[发明专利]螺旋包绕过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及折叠式过滤元件，更特别地涉及具有螺旋包绕件的折叠式过滤元件。

背景技术

过滤器滤芯具有柱状过滤元件，用于从流体和气流中过滤颗粒物。承接径向向内(从外向内)的流体流的过滤器通常具有内芯和外笼架。承接径向向外(从内向外)的流体流的过滤器可以不需要内芯。一些过滤器使用螺旋包绕件而不是笼架，以便将过滤元件固定在过滤器中，并降低重量和成本。

承接径向向外的流体流的无笼架、无芯过滤器使用单层的螺旋包绕件，该螺旋包绕件具有非常高的强度和模量，以便承受过滤器两侧的压力差。在包绕件中使用的增强材料通常为单轴向的，也就是说，它们沿轴向方向具有较高的强度，但是沿横宽方向(cross-width direction)具有很小甚至为零的强度。在包绕件中使用高模量纤维要求高效地使用具有高纤维体积含量的材料。结果，由于纤维的转移和处理，包绕件难以有效工作。另外，具有高纤维含量和高化学相容性的热塑性材料不能很好地粘接至在过滤元件的制造中常用的热熔性粘接剂。

而且，在很多应用中使用的高增强包绕件是非常硬的，并且可能导致很多不合需要的制造问题，包括较差的处理和性能以及较低的制造生产率。硬质材料难以在形成过滤元件时进行操控。硬质材料在切割过滤元件时还有与过滤元件的端部分离的趋势，这在加端帽的处理过程中是不合需要的。为了准确地加端帽，包绕件的尾部可以进行修剪。不过，修剪端部缩短了包绕件的有效长度，并且在压力低于设计值时可能导致故障。因为高增强包绕件沿横向方向具有很小甚至为零的强度，所以修剪包绕件阻止了负载沿材料的整个宽度分布。只有包绕件的界定于端帽中的宽度部分承担负载。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供了一种过滤器，其用于从流体和气流中过滤颗粒物。过滤器具有柱状过滤元件，用于响应流体流过过滤元件而过滤材料。过滤元件优选地包括：具有第一侧和第二侧的至少一个过滤介质；以及布置在过滤介质的第一侧上的第一滤层和布置在过滤介质的第二侧上的第二滤层。上游滤层和下游滤层中的至少一个可以包括聚合物网或者挤出或编织的聚合物网。

多孔包绕件螺旋包绕过滤元件，以便在拉伸力作用下形成多个相邻的圈，从而将过滤元件保持为柱状结构。包绕件包括：外层，用于附接至端帽；以及内层，用于承受由过滤元件两侧的压降产生的、径向向外的力。内层具有平行的边缘，所述平行的边缘比外层更窄并附接至外层。内层可以通过施加在内层和外层之间的双面胶带、施加在内层和外层之间的热熔性粘接剂或者通过超声波点焊内层和外层而附接至外层。

形成不透流体的密封的端帽固定至过滤元件的端部。在优选的实施例中，当包绕件附接至端帽时，外层插入端帽中至少千分之50英寸，更优选地是插入端帽中至少千分之100英寸。

为了承受由从内向外流过过滤元件的流动而引起的压降，内层具有至少约三百万psi的弹性模量，更优选地是具有至少约一千两百万psi的弹性模量。内层优选地包括聚苯条带，所述聚苯条带通过重量百分比高达约60％的碳纤维含量来增强，或者通过重量百分比高达约70％的玻璃纤维来增强。用于内层的其它材料可以包括由碳纤维或玻璃纤维增强的聚对苯二甲酸丁二酯条带以及由碳纤维或玻璃纤维增强的尼龙或聚丙烯条带。

当包绕件形成围绕过滤元件的多个相邻圈时，优选地在包绕件的相邻圈之间形成间隙，该间隙不大于内层的宽度。外层的宽度还优选地是内层的宽度的两倍。在另一实施例中，从一个内层的边缘到下一个相邻内层的边缘的距离是内层宽度的大约两倍。

附图说明

下面将参考附图更详细地介绍本发明的优选实施例。尽管在附图中示出了本发明的多个示范性实施例，但是附图并不用于限制本发明的范围。

图1是根据本发明的一个实施例制造的过滤器的透视图，其中，一个端帽被局部剖视以便示出过滤器的内部。

图2是根据本发明的第二实施例制造的过滤器的透视图，其中，一个端帽被局部剖视以便示出过滤器的内部。

图3是根据本发明的多层包绕件的平面图。

图4是两个相邻条带的平面图，示出了包绕件的优选布局。

具体实施方式

应当理解，该具体实施方式部分提供了本发明的示范性实施例。因为本发明的其它实施例可以在细节上不同于该具体实施方式部分中的实施例，所以具体实施方式部分将涉及在此意义上讨论的特定实施例，通常并不意味着对本发明范围的任何限制。