CN107635642A - V型过滤器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种V型过滤器，该V型过滤器包括第一褶皱型面板和第二褶皱型面板。第一褶皱型面板和第二褶皱型面板均由褶皱的过滤材料的单个连续网形成为V构型，并且第一面板的褶皱与第二面板的褶皱在V构型的顶点处交织。

Description

V型过滤器及其制备方法

背景技术

当期望过滤器具有较长的使用寿命时，具有设置成“V”构型的至少两个过滤器面板的V型过滤器通常用于空气过滤***，因为这些过滤器提供显著增加的过滤介质的表面积。

发明内容

典型的V型过滤器通过如下方式构造：将多个褶皱型过滤器面板组装成交替的V构型，并使用框架和面板将它们固定以形成外壳。在这些构造中的一些中，端盖被应用到相邻褶皱型过滤器面板的端部之上，并且该褶皱型过滤器面板彼此固定并通过用热熔融粘合剂填充该端盖的内部来固定到该端盖，从而将该过滤器面板封装到彼此及端盖，从而形成气密接合。这种方法可为耗时的，使用大量的粘合剂，通过封闭气流路径的一部分一部分减小有效的过滤器区域，并且容易失败，从而导致接合部处非预期的漏气。因此，需要新的V型过滤器以消除使单个过滤器面板彼此接合以制备V型过滤器的需要。

发明人已确定过滤材料的单个网可被打褶并形成V型过滤器，从而消除使单个过滤器面板彼此固定的步骤。由于褶皱型过滤器面板已经通过褶皱的过滤材料的连续网整体地连接到彼此，因此V型过滤器为不漏的，并消除了现有技术V型过滤器的胶水接合点。另外，由于V型过滤器不具有施加到过滤器的端部之上以接合它们的盖，因此气流可穿过过滤器的这些区域，从而降低该V型过滤器在操作中的压降。

因此，在一个实施方案中，本发明在于一种V型过滤器，其包括：第一褶皱型面板和第二褶皱型面板；所述第一褶皱型面板和所述第二褶皱型面板均由褶皱的过滤材料的单个连续网形成为V构型，并且其中第一面板的褶皱与第二面板的褶皱在所述V构型的顶点处交织。

在另一方面，本发明在于一种V型过滤器，其包括：形成为具有开口端和顶点的V构型的第一褶皱型面板和第二褶皱型面板；第一褶皱型面板的折叠部和第二褶皱型面板的折叠部均沿纵向从开口端延伸到顶点；并且其中第一褶皱型面板和第二褶皱型面板均由褶皱的的过滤材料的单个连续网形成。

在其它方面，本发明在于一种制备V型过滤器的方法，其包括：折叠过滤介质以形成接合第一面板和第二面板的主折叠部；沿该主折叠部横向打褶该过滤介质，以形成通过褶皱的主折叠部接合到第二褶皱型面板的第一褶皱型面板；以及将所述第一褶皱型面板与所述第二褶皱型面板分离成V构型以形成所述V型过滤器。

在另一方面，本发明在于一种制备V型过滤器的方法，其包括：打褶过滤介质以形成接合第一面板、第二面板、第三面板和第四面板的三个主折叠部；沿该三个主折叠部横向打褶该过滤介质，以形成通过该三个褶皱的主折叠部接合到第二褶皱型面板的第一褶皱型面板、接合到第二褶皱型面板的第三褶皱型面板以及接合到第三褶皱型面板的第四褶皱型面板；将第一褶皱型面板与第二褶皱型面板分离成第一V构型；以及将第三褶皱型面板与第四褶皱型面板分离成第二构型以形成V型过滤器。

附图说明

图1示出了围绕主折叠线折叠的过滤介质。

图2示出了沿该主折叠线横向打褶该过滤介质。

图3示出了将第一褶皱型面板与第二褶皱型面板分离成V构型。

图4示出了图3的过滤器的顶点，其被倒置并被部分切除。

图5示出了打褶过滤介质以形成三个主折叠部。

图6示出了沿主折叠部横向打褶过滤介质。

图7示出了将第一褶皱型面板、第二褶皱型面板、第三褶皱型面板和第四褶皱型面板分离成第一V构型和第二V构型。

图8示出了图7的V型过滤器的端视图，以及端板。

图9示出了施加到图7的V型过滤器上的两个端板。

图10示出了用于制备图3的V型过滤器的工艺。

具体实施方式

制备方法

参见图1-3，示出了一种制备V型过滤器的方法。折叠过滤介质10的片材或网以形成接合第一面板14和第二面板16的主折叠部12。两个面板将导致具有被布置成单个V构型24的两个褶皱型面板20,22的V型过滤器18，如在图3中所见。然而，过滤介质10的片材或网可相反被打褶成2、3、4、5或n个主折叠部，从而导致具有3、4、5、6或n+1个褶皱型面板的V型过滤器。现在参见图5-7，如果使用三个主折叠部24,26和28导致四个面板30,32,34和36，则可产生具有两个V构型38和40以及四个褶皱型面板42,44,46和48的V型过滤器。通常，该一个或多个主折叠部被放置成使得每个所得的面板具有相同的总体尺寸，但是这不是必须的，并且具有不同尺寸的接合在一起的褶皱型面板的V型过滤器为附加实施方案。

在制备至少一个或多个主折叠部之后，过滤介质被旋转90度并沿该一个或多个主折叠部横向打褶，以形成通过褶皱的主折叠部接合到第二褶皱型面板22的第一褶皱型面板20，如图2中所见。如果存在附加的主折叠部和面板，则它们均同时被打褶，使得附加的褶皱型面板沿相应的褶皱的主折线相互接合，如图6中所见。为了清楚起见，图3和图6中的褶皱沿网的纵向扩张。

任选地，在横向打褶步骤之后以及分离步骤之前或之后，将一个或多个褶皱分离条50(图10)施加到褶皱型面板。通常，褶皱分离条包括在一个或多个线52中施加到褶皱型面板中的每一个的外表面上的热熔融粘合剂。可使用其他粘合剂或胶来代替热熔融粘合剂。另选地，褶皱分离条可具有***相邻褶皱之间以保持褶皱分离的多个指状物或突起部。

在横向打褶步骤之后，第一褶皱型面板20和第二褶皱型面板22被分离成V构型以形成图3中示出的V型过滤器18。该分离步骤可通过在邻近与褶皱的的主折线相反的开口端54的位置沿相反方向牵拉第一褶皱型面板和第二褶皱型面板来实现，这将形成V构型的顶点56。该V型过滤器的第一褶皱型面板20和第二褶皱型面板22之间的夹角由尺寸、形状、空气和压降建模来确定，并通常在15-45度的范围内。如果存在附加的褶皱型面板和褶皱的主折线，则通常分离步骤起始于褶皱型面板的端部对被分离，然后处理下一对褶皱型面板直到所有褶皱型面板已被分离成一个或多个V构型。

任选地，一旦面板被分离成V构型，则可施加压缩力到V构型的第一侧58和第二侧60上，以通过使褶皱的主折线起皱成由分离步骤实现的打开构型来“设置”V构型。在压缩步骤期间，具有期望夹角的V形夹具(jig)或夹具(fixture)可用于将褶皱的V构型放置于其中，然后可将滑板推压到褶皱型过滤器的端部的一者上以设置折皱。

任选地，如图8和图9中所见，可将第一侧面板62附接到V构型的第一侧58，并且将第二侧面板64附接到所述V构型的第二侧60。侧面板可由与形成V型过滤器的过滤介质相同的介质制成，或相反可为更硬或更厚的材料诸如热塑性片材、非织造材料或硬纸板。侧面板可由连接件诸如粘合剂、热塑性焊接、超声焊接、压接、钉、销或夹具(clip)附接到V构型。

任选地，V构型可被设置在合适的框架中，诸如本领域技术人员已知的传统的V型过滤器框架，或设置在仅围绕V型构型的上部简单的矩形框架中，诸如可用于海报或照片的框架。V型构型可被固定到简单的矩形框架并使用粘合剂或机械装置保持在框架内。V型过滤器还可使用支撑开口端54、顶点端56和侧面58,60的挤塑或模塑部件的组合为框架，以提供进一步刚性支撑。这些过滤器框架通常由热塑性塑料制成并与V型过滤器的剩余部分一起被丢弃，但是V型过滤器也可与由更耐用材料诸如金属制成的持久或可重复使用的框架一起使用。

现在参见图10，其示出了制备图3的V型过滤器18的连续工艺。该工艺包括在退绕装置68上退绕过滤介质10的辊66并将过滤介质10导向到折叠板70之上以将其对折，从而形成通过主折线12接合的第一面板14和第二面板16。然后，所折叠的网被导向到打褶机72以沿主折线横向打褶第一面板和第二面板。合适的打褶机是本领域技术人员已知的。在一个实施方案中，使用刀式打褶机。在离开打褶机之后，涂胶器74将两个褶皱分离条50,52施加到离开打褶机72的褶皱的网的每一侧上。褶皱分离条有助于保持褶皱的网在分离步骤期间的完整性。在胶已硬化之后，网延伸通过褶皱分离器76。打褶分离器76可为另一个折叠板或具有上保持器的鞋状物以迫使褶皱型面板进入该鞋状物，该鞋状物使网打开到第一褶皱型面板和第二褶皱型面板之间的期望的夹角而不是将网折叠到其自身上。褶皱型面板的离散长度可在褶皱分离器76之前或之后从打褶网切除。然后，端板62和64可被附接以保持V型过滤器的打开构型。进一步转换工艺可被用于将V型过滤器放置到合适的框架中或根据需要将单个V型过滤器接合到一个或多个其他V型过滤器。

连续的V型过滤器

现在参见图3，V型过滤器18被示出由褶皱的过滤材料的单个连续网形成。V型过滤器包括第一褶皱型面板20和第二褶皱型面板22。所述第一褶皱型面板和所述第二褶皱型面板均由褶皱的过滤材料的单个连续网形成为V构型。所述第一面板的褶皱与所述第二面板的褶皱在与V构型的开口端54相反的所述V构型的顶点56处交织。在使用中，空气被推压到V构型的一个或多个开口端54中并流过整体接合在顶点56处的褶皱型面板20,22。如最佳见于图3，由于未在顶点56处施加端盖来使相邻的过滤器面板彼此接合，空气也可流过V构型的顶点56，从而增加有效过滤面积并降低V型过滤器在使用期间的压降。

现在参见图4，示出了该V构型的顶点56。由于一个或多个主折线已经如上所述被横向打褶，因此顶点56也完全被打褶。如所见，第一褶皱型面板20的多个冠78在顶点56处部分地设置于第二褶皱型面板22的多个谷80内，从而在顶点处使两个褶皱型面板交织。以类似的方式，第二褶皱型面板22的多个冠78在顶点处部分地设置于第一褶皱型面板20的多个谷80内。如果存在附加的褶皱型面板，则它们如图7所示以类似的方式交织。

当存在两个以上的褶皱型面板时，在多个褶皱型面板整体地彼此接合并交织的分离步骤之后，存在附加的顶点。例如，如果过滤介质被打褶成三个主折线、沿该三个主折线被横向打褶成四个褶皱型过滤器面板、并被分离成具有两个V构型(外观类似于字母W)的V型过滤器，则如图5-7所示，所得V型过滤器将具有其中相邻的过滤器面板彼此整体接合并交织的三个顶点。这样将产生V型过滤器，其具有第一褶皱型面板42、第二褶皱型面板44、第三褶皱型面板46和第四褶皱型面板48，所述褶皱型面板均由褶皱的过滤材料的单个连续网形成为第一V构型38和第二V构型40。第一面板42的褶皱与所述第二面板44的褶皱在所述第一V构型38的顶点56处交织，第二面板44的褶皱与所述第三面板46的褶皱在邻近所述第一V构型38的开口端的顶点56的位置交织，并且所述第三面板46的褶皱与所述第四面板48的褶皱在所述第二V构型40的顶点56处交织。

重新参见图3，主折叠部和横向打褶工艺导致具有好的结构支撑的V型过滤器。如所见，V型过滤器18包括第一褶皱型面板20和第二褶皱型面板22，所述第一褶皱型面板和所述第二褶皱型面板形成为具有开口端54和顶点56的V构型。第一褶皱型面板20的折叠部和第二褶皱型面板22的折叠部均沿纵向从开口端54延伸到顶点56，并且第一褶皱型面板20和第二褶皱型面板22均由褶皱的过滤材料的单个连续网形成。由于第一褶皱型面板和第二褶皱型面板的折叠部均沿纵向延伸并在每个顶点处交织和打褶，因此该结构相当地自支撑并且能够抵抗使用中的空气动力且不爆裂或严重波动。如果在使用超过一个主折叠部时存在附加的褶皱型面板，则该附加的面板在顶点处整体地连接并交织，褶皱型面板的折叠部沿纵向从开口端延伸到顶点，如图7中可见。

过滤介质可为用于空气过滤的任何合适的介质。通常，过滤介质具有合适的刚度以在褶皱型面板分离工艺期间以及在使用中经受气流时保持褶皱型构型。多层过滤介质可与最佳用于过滤的一个层和具有最佳用于打褶的刚度的第二层一起使用。用于各种空气或液体应用的合适的过滤介质是本领域技术人员已知的并可根据期望的污染物负载和预期的特定过滤应用来进行选择。在一个具体实施方案中，该过滤介质由层合至90gsm(克/平方米)重量的支撑聚酯稀松布的带电的聚丙烯吹熔纤维(BMF)40gsm组成。

重新参见图8和9，示出了任选的侧面板62,64。示出了在第一侧58上将所述第一褶皱型面板42接合到所述第二褶皱型面板44的第一侧面板62和在第二侧60上将所述第一褶皱型面板44接合到所述第二褶皱型面板44的第二侧面板64。如果存在附加的褶皱型面板(多个V构型)，则侧面板也可被接合到它们。侧面板可用于将V型过滤器保持成特定取向诸如具有设置在相邻过滤器面板之间的期望夹角的总体长度。一旦侧面板被附接，则“独立式”V型过滤器组件被完成。具有侧面板的组件可在合适的外壳中“按原样”被使用，或者组件可被放置在框架中。用于侧面板的合适的材料包括过滤介质，单层或多层热塑性塑料或非织造网。

将侧面板接合到V型过滤器的合适的方法包括粘合剂、热塑性焊接、超声焊接、压接、钉、销或夹具(clip)。

具有附接的侧面板的褶皱型V型过滤器的一个优点在于：该构型在装运期间为部分可收缩的，或能够扩张以配合长度稍微不同的外壳。这可降低装运费用或使得V型过滤器能够适配不止单一尺寸的外壳。由于每个V构型的顶点被完全打褶而没有将相邻褶皱型面板接合到一起的环氧封装端盖，因此可通过在将端板移动成更靠近彼此或更远离彼此时简单地扩张或压缩纵向褶皱来沿横向82(图9)扩张或收缩整个V型过滤器组件。

实施例

在一个实施方案中，40gsm聚丙烯吹熔纤维介质在南达科他州阿伯丁的3M公司(3MCompany,Aberdeen,SD)制备，使用热熔胶喷涂层合机将植物层合为防粘聚酯稀松布(90gsm，佳斯迈威，丹佛，哥伦比亚(Johns Manville,Denver,CO))。这两层介质有驻极体电荷以提高过滤效率。

然后24英寸(61厘米)宽的带电层合介质使用实验室夹具被折叠一次，并被馈送到实验室级刀型打褶机中以形成在横向上1英寸(2.5厘米)的褶皱宽度。刀式打褶机配备有加热区、压力区和3个刀片以形成褶皱包。一旦形成92个褶皱，则褶皱的介质包从打褶机移除并被放置到桌子上。

使用齿间距为5.75毫米的塑料梳子来分离褶皱，然后使用热熔胶枪将两个胶珠线放置到每个褶皱的过滤器面板上以保持褶皱分离。一旦胶珠硬化，则小心地从褶皱包的一端开始一直到另一端分离两个褶皱型面板。褶皱型面板使用实验室夹具保持分离，使得其具有26度的夹角，同时热风枪被用于缓和褶皱的顶点处由分离导致的应力。类似于图3的四个单独的V构型使用三个热熔粘合剂封装端盖附接在一起，所述热熔粘合剂封装端盖在四个V构型需要被彼此接合的开口端处跨接相邻的褶皱型面板。四个V型过滤器使用热熔粘合剂被附着到聚苯乙烯模制框架，该聚苯乙烯模制框架与可商购获得的V型过滤器诸如购自3M公司(3M Company)的具有垫圈的3M^TM商业HVAC过滤器MERV A14V型(标准流程，型号733,24英寸×24英寸×12英寸，每箱一个)一起使用。

Claims (25)

1.一种V型过滤器，包括：

第一褶皱型面板和第二褶皱型面板；

所述第一褶皱型面板和所述第二褶皱型面板均由褶皱的过滤材料的单个连续网形成为V构型，并且

其中所述第一面板的褶皱与所述第二面板的褶皱在所述V构型的顶点处交织。

2.根据权利要求1所述的V型过滤器，其中在所述顶点处，所述第一褶皱型面板的多个冠部分地设置于所述第二褶皱型面板的多个谷内。

3.根据权利要求2所述的V型过滤器，包括在第一侧上将所述第一褶皱型面板接合到所述第二褶皱型面板的第一侧面板和在第二侧上将所述第一褶皱型面板接合到所述第二褶皱型面板的第二侧面板。

4.根据权利要求3所述的V型过滤器，包括围绕所述V构型的开口端的框架。

5.根据权利要求1所述的V型过滤器，包括：

均由褶皱的过滤材料的单个连续网形成为第一V构型和第二V构型的所述第一褶皱型面板、所述第二褶皱型面板、第三褶皱型面板和第四褶皱型面板；并且

其中所述第一面板的褶皱与所述第二面板的褶皱在所述第一V构型的顶点处交织，所述第二面板的褶皱与所述第三面板的褶皱在邻近所述第一V构型的开口端的位置交织，并且所述第三面板的褶皱与所述第四面板的褶皱在所述第二V构型的顶点处交织。

6.根据权利要求5所述的V型过滤器，其中在所述第一V构型的所述顶点处，所述第一褶皱型面板的多个冠部分地设置于所述第二褶皱型面板的多个谷内，并且在所述第二V构型的所述顶点处，所述第三打褶面板的多个冠部分地设置于所述第四褶皱型面板的多个谷内。

7.根据权利要求6所述的V型过滤器，包括在第一侧上接合所述第一褶皱型面板、所述第二褶皱型面板、所述第三褶皱型面板和所述第四褶皱型面板的第一侧面板；以及在第二侧上接合所述第一褶皱型面板、所述第二褶皱型面板、所述第三褶皱型面板和所述第四褶皱型面板的第二侧面板。

8.根据权利要求7所述的V型过滤器，包括围绕所述第一V构型和所述第二V构型的框架。

9.根据权利要求1所述的V型过滤器，其中端盖不附着到所述顶点，并且所述顶点保持透气。

10.一种V型过滤器，包括：

第一褶皱型面板和第二褶皱型面板，所述第一褶皱型面板和所述第二褶皱型面板形成为具有开口端和顶点的V构型；

所述第一褶皱型面板的折叠部和所述第二褶皱型面板的折叠部均沿纵向从所述开口端延伸至所述顶点；并且

其中所述第一褶皱型面板和所述第二褶皱型面板均由褶皱的过滤材料的单个连续网形成。

11.根据权利要求10所述的V型过滤器，其中所述第一面板的褶皱与所述第二面板的褶皱在所述顶点处交织。

12.根据权利要求11所述的V型过滤器，其中在所述顶点处，所述第一褶皱型面板的多个冠部分地设置于所述第二褶皱型面板的多个谷内。

13.根据权利要求12所述的V型过滤器，包括在第一侧上将所述第一褶皱型面板接合到所述第二褶皱型面板的第一侧面板和在第二侧上将所述第一褶皱型面板接合到所述第二褶皱型面板的第二侧面板。

14.根据权利要求13所述的V型过滤器，包括围绕所述开口端的框架。

15.根据权利要求10所述的V型过滤器，包括：

所述第一褶皱型面板和所述第二褶皱型面板，所述第一褶皱型面板和所述第二褶皱型面板形成为具有开口端和顶点的第一V构型；

第三褶皱型面板和第四褶皱型面板，所述第三褶皱型面板和所述第四褶皱型面板形成为具有开口端和顶点的第二V构型；

所述第一褶皱型面板的折叠部和所述第二褶皱型面板的折叠部沿纵向从所述第一V构型的所述开口端延伸至所述第一V构型的所述顶点；

所述第三褶皱型面板的折叠部和所述第四褶皱型面板的折叠部沿纵向从所述第二V构型的所述开口端延伸至所述第二V构型的所述顶点；并且

其中所述第一褶皱型面板、所述第二褶皱型面板、所述第三褶皱型面板和所述第四褶皱型面板均由褶皱的过滤材料的单个连续网形成。

16.根据权利要求15所述的V型过滤器，其中所述第一面板的褶皱与所述第二面板的褶皱在所述第一V构型的所述顶点处交织，并且所述第三面板的褶皱与所述第四面板的褶皱在所述第二V构型的所述顶点处交织。

17.根据权利要求16所述的V型过滤器，其中在所述第一V构型的所述顶点处，所述第一褶皱型面板的多个冠部分地设置于所述第二褶皱型面板的多个谷内，并且在所述第二V构型的所述顶点处，所述第三褶皱型面板的多个冠部分地设置于所述第四褶皱型面板的多个谷内。

18.根据权利要求17所述的V型过滤器，包括在第一侧上接合所述第一褶皱型面板、所述第二褶皱型面板、所述第三褶皱型面板和所述第四褶皱型面板的第一侧面板；以及在第二侧上接合所述第一褶皱型面板、所述第二褶皱型面板、所述第三褶皱型面板和所述第四褶皱型面板的第二侧面板。

19.根据权利要求18所述的V型过滤器，包括围绕所述第一V构型和所述第二V构型的所述开口端的框架。

20.一种制备V型过滤器的方法，包括：

折叠过滤介质以形成接合第一面板和第二面板的主折叠部；

沿所述主折叠部横向打褶所述过滤介质，以形成通过褶皱的主折叠部接合到第二褶皱型面板的第一褶皱型面板；以及

将所述第一褶皱型面板与所述第二褶皱型面板分离成V构型以形成所述V型过滤器。

21.根据权利要求1所述的方法，包括将第一侧面板附接到V构型的第一侧，以及将第二侧面板附接到所述V构型的第二侧。

22.根据权利要求21所述的方法，包括将所述V型过滤器设置于框架中。

23.一种制备V型过滤器的方法，包括：

打褶过滤介质以形成接合第一面板、第二面板、第三面板和第四面板的三个主折叠部；

沿所述三个主折叠部横向打褶所述过滤介质，以形成通过三个褶皱的主折叠部接合到第二褶皱型面板的第一褶皱型面板、接合到所述第二褶皱型面板的第三褶皱型面板以及接合到所述第三褶皱型面板的第四褶皱型面板；

将所述第一褶皱型面板与所述第二褶皱型面板分离成第一V构型；以及

将所述第三褶皱型面板与所述第四褶皱型面板分离成第二V构型以形成所述V型过滤器。

24.根据权利要求23所述的方法，包括将第一侧面板附接到所述第一V构型和所述第二V构型的第一侧，以及将第二侧面板附接到所述第一V构型和所述第二V构型的第二侧。

25.根据权利要求24所述的方法，包括将所述V型过滤器设置于框架中。