專利名稱：過濾器元件及其密封部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體過濾器元件或單元以及流體過濾器組件。更具體地講，本發(fā)明涉及過濾器元件或單元的密封結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域常見的透鏡狀過濾器組件包括兩片盤狀過濾介質(zhì)，它們由一個非過濾性隔板元件隔開。用于透鏡狀過濾器的隔板元件通常具有從中心轂以輻條狀徑向向外延伸的多個肋。在(例如)授予Ostreicher等人的美國專利No. 4，783，262中有透鏡狀蜂窩型過濾裝置的例子，然而，任何肋幾何結(jié)構(gòu)均可用于隔板元件設(shè)計以有效地保持兩片盤狀過濾介質(zhì)的分離，并提供從盤狀過濾裝置的外圓周或邊緣到疊堆的通用內(nèi)孔的流動通道。一般來講，透鏡狀過濾裝置的兩個介質(zhì)盤的外圓周在通過嵌件成型工藝形成的外密封部處保持在一起，該密封部通常采用聚合材料將外圓周密封。授予Southall的美國專利No. 4，347，208(該專利的公開內(nèi)容以引用方式在不與本發(fā)明抵觸的范圍內(nèi)并入本文)公開了制造具有密封周邊的透鏡狀蜂窩型過濾裝置的方法，其包括以下步驟將兩個介質(zhì)盤以及一個插入的隔板元件放入模具中，然后將熱塑性聚合物注入模具內(nèi)以形成圍繞兩個介質(zhì)盤的密封部。通常，多個透鏡狀蜂房式過濾器在殼體內(nèi)排成列以形成過濾器組件。在典型的構(gòu)造中，上游表面互相面對，并且采用刀刃組件(形狀為每一面具有刀刃的預(yù)模制的環(huán))將旁路密封。為保持此刀刃在介質(zhì)濕潤后密封，現(xiàn)有的組件設(shè)計使用主動跟蹤系統(tǒng)，其中將壓力連續(xù)地施加在過濾介質(zhì)上。主動跟蹤系統(tǒng)通常采用彈簧或?qū)ΟB堆進(jìn)行某些量的預(yù)壓縮以保持密封。此方法的缺點在于，預(yù)壓縮組件占用了額外的空間，并且，如果邊緣有任何碎片或預(yù)壓縮有任何損失，刀刃密封部易形成旁路。由于這些濾芯在很多情況下以疊堆方式使用， 因此這些刀刃密封部可能會在許多位置失效。改進(jìn)的透鏡狀蜂房式過濾器及其制備方法總是受到業(yè)界的歡迎。另外，非常期望不再需要主動跟蹤器的組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于殼體內(nèi)以形成過濾器組件的各種過濾器元件。過濾器元件具有介質(zhì)包和隔板元件，其中介質(zhì)包具有內(nèi)部空間，隔板元件中具有通道以用于介質(zhì)包內(nèi)部空間和介質(zhì)包的邊緣之間的徑向流體連通。介質(zhì)包邊緣處的包覆成型的密封部直接或間接地將介質(zhì)對于隔板元件密封。在第一實施例中，本發(fā)明提供了具有介質(zhì)包和隔板元件的過濾器元件，其中介質(zhì)包具有內(nèi)部空間和第一邊緣，隔板元件中具有通道以用于介質(zhì)包內(nèi)部空間和介質(zhì)包邊緣之間的徑向流體連通。介質(zhì)包在第一邊緣上具有包覆成型的密封部，其將介質(zhì)包直接或間接地對于隔板元件密封。介質(zhì)包可由過濾介質(zhì)的第一延伸部和過濾介質(zhì)的第二延伸部形成， 這兩個延伸部可為盤狀。介質(zhì)包(例如，過濾介質(zhì)的第一延伸部和過濾介質(zhì)的第二延伸部) 可具有第一層過濾介質(zhì)和第二層過濾介質(zhì)。包覆成型的密封部可為聚合物材料，例如彈性
4體聚合物材料。過濾器元件在第二邊緣上可具有模制密封部；該模制密封部可為與包覆成型的密封部相同的材料或不同的材料。在第二實施例中，本發(fā)明提供了過濾器元件，其具有輪轂式結(jié)構(gòu)部(具有供流體從中徑向流過的通道)，以及過濾介質(zhì)的第一延伸部(具有靠近輪轂式結(jié)構(gòu)部的邊緣)和過濾介質(zhì)的第二延伸部(具有靠近輪轂式結(jié)構(gòu)部的內(nèi)邊緣)。隔板元件位于過濾介質(zhì)的第一延伸部和過濾介質(zhì)的第二延伸部之間，并且具有流體流到輪轂式結(jié)構(gòu)部的通道。內(nèi)邊緣處的包覆成型的密封部將過濾介質(zhì)的第一延伸部和過濾介質(zhì)的第二延伸部直接或間接地固定在隔板元件上。在一些實施例中，過濾介質(zhì)的第一延伸部和過濾介質(zhì)的第二延伸部均為盤狀延伸部，并且各自可具有第一層過濾介質(zhì)和第二層過濾介質(zhì)。包覆成型的密封部可為聚合物材料，例如彈性體聚合物材料。過濾器元件在第二邊緣上可具有模制密封部；該模制密封部可為與包覆成型的密封部相同的材料或不同的材料。輪轂式結(jié)構(gòu)部和包覆成型的密封部可構(gòu)成為一體的或可為單獨的部分。在另一個實施例中，本發(fā)明提供了形成過濾器的方法。此方法包括提供具有內(nèi)部空間的過濾介質(zhì)包、將預(yù)成形的隔板元件置入介質(zhì)包的內(nèi)部空間、以及在介質(zhì)包上方形成聚合物密封部使隔板元件位于其中。在一些實施例中，此形成可通過注塑成型完成。聚合物密封部可為熱塑性材料或熱固性材料。過濾介質(zhì)包可為過濾介質(zhì)的兩個延伸部，并且可為盤狀。透鏡狀蜂房式過濾器可排列在殼體內(nèi)以形成組件構(gòu)造，例如不需要使用主動跟蹤器的組件構(gòu)造。蜂房式過濾器元件可具有中央輪轂式結(jié)構(gòu)部，多個過濾器單元可通過該結(jié)構(gòu)連接在一起。利用無泄漏接合技術(shù)將輪轂熔融在一起使得透鏡狀元件可堆疊，而且不需要主動跟蹤器系統(tǒng)并且消除了隨之產(chǎn)生的問題。該中央輪轂式結(jié)構(gòu)部還可通過包覆成型工藝形成。閱讀了以下的詳細(xì)說明后，上述這些以及其他各種特征和優(yōu)點將顯而易見。


結(jié)合以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的各種實施例的詳細(xì)說明，可以更全面地理解本發(fā)明，其中圖IA為示例性過濾器單元的透視圖；圖IB為沿圖IA的直線1B-1B截取的剖視圖；圖2為具有殼體(其中具有多個過濾器單元)的過濾器組件的側(cè)面剖視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的過濾器單元的第一實施例的剖視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的過濾器單元的第二實施例的剖視圖；圖4A為圖4的隔板元件的平面圖；圖4B為圖4A的隔板元件的示意性側(cè)面剖視圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的過濾器單元的第三個實施例的透視圖；圖6為圖5的過濾器單元的剖視圖；以及圖7為兩個接合的圖5的過濾器單元的剖視圖。附圖未必按比例繪制。在附圖中使用的相同的標(biāo)號表示相同的部件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在給定附圖中使用標(biāo)號指示部件并非意圖限制另一個附圖中用相同標(biāo)號標(biāo)記的部件。
具體實施例方式在下面的說明中，參考了附圖，附圖形成說明的一部分，并且在附圖中通過舉例說明的方式示出了若干特定的實施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明的范圍或精神的前提下可以設(shè)想其他的實施例并進(jìn)行實施。因此，以下的具體實施方式
不應(yīng)被理解成具有限制性意義。除非另外指明，否則本文所用的所有科技術(shù)語具有在本領(lǐng)域中通常使用的含義。 本文給定的定義旨在有利于理解本文頻繁使用的某些術(shù)語，并無限制本發(fā)明范圍之意。除非另外指出，在上述說明和所附權(quán)利要求中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本文公開的教導(dǎo)內(nèi)容為獲得的所需特性而改變。本說明書和所附權(quán)利要求中的單數(shù)形式“一種”、“一個”和“所述”均涵蓋具有多個指代物的實施例，除非其內(nèi)容明確指示另外的情況。如本說明書和所附權(quán)利要求書中所用，術(shù)語“或”的含義一般來講包括“和/或”，除非該內(nèi)容明確地表示其他含義。參見圖IA和圖1B，示例性過濾器單元示為過濾器單元10。根據(jù)本發(fā)明的過濾器單元可結(jié)合(例如)相關(guān)的美國專利No. 61/111156(授予Cashin等人，提交于2008年11 月4日，名稱為“Fluid htercormect”(流體互連)，代理人檔案號64098US002)公布的過濾系統(tǒng)使用。過濾器單元10具有限定過濾器單元10的外周邊和周長的外密封部12以及靠近中央開孔的芯16的內(nèi)密封部14。內(nèi)密封部14和芯16共同組成輪轂式結(jié)構(gòu)部13。過濾介質(zhì)15在外密封部12和內(nèi)密封部14之間延伸。內(nèi)密封部14達(dá)成芯16和過濾介質(zhì)15 之間的流體密封。圖IB示出了圖IA的示例性過濾器單元10的內(nèi)部剖面圖。從圖IB不難看出，過濾介質(zhì)從外密封部12延伸至中央芯16處的內(nèi)密封部14。過濾介質(zhì)由兩個盤狀部分構(gòu)成， 分別標(biāo)為介質(zhì)15和介質(zhì)15’，兩者之間為內(nèi)部體積11。過濾介質(zhì)15和過濾介質(zhì)15’ 一起被稱為介質(zhì)包。在一些實施例中，介質(zhì)包可為過濾介質(zhì)的凹坑狀延伸，例如自身折疊而不需要外密封部。當(dāng)流體流從過濾器單元10的外部流向內(nèi)部11時，過濾介質(zhì)15和15’的外表面 (在圖IB中標(biāo)識為表面11A)為介質(zhì)15和15’的污流側(cè)或上游側(cè)；圖IB中的表面IlB為介質(zhì)15和15’的濾過側(cè)或下游側(cè)。當(dāng)流體流為相反流向時，表面IlB可成為介質(zhì)15和15’ 的污流側(cè)或上游側(cè)，表面IlA可成為介質(zhì)15和15’的濾過側(cè)或下游側(cè)。合適的過濾介質(zhì)15和15’的例子可包括纖維介質(zhì)、合成介質(zhì)或它們的組合。介質(zhì) 15和15’可為非織造材料，并且在一些實施例中，可經(jīng)過電荷改性，例如經(jīng)過靜電處理。介質(zhì)15和15’可具有細(xì)旦纖維或納米纖維，其分散到介質(zhì)15和15’的各處或作為其上的一層存在。介質(zhì)15和15’的一種示例性材料為深層纖維介質(zhì)，任選地包含如硅藻土或珍珠巖之類的助濾劑。此類介質(zhì)例如包括由CUNO 3M制造的kta Plus 過濾介質(zhì)。介質(zhì)15和15’ 的另一種示例性材料為聚四氟乙烯(PTFE)。在圖IB所示的實施例中，過濾介質(zhì)15和15，由第一外層15A和第二內(nèi)層15B構(gòu)成?？蓪ν鈱?5A和內(nèi)層15B進(jìn)行選擇(例如)以提供不同的過濾特性。授予Pulek等人的美國專利No. 6，712，966和6，939，466 (其公開內(nèi)容以引用方式在不與本發(fā)明抵觸的范圍內(nèi)并入本文)公開了包括一些具有不同的顆粒保持能力的層的流體過濾裝置。中央芯16中具有多個通道18，這些通道以徑向方式提供內(nèi)部11和輪轂式結(jié)構(gòu)部13之間的流體連通。隔板元件19(例如，由多個肋構(gòu)成)從輪轂式結(jié)構(gòu)部13延伸到過濾介質(zhì)15和過濾介質(zhì)15’之間的內(nèi)部11。隔板元件19為非過濾器元件，其有利于流體流 從內(nèi)部11通過徑向通道18流向輪轂式結(jié)構(gòu)部13。另外，隔板元件19可阻止過濾介質(zhì)15和 15’塌陷進(jìn)內(nèi)部11 (例如，由于介質(zhì)15和15’受到由過濾器單元10過濾的流體的壓力)。介質(zhì)15和15’與隔板元件19 (例如，隔板元件19的水平表面)形成靠近中央芯 16的緊致密封，以在密封部14的模制過程中阻止模制密封部14的材料在介質(zhì)15和15’之間流動(例如，噴出)。在模制過程中，例如，注塑成型機通常保持介質(zhì)15和15’與隔板元件19齊平。雖然可對隔板元件19打孔以有利于密封材料的側(cè)向流動，但隔板元件19在硬化(通過冷卻或固化)之前在其靠近內(nèi)密封部14的中心位置處不可滲透而包含密封材料。如上文指出的，過濾介質(zhì)15和15’在其外周邊被外密封部12密封，該外密封部通常為例如通過注塑成型制成的聚合物模制密封部。用于外密封部12的合適的熱塑性材料例如包括聚丙烯、聚乙烯、尼龍、以及聚砜。另外也可將熱固性材料，例如三聚氰胺或苯酚甲醛用于外密封部12。任何這些材料可任選地在其中包括填充劑。優(yōu)選的是熱塑性聚合物， 因為它們允許通過熱熔粘合技術(shù)將元件接合在一起。用于外密封部12的一種示例性材料為Santoprene 聚合物材料，其為得自Exxon Mobil Chemical的聚丙烯基彈性體材料。用于外密封部12的另一種示例性材料為聚丙烯和填充有滑石粉的聚丙烯。過濾介質(zhì)15和15’還(特別地)通過靠近芯16的內(nèi)密封部14在其內(nèi)邊緣相對于輪轂式結(jié)構(gòu)部13密封。過濾介質(zhì)15和15’被內(nèi)密封部14以無泄漏方式固定，以使得從表面IlA流向表面IlB (反之亦然)的所有流體必須流經(jīng)過濾介質(zhì)15和15’。內(nèi)密封部14 可由兩個密封部分形成，這兩部分各設(shè)置在過濾器單元10的一面上(即，一個用于過濾介質(zhì)15而另一個用于過濾介質(zhì)15’)或一個內(nèi)密封部14可同時連接到過濾介質(zhì)15和過濾介質(zhì)15’。在一些實施例中，內(nèi)密封部14和芯16構(gòu)成為一體，其中在過濾介質(zhì)15和15周圍形成一個部分或元件，由內(nèi)密封部14和芯16這二者形成輪轂式結(jié)構(gòu)部13。在其他實施例中，芯16為與內(nèi)密封部14分離的部分或元件，但其附接到密封部14而形成輪轂式結(jié)構(gòu)部 13。根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)密封部14為包覆成型的密封部。在一些實施例中，芯16為預(yù)成形件。如本文語境中所用，術(shù)語“預(yù)成形件”及其變體是指在形成內(nèi)密封部14之前先形成芯16，從而形成輪轂式結(jié)構(gòu)部13。在過濾器單元10的一個典型制造工藝中(如下文進(jìn)一步所述)，過濾介質(zhì)15和15’將為預(yù)成形件，隔板元件19將為預(yù)成形件，芯16將為預(yù)成形件，并且這三種部件(介質(zhì)15和15’、隔板元件19和芯16)將被一起放入模具內(nèi)以用于模制內(nèi)密封部14并形成輪轂式結(jié)構(gòu)部13。在過濾器10的另一個典型制造工藝中(如下文進(jìn)一步所述)，過濾介質(zhì)15和15’將為預(yù)成形件，隔板元件19將為預(yù)成形件，并且這兩種部件(介質(zhì)15和15’、隔板元件19)將被一起放入模具內(nèi)而形成具有一體化的內(nèi)密封部14 和芯16的輪轂式結(jié)構(gòu)部13。在本文中，模制的內(nèi)密封部14有時被稱為“包覆成型”或其變體。除了別的以外， 從下面的描述中應(yīng)理解，術(shù)語“包覆成型”在此語境中是指內(nèi)密封部14在過濾介質(zhì)15上以及可任選地在隔板元件19上模制到位，而不是自行預(yù)成形的。在一些實施例中，內(nèi)密封部 14在過濾介質(zhì)15和15’、隔板元件19、以及芯16上模制到位。包覆成型的內(nèi)密封部14由聚合物材料(例如熱塑性材料或熱固性材料)形成，其在冷卻或固化后(視適用而定)，形成對過濾介質(zhì)15和15’的流體密封部。用于包覆成型的內(nèi)密封部14的合適熱塑性材料例如包括聚丙烯、聚乙烯、尼龍、以及聚砜。另外也可將熱固性材料，例如三聚氰胺或苯酚甲醛用于包覆成型的內(nèi)密封部14。任何這些材料可任選地在其中包括填充劑。優(yōu)選的是熱塑性聚合物，因為它們允許通過熱熔粘合技術(shù)將元件連接在一起。用于內(nèi)密封部14的一種示例性材料為Santoprene 聚合物材料，其為得自Exxon Mobil Chemical的聚丙烯基彈性體材料。用于內(nèi)密封部14的另一種示例性材料為聚丙烯。 圖2示出了示例性過濾器組件20，其具有殼體22，殼體22的內(nèi)部21容納多個過濾器單元10。組件20具有流體入口 24和流體出口 26。使用時，流體(即液體或氣體)通過入口 24進(jìn)入組件20，經(jīng)過外密封部12和內(nèi)密封部14之間的過濾介質(zhì)15流向過濾器單元 10的內(nèi)部。過濾的流體進(jìn)入輪轂式結(jié)構(gòu)部13并且經(jīng)出口 26流出組件20。應(yīng)當(dāng)理解，過濾器組件20僅為示例性過濾器組件，并且根據(jù)本發(fā)明的過濾器單元可被用于過濾器組件20 或其他組件設(shè)計中。具有包覆成型的內(nèi)密封部的第一個具體的過濾器單元在圖3中示為過濾器單元 30，其包覆成型的內(nèi)密封部連接到預(yù)成形芯。除非另外指明，過濾器單元30的各部分與過濾器單元10的各部分相同或類似。過濾器單元30具有包括內(nèi)密封部34和芯部36的輪轂式結(jié)構(gòu)部33。過濾介質(zhì)35和35’組成的介質(zhì)包被內(nèi)密封部34以無泄漏方式固定在芯部 36上。穿過輪轂式結(jié)構(gòu)部33延伸的是隔板元件39，其在過濾介質(zhì)35和35’之間延伸。隔板元件39包括多個徑向設(shè)置的通道38，這些通道達(dá)成過濾介質(zhì)35和35’的內(nèi)部和輪轂式結(jié)構(gòu)部33之間的流體連通。內(nèi)密封部34在過濾介質(zhì)35和35’上包覆成型。在過濾器單元30內(nèi)，內(nèi)密封部34將過濾介質(zhì)35和35，密封在一起，并且相對于芯部36和隔板元件39 密封。使用時，流體穿過過濾介質(zhì)35和35’流向延伸到隔板元件39近旁的通道38。通道38讓流體徑向流動穿過包覆成型的內(nèi)密封部34和芯部36。當(dāng)用于圖2的組件20中時， 流體將從殼體內(nèi)部21流出，穿過過濾介質(zhì)35和35’，流向隔板元件39，然后流向通道38，經(jīng)輪轂式結(jié)構(gòu)部33流出。為形成過濾器單元30，過濾介質(zhì)35和35’被切割成一定尺寸，或者以其他方式做成所需的形狀和尺寸；在大多數(shù)實施例中，過濾介質(zhì)為環(huán)形。芯部36是預(yù)成形的，例如通過對塑料或金屬注塑成型而預(yù)成形。隔板元件39也是預(yù)成形的，例如通過對塑料或金屬注塑成型。有芯部36和隔板元件39位于其間的過濾介質(zhì)35和35’被放置在模具內(nèi)并被夾緊， 以將它們的邊緣夾持在一起。外密封部(參見圖IA和IB的外密封部12)可(例如)通過注塑成型形成。過濾介質(zhì)35和35’、芯部36以及隔板元件39在模具內(nèi)被夾持在一起。保持過濾介質(zhì)35和35’、芯部36以及隔板元件39上的壓力，同時在模具內(nèi)施加(例如注塑成型)聚合物材料，以在聚合物材料冷卻和硬化或固化后(視適用而定)形成內(nèi)密封部34。所得過濾器單元具有將介質(zhì)35和35’相對于芯部36密封的內(nèi)密封部34?？蓮倪^濾介質(zhì)35和35’經(jīng)通道38到達(dá)輪轂式結(jié)構(gòu)部33的中心。具有包覆成型的內(nèi)密封部的過濾器單元的第二個具體實施例在圖4中示為過濾器單元40，其包覆成型的內(nèi)密封部與其芯成為一體。除非另外指明，過濾器單元40的各個構(gòu)成部分與過濾器單元10的各個構(gòu)成部分相同或類似。過濾器單元40具有包括內(nèi)密封部 44和芯部46的輪轂式結(jié)構(gòu)部43。過濾介質(zhì)45和45，組成的介質(zhì)包通過內(nèi)密封部44以無泄漏方式固定到芯部46上。穿過輪轂式結(jié)構(gòu)部43而延伸的是隔板元件49，其在過濾介質(zhì)45和45，之間延伸。隔板元件49包括多個通道48，這些通道達(dá)成過濾介質(zhì)45和45，的內(nèi)部與輪轂式結(jié)構(gòu)部43之間的流體連通。隔板元件49可包括肋、角撐板、或為元件49提供結(jié)構(gòu)剛度的其他支承件。包括內(nèi)密封部44和芯部46的輪轂式結(jié)構(gòu)部43在過濾介質(zhì)45和 45’上包覆成型。在過濾器單元40內(nèi)，內(nèi)密封部44將過濾介質(zhì)45和45’密封在一起，并且相對于隔板元件密封49密封。
隔板元件49如圖4A和4B所示。此實施例的隔板元件49具有徑向向內(nèi)/向外流動的溝槽，并且還包括設(shè)置在隔板元件49的第一側(cè)面上的第一墊圈49A和設(shè)置在隔板元件 49的第二側(cè)面上的與第一墊圈49A相對的第二墊圈49B。設(shè)置在隔板元件49的內(nèi)周邊的墊圈49A和49B在包覆成型過程中支承過濾介質(zhì)45和45，，并且有助于內(nèi)密封部14材料與隔板元件49的機械接合。墊圈49A和49B可包括從中穿過的孔，讓聚合物結(jié)合材料從中穿過以獲得附加的機械接合力。這些孔還將包覆成型材料保持在一起，以使其能抵抗壓縮介質(zhì)的膨脹力。作為一例，直徑15英寸(約38cm)的隔板元件49可具有直徑3英寸(約 7. 6cm)的墊圈49A和49B。墊圈49A和49B之一或二者同時可與隔板49 一體地形成(例如注塑成型)，或可隨后(例如)通過超聲焊接或溶劑焊接附連在隔板上。使用時，流體穿過過濾介質(zhì)45和45，而到達(dá)隔板元件49內(nèi)的通道48。通道48讓流體徑向流過包覆成型的內(nèi)密封部44和芯部46。當(dāng)用于圖2的組件20中時，流體將從殼體內(nèi)部21穿過過濾介質(zhì)45和45’到達(dá)隔板元件49和通道48，并且經(jīng)由輪轂式結(jié)構(gòu)部43 流出。為形成過濾器單元40，過濾介質(zhì)45和45’被切割成一定尺寸，或者以其他方式做成所需的形狀和尺寸；在大多數(shù)實施例中，過濾介質(zhì)45和45’為環(huán)形。隔板元件49是預(yù)成形的，例如通過對塑料或金屬注塑成型而預(yù)成形。有隔板元件49位于其間的過濾介質(zhì)45 和45’被放置在模具內(nèi)并被夾緊，以將它們的邊緣夾持在一起。外密封部(參見圖1和3 的外密封部12)可(例如)通過注塑成型形成。在形成輪轂式結(jié)構(gòu)部43的準(zhǔn)備過程中，過濾介質(zhì)45和隔板元件49在模具內(nèi)被夾持在一起。保持過濾介質(zhì)45和隔板元件49上的壓力，同時在模具內(nèi)施加(例如注塑成型)聚合物材料以在聚合物材料冷卻并硬化或固化后 (視適用而定)形成輪轂式結(jié)構(gòu)部43。所得過濾器單元具有互相成為一體的形成輪轂式結(jié)構(gòu)部43的內(nèi)密封部44和芯部 46。可通過隔板元件49內(nèi)的通道48到達(dá)輪轂式結(jié)構(gòu)部43的中心。介質(zhì)45和45，以及隔板元件49在模制過程中被夾緊，得到密封部44內(nèi)的凹坑47。過濾器單元40的俯視圖和仰視圖均應(yīng)具有分布(通常均勻分布)在內(nèi)密封部44內(nèi)圍繞芯部46的多個凹坑47。在一些實施例中，高度壓縮的過濾介質(zhì)45和45’膨脹到至少部分地填充凹坑47。具有包覆成型的內(nèi)密封部的過濾器單元的第三個具體實施例在圖5和圖6中示為過濾器單元50，其具有與其預(yù)成形芯分離的包覆成型的內(nèi)密封部。除非另外指明，過濾器單元50的各個構(gòu)成部分與過濾器單元10以及過濾器單元40的各個構(gòu)成部分相同或類似。 過濾器單元50具有外密封部52、內(nèi)密封部54、以及位于外密封部52和內(nèi)密封部54之間的過濾介質(zhì)55和55’的延伸部。過濾介質(zhì)55和55’被內(nèi)密封部54以無泄漏方式固定到包括內(nèi)密封部54和芯部56的輪轂式結(jié)構(gòu)部53上。芯部56可具有至少一個肋、角撐板、或提供結(jié)構(gòu)剛度的其他支承件。輪轂式結(jié)構(gòu)部53還包括隔板元件59，該隔板元件延伸穿過內(nèi)密封部54到達(dá)過濾介質(zhì)55和55’之間。隔板元件59包括多個通道58，這些通道達(dá)成過濾介質(zhì)55和55’的內(nèi)部和整個輪轂式結(jié)構(gòu)部53之間的流體連通。內(nèi)密封部54在過濾介質(zhì)55 和55，、芯部56和隔板元件59上包覆成型。使用時，流體穿過過濾介質(zhì)55和55’到達(dá)隔板元件59內(nèi)的通道58。通道58讓流體徑向流過包覆成型的內(nèi)密封部54和芯部56。當(dāng)用于圖2的組件20中時，流體可從殼體內(nèi)部21穿過過濾介質(zhì)55和55’到達(dá)隔板元件59和通道58，并且經(jīng)輪轂式結(jié)構(gòu)部53流
出ο 為形成過濾器單元50，過濾介質(zhì)55和55’被切割成一定尺寸，或者以其他方式做成所需的形狀和尺寸；在大多數(shù)實施例中，過濾介質(zhì)為環(huán)形。芯部56是預(yù)成形的，例如通過對塑料或金屬構(gòu)造物注塑成型而預(yù)成形。隔板元件59也是預(yù)成形的，例如通過對塑料或金屬構(gòu)造物注塑成型而預(yù)成形。有芯部56和隔板元件59位于其間的過濾介質(zhì)55和55’被放置在模具內(nèi)并被夾緊，以將它們的邊緣夾持在一起。外密封部(參見圖1和3的外密封部12)可(例如)通過注塑成型形成。過濾介質(zhì)55和55’、芯部56以及隔板元件59在模具內(nèi)被夾持在一起。保持過濾介質(zhì)55和55’、芯部56以及隔板元件59上的壓力，同時在模具內(nèi)施加(例如注塑成型)聚合物材料以在聚合物材料冷卻并硬化或固化后(視適用而定)形成內(nèi)密封部54。所得過濾器單元的內(nèi)密封部54使過濾介質(zhì)55和55，、芯部56以及隔板元件59保持在一起。通過隔板元件59內(nèi)的通道58可到達(dá)輪轂式結(jié)構(gòu)部53的中心。在圖5和圖6的實施例中，過濾器單元50包括與輪轂式結(jié)構(gòu)部53 —體的連接系統(tǒng)。隔板元件59包括扭鎖或卡口機構(gòu)的第一部分62，芯部56包括該扭鎖或卡口機構(gòu)的與第一部分接合的第二部分64。圖7示出了連接在一起的兩個過濾器單元。圖7具有第一過濾器單元150，該過濾器單元的中央輪轂式結(jié)構(gòu)部153位于過濾介質(zhì)155的中心。輪轂式結(jié)構(gòu)部153包括芯部156和隔板元件159，兩者均被包覆成型的密封部154固定到過濾介質(zhì)155上。隔板元件159包括扭鎖或卡口機構(gòu)的第一部分162，芯部 156包括該扭鎖或卡口機構(gòu)的與第一部分接合的第二部分164。第二過濾器單元250通過該扭鎖或卡口機構(gòu)附接到第一過濾器單元150上。第二過濾器單元250的中央輪轂式結(jié)構(gòu)部253位于過濾介質(zhì)255的中心。輪轂式結(jié)構(gòu)部253包括芯部256和隔板元件259，兩者均被包覆成型的密封部254固定到過濾介質(zhì)255上。隔板元件259包括轉(zhuǎn)鎖或卡口機構(gòu)的第一部分262，芯部256包括該扭鎖或卡口機構(gòu)的與第一部分接合的第二分264。第二過濾器單元250的第一部分262與第一過濾器單元150的第二部分164相接合，從而使得過濾器單元150和過濾器單元250相接合。在本實施例中，第一過濾器單元150和第二過濾器單元250之間(特別是在第一部分162和第二部分264之間)存在密封構(gòu)件200 (例如墊圈或優(yōu)選地為0形環(huán))。多個過濾器元件(例如過濾器單元10、過濾器單元40、過濾器單元50)可通過任何合適的方式連接在一起。連接方式例如包括熱粘合、旋轉(zhuǎn)焊接、超聲焊接、溶劑粘合以及粘合劑。除上述的扭鎖或卡口機構(gòu)外，還可替換使用或附加使用各種機械方式。機械聯(lián)接機構(gòu)可被模制到過濾器單元上或隨后添加。在根據(jù)本發(fā)明的各個過濾器單元(例如過濾器單元10、過濾器單元40、過濾器單元50)中，隔板元件(例如分別為隔板元件19、隔板元件49、隔板元件59)為預(yù)成形元件，并且可為(例如)聚合物(塑料)材料或金屬。在一些實施例中，輪轂式結(jié)構(gòu)部的芯部(例如芯部56)為預(yù)成形元件，并且可為(例如)聚合物(塑料)材料或金屬。在一些實施例中，隔板元件、輪轂式結(jié)構(gòu)部、以及任何其他預(yù)成形件優(yōu)選地為非金屬。這會使得過濾器單元易于銷毀(例如可焚燒)。 這樣，公開了過濾器元件及其密封部的實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會知道，可使用除已公開的實施例之外的實施例實施本發(fā)明。描述公開的實施例的目的是為了舉例說明而不是限制，并且本發(fā)明僅受以下權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1.一種過濾器元件，包括介質(zhì)包，其具有內(nèi)部和第一邊緣；隔板元件，其內(nèi)具有通道以用于所述介質(zhì)包內(nèi)部和所述介質(zhì)包邊緣之間的徑向流體連通；所述介質(zhì)包在所述第一邊緣處具有將所述介質(zhì)包相對于所述隔板元件密封的包覆成型的密封部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器元件，其中所述介質(zhì)包包括過濾介質(zhì)的第一延伸部和過濾介質(zhì)的第二延伸部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾器元件，其中所述過濾介質(zhì)的第一延伸部和所述過濾介質(zhì)的第二延伸部均為盤狀延伸部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2至3中任一項所述的過濾器元件，其中所述過濾介質(zhì)的第一延伸部和所述過濾介質(zhì)的第二延伸部均包括第一層過濾介質(zhì)和第二層過濾介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的過濾器元件，其中所述包覆成型的密封部包含聚合物材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過濾器元件，其中所述包覆成型的密封部包含熱塑性材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過濾器元件，其中所述包覆成型的密封部包含熱固性材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過濾器元件，其中所述包覆成型的密封部包含彈性體材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的過濾器元件，其中所述介質(zhì)包還具有與所述第一邊緣相對的第二邊緣，所述過濾器元件還包括在所述第二邊緣處的模制密封部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾器元件，其中在所述第二邊緣處的所述模制密封部包含與所述包覆成型的密封部相同的材料。
11.一種過濾器元件，包括輪轂式結(jié)構(gòu)部，其具有供流體從中徑向流過的通道；過濾介質(zhì)的第一延伸部和過濾介質(zhì)的第二延伸部，所述過濾介質(zhì)的第一延伸部具有靠近所述輪轂式結(jié)構(gòu)部的邊緣，所述過濾介質(zhì)的第二延伸部具有靠近所述輪轂式結(jié)構(gòu)部的邊緣；隔板元件，其位于所述過濾介質(zhì)的第一延伸部和所述過濾介質(zhì)的第二延伸部之間，并且具有供流體流向所述輪轂式結(jié)構(gòu)部的通道；和包覆成型的密封部，其將所述過濾介質(zhì)的第一延伸部和所述過濾介質(zhì)的第二延伸部固定在所述隔板元件上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾器元件，其中所述輪轂式結(jié)構(gòu)部和所述包覆成型的密封部構(gòu)成為一體。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾器元件，其中所述輪轂式結(jié)構(gòu)部和所述包覆成型的密封部為單獨的部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的過濾器元件，其中所述過濾介質(zhì)的第一延伸部和所述過濾介質(zhì)的第二延伸部均為盤狀延伸部。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的過濾器元件，其中所述過濾介質(zhì)的第一延伸部和所述過濾介質(zhì)的第二延伸部均包括第一層過濾介質(zhì)和第二層過濾介質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項所述的過濾器元件，其中所述包覆成型的密封部包含聚合物材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過濾器元件，其中所述包覆成型的密封部包含熱塑性材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過濾器元件，其中所述包覆成型的密封部包含熱固性材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過濾器元件，其中所述包覆成型的密封部包含彈性體材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求11至19中任一項所述的過濾器元件，其中所述過濾介質(zhì)的第一延伸部和所述過濾介質(zhì)的第二延伸部各自還具有與所述第一邊緣相對的第二邊緣，所述過濾器元件還包括在所述第二邊緣處的模制密封部。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的過濾器元件，其中在所述第二邊緣處的模制密封部包含與所述包覆成型的密封部相同的材料。
22.—種形成過濾器的方法，包括 提供具有內(nèi)部的盤狀過濾介質(zhì)包；將預(yù)成形的隔板元件放置在所述介質(zhì)包的所述內(nèi)部；和在內(nèi)部具有所述隔板元件的所述介質(zhì)包上形成聚合物密封部。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中在內(nèi)部具有所述隔板元件的所述介質(zhì)包上形成聚合物密封部的步驟包括在內(nèi)部具有所述隔板元件的所述介質(zhì)包上注塑成型所述聚合物密封部。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中在內(nèi)部具有所述隔板元件的所述介質(zhì)包上形成聚合物密封部的步驟包括在所述介質(zhì)包上并在所述隔板元件上注塑成型所述聚合物密封部，以另外形成中央輪轂式結(jié)構(gòu)部。
25.根據(jù)權(quán)利要求22至M中任一項所述的方法，還包括 在所述介質(zhì)包上形成與所述聚合物密封部相對的外密封部。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中在所述介質(zhì)包上形成與所述聚合物密封部相對的外密封部的步驟包括與所述聚合物密封部同時地形成所述外密封部。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于殼體內(nèi)以形成過濾器組件的過濾器元件。所述過濾器元件具有介質(zhì)包和隔板元件，其中所述介質(zhì)包具有內(nèi)部，所述隔板元件中具有通道以用于所述介質(zhì)包內(nèi)部和所述介質(zhì)包邊緣之間的徑向流體連通。所述介質(zhì)包邊緣處的包覆成型的密封部將所述介質(zhì)包相對于所述隔板元件密封。還公開了制備所述過濾器元件的方法和所述過濾器元件的使用方法。
文檔編號B01D35/30GK102227246SQ200980148006
公開日2011年10月26日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者內(nèi)森·E·馬克斯, 托馬斯·J·哈姆林, 格克汗·庫魯奇 申請人:3M創(chuàng)新有限公司