專利名稱：一種自支撐流體過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請要求2004年9月16日提交的US60/610,984號美國申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容在此引入作為參考。
本發(fā)明涉及一種過濾元件，該過濾元件通過超聲波密封，從而提供一種自密封柱狀褶皺流體過濾器。
背景技術(shù)：
根據(jù)本申請人的5,178,760號美國專利可制造出纖維素空氣過濾器，其中在柱狀褶皺過濾媒介上模制有與其成密封關(guān)系的容器，因此該組件最終作為可用在過濾外殼內(nèi)的空氣過濾元件銷售。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種自密封的基于纖維素的空氣或氣體過濾元件，其沒有模制于其上的單獨的側(cè)壁，并可直接插入過濾罐。該過濾元件也可描述為一種自支撐過濾筒或可描述為一種自包含過濾筒。
本發(fā)明提供了一種自支撐柱狀褶皺過濾元件，包括限定第一端和第二端的褶皺部分；連接第一端和第二端的兩弓形側(cè)壁；基本上扁平的前表面；基本上扁平的后表面；所述前表面和后表面延伸至過濾器的長度；所述弓形側(cè)壁具有重疊的折翼；所述重疊的折翼在未使用單獨粘合劑的情況下連接在一起，即，所述折翼通過超聲波焊接，從而形成本發(fā)明的自支撐過濾筒或過濾元件。因此可認(rèn)為所述折翼為非粘性連接。
本發(fā)明還提供了上述的自支撐柱狀褶皺過濾器，其中在該過濾器的各側(cè)具有按順時針方向折疊的第一組重疊折翼，以及按逆時針方向折疊的第二組重疊折翼。
本發(fā)明還提供了上述的自密封柱狀褶皺過濾器筒，其具有與其一端隔開預(yù)定距離的、環(huán)繞所述筒的凹槽，從而提供可安裝O型密封圈的裝置，以允許該自支撐柱狀褶皺過濾器筒與所需的過濾器容器或過濾室配合。
本發(fā)明還提供了一種可通過超聲波焊接的空氣過濾器的坯體，以形成上述自支撐的柱狀褶皺過濾器筒。
本發(fā)明還提供了一種制作自支撐柱狀褶皺流體過濾器的方法，包括準(zhǔn)備可超聲波焊接的過濾器坯體，其被可皺折并形成基本呈柱狀的過濾器；皺折所述坯體以形成基本呈柱狀的流體過濾器媒介，該流體過濾器媒介具有兩個弓形側(cè)壁，所述弓形側(cè)壁具有多個褶皺的端部；提供具有第一褶皺指狀結(jié)構(gòu)的第一超聲波焊接保持器，該指狀結(jié)構(gòu)的尺寸被設(shè)計為與基本呈柱狀的過濾元件一端的褶皺中的至少一些相匹配；提供具有第二褶皺指狀結(jié)構(gòu)的第二超聲波焊接保持器，該指狀結(jié)構(gòu)的尺寸被設(shè)計為與基本呈柱狀的流體過濾器另一端的褶皺中的至少一些相匹配；將第一指狀結(jié)構(gòu)放入基本呈柱狀的空氣過濾器一端的褶皺中；將第二指狀結(jié)構(gòu)放入基本呈柱狀的流體過濾器另一端的對應(yīng)褶皺中；將裝有所述第一指狀結(jié)構(gòu)和第二指狀結(jié)構(gòu)的褶皺端部與超聲波設(shè)備接觸，以利用焊臂折疊所述褶皺端部(折翼)從而形成重疊的側(cè)壁折翼并通過超聲波焊接所述重疊的側(cè)壁折翼，由此提供自支撐柱狀褶皺流體過濾器筒。


附圖用于說明本發(fā)明的一些具體實施方案?？梢灶A(yù)見，本發(fā)明這些實施方案的替換配置也可采用，而不會偏離這些附圖中所示出的內(nèi)容。
圖1公開了本發(fā)明的柱狀自支撐褶皺流體過濾筒的俯視圖，該過濾筒具有由一對密封件限定邊界的過濾媒介；圖2公開了圖1所示過濾筒沿A-A線獲取的側(cè)剖視圖；圖3是沿圖1中B-B線獲取的剖視圖；圖4是圖3中細(xì)節(jié)的放大圖；圖4(b)除了使用O形密封圈外，其余與圖4相同；圖5是用于制作本發(fā)明的過濾器坯體的平面圖；圖6是在折疊和重疊褶皺的端部之前的過濾媒介的俯視圖；圖7是圖6所示過濾器的正視圖；圖8是位于過濾媒介保持器之間的過濾媒介的示意圖，其中多個皺折的端部形成過濾媒介曲線狀的周邊部分，其被折疊并相互焊接在一起；圖9是安裝在保持器內(nèi)的過濾媒介的俯視剖視圖，其中設(shè)置有焊角以將一個皺折的開口端與另一個皺折的開口端焊接；圖10是圖9所示的下部保持器部分的透視圖；圖11是圖1所示焊接的過濾元件的透視圖，示出了折疊并相互焊接在一起的褶皺開口端部分。
具體實施例方式
參見圖1至4，本發(fā)明的自支撐柱狀褶皺流體過濾筒30具有超聲波密封的褶皺過濾媒介31。過濾媒介優(yōu)選為基于纖維素的媒介，其具有混合有紙材料的塑料，以允許其通過超聲波焊接與自己固定。過濾筒或過濾元件30具有褶皺結(jié)構(gòu)，褶皺結(jié)構(gòu)限定了上端或第一端32以及下端或第二端33。該兩端由兩個弓形側(cè)壁34、36和前平面部分37、后平面部分38連接。兩側(cè)壁具有封閉的過濾表面，從而基本上防止空氣不被過濾而自由地通過。封閉的過濾表面是通過具有側(cè)壁而形成的，所述側(cè)壁包括將在下文中描述的超聲波焊接的重疊折翼。
如圖4中所示，過濾筒具有密封件40。密封件40具有上部的凸緣部分41和下部的柱狀體部分42。密封件40通常通過壓配合固定在媒介上，或者可選地通過具有或不具有壓配合的粘合劑附接在媒介上。圖4(b)示出了一種可使用的可選密封件43。密封件43是O型環(huán)，其可與成形于纖維素側(cè)壁34、36和前壁37、后壁38上的凹槽相配合。如上所述，這些密封件允許本發(fā)明的過濾筒30緊密安裝在流體過濾室內(nèi)。由于本發(fā)明的過濾筒在它能使用之前不需要單獨的塑料側(cè)壁，因此非常經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。
參見圖5至10，圖中示出了本發(fā)明的過濾筒是如何制造的。圖5示出了扁平的過濾元件50，其自中部的最寬處朝相反的兩端52、53沿邊界逐漸減小，端部52、53變圓以形成舌狀的凸緣。所示出的坯體僅僅是一種示意而不是圖6和7所示折疊的過濾元件50的尺寸，然而，圖5所示的橫斷線表示下部折疊部分55和上部折疊部分56的折疊線。圖5中箭頭B-B指示的距離表示折疊部分的幅度或高度，在確定過濾元件的總面積時要很好地控制。
參見圖6和7，適當(dāng)?shù)卣郫B坯體50以形成端部為舌狀凸緣52、53的柱狀過濾元件57。
參見圖8和10，采用合適的過濾器保持器或芯體60和61來制造過濾筒30。兩個過濾器芯體基本上相同，因此僅對一個進(jìn)行描述。雖然此處使用兩個芯體，但也可以使用一個芯體。圖10示出了下部或第一超聲波焊接芯體60，其具有尺寸可與折疊部分55所形成的褶皺相配的第一褶皺指狀結(jié)構(gòu)62以及尺寸可與折疊部分56所形成的褶皺相配的第二褶皺指狀結(jié)構(gòu)63。沿方向100測得的每個指狀結(jié)構(gòu)62、63的寬度被預(yù)先確定為小于沿101方向分別測得的折疊部分55和56的寬度。換言之，纖維素媒介的直徑比芯體的直徑大。因此，如下所述，由折疊部分形成的褶皺的端部能被折疊，以提供可通過超聲波焊接的重疊折翼。如前所述，坯體50優(yōu)選為基于纖維素的材料，例如加入了熱塑性樹脂的紙，從而其可通過超聲波焊接與自己固定。
如圖8所示，為制作過濾筒30，芯體指狀結(jié)構(gòu)62和63被放置在過濾元件57相對的兩端。因此當(dāng)二者完全插入時，過濾元件被嚙合在其間，并在下端和上端保持器芯體的指狀結(jié)構(gòu)62和63之間形成密封。因此，上端和下端指狀結(jié)構(gòu)62、63僅由過濾媒介的厚度隔開，留下沒有嚙合的褶皺端部75a。如圖9中所示，保持器/定位器芯體60、61旋轉(zhuǎn)，超聲波焊接設(shè)備具有焊臂和超聲波角狀焊頭70，焊頭70作前進(jìn)和后退運動，以驅(qū)動角狀部分折疊過濾元件57的開口端部分。因此過濾元件75a延伸并超出指狀結(jié)構(gòu)62、63的端部被折疊，并且折疊部分相互重疊，重疊的折疊部分由鄰近于柱狀保持器/定位器芯體周邊的超聲波角狀焊頭聲波焊接在一起，從而制出具有如圖11所示的焊接翼片75b的超聲波焊接過濾筒75。
可在密封的側(cè)壁、前壁和后壁上卷繞并焊接第二種材料，使得所形成的媒介具有更好的剛性和更好的視覺效果。
作為本發(fā)明的過濾器30的一個例子，凸緣41的直徑約為594mm，過濾器從頂部到底部的長度約為83mm，凸緣頂面至過濾器頂面的距離約為8mm，凸緣的厚度約為57mm，過濾元件75的直徑約為550至563mm。
所使用的過濾紙在2微米時具有99％至99.7％的效率。過濾紙可被剪切和加工，以使其具有370至555立方米每小時/平方米的比率，同時提供小于250帕斯卡或2.5千巴的壓降。過濾紙應(yīng)當(dāng)能適應(yīng)416至3000立方米每小時的空氣流速。過濾紙由具有足夠的熱塑性樹脂的纖維素媒介形成，以允許進(jìn)行適當(dāng)?shù)某暡ê附印?br> 當(dāng)然，除了上述討論之外的其它改進(jìn)也可用于制造自支撐柱狀褶皺流體過濾器，而不會偏離所附權(quán)利要求的范圍。并且，除非由現(xiàn)有技術(shù)限定，柱狀這一術(shù)語意味著包括可作為空氣吸入過濾器使用的任何形狀的過濾器，所述空氣吸入過濾器用于插入使用封閉空氣吸入過濾器保持器的設(shè)備。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種自支撐柱狀褶皺過濾器，包括限定第一端和第二端的褶皺部分，連接第一端和第二端的兩弓形側(cè)壁，基本上扁平的前表面，基本上扁平的后表面，所述前表面和后表面延伸至過濾器的長度，所述弓形側(cè)壁具有多個重疊的折翼，其中，所述多個折翼中的每一個與自支撐過濾器的所述多個折翼中的至少一個相鄰的折翼連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自支撐柱狀褶皺過濾器，其中，在該過濾器的每一側(cè)，第一組重疊折翼順時針方向折疊，第二組重疊折翼逆時針方向折疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自支撐柱狀褶皺過濾器，其中，所述重疊折翼通過聲波焊接在一起。
4.一種可聲波焊接的、可皺折的空氣過濾器坯體，其可被成形為自支撐的基本為柱狀的空氣過濾器，包括扁平的過濾器坯體，所述過濾器坯體從中部向端部逐漸減小，因而當(dāng)所述扁平的過濾器坯體被皺折后，褶皺的過濾器坯體形成部分的柱狀褶皺過濾器，該部分的柱狀褶皺過濾器具有褶皺的頂部和底部表面、兩個弓形側(cè)壁、基本上扁平的前表面和后表面，該坯體的寬度尺寸被設(shè)計為可給弓形側(cè)壁的至少一部分提供折翼，所述折翼在折疊時相互重疊，所述折疊和重疊的折翼由可通過聲波焊接的空氣過濾材料制成，從而形成所述自支撐的空氣過濾器。
5.一種制作自支撐柱狀褶皺氣體過濾器的方法，包括準(zhǔn)備可超聲波焊接且可皺折的空氣過濾器坯體，其可形成基本呈柱狀的過濾器；皺折所述坯體以形成基本呈柱狀的空氣過濾器，該空氣過濾器具有兩個弓形側(cè)壁，所述弓形側(cè)壁具有多個褶皺的端部；折疊所述褶皺的端部以形成重疊的側(cè)壁折翼；以及超聲波焊接所述重疊的側(cè)壁折翼，從而形成自支撐柱狀褶皺空氣過濾器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括提供第一超聲波焊接芯體，該芯體具有第一褶皺指狀結(jié)構(gòu)，該指狀結(jié)構(gòu)的尺寸被設(shè)計為與基本呈柱狀的過濾器一端的褶皺中的至少一些相匹配；提供第二超聲波焊接芯體，該芯體具有第二褶皺指狀結(jié)構(gòu)，該指狀結(jié)構(gòu)的尺寸被設(shè)計為與基本呈柱狀的過濾器另一端的褶皺中的至少一些相匹配；將第一指狀結(jié)構(gòu)放入基本呈柱狀的過濾器一端的褶皺中；將第二指狀結(jié)構(gòu)放入基本呈柱狀的過濾器另一端的對應(yīng)褶皺中；將裝有所述第一指狀結(jié)構(gòu)和第二指狀結(jié)構(gòu)的褶皺端部與超聲波設(shè)備接觸，以折疊所述褶皺端部從而形成重疊的側(cè)壁折翼并通過超聲波焊接所述重疊的側(cè)壁折翼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述折疊和超聲波焊接通過多個步驟完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，某些折疊和超聲波焊接是順時針方向進(jìn)行的，而某些折疊和超聲波焊接是逆時針方向進(jìn)行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括在所述自支撐空氣過濾器鄰近過濾器一端、焊接折翼的上部安裝密封件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的自支撐柱狀褶皺過濾器，其中，在鄰近過濾器一端的、焊接折翼的上部，環(huán)繞所述過濾器安裝有密封件。
修改后的權(quán)利要求1強調(diào)過濾元件(75a)的端部與至少一個相鄰的端部連接，以形成焊接的折翼75b。引用的參考文件，Rosaen的3,465,413號美國專利，具有設(shè)置于過濾片10的褶皺內(nèi)的波浪狀隔離物40。褶皺的端部沒有相互連接，隔離物的端部也沒有相互連接。更具體地說，皮帶44環(huán)繞內(nèi)部具有隔離物的過濾元件10。只有皮帶44的端部焊接在一起。
權(quán)利要求
1.一種自支撐柱狀褶皺過濾器，包括限定第一端和第二端的褶皺部分，連接第一端和第二端的兩弓形側(cè)壁，基本上扁平的前表面，基本上扁平的后表面，所述前表面和后表面延伸至過濾器的長度，所述弓形側(cè)壁具有重疊的折翼，所述重疊的折翼連接在一起，從而形成一種自支撐過濾器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自支撐柱狀褶皺過濾器，其中，在該過濾器的每一側(cè)，第一組重疊折翼順時針方向折疊，第二組重疊折翼逆時針方向折疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自支撐柱狀褶皺過濾器，其中，所述重疊折翼通過聲波焊接在一起。
4.一種可聲波焊接的、可皺折的空氣過濾器坯體，其可被成形為自支撐的基本為柱狀的空氣過濾器，包括扁平的過濾器坯體，所述過濾器坯體從中部向端部逐漸減小，因而當(dāng)所述扁平的過濾器坯體被皺折后，褶皺的過濾器坯體形成部分的柱狀褶皺過濾器，該部分的柱狀褶皺過濾器具有褶皺的頂部和底部表面、兩個弓形側(cè)壁、基本上扁平的前表面和后表面，該坯體的寬度尺寸被設(shè)計為可給弓形側(cè)壁的至少一部分提供折翼，所述折翼在折疊時相互重疊，所述折疊和重疊的折翼由可通過聲波焊接的空氣過濾材料制成，從而形成所述自支撐的空氣過濾器。
5.一種制作自支撐柱狀褶皺氣體過濾器的方法，包括準(zhǔn)備可超聲波焊接且可皺折的空氣過濾器坯體，其可形成基本呈柱狀的過濾器；皺折所述坯體以形成基本呈柱狀的空氣過濾器，該空氣過濾器具有兩個弓形側(cè)壁，所述弓形側(cè)壁具有多個褶皺的端部；折疊所述褶皺的端部以形成重疊的側(cè)壁折翼；以及超聲波焊接所述重疊的側(cè)壁折翼，從而形成自支撐柱狀褶皺空氣過濾器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括提供第一超聲波焊接芯體，該芯體具有第一褶皺指狀結(jié)構(gòu)，該指狀結(jié)構(gòu)的尺寸被設(shè)計為與基本呈柱狀的過濾器一端的褶皺中的至少一些相匹配；提供第二超聲波焊接芯體，該芯體具有第二褶皺指狀結(jié)構(gòu)，該指狀結(jié)構(gòu)的尺寸被設(shè)計為與基本呈柱狀的過濾器另一端的褶皺中的至少一些相匹配；將第一指狀結(jié)構(gòu)放入基本呈柱狀的過濾器一端的褶皺中；將第二指狀結(jié)構(gòu)放入基本呈柱狀的過濾器另一端的對應(yīng)褶皺中；將裝有所述第一指狀結(jié)構(gòu)和第二指狀結(jié)構(gòu)的褶皺端部與超聲波設(shè)備接觸，以折疊所述褶皺端部從而形成重疊的側(cè)壁折翼并通過超聲波焊接所述重疊的側(cè)壁折翼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述折疊和超聲波焊接通過多個步驟完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，某些折疊和超聲波焊接是順時針方向進(jìn)行的，而某些折疊和超聲波焊接是逆時針方向進(jìn)行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括在所述自支撐空氣過濾器鄰近過濾器一端、焊接折翼的上部安裝密封件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的自支撐柱狀褶皺過濾器，其中，在鄰近過濾器一端的、焊接折翼的上部，環(huán)繞所述過濾器安裝有密封件。
全文摘要
一種自支撐柱狀褶皺過濾器(30)，具有弓形側(cè)壁(34、36)，弓形側(cè)壁(34、36)具有重疊的折翼，折翼非粘性地，即，通過超聲波焊接結(jié)合在一起，從而形成自支撐過濾器；以及一種制作自支撐柱狀褶皺空氣過濾器的方法，包括利用可超聲波焊接的空氣過濾坯體，所述坯體被皺折以形成基本呈柱狀的空氣過濾器(30)，該空氣過濾器(30)具有兩個弓形側(cè)壁(34、36)，所述弓形側(cè)壁(34、36)具有多個開放的褶皺端部；折疊所述開放的褶皺端部，以形成重疊的側(cè)壁折翼，并通過超聲波焊接重疊的側(cè)壁折翼，從而形成自支撐柱狀褶皺空氣過濾器和可超聲波焊接且可皺折的空氣過濾器坯體。
文檔編號B01D29/05GK101027109SQ200580031208
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者小查里斯·H·索爾伯格, 亞當(dāng)·安德森 申請人:索爾伯格制造有限公司