专利名称:板式空气过滤器的制作方法
本发明涉及一种模制的板式过滤单元及其制造方法。
流体过滤器，特别是用于过滤内燃发动机进气的过滤器，常要求有几个不同的构件，而这些构件的生产费用比较高。不仅是因为构件的数量问题，还因为将这些构件装配起来所需要的劳动。例如，大部分进气过滤器都是圆柱体的褶纸滤芯，在这滤芯内部和外部分别有一个支撑滤网，并带有上下密封件。这些密封件必须是模压在滤芯上的，这需要使模子中的密封材料凝固和脱模。另一种常用的空气过滤器即通常所说的板式空气过滤器，这种过滤器由带有必须的密封件的褶纸板及侧壁等组成。这两种过滤器通常都是单级滤清的。当然现在已生产出双级空气过滤介质的这两种滤清器。
本发明是一种有二级过滤介质的模制的板式空气过滤器，由于省去了已有技术中的过滤器必需的支撑滤网和密封件等构件，所以生产费用很低。本发明的空气滤清器只需两个部件。其中之一是一块由热塑性纤维和非热塑性纤维组合、无规律排列的非编织纤维胎或者是用热固粘结料浸渍的非热塑性纤维胎。当该纤维胎受热加压时，纤维便熔合。同样，如果热量和压力足够，一部分纤维胎中的纤维即熔合在一起从而形成一个实质上不渗透的壁，而纤维胎的其余部分则仍保留其通孔特征容许流体通过。虽然部分纤维胎已熔合成一个不渗透的壁，但这个壁可设计成让它保持一定弹性，当本发明的板式空气过滤部件安装在发动机滤清器上时，它能作为一个衬垫起作用。因此，本发明又省去了生产单独衬垫的步骤。
本发明的许多优点随着参照附图的下述说明将会变得更明显。
在这些附图中
图1 为以框图表示的按本发明要求生产流体过滤器的各生产步骤;
图2 为生产本发明板式空气过滤器中纤维胎材料所使用的机械装置的剖面图;
图3 为本发明过滤介质构件以及用于成型该过滤器的模具分解图;
图4 为按本发明要求生产的空气过滤器的透视图。
图5 为图中所示过滤板安装在空气滤清器壳体内的剖面图。
图6 为图5中实际上6-6部分的剖面图。
现参见图1，按本发明生产要求制得的流体过滤器，第一步是按方框10作成一个非编织的纤维胎，这层纤维胎是用图2中所示的机器制得的，这在后面将会详细解释，方框12是将制得的纤维胎裁成所需的一块形状规格。与此同时方框14是将第二个过滤介质打褶。被打褶的组件既可是经过处理的过滤纸也可是密度足够以打褶的纤维胎。打褶组件打褶时使用常用的打褶滚筒(此处没有图示，因为它是本领域技术人员熟知的)这层打褶纤维胎的优点如下面将讨论的那样，它与方框10所得的过滤介质组件是相兼容的，故可以不使用后面将提到的粘合剂就把它们组装在一起，方框14步骤所得的打褶组件进入方框16步骤而裁成所需的形状规格，然后将这两个过滤介质组件连同图3所示模板及热模放入压具中。图1方框18即为这一步骤。方框19所示步骤为在一部分第一过滤介质上施加热和压力以使该第一过滤介质的一部分更加坚硬，而形成一个不透的壁，而第二过滤介质即封接在这层壁上。方框20所示步骤是从模中将加工好的产品取出。
图2中(20)表示生产气排非编织纤维胎的整个机械装置。这种型号的机器是兰道机器公司(Rando Machine Corporation)生产销售的，在美国专利3，918，126中有其一般说明，该机器包括两个相当大的机壳(22)(24)，机壳(22)内有一个相当大的贮料箱26，用来容纳混合纤维(28)。混合纤维(28)包括如乙烯基纤维或热固树脂制成的热塑料纤维和诸如木浆纤维或纺织纤维类的非热塑纤维。虽然适用的各种纤维种类的相对数量之比例范围相当广，但已发现，在混合纤维中热塑纤维占30%时，所得的结果相当理想，图2中，传运输送平板30是由一个适当的动力(图中未示)驱动，以使混合纤维(28)推向右边的升运输送板(32)。升运输送板(32)带有尖齿(34)因此它可将纤维向上输送。脱模输送板(36)装在贮料箱(26)上部。一台鼓风机(图中未示)通过输送板(36)和机壳(22)之间形成的通道(38)鼓进一定量的气流。通过通道(38)的这一定量气流将预定量的纤维推离升运输送板(32)。剩下的纤维通过通道(40)又回到贮料箱(26)中。通过通道(38)的这一定量的气流将其他一些纤维压进输送管(42)。流过输送管(42)的气流进入一个多孔的压缩网(46)，它按箭头A所示方向旋转。在压缩网(46)和机械滚轴(48)之间形成进料垫(44)。该进料垫(44)是由机械滚轴(48)移向进料滚轴(50)，然后经过一个普通的带齿锥状杆(52)。用一个普通的刷轮(54)将锥状杆(52)上的纤维刷掉。刷轮(54)的整个表面都带有细钉或细齿(56)，刷轮(54)得到动力按箭头B所示方向旋转。
由于刷轮(54)旋转所产生的离心力和鼓风机(58)吹进的气流，使刷轮上的纤维脱落。鼓风机(58)将气体吹进机壳(24)内的空间(60)，这气流便被引入通道(62)围绕着刷轮(54)的表面部分而进入通道(64)。刷轮刷下的纤维被来自鼓风机(58)的气流通过通道(64)传输到一个有小孔的传输带(66)，鼓风机(58)的进气口和通道(68)相联，通道(68)通过传送带(66)中的一个有小孔的皮带(70)与通道(64)相通。由于皮带(70)是多孔的，气体可以通过，因此鼓风机(58)的气体可通过通道(62)(64)(68)循环。多孔皮带(70)安装在导向滚轴(72)上，滚轴(72)是由适当的马达驱动(图中未示)。非编织的纤维或垫子就是在这个有小孔的皮带(70)上形成的。此皮带包括防尘罩(76)及用来移去已形成的纤维胎的延伸部分(74)，这样已制成的纤维胎便可从有小孔的皮带(70)上移去。
上文所提到的第二过滤介质件，例如过滤纸或密度足以打褶的非编织纤维胎使用常用的打褶滚筒(图中未示)进行打褶。如果使用非编织的致密化的纤维胎，最好使用与上过第一过滤组件相容的热塑和非热塑混合纤维。不论在哪种情况下，打褶介质件都应裁成所需形状并置于图3压具(82)中的下模板(80)处。压具(82)包括上部(84)和下部(86)，上下部分正好相对并能紧密地吻合。如图3下模板80是压具下部(86)中的一个部分。图中(88)即为打褶滤纸的剖面图。图3中(90)表示按图2所示机器生产出的纤维胎的剖面图。它包括一个边缘部分(92)，当纤维胎(90)被适当地放置在褶成的介质(88)上时，这些边缘部分便突出于其四个边。
压具(82)中的上部(84)带有一个环形模(94)，该环形模(94)确定了一个中心开口(96)其大小和已裁成所需形状的过滤介质件(88)大体上相同，而比纤维胎(90)稍小一些，因此当压具(82)中的上下部分(84)(86)合上时，纤维胎(90)的突出部分或边缘(92)正好与环形模(94)接合，中心开口又可使纤维胎(90)的其余部分不受模子(94)的影响。模子(94)中包括例如电阻加热器这样的装置，它可使模子加热的到一个温度足以将纤维胎(90)中所含的热塑纤维熔化。因此，当压具(82)合上时，加热的环形模(94)便与纤维胎的边(92)相接合，而纤维胎剩余部分便在中心开口里被容纳。如图3所示，环形模(94)的每一边都是两个相互垂直的面(102)和(104)。同样，当压具(82)合上时，环形模(94)的一个面(104)压下了与下模板(80)相对的纤维胎(90)边缘(92)的第一部分，由此纤维胎(90)的边缘形成了用界延伸的法兰凸缘，另一个相互垂直的表面(102)同由表面(104)接合的部分向里的边缘(92)的一部分相接合。
当然，加热的压模(94)对含有热塑纤维的纤维胎的边缘部分(92)加压加热使其变软，熔化。通过调节所施加的温度和压力，纤维胎(90)的边缘(92)可变得足够坚实，以致气流无法通过。但重要的一点是要调节所施加的温度及压力以使与压模(94)接触的这一边缘不产生塑化。否则这一边缘就失去弹性起不到衬垫的作用。本发明的特点也正好在此，这一周围的边缘既是非渗透性的，但又能保持足够的弹性而起到一个衬垫的作用。当然所应使用的合适的温度和压力可在一个很宽的范围内变化，并且是衬垫(90)所使用的热塑纤维种类所占的百分比以及所施加温度和压力之间的相对关系的函数。换言之如果施加较大压力则可以使用一个较低的温度而达到与使用一个较高温度一样的效果。这些参数是本领域技术人员所熟知的，并且应视所用的材料而定。
见图4至图6，制得的过滤板(106)，包括一个四周延伸的凸缘衬垫(108)，该凸缘衬垫是由与下模板(80)所对的边缘(92)和表面(104)相接合而形成的。同样，该过滤板(106)还包括一个绕其四周延伸的壁(110)，这个壁(110)是由与压模(94)的面(102)相接合的纤维胎(90)形成的，这两个面在压具(82)中被压得很坚实并变成非渗透性的，但又能如后面将提到的那样保持足够弹性。壁(110)与纤维胎的其余部分(112)相配合形成一个凹槽(114)，以放进过滤介质件(88)。当然过滤板(106)中的(112)部分就是由环状模(94)所容纳的纤维胎(90)的一部分。因此，这部分(112)即不硬化也不受压模(94)影响，仍为一个可渗流的结构如果过滤介质件(88)是由包括纤维的胎状材料并且同纤维胎(90)的纤维兼容的话，通过环形模(90)的表面(102)对其施加热和压力，就将过滤介质件(89)的褶条(116)的顶端与壁(110)熔合。如果过滤介质件(88)用褶纸制成，那么在该打褶的介质件(88)装入压具(82)中之前，就可能要以熟知的方式使用粘结剂涂在褶条的端边。该粘合剂将褶纸的端边与壁(110)相粘合以在它们之间形成一个非渗透的屏障。
参见图5，过滤板(106)被安装在空气过滤器外罩(118)内，空气滤过器罩(118)包括一个与进气口(122)相连的进口部分(120)这个进气口(122)就与将要通入到外罩(118)内进行过滤的空气流相连通，以及一个围成一个出口(126)的下半部分(124)。常规的园围距夹具(128)可分离地将(120)和(124)这两部分卡在一起。如图6所示，凸缘(108)被夹在(120)和(124)的接合部分之间一起被夹具(128)夹住。如上面已叙述的那样，凸缘(108)仍保持其足够的弹性，当它是可渗透流体时它仍可以使(120)和(124)的接合处渗流到很小程度，从而使通过进口(122)的未经过滤的空气与从出口(126)流出的过滤过的空气产生一个不渗透的密封隔离。流经进口(122)的流体首先通过胎状过滤部分(112)，将较大的颗粒从流体流中滤除，然后该流体流过打褶的过滤介质件(88)，将较小的颗粒滤除。
作为说明而不是作为对本发明的限制现给出下列实例使用图2所给的机械装置，制得约含30%乙烯基聚合物，商业上称为聚乙烯塑料(Vinyon)的纤维和其他为木浆纤维的气铺纤维胎。此纤维胎裁成所需尺寸段，然后与一个常规的由打褶过滤纸构成的打褶过滤介质件一起置于压具(82)中。压模(94)被加热到大约300°F并对纤维胎施加1吨的力，时间约为30秒。然后将压具打开便得到所需的加工件。
权利要求
1.流体过滤单元包含有第一个过滤介质件此过滤介质件包含有热塑材料与非热塑纤维混合的，非编织的渗流胎(90)。所说的胎(90)有一个主体部分(112)和其边缘部分(108)(110)，所说的边缘包括一个坚硬的壁(110)，所说的壁是由所说的主体部分(112)延伸出来，并围住该主体部分以与主体部分(112)一起限定成一个凹槽(114)，所说的壁(110)中的热塑纤维和其中的其他纤维一起充分熔化以致形成所说的壁(110)实质上是不渗流体的，所说的壁(110)处于可渗流的主体部分(112)的周围，第二个过滤介质件(116)容纳在所说的凹槽(114)中，并且有边缘与所说的壁相邻接，以及在所说的第二过滤介质件的边缘与所说的壁之间提供一个非渗流密封的手段。
2.按权利要求
1所述的流体过滤单元，其进一步特征是，所说的第二过滤介质件(116)是打褶的过滤纸，所说的提供一个非渗流密封的手段是用粘合剂将褶纸的边与壁(110)粘牢。
3.按权利要求
1所述的流体过滤单元，其进一步特征是，所说的第二过滤介质件(116)是一个由热塑纤维和非热塑纤维混合的，渗流的打褶介质件，所说的提供非渗流密封的手段包括所说的第二过滤介质件中的纤维与所说的壁(110)中的纤维相熔合。
4.按权利要求
1所述的流体过滤单元，其进一步特征是，所说的胎(90)包括一个由所说壁(110)延伸出来并含有在所说的胎中含有的热塑及非热塑纤维的衬垫(108)部分，所说的纤维熔化后足以能够提供一个实质上非渗流的密封但具有足够弹性以能够与过滤器的罩进行密封配合。
5.按权利要求
1至4中任何一项所述的流体过滤单元的形成方法，包括由热塑材料和非热塑纤维混合的，无规律排列的非编织纤维胎(90)提供的所说的第一过滤介质件的形成步骤，所说的第二过滤介质件(88)的形成步骤，其特征是所说方法包括将所说胎(90)截成足够尺寸的段段，使它的边缘部分(92)突出而超过第二过滤介质件(88)的所有各条边，将所说第一过滤介质件90置于所说第二过滤介质件(88)上，使该第一过滤介质件(90)的边缘部分(92)突出而超过该第二介质件(88)的所有各条边，将第一过滤介质件(90)的边缘部分(92)与第二过滤介质件(88)的边压在一起，使所说第一过滤介质件的边缘(92)坚实而形成第二过滤介质件(88)边的非渗流的支撑部分(110)，以及使第二过滤介质件(88)的边与非渗流支撑部分(110)相粘合，在两者之间形成一个实质上的密封。
6.按权利要求
5所述成形流体过滤单元的方法，其进一步特征是使边缘部分(92)加固的步骤是对所说的边缘部分(92)施加热和压力而实现的。
7.按权利要求
6所述成形流体过滤元件的方法，其进一步特征是所说方法包括，在将第一过滤介质件(90)置于第二过滤介质件(88)上之前，成形一个带有纵向间距褶的作为第二过滤介质件(88)的打褶过滤介质件这一步骤。
8.按权利要求
7所述成形流体过滤单元的方法，其进一步特征是所说的第二过滤介质件(88)是打褶的滤纸，而将第一过滤介质件(90)边缘部分与之粘合这一步骤是以粘合剂施加于所说的第二过滤介质件(88)的边和所说的边缘部分(92)之间来实现的。
9.按权利要求
7所述成形流体过滤单元的方法，其进一步特征是所说的第二过滤介质件(88)包含热塑纤维和非热塑纤维的非编织混合物，所说的将胎(90)的边缘部分(92)同第二过滤介质件(88)的边粘合的步骤是以第二过滤介质件(88)中的纤维和边缘部分(92)中的纤维熔合来实现的。
10.按权利要求
6所述成形流体过滤单元的方法，其进一步特征是边缘部(92)通过将第一过滤介质件(90)置于第二过滤介质件(88)上，并通过模具(94)加压于边缘部(92)上进行压缩而让胎(90)的其余部分仍保持不受压。
11.按权利要求
10所述成形流体过滤单元的方法，其进一步特征是所说方法包括将模具(94)加热到足以使所说的热塑纤维至少部分地熔化从而使与模具(94)接合的胎(90)的边缘部(92)变坚硬的这一步骤。
12.按权利要求
7所述成形流体过滤单元的方法，其进一步特征是所说的模具(94)确定了一个开口(96)从而确定了一个实质上的环形结构，使所说的胎(90)的边缘部(92)压合，而胎的其余部分则容纳于模具(94)中的开口(96)中，当模具(94)与第一过滤介质件(90)的边缘部(92)压合时，它们并没有被模具(94)压合。
13.按权利要求
12所述成形流体过滤单元的方法，其进一步特征是所说的模具(94)有一对实质上相互垂直的面(102，104)，所说的面中的一个面(102)加压于所说的第一过滤介质件(90)的边缘部分的第一个段使其压向所说的绉褶的边。
14.按权利要求
13所述成形流体过滤单元的方法，其进一步特征是所说一对面中的另一面(104)与所说边缘部分(92)的第二段接合使其变硬到足以形成一个围绕所说的第一过滤介质件(90)的衬垫(108)。
15.按权利要求
14所述成形流体过滤单元的方法，其进一步特征是所说的方法包括将模具(94)加热到足够高的温度这一步骤以使所说热塑纤维至少部分熔化从而使与模具(94)接合的胎(92)的那部分(110)变硬。
专利摘要
一种过滤单元及其制造方法，包括构成褶纸过滤介质件和比它稍大的含热塑纤维的胎状过滤介质件的生产步骤。对胎状过滤介质件的边缘部分施加热和压力，而使胎状过滤介质件的其余部分容纳于模具的开口部分之中。在褶纸过滤介质件周围有一圈变硬的壁。该褶纸过滤介质件与变硬了的非渗流壁相附着，在两者之间形成非渗流的封接。围绕胎状过滤介质件的四周也同时形成一个凸缘衬垫，以使胎状过滤介质件与空气滤清装置的罩能够紧密封合。
文档编号B01D39/16GK86105517SQ86105517
公开日1987年2月11日 申请日期1986年7月26日
发明者唐纳德·欧文·桑顿 申请人:阿兰德公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan