专利名称：具有减小阻力的过滤器和过滤介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于过滤流体的过滤器和过滤介质，该流体可以是液体或气体，例如空气。这种过滤器通常用于例如内燃机的应用中，但是也可以用于多种其它对流体进行过滤的应用中。相关申请的交叉引用本申请要求2010年9月7日提交的第61/380，407号美国临时申请的利益和优先权，其内容被全部引用并入本文。
背景技术：
第6，391，076号美国专利的内容被全部引用并入本文，该项专利公开了一种全流式流体过滤器,该全流式流体过滤器具有壳体和褶皱式过滤单元,该壳体沿着轴线轴向延伸，该褶皱式过滤单元在闭环的环面中具有多个褶皱，该环面具有外周界、内周界和中空内部，该外周界由多个外侧褶皱顶端限定，该内周界由多个内侧褶皱顶端限定，及该中空内部沿着该轴线延伸。流体大体上直接轴向流过该过滤单元，且具有最小的弯曲度及方向改变得最少，并能使对流量的阻力减到最小。第2006/0065592号美国专利公开的内容被全部引用并入本文，该项专利公开了一种直流式过滤器，该直流式过滤器具有密封顶端，该密封顶端可交替地使壁段的上游端和/或下游端相互密封以限定第一和第二组流动通道，且可保护壁段的端部免受损伤，包括保护上游端免受进入的碎片的损伤，及可提供能耐受高流率的结构支撑，还可借助于该密封件的几何形状来改善流动。第7，314，558号美国专利的内容被全部引用并入本文，该项专利公开了一种褶皱式板式流体过滤器，该裙皱式板式流体过滤器过滤沿轴向流动方向流动的流体，该项专利还包括成角度的板和/或逐渐增加的流动通道宽度和/或歪斜的板突出部和/或平坦的褶皱顶端弯曲线。第7，323，106号美国专利公开内容被全部引用并入本文，该项专利公开了一种具有多个褶皱式过滤单元的过滤器，该多个褶皱式过滤单元具有轴向延伸的通道，该通道具有横向的褶皱通道高度和侧向的通道宽度。该多个褶皱式过滤单元具有不同的通道高度。第7，540，895号美国专利公开内容被全部引用并入本文，该项专利公开了一种过滤器，该过滤器包括壳体和过滤单元，该壳体具有多条流动通路，至少包括贯穿壳体的第一和第二流动通路，该过滤单元相应的平行的第一和第二过滤单元。各面内部分隔壁将流动通路分隔成能节约空间的位置关系。第2008/0011673号美国专利公开的内容被全部引用并入本文，该项专利公开了一种直流式过滤器，该直流式过滤器具有一个或多个上游和/或下游面密封件，该面密封件在横向上会有至少部分从一组褶皱顶端跨向另一组褶皱顶端，及在侧向上跨越相邻的通道。第7，879，125号美国专利的内容被全部引用并入本文，该项专利公开了一种过滤器，该过滤器由褶皱式过滤介质提供，该褶皱式过滤介质具有多个由壁段限定的褶皱，该壁段在轴向上沿着轴向方向延伸，该轴向方向沿轴线；在横向上沿着横向方向延伸，该横向方向在第一和第二组褶皱顶端之间，该第一和第二组褶皱顶端位于第一和第二组轴向延伸的弯曲线处。该褶皱式过滤介质在侧向上沿着侧向跨度跨越，该侧向跨度沿侧向方向，及该壁段被侧向间隙彼此隔开。该褶皱具有沿着横向方向的褶皱深度，该横向方向沿位于该第一和第二组褶皱顶端之间的壁段。随着该褶皱式过滤介质在侧向上沿着该侧向方向跨越，该褶皱深度亦会发生变化。2011年I月6日提交的第13/002,863号美国专利申请系列的内容被全部引用并入本文，该申请系列公开了一种过滤器组件、一种板式过滤单元和一种维修方法，该方法用于减少从壳体入口进入入口容腔的入口流量阻力及减少从出口容腔到壳体出口的出口流量阻力。
发明内容
本发明基于发明人的研究、对阻力被减少的过滤器和过滤介质的发展。在一实例中，褶皱式过滤介质在轴向方向、横向方向及侧向方向上延伸，该横向方向垂直于该轴向方向，该侧向方向垂直于该轴向方向且垂直于该横向方向。该裙皱式过滤介质包括多个由褶皱段构成的褶皱，该褶皱段在轴向方向上在第一和第二轴向端之间延伸，及在横向方向上在第一和第二组褶皱顶端之间延伸，该第一和第二组褶皱顶端的至少部分由第一和第二组弯曲线限定。轴向的流动通道在侧向方向上被限定在该褶皱段之间，并且多个褶皱在横向方向上具有宽度，该宽度会沿着轴向方向发生变化。在另一实例中，形成过滤介质的方法包括折叠过滤介质片以形成多个由褶皱段构成的褶皱，该褶皱段在轴向方向上在第一和第二轴向端之间延伸，及在横向方向上在第一和第二组褶皱顶端之间延伸，该第一和第二组褶皱顶端的至少部分由第一和第二组弯曲线限定，使得轴向的流动通道在侧向方向上被限定在该褶皱段之间；以及形成多个褶皱以在横向方向上具有宽度，该宽度会沿着轴向方向发生变化。在另一实例中，用于过滤流体的过滤器包括壳体,该壳体夹持褶皱式过滤介质；褶皱式过滤介质，该褶皱式过滤介质包括多个由褶皱段构成的褶皱，该褶皱段在轴向方向上在第一和第二轴向端之间延伸，及在横向方向上在第一和第二组褶皱顶端之间延伸，该第一和第二组褶皱顶端的至少部分由第一和第二组弯曲线限定；其中，轴向的流动通道在侧向方向上被限定在该褶皱段之间，且其中多个褶皱在横向方向上具有宽度，该宽度会沿着轴向方向发生变化。
图I是根据本发明的第一实例的过滤器的透视图，其中，褶皱式过滤介质具有变化的宽度。图2是根据本发明的第一实例的过滤器的端视图。图3是根据本发明的第二实例的过滤器的端视图，其中，褶皱式过滤介质的至少一部分具有变化的宽度。图4是根据本发明的第三实例的过滤器的横截面图，其中，褶皱式过滤介质是圆柱形的。图5是根据本发明的第四实例的过滤器的横截面图，其中，圆柱形的褶皱式过滤介质的一部分具有变化的宽度。图6是根据本发明的第五实例的过滤器的透视图，其中，褶皱式过滤介质的一部分是曲线形的。图7是根据本发明的第五实例的过滤器的端视图。图8是根据本发明的第六实例的过滤器的横截面图，其中，圆柱形的褶皱式过滤介质的一部分是曲线形的。
图9是根据本发明的第七实例的过滤器的横截面图，其中，圆柱形的褶皱式过滤介质的一部分是曲线形的。图10是根据本发明的第八实例的过滤器的透视图，其中，褶皱式过滤介质的一部分是曲线形的并且该曲线形部分包括密封件。图11是根据本发明的第九实例的过滤器的透视图，其中，褶皱式过滤介质的一部分是曲线形的并且该曲线形部分包括密封件。图12是根据本发明的第十实例的过滤器的横截面图，其中，相对的褶皱式过滤介质限定Z型过滤器布置。图13是根据本发明的第十一实例的过滤器的横截面图，其中，相对的褶皱式过滤介质限定Z型过滤器布置。图14a是根据第一方法的过滤介质的俯视图，该第一方法用于通过沿着多条弯曲线折叠该过滤介质来形成本发明的过滤介质。图14b是根据用于形成本发明的过滤介质的第一方法的过滤介质的等距视图。图15a是根据第二方法的过滤介质的俯视图，该第二方法用于通过形成、切割和连结该过滤介质来形成本发明的过滤介质。图15b是根据用于形成本发明的过滤介质的第二方法的过滤介质的等距视图。图16是根据用于形成本发明的过滤介质的第一和第二方法的褶皱式过滤介质的等距视图。图17是根据第三方法的过滤介质的俯视图，该第三方法用于通过沿着径向弯曲线折叠该过滤介质来形成本发明的过滤介质。图18是根据用于形成本发明的过滤介质的第三方法的过滤介质的等距视图。
具体实施例方式在本发明中，为简洁、清晰和便于理解目的而使用了某些术语。因为这些术语仅用于描述目的并且意欲进行广泛地解释，所以这些术语不意味着超过现有技术的要求的不必要的阻力。此处描述的不同设备和方法可单独使用或与其它设备和方法组合使用。在所附权利要求书的范围内，各种等同物、替代物和修改物是可能的。只有当在相应的阻力中明确弓丨用术语“用于…的装置”或“用于…的步骤”时，在所附权利要求书中的每个阻力才意欲援用美国专利法第112条第六款的解释。图I和2描绘了过滤器10，过滤器10具有两件褶皱式过滤介质12。褶皱式过滤介质12在轴向方向X、横向方向Y及侧向方向z上延伸,横向方向Y垂直于轴向方向X，侧向方向z垂直于轴向方向X且垂直于横向方向y。过滤器10包括端盖14、16。待过滤的流体大致直接轴向地从入口端18经过过滤器10流至出口端20，如箭头F所示。然而，术语“入口端”和“出口端”不意欲阻力，且流体可以在与参照附图描述的方向之外的方向上流动，例如相反地从末端20流至末端18。褶皱式过滤介质12沿着多条弯曲线22打褶，多条弯曲线22在轴向方向x上延伸。多条弯曲线22包括第一组弯曲线22a和第二组弯曲线22b。第一组弯曲线22a和第二组弯曲线22b部分地限定了多个褶皱24。褶皱24由褶皱段26 (图2中最佳示出)构成，褶皱段26在轴向方向X上在第一轴向端28a和第二轴向端28b之间延伸。褶皱段26还在横向方向I上在第一组褶皱顶端30a和第二组褶皱顶端30b之间延伸。如下面将进一步描述的，第一和第二组褶皱顶端30a、30b的至少部分被第一和第二组弯曲线22a、22b限定。在褶皱段26之间限定在其间的轴向的流动通道32。(更多细节的视图，参见图16。)在一实例中，褶皱段26在入口端18处具有被交替地密封至彼此的端部，以限定在入口端18处具有开放端的轴向的流动通道32，及限定在入口端18处具有闭合端的轴向的流动通道32。在出口端20处，褶皱段26被相反方向地交替密封，使得如果轴向的流动通道32在入口端18处封闭，则在出口端20处开放；并且如果轴向的流动通道32在入口端18处开放，则在出口端20处封闭。以这种方式，流体大致轴向地流经过滤器10的入口端18、流经在入口端18处具有开放端的轴向的流动通道32，侧向地(在z方向上)穿过褶皱段26，并且经由在出口端20处具有开放端的轴向的流动通道32流出。对于多个褶皱段26的密封进一步地被描述于第7，323，106号美国专利和第7，314，558号美国专利中，该两项专利的内容被全部引用并入本文，且该两项专利的说明书取自第6，482，247号美国专利，第6，482，247号美国专利的内容也被全部引用并入本文。在图2所示的实例中，每件褶皱式过滤介质12在横向方向y上都具有宽度，该宽度会沿着轴向方向X发生变化，例如从Wl变到W2的实例。更具体地，第一组弯曲线22a在轴向方向上延伸。第二组褶皱顶端30b在横向方向y上以与轴向方向X成角α地延伸，使得褶皱24在横向方向y上的宽度沿着轴向方向X发生变化，以限定与轴向方向成角度延伸的多个褶皱24的直线部分34。如下面将进一步描述的，直线部分34可以由多个凹入的褶皱形成，该多个凹入的褶皱在横向方向I上与褶皱段26相互交叉。也如下面将进一步描述的，多个褶皱24的直线部分34还可以由已被连结的边缘组形成，该已被连结的边缘组与第一和第二组轴向延伸的弯曲线22a、22b中的一组成角度地延伸。图2示出两件相对的过滤介质12，过滤介质12由端盖14、16夹持，每件过滤介质 12都包括多个由褶皱段26构成的褶皱24，褶皱段26在轴向方向x上在第一和第二轴向端28a、28b之间延伸，及在横向方向y上在第一和第二组褶皱顶端30a、30b之间延伸，第一和第二组褶皱顶端30a、30b的至少部分由第一和第二组弯曲线22a、22b限定。轴向的流动通道32在侧向方向z上被限定在褶皱段26之间。多个褶皱24在横向方向y上都具有宽度，该宽度会沿着轴向方向X发生变化，例如从Wl变到W2的实例。此外，相对的过滤介质12中的每件都包括第二组褶皱顶端30b，第二组褶皱顶端30b相关轴向方向X成角度α地延伸，其中，每件过滤介质12的第一组弯曲线22a大体上平行于轴向方向X，使得相对的过滤介质12限定其间的通道35，通道35沿轴向方向X具有V形的横截面。待过滤的流体在入口端18中大致轴向地流动,如箭头F所示。流体接下来大致轴向地流入褶皱式过滤介质12，如箭头Γ所示，流经轴向的流动通道32，大致侧向地(在z方向上)流经褶皱段26，如上所述如箭头F"所示，并且大致轴向地从出口端20流出，如箭头F"，所示。如果端盖14覆盖出口端20，则流体大致横向地(在y方向上)流动以离开过滤介质12。与传统过滤器相比，由于包括在过滤介质12之间的夹角2 α，所以通道35的V形横截面增大了两件过滤介质12之间的流动面积。这种构造的结果是使得过滤器10内的膨胀损失较少(或压降减小)。因为第一组弯曲线22a大体上平行于轴向方向X，所以带有V形通道35的过滤器10能够与传统过滤器一样，使用相同尺寸的端盖14、16。这意味着，尽管包括会变化的褶皱深度，但是因为过滤器10的尺寸与传统过滤器的尺寸相同，所以过滤器10可以与传统过滤器一样,被集成到同样的壳体(未不出)中。在图3所示的第三实例中，多个褶皱24在横向方向y上的宽度至少会沿着多个褶皱24的直线部分34 (此处，第一段34a、第二段34b，并且沿着褶皱顶端30b)发生变化。在、此实例中，与图I和2的实例相同，第二组褶皱顶端30b沿着褶皱式过滤介质12的整个长度与轴向方向X成角度α地延伸。在第一段34b处的第一组褶皱顶端30a与轴向方向X成角度β地延伸。在第二段34b处的第一组褶皱顶端30a大体上平行于轴向方向X地延伸。在此实例中，褶皱式过滤介质12包括具有第一和第二段34a、34b的直线部分，第一段34a和第二段34b各自与轴向方向X成不同角度地延伸。过滤介质12是由端盖14、16夹持的至少两件相对的的过滤介质12中的一件。相对的过滤介质12中的每件均包括第二组褶皱顶端30b,第二组裙皱顶端30b被定向成相对轴向方向X成角度α，使得相对的的过滤介质12限定了其间的通道35，通道35具有沿着轴向方向X的V形横截面。对于每件过滤介质12而言,第一组裙皱顶端30a在第一段34a处被定向成相对轴向方向x成角度β，及第一组褶皱顶端30a在第二段34b处大体上平行于轴向方向X。流体在箭头F的方向上大致轴向地流入过滤器。流体如箭头F'所表示地进入该过滤器，然后大致侧向地(在z方向上)流过褶皱式过滤介质12、褶皱段26，及流过轴向的流动通道32，如上所述并且如箭头F"所示。流体然后大致轴向地离开过滤介质12，如箭头F"'所示。如上所述，V形通道35增大了两件过滤介质12之间的流动面积，从而使压降减小。以相同的方式，随着流体离开褶皱式过滤介质12，多个褶皱24的部分34a会提供已被减小的压降。此外，假设流体在与图3所示方向大体上相反的方向上流动，则流体在部分34a处进入褶皱式过滤介质12也会经历已被减小的压降。最后，如图3所示的构造使得过滤器10能被装配到较小的壳体(未示出)中。图4示出过滤器10的第三实例，过滤器10具有褶皱式过滤介质12。在此实例中，过滤介质12包括多个褶皱24，褶皱24具有宽度，该宽度会沿着轴向方向X在横向方向y上发生变化。例如，多个褶皱24的宽度从Wl变到W2。褶皱式过滤介质12是圆柱形的并且限定中央开口 36。第二组褶皱顶端30b彼此成角度地延伸，使得中央开口 36的直径从各件过滤介质12的第一轴向端28a到第二轴向端28b沿着轴向方向x增大。在所示的实例中，直径例如从Dl增加到D2。中央开口 36沿着轴向方向X的横截面大致是V形。端盖16被提供在第二轴向端28b处，尽管此处未示出，但端盖14也可以同样被提供在第一轴向端28a 处。
待过滤的流体在箭头F的方向上大致轴向地流动，在箭头Γ处进入褶皱式过滤介质12，大致侧向地(在ζ方向上)流过轴向的流动通道32和多个褶皱顶端26，如上所述并且如箭头F"所示，及大致轴向地离开褶皱式过滤介质12，如箭头F"，所示。通过使圆柱形过滤介质12内的夹角比传统的圆柱形过滤介质内的夹角大，开口区域36的V形横截面增加了圆柱形过滤介质12内的流动面积。其结果是穿过该过滤器的压降会减小，如参照图1-3所述，及使得圆柱形过滤介质12可以像传统的圆柱形过滤介质一样，使用同样的端盖和壳体(未不出)。图5示出根据第四实例的过滤器10的横截面图。在此实例中，与图4的实例对比·可发现，第一组褶皱顶端30a并不沿着过滤介质12的整个长度大体上平行于彼此。第二组裙皱顶端30b成角度地延伸以限定中央开口 36,中央开口 36沿着轴向方向X的横截面为大体上是V形。在第一段34a处，第一组褶皱顶端30a与轴向方向X成角度β地延伸，使得褶皱24的宽度例如从Wl变到W2。在第二段34b处，第一组褶皱顶端30a与轴向方向x大体上平行地延伸，使得褶皱24的宽度例如从W2变到W3。待过滤的流体在箭头F的方向上大致轴向地流动，进入褶皱式过滤介质12，如箭头F'所示，大致侧向地(在ζ方向上)流过轴向的流动通道32和褶皱段26，如上所述并且如箭头F"所示，大致轴向地离开褶皱式过滤介质12，如箭头F"，所示。如参照图3所描述的那样，如果流体在图5中示出的箭头F的方向上流动，那么流体离开过滤介质12后，图5的构造就会减少穿过过滤介质12的压降。类似地，假设流体在与图5所示的箭头F的方向大体上相反的方向上流动，则由于多个褶皱24的部分34a，流体会遭遇已被减少的压降，多个褶皱24的部分34a与轴向方向X成角度地延伸。在图6和7的实例中，多个褶皱24在横向方向y上的宽度至少会沿着多个褶皱24的一部分发生变化。多个褶皱24的该部分包括曲线形的部分38a和38b，曲线形的部分38a和38b将第一轴向端28a和第二轴向端28b中的一端相应地连结到第一组褶皱30a和第二组褶皱30b中的一组。在所示的实例中，褶皱24在第一组褶皱顶端30a和第二组褶皱顶端30b之间，沿着褶皱24的不是曲线形的部分38a、38b的其余部分，保持不变的宽度(Wl)。更具体地，在入口端18处，第二组褶皱顶端30b通过曲线形部分38b被连结到第二轴向端28b。在出口端20处,第一组裙皱顶端30a通过曲线形部分38a被连结到第一轴向端28a。因而，在图6和7的实例中，过滤器10包括两段相对的的曲线形部分38a、38b，曲线形部分38a、38b将第一轴向端28a连结到第一组褶皱顶端30a及将第二轴向端28b连结到第二组褶皱顶端30b。在此实例中，曲线形部分38a、38b是平滑的曲线形部分。图6和7所示实例的其它变体也是可行的。例如，可以省略第一曲线形部分38a或第二曲线形部分38b。此外，褶皱24的不包括曲线形部分38a、38b之一的其余部分在第一组褶皱顶端30a和第二组褶皱顶端30b之间不必保持宽度Wl ;而是，多个褶皱24在的宽度沿着此其余部分也可以在横向方向y上发生变化，如图1-5所示。然后，第一组轴向弯曲线22a可以大体上平行于轴向方向X且大致平行于彼此地延伸，使得端盖14、16和壳体(未示出)的尺寸可以与使用传统过滤器时的端盖及壳体的尺寸保持相似。下面给出描述图6和7的实施例的另一方式。第一和第二组裙皱顶端30a、30b中的一组具有第一过滤介质边缘区101和第二过滤介质边缘区102，第一过滤介质边缘区101轴向延伸，及第二过滤介质边缘区102从第一过滤介质边缘区101起延伸并自轴向方向X朝向横向方向y弯。第一过滤介质边缘区ιο 沿着连续的非直线过渡部并入第二过滤介质边缘区102。第一和第二组轴向端22a、22b中的一组具有第三过滤介质边缘区103和第四过滤介质边缘区104，第三过滤介质边缘区103横向(在y方向上)延伸，及第四过滤介质边缘区104从第三过滤介质边缘区103起延伸并且朝向轴向方向X弯。第三过滤介质边缘区103沿着连续的非直线过渡部并入第四过滤介质边缘区104。第二过滤介质边缘区102和第四过滤介质边缘区104也沿着连续的非直线过渡部并入到彼此。上文已把此连续的非直线过滤部称为曲线形部分38a或38b。待过滤的流体在箭头F的方向上大致轴向地进入过滤器10，经由P处示出的箭头进入褶皱式过滤介质12，大致侧向(在ζ方向上)地流过轴向的流动通道32和褶皱段26，如上所述并且由箭头F"所示，及大致轴向地离开褶皱式过滤介质12，并且如箭头F"'所示。由于曲线形部分38a和38b，流体在进入过滤器10和离开过滤器10时，流体会碰到已被减少的阻力。与传统的过滤器相比，由于没有成恰好的90°角度的褶皱顶端30a、300b，所以流体现在可以较平滑地进入到(或离开)过滤器10。因为流体采用了理想的进 入路径，所以可以使得进入和离开过滤器10时会有较低的压降。因而，第一和第二组褶皱顶端30a、30b中的一组和第一和第二轴向端28a、28b中的一端会在已被减少阻力的流动引导联结部组处会合，该已被减少阻力的流动引导联结部组具有流体动态轮廓，该流体动态轮廓被构造成能沿其减少压降，及能提供较过滤介质12的各褶皱顶端30a、30b和轴向端28a,28b的连结角度是恰好的90°时更低的阻力。图8示出根据第六实例的过滤器10的横截面图。在此实例中，褶皱式过滤介质12是圆柱形的并且限定中央开口 36，中央开口 36的直径Dl在除了曲线形部分38a处之外保持相同。多个褶皱24在横向方向y上在第一组褶皱顶端30a和第二组褶皱顶端30b之间的宽度在轴向方向X上保持不变，直到到达曲线形部分38a。在曲线形部分38a处，第二组裙皱顶端30b被连结到第一轴向端28a。裙皱式过滤介质12通过端盖14、16保持其圆柱形形状。待过滤的流体在箭头F的方向上大致轴向地流进过滤器10。流体大致侧向(在ζ方向上)地流过轴向的流动通道32，流过通道褶皱段26，如上所述并且由箭头F"所示，然后大致轴向地离开过滤介质12，如箭头F"，所示。以这种方式，因为流体在具有理想的进口形状的第一曲线形部分38a处进入，所以流体会如上所述地碰到已被减少的阻力。图9示出根据第七实例的过滤器10的横截面图。在此实例中，褶皱24的宽度Wl在第一组褶皱顶端30a和第二组褶皱顶端30b之间不发生变化，直到到达曲线形部分38a。曲线形部分38b将第一组褶皱顶端30a连结到第二轴向端28b。褶皱式过滤介质12是圆柱形的并且限定中央开口 36,中央开口 36的直径Dl在轴向方向X上沿着过滤介质12的长度保持相同。尽管此处未予描绘，但第二组褶皱顶端30b也可以被连结到第一轴向端28a，如图8所示。待过滤的流体在入口端18处进入该过滤器，如箭头F所示，大致侧向(在ζ方向上)地流过轴向的流动通道32和多个褶皱段26，如上所述并且如箭头F"所示及大致轴向地离开过滤器10，如箭头F"，所示。由于曲线形部分38b，当离开过滤器10时，流体会如上所述地碰到已被减少的阻力。图10示出过滤器10的第八实例，该实例类似于图6和7所示的实例。第二组褶皱顶端30b和第二轴向端28b通过曲线形部分38b连结。然而在此实例中，过滤器10包括位于曲线形部分38b上的密封件40。密封件40彻底地密封住褶皱顶端30b。由于曲线形部分38b和平滑密封件40的组合，该组合将流体引导到V形通道35中，彻底密封住褶皱顶端30b可以使得流体大致如箭头F所示地进入过滤器10，以相较于具有曲线形部分但是没有密封件的过滤器，碰到减到更少的阻力。用于每件过滤介质12的胶合线41被示出与轴向方向X成角度地延伸。胶合线41如上所述密封住交替的轴向的流动通道32。然而，为了利用过滤介质12内的更大面积，胶合线41可以位于与密封件40更接近的位置，也可以顺着密封件40的形状。图11示出过滤器10的第九实例，该实例也类似于图6和7所示的实例。第一组裙皱顶端30a在曲线形部分38a处被连结到第一轴向端28a。密封件40位于曲线形部分38a上。在此实例中，入口端18和出口端20的位置与前面的实例中的位置颠倒。随着流体在入口端18处流入过滤器并进一步地如箭头F所示被引向褶皱式过滤介质12，在曲线形 部分38a上方的密封件40会减少对流体的阻力。流体然后进入过滤介质12，如箭头F'所示，大致侧向(在ζ方向上)地流过轴向的流动通道32和褶皱段26，如上所述并且如箭头F"所示，及大致轴向地离开褶皱式过滤介质12和出口端20，如箭头F"，所示。图12示出过滤器10的第十实例，过滤器10具有Z型过滤器布置。过滤器10包括壳体42，壳体42夹持两件褶皱式过滤介质12。Z型过滤器布置具有由壳体42限定的入口端18和出口端20。褶皱式过滤介质12通过内部分隔壁44被保持在一起。此实例中所示出的褶皱式过滤介质12都包括多个褶皱24的一部分的段34a、34b中的至少一段，褶皱24具有裙皱顶端组30a、30b,裙皱顶端组30a、30b被定向成相对轴向方向X成角度a。例如，关于下侧的褶皱式过滤介质12，第一组褶皱顶端30a与轴向方向X成角度α地延伸。关于上侧的褶皱式过滤介质12，第二组褶皱顶端30b与轴向方向X成角度α地延伸。然而，上侧和下侧过滤介质12中的褶皱顶端30a、30b不必与轴向方向x成相同角度地延伸。下侧的过滤介质12的第二组弯曲线22b大体上平行于轴向方向X，而上侧的过滤介质12的第一组弯曲线22a大体上平行于轴向方向X。相对的的过滤介质12由此限定Z型过滤器布置。Z型过滤器布置在第7，540，895号美国专利中被进一步描述，该项专利的内容被全部引用并入本文。术语“上侧”和“下侧”用在此处仅用于清楚地描述所示的实例，而不意欲阻力。待过滤的流体大致轴向地流过入口端18进入过滤器10，如箭头F所示。流体大致轴向地进入褶皱式过滤介质12，如箭头Γ所示。流体大致侧向(在ζ方向上)地流过轴向的流动通道32和轴向褶皱段26，如上所述并且如箭头F"所示。流体然后大致轴向地离开褶皱式过滤介质12，如箭头F"，所示，并且最终在出口端20处离开过滤器10，如箭头F""所示。在传统的Z型过滤器布置中，过滤介质12的表面和壳体42的内侧壁的表面43之间的面积较小并且会产生高压降的区域。通过增加间隙来减小压降，该间隙位于壳体42的内侧壁的表面43和下侧褶皱式过滤介质12的表面之间，如例如Gl处所示。通过使褶皱宽度沿着下侧的褶皱式过滤介质12的段34a发生变化来实现产生间隙G1。相似地，通过增加间隙G2来减少流体离开上侧的褶皱式过滤介质12后的压降，间隙G2位于上侧的褶皱式过滤介质12的表面和壳体42的内侧壁的表面43之间。通过使褶皱宽度沿着上侧的褶皱式过滤介质12的段34b发生变化来实现产生间隙G2。图13示出过滤器10的第十一实施例，过滤器10具有Z型过滤器布置。此实例除了具有曲线形部分38a、38b而不是具有如图12所示的直线段34a、34b之外，其余都与图12的实施例相似。下侧的褶皱式过滤介质12的第一组褶皱顶端30a通过曲线形部分38a被连结到第一轴向端28a。上侧的褶皱式过滤介质12的第二组褶皱顶端30b通过曲线形部分38b被连结到第二轴向端28b。下侧的褶皱式过滤介质12的第二组弯曲线22b沿着过滤介质12的长度大体上平行于轴向方向X，及上侧的褶皱式过滤介质12的第一组弯曲线22a沿着过滤介质12的长度大体上平行于轴向方向X。图13中的其它附图标记对应于图12中的附图标记。通过图13所示的构造来减小压降的方式与通过图12、图6和7的所示的构造来减少压降的方式十分相似。流体沿着曲线形部分38a和38b经历已被减少的阻力，从而沿着褶皱式过滤介质12的压降也被减少。尽管此处未示出，但是曲线形部分38a、38b中的一处或多处可以还包括诸如图10和11所示的密封件。现在将参照图14a_18描述用于形成褶皱式过滤介质12的不同方法。图14a示出在其上形成有第一和第二组弯曲线22a、22b的过滤介质。可以折叠过滤介质46以形成由褶皱段26构成的多个褶皱24，褶皱段26在轴向方向X上在第一和第二轴向端28a、28b之 间，及在横向方向y上在第一和第二组褶皱顶端30a、30b之间延伸，第一和第二组褶皱顶端30a、30b的至少部分由第一和第二组弯曲线22a、22b限定。轴向的流动通道32在侧向方向ζ上被限定在褶皱段26之间，使得多个褶皱24在横向方向y上具有宽度，该宽度会沿着轴向方向X发生变化。尽管此处未示出，但该变化的宽度可以通过形成曲线形部分实现，该曲线形部分将第一和第二轴向端28a、28b中的一端相应地连结至第一和第二组褶皱顶端30a、30b中的一组。褶皱式过滤介质12的此实例在图6和7中示出。可替换地，该变化的宽度可以通过直线部分34实现，直线部分34将第一和第二轴向端22a、22b中的一端相应地连结至第一和第二组褶皱顶端30a、30b中的一组，如图1-4所示。在图14a和14b所示的一实例中，通过使多个凹入的褶皱48在侧向方向ζ上褶皱段26相互交叉形成多个褶皱24的直线部分34。折叠过滤介质片46以形成多个凹入的褶皱48。折叠过滤介质46使得第一和第二组弯曲线22a、22b轴向延伸，并且使得多个凹入的褶皱48中的每个凹入的褶皱在横向方向ζ上从第一和第二组褶皱顶端30a、30b中的一组起向内延伸，从而形成第三、第四和第五组弯曲线22c、22d、22e，第三、第四和第五组弯曲线22c、22d、22e与轴向方向X成角度Θ地延伸。多个褶皱48的每个凹入的褶皱均包括凹入的褶皱26a、26b，凹入的褶皱26a、26b在横向方向y上在第五弯曲线22e与第三和第四弯曲线22c、22d中的一条之间延伸。例如，凹入的褶皱26a被形成于弯曲线22c和22e之间。相似地，凹入的褶皱26b被形成于弯曲线22e和22d之间。多个褶皱48中的每个凹入的褶皱因而均在轴向方向X和横向方向I上具有三角形的横截面。在图15a和15b所示的另一实例中，多个褶皱24的直线部分34由连结边缘组50a、50b形成，连结边缘组50a、50b与轴向延伸的弯曲线中的第一和第二组22a、22b中的一组成角度Θ地延伸。折叠过滤介质片46使得第一和第二组弯曲线22a、22b轴向延伸。然后，切割过滤介质片46以形成褶皱段26的相对的边缘50a、50b，边缘50a、50b与轴向延伸的弯曲线中的第一和第二组22a、22b中的一组成角度Θ地延伸。在示出的实例中，相对的边缘50a、50b从第二组弯曲线22b起延伸。然后，边缘50a、50b被连结到一起。这会产生褶皱段26，褶皱段26的宽度在轴向(在X方向上)和横向(在y方向上)上相互共同扩宽，及在横向方向I上大体上相等地变化。相对的边缘50a、50b能够以多种不同方式被连结，例如以沿着图15a所示的虚线涂上胶合剂的方式。图16示出折叠起来的过滤介质12的近视图。过滤介质12具有褶皱段26和轴向的流动通道32。还示出了第一和第二组弯曲线22a、22b及第一和第二组褶皱顶端30a、30b。在所示的实例中，第一组弯曲线22a和第一组褶皱顶端30a沿着过滤介质12的长度大体上平行于轴向方向X地延伸。第二组褶皱顶端30b的第一段34a与轴向方向X成角度α地延伸。褶皱式过滤介质12的第二部分34b具有轴向的弯曲线22b和褶皱顶端30b，轴向的弯曲线22b和褶皱顶端30b大体上平行于轴向方向X地延伸。因而，褶皱顶端30a、30b仅会有部分被弯曲线22a、22b限定，要去除褶皱顶端30a、30b的一些对应的弯曲线22a、22b不轴向延伸的部位，或者去除褶皱顶端30a、30b被切割以形成直线或曲线形部分的部分。在此实例中，也示出了多个凹入的褶皱48。然而，与图15a和15b的实施例一样，凹入的褶皱48可以被去除,及其余的边缘会沿着第一和第二边缘50a、50b被连结在一起。图17和18描绘了用于形成褶皱式过滤介质12的第三方法。过滤介质46被切割
成沿着弧线52a和52b的弧形。过滤介质46的左上部(以阴影示出)被去掉。过滤介质片46被来回折叠使得第一和第二组弯曲线22a、22b与轴向方向x成角度地径向延伸。在示处的实例中，这些角度为σ。图18示出以这种方式折叠过滤介质46将如何实现使褶皱段26具有会沿着轴向方向X发生变化的横向方向I上的宽度。宽度例如从Wl变到W2。
权利要求
1.一种褶皱式过滤介质，所述褶皱式过滤介质在轴向方向、横向方向及侧向方向上延伸，所述横向方向垂直于所述轴向方向，所述侧向方向垂直于所述轴向方向且垂直于所述横向方向，所述褶皱式过滤介质包括 多个由褶皱段构成的褶皱，所述褶皱段在所述轴向方向上在第一和第二轴向端之间延伸，及在所述横向方向上在第一和第二组褶皱顶端之间延伸，所述第一和第二组褶皱顶端的至少部分由第一和第二组弯曲线限定； 其中，轴向的流动通道在所述侧向方向上被限定在所述褶皱段之间，且其中所述多个褶皱在所述横向方向上具有宽度，所述宽度沿着所述轴向方向发生变化。
2.根据权利要求I所述的褶皱式过滤介质，其中，所述多个褶皱在所述横向方向上的所述宽度至少沿着所述多个褶皱的一部分发生变化。
3.根据权利要求2所述的褶皱式过滤介质，其中，所述多个褶皱中的所述部分包括曲线形部分，所述曲线形部分将所述第一和第二轴向端中的一端接合到所述第一和第二组褶皱顶端中的一组。
4.根据权利要求3所述的褶皱式过滤介质，其中，所述曲线形部分是平滑的曲线形部分。
5.根据权利要求3所述的褶皱式过滤介质，包括位于所述曲线形部分上的密封件。
6.根据权利要求3所述的褶皱式过滤介质，其中，所述曲线形部分是两段相对的曲线形部分中的一段，所述两段相对的曲线形部分分别将所述第一轴向端接合到所述第一组褶皱顶端及将所述第二轴向端接合到所述第二组褶皱顶端。
7.根据权利要求2所述的褶皱式过滤介质，其中，所述多个褶皱的所述部分包括直线部分，所述直线部分与所述轴向方向成角度地延伸。
8.根据权利要求7所述的褶皱式过滤介质，其中，所述直线部分包括第一和第二段，所述第一和第二段分别与所述轴向方向成不同角度地延伸。
9.根据权利要求7所述的褶皱式过滤介质，其中，所述直线部分由多个凹入的褶皱在所述侧向方向上与所述褶皱段相互交叉而形成。
10.根据权利要求9所述的褶皱式过滤介质，其中，所述第一和第二组弯曲线轴向延伸，其中，所述多个凹入的褶皱中的每个凹入的褶皱均在所述横向方向上从轴向延伸的所述第一和第二组褶皱顶端中的一组起向内弯曲，以形成第三、第四和第五组弯曲线，所述第三、第四和第五组弯曲线与所述轴向方向至少成一个角度地延伸。
11.根据权利要求10所述的褶皱式过滤介质，其中，所述多个凹入的褶皱中的每个凹入的褶皱均包括凹入的褶皱段，所述凹入的褶皱段在所述横向方向上在所述第五弯曲线与所述第三和第四弯曲线中的一条之间延伸。
12.根据权利要求11所述的褶皱式过滤介质，其中，所述多个凹入的褶皱中的每个凹入的褶皱均在所述轴向方向和所述横向方向上具有三角形的横截面。
13.根据权利要求7所述的褶皱式过滤介质，其中，所述第一和第二组弯曲线轴向延伸，其中，所述多个褶皱的所述直线部分由连结边缘组形成，所述连结边缘组与所述第一和第二组轴向延伸的弯曲线中的一组成角度地延伸。
14.根据权利要求13所述的褶皱式过滤介质，其中，所述褶皱段具有宽度，所述宽度在轴向上和横向上相互共同扩宽，及在所述横向方向上大体上相等地变化。
15.根据权利要求I所述的褶皱式过滤介质，其中，所述第一和第二组褶皱顶端中的至少一组和所述第一和第二轴向端中的一端在已被减少阻力的流动引导联结部组处会合，所述已被减少阻力的流动引导联结部组具有流体动态轮廓，所述流体动态轮廓被构造成能沿其减少压降，及能提供较所述过滤介质的各褶皱顶端和轴向端的联结角度是恰好的90°时更低的阻力。
16.根据权利要求13所述的褶皱式过滤介质，其中 所述第一和第二组褶皱顶端中的所述一组具有第一过滤介质边缘区和第二过滤介质边缘区，所述第一过滤介质边缘区轴向延伸，所述第二过滤介质边缘区从所述第一过滤介质边缘区起延伸并自所述轴向方向朝向所述横向方向弯，所述第一过滤介质边缘区沿着连续的非直线过渡部并入所述第二过滤介质边缘区； 所述第一和第二组轴向端中的所述一组具有第三过滤介质边缘区和第四过滤介质边缘区，所述第三过滤介质边缘区横向延伸，所述第四过滤介质边缘区从所述第三过滤介质边缘区起延伸并且朝向所述轴向方向弯，所述第三过滤介质边缘区沿着连续的非直线过渡部并入所述第四过滤介质边缘区； 其中，所述第二和第四过滤介质边缘区沿着连续的非直线过渡部并入到彼此。
17.—种形成过滤介质的方法,所述过滤介质在轴向方向、横向方向及侧向方向上延伸，所述横向方向垂直于所述轴向方向，所述侧向方向垂直于所述轴向方向且垂直于所述横向方向，所述方法包括 折叠过滤介质片以形成多个由褶皱段构成的褶皱，所述褶皱段在所述轴向方向上在第一和第二轴向端之间延伸，及在所述横向方向上在第一和第二组褶皱顶端之间延伸，所述第一和第二组褶皱顶端的至少部分由第一和第二组弯曲线限定；其中，轴向的流动通道在所述侧向方向上被限定在所述褶皱段之间；以及 形成所述多个褶皱以在所述横向方向上具有宽度，所述宽度沿着所述轴向方向发生变化。
18.根据权利要求17所述的方法，包括形成曲线形部分，所述曲线形部分将所述第一和第二轴向端中的一端接合到所述第一和第二组褶皱顶端中的一组。
19.根据权利要求17所述的方法，包括折叠所述过滤介质片，以形成多个凹入的褶皱，所述多个凹入的褶皱在所述侧向方向上与所述褶皱段相互交叉。
20.根据权利要求19所述的方法，包括折叠所述过滤介质片，使得所述第一和第二组弯曲线轴向延伸，并且使得所述多个凹入的褶皱中的每个凹入的褶皱均在所述横向方向上从所述第一和第二组褶皱顶端中的一组起向内延伸，从而形成第三、第四和第五组弯曲线，所述第三、第四和第五组弯曲线与所述轴向方向成角度地延伸。
21.根据权利要求17所述的方法，包括折叠所述过滤介质片，使得所述第一和第二组弯曲线轴向延伸；切割所述过滤介质片，以形成所述褶皱段的相对的边缘，所述褶皱段与所述第一和第二组轴向延伸的弯曲线中的一组成角度地延伸；然后将所述边缘连结在一起。
22.根据权利要求17所述的方法，包括将所述过滤介质片切割成弧形并且折叠所述过滤介质片，使得所述第一和第二组弯曲线与所述轴向方向成角度地径向延伸。
23.一种用于过滤流体的过滤器，所述过滤器在轴向方向、横向方向及侧向方向上延伸，所述横向方向垂直于所述轴向方向，所述侧向方向垂直于所述轴向方向且垂直于所述横向方向，所述过滤器包括 壳体，所述壳体夹持褶皱式过滤介质； 褶皱式过滤介质，所述褶皱式过滤介质包括多个由褶皱段构成的褶皱，所述褶皱段在所述轴向方向上在第一和第二轴向端之间延伸，及在所述横向方向上在第一和第二组褶皱顶端之间延伸，所述第一和第二组褶皱顶端的至少部分由第一和第二组弯曲线限定； 其中，轴向的流动通道在所述侧向方向上被限定在所述褶皱段之间，且其中所述多个褶皱在所述横向方向上具有宽度，所述宽度沿着所述轴向方向发生变化。
24.根据权利要求23所述的过滤器，其中，所述过滤介质是被夹持在所述壳体中的至少两件相对的过滤介质中的一件，相对的过滤介质中的每件均包括所述多个由褶皱段构成的褶皱，所述褶皱段在所述轴向方向上在第一和第二轴向端之间延伸，及在所述横向方向上在第一和第二组褶皱顶端之间延伸，所述第一和第二组褶皱顶端由第一和第二组弯曲线限定；其中，轴向的流动通道在所述侧向方向上被限定在所述褶皱段之间；且其中所述多个褶皱在所述横向方向上具有宽度，所述宽度沿着所述轴向方向发生变化。
25.根据权利要求24所述的过滤器，其中，相对的过滤介质中的每件均包括至少一组褶皱顶端，所述至少一组褶皱顶端被定向成相对所述轴向方向成角度，且其中所述过滤介质中的一件的所述第二组弯曲线大体上平行于所述轴向方向，且其中所述过滤介质中的另一件的所述第一组弯曲线大体上平行于所述轴向方向，使得所述相对的过滤介质限定Z型过滤器布置。
26.根据权利要求24所述的过滤器，其中，相对的过滤介质中的每件均包括至少一组褶皱顶端，所述至少一组褶皱顶端被定向成相对所述轴向方向成角度，且其中每件过滤介质的所述第一组弯曲线均大体上平行于所述轴向方向，使得所述反向过滤介质在其间限定通道，所述通道沿着所述轴向方向具有V形的横截面。
27.根据权利要求23所述过滤器，其中，所述褶皱式过滤介质是圆柱形的并且限定中央开口，所述中央开口具有直径，所述直径从所述各过滤介质的所述第一轴向端到所述第二轴向端沿着所述轴向方向增加。
28.根据权利要求27所述的过滤器，其中，所述中央开口沿着所述轴向方向具有大体上V形的横截面。
29.根据权利要求23所述的过滤器，其中，所述第一和第二组褶皱顶端中的至少一组和所述第一和第二轴向端中的一端在已被减少阻力的流动引导联结部组处会合，所述已被减少阻力的流动引导联结部组具有流体动态轮廓，所述流体动态轮廓被构造成能沿其减少压降，及能提供较所述过滤介质的各褶皱顶端和轴向端的联结角度是恰好的90°时更低的阻力。
全文摘要
一种褶皱式过滤介质，该褶皱式过滤介质包括多个由褶皱段构成的褶皱，该褶皱段在轴向方向上在第一和第二轴向端之间延伸，及在横向方向上在第一和第二组褶皱顶端之间延伸，该横向方向垂直于该轴向方向，且该第一和第二组褶皱顶端的至少部分由第一和第二组弯曲线限定。轴向的流动通道在侧向方向上被限定在该褶皱段之间，及该多个褶皱在横向方向上具有宽度，该宽度会沿着轴向方向发生变化。
文档编号B01D53/00GK102985157SQ201180034130
公开日2013年3月20日 申请日期2011年9月6日 优先权日2010年9月7日
发明者马克·V·霍尔茨曼, 阿伦·贾纳基拉曼, 奥文·D·肯德尔, 司各特·W·施瓦兹, 艾瑞克·A·雅尼科夫斯基, 迈克尔·J·康纳, 库尔特·M·A·巴岛, 穆雷·R·舒卡 申请人:康明斯过滤Ip公司