CN117940204A - 模块化过滤介质布置 - Google Patents

Abstract

一种过滤器元件包括框架和联接至框架的介质包。框架包括基部、在基部上延伸的多个接纳部、以及设置在多个接纳部中的两个接纳部之间的键槽。键槽被构造成促进过滤器元件和过滤器壳体之间的对准。介质包包括多个介质模块，每个介质模块联接至多个接纳部中的相应一个接纳部。

Description

模块化过滤介质布置

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2021年9月17日提交的美国临时专利申请第63/245,257号的利益和优先权，其全部公开通过引用整体结合于此。

技术领域

本公开总体上涉及用于内燃发动机***的过滤器。

背景

内燃发动机通常在运行期间使用各种流体。这些流体可能会被颗粒物质(例如，碳、灰尘、金属颗粒等)污染，如果不从流体中去除，这些颗粒物质可能会损坏发动机的各种部件。为了去除这种颗粒物质和/或其他污染物，流体通常通过被构造成清洁流体的过滤器组件(例如，空气过滤器、燃料过滤器、润滑剂过滤器、水过滤器组件等)。

概述

至少一个实施例涉及过滤器元件。过滤器元件包括框架和联接至框架的介质包。框架包括基部、在基部上延伸的多个接纳部、以及设置在多个接纳部中的两个接纳部之间的键槽。键槽被构造成促进过滤器元件和过滤器壳体之间的对准。介质包包括多个介质模块，每个介质模块联接至多个接纳部中的相应一个接纳部。

另一实施例涉及过滤器组件。过滤器组件包括限定内部空腔的壳体和至少部分地设置在内部空腔内的过滤器元件。壳体包括延伸到内部空腔中的至少一个内部壁。过滤器元件包括介质包和联接至介质包的框架。介质包包括多个介质模块。框架包括设置在多个介质模块中的两个介质模块之间的键槽。内部壁延伸到键槽中。

又一实施例涉及用于过滤器元件的框架。框架包括基部、在基部上延伸的多个接纳部和键槽。多个接纳部中的每个接纳部被设定尺寸以用于在其中接纳介质模块。多个接纳部中的每个接纳部限定延伸穿过基部的开口。键槽邻近多个接纳部中的至少一个接纳部设置。键槽被构造成接合过滤器壳体的内部壁，以促进过滤器元件和过滤器壳体之间的对准。键槽包括轴向地远离基部延伸的第一壁。

应当理解，前述概念和下面更详细讨论的附加概念的所有组合(前提是这些概念不是相互矛盾的)被认为是本文公开的主题的一部分。特别地，出现在本公开末尾的所要求保护的主题的所有组合被认为是本文公开的主题的一部分。

附图简述

根据结合附图考虑的下面的描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其他特征将变得更充分明显。应理解，这些附图仅描绘了根据本公开的数个实施方式且因此不应被考虑为限制本公开的范围，本公开将通过使用附图以另外的具体说明和细节被描述。

图1是根据实施例的过滤器组件的侧视横截面图。

图2是图1的过滤器组件的分解图。

图3是图1的过滤器组件的过滤器元件的顶部透视图。

图4是图3的过滤器组件的介质包和框架子组件的顶部透视图。

图5是图4的子组件的侧视横截面图。

图6是根据实施例的过滤器元件的介质模块的透视图。

图7是图6的介质模块的俯视图。

图8是根据实施例的用于过滤器元件的非卷绕的介质模块的透视图。

图9是根据实施例的过滤器组件的介质包的顶部透视图。

图10是根据另一实施例的过滤器组件的介质包的顶部透视图。

图11是根据又一实施例的过滤器组件的介质包的顶部透视图。

图12是根据实施例的介质包和框架子组件的顶部透视图。

图13是根据另一实施例的介质包和框架子组件的顶部透视图。

图14是根据又一实施例的介质包和框架子组件的顶部透视图。

图15是根据实施例的由基本上矩形的介质模块形成的介质包和框架子组件的顶部透视图。

图16是根据另一实施例的由基本上矩形的介质模块形成的介质包和框架子组件的顶部透视图。

图17是根据另一实施例的过滤器元件的顶部透视图。

图18是图17的过滤器元件的俯视图。

图19是根据另一实施例的过滤器元件的顶部透视图。

图20是图19的过滤器元件的俯视图。

图21是根据另一实施例的过滤器元件的顶部透视图。

图22是图21的过滤器元件的侧视图。

图23是根据另一实施例的过滤器元件的顶部透视图。

图24是包括图23的过滤器元件的过滤器组件的侧视横截面图。

图25是图24的过滤器组件的分解图。

图26是根据又一实施例的过滤器元件的顶部透视图。

图27是包括图26的过滤器元件的过滤器组件的侧视横截面图。

图28是图27的过滤器组件的分解图。

图29是根据又一实施例的过滤器元件的顶部透视图。

图30是包括图29的过滤器元件的过滤器组件的侧视横截面图。

图31是图30的过滤器组件的分解图。

在整个下面的详细描述中参考了附图。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有指示。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。可利用其他实施方式，且可以做出其他变化，而不偏移这里提出的主题的精神或范围。应容易理解，在本文中大致描述和在附图中示出的本公开的方面可以以各种不同的构型中被布置、代替、组合和设计，所有这些构型被明确地设想并构成本公开的一部分。

详细描述

本文描述的实施例总体上涉及过滤器组件，包括由多个过滤介质模块制成的过滤器元件。上面介绍和下面更详细讨论的各种概念可以用很多方式中的任一种实现，因为所描述的概念不限于任何特定的实现方式。主要为了说明性目的来提供特定的实施方式和应用的示例。

I.概述

过滤器组件用于内燃发动机***中，以从工作流体(例如，空气、润滑油、燃料等)中去除颗粒污染物。用于空气过滤应用的过滤器组件可以包括过滤器壳体和包含在壳体内的可更换过滤器元件。壳体可以引导空气通过过滤器元件，过滤器元件过滤空气并且从进入的空气流中去除污染物。性能要求(例如，流速、压降等)和过滤器组件的可用封装空间将取决于最终用户的要求，并且过滤器组件可能需要定制以满足特定客户和/或应用的需求。通常，该过程包括根据客户规格调整标准过滤器组件和过滤器元件的大小。例如，具有圆形过滤器元件几何形状(例如，具有圆形横截面形状的介质包)并且需要尽可能多的流动面积的过滤器组件将被调整大小以适合客户应用中最大的可用圆形空间。然而，由于空间约束很少是完美的圆形或矩形，这种定制过程可能导致定制过滤器组件的空间浪费和性能降低。此外，客户可能希望防止在过滤器组件中使用非正品过滤器元件，非正品过滤器元件的质量可能低于正品过滤器元件并且可能导致内燃发动机***的损坏。

与前述过滤器元件设计相比，本文描述的至少一种实施方式涉及具有包括多个单独介质模块的介质包的过滤器元件。介质模块可以设计成第一形状(例如，圆柱形、矩形等)并且可以布置在一起以形成与第一形状相同或不同的用于组合介质包的第二形状。例如，至少一个介质模块可以包括螺旋缠绕成圆柱形的多个介质层。然后，介质模块可以成阵列联接至框架，以形成任何期望的介质包几何形状(例如，具有弧形的两端的矩形横截面形状、四边形等的介质包)。在另一实施例中，至少一个介质模块可以包括分层放置成矩形块的多个过滤片材。在一些实施例中，介质模块中的至少一个可以被设定尺寸成不同于其他介质模块的尺寸，以适应三维可用封装空间的变化，并且增加介质包内的总介质容积。与现有的过滤器元件设计相比，使用多个单独的介质模块来形成介质包允许过滤器元件的形状被修改以匹配不同应用中的可用封装空间。介质模块也可以使用单一工艺和通用工具形成。例如，每个介质模块可以由单个连续介质成型件形成，该连续介质成型件被切割和轧制以形成单独的模块。

介质模块可以各自包括四面体介质几何形状，并且可以由多层过滤介质片材制成。具体地，介质模块可以各自包括平坦片材(例如，非成形片材、没有弯折线的片材等)和联接至平坦片材的成形的四面体片材(例如，包括弯折线等的片材)。分层片材可以是螺旋缠绕的、沿单一方向重复堆叠的、或者以其他方式形成各种不同的形状(例如，第一形状)，这有利地在定制介质包的形状时提供了额外的自由度。成形的四面体片材可以包括组合介质成型件，该组合介质成型件被构造成允许平坦片材和成形片材之间的交叉流动(例如，平行于该成型件以及在相邻成型件之间移动的流动)。在空气过滤器实施方式中，这种交叉流动可以允许在介质的上游侧更均匀地装载灰尘，从而与其他介质几何形状相比增加了整体过滤能力。换句话说，四面体介质几何形状可以在多模块介质包的设计中提供更大程度的尺寸自由度，并且在相邻介质模块之间的间距中提供灵活性，而不会牺牲过滤器性能。

在至少一个实施例中，介质包可以包括至少部分地形成过滤器元件的键槽的空区(例如，空隙、未使用区域、空腔、空间等)。键槽还可以包括过滤器元件和/或过滤器元件框架中的凹陷(例如，圆锥形凹陷、凹陷区域、空隙空间等)。在示例实施例中，空区被设定尺寸以与至少一个介质模块的容积一致。换句话说，键槽可以沿介质模块的行和/或列在介质包中至少部分地形成空区。键槽可以与壳体的内部壁接合，以促进过滤器元件和过滤器壳体之间的对准和/或防止在过滤器壳体中使用非正品过滤器元件。键槽还可以为手柄、配件和/或其他特征提供区域，这些特征促进过滤器元件的操作和更换，而不会实质性地改变过滤器元件的性能(例如，不会增加压降等)。

可选地或组合地，键槽可以用作过滤器元件的入口或出口。例如，键槽可以形成导管，导管将脏空气引导到每个单独的介质模块的上游端。然后，气流穿过介质模块，并且通过与入口在过滤器元件同一侧的介质模块的下游端流出。在这种实施方式中，过滤器元件的入口和出口可以沿同一平面定位，这有益地适应气流必须从过滤器壳体的同一侧被引导进入和离开过滤器组件的应用。

如本文所使用的，术语“过滤器元件”是指包括介质包和将介质包物理地连接至过滤器壳体的支撑元件(例如，框架、端盖、密封件等)。术语“介质包”是指过滤器元件的被构造为从通过过滤器元件的流体中去除颗粒污染物的部分。术语“介质模块”是指沿支撑元件布置成阵列以形成介质包的多个成形结构中的一个成形结构。介质模块可以是彼此的实质复制品，或者可以在尺寸和形状上变化。每个介质模块可以具有脏的上游端和干净的下游端。术语“组合介质成型件”是指可以被折叠、堆叠或以其他方式改变成期望的形状以形成介质模块的材料(例如，介质片材、结构材料等)的连结层。最后，术语“过滤介质”通常可以用于描述用于形成组合介质成型件、介质模块和介质包的材料。

I.过滤器组件示例

图1是根据示例实施例的过滤器组件100的侧视横截面图。过滤器组件100可以是用于内燃发动机***的空气过滤器组件(例如，空气净化器等)，该空气过滤器组件被构造成从进入内燃发动机***的脏空气中去除颗粒物质。过滤器组件100包括壳体102和与壳体102密封地接合的过滤器元件200。壳体102形成内部空腔104(例如，内部空腔、中空部分等)，内部空腔104被设定尺寸成在其中接纳过滤器元件200。尽管过滤器元件200是参照用于内燃发动机***的空气过滤器组件来描述的，但是应该理解，类似设计的过滤器元件可以用于其他***，例如用于各种其他应用中的润滑油、燃料和水过滤。

如图1至图2所示，当过滤器元件200变得堵塞和/或当过滤器元件200上的压降满足压降阈值(例如，超过阈值等)时，过滤器元件200可以从壳体102移除以用于更换。壳体102被构造成引导空气通过过滤器元件200，并且从过滤器元件200朝向过滤***和/或内燃发动机***的其他部分引导。壳体102包括多件式主体，该多件式主体包括第一部分106(例如，第一主体、入口部分等)和可拆卸地联接至第一部分106的第二部分108(例如，第二主体、出口部分等)。第一部分106可以在第一部分106的第一端111附近限定第一开口110(例如，入口连接部处的入口开口)，并且在第一部分106的第二端122限定第二开口120(例如，第一过滤器元件开口)，该第二开口120被设定尺寸以用于容纳过滤器元件200的至少一部分。第二部分108可以在第二部分108的第一端126处限定第三开口124(例如，第二过滤器元件开口)，该第三开口124被设定尺寸以用于容纳过滤器元件200的至少一部分，并且在第二部分108的第二端128处限定第四开口112(例如，在出口连接部处)。如图1至图2所示，第一部分106和第二部分108沿基本上正交于通过壳体102的气流方向定向的平面彼此联接。

第一部分106可以通过夹子、闩锁或另一合适的紧固件联接至第二部分108。

过滤器组件100可以被构造成促进将过滤器元件200安装到壳体102中。如图1所示，壳体102可以包括内部壁114，内部壁114被构造成与过滤器元件200的键槽202接合。内部壁114和键槽可以帮助在组装期间将过滤器元件200引导到第二部分108中。内部壁114可以联接至和/或形成第二部分108的内表面的一部分。内部壁114可以沿流动方向130朝向键槽202延伸。键槽202可以包括在过滤器元件200的介质包204中的空区(例如，空隙、未使用区域、空腔、空间等)，该空区被设定尺寸以用于在其中接纳内部壁114。如图1所示，内部壁114可以包括第一圆锥形突起116，该第一圆锥形突起116具有沿流动方向130减小的直径，以促进过滤器元件200的定位并且引导过滤器元件200进入第二部分108内的位置。在一些实施例中，第一圆锥形突起116的横截面形状可以对应于键槽202的横截面形状(例如，可以与键槽202的横截面形状相同或基本相似)。例如，第一圆锥形突起116和键槽202都可以具有圆形横截面形状、多点星形横截面形状或任何其他合适的形状。

如图1所示，键槽202可以至少部分地由过滤器元件200的框架(示为第一框架206)形成。例如，第一框架206可以包括框架壁208，框架壁208从空区201的与内部壁114相对的轴向端轴向地延伸到介质包204中的空区201中(例如，框架壁208轴向地延伸到键槽202中)。框架壁208可以轴向地突出超过第一框架206中的多个接纳部216，该接纳部216被设定尺寸以用于在其中接纳多个介质模块。在图1的实施例中，框架壁208是第二圆锥形突起，该第二圆锥形突起延伸到由内部壁114在内部壁114的外端(例如，轴向端等)处限定的凹陷区域118中。凹陷区域118可以具有与第二圆锥形突起的形状互补的形状。第二圆锥形突起和凹陷区域118的锥形形状可以在安装期间促进过滤器元件200相对于第二部分108的对准(例如，居中)。

II.过滤器元件示例

现在参考图3，示出了过滤器元件的透视图，该过滤器元件可以与过滤器元件200相同或相似。为方便起见，将使用相同的编号来识别相似的部件。过滤器元件200包括框架(例如，框架构件、端板、端盖等)，该框架包括第一框架206和第二框架210；以及设置在第一框架206和第二框架210之间的介质包204。第一框架206和第二框架210设置在介质包204的相对的轴向的两端。介质包204可以密封地联接至第一框架206和/或第二框架210，以防止介质包204的轴向的两端周围的泄漏。

如图3所示，第一框架206和/或第二框架210可以包括基部214和在基部214上成至少一行延伸多个接纳部216(例如，凹陷区域等)。多个接纳部216中的每一个都可以包括周边壁219，该周边壁219形成从基部214轴向地延伸的封闭形状。在图3的实施例中，沿基部214布置有三行接纳部216，中间行(在两个外部行之间)与两个外部行相偏移。有益地，行之间的偏移/交错布置可以增加可以容纳在第一框架206或第二框架210的空间内的总介质面积。该偏移还可以确保沿着每个行以及行与行之间多个接纳部216中的相邻的接纳部216之间的间距一致。在其他示例实施例中，多个接纳部216的数量和/或位置可以不同。如图3所示，多个接纳部216中的每个接纳部可以包括圆柱形壁，该圆柱形壁相对于基部214以基本垂直的定向从基部214延伸的，并且沿基部214限定多个凹陷区域215。每个接纳部还包括通孔开口218，该通孔开口218延伸穿过基部214并且将介质包204流体地联接至第一部分106或第二部分108中的一个(参见图2)。在其他实施例中，多个接纳部216中的至少一个接纳部的形状可以不同。例如，多个接纳部216中的至少一个接纳部可以是卵形、椭圆形或另一合适的形状。

如图2所示，第二框架210可以基本上类似于第一框架206，并且可以包括与第一框架206相同的特征。第二框架210还可以在多个接纳部216中的两个接纳部之间限定开口(示为键槽开口220)，该开口基部214设置在中心位置处。特别地，键槽开口220的位置与介质包中的空区(例如，空区201)的位置相对应(例如，相同)，该空区的尺寸与单个介质模块一致(例如，尺寸大于或等于单个介质模块222的容积)，这将进一步描述。键槽开口220可以流体地联接至第一框架206和第二框架210之间的空间。

在图1至图3的示例实施例中，键槽开口220被设定尺寸以用于在其中接纳第二部分108的内部壁114，以促进在组装期间过滤器元件200和第二部分108之间的对准。然而，应当理解，键槽开口220在其他实施例中可以起不同的作用。例如，键槽开口220(和键槽202)可以限定过滤器元件200的入口开口和/或出口开口(流体地联接至过滤器元件200的第一轴向端的开口)，在这种情况下，壳体102的第二部分108可以限定过滤器组件的入口和出口。在这样的实施方式中，键槽开口220(和键槽202)可以延伸穿过基部214，并且可以将第一部分106的第一空腔132流体地联接至第二部分108的第二空腔134(例如，键槽开口220可以形成在第一空腔132和第二空腔之间延伸穿过过滤器元件200的流体导管的一部分)。可选地，第一框架206可以另外包括或限定凹陷区域或流体增压室，该凹陷区域或流体增压室被构造成将键槽开口220(和键槽202)流体地联接至介质包204的第一轴向端(例如，上游端、相比于第二部分108更靠近第一部分106的端部等)。在至少一个实施例中，第二部分108包括流体导管，该流体导管延伸穿过过滤器元件200的至少一部分并且朝向键槽开口220延伸。流体导管可以与键槽开口220(例如，第二框架210)和/或第一框架206密封地接合，以将键槽开口220流体地联接至过滤器组件100的入口(例如，过滤器元件200的第一轴向端处的入口)。

第二部分108处的内部空腔104(例如，第二空腔134)可以流体地将第二框架210中的开口(例如，介质包204的第二轴向端)联接至过滤器组件100的出口(也为由第二部分108限定的出口)。在这种实施方式中，过滤器元件200的入口和出口都位于同一平面上(例如，如图3所示的平行于第二框架210的基部214延伸的参考平面217)。在其他实施例中，通过过滤器组件100的流动可以是反向的(例如，键槽开口220可以形成过滤器元件200的出口开口)。

如图2至图3所示，当过滤器元件200安装在壳体中时，第一框架206和第二框架210可以基本上垂直于通过壳体的气流方向(例如，流动方向130)定向。过滤器元件200可以包括密封构件224(例如，垫圈、O形环)，该密封构件224联接至第一框架206并且被构造成将过滤器元件200与第二部分108密封地接合。密封构件224可以沿第一框架206的外周边设置，并且可以径向地面向远离第一框架206的方向(以便形成抵靠第二部分108的内表面的径向密封)。在其他实施例中，密封构件224的位置可以不同(例如，密封构件224可以设置在第二框架210上，密封构件224可以是被构造成与第二部分的面向轴向的表面密封接合的面向轴向的密封构件等等)。密封构件224可以压配合到第一框架206上、使用合适的粘合剂粘合到第一框架206、包覆成型到第一框架206、或者以其他方式联接至第一框架206。

如图3所示，第一框架206还可以限定促进手动操作过滤器元件200(例如，安装或移除)的手柄226。手柄226可以设置在键槽202处，并且可以轴向地远离基部214延伸。手柄226还可以构造成与第一部分106的内部壁接合，以促进将第一部分106组装到过滤器元件200和第二部分108上。第一框架206还可以限定第二圆锥形突起(例如，框架壁208)，该第二圆锥形突起延伸到相邻介质模块之间的空区201中并且朝向键槽开口220(参见图2)延伸。

在示例实施例中，第一框架206的形状与第二框架210的形状相同或基本上相似。如图3所示，第一框架206和第二框架210都可以具有非圆形的横截面形状和/或非矩形的横截面形状，使得第一框架206和/或第二框架210的外周边不是圆形或矩形的形状。例如，第一框架206和第二框架210的外周边在框架的相对的两端上可以具有彼此平行定向的两个直边228和垂直于直边228定向并朝向介质包204的中心向内弯曲的两个至少部分弯曲的边230。在其他实施例中，第一框架206和/或第二框架210的形状可以不同(例如，第一框架206和第二框架210的外周边可以形成为跑道形状或另一合适的形状，第一框架206的外周边的第一形状可以与参考图3所描述的相同，并且第二框架210的外周边的第二形状可以具有与第一形状不同的基本上矩形的形状，等等)。

现在参考图4和图5，根据示例实施例，分别示出过滤器元件200的介质包204的透视图和横截面图。介质包204可以包括彼此单独形成的多个介质模块222。每个介质模块的轴向端在多个接纳部216中的相应接纳部中联接至第一框架206和第二框架210中的一个。每个介质模块222的至少一个轴向端与第一框架206和第二框架210中的一个密封地接合，以防止每个介质模块222以及介质包204的清洁侧和脏侧之间的旁路。在图4至图5的实施例中，使用聚氨酯或另一合适的粘合剂，沿介质模块222的外周边将每个介质模块222的下游端装入多个接纳部216中的相应一个接纳部中。介质模块222轴向地远离每个框架构件的基部214延伸，使得每个介质模块222的中心轴线相对于基部214以基本垂直的定向布置。

如图4所示，多个介质模块222可以以三个平行的行的阵列布置。介质包204还可以包括沿介质包204位于中心位置的空区201。空区201可以是被设定尺寸以用于在其中容纳介质模块222中的至少一个的区域，但却是空的。空区201可以形成用于过滤器元件200的键槽202的至少一部分。键槽202可以被设定尺寸以用于在介质包204中容纳空间(例如，面积、容积等)，该空间被设定尺寸成足够大以接纳多个介质模块222中的一个介质模块。例如，键槽的横截面尺寸(例如，垂直于流动方向)可以至少与多个介质模块222中的至少一个介质模块的横截面尺寸一样大。在各种实施例中，空白介质模块的位置可以不同。

参考图6和图7，根据示例实施例，示出了多个介质模块222中的单独的一个介质模块222的透视图和俯视图。介质模块222包括螺旋缠绕和/或盘绕成第一形状(如圆柱形形状)的分层堆叠的过滤介质(例如，圆柱形模块)，该介质模块可以沿框架与其他介质模块一起布置，以形成不同于第一形状的第二形状。图8示出了根据示例实施例的非缠绕的(例如，非卷绕的)介质模块的一部分的透视图，所示为组合介质成型件300。组合介质成型件300可以包括彼此堆叠在一起的多片过滤介质。

如图8所示，组合介质成型件300包括平坦片材310(例如，非成形的片材、没有弯折线的片材、第一过滤片材等)和具有与平坦片材310不同的几何形状的成形片材308(例如，弯折的片材、第二过滤片材等)。成形片材308沿平坦片材310的轴向的两端联接至平坦片材310。特别地，在组合介质成型件300的相对的轴向的两端处，平坦片材层和成形片材的层被交替地密封。

成形片材308和平坦片材310都可以包括过滤介质311，该过滤介质311包括具有平均孔隙尺寸的多孔材料，该多孔材料被构造成从流经其的流体中过滤颗粒物质，从而产生过滤的流体。成形片材308和平坦片材310可以包括任何合适的纤维过滤介质、膜过滤介质和/或复合过滤介质，这些介质具有适合于应用的颗粒去除和限制特性。

在至少一个实施例中，成形片材308被打褶(例如，自身对折)、折叠或以其他方式形成为“U”形或“V”形，该“U”形或“V”形限定了具有在组合介质成型件300的相对的两端之间沿轴向方向延伸的基本上三角形的横截面形状的成型件或通道。在其他实施例中，成形片材308可以形成另一种合适的形状。例如，成形片材308可以被打褶、折叠或以其他方式形成为连续正弦波形状、锯齿形状或其他合适的形状。类似地，在各种实施例中，由成形片材308限定的通道的横截面形状可以不同。例如，成形片材308和平坦片材310可以限定具有椭圆形横截面形状、矩形横截面形状或其他合适形状的通道。根据通道的横截面几何形状，组合介质成型件300可以包括椭圆形通道、矩形通道或其他合适的形状。如上所述，在一些实施例中，通道的形状沿组合介质成型件300在流动方向303上(例如，轴向上)变化，使得组合介质成型件300中的通道沿流动方向303(例如，轴向方向，平行于中心轴线等)具有不均匀的几何形状。例如，成形片材308可以弯曲或以其他方式形成，使得组合介质成型件300中的通道的尺寸沿流动方向303变化。如图8所示，成形片材308由从组合介质成型件300的相对的两端延伸的多个交错的四面体成型件限定。在其他益处中，对成形片材308使用四面体介质几何形状允许组合介质成型件300的相邻层之间的交叉流动(例如，在基本上垂直于通过组合介质成型件300的流动方向303的方向上)，与其他介质几何形状相比，这可以增加过滤器元件200的集尘量。

如图8所示，壁段可以包括第一组壁段316，该第一组壁段316在上游端304处交替地彼此密封(例如通过粘合剂318等)，以限定具有开放的上游端的第一组成型件314(例如，四面体成型件等)以及与第一组成型件314交错并具有封闭的上游端的第二组成型件322。壁段还可以包括第二组壁段324，该第二组壁段324在下游端302处交替地彼此密封(例如通过粘合剂326等)，以限定具有封闭下游端的第三组成型件328，以及与第三组成型件328交错并具有封闭下游端的第四组成型件(未示出，在几何形状上类似于第二组成型件322)。第一组弯折线330包括限定第一组成型件314的第一子组弯折线332和限定第二组成型件322的第二子组弯折线334。第二子组弯折线334随着它们从上游端304朝向下游端302轴向地延伸而在横向方向336上渐缩。第二组弯折线338包括限定第三组成型件328的第三子组弯折线340和限定第四组成型件的第四子组弯折线342。第三子组弯折线340随着它们从上游端304朝向下游端302轴向地延伸而在横向方向336上渐缩。当第二组成型件322沿轴向方向344朝向下游端302轴向延伸时，第二组成型件322具有沿横向方向336减小的横向高度。第二子组弯折线334在横向方向336上的渐缩提供了第二组成型件322的减小的横向高度。当第三组成型件328沿轴向方向344朝向上游端304轴向地延伸时，第三组成型件328具有沿横向方向336减小的横向高度。第三子组弯折线340在横向方向336上的渐缩提供了第三组成型件328的逐渐减小的横向高度。

进入的待过滤的脏流体沿轴向方向344在上游端304处流入第一组成型件314的开放成型件，并且横向地穿过平坦片材，并且然后作为清洁的过滤流体沿轴向方向344在下游端302处流入开放成型件(例如，第四组成型件)。在一些实施例中，流动反向通过组合介质成型件300，使得进入的待过滤的脏流体沿轴向方向344流动到开放成型件(例如，第四组成型件)中并且横向地穿过平坦片材，并且然后作为干净的过滤后流体沿轴向方向344轴向地流动通过第一组成型件314的开放成型件。

第二子组弯折线334渐缩至相应的终止点，从而在这样的终止点处提供第二组成型件322的最小横向高度。第三子组弯折线340渐缩至相应的终止点，从而在这样的终止点处提供第三组成型件328的最小横向高度。第二子组弯折线334的终止点在第三子组弯折线340的终止点的轴向下游。这种布置提供了公共容积346，在该公共容积346内，流动可以在组合介质成型件300的相对的两端之间沿多个方向分布。

第一组壁段316在上游端304处通过粘合剂318彼此交替地密封，以限定具有开放的上游端的第一组成型件314和与第一组成型件314交错并且具有封闭的上游端的第二组成型件322。第二组壁段324在下游端302处通过粘合剂326彼此交替地密封，以限定具有封闭的下游端的第三组成型件328和与第三组成型件328交错并且具有开放的下游端的第四组成型件。

第一组成型件314和第二组成型件322与第三组成型件328和第四组成型件相对。每个成型件在轴向方向344上是长形的。每种成型件都具有沿由横向方向336和侧向方向348限定的横截面平面的横截面积。随着第一组成型件314和第二组成型件322沿轴向方向344从上游端304朝向下游端302延伸，第一组成型件314和第二组成型件322的横截面面积减小。第三组成型件328和第四组成型件的横截面积随着第三组成型件328和第四组成型件沿轴向方向344从下游端302朝向上游端304延伸而减小。支撑片材312中的弯折线可以弯折成尖锐的角度或沿给定的半径变圆，如图8所示。在其他实施例中，另一种合适的几何形状可以形成在支撑片材312中。平坦片材310和成形片材308可以由相同或不同的材料制成。

如图8所示，组合介质成型件300的单个层(例如，包括单个平坦片材310和单个成形片材308的组合)可以重复堆叠以产生介质模块222。在其他实施例中，如图6至图7所示，组合介质成型件300的单个层可以被布置成产生具有弧形横截面形状的介质模块222(当沿垂直于通过组合介质成型件300的流动方向的横截面观察时，具有弧形的外周边)。例如，圆柱形介质模块可以通过以螺旋形式(例如，围绕中心心轴等)缠绕、卷绕和/或包绕单层的组合介质成型件300来形成。应当理解，各种各样的第一形状可以由图8的层状组合介质成型件几何形状产生(例如，圆柱形介质模块、椭圆形介质模块等)。

介质模块可以以第一形状制造，并且可以布置在一起以形成组合介质包的任何期望的第二形状。参考图9至图11，根据各种示例实施例，示出了不同介质包布置的透视图。例如，图9示出了介质包414，该介质包414包括多个介质模块422，该多个介质模块422以大致矩形的阵列平行地布置，但是在介质包414的相对侧端上具有凹陷423(例如，凹陷区域等)，该凹陷423被设定尺寸以用于在其中接纳介质模块。凹陷423是由于沿阵列的中心行使用数量减少的介质模块(例如，中间行有三个模块而外部行有四个介质模块)，并且允许介质包414安装在具有非矩形横截面的空间内。

图10示出了介质包514，该介质包514包括以平行的行布置以形成大致三角形阵列的多个介质模块522，并且图11示出了介质包614，该介质包614包括以平行的行布置以形成大致四边形的阵列的多个介质模块622。如图9至图11所示，介质模块的相邻行彼此偏移(例如，错开)，以确保每个介质模块之间的均匀间距，并减少介质包上的限制。

如图12至图14所示，介质包可以包括空区650、652、654(例如，沿介质包设置在中心位置处的未使用区域，该区域四周被其他介质模块环绕)。空区可以至少部分地形成用于介质包的键槽。键槽可以促进介质包和壳体之间的对准。键槽的位置可以针对不同的客户应用进行修改，以通过在多个介质模块中的不同一个介质模块的位置上留出空间来防止使用非真正的过滤器元件。将空区定位在中心位置处也可以改善介质包的介质模块之间的流动分布。在各种实施例中，键槽开口或框架壁的位置的设计也可以不同。

如上所述，介质模块可以制成多种第一形状，并且不限于如图9至图14所示的圆柱形。例如，图15至图16示出了复数个介质包，每个介质包包括具有大致矩形形状的介质模块。例如，图15示出了包括两个单独的介质模块722的介质包700，其中每个介质模块形成为直角棱镜的形状。介质包704的第一介质模块724相对于第二介质模块726以基本垂直的定向从第二介质模块726的外部侧延伸。介质模块722的布置一起形成“L”形介质包714。过滤器元件的框架706的形状与由介质模块722形成的整体形状相匹配。注意，在一些实施例中，介质模块中的至少一个的尺寸可以不同于其余介质模块的尺寸。例如，图15示出了第一介质模块724可以具有垂直于流动方向729的第一宽度728，该第一宽度728大于第二介质模块726的第二宽度730。

图16示出了类似于图15的介质包700的介质包804，但是还包括第三介质模块827，该第三介质模块设置在第二介质模块826的与第一介质模块824相对的一端上。介质模块822一起形成介质包814，当沿垂直于通过介质包814的流动方向829的横截面观察时，该介质包814形成“U”形。

图17至图18示出了使用了较少数量的介质模块的具有与图9所示的介质包相似形状的介质包850的示例实施例。例如，介质包850包括三个长形介质包(例如，药丸形介质包，该介质包具有在相对的两端通过半径大致相等的弧形边缘连接的两个平行边缘)，示出为第一介质模块852、第二介质模块854和第三介质模块856。每个介质包容纳的空间等于图9所示的介质包中的单独行的空间。第一介质模块852在尺寸上大致等于第二介质模块854。第三介质模块856沿横向方向(例如，垂直于通过介质包的流动方向)比第一介质模块852和第二介质模块854都小。第三介质模块856夹在或以其他方式设置在第一介质模块852和第二介质模块854之间，并且相对于第一介质模块852和第二介质模块854偏移以形成用于过滤器元件的键槽858。

这些介质模块可以通过围绕芯元件缠绕或卷绕组合介质成型件来形成。例如，介质模块可以通过围绕圆柱形心轴或围绕板缠绕组合介质成型件来形成长方形介质模块。长形介质模块的长宽比(例如，长度尺寸相对于宽度尺寸)可以基于芯元件的长度而变化。应当理解，通过反复缠绕和切割组合介质成型件以形成每个单独的介质模块，可以由单个组合介质成型件形成介质包。有利的是，使用两到三个较大尺寸的介质模块来形成介质包形状(如图17至图18所示)而不是四个或更多介质模块的阵列减少了卷绕***为了构建介质包而执行的启动和停止操作的次数(例如，减少了卷绕和/或形成介质包的所有介质模块所需的单独缠绕操作的次数)。这还可以通过减少在成形过程中具有较高塌陷风险的区域(例如在每次缠绕中在组合介质成型件的前缘和后缘处)的数量来增加通过介质包的总流动面积。

应当理解，介质模块的高度也可以在过滤器元件上变化。例如，相对于第一介质模块852和第二介质模块854，图17至图18中的第三介质模块856可以沿通过第三介质模块856的流动方向具有减小的轴向高度和/或深度，并且可以提供过滤器元件的另一区域，壳体可以延伸到该区域中(例如，壳体的内部壁等)。有益地，这种实施方式可以为给定的封装空间提供更大的介质或流动面面积，同时还提供凹口或键合特征，以防止使用非真正的过滤器元件设计。这种设计可以在本文描述的任何其他实施例上实施，以允许不同应用中的不同封装构型，这可以更好地适应壳体所允许的空间限制，而不会显著改变过滤器元件的性能。

图19至图20示出了包括多个不同形状的介质模块的介质包860的示例实施例。介质包860包括示为第一介质模块862的单个圆柱形介质模块和示为第二介质模块864和第三介质模块866的多个长形介质包。在图17的实施例中，第二介质模块864和第三介质模块866的尺寸大致相同。在其他实施例中，第二介质模块864和第三介质模块866的相对尺寸可以不同。第二介质模块864和第三介质模块866在它们的第一侧处彼此相邻地定位并且以一定角度远离彼此延伸。角度的大小可以被设定成使得第二介质模块864和第三介质模块866至少部分地环绕第一介质模块862，并且在第二介质模块864和第三介质模块866的第二端处与第一介质模块862相邻。第一介质模块862、第二介质模块864和第三介质模块866一起可以为过滤器元件限定三角形空腔或键槽868。

图21至图22示出了具有错开式布置的介质模块的过滤器元件870的示例实施例。如图21所示，介质模块872成三个基本线性的行布置。如图22所示，每行内的介质模块872与相邻行中的介质模块错开或轴向地偏移。过滤器元件870的框架各自包括以类似于介质模块872的方式布置的多个接纳部。至少一个框架构件包括密封构件874，该密封构件874以与介质模块872的偏移布置所产生的角度相匹配的角度定向。在其他实施例中，密封构件可以与垂直于介质模块的中心轴线定向的水平参考平面对准。应当理解，每行中的介质模块872之间的不同的轴向偏移允许提供不同角度的选项，并且可以被定制以适应不同的应用。相邻行中的介质模块872之间的轴向偏移也可以在介质包的宽度或长度上变化(例如，在列和行之间或沿单个行以不同的量变化等等)。在一些实施例中，过滤器元件870的至少一个介质模块872的轴向高度可以不同于其他介质模块，以便适应不同应用的不同封装约束。

参考图1至图22描述的介质包的布置和几何形状不应被视为限制性的。在不脱离本文公开的本发明概念的情况下，许多变化是可能的。特别地，在各种实施例中，密封构件、框架构件和键槽的布置可以不同。例如，图23至图25示出了包括过滤器元件902的过滤器组件900，其中键槽和密封构件布置在过滤器元件902的相对端上(与图1至图3中的实施例相比)。特别地，密封构件924和框架壁908(例如，第二圆锥形突起)都设置在过滤器元件902的第二端(例如，下游端等)上。密封构件924接合面向径向的密封表面，该面向径向的密封表面设置在壳体928的第二部分926(例如，出口部分)的相对端之间的大约一半处。在其他益处中，将密封构件定位在过滤器元件902的第二端上可以改善壳体928和过滤器元件902之间的密封的完整性。

图26至图28示出了过滤器组件1000的另一实施例。与图1至图3所示的实施例不同，图26至图28中过滤器组件1000包括第一密封构件1024，该第一密封构件1024轴向地背离第一框架构件(示为第一框架1006)使得第一密封构件1024被构造成与壳体1030的第二部分1028的轴向表面1026密封地接合。过滤器组件1000还可以包括第二密封构件(或第一密封构件的第二部分)，该第二密封构件径向地背离第一框架构件，使得第二密封构件被构造成与壳体的第二部分的径向表面密封地接合。换句话说，过滤器组件1000可以包括轴向密封构件和径向密封构件，以提高过滤器元件和壳体之间密封的完整性。

图29至图31示出了又一实施例的过滤器组件1100和过滤器元件1102。过滤器元件1102包括如框架1106所示的桶形框架，该框架具有基部1112和相对于基部1112以基本垂直的定向轴向地远离基部1112延伸的侧壁1132。侧壁1132沿基部1112的外周边延伸，并且包围(circumscribe)(例如，环绕)多个接纳部和多个介质模块1122。框架1106还包括手柄1134，手柄1134设置在侧壁1132的外端(例如自由端)处的过滤器元件1102的相对的侧向端上。如图31所示，壳体1138的第二部分1136可以具有与框架1106的形状互补的形状。例如，第二部分1136可以具有第一横截面形状1140(例如，矩形横截面形状)和第二横截面形状1142(例如，非矩形横截面形状)，第一横截面形状1140被设定尺寸以用于接纳框架1106的手柄部分，第二横截面形状1142轴向地偏离第一横截面形状1140，并且被设定尺寸以用于接纳远离手柄1134的框架1106的部分。在其他益处中，桶型框架设计可以促进多模块过滤器元件的操作，并且可以改善过滤器元件1102的整体结构完整性。

如图29所示，过滤器元件1102包括密封构件1144，该密封构件1144设置在框架1106的轴向端并且沿框架1106的外周边延伸。密封构件1144可以沿基本上垂直于介质模块的中心轴线1146的平面延伸。然而，应该理解，在其他实施例中，密封构件的位置和/或定向可以不同。例如，密封构件可以在框架1106的相对轴向端之间设置在框架1106的中间平面上。在其他实施例中，密封构件可以相对于介质模块的中心轴线成角度(例如，参见图22)，这可以有益地在不同的应用中促进将过滤器元件组装到过滤器壳体中和/或在不同的应用中适应不同的封装约束。应当理解，本文公开的任何实施例的密封构件的角度可以变化，以适应不同的封装约束或布置。

应当注意的是，这里用于描述各种实施例的术语“示例”旨在指示这些实施例是可能实施例的可能示例、表示和/或图示(并且该术语并不旨在暗示这些实施例必然是非常或最高级的示例)。

如本文所利用的，术语“基本/基本上/大致”和类似术语旨在具有与本公开主题所涉及的本领域普通技术人员的普遍和可接受的用法相一致的广泛含义。查阅本公开的本领域的技术人员应当理解，这些术语意在允许对所描述和要求保护的某些特征的说明，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确的数值范围。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或改变(例如，在给定角度或其他值的正负百分之五内)被认为在所附权利要求中提到的本发明的范围内。

术语“联接”、“连接”以及本文中所使用的类似术语意指两个构件彼此直接地或间接地连结。这样的连结可以是静止的(例如，永久的)或可移动的(例如可移除的或可释放的)。这样的连结可以用两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体地形成为单个整体、或用两个构件或两个构件和任何附加的中间构件附接至彼此来实现。

重要的是注意到，各种示例性实施例的构造和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施例，但审阅本公开的本领域中的技术人员将容易认识到，很多修改(例如在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等上的变化)是可能的，而实质上不偏离本文所描述的主题的新颖性教导和优点。也可在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置上做出其他替代、修改、变化和省略，而不偏离本文所描述的实施例的范围。

虽然本说明书包含许多具体的实施方式的细节，但这些不应被解释为限制任何实施例的范围或可以被要求保护的范围，更确切地说是作为针对特定的实施例的特定的实施方式的特征的描述。在本说明书中在单独的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合地实施现。相反地，在单个实施方式的上下文中描述的各个特征也可以在多个实施方式中单独地实施或以任何合适的子组合实施。此外，虽然特征在上文可以被描述为以某些组合起作用且甚至最初被这样要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征在一些情况下可从该组合删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变型。

Claims (23)

1.一种过滤器元件，所述过滤器元件包括：

框架，所述框架包括：

基部；

多个接纳部，所述多个接纳部在所述基部上延伸；和

键槽，所述键槽设置在所述多个接纳部中的两个接纳部之间，所述键槽被构造成促进所述过滤器元件和过滤器壳体之间的对准；以及

介质包，所述介质包联接至所述框架，所述介质包包括多个介质模块，每个介质模块联接至所述多个接纳部中的相应一个接纳部。

2.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述多个接纳部在所述基部上成至少一行地延伸，所述键槽沿所述至少一行设置。

3.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中所述键槽的横截面尺寸至少与所述多个介质模块中的至少一个介质模块的横截面尺寸一样大。

4.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中所述多个介质模块中的第一介质模块的尺寸不同于所述多个介质模块中的第二介质模块的尺寸。

5.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述框架包括相对于所述基部以基本垂直的定向远离所述基部延伸的侧壁，所述侧壁包围所述多个介质模块。

6.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述框架的外周边具有既非圆形也非矩形的横截面形状。

7.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述键槽包括延伸穿过所述基部的键槽开口。

8.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述键槽包括轴向地远离所述基部延伸的框架壁。

9.根据权利要求8所述的过滤器元件，其中，所述框架壁包括圆锥形突起。

10.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述多个介质模块中的每个介质模块包括平坦片材和联接至所述平坦片材的成形片材，所述成形片材包括上游端、下游端和多条弯折线，所述多条弯折线沿轴向方向轴向地延伸，并且包括从所述上游端轴向地朝向所述下游端延伸的第一组弯折线和从所述下游端轴向地朝向所述上游端延伸的第二组弯折线，所述成形片材具有多个壁段，所述多个壁段轴向地延伸并且在其之间限定成型件，所述成型件具有沿横向方向垂直于所述轴向方向的高度，所述高度沿所述轴向方向渐缩。

11.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述多个介质模块中的每个介质模块包括平坦片材和联接至所述平坦片材的成形片材，用于所述多个介质模块中的第一介质模块的所述平坦片材和所述成形片材以大致螺旋的形状缠绕在一起，所述第一介质模块相对于所述框架以基本垂直的定向远离所述框架延伸。

12.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述多个介质模块中的每个介质模块包括平坦片材和联接至所述平坦片材的成形片材，所述平坦片材和所述成形片材被布置成以交替方式层叠在彼此顶部上的基本平面的片材。

13.一种过滤器组件，包括：

壳体，所述壳体限定内部空腔并且包括延伸到所述内部空腔中的内部壁；以及

过滤器元件，所述过滤器元件至少部分地设置在所述内部空腔内，所述过滤器元件包括：

介质包，所述介质包包括多个介质模块；和

框架，所述框架联接至所述介质包，所述框架包括设置在所述多个介质模块中的两个介质模块之间的键槽，所述内部壁延伸到所述键槽中。

14.根据权利要求13所述的过滤器组件，其中，所述键槽的横截面尺寸至少与所述多个介质模块中的至少一个介质模块的横截面尺寸一样大。

15.根据权利要求13所述的过滤器组件，其中，所述过滤器元件和所述壳体之间的密封界面具有既非圆形也非矩形的形状。

16.根据权利要求13所述的过滤器组件，其中，所述框架被定向为基本上正交于通过所述壳体的气流方向。

17.根据权利要求13所述的过滤器组件，其中，所述内部壁在其外端处限定凹陷区域，所述键槽包括平行于所述多个介质模块延伸并且进入所述凹陷区域的第一壁。

18.根据权利要求13所述的过滤器组件，其中，所述过滤器元件的入口和出口都沿同一平面定位。

19.根据权利要求13所述的过滤器组件，其中，所述多个介质模块中的每个介质模块包括平坦片材和联接至所述平坦片材的成形片材，所述成形片材包括上游端、下游端和多条弯折线，所述多条弯折线沿轴向方向轴向地延伸，并且包括从所述上游端轴向地朝向所述下游端延伸的第一组弯折线和从所述下游端轴向地朝向所述上游端延伸的第二组弯折线，所述成形片材具有多个壁段，所述多个壁段轴向地延伸并且在其之间限定成型件，所述成型件具有沿横向方向垂直于所述轴向方向的高度，所述高度沿所述轴向方向渐缩。

20.一种用于过滤器元件的框架，包括：

基部；

多个接纳部，所述多个接纳部在所述基部上延伸，所述多个接纳部中的每个接纳部被设定尺寸以用于在其中接纳介质模块，所述多个接纳部中的每个接纳部限定延伸穿过所述基部的开口；以及

键槽，所述键槽邻近所述多个接纳部中的至少一个接纳部设置，所述键槽被构造成接合过滤器壳体的内部壁，以促进所述过滤器元件和所述过滤器壳体之间的对准，所述键槽包括轴向地远离所述基部延伸的第一壁。

21.根据权利要求20所述的框架，还包括侧壁，所述侧壁沿所述基部的外周边轴向地远离所述基部延伸，所述侧壁包围所述多个接纳部。

22.根据权利要求20所述的框架，还包括设置在所述键槽处并且轴向地远离所述基部延伸的手柄。

23.根据权利要求20所述的框架，其中所述基部的外周边具有既非圆形也非矩形的横截面形状。