变，塌缩成其中过滤器面板基本上彼此平行以用于装运的塌缩位置，然后扩张回操作位置。

因此，在一个实施方案中，本发明驻留于v型过滤器，该v型过滤器包括具有与第二侧端相反的第一侧端的多个过滤器面板，该多个过滤器面板被布置成一个或多个v形构型，第一柔性侧面板接合到第一侧端，并且第二柔性侧面板接合到第二侧端，并且其中呈一个或多个v形构型的多个过滤器面板包括操作位置；塌缩位置，其中在塌缩位置的开口端处各个过滤器面板之间的距离c小于在操作位置的开口端处各个过滤器面板之间的距离o；并且其中所述多个过滤器面板可在塌缩位置与操作位置之间移动，同时保持多个过滤器面板与第一柔性侧面板之间基本上气密连接，并同时保持多个过滤器面板与第二柔性侧面板之间基本上气密连接。

在另一个实施方案中，本发明驻留于一种v型过滤器，该v型过滤器包括具有与第二侧端相反的第一侧端的多个过滤器面板，所述多个过滤器面板被布置成一个或多个v形构型，通过热塑性焊接，第一侧面板接合到第一侧端，并且第二侧面板接合到第二侧端。

在另一个实施方案中，本发明驻留于一种制作v型过滤器的方法，包括：将所述多个过滤器面板放置在夹具中以将它们保持为所述一个或多个v形构型；将所述第一侧面板以邻近所述多个过滤器面板的第一侧边的方式放置在所述夹具中，并将所述第二侧面板以邻近第二侧边的方式放置在所述夹具中；将所述第一侧面板和所述第二侧面板夹紧在相反的加热压面板之间；加热所述第一侧面板和所述第二侧面板以将它们接合到所述多个过滤器元件的所述第一侧边和第二侧边；移除所述相反的加热压面板；以及从所述夹具移除所述v型过滤器。

附图说明

图1示出了处于操作位置的v型过滤器，其使得气流能够移动穿过v型过滤器。

图2示出了处于塌缩位置的图1的v型过滤器。

图3示出了被放置到纸盒中的图2的v型过滤器。

图4示出了用于保持图1的v型过滤器的框架。

图5示出了沿5-5截取的图4的框架的剖视图。

图6示出了沿6-6截取的图1的v型过滤器的局部剖视图。

图7示出了一种制作v型过滤器的方法。

具体实施方式

现在参见图1，v型过滤器10包括多个过滤器面板12，所述多个过滤器面板具有与第二侧端16相反的第一侧端14，其中所述多个过滤器面板被布置成一个或多个v构型18。第一柔性侧面板20接合到第一侧端14，并且第二柔性侧面板22接合到第二侧端16。图1的v型过滤器被示出处于操作位置24，所述操作位置具有在处于所述操作位置时在所述一个或多个v构型18的开口端26处测量的各个过滤器面板12的中心线之间的距离o。箭头28示出了气流穿过处于操作位置时的v型过滤器。

现在参见图2，该v型过滤器具有塌缩位置30，该塌缩位置具有在处于塌缩位置时在开口端处测量的各个过滤器面板12的中心线之间距离c。如所见，当v型过滤器被放置成处于塌缩位置时，距离c小于距离o。现在再次参见图1，所述多个过滤器面板能够在所述塌缩位置(图2)和所述操作位置之间移动，同时保持所述多个过滤器面板12与所述第一柔性侧面板20之间基本上气密连接，并同时保持所述多个过滤器面板12与所述第二柔性侧面板22之间基本上气密连接。

图2示出了处于完全塌缩位置的图1的v型过滤器，其中该多个过滤器面板12在塌缩位置基本上彼此平行，并且在相邻过滤器面板之间不再存在开口端26。然而，不需要完全塌缩该结构，并且处于塌缩位置的距离c可小于或等于o的75％、o的50％或o的25％。

在一个实施方案中，在处于操作位置(图1)时，标准梯形v型过滤器的维度在顶部开口端处为22.25英寸长×22.25英寸宽，在下部下游端处为12英寸高×17.25英寸长。该过滤器具有大约5.25英寸的距离o和5273立方英寸的计算体积。(v＝1/2*h*(l+b)*w，其中h＝12英寸，l＝22.25英寸，b＝17.25英寸，并且w＝22.25英寸)该尺寸的单个v型过滤器通常在24英寸×24英寸×12英寸、具有6912立方英寸的体积的纸箱中被装运。

处于完全塌缩位置的相同尺寸的v型过滤器(图2，c大约为1.5英寸；图1，o大约为5.25英寸)减小到在顶部开口端处22.25英寸宽×7.5英寸长、在下部下游端处12英寸高×6英寸长的梯形形状的尺寸。塌缩过滤器略为梯形，由于褶皱型过滤器面板部分地嵌套在接合部处，所述接合部将内部过滤器面板间距的距离c从针对六个中心面板的1.5英寸改变为针对不与过滤器顶部处的另一个面板嵌套的两个外部面板的1.25英寸。这种形状将具有1883立方英寸的总体积(v＝1/2*12*(7.5+6)*23.25)，并且这些过滤器中的三个过滤器可在24英寸×24英寸×12英寸的标准纸盒中进行装运，该纸盒包括用于框架部件的足够的剩余空间以完成现场组装。因此，对于标称地相同的装运成本，与使用相同尺寸的不可塌缩v型过滤器相比，可装运三倍多的可塌缩v型过滤器。另外，显著节省纸盒的对应包装材料以及密封带。

现在参见图3，可使用限制构件38将v型过滤器保持成处于塌缩位置。在至少一些实施方案中，取决于用于柔性侧面板(20,22)的材料，v型过滤器10将不会处于图2中所示的塌缩位置，并且该v型过滤器至少部分地弹开到图1中所示的操作位置，并可在移除用于塌缩该结构的力之后完全打开到操作位置。所述限制构件可以是围绕v型过滤器并将该v型过滤器固定成处于塌缩位置的带。另选地，所述限制构件可为箱子或纸盒40，其中该带将v型过滤器固定或不固定成处于塌缩位置。其他合适的限制构件包括带、袋、塌缩包装、夹片以及其他一般包装用品。

过滤器面板可如图所示被打褶，或相反不被打褶。用于制备过滤器面板的合适的材料根据特定应用以及污染物的预期类型和水平对本领域技术人员来说是已知的。过滤器面板可为单层片构造或多层片构造，并利用用于褶皱的更硬的层以及用于过滤的另一个层。合适的过滤材料包括热塑性塑料(聚丙烯、尼龙、聚酯、丙烯酸类等等)、纸、玻璃/碳纤维、金属棉和/或陶瓷纤维的非织造纤维网。过滤器面板还可包含另外的过滤和加工助剂诸如活性碳、电荷、抗氧化剂或催化剂。

在一个实施方案中，如图1中最佳所见，一个或多个v构型18的顶角32处的相邻过滤器面板12可通过柔性端盖34彼此接合。柔性端盖允许夹角α36随着v型过滤器从操作位置移动到塌缩位置而发生改变。夹角α在一个过滤器的入口面与紧邻的过滤器的入口面之间测量。操作位置处的夹角α通过尺寸、形状、空气和压降建模来确定，并通常在15度到45度的范围内。塌缩位置处的夹角α小于操作位置处的夹角α，并可为40度至0度，或20度至0度，或5度至0度。

柔性端盖跨越从一个过滤器面板到下一个邻近过滤器面板的距离以使它们彼此固定并在它们之间形成气密连接。柔性端盖可与如图1中所见的过滤器面板的面齐平，或者它们包裹过滤器面板的边缘以覆盖每个过滤器的面的至少一部分。柔性端盖可与第一侧端和第二侧端(14,16)齐平，或者它们可包裹边缘以覆盖如图1所见的第一侧边14的至少一部分和第二侧边16的至少一部分。

代替柔性端盖，多个过滤器面板可通过用弹性体材料填充每个v构型18的顶角32而彼此接合，以使过滤器面板彼此固定，在过滤器面板之间形成气密连接，以及允许过滤器面板之间的夹角α随着结构至少部分地塌缩而减小。合适的弹性体材料包括热塑性塑料诸如聚丙烯、聚酯、丙烯酸、以及具有粘合性能的其他柔性塑料物质。

在v型过滤器10的一个实施方案中，所述第一柔性侧面板20、所述第二柔性侧面板22或所述柔性端盖34由热塑性地焊接到所述多个过滤器面板的热塑性材料制成。所述热塑性材料可包括，聚乙烯薄膜，聚丙烯，聚酯，聚氯乙烯，氯化聚氯乙烯，聚偏氟乙烯，或乙酰基。在一个实施方案中，所述热塑性材料的厚度为5至30密耳。在一个具体的实施方案中，聚乙烯膜的厚度为5至30密尔。

现在参见图6，在v型过滤器10的一个实施方案中，所述第一柔性侧面板20、所述第二柔性侧面板22或所述柔性端盖34由热塑性地焊接到所述多个过滤器面板12的热塑性材料的内层42和热塑性地焊接到所述内层42的非织造材料的外层44制成。所述内层热塑性材料可包括聚乙烯薄膜、聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、或乙酰基。在一个实施方案中，所述热塑性材料的厚度为5至30密耳。在一个具体的实施方案中，聚乙烯膜的厚度在5至30密尔之间使用。外层非织造材料可包括聚酯和其他热塑性塑料诸如尼龙、玻璃/碳纤维和含氟聚合物。在一个实施方案中，非织造外层的厚度为3-10密耳。在一个具体的实施方案中，外层为厚度是3-10密尔的聚酯。

弯曲半径被定义为柔性侧面板的1英寸条(2.54cm)的最小内曲率半径，或者柔性端盖包裹该条可弯曲到而不扭结或损坏材料的圆形横截面。在本发明的各种实施方案中，第一柔性侧面板20、第二柔性侧面板22或柔性端盖34的弯曲半径可小于或等于2.0英寸，小于或等于1.0英寸，或小于或等于0.5英寸且大于0.01英寸。

参见图1，柔性侧面板(20,22)可包括可选的结构弱化元件以使v型过滤器更容易塌缩。结构弱化元件可包括狭缝或切口46、孔或穿孔48、划线或折线50、或褶皱、或它们的组合。结构弱化元件(狭缝、切口、穿孔和孔)中的一些元件允许气流穿过柔性侧面板并能够减小操作中的v型过滤器的总压降。在进气流如图所示已穿过过滤器面板中的一个之后，这些特征部需要被定位在柔性侧面板的部分中。

在一些实施方案中，如图1中所见，所述第一柔性侧面板20和所述第二柔性侧面板22延伸经过所述多个过滤器面板的上表面，从而形成凸缘52。另选地或与延伸侧面板结合，施加到第一外过滤器面板的第一端盖和施加到第二外过滤器面板的第二端盖可从各自的过滤器面板延伸，从而形成凸缘52。在一些实施方案中，凸缘52将围绕如图1中所示的所有四个侧面上的开口端26。在一些实施方案中，其中柔性侧面板和柔性端盖由热塑性材料的内层和非织造材料的外层制成，仅延伸非织造外层以形成凸缘。根据v型过滤器被设置所在外壳或框架的构造，凸缘的厚度和柔韧性可被选择成与外壳或框架相容以在操作期间固定该v性过滤器。

现在参见图4，图1的v型过滤器被设置在框架52中。参见图4的沿5-5截取的横截面并如图5所示，框架52可具有带有沟槽56的大致矩形的横截面54。沟槽56可以具有延伸超过圆的1/2直径的大致圆形的横截面，以将弹性体构件58挤压、压紧和/或捕获在沟槽56内，该沟槽56将凸缘50保持在沟槽内，从而将v型过滤器保持到框架。

弹性体构件58的圆形横截面在被放置到沟槽中之前可大于沟槽的圆形横截面。因此，所述弹性体构件58可延伸超过沟槽的深度d，从而形成从用于密封所述v型过滤器的所述框架延伸到进气外壳的密封表面60。因此，弹性体构件提供两种功能：通过将凸缘50捕获在沟槽56中来将v型过滤器保持到框架52，并提供垫圈以将使用中的v型过滤器密封到hvac系统的外壳。

取决于安装到沟槽中之前沟槽56和弹性体构件58的圆形横截面的相对尺寸，弹性体构件可具有安装到沟槽56中之前的圆形横截面和安装到沟槽中之后的沙漏形横截面(未示出)，其中由于该弹性体构件存在于沟槽56中而由该沟槽压紧，从而形成密封表面60。沟槽的直径与弹性体构件的较大直径之间尺寸的相对差值越大，在安装到沟槽中之后弹性体构件被压得越扁且越为沙漏形状。

该框架52的合适材料包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、乙酰、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、改性的二醇、和玻璃纤维。弹性体构件58的合适材料包括聚苯乙烯、丁腈橡胶、氟橡胶、氟化乙烯丙烯、乙烯丙烯二烯单体、硅、和聚氨酯泡沫。

现在参见图7，示出了一种制作v型过滤器的方法。在站点1，将所述多个过滤器面板放置在夹具中以将它们保持为所述一个或多个v形构型。站点2示出了将所述第一侧面板以邻近所述多个过滤器面板的第一侧边的方式放置在所述夹具中，并将所述第二侧面板以邻近第二侧边的方式放置在所述夹具中。然后站点2将所述第一侧面板和所述第二侧面板夹紧在相反的加热压面板之间。然后站点2加热所述第一侧面板和所述第二侧面板以将它们接合到所述多个过滤器元件的所述第一侧边和第二侧边。任选地，该方法可通过以下步骤继续到站点3：将柔性端盖放置在多个过滤器面板的v构型的顶角之上，然后像站点2一样，将柔性端盖夹紧在相反的加热压面板之间并加热该柔性端盖，以将端盖接合到过滤器面板。在站点4处，由延伸的侧面板和端盖中的两个端盖形成的凸缘可被设置到框架的沟槽中。任选地，该v型过滤器可在站点4处被移除并保持成处于塌缩位置被运输，并且不被设置到框架中。在站点5处，弹性体构件可被定位在沟槽之上并被推入沟槽中以将v型过滤器保持在框架中，并且在站点6处，完整的v型过滤器组件可从机器移除。

实施例

在一个实施方案中，在南达科他州阿伯丁的3m公司(3mcompany,aberdeen,sd)制备40克/每平方米(gsm)的聚丙烯吹熔纤维介质，使用热溶胶喷雾层合机将植物层合到纺粘型聚酯稀松布(90gsm，哥伦比亚丹佛的佳斯迈威(johnsmanville,denver,co))这两层介质被驻极体充电以改善过滤效率。

充电的层合介质在工业旋转式打褶机中被打褶，以形成1英寸(2.54cm)的褶皱宽度。该旋转式打褶机将介质划线在1英寸(2.54cm)的间隔同时将其正向输送，然后在划线折叠部处打褶纤维网。褶皱的纤维网进入加热区，然后是将褶皱分离成相邻褶皱之间为5.75mm宽的间隔的间距机构。若干热熔融粘合剂喷嘴滴落粘合剂液滴，其硬化和锁定在褶皱分离间距中。该方法最后的步骤是将褶皱型面板切成22英寸(具有92个褶皱的56cm)的期望长度和11.25英寸(28.58cm)的高度。

这些褶皱型面板中的八个用于制造24"×24"(61cm×61cm)的具有类似于图1的四个v构型的标准v型过滤器。操作者拾取两个褶皱型面板，将它们交织在一端处，并将它们插入装配夹具中，其确保褶皱型面板之间22度的夹角α。重复该操作直到所有八个褶皱型面板均被插入该装配夹具中。该过程的下一步骤是小心交织褶皱型面板的顶端并将褶皱型面板保持在分离机构进行进一步处理的位置。

对该实施方案，通过使用喷雾粘合剂将厚度为20密尔(0.51mm)的低密度聚乙烯膜层合到厚度为10密尔(0.25mm)的纺粘型聚酯非织造纤维网来制备柔性侧面板和柔性端盖(前和后两者)。端盖(1.5英寸或2.5英寸乘以25英寸(38mm或64mm乘以640mm))和侧面板(25"宽的开口端，17.25"宽的下端和15"的高度(梯形的635mm,438.2mm和380mm)使用模面板模从该层合材料切出以用于进一步组装。

五个端盖被放置在面板端/接合部上的v型过滤器(具有接触褶皱型面板的聚乙烯)的前侧上。在任一侧处的两个端盖更宽(2.5英寸(64mm))以确保足够的材料被留下用于凸缘，以将v型过滤器附接到框架。

铝面板加热器(24英寸×24英寸(610mm×610mm))被下放到端盖的顶部上以将它们热塑性地焊接到过滤器面板接合部。然后该热面板被预加热到450℉(232℃)的温度，并且温度控制器在整个组装过程保持该温度。热面板保持与端盖紧密接触30秒，然后被抬离该夹具。然后夹具组件被上下翻转以将剩下的四个端盖焊接到过滤器面板接合部。为了应用侧面板，旋转该夹具使得过滤器的侧面向上面向面板加热器。端盖的边缘向下折叠且梯形侧面板被小心放置以完全覆盖v性过滤器侧，并且热面板加热器进行热塑性焊接。在450℉紧密接触30秒用于热塑性地焊接梯形侧面板两者。

用手将完整的v型过滤器从图1中所示的操作位置压缩和放松到图2所示的完全塌缩位置若干次，其中夹角α为零度，并且每个过滤器面板标称地彼此平行以及接触。在移除该压缩力后，v型过滤器将弹开到图1中所示的操作位置。所有的热塑性焊接保持完整，并且v型过滤器即使在完全塌缩之后仍适用。