CN115025552A - 滤芯和滤芯组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种滤芯和滤芯组件，滤芯包括用于使空气通过的周壁部(10)和端壁部(20)，所述周壁部(10)由纤维状的高分子化合物缠绕而形成筒形，所述端壁部(20)设置在所述周壁部(10)的轴向(A)上的一个端部、并覆盖位于所述周壁部(10)内周的至少部分区域，空气能穿过所述端壁部(20)而进入所述周壁部(10)的内周侧，并且空气能从所述周壁部(10)的外周侧穿过所述周壁部(10)进入所述周壁部(10)的内周侧，从而使空气得到过滤。根据本发明的滤芯结构简单、紧凑、结构强度高、制作方便且过滤效果好。根据本发明的滤芯组件具有同样的优点。

Description

滤芯和滤芯组件

技术领域

本发明涉及滤清器领域，更具体地涉及一种滤芯和滤芯组件。

背景技术

机动车辆的发动机进气***通常设有空气滤清器，用以过滤进入发动机的空气。此类滤清器的滤芯通常由滤纸折叠而成、并形成为筒形或长方体形。

为了实现有效的过滤作用，上述滤芯通常具有较大的尺寸、需要占据较大的空间，不利于机动车内部散热通道的布置。

发明内容

本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种结构紧凑、过滤效果好的滤芯和滤芯组件。

根据本发明的第一方面，提供一种滤芯，包括用于使空气通过的周壁部和端壁部，

所述周壁部由纤维状的高分子化合物缠绕而形成筒形，

所述端壁部设置在所述周壁部的轴向上的一个端部、并覆盖位于所述周壁部内周的至少部分区域，

空气能穿过所述端壁部而进入所述周壁部的内周侧，并且空气能从所述周壁部的外周侧穿过所述周壁部进入所述周壁部的内周侧，从而使空气得到过滤。

在至少一个实施方式中，所述周壁部通过熔喷法制作。

在至少一个实施方式中，所述周壁部的制作材料包括聚丙烯。

在至少一个实施方式中，在所述周壁部的径向上，越靠近径向外侧，所述周壁部的缠绕结构越疏松。

在至少一个实施方式中，所述周壁部至少包括第一过滤层和第二过滤层，所述第二过滤层位于所述第一过滤层的外周侧，

所述第二过滤层用于过滤的颗粒的直径大于所述第一过滤层用于过滤的颗粒的直径。

在至少一个实施方式中，流过所述周壁部的气流中至少90％的直径大于50微米的颗粒不能通过所述第二过滤层，流过所述周壁部的气流中至少90％的直径大于10微米且小于或者等于50微米的颗粒能够通过所述第二过滤层、但不能通过所述第一过滤层。

在至少一个实施方式中，所述第一过滤层和所述第二过滤层形成为一体。

在至少一个实施方式中，所述端壁部由无纺布制成，和/或

所述端壁部由纤维状的高分子化合物缠绕而形成。

在至少一个实施方式中，所述滤芯还包括第一端框架，所述第一端框架呈环形并连接所述周壁部和所述端壁部。

在至少一个实施方式中，所述第一端框架形成有环形的第一台阶、第二台阶和第三台阶，

所述第二台阶位于所述第一台阶的外周侧，所述第三台阶位于所述第二台阶的外周侧，

在所述轴向上，所述第二台阶高于所述第一台阶，所述第三台阶高于所述第二台阶，

所述周壁部部分地嵌设在所述第二台阶和所述第三台阶所形成的环形空间内，所述端壁部至少部分地嵌设在所述第一台阶和所述第二台阶所形成的环形空间内。

在至少一个实施方式中，所述周壁部在径向上的厚度为3mm至6mm，和/或

所述周壁部的外径为30mm至100mm。

根据本发明的第二方面，提供一种滤芯组件，包括至少一个根据本发明的第一方面的滤芯，还包括第二端框架和密封圈，

所述第二端框架设置在所述周壁部的所述轴向上的另一个端部，所述第二端框架形成与所述周壁部的内腔相通的出口，

所述密封圈安装于所述第二端框架且环绕在所述出口的外周，所述密封圈用于抵靠到所述滤芯组件的壳体并将未经过滤的空气和经过过滤的空气隔离开。

在至少一个实施方式中，所述滤芯有多个，

所述第二端框架将多个所述滤芯的所述周壁部连接在一起并形成多个所述出口，

所述密封圈环绕在多个所述出口的外周。

根据本发明的滤芯结构简单、紧凑、结构强度高、制作方便且过滤效果好，流阻低，抗湿能力强，轻量化，长寿命。根据本发明的滤芯组件具有同样的优点。

附图说明

图1和图2是根据本发明的第一实施方式的滤芯组件的立体示意图。

图3是根据本发明的第一实施方式的滤芯组件沿轴向剖开的示意图。

图4是图3的部分放大的示意图。

图5是根据本发明的一个实施方式的滤芯的周壁部的垂直于轴向的横截面的示意图。

图6是根据本发明的一个实施方式的滤芯的端壁部的沿轴向剖开的截面的示意图。

图7和图8是根据本发明的第二实施方式的滤芯组件的立体示意图。

附图标记说明：

S滤芯组件；F滤芯；

10周壁部；11第一过滤层；12第二过滤层；20端壁部；21端壁第一过滤层；22端壁第二过滤层；

30第一端框架；31第一台阶；32第二台阶；33第三台阶；

40第二端框架；41出口；50密封圈。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

以在机动车的发动机进气***的应用为例，介绍根据本发明的滤芯和滤芯组件。除非特别说明，参照图3和图6，A表示滤芯组件S的轴向，该轴向A与滤芯组件S中的滤芯F的轴向一致；R表示滤芯组件S的径向，该径向R与滤芯组件S中的滤芯F的径向一致。

(第一实施方式)

首先，参照图1至图6，介绍根据本发明的第一实施方式的滤芯和滤芯组件。

参照图1和图2，滤芯组件S用于设置在滤清器的壳体(图未示)内，包括滤芯F、第二端框架40和密封圈50。壳体设有空气入口和空气出口，密封圈50抵靠到空气出口处的壳体内壁。空气从空气入口进入壳体内，穿过设置于滤芯组件S的滤芯F而得到过滤，并从空气出口流出滤清器。

滤芯F包括周壁部10、端壁部20和第一端框架30。第一端框架30起到了连接周壁部10和端壁部20的作用。

同时参照图3，周壁部10呈筒形，或者说呈管状。周壁部10在轴向A上的两个端部分别安装有环形的第一端框架30和第二端框架40，以下也将滤芯组件S或者滤芯F或者周壁部10在轴向A上靠近第一端框架30的端部称为第一端，将靠近第二端框架40的端部称为第二端。

同时参照图5，周壁部10例如可以通过熔喷法形成，其内部具有孔洞结构或者说类似于海绵的结构。

周壁部10的制作材料例如包括聚丙烯(简称PP)。在熔喷工艺中，聚丙烯受热熔化并被挤压形成纤维。借助芯棒状的模具，使热熔纤层叠地维缠绕在模具的外周，最终在冷却后形成具有稳定结构的、内部形成网孔状缠绕结构的周壁部10。

可选地，在径向R上，周壁部10的厚度为3mm至6mm。可选地，周壁部10的外径，或者说直径为30mm至100mm。

可选地，周壁部10在轴向A上的尺寸可以根据实际应用的需要而进行选择。由于周壁部10呈管状，为了制作方便，例如可以先制备轴向尺寸非常大，例如大于5倍、或者10倍甚至数十倍的周壁部10的轴向尺寸的管坯，之后通过截断管坯而得到合适尺寸的周壁部10。

可选地，在径向R上的不同区域，周壁部10的网孔大小不相同。

可选地，滤芯F在使用过程中，空气的流动方向是从周壁部10的外周侧流至内周侧。相应地，越靠近径向外侧的部分，周壁部10的缠绕结构越疏松。例如，参照图5，周壁部10包括第一过滤层11和第二过滤层12，第二过滤层12位于第一过滤层11的外周，第二过滤层12的网孔比第一过滤层11的网孔更大、或者说整体更疏松。

由于网孔是用于阻挡并容纳灰尘的，上述结构使得大尺寸的灰尘被外层网孔阻挡和容纳、而小尺寸的灰尘被内层网孔阻挡和容纳。这种分段过滤的方式能充分利用周壁部10的过滤结构，使得整个周壁部10能容纳更多的灰尘，并且所形成的风阻较小。例如，对于设计过滤能力为过滤10微米的颗粒(或者说灰尘)的滤芯，若过滤材料的网孔被设计成各处均匀的大致直径为10微米的结构，则大部分颗粒随气流附着在滤芯表层，而滤芯内层的过滤能力得不到很好的发挥，且滤芯表层被颗粒堵住后，形成较大的风阻，不利于气流通过。

可选地，周壁部10的网孔结构例如被配置为，直径大于50微米的颗粒不能通过第二过滤层12，直径大于10微米且小于或者等于50微米的颗粒可以通过第二过滤层12但不能通过第一过滤层11。

应当理解，第一过滤层11和第二过滤层12各自内部的网孔可以是不均匀的，例如对于每个过滤层，其内部也可以遵循越靠近径向外侧的部分、网孔结构越疏松的规律。

应当理解，由于周壁部10内部的网孔结构通常是不规则的，因此对于上述不同的过滤层以及每个过滤层内部的“越靠近径向外侧的部分、网孔结构越疏松”的设置，不必须表现为越靠近径向外侧、网孔直径越大。在实际应用中，可能存在部分位于径向外侧的网孔的直径小于或者等于位于径向内侧的网孔直径的情况。即这里所说的网孔结构疏松是从整体上而言的，例如在实际应用中，前述的网孔结构配置可以被修正为，流过周壁部10的气流中至少90％的直径大于50微米的颗粒不能通过第二过滤层12，流过周壁部10的气流中至少90％的直径大于10微米且小于或者等于50微米的颗粒可以通过第二过滤层12但不能通过第一过滤层11。

应当理解，上述第一过滤层11和第二过滤层12是为了表述方便而定义的，这两个过滤层不必具有明显的分界，周壁部10内网孔尺寸的变化可以是均匀过渡的。第一过滤层11和第二过滤层12可以是直接相连的，也可以被具有其它内部结构尺寸的过滤层所连接。在径向R上，第一过滤层11不必位于周壁部10的最内侧，第二过滤层12不必位于周壁部10的最外侧。

结合图3、图4和图6，端壁部20设置在周壁部10的第一端，用于封闭周壁部10的内周区域，使得滤芯F对沿轴向A流过的空气具有过滤能力。

从而，整体上，未经过滤的空气大致以在轴向A上从第一端向第二端流动、在径向R上从径向外侧向径向内侧流动的方向流过滤芯F，流至滤芯F的内腔的空气为经过滤的干净空气。

可选地，端壁部20通过第一端框架30而连接到周壁部10。

第一端框架30呈环形，其设置在周壁部10的第一端，且起到了密封周壁部10和端壁部20之间的区域的作用。

可选地，参照图4，在径向R上，第一端框架30形成为台阶状，其包括环形的第一台阶31、第二台阶32和第三台阶33。在径向R上，由内向外，第一台阶31、第二台阶32和第三台阶33是依次相连的。在轴向A上，从第一端指向第二端的方向，第二台阶32高于第一台阶31，第三台阶33高于第二台阶32。周壁部10部分地嵌设在第二台阶32和第三台阶33所形成的环形空间内，端壁部20嵌设在第一台阶31和第二台阶32所形成的环形空间内。

可选地，端壁部20由无纺布制成。

可选地，端壁部20也可以与周壁部10类似地通过熔喷法、由纤维状的高分子化合物缠绕而形成。在这种情况下，可选地，端壁部20内部的网孔结构也可以被配置为在气体的流动方向上是不均匀的。

例如，参照图6，端壁部20包括端壁第一过滤层21和端壁第二过滤层22，在轴向A上，端壁第一过滤层21比端壁第二过滤层22更靠近滤芯F的内腔。端壁第二过滤层22比端壁第一过滤层21的网孔结构更疏松，使得端壁第二过滤层22主要用于阻挡和容纳直径较大的颗粒，而端壁第一过滤层21用于阻挡和容纳直径较小的颗粒。应当理解，与周壁部10内部结构类似的，这里所定义的端壁第一过滤层21和端壁第二过滤层22只是为了方便描述端壁部20内部具有的不同网孔尺寸，端壁第一过滤层21和端壁第二过滤层22不必须有明显的界限。

回到图1和图3，第二端框架40安装于周壁部10的第二端。第二端框架40为密封圈50的安装提供了基础，同时，第二端框架40也方便滤芯组件S与滤清器的壳体的固定连接。

第二端框架40呈环形，其中部的开口形成为滤芯组件S的出口41，经过滤的空气能通过出口41流出滤芯组件S。

密封圈50安装于第二端框架40，且密封圈50用于抵靠到滤芯组件S的壳体，以将未过滤的空气和已过滤的空气隔离开。

在本实施方式中，密封圈50安装在第二端框架40的背离周壁部10的端面上，在其它可能的实施方式中，根据第二端框架40与壳体的空气出口的配合结构，密封圈50也可以例如安装于第二端框架40的外周壁。

可选地，第一端框架30和第二端框架40的制作材料包括塑料，例如聚丙烯，或者PP-T20，或者PP-T40。

可选地，第一端框架30与周壁部10和/或端壁部20的连接方法例如是塑料焊接，或者使用粘接剂。第二端框架40与周壁部10的连接方法例如是塑料焊接，或者使用粘接剂。

(第二实施方式)

参照图7和图8，介绍根据本发明的第二实施方式的滤芯和滤芯组件。第二实施方式是第一实施方式的变型，对于与第一实施方式相同或相似的特征采用相同的附图标记，并省去对这些特征的详细说明。

在本实施方式中，滤芯组件S包括三个滤芯F。这三个滤芯F在径向R上并列地设置，从而能充分利用径向空间以提高过滤能力。

在本实施方式中，三个滤芯F共用一个第二端框架40。第二端框架40形成有三个出口41，每个出口41与一个滤芯F的内腔相通。第二端框架40上设有一个密封圈50，该密封圈50将三个出口41均环绕在内。从而滤芯组件S的壳体可以只设置一个空气出口，该空气出口的形状和位置由密封圈50大致限定。

可选地，为加强滤芯组件S的结构强度，每个滤芯F的第一端框架30可以连接在一起，或者说形成为一体。

应当理解，在其它可能的实施方式中，滤芯组件S可以包括其它数量，例如2个、4个或更多个的滤芯F。滤芯F的数量和多个滤芯F的布置方式可以根据发动机进气***预留的空间进行选择和布置。

应当理解，上述实施方式及其部分方面或特征可以适当地组合。

本发明至少具有以下优点中的一个优点：

(i)根据本发明的滤芯F结构简单，纤维缠绕而形成的周壁部10制作方

便、结构稳定且过滤能力强，抗湿能力强，轻巧，此外，多孔材质的周壁部10流阻低能降低进气噪音。

(ii)端壁部20的设置使得滤芯F能过滤沿轴向流动的空气，滤芯F的过滤能力强。

(iii)由于热熔法制作的周壁部10具有稳定的管状结构，可以首先制作在轴向A上具有较大长度的管坯，之后根据需要从管坯上截取合适长度的区段形成周壁部10。对于批量生产来说，这使得周壁部10的包括生产计划、仓储等的生产成本更低。

(iv)周壁部10内部的网孔尺寸在周壁部10的径向上可以是不相同的，从而形成梯度过滤，充分利用周壁部10的过滤材料，过滤效果好。

(v)由于单个周壁部10具有稳定的结构且通常具有较小的径向尺寸，能方便根据需要地将多个周壁部10紧密地布置在一起，并根据需要布置成适合车辆内部空间的形状，而不需要为不同的车型单独制作具有不同横截面形状的滤芯F。滤芯组件S适应于模块化的生产。

(vi)滤芯F尺寸小且多个滤芯F能方便而灵活地被布置成不同形状的滤芯组件S，尤其适应于内部空间较小的混合动力车辆。

当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。例如：

(i)滤芯F的形状不限于是圆筒形，或者说本申请对周壁部10的横截面的形状不作限制，该横截面例如还可以是椭圆形、方形、圆角矩形或六边形等。

(ii)本发明对由多个滤芯F形成的滤芯组件S的横截面的形状不作限制，其例如可以是大致三角形、大致梯形、大致方形等。

(iii)根据本发明的滤芯组件S中的多个滤芯F可以是具有相同的轴向尺寸，也可以具有不同的轴向尺寸；多个滤芯F可以具有相同的径向尺寸，也可以具有不同的径向尺寸。

(iv)根据本发明的滤芯和滤芯组件除了可以应用于车辆发动机的进气***外，还可以用于其它空气过滤设备。

Claims (13)

1.一种滤芯，其特征在于，包括用于使空气通过的周壁部(10)和端壁部(20)，

所述周壁部(10)由纤维状的高分子化合物缠绕而形成筒形，

所述端壁部(20)设置在所述周壁部(10)的轴向(A)上的一个端部、并覆盖位于所述周壁部(10)内周的至少部分区域，

空气能穿过所述端壁部(20)而进入所述周壁部(10)的内周侧，并且空气能从所述周壁部(10)的外周侧穿过所述周壁部(10)进入所述周壁部(10)的内周侧，从而使空气得到过滤。

2.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述周壁部(10)通过熔喷法制作。

3.根据权利要求2所述的滤芯，其特征在于，所述周壁部(10)的制作材料包括聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，在所述周壁部(10)的径向(R)上，越靠近径向外侧，所述周壁部(10)的缠绕结构越疏松。

5.根据权利要求4所述的滤芯，其特征在于，所述周壁部(10)至少包括第一过滤层和第二过滤层，所述第二过滤层位于所述第一过滤层的外周侧，

所述第二过滤层用于过滤的颗粒的直径大于所述第一过滤层用于过滤的颗粒的直径。

6.根据权利要求5所述的滤芯，其特征在于，流过所述周壁部(10)的气流中至少90％的直径大于50微米的颗粒不能通过所述第二过滤层，流过所述周壁部(10)的气流中至少90％的直径大于10微米且小于或者等于50微米的颗粒能够通过所述第二过滤层、但不能通过所述第一过滤层。

7.根据权利要求5所述的滤芯，其特征在于，所述第一过滤层和所述第二过滤层形成为一体。

8.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述端壁部(20)由无纺布制成，和/或

所述端壁部(20)由纤维状的高分子化合物缠绕而形成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的滤芯，其特征在于，所述滤芯还包括第一端框架(30)，所述第一端框架(30)呈环形并连接所述周壁部(10)和所述端壁部(20)。

10.根据权利要求9所述的滤芯，其特征在于，所述第一端框架(30)形成有环形的第一台阶(31)、第二台阶(32)和第三台阶(33)，

所述第二台阶(32)位于所述第一台阶(31)的外周侧，所述第三台阶(33)位于所述第二台阶(32)的外周侧，

在所述轴向(A)上，所述第二台阶(32)高于所述第一台阶(31)，所述第三台阶(33)高于所述第二台阶(32)，

所述周壁部(10)部分地嵌设在所述第二台阶(32)和所述第三台阶(33)所形成的环形空间内，所述端壁部(20)至少部分地嵌设在所述第一台阶(31)和所述第二台阶(32)所形成的环形空间内。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的滤芯，其特征在于，所述周壁部(10)在径向(R)上的厚度为3mm至6mm，和/或

所述周壁部(10)的外径为30mm至100mm。

12.一种滤芯组件，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1至11中任一项所述的滤芯(F)，还包括第二端框架(40)和密封圈(50)，

所述第二端框架(40)设置在所述周壁部(10)的所述轴向(A)上的另一个端部，所述第二端框架(40)形成与所述周壁部(10)的内腔相通的出口(41)，

所述密封圈(50)安装于所述第二端框架(40)且环绕在所述出口(41)的外周，所述密封圈(50)用于抵靠到所述滤芯组件的壳体并将未经过滤的空气和经过过滤的空气隔离开。

13.根据权利要求12所述的滤芯组件，其特征在于，所述滤芯(F)有多个，

所述第二端框架(40)将多个所述滤芯(F)的所述周壁部(10)连接在一起并形成多个所述出口(41)，

所述密封圈(50)环绕在多个所述出口(41)的外周。

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