CN102119049A - 具有槽纹闭合结构的z-介质、方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单面介质。所述单面介质包括槽纹片材连接至表面片材并具有第一端和第二端，以便当所述单面介质形成介质包时，第一端或第二端形成介质包第一面，而第一端或第二端中的另一个形成介质包第二面。在第一端或第二端处的槽纹片材和表面片材之间设置有粘合剂，并且其中槽纹片材和表面片材在粘合剂的位置处被压在一起并粘合在一起以便在槽纹片材和表面片材之间提供密封。槽纹片材中至少25％的槽纹包括至少一个脊，所述至少一个脊沿着相邻峰之间槽纹长度的至少50％延伸。本发明提供了过滤介质包、过滤元件、以及形成单面介质的方法。

Description

具有槽纹闭合结构的Z-介质、方法和装置

本申请是申请日为2009年8月6日的PCT国际专利申请，指定除美国之外的所有国家的申请人是美国公司唐纳森公司(Donaldson Company，Inc.)，而仅指定美国时的申请人是美国公民Ted Anthony Moe，Benny Kevin Nelson，和Bradley Allen Gross。 

相关申请的交叉引用

本申请包括了2008年8月6日向美国专利商标局提交的美国临时申请序列号61/188,670的公开内容。本申请以适当的程度要求美国临时申请序列号61/188,670的优先权。美国临时申请序列号61/188,670的全部公开内容在此被结合入本文作为引用。 

技术领域

本发明涉及具有闭合槽纹的z-介质，其中所述z-介质可被用于形成过滤元件以供过滤流体。本发明还涉及用于闭合过滤介质的槽纹的过滤介质包、过滤元件、方法。

背景技术

流体流(例如空气和液体)中携带有杂质物质。在很多情况，希望从流体流中过滤出一些或全部杂质物质。例如，流向机动车辆或发电设备的发动机的空气流、流向燃气涡轮***的气流和流向各种燃烧炉的空气流中携带有应当被过滤掉的颗粒杂质。此外，发动机润滑***、液压***、冷却***或燃料***中的液流可能携带应当被过滤掉的杂质。对于所述***，优选从流体中除去选定的杂质物质(或降低杂质在流体中的含量水平)。已经开发了用于减少杂质的多种流体过滤(空气或液体过滤)装置。不过，总体而言还在寻求继续的改进。

Z-介质一般是指一种类型的槽纹过滤介质元件，其中流体在介质元件的第一面进入槽纹并从介质元件的第二面流出槽纹。一般，z-介质上的面设置在介质的相对端上。流体通过一个面上的开口槽纹进入并通过另一面上的开口槽纹流出。在第一面和第二面之间的某些点，流体从一个槽纹穿过到另一个槽纹以便进行过 滤。

早期形式的z-介质通常被称为波纹介质，这是因为介质的表征采自波纹状箱纸板行业。不过，波纹状箱纸板一般设计用于承受载荷。因此，可以偏离标准和波纹状箱纸板行业的尺寸修改槽纹设计，以提供改进的过滤介质性能。

已经提供了用于改变z-介质中槽纹的形式的各种公开内容。例如，美国专利号No.5,562,825披露了波纹型式，示出了所述波纹型式采用有些半圆形(截面)的入口槽纹与窄V-形(具有弯曲侧)的出口槽纹相邻(参见美国专利No.5,562,825的图1和3)。在Matsumoto等人的美国专利5,049,326中，示出了由具有半管的一种片材连接至具有半管的另一种片材限定的圆形(截面)或管状槽纹，其中在所得到的平行直槽纹之间具有平坦的区域。参见美国专利No.5,049,326的图2。Ishii等人的美国专利No.4,925,561(图1)示出了槽纹被折叠成具有矩形截面，其中槽纹沿其长度成锥形。在WO 97/40918(图1)中，示出了具有弯曲波型(相邻的弯曲凸起和凹入波谷)但沿其长度成锥形(并因此不是直的)的槽纹或平行波纹。此外，在WO 97/40918中，示出了具有弯曲波型但具有不同尺寸的波峰和波谷的槽纹。

在z-介质的情况，需要槽纹闭合技术，以提供一致和可靠的槽纹闭合。此外，在使用粘合剂提供槽纹闭合的情况，需要使粘合剂的量最小化或减少粘合剂用量的槽纹闭合技术。

发明内容

本发明提供了一种单面介质。所述单面介质包括槽纹片材，所述槽纹片材固定至表面片材，并具有第一端和第二端，以便当所述单面介质形成介质包时，第一端或第二端形成介质包第一面，而第一端或第二端中的另一端形成介质包第二面。在第一端或第二端处在槽纹片材和表面片材之间提供粘合剂，并且其中槽纹片材和表面片材被压在一起并沿粘合剂粘合在一起，以便在槽纹片材和表面片材之间提供密封。槽纹片材中至少25％的槽纹包括至少一个沿着相邻峰之间槽纹长度的至少50％延伸的脊。

本发明提供了一种过滤介质包。所述过滤介质包包括单面介质，所述单面介质通过粘合剂构造以形成介质包，所述介质包具有用于接收脏流体的入口槽纹和用于排出已过滤流体的出口槽纹。所述脏流体穿过槽纹片材或表面片材以便 进行过滤。所述流体可以是液流或气流。示例性的液流包括发动机润滑***、液压***、冷却***和燃油***中的流体。示例性的气流包括空气流，例如流向机动车辆或发电设备的发动机的空气流、流向燃气涡轮***的空气流和流向各种燃烧炉的空气流。

本发明提供了一种过滤元件。所述过滤元件包括介质包和围绕所述介质包用于接合外壳的密封。所述围绕介质包用于接合外壳的密封可以是径向密封。此外，围绕介质包用于接合外壳的密封可以是轴向密封，例如轴向夹紧密封。

本发明提供了一种用于形成单面介质的方法。所述方法包括下述步骤：(a)通过在槽纹片材和表面片材之间施加粘合剂将槽纹片材粘合至表面片材；和(b)在粘合剂的位置将槽纹片材推向表面片材以形成粘合剂密封；其中槽纹片材中至少25％的槽纹包括至少一个沿着相邻峰之间槽纹长度的(至少)50％延伸的脊。所述方法还可包括在粘合剂密封的位置处将槽纹片材和表面片材切割开以便形成第一单面介质和第二单面介质的步骤，其中所述第一单面介质和第二单面介质均包括阻止未经过滤的流体流过其中的较平坦的边缘。此外，所述方法可提供一致的槽纹闭合，而不需要在将所述槽纹片材在粘合剂的位置处推向所述表面片材以形成粘合剂密封的步骤之前提供压凹槽纹片材的槽纹的步骤。

附图说明

图1是根据现有技术的示例性z-过滤介质的局部示意性透视图。

图2是图1所示现有技术介质的一部分的放大示意性剖视图。

图3是各种波纹介质定义的示意图。

图4a-c是根据本发明的介质的一部分的放大示意性剖视图。

图5是示出根据图4a所示弯曲过滤介质的端视图的的照片。

图6是示出在图6所示的过滤介质中载有灰尘的透视图，其中槽纹片材的一部分被剥去以露出灰尘饼。

图7是根据图4b所示介质的成锥形的槽纹片材的透视图。

图8a和8b是根据图4b和4c所示成锥形的介质的剖视图。

图9是闭合z-介质的槽纹的工艺的示意性示图。

图10是图9所示压摺轮的端视图。

图11是图9所示冠状轮(crowning wheel)的侧视图。

图12是图11所示冠状轮的一部分的放大端视图。

图13是图9所示整平轮的侧视图。

图14是图13所示整平轮的一部分的放大端视图。

图15是示例性空气滤清器的剖视图，所述空气滤清器可包括过滤元件，所述过滤元件包含本发明的过滤介质包。

图16是包含本发明的过滤介质包的过滤元件的局部剖视图。

图17是包含本发明的过滤介质包的过滤元件的透视图。

图18是包含本发明的过滤介质包的过滤元件的透视图。

图19是图18所示过滤元件的底部透视图。

图20是图22和23所示过滤元件的中央板的侧面图。

图21是包含本发明的过滤介质包的过滤器装置的局部剖视图。

图22是空气滤清器的局部剖视图，所述空气滤清器具有过滤元件，所述过滤元件包含本发明的过滤介质包。

图23是包含本发明的过滤介质包的示例性过滤元件的透视图。

图24是包含本发明的过滤介质包的示例性过滤元件的透视图。

具体实施方式

槽纹过滤介质

槽纹过滤介质可被用于以各种方式提供流体过滤器结构。一种公知的方式是z-过滤器结构。本文中所用的术语“z-过滤器结构”或“z-过滤介质”是指一种过滤元件结构，其中各个波纹状的、折叠的、褶皱状的或以其它方式形成的过滤槽纹被用于限定纵向过滤槽纹以便流体流过介质；所述流体沿着过滤元件的入口和出口流端(或流面)之间的槽纹流动。Z-过滤介质过滤元件的一些示例披露于美国专利No.5,820,646；5,772,883；5,902,364；5,792,247；5,895,574；6,210,469；6,190,432；6,350,296；6,179,890；6,235,195；Des.399,944；Des.428,128；Des.396,098；Des.398,046；和Des.437,401；上述15篇引用文献中的每一篇均被结合入本文作为引用。

可由过滤介质包进行过滤的流体包括气态物质和液态物质。可被过滤的示例性气态物质包括空气。可被过滤的示例性液态物质包括水、油、燃料、和液压流体。由过滤介质包进行过滤的优选类型的流体包括空气。一般，大量的讨论 涉及过滤空气。不过，应当理解，过滤介质包可被用于过滤其它的气态物质和其它的液态物质。

一种类型的z-过滤介质利用两种介质部件连接在一起以形成介质结构。所述两种部件是：(1)槽纹(例如，波纹)介质片材，和，(2)表面介质片材。所述表面介质片材通常是非波纹状的，不过它可以是波纹状的，例如垂直于槽纹方向，如公开日为2005年8月25日的国际公开号WO 2005/077487中所述，该文献在此被结合入本文作为引用。可替换的，所述表面片材可以是槽纹(例如，波纹)介质片材，并且所述槽纹或波纹可以与槽纹介质片材对齐或与槽纹介质片材成角度。尽管所述表面介质片材可以是槽纹或波纹状的，它也可以是非槽纹或非波纹的形式。所述形式可以包括平坦的片材。当表面介质片材不是槽纹状时，它可被称为非槽纹(状)介质片材或非槽纹(状)片材。

利用两种介质部件连接在一起以形成介质结构的所述类型的z-过滤介质(其中所述两种部件是槽纹介质片材和表面介质片材)可被称为“单面介质”或“单面的介质”。在某些z-过滤介质结构中，单面介质(槽纹介质片材和表面介质片材一起)可被用于限定具有平行的入口和出口槽纹的介质。在某些情况，槽纹片材和非槽纹片材被固定在一起并随后被卷绕以形成z-过滤介质结构。所述结构披露于，例如美国专利No.6,235,195和美国专利No.6,179,890，这两篇文献中的每一篇被结合入本文作为引用。在某些其它的结构中，槽纹介质固定至扁平介质的一些非卷绕部分彼此层叠，以形成过滤(器)结构。这种情况的一个示例披露于美国专利No.5,820,646的图11中，该文献在此被结合入本文作为引用。一般，其中z-过滤介质被卷绕的结构可被称为卷绕结构，而其中z-过滤介质被层叠的结构可被称为层叠结构。过滤元件可被设置成具有卷绕结构或层叠结构。

通常，槽纹片材/表面片材组合(例如，单面介质)围绕自身卷绕以形成卷绕的介质包是通过使表面片材定向向外进行的。用于卷绕的一些技术披露于公开日为2004年9月30日的国际公开号WO2004/082795中，该文献在此被结合入本文作为引用。结果，所得到的卷绕结构一般具有一部分表面片材作为介质包的外表面。如果需要，单面介质可被卷绕以便槽纹片材形成介质包的外表面。

本文所用的术语“波纹(状)”是指介质中的结构，表示由于使介质穿过两个波纹辊之间，即进入两个辊之间的辊隙或辊缝所产生的槽纹结构，其中每个辊具有适于在所得到的介质中产生波纹效果的表面特征。术语“波纹”不是指通过 不涉及使介质穿过波纹辊之间的辊缝的技术所形成的槽纹。不过，术语“波纹(状)的”旨在适用于即使在波纹成形后对介质进行进一步改动或变形的情况，例如通过公开日为2004年1月22日的PCT WO 04/007054中所披露的折叠技术，该文献在此被结合入本文作为引用。

波纹介质是槽纹介质的一种特殊形式。槽纹介质是具有延伸通过其中的各槽纹(例如通过波纹成形或折叠成形或褶皱成形而形成)的介质。槽纹介质可以通过任何提供所需要槽纹形状的技术进行制备。尽管波纹成形对于形成具有特定尺寸的槽纹可能是一种可用的技术，当需要增大槽纹的高度时(高度是峰之间的高度)，波纹成形技术可能不实用并且可能需要折叠介质或使介质褶皱。一般，介质的褶皱可通过折叠介质而成。一般，通过褶皱工艺而形成的槽纹被称为微褶皱(micropleating)。用于折叠介质以具有褶皱的示例性技术包括刻划并利用压力以形成折叠。

采用z-过滤介质的过滤元件或过滤器滤芯结构有时被称为“直通流动结构”或其变形。一般，在本文中表示一般具有入口流端(或面)和出口流端(或面)的可维修过滤元件，其中进入和离开过滤器滤芯的流体沿大体相同的直通方向流动。对于术语“直通流动结构”的定义，忽略了通过表面介质的最外层流出介质包的空气流。在一些情况中，每个入口流端和出口流端都是大致平的或平面的，两者彼此平行。不过，在一些应用中，这种设计的变形(例如非平表面)是可能的。此外，入口流面和相对的出口流面的表征并不要求入口流面和出口流面是平行的。如果需要，入口流面和出口流面可被设置成彼此平行。可替换的，入口流面和出口流面可被设置成彼此间成角度，从而两个面不是平行的。此外，非平面的面可被视为非平行面。

例如，直通流动结构与美国专利6,039,778中所示类型的圆柱形褶皱过滤器滤芯不同，其中在上述专利中流体一般在穿过可维修滤芯时会有显著转向。也就是说，在美国专利6,039,778的过滤器中，在顺流***中流体通过圆柱形侧面进入圆柱形过滤器滤芯，并随后转向通过端面流出。在逆流***中，流体通过端面进入可维修的圆柱形滤芯并随后转向通过圆柱形过滤器滤芯的侧面流出。所述逆流***的示例在美国专利No.5,613,992中示出。

过滤元件或过滤器滤芯可被称为可维修的过滤元件或过滤器滤芯。本文中术语“可维修的”是指可定期从相应的空气滤清器中取出并更换的含有介质的 过滤器滤芯。包括可维修的过滤元件或过滤器滤芯的空气滤清器被构造成可取出并更换过滤元件或过滤器滤芯。一般，空气滤清器可包括外壳和检修盖，其中检修盖用于取出已用过的过滤元件并***新的或干净的(整修过的)过滤元件。

本文中所用的术语“z-过滤介质结构”及其变形是指下列中的任意一个或全部：包含槽纹介质片材和表面介质片材的单面介质，具有适当的闭合以阻止空气在没有穿过过滤介质进行过滤的情况下从一个流面流向另一个流面；和/或，卷绕或层叠或以其它方式构造或形成为三维网络的槽纹的单面介质；和/或，包括单面介质的过滤器结构；和/或，构造或形成(例如通过折叠工艺或褶皱工艺)为三维网络的槽纹的槽纹介质。一般，希望具有适当的槽纹闭合结构，以阻止流入介质的一个侧面(面)的未经过滤的空气作为已过滤空气流的一部分从介质的另一侧面(或面)流出而离开介质。在许多结构中，z-过滤介质结构被设置用于形成入口和出口槽纹的网络，入口槽纹在邻近入口面的区域处开口并在邻近出口面的区域处闭合；并且，出口槽纹在邻近入口面处闭合并在邻近出口面处开口。不过，其它的z-过滤介质结构是可行的，参见Baldwin Filters公司的公开日为2006年5月4日的US 2006/0091084A1，它也包括在相对的流面之间延伸的槽纹，带有密封结构以阻止未经过滤的空气通过介质包。在根据本发明的许多z-过滤结构中，粘合剂或密封剂可被用于闭合槽纹并提供适当的密封结构以阻止未经过滤的空气从介质的一侧流向介质的另一侧。塞、介质的折叠或介质的压挤可被用作提供槽纹闭合以阻止未经过滤的空气从介质的一侧(面)流向介质的另一侧(面)的技术。

参见图1，示出了可用作z-过滤介质的示例类型的介质1。虽然介质1代表现有技术介质，描述介质1所用的许多术语也可描述本发明的介质的部分。介质1由槽纹(在示例中为波纹状)片材3和表面片材4构成。一般，槽纹的波纹状片材3具有的类型一般在本文中被表征为具有规则的、弯曲波型的槽纹或波纹7。本文中术语“波型”是指具有交替的波谷7b和波峰7a的槽纹或波纹型式。本文中术语“规则的”是指成对的波谷和波峰(7b，7a)以大体相同的重复波纹(或槽纹)形状和尺寸交替。(此外，通常在规则的结构中，每个波谷7b基本上是每个波峰7a的倒置)。术语“规则的”因此表示波纹(或槽纹)型式包括波谷和波峰，每一对(包括相邻的波谷和波峰)重复，波纹的尺寸和形状在沿着槽纹长度的至少70％上基本上没有改变。本文中的术语“基本上(substantial)”是指，由用于产 生波纹或槽纹片材的工艺或形式的变化所导致的改变，而非形成槽纹片材3的介质片材是挠性的这一事实所导致的微小变形。关于重复型式的表征，并不意味着在任何给定的过滤结构中，必须存在相等数量的波峰和波谷。介质1可以止于例如一对波峰和波谷之间，或部分沿着一对波峰和波谷。(例如，在图1中，局部示出的介质1具有8个完整的波峰7a和7个完整的波谷7b)。此外，相对的槽纹端(波谷和波峰的端部)可能彼此不同。所述端部的变形在这些定义中被忽略，除非特别说明。也就是说，上述定义旨在包含槽纹端部的变形。

在槽纹过滤介质的上下文中，并尤其是示例的介质1中，波谷7b和波峰7a可被表征为峰。也就是说，波峰7a的最高点可被表征为峰，并且波谷7b的最低点也可被表征为峰。槽纹片材3和表面片材4的组合可被称为单面介质5。在波谷7b处形成的峰可被称为内峰，因为它们面向单面介质5的表面片材3。在波峰7a处形成的峰可被表征为外峰，因为它们背向形成单面介质5的表面片材3。对于单面介质5，槽纹片材3包括7b处面向表面片材4的重复的内峰，和在7a处背向表面片材4的重复的外峰。

术语“规则的”当用于表征槽纹型式时，并不旨在表征被认为是“锥形的”介质。一般，锥形是指槽纹在沿着槽纹长度方向上在尺寸上的减小或增大。一般，锥形的过滤介质可表现为从介质的第一端向介质的第二端在尺寸上减少的第一组槽纹，和从介质的第一端向介质的第二端在尺寸上增大的第二组槽纹。一般，锥形型式不被视为规则的型式。不过，应当理解，沿着槽纹长度方向z-介质可以包括被视为规则的区域和被视为不规则的区域。例如，第一组槽纹沿着槽纹长度的一段距离(例如四分之一距离至四分之三距离)可被视为是规则的，并由于锥形的存在随后对于槽纹长度的剩余量可被视为是不规则的。另一可能的槽纹结构是具有锥形-规则-锥形结构，例如，其中从第一面至一预选的位置槽纹成锥形，槽纹随后直到第二预定位置可被视为是规则的，并且随后槽纹直至第二面成锥形。另一可替换的结构可具有规则-锥形-规则的结构，或规则-锥形结构。如果需要，可以构造不同的可替换结构。

在z-介质的上下文中，一般有两种类型的“不对称”。一种类型的不对称被称为面积不对称，而另一种类型的不对称被称为体积不对称。一般，面积不对称是指槽纹截面积上的不对称，并可通过锥形槽纹表现。例如，如果沿着槽纹长度方向上在一个位置的槽纹面积不同于沿着槽纹长度方向上在另一个位置的槽纹 面积，则存在面积不对称。因为锥形槽纹表现为从介质包的第一位置(例如端)向第二位置(例如端)在尺寸上减小或从介质包的第一位置(例如端)向第二位置(例如端)在尺寸上增大，因而存在面积不对称。这种不对称(面积不对称)是由锥形而导致的不对称，因此具有这种类型不对称的介质可被称为不规则的。另一种类型的不对称可被称为体积不对称，并将进行更详细的解释。体积不对称是指过滤介质包内脏侧空间与干净侧空间之间的差异。如果波型是规则的，表现为体积不对称的介质可被表征为规则的；而如果波型是不规则的，介质可被表征为不规则的。

可以设置Z-介质，其中通过除提供粘合剂或密封件的塞之外的技术至少一部分槽纹阻止未经过过滤的空气通过。例如，槽纹的端部可被折叠或压挤以形成闭合(结构)(closure)。一种提供规则和一致的折叠型式以便闭合槽纹的技术可被称为针刺工艺。针刺槽纹或针刺一般是指槽纹的闭合，其中所述闭合通过折叠槽纹以形成规则的折叠型式以便朝向表面片材压扁槽纹以提供闭合而非通过压挤而形成。针刺一般表示***的方法，通过折叠槽纹的部分而导致闭合槽纹的端部，因此槽纹闭合大体上是一致和可控的。例如，美国专利公开号US 2006/0163150A1披露了在槽纹端部具有针刺结构的槽纹。针刺结构可具有(多个)优势，包括例如，减少提供密封所需的密封剂用量，增加密封有效性的安全性，和在槽纹的针刺端部上的希望流型(flow pattern)。Z-介质可包括具有针刺端部的槽纹，并且美国专利公开号US2006/0163150A1的整个公开内容在此被结合入本文作为引用。应当理解，在槽纹端部处针刺的存在不会使介质不规则。

在表征“弯曲”波型的上下文中，术语“弯曲(的)”是指不是由提供给介质的折叠或折纹形状所产生的型式，而是每个波峰7a的顶点和每个波谷7b的底部沿着半径曲线而形成。尽管其它方式是可行的，用于所述z-过滤介质的通常半径是至少0.25mm并通常不会大于3mm。根据上述定义不弯曲的介质也是可用的。例如，可能希望峰具有的半径足够陡峭(尖)，从而不被认为是“弯曲的”。一般，如果半径小于0.25mm，或小于0.20mm，脊或底部可被表征为弯曲的、折叠的或折纹的。为了减少掩蔽，可能希望峰具有刀刃(口)。在峰处设置刀刃(口)的能力可能受限于用于形成介质的设备、介质本身、和介质所处的条件。例如，希望不要切割或撕开介质。因此，如果刀刃(口)造成介质中的切割或撕裂，利用刀刃口形成峰可能是不希望的。此外，介质可能太轻或太重，以至于在不切割或撕裂的情况 下不能提供足够非弯曲的峰。此外，可增强加工过程中空气的湿度以帮助在形成峰时形成更小(tighter)的半径。

对于波纹片材3，图1所示具体的规则、弯曲波型的其它特征是在每个波谷7b和每个相邻波峰7a之间的大约中点30处，沿着槽纹7的大部分长度，设置有曲率倒置的过渡区域。例如，观察图1的背面或面3a，波谷7b是凹入区域，而波峰7a是突起区域。当然，当朝向正面或面3b观察时，面3a的波谷7b成为波峰；而面3a的波峰7a成为波谷。在一些情况，区域30可以是直段(部分)而非点，其中在部分30的端部曲率倒置。当区域30被设置为直段时，图1所示的波型例如可被表征为“弧形-直线-弧形”波型，这是因为在波峰7a处的重复型式的曲线，在区域30处的直段，以及在波谷7b处的曲线。

图1所示的具体规则的、弯曲波型的波纹片材3的一个特征是，各波纹基本上是直的。在本文中术语“直的”表示，贯穿边缘8和9之间的长度的至少50％并优选至少70％(通常至少80％)，波峰7a和波谷7b在截面上基本不变化。术语“直的”结合图1所示的波纹型式，部分使所述型式区别于WO 97/40918的图1和公开日为2003年6月12日的PCT公开号WO 03/47722中所述的波纹介质的锥形槽纹，上述文献在此被结合入本文作为引用。例如，WO 97/40918的图1中的锥形槽纹是弯曲的波型，但不是“规则”的波型，或直槽纹型式，如本文所用的术语。

参见图1及上述内容，介质2具有第一和第二相对的边缘8和9。对于所示的示例，当介质2被卷绕并形成介质包时，一般边缘9会形成介质包的入口端，而边缘8形成出口端，尽管在一些应用中相反的定向是可能的。

在所示的示例中，与边缘8相邻处设置有密封剂，在这里是以密封剂密封边10的形式，将槽纹片材3和表面片材4密封在一起。密封边10有时会被称作“单面”密封边，因为它是形成单面介质5的波纹片材3和表面片材4之间的密封边。密封剂密封边10在邻近边缘8处密封闭合各槽纹11，以阻止空气从其通过。

在所示的示例中，在邻近边缘9处设置有密封剂，在这里是以密封剂密封边14的形式。密封剂密封边14一般在邻近边缘9处闭合槽纹15，以阻止未经过滤的流体通过其中。密封边14通常在介质2绕其自身卷绕时施加，其中波纹片材3朝向内部。因此，密封边14会在表面片材4的背面17和槽纹片材3的一面 18之间形成密封。密封边14有时会被称为“卷绕密封边”，因为它通常在(介质)条2被卷绕成卷绕介质包时施加。如果介质2被切成条状并层叠，而非卷绕，密封边14会被称为“层叠密封边”。

参见图1，一旦介质1被结合入介质包，例如通过卷绕或层叠，它可以如下作业。首先，沿箭头12方向的空气会进入邻近端部9的开口槽纹11。由于在端部8处通过密封边10闭合，空气会如箭头13所示穿过介质。空气随后可通过穿过邻近介质包端部8的槽纹15的开口端15a流出介质包。当然，作业可以沿相反方向的空气流进行。

一般而言，z-过滤介质包可被表征为包括槽纹过滤介质固定至表面过滤介质，并被设置成在第一和第二流面之间延伸的槽纹的介质包。介质包内设置有密封剂或密封结构，以保证在第一上游流面或边缘进入槽纹的空气在没有通过介质进行过滤的情况下不能从下游流面或边缘流出介质包。也就是说，在入口流面和出口流面之间z-过滤介质包通常通过密封结构或其它结构阻止未经过滤的空气通过其中。上述的另一其它特征是，第一部分的槽纹被闭合或密封以阻止未经过滤的空气流入第一部分的槽纹，而第二部分的槽纹被闭合或密封以阻止未经过滤的空气流出第二部分的槽纹，从而进入介质包的第一面或第二面中的一个并从介质包的第一面或第二面中的另一个流出的空气穿过介质包以便对空气进行过滤。

对于本文图1所示的具体结构，平行的波纹7a，7b大体是完全直的从边缘8向边缘9穿过介质。直槽纹或波纹可以在选定的位置被变形或折叠，尤其在端部。在槽纹端部进行改动以便闭合(槽纹)一般在上述“规则的”、“弯曲的”和“波型”定义中被忽略。

一般，过滤介质是相对柔性的材料，通常是(纤维素纤维、合成纤维或两者的)无纺纤维材料，其中通常包括树脂，有时用其它的材料进行处理。因此，它可以被成形或设置成不同的槽纹(例如波纹)型式，而没有不可接受的介质损坏。另外，它可易于被卷绕或以其它方式被设置使用，同样没有不可接受的介质损坏。当然，它必须具有在使用过程中会保持所要求的槽纹(例如波纹)结构的特性。

在波纹成形或槽纹成形工艺中，对介质进行非弹性变形。这阻止了介质回到其原来形状。不过，一旦释放张力，槽纹或波纹会趋于反弹，只恢复一部分已发生的拉伸和弯曲。表面片材有时被粘接至槽纹片材，以抑制槽纹(波纹)片 材中的这种反弹。

另外，介质可包含树脂。在波纹成形工艺中，介质可被加热至树脂的玻璃转化点之上。当树脂冷却时，这会有助于保持槽纹形状。

波纹片材3、表面片材4或两者的介质可以在其一面或两面上具有细纤维材料，例如根据美国专利6,955,775；6,673,136和7,270,693所述，上述文献在此被结合入本文作为引用。一般，细纤维可被称为聚合物细纤维(微米纤维和纳米纤维)并可提供在介质上以改进过滤性能。由于介质上细纤维的存在，可能或可希望提供具有减少的重量或厚度的介质，同时获得所希望的过滤性能。因此，介质上细纤维的存在可提供增强的过滤性能，提供使用更薄的介质，或二者兼具。表征为细纤维的纤维可具有的直径为约0.001微米至约10微米，约0.005微米至约5微米，或约0.01微米至0.5微米。纳米纤维是指具有小于200纳米或0.2微米的直径的纤维。微米纤维可指具有大于0.2微米但不大于10微米的直径的纤维。可用于形成细纤维的示例材料包括聚偏二氯乙烯，聚乙烯醇聚合物和共聚物，包括各种尼龙例如尼龙6，尼龙4，6，尼龙6，6，尼龙6，10及其共聚物，聚氯乙烯，PVDC，聚苯乙烯，聚丙烯腈，PMMA，PVDF，聚酰胺，及其混合物。

仍参见图1，示出了附图标记20处的粘接密封边位于槽纹片材3和表面片材4之间，将二者固定在一起。粘接密封边20可以是例如不连续的粘合剂线。粘接密封边也可以是将介质片材焊接在一起的点。

从上文显而易见，所示的示例槽纹片材3通常不是沿着(槽纹片材和表面片材)两者连接处的波谷和波峰连续地固定至表面片材。因此，空气可以在相邻的入口槽纹之间流动，并且可替换的在相邻的出口槽纹之间流动，而不穿过介质。不过，在没有穿过至少一个介质片材进行过滤的情况下，已通过入口流面进入槽纹的未经过滤的空气不能通过出口流面从槽纹流出。

现在参见图2，其中示出了采用槽纹(在这里是规则的、弯曲波型)片材43和非波纹扁平的表面片材44的z-过滤介质结构40。点50和51之间的距离D1定义给定槽纹53下面的区域52中扁平介质44的延伸部分。点50和51被设置为槽纹片材43的内峰46和48的中心点。此外，点45可被表征为槽纹片材43的外峰49的中心点。距离D1定义了介质结构40的周期长度或间距。距离D2定义了在相同的距离D1之上的弓形介质长度，并且由于槽纹53的形状而当然大于D1。对于根据现有技术用于槽纹过滤器应用中的通常规则形状的介质，长度D2对D1 的比率通常在1.2-2.0的范围内，包括端值。常用于空气过滤器的示例结构具有D2是约1.25xD1至约1.35xD1的设置。例如，所述介质被商用于具有规则的、弯曲波型的Donaldson Powercore^TMZ-过滤器结构中。在这里，比率D2/D1有时被表征为槽纹/平面比或介质的介质拉伸性。

槽纹高度J是从表面片材44至槽纹片材43的最高点的距离。也就是说，槽纹高度J是槽纹片材43的交替峰57和58之间在外部高程(高度)上的差值。槽纹高度J考虑了槽纹片材43的厚度。峰57可被称为内峰(朝向表面片材44的峰)，而峰58可被称为外峰(背向表面片材44的峰)。尽管距离D1、D2和J应用于图2所示的特定槽纹介质结构，这些距离可应用于其它结构的槽纹介质，其中D1是指在给定槽纹之下槽纹的周期长度或平面介质的距离，D2是指从(较)低峰至(较)低峰的槽纹介质的长度，而J是指槽纹高度。

另一种测量可被称为线长(cord length)(CL)。线长是指从低峰57的中心点50到高峰58的中心点45的直线距离。介质的厚度以及决定在何处开始或结束具体的距离测量可以影响距离值，因为介质厚度影响距离值。例如，线长(CL)可以具有不同值，取决于距离是否是从内峰的底部测量到外峰的底部或者是否是从内峰的底部测量到外峰的顶部。该距离上的差异是介质厚度如何影响距离测量结果的例子。为了使介质厚度的影响最小化，线长的测量由介质内的中心点确定。线长CL和介质长度D2之间的关系可被表征为介质-线(cord)百分比。介质-线百分比可以根据下面的公式确定： 

在波纹状纸板行业中，业已定义了各种标准的槽纹。这些槽纹包括例如标准E槽纹，标准X槽纹，标准B槽纹，标准C槽纹和标准A槽纹。所附的图3结合下文的表1提供了这些槽纹的定义。

Donaldson Company，Inc.(DCI)，本发明的受让人，已经在各种Z-过滤器结构中使用了标准A和标准B槽纹的变形。DCI标准B槽纹可具有约3.6％的介质-线百分比。DCI标准A槽纹可具有约6.3的介质-线百分比。不同的槽纹也在表1和图3中进行了定义。图2示出了利用标准B槽纹作为槽纹片材43的z-过滤介质结构40。 表1 

一般，波纹盒行业的标准槽纹结构被用于定义波纹介质的波纹形状或近似波纹形状。通过提供增强过滤的槽纹构造或结构可以实现改进性能的过滤介质。在波纹盒纸板行业中，选择槽纹的尺寸或波纹的几何形状以提供适于处理载荷的结构。波纹盒行业中的槽纹几何形状开发了标准A槽纹或B槽纹结构。尽管所述槽纹结构对于处理载荷可能是希望的，通过改变槽纹几何形状可增强过滤性能。用于改进过滤性能的技术包括选择在通常情况下改进过滤性能以及在选定的过滤条件下改进过滤性能的几何形状和结构。可被改变以改进过滤性能的示例性槽纹几何形状和结构包括槽纹掩蔽，槽纹形状，槽纹宽高比，和槽纹不对称性。鉴于槽纹几何形状和结构的多种选择，由于不同的槽纹几何形状和结构过滤元件可被设置成具有希望的过滤元件几何形状和结构以改进过滤性能。

掩蔽

在关于z-介质的上下文中，掩蔽是指接近槽纹片材和表面片材之间的区域，在这里缺少明显的压力差，导致过滤介质在使用时缺少可用的过滤介质。一般，被掩蔽的介质对于显著增强过滤介质的过滤性能是没用的。因此，希望减少掩蔽从而增大可用于过滤的过滤介质量并从而增大过滤介质的容量，增大过滤介质的通过量，减少过滤介质的压力降，或上述中的一些或全部。

在如图2所示槽纹片材被设置成在峰处具有宽半径的型式的情况，接近槽纹片材和表面片材的接触区域存在较大面积(区域)的过滤介质一般不可用于过滤。通过减小峰的半径或槽纹片材和表面片材之间的接触点(例如，提供更陡峭的接触点)可减少掩蔽。在压力下(例如在过滤过程中)掩蔽一般考虑介质的偏斜。较大的半径可导致更多的槽纹介质朝向表面片材偏斜并从而增大掩蔽。通过提供更陡峭的峰或接触点(例如，更小的半径)，可以减小掩蔽。

已经尝试减小槽纹片材和表面片材之间的接触半径。例如，参见Winter等人的美国专利No.6,953,124。图4a示出了减小半径的示例，其中槽纹片材70在槽纹片材70中的较陡峭的峰或接触点74和75处接触表面片材72和73。弯曲的波型(例如图1所示的弯曲波型)一般具有的槽纹片材在峰处的半径为至少0.25mm并通常不大于3mm。较陡峭的峰或接触点可被表征为峰具有的半径为小于0.25mm。优选的，较陡峭的峰或接触点可被设置成具有小于约0.20mm的半径。此外，通过使峰的半径小于约0.15mm并优选小于约0.10mm可减少掩蔽。所述峰可被设置成没有半径或基本上半径为约0mm。设置表现为较陡峭的峰或接触点的槽纹介质的示例性技术包括以足以提供较陡峭边缘的方式对槽纹介质进行压印、弯曲、折叠或折纹。应当理解，提供陡峭边缘的能力取决于多个因素，包括介质自身的成分和用于进行压印、弯曲、折叠或折纹的加工设备。一般，提供较陡峭的接触点的能力取决于介质的重量以及介质是否含有抗撕裂或切割的纤维。一般，希望在压印、弯曲、折叠或折纹过程中不对过滤介质进行切割。

尽管希望减小峰(内峰或外峰)的半径以减少掩蔽，并不需要所有的峰具有减小的半径以减少掩蔽。通过使至少一些峰(例如，至少约20％的峰)具有较陡峭的峰或接触点可实现减少的掩蔽和增强的过滤性能。此外，根据介质的设计，外峰可具有减小的半径或内峰可具有减小的半径，或外峰和内峰均具有减小的半径，以便减少掩蔽。

增大介质的表面积

通过增大可用于过滤的过滤介质量可增强过滤性能。减少掩蔽可被视为用于增大可用于过滤的介质的表面积的技术。

槽纹介质的结构可通过槽纹宽高比进行表征。槽纹宽高比是槽纹周期长度D1对槽纹高度J的比率。槽纹宽高比可通过下面的公式表示： 

所测得的距离例如槽纹周期长度D1和槽纹高度J可被表征为除了各端部处槽纹长度的20％外沿着槽纹长度的过滤介质的平均值。所述距离可以远离槽纹的端部进行测量。通常是槽纹的端部具有密封(剂)或闭合。在槽纹闭合处计算得到的槽纹宽高比不必然代表发生过滤地方的槽纹的槽纹宽高比。因此，当槽纹在端部处或接近端部处闭合时，槽纹宽高比的测量可被设置为除去接近槽纹端部处最后20％的槽纹长度外槽纹长度上的平均值，以去除槽纹闭合(结构)的影响。对于“规则的”介质，期望槽纹周期长度D1和槽纹高度J沿着槽纹长度会相对恒定。相对恒定表示，除了槽纹闭合设计可能影响宽高比的各端部处的20％长度外，在槽纹长度上槽纹宽高比可以在约10％内变化。此外，在“不规则的”介质的情况，例如具有锥形槽纹的介质，槽纹宽高比在槽纹的长度上可以变化或保持大致相同。通过偏离理论上等边三角形形状调节槽纹形状，可以增大给定体积(空间)中可用于过滤的介质量。因此，槽纹宽高比为至少约2.2、至少约2.5、至少约2.7或至少约3.0的槽纹可提供可用于过滤的增大的介质表面积。此外，宽高比为小于约0.45、小于约0.40、小于约0.37或小于约0.33的槽纹设计可提供可用于过滤的增大的介质面积。一般，具有等边三角形形状的理论槽纹表示槽纹宽高比为约1.6。

用于增大可用于过滤的过滤介质量的另一种技术包括增大介质包的槽纹密度。槽纹密度是指过滤介质包中过滤介质的每单位截面积的槽纹数量。槽纹密度取决于多个因素，包括槽纹高度J、槽纹周期D1、和介质厚度T。槽纹密度可被表征为介质包槽纹密度或单面介质槽纹密度。用于计算过滤元件的介质包槽纹密度(ρ)的方程式为： 过滤元件的槽纹密度可通过计数过滤元件的截面积中包括那些开口的槽(channel) 和那些闭合的槽的槽的数量，并除以在确定槽的数量的位置处过滤元件的截面积的两倍而计算得到。一般，希望从入口流面至出口流面通过过滤元件的长度上槽纹密度保持相对恒定，反之亦然。应当理解，z-介质截面(积)是指介质(卷绕或层叠)的截面积而并不必然是指过滤元件的截面积。过滤元件可具有旨在接合外壳的壳套或密封，使得过滤元件的截面积大于介质的截面积。此外，介质的截面积是指有效面积。就是说，如果介质围绕芯或芯轴卷绕，芯或芯轴的截面积不是z-介质包截面积的一部分。此外，槽的数量是指在有效面积中槽的数量。

用于计算单面介质的槽纹密度(ρ)的另一方程式是：  $\mathrm{\ρ}=\frac{1}{(J+T)\mathrm{xD}1}$ 在每单位单面介质的槽纹密度的方程式中，J是槽纹高度，D1是槽纹周期长度，而T是槽纹片材的厚度。该可替换的方程式可被称为计算单面介质槽纹密度的方程式。单面介质槽纹密度根据单面介质的结构确定。与之相反，介质包槽纹密度根据组合的介质包确定。

理论上，介质包槽纹密度和单面介质槽纹密度应当具有类似的结果。不过，可能介质包被设置成使得介质包槽纹密度和单面介质槽纹密度具有不同的结果。

图2和3所示并在表1中所表征的标准B槽纹提供的卷绕过滤介质具有约34槽纹/英寸²的槽纹密度(介质包槽纹密度和单面介质槽纹密度)。由标准B槽纹所形成的介质包可被表征为具有约34槽纹/英寸²的平均槽纹密度。槽纹密度(不管是表示为介质包槽纹密度还是单面介质槽纹密度)可被视为介质包的平均槽纹密度，除非另有说明。因此，槽纹密度有时可被称为槽纹密度而在另一些时候被称为平均槽纹密度。一般，增大平均槽纹密度是指使介质包的槽纹密度大于标准B槽纹介质的槽纹密度。例如，增大的槽纹密度可指介质包具有的槽纹密度大于35.0槽纹/英寸²。可以使介质包的槽纹密度大于约36槽纹/英寸²，大于约38槽纹/英寸²，大于约40槽纹/英寸²，大于(约)45槽纹/英寸²，或大于约50槽纹/英寸²。介质包可被设置成具有减小的槽纹密度(与标准B介质相比)以具有减小的压力降或对通过其中的流体流动具有更小的阻力。例如，介质包可被设置成具有的介质包槽纹密度小于34.0槽纹/英寸²，小于约30槽纹/英寸²，或小于约25槽纹/英寸²。

一般，使介质具有增大的槽纹密度趋向于在介质的体积(空间)中增大介质的表面积，并因此趋向于增大过滤介质的承载能力。因此，增大介质的槽纹密度可具有增强介质的承载能力的效果。不过，假设其它因素保持不变，增大介质的槽纹密度可具有增大通过介质的压力降的效果。此外，减小过滤介质的槽纹密度可具有减小初始压力降的效果。

增大过滤介质的槽纹密度具有减小槽纹高度(J)或槽纹周期长度(D1)或两者的效果。因此，随着槽纹密度增大，槽纹的尺寸(槽纹的尺寸是指槽纹的截面积)趋于减小。因此，较小的槽纹尺寸具有增大通过过滤介质的压力降的效果。一般，通过介质的压力降的表述是指相对于在介质的第二面处所测得的压力在介质的第一面所确定的压力差，其中第一面和第二面设置在槽纹的大体相对端。为了提供具有较高槽纹密度同时保持希望压力降的过滤介质，可以减小槽纹长度。槽纹长度是指从过滤介质的第一面至过滤介质的第二面的距离。在可用于过滤内燃机的空气的过滤介质的情况，短长度槽纹可被表征为槽纹长度小于约5英寸(例如，约1英寸至约5英寸，或约2英寸至约4英寸)的那些槽纹。中等长度槽纹可被表征为长度为约5英寸至约8英寸的那些槽纹。长的长度槽纹可被表征为槽纹长度大于约8英寸(例如，约8英寸至约12英寸)的那些槽纹。

槽纹形状

增大介质包内可用于过滤的过滤介质量的另一种技术包括选择槽纹形状，与例如表1中所述的标准槽纹设计相比所述槽纹形状具有增大的可用于过滤的过滤介质量。提供增大可用于过滤的过滤介质量的槽纹形状的一种技术是通过在相邻峰之间形成脊。如上所述，相邻的峰可被表征为内峰和外峰，取决于所述峰是朝向表面片材还是背离表面片材。图4a-c示出了用于增强过滤性能的代表性示例槽纹形状。图4a所示的槽纹形状可被称为“低接触(low contact)”槽纹形状。图4b和4c所示的槽纹形状可被称为“零应力(zero strain)”槽纹形状。一般，术语“低接触”是指槽纹形状增强表面介质片材之间槽纹介质片材量的能力，同时与标准A和B槽纹介质相比减小槽纹片材和表面片材之间的接触量(例如，掩蔽)。术语“零应力”是指槽纹形状沿着槽纹的长度方向提供锥形的能力，而不会在介质上引起不希望水平的应力。一般，在介质上不希望水平的应力(拉伸)是指在介质上造成撕裂或裂口的应力量，或需要使用能够承受较高水平应力的特殊介质的应力量。一般，可以承受大于约12％的应力的介质可被认为是可承受较高水平 应力的特殊介质，并且可能比配备以承受达到约12％的应力的介质更为昂贵。零应力槽纹片材可另外在槽纹片材和表面片材之间提供减小的接触(例如，减小的掩蔽)。

现参见图4a-c，介质110包括在表面片材111和113之间的槽纹片材112，介质120包括在表面片材121和123之间的槽纹片材122，而介质140包括在表面片材141和143之间的槽纹片材142。槽纹片材112和表面片材113的组合可被称为单面介质117，槽纹片材122和表面片材123的组合可被称为单面介质137，而槽纹片材142和表面片材143的组合可被称为单面介质147。当单面介质117，137或147被卷绕或层叠时，表面片材111，121或141在层叠介质的情况可以由另一单面介质提供，或在卷绕介质的情况可由同一单面介质提供。

介质110，120，和140可被设置成提供过滤元件，用于清洁流体(例如空气)。过滤元件可被设置成卷绕元件或层叠元件。卷绕元件一般包括槽纹介质片材和表面介质片材被卷绕以提供卷绕结构。卷绕结构可具有被表征为圆形、长圆形或跑道形的形状。层叠结构一般包括由槽纹介质片材粘合至表面介质片材构成的交替的介质层。图4a-c所示的介质110，120和140是穿过介质剖开的剖面图，以便示出低接触和零应力形状的槽纹片材的截面形状。应当理解，截面形状可以沿着槽纹的长度延伸。此外，可以密封槽纹以便介质起z-介质的作用。如果需要，密封可以用粘合剂或密封剂材料。

在图4a中，距离D1是从内峰114的中心点测量到外峰116的中心点。示出了槽纹介质110对于每个周期长度D1或沿着介质长度D2具有两个脊118。脊118沿着至少一部分槽纹长度延伸。一般，每个脊118可被表征为较平坦部分的槽纹介质118a连接较陡峭部分的槽纹介质118b的大体区域。脊(例如，非峰的脊)可被认为是在不同斜度的介质部分之间的相交线。脊可以通过介质在该位置的变形而形成。介质可以由于对介质施加压力而在脊处变形。用于形成脊的技术包括压印、折纹、弯曲和折叠。优选的，脊可以由于在波纹成形过程中进行压印而获得，其中波纹辊对介质施加压力以形成脊。形成槽纹片材和单面介质的示例性技术披露于2008年2月4日向美国专利商标局提交的美国申请序列号61/025,999中。美国申请序列号61/025,999的全部公开内容在此被结合入本文作为引用。应当认识到，峰可被称为脊。不过，在本发明的上下文中，当脊清楚地设置在峰之间时，提及“脊”时从上下文可以看到其是指“非峰的脊”。

对于示例性槽纹片材112，在图4a中可以看到较平坦部分的槽纹介质118a为在外峰115和脊118之间延伸的一部分槽纹介质。从外峰115至脊118的较平坦部分的槽纹介质118a相对于表面片材113的平均角度可被表征为小于45°，并且可设置为小于约30°。较陡峭部分的槽纹介质118b可被表征为从内峰116延伸至脊118的这部分介质。一般，被表征为在内峰116和脊118之间延伸的较陡峭部分的槽纹介质118b相对于表面片材113的角度可大于45°，并且可大于约60°。较平坦部分的槽纹介质118a与较陡峭部分的槽纹介质118b之间的角度差异可表征脊118的存在。应当理解，较平坦部分的槽纹介质118a的角度和较陡峭部分的槽纹介质118b的角度可被确定为形成所述部分介质的端点的点之间的平均角度，并且所述角度自表面片材进行测量。

脊118可以通过在槽纹介质12的形成过程中沿着槽纹片材112的长度进行压印、折纹、弯曲或折叠而获得。可能需要但不是必须的，在形成槽纹介质112的步骤过程中采取设置脊118的步骤。例如，脊118可通过热处理或湿处理或其组合进行设置。另外，在没有设置脊的额外步骤的情况下，脊118可以由于压印、折纹、弯曲或折叠的结果而存在。此外，脊118的表征不会与槽纹片材外峰115或119和槽纹片材内峰116或114相混淆。大体较平坦部分118a和大体较陡峭部分118b的表征是一种表征脊存在的方式。一般，希望较平坦部分118a和较陡峭部分118b表现为曲线。也就是说，希望较平坦部分118a和较陡峭部分118b不是完全平面的，尤其是在流体(例如空气)在过滤过程中流过介质时。尽管如此，介质的角度可以从脊至相应的相邻峰进行测量，以提供该部分介质的平均角度。

图4a所示的介质形状可被称为低接触形状。一般，低接触形状是指在槽纹片材112和表面片材111之间的较低的接触面积。脊118的存在有助于在峰115和119处提供减少的掩蔽。脊118是由于使槽纹片材112变形的结果而存在的，并因此减小了在峰115和119处介质上的内应力。在没有脊118存在的情况下，在槽纹片材112中将可能存在一定水平的内应力，这会导致槽纹片材112在峰115和119处产生较大的半径，并从而增大掩蔽。因此，脊118的存在有助于增大相邻峰(例如，峰115和114)之间存在的介质量，并且由于在一定程度上减少了槽纹片材12内的张力(所述张力会导致槽纹片材112在缺少脊的峰处展开或变平坦)而有助于减小峰(例如，峰115)的半径。

可以通过目测法检测脊118的存在。图6示出了过滤元件的端视图的照 片，其中槽纹介质可被表征为具有低接触形状。尽管低接触形状的存在从槽纹介质的端部观察可能不特别明显，可以切入过滤元件并且看到沿着槽纹长度延伸的脊的存在。此外，脊的存在可以通过图6的照片所展示的技术确定，其中过滤元件载有灰尘，并且槽纹片材可被从表面片材剥开以露出具有与槽纹介质上的脊相对应的脊的灰尘饼。一般，灰尘饼上的脊反映了具有一平均角度的一部分灰尘表面与具有不同平均角度的另一部分灰尘表面相交。这两部分灰尘表面饼的相交形成了脊。可用于承载介质以填充槽纹以便在槽纹内提供灰尘饼的灰尘可被表征为ISO细试验粉尘。

现在参见图4a，槽纹片材112在距离D2上包括两个脊118，其中距离D2是指从峰114的中心点至峰116的中心点的槽纹片材112的长度，并且其中所述脊不是峰114，115，116或119。尽管峰114和116可被称为内峰，而峰115，119可被称为外峰，所述峰可被另行表征为表面片材峰。一般，认为介质会被设置成不同的结构(例如卷绕或层叠)，并且槽纹会在空间上被设置使得内和外的表征可被忽略而支持使用表征所述峰为表面片材峰。术语内和外的使用便于描述如图中所示、并且作为单面介质的一部分提供的槽纹。

尽管槽纹片材112可被设置成沿着每个长度D2具有两个脊118，如果需要，槽纹片材112可被设置成沿着每个周期长度D2具有单个脊，并且可被设置成其中一些周期表现至少一个脊，一些周期表现两个脊，而一些周期没有脊，或其任意组合的结构。槽纹片材可被设置为具有重复型式的脊。重复型式的脊表示波型表现脊的型式。脊的型式可以是位于每个相邻峰之间，每两个相邻峰之间，每三个相邻峰之间，或在介质的波型上可察觉的表现脊的重复型式的一些变形。

脊的存在的表征应被理解为表示脊是沿着槽纹的长度存在的。一般，脊可被设置成沿着槽纹的长度足以使所得到的介质具有希望的性能。尽管脊可能在槽纹的整个长度上延伸，也可能由于例如槽纹端部处的影响所述脊不会在槽纹的整个长度上延伸。示例性的影响包括槽纹闭合(例如，针刺)和在槽纹端部处塞的存在。优选的，脊在槽纹长度的至少20％上延伸。作为示例，脊可以在槽纹长度的至少30％、槽纹长度的至少40％、槽纹长度的至少50％、槽纹长度的至少60％、或槽纹长度的至少80％上延伸。槽纹的端部可能以某种方式闭合，并且由于闭合，当从一个面观察介质包时可能检测到脊的存在或可能不能检测到脊的存在。因此，以沿着槽纹的长度延伸表征脊的存在并不表示所述脊必须沿着槽纹的整个长度延 伸。此外，在槽纹的端部处可能检测不到脊。现在参见图5的照片，其中在槽纹介质的端部处检测脊的存在可能有些困难，尽管可以在介质内距离槽纹端部一定距离的位置检测到脊的存在。

现在参见图4b，槽纹介质120包括设置在表面片材121和123之间的槽纹片材122。槽纹片材122包括在内峰124和外峰125之间的至少两个脊128和129。沿着长度D2，介质122包括四个脊128和129。介质的单个周期长度可包括四个脊。应当理解，脊128和129不是可被称为表面介质峰的峰124，125或126。介质122可被设置使得在相邻峰(例如，峰125和126)之间有两个脊128和129。此外，介质122可被设置使得相邻峰之间有一个脊或没有脊。并不要求在相邻峰之间有两个脊。如果希望脊的存在是交替的或脊设置在预定间隔的相邻峰之间，在峰之间可以缺少脊。

脊128可被表征为较平坦部分的槽纹介质128a连接较陡峭部分的槽纹介质128b的区域。一般，较平坦部分的槽纹介质128a可被表征为具有小于45°并优选小于约30°的角度，其中所述角度是在脊128和脊129之间进行测量并相对于表面片材123进行测量。较陡峭部分的槽纹介质128b可被表征为具有大于45°并优选大于约60°的角度，其中所述角度是从峰126测量到脊128并相对于表面片材123进行测量。脊129可被设置为由较平坦部分的槽纹介质129a和较陡峭部分的槽纹介质129b的相交而形成。一般，较平坦部分的槽纹介质129a对应于从脊128延伸到脊129的介质部分的角度。一般，较平坦部分的槽纹介质129a可被表征为具有的斜度小于45°并优选小于约30°。较陡峭部分的槽纹介质129b可被表征为在脊129和峰125之间延伸的槽纹介质的那部分，并可被表征为在脊129和峰125之间并相对于表面片材123具有一角度。一般，较陡峭部分的槽纹介质129b可被表征为具有的角度大于45°并优选大于约60°。

现在参见图4c，槽纹介质140包括设置在表面片材141和143之间的槽纹片材142。槽纹片材142包括在内峰144和外峰145之间的至少两个脊148和149。沿着长度D2，介质140包括四个脊148和149。介质的单个周期长度可包括四个脊。应当理解，脊148和149不是峰144，145。介质140可被设置使得在相邻峰(例如，峰144和145)之间有两个脊148和149。此外，槽纹片材140可被设置使得在其它的相邻峰之间有一个脊、两个脊或没有脊。并不要求在每个相邻峰之间有两个脊。如果希望脊的存在是交替的或脊设置在预定间隔的相邻峰之间， 在相邻峰之间可以缺少脊。一般，可以设置槽纹型式，其中槽纹的型式重复并且在相邻峰之间包括脊的存在。

脊148和149可被表征为较平坦部分的槽纹片材连接较陡峭部分的槽纹片材的区域。在脊148的情况，较平坦部分的槽纹片材148a连接较陡峭部分的槽纹片材148b。在脊149的情况，较平坦部分的槽纹片材149a连接较陡峭部分的槽纹片材149b。较陡峭部分的槽纹介质可被表征为当对该部分介质相对于表面片材143进行测量时所具有的角度大于45°并优选大于约60°。较平坦部分可被表征为对该部分介质相对于表面片材143进行测量时所具有的斜度为小于45°并优选小于约30°。

槽纹片材142相对于槽纹片材122可被认为更便于制备，这是因为槽纹片材142的包角(wrap angle)可以小于槽纹片材122的包角。一般，包角是指在槽纹成形的步骤过程中导致介质转向的角度和。在槽纹介质142的情况，与槽纹介质122相比介质在槽纹成形过程中转向更小。结果，通过槽纹成形形成的槽纹片材142所需的介质抗拉强度与槽纹片材122相比更低。

示出的槽纹片材112，122和142从峰至峰相对对称。也就是说，对于槽纹片材112，122和142，槽纹以在相邻峰之间具有相同数量的脊而重复。相邻峰是指沿着槽纹介质的长度一个接着一个的峰。例如，对于槽纹介质112，峰114和115可被视为相邻峰。不过，介质的周期不需要在相邻峰之间具有相同数量的脊，并且用这种方式介质可被表征为不对称的。也就是说，介质可被制备成在一半的周期上具有脊而在另一半的周期上没有脊。

通过在槽纹介质的相邻峰之间设置单个脊或多个脊，相对于现有技术介质(例如标准A和B槽纹)距离D2可被增大。由于存在一个脊或多个脊，与例如标准A槽纹和B槽纹相比，可能提供具有更多可用于过滤的介质的过滤介质。前述介质-线百分比的测量可被用于表征设置在相邻峰之间的介质量。长度D2被定义为对于槽纹片材112，122和142的一个周期的槽纹片材112，122和142的长度。在槽纹片材112的情况，距离D2是从低峰114至低峰116的槽纹片材的长度。该距离包括两个脊118。在槽纹片材122的情况，长度D2是从低峰124至低峰126的槽纹片材122的距离。该距离包括至少四个脊128和129。由于在相邻峰之间提供一个或多个脊(或折纹)而导致的相邻峰之间增大的过滤介质的存在可通过介质-线百分比表征。如前所述，标准B槽纹和标准A槽纹通常分别表现出的介质-线百 分比为约3.6％和约6.3％。一般，低接触槽纹(例如图4a所示的槽纹设计)可表现出的介质-线百分比为约6.2％至约8.2％。优选的，槽纹表现的介质-线百分比大于5.2％并优选大于6.5％。图4b和4c所示的槽纹设计可具有的介质-线百分比为约7.0％至约16％。如果需要，介质包可被设置成具有表现大于约6.3％或大于约8.3％的介质-线百分比的槽纹。

图4b和4c中的过滤介质120和140具有沿着槽纹长度提供锥形槽纹而不在介质中产生张力的能力的额外优势。由于这个原因，图4b和4c中的槽纹形状可被称为零应力槽纹形状。现在参见图7和8a，槽纹片材122以锥形结构示出。在图8a中，示出了槽纹片材122从结构122a向结构122d成锥形。由于锥形，槽纹介质包括如122b和122c所示的结构。由于槽纹介质从122a向122d成锥形，脊128和脊129接近低峰126并离开高峰125。因此，当槽纹介质122从122a向122d成锥形时，槽纹片材122和表面片材123之间的截面表面积减小。与该在截面表面积上减小对应，由槽纹片材122和表面片材形成的对应槽纹接触高峰125经历了在截面表面积上的增大。还观察到，随着锥形朝向122a和122d所示的端部结构移动，所述脊趋于合并在一起或变得彼此之间更不易区分。122a处所示的结构趋于看起来更像低接触形状。此外，可以看到随着槽纹介质从122d向122a成锥形，脊128和脊129接近高峰125。在锥形零应力形状的情况，槽纹片材可被表征为在相邻峰之间在至少30％并优选至少50％的槽纹长度上具有多个脊。

使用槽纹片材122包含脊128和脊129的过滤介质120的一个优势是能够在不产生过度应力的情况下使槽纹成锥形，并且能够使用不需要表现大于12％的应力的过滤介质。一般，应力可通过下面的方程式表征： 

D2最小是指介质松弛或没有应力下的介质距离，而D2最大是指在被撕裂前的应力下的介质距离。可以承受达到约12％的应力而不会有裂口或撕裂的过滤介质被相当普遍地应用于过滤行业。常用的过滤介质可被表征为基于纤维素的。为了增大介质可承受的应力，可以对介质添加合成纤维。结果，使用必须承受大于12％的应力的介质可能相当昂贵。因此，希望使用能够使槽纹成锥形同时使介质上的应力最小，并避免需要使用可以承受高于12％的应力的昂贵介质的槽纹结构。

现在参见图8b，图4c的槽纹片材142以从位置142a到142b并随后到 142c延伸的锥形结构示出。随着槽纹向更小的截面积(槽纹片材142和表面片材143之间的面积)成锥形，脊148和149朝向峰145移动。反之亦然。也就是说，随着槽纹中的截面积增大，脊148和149朝向峰144移动。

与标准A和B槽纹介质相比，图4a-c中示例性所示的槽纹形状可有助于使可能在峰处被掩蔽的介质面积减小。此外，与标准A和B槽纹介质相比，图4a-c中示例性所示的形状可有助于增大可用于过滤的介质量。在图4a中，从表面片材113观察槽纹介质112，可以看到脊118提供具有凹入外观的槽纹。从表面片材111的视角，可以看到脊118提供具有凸起外观在相邻峰之间延伸的介质。现在参见图4b，可以看到脊128和129从峰到相邻峰自槽纹介质122的任一侧提供凹入和凸起的外观。应当理解，由于脊的存在，槽纹实际上不是凹入或凸起的。因此，脊在弯曲部分中具有过渡或不连续处。另一种表征脊存在的方式是通过观察介质弯曲部分中的不连续处，其中在标准A槽纹和B槽纹中不存在不连续处。此外，应当理解，图4a-4c和8a-8b所示的槽纹形状是有些夸大的。也就是说，在形成槽纹介质后，介质中很可能存在一定程度的反弹或记忆，导致它成弓形或弯曲。此外，流体(例如空气)通过介质的应用可能导致介质偏斜。结果，根据本发明制备的实际介质不必然精确地按照图4a-4c和8a-9b所示的附图。

如果需要，图4a-4c所示的单面介质结构可以反过来。例如，单面介质117包括槽纹片材112和表面片材113。如果需要，单面介质可被构造成使得它包括槽纹片材112和表面片材111。类似的，如果需要，图4b和4c中所示的单面介质可以反过来。图4a-4c中所示的单面介质的表征是用于说明本发明的目的。应当理解，可以通过以与图4a-4c所示基本相反的方式将槽纹片材和表面片材结合来制备单面介质。也就是说，在使槽纹片材槽纹成形的步骤之后，槽纹片材可以在槽纹片材的任一侧上与表面片材结合。

槽纹空间不对称

槽纹空间不对称是指在过滤元件或过滤器滤芯内上游空间和下游空间之间的空间(体积)差异。上游空间是指接收未过滤的流体(例如空气)的介质的空间，而下游空间是指接收已过滤的流体(例如空气)的介质的空间。过滤元件可另被表征为具有脏侧和干净侧。一般，过滤介质的脏侧是指接收未过滤流体的介质空间。干净侧是指接收已过滤流体的介质空间，其中所述已过滤流体已从脏侧流过经由过滤。可能希望提供一种介质，所述介质的脏侧或上游空间大于干净 侧或下游空间。已观察到就过滤空气来说，空气中的颗粒沉积在脏侧上，并因此过滤介质的容量可通过脏侧的空间确定。通过提供空间不对称，可能增大可用于接收脏空气的介质空间并从而增大介质包的容量。

当上游空间和下游空间之间差大于10％时，具有槽纹空间不对称的过滤介质就存在。具有槽纹空间不对称的过滤介质可被称为具有不对称体积结构的介质包。槽纹空间不对称可以通过下面的公式表达： 优选的，表现空间不对称的介质具有的空间不对称性为大于约10％，大于约20％，大于30％，并优选大于约50％。槽纹空间不对称的示例性范围包括约30％至约250％，和约50％至约200％。一般，当希望使介质的使用寿命最大化时，可能希望上游空间大于下游空间。另外，可能存在希望使上游空间相对于下游空间最小化的情形。例如，在安全元件的情况，可能希望安全空间具有相对少的上游空间，以便介质能相对快地充满并阻止流动，表示在上游过滤元件中出现了故障。

空间不对称可以通过测量显示槽纹剖视图的照片中槽纹的截面表面积进行计算。如果槽纹形成规则的型式，该测量结果会产生槽纹空间不对称性。如果槽纹不是规则的(例如锥形的)，那么可以获取介质的若干断面并利用接受的内插或外推技术计算槽纹空间不对称性。

可以调整槽纹设计，以便提供增强过滤性能的槽纹不对称。一般，槽纹不对称是指形成具有较窄峰和变宽的弓形谷的槽纹(或反之亦然)，以便介质的上游空间和下游空间是不同的。不对称空间结构的示例披露于Wagner等人的美国专利申请公开号US 2003/0121845。美国专利申请公开号US 2003/0121845的公开内容在此被结合入本文作为引用。

具有不对称空间结构的过滤介质可以因规则槽纹或锥形槽纹的存在而产生。此外，具有相对对称锥形槽纹(例如，槽纹以相对相同的程度在各方向上成锥形)的介质可以提供缺少(没有)不对称空间结构(小于10％的空间不对称)的介质。因此，锥形槽纹的存在或不存在并不意味着或表示不对称空间结构的存在或不存在。具有规则槽纹结构(例如非锥形的)的介质可能表现出或可能不表现出不对称空间结构。

介质包可被设置使得介质包内的槽纹既是规则的又是锥形的。例如，槽 纹可被设置使得沿着槽纹的长度方向，一部分长度的槽纹是锥形的而另一部分长度的槽纹是规则的。示例性结构包括例如锥形-直-锥形结构，其中槽纹从一个面至一预定位置成锥形，并随后直到另一预定位置表现为规则的结构，并随后表现锥形。锥形-直-锥形结构的存在可用于帮助提供空间不对称，并可用于帮助处理载荷和压力降。

槽纹闭合(结构)

图9-14示出了用于闭合z-介质的槽纹端部的技术，其中所述槽纹可具有图4a-4c所示的形状，并且可以是规则的或锥形的。图9包括单面介质成形工艺的示意性示图，包括波纹成形工位200，单面介质成形工位202，和槽纹闭合工位204。在波纹成形工位200处，两个波纹辊206和208在其间形成了波纹辊缝210。示出非波纹介质片材212被导入辊缝210以待形成波纹，所得到的连续波纹状网214具有沿大体垂直于所示机器方向218的方向穿过其中的波纹216。在单面介质成形工位202处，使非波纹片材220与波纹片材214的一面222接合。两个片材214和220可以在沿其不同点处彼此固定(粘接)在一起以便于制造工艺。为了完成该固定，可以使用固定(粘接)粘合剂，例如热熔。在一些情况，可使用超声波焊接以实现固定(粘接)。

粘合剂225可施加至两个片材214和220中的一个或两个上，或设置在两个片材214和220之间，并且可以设置在片材214和220的中心或中间位置或设置在片材214和220的边缘附近。当设置在中心或大体远离边缘时，可以形成多个单面介质产品。粘合剂225可用于在最终的产品中提供密封，并可提供槽纹闭合。粘合剂225可以设置为热熔或为非热熔粘合剂。另外，粘合剂225可以设置为粘合剂条或粘合剂边，并且所述粘合剂条或边可以设置为连续的条或边或者设置为非连续的条或边。非连续的条或边的示例是用作滴状的粘合剂。所述滴状可以一型式或随意方式应用。例如，粘合剂可用作喷雾状或压印在两个片材214和220中的一个或两个上。粘合剂225被设置成将两个片材214和220固定在一起以形成单面介质230并形成两个片材214和220之间的密封，以便槽纹闭合(结构)阻止流体在密封处穿过其中流动。尽管粘合剂225可用作连续的条，应当理解它可被用作非连续的条，只要它在两个片材214和220之间产生希望的密封和希望的槽纹闭合(结构)以阻止流体穿过其中流动。

单面介质230包括在两个片材214和220之间延伸的槽纹。所述槽纹一 般沿横向方向延伸，并且粘合剂225可以被设置成沿着机器方向穿过网的大体中央位置延伸。当然，粘合剂225的位置可以变化。在某些情况，可能希望使粘合剂225设置在网内大体中央处。在其它情况，可能希望使粘合剂225设置在靠近网的一侧。在其它的示例中，可能希望有多个粘合剂线沿着网延伸，以便形成多个单面介质。应当理解，术语粘合剂线是指施加在槽纹片材和表面片材之间的粘合剂的大致区域，以便在槽纹闭合处形成槽纹片材和表面片材之间的密封。粘合剂线可以设置为粘合剂条或密封剂边，并且在应用时粘合剂条或粘合剂边可被表征为所希望的连续或非连续的形式，以形成密封。

在槽纹闭合工位204处，槽纹沿着粘合剂225闭合。槽纹闭合工位204包括压纹轮240、冠状轮(crowning wheel)250和整平轮260。与压纹轮240、冠状轮250和整平轮260中的每一个相对的是辊242，252和262。一般，压纹轮240、冠状轮250和整平轮260一起工作以便在粘合剂225的位置处逐步对着表面片材220整平槽纹片材214。一旦由于整平轮260的作业而将单面介质整平，单面介质230可以沿着粘合剂225在切割机270处被切开，以提供第一单面介质272和第二单面介质274。第一单面介质272和第二单面介质274均可被卷取成卷以供随后形成过滤介质包和过滤元件。图9所示的产生第一单面介质272和第二单面介质274的技术可被称为双宽度工艺(double wide process)。另一双宽度工艺总体披露于美国专利No.7,329,326。可以设置另外的粘合剂线，以便所述工艺可被表征为例如三宽度、四宽度等。也就是说，单面介质230可被设置成具有多个粘合剂线(连续或非连续的)，从而形成可用于形成介质包的多个单面介质部分。在某些情况，可能需要修整(切边)如此形成的单面介质的一侧或边缘，以便提供在一侧或边缘而非在另一侧或边缘上具有槽纹闭合的介质。应当理解，工艺表征(例如三宽度和四宽度)是双宽度的一种形式。

所得到的单面介质272和274可被表征为具有第一端或第二端，其中槽纹片材被压入表面片材。所得到的被压在一起并在该位置切开的槽纹片材和表面片材的组合可被设置为相对平的和基本上直的边缘。尽管槽纹片材和表面片材的组合在边缘处可在例如卷绕介质以形成过滤介质包时可以是弯曲的或曲线的，一般希望边缘是相对直的和平的以便在边缘上提供所希望的流动特性。也就是说，具有槽纹闭合的单面介质的边缘可被表征为相对直的和平的，并且单面介质可随后被弯曲或弯折以形成过滤介质包。即使在被弯曲或弯折以形成过滤介质包时， 该边缘仍可被表征为相对直的和平的，因为弯曲可一般被视为适用于整个单面介质而不是随机地沿着边缘。沿着单面介质所得到的被压制部分可被表征为相对平的或平的。对于“相对平的”，表示它不是“完全平的”。过滤介质会固有表面不规则，而那些不规则以及可能的折叠可能使表面不能成为“完全平的”。虽然如此，所述表面可被认为是相对平的并可被称为平的。

现在参见图10，示出了压纹轮240。压纹轮240被定向使得其旋转轴241定向与槽纹方向平行。这表示压纹轮240在垂直于槽纹长度方向的平面上旋转。所示的压纹轮240示出了其旋转轴241在其中央穿过。压纹轮240一般从靠近中心轴241的中央区域245开始在相对的表面243和244逐渐缩窄(成锥形)，并延伸至端部区域246。当与中央区域245处横跨压纹轮240的宽度相比时，端部区域240是窄的。在许多实施例中，横跨端部区域246的宽度小于横跨中央区域245的距离的三分之一。在所示的示例性实施例中，成锥形的表面243和244以小于10°、至少1°，并且具体示例为1-6°的角度α成锥形。

压纹轮240被用于将槽纹片材推向单面介质中的表面片材。也就是说，压纹轮240下压槽纹片材。当粘合剂225被设置在槽纹片材和表面片材之间时，压纹轮240趋于将粘合剂推离直接位于压纹轮240和辊242之间的区域。

现在参见图11和12，示出了冠状轮250。在图11中，示出了冠状轮250的侧视图。在图12中，示出了冠状轮250的部分端视图。冠状轮250包括用于接合槽纹片材的平滑的、钝的表面254。在示例的实施例中，表面254是半径R为至少1英寸(2.54cm)，不大于3英寸(7.6cm)，并通常为1.5-2.5英寸(3.8-6.4cm)的环形平面。冠状轮250具有相对的轴向表面255和256。轴向表面255和256之间的距离一般定义为冠状轮250的厚度。在示例的实施例中，所述厚度为至少0.1英寸(0.25cm)，不大于0.5英寸(1.3cm)，并通常为0.24-0.4英寸(0.5-1.0cm)。示例性冠状轮250的直径为至少3英寸(7.6cm)，不大于10英寸(25.4cm)，并通常为5-9英寸。轴向表面255和256中的每一个和钝表面254之间的表面是曲线形的并且在所示的实施例中半径r为至少0.02英寸(0.05cm)，不大于0.25英寸(0.6cm)，并且通常在0.08-0.15英寸(0.2-0.4cm)。

冠状轮250的目的是沿着压纹轮240接触槽纹片材的位置提供对槽纹片材的进一步整平。当冠状轮接合槽纹片材时，粘合剂趋于从冠状轮250和辊252之间的区域被推出。

现在参见图13和14，附图标记260处示出了整平轮。整平轮260大体看上去与冠状轮相似，除了表面264基本上更平并且可被设置成平的之外。如图12所示，表面254具有大体的曲线。在图14中，表面264大体是平的，尽管它可能不是完全平的。也就是说，表面264可能存在曲线但表面264的半径应大于表面254的曲线的半径。整平轮在整平轮260和辊262之间的区域中提供槽纹片材的整平。

对大体如图4a-4c所示形状的介质的槽纹片材进行整平的一个优势是，单个脊或多个脊的存在使得槽纹片材的峰相对容易朝向表面片材压下。也就是说，由于在槽纹周期内存在一个脊或多个脊，槽纹片材可以朝向表面片材被压下，而不需要引入针刺或压凹步骤(例如，如美国专利公开号US 2006/0163150所述)。由于脊的存在，槽纹峰可以直接朝向表面片材压下。

槽纹闭合技术(即整平)可应用于规则的槽纹和锥形槽纹。一般规则的槽纹沿着槽纹的长度表现相对一致的尺寸(即，槽纹片材和表面片材之间的截面积)。相反，锥形槽纹一般沿着槽纹的长度表现出截面积上的减少或增大。某些槽纹可既表现出规则又表现出锥形的特征。例如，槽纹在通过槽纹长度的一部分上可具有规则的形状，并随后可朝向槽纹的端部或朝向槽纹的一部分成锥形，并随后再次恢复规则的形状。规则的槽纹可通过槽纹闭合技术进行整平，并且锥形槽纹(或槽纹的一部分是锥形的)可通过槽纹闭合技术进行整平。在槽纹呈锥形的情况，要么相对大的截面尺寸区域要么相对小的截面尺寸区域可被整平。换句话说，所述整平技术可应用于锥形槽纹的所希望端部。参见图8a，其中可以在例如122a或122d处应用槽纹闭合技术。类似的，在图8b的上下文中，槽纹闭合可以发生在142a或142c处。

塞长度和槽纹高度

Z-介质有时被表征为具有从介质的入口面延伸至介质的出口面的槽纹，并且第一部分的槽纹可被表征为入口槽纹，而第二部分的槽纹可被表征为出口槽纹。入口槽纹可以在出口面附近或出口面处设置有塞或密封。此外，出口槽纹可以在入口面附近或入口面处设置有塞或密封。当然，该结构的其它方式是可用的。例如，密封或塞不必设置在入口面或出口面处或靠近入口面或出口面。如果需要，密封或塞可被设置成远离入口面或出口面。在热熔粘合剂被用作密封或塞的情况，经常发现在标准B槽纹介质中塞的长度为至少约12mm。塞长度可以从元件的面 测量至塞的内表面。申请人业已发现，通过减小塞长度，可以提供希望特征的过滤介质，包括增大的负载容量，较低的初始压力降，增大的可用于过滤的介质表面积，减小的过滤元件所需的过滤介质量，或其组合。可能希望塞长度被设置为小于约10mm，小于约8mm，小于约7mm，并且甚至更优选小于约6mm。减小塞长度可以在槽纹长度较短的情况(例如，槽纹长度小于约5英寸)可具有增强的性能。与减小具有较短槽纹长度的介质的塞长度相比，减小具有较长的槽纹长度(例如，大于8英寸)的塞长度对于增强性能可能并不那么有效。对于较短长度的槽纹，例如长度小于约5英寸(例如，约2英寸至约4英寸)的槽纹，将塞长度减小至小于约7mm或小于约6mm可提供增强的性能。塞长度可被称作平均塞长度，并且可被测量为密封第一(组)多个槽纹或密封第二(组)多个槽纹或两者的塞的平均塞长度。也就是说，对于在介质包的一个面处或接近介质包一个面的塞，平均塞长度可被减小。没有要求平均塞长度是对介质包内所有密封的平均塞长度。也就是说，第一部分槽纹的平均塞长度可能不同于第二部分槽纹的(平均)塞长度。如果需要，平均塞长度可被设置成对于所有密封(例如，对于第一(组)多个槽纹和第二(组)多个槽纹)的平均塞长度。

减小塞长度的一个示例性技术是修剪单面介质的边缘，所述单面介质的边缘包含将槽纹片材固定至表面片材的密封剂或粘合剂，作为减小塞长度的一种方式。也就是说，在生产过程中单面介质的宽度可以长于所需要的宽度，应当理解单面介质的宽度会被修剪以减小塞长度。此外，通过修剪介质的一个面或两个面来减小塞长度。减小塞长度的另一技术是利用更厚或更粘性的密封剂材料来提供具有更短长度的密封或塞。

槽纹高度(J)可以根据最终过滤介质所需的槽纹高度或槽纹尺寸进行选择。可以根据过滤介质所用的条件来选择所需要的槽纹高度(J)。在利用本发明的介质的过滤元件替代采用例如标准B槽纹的传统过滤元件的情况，高度J可以是约0.075英寸至约0.150英寸。在利用本发明的介质的过滤元件替代采用例如标准A槽纹的传统过滤元件的情况，高度J可以是约0.15英寸至约0.25英寸。

示例性介质定义

在可用于空气过滤应用的z-介质的情况，并且尤其是用于过滤内燃机的空气流，过滤介质的定义可以根据过滤介质是否旨在使灰尘承载容量最大化，使压力降最小化，或提供需要水平的容量和压力降进行选择。灰尘承载容量可以指 过滤介质的使用期限或寿命。有时希望设计一种过滤介质，所述过滤介质在需要更换前能够表现所希望的使用期限。另外，在某些情况，可能更希望设计一种过滤介质，所述过滤介质能够在希望的压力降范围内工作。对于过滤介质的不同定义的选择提供了对于特定环境和特定空气滤清器定义过滤介质的灵活性。此外，选择不同定义的过滤介质使得在设计空气滤清器上具有灵活性以匹配特定环境。

下面所述的示例性过滤介质可被设置具有或没有前文被称为“低接触”或“零应力”的槽纹形状。在槽纹介质中的峰之间设置一个脊或多个脊不是过滤介质所要求的，但是对于增强性能是可以依赖的。

可以选择第一示例性过滤介质用于使灰尘承载容量最大化。可以选择槽纹密度使得它大于由标准B槽纹介质所制备的过滤介质的槽纹密度。例如，过滤介质可被设置为具有至少约35.0槽纹/英寸²的槽纹密度，其中槽纹密度根据下面的公式计算： 

其中槽的数量通过计数介质截面积中的槽数以及确定介质截面积的位置来确定。优选的，槽纹密度可以大于45槽纹/英寸²或大于约50槽纹/英寸²。为了减小由槽纹密度增大而引起的压力降，可以减小槽纹长度。例如，介质可被设置具有小于5英寸的槽纹长度。因为较短的槽纹长度，塞长度可被设置为较短，以便增大可用于过滤的介质量。例如，塞可被设置为具有小于约7mm，并优选小于约6mm的长度。此外，可以调整介质的槽纹空间不对称性。例如，介质的槽纹空间不对称可被设置使得上游空间比下游空间大至少10％。优选的，槽纹空间不对称性可以大于30％，并优选大于50％。槽纹介质可被设置成具有至少约2.7，并优选至少约3.0的槽纹宽高比。

可以选择第二示例性过滤介质用于提供所希望的长使用期限。第二示例性介质可具有中等的槽纹长度。例如，槽纹长度可以是约5英寸至约8英寸。第二示例性介质可被设置成没有锥形，并可被设置成具有约34槽纹/英寸²的槽纹密度，这大约是标准B介质的槽纹密度。第二示例性介质可被设置具有大于约2.7，并优选大于约3.0的槽纹宽高比。此外，第二示例性介质可被设置具有大于20％，并优选大于30％的槽纹空间不对称性。

第三示例性过滤介质可被设置使得介质表现出所希望的低压力降。第三 示例性过滤介质可具有小于约34槽纹/英寸²并优选小于约25槽纹/英寸²的较低槽纹密度。此外，介质的槽纹长度可以是中等长度或长的长度，并且可具有至少约5英寸的长度，和可具有约6英寸至约12英寸的长度。第三示例性过滤介质可被设置成具有或不具有槽纹空间不对称性。当设置成具有槽纹空间不对称性时，介质可具有大于约30％，或大于约70％的槽纹空间不对称性。槽纹可被设置成锥形的或非锥形的。

第四示例性过滤介质可被设置成使所希望的灰尘承载水平和所希望的压力降平衡。第四示例性过滤介质可被设置成具有较长的槽纹。例如，介质的槽纹长度可以是约8英寸至约12英寸。第四示例性过滤介质可被设置成具有或不具有锥形。

过滤元件

现在参见图15-24，示出了包括过滤介质包的过滤元件。过滤介质包可根据本文所述的介质包特征以及根据示例性介质定义进行设置。应当理解，图15-24所示的过滤元件可以如何修改以接受本文所表征的介质。例如，介质可被设置成卷绕的或层叠的，并且可被设置成具有所述的槽纹长度和槽纹密度范围。此外，图15-24所示的过滤元件一般被表征为空气过滤元件，因为它们可用于过滤空气。

过滤介质包可被设置为过滤元件的一部分，所述过滤元件包含径向密封，所述径向密封披露于例如美国专利号6,350,291，美国专利申请号US2005/0166561和国际公开号WO2007/056589，上述文献的公开内容在此被结合入本文作为引用。例如，参见图15，过滤元件300包括过滤介质包301，所述过滤介质包301可被设置成单面介质的卷绕介质包302，并且可包括第一面304和第二面306。框架308可被设置在介质包310的第一端上，并且可延伸过第一面304。此外，框架308可包括周边312上的阶梯或缩减和延伸过第一面304的支撑314。密封件316可被设置在支撑314上。当过滤元件301被引入外壳320内时，密封件316接合外壳密封表面322以提供密封，使得未经过滤的空气不能绕过过滤介质包300。密封件316可被表征为径向密封，因为密封件316包括密封表面317，所述密封表面317沿径向方向接合外壳密封表面322以提供密封。此外，框架308可以包括介质包横梁或支撑结构324，所述介质包横梁或支撑结构324有助于支撑框架308并有助于减少空气过滤介质包300的叠缩。可以设置检修盖324用于将过滤元件300装入在外壳320内。

过滤介质包可被设置为过滤元件的一部分，在径向密封结构上具有变形。如图16所示，可以依靠密封330以便将框架332固定至介质包334。如图15所示，框架308可以粘合地连接至介质包301。如图16所示，框架332可被设置邻近第一面336，并且密封330可被设置使得它将支撑332固定在介质包334上而不需使用额外的粘合剂。密封330可被表征为包胶模密封，这是因为它沿着密封支撑338的两个面延伸并且延伸到第一端340处的介质包334的外表面上。

过滤介质包可被设置为美国专利No.6,235,195所述的过滤元件的一部分，该文献在此被结合入本文作为引用。现在参见图17，过滤元件350包括长圆形或跑道形的卷绕介质包352，和连接至端部并环绕介质包外部的轴向夹紧密封354。示出轴向夹紧密封354设置在介质包的第一面356和第二面358之间。轴向夹紧密封354包括底座部分360和凸缘部分362。底座部分362可被设置成连接至介质包。凸缘部分362可在两个表面间被夹紧以形成密封。其中一个表面可以是包含过滤元件350的外壳的表面。此外，夹紧凸缘362的另一结构可以是检修盖或另一设置在外壳内的结构，所述结构帮助保持密封，使得未经过滤的空气穿过介质包而没有绕过介质包。过滤元件350可包括从第一面356轴向伸出的手柄364。如果需要，手柄可被设置成从第二面358轴向伸出。手柄364使得过滤元件350可从外壳中被拉出或取出。

现在参见图18-20，附图标记400示出了过滤元件。过滤元件400包括卷绕介质包402，手柄结构404，和密封结构406。该过滤元件结构的细节可以在美国专利No.6,348,084中找到，该文献的全部公开内容在此被结合入本文作为引用。前述的单面介质可用于制备过滤元件400。

手柄结构404包括中央板408，手柄410，和钩结构412。单面介质可以围绕中央板408卷绕，以便手柄410从介质包402的第一面414轴向伸出。钩结构412可以从介质包402的第二面416延伸。手柄410使得操作者能够从外壳取出过滤元件400。钩结构412用于连接至横梁或支撑结构420。钩结构412包括接合横梁或支撑结构420的钩子件422和424。横梁或支撑结构420可被设置成从第二面416延伸并包括密封支撑件432的密封支撑结构430的一部分。密封434可被设置在密封支撑件上，以便在过滤元件400和外壳之间提供密封。当密封旨在由于接触径向面密封表面436和外壳密封表面而提供密封时，密封434可被表征为径向密封。

过滤介质包可被设置为美国专利No.6,348,085所示的燃气涡轮***的一部分，该文献在此被结合入本文作为引用。一个示例性燃气涡轮过滤元件在图21中以附图标记450示出。过滤元件450可包括主过滤元件452和二次过滤元件454。二次过滤元件454可被称为安全过滤元件。主过滤元件452可被设置为本申请前述的过滤介质包。通过卷绕单面介质或通过层叠单面介质可设置过滤介质包。主过滤元件452和二次过滤元件454可被固定在套筒件460内。套筒件460可包括凸缘462，所述凸缘462包括密封464。当安装时，元件450可被设置成使得凸缘462和密封464设置邻近支撑466并通过夹具200固定在位，以便密封464提供足够的密封，从而未经过滤的空气不能绕过过滤元件450。

可采用过滤介质包的另一过滤元件披露于美国专利No.6,610,126，该文献的全部公开内容在此被结合入本文作为引用。现在参见图22，过滤元件500包括过滤介质包502，径向密封结构504，和防尘密封或第二密封结构506。过滤元件500可被设置在空气滤清器外壳510内并可在过滤元件500的下游包括安全或二次过滤元件512。此外，可设置检修盖514用于封闭外壳510。外壳510和检修盖514可夹紧防尘密封506，因此防尘密封506可被表征为夹紧密封。

过滤介质包可被设置为根据国际公开号WO 2006/076479和国际公开号WO 2006/076456所述的层叠介质包结构，上述专利文献的公开内容在此被结合入本文作为引用。现在参见图23，附图标记600示出了包括层叠的、块状介质包602的过滤元件。块状层叠介质包602可被表征为矩形或正(法向)平行四边形介质包。为了密封介质包602的相对端设置了侧板604和606。侧板604和606密封每个层叠单面介质的前端和尾端。介质包602具有相对的流面610和612。应当指出，在面610和612之间没有设置有流动通道，也不要求空气穿过介质包602的介质并从而得以过滤。在空气过滤元件600上设置了外周、周边外壳密封环614。所示的具体密封环614是轴向夹紧密封环。如果需要，可以在介质包表面626和622上设置防护套或板。

过滤介质包可被设置为国际公开号WO 2007/133635中所述的层叠介质包结构，该文献的全部公开内容在此被结合入本文作为引用。现在参见图24，在附图标记650处示出了过滤元件。过滤元件650包括层叠的z-过滤介质结构652，所述层叠的z-过滤介质结构652具有在本示例中的第一入口面654和在本示例中的相对的第二出口面656。此外，过滤元件650包括上侧660、下侧662、和相对 侧端664和666。层叠的z-过滤介质结构652一般包括一个或多个单面介质条的层叠，其中每个条包括槽纹片材固定至表面片材。所述条可被设置成倾斜的结构。所述条被设置成使得槽纹在入口面654和出口面656之间延伸。所示的过滤元件650包括层叠的z-过滤介质包结构，所述层叠的z-过滤介质包结构包括两个层叠的介质包部分670和672。密封件680可被模制到介质包上。此外，过滤元件650包括轴向延伸的手柄682。轴向延伸的手柄682可被设置成具有第一手柄684和第二手柄686。手柄682可被连接至在介质包内延伸的中央板，其中单面介质可密封至中央板。

应当理解，根据示例性附图15-24，过滤介质包可被设置成不同的结构以形成过滤元件，所述过滤元件随后可被用于不同的外壳结构中以提供增强的性能。

上述说明提供了制造和使用本发明的过滤介质和过滤元件的完整说明。由于在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以获得本发明的许多实施例，本发明的范围根据所附权利要求书确定。

Claims (29)

1.一种单面介质，包括：

(a)槽纹片材连接至表面片材并具有第一端和第二端，以便当所述单面介质形成介质包时，所述第一端或第二端形成介质包第一面，而所述第一端或第二端中的另一个形成介质包第二面；

(b)粘合剂，所述粘合剂设置在所述第一端或第二端处位于槽纹片材和表面片材之间，并且其中所述槽纹片材和表面片材沿着粘合剂被推压在一起并粘合在一起以便在槽纹片材和表面片材之间提供密封；和

(c)其中所述槽纹片材中至少25％的槽纹包括至少一个脊，所述至少一个脊沿着相邻峰之间槽纹长度的至少50％延伸。

2.根据权利要求1所述的单面介质，其中所述槽纹片材中至少25％的槽纹包括至少两个脊，所述至少两个脊沿着相邻相同侧峰之间槽纹长度的至少50％延伸。

3.根据权利要求1所述的单面介质，其中所述槽纹片材表现出的槽纹宽高比大于2.5。

4.根据权利要求1所述的单面介质，其中所述槽纹片材表现出的槽纹宽高比大于3.0。

5.一种过滤介质包，所述过滤介质包包括根据权利要求1所述的单面介质，并被构造成通过粘合剂边形成具有用于接收脏流体的入口槽纹和用于排出已过滤流体的出口槽纹的介质包，并且其中所述脏流体穿过所述槽纹片材或表面片材以便进行过滤。

6.根据权利要求5所述的过滤介质包，所述过滤介质包被设置成卷绕结构。

7.根据权利要求5所述的过滤介质包，所述过滤介质包被设置成层叠结构。

8.根据权利要求5所述的过滤介质包，其中所述介质包的槽纹密度大于35槽纹/英寸²。

9.根据权利要求5所述的过滤介质包，其中所述介质包的槽纹密度大于45槽纹/英寸²。

10.根据权利要求5所述的过滤介质包，其中所述介质包的槽纹空间不对称性大于30％。

11.根据权利要求5所述的过滤介质包，其中所述介质包的槽纹空间不对称性大于70％。

12.根据权利要求5所述的过滤介质包，其中所述介质包包括锥形槽纹。

13.根据权利要求12所述的过滤介质包，其中所述锥形槽纹包括具有第一截面积的第一端和具有第二截面积的第二端，其中第一截面积和第二截面积是不同的，并且其中通过将槽纹片材和表面片材推压在一起所提供的密封位于第一端或第二端中的一端处。

14.一种过滤元件，所述过滤元件包括介质包和围绕所述介质包用于接合外壳的密封，所述介质包包括单面介质和粘合剂边以形成用于接收脏流体的入口槽纹和用于排出已过滤流体的出口槽纹，所述单面介质包括：

(a)槽纹片材连接至表面片材并具有第一端和第二端，以便当所述单面介质形成介质包时，所述第一端或第二端形成介质包第一面，而所述第一端或第二端中的另一个形成介质包第二面；

(b)粘合剂，所述粘合剂设置在第一端或第二端处位于槽纹片材和表面片材之间，并且其中所述槽纹片材和表面片材沿着粘合剂被推压在一起并粘合在一起以便在槽纹片材和表面片材之间提供密封；和

(c)其中所述槽纹片材中至少25％的槽纹包括至少一个脊，所述至少一个脊沿着相邻峰之间槽纹长度的至少50％延伸。

15.根据权利要求14所述的过滤元件，还包括从介质包轴向延伸出的手柄。

16.根据权利要求14所述的过滤元件，其中所述介质包的槽纹密度大于35槽纹/英寸²。

17.根据权利要求14所述的过滤元件，其中所述介质包的槽纹密度大于50槽纹/英寸²。

18.根据权利要求14所述的过滤元件，其中所述介质包的槽纹空间不对称性大于30％。

19.根据权利要求14所述的过滤元件，其中所述介质包的槽纹空间不对称性大于70％。

20.根据权利要求14所述的过滤元件，其中所述介质包包括锥形槽纹。

21.根据权利要求14所述的过滤元件，其中所述介质包包括非锥形槽纹。

22.根据权利要求14所述的过滤元件，其中围绕介质包用于接合外壳的密封包括径向密封。

23.根据权利要求14所述的过滤元件，其中围绕介质包用于接合外壳的密封包括轴向夹紧密封。

24.一种用于形成单面介质的方法，包括：

(a)通过在槽纹片材和表面片材之间施加粘合剂将槽纹片材粘接至表面片材；和

(b)在粘合剂的位置处将所述槽纹片材推压向表面片材以形成粘合剂密封；其中所述槽纹片材中至少25％的槽纹包括至少一个脊，所述至少一个脊沿着相邻峰之间槽纹长度的至少50％延伸。

25.根据权利要求24所述的方法，其中在粘合剂的位置处将槽纹片材推压向表面片材以形成粘合剂密封的步骤包括对槽纹片材和表面片材应用一系列辊，所述一系列辊包括：

(a)压纹轮，所述压纹轮被构造成将槽纹片材推压向表面片材；

(b)冠状轮，所述冠状轮具有一表面用于接合槽纹片材并且进一步将槽纹片材推压向表面片材；和

(c)整平轮，所述整平轮具有一表面被构造用于相对于表面片材整平槽纹片材以便提供相对平的表面。

26.根据权利要求24所述的方法，还包括：

(a)在粘合剂密封的位置处切割开槽纹片材和表面片材以形成第一单面介质和第二单面介质，其中所述第一单面介质和第二单面介质均包括阻止未经过滤的流体流动穿过其中的相对平的边缘。

27.根据权利要求26所述的方法，其中在粘合剂的位置处将所述槽纹片材推压向表面片材以形成粘合剂密封的步骤之前没有压凹槽纹的步骤的情况下，所述方法提供一致的槽纹闭合结构。

28.根据权利要求24所述的方法，其中所述粘合剂被应用为连续的粘合剂条。

29.根据权利要求24所述的方法，其中所述粘合剂被应用为不连续的粘合剂条。

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