具有突出部的过滤介质、过滤包以及过滤器元件的制作方法

优先权权益

本申请是于2015年11月10日以对所有国家指定的申请人唐纳森公司(donaldsoncompany,inc)—一家美国国家公司、以及对所有国家指定的发明人美国公民johnm.buettner,iii、美国公民greggt.geiger、和美国公民paula.way的名义作为pct国际专利申请提交，并且要求在2014年11月10日提交的美国临时专利申请号62/077,842、2014年11月10日提交的美国临时专利申请号62/077,848、以及2015年7月2日提交的美国临时专利申请号62/188,003的优先权，这些申请的内容通过引用以其全部内容并入本文。

发明领域

本技术广义地涉及过滤介质、过滤介质包、以及过滤器元件。更具体地，本技术涉及包含伸出部的过滤介质。

背景

流体流，例如气体和液体，通常在其中携带了污染物。在许多情况下，希望将所述污染物中的一些或全部从所述流体流中过滤出来。例如，通常在去往机动车辆的发动机和用于发电设备的空气流中、至燃气涡轮系统的空气和气体流中、去往各种燃烧炉的空气和气体流中、以及去往热交换器(例如，加热和空调)的空气和气体流中存在颗粒污染物。发动机润滑系统、液压系统、冷却剂系统和燃料系统中的液体流也可能携带应当被过滤掉的污染物。

对于此类系统而言优选的是从液体中去除(或降低其含量)选定的污染物。为了减少污染物，已经开发了多种多样的流体过滤器(气体或液体过滤器)。然而总的来说，需要继续改进。

褶皱式过滤介质已被使用多年、并且被广泛应用于流体过滤应用，包括气体和液体过滤。褶皱式过滤介质通过将所述介质来回折叠而在给定体积中提供相对大的介质表面积，使得可以在相对小的体积中安排大量的介质。褶皱式介质典型地由连续或卷起的过滤介质网片形成，其中褶皱垂直于介质的机器方向形成。介质的机器方向一般是指介质从来源(例如，供应辊)上出来时的连续方向。所述连续方向有时也被称为介质的机器方向。因此，褶皱折痕一般横向于介质的连续方向。一般，第一组褶皱折痕形成介质包的第一面，并且第二组褶皱折痕形成介质包的第二面，其中所述第一和第二褶皱折痕是彼此交替的。应理解的是，在某些实施例中，在此所描述的“面”可以是基本上不均匀的或不规则的、并且可以是平面的或非平面的。

设计含有褶皱式过滤介质的过滤器元件的一个挑战是，随着给定体积内的褶皱数量增加，可能会发生不期望水平的流体流动限制。因此，需要改进的褶皱式过滤介质。

特别针对高粘度液体过滤器元件的挑战是，获得褶皱式过滤介质的均匀间隔并且具有合足够高的褶皱刚度。在这些情况下，通常使用织物屏来支撑过滤器的下游侧。这提供了刚度、还提供了用于粘性液体的流动通道。在这些过滤器中，问题是，由粘性液体引起的高的力导致上游褶皱表面与邻近的上游褶皱表面塌缩或聚拢在一起。当这种情况发生时，这些表面被遮挡并且性能降低。因此，需要在褶皱的上游面上提供均匀的间距，以产生均匀的流动分布并避免褶皱聚拢和遮挡。

技术实现要素：

本发明涉及一种褶皱式过滤介质以及包含所述褶皱式过滤介质的过滤介质包。所述褶皱式介质和褶皱式介质包在所述介质的表面上包括多个突出部。所述突出部是位于所述介质的表面上的三维结构。它们可以以多种方式(包括直接在过滤介质中形成突出部或者将例如粘附剂珠的结构施加到所述介质的一面或两面上)中的任一种来提供。在一些实施例中，所述粘附剂珠可以被固定至褶皱式介质的一个或两个相邻面上。另外，所述粘附剂珠可以在总体上垂直于所述介质的面的方向上伸长。如果希望，粘合剂珠的伸长可以促进褶皱式介质的相邻面的更大间隔。所述突出部、在此也被称为伸出部或陷窝可以彼此接触、或接触平坦介质(例如所述介质的非伸出部分)并且保持相邻介质面彼此不密切接触。保持介质的相邻面彼此不接触可能是有益的，因为所述表面彼此接触的地方可能造成遮挡。遮挡是介质彼此触碰而使得空气及其污染物不能穿过所述介质的地方。波纹典型地具有与本文披露的离散突出部相反的连续线条的突出部。只有在突出部触碰自身或其他介质的地方才造成遮挡。因此，波纹状元件可以有20％的介质被遮挡，而具有突出部的介质可以有少至1％的介质被遮挡。遮挡减少了可用于空气过滤的介质的量、并且增大了过介质或元件包上的压降，从而降低了其性能。

对于在过滤器的下游面上使用织物屏的液体过滤器而言，典型希望的是在介质的上游侧上具有伸出部，但在下游侧上没有。此外，在液体应用中对过滤介质上的伸出部可以有益于控制褶皱间距以避免聚拢。

受污染或未过滤的空气可以接近上游侧上的介质并且穿过介质到达下游侧。可以在介质的上游侧和下游侧两者上提供突出部或伸出部。在上游侧上，所述突出部可以保持上游侧打开，使得未过滤的空气可以进入介质褶皱或包的全部上游体积并且促进均匀的间距。在相邻介质面由于移动的空气的静压力被压在一起的下游侧上，所述突出部可以保持过滤介质的相邻部分彼此间隔开。

所述下游突出部保持介质间隔开，但是由于所述介质的结构特性，可能在相邻突出部之间出现介质偏转。所述介质的强度以及所述突出部的距离和高度可以决定所述介质偏转多少。随着所述介质的偏转，相邻介质片之间的下游空隙减小，从而导致压降增大。本技术认识到，对于给定的突出部高度，由于所述突出部的位置被定位成间隔更远，因为给定长度上的遮挡点更少，所以遮挡较少，但与此同时由于大的惯性矩而偏转较大。以类似的方式，随着突出部之间的距离减小，遮挡增大，但是偏转减小。在偏转减小与遮挡增大平衡的某个点，出现最佳性能。这可以取决于介质的结构特性以及使用过滤器的应用状况(即流速和由流速引起的压降)。

在波纹状介质有褶皱的一些情境下，刻痕机构跨介质的宽度压缩所述介质，从而赋予可以折叠所述介质的弱化刻痕线。波纹状介质的刻痕可以沿着这条刻痕线产生应力。所述介质包由于这个应力可能扭曲。通过避免连续的波纹，能够跨平坦介质的某个区域进行刻痕，由此避免沿着所述刻痕线产生应力。这产生了更加尖锐且更直的刻痕，并且几乎没有压力和扭曲，从而导致入口和/或出口压力损失减小。大多数波纹是对称的并且具有相同的上游和下游体积。在一些实施例中，介质的上游侧或脏侧大于所述介质的下游侧或干净侧，由此提供用于储存污染物的额外体积。对于波纹，这将需要形成不对称的形状。这种不对称形状可能难以形成并且可能产生如前所描述的应力和扭曲。在不对波纹赋予不对称形状的情况下，可以通过使上游突出部的高度与下游突出部不同来简单地实现体积不对称性。

本发明还涉及褶皱式过滤介质包。短语“褶皱式过滤介质包”是指通过将过滤介质折叠、褶皱或以其他方式形成为三维网状物而构造或形成的介质包。褶皱式过滤介质包可以更简单地被称为介质包。

褶皱式过滤介质包可以可选地与存在于过滤器元件中的其他特征(包括密封件、密封支撑件、以及褶皱包端部包封物)相组合。总体上，褶皱式过滤介质包包括过滤介质，所述过滤介质具有形成第一面的第一组褶皱折痕、形成第二面的褶皱折痕，并且所述过滤介质在所述第一组褶皱折痕与所述第二组褶皱折痕之间以来回安排的方式延伸。

所述折痕典型地横向于介质的机器方向形成，但这并不是必需。所述折痕可以以与横向于机器方向的角度不同的角度形成。所述第一面一般是褶皱式过滤介质的入口或出口，并且所述第二面是所述过滤介质的所述入口或出口中的另一者。例如，未过滤的流体可以经由所述第一面进入褶皱式过滤介质包中，并且经过滤的流体可以经由所述第二面离开所述褶皱式过滤介质包，反之亦然。

根据本发明制成的褶皱式介质可以被组装成多种形状和构型，包括面板过滤器、圆柱形过滤器和锥形过滤器。在面板过滤器中，褶皱式介质典型地以平面或面板构型延伸，所述构型具有由第一组褶皱折痕(也称为褶皱尖端)形成的褶皱式介质的第一面、以及由第二组褶皱折痕(也称为褶皱尖端)形成的褶皱式介质的第二面。由所述褶皱折痕形成的第一面和第二面是总体上平行的。流体通过一个面流入所述面板过滤器中、并穿过另一个面从所述面板过滤器流出。

在圆柱形或锥形过滤器中，褶皱式介质总体上被形成为管或锥体(或管或锥体的部分片段)，其中所述褶皱式介质的第一面(由第一组褶皱尖端限定)创建内面，并且所述褶皱式介质的第二面(由第二组褶皱尖端限定)创建外面。在用于空气过滤的圆柱形和锥形过滤器的情况下，空气典型地从所述外面流入过滤器元件中而到达所述内面(或者在有时被称为反向流动过滤器中与之相反)。

在实施例中，提供了一种包含多个介质褶皱的褶皱式过滤介质包，所述介质褶皱包括：a)被构型成用于对流体进行过滤的过滤介质，所述过滤介质包含多个褶皱折痕，其中介质在所述褶皱折痕之间延伸；b)从所述过滤介质的至少一个表面延伸的多个伸出部。

在实施例中，所述伸出部彼此间隔开0.1英寸至0.25英寸之间(从相邻伸出部的最近边缘测量)。

在实施例中，所述伸出部间隔开小于0.25英寸(从相邻伸出部的最近边缘测量)。

在实施例中，所述伸出部间隔开小于0.5英寸(从相邻伸出部的最近边缘测量)。

在实施例中，所述伸出部间隔开小于1.0英寸(从相邻伸出部的最近边缘测量)。

在实施例中，所述伸出部以基本上三角形的构型安排。

在实施例中，所述伸出部以基本上等边三角形的构型安排。

在实施例中，所述伸出部以基本上矩形的构型安排。

在实施例中，所述伸出部以基本上方形的构型安排。

在实施例中，所述伸出部离所述介质表面的高度小于或等于0.01英寸。

在实施例中，所述伸出部离所述介质表面的高度小于或等于0.05英寸。

在实施例中，褶皱深度小于8英寸。

在实施例中，褶皱深度是从8英寸至16英寸。

在实施例中，所述过滤介质包括纤维素。

在实施例中，形成所述过滤介质的纤维包括至少25％的纤维素。

在实施例中，形成所述过滤介质的纤维包括至少50％的纤维素。

在实施例中，形成所述过滤介质的纤维包括至少75％的纤维素。

在实施例中，所述过滤介质具有大于10,000磅/平方英寸的弹性模量。

在实施例中，所述过滤介质具有小于75,000磅/平方英寸的弹性模量。

在实施例中，褶皱密集度为至少3个褶皱/每英寸。

在实施例中，上游伸出部平均高度可以比下游伸出部平均高度大出至少50％。

在实施例中，伸出部密度为至少500个伸出部/每英寸。

在实施例中，上游伸出部密度大于下游伸出部密度。

在实施例中，上游伸出部密度是下游伸出部密度的至少两倍。

在实施例中，上游伸出部密度是下游密度的至少四倍。

在实施例中，上游伸出部表面积等于下游伸出部表面积，但是密度不同。

在实施例中，所述伸出部以梯度构型间隔开，使得间距从所述介质包的一面到所述介质包的另一面变化。

在实施例中，所述伸出部以梯度构型间隔开，使得高度从所述介质包的一面到所述介质包的另一面变化。

在实施例中，所述伸出部以梯度构型间隔开，使得高度和间距从所述介质包的一面到所述介质包的另一面变化。

在实施例中，所述伸出部以梯度构型间隔开，使得高度和/或间距在横向于从所述介质包的一面到所述介质包的另一面的方向的方向上变化。

在实施例中，相邻表面上的伸出部被构型成彼此接触。

在实施例中，所述伸出部之间的介质在经受30英寸h20的压力时，显示出为所述伸出部高度的80％的最大变形。

在实施例中，所述伸出部彼此粘接。

在实施例中，所述伸出部具有长圆形形状。

在实施例中，所述伸出部具有圆形形状。

在实施例中，所述伸出部是基本上椭圆形的。

在实施例中，所述介质包展现出上游体积相对于下游体积的体积不对称性。

在实施例中，所述伸出部覆盖了过滤介质区域的0.5％至50％。

在实施例中，所述伸出部以伸出部平均高度的200％至2000％的距离间隔开。

本发明的以上概述并非旨在说明本发明所披露的每个实施例。这是随后的详细说明以及权利要求书的目的所在。

附图简要说明

通过结合附图考虑以下对本发明的各实施例的详细说明，可以更完全地理解本发明，在附图中：

图1是根据本发明实现方式所构造和安排的过滤介质的第一表面的顶部照片。

图2是根据本发明实现方式所构造和安排的过滤介质的第二表面的顶部照片，示出了图1中所示的第一表面的相反侧。

图3是根据本发明实现方式所构造和安排的过滤介质的顶部照片，示出了过滤介质中的伸出部以及褶皱折痕线。

图4是符合本发明实现方式的示例性过滤器元件的透视图。

图5是符合本发明实现方式的过滤器元件的前视图。

图6是符合本发明实现方式的过滤介质的示意性截面视图。

图7是符合本发明实现方式的过滤介质的示意性截面视图。

图8是符合本发明实现方式的过滤介质的示意性截面视图。

图9是图8中所描绘的过滤介质的详细视图。

图10是符合本发明实现方式的没有锥度的过滤介质的示意性截面视图。

图11是符合本发明实现方式的具有部分锥度的过滤介质的示意性截面视图。

图12是符合本发明实现方式的具有全锥度或基本上全锥度的过滤介质的示意性截面视图。

图13是符合本发明实现方式的具有不规则间隔开的伸出部的过滤介质的示意性截面视图。

图14a是符合本发明实现方式的两个伸出部的示意性侧视图。

图14b是符合本发明实现方式的两个伸出部的示意性侧视图。

图15a是符合本发明实现方式的过滤介质的第一表面的示意性顶视图。

图15b是符合本发明实现方式的过滤介质的第一表面的示意性顶视图。

图16是符合本发明实现方式的示例性过滤器元件的透视图。

图17是图16的过滤器元件内的褶皱式过滤介质的截面视图的示意性表示。

图18是符合本发明实现方式的示例性过滤器元件的侧视图。

图19是针对高粘度液体使用的过滤器的示意图，在褶皱的下游面上采用屏并且在褶皱的上游面上采用突出部来创建均匀褶皱间距以实现均匀流动。

这些图将被视为本发明的一般性表示，并且应了解的是，这些图没有被绘制成包含本发明的所有实施例、也不总是按比例绘制的。还应理解的是，根据本发明制成的介质总体上呈现出变化。虽然本发明易于进行各种修改和替代形式，其细节已通过举例和附图示出，并且将详细进行说明。然而，应理解的是本发明并不限于所说明的具体实施例。与其相反，本发明将涵盖落入本发明的精神和范围内的修改、等效物、以及替代方案。

详细说明

本发明涉及具有伸出部的过滤介质、过滤介质褶皱包、以及过滤器元件。在此描述了不同的实施例。应理解的是，所描述的不同实施例的所有方面均可以与所描述的其他实施例的多个方面以任何组合的方式进行组合。

所述过滤介质包含多个伸出部。所述伸出部是在过滤介质中形成的三维结构，所述三维结构可以沿褶皱表面提供流动路径、可以允许流体流经所述介质、可以允许相邻介质面维持希望的相互间距、并且可以提供改善的污染物去除。伸出部或突出部可以包括成形的伸出部、例如压纹。替代地，伸出部可以包括施加的伸出部，例如胶珠或其他施加到过滤材料上的材料。在不同实施例中，例如如果所述过滤材料太脆而使得所述过滤材料在形成压纹时会撕裂、断裂或以其他方式失效的话，可以向脆性的过滤材料施加所施加的伸出部。所施加的伸出部可以将介质上的应变最小化。

所述伸出部还可以帮助减少遮挡量，即，相邻褶皱彼此接触或彼此紧密靠近的面积，从而减小在这个接触点处或接触点附近的流体流动。遮挡可以是指例如由于阻挡或接触而具有受限的或减小的流体流量的过滤介质区域。遮挡是指，两片过滤介质可以彼此接触并阻止穿过这两片过滤介质的流体流量而由此减小了可用过滤介质的量的区域。

所述伸出部一般是小的突出部或从所述介质的表面向上延伸的其他延伸部。在典型实施例中，在褶皱式介质上将存在大量的突出部。所述伸出部在从介质表面上方观察时可以例如是圆形的、卵形的、椭圆的或多边形的。典型地所述伸出部具有弯曲的边缘从而将介质应变最小化。可以改变所述伸出部的大小和形状，并且所述介质的上游表面通常将具有与下游表面不同的形状、大小、和/或伸出部数量。事实上，可以仅在所述介质的一侧上、在上游侧或下游侧之一上具有伸出部。然而，典型地希望的是，在介质的下游侧上具有至少一些伸出部，以避免介质片在来自所述过滤包的上游侧的压力下推靠在彼此上。此外，可以扩大或优化所述突出部的形状和/或尺寸以增加所述介质的刚性。

在本发明的至少一个实施例中，所述过滤介质的上游侧上的伸出部与所述过滤介质的下游侧上的伸出部的尺寸不同。在替代性实施例中，与褶皱折痕相邻的伸出部的尺寸跟不与褶皱折痕相邻的那些伸出部不同。

所述褶皱式过滤介质包可以用于过滤为气态或液态物质的流体。可以使用所述过滤介质过滤的示例性气态物质是空气，并且可以使用所述过滤介质过滤的示例性液态物质包括水、油、燃料和液压流体。可以用所述过滤介质包来从有待过滤的流体中分离或去除至少部分的组分。所述组分可以是污染物或者要去除或分离的另一材料。示例性的污染物和要去除的材料包括被表征为固体、液体、气体、或其组合的那些。污染物或要去除的材料可以包括颗粒、非颗粒、或其混合物。要去除的材料可以包括可以被所述介质捕获的化学物质。提及组分和污染物的去除应理解为是指完全去除或分离、或部分去除或分离。

现在参见附图，图1示出了带压纹的介质100片的照片。带压纹的介质100包括多个第一类型的伸出部110和第二类型的伸出部120，为了清楚起见，将以其相对大小来提及所述伸出部，从而将所述第一类型的伸出部110称为“大伸出部110”并且将所述第二类型的伸出部120称为“小伸出部120”。在所描绘的视图中，大伸出部110向上伸出，并且小伸出部120向下伸出。虽然从图1中未看到，但是在图1中拍摄的介质100被构造成使得大伸出部110显著高于小伸出部120。并且，在图1所描绘的实施例中，针对每个大伸出部110，存在四个小伸出部120。在实施例中，所述伸出部在相同的表面上可以是不同的大小，例如更靠近第一端的伸出部小于或大于更靠近第二端的伸出部。应理解的是，具有被施加的伸出部的介质可以具有与如图1和图2的带压纹的介质100中所示的类似的伸出部图案。

图2示出了图1的过滤介质100的相反表面，其中大伸出部110向下伸出并且小伸出部120向上伸出。

图3示出了具有大伸出部110、小伸出部120以及褶皱折痕线130的过滤介质100的放大视图。将观察到，在褶皱折痕130的一侧上的大伸出部110中的每一个与在所述褶皱折痕130的另一侧上的第二对应大伸出部110对齐。类似地，每个小伸出部120在所述褶皱折痕130的另一侧上具有对应的小伸出部120。图3的介质100可以沿着褶皱折痕130“向上”或“向下”折叠。在一种情形下，结果是所述大伸出部110彼此接触，而在其他情形下，结果是所述小伸出部120彼此接触。

总体上希望的是，褶皱包的上游侧具有比下游侧更大的褶皱间距(因为所述上游侧将经受污染物的负载)。因此，典型地，所述褶皱包的上游侧具有比所述褶皱包的下游侧更大的彼此接触的伸出部。然而，应理解的是，替代性构型是可能的。因此，例如相反构型是可能的，其中褶皱包的上游侧具有比下游侧更小的伸出部。

虽然图1至3示出了在介质100的一侧上的大伸出部以及在介质100的相反侧上的小伸出部，但是在替代性实施例中，大伸出部和小伸出部存在于介质100的两侧上。在又另一个实现方式中，所述伸出部全部是同一大小。在还又其他实现方式中，伸出部在介质的仅一个表面上形成(但是于是在相反面上形成凹陷)。

图1至3中所示的所述伸出部总体上均是圆形形状(在从上方观察轮廓时)。在其他实现方式中，所述伸出部具有其他形状，例如、卵形、椭圆形、多边形或其他形状。

图4示出了根据本发明的过滤器元件400的前透视图，所述过滤器元件利用具有突出部的介质制成。过滤器元件400具有带有前面446的褶皱式过滤介质401并且具有环绕褶皱式过滤介质401的框架440。虽然在这个图中未描绘，但是所述褶皱式过滤介质401具有对应的后面。此外，所述框架具有右侧441、左侧442、顶部443以及底部444。

过滤介质401的前面446典型地是过滤器元件400的“上游”侧，并且所述后面是过滤器元件400的“下游”侧。因此，在典型实施例中，穿过过滤器元件400的流体流是从前面446、流入过滤器元件400的内部中、并且接着穿过所述后面流出。穿过过滤器元件400必须经过所述过滤介质401。

图5示出了过滤器元件400的前视图。图6至13示出了根据不同实施例的过滤器元件400沿线a-a的一部分的不同截面。

图6至9描绘了根据在此披露的技术的示例性褶皱式过滤介质的示意性截面视图。应理解的是，这些图仅是展示性的并且不是按比例绘制的。实际的过滤介质还将会示出附图中未描绘的不规则性。

图6至9进一步描绘了伸出部接触伸出部。在替代性实施例中，伸出部可以接触过滤介质的平坦部分或非伸出部分。在多个实施例中，彼此接触的多个伸出部可以粘接在一起以便基本上维持褶皱间距或者在操作或组装过程中避免伸出部嵌套。在一些实施例中，可以将粘合剂布置在两个接触的伸出部之间以便将其粘接在一起。在一些实施例中，全部伸出部与伸出部的接触区都被粘接。在一些实施例中，一部分伸出部与伸出部的接触区被粘接。类似地，相邻褶皱的伸出部与非伸出部分之间的接触部可以粘接在非粘接部上。在一些实现方式中，粘接材料自身可以用于在相邻介质面中提供物理间隔并且还提供粘合。

参照图6，介质600具有在过滤介质600的下游侧656与过滤介质600的上游侧652之间延伸的多个介质区段650，其中每个介质区段650是由下游侧656上的褶皱折痕630和上游侧652上的褶皱折痕630限定的。过滤介质600的上游侧652上的一对相邻的褶皱折痕630限定了上游通路654，可过滤流体穿过所述上游通路被引入过滤介质600中。换言之，过滤介质600的上游侧652限定了过滤入口654。同样，过滤介质600的下游侧656上的一对相邻的褶皱折痕630限定了过滤出口658。进入褶皱包中的流体沿着入口654流动并且最终穿过过滤介质600、并且接着通过出口658流出所述褶皱(除少量流体将穿过实际的褶皱折痕630之外)。流经介质600的流体流动可以跨过滤介质600产生不同的压力差，导致一些褶皱之间的空间塌缩并且其他褶皱之间的空间膨胀。

伸出部610、620可以由所述介质限定以防止所述介质响应于系统的压力变化而改变形状。总体上，伸出部610、620被用于保持相邻介质区段650之间的空间。例如在图6中，多个第一伸出部对610被过滤介质600限定在每个上游通路654内，所述突出部被构型成用于维持上游通路654中每个介质区段650之间的空间。这样，由所述过滤介质限定的第一伸出部612具有峰区域，所述峰区域被构型成，在所述介质关于过滤介质600的下游侧656上的褶皱折痕630折叠时，置靠在第二伸出部614的峰区域上。

过滤介质600限定了多个第二伸出部对620以便通过由相邻下游褶皱折痕630限定的下游通路658来维持介质区段650之间的空间。这样，由过滤介质600限定的一个伸出部622的峰区域被构型成，当过滤介质600关于过滤介质600的上游侧652上的褶皱折痕630折叠时，置靠在相邻伸出部624的峰区域上。

图7描绘了符合在此披露的技术的过滤介质的替代性示意图。图7中所描绘的实施例类似于图6中所描绘的实施例，但是过滤介质600的上游侧652上的褶皱尖端630是固定的，而不是合并了伸出部对来维持介质区段650之间的间距。所述褶皱尖端630可以在沿着介质600的不同长度的离散点处固定至弦、带、一部分过滤介质、框架和/或类似物上。然而，下游侧656上的伸出部对620非常类似于以上关于图6的讨论中所描述的。

图8描绘了符合在此披露的技术的过滤介质的又一个替代性示意图。这个实施例展现了沿着每个下游空间658的整个长度的多个下游伸出部对620以及沿着上游空间654的整个长度的多个上游伸出部对610。此外，上游侧652上的褶皱尖端630比下游侧656上的褶皱尖端630更窄，从而创建了体积比出口658更大的入口654。

虽然在图6至8中所描绘的实施例主要示出了多个构型，其中所述伸出部与相邻褶皱上的相对伸出部相接触，但是，应理解的是，在一些实现方式中，所述伸出部中的一些或全部将不与相对伸出部相接触。事实上，在某些实施例中，所述相邻褶皱可以是平坦的或基本上平坦的、并且没有或基本上没有伸出部。

图9描绘了具有对图8所描绘的实施例的修改的实施例的示意图。在这个实施例中，第三和第四伸出部对626、628由靠近褶皱尖端630的过滤介质600限定，使得维持褶皱尖端630的锥度。

图10-12是具有变化锥度的各种褶皱尖端的过滤介质构造的示意图。例如，图10描绘了没有锥度的过滤介质600，其中每个褶皱尖端630具有特定宽度并且由上折线132和下折线134限定。过滤介质600的入口侧652上的褶皱尖端630可以具有第一宽度，并且出口侧654上的褶皱尖端630可以具有第二宽度。图18和19各自描绘了锥形介质，其中褶皱尖端630是单一折线，并且入口654的体积朝向上游652褶皱尖端630增大，并且出口658的体积朝向下游656褶皱尖端630增大。虽然图17至19中未描绘，但是应理解的是，图17至19中所示的任何过滤介质示意图可以包括多个伸出部，以便保持介质结构的几何形状。

图13示出了具有多个不规则间隔开的伸出部的过滤介质600的截面图。在实施例中，所述伸出部之间的间距可以是不规则的，使得所述伸出部中的一些与其他伸出部相比更靠近其相邻伸出部。在实施例中，所述伸出部在一端上与相反端上相比可以更紧靠在一起。

图13示出了下游侧656上的伸出部615、616、617、618、619。第一伸出部615与第二伸出部616之间的距离大于下游侧656上的任何其他两个相邻的伸出部之间的距离。第二伸出部616与第三伸出部617之间的距离大于下游侧656上的任何其他两个相邻的伸出部(除了第一伸出部615和第二伸出部616之外)之间的距离。伸出部越靠近出口656，伸出部越靠近下一个相邻的伸出部。第五伸出部619之间的距离小于下游侧656上的任何其他两个相邻的伸出部之间的距离。第四伸出部618与第三伸出部617之间的距离小于下游侧656上的任何其他两个相邻的伸出部之间的距离(除了第五伸出部619和第四伸出部618之间的距离之外)。

图14a是符合在此披露的技术的两个伸出部760、762的示意性侧视图。所述伸出部可以具有多种多样的形状和尺寸。可以基于过滤介质的应用来选择具体的伸出部大小。伸出部的宽度和高度可以改变。

伸出部的高度可以是指伸出部的顶部与过滤介质的平坦部分之间用线764表示的距离。在实施例中，伸出部的平均高度可以在从0.005英寸到0.05英寸的范围内。在实施例中，第一表面上的伸出部的平均高度可以小于或等于0.01英寸。在实施例中，第一表面上的伸出部的平均高度可以小于或等于0.05英寸。在实施例中，第二表面上的伸出部的平均高度可以是0.0275英寸。在实施例中，上游伸出部平均高度可以比下游伸出部平均高度大出至少50％。在实施例中，下游伸出部可以具有0.015英寸的平均高度。在实施例中，上游伸出部可以具有0.030英寸的平均高度。

伸出部大小或伸出部宽度可以取决于应用而改变。所述伸出部宽度可以用图14a中所示的线766表示。所述伸出部的宽度可以从0.03英寸到0.375英寸变化。在实施例中，伸出部可以覆盖过滤介质的表面积的从0.25％至38.35％。

伸出部之间的距离还可以取决于应用或者在单一过滤器元件内改变，如关于图13所讨论的。一般，两个伸出部之间的距离是从伸出部的边缘到相邻伸出部的边缘，例如用线768表示。两个伸出部之间的距离可以是从一个伸出部的边缘到另一个伸出部的边缘的距离。在替代性实施例中，从一个伸出部到另一个伸出部的距离可以用线770表示。线770是指中心到中心的距离，例如从一个伸出部的中心到第二个伸出部的中心的距离。

沿着褶皱在两个相邻的下游伸出部之间的最大距离可以是0.8英寸或更小。两个相邻的伸出部之间的最大距离可以是0.5英寸或更小。在实施例中，相隔相邻伸出部之间的最大距离可以是0.2英寸或更小，例如以便限制介质(在所述伸出部之间)的变形量。在实施例中，所述伸出部可以彼此间隔开0.1英寸至0.25英寸(从相邻伸出部的最近边缘测量)之间。在实施例中，所述伸出部与相邻伸出部的最近边缘可以间隔开小于0.25英寸。在实施例中，所述伸出部与相邻伸出部的最近边缘可以间隔开小于0.5英寸。

在实施例中，两个相邻的伸出部之间的最大距离可以取决于沿着褶皱的两个伸出部的定位，例如更靠近入口端的两个伸出部之间的最大距离可以大于更靠近出口端的两个伸出部之间的最大距离(距离随着离入口的深度/距离的增大而减小)。

在实施例中，伸出部之间的介质的变形量受限于伸出部的高度，以便防止相邻的过滤介质片在伸出部之间彼此接触。在实施例中，伸出部之间的介质的变形量受限于伸出部高度的百分比，例如95％、90％、85％、80％、75％、70％、或50％。在实施例中，伸出部之间的介质的变形量是当经受30英寸h20的元件压力差(在元件的上游和下游面之间的压力差)时，所述伸出部高度的80％的最大变形。在实施例中，伸出部间距可以是与伸出部高度相关的，使得所述伸出部可以以伸出部平均高度的267％至667％的距离间隔开。

在实施例中，过滤介质可以包括伸出部密度，例如每单位面积的一定数量的伸出部。在实施例中，所述伸出部密度可以是从500个伸出部/ft²至5000个伸出部/ft²。在实施例中，上游伸出部的伸出部密度小于下游伸出部的伸出部密度。在实施例中，所述下游伸出部密度是所述上游伸出部密度的至少两倍。在实施例中，所述下游伸出部密度是所述上游伸出部密度的至少四倍。在实施例中，所述上游伸出部表面积基本上等于所述下游伸出部表面积，并且所述上游伸出部密度与所述下游伸出部密度不同。

伸出部之间的间距可以取决于介质的类型以及穿过所述介质的气流。应变极限可以参考介质开始失效(例如破裂或撕裂)的点。在实施例中，介质在最弱方向上的屈服应变极限可以是所述介质在最弱方向上的屈服应变极限的8％。

图14b是具有两个伸出部760、762的过滤介质700的示意性侧视图，所述过滤介质与在负载下、例如在穿过所述过滤器的流动的作用下这两个伸出部760、762之间的偏转相一致。过滤介质700例如在过滤流体流时可能挠曲或变形。在实施例中，过滤介质700的变形量(用箭头774表示)可以受限于伸出部的高度(用线772表示)或者被限制为小于所述伸出部的高度。可以限制所述变形量，以便防止两个相邻的过滤介质片在除了伸出部之外的其他位置处接触。

图15a是根据本发明实现方式所构造和安排的过滤介质的第一表面800的示意性顶视图。图15a示出了呈菱形图案的多个伸出部802。所述伸出部可以相对应彼此处于基本上矩形的取向，如图1和2所示。

所述伸出部802可以被定位成相对于彼此处于基本上等边三角形的取向，如图15b所示。在实施例中，所述伸出部可以以基本上三角形的构型安排。在实施例中，所述伸出部以基本上等边三角形的构型安排。

在实施例中，所述伸出部可以被定位成重复的图案，例如方形、矩形或菱形。在实施例中，所述伸出部可以以基本上矩形的构型安排。在实施例中，所述伸出部可以以基本上方形的构型安排，如图1所示。在实施例中，所述伸出部可以被定位成梯度形式，如图13所示。在替代性实施例中，所述伸出部可以被定位成不规则或非重复的图案。

图1至3以及图6至13中所描绘的过滤介质可以形成各种各样的过滤器元件。图16描绘了可以使用具有伸出部的过滤介质来产生的示例性圆柱形过滤器安排。所述过滤器安排900包括第一和第二端盖980和982，所述端盖具有在其间延伸的褶皱式介质996。所述褶皱式介质996的褶皱折痕998总体上在端盖980与982之间的方向上延伸。具体的过滤器安排900具有外衬里984，在一个位置处剖开示出，用于观察褶皱。虽然可以典型地穿过衬里984观察到褶皱，但是图16所示的安排900被绘制成没有示出穿过衬里的褶皱，以避免隐藏所述安排的其他特征。

返回参见图16，外衬里984包括膨胀金属，尽管可以使用各种各样替代性外衬里，包括塑料和纸质外衬。在一些情况下，就不使用外衬里。对于这个具体实施例，垂直于褶皱方向的方向大体是过滤器安排900的圆周，对于最靠近观察者的褶皱而言由双头箭头988指示。

图17是图16的过滤器安排900内的褶皱式过滤介质996的截面图的示意性表示。从这个视图中可以看到，过滤介质包900是“扇形的”，这在元件900的外衬里984周围的介质褶皱998之间产生相对间隔，从而提供用于接收脏空气的增强区域。

圆柱形过滤器元件900典型地具有一个开放的端盖(在这种情况下对应于端盖980)，以及一个封闭的端盖(在这种情况下对应于端盖982)，尽管替代方案是可能的。术语“开放的”，当参考端盖使用时，意在指以下端盖：所述端盖具有开放的中心孔992，以在不穿过所述介质996的情况下允许过滤器安排900的内部空间986与过滤器安排900的外部之间的空气流动。相比之下，封闭的端盖是其中不具有孔的端盖。

对于端盖980和982已经开发了多种安排和材料。所述端盖可以包括被模制到介质上的聚合物材料。可替代地，它们可以包括金属端盖或其他预成型的端盖，所述端盖用适当的粘合剂或灌封剂固定到所述介质上。具体描绘的端盖980和982是模制的端盖，各自包括可压缩的发泡聚氨酯。端盖980被示出为具有外壳密封件994，用于在使用期间将元件900密封在外壳中。所描绘的密封件994是内部径向密封件，尽管外部径向密封件以及轴向密封件也是可能的。

虽然从这个视图中不可见，伸出部可以被限定在褶皱式介质996的外褶皱折痕998之间的过滤介质996的表面中并且朝向过滤器元件900的内部体积延伸。

应注意的是，所述过滤器元件可以包括内衬里990，所述内衬里在端盖980和982之间沿着介质996的内表面延伸，如图16中所示，尽管在一些安排中此类衬里是任选的。所述内衬里(如果使用的话)可以是金属，如膨胀金属或穿孔金属，或者它可以是塑料或纸质(例如)的。

一种安排，如在图16中描绘的，本文中有时称为使用“圆柱形构型的”介质的“圆柱形安排”，或通过类似的特征表述。并非利用管状介质的所有过滤器安排都被配置为圆柱体。这样的实例在图18中示出。参见图18，过滤器安排1000包括褶皱式介质的延伸部1002，其中褶皱方向在箭头1004的方向上延伸。过滤器安排1000是有点圆锥形的，具有宽端1006以及窄端1008。端盖1014被定位在宽端1006处，并且另一个端盖1010被定位在窄端1008处。与参照图4和5所讨论的圆柱形安排一样，可以使用各种开放和封闭的端盖。对于所描绘的具体实例，端盖1014是开放的并且端盖1010是封闭的。

过滤器安排1000包括在端盖1014与1010之间延伸的外部支撑屏1012。具体的安排1000不包括内部支撑屏，尽管可以使用一个。所述过滤器元件1000包括密封安排1016，在这种情况下是轴向密封件，尽管内部或外部径向密封件是可能的。元件1000包括非连续地带螺纹的安装安排1018，用于安装外壳。所述安排1000总体上详细地描述于2003年10月23日提交的pct/us2003/33952，所述申请通过引用以其全文并入本文。

褶皱式介质包和过滤器元件的替代构型是可能的，例如转让给donaldson公司的、并且通过引用以其全文并入本文的题为“具有褶皱式介质包的过滤器组件和方法(filterassemblywithpleatedmediapocketsandmethods)(序列号11/683,287)”的、美国专利申请20070209343中所教导的那些，并且其全部内容通过引用并入本文。

可以将所述过滤器元件用在不同的外壳安排中，并且可以将所述过滤器元件定期地进行替换或清洁或翻新，如所希望的。清洁可以包括例如机械清洁、脉冲清洁或反向流体流动清洁。在空气过滤的情况下，所述外壳可以被提供为空气清洁器的一部分用于多种空气净化或加工应用，包括发动机进气、涡轮进气、集尘以及加热和空气调节。在液体过滤的情况下，所述外壳可以是液体清洁器的一部分用于清洁或加工，例如，水、油、燃料以及液压流体。

图19示出了可以用于液体应用中的圆柱形过滤元件1900的一部分，例如用于高粘度液体的过滤器元件。过滤器元件1900可以包括过滤介质1904以及织物屏1906。织物屏1906可以粘接或不粘接至过滤介质1904的下游侧上。织物屏1906可以包括钢。所述织物屏可以被构型成用于给过滤介质1904提供结构支撑。

过滤器元件1900可以包括多个伸出部1902。在实施例中，过滤器元件1900仅包括在所述过滤器的上游侧上的多个伸出部1902以便基本上维持褶皱间距。在实施例中，伸出部1902可以包括过滤介质1904和织物屏1906的一部分。

在替代性实施例中，流体流动可以从所述圆柱形过滤器元件内流向外部，使得所述织物屏可以被定位在所述圆柱体的外部分上、在过滤介质的下游。在这样的实施例中，所述伸出部可以大于所述织物屏中的孔，以便防止过滤介质的伸出部穿过所述织物屏。在多个实施例中，所述织物屏和过滤材料变形以形成伸出部。

过滤介质

所述过滤介质可以是作为相对柔性的介质提供的，包括含有纤维素纤维、合成纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、或其组合的非织造纤维材料，所述非织造纤维材料中通常含有树脂、并且有时是用额外的材料处理过的。示例过滤介质可以表征为在潮湿和温暖情况下可以承受大约高达百分之十二(12％)的应变而不撕裂、但在干燥和冷的情况下在较低百分比的应力(对于某些介质，低至3％)下通常会断裂的纤维素过滤介质。在实施例中，所述过滤介质包括纤维素。在实施例中，形成所述过滤介质的纤维可以包括至少25％的纤维素、至少50％的纤维素、或至少75％的纤维素。所述过滤介质可以被褶皱化以便形成褶皱式过滤介质，而没有不可接受的介质退化。此外，希望的是所述过滤介质具有将在使用过程中维持构型的性质。虽然可获得可以承受大于约百分之十二(12％)的应变的某些过滤介质，并且根据本发明可以使用此类介质，但此类介质典型地由于需要结合相对大量的合成纤维而更加昂贵。

在实施例中，所述过滤介质可以是全合成介质。在实施例中，所述介质可以包括合成部分和非合成部分。

在形成陷窝或压纹过程中，对介质造成塑性变形。这防止介质恢复至其原始形状。然而，一旦形成的位移被释放，伸出部有时候将趋向于部分弹回，从而仅维持已经发生的拉伸和弯折的一部分。同样，所述介质可以含有树脂。在形成陷窝过程中，可以将介质加热以便软化所述树脂。当所述树脂冷却时，它将有助于维持带凸台的形状。

在实施例中，所述过滤介质可以具有大于10,000磅/平方英寸的弹性模量。在实施例中，所述过滤介质可以具有小于75,000磅/平方英寸的弹性模量。在实施例中，所述过滤介质可以具有小于150,000磅/平方英寸的弹性模量。

所述过滤介质可以在其一侧或两侧设有细纤维材料，例如根据美国专利号6,955,775、6,673,136和7,270,693，这些专利通过引用以其全部内容并入本文。一般，细纤维可以被称为聚合物细纤维(微纤维和纳米纤维)并且可以被提供在所述介质上来改善过滤性能。

所述细纤维可以是在制造过程的不同阶段加入的。例如在一些实现方式中，所述介质可以在形成伸出部之前含有细纤维，而在其他实现方式中，细纤维作为一个或多个层被添加至所述介质。由于在所述介质上存在细纤维，能够提供具有减小的重量或厚度而同时获得希望的过滤特性的介质。相应地，在所述介质上存在细纤维可以提供增强的过滤特性、提供更薄介质的使用、或二者。可以用来形成细纤维的示例性材料包括聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇聚合物、聚氨酯、以及包括多种不同尼龙(例如尼龙6、尼龙4,6、尼龙6,6、尼龙6,10及其共聚物)的共聚物、聚氯乙烯、pvdc、聚苯乙烯、聚丙烯腈、pmma、pvdf、聚酰胺、及其混合物。

在粘性液体过滤的实施例中，粘接至钢织物屏上的过滤介质包括至少25％并且优选地50％的聚合纤维(聚酯)。所述钢织物屏可以以在机器方向上具有18股/英寸或0.007”直径股、以及横向于所述机器方向的每英寸14股或0.007”直径股。在这种情况下，所述伸出部大小可以是最大股间距的2倍或3倍，例如0.21英寸。在实施例中，上游侧上的伸出部高度将填充开放褶皱空间以提供每个褶皱的正间距。所述伸出部可以与近邻或相邻伸出部对齐或错开。在这种情况下，对于圆柱形过滤器，流动将是从圆柱形褶皱式安排的外部流向内部的标准流。

为了增强褶皱式过滤介质的性能，可以依赖若干技术。所述技术可以应用于面板式过滤器安排中使用的褶皱式过滤介质和圆柱形或圆锥形过滤器安排中使用的褶皱式过滤介质。取决于所述褶皱式过滤介质旨在用于面板式过滤器安排还是圆柱形或圆锥形过滤器安排中，可以提供替代优选。鉴于本披露，将理解何时某些优选对于面板式过滤器安排是更希望的以及何时某些优选对于圆柱形过滤器安排是更希望的。

因此，应理解，鉴定优选并非旨在反映对于面板式过滤器安排以及圆柱形过滤器安排二者的优选。此外，应当理解的是，由于所述圆柱形过滤器安排旨在是可以表征为向前流动安排(其中污浊空气从外部圆柱形表面流入所述过滤器介质包)的安排还是表征为反向流动过滤介质包(其中污浊从所述过滤介质包的内表面流入所述过滤介质包)的安排，所述优选可以改变。

褶皱包和过滤器元件构型

还提供了根据发明的过滤器元件，所述过滤器元件结合有具有伸出部的介质。提供了过滤器元件，所述过滤器元件可以包括褶皱式过滤介质包和密封件，所述密封件相对于所述过滤介质包安排，使得有待过滤的流体由于穿过所述过滤介质包的一面进入并且从所述介质包的另一面流出来而穿过所述过滤介质包。所述密封件可以直接或经由密封支撑件间接附接至所述褶皱式过滤介质包，并且可以被提供用于接合壳体以便在所述壳体与所述过滤器元件之间提供密封。所述密封件可以作为轴向密封件、径向密封件或轴向与径向密封件的组合来提供。压接密封件、夹紧密封件和许多其他形式的密封件也是可能的。

过滤器元件或滤芯作为可维护过滤器元件来提供。在本背景下术语“可维护”是指包含过滤介质的过滤器元件，其中所述过滤器元件可以从对应的空气清洁器被定期移除并且更换。包括可维护过滤器元件或滤芯的空气清洁器被构造成用于提供过滤器元件或滤芯的移除、清洁和更换。总体上，空气清洁器可以包括壳体和检修盖，其中所述检修盖提供了用完的过滤器元件的移除以及新的或干净的(重新调整的)过滤器元件的插入。

当褶皱式过滤介质上的面平行时，形成面板的褶皱式过滤介质包可以被称为“笔直流通构型”或其变体。例如，以面板形式提供的过滤器元件一般可以具有流入面以及流出面，其中进入和离开过滤器元件的流动是在基本上相同的笔直流通方向上。在一些情况下，所述面中的每个可以是基本上平坦的或平面的，其中这两者彼此平行。然而，在一些应用中，例如多个变体是可能的，例如非平面的面。

替代地，流入面和流出面可以以相对于彼此的角度来提供，使得所述面不平行。此外，过滤器元件可以包括具有非平面的面的过滤介质包，并且非平面的面可以被认为是与另一个面不平行的。过滤介质包的示例性非平面的面包括如下的面，所述面形成以圆柱形安排或以锥形安排形成的过滤介质包的内表面或外表面。过滤介质包的另一个示例性非平面的面包括过滤介质包，其中所述介质表面具有不一致或不规则的褶皱深度(例如，一个褶皱的褶皱深度与另一个褶皱的褶皱深度不同)。流入面(有时称为“端”)可以被称为第一面或第二面，并且流出面(有时称为“端”)可以被称为所述第一面或第二面中的另一者。

例如，存在于包含形成面板的褶皱式过滤介质的过滤器元件中的笔直流通构型与包含以美国专利号6,039,778所示类型的圆柱形构型安排的褶皱式过滤介质的圆柱形过滤器元件形成对比，在所述专利的过滤介质中，流动一般在穿过所述过滤元件时进行显著转弯。即，在根据美国专利号6,039,778的过滤器元件中，流动穿过圆柱形侧面进入圆柱形滤芯中并且接着转向穿过向前流动系统中的圆柱形过滤端离开。在反向流动系统中，流动穿过一端进入圆柱形滤芯中并且接着转向穿过所述圆柱形滤芯的侧面离开。在美国专利号5,613,992中示出了这样的反向流动系统的实例。包含褶皱式过滤介质的另一种过滤器元件可以被称为锥形过滤器元件，因为所述过滤介质包以锥形形式安排。

在实施例中，所述褶皱密度或褶皱密集度可以在从2至20或者从4至18的范围。在实施例中，所述褶皱高度可以在0与24英寸、例如1至12英寸之间。在实施例中，所述褶皱密度可以是至少10个褶皱/英寸。在实施例中，所述褶皱密度是至少3个褶皱/英寸。流体接近过滤器的接近速度可以在从500英尺/分钟到2500英尺/分钟的范围内。

在实施例中，可以存在0英寸至小于8英寸的褶皱深度。在实施例中，可以存在2英寸至小于8英寸的褶皱深度。在实施例中，可以存在8至16英寸或8至24英寸的褶皱深度。在实施例中，可以存在0英寸至小于24英寸的褶皱深度。

介质体积不对称性&截面积不对称性

本发明的褶皱式褶皱式介质的其他特征是在一些实现方式中存在介质体积不对称性。当褶皱式介质包的一侧(要么上游侧要么下游侧)具有与所述褶皱式介质包的另一侧不同的体积时，出现介质体积不对称性。在一些但非所有实现方式中，较大介质体积对应于上游的开放介质体积，并且较小介质体积对应于下游的开放介质体积(在使用期间上游体积可能累积污染物，例如灰尘)。在例如径向构型的不同实施例中，不对称性可以颠倒(下游体积大于上游体积)，以便减小下游部分中的压降。

介质体积不对称性出于不同原因是有利的，包括改进的流体流量和改进的负载性能。在一些实现方式中，介质将展现出超过1％、超过3％、超过5％、或超过10％的介质体积不对称性。示例介质构造展现出了大于15％、大于20％、大于50％、大于75％、大于100％、大于150％、以及大于200％的介质体积不对称性。合适的介质体积不对称性包括例如1％至300％、5％至200％；50％至200％；100％至200％；以及100％至150％。

应理解的是，截面积不对称性可能导致介质体积不对称性，但情况并不总是如此，因为褶皱式介质截面积可以沿着过滤介质的长度变化从而具有以下累积效果：介质每侧上的总体积是相等的。而且，介质包的给定截面可以在所述介质的上游侧给出更高的截面积，但所述介质的随后渐缩造成了总的介质体积不对称性从而在总介质体积的意义上有利于下游侧。

在一些实施例中，介质包将具有截面积不对称性，使得介质的一侧具有的截面积比同一件介质的相反侧大至少1％。通常跨介质的截面积差异将大于3％、大于5％、或大于10％。示例介质构造展现出了大于15％、大于20％、大于50％、大于75％、大于100％、大于150％、以及大于200％的介质截面积不对称性。合适的介质截面积不对称性包括例如1％至300％、5％至200％；50％至200％；100％至200％；以及100％至150％。

导致截面积差异的褶皱几何形状可以显著影响穿过所述过滤器元件的流动特性。所述过滤器元件的相对截面积的变化典型地导致在所述区域内所述介质包的上游和下游部分的截面积的变化：如果介质包的上游部分经历截面积的增大，则所述介质包的下游部分还将典型地经历截面积的减小。本发明允许定制介质体积不对称性和截面积不对称性以改善过滤器性能。

在一个实施例中，当所述伸出部接触其他伸出部时，下游伸出部具有0.005英寸至0.050英寸、例如0.014英寸的高度。上游伸出部具有0(没有伸出部)英寸至0.1英寸、例如0.036英寸的高度。在实施例中，上游伸出部具有0至0.13英寸的高度。在实施例中，当所述伸出部接触介质的平坦部分时，下游伸出部具有0.01英寸至0.1英寸的高度，并且上游伸出部具有0(没有伸出部)至0.2英寸的高度。

下游伸出部沿着褶皱具有0英寸(连续的)至1英寸、例如0.12英寸的间距。下游伸出部跨褶皱具有0.06英寸至1英寸的间距。上游伸出部跨褶皱的间距是1英寸。沿着褶皱的上游间距是1英寸。下游伸出部的半径可以是从0.02英寸至0.125英寸、例如0.04英寸。上游伸出部的半径可以是从0.03英寸至0.25英寸、例如0.06英寸。

示例

在一些情境中，过滤器元件的寿命可以受过滤器元件容纳所述过滤器元件从流体流中去除的额外污染物的能力以及在适合于特定应用的给定流速下的元件总压降所限制。所述过滤介质在褶皱内、从所述褶皱的上游(脏)侧到所述褶皱的下游(干净)侧的偏转致使下游离开通道逐渐变窄。变窄可以导致对流动的阻力增大以及跨所述过滤器元件的压降增大，在某些情况下导致过滤器元件的寿命缩短。褶皱上的伸出部可以被构型成至少部分保持褶皱开放。伸出部的间距和高度可以确定对于给定应用范围和介质的抗变形能力。影响所述过滤器元件寿命的因素可能有三个或更多，例如所述介质的弹性模量、施加的压力、以及介质偏转。所述介质的弹性模量可以取决于介质类型、温度、以及含水量。施加的压力指示在对于给定应用的最大流速下向褶皱内的介质施加的最大压力。施加的压力可以取决于流速、褶皱密集度、负载状态、以及介质渗透性。在最大褶皱密集度下，例如当所述伸出部触碰时，c褶皱可以是与h上游伸出部、h下游伸出部、以及t介质成比例的，其中c褶皱是密集度，h是高度并且t是厚度。负载状态可以指加载在介质上的污染物、例如灰尘的量以及污染物滤饼渗透性两者。

伸出部图案可以具有本文中被定义为跨褶皱间距的空隙以及沿着褶皱间距的空隙的间距，其中“沿着”表示机器方向(沿着褶皱从顶部到谷部)并且“跨”表示横穿机器方向(跨褶皱长度)。所述空隙可以指从一个伸出部的边缘到相邻伸出部的边缘的距离。

在针对道路发动机使用的应用中，流速可以在300cfm和800cfm之间，褶皱密集度可以在4个褶皱/英寸与14个褶皱/英寸之间，介质可以包括纤维素或纤维素和纳米纤维，并且模量可以在10,000psi和200,000psi之间。

在针对非道路发动机使用的应用中，流速可以在120cfm和1200cfm之间，褶皱密集度可以在4个褶皱/英寸与14个褶皱/英寸之间，介质可以包括纤维素或纤维素和纳米纤维，并且模量可以在10,000psi和200,000psi之间。

在针对燃气涡轮机使用的应用中，流速可以在1000cfm和2500cfm之间，褶皱密集度可以在2个褶皱/英寸与12个褶皱/英寸之间，介质可以包括合成物、纤维素与合成物、或纤维素、合成物与纳米纤维，并且模量可以在10,000psi和200,000psi之间。

在针对工业空气使用的应用中，流速可以在450cfm和1200cfm之间，褶皱密集度可以在2个褶皱/英寸与12个褶皱/英寸之间，介质可以包括合成物、纤维素与合成物、或纤维素、合成物与纳米纤维，并且模量可以在10,000psi和200,000psi之间。

干燥的室温介质的介质弹性模量范围可以是30,000psi至150,000psi。弹性模量通常可以随着温度和含水量的增大而降低，并且在极端条件下可以降低到30,000psi以下。

在例如针对道路发动机使用的实施例中，可以存在以下的变量范围。

在这样的实施例中，沿着褶皱的深度的下游陷窝间距可以是从0.1英寸至0.422英寸。跨褶皱的跨度的下游陷窝间距可以是从0.1英寸至0.542英寸。下游陷窝高度可以是从0.01英寸至0.062英寸。

在例如针对非道路发动机使用的实施例中，可以存在以下的变量范围。

在这样的实施例中，沿着褶皱的深度的下游陷窝间距可以是从0.1英寸至0.477英寸。跨褶皱的跨度的下游陷窝间距可以是从0.1英寸至0.546英寸。下游陷窝高度可以是从0.01英寸至0.055英寸。

在例如与气体涡轮机系统一起使用的实施例中，可以存在以下的变量范围。

在这样的实施例中，沿着褶皱的深度的下游陷窝间距可以是从0.1英寸至0.75英寸。跨褶皱的跨度的下游陷窝间距可以是从0.1英寸至0.75英寸。下游陷窝高度可以是从0.01英寸至0.074英寸。

在例如用于工业空气过滤的实施例中，可以存在以下范围的变量。

在这样的实施例中，沿着褶皱的深度的下游陷窝间距可以是从0.1英寸至0.775英寸。跨褶皱的跨度的下游陷窝间距可以是从0.1英寸至0.775英寸。下游陷窝高度可以是从0.01英寸至0.015英寸。

以上说明书提供了本发明的完整描述。由于本发明的许多实施例可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行，所以本发明在于以下所附的权利要求书中。