专利名称:热成型过滤器的制作方法
本发明涉及热成型流体过滤器以及制造这种流体过滤器的方法。
现有技术中用来过滤发动机的润滑油或进入发动机的空气的流体过滤器通常是由摺裥纸质过滤介质的组合部件构成的，这些过滤介质由中心管支撑，并由连接在摺裥纸质介质两端的端盖使这些过滤介质在其介质两端封闭。在大多数情况下，还要采用金属夹头或粘结剂使这种折叠物进一步封闭和密封。本发明省去了很多对现有技术中的过滤器来说是必要的零部件，过滤介质不仅本身可以用于过滤，而且还可以用于支撑和密封。而且，本发明所提出的流体过滤器要比现有技术中的过滤器便宜得多，这不仅是因为省去了很多零部件及这些零部件本身的费用，而且还因为简化了过滤器的制作，从而也就节约了相当一部分人工成本。
本发明所采用的过滤介质由热塑性的纤维和非热塑性的纤维(或者是一种用热固性的粘结剂浸渍过的非热塑性纤维制成的纤维棉胎)组成，这种纤维能够被切割成一定的形状和能够根据模具的形状以及对这种过滤介质所提供的温度和压力将其模压成具有各种不同程度的刚性和渗透性的各种结构。一般说来，温度越高和压力越大，模压成型的渗透性就越低，而刚性却越强。
本发明的其它优点通过结合相应的附图所作的下列描述将变得更加明显，其中图1 是说明按照本发明制作过滤器的方法的方框图;
图2 说明用以生产本发明中所使用的空气气流铺设纤维棉胎(airlaid batt)的机器的剖面图;
图3 示意性地说明用图2中的机器生产的纤维棉胎形成过滤器制品的模具;
图4 说明用图3中所示的模具制成的制品的部件分解图;
图5 是按照本发明制作的过滤介质的剖面图。
现在参见附图，特别是参见图1中的方框图。方框[10]表示先根据对图2的描述制作纤维棉胎。方框[12]表示所制成的纤维棉胎被切割成适当大小的、一块一块的块料。在方框[14]中，纤维棉胎的块料被置放到在图3所示的模具中。在方框[16]中，在图3所示的模具中，通过对纤维棉胎块料加热和加压形成模压制品。最好制成一系列这样的模压制品，这些模压制品通常是杯形的并具有不同的直径，正如下文中将要讨论的那样，其后此类制品将依次套装在一起以便制成一种有密度梯度的过滤器。在方框[18]中所指出的本方法中的最后一步是，把这些在模具中制成的制品组装成一个完整的过滤器。
在图2中，数字[20]从总体上表示空气气流铺设非织造纤维棉胎成形机。这类机器是兰多机器公司(Rando Machine Corporation)所生产销售的那种机器，并在专利号为3，918，126的美国专利中作了概括性地描述，这类机器含有两个较大的壳体[22]、[24]。壳体[22]含有一个较大的装料斗[26]，这种装料斗容纳由数字[28]从总体上加以表示的纤维混合物。这种纤维混合物[28]不仅含有诸如乙烯树脂纤维及由热固树脂制成的纤维之类的纤维，还含有非热塑性的纤维，作为一种例子，此类纤维可以是木浆纤维或纺织纤维。尽管不同种类的纤维含量之间的比例关系的范围有可能比较宽，但已发现，由大约30%的热塑性纤维和70%的非热塑性纤维组成的混合物可达到令人满意的结果。通过一适当的电源(图中未画出)使送料机[30]工作以便把纤维[28]向右移动，从图2可以看出，也就是移向由数字[32]从总体上加以表示的提料机。从图2还可以看出，这种提料机[32]装有钉齿[34]以便使提料机[32]把纤维向上输送。从图2也可看出，用数字[36]从总体上加以表示的脱料机安装在装料斗[26]的上部。鼓风机(图中未画出)中输出的经过计量的空气气流流经在脱料机[36]上部的传送带和壳体[22]的相应部位之间形成的通道[38]。经过通道[38]的计量气流以预定的速率把纤维从提料机[32]上移去。未被移去的纤维经过通道[40]返回到装料斗[26]。流经通道[38]的、经过计量的气流迫使被移去的纤维进入管道[42]。流经管道[42]的气流进入多孔凝聚网[46]，该凝聚网以箭头A所示的方向旋转。在网[46]和机械辊[48]之间形成料垫[44]。通过机械辊[48]把料垫[44]传送到料辊[50]，接着再从通常的锯齿形尖棒[52]上经过，然后在用数字[54]从总体上加以表示的通常的刺辊把纤维刷下。这种刺辊[54]上具有锯齿形的表面，在辊表面的整个宽度和圆周上都有钉齿或齿[56]。该刺辊[54]由动力驱动并按图2中的箭头B所示的方向旋转。
刺辊[54]旋转速度所产生的离心力和由鼓风机[58]提供的气流使纤维从刺辊[54]上脱卸下来。鼓风机[58]把空气吹到壳体[24]中的腔室[60]中。来自鼓风机[58]的气流被引导而流过管道[62]并流经刺辊[54]的一部分表面而进入管道[64]。纤维从刺辊上被除下，再通过来自于鼓风机[58]并流经管道[64]的气流把纤维传到由数字[66]从总体上加以表示的有孔的送料机上。鼓风机[58]的进气口与管道[68]相连接，管道[68]经过有孔的传送带[70]与管道[64]相连通。传送带[70]是送料机[66]的一部分。因为传送带[70]是多孔的，允许气流从中穿过，故鼓风机[58]能使空气在管道[62]、[64]和[68]中循环流通。有孔的传送带[70]被安装在由相应的马达(图中未画出)驱动的导向辊[72]上。在有孔的传送带[70]上形成无纺的网状物或料垫传送带[70]包含从管道盖[76]延伸出来的部分[74]以便在纤维棉胎形成时能迅速移去。从而，能使加工好的纤维棉胎从有孔的传送带[70]上移去。
在纤维棉胎从有孔的传送带[70]上移下来以后，通过任何一种本技术领域：
中的熟练人员所熟知的适当的机器，按适当的尺寸，把纤维棉胎切成一块一块的块料，把每一块纤维棉胎放到用数字[80]从总体上加以来表示的开口的阴模的顶部。通过阳模[82]把纤维棉胎块料压入阴模[80]中。在设计时开口阴模[80]的边壁[84]、[86]与阳模的壁之间有足够的间隙，以便在把纤维棉胎块料压入开口阴模[80]时把预定的压力加到纤维棉胎块料上。用图中数字[88]表示的、适当的电阻丝加热器将开口的阴模[80]和阳模[82]加热到一个可由操作人员进行控制的温度。对纤维棉胎块料进行加热的温度可以在一个相当宽的范围内变化。虽然，在图中仅仅画出一个阴模[80]和一个阳模[82]，但是应该理解实际上需要一组由此类阴模和阳模构成的模具组，这是因为，根据本发明，需要多个不同直径的、由纤维棉胎块料制成的制品。
现在参见图4。图中示出了模制成的制品[90]、[92]、[94]和[96]，它们是在与图3中所示的模具相类似的、互相配套的一套模具中制成的。制品[90]是由纤维棉胎块料制成的，该纤维棉胎块料以较低的温度在模具中进行处理以便使制品[90]的密度低于制品[92]、[94]和[96]。从而，制品[90]具有较高的渗透性;虽然制品[90]具有足够的刚性可以保持它的形状，但它的刚性不如制品[92]、[94]和[96]。制品[92]被加热到比加热制品[90]时为高的温度，所以制品[92]具有较制品[90]为高的刚性和较制品[90]为低的渗透性，但是具有较制品[94]和[96]为高的渗透性和比制品[94]、[96]为低的刚性。制品[96]是刚性最高的制品并且在结构上是可以自撑的制品。制品[96]可以具有足够的刚性以便在它按照5中所示的那样与其它的制品[90]、[92]和[94]组装在一起时能对其它的制品[90]、[92]和[94]起到帮助支撑的作用。制品[96]的渗透性将是比较低的，从而使非常小的微粒可以受到阻挡。然而，制品[96]所具有的渗透性仍然足以使待过滤的流体流过去。当然，对制品[90]至[96]进行处理所采用的温度和压力是制品中所采用的热塑性纤维类型的函数，也是设计者准备用各制品从被过滤流体中除去的微粒的大小以及其它若干参数的函数。
参见图5。图中已经把制品[90]套在一起，即已经对它们进行组装。其中制品[90]中装有制品[92]，制品[92]中装有制品[94]，制品[94]中装有制品[96]。从而，在把一金属端盖[100]组装到制品[96]上以后，就制成了一个用数字[98]从总体上加以表示的过滤器。当然，这种过滤器[98]通常将安装在一种如同美国专利号4，144，168所示的金属容器中，这种金属容器带有必要的进口和出口、必要的防回流和溢流阀等。在具有相同过滤能力的、通常的摺裥式纸质过滤器中，必需有一个金属中心管以便来支撑这种过器，然而，在本发明中，至少制品[96]具有足够的结构上的刚性，它既能起到过滤介质的作用又能提供必要的支撑力。现有技术中所采用的一些必要的支撑件、弹簧等在图5中所示的过滤器中也被省去。流体按照箭头“C”所示的方向通过滤器[98]。从而，流体首先流过密度最低的制品[90]，制品[90]除去较大的微粒而较小的微粒仍保留在带走它们的流体中。接着，流体流过一个接一个的，密度依次递增的制品[92]、[94]和[96]，在这些制品中，不断地除去越来越小的微粒。从过滤的观点来考虑，这样做是非常符合理想的，这是因为用密度较低的介质来除去较大的微粒，这样可使较大的微粒不至于堵塞用于除去较小微粒的介质的滤孔。
作为一种说明，但不作为对本发明的限制，给出下列例子采用图2中的设备制作一种空气铺设纤维棉胎，该纤维棉胎中含有30%的、在商业上以维尼荣(Vinyon，商品名，美国制)为名的，即由乙烯基聚合物制成的纤维，其余的部分为木浆纤维。然 将这种纤维棉胎切割成一块一块的块料，这些块料被置放到类似于图3中所示的、但具有不同的尺寸的一系列模具中以便制成如图4所示的制品90]、[92]、[94]和[96]，由于在各阳模和与各个阳模相对应的阴模的腔室之间具有不同的间隙，所以具有较大间隙的模具组制作出密度较小的制品，具有较小间隙的模具组制作出密度较大的制品。将这些模具大致按预定的温度和时间进行加热。然后再将这些制品从这些模具组中脱出并进行组装。当然，正如上面已经予以解释的那样，通过改变制作这些制品的温度，加热时间和压力，这种制品的密度是可以改变的。
权利要求
1.一种流体过滤器，它包括一模压成型的非织造的纤维棉胎，该纤维棉胎是随机排列的热塑性纤维和非热塑性纤维的混合物，所述的纤维棉胎被切割成一块一块的块料，本发明的特征在于，所述的每一个块料被模压成型为制品[90，92，94，96]，在这些制品中，热塑性纤维与其它的纤维充分结合以提供一种具有足够刚性的从而在结构上可自撑的、对流体具有渗透性能的从而可对其进行过滤的制品，所述的制品[90，92，94，96]中的任一个制品的渗透性与制品[90，92，94，96]中的另一个制品的渗透性都是各不相同的，所述的制品被组装起来以形成一个具有渗透性梯度的流体过滤器。
2.据权利要求
1所述的流体过滤器，其特征在于，所述的制品[90，92，94，96]具有不同的横断面，横断面尺寸较小的制品套装在横断面尺寸较大的制品之中。
3.据权利要求
2所述的流体过滤器，其特征在于，所述的制品[90，92，94，96]中的每一个制品如果比另一个制品的密度高则渗透性就较低，对这样一些制品进行套装从而使流体依次流过各制品。
4.据权利要求
1所述的流体过滤器，其特征在于，所述的制品[90，92，94，96]按下列顺序进行套装，即在流体流过具有较低渗透性的制品之前先流过具有较高渗透性的制品。
5.一种制造据权利要求
1至4中的任何一项所述的流体过滤器的方法，本方法的特征在于，它包括的步骤是制作一个含有随机排列的热塑性纤维和非热塑性纤维的混合物的非织造的纤维棉胎将所述纤维棉胎模压成流体过滤器所希望有的形状;在模压期间对所述纤维棉胎加压的同时，对所述纤维棉胎按预定的温度加热使所述热塑性纤维软化并使所述混合纤维结合成一种具有足够刚性从而在结构上可自撑的又能保留足够的渗透性使待过滤的流体可以从中流过的过滤结构。
6.据权利要求
5所述的制作流体过滤器的方法，其特征在于进一步包括下列步骤即将所述的纤维棉胎模压成一种杯形的过滤器。
7.据权利要求
5所述的制作流体过滤器的方法，其特征在于进一步包括下列步骤将所述的纤维棉胎至少分割成两个块料;以不同的温度和/或压力对所述的每一个块料进行模压成型以制成具有较大密度但较低渗选性和较小密度但较高渗透性的制品;对所述制品[90，92，94，96]进行组装以形成一种密度和渗透性梯度的过滤器。
8.据权利要求
6所述的制作流体过滤器的方法，其特征在于进一步包括下列步骤将所述的一块一块的块料模压成具有不同横断面尺寸杯形制品;将较小尺寸的杯形制品依次套装到尺寸较大的制品中。
9.据权利要求
7所述的制作流体过滤器的方法，其特征在于进一步包括下列步骤对所述的杯形制品套装以便使流体流过这种过滤器时先流过具有密度较低的制品再流过具有密度较高的制品。
10.据权利要求
6所述的制作流体过滤器的方法，其特征在于进一步包括下列步骤对所述的模压后的块料进行组装以便使流体流过这种过滤器时先流过密度较低的块料再流过密度较高的块料。
专利摘要
一种流体过滤器及制造方法，本法制作的气流铺设纤维棉胎由随机排列的热塑纤维和非热塑纤维的混合物组成并切割成块料，在一组加热的模具中制成一组杯形制品，根据不同的温度和压力，使制品具有不同的密度，再将它们套装在一起以形成过滤器，在过滤器中流体依次流过密度逐渐增大的制品以移去较小及更小的微粒。至少有一些块料被充分加热和/或加压以使其具有较大的刚性和在结构上可以自撑，使本过滤器不需用金属中心管等支撑件。
文档编号D04H1/00GK86105813SQ86105813
公开日1987年3月4日 申请日期1986年7月15日
发明者唐纳德·欧文·桑顿 申请人:阿兰德-信号公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan