Фильтрующие материалы, пакеты фильтрующих материалов и фильтрующие элементы - RU2749791C2

Чертежи

Показать все 30 чертежа(ей)

Описание

Настоящая заявка подана в качестве РСТ международной заявки на патент 12 декабря 2017 г. от имени Donaldson Company, Inc., национальной корпорации США, заявителя для всех стран, и Daniel Е. Adamek, гражданина США; Scott М. Brown, гражданина США; и Mark A. Sala, гражданина США; авторов изобретения для всех указанных стран, и испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США №62/433145, поданной 12 декабря 2016 г., содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Область техники

[0001] Варианты осуществления изобретения относятся к фильтрующим материалам, пакетам фильтрующих материалов, фильтрующим элементам, воздухоочистителям и способам изготовления и применения фильтрующих материалов, пакетов фильтрующих материалов, фильтрующих элементов и воздухоочистителей. В частности варианты осуществления настоящего изобретения относятся к зигзагообразным фильтрующим материалам, пакетам фильтрующих материалов и фильтрующим элементам.

Предпосылки создания изобретения

[0002] Зигзагообразные фильтрующие материалы, такие как описанные в патенте США №7959702, выданном автору изобретения Rocklitz, содержат множество слоев материала. Каждый слой содержит рифленый лист, лицевой лист и множество рифлей, проходящих от первой лицевой поверхности ко второй лицевой поверхности пакета фильтрующих материалов. Первая часть множества рифлей закрыта для прохождения нефильтрованного воздуха в первую часть множества рифлей, и вторая часть множества рифлей закрыта для выхода нефильтрованного воздуха из второй части множества рифлей. Воздух, проходящий в рифли через одну лицевую поверхность пакета материалов, перед выходом из рифлей на другой лицевой стороне пакета материалов проходит через фильтрующие материалы.

[0003] Несмотря на то, что зигзагообразные материалы имеют множество преимуществ, остается потребность в улучшении эксплуатационных характеристик фильтров, в том числе фильтрующих материалов, пакетов фильтрующих материалов и фильтрующих элементов с уменьшенной потерей давления по элементу и/или с повышенной способностью улавливания твердых частиц.

Сущность изобретения

[0004] Настоящее изобретение относится к фильтрующим материалам, пакетам фильтрующих материалов, фильтрующим элементам и воздухоочистителям с двумя или более различными конфигурациями материалов, а также к способам изготовления и применения этих материалов, пакетов материалов, фильтрующих элементов и воздухоочистителей. Различные конфигурации материалов могут представлять собой, например, различные геометрий рифлей в зигзагообразном фильтрующем материале. Использование двух или более конфигураций фильтрующих материалов обеспечивает возможность такого улучшения эксплуатационных характеристик, как уменьшение потери давления и/или повышение улавливающей способности по сравнению с использованием одной конфигурации материала.

[0005] В примерных реализациях в один фильтрующий элемент объединены секции двух разных материалов, причем эти секции двух материалов имеют отличающиеся свойства потери давления и улавливающей способности. Отличие в свойствах потери давления и улавливающей способности между секциями материалов в целом является меньшим, чем обычное изменение, наблюдаемое в фильтрующих элементах из-за отклонений при изготовлении, поэтому обычно указанная разность для определенного измеряемого и переменного параметра будет составлять по меньшей мере 5% для определенного измеряемого и переменного параметра, и в более типичном случае по меньшей мере 10%.

[0006] В одной примерной конфигурации секция первого материала имеет меньшую потерю исходного давления, чем секция второго материала, тогда как секция второго материала имеет большую пылеулавливающую способность, чем секция первого материала. В некоторых структурах объединение секций двух указанных материалов приводит к получению элемента, обладающего лучшими эксплуатационными характеристиками, чем те, которые могли бы быть достигнуты с использованием пакета материалов, выполненного только из одного из указанных материалов по отдельности, и лучше, чем те, которые могли бы быть достигнуты путем простого усреднения эксплуатационных характеристик секций каждого из материалов. Таким образом, гибридный фильтрующий элемент может (например) проявлять уменьшенную потерю исходного давления, а также повышенную улавливающую способность относительно пакетов материалов, выполненных только из одного или другого материала.

[0007] Например, может изменяться высота рифлей, и тогда отдельные слои материала имеют переменную высоту, несколько слоев материала имеют разные высоты, или разными высотами обладают секции материалов, имеющие больший размер.

[0008] Поток через различные указанные слои и секции материалов, как правило, представляет собой параллельный поток. В рамках настоящей заявки термин «параллельный» относится к структуре, в которой поток текучей среды, подлежащей фильтрации, разветвляется в первое и второе множества рифлей, а потом, как правило, снова сходится. По существу термин «параллельный» не требует того, чтобы сами рифли были расположены в геометрически параллельной конфигурации (хотя часто они расположены таким образом), но, скорее, чтобы множества рифлей характеризовались параллельным потоком одно относительно другого. Таким образом, термин «параллельный поток» используется в противовес «последовательному» потоку (когда при последовательном потоке поток выходит из одного множества рифлей во второе множество рифлей).

[0009] Структуры, выполненные в соответствии с раскрытием настоящей заявки, обеспечивают возможность улучшения как в отношении потери давления, так и пылеулавливающей способности относительно пакетов фильтрующих материалов и фильтрующих элементов, выполненных из материала одного типа. В дополнение, в некоторых реализациях возможно добавление дополнительного материала в заданный объем без значительного увеличения потери исходного давления. По существу может быть создана структура материалов, имеющая относительно небольшую потерю исходного давления и, в то же время, по-прежнему обладающая относительно высокой пылеулавливающей способностью. Данное усовершенствование может быть получено путем объединения первого материала, обладающего низкой потерей исходного давления (но и низкой пылеулавливающей способностью), со вторым материалом, обладающим более высокой потерей исходного давления (и более высокой пылеулавливающей способностью). Полученный в результате комбинированный материал в некоторых вариантах осуществления проявляет потерю исходного давления, аналогичную первому материалу, но при пылеулавливающей способности второго материала.

[0010] Преимущества гибридных структур материалов также можно использовать для получения большего количества материалов в определенном объеме, а также для улавливания большего количества пыли на заданной площади поверхности материалов. Таким образом, можно получить улучшенные эксплуатационные характеристики при наличии меньшего количества материалов.

[0011] В примерных структурах пакет первого материала может составлять, например, приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90% пакета материалов (по объему пакета); и пакет второго материала может составлять, например, приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90% пакета материалов (по объему пакета). В рамках настоящей заявки «объем пакета» означает общий объем, занятый пакетом материалов при измерении его площади в пределах периметра пакета. Таким образом, объем пакета может включать сам материал, а также свободный объем выше по потоку, который может улавливать пыль, и объем ниже по потоку, через который фильтрованный воздух выходит из пакета материалов. В качестве альтернативы, первое множество рифлей составляет 20-40% объема пакета, и второе множество рифлей составляет 60-80% объема пакета. В других реализациях первое множество рифлей составляет 40-60% объема пакета, и второе множество рифлей составляет 60-40% объема пакета. В еще одной реализации первое множество рифлей составляет 60-90% входной поверхности пакета материалов, и второе множество рифлей составляет 40-10% объема пакета.

[0012] В указанных примерных структурах пакет первого материала может составлять, например, приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90% пакета материалов (по объему пакета); и второй материал может составлять, например, приблизительно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90% пакета материалов (по объему пакета). В рамках настоящей заявки «площадь поверхности пакета» означает общую площадь поверхности материалов в каждом пакете материалов, если разобрать пакет материалов и растянуть материалы.. В качестве альтернативы, первое множество рифлей составляет 20-40% площади поверхности материала, и второе множество рифлей составляет 60-80% площади поверхности материала. В других реализациях первое множество рифлей составляет 40-60% площади входной поверхности материала, и второе множество рифлей составляет 60-40% площади поверхности пакета материалов. В еще одной реализации первое множество рифлей составляет 60-90% площади поверхности материала, и второе множество рифлей составляет 40-10% площади поверхности материалов. Пакеты материалов также можно охарактеризовать по доле входной поверхности, занятой материалом определенного типа. В некоторых реализациях пакет первого материала (содержащий первое множество рифлей) составляет 10-90% входной поверхности пакета материалов, например, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90% входной поверхности пакета материалов; и пакет второго материала (содержащий второе множество рифлей) составляет 90-10% входной поверхности пакета материалов, например, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20 или 10% входной поверхности пакета материалов. В качестве альтернативы, первое множество рифлей составляет 20-40% входной поверхности пакета материалов, и второе множество рифлей составляет 60-80% входной поверхности пакета материалов. В других реализациях первое множество рифлей составляет 40-60% входной поверхности пакета материалов, и второе множество рифлей составляет 60-40% входной поверхности пакета материалов. В еще одной реализации первое множество рифлей составляет 60-90% входной поверхности пакета материалов, и второе множество рифлей составляет 40-10% входной поверхности пакета материалов.

[0013] В другом варианте осуществления пакет фильтрующих материалов содержит третье множество рифлей, расположенных в конфигурации параллельного потока с первым и вторым множествами рифлей; при этом первое, второе и третье множества рифлей характеризуются регулярно повторяющимися различиями в форме рифлей, размере рифлей, высоте рифлей, ширине рифлей, площади поперечного сечения рифлей или фильтрующем материале. Необязательно, каждое из первого, второго и третьего множеств рифлей расположено в отдельном множестве слоев. Следует понимать, что в некоторых реализациях в конфигурации параллельного потока расположено более трех множеств рифлей, при этом каждое из множеств рифлей характеризуется различиями в форме рифлей, размере рифлей, высоте рифлей, ширине рифлей, площади поперечного сечения рифлей или фильтрующем материале. Эти различия в свойствах зачастую повторяются и часто повторяются регулярно.

[0014] В примерной структуре, содержащей рифли трех типов, первые, вторые и третьи рифли могут быть выбраны таким образом, что первое множество рифлей составляет 20-50% объема пакета материалов, например 20, 30, 40 или 50% объема пакета материалов; второе множество рифлей составляет 20-50% объема пакета материалов, например 20, 30, 40 или 50% объема пакета материалов; и третье множество рифлей составляет 20-50% объема пакета материалов, например 20, 30, 40 или 50% объема пакета материалов.

[0015] В примерной структуре, содержащей рифли трех типов, первые, вторые и третьи рифли могут быть выбраны таким образом, что первое множество рифлей составляет 20-50% площади поверхности материалов пакета материалов, например 20, 30, 40 или 50% площади поверхности материалов пакета фильтрующих материалов; второе множество рифлей составляет 20-50% площади поверхности материалов пакета материалов, например 20, 30, 40 или 50% площади поверхности материалов пакета материалов; и третье множество рифлей составляет 20-50% площади поверхности материалов пакета материалов, например 20, 30, 40 или 50% площади поверхности материалов пакета материалов.

[0016] В примерной структуре, содержащей рифли трех типов, первые, вторые и третьи рифли могут быть выбраны таким образом, что первое множество рифлей составляет 20-50% входной поверхности пакета материалов, например 20, 30, 40 или 50% входной поверхности пакета материалов; второе множество рифлей составляет 20-50% входной поверхности пакета материалов, например 20, 30, 40 или 50% входной поверхности пакета материалов; и третье множество рифлей составляет 20 50% входной поверхности пакета материалов, например 20, 30, 40 или 50% входной поверхности пакета материалов.

[0017] Примерный пакет материалов для фильтрации воздуха содержит множество слоев рифленых зигзагообразных материалов. В некоторых структурах каждый слой материала содержит лицевой лист и рифленый лист. Каждый рифленый лист содержит множество рифлей, характеризующихся регулярно повторяющимися различиями в форме рифлей, размере рифлей, высоте рифлей, ширине рифлей, площади поперечного сечения рифлей или фильтрующем материале. Указанные множества рифлей расположены по схеме параллельного потока. Лицевой лист может быть выполнен, например, из того же материала, что и материал, образующий рифленый лист, или он может быть выполнен из другого материала. Лицевой лист обычно не является рифленым, однако он может являться рифленым в некоторых структурах. Лицевой лист может обладать фильтрующими свойствами или может представлять собой нефильтрующий материал без фильтрующих свойств (например, прокладочный материал). Кроме того, лицевой лист может накрывать весь рифленый лист или только его часть. Лицевой лист может являться сплошным или сегментированным так, что напротив каждого лицевого листа размещены отдельные сегменты лицевого листа.

[0018] Материалы различных типов во множестве рифлей расположены в конфигурации параллельного потока друг относительно друга. Как было указано выше, в рамках настоящей заявки термин «параллельный» относится к структуре, в которой поток текучей среды, подлежащей фильтрации, разветвляется в первое и второе множества рифлей, а затем обычно снова сходится. По существу термин «параллельный» не требует того, чтобы сами рифли были расположены в геометрически параллельной конфигурации (хотя часто они расположены таким образом), однако множества рифлей в целом скорее имеют конфигурацию параллельного потока одно относительно другого. Таким образом, термин «параллельный поток» используется в противовес «последовательному» потоку, при котором поток выходит из одного множества рифлей во второе множество рифлей. Как станет понятно, в некоторых структурах, таких как свернутая структура, поток текучей среды может происходить между соседними секциями фильтрующих материалов.

[0019] Указанные материалы могут быть расположены в пакете материалов во множестве структур, содержащих чередующиеся односторонние слои (например, структура А/В/С/А/В/С…, где А, В и С относятся к рифлям отличающихся типов, и «/» обозначает отдельные слои. Таким образом, А/В/С/А/В/С… относятся к рифленым материалам с первым слоем рифлей, имеющим конфигурацию А, за которым следует второй слой рифлей, имеющий конфигурацию В, и третий слой рифлей, имеющий конфигурацию С.Этот порядок повторяется в четвертом, пятом и шестом слоях в расположении А/В/С/А/В/С. Для создания полного пакета материалов расположение А/В/С может повторяться множество раз.

[0020] Использование для рифлей терминов «А», «В» и «С» подразумевает представление материалов с разными свойствами. Например, рифли типа А могут иметь большую высоту, чем рифли типа В или типа С; или рифли типа В могут иметь большую высоту, чем рифли типа А или типа С; или рифли типа А могут быть образованы из материала с большей эффективностью и/или проницаемостью, чем у рифлей типа В или С.

[0021] Также следует понимать, что материал может быть расположен в структурах, где слои аналогичных рифлей сгруппированы друг с другом, например в пакет материалов, имеющий структуру А/А/А/А/В/В/В/С/С/С. В данной структуре имеется четыре слоя с рифлями А, три слоя с рифлями В и три слоя с рифлями С.Слои с рифлями типов А, В и С сгруппированы друг с другом. Различные зоны материалов, содержащие рифли разных типов, могут непосредственно соприкасаться одна с другой, например, являясь расположенными в уложенной стопкой или свернутой конфигурации. Кроме того, они упорядочены таким образом, что различные зоны материалов отделены разделителем или другим компонентом.

[0022] Также следует понимать, что может иметься более трех или четырех слоев аналогичных рифлей, сгруппированных друг с другом в зависимости от размера рифлей, размера пакета материалов и т.д. Пакет материалов может быть создан с таким множеством слоев каждого материала, как (например) десять, двадцать, тридцать или сорок сгруппированных слоев рифлей А; или десять, двадцать, тридцать или сорок сгруппированных слоев рифлей В, и т.д.

[0023] В некоторых структурах рифли могут повторяющимся образом изменяться в пределах слоя, а также между слоями. Например, пакет материалов, содержащий структуру ABC… /DEF… /АВС… /DEF… /АВС… /DEF… содержит слои с повторяющимися рифлями А, рифлями В и рифлями С, которые чередуются со слоями, содержащими рифли D, рифли Е и рифли F. Другие примеры без ограничения включают пакет материалов со структурой АВ… /CDEF… /АВ… /CDEF; пакет материалов со структурой А… /BCD… /А… /BCD….

[0024] Использование более чем одной конфигурации рифлей в данном пакете фильтрующих материалов или воздухоочистителе может обеспечивать различные преимущества, в том числе наличие меньшего исходного ограничения одной конфигурации рифлей и пылеулавливающую способность второй конфигурации рифлей. Таким образом, элементы, образованные из комбинированных материалов, могут превосходить элементы, образованные из рифлей только одной конфигурации. Таким образом, объединение рифлей с разными типами и видами геометрии обеспечивает преимущества в одном или нескольких из следующего: стоимость, потеря исходного давления, улавливающая способность или другие аспекты эксплуатационных характеристик фильтра.

[0025] В некоторых структурах относительное расположение материалов определяется требуемыми свойствами элемента. Например, для уменьшения исходного ограничения, материал с большей проницаемостью может быть расположен в тех зонах фильтрующего элемента, которые обладают наибольшей скоростью потока в лобовом сечении из-за конфигурации воздухоочистителя, в котором он размещен. В других вариантах осуществления для увеличения исходной эффективности фильтрующего элемента в зонах с наибольшей скоростью потока в лобовом сечении расположен материал с наибольшей эффективностью.

[0026] Это краткое изложение является обзором некоторых идей настоящей заявки и не должно расцениваться как исключительная или исчерпывающая трактовка предмета изобретения. Дополнительные подробности можно найти в подробном описании и прилагаемой формуле изобретения. Другие аспекты будут очевидны специалистам в данной области после прочтения и понимания следующего подробного описания и рассмотрения графических материалов, составляющих его часть, каждое из которых не должно восприниматься в ограничивающем смысле. Объем настоящего изобретения определяется приложенной формулой изобретения и ее юридическими эквивалентами.

Краткое описание фигур

[0027] Аспекты изобретения можно понять в более полном объеме в сочетании со следующими фигурами, на которых:

[0028] На фиг. 1 представлен перспективный вид примерного фильтрующего элемента, выполненного в соответствии с примерным вариантом осуществления.

[0029] На фиг. 2А представлен увеличенный схематический вид в поперечном сечении секции фильтрующего материала.

[0030] На фиг. 2В представлен частичный увеличенный вид листа рифленого материала вместе с верхним и нижним лицевыми листами.

[0031] На фиг. 3 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0032] На фиг. 4 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов.

[0033] На фиг. 5 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию фильтрующих материалов.

[0034] На фиг. 6 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию фильтрующих материалов.

[0035] На фиг. 7 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию фильтрующих материалов.

[0036] На фиг. 8 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов.

[0037] На фиг. 9 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0038] На фиг. 10 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0039] На фиг. 11 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0040] На фиг. 12 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0041] На фиг. 13 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0042] На фиг. 14 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов.

[0043] На фиг. 15 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0044] На фиг. 16 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов.

[0045] На фиг. 17 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов.

[0046] На фиг. 18 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0047] На фиг. 19 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0048] На фиг. 20 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0049] На фиг. 21 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0050] На фиг. 22 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0051] На фиг. 23 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов.

[0052] На фиг. 24А представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0053] На фиг. 24В представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0054] На фиг. 25А представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов.

[0055] На фиг. 25В представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов.

[0056] На фиг. 26А представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0057] На фиг. 26В представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов.

[0058] На фиг. 27 представлены результаты определения эксплуатационных характеристик, полученные в сравнительном испытании фильтрующих элементов с материалами разных типов.

[0059] На фиг. 28А и 28В представлены результаты испытаний эксплуатационных характеристик, в том числе пылевой нагрузки и потери давления, для различных структур материалов.

[0060] На фиг. 29А и 29В представлены результаты испытаний эксплуатационных характеристик, в том числе пылевой нагрузки и потери давления, для различных структур материалов.

[0061] На фиг. 30А и 30В представлены результаты испытаний эксплуатационных характеристик, в том числе пылевой нагрузки и потери давления, для различных структур материалов.

[0062] Хотя варианты осуществления могут иметь различные модификации и альтернативные формы, его характерные особенности были изображены на примерах и в графических материалах и будут подробно описаны. Тем не менее, следует понимать, что объем настоящего изобретения не ограничен описанными вариантами осуществления. Напротив, предполагается, что изобретение охватывает модификации, эквиваленты и альтернативы, находящиеся в пределах идеи и объема настоящего изобретения.

Подробное описание

[0063] Настоящее изобретение в примерном варианте его осуществления направлено на пакет материалов для фильтрации воздуха, содержащий множество слоев рифленых материалов, при этом каждый слой содержит первое множество рифлей и второе множество рифлей, первое и второе множества рифлей расположены в конфигурации параллельного потока; причем первое и второе множества рифлей характеризуются различиями в форме рифлей, размере рифлей, высоте рифлей, ширине рифлей, площади поперечного сечения рифлей или фильтрующем материале.

[0064] Указанные множества рифлей расположены в конфигурации параллельного потока. Как было отмечено выше, в рамках данного контекста, термин «параллельный» относится к структуре, в которой поток текучей среды, подлежащей фильтрации, разветвляется в первое и второе множества рифлей, а затем обычно снова сходится. По существу термин «параллельный» не требует того, чтобы сами рифли были расположены в геометрически параллельной конфигурации (хотя часто они расположены таким образом), но, скорее, чтобы множества рифлей характеризовались параллельным потоком одно относительно другого. Таким образом, термин «параллельный поток» используется в противовес «последовательному» потоку (когда при последовательном потоке поток выходит из одного множества рифлей во второе множество рифлей).

[0065] В некоторых реализациях пакет фильтрующих материалов может быть создан таким образом, что первое и второе множества рифлей расположены вместе в пределах по меньшей мере одного слоя рифленого материала. В других реализациях первое множество рифлей расположено в первом множестве слоев, и второе множество рифлей расположено во втором множестве слоев рифленых материалов. Две указанные структуры также могут быть объединены так, что отдельные слои содержат повторяющиеся различия между рифлями, и объединены разные слои.

[0066] В примерных реализациях в один фильтрующий элемент объединяют пакеты двух разных материалов, при этом эти пакеты двух материалов имеют отличающиеся свойства потери давления и улавливающей способности. В одном примере пакет первого материала обладает меньшей потерей исходного давления, чем пакет второго материала, тогда как пакет второго материала имеет большую пылеулавливающую способность, чем пакет первого материала. В некоторых структурах комбинация двух указанных материалов приводит к элементу, либо обладающему лучшими эксплуатационными характеристиками, чем те, которые могли бы быть достигнуты с использованием любого из материалов по отдельности, или те, которые могли бы быть достигнуты путем простого усреднения эксплуатационных характеристик каждого пакета материалов. Таким образом, гибридный фильтрующий элемент может (например) проявлять уменьшенное падение исходного давления, но также увеличенную улавливающую способность.

[0067] В примерных структурах пакет первого материала может составлять, например, приблизительно 20, 30, 40 или 50% пакета материалов (по объему пакета); и пакет второго материала может составлять, например, приблизительно 20, 30, 40 или 50% пакета материалов (по объему пакета). В рамках настоящей заявки «объем пакета» означает общий объем, занятый пакетом материалов при измерении его площади в пределах периметра пакета. Таким образом, объем пакета может включать сами материалы, а также свободный объем, который может улавливать пыль.

[0068] В таких примерных структурах пакет первого материала может составлять, например, приблизительно 20, 30, 40 или 50% пакета материалов (по площади поверхности материалов); и пакет второго материала может составлять, например, приблизительно 20, 30, 40 или 50% пакета материалов (по площади поверхности материалов). В рамках настоящей заявки «площадь поверхности пакета» означает общую площадь поверхности материалов в каждом пакете материалов, если разобрать пакет материалов и растянуть материалы.

[0069] В некоторых реализациях первое множество рифлей составляет 10-90% входной поверхности пакета материалов, и второе множество рифлей составляет 90-10%

входной поверхности пакета материалов. В качестве альтернативы, первое множество рифлей составляет 20-40% входной поверхности пакета материалов, и второе множество рифлей составляет 60-80% входной поверхности пакета материалов. В других реализациях первое множество рифлей составляет 40-60% входной поверхности пакета материалов, и второе множество рифлей составляет 60-40% входной поверхности пакета материалов. В еще одной реализации первое множество рифлей составляет 60-90% входной поверхности пакета материалов, и второе множество рифлей составляет 40-10% входной поверхности пакета материалов.

[0070] В другом варианте осуществления пакет фильтрующих материалов содержит третье множество рифлей, расположенных в конфигурации параллельного потока с первым и вторым множествами рифлей; при этом первое, второе и третье множества рифлей характеризуются регулярно повторяющимися различиями в форме рифлей, размере рифлей, высоте рифлей, ширине рифлей, площади поперечного сечения рифлей или фильтрующем материале. Необязательно, каждое из первого, второго и третьего множеств рифлей расположено в отдельном множестве слоев. Следует понимать, что в некоторых реализациях в конфигурации параллельного потока расположено более трех множеств рифлей, при этом каждое из множеств рифлей характеризуется регулярно повторяющимися различиями в форме рифлей, размере рифлей, высоте рифлей, ширине рифлей, площади поперечного сечения рифлей или фильтрующем материале.

[0071] В примерной структуре, содержащей рифли трех типов, первые, вторые и третьи рифли могут быть выбраны таким образом, что первое множество рифлей составляет 30-50% входной поверхности пакета материалов; второе множество рифлей составляет 20-40% входной поверхности пакета материалов; и третье множество рифлей составляет 20-40% входной поверхности пакета материалов.

[0072] В другой примерной структуре, содержащей рифли трех типов, первые, вторые и третьи рифли могут быть выбраны таким образом, что первое множество рифлей составляет 50-70% входной поверхности пакета материалов; второе множество рифлей составляет 10-30% входной поверхности пакета материалов; и третье множество рифлей составляет 10-30% входной поверхности пакета материалов.

[0073] В некоторых реализациях множество слоев двустороннего гофрированного материала расположено в свернутой конфигурации, тогда как в других реализациях двусторонние гофрированные материалы расположены в уложенной стопкой конфигурации.

[0074] В некоторых конфигурациях первое и второе множества слоев двустороннего гофрированного материала расположены в смешанной конфигурацию с одним или несколькими слоями первого множества двусторонних гофрированных материалов, чередующимися с одним или несколькими слоями второго множества двусторонних гофрированных материалов. В примерных реализациях с односторонними материалами по меньшей мере трех видов первое и второе множества слоев односторонних материалов расположены в смешанной конфигурации с одним или несколькими слоями первого множества односторонних материалов, чередующимися с одним или несколькими слоями второго множества односторонних материалов и одним или несколькими слоями третьего множества односторонних материалов. Кроме того, если используются материалы трех типов, первое, второе и третье множества слоев односторонних материалов могут быть расположены в смешанной конфигурации с одним или несколькими слоями первого множества односторонних материалов, чередующимися с одним или несколькими слоями второго множества односторонних материалов и одним или несколькими слоями третьего множества односторонних материалов. В некоторых реализациях используются фильтрующие материалы более чем трех типов, и эти материалы различных типов могут быть объединены или смешанным, или сгруппированным образом, при котором материалы разных типов собраны вместе без смешивания между типами материалов. В качестве альтернативы, материалы могут быть сгруппированы в группы небольшого размера, а затем смешаны так, чтобы имелось в наличии пять слоев одного материала и три слоя другого материала.

[0075] Ниже со ссылкой на графические материалы будут определены дальнейшие аспекты фильтрующих материалов, пакетов фильтрующих материалов и фильтрующих элементов.

[0076] В первую очередь, в отношении фиг. 1 представлен перспективный вид примерного фильтрующего элемента 10. Примерный фильтрующий элемент 10 содержит впускное отверстие 12, выпускное отверстие 14 на противоположной впускному отверстию 12 стороне элемента 10 и свернутый зигзагообразный материал 20 внутри элемента 10. Представлено уплотнение 30, окружающее впускное отверстие 12, и изображен несущий каркас 40. Также следует понимать, что фильтрующий элемент может иметь направление потока, противоположное показанному на фиг. 1, и тогда впускное отверстие 12 и выпускное отверстие 14 меняются местами.

[0077] На фиг. 2А представлен увеличенный схематический вид в поперечном сечении секции одностороннего фильтрующего материала 200, пригодного для применения в пакетах фильтрующих материалов и фильтрующих элементах, описываемых в настоящей заявке. Односторонний материал 200 содержит рифленый лист 210 наряду с верхним лицевым листом 220 и нижним лицевым листом 230. Рифленый лист 210 содержит множество рифлей 250. Поток текучей среды, подлежащей фильтрации, такой как воздух для двигателя внутреннего сгорания, попадает в рифли 250 по пути 260 потока, а затем перемещается по рифлям до тех пор, пока не выйдет через фильтрующий материал наружу из различных рифлей по пути 270 потока. Данный поток текучей среды через пакеты рифленых материалов описан, например в патенте США №799702, выданном Rocklitz, который полностью включается в настоящую заявку посредством ссылки.

[0078] На фиг. 2В представлен увеличенный вид спереди листа рифленого материала с рифленым листом 280, верхним лицевым листом 282 и лицевым материалом 284, созданными и расположенными согласно варианту осуществления изобретения, демонстрирующий размеры примерных рифлей. Рифленый лист 280 содержит рифли 281. Рифли 281 в изображенном варианте осуществления имеют ширину А, измеренную от первой вершины до соседней вершины. В примерных вариантах осуществления ширина А составляет от 0,75 до 0,125 дюйма, необязательно от 0,5 до 0,25 дюйма, и необязательно от 0,45 до 0,3 дюйма. Рифли 281 также имеют высоту В, измеренную от соседних вершин одного размера. Рифли 281 имеют площадь между рифленым листом 281 и лицевым листом 282, измеренную перпендикулярно длине рифли. Эта площадь может изменяться по длине рифли при изменении высоты, ширины или формы рифли по длине, например, когда рифля сужается.

[0079] На фиг. 3 представлен схематический вид сверху примерного пакета 300 фильтрующих материалов для использования в фильтрующем элементе. Пакет 300 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы двух типов: первый материал 310 и второй материал 320. Материалы представлены в свернутой конфигурации со смешанными и наложенными друг на друга фильтрующими материалами двух типов. Фильтрующие материалы 310 и 320 представлены схематично без демонстрации фактических рифлей материала. Пакет 300 фильтрующих материалов обычно может быть образован путем свертки материалов различных типов одновременно вокруг центральной оси. В первом примерном варианте осуществления отношение площадей поверхности материалов 310 к 320 составляет приблизительно 1:1.

[0080] На фиг. 4 представлен схематический вид сверху примерного пакета 400 фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов. Пакет 400 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы трех типов: первый материал 410, второй материал 420 и третий материал 430. Материалы представлены в свернутой конфигурации со смешанными и наложенными друг на друга фильтрующими материалами трех типов. Фильтрующие материалы 410, 420 и 430 представлены в схематической форме без демонстрации фактических рифлей этих материалов. Пакет 430 фильтрующих материалов обычно образован путем одновременной свертки материалов трех различных типов вокруг центральной оси. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей поверхности материалов 410 к 420 к 430 составляет приблизительно 1:1:1.

[0081] На фиг. 5 представлен схематический вид сверху примерного пакета 500 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с рифлями двух типов. Пакет 500 фильтрующих материалов содержит рифли двух типов: первые рифли 510 и вторые рифли 520.

[0082] На фиг. 6 представлен схематический вид сверху примерного пакета 600 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами различных типов. Пакет 600 фильтрующих материалов содержит рифли трех типов: первые рифли 610, вторые рифли 620 и третьи рифли 630.

[0083] На фиг. 7 представлен схематический вид сверху примерного пакета 700 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с рифлями различных типов. Пакет 710 фильтрующих материалов содержит рифли двух типов: первые рифли 710 и вторые рифли 720.

[0084] На фиг. 8 представлен схематический вид сверху примерного пакета 800 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов. Фильтрующие материалы трех типов представляют собой первый материал 810, второй материал 820 и третий материал 830. Материалы демонстрируются в уложенной стопкой конфигурации с фильтрующими материалами трех типов, не смешанными, но разделенными по типу материала. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей поверхности фильтрующих материалов 810 к 820 к 830 составляет приблизительно 4:3:3 в расчете на площадь входного сечения пакета.

[0085] На фиг. 9 представлен схематический вид сверху примерного пакета 900 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов: первым материалом 910 и вторым материалом 920. Материалы демонстрируются в уложенной стопкой конфигурации с отдельными, а не смешанными, фильтрующими материалами двух типов. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей поверхности фильтрующих материалов 910 к 920 составляет приблизительно 1:1 в расчете на общую площадь входного сечения пакета.

[0086] На фиг. 10 представлен схематический вид сверху примерного пакета 1000 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов: первым материалом 1010 и вторым материалом 1020. Материалы представлены в уложенной стопкой конфигурации. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей поверхности фильтрующих материалов 1010 к 1020 составляет приблизительно 9:1 в расчете на общую площадь входного сечения пакета.

[0087] На фиг. 11 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов. Пакет 1100 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы двух типов: первый материал 1110 и второй материал 1120. Материалы 1110 и 1120 уложены стопкой с пятью слоями фильтрующего материала 1110, чередующимися с двумя слоями материала 1120.

[0088] На фиг. 12 представлен схематический вид сверху примерного пакета фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов. Пакет 1200 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы двух типов: первый материал 1210 и второй материал 1220. Материалы представлены в уложенной стопкой конфигурации. Материалы 1210 и 1220 уложены стопкой с двумя слоями фильтрующего материала 1210, чередующимися с одним слоем материала 1220.

[0089] На фиг. 13 представлен схематический вид сверху примерного пакета 1300 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов. Пакет 1300 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы двух типов: первый материал 1310 и второй материал 1320. Материалы 1310 и 1320 уложены стопкой с одним слоем фильтрующего материала 1310, чередующимся с одним слоем материала 1320.

[0090] На фиг. 14 представлен схематический вид сверху примерного пакета 1400 фильтрующих материалов. Пакет 1400 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы трех типов: первый материал 1410, второй материал 1420 и третий материал 1430. Слои материалов 1410, 1420 и 1430 расположены в стопке с чередованием.

[0091] На фиг. 15 представлен схематический вид сверху примерного пакета 1500 фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами 1510 и 1520 двух типов. Эти материалы свернуты так, что первый материал 1510 находится внутри, а второй материал 1520 - снаружи, при этом первый и второй материалы 1510, 1520 сращены друг с другом.

[0092] На фиг. 16 представлен схематический вид сверху примерного пакета 1600 фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами 1610, 1620 и 1630 трех типов. Эти материалы свернуты так, что первый материал 1610 находится внутри, второй материал 1620 посередине, а третий материал 1630 снаружи. Первый и второй материалы 1610, 1620 сращены друг с другом, как и второй и третий материалы 1620, 1630.

[0093] На фиг. 17 представлен схематический вид сверху примерного пакета 1700 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов. Эти фильтрующие материалы трех типов представляют собой первый материал 1710, второй материал 1720 и третий материал 1730. Материалы демонстрируются в уложенной стопкой конфигурации с фильтрующими материалами трех типов, не смешанными, но разделенными по типу материала. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей поверхности фильтрующих материалов 1710 к 1720 к 1730 составляет приблизительно 4:3:3 в расчете на общую площадь входного сечения пакета.

[0094] На фиг. 18 представлен схематический вид сверху примерного пакета 1800 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов: первым материалом 1810 и вторым материалом 1820. Материал представлен в уложенной стопкой конфигурации с разделенными фильтрующими материалами двух типов. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей поверхности фильтрующих материалов 1810 к 1820 составляет приблизительно 1:1 в расчете на общую площадь входного сечения пакета.

[0095] На фиг. 19 представлен схематический вид сверху примерного пакета 1900 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов. Пакет 1900 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы двух типов: первый материал 1910 и второй материал 1920. Материалы представлены в уложенной стопкой конфигурации. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей поверхности фильтрующих материалов 1910 к 1920 составляет приблизительно 9:1 в расчете на общую площадь входного сечения пакета.

[0096] На фиг. 20 представлен схематический вид сверху примерного пакета 2000 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов. Пакет 2000 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы двух типов: первый материал 2010 и второй материал 2020. Пакет 2000 материалов содержит шесть слоев фильтрующего материала 2010, чередующихся с двумя слоями материала 2020.

[0097] На фиг. 21 представлен схематический вид сверху примерного пакета 2100 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов. Пакет 2100 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы двух типов: первый материал 2110 и второй материал 2120. Пакет 2100 материалов содержит два слоя фильтрующего материала 2110, чередующихся с одним слоем материала 2120.

[0098] На фиг. 22 представлен схематический вид сверху примерного пакета 2200 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов. Фильтрующие материалы двух типов представляют собой первый материал 2210 и второй материал 2220. Материал представлен в уложенной стопкой конфигурации со смешанными фильтрующими материалами двух типов.

[0099] На фиг. 23 представлен схематический вид сверху примерного пакета 2300 фильтрующих материалов, демонстрирующий уложенную стопкой конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов. Фильтрующие материалы трех типов представляют собой первый материал 2310, второй материал 2320 и третий материал 2330. Материалы представлены в уложенной стопкой конфигурации со смешанными фильтрующими материалами трех типов.

[00100] На фиг. 24А представлен схематический вид сверху примерного пакета 2400 фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов: первым материалом 2410 и вторым материалом 2420. Материалы представлены в свернутой конфигурации с материалами двух типов, отличающимися друг от друга тем, что фильтрующий материал 2420 уложен первым, а фильтрующий материал 2420 уложен вторым. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей сечения 2420 к 2410 на входе в пакет составляет приблизительно 2:1. Такую структуру можно создать, например, путем свертки первого материала одностороннего типа на протяжении некоторого периода, резания данного полотна и сращивания второго материала одностороннего типа с оконечной областью первого материала одностороннего типа, продолжения процесса свертки и его повторения для любого требуемого количества материалов одностороннего типа. В качестве альтернативы, свертку каждого материала одностороннего типа можно осуществлять отдельно, и секции могут быть сведены одна с другой и герметизированы в качестве вторичного процесса.

[00101] На фиг. 24В представлен схематический вид сверху примерного пакета 2450 фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующим материалом, образованным рифлями двух типов. Пакет 2540 фильтрующих материалов содержит рифли двух типов: первый материал 2460 и второй материал 2470. Материалы представлены в свернутой конфигурации с рифлями двух типов, отделенными друг от друга. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей сечения 2470 к 2460 на входе в пакет составляет приблизительно 2:1.

[00102] На фиг. 25А представлен схематический вид сверху примерного пакета 2500 фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов: первым материалом 2510, вторым материалом 2520 и третьим материалом 2530. Материалы представлены в свернутой конфигурации с материалами, отделенными друг от друга за счет наличия фильтрующего материала 2520, уложенного первым, затем второго материала 2520, уложенного поверх материала 2510, и третьего материала 2530, уложенного поверх материала 2520. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей сечения 2510 к 2520 к 2530 на входе в пакет составляет приблизительно 4:3:3.

[00103] На фиг. 25В представлен схематический вид сверху примерного пакета 2550 фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами трех типов. Пакет 2550 фильтрующих материалов содержит первый материал 2560, второй материал 2670 и третий материал 2680. Материалы представлены в свернутой конфигурации с материалами трех типов, отделенными друг от друга. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей сечения 2560 к 2570 к 2580 на входе в пакет составляет приблизительно 4:3:3.

[00104] На фиг. 26А представлен схематический вид сверху примерного пакета 2600 фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов. Пакет 2600 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы двух типов: первый материал 2610 и второй материал 2620. Материалы представлены в свернутой конфигурации с материалами двух типов, отделенными друг от друга за счет наличия фильтрующего материала 2620, уложенного первым, и фильтрующего материала 2620, уложенного поверх материала 2610. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей сечения 2610 к 2620 на входе в пакет составляет приблизительно 1:1.

[00105] На фиг. 26В представлен схематический вид сверху примерного пакета 2650 фильтрующих материалов, демонстрирующий свернутую конфигурацию с фильтрующими материалами двух типов. Пакет 2540 фильтрующих материалов содержит фильтрующие материалы двух типов: первый материал 2660 и второй материал 2670. Материалы представлены в свернутой конфигурации с материалами двух типов, отделенными друг от друга. В данном примерном варианте осуществления отношение площадей сечения 2660 к 2670 на входе в пакет составляет приблизительно 1:1.

[00106] Аспекты можно лучше понять, обратившись в следующему примеру, в котором сравниваются друг с другом элемент А, элемент В и элемент С. Элемент А полностью состоял из материала А с рифлями, имеющими ширину приблизительно 10,7 мм и высоту 3,2 мм и клиновидную площадь поперечного сечения. Элемент В полностью состоял из материала В с рифлями, имеющими ширину приблизительно 8,0 мм и высоту 2,7 мм и клиновидную площадь. Плотность рифлей на квадратный сантиметр составляла приблизительно 2,8 для элемента А и 4,4 для элемента В. Элемент С состоял из 50 об. % материала А и 50 об. % материала В, образующих гибридный материал. На фиг. 27 представлены кривые нагрузки для фильтрующих элементов, в которых используются материал А, материал В и гибридный материал. На указанных кривых нагрузки представлена потеря давления для фильтрующих элементов по мере увеличения массы пыли от нуля до менее чем 500 г. Как представлено на фиг. 27, кривые материала В и гибридного материала начинаются на весьма близких уровнях ограничения (приблизительно 2,5 дюйма водяного столба), в то время как материал А обладает большей потерей исходного давления, которая составляет приблизительно 3,2 дюйма водяного столба. Когда пыль начинает накапливаться, потеря давления в элементе увеличивается, однако материал А и гибридный материал обладают более медленным увеличением потери давления, чем материал В, при этом кривые потери давления для материала А и материала В пересекаются (или их потери давления становятся равными) при приблизительно 125 г пыли. Таким образом, кривая гибридного материала проходит ближе к кривой материала В в самом начале пылевой нагрузки, а затем, при увеличении пылевой нагрузки до более высоких уровней, она проходит вблизи кривой материала А. Иначе говоря, гибридный материал имеет исходное ограничение, аналогичное материалу В, но нагрузку, аналогичную материалу А.

[00107] С целью дальнейшего определения улучшенных эксплуатационных характеристик фильтра на испытательный стенд была установлена двухканальная система со скоростью воздушного потока 5-9 кубических метров в минуту, выполненная с возможностью измерения значений потери давления и ограничения на выходе. Относительные эксплуатационные характеристики элементов с материалами, образованными с использованием комбинаций фильтрующих материалов, были исследованы путем создания различных структур фильтрующего элемента. Элементы были образованы из зигзагообразных материалов, расположенных в уложенной стопкой конфигурации. Каждый элемент имел входную поверхность размера 150 на 150 миллиметров, выходную поверхность размера 150 на 150 миллиметров и глубину 150 миллиметров. Фильтрующие элементы были изготовлены из материалов двух типов: материала А и материала В. Материал А и материал В имели структуру рифлей материала, соответствующую структуре, представленной в патенте США №9623362, озаглавленном «Filtration Media Pack, Filter Elements, and Air Filtration Media» («Пакет фильтрующих материалов, фильтрующие элементы и материалы для фильтрации воздуха»), выданном автору изобретения Scott М. Brown и переуступленном Donaldson Company, Inc. Оба материала, материал А и материал В, в целом представляли собой материалы на основе целлюлозы. Материал А имел высоту рифлей приблизительно 0,092 дюйма, ширину рифлей приблизительно 0,314 дюйма и длину рифлей приблизительно 150 мм (включая заглушки рифлей). Материал В имел высоту рифлей приблизительно 0,140 дюйма, ширину рифлей приблизительно 0,430 дюйма и длину рифлей приблизительно 150 мм (включая заглушки рифлей). «Сегментированный» пакет материалов первого типа представлял собой объединенные пакеты из материала А и материала В, расположенные друг рядом с другом в конфигурации параллельного потока. «Слоистый» пакет материалов второго типа содержал чередующиеся листы из материала А и материала В.

[00108] На фиг. 28А-30В представлены результаты испытаний эксплуатационных характеристик, в том числе пылевой нагрузки и потери давления, для материалов различной структуры. На фиг. 28А, 29А и 30А представлены результаты для сегментированной конфигурации (материал А сгруппирован, и материал В сгруппирован); и на фиг. 28В, 29В и 30В представлены результаты для слоистой конфигурации (в которой по меньшей мере некоторые из слоев материала А и материала В были смешаны). Таким образом, структуры материалов включают любой из материалов: материал А, материал В или различные объемные проценты материала А и материала В. Материал на каждом крайнем слева графике, обозначенный как 0%, не содержит материал А и, таким образом, содержит только материал В. Материал на каждом крайнем справа графике, обозначенный как 100%, содержит только материал А и, таким образом, не содержит материал В. Ось Y обозначает нагрузку мелкодисперсной пылью согласно стандарту ISO, а также потерю давления, измеряемую в дюймах водяного столба.

[00109] На фиг. 28А и 28В представлены результаты испытаний эксплуатационных характеристик, в том числе пылевой нагрузки и потери давления, для материалов различной структуры при объемной скорости потока 5,83 кубических метра в минуту. На фиг. 28А и 28В можно наблюдать, что наилучшие эксплуатационные характеристики, в частности наивысшая пылевая нагрузка, были достигнуты для гибридного материала: пакет гибридного материала, содержащий как материал А, так и материал В, обладает более высокой пылеулавливающей способностью, чем любой из материалов А и В по отдельности.

[00110] На фиг. 29А и 29В представлены результаты испытаний эксплуатационных характеристик, в том числе пылевой нагрузки и потери давления, для материалов различной структуры при объемной скорости потока 7,37 кубических метра в минуту. Так же, как на фиг. 29А и 29В, наилучшие эксплуатационные характеристики имел гибридный материал, состоящий из материала А и материала В.

[00111] На фиг. 30А и 30В представлены результаты испытаний эксплуатационных характеристик, в том числе пылевой нагрузки и потери давления, для материалов различной структуры при объемной скорости потока 8,78 кубических метра в минуту. На фиг. 30А и 30В можно наблюдать, что наилучшие эксплуатационные характеристики, в частности наивысшая пылевая нагрузка, также были достигнуты для гибридного материала.

[00112] Следует отметить, что в контексте настоящего технического описания и прилагаемой формулы изобретения ссылки в форме единственного числа также включают в себя ссылки в форме множественного числа, если в контексте однозначно не указано иначе. Таким образом, например, ссылка на состав, содержащий «соединение» включает в себя смесь двух или более соединений. Также следует отметить, что термин «или» обычно используется в своем смысле, включающем «и/или», если в контексте явным образом не указано иначе.

[00113] Также следует отметить, что в контексте настоящего технического описания и прилагаемой формулы изобретения фраза «выполненный с возможностью» описывает систему, аппарат или другую структуру, построенную или выполненную с возможностью исполнения определенного задания или с возможностью получения определенной конфигурации для этой цели. Фраза «выполненный с возможностью» может быть взаимозаменяемой с другими подобными фразами, таким как расположенный и выполненный с возможностью, созданный и расположенный, сконструированный, изготовленный и расположенный и тому подобными.

[00114] Аспекты были описаны со ссылкой на разные определенные и предпочтительные варианты осуществления и технологии. Тем не менее, следует понимать, что могут быть внесены многие изменения и модификации без выхода за пределы объема и идеи изобретения.

[00115] Варианты осуществления, описанные в настоящей заявке, не следует расценивать как исчерпывающие или ограничивающие изобретение точными формами, раскрытыми в приведенном выше подробном описании. Напротив, варианты осуществления выбраны и описаны так, чтобы специалисты в данной области техники могли оценить и понять принципы и возможности их практического применения.

[00116] Все публикации и патенты, упомянутые в настоящей заявке, включаются в нее посредством ссылки. Публикации и патенты, раскрытые в настоящей заявке, представлены только с целью их раскрытия. Ничто в настоящей заявке не следует истолковывать как допущение того, что авторы изобретения не имеют права на датирование задним числом какой-либо публикации и/или патента, процитированного в настоящей заявке

Реферат

Изобретение относится к фильтрующим материалам, пакетам фильтрующих материалов, фильтрующим элементам, воздухоочистителям и способам изготовления и применения фильтрующих материалов, пакетов фильтрующих материалов, фильтрующих элементов и воздухоочистителей. В частности, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к зигзагообразным фильтрующим материалам, пакетам фильтрующих материалов и фильтрующим элементам. Пакет материалов для фильтрации воздуха содержит односторонний материал, содержащий первое множество рифлей и второе множество рифлей. Первое и второе множества рифлей расположены в конфигурации параллельного потока. Первое и второе множества рифлей характеризуются различиями в форме рифлей, размере рифлей, высоте рифлей, ширине рифлей, площади поперечного сечения рифлей или фильтрующем материале. Первое множество рифлей расположено в первом множестве слоев рифленого материала в пакете материалов, второе множество рифлей расположено во втором множестве слоев рифленого материала в пакете материалов. Технический результат изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик фильтров, уменьшение потери давления по элементу, повышение способности улавливания твердых частиц. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 30 ил.

Формула