过滤元件的制作方法

专利名称：过滤元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及空气过滤器，特别是涉及空气过滤元件。
背景技术：
在很多行业中都采用了过滤系统，以便从空气或处理气体中过滤掉微粒状物质。例如，在工厂内，某些工业处理可能会产生需要从空气中去除的微粒状物质。这些过滤系统通常至少包括一个过滤元件，过滤元件包含用来俘获微粒状物质的过滤介质。美国专利4,209,310、4,218,227和4,395,269中揭示了这样一些过滤元件及其使用情况。
现已知道了多种过滤元件。通常，过滤元件的使用寿命有着一定的限制。换言之，在使用了一段时间之后，必须将过滤元件拆卸并加以替换。一旦过滤元件被替换，要对用过的元件进行处理将是昂贵并且低效的。
通常需要将用过的过滤元件运到某个地方处理，而不是在其使用的原地。如果用过的过滤元件被有害物质污染，那么与被非有害物质污染的过滤元件相比，其处理工作将变得复杂而且昂贵。例如，通常不能将被有害物质污染的过滤元件随便地掩埋处理。一般需要在有害垃圾掩埋地对这些过滤元件加以处理，或者是利用其它有害垃圾处理装置来进行处理。
一般说来，工业用过滤元件是大的、笨重的物品，难于运输。部分是因为它们的尺寸和形状的缘故，还有是因为希望对聚集在过滤元件上的物质的污染加以控制，所以在那些采用这种过滤元件的行业中，标准的是将污染过的工业过滤元件放在55加仑的圆筒内进行运输。过滤元件的这种尺寸使得每个55加仑的圆筒只能运输一个。盛放每个用过的过滤元件的55加仑的圆筒或桶的获得和运输都是非常昂贵而且不经济的。
在先美国申请中所揭示的发明概要在先申请案(母案)内所揭示的发明涉及一种用于安装在一空气过滤系统的支架组件上的过滤元件。所述过滤元件包括一空气流动孔和一第一滑动结构。滑动结构可以是环形的并且可由刚性的硬塑料制成。滑动结构具有一中心安装边沿。该边沿处在所述中心空气流动孔内，当把所述过滤元件安装到支架组件上时，所述边沿取向为可在空气过滤系统的支架组件上滑动。中心安装边沿可以形成一环形滑动面，当过滤元件滑上或滑离支架组件时，该滑动面基本上与支架组件接触。
根据母案的这些揭示内容，最好是有一个第一滑动结构处在该发明的过滤元件的第一端盖内内。也可以有一个第二滑动结构处在过滤元件第二端盖内。较佳的是，两端盖是用软的、可压缩聚合材料制成。较佳的是，端盖的摩擦系数(即，当它们与支架滑动接触时所显示的摩擦系数)大于作为滑动结构一部分的滑动面的摩擦系数。较佳的是，第一端盖内具有一密封环。密封环通常具有三角形截面。
改进的概要通过对在先申请的美国专利申请作进一步研究，研制开发了一些较佳的结构。较为理想的过滤元件是这样的，即，滑动环包括一支承结构，因而过滤元件在50磅的载荷作用下，也可以有很强的抗变形能力，其偏离圆形的变形量不超过0.5英寸或更少，最好是在80-100磅力的作用下也是如此。为此目的的一种可能的较佳支承结构是掺有玻璃的聚合材料，最好是掺有玻璃的尼龙。较佳的是，该材料中掺有至少15％(重量比)的玻璃，最好是掺有20-40％的玻璃。在本文中，抗变形力是当对已轴向密封到一表面，例如管状片材上的过滤元件加载时，它所体现出的抗变形能力。本文中给出了用于估算这一因素的技术。
文中所述的技术可以广泛地应用于各种过滤元件。但是，特别合适把这些技术应用于外径至少为10英寸(对整个过滤元件的端盖而言)、内径至少为5英寸(对端盖内的空气流动孔而言)、长度至少是10英寸一般是20-30英寸的圆筒形过滤元件。例如，外径约10-15英寸、内径约5-10英寸、长度约20-30英寸的过滤元件能很方便地适用于本文中所述的技术。然而，从以下的描述中也可以看到应用于其它尺寸的过滤元件也是很显然的。
较佳的是，过滤元件的一个端盖上包括一密封环，在一般的并且是较佳的系统中，该密封环是处在朝着第一端盖之外周边的方向离开第一端盖中心孔约0.2-0，7英寸(一般是0.25-0.55英寸)的位置上。这样就可以在一定的市售系统上获得方便、有效的密封，达到一可以接收的、避免发生泄漏危险的水平。上面所引用的尺寸特别是针对市售的TORITDownflo和DownfloII型装置中所采用的过滤元件来设计的。
在较佳的装置中，有一第二支承结构或滑动结构处在所述第二端盖内。
附图的简要说明在各附图中，凡是相同的字母和标号均表示相同的元件。


图1是一部分剖开的集尘器的侧视图，该集尘器包括了本发明的过滤元件；图2是根据本发明一较佳实施例的一个过滤元件的立体图；图3是大致沿图2中的线3-3剖取的剖视图；图4是图3中一个部分的局部放大视图；图5是一局部分解的立体图，示出了安装在一集尘器上的根据本发明一较佳实施例的过滤元件；图6是图2所示之过滤元件的一个构件的立体图；图7是图6所示之构件的仰视图；图8是图6所示之构件的俯视图；图9是图2所示之过滤元件被压扁后的端部示意图；图10是根据本发明一较佳实施例的、与一结构成密封结合的过滤元件的局部放大的剖视图；图10中所示的过滤元件大致类似于图4；图11是本发明之过滤元件的立体示意图，其中的假想线指示了一个上部120°的周向或周边区域；图12是一大致根据TORITDownflo工业过滤系统的、包括一空气出口的管状片材的局部示意图，其中的假想线指示了使用时与之相连的过滤元件构件的位置；图13是大致类似于图12的视图，其中的假想线指示了在变型情况下各构件的位置；图14是根据本发明的、具有可与市售的DownfloI型过滤系统一起使用的较佳结构的一支承结构的平面图；图15是大致沿图14中线15-15剖取的局部剖视图；图16是大致沿图14中线16-16剖取的局部剖视图；图17是大致沿图14中线17-17剖取的局部剖视图；图18是根据本发明的、构造成能和市售的DownfloII型系统一起使用的一支承结构的平面图；图19是大致沿图18中线19-19剖取的局部剖视图；图20是大致沿图18中线20-20剖取的局部剖视图；图21是大致沿图18中线21-21剖取的局部剖视图；图22是大致类似于图10的局部剖视图，但是示出了其构造适用于市售DownfloII型系统的各构件，其中的支承结构是构造成如图18-21所示。
对美国专利08/371,809的详细描述有关过滤元件之构造材料的一些问题在很多行业中，必须有用于过滤空气和/或其它气体的系统，以便去除因工业处理而产生的灰尘或其它微粒状物质。这些类型的空气过滤或集尘系统通常包括一清洁空气出口、一脏空气入口、至少一个过滤元件、用于(各)过滤元件的壳体、以及用来将(各)过滤元件安装到壳体上的结构。在某些情况下，采用连续清洁的布置(即，在不从壳体上拿掉过滤元件的情况下，周期性地进行清洁处理)。1980年8月19日授予Robert E.Frey的美国专利4,218,227(‘227专利)中揭示了一个这种类型的集尘或空气过滤系统的例子。’227专利的说明书被援引在此以作参考。
为了便于在这些和其它集尘和空气过滤系统中使用空气过滤器和过滤元件，已有人试图减小空气过滤器和过滤元件的尺寸(但不减少这些过滤器和元件能在一短时间内处理的气体体积)。非常大的过滤器和元件显得比较笨重，使用起来不方便，而且难于安装和更换。1980年6月24日授予James Berkhoel的美国专利4,209,310(’310专利)中揭示了一些减小各元件和过滤器尺寸的方法。’310专利的说明书被援引在此以作参考。减小工业用过滤元件之尺寸的方法是有效的，但是生产出来的元件还是需要用大至55加仑的桶来运输单个元件。
在1983年7月26日授予Fredrick Schuler的、援引在此以作参考的美国专利4,395,269中，采用了根据美国专利4,209,310的元件。在安装时，这些过滤元件是滑配到一支架或支架组件上，所述支架能将各元件支承在过滤组件中。当需要更换过滤元件时，需要把它从支架组件上拆卸下来并加以抛弃。
美国专利4,209,310和美国专利4,395,269中所描述的元件通常在抛弃时不很方便，部分是因为它们不能被很方便地压扁。通常需要把用过的元件放在55加仑的桶内，从工业环境运送到处理地点。由于每个元件的构造材料使得元件不能被方便地压扁而节约空间，所以一般每个桶只能运送一个过滤元件。
在很多情况下，使过滤元件难于被压扁的结构部分是端盖。特别是，很多工业用过滤系统所用的过滤元件具有金属的端盖。如果没有能施加较大压力的设备是很难将金属端盖压扁的。(如果采用较硬的塑料作为端盖材料，也会遇到类似的问题。)可以想像，若采用不如金属端盖硬的端盖材料，可以减轻上述问题。但是，这样的话也会存在另一些问题。
特别是，当过滤元件滑上或滑离支架组件(例如美国专利4,395,269所揭示的那种类型)时，滑动或安装动作会涉及端盖和支架组件部分的滑动接触。如果在滑动过程中相互接触的(各)端盖和支架组件是由金属(或硬塑料)制成，那么安装或滑动就相对比较方便。也就是说，金属制的端盖和支架之间的摩擦系数通常是足够低的，因而借助人工施加的力就可以很方便地加以克服；即，在组装过程中相互接触的端盖部分和支架大致是光滑的。
然而，如果用容易压扁的、软的、可压缩的聚合材料来代替金属制端盖，那么过滤元件和支架组件在滑动或安装过程中的接触就成为聚合物材料和支架组件材料之间的滑动接触。当聚合材料是软橡胶材料时(1)滑动接触将很容易损坏端盖；以及(2)橡胶材料将趋向于提供高的摩擦系数(与支架)，因而造成滑动困难。这将使元件的安装和密封到位变得非常困难。
美国专利08/371,809的一些有利的结构美国专利08/371,809提供了较佳的过滤元件结构。这些较佳的结构是(1)能相对比较方便地安装到支架组件(例如美国专利4,395,269所揭示的类型)上，在安装过程中，过滤元件部分必须沿着支架部分滑动，以及(2)在使用后能方便地压扁，以便处理。特别是，采用了相对较软、具有高摩擦系数的聚合材料来制作端盖，在具有一定密封能力的同时，便于构造，并便于压扁。同时，过滤元件被设计成在将元件组装到或者是从集尘器上取下时，能避免较软、可压缩的聚合物端盖与支架或壳体部分的发生滑动接触。
在特定的较佳实施例中，如果需要，可以在使用过滤元件进行过滤的工厂或场所很方便地把过滤元件压扁，无需用任何特别的压扁设备。这可以借助在普通工人的体重下即可压扁的、适于构造过滤元件的材料来实现。也就是说，只要工人站到或者是踩踏到过滤元件上，就可以很方便地压扁它们。当一个150磅重的工人站到或跳到元件上时，就可以很方便地压扁元件的特别结构。
图1中的标号1总的表示工业用集尘器或空气过滤系统，它包括根据美国专利08/371,809所描述的过滤元件。除了相应图2-9所描述的各过滤元件以外，装置1基本上和美国专利4,395,269所描述的一样。被污染的空气或需处理气体是从脏空气入口2进入集尘器1，而过滤后的空气或气体从清洁空气出口3排出集尘器1。在图1所示的侧视图中，壳体5的一部分被去除，以便看到过滤元件4。从空气或气体中过滤出来的微粒状物质可从过滤元件4中落下，并收集在漏斗状壳体5a中，以完成除尘工作。在图1中可以看到八个过滤元件4，其中的两个被细标成4a和4b。
图1所示的装置基本上属于“前流式”过滤元件4的排列。因此，需过滤的空气进入过滤元件后，经过包含于其内的过滤介质，流到过滤元件4的一个敞开的中间部分。过滤元件4包括一空气流动孔，以便让过滤空气从中间部分排出。随后，可根据需要把在最后一个过滤元件内净化后的空气流引导至例如环境中。因而，在如图1所述的装置中，污染物质通常是聚集在每一过滤元件4的外表面6上。应该理解，图1所示的装置1只是示意性地表示了过滤元件4的定位情况，还有很多细节，例如脉冲式清洁设备没有表示出来。一般说来，当采用脉冲式清洗设备时，可以周期性地将一些微粒状物质吹离过滤元件而落到漏斗状壳体5a中。
还是请参见图1，从中可以看到，各过滤元件4是取向为每两个成一对并同轴对准。对于任何一对而言(例如顶部的成对元件7)，都可以借助一盖板或保持器8来进入或是从装置1上取下。特别是，为了将成对过滤元件7从装置1上取下，必须拿掉保持器8。结合图5可以更好地理解这一点。
参见图5，它是示出了成对过滤元件7相对于装置1的各个部分之安装关系的分解立体图。特别是，过滤元件4a和4b是安装在支架组件9上，并由保持器8保持于其上。支架组件9是安装在壳体表面11上，这个壳体表面包括在壳体5中。具体地说，支架9包括一螺纹件10，以便和保持器8中的一螺纹孔(未示)螺旋配合。然后，在组装过程中，将保持器紧固到螺纹杆10上，以便把过滤元件4a，4b固定到支架组件9上，更具体地说是固定到各导向杆12上。图5中的标号4a表示靠近壳体5和壳体表面11的元件4。图5中的标号4b表示靠近保持器8的元件。
较为理想的是，保持器8能提供足以抵住过滤元件4b的力，以便在过滤元件4a和4b之间以及在过滤元件4a和表面11之间提供密封配合。在保持器8和密封元件4b之间也最好有密封配合。在这种方式下，可防止未过滤的空气进入过滤元件4a和4b的中间部分13和14。
从图1和图5的比较中可以看出，应该理解，在过滤元件4a和4b的安装过程中，操作者必须施加足够大的力，以克服支架组件9与过滤元件4a和4b中与组件9滑动接触的那些部分之间的摩擦。参见图1，特别是，滑动动作是要向上进行时(也就是说，当过滤元件4在支架组件9上滑动时，操作者需要把它们向上推)。如果过滤元件4a、4b和支架组件9之间的摩擦系数相对较高，那么在操作过程中操作者就需要用特别的装备把元件4a和4b沿着支架组件9向上推。实际上，如果摩擦过大，在安装过程中可能会发生损坏支架组件9或过滤元件4a，4b的现象。过滤元件4a，4b和支架组件9之间具有相对较高的摩擦系数还可能导致在元件4a和4b之间、元件4a和表面11之间、以及保持器8和元件4b之间不能获得很好的密封。也就是说，很难借助保持器8来提供足够的压力以确保所需的密封。
从下面的详细描述中应该理解，对例如图1和图5所示的装置而言，所需的密封配合是由沿图5中轴线15方向的、在保持器8和表面11之间的轴向力来提供的。随后，通过充分地紧固保持器8就可以提供压力，从而克服过滤元件4a，4b和支架组件9之间的摩擦，因而这种轴向压力处在支配地位。也就是说，如果过滤元件4a，4b和支架组件9之间的摩擦系数过大，操作者就很难充分地紧固保持器8以确保良好的密封。
在传统的装置中，过滤元件和支架组件之间的结合是靠过滤元件端盖来完成的。通常，每个端盖均包括一平滑的边沿或边缘，它在安装的过程中沿支架组件滑动。如果支架组件和过滤元件端盖都是像传统装置那样是由光滑的材料，例如光滑的金属制成，因为该两构件之间的摩擦系数相对较低，所以滑动接触就相对较为容易。然而，如前所述，带有金属端盖的过滤元件很难被压扁。还有，应该清楚的是，如果在滑动的过程中与支架组件接触的过滤元件的部件，例如端盖是用柔软的、摩擦系数相对较高的聚合材料制成，那么就很难把过滤元件安装到位。
从以下相应图2-4和图6-9的所作的描述中可以清楚地看出，最好是把过滤元件构造成这样用便于压扁的柔软的聚合材料来制作过滤元件的端盖；同时，提供一种能避免柔软的聚合材料在滑动装配的过程中与支架组件9摩擦接触从而阻碍元件4之安装的结构。
参见图2，它是过滤元件4的立体图。这个特定的过滤元件4是大致呈圆筒形的过滤元件，它分别具有一第一端盖19和一第二端盖20，这两个端盖之间封装有过滤介质21(如图3所示)。过滤介质21可以是任何一种能用于工业用过滤元件的过滤介质。例如，在本发明中可采用’269专利中所揭示的褶皱纸过滤介质。
一般说来，对前述的图1和图5所示的装置而言，是通过将需过滤空气迎着元件4的外表面6加以引导来进行过滤。于是，抵达过滤元件4的内部27的空气是已经被过滤的。过滤元件4包括一能让过滤后空气流过的中心空气流动孔28。如图3所示，空气流动孔28的两端设有端盖19和20。从图5清楚可见，孔28还能让支架组件9从中延伸穿过。
在图3中可以看到过滤元件4的剖视情况。对于图2和图3所示的特定装置而言，过滤介质21包括一褶皱纸制的圆筒形延伸部24。元件4包括内、外衬垫30和31。内、外衬垫30和31是在端盖19和20之间延伸。过滤介质21是以传统的方式位于内、外衬垫30和31之间。在如图3所示的较佳结构中，内、外衬垫30和31包括在过滤元件行业中众所周知的多孔材料。这些材料通常包括设置成圆筒状的多孔金属片或多孔金属丝网。
还是请参见图3，第一端盖19封闭了介质21的端部35。端盖19包括聚合材料，其内封装了过滤介质21以及衬垫30和31。一般说来，端盖19中的聚合材料在过滤元件的组装过程中发生流动，为靠近端盖19的过滤元件的各构件提供了粘接作用。
本发明中采用了能承受在使用过程中施加于端盖的力、在暴露于污染空气中时能保持其整体性，并且使过滤元件便于被压扁(如上所述)的聚合材料。一般说来，可以把本发明的过滤元件描述成“易压扁的”，这意味着，这些过滤元件在大致垂直于元件中轴线的力的作用下相对较容易压扁；即，沿着图3中箭头39的方向施加力。虽然可以采用机械的压扁器械，但是过滤元件的压扁工作最好是能这样来实现，即，只要简单地由人站到或是踩踏到元件上即可。过滤元件最好是由这样一种材料构造而成，即，通过一个150磅的人站到或者是踩踏到元件上所施加的力就可以很方便地压扁元件。本发明的过滤元件通常还可以被压扁成被压扁的过滤器的尺寸(如果是在施加压扁力的方向上测量)不超过其原始尺寸的三分之一。因此，如果需要，在一个55加仑的圆筒或桶内大约可以装三个被污染的工业用过滤元件。然而，如果没有压扁，那么在一个55加仑的桶内就只能装一个工业用过滤元件。
对本发明的过滤元件的端盖而言，可以采用各种聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、尼龙、聚四氟乙烯、聚二氟乙烯、聚酰胺-亚酰胺和它们的混合物等聚合材料。最好是采用软的发泡聚氨酯。用于端盖19的较佳材料是软的聚氨酯材料，例如可从密歇根州瓦恩多特的BASF公司购得的BASF I-35453R多孔树脂-氢氟烃(HFC)。应注意的是，也可以采用能从BASF公司购得的、密度大致相同的水发泡(吹制)树脂。特别是，所采用的聚氨酯最终应被加工成模制密度为大约14-22磅/立方英尺，硬度为10-40(肖氏A)。最佳的聚氨酯材料是由也可以从BASF公司购得的I-35453R树脂和I-3050U异氰酸酯组成的。这种材料的混合比(重量比)应该是每100份I-35453树脂兑36.2份I-3050U异氰酸酯。通常，I-35453树脂的比重是1.04(8.7磅/加仑)，而异氰酸酯的密度是1.20(10磅/加仑)。这种材料通常是用一个动剪切较高的混合器来混合的。组合的温度通常是大约70-95°F，而模制温度通常是115-135°F。
对图3所示的装置而言，端盖19包括密封环36。密封环36是从第一端盖19的第一表面37向外(轴向)延伸。更具体地说，最好是将密封环36作为第一表面的一部分一体地模制。端盖19、过滤介质21以及内衬垫30一起形成了一个中心孔38(它构成了如图3所示的孔28之一)。过滤元件4包括处在孔37内的滑动结构40。结合把图3的一部分放大的视4，可以更好地理解滑动结构40。
参见图4，滑动结构40包括中心安装边沿41。该中心安装边沿41是处在孔38(它部分地构成孔28之一)内，并且取向为当过滤元件4在支架组件9上滑动时(如图5所示)能在过滤元件4和支架组件9之间提供一接触面。特别是，中心安装边沿41包括一滑动面42，该滑动面在安装的过程中是和支架组件9滑动配合。对于所示的装置而言，滑动面42是圆形(或环形)的，并且最好由在与支架组件9滑动接触时摩擦较小的材料构造而成，以便于安装并且不破坏滑动。
滑动结构40还具有便于保持过滤元件4之结构和形状的功能。若没有滑动结构40，过滤元件4将可能变形并丧失其原来形状。例如，一些由易压扁材料制成的过滤元件在运输、安装和拆卸的过程中会趋向变形。
滑动结构40还具有能对密封环36进行支承并且围绕褶皱过滤介质35的顶部提供较佳密封的功能。在没有滑动结构40的一些过滤元件结构中，端盖中所包含的可流动材料可能会使围绕过滤介质顶部的密封不严密，在不严密的密封周围可能会发生泄漏。
从下文的详细描述中可以清楚地理解，中心安装边沿41最好是用硬塑料或聚合材料，例如聚苯乙烯制成，以便用相对较硬、较光滑的材料来充当滑动面42。通常并较佳的是，整个滑动结构40是用这样的材料模制而成。
对图4所示的装置而言，滑动结构40包括于组装过程中封装在端盖19内的端部43，以将滑动结构40固定到位。
图10是与图4相类似的局部放大剖视图。与图4不同的是，图10示出了一个与密封环密封接触的结构44，例如一过滤元件4或一表面11，用以说明密封环的作用。结构44可以是例如图5中的表面11；或者是一个相邻过滤元件的端部。如图10所示，密封环36是构造成能够承受当把过滤元件4安装并固定到支架组件9上时所施加的压力。一般说来，密封环36是构造成能被适当地压缩的形式，以便形成良好的密封。密封环36最好是构造成使从顶部46冲击密封环36的压力能散布在密封环36的基部47上。(在所示的特定实施例中，端部46是圆的。例如，可以使它具有一定的圆周半径。在下面的例子中，把端部46做成为具有0.125英寸的半径。)密封环36的基部47最好是作为端盖19的一部分一体地模制；因此，当压力散布于整个基部47时，可由端盖19吸收。然而，由于密封环36的较宽基部47(它使密封环36与端盖19的其余部分结合)可确保压力广泛地散布在端盖19上，所以不会使压力过于狭窄地集中在过滤介质21和衬垫30和31的局部。这将有助于保证结构的整体性。最好如图4所示，并且如下文中将要详细讨论的那样，滑动结构40和特别的端部43可对密封件基部47提供一些横向的支承。
参见图3，过滤元件4包括一类似于第一端盖19的第二端盖20；然而，对于所示的特定元件而言，第二端盖20上没有设置类似密封环36的密封环。第二端盖20可由任何一种能将过滤元件4固定在集尘器或空气过滤系统内的结构来密封。例如，如图5所示的过滤元件4a被过滤元件4b固定到位，并由其密封。于是，过滤元件4a的第二端盖20便由过滤元件4b的密封环36(图中未示)密封。因此，第二端盖不必有密封环。
或者，可以借助集尘器或过滤系统内的一个固定机构将过滤元件4固定到位(进而密封)。更具体地说，如图5所示，过滤元件4b的第二端盖20是由保持器8密封。保持器8可以有连接于其上的一个密封环，或者可以在保持器8和元件4b之间设置一O形圈。因此，对于所述的特定实施例而言，第二端盖20不必有密封环。第二端盖20包括聚合材料，过滤介质21和衬垫30和31被封装在该聚合材料内。和第一端盖19一样，第二端盖20的较佳材料最好是软的聚氨酯材料。实际上这两个端盖可以用相同的材料。
参见图3，对于所示的实施例而言，端盖20、过滤介质21、以及内衬垫30一起形成了孔48(它部分地构成如图3所示的中心孔28)。过滤元件4包括位于孔48内的第二滑动结构50。滑动结构50类似于滑动结构40。因此，滑动结构50包括一中心安装边沿51，它处在孔48内，并且取向为能提供一滑动面52，以便当过滤元件4如图5所示那样在支架组件9上滑动时可在过滤元件4和支架组件9之间滑动配合。滑动面52最好是用和上述滑动面42相同的、在与支架组件9接触时能呈现较低摩擦系数的材料制成，以便于安装。实际上，一般并且最好是将滑动结构40和50做成相同的构造。
在各较佳实施例中，把滑动结构40和50构造成当需要在抛弃处理前将过滤元件4压扁时，(图3中箭头39所示之横向力)可以很方便地将它们破坏或压扁。为了便于压扁，结构40和50应该是相对较薄的，并且由比较容易压扁的材料制成。此外，除了能便于在抛弃处理前将过滤元件4压扁以外，端盖19和20的材料和厚度还应当能实现某些合理的功能。对此，前述的那些材料是比较合适的。
图6-图8示出了滑动结构40以及类似的滑动结构50的细节情况。图6是滑动结构40的立体图。图7是滑动结构40的仰视图，而图8是滑动结构40的俯视图。图6和图7示出了本发明的一个较佳的滑动结构，在其底面55下方靠近中心安装边沿41处设有若干个支脚54。
请重新参见图4和图7，从中可以看出支脚54是怎样便利于本发明之过滤元件4的制造。特别是，在模制过程中，各支脚54可与内衬垫30相配合。换言之，当用聚合材料模制端盖19时，滑动结构40以及内、外衬垫30和31，还有过滤介质21和模制端盖的聚合材料均已分别放在模具中。支脚54会支承衬垫30，并且防止它在凝固时凸伸穿过端盖的聚合物。
滑动结构40上最外侧边沿或环56也能为过滤纸24提供相类似的功能。参见图4，在过滤介质21的接配端35的剖视图上可以看到这个最外侧边沿56。若过滤介质21是过滤纸24，当被凝固在模具中时，边沿56可防止过滤纸的端部35从端盖19脱落。因此，滑动结构40的这种表面特征可便利于本发明之过滤元件4的模制工作。
为了提供一个较宽的基部，以便吸收散布到基部47上的压力，并更好地便利于压力在密封环36的顶部46上的分配，本申请人业已发现，基部47的截面宽度应该大于密封件36顶部46的截面宽度。这种截面宽度上的差异从图4和图10中可以清楚地看出来。(很多传统密封环的截面可以是圆的，也可以是矩形的。当密封环36被压缩时，圆形的密封环只能提供一个不很宽的基部来分配压力。)或者，一些传统的密封环可具有矩形的截面，这个截面具有均匀的宽度。虽然这种类型的密封环有足够宽的基部来分布压力，但是其顶部的宽度显得不够窄，不足以将接触点上的压力集中起来进行密封。
最好是密封环36具有三角形的截面，以同时提供一较宽的基部和一较窄的顶部。更具体地说，基部47的宽度至少应该是0.5英寸。较佳的是，所用高-宽比至少应为1∶1。实际上，1∶1的比率是比较好的。在较为理想的三角形截面中，“侧边”60，61(图4)大致是以相同的角度或倾斜度向上延伸。对于该较佳实施例而言，在所述例子中，所采用的角度是从垂直方向偏15.89°。
此外，通常而且较好的是，密封环36的高度是当它在空气过滤过程中被压缩时，可压缩大约50％。密封环36的高度也可以根据需要来变化。然而，在一般的场合，例如本发明的情况下，从剖视图看，密封环36的高度是大约0.50英寸。
如上所述，能提供一个在抛弃处理前很容易被压扁的过滤元件4是较为便利且有利的。这样就可以在一个55加仑的圆筒或桶内装一个以上的过滤元件。此外，若这些过滤元件由一个中等身材的人就能压扁，则可以节省时间和装备。因此，最好是过滤元件能通过一个150磅或更重的人就能压扁。图9是元件4的端部视图，示出其被压扁之后的情况。端盖19、滑动结构40和密封环36都是由具一定厚度的、能使元件的这些部件很容易就被压扁的材料制成。
应该理解，尽管上文已经阐述了本发明的多种特征和优点，以及结构和功能上的细节，但是这些描述仅仅是为了说明起见。在所附的用比较广义的术语表述的权利要求中，即本发明精神的范围内，尤其是对部件的形状、尺寸和布置而言，还可以在细节上作出种种变化。例如，本发明的过滤元件可以是不像各附图所示较佳实施例那样呈圆筒形。此外，元件的高度和外周长也可以变化。
来自美国专利08/371,809的例子申请人在其发明中构思了一种圆筒形的工业用过滤元件4，其尺寸和所用材料如下所述。从端盖19的顶面37至第二端盖20的底面所测得的过滤元件4的长度是26英寸。它具有一环形截面，其外径约为14.04英寸。顶部和底部端盖19和20都是圆筒形的，并由聚氨酯材料，例如可从BASF公司购得的氢氟烃发泡树脂BASF I-35453R制成。顶部端盖19中包含一截面为三角形的密封环36。此外，从密封环36的基部至密封环36顶部的距离约为一个半英寸。基部47的宽度与高度之比是1∶1。
一环形的滑动结构40位于中心孔38内。这个滑动结构具有一环形的中心安装边沿41和一滑动面42。所述边沿的厚度是从端部43起，自0.6″倾斜至0.008″。滑动结构40是以这样一种方式处于中心孔28内，即，当过滤元件4滑上或者是滑离支架组件9时，滑动面42与支架组件9接触。滑动结构40也可以处于这样的位置，即，当过滤元件4滑上或滑离支架组件9时，第一端盖19不和支架组件9接触。滑动面42是用能便于过滤元件4滑上或滑离金属制支架组件9的材料制成。具体地说，可以采用聚苯乙烯。更具体地说，可以用能从Huntsman化学公司购得的333级高密度聚苯乙烯来模制滑动结构40。这种高密度聚苯乙烯的硬度是大约15洛氏硬度[M](即，莫氏标尺)，这可以从Huntsman公司的、对公众公开的产品说明书上获悉。在组装介质衬垫面的模制过程中，可以把边沿41的内径当作衬垫引导物。
第一端盖19内封装有一内衬垫30、一外衬垫31和褶皱纸过滤介质24。在某些情况下，所采用的过滤介质可以是纤维素，或者是由Donaldson股份有限公司经营的、在市场上称作“Ultra Web”或“Ultra-Tech”的合成介质。褶皱纸介质24的一侧是由内衬垫30封闭，另一侧是由外衬垫31封闭，其顶部和底部则分别是由第一端盖19和第二端盖20所封闭。
第二端盖20类似于第一端盖19。然而，第二端盖20不具有密封环36。滑动结构50与滑动结构40相同。
该元件是被安装在可从Donaldson股份有限公司购得的Downflo或TD过滤系统中，并且能显示较好的功能。更具体地说，DF和DFT型或者是TD1150-6120型过滤系统可以包括本发明的过滤元件。
改进和进一步的发现从在先申请的母案08/371,809的申请日起，对根据此申请案的原理的装置又作了进一步的评估和试验。这些评估对于较佳的装置及其所涉及的原理有了一些新的认识。在这一章节中将描述这些评估和原理。
如以上结合图1-10所作的描述，在很多情况下，本发明的过滤元件是在其两端带有第一和第二端盖的圆筒形构件。每个端盖内可结合根据本发明的一滑动元件、密封环元件或支承结构40(图3)，它们的位置如上所述。一般说来，至少有一个端盖元件上包括一密封环，例如图10所示的密封环36。使用时，过滤元件的密封环36密封住管状片材或结构11(图5)上的孔或空气流动口(孔)，从而使过滤元件密封住管状片材或结构。
在很多工业用过滤装置中，由过滤元件密封住的管状片材或表面是垂直的，或者是从垂直方向略为偏斜一个角度(如图1所示)。因此，安装在相关管状片材内的各过滤元件的取向将是水平的，或者是从水平方向略为向下偏斜一个角度(图1)。在本文中，“水平方向”是指当采用一个大致呈圆筒形的元件时，过滤元件的纵向中轴线的延伸方向。这里的术语“水平方向”是用来描述过滤元件在被安装到垂直的管状片材或略为从垂直方向偏斜的管状片材上(如图1所示)时的取向。
在这样的装置中，“脏空气”入口通常位于各过滤元件的上方(即壳体的顶部)，如图1中标号2所示的位置。这意味着一般说来，使用时，在圆筒形过滤元件的最外侧表面上(即沿着过滤元件朝入口2方向的外表面的一部分)将会有一个压力负载。业已发现在过滤元件上存在着这样一个特别的载荷分布，即，在圆筒形过滤元件最直接朝向顶部脏空气入口的那三分之一的外表面上的载荷比较大。因此，一般使用时，过滤元件受载不均，但是在上述区域内受到的载荷最大。图11中示意性地示出了一个圆筒形过滤元件60。在该示意图中，由标号61标出并由假想线62限定的那一区域表示在使用时受到较大载荷的上部1/3或120°的径向部分。
在过滤元件上的这样一种不均匀的载荷分布趋向于产生一种使元件从圆形截面变形的应力。此外，由于各过滤元件是沿水平方向或大致沿水平方向安装的，所以元件的重量，特别是随着载荷增加时，将会使元件从其原始形状变形，即使在载荷相对均匀时亦如此。
若过滤元件从其原始形状变形得比较多时，元件和管状片材之间可能发生泄漏。这是因为随着元件从圆形变形，密封环(如图10中标号36所示)的一部分可能发生凹陷和隆起，进而产生泄漏。此外，如果密封环36是以这样一种方式封住空气出口，即，在由密封环密封的管状片材部分以及管状片材上让清洁空气排出的出口之间只有比较小的间隔，那么，即使是相当小的变形也足以让密封环覆盖到空气出口孔，从而造成密封失效。
对于这一点，特别请参见图12。在图12中，示出了可从明尼苏达州55440，明尼阿波利斯的Donaldson股份有限公司购得的一传统TORITDOWNFLO工业用过滤器壳体上的管状片材孔形状。该管状片材由标号68表示。孔69是由直线部分70和曲线部分71构成的。标号73、74和75分别表示支架的导杆或导柱。在传统的系统中，曲线部分78是当管状片材68沿垂直方向或基本沿垂直方向时的最上面部分。管状片材68是图1中标号80所示的壁的一部分。
请重新参见图12，由标号85表示的圆形区域，即介于虚线86和87之间的区域，表示了密封环36在过滤元件上压抵管状片材68以进行密封的圆形曲线。在一般情况下，曲线87和孔69的边缘(即曲线78)之间的间隔约为0.25-0.75英寸。因此，有些时候，当过滤元件变形比较大因而使得密封环从曲线85向下变形约0.25-0.5英寸时，将发生泄漏。在图13中，示出了这样一种变形的例子，其中虚线91和92之间的区域96表示了密封环变形之后的位置。在图12和13中，标号100表示过滤元件的外边缘，也就是图3中端盖19的外边缘301。应该理解，外边缘100能够承受类似于如图13中区域101所示的密封环的扭曲变形。
一般说来，业已发现，如果把过滤元件安装到如图12和13所示的管状片材上，当过滤元件的端盖包括如上所述的较理想的聚氨酯材料，该过滤元件至少有1-3英尺长、至少有10-15英寸的外径、至少有5-10英寸的内径，并且支承结构或滑动环40(图4)是用如上所述的聚苯乙烯制成(图4中所示之滑动环宽0.25-0.5英寸，厚0.10-0.2英寸)时，若元件的重量增加约3-6倍，将导致泄漏。因此，当采用本段文字中所述的特定材料时，过滤元件在换装之前的使用寿命比希望的短。这并不意味过滤元件的性能不佳，实际上它的性能非常好。但是与最希望达到的寿命相比，该过滤元件的寿命较短。
此外，经常可以把采用了本发明之过滤元件的集尘系统应用于涉及有害物质的工业生产。在很多这样的生产中都涉及利用铅丸在需要清洁的表面上进行“喷丸处理”，而后将铅丸收集到集尘系统内，加载到过滤元件上。废铅丸比较重，大大增加了过滤元件的重量，在某些情况下只能用相对较短的时间。这通常会使问题更加恶化。
对Donaldson公司的TORITDownflo的装置(采用的过滤元件长26″′，外径11-13英寸，内径约8.5-9.5英寸)所作的现场测试表明，在积聚了一定的污染物之后，过滤元件的重量可以从大约13磅(干净时)增加到超过80磅(有载时)，而过滤器还没有达到其极限使用寿命。一般在这样的系统中，结束使用寿命是指在使用时空气流受到限制，以致管状片材两端的压力差是6-7英寸水柱。此外，现场测试表明，大约75％的增长重量分布在过滤器顶部的三分之一(沿径向120度)上，这可以结合图11清楚地看到。
对于在市场上可购得的Donaldson TORITDownflo集尘器而言，分析结果表明，在给定密封环在被测试元件上的位置以及清洁的空气口在这个系统中的位置的情况下，当过滤器从其未加载的曲线向下偏移超过约0.5英寸(图13)时，将发生泄漏。这种0.5英寸的偏移可以这样来测量，即，考虑密封环85之上部区域110的扭曲变形，如图12和13所示；或者是考虑过滤元件的外周边100的上部区域111的扭曲变形，如图12和13所述；或者是两者兼用。
因此，可以确定较佳的过滤元件设计标准(特别是在这样的系统内所采用的)是，当使该装置密封住一管状片材时，密封环(或者是过滤元件外周边)的位置从其没有受载时的位置所发生的变形不得超过0.5英寸(当沿着元件纵向的三分之一的顶部施加一50磅的载荷时)。
在一些相对较大的装置中，某些较佳元件(图22)的密封环应该位于从其原来位置(如图4所示)朝着外周边122再进一步地多离开元件121之内孔120约0.10-0.30英寸的位置上。这可以如图22所示。在本文中，密封环离开内孔120的距离意味着从密封环与端盖其余部分相结合的基部或边缘至内孔边缘的距离。在图4中，内孔是由300表示，而过滤元件的外周边是由301表示。参见图22，在这个涉及大型装置的较佳实施例中，滑动或支承结构140的凸肩、凸环或支脚143(或图4中的43)最好是向外凸伸一定的尺寸，直到它延伸得靠近密封环136。通过以这种方式增大密封环136的外径，可以使其与典型的TORITDownflo管状片材上的空气排出孔离开一个稍大的距离，从而使在使用过程中发生的变形不太可能产生泄漏。
较为理想的是，滑动结构140上不包括从内孔121至外周边122(图11)延伸得超过过滤元件宽度约25％的一个刚性构件(凸肩或支脚143)，这样，当用如上所述的大约150磅的力来压扁时，就不会有很大的阻碍。较佳的是，支承结构140内支脚143的宽度在0.2-0.7英寸的范围内；更好一些的是，在0.2-0.5英寸的范围内；最好是不超过0.4-0.45英寸的范围。
还发现，为了加强在使用时的抗变形力，在不影响藉150磅的重量或150磅的人站到或踩踏到元件上即可将它压扁的情况下，最好是采用比聚苯乙烯稍微强一些的材料来做滑动结构或支承环40。实验表明，采用掺有玻璃的尼龙材料是一种比较好的材料，但也可以采用其它的变型。业已发现，可从马里兰州，米尔林顿的Bay Resin公司购得的、类别为#PA11G20、掺有20％(重量比)玻璃的尼龙6/6是可以采用的一种材料。实验表明，采用来自其它供应商的掺有40％玻璃的尼龙6/6也是比较成功的。一般说来，当采用这样的材料形成支承环140时，可以在树脂供应商设定的特定条件下进行模制，无需作很大的改动。希望的是，最好是采用一般至少掺有15％玻璃，最好是掺有20-40％玻璃的聚合物，特别是尼龙。
为了确定变型倾向，研制开发了一种内部测试法。这种测试方法涉及到在市场上可从马萨诸塞州02072斯托顿的MTS系统公司的Sintech分部购得的Sintech计算机化的系统。在测试过程中，一个元件在类似于TORITDownflo组件的三叉支架组件上滑动，如图12和13所示，三根导杆分别处在2点钟、6点钟和10点钟的位置上。可以观察到，当元件的上部1/3受力时，实际上被测试元件只靠在2点钟和10点钟的位置上。一般说来，这可以用来模拟在通常的集尘器安装过程中所受到的力。在测试过程中，元件的顶部受力，也就是说是抵住图11中的位置61。所受的力和距离都可以由Sintech设备中的计算机储存起来。
当进行元件压扁力的测试时，拆掉三叉组件，把整个过滤器压扁达7.5英寸，同时记录力的大小。这些测试的目的在于，确认在所用的压扁力不超过约150-200磅的情况下过滤器就可以被压扁达7.5英寸。这里所说的“压扁达7.5英寸″意味着过滤元件被充分地压扁，以致其“外径”或厚度比压扁之前小7.5英寸。
设计数据表明，对于TORITDownflo系统而言，提高过滤器径向强度的最佳总方案重点在插环或滑动结构40(或140)。需要努力生产出这样一种插环40，即，当进行测试时，它能承受沿着过滤器顶部的三分之一所施加的至少50磅的纵向力，而且密封环在该位置上的偏移(或者说是过滤元件的外边沿在该位置上的偏移)不超过0.5英寸。上述的掺有20％玻璃的尼龙6/6可以满足这一要求。
在来自明尼苏达州，明尼阿波利斯的Donaldson股份有限公司的DFT 2-8型TORITDownflo集尘器的基础上，进一步进行测试。在过滤元件的顶部施加负载重量，每次有10磅的增量。记录偏移值。如果过滤元件可以支持住50磅的重量，而且偏移不超过0.5英寸，就认为这种设计是较为理想的。在本文中，术语“偏移不超过0.5英寸″是指大致沿水平向下方向安装的过滤元件上的外边沿(或密封环)的一部分在其最上点受到50磅载荷的作用时，从其不受载荷的位置发生偏移的量。较佳的是，在高达80磅力的作用下不会发生这样的偏移(即不超过0.5英寸的偏移)，最好是在高达100磅力的作用下也不会发生这样的偏移。当然，这种装置还应该能做到这一点借助体重大约150-200磅的人就可以很方便地压扁。
一些较佳的结构本发明的受让人Donaldson股份有限公司已经研制出一些利用本文所述之原理、结合TORITDownfloI型和TORITDownfloII型工业过滤系统一起使用的较佳装置。
在这两个系统中，过滤元件最好包括上述的以及美国专利08/371,809中所述的较佳的内衬垫、外衬垫、过滤材料、以及柔软的聚氨酯制端盖。在图1所示的DownfloI型的母案的配置中，密封环36的外边缘处在离开过滤元件内孔约0.3英寸的位置。过滤元件的外径可以是大约11英寸，而内径可以是大约9.5英寸。过滤元件的长度是大约26英寸。对于这样一种配置而言，图14-17中示出了一个较佳的滑动结构40或内环。较理想的特征和尺寸将在以下两段中详细描述。
参见图14，结构40的内径为8.43英寸，外径为9.0英寸。参见图15所示之截面，支脚200的宽度约为0.3英寸，而其在201处的厚度约为0.125英寸。嵌入端盖内孔处的边沿202的尺寸或深度最好是大约0.5英寸。
参见图17，截面部分2 10的厚度最好是约0.06英寸，而截面部分211最好是模制成0.06英寸的半径。
较佳的是，图14-17中的环件40是用上述的掺有20％玻璃的尼龙6/6模制而成。
和用于DownfloI型的过滤元件相比，用于DownfloII型的过滤元件的内径大1英寸左右，而长度大致相同。其外径通常要大14英寸左右。最好是用与DownfloI型相同的材料制成，但是具有大致相同的内径。因此，用于DownfloII型之构件的凸肩或支脚比用于DownfloI型的宽0.12英寸左右，因而II型的比I型的要略强一些。图18-图21示出了一个用于DownfloII型的较佳的滑动结构140。其特征和尺寸如下所述参见图18，该滑动结构的内径是大约9.43英寸，外径是大约10.24英寸。
参见图19，凸肩或支脚240的宽度是大约0.42英寸。区域241的厚度是大约0.125英寸；而嵌入端盖内孔的边沿242的深度最好是大约0.5英寸。
参见图21，区域250和结构251的厚度(和半径)可以与图17中相关的区域210和结构211具有相同的厚度。
一般说来，从上面的描述和所限定的材料中可以清楚地看出，在根据本发明的一定的装置中，具有如下特征(1)两端盖均包括软的聚氨酯材料或类似的便于压缩的材料。
(2)这种装置应该采用在体重为150磅左右(通常并且最好是体重为150-200磅)的人沿过滤元件的纵轴方向施加的力的作用下可以被压扁的材料制成。
(3)最好是没有刚性结构，只有软的(可压缩)聚氨酯泡沫或类似的软材料从内孔起完全横穿过滤元件端盖一直延伸到外周边。
(4)最好是用足以阻止过滤元件变形的材料来制作滑动结构或内环(即图中的环件40或140)，当在大致水平安装的过滤元件上施加大约50磅的力时，过滤元件向下的变形量不会超过0.5英寸，最好是在80-100磅力的作用下，变形量电不会超过0.5英寸。
(5)虽然这种环形结构可以包含很多种材料，但最好是采用如上所述的掺有玻璃的尼龙，特别是掺有20％-40％玻璃的尼龙。
(6)该装置最好包括作为端盖的一部分模制的密封环，以便对管状片材或类似结构进行轴向密封。
权利要求
1.一种用于安装到空气过滤系统的支架组件上的过滤元件，所述过滤元件包括(a)一由软的聚合材料制成的端盖，它具有一中心空气流动孔；(b)一第一滑动结构，所述滑动结构具有一中心安装边沿，所述边沿位于所述中心空气流动孔内，并且取向为在安装所述过滤元件时与空气过滤系统的支架组件滑动配合。
2.一种用于安装在一空气过滤系统内，并且围绕一空气流动孔进行轴向密封的过滤元件，所述过滤元件包括(a)第一和第二端盖；(i)所述第一端盖内具有一中心空气流动孔；(b)设置在所述第一和第二端盖内并且在两者之间延伸的过滤介质；(c)一第一支承结构，它具有一中心边沿以及一端部凸肩；所述第一支承结构处在所述第一端盖上，其中心边沿取向为嵌入在所述第一端盖内的所述中心空气流动孔内；(i)所述端部凸肩处在所述第一端盖上靠近所述中心空气流动孔的位置上，并且部分地、不完全地横穿所述第一端盖，从所述中心空气流动孔向所述过滤元件的外周边延伸；(d)所述过滤元件包括能够在150磅的人的体重作用下被压扁的材料。
3.如权利要求2所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第一支承结构包括可模制塑料。
4.如权利要求3所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第一支承结构包括掺有玻璃的聚合材料。
5.如权利要求4所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第一支承结构包含掺有20％至40％(重量比)的的尼龙。
6.如权利要求2所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第一支承结构的刚性足以使所述第一端盖在50磅载荷的作用下还具有足够的抗变形力，以致不会发生大于0.5英寸的变形；(i)所述抗变形力是在把所述过滤元件安装到一管状片材上并且藉所述第一端盖对其进行轴向密封时估算出来的。
7.如权利要求6所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第一和第二端盖是圆形的，而所述过滤元件是圆筒形的。
8.如权利要求7所述的过滤元件，其特征在于(a)所述圆筒形过滤元件的外径至少是10英寸，内径至少是5英寸，长度至少是10英寸。
9.如权利要求7所述过滤元件，其特征在于(a)所述圆筒形元件具有一内孔以及一衬在所述内孔中的内衬垫；所述内衬垫包括金属，并且是在所述第一和第二端盖之间延伸。
10.如权利要求9所述的过滤元件，其特征在于，它包括(a)一在所述第一和第二端盖之间延伸的、金属的外衬垫。
11.如权利要求10所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第一端盖包括一其上具有一密封环的外表面；所述密封环具有大致呈三角形的截面。
12.如权利要求11所述的过滤元件，其特征在于(a)所述密封环处在离开所述第一端盖中心孔约0.2-0.7英寸的位置上。
13.如权利要求12所述的过滤元件，其特征在于(a)所述密封环是所述第一端盖的一个模制部分。
14.如权利要求7所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第一端盖包括一其上具有一密封环的外表面；所述密封环具有一大致呈三角形的截面。
15.如权利要求2所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第二端盖内包括一中心空气流动孔。
16.如权利要求15所述的过滤元件，其特征在于，它包括(a)一第二支承结构，它具有一中心边沿以及一端部凸肩；所述第二支承结构处在所述第二端盖上，而且(i)所述中心边沿是取向为嵌入在所述第二端盖内的所述中心空气流动孔中；所述端部凸肩处在所述第二端盖的靠近所述中心空气流动孔的那一部分上；所述第二环形结构的端部凸肩部分地、不完全地横穿所述第二端盖，从所述中心空气流动孔向所述过滤元件的外周边延伸。
17.一种用来安装在空气过滤系统的支架组件上的过滤元件，所述过滤元件包括(a)第一和第二端盖，该两构件具有设置在它们之间的圆筒形过滤介质；所述过滤介质被嵌入在所述第一和第二端盖内；所述圆筒形过滤介质在所述过滤元件内形成了一个圆柱形的内部空间；(i)至少是所述第一端盖包括具有一中心空气流动孔的软的聚合材料；(b)一圆筒形的内衬垫，以便镶嵌所述过滤元件的所述圆柱形内部空间；所述内部衬垫在所述第一端盖和第二端盖之间延伸；(c)一第一滑动结构；所述第一滑动结构具有一中心安装边沿，所述边沿处在所述第一端盖的所述中心空气流动孔内并且处在所述圆筒形内衬垫的内径范围内，以便与空气过滤系统的支架组件滑动配合，当把所述过滤元件安装到支架组件上时，所述第一滑动结构位于所述支架组件和所述内衬垫及所述第一端盖之间；(i)所述第一滑动结构包括一刚性的塑料结构；(ii)所述第一端盖具有一第一摩擦系数，而所述第一滑动结构具有一第二摩擦系数；所述第二摩擦系数小于所述第一摩擦系数；以及(iii)所述第一滑动结构是一个与所述圆筒形内衬垫及所述软聚合材料制第一端盖分开的构件。
18.如权利要求17所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第一滑动结构包括一封装在所述第一端盖内的端部。
19.如权利要求17所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第二端盖包括软的聚合材料，并具有一中心空气流动孔；以及(b)所述元件包括一第二滑动结构；所述第二滑动结构具有一中心安装边沿，所述第二滑动结构的所述边沿处在所述第二端盖的所述中心空气流动孔内并处在所述圆筒形内衬垫的直径范围内，以便与空气过滤系统的支架组件滑动配合，当把所述过滤元件安装到支架组件上时，所述第二滑动结构位于所述支架组件和所述内衬垫及所述第二端盖之间；(i)所述第二滑动结构包括一刚性的塑料结构；(ii)所述第二端盖具有一第三摩擦系数，而所述第二滑动结构具有一第四摩擦系数；所述第四摩擦系数小于所述第三摩擦系数；以及(iii)所述第二滑动结构是一个与所述圆筒形内衬垫及所述软聚合材料制第二端盖分开的构件。
20.如权利要求19所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第二滑动结构包括一封装在所述第二端盖内的端部。
21.一种用于安装在空气过滤系统的支架组件上并且围绕一空气流动孔进行轴向密封的过滤元件，所述过滤元件包括(a)第一和第二端盖，它们基本上是由模制密度约为14-22磅/立方英尺、硬度约为10-40肖氏A的可压缩聚氨酯泡沫构成；(i)所述第一端盖内具有一中心空气流动孔；(b)设置在所述第一和第二端盖内并且在两者之间延伸的过滤介质；所述过滤介质是呈圆筒形的设置，以便在所述过滤元件内形成一圆柱形的内部空间；(c)一衬在所述过滤元件的所述圆柱形内部空间的圆筒形内衬垫；所述内衬垫在所述第一和第二端盖之间延伸；(d)一第一环形结构，它具有一中心安装边沿以及一端部环件；所述第一环形结构处在所述第一端盖上，其中心安装边沿取向为嵌入在所述第一端盖内的所述中心空气流动孔内；而所述端部环件处在所述第一端盖上靠近所述中心空气流动孔的那一部分；所述第一环形结构的端部环件部分地、不完全地横穿所述第一端盖，从所述过滤元件的所述中心空气流动孔向外圆周表面延伸；(i)所述第一环形结构具有足够的刚性，能使所述过滤元件的第一端盖的截面在使用过程中基本上能保持为圆形；以及(e)所述过滤元件包括这样的材料，即，当对所述过滤元件的圆筒形外表面施加压扁力时，在150磅的人的体重作用下就能被压扁的材料。
22.如权利要求21所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第二端盖内包括一中心空气流动孔。
23.如权利要求22所述的过滤元件，其特征在于(a)一第二环形结构，它具有一中心安装边沿以及一端部环件；所述第二环形结构处在所述第二端盖上，而且(i)所述中心安装边沿取向为嵌入在所述第二端盖内的所述中心空气流动孔内；而所述端部环件处在所述第二端盖上靠近所述中心空气流动孔的那一部分上；所述第二环形结构的端部环件部分地、不完全地横穿所述第二端盖，从所述过滤元件的所述中心空气流动孔向外圆周表面延伸；(A)所述第二环形结构具有足够的刚性，能使所述过滤元件的第二端盖的截面在使用过程中基本上能保持为圆形。
24.如权利要求23所述的过滤元件，其特征在于(a)所述第一和第二环形结构均包括模制塑料。
25.如权利要求24所述的过滤元件，其特征在于(a)所述过滤介质包括褶皱纸介质。
全文摘要
本发明涉及一种安装在空气过滤系统内的过滤元件。该过滤元件具有一中心空气流动孔以及一第一滑动或支承结构(40)。该滑动或支承结构具有一中心边沿(41),它处在所述中心空气流动孔内,并用于支承该过滤元件。
文档编号B01D46/42GK1169684SQ96191454
公开日1998年1月7日 申请日期1996年1月16日 优先权日1995年1月12日
发明者詹姆斯L·贝克豪尔, 迈克尔S·伯格森, 多兰D·巴特尔斯, 布鲁斯·A·约翰逊, 斯蒂文D·舒梅切尔 申请人:唐纳森公司