过滤器组件及过滤器组件的制造方法.pdf

本发明涉及过滤器组件以及用于制造用于从空气流中除去颗粒的此类过滤器组件的对应的方法，所述过滤器组件包括被布置在框架结构中的至少一个介质包，其中至少一个介质包被打褶并且具有相对的第一开口端和第二开口端。对于每个介质包，所述用于制造用于从空气流中除去颗粒的过滤器组件的方法包括：在第一模制步骤中，密封第一开口端和第二开口端，从而提供每个相应的介质包的密封的第一边缘和密封的第二边缘；并且随后将至少一个介质包布置在框架结构中并且在第二模制步骤中，将密封的第一边缘和密封的第二边缘分别固定并且密封到框架结构的至少一个框架元件。

1.  一种用于制造用于从空气流除去颗粒的过滤器组件的方法，所述过滤器组件包括被布置在框架结构中的至少一个介质包，所述介质包被打褶并且具有相对的第一开口端和第二开口端，所述方法包括：
对于每个介质包：
在第一模制步骤中，密封所述第一开口端和所述第二开口端，从而提供每个相应的介质包的密封的第一边缘和密封的第二边缘；
并且随后将所述至少一个介质包布置在所述框架结构中并且在第二模制步骤中，将所述密封的第一边缘和所述密封的第二边缘分别固定并且密封到所述框架结构的至少一个框架元件。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中所述第一模制步骤包括：
对于所述介质包的每个开口端：
提供适合于接纳至少所述开口端的容器；
将所述开口端和第一模制化合物层布置在所述容器中；并且
固化所述第一模制化合物层；
其中所述开口端被嵌入所述模制化合物层中。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，还包括将稳定元件布置到所述介质包上。

4.  根据权利要求3所述的方法，其中在固化所述第一模制层的步骤之前，所述稳定元件被布置在所述介质包上，并且其中所述稳定元件被布置成大体上覆盖所述介质包的过滤面积，使得沿着所述介质包的开口端延伸的所述稳定元件的框架元件在所述第一模制步骤中被密封。

5.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二模制步骤包括：
在所述框架结构的至少一个框架元件中提供第二模制化合物层，使得 所述至少一个介质包的至少一个密封的边缘被嵌入所述第二模制化合物层中；并且
固化所述第二模制化合物层。

6.  根据权利要求5所述的方法，还包括：在所述框架结构的至少一个另外的框架元件中提供所述第二模制化合物层，使得所述至少一个介质包的至少一个闭合端被嵌入所述第二模制化合物层中；并且
固化所述第二模制化合物层。

7.  一种过滤器组件(100)，包括：
至少一个介质包(111)，其被打褶并且具有相对的第一开口端和第二开口端(112)；以及
框架结构(150)，所述至少一个介质包被布置到所述框架结构(150)中；
其中每个介质包的所述第一开口端和所述第二开口端借助于第一密封层(115)密封，所述第一密封层(115)被布置成嵌入所述开口端，从而形成所述介质包的密封的边缘，并且其中所述过滤器组件包括被布置在所述框架结构的至少一个框架元件(152)处的至少一个第二密封层(162)，该第二密封层被布置成嵌入所述介质包的至少一个密封的边缘，从而将所述介质包固定并且密封到所述过滤器元件。

8.  根据权利要求7所述的过滤器组件，其中所述介质包的每个密封的边缘还包括各自的容器(216)，所述容器(216)适合于接纳所述介质包(111)的至少所述开口端(112)并且借助于所述第一密封层被固定到所述介质包。

9.  根据权利要求8所述的过滤器组件，其中所述第二密封层(162)被布置在所述框架结构(150)的至少一个另外的框架元件(152)处以嵌入所述至少一个介质包的至少一个闭合端(113)，从而将所述介质包固定并且密封到所述另外的框架元件。

10.  根据权利要求7-9中任一项所述的过滤器组件，还包括被布置到 每个介质包上的稳定元件(154)。

11.  根据权利要求10所述的过滤器组件，其中沿着所述介质包(111)的开口端(112)延伸的所述稳定元件的框架元件由所述第一密封层密封。

12.  根据权利要求7-11中任一项所述的过滤器组件，还包括至少一个间隔物元件，所述至少一个间隔物元件被布置在所述至少一个介质包的密封的边缘处、或被布置在面向所述至少一个介质包的密封的边缘的框架元件表面处。

13.  根据权利要求7-12中任一项所述的过滤器组件，其中，当所述过滤器组件包括多个介质包时，所述多个介质包按照V定向堆叠在所述框架结构中。

14.  根据权利要求7-13中任一项所述的过滤器组件，还包括导轨，所述导轨被布置在至少一个框架元件中，并且被布置成使所述介质包按照预定的方向定向。

过滤器组件及过滤器组件的制造方法
发明领域
本发明涉及用于从空气流中除去颗粒的过滤器组件，并且更特别地涉及包括被布置在框架结构中的打褶的介质包(pleated media pack)的过滤器组件，以及用于制造此类过滤器组件的对应的方法。
发明背景
包括被布置在框架结构中的打褶的介质包的过滤器组件是已知的。打褶的过滤包通常由过滤介质的片材例如玻璃纤维片材或非机织的聚酯片材形成，过滤介质的片材被打褶以增加过滤器主体的有效过滤面积。为了提供机械支撑和/或为了组合多个介质包，介质包通常被布置在框架结构中。为了防止空气在其流经过滤器组件时绕过介质包的过滤面积，介质包的边缘需要抵着框架结构密封。
本文中，具有如折痕的风琴褶的过滤器介质包的边缘通常被称为过滤器介质包的开口端。过滤器介质包的在第一褶状物和最后的褶状物处的边缘被称为闭合端。当将介质包布置在过滤器介质包的框架结构中时密封开口端的已知的方法在US 2007/0204578 A1中示出，所述US 2007/0204578A1公开了包括被布置在框架结构中的打褶的过滤器介质包的过滤器组件。框架结构包括顶面板和底面板，打褶的过滤器介质包的开口端附接于所述顶面板和底面板处并且借助于粘合剂如热熔胶或被应用到框架组件的顶面板和底面板的其他过滤器固定粘合剂来密封。在粘合剂被应用到框架结构的顶面板和底面板之后，打褶的过滤器介质包的开口端随后被放置成当安装过滤器组件时与粘合剂接触。然后，粘合剂被允许固化。将介质包密封到外壳的这样的方式通常可以提供可靠的密封，但需要大量的原材料即粘合剂并且进行是耗费时间的。
发明概述
本发明的目的是提供用于制造消除或至少减少上文提到的和其他的缺点的过滤器组件的改进的方法。此目的和其他目的通过根据如所附权利要求的权利要求1中界定的本发明的方法实现。此目的和其他目的还通过如所附权利要求的权利要求7中界定的过滤器组件实现。本发明的优选的实施方案在从属权利要求中界定。
因此，根据本发明的第一方面，提供了用于制造用于从空气流中除去颗粒的过滤器组件的方法，所述过滤器组件包括被布置在框架结构中的至少一个介质包。介质包被打褶并且具有相对的第一开口端和第二开口端。对于每个介质包，方法包括：在第一模制步骤中密封第一开口端和第二开口端，从而提供每个相应的介质包的密封的第一边缘和密封的第二边缘，并且随后将至少一个介质包布置在框架结构中并且在第二模制步骤中将密封的第一边缘和密封的第二边缘分别密封到框架结构的至少一个框架元件。
方法是有利的，因为实现了整个过滤器组件的逐步密封。这简化了过滤器组件的制造工艺并且增加产量。在第一模制步骤中，介质包的开口端装备有形成介质包的密封的边缘的密封层，在过滤器被安装到框架结构内之前所述密封层可以被允许完全固化。密封的边缘还增加了介质包的机械稳定性，这从而利于将过滤器精确安装到框架结构内。随后，在第二模制步骤中，密封的边缘被密封并且被紧固到框架结构。
根据本发明的方法的实施方案，第二模制步骤包括：在框架结构的至少一个框架元件中提供第二模制化合物层，使得至少一个介质包的至少一个密封的边缘被嵌入第二模制化合物层中；并且固化第二模制化合物层。因为介质包的开口端已经装备有密封的边缘，所以在第二模制步骤中提供抵着框架结构的受控制的密封需要的模制化合物的量被大大减小。这进而例如当利用粘合剂或具有取决于模制化合物层的厚度/材料量的固化时间的其他可适用的模制化合物时，减小用于第二模制步骤需要的固化时间。
根据本发明的方法的实施方案，对于介质包的每个开口端，第一模制步骤包括：提供适合于接纳至少开口端的容器(pot)；将开口端和第一模 制化合物层布置在容器中；并且固化第一模制化合物层。开口端被嵌入模制化合物层中。容器有利地增加密封的边缘的刚度。此外，容器被布置成提供密封的边缘的受控制的外边缘轮廓，这利于例如通过提供定位特征将过滤器安装在框架结构中。
在本发明的实施方案中，容器的表面结构或选择的外边缘轮廓被选择以增加在第二模制步骤中提供的密封的边缘和框架结构之间的连接的强度。
根据本发明的方法的实施方案，方法还包括将稳定元件布置到介质包上。稳定元件被布置成大体上覆盖介质包的整个过滤面积，并且沿着介质包的边缘提供稳定。
根据本发明的方法的实施方案，在固化第一模制层的步骤之前，稳定元件被布置在介质包上。此外，当稳定元件的外框架被布置成大体上沿着介质包的对应的外边缘延伸时，该边缘是其开口端，稳定元件的框架元件在第一模制步骤中与开口端一起被密封，这是有利的。然后，介质包和稳定元件形成自持的过滤器单元(self sustained filter unit)。
根据本发明的方法的实施方案，其还包括：在框架结构的至少一个另外的框架元件中提供第二模制化合物层，使得至少一个介质包的至少一个闭合端被嵌入第二模制化合物层中；并且固化第二模制化合物层。因此，过滤器抵着框架结构的密封的紧密性被进一步改进。
根据本发明构思的第二方面，提供了用于从空气流中除去颗粒的过滤器组件，所述过滤器组件包括被打褶并且具有相对的第一开口端和第二开口端的至少一个介质包。过滤器组件还包括框架结构，至少一个介质包被布置到所述框架结构内。每个介质包的第一开口端和第二开口端借助于第一密封层密封，所述第一密封层被布置成嵌入开口端，从而形成介质包的密封的边缘。过滤器组件包括被布置在框架结构的至少一个框架元件处的至少一个第二密封层，该第二密封层被布置成嵌入介质包的至少一个密封的边缘，从而将介质包固定并且密封到过滤器元件。本过滤器组件的双密封层布置提供过滤器到过滤器结构的牢固的密封，这需要较少的模制化合物材料，并且确保介质包和框架结构之间的可靠的连接。
根据本发明的过滤器组件的实施方案，介质包的每个密封的边缘还包括各自的容器，所述容器适合于接纳介质包的至少开口端并且借助于第一密封层被固定到介质包，这如上文描述是有利的。
根据本发明的过滤器组件的实施方案，第二密封层被布置在框架结构的至少一个另外的框架元件处以嵌入至少一个介质包的至少一个闭合端，从而将介质包固定并且密封到该另外的框架元件，这提供过滤器抵着框架结构的改进的连接。
根据本发明的过滤器组件的实施方案，其还包括被布置到每个介质包上的稳定元件，这如上文描述是有利的。
根据本发明的过滤器组件的实施方案，沿着过滤器介质包的开口端延伸的稳定元件的框架元件由第一密封层密封，使得过滤器介质包和稳定元件形成单独的过滤器单元，所述单独的过滤器单元在固化第一密封层之后被布置在框架结构中。
根据本发明的过滤器组件的实施方案，其还包括用于在密封的边缘和框架结构之间提供一段距离的至少一个间隔物元件。间隔物元件可以任选地被直接布置在密封的边缘本身上，如图2c)中所示，或作为面向密封的边缘(未示出)的框架结构元件的表面的一部分被布置。间隔物元件利于通过将过滤器置于框架结构的中心来组装过滤器组件并且在进行第二模制步骤之前将过滤器保持在适当位置。此外，间隔物元件确保第二模制化合物材料可以在密封的边缘和框架结构之间流动以在固化之前充分地嵌入密封的边缘。此外，间隔物元件提供密封的边缘和框架结构之间的增加的结合表面，从而增加其相互连接的强度。
根据本发明的过滤器组件的实施方案，当包括多个介质包时，多个介质包按照V定向堆叠在框架结构中，这允许大量的介质包(提供大的总过滤面积)被安装在相对小的空间中，从而提供相对于流经过滤器组件的空气的较少的摩擦，并且因此提供过滤器组件使用寿命的增加。
根据本发明的过滤器组件的实施方案，其还包括导轨，所述导轨被布置在至少一个框架元件中，并且被布置成使介质包按照预定的方向定向。 导轨可以被布置以形成堆叠的多个介质包的V定向。
本发明的另外的目的和优点将在下文中借助于例示实施方案来讨论。当关于以下的详细描述、所附权利要求以及附图考虑时，本发明的这些和其他的特征、方面以及优点将被更充分地理解。
附图简述
现在，将更详细并且参考附图来描述本发明，其中：
图1a)是根据本发明的过滤器组件的实施方案的过滤器的示意性分解图，并且分别地，1b)是根据本发明的过滤器组件的实施方案的透视分解图，并且c)是根据本发明的过滤器组件的实施方案的透视图；
图2a)-2f)是示出根据本发明的过滤器组件的实施方案的示意性的横截面特写视图；并且
图3是示意性地示出根据本发明的用于制造过滤器组件的方法的实施方案的流程图。
优选的实施方案的描述
本发明的实施方案通常提供过滤器组件和用于制造此类过滤器组件的方法。过滤器组件包括被布置在框架结构中的过滤器介质包，其中过滤器介质包被布置成具有单独的密封元件，所述单独的密封元件在制造过滤器组件期间借助于第一模制步骤被布置在各自的过滤器介质包的相对的开口端上，并且对于该过滤器组件，过滤器介质包的单独的密封元件被另外布置成具有第二密封元件，其中单独的密封元件借助于第二模制步骤被嵌入，从而将过滤器介质包密封并且固定到框架结构。
在图1a)中示出根据本发明的过滤器组件的实施方案的过滤器110的分解透视图。过滤器110包括矩形的打褶的介质包111，所述介质包111具有相对的第一开口端和第二开口端112、以及相对的第一闭合端和第二闭合端113。介质包111由过滤介质的片材制造，由例如玻璃纤维片材或 非机织的聚酯片材制成，其被打褶以增加过滤器主体的有效过滤面积。
根据本发明，过滤器110在其开口端112处还装备有沿着其开口端112延伸的各自的密封元件115，并且该密封元件115还被布置成嵌入介质包111的开口端112。因此，形成介质包111的密封的边缘。密封元件115的实施方案将在下文中参考图2和3更详细地解释。
图1b)是本发明的过滤器组件100的实施方案的分解图，并且图1c)是当被组装时相同的实施方案的图示。过滤器组件100包括框架结构150和被布置在框架结构150中的六个过滤器110。此处，框架结构150是框架组件，所述框架组件包括多个框架元件：侧面板152、顶面板153、以及三个底面板151。过滤器110按照重复的V结构被堆叠在框架结构150内，使其相对的密封的边缘115被布置成面向各自的侧面板152，同时每个堆叠的过滤器110的闭合端113中的至少一个无遮蔽地抵着邻近的过滤器110′的闭合端113′以形成V结构。过滤器110的相对的闭合端113被布置成分别面向底面板151中的一个和顶面板153。此外，当过滤器组件被安装时，由密封的元件115形成的密封的边缘和过滤器的闭合端113抵着框架结构150的框架元件151、152、153密封，使得经过过滤器组件的空气中的大体上全部将经过过滤器110的介质包111。通常，空气经由顶面板153进入过滤器组件100并且在底面板151处离开过滤器组件100，然而相反的空气流动方向是可能的，这取决于当被安装在空气过滤系统中时过滤器组件的定向。
应该注意的是，框架结构可以作为单个件被提供，或包含其他类型和形状的框架元件。例如，当具有圆柱形形状的介质包(其具有两个相对的开口端但没有闭合端)时，框架结构可以仅仅包括一个顶面板和一个底面板。优选地，框架结构由丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)聚合物或任何其他的可适用的热固性聚合物例如聚苯乙烯(PS)或聚丙烯(PP)制成。取决于应用的其他的可适用的材料是片材金属、中密度纤维板(MDF)、锯屑和聚合物的组合物等。框架结构还可以是导电的。
现在，将参考图2和3(看作是例示性的过滤器组件，即如上文描述的过滤器组件100)描述根据本发明的过滤器组件的安装。图3是示出根 据本发明的用于制造过滤器组件的方法的实施方案的流程图，并且图2示出根据本发明的过滤器组件的实施方案的横截面特写视图。方法通过提供至少一个介质包以步骤S300开始。在步骤S310中，每个提供的介质包借助于第一模制步骤在其各自的开口端上装备有密封元件，使得获得每个介质包的密封的边缘。在方法的一个实施方案中，步骤S310包括：现在参考图2a)，通过将各自的密封层115即密封元件添加到过滤器110的介质包111的开口端112提供密封的边缘。密封层115通过提供模制化合物如液相或触变相(tixotrop phase)的聚合物材料而获得，在该聚合物材料中出现开口端112并且该聚合物随后被允许固化以提供密封层115。聚合物材料可以是泡沫状粘合剂或借助于例如模制或熔融被提供在介质包111的开口端112上的其他聚合物材料。
在方法的步骤S320中，介质包(其现在装备有密封层)被布置在框架结构中，并且在由步骤S330代表的第二模制步骤中，介质包的密封的边缘抵着框架结构固定并且密封。在图2a)中的实施方案中，在固化密封层115(图3中的步骤S310)之后，通过在侧面板152的接纳开口152a中出现密封的边缘并且因此出现密封层115，过滤器110被布置在侧面板152中(图3中的步骤S320)。在第二模制步骤(图3中的步骤S330)中，在接纳开口152a中提供第二模制化合物层162，使得密封层115被至少部分地嵌入第二模制层162中。第二模制层162然后被允许固化。根据本发明的实施方案，在由介质包111的密封层115提供的密封的边缘出现于其中之前，第二模制化合物层162是设置在框架元件(此处的侧面板152)中的液体粘合剂材料。可选择地，介质包111的密封的边缘被布置在侧面板152中，并且随后足够量的粘合剂被添加到侧面板152以将闭合的边缘嵌入形成的粘合剂层162中。
例如，当过滤器和框架结构例如通过利用卡扣式配合连接件被预先安装并且随后装备有第二密封层时，后者是有利的。
根据方法的实施方案并且如在图2b)中示出的对应的过滤器组件中所示，在第一模制步骤(图3中的步骤S310)之前，将另外的步骤S301：提供适合于接纳介质包111的开口端112的容器216，添加到方法中。随 后，密封元件215通过将第一模制化合物层217布置在容器216中使得开口端112(当在容器216中出现时)被嵌入第一模制化合物层217中来形成。然后，第一模制化合物层217被固化，使得介质包111的开口端112被密封并且固定在容器216中。
如本文使用的容器是适合于接纳打褶的介质包的至少开口端和打褶的介质包的开口端被嵌入其中的模制化合物层的插座(receptacle)。容器可以由任何适当的材料构造，比如镀锌钢、铝、黄铜、碳钢、或注射模制的塑料，注射模制的塑料比如高密度聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、或聚苯乙烯(PS)。
优选地，第一模制化合物层217是在介质包111的开口端112出现于其中之前被提供到容器216内的液体粘合剂材料。可选择地，介质包111的开口端112被布置在容器216中并且随后足够量的粘合剂被添加到容器216以将开口端112嵌入形成的粘合剂层217中。
根据过滤器组件的实施方案，容器被布置成具有间隔物元件，所述间隔物元件被布置在至少一个介质包的密封的边缘处、或被布置在面向至少一个介质包的密封的边缘的框架元件表面处。为了确保粘合剂或其他适当的模制化合物在密封的边缘的周围和下方流动，如在图2c)中示出的实施方案中示出的间隔物元件318被布置在容器316的面向框架元件即侧面板152的表面上。间隔物元件可以任选地被布置在框架结构的面向密封的边缘(未示出)的表面上。
根据方法的实施方案，如关于图2d)中示出的过滤器组件所示，第二模制步骤即步骤S330还包括在至少一个另外的框架元件(此处的前面板153)中提供第二模制化合物层162，所述前面板153借此被连接到框架结构150的侧面板152，使得介质包111的闭合端113被嵌入第二模制化合物层162中。当固化第二模制化合物层162时，介质包的闭合端113被有效密封并且紧固到框架结构。
为了利于组装过滤器和框架结构，在本发明的实施方案中，框架结构是在面向装备有导轨或突出物以利于过滤器相对于框架结构的定位的过滤器侧面的表面处。实施例在图2e)中给出，图2e)示出如在图1b)和 1c)中示出的过滤器组件的横截面A，其中过滤器210被布置在装备有接纳轨道256的侧面板252中，在所述接纳轨道256中，过滤器210的密封的边缘出现并且在第二模制步骤中被密封并且固定。接纳轨道256通过被布置在面向过滤器210的侧面板252的表面中的突出轨道255来形成。
根据方法的实施方案，在任选的步骤S302中，在进行第一模制步骤S310之前，稳定元件被布置在介质包上以改进介质包的强度。这在图2f)中示出，图2f)示出如在图1b)和1c)中示出的过滤器组件的横截面A，其中两个过滤器510被布置在框架元件(此处的侧面板152)中。介质包111优选地在出现在容器516中之前，在第一模制步骤S310中装备有稳定元件154，所述稳定元件154与介质包111一起出现在第一模制化合物层517内，并且随后被固定并且密封在密封的边缘内，即，使密封元件515在第一模制步骤S310中形成。
稳定元件可以被设计成大体上覆盖介质包的过滤面积。然后，沿着介质包的开口端延伸的稳定元件的任何框架元件可以在第一模制步骤中密封。沿着介质包的闭合端延伸的稳定元件的任何框架元件可以在第二模制步骤中被密封并且紧固到框架结构。
优选地，在第一模制步骤和/或第二模制步骤中使用的模制化合物选自可以作为液体被分配并且随后被硬化即固化的适当的单组分材料或多组分材料，比如选自由以下组成的组的材料：聚氯乙烯塑料溶胶、聚氨基甲酸酯环氧树脂、硅酮以及陶瓷。
虽然本文的图中示出的过滤器组件100包括多个有益的特征，但预期的是，本发明可以有益地被包括在具有不同的构造(如，不同地布置的过滤器介质包、单个介质包、不同地布置的框架结构、另外的元件等)的其他过滤器组件中。不同的过滤器介质包材料是可适用的，这取决于特定的过滤器应用。过滤介质优选地包括玻璃纤维、聚合物、或纤维素(cellulose)、或其组合，并且可以是机织或非机织的织物例如非机织的针刺毛毡。过滤介质可以是纺粘的(spunbonded)、气流成网的、干法成网的、湿法成网的、纺粘的(spun-bonded)、熔喷的、或电纺的织物。过滤介质还可以被浸渍例如以使过滤器是防水的，或被制成是导电的。