专利名称：滤芯结构和端盖界面特征的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及滤芯，尤其涉及滤芯的端盖结构。
背景技术：
滤芯以及用于将滤芯安装在各种壳体中的端盖结构是已知的。本发明涉及对这些 设计的改进。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种滤芯，其包括筒状过滤介质环、密封结合至筒状过 滤介质环底端的底部端盖、和顶部端盖。顶部端盖包括具有中心开口的圆盘部分、外周壁、 环形密封件支撑体、和径向间隔壁。圆盘部分被密封结合至筒状过滤介质环的顶端。外周 壁从圆盘部分朝向底部端盖轴向延伸。环形密封件支撑体通过径向间隔壁从外周壁径向向 外分隔，以提供限定在外周壁和环形密封件支撑体之间的环形接纳沟槽。此外，环形密封件 由环形密封件支撑体承载。在另一方面，本发明提供了一种用于滤芯的端盖，其包括具有中心开口的圆盘部 分、外周壁、环形密封件支撑体、和径向间隔壁。圆盘部分被密封结合至筒状过滤介质环的 顶端。外周壁从圆盘部分朝向底部端盖轴向延伸。环形密封件支撑体通过径向间隔壁从外 周壁径向向外分隔，以提供限定在外周壁和环形密封件支撑体之间的环形接纳沟槽。此外， 环形密封件由环形密封件支撑体承载。在另一方面，本发明提供了一种空气净化器组件，其包括颗粒收集箱，其具有限 定出开口的顶板；舱门，其安置在开口上方；铰链，其将舱门连接到颗粒收集箱，以使得舱 门能够在打开位置和关闭位置之间绕铰链枢转；和滤芯，其安装在开口中。滤芯包括过滤 介质环、安装于过滤介质的相反两端的顶部端盖和底部端盖。顶部端盖包括具有中心开口 的圆盘部分、外周壁、环形密封件支撑体、和径向间隔壁。圆盘部分被密封结合至筒状过滤 介质环的顶端。外周壁从圆盘部分朝向底部端盖轴向延伸。环形密封件支撑体通过径向间 隔壁从外周壁径向向外分隔，以提供限定在外周壁和环形密封件支撑体之间的环形接纳沟 槽。此外，环形密封件由环形密封件支撑体承载，其中，环形密封件围绕开口支靠和密封在 顶板上。通过下面结合附图所作的详细描述，本发明的其它方面、目的和优点可以更清楚 地展现出来。
结合于此并且构成本申请一部分的附图显示了本发明的一些方面，并且与说明书 一起用来解释本发明。在附图中图1是根据本发明实施方式的便携式空气净化器组件的透视图；图2是图1中的便携式空气净化器组件沿不同方向所作的透视图，其中空气净化 器组件被以局部剖开的方式显示(滤芯未被安装)；图3是舱门、收集箱顶板和与其接合的滤芯的剖视图(剖线经过滤芯)；图4是图3—部分的放大图，用于更好地显示滤芯、灰尘收集箱顶板和进出舱门之 间的密封接合；图5是便携式空气净化器组件的一部分的透视图，其中进出舱门被打开且滤芯被 部分地抬离灰尘收集箱的中心开口；图6是便携式空气净化器组件的一部分的侧视图，其中进出舱门被抬高打开且滤 芯被部分地抬高；图7是便携式空气净化器组件的类似于图5的透视图，除了滤芯14压靠并支撑于 灰尘收集箱顶板上；图8是根据本发明不同实施方式的便携式空气净化器组件的剖视图，其中包括滤 芯的空气净化器组件以局部剖视图表示；图9是图8—部分的放大图，用于更好地显示滤芯、灰尘收集箱顶板和进出舱门之 间的密封接合；图10是图9中的滤芯的顶部端盖的透视图；图11是图10中的顶部端盖的俯视图；图12是根据本发明又一实施方式的过滤器壳体中安装着的滤芯的剖视图；图13是安装在过滤器壳体的安装板上的滤芯的局部剖视图，其与根据本发明另 一实施方式的罩盖密封件加载元件接合；以及图14是根据本发明实施方式的具有开式底部端盖的便携式空气净化器组件的剖 视图。虽然下面将接合特定的优选实施方式来描述本发明，但本发明并不局限于这些实 施方式。相反，所有替代、修改和等同替换都被认为包含在权利要求书中限定的本发明的精 神和范围内。
具体实施例方式如图中所示，本发明的优选实施方式采用的形式为空气净化器组件10，其大体上 包括过滤器壳体12以及容置于壳体12内的可更换且可处置的滤芯14。空气净化器组件 被设计成组合起来用作便携式单元，和/或作为局部壁单元用作集尘器，以便在过滤器中 来自空气流的颗粒进行局部过滤。这样，典型地为整个空气净化器组件10只配备一个滤芯 14。例如，空气净化器组件10可以用作工业集尘器，用于过滤来自可产生颗粒的局部工业 区域生产例如焊接操作的颗粒。同样，许多这样的空气净化器组件10可以在排布位置处遍 布在不具有通向外界环境的管道系统的制造车间中。实际中，这些空气净化器组件10可被 设计成局部过滤空气并将清洁空气返回同一环境中。
过滤器壳体12大体上包括灰尘收集箱18和进出舱门50。过滤器壳体12具有空 气进口 20 (其可以连接至引入管道)，用于接收含颗粒的空气流，和空气出口 22，用于将过 滤后的清洁空气流传输回到局部环境中。如图中所示，空气净化器组件10和灰尘收集箱18 的形式为便携式单元，其可以容易地在轮子24上到处推动，从而可在需要局部过滤的制造 场所的各个位置之间移动。灰尘收集箱18大体上包括两个不同的区域，其中包括空气吸入区26和灰尘收集 区28。空气吸入区26大体上包括吹风机30，吹风机包括电动机32和叶轮34，从而可操作 以通过空气进口 20吸入空气并将引入空气流吹送通过内部端口 36进入灰尘收集区28。控 制板38可以被设置成便于选择性操作吹风机30并且因此而操作空气净化器组件10。灰尘收集区28大体上包括箱型壳体结构，其为大致封闭的，除了用于接收引入空 气流的内部端口 36和竖直穿通顶板44设置的圆形开口 42。活门46也可以设置在底端，其 可以手工关闭和打开以收集和排空在操作中可能从滤芯14落下的任何灰尘层。滤芯14通 过圆形开口 42被接纳并且压靠和支撑于顶板44上。为了紧固滤芯14就位并确保适宜的密封，进出舱门50被设置，其覆盖并接合滤芯 14的顶端。舱门50还被用于引导空气流流动通过过滤器并引导其通过便携式空气净化器组 件的选定侧排出。优选地，灰尘收集箱的壁和舱门50的壁由钣金材料制成，从而如图所示形 成和紧固在一起。如图中所示，舱门包括大致箱型结构，更特别地讲，如剖视图中所示采用长 方体的形式，从而包括顶板52、大体上平行于顶板的底板54、被布置成大体上垂直于顶板和 底板的两个平行侧板56、前后两个端板58和60。这些板可以彼此分开形成，或者如图所示 多个板可以由单一的公共钢板形成并且简单地在角部弯折以提供不同的板。前后端板58、60 可以大体上平行，并且优选地如图所示相对于顶板和底板52、54倾斜布置。一对铰链62将后 端板60紧固至灰尘收集箱的顶板44。铰链62允许舱门50在示于图1_4的关闭位置和示于 图5-7的打开位置之间旋转和枢转运动至少90°并且优选大于该角度。如最佳示于图2，前 端板58包括穿孔区64，以提供空气出口用于将过滤后的清洁空气返回局部环境。为了将舱门50维持在封闭且接合位置并且向滤芯14的顶端提供正轴向挤压力以 产生正轴向密封力，闩锁机构被提供。具体地讲，闩锁机构包括布置在彼此面对侧的抽拉闩 锁扣68和抽拉闩锁70。优选地，并且如图所示，抽拉闩锁70布置在对置侧板56上，并且闩 锁扣68安装于灰尘收集箱的顶板44上。抽拉闩锁70包括弹簧或其它弹性装置以便于当 与闩锁扣68处于卡扣位置时提供锁紧和正向力。把手72可选地可以安装于舱门50的顶 板52上，以便于由技师手工地打开和关闭进出舱门50。舱门和闩锁构造的益处在于，当需要拆下和更换滤芯或需要检测时，其允许简单 且快速地触及过滤器；和/或在吹风机单元30关闭的情况下能够快速接触到过滤器，以便 将压缩空气管线手工地置入滤芯中并且进行吹扫，从而从清洁侧施加的压缩空气能将收集 的灰尘层从滤芯另一侧的过滤器表面吹落。这样可以延长过滤器寿命一段时间。此外，滤 芯14的重量足以实现在舱门50打开的情况下维持住轴向密封件，因为滤芯14的全部重量 向下压靠在密封件上以提供密封力。为了便于触及滤芯，位于舱门50任一侧的抽拉闩锁70被释放，并且舱门50被枢 转经过90°，以确保取出滤芯的路径无阻碍。一旦舱门被打开，使用者可以抓住滤芯14，例 如借助于滤芯把手76，该滤芯把手整体设置于或被附连于滤芯14的顶部端盖，从而使用者可将过滤器从过滤器装置拉出。从不需要使用者触摸到过滤器表面，该表面上可能在使用 过程中聚集了有害灰尘。在滤芯14被取出后，更换了的过滤器可以通过顶板44快速地插 回。一旦密封舱门已被接合，过滤器单元及准备好继续正常操作。为了容置滤芯14的顶端，底板54包括圆形开口 80，其相对于形成在灰尘收集箱 18的顶板44中的圆形开口 42同心。滤芯14的顶端被接纳并且向上突伸通过舱门中的圆 形开口 80，如图所示。优选地，底板54还包括矩形垫圈82，其缓冲在进出舱门50被打开和 关闭时的碰撞。矩形垫圈82可由适宜的弹性体材料制成。在一些实施方式中，舱门可由适 宜的塑料材料形成，例如，图8中的舱门，其不包括单独的用于缓冲的垫圈。现在来看滤芯14的进一步细节，滤芯大体上包括圆筒形圈状过滤介质90和顶部 和底部端盖92、94。顶部端盖92设有滤芯把手76，以便于容易拆下和安装。优选地，滤芯 还采用了保护罐体，例如扩展的金属罩，其围绕圈状过滤介质90的外周并且延伸在顶部和 底部端盖92、94之间，以当被插入过滤器装置或从其拆下时防止滤芯受损。典型地，罐体的 相反轴向边缘被封入端盖中。由于这样的便携式空气净化器组件10被繁重地使用，因此希望滤芯能够容易地 手工地操控。然而，滤芯14需要提供足够的过滤能力以满足繁重的工业用途，并且最小化 过滤器维护期间的停机时间。因此，典型地，滤芯具有1和4英寸之间的高度；20和120磅 之间(更典型地45和80磅之间)的重量；和大约10和30英寸之间的直径。例如，滤芯可 以具有20英寸直径，大约60磅重量，480平方英尺的介质被加工褶皱成具有3英寸褶深度。 褶深度典型地在2和4英寸之间的范围内并且介质的用量典型地在200和1，000平方英尺 介质之间。适宜的过滤介质包括褶式过滤器用纸介质，其还可以是复合介质，即包括铺设在 过滤介质的表面之一上的高效精细纤维层。考虑到由于繁重过滤需求导致其具有相当大的重量，因此适宜的安装结构被提 供。根据本发明的一个方面的实施方式通过顶部端盖92而满足这一要求。可以看到，顶部 端盖具有中心开口，其提供了使清洁空气从中经过的出口端口 96。此外，顶部端盖92还支 撑着整个滤芯14的全部重量，因为其压靠在灰尘收集箱18上。因此，顶部端盖提供了基部 支撑结构，用以承载整个滤芯14的全部重量和负荷。为了便于实现这一点，顶部端盖92被 适宜地结合至过滤介质90的顶端，例如通过塑料溶胶或其它适宜的粘合剂，例如，容纳在 顶部端盖92限定的环形内凹区98内的(或者，过滤介质顶端可以直接嵌入端盖材料中，例 如在塑料模制端盖的实施方式中可以实现这一点)。类似地，底部端盖94也可以包括内凹 区100，用于接纳适宜的粘合剂，以便结合和封闭过滤介质90的底端。如图所示，底部端盖 94被封闭以防止流体流动通过底部端盖。或者，底部端盖340可以是开式的，如图14所示， 在其中，自清洁系统342可以被安装。每个端盖92、94被密封附连于过滤介质90的顶端和底端，以防止未过滤空气短路 通过过滤介质。更详细地考察顶部端盖92的细节，如最佳显示于图3和4，该结构包括圆盘 部分102，其上带有一体的内部环形壁104和外部环形壁106。环形凸缘108从外部环形壁 径向向外突伸，该环形凸缘与环形壁106构成一体并且围绕着该环形壁。圆形垫圈110配 合或模制到该环形凸缘108上，并且沿着底侧提供了轴向密封部分112，该轴向密封部分沿 着圆形界面与灰尘收集箱18的顶板44实现密封接合。考虑到频繁的更换停机，垫圈由滤 芯承载和提供，以防止密封件疲劳(在密封件仅设置在壳体上时容易疲劳)。优选地，圆形垫圈110还包括接合和缓冲部分114，其沿着环形凸缘108顶侧设置，以接合进出舱门50的 底板54。密封部分112、114优选地由包围并且覆盖环形凸缘108外边缘的环形连接部分 116连接。垫圈110可以提供为带缝隙的滑动垫圈，其能够被拉伸并装配到凸缘108上，或 者可以直接模制在其上。顶部端盖92可以由金属材料或塑料材料或其它适宜的材料制成。虽然可以采用 类似的板厚，但出于成本效率和重量原因，顶部端盖92可以具有、且典型地具有与底部端 盖94不同的板厚，并且可具有大得多的板厚，这是因为顶部端盖具有支撑功能。顶部端盖 典型地由例如足够重规格的金属材料形成或作为塑料模制件。在任何情况下，其足以承担 出现于和/或由环形凸缘106和外部环形壁106承载的扭矩负荷，而不会导致这些区域的 任何明显弯曲而影响密封功能(例如密封可以简单地由滤芯的重量提供，例如当进出舱门 被打开时)。可以看到，滤芯14直立安置，其顶端118突伸通过灰尘收集箱118和进出舱门 50中的开口 42和80。图8和9示出了根据本发明不同实施方式的空气净化器组件200。尽管本实施方 式被描述为空气净化器组件，但本实施方式中采用的端盖界面特征也可以用于其它过滤用 途。与图1-7中的空气净化器组件10 —样，空气净化器组件200被设计成便携式单元，并 且包括颗粒收集箱202、进出舱门208和滤芯220。空气净化器组件200还包括空气进口 212，用于接纳含颗粒的空气流，和空气出口 214，其安置在进出舱门208中，用于引导过滤 后的空气通过便携式空气净化器组件的选定侧排出。尽管空气净化器组件200中的大多数 部件是与空气净化器组件10类似地构造出来的，但空气净化器组件200包括滤芯220和舱 门208之间改进的端盖界面，以在空气净化器组件操作中提供优异的滤芯220密封结构，和 /或提供改进的强度，和/或出于其它原因而被改进。如图8所示，滤芯220安置在形成于颗粒收集箱202的顶板204上的开口 206中。 滤芯220包括圆筒形过滤介质环222，其中顶部端盖224和底部端盖226包围过滤介质222 的顶端和底端。优选地，滤芯220包括保护罐体，例如扩展的金属罩，其围绕着过滤介质222 的外周并且在顶部和底部端盖224、226之间延伸，以防止滤芯220在插入或从空气净化器 组件200拆下时受损。滤芯220还可以包括可选的内衬/罩以便于支撑。与前面的实施方式一样，顶部端盖224可以包括把手，以便于容易安装和拆下。如 图9-11所示，顶部端盖224包括圆盘部分228、内周壁252和外周壁232，以限定出大体上 u形的环形内凹区254，过滤介质222的圆筒形环的顶端被接纳和密封附连于该环形内凹区 中。为了支撑滤芯220的重量，顶部端盖224利用适宜的粘合剂被适宜地结合至过滤介质 222的顶端，该粘合剂可以被容置于环形内凹区254内。例如，塑料溶胶或聚氨酯材料可以 充填到环形内凹区254中，然后再插入过滤介质222。或者，顶部端盖224可以由塑料模制， 或直接热嵌合到过滤介质222的顶端中，以实现密封附连和结合。类似地，底部端盖226被 密封附连于过滤介质222的底端。在这个实施方式中，滤芯220的重量被顶部端盖224支 撑，因而顶部端盖224和过滤介质222的顶端之间的结合被设计成适当地支撑过滤介质222 的重量。尽管底部端盖226可以利用与顶部端盖224相同的粘合剂/方法来附连，但底部 端盖226也可以被附连为具有低于顶部端盖224的结合强度，并且由更薄厚度的材料制成 以节约成本，因为在这个实施方式中滤芯220的全部重量由顶部端盖224支撑。顶部端盖224进一步包括圆盘段242，其大体上平行于圆盘部分228。圆盘段242和圆盘部分228之间由外周壁232且轴向分隔。顶部端盖224还包括环形密封件支撑体 234，其借助于由环形密封件圆盘段242形成的径向间隔壁236从外周壁232径向相隔。环 形接纳沟槽238被限定在外周壁232和环形密封件支撑体234之间。如图8_11所示，环形 内凹区254和环形接纳沟槽238被形成为面向相反的轴向方向。环形密封件支撑体234由彼此在峰部250相连的内部环形延伸段246和外部终端 凸缘248限定，在其中形成环形凹槽244。如图中所示，环形凹槽244被形成为面对着与环 形内凹区254相同的轴向方向和与环形接纳沟槽238相反的轴向方向。环形凹槽244被构 造成承载环形密封件240，其中，峰部250限定了凹槽底部。内部环形延伸段246延伸在圆 盘段242和峰部250之间，且具有比环形密封件240的轴向深度更大的轴向长度。外部终 端凸缘具有比环形密封件240的轴向深度短的轴向长度。这样，支靠在环形凹槽244中的 环形密封件240从峰部250轴向延伸超过外部终端凸缘248，以提供环形密封件240的自由 可压缩部分，这在操作中提供了空气净化器组件200的滤芯220和顶板204之间的环形轴 向密封。优选地，环形密封件240不与环形密封件支撑体234形成单件。也就是说，环形密 封件240是由适宜的弹性弹性体材料形成的单独的环形垫圈。环形密封件支撑体234的位于环形凹槽244的相反侧的外表面限定了凸轮面256。 当操作中被使用时，凸轮面256提供了用于径向定位和轴向加载环形密封件240的装置。具 体地讲，通过设有相对于中心轴线(与安装轴线相同)倾斜的凸轮面，其与壳体罩或盖之间 接合将导致滤芯精确地相对于壳体移动和定位，以将滤芯同心对正，从而实现正确密封定 位和加载。在一个实施方式中，滤芯220被构造成其外径在2"和30〃之间，优选在18〃和 25"之间。滤芯220的重量可以在1磅和50磅之间，优选在1磅和30磅之间。如前面所 讨论，滤芯220被安置在颗粒收集箱202中，其中，位于顶部端盖224的环形密封件支撑体 234中的环形密封件240抵靠着顶板204安置，以支撑滤芯220的全部重量。环形接纳沟槽 从圆盘部分228的顶部外表面到环形接纳沟槽238的底部测量的轴向深度在1/8"和2" 之间，优选在1/4"和1"之间；由圆盘段242的径向长度测量的宽度，在1/16"和1"之 间，优选在1/16"和1/2"之间。环形密封件支撑体234的内部环形延伸段246的轴向延 伸距离在1/8"和2"之间，优选在1/4"和1/2"之间。环形密封件支撑体234的外部终 端凸缘248的轴向延伸距离在1/16"和2"之间，优选在1/16"和1/2"之间。环形密封 件支撑体234的宽度，由外部终端凸缘248的末端到内部环形延伸段246在平行于顶板204 的径向轴线上的点之间的距离测量，在1/16"和1"之间，优选在3/8"和5/8〃之间。顶 部端盖224和底部端盖226可以由金属制成，利用适宜的金属成形方法，例如金属旋压或冲 压。或者，端盖可以由其它适宜的材料例如塑料或铝制成。环形密封件240可以由适宜的 弹性体材料制成，例如EPDM，其硬度特性在肖氏(Shore) A 10至肖氏A 80之间，优选在肖氏 A 30和肖氏A 50之间。如图8和9所示，滤芯220安置于形成在顶板204中的开口 206中，以使得顶部端 盖226的环形接纳沟槽238位于开口 206中，并且内部环形延伸段246的下侧部分(靠近 该部分，内部环形延伸段246与圆盘段242会合)抵接于开口 206，二者之间具有最小间隙。 当滤芯220被安置在开口 206中时，环形密封件240靠近开口 206支靠在顶板204上。这 样，顶部端盖224安装在悬挂方位，其中，由内部环形延伸段246、圆盘段242和外周壁232限定的环形接纳沟槽238被部分地悬挂在顶板204下面，位于顶板204和过滤介质222之 间，从而防止滤芯220在开口 206中径向偏移并且保护过滤介质222免受任何损伤，这种损 伤可能由滤芯220径向偏移导致。介质滤芯220的这种悬挂安装改进了滤芯220在颗粒收 集箱202中的对正。为了将滤芯220紧固就位并确保适宜的密封，进出舱门208与滤芯220的顶部端 盖224接合，如图9所示。舱门208具有大致箱型结构，包括顶板260、底板262、前板264、 后板266和两个侧板。顶板260和底板262大致平行于彼此。类似地，前板264和后板266 大致平行于彼此。侧板也安置成平行于彼此并且大体上垂直于顶板和底板260、262和前后 板264、266。如图所示，前后端板264、266优选地相对于顶板和底板260、262以倾斜角度设 置。一对铰链210将后板266紧固至颗粒收集箱202的顶板204。铰链210允许舱门208 在关闭位置和打开位置之间旋转和枢转运动至少、并且优选通过大于90°，与前面的实施 方式中一样。空气出口 214形成在舱门208的前板264中。舱门208的底板262包括开口，当舱门208处在关闭位置时，滤芯220的顶端向上 突伸通过该开口。底板262还包括圆盘部分270，其从后板266径向延伸，以及环形加载和 定位部分268。环形加载和定位部分268由内部延伸段272和外部终端凸缘274限定，并且 通过圆盘部分270而从后板266径向分隔。内部延伸段272和外部终端凸缘274连接在峰 部276，其中，峰部276构成了形成在其中的凹槽278的底部。内部延伸段272是圆弧形的 并且在圆盘部分270和峰部276之间延伸。外部终端凸缘274也是圆弧形的，并且具有比 内部延伸段272更长的轴向延伸距离。环形加载和定位部分268被构造成使得，当如图9 所示舱门210处在关闭位置时，从凹槽278在峰部276处的底部至颗粒收集箱202的顶板 204的轴向距离略大于从环形密封件支撑体234在峰部250处的凸轮面256至顶板204的 轴向距离。在滤芯220安置于颗粒收集箱202中后，如前所述，舱门208被封闭以覆盖滤芯的 顶部并且提供正轴向挤压力于环形密封件240上。随着舱门208被封闭，顶部端盖224的 凸轮面256径向引导环形加载和定位部分268，以将舱门208与顶部端盖224对正和接合。 也就是说，当舱门208处在关闭位置时，环形加载和定位部分268的外部终端凸缘274由凸 轮面256引导，以使得外部终端凸缘274定位在环形接纳沟槽238中。一旦外部终端凸缘 274位于环形接纳沟槽238中，环形加载和定位部分268被安置在环形密封件支撑体234上 面，以使得环形密封件支撑体234被封闭在环形加载和定位部分268的凹槽278中。在这 样的关闭位置，凹槽278的底部大体支靠于环形密封件支撑体234的峰部250上，以施加轴 向力于环形密封件240上。安置在环形接纳沟槽238中的外部终端凸缘274提供了锁定结 构，其中，滤芯220的径向运动受到彼此抵靠着对方安置的环形接纳沟槽238的内部环形延 伸段246和环形加载和定位部分268的外部终端凸缘274的约束。当舱门208和顶部端盖224被接合于关闭位置时，如前面所讨论，环形加载和定位 部分268安置在环形密封件支撑体234的顶部，以使得环形加载和定位部分268的峰部276 和环形密封件支撑体234的峰部250大体上在它们的顶部彼此轴向对正。这样，由舱门208 施加在滤芯220上的轴向负荷被传导至环形密封件240。这样，本实施方式中滤芯220和颗 粒收集箱202之间的密封通过轴向压缩力向环形密封件240上集中而得以改进。为了将舱门208维持在封闭且接合位置以提供正轴向挤压力于环形密封件240上，类似于前面实施方式中描述过的闩锁机构可以在此设置。尽管本实施方式中的滤芯220被用于便携式空气净化器组件200，但滤芯220也可 以用于其它用途，例如防毒面具中的液体过滤器和发动机过滤器。图12中示出了根据本发明不同实施方式的过滤器组件280。过滤器组件280包括 过滤器壳体282、滤芯284和罩盖286。与前面实施方式中的滤芯220 —样，滤芯284包括顶 部端盖288和底部端盖290，它们分别附连于过滤介质283顶端和底端。“顶〃和〃底〃端 这里是指过滤介质典型的两端，因此，以水平定向布置的滤芯仍包括"顶端"和"底端"。 因此，滤芯不是必须是竖直定向。顶部端盖288与顶部端盖224类似地构造出来，包括圆盘 部分292、外周壁294、径向间隔壁296和环形密封件支撑体298，其中，环形密封件300支靠 在环形密封件支撑体中。罩盖286与舱门208类似地构造出来，包括环形密封件加载元件302，其限定出凹 槽306且具有终端凸缘306。在这个实施方式中，罩盖286不像前面实施方式中的舱门208 那样永久附连于过滤器壳体282。罩盖286可以从过滤器壳体282完全拆下，以便安装滤 芯284，并且可在滤芯284安装后装回过滤器壳体282，然后通过关闭闩锁308而实现附连。 在其它实施方式中，罩盖286可以通过铰链永久附连于壳体。本实施方式中的滤芯28被水平安装在过滤器壳体282中。为了插入和拆下滤芯 284，闩锁308被打开，而罩盖286被从过滤器壳体282拆下，以便容易移动滤芯284。滤芯 284被水平插入由过滤器壳体282的安装板310限定的开口中，以使得底部端盖290首先进 入过滤器壳体282的开口。然后，滤芯284被推入开口中，直至环形密封件300围绕开口抵 靠着环形密封表面312安装。一旦滤芯284被安装在过滤器壳体282中，罩盖286被安置在过滤器壳体282上。 在此，环形密封件支撑体298的凸轮面314引导环形密封件加载元件302的安置，类似于前 面实施方式中针对凸轮面256所描述的。当罩盖286被正确安置在过滤器壳体282上后， 环形密封件支撑体298被安置在凹槽304中，以使得环形密封件加载元件302的至少一些 部分支靠在凸轮面314 —部分上。然后，闩锁308被封闭，以提供挤压力，从而施加负荷于 环形密封件300上，以便将滤芯284紧固和密封于过滤器壳体282中。图13示出了根据本发明又一实施方式的安装在过滤器组件(未示出)的安装板 322上的滤芯320，其与罩盖(未示出)的环形密封件加载元件324接合。除了顶部端盖 326以外，滤芯320的构造与前面实施方式中的滤芯220、284相同。顶部端盖326包括圆盘 部分328、径向间隔壁330和环形密封件支撑体332。径向间隔壁330与圆盘部分328形成 一体，用于将环形密封件支撑体332从筒状过滤介质环334径向向外分隔。也就是说，径向 间隔壁330从圆盘部分328径向向外笔直延伸，以使得径向间隔壁330和圆盘部分328提 供出大体上平坦的顶表面336。环形密封件支撑体332从径向间隔壁330突伸，以使得环 形密封件支撑体332位于圆盘部分328和径向间隔壁330限定的大体上平坦的顶表面336 的轴向上方和径向外侧。过滤介质334的顶端通过适宜的过程例如塑料模制嵌入圆盘部分 中。如图中所示，滤芯320安装在壳体中以使得径向间隔壁330抵靠着安装板322安置。在其它实施方式中，底部端盖226可以被构造成使得滤芯220可以水平安装，其 中，顶部端盖和底部端盖抵靠着过滤器壳体的支撑结构均等地支撑滤芯220的重量。这里引用的所有文献，包括出版物、专利公开物和专利，都以这样的程度并入本申请，即每篇文献都以引用方式将其全部内容并入本申请中，就像在本申请中分别专门记载
了一样。在本发明的申请文件中(尤其是在权利要求书中)所用的术语“一”和“所述”以 及类似的表达方式都被认为覆盖了单数和复数形式，除非在此另加指出或与其它文字记载 存在明显的矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被认为是开放式的(即表示“包 括，但不局限于”)，除非另加指出。这里提到的数值范围仅仅是一种简洁方式来表示每个相 应的数值可以落在该范围内，除非另加指出；并且由此规定的数值范围内的各个具体数值 就像在说明书中分别单独列举了一样。这里描述的各种方法可以以任何适宜的次序执行， 除非在此另加指出或与其它文字记载存在明显的矛盾。使用这里提供的任何以及全部例子 或示例性语言(比如“例如”)，只是用于更好地解释本发明而不是对本发明的范围构成限 制，除非另加声明。如果不是在权利要求中提出，说明书中的语言都应被解读为并非实施本 发明必不可少的。本发明的优选实施方式在此被描述，包括使用者所知的实现本发明的最佳实施模 式。本领域技术人员在阅读了本说明书后容易对这些优选实施方式做出各种修改。发明人 预期技术人员能够适宜地采用这些修改，并且发明人认为本发明能够以除了这里具体描述 的方式之外的方式实现。因此，本发明包括在所适用的法律允许范围内对权利要求书中提 出的保护对象的全部修改和等同替换。另外，上面描述的各个元件之间的各种可行组合都 被认为涵盖在本发明的范围内，除非在此另加指出或与其它文字记载存在明显的矛盾。
权利要求
一种滤芯，用于壳体中，所述壳体具有限定出开口的安装板并且具有围绕所述开口的环形密封表面，所述壳体进一步包括罩盖，所述罩盖具有环形密封件加载元件，所述密封件加载元件利用在关闭位置朝向所述开口的方向突伸的终端凸缘限定出凹槽，所述滤芯包括筒状过滤介质环，其尺寸被设置成适于被所述开口接纳；底部端盖，其密封结合至筒状过滤介质环的底端；顶部端盖，所述顶部端盖包括圆盘部分，其具有中心开口，所述圆盘部分密封结合至筒状过滤介质环的顶端；环形密封件支撑体；和径向间隔壁，其与圆盘部分形成一体，以使得环形密封件支撑体从筒状过滤介质环径向向外分隔，所述环形密封件支撑体沿着背对底部端盖的方向从径向间隔壁突伸，从而提供出间隙空间，所述间隙空间被配置成适于接纳所述终端凸缘；以及环形密封件，其由环形密封件支撑体承载并且被配置成适于密封抵靠于所述环形密封表面。
2.根据权利要求1的滤芯，其中，顶部端盖进一步包括外周壁，其从圆盘部分朝向底端 轴向延伸，其中，所述径向间隔壁径向向外延伸以将环形密封件支撑体与外周壁径向分隔； 其中，所述圆盘部分、外周壁、径向间隔壁和环形密封件支撑体是一体的单件。
3.根据权利要求2的滤芯，其中，环形接纳沟槽被限定在外周壁和环形密封件支撑体 之间，所述终端凸缘在关闭位置被接纳在所述环形接纳沟槽中。
4.根据权利要求1的滤芯，其中，环形密封件支撑体限定了环形凹槽，当滤芯被安装于 壳体中时所述环形凹槽面对着所述环形密封表面，所述环形密封件不与端盖形成一体，而 是安置在所述环形凹槽中的单独的弹性体环形垫圈。
5.根据权利要求4的滤芯，其中，环形密封件支撑体包括彼此之间在峰部相连的内部 环形延伸段和外部终端凸缘，所述峰部形成环形凹槽的凹槽底部，所述内部环形延伸段轴 向延伸在径向间隔壁和峰部之间并且具有比环形密封件的轴向深度大的轴向长度；并且， 环形密封件从峰部轴向突伸超出外部终端凸缘，以提供出弹性材料的自由可压缩部分，所 述弹性材料提供了环形轴向密封。
6.根据权利要求5的滤芯，其中，环形密封件支撑体具有限定在与环形密封件相反的 一侧上的凸轮面，所述凸轮面用于利用环形密封件加载元件对密封件进行径向定位和轴向 加载。
7.根据权利要求6的滤芯，其中，在关闭位置所述环形密封件加载元件和环形密封件 支撑体接合，其中，凸轮面引导环形密封件加载元件，以使得环形密封件支撑体安置在环形 密封件加载元件的凹槽中，其中，环形密封件加载元件的终端凸缘被安置成抵靠在内部环 形延伸段上，以将滤芯锁定就位。
8.根据权利要求1的滤芯，其中，滤芯竖直安装在壳体中，其中，顶部端盖的环形密封 件压靠在安装板上，其中，环形密封件被构造成抵靠着安装板支撑滤芯。
9.根据权利要求1的滤芯，其中，滤芯水平安装在壳体中，其中，顶部端盖被构造成支 靠在安装板上，以便支撑滤芯。
10.根据权利要求1的滤芯，其中，径向间隔壁是笔直延伸段，其从圆盘部分径向向外延伸，以使得径向间隔壁和圆盘部分提供出大体上平坦的顶表面，并且环形密封件支撑体 从径向间隔壁突伸，以使得环形密封件支撑体位于大体上平坦的顶表面的轴向上方和径向 外侧。
11.根据权利要求10的滤芯，其中，所述圆盘部分、径向间隔壁和环形密封件支撑体是 一体的单件，其中，筒状过滤介质环的顶端嵌入圆盘部分中。
12.—种滤芯，包括筒状过滤介质环；底部端盖，其密封结合至筒状过滤介质环的底端；顶部端盖，所述顶部端盖包括圆盘部分，其具有中心开口，所述圆盘部分密封结合至筒状过滤介质环的顶端；外周壁，其从圆盘部分朝向底部端盖轴向延伸；环形密封件支撑体；和径向间隔壁，其将环形密封件支撑体从外周壁径向向外分隔，以提供限定在外周壁和 环形密封件支撑体之间的环形接纳沟槽；以及环形密封件，其由环形密封件支撑体承载。
13.根据权利要求12的滤芯，其中，所述径向间隔壁、外周壁和环形密封件支撑体都是 实心体，没有形成在其中的孔。
14.根据权利要求12的滤芯，其中，径向间隔壁包括大体上平坦的圆盘段。
15.根据权利要求12的滤芯，其中，环形密封件支撑体限定了环形凹槽，所述环形凹槽 朝向与接纳沟槽相反的轴向方向，所述环形密封件不与顶部端盖形成一体，而是安置在环 形凹槽中的单独的弹性体环形垫圈。
16.根据权利要求15的滤芯，其中，环形密封件支撑体包括彼此之间在峰部相连的内 部环形延伸段和外部终端凸缘，所述峰部形成环形凹槽的凹槽底部，所述内部环形延伸段 轴向延伸在径向间隔壁和峰部之间并且具有比环形密封件的轴向深度大的轴向长度；并 且，环形密封件从峰部轴向突伸超出外部终端凸缘，以提供出弹性材料的自由可压缩部分， 所述弹性材料提供了环形轴向密封。
17.根据权利要求16的滤芯，其中，滤芯与过滤器壳体相组合，滤芯竖直安装在过滤器 壳体中，其中，顶部端盖的环形密封件压靠在过滤器壳体的支撑结构上；其中，环形密封件 被构造成支撑滤芯。
18.根据权利要求16的滤芯，其中，滤芯与过滤器壳体相组合，滤芯水平安装在过滤器 壳体中，其中，顶部端盖被构造成支靠在过滤器壳体的支撑结构上，以支撑滤芯。
19.根据权利要求16的滤芯，其中，所述接纳沟槽的轴向深度为至少1/8英寸，所述轴 向深度是从圆盘部分的外表面至接纳沟槽的底部测量的。
20.根据权利要求12的滤芯，其中，密封件支撑体具有限定在与环形密封件相反的一 侧上的凸轮面，所述凸轮面在操作中被使用而为密封件进行径向定位和轴向加载。
21.一种空气净化器组件，包括颗粒收集箱，其具有限定出开口的顶板；舱门，其安置在所述开口上方；滤芯，其安装在所述开口中，所述滤芯包括过滤介质环、安装于过滤介质的相反两端的顶部端盖和底部端盖，所述顶部端盖包括圆盘部分，其具有中心开口 ；外周壁，其从圆盘部分轴向延伸；环形密封件支撑体；径向间隔壁，其将环形密封件支撑体从外周壁径向向外分隔，以提供限定在外周壁和 环形密封件支撑体之间的环形接纳沟槽；和环形密封件，其由环形密封件支撑体承载；其中，环形密封件围绕开口压靠在顶板上并且密封于顶板上。
22.根据权利要求21的空气净化器组件，其中，舱门包括彼此相隔的顶壁和底壁以及 延伸在顶壁和底壁之间并将它们相连的侧壁，所述底壁限定出第二开口，当舱门处在关闭 位置时，滤芯的顶端向上突伸穿过第二开口。
23.根据权利要求22的空气净化器组件，其中，舱门的第二开口大于顶板中的开口，并 且在关闭位置与其同心安置。
24.根据权利要求22的空气净化器组件，其中，环形密封件支撑体限定了面向与接纳 沟槽相反的轴向方向的环形凹槽，环形密封件安置在环形凹槽中。
25.根据权利要求24的空气净化器组件，其中，环形密封件支撑体包括彼此之间在峰 部相连的内部环形延伸段和外部终端凸缘，所述峰部形成环形凹槽的凹槽底部，所述内部 环形延伸段轴向延伸在径向间隔壁和峰部之间并且具有比环形密封件的轴向深度大的轴 向长度；并且，环形密封件从峰部轴向突伸超出外部终端凸缘，以提供出弹性材料的自由可 压缩部分，所述弹性材料提供了环形轴向密封。
26.根据权利要求25的空气净化器组件，其中，密封件支撑体具有限定在与环形密封 件相反的一侧上的凸轮面，所述凸轮面在操作中被使用而为密封件进行径向定位和轴向加 载。
27.根据权利要求26的空气净化器组件，其中，舱门的底壁进一步包括通过连接部分 从侧壁径向分隔的环形加载和定位部分，所述环形加载和定位部分包括彼此之间在第二峰部相连的第二内部延伸段和第二终端凸缘，以形成第二凹槽，所述 第二峰部限定出第二凹槽的底部；所述第二内部延伸段延伸在连接部分和第二峰部之间， 并且第二终端凸缘从第二峰部延伸并且具有比第二内部延伸段大的轴向长度。
28.根据权利要求27的空气净化器组件，其中，在关闭位置所述环形加载和定位部分 和环形密封件支撑体接合；其中，凸轮面引导环形加载和定位部分以将第二终端凸缘安置 到环形接纳沟槽中；其中，第二终端凸缘抵靠着内部环形延伸段安置，以将滤芯锁定就位。
29.根据权利要求28的空气净化器组件，其中，顶部端盖被构造成将滤芯支撑和安装 在悬挂方位，其中，环形接纳沟槽由外周壁限定，圆盘段和内部环形延伸段被部分地悬挂在 过滤介质和颗粒收集箱的顶板之间；并且环形密封件在环形密封件支撑体中靠近开口支靠 在顶板上。
30.根据权利要求29的空气净化器组件，其中，在关闭位置环形密封件支撑体由环形 加载和定位部分包围，其中，第二凹槽的底部围绕着环形密封件支撑体的峰部压靠在凸轮 面上，以将舱门施加的轴向力引导到环形密封件上，从而抵靠着顶板密封和紧固滤芯。
31.根据权利要求30的空气净化器组件，进一步包括位于舱门和颗粒收集箱之间的闩锁机构，所述闩锁机构与铰链相隔，且具有挤压舱门的锁闭位置，从而在环形密封件上施加 轴向力。
32.根据权利要求30的空气净化器组件，其中，当滤芯安装于壳体中时，滤芯由顶部端 盖支撑在颗粒收集箱上，只有顶部端盖和环形密封件接触颗粒收集箱。
33.根据权利要求21的空气净化器组件，进一步包括吹风机和用于操作吹风机的控制板。
34.根据权利要求21的空气净化器组件，其中，空气净化器组件是便携式的，其中，颗 粒收集箱安装在轮子上。
35.根据权利要求21的空气净化器组件，进一步包括铰链，其将舱门连接到颗粒收集 箱，以使得舱门能够在打开位置和关闭位置之间绕铰链枢转。
全文摘要
一种包括端盖的滤芯被提供。端盖包括承载着环形密封件的环形密封件支撑体和用于将滤芯密封且支撑在过滤器壳体中的安装结构。端盖被构造与壳体的匹配接合结构接合，以提供滤芯自对正结构。
文档编号B01D39/00GK101883621SQ200880115494
公开日2010年11月10日 申请日期2008年11月7日 优先权日2007年11月9日
发明者S·特拉梅, T·海纳姆 申请人:气体专用设备联合公司