过滤器组件以及方法与流程

本申请于2016年4月19日作为pct国际专利申请提交并且要求于2015年4月21日提交的美国临时专利申请序列号62/150,619和于2015年8月17日提交的美国临时专利申请序列号62/205,792的优先权，这些临时申请的全部披露内容通过援引并入本文。

本披露涉及过滤器组件。过滤器组件可以用于液体过滤(例如，油或燃料)；或者可以用于空气过滤。

背景技术：

在各种各样的应用中，包括液压系统、发动机系统、和燃料系统中，已经采用过滤器。发动机系统可以包括润滑系统或空气系统。在这些类型的系统中，定期地更换过滤器滤芯。过滤器滤芯的定期更换对于保护系统和设备免于污染是重要的。

典型地，过滤器滤芯使用某种类型的过滤介质作为从有待过滤的流体中去除污染物的方式。使用的过滤介质的量取决于多个因素，例如系统内可以容许的限制量和所希望的服务寿命。在极少过滤介质的情况下，服务寿命非常短，并且需要非常频繁的保养，这对使用者来说是不方便的。然而，可使用的过滤介质的量通常受到过滤器滤芯的壳体的几何形状的限制。改进是令人期望的。

技术实现要素：

根据本披露的原理并且为了改善现有技术的问题，提供了一种过滤器元件，所述过滤器元件包括对置的至少第一和第二褶皱式介质区段、以及至少第一和第二支撑结构，所述至少第一和第二支撑结构在不存在内衬里的情况下支撑所述至少第一和第二介质区段、并且被铺设在所述至少第一与第二介质区段之间。

所述过滤器元件可以包括被固定至所述介质区段的相反端上的第一端盖和第二相反端盖。

所述第一和第二介质区段的褶皱可以具有基本上相同长度的褶皱。这些褶皱还可以具有不同的长度。这些褶皱长度被测量为在内褶皱尖端或折痕与外褶皱尖端或折痕之间的距离。

所述第一和第二介质区段还可以包括对置的第三和第四介质区段。

所述至少第一和第二支撑结构可以包括第一、第二、和第三支撑结构，所述第一、第二、和第三支撑结构在不存在内衬里的情况下支撑所述第一、第二、第三、和第四介质区段、并且被铺设在其间。

在具有第一、第二、第三、和第四介质区段的实施例中，所述褶皱可以具有基本上相同的长度，或者可以存在不同褶皱长度的部分。

所述第一介质区段、第二介质区段、第三介质区段、和第四介质区段、以及所述第一支撑结构、第二支撑结构、和第三支撑结构可以被配置成使得，由所述第一介质区段、第二介质区段、第三介质区段、和第四介质区段、以及所述第一支撑结构、第二支撑结构、和第三支撑结构的面向外部分限定的外周缘是多边形的。所述多边形可以包括六边形、八边形、以及十边形中的至少一种、或任何多边形状。

所述第一、第二、第三、和第四介质区段以及所述第一、第二、和第三支撑结构可以被配置成使得，由所述第一、第二、第三、和第四介质区段以及所述第一、第二、和第三支撑结构的面向外的部分限定的外周缘具有通过相对的平坦侧连结的两个相反的拱形部。

在某些实施例中，所述第一和第二介质区段是形成具有第一内部体积的第一介质轨迹的连续褶皱式介质区段。所述第一支撑结构在所述第一内部体积内可操作地定向。所述第三和第四介质区段可以是形成具有第二内部体积的第二介质轨迹的连续褶皱式介质区段。所述第二支撑结构在所述第二内部体积内可操作地定向。所述第一介质轨迹是与所述第二介质轨迹间隔开的，其间具有第三内部体积。所述第三支撑结构在所述第三内部体积内可操作地定向。

在某些实施例中，所述第一和第二介质区段形成具有第一内部体积的第一v形介质包。所述第一支撑结构在所述第一内部体积内可操作地定向。所述第三和第四介质区段形成具有第二内部体积的第二v形介质包。所述第二支撑结构在所述第二内部体积内可操作地定向。

所述支撑结构各自可以包括以下褶皱式构造，所述褶皱式构造具有的褶皱沿相对于所述褶皱式介质区段的褶皱方向不平行且成角度的方向延伸。

所述褶皱式构造中的每一个褶皱式构造的褶皱可以相对于所述褶皱式介质区段的褶皱方向以80-100度的角度延伸。

在某些实施例中，所述褶皱式构造中的每一个褶皱式构造可以包括半刚性褶皱式筛网。

在某些实施例中，所述支撑结构中的每一个支撑结构包括：在所述内部体积中被定向成抵靠所述过滤介质的至少第一多孔材料壁；与所述第一壁间隔开且对置的、并且在所述内部体积中被定向成抵靠所述过滤介质的至少第二多孔材料壁；并且所述第一壁和第二壁以对置的方式固定在一起。

在某些实施例中，所述支撑结构中的每一个支撑结构包括多个模制间隔件。所述模制间隔件可以是彼此间隔开的、并且相对于所述褶皱式介质区段的褶皱方向成非零且非垂直的角度。

所述支撑结构中的每一个支撑结构可以是非金属的。替代性地，所述支撑结构至少可以包括金属传导性的部分。

在某些实施例中，所述支撑结构中的每一个支撑结构延伸了所述第一端盖与第二端盖之间的整个长度。替代性地，所述支撑结构中的每一个支撑结构可以延伸小于所述第一端盖与第二端盖之间的整个长度。

所述第一端盖可以是开放的端盖。所述第二端盖可以是封闭的端盖。

在许多实施例中，所述过滤器元件没有内衬里。

所述褶皱式介质区段具有内褶皱尖端，并且所述内褶皱尖端可以粘接至所述支撑结构上。

所述褶皱式介质区段可以包括热粘接至所述支撑结构上的双组分过滤介质。

所述褶皱式介质区段可以包括热粘接至所述支撑结构上的用环氧树脂预浸渍过的介质。

根据本披露的原理并且为了解决现有技术的问题，提供了一种过滤器元件，所述过滤器器元件包括：形成其间具有内部体积的、对置的第一和第二褶皱式介质区段的连续褶皱式介质构造。所述第一和第二区段的褶皱具有不同褶皱长度的部分。支撑结构位于所述内部体积内、用于在不存在内衬里的情况下支撑所述第一和第二介质区段、并且位于所述第一介质区段与第二介质区段之间。

第一和第二相反端盖可以被固定至所述第一和第二介质区段的相反端上。

所述第一和第二介质区段以及所述支撑结构可以被配置成使得，由所述第一和第二介质区段以及所述支撑结构的面向外的部分限定的外周缘具有通过相对的平坦侧连结的两个相反的拱形部。

所述支撑结构可以包括以下褶皱式构造，所述褶皱式构造具有的褶皱沿相对于所述褶皱式介质区段的褶皱方向不平行且成角度的方向延伸。

所述褶皱式构造的褶皱可以相对于所述褶皱式介质区段的褶皱方向以80-100度的角度延伸。

所述褶皱式构造可以包括半刚性褶皱式筛网。

所述支撑结构可以包括：在所述内部体积中被定向成抵靠所述过滤介质的至少第一多孔材料壁；与所述第一壁间隔开且对置的、并且在所述内部体积中被定向成抵靠所述过滤介质的至少第二多孔材料壁；并且所述第一壁和第二壁以对置的方式固定在一起。

在某些实施例中，所述支撑结构可以包括多个模制间隔件。

在某些实施例中，所述模制间隔件是彼此间隔开的、并且相对于所述褶皱式介质区段的褶皱方向成非零且非垂直的角度。

所述支撑结构可以是非金属的。替代性地，所述支撑结构至少可以包括金属传导性的部分。

所述支撑结构可以延伸所述第一端盖与第二端盖之间的整个长度。替代性地，所述支撑结构可以延伸小于所述第一端盖与第二端盖之间的整个长度。

所述第一端盖可以是开放的端盖。所述第二端盖可以是封闭的端盖。

所述过滤器元件可以没有内衬里。

所述褶皱式介质区段可以具有内褶皱尖端，并且所述内褶皱尖端可以粘接至所述支撑结构上。

所述褶皱式介质区段可以包括热粘接至所述支撑结构上的双组分过滤介质。

所述褶皱式介质区段可以包括热粘接至所述支撑结构上的用环氧树脂预浸渍过的介质。

一种过滤方法可以包括：提供根据之前表征的过滤器元件中的任一项所述的过滤器元件。所述方法可以包括：引导流体流经所述褶皱式过滤介质区段；并且当所述流体正流经所述褶皱式过滤介质区段时，通过使用所述支撑结构来支撑所述过滤介质区段，以防止所述过滤介质塌缩在一起。

应注意的是，并不特别要求一种特征、部件、组件、或方法包括本文表征的所有细节来获得根据本披露的某种益处。

附图说明

图1是根据本披露的原理构造的采用过滤器的典型系统的示意图；

图2是根据本披露的原理构造的、安装在过滤器盖上的过滤器滤芯的一个实施例的示意性前视立面图；

图3是可使用在图2的过滤器滤芯内的过滤器元件的前视图；

图4是图3的过滤器元件的顶视图的第一实施例；

图5是图3的过滤器元件的底视图；

图6是图3的过滤器元件的第一实施例的示意性截面视图，所述截面是沿着线a-a截取的；

图7是图6的过滤器元件的、沿着线b-b截取的截面视图的第一实施例；

图8是图6的截面b-b的另一实施例；

图9是图6的截面b-b的另一实施例；

图10是图6的截面b-b的另一实施例；

图11是图6的截面b-b的另一实施例；

图12是图6的截面b-b的另一实施例；

图13是图3的过滤器元件的顶视图的另一实施例，所述视图类似于图4的视图，但是描述了以下替代性实施例：第一端盖仅具有单一开口而不是图4的两个开口；

图14是图3的元件的、沿着线a-a截取的截面的另一实施例；

图15是图14的过滤器元件的一部分的示意性截面视图，所述截面是沿着线c-c截取的；

图16是根据本披露的原理构造的过滤器元件的另一实施例的示意性透视图；

图17是图16的过滤器元件的端视图；

图18是根据本披露的原理构造的过滤器元件的另一实施例的透视图；

图19是图18的过滤器元件的端视图；

图20是图18和19的元件与密封构件相结合以用于定向在过滤器壳体中的透视图；

图21是可以用于之前实施例中的任一实施例中的支撑结构的第一实施例的透视图；

图22是图21的细节a的放大视图；

图23是可以用于之前实施例中的任一实施例中的支撑结构的另一实施例的透视图，所述支撑结构被示为被插入褶皱式介质构造的内部中；

图24是图23所展示的细节d的放大视图；

图25是可以用于之前实施例中的任一实施例中的支撑结构的另一实施例，所述支撑结构被示为位于褶皱式介质构造的内部体积中；

图26是用于图25的实施例中的支撑结构之一的透视图；

图27是图26所展示的支撑结构的侧视图；

图28是根据本披露的原理的过滤器元件的另一实施例的透视图；

图29是图28的过滤器元件的顶视图；

图30是与图28和29的元件中的支撑结构一起使用的防交织结构的透视图；

图31是根据本披露的原理构造的、在图4和6中示出的端盖的透视图；并且

图32是图4、图6、和图31的端盖的底部透视图。

具体实施方式

a.典型的操作系统

在图1中，展示了示意图，示出了用于根据本披露的原理构造的过滤器组件的典型系统和应用。在图1中，用20描绘系统。所述系统包括具有发动机24的机械22。机械22可以是挖掘机、滑移转向马达、起重车、拖拉机、公路卡车、有动力船只、发电厂、以及其他类型的机器和设备。

机械22具有发动机24，以对各种大小和功率的机械22提供动力。发动机24包括润滑系统、或要求对流体进行过滤的燃烧系统。所述流体被过滤器组件26过滤。

机械22还可以具有液压系统，其中的液压流体需要过滤或去污。这些类型的系统使用过滤器元件26将液压流体去污。

在图2中，示意性地展示了过滤器组件26的前视立面图。组件26包括安装在过滤器盖或底座42上的流体过滤器构造或滤芯40。有待过滤的流体一般沿箭头44的方向穿过入口端口46进入过滤器盖42中。所述流体流被引导穿过滤芯40以便以如本文所描述的优选方式实现过滤。接着经过滤的流体返回流入过滤器盖42中、并且沿总体上用箭头48所指示的方向穿过出口端口50从中向外流动。入口端口46和出口端口50被适当地构造、配置、且定位成与适合的联接件和流体流动导管相连。

定期将过滤器滤芯40从过滤器盖42中拆下以进行保养。典型地，过滤器滤芯40与盖42之间的接合是螺纹式的，其中滤芯40是旋压式过滤器。可以移除并更换滤芯40。在替代性实施例中，过滤器滤芯40具有可重复使用的外壳或壳体30，其中仅具有可移除且可更换的过滤器元件35(图3)。这样的系统(其中可从壳体或外壳30移除并且可更换元件35的)被称为杯-芯式过滤器。本文所描述的组件可以应用于旋压式组件和杯-芯式组件两者。

b.改善的过滤器元件，图3-20

通过将本文所描述的过滤器元件35设计成在给定体积中使用更多的过滤介质来解决现有技术中的问题，这将改善服务寿命。图3至图20中描述了实现这个结果的多个实施例。

过滤器元件35包括第一褶皱式介质区段52以及连续的第二褶皱式介质区段54。所述第一和第二褶皱式介质区段是相对于彼此被安排成彼此对置，并且其间具有空隙或空间。至少第一支撑结构56位于第一褶皱式介质区段52与第二褶皱式介质区段54之间。第一支撑结构56被铺设在第一褶皱式介质区段52与第二褶皱式介质区段54之间、并且支撑第一褶皱式介质区段52和第二褶皱式介质区段54。通过第一支撑结构56获得的这种支撑是在不存在内衬里的情况下实现的。虽然在所描述的实施例中优选地可以使用内衬里，但是过滤器元件35没有内衬里。

在“不存在内衬里”或“没有内衬里”的背景下使用的术语“内衬里”是指典型现有技术的内衬里，所述内衬里通常是内衬着内褶皱尖端或与之处于接触接合的穿孔的或膨胀的金属、通常延伸了相反端盖之间的介质长度，其中此类典型的内衬里仅是环绕式外壁并且在所述外壁的内部体积中是无结构的。此类典型的现有技术内衬里通常采取内褶皱尖端的形状、典型地处于圆柱体或卵形形式。

在使用了“第一支撑结构56‘支撑’第一介质区段52和第二介质区段54”的背景下的术语“支撑”是指，在经受50psi的压力时，所述支撑结构防止内部体积(介质区段52与介质区段54之间的空隙或空间)关闭、或减小超过50％。在使用了内衬里的情形下，本文中的“支撑”是在不依赖于内衬里的情况下实现的。

在图4至图7的实施例中，过滤器元件35除了第一介质区段52和第二介质区段54之外进一步包括对置的第三介质端60和连续的第四介质区段62。第三介质区段60和第四介质区段62由褶皱式过滤介质形成并且其间具有空隙或体积。第二支撑结构58位于所述空隙或体积中。

第二支撑结构58与第三介质区段60和第四介质区段62相协作并且被铺设在其间。第二支撑结构58在不存在内衬里的情况下支撑第三介质区段60和第四介质区段62。同样，虽然可以使用内衬里，但是第二支撑结构58将在不必依赖于内衬里的情况下支撑介质。

第三支撑结构64在不存在内衬里的情况下支撑至少第一介质区段52、第二介质区段54、第三介质区段60、和第四介质区段62、并且被铺设在其间。在所示的实例中，第四介质区段62和第二介质区段54相邻并且彼此对置、其间具有空隙或体积。第三支撑结构64位于所述空隙或体积中。第三支撑结构64是可选的，并且在一些实施例中没有支撑结构占据所述空隙或体积。

第一支撑结构56、第二支撑结构58、和第三支撑结构64可以根据于2014年10月23日提交的美国专利申请序列号14/521,811中所描述的支撑结构来构造，所述申请与本申请共同被转让并且通过援引以其全部内容并入本文。下文结合图21至图27示出并描述了可与本文的过滤器元件35一起使用的支撑结构的实例。

过滤器元件35包括第一端盖66。第一端盖66被描述为固定至所述过滤器元件的第一端68上。过滤器元件35的第一端68还与至少第一介质区段52和第二介质区段54的一端相对应。在包括第三介质区段60和第四介质区段62的实施例中，第一端盖66还固定至这些区段的一端上。

在图4所示的实施例中，第一端盖66包括流体孔口或开口70、71。在图4的实施例中，存在允许流体流入元件35中或从中流出的两个开口70、71。在许多优选的实施例中，第一端盖66中的开口70、71是出口开口，经过滤的流体通过所述开口离开元件35。在其他实施例中，所述第一端盖中可以存在更少或更多开口。下文进一步描述了其他安排的实例。

过滤器元件35进一步包括第二端盖74。第二端盖74固定至过滤器元件35的第二端76上。在图4的实例中，第二端盖74固定至第一介质区段52和第二介质区段54以及(如果存在的话)第三介质区段60和第四介质区段62上、并且典型地位于元件35的与第一端盖66相反的这端处。在图5所示的实施例中并且在许多典型的实施例中，第二端盖74是关闭的端盖，其中没有流量开口穿其而过。替代方案是可能的，包括在第二端76处具有开放的端盖。

将注意力转向图7。图7是图6的过滤器元件35的、沿着图6的线b-b截取的截面视图的第一实施例。如回顾图7可以了解到的，第一介质区段52在内褶皱折痕与外褶皱折痕之间测量时具有变化的褶皱长度。例如在图7中，第一褶皱式介质区段52的内褶皱尖端或褶皱折痕用78示出，而第一褶皱式介质区段52的外褶皱尖端或折痕用80示出。在图7中，在第一褶皱式介质区段52的内褶皱尖端78与外褶皱尖端80之间测量的褶皱长度，其长度从一个边缘82开始增大以形成基本上弧形或拱形形状，并且在所述长度在84达到峰值之后向相反边缘86逐渐减小。

类似地，在图7中，第二褶皱式介质区段54在其内褶皱尖端或折痕88与外褶皱尖端或折痕90之间测量时具有褶皱长度。内褶皱尖端88与第一褶皱式介质区段52的内褶皱尖端78处于对置关系。第二褶皱式介质区段54的褶皱长度(是在内褶皱尖端或折痕88与外褶皱尖端或折痕90之间测量的)基本上彼此相等，并且在相反的边缘92、94之间具有大致相同的长度。

如从图7的回顾可以了解到，第三介质区段60在内褶皱尖端或折痕102与外褶皱尖端或折痕104之间测量时具有变化的褶皱长度。在图7中，在第三褶皱式介质区段60的内褶皱尖端102与外褶皱尖端104之间测量时的褶皱长度的长度从一个边缘96开始增大以形成基本上弧形或拱形形状，并且在所述长度在峰98到达峰值之后向相反边缘97逐渐减小。

第四介质区段62具有内褶皱尖端或折痕104和外褶皱尖端或折痕106。内褶皱折痕104与第三褶皱式介质区段60的内褶皱折痕102处于对置关系。在内折痕102与104之间存在空隙或体积以容纳第二支撑结构58。外褶皱折痕106与第二介质区段54的外褶皱折痕90处于对置关系，其间具有空隙以容纳第三支撑结构64。第四介质区段60的褶皱的长度(在内褶皱折痕104与外褶皱折痕106之间测量时)基本上相同。在图7的实施例中，第四介质区段62的褶皱折痕具有的长度与第二介质区段54的褶皱折痕大致相同。

可以了解的是，在图7的实施例中，从截面图来看，整个介质被安排成填充总体上圆形元件35的体积。在图7中，第一介质区段52、第二介质区段54、第三介质区段60、第四介质区段62、第一支撑结构56、第二支撑结构58、以及第三支撑结构64被配置成使得，由第一介质区段52、第二介质区段54、第三介质区段60、第四介质区段62、第一支撑结构56、第二支撑结构58、以及第三支撑结构64的面向外的部分限定的外周缘110具有通过相反的平坦侧116、118连结的两个相反的拱形部112、114。一般而言，拱形部112在峰84处具有最向外延伸的部分，而拱形部114在峰98处具有向外延伸的部分。平坦侧116是沿着外边缘82、92、96，而平坦侧118是沿着外边缘86、94、97。

在优选的实施例中，第一褶皱式介质区段52和第二褶皱式介质区段54是一个连续的褶皱式介质区段，其中没有断开的介质区段。类似地，第三褶皱式介质区段60和第四褶皱式介质区段62是一个连续的介质片，其中没有破裂或断开。

沿箭头120、121、122、和123可以看到图6和7的过滤器元件35的流体流动路径的实例。未过滤的流体沿箭头120流入第一褶皱式介质区段52中并且沿箭头121流入第二褶皱式介质区段54中。未过滤的流体沿箭头122流入第三褶皱式介质区段60中并且沿箭头123流入第四褶皱式介质区段62中。流入第二褶皱式介质区段54或第四褶皱式介质区段62中的未过滤流体首先流入第三支撑结构64中(未过滤)。接着在穿过端盖开口70、71之一离开过滤器元件35(箭头124、125)之前，所述未过滤流体流经这些褶皱式介质区段52、54、60、62中的每一者并且接着流入第一支撑结构56或第二支撑结构58之一中。存在开放的体积或空隙，以允许未过滤的流体从过滤器盖42流入环绕过滤器元件35的外壳或壳体30中。

图7至图12各自表示沿图6的截面b-b截取的过滤器元件35的示例性实施例。在这些实施例的每一个实施例中，第一褶皱式介质区段52和第二褶皱式介质区段54是形成具有第一内部体积127的第一介质轨迹126的连续褶皱式介质区段。第一支撑结构56在第一内部体积127内可操作地定向。术语“轨迹”是指形状形成了闭合环路、是非圆形的、并且总体上一般长大于宽。其他变体是可能的。

第三介质区段60和第四介质区段62是形成具有第二内部体积129的第二介质轨迹128的连续褶皱式介质区段。第二支撑结构58在第二内部体积129内可操作地定向。

如从图7至图12的回顾可以了解到，第一轨迹126与第二轨迹128间隔开，其间具有第三内部体积130。在一些实施例中，第三支撑结构64在第三内部体积130内可操作地定向。在其他实施例中，没有支撑结构占据第三内部体积130。

在图8的实施例中，第一介质区段52的褶皱的褶皱长度(在内褶皱折痕78与外褶皱折痕80之间测量时)与第二介质区段54的褶皱的褶皱长度(在内褶皱折痕88与外褶皱折痕90之间测量时)是基本上相同的长度。另外，在第一介质区段52和第二介质区段54连结的实施例中，它们可以通过例如直立的介质区段或连续的褶皱弧部连结。

仍参见图8，第三介质区段60的褶皱长度(在内褶皱折痕102与外褶皱折痕104之间测量时)与第四介质区段62的褶皱的褶皱长度(在内褶皱折痕104与外褶皱折痕106之间测量的)是基本上相同的长度。另外，在第三介质区段60和第四介质区段62连结的实施例中，它们可以通过例如直立的介质区段或连续的褶皱弧部连结。

虽然许多实施例是可能的，但是在图8所示的特定实施例中，第一褶皱式介质区段52、第二介质区段54、第三褶皱式介质区段60、和第四介质区段62中的每一者的褶皱的长度均彼此大致相等。

在图9的实施例中，在介质区段52、54、60、62中的每一者的相应内褶皱尖端与外褶皱尖端之间测量时的褶皱长度基本上相同，除了第一轨迹126的端部分134、135和第二轨迹128的端部分138、139之外。在这个实施例中，端部分134、135、138、139具有的褶皱长度被缩短，以符合外壳或壳体30的内部140的形状。因此，在外壳或壳体30是圆柱形(具有圆形截面)的实施例中，由于第一轨迹126和第二轨迹128的端部分134、135、138、139接近内壁140，因此长度变得较短以便将介质装配在所述体积中而无需收拢或掩蔽。因此，如在图9中可以看到，端部分134、135、138、140具有的褶皱的褶皱长度短于轨迹126、128的其余区段。除了在端部分134、135、138、139处具有更短的褶皱之外或替代地，在这些区域中可以具有更少的褶皱。

将注意力转向图10至图12的实施例。至少可以调整第一褶皱式介质区段52和第三褶皱式介质区段60的褶皱的长度，以符合外壳或壳体30的内壁40。在图10至图12的实施例中，第一介质区段52、第二介质区段54、第三介质区段60、和第四介质区段62以及第一支撑结构56、第二支撑结构58、和第三支撑结构64被配置成使得，由第一介质区段52、第二介质区段54、第三介质区段60、和第四介质区段62以及第一支撑结构56、第二支撑结构58、和第三支撑结构64的面向外的部分限定的外周缘110是多边形。所述多边形形状可以是规则的多边形、或不规则的多边形。

在图10中，过滤器元件35具有六边形142的多边形形状。

在图11中，所述多边形形状是十边形144。

在图12中，所述多边形形状是八边形146。应了解的是，所述多边形形状可以包括任一多边形状。

图13是过滤器元件35的另一实施例的顶视图。这个视图类似于图4的视图、并且描绘了替代性实施例。第一端盖66是可见的，并且在这个实施例中，第一端盖66仅具有单一开口150。

图14是图13所描绘的过滤器元件35的示意性截面视图。图13至图15的过滤器元件35包括连续褶皱式介质构造152，与具有两条接缝的两个介质区段相反，所述构造仅具有一条接缝。连续褶皱式介质构造152形成对置的第一褶皱式介质区段52和第二褶皱式介质区段54、并且其间具有内部体积155(图15)。第一支撑结构56位于内部体积155内、用于不存在内衬里的情况下支撑第一介质区段52和第二介质区段54、并且位于第一介质区段52与第二介质区段54之间。

与其他实施例一样，第一褶皱式介质区段52包括内褶皱尖端或折痕78和外褶皱尖端或折痕80。第二介质区段54包括内褶皱尖端或折痕88和外褶皱尖端或折痕90。所述褶皱的在相应的内褶皱折痕78、80与外褶皱折痕88、90之间测量的长度具有不同长度的部分。例如，在图15的实施例中，褶皱的长度从边缘82开始增大以形成基本上弧形，所述长度在达到84之后向相反边缘86逐渐减小。类似地，第二褶皱式介质区段54在内褶皱尖端88与外褶皱尖端90之间测量时具有的褶皱长度从边缘92开始增大以形成弧形，所述褶皱长度在部分157处达到峰值并且向相反边缘94逐渐减小。

在图15的实施例中，过滤器元件35是总体上对称的，其中第一褶皱式介质区段52和第二褶皱式介质区段54彼此成镜像。图14和15的元件35的优选构造是一个单一的连续介质片152，使得在所述介质中(包括沿着桥接体积155限定的空隙的边缘82、92、86、94)不存在破裂或空隙。“连续的介质片”152可以包括沿单一连结接缝固定在一起的介质条带。

第一介质区段52和第二介质区段54以及支撑结构56被配置成使得，由第一介质区段52和第二介质区段54以及支撑结构56的面向外的部分限定的外周缘110具有通过相对的平坦侧116、118连结的两个相反的拱形部112、114。平坦侧116包括边缘82、92。平坦侧118包括边缘86、94。

图16和图17中用160展示了过滤器元件的另一实施例。在这个实施例中，存在第一褶皱式介质区段162和对置的第二褶皱式介质区段164(图17)。第一褶皱式介质区段162和对置的第二褶皱式介质区段164具有开放的体积166。第一支撑结构168定向在体积166内。第一支撑结构168在不存在内衬里的情况下支撑162第一介质区段和第二介质区段164，如之前所限定的。介质区段162、164中的每一者的侧面被端板163、165覆盖或密封。在使用中，端板163、165之间(以及介质区段162、164的相反端处)的体积也被端板覆盖以防止空气流绕过介质区段162、164，但是在这个视图中为了允许看到支撑结构168而省略了覆盖所述体积的端板。

第一介质区段162和第二介质区段164形成第一v形介质包170。如在图17中可以看到，第一介质区段162和第二介质区段164形成第一v形形状，其中第一支撑结构168采取楔形形状以适应由于介质区段162、164逐渐彼此移动分开而导致的逐渐扩大的内部体积166。

一般而言，有待过滤的空气沿箭头172流入介质中并且接着流入第一支撑结构168中直至沿箭头174穿过支撑结构168离开所述安排。

图18和19示出了利用本文所描述的原理的元件180的另一实施例。元件180包括第一v形包182和相邻的第二v形包183。

第一v形包182包括彼此处于对置关系的第一褶皱式介质区段186和第二褶皱式介质区段187，其间具有开放的体积188。褶皱式介质区段186、187的末端被端板186a、187a覆盖或密封。第一支撑结构190位于体积188内。第一支撑结构190在体积188内可操作地定向并且在不存在内衬里的情况下支撑第一介质区段186和第二介质区段187。在使用中，端板186a、187a之间(以及介质区段186、187的相反端处)的体积也被端板覆盖以防止空气流绕过介质区段186、187，但是在这个视图中为了允许看到支撑结构190而省略了覆盖所述体积的端板。

第二v形包183包括彼此对置的第一褶皱式介质区段192和第二褶皱式介质区段193、并且限定了其间的楔形开放体积194。褶皱式介质区段192、193的末端被端板192a、193a覆盖或密封。第一支撑结构196定向在楔形体积194内。第二支撑结构196在不存在内衬里的情况下支撑第三介质区段192和第四介质区段193。在使用中，端板192a、193a之间(以及介质区段192、193的相反端处)的体积也被端板覆盖以防止空气流绕过介质区段192、193，但是在这个视图中为了允许看到支撑结构196而省略了覆盖所述体积的端板。

在图16至图19的实施例中，针对每一个褶皱式介质区段，褶皱的长度(在内褶皱尖端或折痕与外褶皱尖端或折痕之间测量时)基本上相同。

图20是图18和图19的元件180密封在壳体的管板195上的示例性实施例。典型地存在密封构件，所述密封构件被定向在v形包182、183的宽端处并且环绕体积188、194和支撑结构190、196。当元件180可操作地安装在壳体中或管板195上时，在所述密封构件与壳体密封表面或关闭195之间创建密封。这种密封防止流体流绕过介质区段186、187、192、193，使得流体在流入支撑结构190、196中并且穿过开口198、199从所述元件流出之前，必须穿过所述介质的某个区段以进行过滤。并且在使用中，所述v形包的与支撑结构190、196相邻的末端也被覆盖，以防止流体绕过介质并且直接流入支撑结构190、196中，但是在这个视图中为了允许示出支撑结构190、196而省略了这些覆盖物。用箭头197展示了示例性流体流。图16至20的实施例可以用于过滤各种各样的流体并且尤其有助于过滤气体或空气。

c.图21-27，示例性支撑结构

下文结合图21至图27示出并描述了可与过滤器元件35、160、180一起使用的示例性支撑结构。所述支撑结构可以是如与2014年10月23日提交的美国专利申请序列号14/521,811中所描述的这些支撑结构，该申请在此共同转让并且通过援引以其全部内容并入本文。

图21和图22展示了可与之前的元件35、160、180实施例中的任一者一起使用的支撑结构210的第一示例性实施例。支撑结构210可以用于管状褶皱式介质构造的内部体积中。如之前所提及的，术语“管状”是指形成闭合环路的任何形状，所述形状可以是圆形、非圆形、卵形、椭圆形。支撑结构210还可以是与v形包元件160、180一起使用的楔形。

支撑结构210至少包括第一材料构件或片材212。在一些实例中，所述材料可以是非金属。第一片材212是多孔的、具有多个开口或孔洞214，以用于允许流体穿其而过流动。在所示的实例中，虽然多孔孔洞214被展示为圆形，但是应理解的是，可以使用任何形状的孔洞，只要有待过滤的流体可以穿过它而不引起过量限制就行。

支撑结构210至少包括第二材料构件或片材216。在一些实例中，所述材料可以是非金属。第二片材216是多孔的，因为它包括多个开口或孔洞218。同样，这些开口218被示为圆形的、但可以是任何形状。

第一片材212和第二片材216可以是总体上平坦且平面的、并且不具有折痕。在图21所展示的实例中，第一片材212和第二片材216的形状是总体上矩形。可以使用其他形状。

第一片材212和第二片材216固定在一起并且以对置的关系间隔开(例如，面向彼此)。第一片材212和第二片材216可以通过使用第一撑架构造240(图22)固定在一起。

第一撑架构造240是将第一片材212和第二片材216以间隔开的关系可操作地固持、但又将其固定在一起的材料。在许多实例中，第一撑架构造240由非金属材料制成。第一撑架构造240通过包括多个开口或孔洞242而是多孔的。

如上文所提及的，第一撑架构造240可以是将第一片材212和第二片材216固定在一起、但又以间隔开的关系来固持它们、并且允许流体穿其而过流动的任何类型的结构。在图21和图22所展示的具体实例中，第一撑架构造240是凹槽或第一波纹状构件或片材244。

波纹状片材244包括具有多个交替的脊246和沟槽248的构件。脊246和沟槽248的外表面用于将片材212、216附接或固定在一起。片材212、216可以通过使用各种各样的技术、例如胶粘或粘合剂来固定在一起。

支撑结构210至少可以进一步包括第三构件或片材230。在许多实例中，第三片材230可以是非金属材料。第三片材230是多孔的、具有多个开口或孔洞232，以用于允许流体穿其而过流动。

在所示的实施例中，第三片材230与第二片材216间隔开并且与之对置。以此方式，第二片材216定位在第一片材212与第三片材230之间。

第三片材230固定至第二片材216上。可以使用第二撑架构造234来将第三片材230和第二片材216固定在一起并且处于间隔开、对置的关系。

第二撑架构造234的各种各样的实现方式是可能的。在所展示的实施例中，第二撑架构造234是凹槽或第二波纹状构件或片材236。

与第一波纹状片材244一样，第二波纹状片材236具有多个交替的脊238和沟槽240的构件。沿着各脊238和沟槽240的外部，相应的第二片材216和第三片材230可以附接至波纹状构造236上。这种附接可以通过胶粘或粘合剂或其他技术来实现。

第二波纹状结构236包括多个开口或孔洞242，以用于允许流体穿其而过流动。

如在图22中可以看到，第三片材230位于第二片材216的、与第一片材212相反的这侧上。当支撑结构210被构造成如图1和图4所示时，孔洞214、218、232、和242允许流体、例如空气或液体穿其而过。这些孔洞可以是任何形状。

在优选的构造中，第一片材212、第二片材216、第三片材230、第一撑架构造240、以及撑架构造234是非金属的。所述非金属材料可以包括纤维素。可以使用其他非金属材料。例如，芯片构造210可以由塑料制成。

虽然示例性实施例将支撑结构210示为具有第一片材212、第二片材216、第三片材230、第一撑架构造240、以及撑架构造234，但是其他实施例可以包括另外更多的片材和更多的撑架构造。

在图21中，可以看到，所展示的支撑结构210的总体形状的周界是矩形。当然，可以使用其他形状。

在图21所示的实例中，第一片材212、第二片材216、第三片材230、第一波纹状片材244、以及第二波纹状片材236具有相同的长度和相同的宽度。可以存在变化。在这个实例中，厚度是第一片材212与第三片材230之间的距离。

支撑结构210可以在长于约4英寸的任何大小的过滤器元件中是有用的，并且尤其在长的元件、例如具有至少250英寸长度的元件(包括具有至少80英寸长度的元件、并且在一些情形下元件为至少90英寸长)中实现多个益处。在大多数实施例中，第一端244与第二端246之间的长度典型地与元件的长度相匹配以便支撑这些褶皱、并且为至少250英寸长、或至少80英寸长、或至少90英寸长。在大多数实施例中，支撑结构沿着过滤器元件的长度延伸了至少250％、至少75％、至少85％、或至少95％。

在替代性实施例中，过滤器元件包括多个较短的支撑结构，这些支撑结构可以相连或可以间隔开。被添加在一起的所述多个较短的元件沿着过滤器元件的长度延伸了至少250％、至少75％、至少85％、或至少95％。

图23至图24展示了支撑结构210的另一实施例。在图210中，支撑结构210包括褶皱式构造310。褶皱式构造310至少具有带有多个褶皱304的部分区段。

褶皱式构造310中的多个褶皱304可以沿相对于褶皱式过滤介质250中的褶皱258方向不平行的方向延伸。优选地，褶皱304沿相对于褶皱式过滤介质250中的褶皱258方向不平行且成角度的方向延伸。

图23用306示出了平行于褶皱式过滤介质250中的褶皱258方向的箭头。褶皱304的方向优选地相对于褶皱式过滤介质250中的褶皱方向306成非零角度。在一个或多个实施例中，所述角度可以是至少20度；或者至少30度；或者至少45度；或者至少70度。在一个或多个实施例中，褶皱304的方向可以相对于褶皱式过滤介质250中的褶皱方向306成80-100度。在图210中，褶皱式构造310具有的褶皱304沿相对于褶皱式过滤介质250中的褶皱258方向306大致垂直的方向延伸。在一个或多个实施例中，所述角度可以是20-30度；或者30-40度；或者45-70度；或者70-80度。在一个或多个实施例中，所述角度可以是20-100度。

在图23中，这些褶皱304从褶皱式过滤介质250的内部体积254的第一对置内面264延伸至第二对置内面266。至少由于褶皱304的方向相对于褶皱258的方向成角度，因此这对褶皱式过滤介质250提供了支撑。

褶皱式构造310可以由许多类型的材料制成。在优选的构造中，褶皱式构造310包括半刚性褶皱式筛网302。褶皱式筛网302可以由塑料或增强纤维素制成。褶皱式筛网302具有开放筛网或网格312，以允许流体穿其而过流动。优选地，褶皱式构造310具有不超过60％的孔隙体积。

支撑结构210可以充当吸声机构。在嘈杂的环境、例如使用压缩机的环境中，这种吸声有助于减小操作过程中由过滤器元件产生的响度和噪音。支撑结构210还可以执行非常粗糙的过滤。

图25至图27展示了支撑结构210的另一实施例。在图25至图27中，支撑结构210包括至少一个模制间隔件402。在优选的实现方式中，存在多个模制间隔件402。

这些模制间隔件402具有沿着间隔件402的最大尺寸延伸其长度上的纵向轴线404(图27)。纵向轴线404优选地沿与褶皱式介质250中的褶皱258方向不平行的方向延伸。

图25用406示出了平行于褶皱式介质250中的褶皱258方向的箭头。间隔件402的轴线404的方向相对于褶皱式介质250中的褶皱方向406成非零角度。

在一个或多个实施例中，间隔件402相对于褶皱式介质的褶皱258的方向所成的角度可以为至少30度且不大于170度；或者至少45度；或者至少70度。在一个或多个实施例中，所述角度可以是30-150度；或100-140度。

在图13至图15中，在褶皱式介质250的内部体积254中描绘了4个间隔件402。这些间隔件402中的至少两个具有不同的长度。例如在图25中，两个间隔件408、409在内部体积254中被定向成与褶皱式介质250的管状构造的弯曲端区段411、412相邻。间隔件408、409的长度比被定向在间隔件408、409之间的间隔件414、415更短。

图26和27描绘了间隔件402之一的示例性实施例。间隔件402具有第一壁418和相反的第二壁420。当定向在过滤器内部体积254内时，第一壁418固定至褶皱式介质250的内面上，而第二壁420固定至褶皱式介质250的对置内面上。

间隔件402的第一壁418被描绘成相对平坦或平面的。第二壁420被描绘成其中具有多个狭槽或凹窝422。这些凹窝422有助于容纳内褶皱尖端262。

可以形成许多不同的大小。在一些示例性实施例中，第一壁418与第二壁420之间的尺寸为至少0.5英寸。在其他实例中，第一壁418与第二壁420之间的尺寸为至少1英寸且不大于12英寸。在其他实施例中，第一壁418与第二壁420之间的尺寸为1-6英寸。

间隔件402可以由许多不同类型的材料制成。当材料由固化成固体的液体制成时是有利的，由于可以使用常规的制造技术。例如，间隔件402可以由聚氨酯制成。所述聚氨酯可以是高密度聚氨酯或发泡聚氨酯。所述液体材料还可以具有触变性。

可以将有待模制成间隔件402的液体材料以液体形态分配到褶皱式介质250上。替代地，可以将有待模制成间隔件402的预先固化的液体材料分配到接着将褶皱式介质250放在其顶部上的模具中，以便在介质250与固化液体之间形成粘接。当所述液体材料固化时，它固定至介质250上以在对置的内面264与内面266之间形成桥梁。

如上文所提及的，可与图1至图20的任一实施例一起使用的支撑结构210可以是非金属，或者它们至少包括可以为金属传导性的部分。所述金属传导性部分是传导性金属材料或传导性非金属材料(例如，传导性尼龙)中的任一种。在一些实施例中，支撑结构210延伸了第一端盖66与第二端盖74之间的整个长度。在其他实施例中，支撑结构210会延伸得小于第一端盖66与第二端盖74之间的整个长度。

在许多优选的系统中，如上文所描述的，介质区段的内褶皱尖端或折痕将粘接至支撑结构上。在一些情形下，所述褶皱式介质区段的介质包括热粘接至所述支撑结构上的双组分过滤介质。在其他安排中，如本文所描述的各个褶皱式介质区段的褶皱式介质包括：热粘接至所述支撑结构上的用环氧树脂预浸渍过的介质。

这些过滤器元件可以包括防交织结构500(图28至图30)，所述防交织结构防止内支撑件与介质区段的褶皱交织。许多实施例可能包括在这些褶皱之间的空间上的横撑架。这些横撑架可以处于热熔性珠粒或胶带条的形式。所述防交织结构还可以包括围绕所述内支撑件的多孔包裹物，例如图29所描绘的具有多个孔口504的包裹物502。

图28描绘了具有连续褶皱式介质构造508的过滤器元件506，所述连续褶皱式介质构造形成与第二褶皱式介质区段512对置的第一褶皱式介质区段510。第一褶皱式介质区段510与第二褶皱式介质区段512之间是内部体积514。如与之前实施例一样，内部体积514内存在支撑结构516，所述支撑结构被配置成在不存在内衬里的情况下支撑第一介质区段510和第二介质区段512、并且位于第一介质区段510与第二介质区段512之间。

在图28和图29的实施例中，支撑结构516可以处于褶皱式构造310的形式，如上文参见图23至图24所描述的。然而，在前一实施例中，褶皱式构造310将褶皱描述为沿相对于褶皱式过滤介质的褶皱方向不平行且成角度的方向延伸。在图28和图29的实施例中，介质508的褶皱的方向总体上平行于褶皱式构造310的褶皱的方向。防交织结构500防止褶皱式构造310与介质508的褶皱交织。防交织结构500被设计成使得它不充当元件506的刚性支撑结构。换言之，防交织结构500不充当典型的现有技术的内衬里。

虽然图28和图29通过仅具有对置的第一褶皱式介质区段510和第二褶皱式介质区段512的实施例示出了防交织结构500，但是应理解的是，相同的操作原理对于包括图6至图12的之前所描述的的任一实施例中都有效，所述实施例除了所述第一和第二褶皱式介质区段之外还包括第三和第四褶皱式介质区段。设想了防交织支撑结构的许多实施例。

在图30的实例中，防交织结构500处于包裹物502的形式。包裹物502具有对置的壁518、520以及对置的端壁522、524。壁518、520、522、524一起形成包含褶皱式构造310的环绕式壁或包裹物。穿过壁518、520、522、524的孔口504允许流体、例如有待过滤的液体流动。

图4和图6展示了有用于过滤器元件的端盖66，如本文所描述的。端盖66包括实心材料550。所述实心材料可以是例如硬塑料尿烷材料，或者它可以是金属。端盖66具有外周缘552。在图4和图6所示的实施例中，外周缘552的形状是圆形。在其他实施例中，外周缘552可以是其他形状，包括跑道形形状、卵形形状、或矩形(图20)。

端盖66具有顶表面554和相反的底表面556。端盖66进一步包括从顶表面554延伸穿过底表面556的第一出口开口70。端盖66具有从顶表面554延伸穿过底表面556的第二出口开口71。第一出口开口70和第二出口开口71彼此间隔开。

端盖66除了第一出口开口70和第二出口开口71之外没有开口。因此，端盖66是实心且非多孔的，除了出口开口70、71之外。

端盖66的许多实施例是可能的。在图4所示的实施例中，端盖66包括形状为矩形的第一出口开口70和第二出口开口71。在这个实施例中，出口开口70、71彼此平行。

图31和32展示了端盖66的透视图。发现如果端盖66由软到足以与管板形成密封的均匀密度材料、例如软的聚氨酯形成，则端盖66可以在大致25psi的压力下会在与过滤介质相连接的部分处沿着外周缘侧撕裂。为了解决这个问题，将一些端盖66制成为具有至少两种密度以实现多个优点。这样，端盖66可以是复合材料端盖600。

复合材料端盖600包括外周缘552、顶表面554、以及相反的底表面556。第一出口开口70和第二出口开口71从顶表面554延伸穿过底表面556。

复合材料端盖600包括密封部分602。密封部分602被构造且安排成当端盖600可操作地安装在管板内时与管板形成密封。

复合材料端盖600包括介质附接部分604。介质附接部分604沿着底表面556。介质区段(例如，如上文所描述的介质区段52、54、60、62)固定至介质附接部分604。例如，在模制工艺过程中、在包括端盖600的材料固化之前，将介质区段(例如，52、54、60、62)放在端盖600内。这将介质区段粘接在端盖600的介质附接部分604处。

密封部分602被制成为比介质附接部分604更软。例如，已经发现密封部分602具有约50-60的肖氏a硬度，而介质附接部分604具有70-80的肖氏a硬度是有用的。密封部分602优选地由具有50-60的肖氏a硬度的单一材料组成。介质附接部分604优选地由具有70-80的肖氏a硬度的单一材料组成。

在所示的实施例中，密封部分602是沿着端盖600的外周缘552。介质附接部分604是沿着底表面556。以此方式，沿着周界在形成密封的606处示出了复合材料端盖600的软部分。复合材料端盖600的较硬部分在介质附接部分604的608处，所述较硬部分同与管板形成密封的地方间隔开并且是这些介质区段将附接的地方。

在许多优选的实施例中，复合材料端盖600由聚氨酯、例如发泡聚氨酯制成。端盖600可以通过快速注射模制、或者通过其他工艺来制成。在一种工艺中，将较软的聚氨酯导入硅酮模具中。当所述较软的聚氨酯胶凝的过程中，在完全固化之前，将较硬的聚氨酯倒入所述模具中。接下来，将多个介质区段安装到所述模具中的未固化聚氨酯上。接着允许所述聚氨酯固化，并且将具有这些介质区段的端盖脱模。得到了具有双密度的复合材料端盖600，其中沿着周界552的部分软到足以与管板形成密封，并且包括附接至介质区段的部分604在内的其余部分较硬且较强，以便承受住操作压力、例如超过25psi的压力。即，密封部分602优选地由具有50-60的肖氏a硬度的聚氨酯泡沫组成，并且介质附接部分604优选地由具有70-80的肖氏a硬度的聚氨酯泡沫组成。

d.一般方法

可以应用使用如本文表征的原理的过滤方法。所述方法包括：提供根据如上文不同地表征出的过滤器元件中的任一项所述的过滤器元件。引导流体流经所述褶皱式介质区段。当所述流体正流经所述褶皱式介质区段时，存在以下步骤：通过使用所述支撑结构来支撑所述过滤介质区段，以防止所述过滤介质塌缩在一起。所述支撑结构在没有使用现有技术的内衬里的情况下支撑过滤介质。在多个实例中，所述支撑结构可以包括如本文不同地表征出并且之前所描述的任何类型。

以上呈现了实例原理。许多实施例可以应用这些原理进行。