專(zhuān)利名稱(chēng)：空氣過(guò)濾裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過(guò)濾裝置。具體說(shuō)，它是有關(guān)將顆粒物質(zhì)從氣流，例如空氣流中過(guò)濾掉的裝置。本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)從氣流中較有效地去掉顆粒物質(zhì)的方法。受讓人擁有的相關(guān)美國(guó)專(zhuān)利和申請(qǐng)本申請(qǐng)為于1994年12月22日提交的美國(guó)第08/062,268號(hào)申請(qǐng)的受讓人(唐納森有限公司)所擁有、U.S.S.N第08/062,268是于1992年6月12日提交的申請(qǐng)第07/897,861的一個(gè)分案申請(qǐng)并被批準(zhǔn)為美國(guó)第5,238,474號(hào)專(zhuān)利。U.S.S.N第07/897,861是于1991年9月13日提交的第07/759,445號(hào)申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，接著為1993年3月3日的U.S.S.N第08/025,893號(hào)申請(qǐng)并被批準(zhǔn)為美國(guó)專(zhuān)利第5,364,456號(hào)。U.S.S.N第07/759,445號(hào)申請(qǐng)是于1990年10月19日提交的申請(qǐng)07/601,242的一個(gè)分案申請(qǐng)，現(xiàn)已批準(zhǔn)為美國(guó)第5,082,476號(hào)專(zhuān)利。美國(guó)第5,082,476號(hào)、5,238,474號(hào)和5,364,456號(hào)專(zhuān)利一并援引于此。這些專(zhuān)利中的許多原理可應(yīng)用于本發(fā)明的裝置中。技術(shù)背景空氣和氣流中常常帶有顆粒物質(zhì)。在許多場(chǎng)合希望從氣流中去掉某些或全部的顆粒物質(zhì)。例如，機(jī)動(dòng)車(chē)或發(fā)電設(shè)備用發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣流、引向燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)饬骱凸┙o各種燃燒爐的空氣流中常常含有顆粒物質(zhì)。一旦顆粒物質(zhì)到達(dá)所涉及各種機(jī)構(gòu)的內(nèi)部工作面，則會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性破壞。因此較理想是從在所含的發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃燒爐或其他設(shè)備的上游處的氣流中去掉顆粒物質(zhì)。
在另一些場(chǎng)合，產(chǎn)出氣體或由工業(yè)處理產(chǎn)生的廢氣可能會(huì)有顆粒物質(zhì)，例如由加工產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)。人們希望在這些氣體通過(guò)處于下游的各種設(shè)備排出或排向大氣之前，能夠從這些氣流中完全去掉顆粒物質(zhì)。
為了去掉顆粒物質(zhì)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種空氣過(guò)濾器或氣體過(guò)濾裝置。由于下述顯而易見(jiàn)的理由，為達(dá)此目的就要求對(duì)已開(kāi)發(fā)的過(guò)濾裝置作出改進(jìn)。
對(duì)過(guò)濾器設(shè)計(jì)的一些基本原理和問(wèn)題的一般認(rèn)識(shí)可通過(guò)考慮下述型式的裝置而予以理解紙質(zhì)過(guò)濾器、褶皺式紙質(zhì)過(guò)濾器以及恒定密度的厚過(guò)濾器。這些型式的裝置中的每一種已為大家所知并已被使用。
首先考慮一種紙質(zhì)芯件，它包括一個(gè)其置向與夾帶有顆粒物質(zhì)的氣流垂直的多孔紙質(zhì)過(guò)濾器。被選擇的過(guò)濾器紙通常是可讓氣流滲透的紙，但具有足夠細(xì)小的多孔結(jié)構(gòu)以阻止大于預(yù)定尺寸的顆粒通過(guò)。一種由這樣的材料制成的簡(jiǎn)單的平面過(guò)濾器結(jié)構(gòu)在使用時(shí)的置向完全橫對(duì)著氣流，例如位于空氣源和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管之間。當(dāng)氣體流經(jīng)過(guò)濾器紙時(shí)，過(guò)濾器紙的上游側(cè)就積聚氣流中預(yù)定尺寸的顆粒。過(guò)濾器所起的作用是從氣流中將顆粒去掉。顆粒便在紙質(zhì)過(guò)濾器的上游側(cè)以灰塵結(jié)塊狀而被收集。
如上所述的簡(jiǎn)單過(guò)濾器設(shè)計(jì)主要遇到至少兩類(lèi)問(wèn)題。第一，相對(duì)來(lái)說(shuō)因素單純的裂縫即紙的破裂，就會(huì)導(dǎo)致裝置完全失效，因而不能起到保護(hù)下游裝置的作用。第二，顆粒物質(zhì)會(huì)很快在過(guò)濾器上游側(cè)聚集成薄的塵塊或塵層，從而最終基本堵塞過(guò)濾器的氣體通路。因此，這樣一種過(guò)濾器，如果被用于串接在供含有超“選定尺寸”的顆粒物質(zhì)的大量氣體通過(guò)的通路內(nèi)的一個(gè)裝置上，則可以預(yù)期它具有相對(duì)較短的使用壽命；在本文中所述的“選定尺寸”是指這樣一種尺寸，即大于或等于這種尺寸時(shí)顆粒就會(huì)被過(guò)濾器阻止或收集在過(guò)濾器內(nèi)。
當(dāng)然，過(guò)濾器壽命被認(rèn)為與紙質(zhì)過(guò)濾器的表面積、通過(guò)裝置的氣流流速和在氣體載流中顆粒濃度有關(guān)。對(duì)任何所給定裝置，過(guò)濾器的“壽命”通常是根據(jù)所選定的通過(guò)過(guò)濾器的極限壓降值來(lái)確定的。也就是說(shuō)，對(duì)任何給定的應(yīng)用，當(dāng)通過(guò)過(guò)濾器所建立的壓力已達(dá)到某一為該應(yīng)用所要求的水平時(shí)，該過(guò)濾器便已達(dá)到其合理的壽命。
上述過(guò)濾器的一種替代設(shè)計(jì)是一種褶皺式紙質(zhì)過(guò)濾器。具有褶皺結(jié)構(gòu)的過(guò)濾器紙的布置通常增加了在一給定的橫剖面面積或空間容積內(nèi)所含有的過(guò)濾媒質(zhì)的表面積。這還可增大裝置的強(qiáng)度。這樣，由于增加了用于積聚顆粒物質(zhì)的表面積，因此延長(zhǎng)了過(guò)濾器的使用壽命。然而，褶皺紙媒質(zhì)仍是一種表面承載的過(guò)濾媒質(zhì)。當(dāng)顆粒物質(zhì)的薄層集結(jié)在過(guò)濾器芯件的上游表面時(shí)，該過(guò)濾器仍會(huì)趨向漸漸堵塞。這樣，在各種應(yīng)用中這樣一種過(guò)濾器的壽命仍然較短。此外，該裝置還遇到在紙質(zhì)芯件上產(chǎn)生小裂縫或破裂的至關(guān)重要的問(wèn)題。
要予以注意的是，在許多應(yīng)用場(chǎng)合，被過(guò)濾的氣流可含有各種尺寸的顆粒物質(zhì)，以及/或者相對(duì)顆粒成份來(lái)說(shuō)裝置所面對(duì)的氣流是變化的。例如，考慮將被設(shè)計(jì)的過(guò)濾裝置用在機(jī)動(dòng)車(chē)輛上。較為理想是用于這些車(chē)輛的該過(guò)濾裝置可以過(guò)濾掉從亞微米尺寸直至100微米范圍內(nèi)的顆粒。例如，在野外的環(huán)境中，在空氣中含有大量灰塵的建筑工地或其他場(chǎng)所(例如鄉(xiāng)村道路)上使用的車(chē)輛可能會(huì)遇到含有基本百分比約10至100微米顆粒物質(zhì)的氣流。當(dāng)車(chē)輛未遇塵暴風(fēng)或未在建筑工地使用時(shí)，通過(guò)公路上行駛的卡車(chē)或汽車(chē)的空波器的大部分空氣一般含有約比5微米大的小顆粒物質(zhì)，但所含的基本部分卻是尺寸為亞微米至5微米的物質(zhì)。另一方面，城市汽車(chē)主要遇到的情況是在進(jìn)入其過(guò)濾器的氣體中僅僅是含有亞微米大小的碳顆粒。然而，即便是城市汽車(chē)也會(huì)至少是偶然地遇到含有較大顆粒的空氣的情況。
一般地說(shuō)，車(chē)用過(guò)濾器較理想應(yīng)對(duì)于亞微米至100微米的整個(gè)尺寸范圍的顆粒物質(zhì)都能為發(fā)動(dòng)機(jī)提供實(shí)際保護(hù)，而不管任何專(zhuān)用車(chē)輛處于何種主要的工作條件。亦即，應(yīng)該開(kāi)發(fā)出這樣一些裝置使它們?cè)谲?chē)輛壽期內(nèi)所可能遇到的多種工作條件下都不會(huì)迅速堵塞。當(dāng)然這樣的裝置對(duì)于任何的過(guò)濾系統(tǒng)都是理想的。然而，對(duì)于車(chē)輛來(lái)說(shuō)，由于車(chē)輛從一種環(huán)境駛往另一種環(huán)境的事實(shí)而使問(wèn)題更突出，因而可能遇到較多種的不同狀況。一種“靈活”的結(jié)構(gòu)布置至少在部分情況中是較理想的，這樣，一種結(jié)構(gòu)的過(guò)濾器可以在較多種的不同應(yīng)用中投入使用。
再來(lái)考慮上述的紙質(zhì)過(guò)濾器和褶皺式過(guò)濾器。紙質(zhì)過(guò)濾器會(huì)較快堵塞，即由于過(guò)濾結(jié)塊的聚集和限壓差的產(chǎn)生而達(dá)到其壽命極限。這樣，一種給定的過(guò)濾器紙結(jié)構(gòu)并不是一種在很多種應(yīng)用尤其是期望較長(zhǎng)使用壽命的情況下過(guò)濾空氣的非常有效的裝置。此外，如上所述，萬(wàn)一失效則紙質(zhì)過(guò)濾裝置通常不能提供理想的保護(hù)。也就是說(shuō)，即使一個(gè)小裂縫或撕裂都可導(dǎo)致幾乎整個(gè)裝置的失效。
在許多應(yīng)用中，可使用一種一般稱(chēng)為“厚”過(guò)濾器的替代型式的過(guò)濾器。一種典型的厚過(guò)濾器是一被稱(chēng)為“厚媒質(zhì)”的厚層或厚片的纖維材料。厚媒質(zhì)一般是根據(jù)其多孔結(jié)構(gòu)、密度或者固體百分比成份來(lái)定義的。通常，它是根據(jù)它的每單位體積的固體成份來(lái)確定的，例如一種2-3％的固態(tài)媒質(zhì)可是一種這樣布置的纖維的厚媒質(zhì)墊，即整個(gè)體積的約2-3％是由纖維材料(固體)組成，而剩下部分是空氣或氣體空間。另一種用于定義厚媒質(zhì)的有用參數(shù)是纖維直徑。如果固體百分比保持不變，但減小纖維直徑，則微孔尺寸減??；即過(guò)濾器就更為有效因而可更有效地阻止較小的顆粒。
一種典型的傳統(tǒng)厚媒質(zhì)過(guò)濾器是一種深的較恒定(或均勻)密度的媒質(zhì)，即這樣一種裝置，在這種裝置中該固體厚媒質(zhì)在其整個(gè)厚度上基本保持不變。在本文中采用“基本不變”的說(shuō)法，它是指在媒質(zhì)的整個(gè)厚度上只有(如有的話)較小的密度波動(dòng)。這樣的波動(dòng)，例如可能是由置放過(guò)濾器的容器作用外部結(jié)合表面的輕微擠壓而產(chǎn)生。
伴隨不變或均勻的的固體厚媒質(zhì)裝置的一個(gè)問(wèn)題是在可能遇到其中空氣或氣流中的各種顆粒尺寸改變的情形下，這些固體厚媒質(zhì)裝置并不能適用于有效的過(guò)濾。如果這種厚媒質(zhì)的固體百分比足夠高，較大的顆粒會(huì)趨向于僅僅聚集在媒質(zhì)的最外面或者最上游的部分上，從而導(dǎo)致不能充分利用整個(gè)的媒質(zhì)厚度。也就是說(shuō)，在這些情形下，固體顆粒(尤其是較大的)趨向于“承載”在媒質(zhì)的前端或上游端上，因而不能非常深地滲透進(jìn)。這就導(dǎo)致過(guò)早的堵塞或壽命縮短。本文中采用“過(guò)早的”一詞，它是指雖然厚媒質(zhì)的體積足夠大到可非常多地“承載”固體，但由于承載是大量地偏向前端，從而產(chǎn)生堵塞(并且初期壓差增大)。
另一方面，如果采用較低密度的厚媒質(zhì)，則其體積的較大百分比部分會(huì)趨向于隨時(shí)被較大顆粒載滿(mǎn)或充滿(mǎn)。例如當(dāng)最初在較上游的區(qū)域形成的顆粒結(jié)塊分離并向內(nèi)再分配時(shí)，這種情況由于再分配而可能發(fā)生。這樣，在“壽命”極限時(shí)刻或“極限壓差”時(shí)，負(fù)載就可通過(guò)媒質(zhì)厚度較均勻地被分配(雖然完全均勻的分配是不可能的)。然而，很大和很小的顆粒就較可能完全通過(guò)這樣一個(gè)裝置。
從本說(shuō)明中可清楚地看到恒定密度的厚媒質(zhì)并不能特別好地適合于下面兩種情形在氣流中各種顆粒尺寸擴(kuò)展到一個(gè)相對(duì)較寬的范圍；以及/或者空氣過(guò)濾器很可能遇到其中存在各種顆粒尺寸分布的多種空氣流(狀態(tài))。
很低密度的厚媒質(zhì)，相類(lèi)似于約1-3％，更理想約為1-2％的固體有時(shí)稱(chēng)作“高層”(“high loft”)媒質(zhì)。這種媒質(zhì)已被用作HVAC(熱、通風(fēng)、空調(diào))過(guò)濾器中的過(guò)濾媒質(zhì)。
上面所用和本文中所稱(chēng)的術(shù)語(yǔ)“承載”及其變化名稱(chēng)指的是由該厚媒質(zhì)過(guò)濾器卷吸或截留的顆粒的數(shù)量或者位置。
如上所述，隨著厚媒質(zhì)的密度(即固體百分比)的增加，在承載不變的情況下，于使用后，該過(guò)濾器將趨向于朝著上游側(cè)具有較大負(fù)載。假如負(fù)載狀況包括空氣中含有各種尺寸的顆粒，或者過(guò)濾器需要在多種使用條件下工作，則沒(méi)有一種單種密度的厚媒質(zhì)能有效地滿(mǎn)足作為過(guò)濾器所提出的要求。也就是說(shuō)，對(duì)于任何給定固體百分比的厚媒質(zhì)來(lái)說(shuō)，承載型式可根據(jù)在被過(guò)濾的空氣或氣流內(nèi)顆粒尺寸分布情況而不同。這樣，既使過(guò)濾器厚度可對(duì)一種具體顆粒尺寸被優(yōu)化，但它對(duì)于在各種狀況或氣體中含有各種尺寸顆粒的情況下工作也可能是不夠的。本發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種空氣過(guò)濾裝置。所述空氣過(guò)濾裝置一般包括具有帶一上游側(cè)的過(guò)濾媒質(zhì)的一第一過(guò)濾結(jié)構(gòu)；以及以復(fù)蓋關(guān)系被可操作地定位于所述第一過(guò)濾結(jié)構(gòu)上游側(cè)的一個(gè)可拆裝更換的厚媒質(zhì)過(guò)濾器。在所示的一個(gè)較佳實(shí)施例中，較理想是該可拆裝和更換的過(guò)濾器是套筒式過(guò)濾器。在本文或類(lèi)似文本中，術(shù)語(yǔ)“可操作”是指在普通用途中對(duì)過(guò)濾器使用定位。
在某些較理的應(yīng)用中，該可拆裝和更換的過(guò)濾器其中包含一層以上的厚媒質(zhì)。在較理想的一些結(jié)構(gòu)中，該可拆裝和更換的過(guò)濾器是基本呈圓筒形的并包括一用于將內(nèi)過(guò)濾結(jié)構(gòu)插入的第一開(kāi)口端和一第二端，它帶有一個(gè)至少部分地包圍所述第二端的端裙部。所述端裙部包含一個(gè)由柔性聚合材料制成的熱成形環(huán)。
較理想是該套筒式過(guò)濾器包括一個(gè)具有圓筒形結(jié)構(gòu)和足夠彈性和形狀可恢復(fù)性的可壓縮的厚媒質(zhì)套筒，當(dāng)用手輕壓時(shí)可使用圓筒形在褶皺或變形時(shí)可回彈到圓筒形狀。采用這種結(jié)構(gòu)并不意味著必定不能用手使裝置不可逆向地變形，而相反，裝置可在手的壓力作用下容易地被擠壓、壓塌或延壓，但又可從這種被壓狀態(tài)彈回，重新又形成圓筒套。這樣的裝置將特別方便于操作，儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
在某些實(shí)施例中，最好該內(nèi)過(guò)濾器由一褶皺的紙質(zhì)過(guò)濾器組成。較理想它可由褶皺的油紙制成。
在那些其中內(nèi)過(guò)濾器包括一褶皺的紙質(zhì)過(guò)濾器的裝置中，較理想是該內(nèi)過(guò)濾器包括一個(gè)剛好在該褶皺的紙質(zhì)過(guò)濾器上游處的外襯套。該外襯套可由各種不同材料，例如聚合物的纖維織物或剛性的多孔金屬襯套制成。
在某些較理想的裝置中，該內(nèi)過(guò)濾器包括一開(kāi)口端蓋和一封閉端蓋。在那些實(shí)施例中可拆裝和更換的過(guò)濾器是一裝配在該內(nèi)過(guò)濾器上的套筒，而內(nèi)過(guò)濾器包括一開(kāi)口端蓋和一封閉端蓋，較理想是該封閉端蓋是由一種較硬的光滑材料制成，這種材料的摩擦系數(shù)或套筒過(guò)濾器在封閉端蓋上的滑動(dòng)阻力較小。用于這種端蓋的一種較理想的材料是一種硬度至少約為肖氏30度的硬氨基甲酸乙酯材料或者一種如塑料溶膠那樣的類(lèi)似硬的光滑的塑料。
由于在使用時(shí)所述套筒過(guò)濾器的和基本長(zhǎng)度并不滑動(dòng)通過(guò)該開(kāi)口端蓋，因此如在附圖中所示的典型裝置中的這種開(kāi)口端蓋并不是必須受到它具有與套筒過(guò)濾器相配的低摩擦系數(shù)的好處。實(shí)際上，如果要求一個(gè)徑向密封結(jié)構(gòu)，則較理想的可以用較軟的聚合物材料。在這種情況下，這種軟的聚合材料最好是一種聚氨基甲酸酯泡沫材料，并且第一端蓋包括構(gòu)成一帶殼體的徑向密封的裝置。
該開(kāi)口端蓋的環(huán)邊有一種較理想的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括一密封斜面和密封凸緣，有利于密封。
在本發(fā)明的某些應(yīng)用中，提供了帶有殼體的整體空濾裝置。在某些理想的應(yīng)用中該殼體的結(jié)構(gòu)制成使套筒在不需要將內(nèi)過(guò)濾器卸離裝置的情況下可以拆卸更換。這可例如采用一個(gè)殼體來(lái)實(shí)現(xiàn)，該殼體具有一個(gè)蓋設(shè)在套筒過(guò)濾器的端裙部上的端蓋。該殼體可由各種材料，例如片金屬或塑料制成。
同樣根據(jù)本發(fā)明，提供有一可拆卸更換的過(guò)濾器，以用于本發(fā)明的空氣過(guò)濾器組件。并且本發(fā)明有利地提供過(guò)濾空氣的方法。
在此所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括一個(gè)外部的剛性過(guò)濾器和一個(gè)可拆卸更換的厚媒質(zhì)的內(nèi)過(guò)濾芯件。該厚媒質(zhì)的內(nèi)過(guò)濾芯件最好包含有一層以上的媒質(zhì)，最理想是其中具有一定的過(guò)濾效率變化梯度。該內(nèi)過(guò)濾芯件較理想是在手壓力作用下可容易折皺，并且是用一種當(dāng)手壓力釋放時(shí)可容易回復(fù)到其未折皺結(jié)構(gòu)的材料制成。
在以下的附圖中，為清楚表達(dá)起見(jiàn)，有關(guān)零部件尺寸和厚度可能予以夸張地顯示。附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明的一種內(nèi)過(guò)濾芯件的立體視圖，這種內(nèi)過(guò)濾芯件可用于本發(fā)明的某些裝配組件上。
圖2是圖1中所示的裝置的剖視圖，它是沿圖1的2-2線所取得的。
圖3是本發(fā)明的一個(gè)套筒部件的立體視圖，圖3的套筒部件可用于本發(fā)明的某些整體裝置或裝配組件。
圖4是沿圖3的4-4線整個(gè)所取的剖視圖。
圖5是圖1的內(nèi)芯件和圖3的套筒的一個(gè)裝配組件的分解立體視圖。
圖6是圖5所示裝置的局部剖視圖；圖6是沿圖5的6-6線所取得的。
圖7是圖5所示裝置的仰視端面圖。
圖8是安裝有本發(fā)明部件的一個(gè)空氣過(guò)濾裝置的局部視圖；為顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，圖8的一些部分?jǐn)嚅_(kāi)并剖切表示出。
圖9中含有套筒過(guò)濾器的一多層厚媒質(zhì)的示意的局部剖視圖，該多層媒質(zhì)可用于本發(fā)明的一些裝置上。
圖10是本發(fā)明的一種過(guò)濾器替換結(jié)構(gòu)的剖視圖，這種結(jié)構(gòu)帶有一個(gè)設(shè)置在另一個(gè)過(guò)濾芯件內(nèi)部的可拆卸更換的厚媒質(zhì)過(guò)濾器。
圖11是本發(fā)明的一些過(guò)濾套筒上的一個(gè)端裙部成形方法的局部示意圖。本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本受讓人所擁有的相關(guān)專(zhuān)利特點(diǎn)的簡(jiǎn)要說(shuō)明請(qǐng)注意美國(guó)第5,238,474號(hào)、5,082,476號(hào)及5,364,456號(hào)專(zhuān)利，它們的揭示內(nèi)容被援引于本文。這些專(zhuān)利已頒給本發(fā)明的受讓人，明尼蘇達(dá)州，明尼波利斯市的唐納森有限公司。在這些專(zhuān)利中，說(shuō)明了一些裝置，在這些裝置中，厚度媒質(zhì)和褶皺的紙媒質(zhì)都以同樣的結(jié)構(gòu)被使用。在所提供的一些例子中，過(guò)濾器芯件包括兩個(gè)端蓋，它們之間延伸有一褶皺的紙質(zhì)芯件。在一些變型結(jié)構(gòu)中，例如美國(guó)第5,238,474號(hào)專(zhuān)利的圖10中，示出一個(gè)環(huán)繞過(guò)濾芯件的可拆卸的媒質(zhì)上游區(qū)域。示出的裝置包括一層以上的媒質(zhì)，其過(guò)濾效率具有理想的梯度變化。傳統(tǒng)過(guò)濾器中一些令人關(guān)注的問(wèn)題通過(guò)考察一些傳統(tǒng)的過(guò)濾裝置及本文中所說(shuō)明的用作重型車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣過(guò)濾器裝置就可理解本發(fā)明的過(guò)濾裝置的優(yōu)點(diǎn)。然而可以理解到，發(fā)明的裝置和原理可以適用于許多種設(shè)備或發(fā)動(dòng)機(jī)，而不僅僅是用于一些重型車(chē)。
一般，重型車(chē)空濾器裝置包括有定期更換的過(guò)濾器芯件。一般地說(shuō)，當(dāng)經(jīng)過(guò)濾媒質(zhì)的壓降達(dá)到其(設(shè)計(jì))極限時(shí)，空氣過(guò)濾裝置就已達(dá)到其設(shè)計(jì)壽命。在使用過(guò)程中，當(dāng)顆粒物質(zhì)加載于過(guò)濾器上時(shí)，過(guò)濾器對(duì)流經(jīng)的氣流阻力就增大。也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器的壓降趨于增大。對(duì)于任何具體應(yīng)用，“極限”壓降值將是過(guò)濾器需要或應(yīng)該更換時(shí)的壓降值。例如，如果該過(guò)濾器用作重型車(chē)進(jìn)氣歧管的空氣過(guò)濾器，則大約20-30英寸水柱的壓降通常就是極限壓降值。用于汽車(chē)，通常大約20-25英寸的水柱就是極限的壓降值。在工業(yè)通風(fēng)裝置中，極限壓降值通常為約3英寸水柱；而對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)，極限壓降值通常為約5英寸水柱。在某些工業(yè)或應(yīng)用中，極限壓降值記載在適用于裝置的說(shuō)明書(shū)中或通過(guò)調(diào)整控制予以設(shè)定。
實(shí)際上，并不總是測(cè)量壓降并且不都是僅僅當(dāng)達(dá)到規(guī)定(設(shè)計(jì))的壓降值時(shí)才進(jìn)行更換過(guò)濾器芯件。例如，大部分的車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)濾器很可能是根據(jù)通常由里程規(guī)定的定期時(shí)間表，例如每30000英里或每40000英里進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的。這就意味著在過(guò)濾芯件已經(jīng)歷其使用壽命之前可能早就被更換丟棄掉。據(jù)估計(jì)，在重型車(chē)中平均要有一半以上的過(guò)濾器芯件的壽命由于按定期的保養(yǎng)而過(guò)早損失掉。
過(guò)早保養(yǎng)的后果遠(yuǎn)超出純粹由于過(guò)濾器壽命的喪失所造成的以美元計(jì)算的成本損失。傳統(tǒng)的車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)濾器含大量的原料，包括結(jié)構(gòu)金屬件，端蓋材料，密封墊和過(guò)濾媒質(zhì)。填埋這些材料的影響令人關(guān)注，人們寧可延長(zhǎng)其使用壽命以限制拋棄的次數(shù)。另外，即使過(guò)濾器芯件已用到其有用壽命，它們中仍可能有些部分還有使用功能因而還可用，但由于事實(shí)上它們是不可分離地安裝進(jìn)一個(gè)包括有“負(fù)載”媒質(zhì)的裝置中，因此只能一起拋棄使用。
傳統(tǒng)裝置，尤其那些沒(méi)有任何內(nèi)部安全過(guò)濾器的裝置，如城市用卡車(chē)或在公路上長(zhǎng)時(shí)期拖運(yùn)的卡車(chē)所具有的另一個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)更換過(guò)濾器芯件時(shí)，清潔的空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)或進(jìn)氣系統(tǒng)是暴露于環(huán)境的。這樣，灰塵或其他雜質(zhì)就可能落入敞開(kāi)的空氣進(jìn)氣系統(tǒng)，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生內(nèi)部損壞。
過(guò)早的過(guò)濾器保養(yǎng)還浪費(fèi)了在拆卸用過(guò)的芯件、清潔空氣清潔器殼體和安裝新的過(guò)濾器中所花費(fèi)的勞動(dòng)時(shí)間。
此外，一般大家知道，“新”的過(guò)濾器要比使用了一段時(shí)間后的過(guò)濾器可通過(guò)更多的顆粒。這是由于在使用時(shí)最終“負(fù)載”到過(guò)濾器內(nèi)的顆粒有助于過(guò)濾過(guò)程的效率的提高。這樣，如可能的話，由于過(guò)濾器芯件可能處于它們使用壽命比更換新的更有效的時(shí)候，就并不需要過(guò)早地更換部分負(fù)載的過(guò)濾器芯件。附圖的詳細(xì)說(shuō)明在圖1至8中描述了本發(fā)明的一個(gè)過(guò)濾裝置，在圖8中，表示出該過(guò)濾芯件已完全裝配在一個(gè)吸塵裝置中。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的較理想過(guò)濾裝置的過(guò)濾器芯件包括兩個(gè)部件。這兩個(gè)部件為一通常端部設(shè)蓋的第一過(guò)濾器(對(duì)圖1至8中所示的該實(shí)施例為內(nèi)部的)；和一上游的(對(duì)圖1至8中所示實(shí)施例為外部的)可拆卸和更換的過(guò)濾器(對(duì)所示的較佳實(shí)施例為一套筒過(guò)濾器)。在圖1和2中示出一個(gè)內(nèi)部的或安全的芯件。在圖3和4中，描述了作為一初級(jí)過(guò)濾件的一個(gè)拆卸更換的過(guò)濾器套筒。在圖5至7中示出一個(gè)由所述內(nèi)芯件和可拆卸更換套筒組成的裝配后的過(guò)濾器芯件。本文中所述術(shù)語(yǔ)“可拆卸和可更換”意指一種過(guò)濾器媒質(zhì)包括可從過(guò)濾器芯件的剩下部拆卸和更換的部件。亦即，在本文中該術(shù)語(yǔ)并不是用來(lái)指這樣的事實(shí)，即(當(dāng)然)整個(gè)過(guò)濾器芯件(包括套筒和安全芯件兩部分)可以卸離空氣濾清器而被更換。而是，它是用來(lái)說(shuō)明上游的過(guò)濾器部件(例如套筒)與下游的過(guò)濾器部件(例如內(nèi)過(guò)濾器)的可分性。
請(qǐng)看圖1，標(biāo)號(hào)1總的表示本發(fā)明的一個(gè)較佳的內(nèi)過(guò)濾芯件或?yàn)V芯。該內(nèi)過(guò)濾芯件是剛性的，包括第一和第二相對(duì)的端蓋3和4，其中延伸有過(guò)濾媒質(zhì)6。在圖示的裝置中，該內(nèi)濾芯件包括一內(nèi)襯套8和一外表面或外襯套9。內(nèi)襯套8和外襯套9可采用各種材料制成。對(duì)圖示的具體裝置，內(nèi)襯套8包括一個(gè)多孔結(jié)構(gòu)的金屬襯套或網(wǎng)眼鋼板襯套，而外襯套9包括纖維織物10，即一種纖維網(wǎng)的材料。
仍參照?qǐng)D1，對(duì)于如圖所示的特定裝置，內(nèi)芯件1由構(gòu)成內(nèi)腔或內(nèi)孔11的帶有兩相對(duì)端的基本圓筒結(jié)構(gòu)組成。端蓋3是一開(kāi)口端蓋，因而包括一個(gè)使空氣流與內(nèi)孔11流體連通的孔12。
在圖示的具體實(shí)施例中，與端蓋3相反，端蓋4是一個(gè)封閉的端蓋(圖2)。也就是說(shuō)，它并不含有孔，而是在孔11的端部上提供一封閉端或蓋13。
對(duì)圖1所示的特定裝置，過(guò)濾媒質(zhì)6由以一種圓筒形方式布置并帶有縱向?qū)?zhǔn)的褶的褶皺狀紙媒質(zhì)15組成。在一些實(shí)施例中，該較佳的褶皺媒質(zhì)15是一種浸油媒質(zhì)。在許多應(yīng)用中，可以使用較短的褶皺厚度，例如約為0.375至0.81英寸。媒質(zhì)6可包括對(duì)(浸油的)褶皺紙的替換媒質(zhì)或附加媒質(zhì)。例如，它可包括厚媒質(zhì)和/或一種凝聚的過(guò)濾紙。
所圖示的該特定的內(nèi)濾芯1是一個(gè)“徑向密封”的濾芯。如下所述，這可從圖8的分析中得到理解。一般，這是指芯件通過(guò)沿在端蓋3內(nèi)的表面16與發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣導(dǎo)管的徑向結(jié)合而被密封。本文中用“徑向”，它是指用于密封的擠壓力是關(guān)于芯件1的縱向軸線18徑向地而不是軸向地(所謂軸向系指沿縱向軸線18延伸的方向)指向。本發(fā)明的一些特點(diǎn)可被用在一些軸向密封的裝置上。然而，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是裝置可以容易地結(jié)合于并使用在徑向密封的裝置上。例如，在美國(guó)第4,720,292號(hào)專(zhuān)利中揭示了一些徑向密封裝置，該專(zhuān)利的揭示內(nèi)容經(jīng)引于本文。
仍參照?qǐng)D1，端蓋3的外表面20可以是平凡的，或者可以具有各種有助于裝配的特點(diǎn)。對(duì)圖示的具體布置來(lái)說(shuō)，該表面20包括數(shù)個(gè)突起或者減震墊21。這些突起可以用來(lái)有助于裝配和保持所要求的在殼體內(nèi)的位置，如圖8。另一種替代方案或附加方案是，表面20可以在其上設(shè)置整個(gè)軸向的密封環(huán)或墊圈。
對(duì)于圖1至8的裝置來(lái)說(shuō)，當(dāng)含有徑向密封布置時(shí)，用于構(gòu)成內(nèi)芯件1的端蓋3的較理想的端蓋材料包括下述的較理想的聚氨基甲酸酯，這種聚氨基甲酸酯可被加工成其“模制”密度為立方英尺為14-22磅及其柔度為具有25％撓度需要約10磅壓力的最終產(chǎn)品(軟的氨基甲酸乙酯泡沫材料)。較理想的聚氨基甲酸酯是包括一種用I35453R樹(shù)脂和I3050U異氰酸鹽制備的材料。所述材料應(yīng)以一個(gè)100份I35453樹(shù)脂對(duì)36.2份I3050U異氰酸鹽(按重量)的混和比進(jìn)行混和。該樹(shù)脂的比重是1.04(8.7磅/加侖)，而用于異氰酸鹽則其樹(shù)脂比重為1.20(10磅/加侖)。該材料通常是與一種高動(dòng)力剪切混合劑相混和。該部件溫度應(yīng)是70-95°F。而模制溫度應(yīng)是115-135°F。
該樹(shù)脂材料I35453R具有如下說(shuō)明(a)平均克分子重量1)基底多元醇聚醚＝500-15,0002)二醇類(lèi)＝60-10,0003)三醇類(lèi)＝500-15,000(b)平均官能度1)總系統(tǒng)＝1.5-3.2
(c)羥基數(shù)1)總系統(tǒng)＝100-300(d)催化劑1)胺＝空氣產(chǎn)量0.1-3.0ppH2)錫＝Witco 0.01-0.5ppH(e)表面活化劑1)總系統(tǒng)＝0.1-2.0ppH(f)水1)總系統(tǒng)＝0.03-3.0ppH(g)色素/染料1)總系統(tǒng)＝1-5％碳黑(h)發(fā)泡劑1)0.1-6.0％HFC 134AI3050U異氰酸鹽說(shuō)明如下(a)NCO成份-22.4-23.4重量百分比(b)粘度，CPs在25℃時(shí)＝600-800(c)密度＝1.25g/cm3在25℃(d)初餾點(diǎn)-190℃在5毫米汞柱時(shí)(e)蒸氣壓力＝0.0002汞柱在25℃(f)外觀-無(wú)色液體(g)閃點(diǎn)(Densky Martins封閉杯)＝200℃材料I35453R和I3050U可從BASF公司(Wyandotte Michigan 48192)獲得。
端蓋3當(dāng)用于產(chǎn)生徑向密封芯件而由軟的聚氨基甲酸酯泡沫材料制成時(shí)，用以構(gòu)成端蓋4的材料最好是一種與用于端蓋3的聚氨基甲酸酯材料不同的材料。這樣做的一個(gè)原因是因?yàn)檩^軟聚氨基甲酸酯泡沫材料通常具有類(lèi)似橡膠表面結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生在其它材料上滑動(dòng)通過(guò)的較大的摩擦系數(shù)。在本發(fā)明的某些較佳的裝置中，如下所述在裝配過(guò)程中該外過(guò)濾器是一個(gè)可緊貼在端蓋4上滑動(dòng)的套筒過(guò)濾器。在端蓋4和套筒件之間的摩擦系數(shù)較小是較理想的。只要避免使用軟的聚氨基甲酸酯泡沫材料用作端蓋4便有助于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
較理想是構(gòu)成端蓋4的材料是一種相對(duì)較硬的光滑材料。如果它是一種聚合材料，則最好是一種硬聚氨基甲酸酯。由可購(gòu)買(mǎi)到的WUC36081R(樹(shù)脂)和I3050U(異氰酸鹽)制成的聚氨基甲酸酯(兩種都可從BASF公司得到)可用于這種端蓋。這樣，本發(fā)明的某些較理想的裝置就具有較獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，其中較有利的是相對(duì)的兩個(gè)端蓋是采用不同的材料。可以理解到，在各例中該材料較理想是這樣一種材料，這種材料可以與被埋置并在兩端蓋3和4之間延伸的內(nèi)芯件1的過(guò)濾材料一起予以模制成。
一般說(shuō)，襯套9采用纖維織物10而不用網(wǎng)眼拉制鋼板結(jié)構(gòu)也可有助于裝配。網(wǎng)眼拉制鋼板襯套具有毛邊，這些毛邊可能會(huì)鉤在滑動(dòng)通過(guò)的媒質(zhì)上。
現(xiàn)請(qǐng)看圖2，在該圖中，圖1的裝置是以剖面示出。從圖2可以看出，過(guò)濾器媒質(zhì)6包括分別埋置在端蓋3和4內(nèi)的相對(duì)端23和24。另外，襯套8和9包括也是埋置在端蓋3和4內(nèi)的相對(duì)端。
端蓋3包括在其上的具有各種特點(diǎn)的一個(gè)外環(huán)形表面26和凸緣27。具體說(shuō)，請(qǐng)看圖6，表面26包括傾斜區(qū)域或密封斜面26以及第二外(軸向的)凸緣29。表面26還包括在傾斜區(qū)域28和第二凸緣29之間的環(huán)形表面30。本文中術(shù)語(yǔ)“軸向”是指凸緣在沿軸線18方向的力的作用下定位緊靠另一個(gè)結(jié)構(gòu)部分上。
外環(huán)形表面26的這些特點(diǎn)有利于與外部的可拆卸更換的套筒過(guò)濾器結(jié)合。這可以從下面的關(guān)于圖5、6和7的說(shuō)明中提到理解。
再請(qǐng)看圖2，端蓋3還包括占據(jù)表面16和內(nèi)襯套8一部分之間空間的內(nèi)部可壓縮環(huán)32。環(huán)32具有產(chǎn)生合乎要求的徑向密封的尺寸和結(jié)構(gòu)。表面16較理想是如以33所示的臺(tái)階面以有利于密封。
現(xiàn)來(lái)看圖2中的端蓋4。端蓋4總的包括含有周邊環(huán)36的一個(gè)外表面35。該端蓋4還包括環(huán)圈37。對(duì)于圖示的具體實(shí)施例，環(huán)圈37的表面38除了內(nèi)凸緣40、倒圓角的外凸緣41(以及未圖示出的任何由模制過(guò)程產(chǎn)生的殘留結(jié)構(gòu))外通常沒(méi)什么特別之處。由這些特點(diǎn)所產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)可從對(duì)圖5-7的描述中看清楚。
現(xiàn)請(qǐng)看圖3-5。圖3中標(biāo)號(hào)50總的表示一個(gè)其尺寸和結(jié)構(gòu)適合在使用時(shí)安置在內(nèi)芯件或?yàn)V芯1上的可拆卸更換的外套筒過(guò)濾器。采用圖示的具體結(jié)構(gòu)，外套筒50總的包括圓筒形外表面51、內(nèi)孔52、嵌插端53和徑向端凸緣或端裙部54。
仍參照?qǐng)D3，圖示的套筒50包括四層厚媒質(zhì)55、56、57和58。從下面的說(shuō)明中可看到，可以采用不同數(shù)目的層。所示的這些層55、56、57和58提供了一具有較理想的截獲顆粒效率的梯度。這些層55、56、57和58的每一層一般包括圓筒形卷板的厚媒質(zhì)。在圖3中，在各層內(nèi)示出有接縫59。在接縫59處的連結(jié)可以由如3M Super 77那樣的接觸粘劑(可從明尼蘇達(dá)州保羅大街的3M公司得到)提供。作為一種替代或附加，可以采用加熱密封。
請(qǐng)看圖5、6和7，在使用時(shí)，圖示的那種外套筒50在外芯件1上滑動(dòng)(即通過(guò)插入端53)，最好直到端裙部54接近(而最好是均勻抵靠)端蓋4的表面35為止，如圖7所示。這樣，在使用時(shí)，內(nèi)芯件1的過(guò)濾媒質(zhì)6就可定位在外套筒50的內(nèi)孔52內(nèi)并可被套筒50內(nèi)的各層厚媒質(zhì)，即層55、56、57和58重疊(在上游處)。
對(duì)這些附圖中所示的那種裝置，沒(méi)有采用任何分開(kāi)的機(jī)械連結(jié)機(jī)構(gòu)而是采用滑動(dòng)配合來(lái)將外套筒50固定在內(nèi)芯件1的合適位置上。一般，可以預(yù)知在鄰接凸緣部29的斜面28上滑動(dòng)的套筒50的外層可以用具有足夠彈性和形狀恢復(fù)性能的柔性多孔材料制成，以確保其在表面30上延伸時(shí)能有一種緊貼的結(jié)合，如圖6。實(shí)際上，通常外套筒50至少在其外部各層上可包括具有這些特性的圓筒形的多孔厚媒質(zhì)。
請(qǐng)看圖4，對(duì)于所示較佳實(shí)施例，如前所示，外套筒50包括多層厚媒質(zhì)的結(jié)構(gòu)60。圖示的那種套筒50包括外層55和三個(gè)內(nèi)層56、57和58。在各不同層之間纖維、密度和/或厚度的不同可用于提供較理想的負(fù)載特性、過(guò)濾效率和過(guò)濾性能。實(shí)際上可以采用不同數(shù)目的層。關(guān)于這點(diǎn)的原理在下面將提供說(shuō)明。
現(xiàn)請(qǐng)看圖6，圖中以剖面示出安裝在內(nèi)芯件1上的外套筒50。重點(diǎn)注意圖中所示的外套筒50的插入端53與內(nèi)芯件1的端蓋3結(jié)合的那部分。具體說(shuō)，外部?jī)蓪?5和56(在套筒50上)的兩端65和66是在端蓋3的斜面28上延伸并座抵外凸緣29和外環(huán)面30。這樣，端65和66包括尺寸和結(jié)構(gòu)適合與環(huán)面30緊配結(jié)合的擴(kuò)展的(內(nèi))直徑部分67。請(qǐng)注意，對(duì)通常應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可以不必要對(duì)在此部位的端蓋3和外套筒50之間的結(jié)合作進(jìn)一步密封，這是因?yàn)樵谶@兩者間的緊滑動(dòng)配合通常是足以提供由過(guò)濾媒質(zhì)6所給予的保護(hù)。一般，較理想的是，足夠的過(guò)盈配合使套筒50保持密配在端蓋3上以使在它們之間通過(guò)以及未能受益于某些厚媒質(zhì)的空氣的量保持在最小的或至少低于不希望有的水平上。一般可確信，如果在斜面28上延伸的外層媒質(zhì)是用一種可延展的聚合材料。例如吸附空氣的聚酯纖維材料制成并當(dāng)在斜面28上滑動(dòng)時(shí)周長(zhǎng)或直徑至少擴(kuò)展1％的話，就可實(shí)現(xiàn)上述這種情況。相信1％的這個(gè)最小數(shù)對(duì)于通常的載重車(chē)裝置是足夠的，這些裝置具有這樣的設(shè)計(jì)，即其中在表面30上的端蓋3外徑約為4.5至13英寸。
現(xiàn)來(lái)看圖6中的內(nèi)層57和58。具體請(qǐng)看內(nèi)層57和58的端部70和71。端部70和71并不長(zhǎng)到足夠在斜面28上延伸。這樣，端部70和71實(shí)質(zhì)上并不延展或擴(kuò)展。實(shí)際上，在某些例子中，由于內(nèi)層57和58是類(lèi)似地被定位的層并且在使用時(shí)實(shí)質(zhì)上不需要擴(kuò)展，因此它們可以用一種不能延展的材料制成或者可以在它們上面附設(shè)有纖維織物。這點(diǎn)從下面給出的說(shuō)明中可以進(jìn)一步理解到。一般，沿最里層58的內(nèi)徑的一層纖維織物是比較理想的，它可在裝配和拆卸過(guò)程中有助于在套筒50和內(nèi)芯件1之間滑動(dòng)。
現(xiàn)請(qǐng)看圖7中的端裙部54。一般，端裙部54包括在外套筒50的端部72上的一個(gè)圈。對(duì)所示的實(shí)例來(lái)說(shuō)，端裙部54被設(shè)置成當(dāng)外套筒50已合適定位在內(nèi)芯件1上時(shí)被壓抵端蓋4上。一般，端裙部54可包括用至少構(gòu)成外層55和56的同樣纖維材料制成的一個(gè)裙部除非它被熔化和破裂。下面將聯(lián)系圖11說(shuō)明其形成過(guò)程。
現(xiàn)請(qǐng)看圖8，圖8中標(biāo)號(hào)80總的表示本發(fā)明的一個(gè)已裝配成的空氣濾清器裝置。在圖8中一些部分被剖開(kāi)以顯示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳細(xì)情況。圖8的空氣過(guò)濾裝置80是一種“正?！被颉跋蚯啊钡牧鲃?dòng)裝置。也就是說(shuō)，被過(guò)濾的空氣的正常工作流動(dòng)是沿箭頭81方向的；即從外面通過(guò)過(guò)濾媒質(zhì)進(jìn)入。
一般說(shuō)，空氣過(guò)濾裝置80包括殼體83；在下游的內(nèi)芯件1；以及在上游的外套筒50。殼體83包括外壁84、進(jìn)口85、蓋86和出口管87。對(duì)于所示的裝置來(lái)說(shuō)，蓋86一般是可開(kāi)啟的，并且事實(shí)上可從外壁84上拆卸和更換，以便可進(jìn)入容納在內(nèi)部的內(nèi)芯件1和外套筒50。一般蓋86和殼體83的剩下部分間的結(jié)合是通過(guò)螺栓90提供的。該裝置的尺寸較理想是可使蓋86可將裙部54壓抵內(nèi)芯件1上。這將有助于套筒50的定位以及在套筒50和端蓋3之間提供非臨界性的密封。
外壁84限定一個(gè)圍繞外套筒50的空間92以使被過(guò)濾的空氣可以在外套筒50的整個(gè)圓周上有效地流入外套筒。
出口管87通常包括帶邊緣96的內(nèi)部段95。邊緣96較理想是圓形的并具有合適的直徑，以便當(dāng)被插置在端蓋3的孔內(nèi)時(shí)，通過(guò)表面16構(gòu)成一徑向密封(在98處)。例如在本文中被經(jīng)引的美國(guó)第4,720,292號(hào)專(zhuān)利中說(shuō)明了適合于提供這種結(jié)構(gòu)的裝置。一般說(shuō)為了獲得良好的徑向密封，較理想的是在表面16和襯套8間抵靠它們的環(huán)32內(nèi)一些材料至少約壓縮20-25％。
對(duì)于例如在圖8中所示的那種通常的徑向密封的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，不一定需要將殼體83的內(nèi)部長(zhǎng)度，即表面100和蓋86之間的距離設(shè)計(jì)成可將實(shí)際的軸向力作用于容納其內(nèi)的芯件的各個(gè)部分。這是由于徑向密封提供了密封，而軸向力對(duì)于保持這種密封并不是必不可少的。然而，為了提供防止在使用中當(dāng)裝置跳動(dòng)或被沖撞時(shí)產(chǎn)生的泄漏的保護(hù)，在這樣的徑向密封裝置中可能需要一些軸向壓縮。實(shí)際上在涉及徑向密封的一些裝置中，甚至可能需要有輔助的軸向密封環(huán)。
通過(guò)考察圖8，可以容易地理解較理想的工作情況。進(jìn)入進(jìn)口85的空氣通常在空間92內(nèi)擴(kuò)散，并按箭頭81的方向通過(guò)外套筒50。在空氣中被傳送的許多顆粒物質(zhì)就沿積在過(guò)濾器50的厚媒質(zhì)內(nèi)?？諝馊缓罅鹘?jīng)內(nèi)芯件1。任何應(yīng)從空氣流中去除但未從外套筒50去除的顆粒物質(zhì)一般都會(huì)被內(nèi)芯件1去掉。濾清后的空氣然后流經(jīng)內(nèi)襯套8并流入內(nèi)孔11中。空氣然后從空氣過(guò)濾裝置80通過(guò)出口管87朝外流出并流入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣管。
當(dāng)已經(jīng)確定外套筒應(yīng)更換時(shí)，例如在定期保養(yǎng)時(shí)或經(jīng)測(cè)定通過(guò)過(guò)濾件的壓降的標(biāo)準(zhǔn)水平已達(dá)到的情況下，保養(yǎng)是比較容易進(jìn)行的。通過(guò)拆卸螺栓90將端蓋86打開(kāi)。外套筒50就可以容易地滑離內(nèi)芯件1。實(shí)際上，如果希望的話，對(duì)于圖示的具體裝置來(lái)說(shuō)，套筒50可以在端蓋4上滑動(dòng)并在不破壞內(nèi)芯件1和出口管87間的徑向密封的情況下被取出。一個(gè)新的套筒就可容易地被設(shè)置在內(nèi)芯件1上。在蓋86復(fù)位后，一般就可準(zhǔn)備將空氣過(guò)濾裝置裝回原處使用。使用過(guò)的外套筒就可被拋棄。(應(yīng)注意該內(nèi)芯件1可以借助類(lèi)似的程序予以更換)。
從考察圖1-8中的具體裝置就可清楚看到本發(fā)明的一些可能的實(shí)施例的許多優(yōu)點(diǎn)。例如，圖示的那種外套筒50并不具有剛性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(例如金屬、橡膠或硬塑料)，而是它僅僅由柔性厚媒質(zhì)材料和柔性多孔的纖維織物構(gòu)成。由于它并不含有硬性端蓋、金屬結(jié)構(gòu)件等，因此它可以非常容易地被壓塌和拋棄。另外，許多廢棄的材料是空的(除了灰塵負(fù)載)，因此它實(shí)質(zhì)上并不會(huì)如先前的許多裝置那樣會(huì)有填埋的問(wèn)題。而且，新的套筒，即更換套筒可以一種“折疊”結(jié)構(gòu)即被擠壓或軋壓后運(yùn)輸和儲(chǔ)存。
從上面所提供的有關(guān)圖8的說(shuō)明中可清楚看到實(shí)質(zhì)上在不從裝置中去掉內(nèi)芯件1的情況下是可以更新圖示具體實(shí)施例的過(guò)濾芯件。這樣，就不必要將在過(guò)濾裝置下游的濾清的空氣通風(fēng)系統(tǒng)暴露于環(huán)境并避免了可能被灰塵或臟物污染。另外，還具有結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，例如因?yàn)閷?shí)際上僅僅上游的厚媒質(zhì)負(fù)載，就不必要更換褶皺的紙質(zhì)過(guò)濾器、內(nèi)襯套和兩端蓋。確切地說(shuō)，它們是保持在適當(dāng)位置上；而僅僅是在外套筒50內(nèi)的厚媒質(zhì)相對(duì)較為頻繁地予以更換。這就有利于零件的處理，并且減少了存在于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的浪費(fèi)。例如，可以將外套筒50設(shè)計(jì)得每30,000英里予以更換，而內(nèi)過(guò)濾器1則每300,000英里予以更換。
另外，從說(shuō)明中可清楚看到，保養(yǎng)工作比較簡(jiǎn)單和容易操作，因而較易實(shí)施。
通過(guò)考察圖8可看到，在被選定的實(shí)施例中，有關(guān)材料和材料使用可以有利地應(yīng)用本發(fā)明的某些原理。由于端蓋的外徑實(shí)際并不超出內(nèi)褶皺紙材料的外徑，端蓋4的直徑可比先前結(jié)構(gòu)中類(lèi)似設(shè)置的端蓋的要小。實(shí)際上，它理想的是伸出外套筒9之外不超過(guò)0.125英寸，因此，在外套筒50的內(nèi)層58和襯套9之間具有極小的間距(如有的話)。由于具有較小的外徑，與傳統(tǒng)裝置相比，有時(shí)只需要較少的材料即可形成端蓋4。這可用于實(shí)現(xiàn)材料的節(jié)約和加工的優(yōu)點(diǎn)。在一些例子中，至少對(duì)于過(guò)濾芯件的硬性部分同樣可以節(jié)省重量。媒質(zhì)特性的選擇；工作原理采用本發(fā)明設(shè)計(jì)可獲得的靈活性可有利地應(yīng)用以適應(yīng)許多環(huán)境中的過(guò)濾需要。例如，該外套筒50可以設(shè)計(jì)成只包括一種型式的厚媒質(zhì)、一種以上型式的厚媒質(zhì)、具有理想變化梯度的密度的結(jié)構(gòu)等?？稍O(shè)計(jì)不同的套筒件用于相同的空氣過(guò)濾裝置和設(shè)備，選擇使用是取決于預(yù)期的工作條件。實(shí)際上，是根據(jù)設(shè)備將面臨的具體環(huán)境來(lái)使用替換的套筒；并且當(dāng)環(huán)境改變的話，可根據(jù)需要更換過(guò)濾套筒。另外，還可以采用不同的幾何形狀。例如，內(nèi)過(guò)濾器可具有圓形的橫截面，而外套筒具有橢圓形的橫截面。
有關(guān)媒質(zhì)的選擇，一般可參考美國(guó)專(zhuān)利第5,238,474號(hào)、第5,364,456號(hào)和5,082,476號(hào)。在這些參考文件中所闡述的類(lèi)似原理可以被應(yīng)用于本發(fā)明的裝置上。
例如，如上所述，均勻或具有恒定密度的厚媒質(zhì)可以用于外套筒50中。然而，通過(guò)利用在外套筒50中的具有變化梯度的厚媒質(zhì)過(guò)濾裝置，在許多結(jié)構(gòu)布置中可獲得對(duì)采用具有恒定密度媒質(zhì)的改進(jìn)；也就是說(shuō)，這些結(jié)構(gòu)中中外套筒50的厚媒質(zhì)并不整個(gè)都提供恒定的吸附或承載固體的能力(效率)。這可以通過(guò)利用如圖3和4所示的一種多層結(jié)構(gòu)布置而實(shí)現(xiàn)，在這種結(jié)構(gòu)布置中在至少一些不同的層中的厚媒質(zhì)是選得不同的。另外(或附加地)這種布置還可以通過(guò)在一層以上中采用同樣的媒質(zhì)但改變媒質(zhì)的所承受壓縮量是由此改變其安裝后(不是自由狀態(tài))的緊密度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在一種較為理想的梯度變化厚媒質(zhì)裝置中，用于可拆卸更換的上游過(guò)濾芯件是這樣一種過(guò)濾芯件，即它的吸附顆粒(尤其是較小顆粒)的效率或能力一般是從上游側(cè)朝下游側(cè)而逐步提高的。在通常的一些應(yīng)用中，厚媒質(zhì)的效率的提高是通過(guò)增大密度(固體百分比)的變化梯度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這還可(或作為一種替代)通過(guò)減小過(guò)濾器尺寸、改變厚媒質(zhì)的厚度、改變擠壓量或組合地采用這些技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本文中采用“提高”“效率”或“吸附顆粒的能力”用詞，這并不意味著在使用時(shí)下游層必定要收集較多的顆粒，相反，這是指如果對(duì)該兩層分別暴露于含有小顆粒(約小于5微米)的灰塵的試驗(yàn)氣流中(但以在該結(jié)構(gòu)布置中它們具有的該形式和壓縮狀態(tài))進(jìn)行測(cè)試的話，則顯示出該兩層中構(gòu)成較上游層的材料的吸附效率一般要低于構(gòu)成內(nèi)層的材料的吸附效率。換句話說(shuō)，被比較的數(shù)層的最里面的一層的結(jié)構(gòu)布置要能更有效地吸附較小的顆粒。
從上面所述可以清楚了解本發(fā)明過(guò)濾器的一些變型設(shè)計(jì)。例如，較理想的設(shè)計(jì)可以是這樣的，大部分灰塵的吸附可發(fā)生在可拆卸更換的套筒50上；實(shí)際上通?？蓪⒃撗b置設(shè)計(jì)成大多數(shù)灰塵的吸附(用重量百分比表示)發(fā)生在此處。也就是說(shuō)，在通常的使用中，對(duì)一些較佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)，使用時(shí)將含有較小量的泥土、灰塵或顆粒吸附在內(nèi)過(guò)濾器1上或其內(nèi)部。可使設(shè)計(jì)著在保證這一點(diǎn)。在這些布置中，內(nèi)過(guò)濾器通?？勺鳛榘踩^(guò)濾器和作為一種使外套筒50的厚媒質(zhì)保持在合適位置并阻止其破裂的結(jié)構(gòu)而工作。幫助外套筒正常工作而不破裂是由于下列事實(shí)而實(shí)現(xiàn)內(nèi)過(guò)濾器包括可承受至少100英寸水柱的通常設(shè)計(jì)壓力極限值的剛性結(jié)構(gòu)件；而對(duì)于本文中所述的典型較佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)，該外筒套是一種可較容易壓縮的套筒。
在本發(fā)明的許多較佳的結(jié)構(gòu)布置中，可將上游的可拆卸更換的(例如套筒)過(guò)濾器設(shè)計(jì)成工作時(shí)收集至少90％的重量百分比(而在一些例子中為95％或95％以上)的使用時(shí)所收集的顆粒。本文中采用“工作時(shí)收集”，這是指，如果在一個(gè)通常使用的基本期限(例如公路行駛載重車(chē)或城市供貨載重車(chē)行駛20,000英里)之后檢查裝置的話，就可發(fā)現(xiàn)吸附在整個(gè)裝置中的顆粒的至少90％(在一些裝置中至少95％)是在可拆卸更換的(套筒)過(guò)濾器上。
被選用于外套筒50內(nèi)的媒質(zhì)的材料可根據(jù)各種各樣的需要或設(shè)計(jì)準(zhǔn)則予以選擇。例如，它可以被選擇為一種具有良好儲(chǔ)存或吸附性能的媒質(zhì)。作為一種替代或附加，一層可被選擇為一種具有良好結(jié)聚性的過(guò)濾器。一種結(jié)聚過(guò)濾器是采用這樣一種材料，這種材料可有助于顆粒結(jié)聚在過(guò)濾器上并且通過(guò)它被結(jié)聚的顆粒最終可被釋放而沉入內(nèi)層或內(nèi)過(guò)濾件中。具體說(shuō)，結(jié)聚過(guò)濾器媒質(zhì)的纖維間尺寸相對(duì)纖維本身尺寸和被過(guò)濾的顆粒來(lái)說(shuō)是大的。當(dāng)顆粒集合和結(jié)聚在纖維上時(shí)，它們不能越過(guò)纖維間的空間、在流體牽引力或者正在進(jìn)入的顆粒的沖擊影響下這些顆粒團(tuán)作為結(jié)聚塊可被從纖維驅(qū)散或移動(dòng)。具有良好結(jié)聚性的媒質(zhì)的具體尺寸取決于被過(guò)濾顆粒的尺寸分布和現(xiàn)有的流動(dòng)狀態(tài)。
如上所指出的那樣，多種材料可以被用來(lái)制成內(nèi)芯件1的外層或襯套9。如前所述，可采用一種纖維織物10粘結(jié)在各褶皺的末端上。例如，可以通過(guò)加熱直接將一種熱熔聚合物纖維織物粘貼在褶皺的末端上。這樣一種聚合物纖維織物一旦定位后通常就可以幫助將褶皺末端固定在合適位置上從而在使用時(shí)可避免不應(yīng)有的移動(dòng)。采用厚度僅約為0.004-0.010英寸的一種纖維織物就能容易地適應(yīng)這種使用要求。
理想的纖維織物是用聚合物(例如紡粘)織物或聚丙烯織物制成。這樣的纖維織物可以是名稱(chēng)為REEMAY2011的商品，它可從田納西州37138的老?？评椎柠惵镜玫?。對(duì)于應(yīng)用聚合物纖維織物的熱熔纖維織物，可以采用Bostik2215，它可從馬薩諸塞州01949米達(dá)萊頓市的博斯蒂克公司得到。這些材料的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不象許多金屬襯套，它們是光滑的和無(wú)不應(yīng)有的毛邊。
在一些裝置中，作為纖維織物較理想可采用粘貼有微纖維的多孔材料。這可產(chǎn)生一種可有利地作為一種“磨光”過(guò)濾器的微過(guò)濾媒質(zhì)。在頒發(fā)給明尼蘇達(dá)州，明尼波利期市的唐納森有限公司的美國(guó)專(zhuān)利第4,650,506號(hào)中說(shuō)明了將聚合微纖維粘貼于基片上的技術(shù)，現(xiàn)援引于此。另一種替代方案可采用經(jīng)纖維。相信用于將微纖維粘貼于基片上的具體技術(shù)對(duì)于獲得本發(fā)明的許多優(yōu)點(diǎn)并不是關(guān)鍵的或必不可少的。
盡管本發(fā)明是有關(guān)空氣過(guò)濾器，但可能應(yīng)用到與本申請(qǐng)同日提交的發(fā)明名稱(chēng)為“褶皺式過(guò)濾器及其制造方法”的美國(guó)申請(qǐng)中所說(shuō)明的技術(shù)，該美國(guó)申請(qǐng)的申請(qǐng)人為本申請(qǐng)的受讓人以及同時(shí)為發(fā)明人的弗朗西斯A·弗里德曼，韋恩M·瓦格納和丹尼爾T里什。弗里德曼等人的申請(qǐng)?jiān)诒疚摹?br> 在褶皺和內(nèi)襯套8之間的密配也是所要求的。這可限制褶皺迎著內(nèi)襯套的運(yùn)動(dòng)，從而將在此位置時(shí)在褶皺紙內(nèi)產(chǎn)生孔的可能減小到最小程度。如果纖維織物10的材料是一種當(dāng)加熱固定于褶皺末端時(shí)可略微收縮的材料則將有利于這種緊密配合。材料REEMAY2011適合用作這種材料。
可預(yù)知到，在一些裝置中本發(fā)明的這些原理可以應(yīng)用在軸向密封的裝置上。在這些情形中，至少在某些例子中，將硬金屬套筒都用于內(nèi)襯套8和外襯套9上可能是較理想的。這是為了使貼設(shè)在端蓋3上的軸向密封襯墊設(shè)置在傳遞軸向負(fù)荷的兩個(gè)剛性結(jié)構(gòu)件，即內(nèi)襯套8和外襯套9“之間”。當(dāng)然，襯套9可以一層纖維織物10和一金屬襯套兩者組成。
現(xiàn)請(qǐng)看圖9。該圖是一個(gè)示意圖，表示可用于要明的外套筒50上的多個(gè)層或多級(jí)結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)該理解到根據(jù)具體需要和設(shè)計(jì)所采用的層數(shù)可多些或少些。圖9示意的目的是為討論一些可能方案提供一個(gè)基礎(chǔ)。
假定圖9的結(jié)構(gòu)是一個(gè)向前流動(dòng)裝置的一個(gè)外套筒。在這樣的情形中，氣流通常是對(duì)著最外面的或最大直徑層，即層200流動(dòng)，過(guò)濾氣流向內(nèi)引入。通常這種結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)得使各內(nèi)層是一個(gè)與相鄰?fù)鈱拥刃У幕蚋行У倪^(guò)濾器。這并不意味著(在使用時(shí))更多的過(guò)濾發(fā)生在內(nèi)層，而是如果每層分開(kāi)進(jìn)行試驗(yàn)，內(nèi)層就顯示出對(duì)吸附顆粒，尤其小于5微米的顆粒的較高的效率。應(yīng)預(yù)知到，在大多數(shù)例子中，較理想的設(shè)計(jì)，可以使較大的“負(fù)載”，即使用時(shí)由整個(gè)裝置吸附的物質(zhì)的較大的百分比發(fā)生在最外層。也就是說(shuō)，最外面層至少可包含作為“儲(chǔ)存”厚媒質(zhì)工作的一些材料，這些材料過(guò)濾效率較低但實(shí)際儲(chǔ)存經(jīng)過(guò)濾物質(zhì)的能力較大。
再參看圖9，圖示的結(jié)構(gòu)包括四層200、201、203和204。從下面對(duì)用于開(kāi)發(fā)公路行駛重載車(chē)過(guò)濾器的一種可能的結(jié)構(gòu)的討論可理解一些用于選擇材料和各種各樣用途的一般原理。
例如，在一個(gè)用在公路行駛載重車(chē)上的典型裝置中，該外層200可以由一種纖維材料，典型的是一種有機(jī)聚合物例如聚酯。它最好具有良好的彈性和可壓縮性。最好通過(guò)層200的物理性能得到加強(qiáng)的整個(gè)套筒50的所要求的特性包括對(duì)原有形狀回彈恢復(fù)的壓縮能力(為容易地運(yùn)輸或儲(chǔ)存)；以及在過(guò)濾過(guò)程中吸附顆粒的實(shí)際能力?？深A(yù)知到，在公路上行駛的載重車(chē)的通常應(yīng)用中，該外層根據(jù)具體應(yīng)用和尺寸的限制其厚度約為0.2-0.75英寸。可采用的材料為4.2盎司/碼2的聚合物厚媒質(zhì)，它可從北卡羅來(lái)納州28241，卡洛特第的凱姆一沃夫有限公司得到，這種材料具有約0.8-1.4％的緊密度(自由狀態(tài))或者具有與之等效的性能。這種材料含有40％的重量百分比6丹尼爾(24微米)的纖維和60％的重量百分比1.5丹尼爾(約12-14微米)的纖維。
一般，可用于層200的材料由3.7-5.0盎司的聚合物厚媒質(zhì)組成，它的緊密度(自由狀態(tài))是在0.55-1.4％的范圍內(nèi)(通常由一種纖維尺寸在1.5-6.0丹尼爾范圍內(nèi)的混和物組成)。如果希望的話，在基本無(wú)壓縮的情況下可(并且通常是)采用這樣的材料。
對(duì)于所提供的具體例子，相鄰內(nèi)層201是約0.15-0.4英寸厚的一層材料，它的過(guò)濾效率高于相鄰的上游(外)層200，但它仍具有吸附或儲(chǔ)存顆粒的基本能力。一種可購(gòu)買(mǎi)到的較理想材料是一種具有1.5丹尼爾纖維尺寸(即，12-14微米)，及約1.5-1.8％百分比緊密度(自由狀態(tài))的聚合物材料。這種可購(gòu)買(mǎi)到的材料是凱姆-沃夫8643。一般，一類(lèi)實(shí)用的材料可以由緊密度(自由狀態(tài))在0.7-1.8％范圍內(nèi)(通常含有1.5丹尼爾纖維)的3.0-3.9盎司/碼2的聚合物厚媒質(zhì)組成。
較理想是在外套筒50的兩層200和201之間敷涂接觸粘劑?？梢圆捎靡环N噴灑接觸粘劑例如可從明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M公司得到的3M Super 77，以將兩層相互固定并提高套筒50的整體性。
如果圖9示出的結(jié)構(gòu)被用于圖8的具體實(shí)施例上，則可以理解到現(xiàn)有的兩外層(即層200和201)是可在斜面28上延展或擴(kuò)展以與端蓋3密封的兩層。它們較理想可被選自能略微擴(kuò)展并對(duì)維密配具有足夠恢復(fù)性的那種材料。
相反，圖9中所示的內(nèi)層203和204，如果被應(yīng)用在圖8的實(shí)施例上，就可以是不在斜面28上擴(kuò)展而是在端蓋3上終止及并不為密配而伸展的層。然而這些層可以由本身并不很能伸長(zhǎng)的或者是被固定在一不顯著伸長(zhǎng)的背襯或纖維織物上的材料組成。
再參看圖9，對(duì)于所說(shuō)明的例子，該內(nèi)層203是由較細(xì)的并且其過(guò)濾效率高于層201或200的一種合纖維所組成。在一些典型的實(shí)例中它可具有約0.08-0.3英寸的厚度。一種用于層203的可購(gòu)買(mǎi)到的實(shí)用材料是AF18，可從科羅拉多州80217，丹佛市的舒勒國(guó)際有限公司獲得。它可借助一種接觸粘劑被固定在層201上。
可以預(yù)見(jiàn)，在一些較理想的結(jié)構(gòu)中，兩層203和204可由同樣的材料，例如AF18組成。還可預(yù)見(jiàn)到，在許多較理想的結(jié)構(gòu)中，如在圖9中標(biāo)號(hào)205所示的該套筒50最下游的(內(nèi))表面可由厚約0.04-0.010英寸的一種纖維織物，較理想一種紡粘聚合物纖維組成。商業(yè)上實(shí)用的這樣的材料是每平方碼0.7盎司重的REEMAY2011。在某些例子中的一種以希望的選擇方案是采用一種具有細(xì)纖維的纖維織物，以提供一種附加的過(guò)濾保護(hù)。在被轉(zhuǎn)讓給明尼蘇達(dá)州，明尼玻利斯市的唐納森有限公司的美國(guó)第4,650,506號(hào)專(zhuān)利中已說(shuō)明可適用這種用途的細(xì)纖維技術(shù)。在一些例子中多層纖維織物可被尤其是，例如用于提高過(guò)濾效率。
一般，在為各不同層選擇材料時(shí)的一個(gè)重要考慮是適當(dāng)?shù)亟⒆兓荻龋m然較為理想的是，各層的過(guò)濾效率等于或大于上游相鄰層的過(guò)濾效率并且該裝置包括至少三個(gè)具有不同過(guò)濾效率的層；但如果在任意給定的兩層之間的變化梯度太陡的話，則該結(jié)構(gòu)就較少可能很好地進(jìn)行過(guò)濾以滿(mǎn)足其使用目的。這是因?yàn)楸容^陡的變化梯度可導(dǎo)致在較上游處的效率較高的一些層的過(guò)早堵塞或吸附。
一般，第一層(最上層)媒質(zhì)的目的是收集儲(chǔ)存大部分(例如70-90％重量百分比)的在期望壽命中進(jìn)入過(guò)濾器的空氣傳播顆粒。它對(duì)此目的的適用性是由其纖維尺寸、緊密度和厚度所確定的。厚度限于可被配置給第一層媒質(zhì)的整個(gè)厚度的那部分，通常約為整個(gè)厚度的1/2。一種緊密度過(guò)大或具有過(guò)細(xì)纖維尺寸的媒質(zhì)就會(huì)使過(guò)濾效率過(guò)高因而會(huì)過(guò)早堵塞。另一方面，較理想的第一層媒質(zhì)應(yīng)具有可保護(hù)下游媒質(zhì)免于被過(guò)多數(shù)目的顆粒過(guò)早堵塞的合適效率。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可滿(mǎn)足用于公路行駛載重車(chē)的第一層(最上層)媒質(zhì)要求的一種媒質(zhì)是凱姆-沃夫4.2盎司的厚媒質(zhì)。
在該芯件的可拆卸更換的部分上的最后(最下游)層的厚媒質(zhì)可這樣選定，即它具有一種在多次(而有時(shí)多到10至20次)更換套筒過(guò)濾器后仍可保護(hù)褶折內(nèi)過(guò)濾器免于堵塞的高效率。該最后層媒質(zhì)還可選擇得適合對(duì)通?？纱┻^(guò)上游層的亞微米顆粒的有效性(即效率和儲(chǔ)存能力)。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)滿(mǎn)足這種要求的媒質(zhì)包括AF18。
這樣，該套筒過(guò)濾器由多層的厚媒質(zhì)組成，其中效率通常從上游層向下游層逐層提高而灰塵儲(chǔ)存能力通常從上游層向下游層逐層減小。該第一(最上游)層污染量最大因而必須具有大的吸附灰塵能力。對(duì)當(dāng)今技術(shù)的厚過(guò)濾媒質(zhì)來(lái)說(shuō)，大的儲(chǔ)存能力要求粗的纖維(例如12至24微米)及大的相互間的空間(即小緊密度)因此，大儲(chǔ)存量的媒質(zhì)的效率受到限制。緊密度通常是這些粗纖維媒質(zhì)的效率和儲(chǔ)存能力的理想指標(biāo)。
由于經(jīng)上游層預(yù)過(guò)濾，暴露在下游層上的顆粒數(shù)減少了。另外，由于上游層預(yù)過(guò)濾的原因，下游層的顆粒尺寸可比上游層的小。因此，可將較高效率的厚媒質(zhì)(即較細(xì)的纖維和/或較高的緊密度)使用于下游層。為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)內(nèi)過(guò)濾器免于過(guò)早堵塞所要求的高效率，媒質(zhì)的最后(下游)層可以采用直徑小于5微米的纖維。這些細(xì)纖維媒質(zhì)的緊密度不能始終與較粗的上游媒質(zhì)的緊密度直接比較。
由于僅僅將密度作為對(duì)粗和細(xì)兩種纖維進(jìn)行性能測(cè)量是不充分的，因此采用效率測(cè)量來(lái)表示用于套筒過(guò)濾器的媒質(zhì)的特點(diǎn)。試驗(yàn)對(duì)過(guò)濾器媒質(zhì)過(guò)濾具有20fpm(每分鐘英尺)的標(biāo)準(zhǔn)流速的0.78微米的聚苯乙烯顆粒的效率進(jìn)行測(cè)量。在此試驗(yàn)中，被中和的聚苯乙烯顆粒以在3英寸直徑的試驗(yàn)過(guò)濾器的上游的較小顆粒濃度傳播進(jìn)一種干燥空氣流中。一顆粒計(jì)數(shù)器被用來(lái)對(duì)試驗(yàn)樣品的效率進(jìn)行測(cè)量。由于試驗(yàn)速度原因，對(duì)媒質(zhì)的不同部分可得出幾種效率的讀數(shù)。對(duì)這些讀數(shù)平均以確定媒質(zhì)的效率。
下表列出就本發(fā)明實(shí)施例的套筒過(guò)濾器所討論的各種媒質(zhì)的0.78微米顆粒效率

媒質(zhì) 效率(百分比)凱姆-沃夫4.2盎司5-6％凱姆-沃夫8643 8％AF1810-11％然而一般地說(shuō)，在某些較理想的裝置中在套筒過(guò)濾器中厚媒質(zhì)的最上游區(qū)域是一種具有約小于6％(較理想是5-6％)的效率(對(duì)在試驗(yàn)條件下0.78微米的聚合物顆粒而言)的材料；相鄰的下游區(qū)域是由一種其效率為7-9％(較理想約為8％)的材料組成(對(duì)于在試驗(yàn)條件下0.78微米聚合物顆粒而言)；以及再接著相鄰的下游區(qū)域(較理想是最下游區(qū)域)是一層(或數(shù)層)其過(guò)濾這些顆粒的效率至少為10％，通常為10-11％的材料。在這種特征表示中，效率是就在結(jié)構(gòu)外部被試驗(yàn)的材料而言的。端裙部的結(jié)構(gòu)再請(qǐng)看圖11，圖11示意說(shuō)明了形成本發(fā)明的過(guò)濾器套筒中的一端裙部例如端裙部54的一個(gè)步驟。請(qǐng)看圖11，圓筒形布置的過(guò)濾器媒質(zhì)總的以標(biāo)號(hào)300表示。媒質(zhì)300包含外兩層的端部部分301和302，該外兩層翻折構(gòu)成該端裙部。該外兩層301和302通常是對(duì)應(yīng)于圖3中55、56。內(nèi)兩層和纖維織物分別以標(biāo)號(hào)303、304和305表示。
在圖11中，外層301和302被翻折到模子306上，并通過(guò)第二模子308被固定在模子凹槽307中。在使用時(shí)，作為熱壓模的第三模子309壓抵表面310。由于被加熱，它就將聚合材料熔化在這個(gè)被壓區(qū)域上?？捎们懈罨蛐拚僮餍纬稍趫D7所示結(jié)構(gòu)中的裙部54。替換實(shí)施例-反向流動(dòng)裝置本發(fā)明的一些技術(shù)可被用于反向流動(dòng)裝置上，這在圖10中示出，該圖是用到本發(fā)明原理的一個(gè)反向流動(dòng)裝置的剖視圖。
該反向流動(dòng)過(guò)濾裝置是這樣一種布置結(jié)構(gòu)，其中過(guò)濾空氣流是從過(guò)濾器內(nèi)部朝外流動(dòng)，如圖10中箭頭400所指示。請(qǐng)看圖10，過(guò)濾件結(jié)構(gòu)401包括一可拆卸更換的內(nèi)過(guò)濾器405和一剛性外過(guò)濾器406。該可拆卸更換的內(nèi)過(guò)濾器405通常包括具有一圓筒形式的厚媒質(zhì)以及可具有在其底部上的一個(gè)開(kāi)口端或者一封閉端。它可視為一種軟保護(hù)套形式的過(guò)濾器。該外過(guò)濾器406包括一個(gè)具有端蓋407和408的圓筒形褶皺過(guò)濾芯件。所示的特定的過(guò)濾件406具有由在端蓋407和408間延伸的褶皺紙409組成的媒質(zhì)。該內(nèi)過(guò)濾器406還包括內(nèi)襯套410和外襯套411。褶皺紙及內(nèi)外襯套是被裝入或埋置進(jìn)端蓋407和408內(nèi)。
對(duì)圖10的裝置，剛性外過(guò)濾器406具有一封閉端415和一開(kāi)口端416。被過(guò)濾的空氣流過(guò)開(kāi)口端416并流入外過(guò)濾器的內(nèi)腔417中。該可拆卸更換的內(nèi)過(guò)濾器被定位在內(nèi)腔417內(nèi)，以便在經(jīng)過(guò)濾的空氣流過(guò)硬性的外過(guò)濾器406前通過(guò)該過(guò)濾器405?？衫斫獾剑谑褂靡欢螘r(shí)期后，該內(nèi)過(guò)濾器405可以被拆卸更換。該內(nèi)過(guò)濾器通常可包括一個(gè)可壓縮的圓筒形結(jié)構(gòu)，并可包括多層的厚媒質(zhì)。通?？衫萌缟厦鎸?duì)圖1-8的布置中的可拆卸更換的外套筒討論的同樣原理來(lái)選擇內(nèi)過(guò)濾器406所用的材料。類(lèi)似地，通?？梢愿鶕?jù)上面有關(guān)圖1-8的實(shí)施例的內(nèi)過(guò)濾器所討論的同樣的指導(dǎo)原理選擇外過(guò)濾器406的材料。在一些例子中，使用過(guò)程中供內(nèi)過(guò)濾器405穿過(guò)的端蓋416上的孔的內(nèi)徑比內(nèi)過(guò)濾器405在它擴(kuò)展時(shí)的外徑小。這是可允許的，由于內(nèi)過(guò)濾器較理想是由一種可收縮的材料制成的，因此它可被壓縮穿過(guò)開(kāi)口端416，然后擴(kuò)展以理想地定位。
對(duì)圖10所示的該特定的布置，可預(yù)見(jiàn)在殼體內(nèi)的芯件可通過(guò)與端蓋407的外周凸緣420結(jié)合而予以密封。當(dāng)這樣做時(shí)，端蓋407的材料最好是一種與上面有關(guān)圖1-8中徑向密封所討論的相同的軟的可壓縮聚氨基甲酸酯材料，因而可以被壓縮成在殼體上的具有合適尺寸的邊緣。雖然替代密封結(jié)構(gòu)是可行的，但是用已說(shuō)明的外徑式徑向密封實(shí)現(xiàn)密封特別方便和容易。采用本發(fā)明的一些變型從以上所討論以及附圖中所反映的變型可以清楚地看到本發(fā)明的一些原理可以應(yīng)用在很多種用途中并可具有各種各樣的結(jié)構(gòu)。例如，如已指示說(shuō)明的那樣，可拆卸更換的過(guò)濾件可以用各種各樣的材料以及以各種各樣的結(jié)構(gòu)制成。它可以由厚媒質(zhì)、凝聚媒質(zhì)、高效率的媒質(zhì)或組合媒質(zhì)制成。它還可以有利地制成一種梯度變化的過(guò)濾器。它可包括一種纖維織物襯套，用于保持所要求的結(jié)構(gòu)和形狀并有利裝配。
該過(guò)濾器構(gòu)造可布置成可拆卸更換的過(guò)濾器是一個(gè)套筒或者一個(gè)可容納于內(nèi)部的部件。
在一些裝置中，可能要求采用一種支撐可拆卸更換的過(guò)濾件的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。例如，考慮在圖8中所示的裝置?？梢韵胂蟮?，一個(gè)有用的變型是將裝置制作成端蓋86包括可很好伸入?yún)^(qū)域92的一些結(jié)構(gòu)件。在使用時(shí)，可以將過(guò)濾器套筒固定到蓋上的結(jié)構(gòu)件上由此予以支承。這樣，當(dāng)蓋被置放到殼體上時(shí)，該結(jié)構(gòu)件可以圍繞被內(nèi)部容置的硬過(guò)濾器1突出并可支承外過(guò)濾器筒50。
在一些裝置中，可以設(shè)置這樣一種裝置，該裝置用于將對(duì)應(yīng)于圖6中的端部65、66的套筒開(kāi)口端固定于對(duì)應(yīng)于圖6中的端蓋3的相鄰端蓋上。例如，可以采用包帶或夾箍圍繞套筒的外周以在這個(gè)位置將套筒固定于端蓋。在這樣一種裝置下，一般要求，為更換可拆卸更換的外套筒，可以將整個(gè)過(guò)濾器組件卸離殼體。雖然由于結(jié)構(gòu)的關(guān)系將會(huì)損失一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但仍可獲得本文中所述的其他優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)然，可以預(yù)見(jiàn)可將各種各樣的幾何形狀用于剛性的過(guò)濾器芯件，例如圖1的內(nèi)芯件1；可拆卸更換的過(guò)濾器套筒，例如圖3中的套筒50；以及殼體。在一些裝置中，可以將非圓筒形結(jié)構(gòu)用于任何或所有的部件中。不存在任何特別的理由，使套筒50的內(nèi)外表面的橫截面都必須是圓形的。但有助于與具有圓形外橫截面的內(nèi)過(guò)濾件1密配的一個(gè)圓形內(nèi)橫截面可能是合乎需要的。然而，采用這樣一種裝置，套筒50仍可采用非圓形的外表面，以便對(duì)應(yīng)于具有非圓形的不同內(nèi)橫截面的殼體。例子下面的例子進(jìn)一步提供了應(yīng)用本發(fā)明原理的指示。
本發(fā)明的一種替代唐納森P52-2606過(guò)濾器芯件(設(shè)計(jì)成處理500-600立方英尺/分)的用于城市供貨型載重車(chē)的典型過(guò)濾器芯件結(jié)構(gòu)如下所述。
內(nèi)過(guò)濾芯件通常制作成如圖1-3所示。開(kāi)口端蓋3的外徑可約為7-8英寸。端蓋3的內(nèi)徑在上表面20上可約為6英寸，而在其最狹窄的部位上可減小到5.25英寸，如圖6所示。端蓋3在其最厚部位，即沿區(qū)域32構(gòu)成徑向密封的部分的總厚度約為0.435英寸。用于端蓋3的端蓋材料，如上所述可是一種泡沫端聚氨基甲酸酯。
該第二端蓋4如上所述最好由一種硬聚氨基甲酸乙酯制成。它較理想約厚0.31英寸以及其外徑約為7.5英寸。該外徑伸出外襯套9外約0.125英寸。
褶皺紙6可約有0.625英寸的褶皺并且最好是一種油性褶皺紙媒質(zhì)。尤其是一種經(jīng)油處理的高層壓塑料纖維素。它可以被制成約12英寸長(zhǎng)、具有內(nèi)徑約6英寸的圓筒形結(jié)構(gòu)。較理想是圍繞外徑每英寸可約有12個(gè)褶皺。該內(nèi)襯套可由延展金屬制成。
該外套筒50在一種內(nèi)纖維織物上包含有四層厚媒質(zhì)。最外層約0.3英寸厚，由凱姆-沃夫4.2或(過(guò)濾)作用等同的材料制成。相鄰內(nèi)層約0.3英寸毫米)厚并由凱姆-沃夫8643或其(過(guò)濾)作用等同的材料制成。外面兩層可用3MSuper 77相互固定。
厚媒質(zhì)的內(nèi)兩層其每一層由一層厚約0.2英寸的AF18組成。最內(nèi)層可以沿其帶REEMAY201纖維織物的內(nèi)表面形成皺紋。該內(nèi)層和纖維織物可通過(guò)3M Super 77相互粘結(jié)在一起。
當(dāng)如上所述那樣制作時(shí)，就可使過(guò)濾芯件結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀適合于裝配在一個(gè)傳統(tǒng)的唐納森的EPG110138、EPG110118、EPG11014008，EPG110158殼體中。
權(quán)利要求
1.一種空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，它包括(a)具有一上游側(cè)的一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)；以及(b)一個(gè)以復(fù)蓋關(guān)系設(shè)置在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)上游側(cè)上的由媒質(zhì)組成的可拆卸更換的套筒過(guò)濾器；所述套筒過(guò)濾器包括一層以上的媒質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于(a)所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)由一種包含具有一上游側(cè)的過(guò)濾媒質(zhì)的過(guò)濾結(jié)構(gòu)組成；以及(b)所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的過(guò)濾媒質(zhì)容納在所述套筒過(guò)濾器在內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)的過(guò)濾媒質(zhì)包含褶皺的媒質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)的褶皺媒質(zhì)是由褶皺紙質(zhì)媒質(zhì)組成。
5.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于所述套筒過(guò)濾器內(nèi)包括至少一層厚媒質(zhì)。
6.如權(quán)利要求5所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于所述至少一層厚媒質(zhì)由多孔的厚媒質(zhì)組成。
7.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于所述套筒過(guò)濾器包括至少一第一層媒質(zhì)和一第二層媒質(zhì)；其中至少所述第一層媒質(zhì)是由多孔厚媒質(zhì)組成。
8.如權(quán)利要求7所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于所述第二層媒質(zhì)由多孔的厚媒質(zhì)組成。
9.如權(quán)利要求7所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于在所述套筒過(guò)濾器內(nèi)的第一層媒質(zhì)設(shè)置在所述第二層媒質(zhì)的上游。
10.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于(a)所述的套筒過(guò)濾器基本上是圓筒形并包括一個(gè)其尺寸適合所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)插入其中的第一開(kāi)口端；以及(b)所述的套筒過(guò)濾器包括一個(gè)至少部分地圍住其第二端部的端裙部。
11.如權(quán)利要求10所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述套筒過(guò)濾器端裙部由一個(gè)柔性聚合物材料的圈組成。
12.如權(quán)利要求10所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述套筒過(guò)濾器是一個(gè)可壓縮媒質(zhì)套筒，它具有一個(gè)圓筒形結(jié)構(gòu)并具有在手的壓力作用下圓筒形變形時(shí)回彈到其圓筒形形狀的足夠恢復(fù)能力。
13.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于(a)所述的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一個(gè)在所述裙皺紙過(guò)濾器的相鄰上游具有一外襯套的褶皺紙過(guò)濾器；以及(b)所述的套筒過(guò)濾器的尺寸和結(jié)構(gòu)適合用處于所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的外襯套上游的一層媒質(zhì)定位。
14.如權(quán)利要求13所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的外襯套由一層聚合纖維織物組成。
15.如權(quán)利要求13所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述內(nèi)過(guò)濾器的外襯套是一個(gè)金屬襯套。
16.如權(quán)利要求13所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于(a)所述的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一個(gè)開(kāi)口端蓋，該端蓋具有一個(gè)含有軸向凸緣的外環(huán)面；以及(b)所述套筒過(guò)濾器包括一個(gè)帶邊緣的開(kāi)口端，所述邊緣的尺寸和結(jié)構(gòu)適合當(dāng)所述套筒過(guò)濾器可操作地設(shè)置在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)上時(shí)可與在所述開(kāi)口端蓋外環(huán)面上的軸向凸緣對(duì)準(zhǔn)。
17.如權(quán)利要求13所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于(a)所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一個(gè)帶外環(huán)面的開(kāi)口端；(b)所述開(kāi)口端蓋的外環(huán)面包括一個(gè)斜面部分，它的位置可使所述套筒過(guò)濾器的至少一部分使用時(shí)在其上滑動(dòng)；(c)至少一部分在所述套筒過(guò)濾器中的媒質(zhì)可適當(dāng)擴(kuò)展，其尺寸和結(jié)構(gòu)可使所述套筒過(guò)濾器在所述斜面部分上滑動(dòng)時(shí)，其內(nèi)徑至少擴(kuò)展1％。
18.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，它包括一具有一空氣進(jìn)口和一空氣出口的殼體；所述殼體的尺寸和結(jié)構(gòu)可使所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)和套筒過(guò)濾器通過(guò)操作容納在所述殼體中。
19.如權(quán)利要求18所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于所述殼體包括一個(gè)通道蓋；所述通道蓋設(shè)置得使所述殼體可被選擇地打開(kāi)，以便在不需要從所述空氣過(guò)濾裝置移去所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下就可選擇地從空氣過(guò)濾裝置中移去所述套筒過(guò)濾器。
20.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述套筒過(guò)濾器包括一個(gè)纖維織物的內(nèi)襯套。
21.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述的套筒過(guò)濾器包括一纖維厚媒質(zhì)的最外層。
22.如權(quán)利要求21所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述纖維厚媒質(zhì)的最外層是由一種自由狀態(tài)時(shí)具有0.8-1.4％的百分比緊密度的聚合物厚媒質(zhì)組成。
23.如權(quán)利要求21所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述纖維厚媒質(zhì)的最外層是由3.7-5.0盎司的聚合物媒質(zhì)組成。
24.如權(quán)利要求21所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述纖維厚媒質(zhì)的最外層是由1.5-6.0丹尼爾范圍內(nèi)的纖維組成。
25.如權(quán)利要求21所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述纖維厚媒質(zhì)的最外層是由纖維尺寸在1.5-6.0丹尼爾范圍內(nèi)的一種混和物組成。
26.如權(quán)利要求21所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于所述套筒過(guò)濾器包括至少兩層厚媒質(zhì)，它們?yōu)橐蛔钔鈱拥暮衩劫|(zhì)和相鄰內(nèi)層的厚媒質(zhì)；所述最外層厚媒質(zhì)由一層纖維厚媒質(zhì)組成；以及所述相鄰內(nèi)層的厚媒質(zhì)是一種具有不同于所述最外層的纖維厚媒質(zhì)的過(guò)濾效率的材料。
27.如權(quán)利要求26所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述相鄰內(nèi)層的厚媒質(zhì)由纖維厚媒質(zhì)組成。
28.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于(a)所述套筒過(guò)濾器包括由一種凝聚過(guò)濾器媒質(zhì)組成的外層；以及(b)所述套筒過(guò)濾器包括直接在凝聚過(guò)濾媒質(zhì)最外層下游的一相鄰層厚媒質(zhì)。
29.如權(quán)利要求1所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于(a)所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括在第一和第二端蓋之間延伸的圓筒形褶皺紙過(guò)濾器媒質(zhì)；所述內(nèi)過(guò)濾器結(jié)構(gòu)包括一內(nèi)襯套和一外襯套；(b)所述套筒過(guò)濾器包括一最外層的過(guò)濾厚媒質(zhì)；以及(c)所述套筒過(guò)濾器包括相鄰于所述內(nèi)過(guò)濾器結(jié)構(gòu)外襯套設(shè)置的一最內(nèi)層媒質(zhì)。
30.如權(quán)利要求29所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，所述最外層的多孔媒質(zhì)具有與所述最內(nèi)層厚媒質(zhì)不同的過(guò)濾效率。
31.一種圍繞一空氣過(guò)濾器的一部分設(shè)置的可拆卸更換的套筒過(guò)濾器；所述套筒過(guò)濾器包括(a)一媒質(zhì)套筒，具有一第一開(kāi)口端并形成一用于容納所述空氣過(guò)濾器的所述部分的中心孔。
32.如權(quán)利要求31所述的套筒過(guò)濾器，其特征在于，所述套筒包括至少部分地被一端裙部封閉的一個(gè)端部。
33.如權(quán)利要求31所述的套筒過(guò)濾器，其特征在于(a)所述套筒通常是圓筒形的；(b)所述套筒的媒質(zhì)包括至少一層聚合物的纖維厚媒質(zhì)；以及(c)所述套筒具有足夠的柔性和形狀恢復(fù)能力，以使所述套筒可由于壓縮并基本回彈到其圓筒形形狀。
34.如權(quán)利要求31所述的套筒過(guò)濾器，其特征在于，它包括(a)一第一、最外層的纖維厚媒質(zhì)；以及(b)在所述第一最外層厚媒質(zhì)直接下游的一第二層媒質(zhì)；所述第二層厚媒質(zhì)包括其過(guò)濾效率與所述第一層厚媒質(zhì)不同的一層。
35.如權(quán)利要求31所述的套筒過(guò)濾器，其特征在于(a)所述第一層媒質(zhì)是一種當(dāng)以20英尺/分表面速度被試驗(yàn)時(shí)具有對(duì)0.78微米聚苯乙烯顆粒的一第一種百分比效率的材料；以及(b)所述第二層媒質(zhì)是一種當(dāng)以20英尺/分的表面速度被試驗(yàn)時(shí)具有對(duì)0.78微米的聚苯乙烯顆粒的一第二種百分比效率的材料；所述第一百分比效率和所述第二百分比效率是互不相同的。
36.如權(quán)利要求25所述的套筒過(guò)濾器，其特征在于(a)所述第二百分比效率高于所述第一百分比效率；以及(b)所述第二百分比效率至少大約為7％，而所述第一百分比效率不大于約6％。
37.如權(quán)利要求35所述的套筒過(guò)濾器，其特征在于它包括所述第二層厚媒質(zhì)下游的一第三層媒質(zhì)；所述第三層媒質(zhì)包括有比所述第二層厚媒質(zhì)大的過(guò)濾效率的一層。
38.如權(quán)利要求31所述的套筒過(guò)濾器，其特征在于，一最下游層媒質(zhì)是這樣一層媒質(zhì)，當(dāng)以20英尺/分表面速度被試驗(yàn)時(shí)具有對(duì)0.78微米的聚苯乙烯顆粒的至少約10％的百分比效率。
39.一種空氣過(guò)濾裝置，其特征在于，它包括(a)一下游硬過(guò)濾器結(jié)構(gòu)，它個(gè)有過(guò)濾媒質(zhì)并具有一上游側(cè)；以及(b)設(shè)置在所述硬過(guò)濾器結(jié)構(gòu)下游的一可拆卸更換的厚媒質(zhì)過(guò)濾器；所述可拆卸更換的厚媒質(zhì)過(guò)濾器包括一層以上的厚媒質(zhì)。
40.如權(quán)利要求39所述的空氣過(guò)濾裝置，其特征在于(a)所述下游的硬過(guò)濾器結(jié)構(gòu)是一種帶中心孔的反向流動(dòng)的圓筒形過(guò)濾器芯件；以及(b)所述可拆卸更換的厚媒質(zhì)過(guò)濾器的尺寸和結(jié)構(gòu)可使它能可操作地定位在所述中心孔內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于收集來(lái)自氣流中的顆粒物質(zhì)的裝置和方法。在一些被具體說(shuō)明的空氣過(guò)濾器裝置中,一第一硬過(guò)濾結(jié)構(gòu)與一種可拆卸更換的厚媒質(zhì)過(guò)濾器結(jié)合使用。該較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)是可使可拆卸更換的厚媒質(zhì)被拆卸和更換,如果要求則可無(wú)需從殼體的過(guò)濾器組件或殼體上拆卸第一過(guò)濾器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還說(shuō)明一些較理想的結(jié)構(gòu)和材料。
文檔編號(hào)B01D46/24GK1180320SQ96193059
公開(kāi)日1998年4月29日 申請(qǐng)日期1996年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月12日
發(fā)明者丹尼斯J·迪德雷依, 布拉德E·卡爾鮑夫, 厄蘭D·安迪生 申請(qǐng)人:唐納森公司