BR112017007297B1 - Método para proporcionar reforço de um pacote de meio de filtragem - Google Patents

Abstract

"MEIO DE FILTRAGEM E ELEMENTO DE FILTRAGEM COM REFORÇO ADESIVO". A presente invenção refere- se a um método para reforçar um pacote de meio de filtragem bem como a um pacote de meio de filtragem reforçado. O método inclui formar um pacote de meio de filtragem com uma face de entrada e uma face de saída. O método inclui aplicar um agente de reforço ao pacote de meio de filtragem. O agente de reforço é aplicado em um estado de alta fluidez. O método também inclui enrijecer o agente de reforço para formar uma estrutura de reforço a fim de reforçar o pacote de meio de filtragem. Um elemento de filtragem com essa estrutura de reforço também faz parte da presente invenção.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Em termos gerais, a presente invenção refere-se a um meio de filtragem e elemento de filtragem e, mais especificamente, a um elemento de filtragem que inclui uma estrutura de reforço para reforçar o meio de filtragem do elemento de filtragem.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Filtros são usados para remover impurezas de um fluxo de fluido, tal como um líquido ou um gás. O filtro tipicamente inclui um meio de filtragem poroso que captura as impurezas à medida que o fluido o atravessa.

[003] Um tipo específico de meio é um meio do tipo sulcado composto por várias camadas de meio de filtragem adjacentes. As camadas definem vários sulcos que se dividem em sulcos de entrada ou saída dependendo se são abertos em um lado de entrada e fechados no lado de saída ou fechados no lado de entrada e abertos no lado de saída do filtro. Tipicamente, as camadas de meio de filtragem são formadas por uma folha facetadora fixada em uma folha corrugada ou sulcada. Essa estrutura composta pode ser, então, enrolada para formar várias camadas adjacentes a partir de uma única tira contínua ou podem ser cortadas em segmentos e, então, empilhadas para formar várias camadas adjacentes.

[004] Uma estrutura de vedação também é tipicamente ligada ao meio de filtragem para vedar de maneira remível o meio de filtragem dentro de um alojamento. Essa vedação pode ser uma vedação direcionada radialmente ou uma vedação direcionada axialmente. Tipicamente, a vedação é um de material relativamente macio e complacente a fim de proporcionar uma boa vedação estanque a fluido junto a uma superfície correspondente do alojamento. A estrutura de vedação é tipicamente ligada a uma superfície periférica externa do meio de filtragem.

[005] Um diferencial de pressão ocorre através do meio de filtragem para forçar o fluido a atravessá-lo. Em muitos sistemas, o diferencial de pressão é gerado por vácuo em um lado a jusante do meio de filtragem. O vácuo através do meio de filtragem causa vários problemas, em especial no que se refere a um meio de filtragem do tipo sulcado em camadas.

[006] Esse vácuo pode causar uma compressão direcionada radialmente para dentro por parte do meio de filtragem, reduzindo assim o tamanho da periferia externa deste. Essa redução de tamanho pode trazer vários problemas. Ela pode fazer com que a vedação complacente também seja forçada radialmente para dentro. Se a vedação for uma vedação direcionada radialmente, isso pode fazer com que a vedação desengate-se da superfície de vedação do alojamento e forme uma via de vazamento ou, no mínimo, diminua a qualidade de vedação entre a estrutura de vedação e o alojamento.

[007] Além disso, se a vedação for uma vedação axial, a estrutura de vedação é muitas vezes comprimida axialmente entre partes do alojamento. Quando o meio de filtragem diminui de tamanho, embora a vedação mantenha-se firme entre partes do alojamento, isso pode causar a destruição da conexão entre a estrutura de vedação e o meio de filtragem. Em outros casos, isso pode fazer com que as camadas do meio de filtragem se separem. Qualquer um desses problemas pode formar vias de vazamento indesejáveis.

[008] Outro problema particularmente associado a um meio sulcado é que o diferencial de pressão através do meio de filtragem pode fazer com que camadas adjacentes deslizem umas sobre as outras, o que é chamado muitas vezes de telescopagem. Essa telescopagem do meio também pode formar vias de vazamento. Além disso, quando as camadas telescopam, os problemas associados ao vácuo discutidos acima podem ser exacerbados.

[009] Outro tipo de meio é um meio pregueado, que tipicamente é uma peça simples e contínua de meio de filtragem que é dobrada para formar vários painéis adjacentes interconectados por dobras. Os painéis interconectados formam vários picos e vales. Um problema com essa forma de meio é que os picos no lado de entrada do filtro podem ser expostos diretamente à colisão de impurezas além de outras situações que podem causar rachaduras ou danos ao meio de filtragem nos picos.

[010] As concretizações da presente invenção visam a retificar um ou mais desses problemas ou proporcionar de alguma outra forma melhorias à técnica.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[011] Em uma concretização da invenção, é proposto um método novo e aprimorado para reforçar um pacote de meio de filtragem. O método inclui formar um pacote de meio de filtragem com uma face de entrada e uma face de saída. O método inclui aplicar um agente de reforço ao pacote de meio de filtragem. O agente de reforço é aplicado em um estado de alta fluidez. O método também inclui enrijecer o agente de reforço para formar uma estrutura de reforço a fim de reforçar o pacote de meio de filtragem.

[012] Em alguns métodos, o agente de reforço é aplicado próximo a ao menos uma dentre a face de entrada e a face de saída.

[013] Em um método, aplicar o agente de reforço inclui mergulhar ao menos uma dentre a face de entrada e a face de saída no agente de reforço. Isso pode ser feito usando um banho alojando o agente de reforço no estado de alta fluidez.

[014] Em um método, aplicar o agente de reforço inclui mergulhar menos que o pacote de meio de filtragem inteiro no agente de reforço.

[015] Em concretizações mais específicas, o agente de reforço pode ser, no estado de alta fluidez, um líquido ou um pó.

[016] Em um método, enrijecer o agente de reforço inclui expor o agente de reforço a um comprimento de onda predeterminado de uma luz.

[017] Em um método, enrijecer o agente de reforço inclui aquecer o agente de reforço.

[018] Em um método, enrijecer o agente de reforço inclui secar o agente de reforço sem aquecê-lo.

[019] Em um método, o pacote de meio de filtragem é um meio z com várias camadas de meio de filtragem sulcado adjacentes definindo a face de entrada e a face de saída. Cada camada inclui uma folha corrugada e uma folha facetadora ligada à folha corrugada para formar vários sulcos de entrada e saída estendendo-se entre as faces de entrada e saída.

[020] Em um método, os sulcos de entrada possuem uma extremidade aberta próxima à extremidade de entrada e uma extremidade fechada próxima à extremidade de saída. Os sulcos de saída possuem uma extremidade fechada próxima à extremidade de entrada e uma extremidade aberta próxima à extremidade de saída. O agente de reforço não fecha as extremidades abertas dos sulcos.

[021] Em um método, os sulcos de entrada são abertos próximos à extremidade de entrada e fechados próximos à extremidade de saída por um selador da extremidade de saída e os sulcos de saída são fechados próximos à extremidade de entrada por um selador da extremidade de entrada e abertos próximos à extremidade de saída. O agente de reforço é diferente do selador da extremidade de entrada e do selador da extremidade de saída.

[022] Em um método, os seladores das extremidades de entrada e saída têm uma viscosidade mais alta que o agente de reforço quando em um estado de alta fluidez.

[023] Em um método, o método inclui ainda ligar um membro de vedação ao pacote de meio de filtragem em adjacência ao agente de reforço. O membro de vedação pode proporcionar uma superfície de vedação direcionada radialmente para fora. O membro de vedação pode proporcionar uma superfície de vedação direcionada axialmente.

[024] Em um método, o membro de vedação é moldado diretamente em uma periferia externa do pacote de meio de filtragem.

[025] Em um método, uma parte do membro de vedação sobrepõe uma parte do agente de reforço.

[026] Em um método, o agente de reforço é aplicado a somente parte da seção transversal do pacote de meio de filtragem. Em um método, o agente de reforço é aplicado próximo a uma periferia externa da face correspondente do pacote de meio de filtragem.

[027] Em um método, aplicar o agente de reforço inclui absorver o agente de reforço ao meio de filtragem do pacote de meio de filtragem. Em um método, aplicar o agente de reforço inclui revestir superfícies do meio de filtragem do pacote de meio de filtragem com o agente de reforço.

[028] Em um método, o método inclui ainda acoplar várias camadas de meio de filtragem umas às outras para formar o pacote de meio de filtragem.

[029] Em um método, a aplicação do agente de reforço ocorre enquanto as camadas de meio de filtragem adjacentes são acopladas.

[030] Em um método, a aplicação do agente de reforço ocorre após acoplar as camadas de meio de filtragem adjacentes.

[031] Em um método, o acoplamento de várias camadas de meio de filtragem umas às outras ocorre enrolando uma tira de meio de filtragem simples para formar um pacote de meio de filtragem bobinada.

[032] Em um método, o acoplamento de várias camadas de meio de filtragem umas às outras ocorre empilhando várias tiras ou segmentos de meio de filtragem a fim de formar um pacote de meio de filtragem empilhado.

[033] Em um método, o meio de filtragem é proporcionado por um meio z. Cada camada inclui uma folha corrugada e uma folha facetadora ligada à folha corrugada para formar vários sulcos de entrada e saída estendendo-se entre as faces de entrada e saída.

[034] Em um método, aplicar o agente de reforço inclui pulverizar o agente de reforço sobre o pacote de meio de filtragem ou sobre o meio de filtragem antes de formar o pacote. Aplicar o agente de reforço pode incluir esfregar o agente de reforço sobre o pacote de meio de filtragem ou sobre o meio de filtragem antes de formar o pacote.

[035] Em um método, o agente de reforço estende-se por ao menos 0,2540 cm e, de preferência, por 0,3175 cm dentro do pacote de meio de filtragem a partir de uma das faces de fluxo.

[036] Em um método, enrijecer o agente de reforço inclui aplicar um segundo material ao agente de reforço a fim de curá-lo. Em uma concretização específica, o agente de reforço e o segundo material são um epóxi multiparte.

[037] Em um método, o agente de reforço é impregnado ao meio de filtragem do pacote de meio de filtragem de tal modo que o meio de filtragem constitua um substrato. O agente de reforço estende-se através do meio de filtragem antes da etapa de enrijecer, de tal modo que a estrutura de reforço seja composta por uma matriz que inclui o agente de reforço enrijecido e o substrato do meio de filtragem.

[038] Em outra concretização, é proposto um pacote de meio de filtragem com um meio de filtragem e uma estrutura de reforço. O meio de filtragem possui uma face de entrada e uma face de saída. A estrutura de reforço é uma estrutura composta que compreende um agente de reforço impregnado ao meio de filtragem de tal modo que o meio de filtragem constitua um substrato e o agente de reforço constitua uma matriz enrijecida.

[039] O meio de filtragem forma vários poros através dele e o agente de reforço estende-se através de ao menos alguns dos poros por inteiro através do meio de filtragem.

[040] Em uma concretização, a estrutura de reforço é formada próxima a uma dentre a face de entrada e a face de saída. Em uma concretização, uma estrutura de reforço é formada próxima a ambas a face de entrada e a face de saída.

[041] Em uma concretização, uma estrutura de vedação liga-se ao meio de filtragem próxima à estrutura de reforço.

[042] O meio de filtragem pode ser um meio sulcado (também chamado de meio z). O meio de filtragem pode ser um meio pregueado.

[043] Em uma concretização, a estrutura de vedação inclui um membro de vedação que proporciona uma superfície de vedação direcionada radialmente para fora. Como alternativa, o membro de vedação poderia proporcionar uma superfície de vedação direcionada axialmente.

[044] Em uma concretização, o meio de filtragem é um meio z com várias camadas de meio de filtragem sulcado adjacentes definindo a face de entrada e a face de saída. Cada camada inclui uma folha corrugada e uma folha facetadora ligada à folha corrugada. As camadas de meio de filtragem sulcado formam vários sulcos de entrada e saída estendendo-se entre as faces de entrada e saída.

[045] Em uma concretização, os sulcos de entrada são abertos próximos à extremidade de entrada e fechados próximos à extremidade de saída por um selador da extremidade de saída. Os sulcos de saída são fechados próximos à extremidade de entrada por um selador da extremidade de entrada e abertos próximos à extremidade de saída. O agente de reforço difere do selador da extremidade de entrada e do selador da extremidade de saída em ao menos uma característica física. Em uma concretização, a característica é a viscosidade em um estado de alta fluidez.

[046] Em uma concretização, os sulcos de entrada possuem uma extremidade aberta próxima à extremidade de saída e uma extremidade fechada próxima à extremidade de saída. Os sulcos possuem uma extremidade fechada próxima à extremidade de entrada e uma extremidade aberta próxima à extremidade de saída. O agente de reforço não fecha as extremidades abertas dos sulcos. Em uma concretização mais específica, o agente de reforço cobre menos de 20% da área transversal das extremidades abertas dos sulcos. Em uma concretização mais específica, o agente de reforço cobre menos de 10% da área transversal das extremidades abertas dos sulcos.

[047] Em uma concretização, é proposto um pacote de meio de filtragem. O pacote de meio de filtragem é formado por um processo que compreende as etapas de: formar um pacote de meio de filtragem com uma face de entrada e uma face de saída; absorver um agente de reforço em um estado líquido ao pacote de meio de filtragem; e enrijecer o agente de reforço em um sólido para proporcionar rigidez estrutural ao pacote de meio de filtragem. O agente de reforço pode ser, em uma concretização mais específica, situado próxima a uma das faces de entrada ou saída.

[048] Em uma concretização, é proposto um pacote de meio de filtragem que inclui várias camadas de meio de filtragem sulcado e um componente de reforço. As várias camadas de meio de filtragem sulcado adjacentes definem uma face de entrada e uma face de saída. Cada camada inclui uma folha corrugada e uma folha facetadora ligada à folha corrugada para formar vários sulcos de entrada e saída estendendo-se entre as faces de entrada e saída. O componente de reforço é aplicado ao meio de filtragem em um estado de alta fluidez e, então, enrijecido em um estado sólido para reforçar o meio de filtragem. Em uma concretização mais específica, o componente de reforço situa-se em adjacência à face de entrada e/ou à face de saída.

[049] Em uma concretização, é proposto um pacote de meio de filtragem. O pacote de meio de filtragem inclui várias camadas de meio de filtragem sulcado. Cada camada de meio de filtragem sulcado inclui uma folha sulcada formando vários picos e vales ligada a uma primeira face de uma folha facetadora formando vários sulcos entre a folha facetadora e a folha sulcada. Os sulcos estendem-se entre uma primeira borda e uma segunda borda. A folha facetadora forma uma segunda face oposta à primeira. Ao menos um primeiro cordão de ponto fixa camadas adjacentes umas às outras. O primeiro cordão de ponto é formado entre a folha sulcada de uma primeira camada de meio de filtragem e a segunda face da folha facetadora de uma segunda camada de meio de filtragem adjacente. A primeiro cordão de ponto não fecha os sulcos formados entre as camadas de meio de filtragem primeira e segunda.

[050] Em uma concretização específica, o primeiro cordão de ponto estende- se menos que por toda a distância entre picos adjacentes da folha sulcada.

[051] Em uma concretização específica, cada camada de meio de filtragem sulcado inclui um primeiro cordão de vedação entre a folha sulcada e a folha facetadora fechando sulcos formados entre a folha facetadora e a folha sulcada. Um segundo cordão de vedação é formado entre a folha sulcada da primeira camada de meio de filtragem e a segunda face da folha facetadora da segunda camada de meio de filtragem adjacente fechando sulcos formados entre as camadas de meio de filtragem sulcado adjacentes primeira e segunda. Os cordões de vedação primeiro e segundo são espaçados axialmente um do outro ao longo dos sulcos.

[052] Em uma concretização específica, cada camada de meio de filtragem sulcado inclui um segundo cordão de ponto formado entre a folha sulcada e a primeira face da folha facetadora. O segundo cordão de ponto não fecha os sulcos formados entre a folha sulcada e a primeira face da folha facetadora.

[053] Em uma concretização, o primeiro cordão de ponto é um cordão de adesivo contínuo estendendo-se por inteiro entre picos adjacentes da folha sulcada.

[054] Em uma concretização, as várias camadas de meio de filtragem sulcado são formadas enrolando uma peça contínua de meio de filtragem sulcado de modo a formar camadas de meio de filtragem sulcado adjacentes.

[055] Em uma concretização, as várias camadas de meio de filtragem sulcado são formadas a partir de várias tiras de meio de filtragem sulcado empilhadas umas sobre as outras.

[056] Em uma concretização, é proposto um método para formar um pacote de meio de filtragem. O método inclui: fixar camadas de meio de filtragem sulcado adjacentes, cada camada de meio de filtragem sulcado incluindo uma folha sulcada formando vários picos e vales ligada a uma primeira face de uma folha facetadora formando vários sulcos entre a folha facetadora e a folha sulcada estendendo-se entre uma primeira borda e uma segunda borda, a folha facetadora formando uma segunda face oposta à primeira; e em que ligar camadas adjacentes inclui formar um primeiro cordão de ponto fixando camadas adjacentes umas às outras, o primeiro cordão de ponto formado entre a folha sulcada de uma primeira camada de meio de filtragem e a segunda face da folha facetadora de uma segunda camada de meio de filtragem adjacente, o primeiro cordão de ponto não fechando os sulcos formados entre as camadas de meio de filtragem primeira e segunda.

[057] Em uma concretização, a etapa de fixar camadas adjacentes inclui enrolar uma peça contínua de meio de filtragem sulcado para formar camadas adjacentes.

[058] Em uma concretização, a etapa de formar o ao menos um primeiro cordão de ponto ocorre enquanto o meio de filtragem sulcado é enrolado.

[059] Em uma concretização, a etapa de fixar camadas adjacentes inclui formar tiras de meio de filtragem sulcado individuais e empilhá-las para formar camadas adjacentes.

[060] Em uma concretização, o método inclui formar o meio de filtragem sulcado, o que inclui fixar a folha sulcada à folha facetadora com um segundo cordão de ponto. O segundo cordão de ponto não fecha os sulcos formados entre a primeira face e folha sulcada.

[061] Em uma concretização, formar o meio de filtragem sulcado inclui formar um primeiro cordão de vedação enquanto o meio de filtragem sulcado é formado. O primeiro cordão de vedação é formado entre a folha sulcada e a folha facetadora e fecha os sulcos formados entre elas. O método inclui ainda formar um segundo cordão de vedação entre camadas adjacentes. O segundo cordão de ponto fecha sulcos entre a folha sulcada da primeira camada e a segunda face da folha facetadora de uma segunda camada de meio de filtragem adjacente.

[062] Em uma concretização, cada um dos cordões de vedação primeiro e segundo tem uma espessura média mais espessa que a espessura média do primeiro cordão de ponto.

[063] Em uma concretização, a etapa de formar ao menos um cordão de ponto inclui aplicar o cordão de ponto diretamente aos picos da folha sulcada da primeira camada e, então, pressionar a segunda face da folha facetadora da segunda camada adjacente contra o adesivo e picos da primeira camada.

[064] Em uma concretização, a etapa de formar ao menos um cordão de ponto inclui aplicar o cordão de ponto diretamente à segunda face da folha facetadora da camada de meio de filtragem sulcado adjacente e, então, pressionar os picos da folha sulcada da primeira camada de meio de filtragem sulcado contra o adesivo e segunda face da folha facetadora de camada de meio de filtragem sulcado adjacente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[065] Os desenhos anexos, que incorporam-se ao presente relatório descritivo e fazem parte dele, ilustram vários aspectos da presente invenção e, junto com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção. Nos desenhos: a FIG. 1 é uma ilustração em perspectiva de um elemento de filtragem de acordo com uma concretização da invenção; a FIG. 2 é uma ilustração em corte parcial do elemento de filtragem da FIG. 1; a FIG. 3 é uma ilustração em perspectiva de uma camada de meio de filtragem formada por uma folha corrugada ligada a uma folha facetadora; a FIG. 4 é uma ilustração ampliada da estrutura de vedação do elemento de filtragem da FIG. 2; a FIG. 5 é outra concretização de uma estrutura de vedação; a FIG. 6 é uma ilustração em corte simplificada de um elemento de filtragem com uma estrutura de reforço de acordo com uma concretização da invenção ao longo da linha 6-6 da FIG. 1; a FIG. 7 é uma ilustração em corte parcial do meio de filtragem da FIG. 6 ao longo da linha 7-7; a FIG. 8 é uma ilustração simplificada da etapa de aplicar um agente de reforço usando uma aplicação estilo banho; a FIG. 9 é uma ilustração simplificada da etapa de enrijecer o agente de reforço após aplicá-lo a um elemento de filtragem; a FIG. 10 é uma ilustração em perspectiva simplificada de um método para aplicar o agente de reforço enquanto o meio de filtragem é enrolado; a FIG. 11 é outra concretização simplificada de um elemento de filtragem em que o agente de reforço não reveste toda a seção transversal do meio de filtragem e inclui várias estruturas de reforço; a FIG. 12 é uma ilustração simplificada de outro elemento de filtragem com um meio pregueado adotando características da presente invenção; a FIG. 13 é uma ilustração em corte parcial da concretização da FIG. 12; as FIGs. 14 e 15 são ilustrações alongadas de concretizações das pontas das pregas do meio de filtragem pregueado da FIG. 13 incluindo o agente de reforço aplicado a elas; a FIG. 16 ilustra um método para aplicar um cordão de ponto enquanto um pacote de meio de filtragem sulcado é enrolado; a FIG. 17 é uma ilustração em corte simplificada do cordão de ponto formado usando o processo ilustrado na FIG. 16; a FIG. 18 ilustra um método para aplicar um cordão de ponto enquanto um pacote de meio de filtragem sulcado é enrolado; e a FIG. 19 é uma ilustração em corte simplificada do cordão de ponto formado usando o processo ilustrado na FIG. 19.

[066] Embora, daqui em diante, a invenção seja descrita com referência a certas concretizações preferidas, não há intenção de limitá-la a essas concretizações. Muito pelo contrário, a intenção é de cobrir todas as alternativas, modificações e equivalentes que se enquadrarem na essência e no âmbito da invenção conforme definidos nas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[067] As FIGs. de 1 a 3 ilustram uma primeira concretização da presente invenção na forma de um elemento de filtragem 100 adaptado para a introdução em um alojamento de filtragem a fim de remover matérias particuladas de um fluxo de fluido que atravessa o alojamento de filtragem. O termo "fluido", conforme usado neste documento, visa a incluir fluidos na forma líquida ou na forma gasosa; contudo, as concretizações representadas neste documento ilustram um filtro de ar do tipo usado para filtrar o ar de admissão em motores e compressores de ar. Deve- se ter em mente que as características inventivas também podem ser aplicáveis a aplicações líquidas.

[068] O elemento de filtragem 100 da primeira concretização é ilustrado em termos gerais nas FIGs. 1 e 2 em um formato anelar com uma seção transversal tipo pista de corrida. O termo "anelar" é usado neste documento de acordo com a definição convencional do dicionário para descrever uma variedades de formatos tipo anel em torno de um eixo ou linha central. Formatos anelares, conforme contemplam os inventores, podem incluir, entre outros, formatos redondos, retangulares, ovais ou tipo pista de corrida com dois lados geralmente retos e paralelos unidos por extremidades arredondadas.

[069] A fim de introduzir em termos gerais diferentes componentes, o elemento de filtragem 100, conforme ilustram as FIGs. 1 e 2, inclui um pacote de meio de filtragem 102 e uma estrutura de vedação 104 para vedação com um alojamento no qual o elemento de filtragem 100 será montado.

[070] O pacote de meio de filtragem 102 da concretização ilustrada possui faces de fluxo opostas na forma de uma face de entrada 110 e uma face de saída 112.

[071] Na concretização ilustrada, com referência adicional à FIG. 3, o pacote de meio de filtragem 102 é um pacote de meio de filtragem sulcado composto por várias camadas de meio de filtragem adjacentes, que podem incluir uma camada de folha plana e uma camada sulcada ou corrugada. O meio de filtragem sulcado forma vários sulcos de entrada 114 com uma extremidade de entrada aberta 116 adjacente à face de entrada 110 e uma extremidade de saída fechada 118 adjacente à face de saída 112. A extremidade de saída fechada 118 é fechada por um cordão de vedação 120. O meio de filtragem sulcado também forma vários sulcos de saída 122 com uma extremidade de entrada fechada 124, a qual é fechada por um cordão de vedação 126 adjacente à face de entrada 110. Os sulcos de saída 122 possuem uma extremidade de saída aberta 128 adjacente à face de saída 112. O fluido a ser filtrado entra no pacote de meio de filtragem 102 através das extremidades de entrada abertas 116 dos sulcos de entrada 114, atravessa o meio de filtragem poroso aos sulcos de saída 122 e deixa as extremidades de saída abertas 128 dos sulcos de saída 122 através da face de saída 112.

[072] Com referência à FIG. 3, o meio de filtragem sulcado inclui uma folha facetadora 130 de meio de filtragem poroso e uma folha sulcada 132 (também chamada de folha corrugada) de meio de filtragem poroso fixadas uma na outra para formar uma camada de meio de filtragem sulcado. Tipicamente, a folha facetadora 130 liga-se à folha sulcada 132 por um primeiro cordão de selador, que também forma um dos cordões de vedação de entrada 120 ou saída 126 que fecha uma das extremidades dos sulcos de entrada 114 ou saída 122.

[073] A folha sulcada 132 pode ser formada por qualquer processo adequado, tal como corrugação ou pregueamento, mas, de preferência, é formada por ajuntamento, conforme descreve a Publicação de Patente dos EUA no 2006/0091066, intitulada "Gathered Filter Media for an Air Filter and Method of Making Same", cedida ao cessionário da presente invenção e incorporada ao presente documento por referência. O termo "folha facetadora", conforme usado neste documento, visa a abranger qualquer forma de folha ou tira de material substancialmente plano, poroso ou não, ligada à folha sulcada de material de filtragem poroso. Na maioria das concretizações da invenção, a folha facetadora é feita, de preferência, de um material de filtragem poroso. Além disso, a folha facetadora é tipicamente plana, mas pode ser corrugada ou de algum outro formato.

[074] O meio de filtragem sulcado para o elemento de filtragem 100 das FIGs. 1 e 2 é enrolado em torno de um núcleo de bobinagem 134 para formar as várias camadas adjacentes. À medida que o meio de filtragem sulcado é enrolado, um segundo cordão de selador é aplicado entre a folha facetadora de uma camada e a folha sulcada da camada adjacente. Esse cordão de selador é deslocado axialmente do primeiro cordão de selador ao longo dos sulcos e tipicamente situa-se perto da extremidade oposta dos sulcos. Esse cordão de selador formará o outro dos cordões de vedação de saída 126 ou entrada 120 que fecha a outra extremidade dos sulcos de saída 122 ou entrada 114.

[075] O núcleo de bobinagem 134 pode assumir vários formatos e dimensões. Um exemplo do núcleo de bobinagem 134 é revelado no Pedido de Patente dos EUA no 11/634.647, intitulado "Fluid Filter Apparatus Having Filter Media Wound About a Winding Frame", cedido ao Cessionário da presente invenção e incorporado ao presente documento por referência. Em concretizações alternativas, o pacote de meio de filtragem sulcado 102 pode ser formado sem usar um núcleo de bobinagem.

[076] Na concretização ilustrada, a estrutura de vedação 104 é disposta próxima à face de entrada 110 do pacote de meio de filtragem 102. A estrutura de vedação 104 inclui um membro de vedação 140 para engatar-se a um alojamento com uma superfície de vedação (não ilustrada). Na concretização ilustrada, o membro de vedação 140 proporciona uma vedação axial. No entanto, em outras concretizações, o membro de vedação 140 poderia ser configurado para proporcionar uma vedação radial.

[077] O membro de vedação 140 possui uma superfície de vedação 142 configurada para vedar junto à superfície de vedação do alojamento de filtragem a fim de formar uma vedação axial entre o alojamento de filtragem e o elemento de filtragem 100. Quando o elemento de filtragem 100 é posicionado no alojamento de filtragem, o membro de vedação 140 é comprimido contra a superfície de vedação do alojamento de filtragem de tal modo que a superfície de vedação 142 do membro de vedação 140 e a superfície de vedação do alojamento de filtragem formem uma vedação entre o elemento de filtragem 100 e o alojamento para impedir que qualquer ar não filtrado contorne o pacote de meio de filtragem 102 enquanto flui através do alojamento de filtragem. O membro de vedação 140 pode ser feito de quaisquer materiais de vedação adequados, incluindo, entre outros, materiais poliméricos e espumas poliméricas, de preferência, espuma de uretano. Materiais expansíveis, tais como uretano, são particularmente vantajosos porque são resilientes para proporcionar uma função de vedação e podem ser moldados diretamente no pacote de meio de filtragem 102 ou em um membro de suporte de vedação 144, tal como ilustrado nas FIGs. 1 e 2. Além do mais, o membro de vedação 140 pode ser formado separadamente e, então, fixado adesivamente ou de alguma outra forma no pacote de meio de filtragem 102 ou no membro de suporte de vedação 144.

[078] Quando montado em um sistema de suprimento de ar, tal como um sistema de admissão de ar em um motor, esses filtros tipicamente são expostos a sucção aplicada à face de saída 112 conforme representa a força de sucção S na FIG. 1. Essa força de sucção S tende a fazer com que o meio de filtragem e camadas de meio de filtragem comprimam-se radialmente para dentro conforme ilustram as setas 146.

[079] Essa compressão para dentro pode causar vários problemas. Em primeiro lugar, ela pode fazer com que as camadas de meio de filtragem separem-se e criem possíveis vias de vazamento. Ademais, ela pode fazer com que o meio de filtragem separe-se da estrutura de vedação 104 dependendo da rigidez desta ou da firmeza com que a estrutura de vedação 104 é engatada axialmente ao alojamento em uma configuração de vedação axial. Além disso, se a estrutura de vedação 104 proporcionar uma vedação radial com o alojamento, a compressão para dentro do pacote de meio de filtragem 102 pode igualmente puxar a estrutura de vedação radialmente para dentro, reduzindo assim o engate de vedação entre a estrutura de vedação 104 e as superfícies de vedação do alojamento de filtragem. Isso é particularmente verdade se a estrutura de vedação 104 for meramente o membro de vedação 140 fixado no pacote de meio de filtragem 102 sem mais nenhum membro de suporte rígido.

[080] Outro problema associado ao diferencial de pressão através do elemento de filtragem 100 e ao fluxo de ar através do elemento de filtragem 100 é que as camadas de meio de filtragem podem telescopar axialmente. Mais especificamente, camadas adjacentes do meio de filtragem deslizariam axialmente em relação umas às outras, o que poderia causar vias de vazamento, além de exacerbar os problemas relacionados à compressão radial discutida acima.

[081] Com referência às ilustrações esquemáticas nas FIGs. 6 e 7, algumas concretizações da invenção incorporam uma estrutura de reforço 150 para reforçar as camadas de meio sulcado a fim de prevenir um ou mais dos problemas identificados acima.

[082] A estrutura de reforço 150 na FIG. 6 é adjacente à face de entrada 110. No entanto, ela poderia ser adjacente à face de saída 112 ou várias estruturas poderiam ser providenciadas, tal como uma adjacente à face de entrada 110 e outra adjacente à face de saída 112. Além disso, uma estrutura de reforço poderia ser axialmente deslocada das faces de entrada 110 e saída 112 e ser posicionada axialmente para dentro a partir delas.

[083] A estrutura de reforço é uma estrutura composta que compreende um componente de reforço feito de um agente de reforço 152 e as folhas de meio de filtragem, incluindo as folhas facetadora 130 e sulcada 132. De preferência, o agente de reforço é impregnado nas folhas facetadora 130 e sulcada 132. Nas FIGs. 6 e 7, o agente de reforço 152 é ilustrado como uma camada externa de material em torno do meio de filtragem das folhas 130 e 132 com uma espessura exagerada a fim de facilitar a ilustração.

[084] Tipicamente, o agente de reforço 152 é aplicado na forma de um líquido e, então, enrijecido operacionalmente e, mais preferencialmente, enrijecido em um sólido para proporcionar reforço ao pacote de meio 102. Na forma líquida, o agente de reforço 152 é absorvido nos, e de preferência totalmente através dos, poros de partes das várias folhas de meio 130 e 132 a fim de reforçar ainda mais o pacote de meio 102. Isso é representado pelas hachuras do agente de reforço 152 estendendo-se às hachuras das folhas 130 e 132 e totalmente através delas tal como nas regiões 154 e 156 na FIG. 7. Tipicamente, nas regiões 156 não há adesivo entre a folha facetadora 130 e a folha sulcada 132 perto dessa extremidade do pacote de meio 102. Sendo assim, ao usar o agente de reforço 152, forma-se uma ligação adesiva entre essas duas folhas 130 e 132 para sustentar e fortalecer ainda mais o pacote de meio 102.

[085] Depois de aplicado, o agente de reforço 152 enrijece para formar uma matriz que penetra os poros do meio e encapsula o material do meio, tal como fibras dele. O meio, portanto, proporciona um substrato da estrutura composta. Essa estrutura de reforço enrijecida 150 proporciona ligação adicional entre as várias folhas de modo a aumentar a rigidez do pacote de meio 102. A estrutura de reforço 150 proporciona reforço axial extra para impedir a telescopagem ou deslizamento de camadas adjacentes, tal como ao longo do eixo 160, que tipicamente não se faz presente no meio sulcado, isto é, tal como na localização 156. A estrutura de reforço 150 também proporciona maior rigidez para prover suporte e resistência radiais a fim de impedir ou inibir a compressão ou expansão do pacote de meio 102 rumo ao eixo 160 ou a partir do eixo 160 dependendo de se o pacote de meio 102 é exposto a uma pressão diferencial positiva ou negativa.

[086] O agente de reforço 152 tipicamente será aplicado ao pacote de meio de filtragem em um estado de alta fluidez. Tipicamente, o agente de reforço 152 será um líquido de baixa viscosidade. De preferência, a viscosidade será abaixo de 1.000 centipoise. Mais preferencialmente, a viscosidade é menor que 800 centipoise. Ainda mais preferencialmente, a viscosidade é entre 350 e 650 centipoise e, ainda mais preferencialmente, entre 400 e 600 centipoise. No entanto, entende-se que viscosidades menores que 350 centipoise proporcionariam características de capilaridade muito positivas. Outras concretizações podem utilizar um material em pó que é aplicado ao pacote de meio 102. O material em pó seria então convertido em uma estrutura rígida por um processo secundário, tal como por aquecimento ou aplicando um agente de cura ou enrijecimento.

[087] Tipicamente, a viscosidade do agente de reforço 152 é substancialmente menor que a viscosidade do selador para os cordões primeiro 120 e segundo 126. Isso porque deseja-se que o agente de reforço não tampe nem restrinja o fluxo de fluido através dos sulcos. O selador para os cordões primeiro 120 e segundo 126 pode ser feito de vários materiais diferentes, mas é geralmente feito de adesivo hot-melt. Quando dispensado, o selador para os cordões primeiro 120 e segundo 126 será geralmente acima de 5.000 centipoise e, em alguns casos, muito mais viscoso, tal como acima de 10.000 centipoise. O selador para os cordões 120 e 126 se tornará mais viscoso à medida que cura e enrijece após ser aplicado ao meio à medida que esfria, em especial quando um produto do tipo hot-melt é usado. A viscosidade mais alta dos cordões de selador 120 e 126 serve para que eles bastem para vedar e fechar um sulco desejado dentre os sulcos, conforme ilustram as FIGs. 2 e 7.

[088] Com referência à FIG. 8, em uma concretização, o pacote de meio 102 é feito primeiramente do meio de filtragem. Isso pode ser feito enrolando uma camada contínua de meio composta por uma folha facetadora e uma folha sulcada a fim de formar várias camadas adjacentes ou empilhando vários segmentos de camadas a fim de formar o pacote de meio 102.

[089] O pacote de meio 102 é então mergulhado em um banho 162 de agente de reforço líquido ou de alguma outra forma de alta fluidez 152, tal como ilustra a seta 164 ao longo do eixo 160 e perpendicular às faces de entrada 110 e saída 112. O mergulho pode ser a uma profundidade de mergulho d1 (também chamada de profundidade de imersão) que é igual ou menor que a profundidade final d2 (vide a FIG. 6) do agente de reforço 152 a partir da face de fluxo correspondente 110 ou 112 do pacote de meio 102. A profundidade final d2 também pode ser chamada de distância reforçada. Tipicamente, a profundidade de mergulho d1 será menor que a profundidade final d2 uma vez que o agente de reforço 152 deslocar-se-á axialmente rumo ao pacote de meio 102 além da profundidade de mergulho d1. Por exemplo, com alguns produtos que foram testados, a profundidade de mergulho d1 foi igual a cerca de 1/3 da profundidade final d2 do agente de reforço 152.

[090] Durante esse processo de mergulho, o agente de reforço de alta fluidez 152 de preferência penetrará nos e através dos poros dentro do meio a fim de aumentar a resistência da estrutura de reforço final 150 quando concluída. No entanto, em outras concretizações, o agente de reforço 152 pode meramente revestir as superfícies externas do meio.

[091] O pacote de meio 102 é então erguido axialmente do banho 160, conforme ilustra a seta 168.

[092] Depois de remover o pacote de meio 102 do banheira 162, o agente de reforço líquido 152 aplicado ao meio de filtragem é enrijecido. Antes de enrijecer, em algumas concretizações, sopra-se ar forçado através do elemento de filtragem a fim de ajudar a remover o excesso de agente de reforço 152 dos sulcos abertos nas extremidades.

[093] A FIG. 9 ilustra o agente de reforço 152 sendo enrijecido por um mecanismo de enrijecimento 166.

[094] Dependendo do tipo de agente de reforço 152, o mecanismo de enrijecimento 166 pode variar. Por exemplo, em algumas concretizações, o agente de reforço 152 pode ser curável por ultravioleta. Neste caso, o mecanismo de enrijecimento 166 poderia ser uma luz ultravioleta. O agente de reforço 152 também poderia ser configurado para curar com base em um comprimento de onda de luz diferente, tal como um comprimento de onda dentro do espectro de luz visível. Como alternativa, o dispositivo de enrijecimento 166 poderia ser uma ventoinha para soprar ar contra o agente de reforço líquido. Além disso, o dispositivo de enrijecimento poderia ser um aquecedor ou mesmo um forno para enrijecer por calor o agente de reforço. Em aditamento, em outras concretizações, o agente de reforço 152 poderia ser na forma de um material multiparte, tal como um epóxi multiparte, onde o dispositivo de enrijecimento 166 aplica um segundo componente para fazer com que um primeiro componente, isto é, o componente presente no banho 162, cure e enrijeça.

[095] A estrutura de vedação 104 pode ser então ligada ao pacote de meio 102. De preferência, o membro de vedação 104 é montado no pacote de meio 102 próximo à localização axial ao longo do eixo 160 da estrutura de reforço 150. Em ao menos algumas concretizações, tal como ilustra a FIG. 6, a estrutura de vedação 104 sobrepõe axialmente ao menos em parte a estrutura de reforço 150.

[096] A profundidade final d2 da estrutura de reforço 150 tem, de preferência, entre 0,635 cm e 1,270 cm. No entanto, outras profundidades d2 são permissíveis dependendo do comprimento total L do pacote de meio 102, da largura W do pacote de meio 102 e da queda de pressão final ao longo do pacote de meio 102 (vide, por exemplo, a FIG. 6). Por exemplo, em algumas concretizações, a profundidade final d2 pode ser de meros 0,254 cm.

[097] Com referência à FIG. 10, em outra concretização, um método para formar a estrutura de reforço 150 aplica o agente de reforço 152 enquanto o pacote de meio 102 é formado. Mais especificamente, a estrutura de reforço 150 é aplicada durante o enrolamento ou o empilhamento das camadas de meio para formar as várias camadas.

[098] Nessa concretização, um dos cordões de selador, por exemplo, o cordão de selador 126 (não ilustrado na FIG. 10), já foi aplicado entre a folha facetadora 130 e a folha sulcada 132 para formar a camada de meio de filtragem sulcado próximo à extremidade de entrada 110. A camada de meio de filtragem sulcado está sendo enrolada em torno do núcleo de bobinagem 134.

[099] Durante o processo de enrolamento, o segundo cordão de selador 120 está sendo aplicado para fixar camadas de meio de filtragem adjacentes umas às outras. À semelhança, o agente de reforço 152 está sendo aplicado ao meio de filtragem em um estado de alta fluidez. Nessa concretização, um primeiro aplicador de agente de reforço 170 aplica agente de reforço 152 à superfície exposta da folha sulcada 132. Um segundo aplicador de agente de reforço 172 aplica o agente de reforço 152 à superfície exposta da folha facetadora 130 em sincronia com o primeiro aplicador de agente de reforço 170. À medida que o meio de filtragem é enrolado, as duas porções de agente de reforço 152 depositadas separadamente alinham-se. Ao aplicar o agente de reforço 152 a ambas as folhas 130 e 132, contempla-se que uma melhor penetração em ambas as folhas de meio de filtragem 130 e 132 seja obtida em vez de contar com a transferência de uma folha à outra quando só há um único aplicador. No entanto, o uso de um único aplicador não é excluído das concretizações.

[0100] Nesta concretização, o agente de reforço 152 é aplicado próximo à face de entrada 110. No entanto, o agente de reforço 152 poderia ser aplicado próximo à face de saída 112. Além disso, várias estruturas de reforço poderiam ser proporcionadas de tal modo que o agente de reforço 152 fosse aplicado em vários locais distintos, tal como próximo a ambas as faces de entrada 110 e saída 112. Em aditamento, uma estrutura de reforço poderia ser situada em uma localização axial entre as faces de entrada 110 e saída 112, por exemplo, próxima a um ponto médio entre as faces de entrada 110 e saída 112.

[0101] Na FIG. 10, um aplicador de selador 178 aplica um cordão de selador 120 próximo à extremidade de saída 112 ao mesmo tempo que os aplicadores de agente de reforço 170 e 172 aplicam agente de reforço 152 ao meio de filtragem. O aplicador de selador 178 também pode aplicar um cordão de selador inicial que veda o meio ao núcleo de bobinagem 134. Esse cordão de selador inicial pode incluir uma parte que corre longitudinalmente em paralelo aos sulcos e ao núcleo de bobinagem 134, isto é, na direção estendendo-se entre as faces de entrada 110 e saída 112.

[0102] Em algumas concretizações, os cordões de selador 120 e 126 (vide também as FIGs. 2 e 6) são feitos de um material com propriedades físicas diferentes do agente de reforço 152. Tipicamente, o material dos cordões de selador 120 e 126 possui uma viscosidade muito mais alta que o agente de reforço 152 em seus respectivos estados de alta fluidez. Isso porque o material de vedação para os cordões de selador 120 e 126 é configurado para tampar os canais formados entre a folha facetadora 130 e a folha sulcada 132 a fim de forçar o ar a atravessar o meio de filtragem poroso.

[0103] No entanto, o agente de reforço 152 é selecionado para impedir ou inibir especificamente o tamponamento dos canais abertos formados entre a folha facetadora 130 e a folha sulcada 132 e para ser absorvido substancialmente por inteiro no meio de filtragem a fim de conformar-se mais intimamente ao formato do meio de filtragem em uma espessura ligeiramente uniforme. A baixa viscosidade do agente de reforço permite que ele conforme-se intimamente às superfícies do meio de filtragem. Sendo assim, o excesso de agente de reforço pingará a partir do meio de filtragem ao adotar a aplicação estilo banho ou conformar-se-á intimamente ao formato das folhas de meio de filtragem (por exemplo, a folha facetadora 130 e a folha sulcada 132) ao adotar outros tipos de aplicadores, tais como uma aplicação por pulverização, aplicação por esfregadura etc. Devido à baixa viscosidade em relação ao material de vedação, um glóbulo do agente de reforço 152 não deve permanecer dentro de nenhuma das ranhuras dos vales ou ranhuras do meio de filtragem sulcado de tal modo que o sulco formado por essa ranhura seja tampado, à diferença dos cordões de selador 120 e 126. Em algumas concretizações, nas quais utiliza-se um material mais viscoso, conforme observado acima, é possível soprar ar através do pacote de meio de filtragem antes de enrijecer o agente de reforço 152 para ajudar a soprar o excesso de material para fora das extremidades abertas dos sulcos a fim de impedir o tamponamento indesejado.

[0104] Idealmente, somente uma camada externa muito pequena do agente de reforço 152 estende-se para fora das superfícies do meio de filtragem, de tal modo que somente uma quantidade mínima das aberturas nos sulcos seja fechada ou obstruída de alguma outra forma devido ao agente de reforço 152 quando este enrijecer. Em algumas concretizações, o agente de reforço 152 obstrui menos de 20% da área transversal de um sulco aberto e, ainda mais preferencialmente, menos de 10%. Mais uma vez, os desenhos têm a espessura do agente de reforço 152 exagerada para fins de ilustração.

[0105] Quando o agente de reforço 152 é aplicado enquanto o pacote de meio de filtragem 102 é formado, a estrutura de vedação 104 é ligada ao pacote de meio após a etapa de aplicar o agente de reforço. Tipicamente, a estrutura de vedação 104 é ligada após enrijecer ao menos parcialmente o agente de reforço 152. No entanto, essa ordem não é obrigatória.

[0106] Embora as concretizações anteriores revelem uma estrutura de reforço 150 que é aplicada a substancialmente toda a área transversal (perpendicular ao eixo longitudinal 60, por exemplo, ao eixo de fluxo) do meio de filtragem do pacote de meio de filtragem 102, outras concretizações podem aplicar o agente de reforço 152 a somente parte do pacote de meio de filtragem. Por exemplo, se o pacote de meio de filtragem for um pacote de meio de filtragem enrolado com vinte (20) camadas enroladas, o agente de reforço 152 pode só ser aplicado às primeiras dez (10) camadas internas ou às dez (10) camadas externas, mas não a todas as vinte (20) camadas.

[0107] Se o agente de reforço 152 for aplicado, conforme ilustra a FIG. 10, durante o processo de enrolamento, a aplicação do agente de reforço 152 pode ser iniciada ou interrompida para aplicar o agente de reforço 152 no local desejado da seção transversal. Além disso, vários locais da seção transversal podem receber o agente de reforço 152. Isso é ilustrado na FIG. 11 pelas regiões 180 e 182. Nessa concretização, somente a parte da face terminal de entrada 110 nas regiões 180 e 182 possui uma estrutura de reforço presente. Embora essa concretização ilustre uma estrutura de reforço interna (região 180) e uma estrutura de reforço externa (região 182), outras concretizações podem ter mais ou menos regiões do que as ilustradas. Além disso, embora as regiões sejam ilustradas na face de entrada 110, as diferentes regiões poderiam se fazer presentes na face de saída 112 ou em um local axial entre as faces de entrada 110 e saída 112.

[0108] Regiões individuais aplicariam tipicamente o agente de reforço a várias camadas de meio de filtragem adjacentes. O agente de reforço poderia ser aplicado a apenas uma camada específica; contudo, ele seria tipicamente aplicado a ao menos duas camadas adjacentes do meio de filtragem.

[0109] Se o agente de reforço 152 for aplicado após formar o pacote de meio de filtragem 102, o aplicador para aplicar o agente de reforço 152 pode ser um aplicador tipo pulverizador ou escova ou esponja que aplica o agente de reforço 152 às regiões desejadas da seção transversal do pacote de meio de filtragem 102. A escova ou esponja poderia executar uma aplicação tipo esfregadura. Essa aplicação tipo esfregadura também poderia ser usada durante a aplicação tal qual na FIG. 10, em vez de pulverização.

[0110] Com referência à FIG. 6, contempla-se que seria benéfico recuar o cordão de selador, por exemplo, o cordão de selador 126, da face de entrada 110 ou da face de saída 112 se a estrutura de reforço 150 for ser adjacente a ele. Com referência à face de entrada 110, mas com igual aplicabilidade à face de saída 112, isso permite que a parte do meio de filtragem 190 entre a face de entrada 110 e o cordão de selador 126 absorva o agente de reforço 152 e forme uma forte adesão entre as várias camadas de meio de filtragem sem interferência do cordão de selador 126. No entanto, isso não é necessário.

[0111] Os Requerentes testaram o conceito de incluir essa estrutura de reforço e obtiveram resultados muito positivos no que diz respeito à integridade estrutural (por exemplo, telescopagem ou falha).

[0112] Além disso, pacotes de meio de filtragem semelhantes foram testados para determinar o efeito sobre sua eficiência e capacidade em geral. Um pacote padrão (sem estrutura de reforço) e dois pacotes de meio de filtragem incluindo a estrutura de reforço 150 na face de saída foram testados de acordo com um teste ISO 5011, no qual um contaminante transportado pelo ar da PTI Fine 11968F foi usado a uma taxa de fluxo de 565 SCFM até obter um diferencial de pressão de 30 polegadas de H2O. Um dos pacotes de meio de filtragem (chamado neste documento de Elemento de Teste A) incluindo a estrutura de reforço teve uma quantidade mínima de agente de reforço tal que tivesse uma profundidade final menor que 0,3174 cm a partir da face de saída. Outro dos pacotes de meio de filtragem (chamado neste documento de Elemento de Teste B) incluindo a estrutura de reforço teve uma quantidade maior de agente de reforço tal que tivesse uma profundidade final em média entre 0,3174 cm e 0,635 cm de agente de reforço estendendo-se rumo à face de entrada.

[0113] Com base nesse teste, o pacote com a maior quantidade de agente de reforço realmente obteve melhor eficiência acumulada, maior capacidade e uma quantidade em peso menor de particulado desviado. Esses resultados eram substancialmente esperados uma vez que a estrutura de suporte foi posicionada próxima à face de saída a jusante adjacente ao cordão de selador correspondente onde pouca ou nenhuma filtragem de fluido ocorre porque os cordões seladores inibem o fluxo de fluido através dessa parte do meio de filtragem. Os resultados de test e específicos a seguir foram obtidos:

[0114] A FIG. 12 é outra concretização de um elemento de filtragem 300 de acordo com a presente invenção. Esse elemento de filtragem 300 inclui um pacote de meio de filtragem pregueado 302 montado dentro de uma estrutura de quadro 303. A estrutura de quadro pode incluir uma estrutura de vedação para vedar o pacote de meio de filtragem dentro do alojamento de filtragem a fim de prevenir o desvio de fluido. O pacote de meio de filtragem 302 é vedado dentro da estrutura de quadro 303 usando um selador 313 para impedir o desvio de fluido entre o pacote de meio de filtragem 302 e a estrutura de quadro 303. A estrutura de quadro pode assumir muitas formas e poderia ser feita de uretano (particularmente uretano espumado), de materiais de quadro plásticos ou de uma combinação de uretano e materiais plásticos. Quando uretano é usado, ele pode assumir a forma de ambos a estrutura de quadro 303 e o selador 313. O selador 313 também veda as extremidades abertas das pregas.

[0115] Com referência adicional à FIG. 13, o elemento de filtragem 300 é ilustrado em corte parcial. Como se vê na FIG. 13, o pacote de meio de filtragem pregueado 302 é geralmente uma única folha de meio que é dobrada para formar vários painéis 306 adjacentes, os quais formam vários picos 307 e vales 308. Os picos 307A formam um lado de entrada ou face de entrada do elemento de filtragem 300, ao passo que os picos 307B formam um lado de saída ou face de saída do elemento de filtragem 300. Os vales que abrem-se para a face de entrada são chamados de vales de entrada 308A e os vales que abrem-se para a face de saída são chamados de vales de saída 308B.

[0116] Os picos 307 são geralmente as dobras que conectam painéis 306 adjacentes do meio de filtragem.

[0117] Os picos 307 do elemento de filtragem 300 são impregnados com um agente de reforço 352 para proporcionar resistência ao pacote de meio 302. Essa disposição pode ser chamada de estrutura de reforço dos picos. O agente de reforço 352 é ilustrado com linhas bem espessas, ao passo que o meio de filtragem sem o agente de reforço 252 é ilustrado esquematicamente com linhas finas.

[0118] Mais uma vez, assim como nas concretizações anteriores que utilizam um meio sulcado, é preferível que o agente de reforço 352 estenda-se aos poros do meio de filtragem e através do meio de filtragem. No entanto, contempla-se que ele seja proporcionado mais como um revestimento em algumas concretizações.

[0119] Em algumas concretizações, tal como ilustra a FIG. 13, o agente de reforço pode estender-se entre os picos 307A e 307B ao longo de uma face dos painéis, conforme ilustrado pelo agente de reforço 353, para proporcionar rigidez adicional e suporte estrutural às pregas. Essa rigidez pode ajudar a impedir que painéis de meio de filtragem 306 adjacentes caiam uns sobre os outros e fechem os vales 308A e 308B de tal modo que a capacidade de filtragem do elemento de filtragem 300 fique prejudicada. Embora só seja ilustrada uma única tira de agente de reforço 353, várias tiras podem ser incluídas entre bordas opostas do meio de filtragem. Várias tiras são ilustradas na FIG. 12. Mais uma vez, de preferência, o agente de reforço 353 penetra através do meio de filtragem para formar uma estrutura de reforço composta que inclui o agente de reforço 353 e o material do meio de filtragem. Deve-se ter em mente que a porção de agente de reforço 352 nos picos 307A e 307B pode proporcionar rigidez e ajudar a manter os picos 307A e 307B separados.

[0120] De preferência, a largura w2 das tiras de agente de reforço 353, também chamadas de estruturas de reforço intermediárias, é entre cerca de 0,3175 cm e 0,9525 cm a fim de proporcionar resistência ou suporte suficientes sem limitar indevidamente a capacidade de filtragem do meio de filtragem.

[0121] À semelhança, a profundidade d3 por que o agente de reforço 352 penetra a partir de dado pico 307A, 307B rumo ao pico 307B, 307A seguinte (isto é, da face de entrada à face de saída ou da face de saída à face de entrada ao longo de dado painel) é, de preferência, entre cerca de 0,3175 cm 0,635 cm a fim de proporcionar proteção e resistência aos picos 307A, 307B correspondentes. A FIG. 14 é uma ilustração em corte ampliada de um pico 307A representando o agente de reforço 352 aplicado ao pico 307A. De preferência, o agente de reforço 352 estende- se por inteiro através do meio de filtragem. Deve-se ter em mente que, assim como antes, a espessura do agente de reforço 352 é exagerada somente para fins ilustrativos.

[0122] Em algumas concretizações, o agente de reforço 352 não preenche por inteiro a parte 311 do vale 308B correspondente próximo ao pico 307A e geralmente constitui um formato em V. Em concretizações alternativas, o agente de reforço 352 pode preencher por inteiro a parte 311 (vide, por exemplo, a FIG. 15) de tal modo que assemelhe-se a um formato triangular.

[0123] A aplicação do agente de reforço 352 aos picos 307 ajuda a prevenir rachaduras ou danos aos picos 307 devido à colisão do fluxo de fluido e de impurezas bem como devido à carga de pressão cíclica que pode ser aplicada ao meio de filtragem durante um ciclo de atividade de um elemento de filtragem.

[0124] O agente de reforço 352, 353 pode ser aplicado à semelhança dos métodos acima, tal como por mergulho em um banho, por pulverização ou por escovação/esfregadura.

[0125] Tipicamente, o selador 313 tem uma característica diferente do agente de reforço 352, 353 mas não precisa se fazer presente em todas as concretizações. Tipicamente, o agente de reforço 352, 353 tem uma viscosidade mais baixa que o selador 313.

[0126] Quando utiliza-se o meio de filtragem pregueado, é desejável que o agente de reforço cubra menos de 20% da área de superfície do meio de filtragem, mais preferencialmente, menos de 10% da área de superfície do meio de filtragem e, ainda mais preferencialmente, menos de 5% da área de superfície do meio de filtragem.

[0127] A FIG. 16 ilustra outra concretização de um método para formar um pacote de meio de filtragem. Nessa concretização, o elemento de filtragem resultante é mais uma vez formado enrolando o meio de filtragem para formar várias camadas de meio de filtragem. Nessa concretização, durante o processo de enrolamento, bem como durante a aplicação do cordão de selador 120, vários cordões de ponto de reforço 452 são aplicados por aplicadores 472. Os cordões de ponto ajudam a fixar camadas adjacentes do meio de filtragem umas às outras e a impedir a telescopagem além de proporcionar uma rigidez aprimorada ao pacote de meio de filtragem resultante.

[0128] Os cordões de ponto 452 são aplicados entre camadas de meio de filtragem adjacentes. Os cordões de ponto 452 são camadas finas de adesivo usadas para fixar os picos 407 expostos da folha sulcada 432 à na superfície 435 exposta da folha facetadora 430. Embora possa-se usar um adesivo de alta penetração, outro adesivo mais viscoso, tal como um adesivo hot-melt, também pode ser usado.

[0129] A espessura dos cordões de ponto 452 é tal que os sulcos abertos, isto é, as regiões formadas entre picos 407 da folha sulcada, não sejam obstruídos pelo adesivo que forma os cordões de ponto 452.

[0130] Nessa concretização, cada um dos cordões de ponto 452 é uma tira contínua de adesivo aplicada à superfície 435 durante o processo de enrolamento. Em outras concretizações, o cordão de ponto 452 pode ser aplicado de maneira intermitente.

[0131] A FIG. 17 é uma ilustração em corte simplificada de camadas de meio de filtragem adjacentes após a formação usando o processo ilustrado na FIG. 16. Aqui, cordões de ponto adesivos 452 foram aplicados à superfície 435 da folha facetadora 430. Nessa ilustração, o adesivo que forma os cordões de ponto 452 só penetra levemente a folha sulcada 432 (por exemplo, nos picos 407) e a superfície 435 da folha facetadora 430. Conforme ilustrado, o adesivo só interfere levemente nos sulcos abertos 444 formados entre picos 407 e superfície 435 adjacentes da folha facetadora 430. De preferência, os cordões de ponto 452 preenchem menos de 10% da área transversal dos sulcos abertos 444 e, mais preferencialmente, menos de 5% da área transversal dos sulcos abertos 444.

[0132] Embora a concretização da FIG. 16 ilustre vários cordões de ponto, algumas concretizações podem ter somente um cordão de ponto, ao passo que outras podem ter mais de dois cordões de ponto.

[0133] Embora aplicado durante o processo de enrolamento, outras concretizações podem incorporar esse ponto entre camadas de meio de filtragem adjacentes empilhadas. Além disso, embora a FIG. 16 só ilustre um cordão de ponto sendo formado durante o enrolamento das camadas de meio de filtragem sulcado, cordões de ponto também podem ser formados para reter a folha sulcada 432 na folha facetadora 430 durante a formação inicial da camada de meio de filtragem.

[0134] De preferência, o adesivo usado para formar o cordão de ponto possui uma taxa de cura rápida (também chamada de assentamento rápido). Esse tipo de adesivo é muitas vezes chamado de adesivo green-tack agressivo. Em uma concretização, o cordão de ponto pode ser formado por um adesivo curável por luz visível, em que o adesivo é curado próximo ao tempo quando as duas camadas de meio de filtragem são unidas.

[0135] Embora os cordões de ponto 452 ajudem na integridade estrutural do pacote de meio de filtragem resultante, os cordões de ponto 452 também ajudam a manter o sincronismo das camadas de meio de filtragem durante o processo de enrolamento, por exemplo, ao inibir o deslizamento de camadas adjacentes durante o enrolamento em uma direção perpendicular ao eixo em torno do qual as camadas de meio de filtragem são enroladas.

[0136] Conforme ilustra a FIG. 17, como o cordão de ponto não é um cordão de vedação, o cordão de ponto 452 possui menos adesivo em dada localização do que o cordão de vedação correspondente. Por exemplo, a espessura de um cordão de ponto quando medida perpendicularmente à camada de meio de filtragem é menor que a espessura de um cordão de vedação à medida que é aplicado durante a fabricação.

[0137] Nessa concretização, o cordão de vedação 420 é aplicado durante o processo de enrolamento para fechar uma extremidade dos sulcos que são formados entre camadas adjacentes do meio de filtragem sulcado. O outro cordão de vedação seria formado durante o processo para formar o meio de filtragem sulcado e seria localizado entre a folha facetadora 430 e a folha sulcada 432. Esses dois cordões de vedação são espaçados axialmente e localizados próximos a bordas opostas da camada de meio de filtragem sulcado. Além disso, os cordões de ponto 452 são ilustrados espaçados axialmente do cordão de vedação 420 ao longo do eixo dos sulcos.

[0138] As FIGs. 18 e 19 ilustram outra concretização semelhante às descritas com referência às FIGs. 16 e 17. Aqui, um cordão de ponto 552 é mais uma vez aplicado entre camadas adjacentes do meio de filtragem enrolado. Em vez de aplicar um cordão de adesivo à superfície 535 da folha facetadora 530, o adesivo do cordão de ponto 552 é aplicado diretamente aos picos 507 usando o aplicador 570. O aplicador 570 pode ser um ejetor pressurizado ou pode operar de outras maneiras, tal como por uma ação de rolagem ou por uma ação de esfregadura, para aplicar o adesivo aos picos 507.

[0139] À medida que o meio de filtragem é enrolado, o adesivo que forma o cordão de ponto 552 é disposto entre os picos 507 expostos da folha sulcada 535 e a superfície 535 da folha facetadora 530.

[0140] Nessa concretização, cada cordão de ponto é aplicado na forma de um cordão de adesivo intermitente. Um benefício dessa estrutura é que pouquíssimo adesivo desperdiçado entre as camadas do meio de filtragem é aplicado. Mais especificamente, adesivo não é aplicado desnecessariamente à superfície 535 da folha facetadora 530 entre os picos, onde o adesivo não faz contato com nenhuma parte da folha sulcada 532. Isso limita o desperdício de material além de prevenir a obstrução desnecessária do meio de filtragem da folha facetadora 530 entre os picos.

[0141] Conforme ilustrado, o adesivo só interfere levemente nos sulcos abertos 544 formados entre picos 507 adjacentes e a superfície 535 da folha facetadora 530 e em menor grau que na concretização anterior. De preferência, os cordões de ponto 552 preenchem menos de 10% da área transversal dos sulcos abertos 544 e, mais preferencialmente, menos de 5% da área transversal dos sulcos abertos 544. Mais uma vez, os cordões de ponto 552 não obstruem os sulcos abertos formadas entre picos adjacentes. A obstrução dos sulcos abertos ocorre por aplicação do cordão de vedação 520.

[0142] Mais uma vez, cordões de ponto podem ser aplicados a ambos os lados da folha sulcada 530. Mais especificamente, cordões de ponto podem ser aplicados entre a folha facetadora 530 e a folha sulcada 532 durante a formação da camada de meio de filtragem sulcado. O cordão de ponto ajuda a manter os picos e vales da folha sulcada 532 durante o processo de formação. Mais uma vez, esses cordões de ponto não obstruem os sulcos abertos formados entre picos adjacentes.

[0143] Todas as referências, incluindo publicações, pedidos de patente e patentes, citadas neste documento incorporam-se a ele por referência como se cada uma delas fosse indicada individual e especificamente como incorporada por referência a este documento e como se fossem estabelecidas na íntegra neste documento.

[0144] O uso dos artigos “um”, "uns", "uma", "umas", "o", "os", "a" e "as" e seus semelhantes no contexto de descrever a invenção (em especial no contexto das reivindicações a seguir) deve ser interpretado de modo a abranger tanto o singular como o plural, salvo indicação em contrário neste documento ou quando o contexto ditar claramente o contrário. Os termos “compreender", "ter", "conter", "possuir" e "incluir" devem ser interpretados de maneira aberto (isto é, significando "inclui, entre outros"), salvo menção em contrário. A citação de faixas de valores neste documento visa meramente a servir como um método rápido de fazer referência individualmente a cada valor distinto que se enquadra na faixa, salvo indicação em contrário, e cada valor distinto incorpora-se ao relatório descritivo como se fosse citado individualmente neste documento. Todos os métodos descritos neste documento podem ser praticados em qualquer ordem adequada, salvo indicação em contrário ou quando o contexto ditar claramente o contrário. O uso de todo e qualquer exemplo, ou linguagem exemplificativa (por exemplo, "tal como"), dado neste documento visa meramente a elucidar melhor a invenção e não impõe nenhuma limitação ao âmbito da invenção, salvo menção em contrário. Nenhuma linguagem no relatório descritivo deve ser interpretada de modo a indicar qualquer elemento não reivindicado como essencial à prática da invenção.

[0145] Concretizações preferidas da presente invenção são descritas neste documento, incluindo o melhor modo conhecido pelos inventores para praticar a invenção. Variações dessas concretizações preferidas ocorrerão aos versados na técnica mediante a leitura da descrição acima. Os inventores esperam que os versados na técnica empreguem essas variações conforme apropriado, e os inventores pretendem que a invenção seja praticada de outras formas não descritas especificamente neste documento. Logo, esta invenção inclui todas as modificações e equivalentes da matéria inventiva citada nas reivindicações anexas a este documento de acordo com o permitido pela legislação aplicável. Ademais, qualquer combinação dos elementos descritos acima em todas as suas variações possíveis é coberta pela invenção, salvo indicação em contrário neste documento ou quando o contexto ditar claramente o contrário.

Claims (11)

1. Método para proporcionar reforço de um pacote de meio de filtragem, CARACTERIZADO por compreender: formar um pacote de meio de filtragem para ter uma primeira face e uma segunda face, uma dentre as primeira e segunda faces formando uma face de entrada e a outra das primeira e segunda faces formando uma face de saída, o pacote de meio de filtragem tendo uma pluralidade de camadas adjacentes de meio de filtragem sulcado formando uma pluralidade de sulcos de saída e entrada, cada camada de pacote de meio de filtragem incluindo uma folha corrugada e uma folha facetadora fixada à folha corrugada; aplicar um primeiro cordão de vedação entre a folha sulcada e a folha facetadora de cada camada de meio de filtragem sulcado fechando canais formados entre a folha facetadora e a folha corrugada formando a pluralidade de sulcos de entrada ou a pluralidade de sulcos de saída; aplicar um segundo cordão de vedação entre a folha corrugada e a folha facetadora de camadas adjacentes do meio de filtragem sulcado fechando os canais formados entre a folha corrugada e a folha facetadora de camadas adjacentes formando a outra da pluralidade de sulcos de saída ou a pluralidade de sulcos de entrada, os primeiro e segundo cordões de vedação sendo axialmente espaçados entre si ao longo dos sulcos de entrada e saída; aplicar um agente de reforço ao pacote de meio de filtragem depois de aplicar pelo menos um dos primeiro e segundo cordões de vedação, o agente de reforço sendo aplicado em um estado de fluidez; e enrijecer o agente de reforço para formar uma estrutura de reforço para reforçar o pacote de meio de filtragem.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que aplica o agente de reforço que inclui mergulhar a pelo menos uma dentre a primeira face e a segunda face no agente de reforço em um banho de agente de reforço no estado de fluidez.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de aplicar o primeiro cordão de vedação e o segundo cordão de vedação ocorre antes da etapa de aplicar o agente de reforço.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de formar o pacote de meio de filtragem inclui enrolar uma camada contínua de meio de filtragem para formar a pluralidade de camadas.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de formar o pacote de meio de filtragem inclui o empilhamento de uma pluralidade de segmentos de camadas de meio de filtragem para formar a pluralidade de camadas.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de reforço sobrepõe um dos primeiro ou segundo cordões de vedação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente ligar um membro de vedação ao pacote de meio de filtragem com uma porção do membro de vedação sobrepondo com uma porção do agente de reforço.

8. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que aplicar o agente de reforço inclui o mergulhamento de uma dentre as primeira face ou a segunda face em um banho do agente de reforço.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de aplicar o agente de reforço inclui aplicar o agente de reforço entre uma folha facetadora adjacente e uma folha corrugada em uma região onde nem o primeiro ou segundo cordão de vedação está presente de modo que o agente de reforço fornece uma ligação entre as folha facetadora e folha corrugada na região.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de reforço é aplicado em uma viscosidade mais baixa do que a viscosidade do primeiro cordão de vedação e do segundo cordão de vedação quando os primeiro e segundo cordões de vedação são aplicados.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente forçar ar através do pacote de meio de filtragem para remover o excesso do agente de reforço dos sulcos antes da etapa de enrijeci- mento do agente de reforço.

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