專利名稱：過濾介質包，過濾元件和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可用于過濾流體的過濾介質包和過濾元件。本發(fā)明另外還涉及制造和使用過濾介質包的方法。
背景技術：
流體流(例如空氣和液體)中攜帶有雜質。在很多情況下，需要從流體流中過濾某些或全部雜質。例如，至機動車輛或發(fā)電設備的發(fā)動機的空氣流，至燃氣渦輪系統(tǒng)的氣流，和至各種燃燒爐的空氣流，其中都攜帶有應當被過濾的顆粒物雜質。另外，發(fā)動機潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)或燃料系統(tǒng)中的液體流，可能攜帶有應當被過濾的雜質。對于這些系統(tǒng)，優(yōu)選從流體中除去選定的雜質(或使其含量在流體中降低)。已經開發(fā)出用于減少雜質的多種流體過濾器(空氣或液體過濾器)結構。不過，總體來說仍在尋求進一步的改進。Z-介質一般是指一種類型的槽紋過濾介質元件，其中流體進入介質元件的第一面上的槽紋并從介質元件的第二表面上的槽紋流出。一般，Z-介質上的所述面設置在介質的相對端。流體通過一個面上的開口槽紋進入，并且通過另一面上的開口槽紋流出。在第一面和第二面之間的某個點，流體從一個槽紋進入另一槽紋，以實現過濾。早期形式的Z-介質通常是指波紋狀介質，這是因為介質的特征來自于波紋狀箱紙板行業(yè)。不過，波紋狀箱紙板一般被設計用于承載負荷。因此，槽形設計可以偏離波紋狀箱紙板行業(yè)的標準和尺寸進行改進，以具有改進的介質性能。不同的公開出版物已經對ζ-介質中的槽紋的形式提出了修改。例如，美國專利號5，562，825描述了波紋型式，示出了采用有些半圓形(截面)的入口槽紋靠近窄的V-形 (具有彎曲側)出口槽紋(見美國專利號5，562，825的

圖1和3)。在Matsumoto等人的美國專利號5，049，326中，示出了由具有半管的一種片材連接至具有半管的另一種片材所限定的圓形(截面)或管狀槽紋，在所形成的平行的直槽紋之間具有扁平區(qū)域。見美國專利號5，049,3 的圖2。在Ishii等人的美國專利號4，925，561(圖1)中，示出了槽紋被折疊以具有矩形截面，其中槽紋沿著它們的長度方向成錐形。在WO 97/40918(圖1)中，示出了槽紋或平行的波紋，其具有彎曲的波型(由相鄰的彎曲凸起和凹入的波谷構成)，但是其沿著它們的長度成錐形(并因此不是直的)。另外，在WO 97/40918中，示出了具有彎曲的波型但具有不同尺寸的波峰和波谷的槽紋。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明提供了一種過濾介質包。過濾介質包包括多個單面介質層。單面介質層包括槽紋片材，表面片材，和多個槽紋，其中所述槽紋在槽紋片材和表面片材之間延伸并且具有從過濾介質包的第一面延伸到過濾介質包的第二面的槽紋長度。過濾介質包包括第一部分的槽紋，它們阻止未經過濾的流體流入第一部分的槽紋；和，第二部分的槽紋， 它們阻止未經過濾的流體流出第二部分的槽紋，從而使進入介質包的第一面或第二面中的一個面并從介質包的第一面或第二面中的另一個面流出的流體通過介質，以實現流體的過濾。如果需要，過濾介質包可被表征為ζ-介質包，并且可以被設置為具有入口槽紋和出口槽紋，從而使未經過濾的流體經由入口槽紋流入介質包并且經由出口槽紋流出介質包。不過，應當理解，介質包的槽紋不需要被表征為入口槽紋和出口槽紋。通過從若干種設計標準中進行選擇，可以改變或改動過濾介質包的性能。術語“性能”一般是指增加的使用壽命、增大的載荷能力、減小的壓力降、增大的流量、減小的尺寸或體積等等中的至少一種。例如，過濾介質包可被設計用于一具體應用，以便與某些現有的 ζ-介質包相比具有增強的性能。增強性能可以通過，例如，控制掩蔽、槽紋寬高比、槽紋長度、槽紋密度、槽紋形狀、減小塞長度、槽紋錐度、和槽紋空間不對稱中的一個或多個獲得。 這些技術的任一個可以單獨使用或組合使用，以便提供具有希望特性的過濾介質包。申請人:已經發(fā)現，當控制介質包的其它設計特征時過濾介質包的性能改進的程度會提高。例如，相對于例如標準B槽紋介質的標準介質包，通過調整單個設計標準例如掩蔽、槽紋寬高比、槽紋長度、槽紋密度、槽紋形狀、塞長度、槽紋錐度、和槽紋空間不對稱性， 可以改進介質包的性能。此外，申請人已經發(fā)現，由于控制額外的設計標準，可以獲得增強的性能。 在一個實施例中，可以控制過濾介質包，使其具有多個槽紋，所述槽紋具有小于5 英寸的平均槽紋長度，并且可以控制使得過濾介質包根據下述公式得出的槽紋密度(P) 為至少35.0槽紋/英寸2:
權利要求
1.一種過濾介質包，包括(a)多個單面介質層，其中所述單面介質層包括槽紋片材，表面片材，和多個槽紋，所述多個槽紋在槽紋片材和表面片材之間延伸并且具有從過濾介質包的第一面延伸到過濾介質包的第二面的槽紋長度；(b)第一部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流入第一部分的多個槽紋，并且第二部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流出第二部分的多個槽紋，使得進入介質包的第一面或第二面中的一個面并從介質包的第一面或第二面中的另一個面流出的流體穿過介質，以實現流體的過濾；(c)多個槽紋具有的平均槽紋長度為小于5英寸；和(d)過濾介質包根據下述公式得到的槽紋密度(P)為至少35. 0槽紋/英寸2
2.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中槽紋片材包括面向表面片材的重復的內峰和背向表面片材的重復的外峰和至少一個脊的型式，所述至少一個脊沿槽紋長度的至少 50%在內峰和相鄰的外峰之間延伸。
3.根據權利要求2所述的過濾介質包，其中槽紋片材包括至少兩個脊，所述脊沿槽紋長度的至少50 %在內峰與相鄰的外峰之間延伸。
4.根據權利要求2所述的過濾介質包，其中至少兩個脊被設置成在內峰與相鄰的外峰之間的型式。
5.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中過濾介質包表現出的槽紋密度為至少約40槽紋/英寸2。
6.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中第一部分的多個槽紋由密封劑密封邊密封，并且第二部分的多個槽紋由密封劑密封邊密封。
7.根據權利要求6所述的過濾介質包，其中密封第一部分的多個槽紋或第二部分的多個槽紋中的至少其中之一的密封劑密封邊具有的平均塞長度為小于約7mm。
8.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中多個單面介質被設置成卷繞結構。
9.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中多個單面介質被設置成層疊結構。
10.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中介質包具有不對稱空間結構，使得介質包一側的空間比介質包另一側的空間大至少10%。
11.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中槽紋寬高比為大于2.5。
12.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中槽紋寬高比為小于0.4。
13.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中平均槽紋長度為約2英寸至約4英寸。
14.根據權利要求1所述的過濾介質包，其中槽紋被設置為不規(guī)則的結構。
15.一種過濾元件，包括根據權利要求1所述的過濾介質包和圍繞所述介質包的周邊延伸的密封件。
16.一種過濾介質包，包括(a)多個單面介質層，其中所述單面介質層包括槽紋片材，表面片材，和多個槽紋，所述多個槽紋在槽紋片材和表面片材之間延伸并且具有從過濾介質包的第一面延伸到過濾介質包的第二面的槽紋長度；(b)第一部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流入第一部分的多個槽紋，并且第二部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流出第二部分的多個槽紋，使得進入介質包的第一面或第二面中的一個面并且從介質包的第一面或第二面中的另一個面流出的流體穿過介質，以實現流體的過濾；(c)過濾介質包根據下述公式得到的介質包的槽紋密度(P)為至少35. 0槽紋/英寸2
17.根據權利要求16所述的過濾介質包，其中槽紋片材包括面向表面片材的重復的內峰和背向表面片材的重復的外峰和至少一個脊的型式，所述至少一個脊沿槽紋長度的至少 50%在內峰與相鄰的外峰之間延伸。
18.根據權利要求17所述的過濾介質包，其中槽紋片材包括至少兩個脊，所述脊沿槽紋長度的至少50 %在內峰與相鄰的外峰之間延伸。
19.根據權利要求17所述的過濾介質包，其中至少兩個脊被設置成在內峰與相鄰的外峰之間的型式。
20.根據權利要求16所述的過濾介質包，其中過濾介質包表現出的槽紋密度為至少約40槽紋/英寸2。
21.根據權利要求16所述的過濾介質包，其中第一部分的多個槽紋由密封劑密封邊密封，并且第二部分的多個槽紋由密封劑密封邊密封。
22.根據權利要求21所述的過濾介質包，其中密封第一部分的多個槽紋或第二部分的多個槽紋中的至少其中之一的密封劑密封邊具有的平均塞長度為小于約7mm。
23.根據權利要求16所述的過濾介質包，其中多個單面介質被設置成卷繞結構。
24.根據權利要求16所述的過濾介質包，其中多個單面介質被設置成層疊結構。
25.根據權利要求16所述的過濾介質包，其中介質包具有不對稱空間結構，使得介質包一側的空間比介質包另一側的空間大至少50 %。
26.一種過濾元件，包括根據權利要求16所述的過濾介質包和圍繞所述介質包的周邊延伸的密封件。
27.一種過濾介質包，包括(a)多個單面介質層，其中所述單面介質層包括槽紋片材，表面片材，和多個槽紋，所述多個槽紋在槽紋片材和表面片材之間延伸并且具有從過濾介質包的第一面延伸到過濾介質包的第二面的槽紋長度；(b)第一部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流入第一部分的多個槽紋，并且第二部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流出第二部分的多個槽紋，使得進入介質包的第一面或第二面中的一個面并且從介質包的第一面或第二面中的另一個面流出的流體穿過介質，以實現流體的過濾；(c)過濾介質包具有的平均槽紋長度為大于約8英寸；(d)過濾介質包具有的平均槽紋密度為小于34槽紋/英寸2；(e)過濾介質包具有的平均介質-線百分比為大于6.3%，和(f)其中過濾介質包具有非不對稱空間結構，使得介質包一側的空間比介質包另一側的空間大不超過10%。
28.根據權利要求27所述的過濾介質包，其中槽紋片材包括面向表面片材的重復的內峰和背向表面片材的重復的外峰和至少一個脊的型式，所述至少一個脊沿槽紋長度的至少 50%在內峰與相鄰的外峰之間延伸。
29.根據權利要求觀所述的過濾介質包，其中槽紋片材包括至少兩個脊，所述脊沿槽紋長度的至少50 %在內峰與相鄰的外峰之間延伸。
30.根據權利要求觀所述的過濾介質包，其中至少兩個脊被設置成在內峰與相鄰的外峰之間的型式。
31.根據權利要求27所述的過濾介質包，其中過濾介質包具有大于2.5的槽紋寬高比或小于0.4的槽紋寬高比。
32.根據權利要求27所述的過濾介質包，其中過濾介質包具有的平均槽紋密度為小于25槽紋/英寸2。
33.根據權利要求27所述的過濾介質包，其中過濾介質包具有的平均介質-線百分比為大于6. 5%。
34.一種過濾元件，包括根據權利要求27所述的過濾介質包和圍繞所述介質包的周邊延伸的密封件。
35.一種制造過濾介質包的方法，包括(a)層疊或卷繞多個單面介質層以形成過濾介質包，所述多個單面介質層包括(i)槽紋片材，表面片材，和多個槽紋，所述多個槽紋在槽紋片材和表面片材之間延伸并且具有從過濾介質包的第一面延伸到過濾介質包的第二面的槽紋長度；( )第一部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流入第一部分的多個槽紋，并且第二部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流出第二部分的多個槽紋，使得進入介質包的第一面或第二面中的一個面并且從介質包的第一面或第二面中的另一個面流出的流體穿過介質，以實現流體的過濾；(iii)多個槽紋具有的平均槽紋長度為小于5英寸；和(iv)過濾介質包根據下述公式得到的槽紋密度(P)為至少約35.0槽紋/英寸2
36.根據權利要求35所述的方法，其中槽紋片材包括面向表面片材的重復的內峰和背向表面片材的重復的外峰和至少一個脊的型式，所述至少一個脊沿槽紋長度的至少50%在內峰與相鄰的外峰之間延伸。
37.根據權利要求36所述的方法，其中槽紋片材包括至少兩個脊，所述脊沿槽紋長度的至少50%在內峰與相鄰的外峰之間延伸。
38.根據權利要求36所述的方法，其中至少兩個脊被設置成在內峰與相鄰的外峰之間的型式。
39.根據權利要求35所述的方法，其中過濾介質包表現出的槽紋密度為至少約40槽紋/英寸2。
40.根據權利要求35所述的方法，其中第一部分的多個槽紋由密封劑密封邊密封，并且第二部分的多個槽紋由密封劑密封邊密封。
41.根據權利要求35所述的方法，其中密封第一部分的多個槽紋或第二部分的多個槽紋中的至少其中之一的密封劑密封邊具有的平均塞長度為小于約7mm。
42.根據權利要求35所述的方法，其中多個單面介質被設置成卷繞結構。
43.根據權利要求35所述的方法，其中多個單面介質被設置成層疊結構。
44.根據權利要求35所述的方法，其中介質包具有不對稱空間結構，使得介質包一側的空間比介質包另一側的空間大至少10%。
45.根據權利要求35所述的方法，其中槽紋寬高比為大于2.5。
46.根據權利要求35所述的方法，其中槽紋寬高比為小于0.4。
47.根據權利要求35所述的方法，其中平均槽紋長度為約2英寸至約4英寸。
48.根據權利要求35所述的方法，其中槽紋被設置成不規(guī)則的結構。
49.根據權利要求35所述的方法，還包括提供圍繞介質包的周邊延伸的密封件。
50.一種過濾流體的方法，包括(a)使流體流入介質包的第一面，并從介質包的第二面重新獲得已過濾的流體，所述介質包包括(i)多個單面介質層，其中所述單面介質層包括槽紋片材，表面片材，和多個槽紋，所述多個槽紋在槽紋片材和表面片材之間延伸并且具有從過濾介質包的第一面延伸到過濾介質包的第二面的槽紋長度；( )第一部分的多個槽紋對于流入第一部分的多個槽紋的流體是閉合的，并且第二部分的多個槽紋對于流出第二部分的多個槽紋的流體是閉合的，使得進入介質包的第一面或第二面中的一個面并且從介質包的第一面或第二面中的另一個面流出的流體穿過介質，以提供過濾后的流體；(iii)多個槽紋具有的平均槽紋長度為小于5英寸；和(iv)過濾介質包根據下述公式得到的槽紋密度(P)為至少35.0槽紋/英寸2
51.根據權利要求50所述的方法，其中槽紋片材包括面向表面片材的重復的內峰和背向表面片材的重復的外峰和至少一個脊的重復型式，所述至少一個脊沿槽紋長度的至少 50%在內峰與相鄰的外峰之間延伸。
52.根據權利要求51所述的方法，其中槽紋片材包括至少兩個脊，所述脊沿槽紋長度的至少50%在內峰與相鄰的外峰之間延伸。
53.根據權利要求51所述的方法，其中至少兩個脊被設置成在內峰與相鄰的外峰之間的型式。
54.根據權利要求50所述的方法，其中過濾介質包表現出的槽紋密度為至少約40槽紋/英寸2。
55.根據權利要求50所述的方法，其中第一部分的多個槽紋由密封劑密封邊密封，并且第二部分的多個槽紋有密封劑密封邊密封。
56.根據權利要求50所述的方法，其中密封第一部分的多個槽紋或第二部分的多個槽紋中的至少其中之一的密封劑密封邊具有的平均塞長度為小于約7mm。
57.根據權利要求50所述的方法，其中多個單面介質被設置成卷繞結構。
58.根據權利要求50所述的方法，其中多個單面介質被設置成層疊結構。
59.根據權利要求50所述的方法，其中介質包具有不對稱空間結構，使得介質包一側的空間比介質包另一側的空間大至少10%。
60.根據權利要求50所述的方法，其中槽紋寬高比為大于2.5。
61.根據權利要求50所述的方法，其中槽紋寬高比為小于0.4。
62.根據權利要求50所述的方法，其中平均槽紋長度為約2英寸至約4英寸。
63.根據權利要求50所述的方法，其中槽紋被設置成不規(guī)則的結構。
64.根據權利要求50所述的方法，其中介質包包括圍繞介質包的周邊延伸的密封件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有多層單面介質的過濾介質包。單面介質層包括槽紋片材，表面片材，和多個槽紋，其中所述多個槽紋在槽紋片材和表面片材之間延伸并且具有從過濾介質包的第一面延伸到過濾介質包的第二面的槽紋長度。第一部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流入第一部分的多個槽紋，而第二部分的多個槽紋阻止未經過濾的流體流出第二部分的多個槽紋，使得進入介質包的第一面或第二面中的一個面并從介質包的第一面或第二面中的另一個面流出的流體穿過介質，以實現流體的過濾。過濾介質包與常用的z-介質包相比可以具有增大的過濾介質。增大可用于過濾的過濾介質量的技術包括增大槽紋密度，減少掩蔽，調節(jié)槽紋寬高比，增大槽紋密度，調節(jié)槽紋形狀，和減小塞長度。本發(fā)明還提供了提高性能同時減小初始壓力降的技術。本發(fā)明提供了包含過濾介質包的過濾元件，并且所述過濾元件包括圍繞過濾介質包的周邊延伸的密封件。本發(fā)明還提供了用于制造過濾介質包的方法和使用過濾介質包的方法。
文檔編號B01D46/52GK102438723SQ200880104082
公開日2012年5月2日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權日2007年6月26日
發(fā)明者A·M·馬修, D·E·阿達梅克, G·J·羅克利茲, R·M·羅杰斯, 歐陽明 申請人:唐納森公司