过滤元件的成型方法和设备的制作方法

专利名称:过滤元件的成型方法和设备的制作方法
本发明涉及一种过滤元件，特别是涉及一种过滤元件的成形方法和设备，即通过加热的模具对环形波纹坯料的峰部和谷部加压，然后冷却该坯料，以使其形成真正的同心圆形状。
过滤元件的制造是将板状过滤材料裁成扇形坯料，再把扇形坯料折叠成带有交替的峰和谷的波纹形状，峰和谷的折痕与扇形弧线的方向一致，再用强力使扇形波纹坯料的相对边缘相互对接，以形成环形过滤元件。
过滤材料通常由接合在一起的密层、中间层和粗层组成。密层由紧密地结合并相互盘绕在一起的纤维材料制成，这种纤维材料在受到张拉时具有很高的防松能力，它们的不可延伸性足以阻遏过滤坯料折叠时产生的变形。因此，当用强力使坯料形成环形时，峰部和谷部易于产生棱角，而不是形成真正的同心关系。折叠处带有这种棱角的过滤元件坯料给过滤元件的自动化生产带来很大困难。特别是，当注入树脂由模具成型时，过滤元件坯料不能平稳地定位在模具上，当模具相互压紧时，过滤元件会受到破坏。
对上述问题的一种解决办法已公布于1984年2月28日出版的第59-36515号日本专利申请中。根据这种已公开的方法，采用一种带有与环形折叠过滤元件坯料对应的同心脊的夹具。将环形坯料放置在夹具上，在120℃左右加热约30分钟。但是，这种已公开的方案不能用于过滤元件的大量生产，因为它需要许多夹具和加热装置，而且加热过滤元件坯料需要很长的时间。
本发明的一个目的是提供一种过滤元件成形方法，这种方法可在很短的时间内把带有棱角的环形元件坯料成型为理想的真正的同心圆形状。
本发明的另一个目的是提供一种使用上述过滤元件成型方法的设备。
根据本发明，提供一种成形过滤元件的方法，该方法包括以下工序提供带有径向交替的峰部和谷部的环形波纹过滤元件坯料;
将该环形坯料放置在第一模具上，该第一模具有与环形坯料的峰部相同数目的第一同心凸起和与环形坯料的谷部相同数目的第一同心凹槽，峰部各自套在第一凸起上，谷部各自装入第一凹槽;
对第一模具和第二模具之间的环形坯料加压，第二模具有沿同心线方向的第二凸起和第二同心凹槽，第二凸起各自进入装有谷部的第一凹槽，第二同心凹槽各自容纳套有峰部的第一凸起;
在对第一和第二模具之间的环形坯料加压的同时对其加热，以成形环形过滤元件;
然后冷却该环形过滤元件。
根据本发明，还提供一种成形过滤元件的设备，它包括带有第一同心凸起和第一同心凹槽的第一模具，该第一凸起和第一凹槽交替排列;
带有第二凸起和第二同心凹槽的第二模具，第二凸起与同心线方向一致并各自对准第一凹槽，第二同心凹槽各自对准第一凸起，第二凸起和第二凹槽交替排列;
分别用于移动第一和第二模具，以使第一凸起进入和移出第二凹槽，并使第二凸起进入和移出第一凹槽的移动装置;
用于加热第一和第二模具之一的加热装置。
下面以举例说明的方式参照附图详细描述本发明，附图中图1是表示根据本发明的用于成形过滤元件的连续加工工序的透视图;
图2是上下模具的垂直剖视图;
图3A和图3B是表示推出操作的透视图;
图4A至图4D是表示用上下模具对过滤元件坯料进行连续加工的加工方式的剖视图;
图5是放大了的过滤元件坯料的局部剖面图;
图6A和图6B是装在下模上的不同峰高的过滤元件坯料的剖视图;
图7A和图7B是表示加工峰部高度较低的过滤元件坯料时上模的翅滑动的方式的剖视图;
图8是从过滤元件材料板裁切的过滤元件坯料的平面图;
图9是已经沿弧线折叠的过滤元件坯料的透视图;
图10是过滤元件坯料的透视图，坯料的相对边缘已对在一起，形成一个环形;
图11是环形过滤元件坯料的平面图。
如图8中所示，从过滤元件材料板(未示出)上裁下一块平的扇形过滤元件坯料101，然后将该扇形坯料101沿扇形的相隔一定距离的弧线b-b′、c-c′、……j-j′折叠成从a-a′一端到K-K′一端连续排列的交替的峰部和谷部，如图9所示。然后，把坯料101从其内侧一端a-a′到外侧一端K-K′整体弯曲，直至相对端102、103对在一起，形成一个如图10所示的环形。如图10和图11中所示，标号10所指的环形坯料有峰部12和谷部14，它们在圆周上相隔一定距离的几个位置12′、14′处产生折角。
图1表示把环形过滤元件坯料10成型为过滤元件的连续工序。图1中略去了过滤元件坯料10的相对端102、103。
环形坯料10由包括下模16和上模28的模具组件成型。下模16是圆形的，带有与环形坯料10的峰部12相同数目的同心凸起或翅18和数个位于翅18之间的谷部或凹槽20。下模16由置于输送器24上的托板22承载。环形坯料10在图1中的(A)位置被装在下模16上。
装在下模16上的环形坯料10被输送器24从(A)位置送到(B)位置的成型台。该成型台设有一只升降用缸体26，用以升起下模16。上模28设置在成型台上，在下模的上方。由升降用缸体26升起的下模16被压靠在上模上。
如图2中所示，上模28包括固定在固定基座30上的隔热支撑板32、装在支撑板32上的加热板34和装在其中的加热器(例如电加热器)36。一个圆盘悬挂环38也装在支撑板32上，加热板34夹在环38和支撑板32之间，一个圆形板或圆盘40固定在圆盘悬挂环38的下端。
圆盘40有与下模16的翅18同样数目的同心凹槽42，凹槽42位于圆盘40的下表面，垂直对准下模16的翅18。当下模16向上压靠在圆盘40上时，凹槽42可容纳各翅18，环形坯料10的峰部就在翅18上。圆盘40还有数个在凹槽42之间沿圆盘40的同心圆线位置的弧形狭缝44。在图示的实施例中，每一组圆形狭缝有七条在圆周方向上相隔一定距离的弧形狭缝44。数个弧形(从下面观看上模28)凸起或翅46分别可滑动地插入狭缝44，垂直对准下模16的凹槽20。翅46的上端46a固定到设置在环38中加热板34下面的翅高调节板48。如图3A和3B所示，每一组翅有七个弧形翅46，它们沿同心圆线在圆周上相隔一定距离并与狭缝44的位置对应。
翅高调节板48通常由设置在翅高调节板48和加热板34之间的弹簧50推动向下移动。翅高调节板48中央固定在高度调节缸52的活塞杆54的下螺纹端，高度调节缸52固定安装在支撑板32的上表面。根据装在下模16上的环形坯料10的折叠高度，可通过垂直移动活塞杆54调节翅46从狭缝44下端伸出的长度。
推出器或脱模环56宽松地套在圆盘40上，它有数个整体的推出器或脱模器，它们位于圆周上相隔一定距离处并朝圆盘40的中央沿径向排列，如图2和图3B中所示，每个脱模器58都是有数个翅60和数个凹槽62的狭窄部件，翅60的断面形状与翅46相同，凹槽62位于翅60之间，且其形状与圆盘40的凹槽42相同。脱模器58的上端58a顶在翅高调节板48上。脱模器58的翅60是弧形的，并可滑动地分别插入位于翅46之间沿圆周方向的狭缝中。在图示的实施例中，有七个脱模器58，它们由环56整体地联接。图3A和图3B中略去了翅60。脱模环56联接到脱模缸64的活塞杆66末端上的联接器68上，脱模缸64安装在基座30的上表面。当升降用缸体26向下推动下模16离开上模28时，脱模缸64也被驱动，与下模16同步降下脱模器58。
图3A表示脱模器58已向上缩进圆盘40。图3B表示脱模器58在下模16向下移动离开上模28时从圆盘40向下伸出，以推出已成型的过滤元件。
下面参照图4A至图4D描述在装有上下模28、16的成型台连续成型环形坯料10的方法。把环形坯料10装在托板22上的下模16上，然后由输送器24送到上模28正下方位置，如图4A中所示。此时，用高度调节缸52调节上模28的翅46的高度，以与环形坯料10的折叠高度相符。脱模器58的上表面58a与翅高调节板48的下表面保持接触。圆盘40的凹槽42与脱模器58的凹槽62相互对齐，翅46的末端46b与脱模器58的翅60的末端相互对齐。圆盘40、翅46和脱模器58皆由加热板34加热至可对环形坯料10进行热定形的温度。
然后，升降用缸体26升起，将下模16压靠在上模28上，如图4B中所示。下模16(其上套有坯料10的峰部12)的翅18的末端各自嵌入圆盘40的同心凹槽42中，上模28的翅46各自插入坯料10的谷部或凹槽14，翅46的末端对谷部14的底部加压。同样，坯料10的峰部12各自被翅18强力压入脱模器58的凹槽62，脱模器58的翅60压在坯料10的谷部14的底部。如放大了尺寸的图5中所示，过滤元件坯料10由层状结构组成，它包括上密层76、中间层78和下粗层80。密层76具有紧密结合并相互盘绕的纤维结构，有很强的抗变形能力。过滤元件坯料10沿其轴向有一密度梯度。因为密层76与加热的圆盘40、翅46和翅60直接接触，可将峰部12和谷部14加热成型或热定形为真正的同心形状，同时把折角12′、14′矫正成圆滑面。
在上模28和下模16之间的压力对坯料10加热预定的时间(例如约5秒钟)后，升降用缸体26向下移动下模16，使其离开上模28，如图4C中所示。同时，脱模缸64动作，与下模16同步降下脱模器58。下模16上的已成型的过滤元件10A就这样被脱模器58推出，与上模28分离而不致于粘在其上。
当下模16被放置在输送器24上时，脱模器58升起进入圆盘40，带有过滤元件10A的下模16被送到后续的冷却台，如图4D中所示。
需要成型为过滤元件的过滤元件坯料有不同类型。它们大致可分为具有不同的折叠数目和具有不同的折叠高度的两类。
折叠数目不同的过滤元件坯料可由一套具有最多翅数的上模和下模成型。
如图6A和图6B中所示，峰部和谷部12a、12b和14a、14b之间有不同折叠高度Ha、Hb的环形过滤元件坯料10a、10b的折叠痕间距P是相同的。因此，通过高度调节缸52调节翅46的伸出长度，上模28即可加工这种折叠高度不同的坯料。
上模28的翅46的高度也可自动调节，以适应一定的折叠高度范围。特别是，如图7A中所示，翅46的高度经预先调节，以符合环形过滤元件坯料的折叠高度。在坯料成型之后，另一个折叠高度较低的环形坯料10被装在下模16上。下模16升起并压靠在上模28上，坯料10类在上下模之间。翅高调节板48通常由弹簧50加有偏压，以向下移动。但是当坯料10被强力压贴在上模28上时，翅46被坯料10推动上移，同时压缩弹簧50，因而坯料10的峰部12和谷部14可在翅18、46的加热下被平滑地成型，如图7B中所示。此时，脱模器58也被坯料10推动上移，使脱模器58的凹槽62与坯料10的峰部12脱离接触。因此，峰部12的不与脱模器58接触的区域是在无压力下成型的。但是，峰部12的这些非接触区域仅限于很小的一部分，不会对整块坯料10的成型产生不利影响。因此，这种模具组件可在不用高度调解缸52(图2)的情况下成型折叠高度不同的环形过滤原件坯料，只要折叠高度之差是在翅高调解板48在弹簧50的弹力作用下可垂直移动的范围内。
已成形的过滤原件10A从图1中(B)位置的成形台被送到图1中(C)位置的冷却台。冷却台有空气供给管道72，其上端装有一台风扇70，空气供给管道72下方装有排气管道74，输送器24加在供气和排气管道之间。已经在成型台热定形的过滤原件10A在冷却台冷却，供给的冷却空气通过空气供给管道72从风扇70向下进入排气管道74。
虽然图示的上模28是被加热的，下模16是可压靠在上模28上的，但也可代之以加热下模16，并可使上模28压靠在下模16上。过滤原件坯料也可以是单层而不是多层结构的。
虽然图示并详细描述了本发明的优选实施例，但应当指出，在不超出权利要求
的范围内可做出各种更动和改型。
权利要求
1.一种成形过滤元件的方法，包括如下工序(a)提供带有径向交替的峰部和谷部的环形波纹过滤元件坯料；(b)将该环形坯料放置在第一模具上，该第一模具有与与环形坯料的峰部相同数目的第一同心凸起和与环形坯料的谷部相同数目的第一同心凹槽，峰部各自套在第一凸起上，谷部各自装入第一凹槽；(c)对第一模具和第二模具之间的环形坯料加压，第二模具有沿同心线方向的第二凸起和第二同心凹槽，第二凸起各自进入装有谷部的第一凹槽，第二同心凹槽各自容纳套有峰部的第一凸起；(d)在对第一和第二模具之间的环形坯料加压的同时对其加热，以成形环形过滤元件；(e)然后，冷却该环形过滤元件。
2.一种根据权利要求
1的方法，其中第一和第二模具之一在加压工序(C)之前预热。
3.一种根据权利要求
1的方法，其中第一和第二模具分别包括上模和下模，上模设置在下模上方，下模可朝上模移动并压靠在上模上，以在加压工序(C)中对上模和下模之间的环形坯料加压。
4.一种根据权利要求
3的方法，其中上模在加压工序(C)之前预热。
5.一种根据权利要求
4的方法，还包括如下工序在加热工序(d)和冷却工序(e)之间，把带有环形过滤元件的第一模具从第二模具分离，然后，把带有环形过滤元件的第一模具送到冷却工序(e)。
6.一种根据权利要求
5的方法，还包括如下工序在放置工序(b)和加热工序(d)之间，把带有环形过滤元件的第一模具送到加热工序(d)。
7.一种根据权利要求
1的方法，其中在加热工序(C)中，由第二模具的第二凸起在第一模具的第一凹槽中对环形坯料的谷部加压，由第一模具的第一凸起在第二模具的第二凹槽中对环形坯料的峰部加压。
8.一种根据权利要求
7的方法，其中环形坯料在其轴向上有一密度梯度。
9.一种根据权利要求
1的方法，其中环形坯料由扇形过滤元件坯料加工而成，环形坯料的峰部和谷部沿扇形的弧线延伸。
10.一种成形过滤元件的设备，包括(a)带有第一同心凸起和第一同心凹槽的第一模具，该第一凸起和第一凹槽交替排列;(b)带有第二凸起和第二同心凹槽的第二模具，该第二凸起与同心线方向一致并各自对准第一凹槽，第二同心凹槽各自对准第一凸起，第二凸起和第二凹槽交替排列;(c)分别用于移动第一和第二模具，以便第一凸起进入和移出第二凹槽，并使第二凸起进入和移出第一凹槽的移动装置;(d)用于加热第一和第二模具之一的加热装置。
11.一种根据权利要求
10的设备，其中第一和第二模具分别包括上模和下模，上模位于下模上方。
12.一种根据权利要求
11的设备，其中加热装置包括设置在第二模具中、用于加热第二模具的第二凸起和第二凹槽的电加热器。
13.一种根据权利要求
11的设备，其中第二模具包括脱模机构，该脱模机构可在第一和第二模具被移动装置移动相互分离、以便第一凸起脱离第二凹槽、并使第二凸起脱离第一凹槽时朝第一模具的第一凸起和第一凹槽移动。
14.一种根据权利要求
13的设备，其中第二凸起各自是弧形的，它们沿每条同心线在圆周上相隔一定距离，脱模机构设置在沿同心线相隔一定距离的弧形第二凸起之间。
15.一种根据权利要求
14的设备，其中脱模机构的一端有容纳各第一凸起的凹槽和与各第一凹槽啮合的凸起。
16.一种根据权利要求
15的设备，其中第一凸起、第二凸起和脱模机构的凸起呈翅形。
17.一种根据权利要求
11的设备，其中第二模具有第一和第二板，第一板有沿同心线方向的第二凹槽和与各第二凸起对准的狭缝，第二凸起设置在各狭缝中，第二凸起的一端从第一板向第一模具伸出，其另一端从第一板向离开第一模具的方向伸出并固定到第二板上。
18.一种根据权利要求
17的设备，其中第二凸起可移动地设置在各狭缝中，还包括联接到第二板上、用于移动穿过狭缝的第二凸起、以调节第二凸起的一端从第一板向第一模具伸出的长度的调节装置。
19.一种根据权利要求
11的设备，其中包括用于调节第二凸起向第一模具伸出的长度的调节装置。
专利摘要
把带有径向交替的峰和谷的环形波纹过滤元件坯料置于有与坯料峰部相同数目的第一同心凸起和与坯料谷部相同数目的第一同心凹槽的第一模具上，峰部套在各第一凸起上，谷部装入各第一凹槽中。然后对第一和第二模具间的坯料加压，第二模具有与装有谷部的第一凹槽配合的沿同心线方向的第二凸起，第二同心凹槽容纳套有峰部的各第一凸起。对第一和第二模具间的坯料加压并加热，以成型环形过滤元件、然后冷却该环形过滤元件。
文档编号B01D46/52GK87105639SQ87105639
公开日1988年3月16日 申请日期1987年8月18日
发明者近藤尚彦, 花井岭郎, 宫川良明, 望月郁夫, 伊藤雄二, 岩濑孝利 申请人:日本电装株式会社