应变增 加。虽然许多合成的介质材料可以经历更多的此类应变而在介质中没有显著劣化，但高纤 维素的介质不容易经历多于几个百分比的拉伸。因此，尤其是当使用高纤维素的介质时，希 望的是并且通常必须的是，这些褶皱折痕不在褶状介质上施加显著的拉伸力。 介质体积不对称性&截面积不对称性
[0131] 本发明的楔形介质的另一个特征是在一些实现方式中存在介质体积不对称性。当 介质褶皱组件的一侧(上游或下游侧)具有与该介质褶皱组件的另一侧不同的体积时，就出 现介质体积不对称性。这样的不对称性可以通过构造槽的以及它们楔形变化的方式来创 造。如在此使用的，介质体积不对称性一般衡量槽峰所界定的较大介质体积与相反的槽峰 所界定的较小介质体积的介质体积比（参见例如图10和11A)。在一些但非全部的实现方式 中，较大的介质体积对应于上游的开放介质体积，而较小的介质体积对应于下游的开放介 质体积(在使用过程中上游体积可以累积污染物，例如灰尘）。
[0132] 出于各种原因，介质体积不对称性是有益的，原因包括改进流体流动以及改进负 载性能。在一些实现方式中，介质将展现出大于1 %、大于3%、大于5%、或大于10%的介质 体积不对称性。示例性的介质构造展现了大于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。适当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%。楔形槽可以 结合介质体积不对称性以便进一步增强过滤器性能。
[0133] 包含楔形槽的介质组件还可以展现出介质截面积不对称性，这是基于任何给定点 的介质截面而计算的。在楔形槽中，这种截面积不对称性将随着沿着槽式介质组件的深度 的测量位置而变化。将会理解的是，截面积不对称性可能导致介质体积不对称性，但并不总 是这种情况，因为楔形介质的截面积可以沿着槽的长度变化从而具有累积效应，即，介质的 每侧上的总体积是相等的。而且，介质组件的一个给定截面可以在介质的上游侧显示更高 的截面积，但是该介质随后的楔形变化可能造成总体的介质体积不对称性以便在总介质体 积上有利于下游侧。
[0134] 在一些实施方案中，该介质组件将具有截面积不对称性，使得该介质的一侧具有 的截面积比同一片介质的相反侧面大出至少1%。通常跨越介质的这种截面积差异是大于 3%、大于5 %、或大于10 %。示例性的介质构造展现了大于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。适当的介质截面积不 对称性范围包括例如：1 %至300 %、5 %至200 %、50 %至200 %、100 %至200 %、以及100 %至 150%〇
[0135] 截面积的差异受到槽几何形状的设计的控制。通常沿着槽的脊的存在、数目、以及 形状显著影响了、并且通常决定了截面积不对称性的量。这些槽的楔形变化一般会导致沿 着槽长度的截面积不对称性的改变。然而，并不总是如此，例如当槽的高度J变化但宽度Dl 保持恒定时。在这样的实施方案中，有时有可能通过沿着槽改变脊的相对位置(或以其他方 式改变介质沿着槽的分布)而保持总截面积恒定。
[0136] 在截面积上产生差异的槽几何形状可以显著影响穿过这些槽的流动特性。槽的相 对截面积的变化典型地导致了该区域内该介质组件的上游和下游部分的截面积的变化:如 果该介质组件的上游部分经历截面积的增加，则该介质组件的下游部分也将典型地经历截 面积的减小。本发明允许订制介质体积不对称性和截面积不对称性以改进过滤器性能。
[0137] 为了进一步理解短语"介质体积不对称性"的意思，请参照图10-12。在图10的情况 下，所示的介质400在第一理论平面402与第二理论平面404之间波动。介质体积不对称性是 指在介质400的一侧上与介质400的另一侧相比在该介质组件的理论平面402与404之间的 体积差。表征理论平面402与404的一种方式是考虑介质400是褶状的并且足够填充的，使得 峰406和408接触相反的介质表面，如图IIA中所示。
[0138] 介质体积不对称性是对介质开槽安排而非介质组件内的填充安排的一种衡量。可 以看到介质一侧上的开放截面积（图10,面积407)从介质的一个表面延伸至介质同一侧上 的槽峰所限定的一条线。这个面积大于在介质的另一侧上的开放截面积（图10,面积409)， 该截面积是由该介质的相反表面、以及相反的槽峰所限定的一条线界定的。这些截面积限 定了给定的介质截面的介质截面积不对称性。
[0139] 将截面积不对称性从介质组件的上游面延伸到下游面，于是表征了上游体积和下 游体积并且进而表征了介质体积不对称性。对于一个褶皱组件，对于槽峰从褶皱折痕延伸 或不延伸到褶皱折痕、褶皱折痕之间的介质显示极小的曲率并且基本上平坦(介质中褶皱 折痕之间的槽区段的形心基本上落在平面式的表面上）的情况，可以看到上游介质体积是 被上游介质表面、褶皱折痕处的邻接表面、以及在槽峰到褶皱折痕的中心线所形成的凸包 所包围的体积。可以看到下游介质体积是被下游介质表面、褶皱折痕处的邻接表面、以及在 槽峰到褶皱折痕的中心线所形成的凸包所包围的体积。
[0140] 现在参见图11A，所示的褶皱填充安排可以表征为褶皱计数最大值(PCMax)，因为 它代表给定体积内褶皱的最大数目，其中这些槽并不彼此扭曲。在图IlA中，示出了介质400 的截面视图，其中介质400是在自身上往复打褶的。基于对介质体积不对称性的计算，图IIA 中所示的介质安排的介质体积不对称性的值与图IlB中所示的介质安排的介质体积不对称 性相同，尽管在图IlB中峰406和408并不接触。因此，介质体积不对称性的定义考虑了当介 质被打褶并形成为褶状过滤介质组件时可能存在的、介质表面之间的潜在分离。
[0141] 关于实际的测量，图10的理论平面402和404是基于统计的最大峰值确定的。可以 从计算中抛弃畸变。例如，可能存在过高或过低并且不显著性影响过滤介质的填装密度的 偶然峰。为计算理论平面402和404的目的不考虑那些峰。此外，应当理解的是可能存在峰跳 跃或在显著低于平均槽高度的高度处形成的情况，以便增强体积不对称性。在这些情况下， 减小的峰高度不会影响填充密度的计算。总体上，填充密度是指在给定体积内可得的褶皱 的数目，其中只有介质表面的峰相接触，如图IlA中所示。
[0142] 计算"介质体积不对称性"的优点是，该介质的体积(上游体积和下游体积)可以基 于该介质进行计算并且结果可能不同于一个过滤元件的实际的上游和下游体积。例如，该 介质可以被安排成峰实质上刚好彼此接触的一个面板。在此情况下，一个过滤元件的上游 体积和下游体积应该与"介质体积不对称性"计算结果一致。
[0143] 然而替代性地，该介质可以被安排成峰并不彼此接触的一种构型。例如，这些介质 表面在板式过滤元件内可以彼此充分分离、或者如在圆柱形过滤元件内的典型情况可以彼 此分离。在这些情况下，预计过滤元件中的体积不对称性不同于"介质体积不对称性"计算 结果。因此，使用"介质体积不对称性"计算结果是将过滤介质组件的体积不对称性(或体积 对称性）的计算结果基于介质本身进行标准化的技术，而与介质在过滤元件中如何排列和 填充无关。可能有价值的另一项计算结果是过滤元件中实际的体积不对称性。过滤元件的 实际的体积不对称性是指由该元件的上游侧与该元件的下游侧之间的体积差得出的体积 不对称性。该介质的排列(例如，面板或圆柱体)可以影响这个值。
[0144] 介质截面积不对称性还可以通过检查一个过滤元件进行计算，但是所希望的是远 离褶皱折痕来测量截面积。因此例如，可以沿着槽长度在从褶皱折痕中排除掉三倍槽高度 的一个距离上获取介质截面积。远离褶皱折痕计算介质截面积不对称性的原因是为了避免 褶皱折痕对介质截面积不对称性的影响。此外，应当理解的是介质截面积不对称性可以沿 着槽长度变化。这种变化可能是由于槽的楔形变化。
[0145] 关于介质截面积不对称性，介质的截面积典型地将在介质每一侧上展现出不对称 性。如图IIA中所示，一个截面示出了截面积403与截面积405的不对称性。
[0146] 槽的三维结构限定了用于流体流动的开放体积、以及用于累积污染物(如灰尘)的 空间。在一些实施方案中，该过滤介质展现的介质体积不对称性是使得该介质一侧上的体 积大于在该介质另一侧上的体积。总体上，介质体积不对称性是指含有槽的褶状过滤介质 的一个上游侧与一个下游侧之间的体积不对称性。这种介质体积不对称性是由介质开槽安 排而非介质组件内的填充安排造成的。 槽密度
[0147] 增加可用于过滤的过滤介质的量的另一项技术包括增大该介质组件的槽密度。槽 密度是指在过滤介质组件中过滤介质的单位截面积的槽数目。槽密度依赖于多个因素，包 括槽高度J、槽周期Dl、以及介质厚度T。槽密度可以称为介质组件槽密度并且是在褶皱计数 最大值(PCMax)处确定的。PCMax是在不使槽变形的情况下可以制造出的裙皱组件的最大裙 皱计数密集程度。总体上，PCMax是指在性能由于槽的变形而变坏之前可以置于给定体积内 的褶皱的最大数目。对于板式过滤器，PCMax褶皱密集程度是等于1/(2J)。计算一个过滤元 件的介质组件槽密度(P)的等式为：
[0148] 过滤元件的槽密度可以通过计算槽(包括在该过滤元件的截面积中位于上游的槽 以及位于下游的槽)的数目、并将其除以该过滤元件在确定槽数目的位置处的截面积的两 倍来计算。总体上，对于规则介质，预期槽密度将在该过滤介质的长度上从进口面到出口面 保持相对恒定，反之亦然。
[0149] 应当理解的是，介质截面积是指该介质的截面积并且不一定是该过滤元件的截面 积。该过滤元件可以具有一个旨在接合壳体的一个套管或密封件，该套管或密封件将对该 过滤元件提供一个大于该介质截面积的截面积。此外，该介质的截面积是指该介质组件的 有效面积、并且不包括该介质组件的对过滤无用的部分(如被该密封件遮挡的面积）。
[0150] 总体上，提供一个具有增大的槽密度的介质组件具有增大一定介质体积内的介质 表面积的趋势、并且因此具有增大过滤介质的负载能力的趋势。因此，增大介质的槽密度可 以具有增强介质的负载能力的效果。然而，在假定其他因素保持恒定时增大介质的槽密度 可能具有增大通过介质的压降的作用。
[0151] 增大过滤介质的槽密度通常是通过减小槽高度(J)或槽周期长度(Dl)或二者而得 到。其结果是，槽的尺寸(槽的尺寸是指槽的截面积)随着槽密度的增加而减小。较小的槽尺 寸可能具有增大跨过滤介质组件的压降的作用。提及跨过介质组件的压降是指在该介质组 件的第一面处相对于在该介质组件的第二面处测量的压力所确定的压差，其中该第一面和 第二面是在该介质组件的基本上相反的侧面上提供的。跨过介质组件的压降部分地是取决 于槽密度以及槽长度。
[0152] 现在参见图12-14,以参考号450示出了一种褶状过滤介质组件。该褶状过滤介质 组件450包括具有机器方向454和横向456的介质452。将该介质折叠以提供第一系列褶皱折 痕458以及第二系列褶皱折痕459(折痕458和459见图12)，其中介质452在第一组褶皱折痕 458与第二组褶皱折痕459之间以往复的安排进行延伸。介质452包括多个槽470。这些槽470 包括相对尖锐的峰472和474。此外，槽470包括在相邻的峰(例如峰472和474)之间提供的多 个脊476。
[0153] 褶状过滤介质组件450包括在其之间形成了开口 486的介质表面482和484、以及在 其之间形成了开口 492的介质表面488和490。褶状过滤介质组件450可以具有的特征是具有 包括该第一组褶皱折痕458以及这些开口 486的一个第一面485。此外，褶状过滤介质组件 450可以具有的特征是具有包括该第二组褶皱折痕460以及开口 492的一个第二面487。因 此，空气可以经由第一面485中的开口 486流入褶状过滤介质组件450、穿过介质452以便提 供过滤、并且然后经由第二面487中的开口 492而流出褶状过滤介质组件450。在某些情况 下，可能有利的是使流体经由第二面487流入该褶状过滤介质组件并且经由第一面485流出 该褶状过滤介质组件450。该介质可以包括会聚到一起的脊493。透视示出了这种楔形变化， 显示了夸张的脊移动。
[0154] 现在参见图15和16,描绘了根据本发明制造的两种介质安排的多个部分的俯视平 面图。在图15中，示出了过滤介质500的一个薄片的简化图，描绘了每个槽的这些部分的位 置、但是是在形成槽并且打褶之前（因此，图15示出了处于展平状态下的过滤介质500,描绘 了在槽的形成过程中有待定位峰和脊的位置）。每个槽502的外形包括中央的峰504以及相 邻的相反侧面的峰506。线510示出了后续的褶皱的位置。图15所示的实施方案被显示为带 有六个槽502。每个槽502包括以虚线表示的四个脊508a和508b。这些脊被定位成使得每对 脊508a和508b是位于每个槽502的峰504的每侧上。脊508a和508b朝向彼此会聚而创造了一 个类似于早先在图7中所示的槽。因此，在峰504的每侧上有一对脊508a和508b，这些脊沿着 一个褶皱会聚在彼此之上、然后沿着下一个褶皱彼此分叉、并且在后一个峰中再次会聚在 彼此之上。以此方式，有可能使用过滤介质500来改变该褶状介质的截面积。将会观察到，在 图15中，中央峰504和相邻的相反侧峰506是彼此平行的，这允许创造出这样的槽式介质:其 中这些槽具有恒定的宽度和高度、而同时仍具有沿着其长度的截面积变化。
[0155] 关于图16,显示出介质520具有多个被中央峰524和相邻的相反侧峰526所限定的 槽。还绘出了褶皱位置530。图16中所示的介质是展平的，绘出了峰524和相邻的相反侧峰 526的位置。在这个实施方案中，这些槽不具有平行的峰524、526。因此，该介质可以用来创 造楔形变化的脊而同时改变槽的宽度和高度。在图16所示的实施方案中，创造楔形槽式介 质不需要脊。 槽峰半径
[0156] 如以上指出的，典型地，槽峰的特征是减小了褶皱之间遮盖的一个尖锐的半径或 一个限定的尖端。这个限定的尖端可以从槽的总体轮廓上延伸而在槽峰处创造一个凸起， 该凸起实质性减小了相邻介质的遮盖。虽然将会理解的是给定的槽峰将具有形状上的某种 变化并且不一定在其尖端处形成完美的弧，但在一些实现方式中仍有可能鉴定并测量一个 实质上对应于槽峰处半径的距离。这个半径可以在槽的内部测量并且作为有效内半径来计 算。这个有效内半径通常是小于4毫米、更通常是小于2毫米、往往是小于1毫米、并且任选地 小于0.5mm。在一些实现方式中也可以使用更大的半径，尤其对于大槽而言。将进一步理解 的是，并不具有不同的或可测量的半径的槽，当它们含有在此说明的其他特征，例如存在 脊、介质不对称体积等时，仍落在本发明的范围之内。
[0157] 图17示出了在实际过滤介质上确定的半径的一个实例。半径可以例如通过使用称 为局部有效内半径的量度的方法来测量。局部有效内半径被定义为在给定的槽尖端、峰或 脊处的最小外部曲率半径减去该槽的平均介质厚度。最小外部曲率半径是与通过跟随一个 给定的槽尖端、峰或脊的截面的最外表面所形成的曲线相拟合的一个密切圆的最小曲率半 径。用于参考，一个足够平滑的平面曲线在该曲线上的给定点处的密切圆是圆心位于内法 线上并且曲率与给定曲线在该点处的该给定曲线相同的一个圆。
[0158] 在替代方案中，可以用来描述可接受的半径(对于某些实施方案）的一个公式是基 于槽宽度(Dl)和介质厚度(T)。可以用来描述在可以表征为相对尖锐的半径的一个峰处的 半径的示例性公式是(Dl-2T)/8。优选地，相对尖锐的半径具有小于约(D1-2T)/16的半径。
[0159] 虽然这些峰是尖锐的，但在许多实现方式中它们仍包含紧紧弯曲的外表面，有时 候近似于具有半径的弧或弯曲。通过提供相对尖锐的峰，可以减小介质表面之间的接触和/ 或接近，这导致遮盖减少。在过滤过程中，该过滤介质典型地将在压力下偏转，并且这些相 对尖锐的峰可以继续减小介质表面之间的接触，因此提供在减少遮盖方面的进一步优点。
[0160] 根据本发明还提供了一种过滤流体的方法。该方法包括这样一个步骤:使流体穿 过作为过滤元件的一部分而提供的一种褶状过滤介质组件，这是由于未过滤的流体进入该 褶状过滤介质组件的第一面或第二面并且流出该褶状过滤介质组件的第一面或第二面中 的另一个。待过滤的流体穿过该褶状过滤介质组件的流动可以表征为直通流动。 槽取向
[0161] 可能有利的是具有相对于第一流动面或第二流动面以一个非垂直角度延伸的槽， 这取决于该流体是以一个非垂直的角度朝向该第一面还是朝向该第二面流动。通过提供相 对于该褶状过滤介质组件的第一面或第二面成一个非垂直角度的槽，有可能增强流体进入 褶状过滤介质组件的流动，这是通过调整该槽角度以便更好地接收流体的流动而该流体不 必在进入该褶状过滤介质组件之前转弯。该介质组件的第一面和第二面可以是平行的或不 平行的。这些槽延伸的角度可以是相对于第一面、第二面或第一面以及第二面两者进行测 量的。
[0162] 因此，这些槽可以被形成为使得它们垂直于第一面或第二面进行延伸、或者可以 被提供成相对于第一面或第二面以一个大于〇度但小于180度的角度延伸。如果这些槽以0 度或180度的角度延伸至一个面，则流体难以经由这些槽进入该褶状过滤介质组件中。总体 上，希望的是流体通过穿过这些槽而进入该褶状过滤介质组件。
[0163] 在一些实现方式中，这些槽将以从约85度至95度延伸至一个面，在其他实现方式 中以从约60度至120度延伸至一个面、并且在另外的其他实现方式中以从约70度至110度延 伸至一个面。优选地，这些槽被提供成以在垂直于该第一面或第二面的约60度的范围内的 一个角度延伸。总体上，这个角度是对应