表征为圆形、长圆形、或跑道形的形状。层 叠结构一般包括交替层的介质,所述介质包括槽纹介质片材粘接至表面介质片材。图5a-5c 所示的介质110,120,和140是穿过介质剖开的剖视图,示出低接触和零应变形状的槽纹片 材的截面形状。应当理解,截面形状可W沿槽纹的长度方向延伸。此外,槽纹可被密封,W 便介质用作Z-介质。如果需要,密封可用粘合剂或密封剂材料提供。
[0120] 在图5a中,距离D1从内峰114的中屯、点到外峰116的中屯、点测得。示出的槽纹 介质110对于每个周期长度D1或者沿介质长度D2具有两个脊118。脊118被设置成沿至 少部分槽纹长度延伸。一般,每个脊118可被表征为公共区域(generalarea),槽纹介质的 相对较平坦部分118a在运里连接槽纹介质的相对较睹峭部分118b。脊(例如,非峰的脊) 可被视为不同倾斜度的槽纹部分的相交线。脊可W通过使介质在该位置变形而形成。由于 对介质施加压力,介质可W在脊处变形。形成脊的技术包括冲制、折皱(压折)、弯曲,和折 叠。优选地,所述脊可通过在波纹成形过程中由冲制而成,其中波纹漉对介质施加压力W形 成脊。形成槽纹片材和单面介质的示例性技术披露于2008年2月4日向美国专利商标局 提交的美国专利申请序列号61/025, 999中。美国专利申请序列号61/025, 999的完整公开 内容在此被结合入本文作为引用。应当认识到,峰(波峰)可被称作脊。不过,在本发明的 上下文中,当脊清楚地设置在峰之间时,可W从上下文看到所提及的"脊"是指"非峰的脊"。
[0121] 对于示例性的槽纹片材112,可W在图5a中看到,槽纹介质的相对较平坦部分 118a作为槽纹介质的部分在外峰115和脊118之间延伸。从外峰115到脊118的槽纹介质 的相对较平坦部分118a相对于表面片材113的平均角度可被表征为小于45°,并且可为小 于约30°。槽纹介质的相对较睹峭部分118b可被表征为从内峰116延伸至脊118的介质 部分。一般,槽纹介质的相对较睹峭部分118b(被表征为在内峰116和脊118之间延伸)相 对于表面片材113的角度可W大于45°,并且可W大于约60°。由于槽纹介质的相对较平 坦部分118a和槽纹介质的相对较睹峭部分118b之间的角度差异,可W表征脊18的存在。 应当理解,槽纹介质的相对较平坦部分118a的角度和槽纹介质的相对较睹峭部分118b的 角度可被确定为形成所述介质段的端点的点之间的平均角度,并且所述角度从表面片材测 量。
[0122] 脊118可W在形成槽纹介质12的过程中沿槽纹片材112的长度由冲制、压折、弯 曲,或折叠而成。可能希望但并非必须,在形成槽纹介质112的过程中执行设置脊118的步 骤。例如,脊118可通过热处理或湿处理或其组合而设置。此外,脊118可W由于冲制、压 折、弯曲,或折叠W便形成脊而存在,而不需要额外步骤来设置脊。此外,脊118的特征不应 当与槽纹片材外峰115或119W及槽纹片材内峰116或114混淆。大致较平坦部分118a 和大致较睹峭部分118b的表征旨在作为表征脊的存在的一种方式。一般,可W预见较平坦 部分118a和较睹峭部分118b会呈曲线状。也就是说,可W预见较平坦部分118a和较睹峭 部分118b不会完全是平面的,尤其是在过滤期间当流体(例如空气)流过介质。不过,介 质的角度可从脊测量到相应的相邻峰,W提供那部分介质的平均角度。
[0123]图5a所示的介质的形状可被称作低接触形状。一般,低接触形状是指槽纹片材 112和表面片材111之间具有相对较低(小)的接触面积。脊118的存在有助于在峰115 和119处实现减小的掩蔽。脊118是由于使槽纹片材112变形而存在的,并因此减少了介 质的峰115和119处的内应力。如果不存在脊118,很可能在槽纹片材112中存在一定水平 的内张力,它会导致槽纹片材112在峰115和119处形成较大的半径,并从而增大掩蔽。结 果,脊118的存在有助于增大相邻峰(例如峰115和114)之间存在的介质量,并且有助于 减小峰(例如峰115)的半径,运是由于在一定程度上释放槽纹片材112内的张力,所述张 力在缺少脊的情况下会导致槽纹片材112在峰处膨胀或变平。
[0124] 脊118的存在可通过目测法检测。图6示出了过滤元件的端视图的照化其中槽 纹介质可被表征为具有低接触形状。虽然观察槽纹介质的端部,低接触形状的存在并不特 另IJ显而易见,但可W切入过滤元件并可W看到沿槽纹长度延伸的脊的存在。另外,脊的存在 可通过图7的照片例证的技术加W确认,其中过滤元件载有灰尘,并且槽纹片材可从表面 片材剥离,W露出灰尘块(尘饼),所述尘饼具有的脊对应槽纹介质上的脊。一般,尘饼上的 脊反映了具有一平均角度的灰尘表面的部分与具有另一平均角度的灰尘表面的另一部分 相交。灰尘表面块的两个部分的相交处形成脊。可用于装填介质W填满槽纹W便在槽纹内 形成尘饼的灰尘可被表征为ISO细测试灰尘(Finetest化st)。
[0125] 现在参见图5a,槽纹片材112在距离D2上包括两个脊118,其中距离D2是指从峰 114的中屯、点到峰116的中屯、点的槽纹片材112的长度,并且其中脊不是峰114,115,116或 119。尽管峰114和116可被称为内峰,而峰115和119可被称为外峰,所述峰还可被表征 为表面片材峰。一般,相信介质会被设置成不同的结构(例如卷绕或层叠的)并且槽纹会 被特别设置,从而通过将峰表征为表面片材峰,可W忽略内峰和外峰的表征。术语内(峰) 和外(峰)的使用是为了便于描述附图所示并且作为单面介质的部分的槽纹。
[0126] 尽管槽纹片材112可W沿每个长度D2具有两个脊118,但如果需要,槽纹片材112 也可W沿每个周期长度D2设有单个脊,并且槽纹片材112还可W具有运样一种结构,其中 一些周期表现为至少一个脊,一些周期表现为两个脊,而一些周期表现为没有脊,或者上述 的组合。槽纹片材可被设为具有重复型式的槽纹。重复型式的脊表示波型表现为脊的型式。 脊的型式可W是每个相邻峰之间,每隔一个相邻峰之间,每隔两个相邻峰之间,或者在表现 重复型式的脊时可W在介质的波型上观察到的一些变化。
[0127] 应当理解,脊的存在的表征表示脊沿槽纹的长度存在。一般,脊可被设置沿槽纹的 长度足W使所形成的介质具有希望的性能。虽然脊可W在整个槽纹长度上延伸,脊不会在 整个槽纹长度上延伸也是可行的,运是由于例如,槽纹端部的影响。示例性的影响包括槽纹 闭合(例如针刺)和槽纹端部处塞的存在。优选地,脊在槽纹长度的至少20%延伸。作为 举例,脊可W在槽纹长度的至少30%延伸,在槽纹长度的至少40%延伸,在槽纹长度的至 少50%延伸,在槽纹长度的至少60%延伸,或在槽纹长度的至少80%延伸。槽纹的端部可 W某些方式闭合,并且闭合的结果是,当从一面观察介质包时可能会或可能不会察觉到脊 的存在。因此,将脊的存在表征为沿槽纹长度延伸并不表示脊必须沿槽纹的整个长度延伸。 此外,在槽纹的端部可能不会发觉到脊。参见图6的照片,其中在槽纹介质的端部发觉到脊 的存在可能有些困难,尽管可能在距离槽纹端部的一定距离的介质中发觉到脊的存在。
[012引现在参见图化,槽纹介质120包括槽纹片材122设置在表面片材121和123之间。 槽纹片材122包括内峰124和外峰125之间的至少两个脊128和129。沿着长度D2,介质 122包括四个脊128和129。介质的单个周期长度可W包括四个脊。应当理解,脊128和129 不是可被称为表面介质峰的峰124,125或126。介质122可W被设置成使得相邻峰(例如 峰125和126)之间有两个脊128和129。此外,介质122可W被设置成使得相邻峰之间有 一个脊或没有脊。不要求在每个相邻峰之间都有两个脊。如果需要交替地存在脊或者在相 邻峰之间的预定间隔处设置脊,峰之间可W没有脊。
[0129] 脊128可被表征为槽纹介质的相对较平坦部分128a与槽纹介质的相对较睹峭部 分128b相连接的区域。一般,槽纹介质的相对较平坦部分128a可被表征为具有小于45° 并且优选小于约30°的角度,其中所述角度是在脊128和脊129之间并且相对于表面片材 123而测得的。槽纹介质的相对较睹峭部分128b可被表征为具有大于45°并且优选大于 约60°的角度,其中所述角度是从峰126至脊128并且相对于表面片材123而测得的。脊 129可W是槽纹介质的相对较平坦部分129a与槽纹介质的相对较睹峭部分129b相交的结 果。一般,槽纹介质的相对较平坦部分129a对应从脊128延伸至脊129的介质部分的角度。 一般,槽纹介质的相对较平坦部分129a可被表征为具有的倾斜度小于45°,并且优选小于 约30°。槽纹介质的相对较睹峭部分129b可被表征为在脊129和峰125之间延伸的槽纹 介质的部分,并且可被表征为在脊129和峰125之间并且相对于表面片材123具有一角度。 一般,槽纹介质的相对较睹峭部分129b可被表征为具有的角度为大于45°,并且优选大于 约 60。。
[0130] 现在参见图5c,槽纹介质140包括槽纹片材142设置在表面片材141和143之间。 槽纹片材142包括内峰144和外峰145之间的至少两个脊148和149。沿着长度D2,介质 140包括四个脊148和149。介质的单个周期长度可W包括四个脊。应当理解,脊148和 149不是峰144和145。介质140可被设置成使得相邻峰(例如峰145和146)之间有两个 脊148和149。此外,槽纹片材140可被设置成使得其它相邻峰之间有一个脊,两个脊或没 有脊。并不要求在每个相邻峰之间都有两个脊。如果需要交替地存在脊或者在相邻峰之间 的预定间隔处设置脊,可W在峰之间没有脊。一般,槽纹的型式可被设置成其中槽纹的型式 重复并且在相邻峰之间包括脊的存在。
[0131] 脊148和149可被表征为槽纹片材的相对较平坦部分与槽纹片材的相对较睹峭部 分相连接的区域。在脊148的情况,槽纹片材的相对较平坦部分148a与槽纹片材的相对 较睹峭部分148b连接。在脊149的情况,槽纹片材的相对较平坦部分149a与槽纹片材的 相对较睹峭部分149b连接。槽纹介质的相对较睹峭部分可被表征为当测量该介质部分相 对于表面片材143时,具有的角度为大于45°,并且优选大于约60°。相对较平坦部分可 被表征为对于该介质部分相对于表面片材143具有的倾斜度为小于45°,并且优选小于约 30。。
[0132] 槽纹片材142相对于槽纹片材122而言可被认为更具有优势来制备,因为槽纹片 材142的包角(wrapangle)可W小于槽纹片材122的包角。一般,包角是指在形成槽纹的 步骤过程中由介质折弯所形成的角的总和。对于槽纹介质142的情况,与槽纹介质122相 比在形成槽纹的过程中介质折弯更少。结果,通过槽纹成形W形成槽纹片材142,所需要的 介质抗拉强度与槽纹片材122相比更低。
[0133] 所示的槽纹片材112,122,和142从峰到峰是相对对称的。也就是说,对于槽纹片 材112,122,和142,槽纹重复在相邻峰之间具有相同数量的脊。相邻峰是指沿槽纹介质的 长度彼此相邻的峰。例如,对于槽纹介质112,峰114和115可被认为是相邻峰。不过,介质 的周期不要求在相邻峰之间具有相同数量的脊,并且介质可W通过运种方式被表征为不对 称。也就是说,介质可被制备成在周期的一半上具有脊而在周期的另一半上没有脊。
[0134] 通过在槽纹介质的相邻峰之间设置单个脊或多个脊,距离D2可W相对于现有技 术的介质(例如标准A和B槽纹)增大。由于存在脊或多个脊,与例如标准A槽纹和B槽 纹相比,提供具有更多可用于过滤的介质的过滤介质是可行的。前述介质-线百分比的测 量可用于表征相邻峰之间具有的介质量。长度D2被定义为槽纹片材112,122,和142的一 个周期的槽纹片材112,122,和142的长度。对于槽纹片材112的情况,距离D2是从较低峰 114到较低峰116的槽纹片材的长度。该距离包括两个脊118。对于槽纹片材122的情况, 长度D2是从较低峰124到较低峰126的槽纹片材122的距离。该距离包括至少四个脊128 和129。由于在相邻峰之间设有一个或多个脊(或折纹)而使相邻峰之间存在增大的过滤 介质可被表征为介质-线百分比。如前所述,标准B槽纹和标准A槽纹分别表现为约3. 6% 和约6.3%的介质-线百分比。一般,低接触槽纹(例如,图5a所示的槽形设计)可能表现 约6. 2%至约8. 2%的介质-线百分比。优选地,槽纹表现的介质-线百分比大于5. 2%,并 且优选大于6. 5%。图化和5c所示的槽纹设计可W具有约7. 0%至约16%的介质-线百 分比。如果需要,介质包可被设定成具有的槽纹所表现的介质-线百分比为大于约6. 3%, 或大于约8. 3%。
[0135] 图化和5c中的过滤介质120和140具有其它优点,具有沿槽纹的长度提供锥形 槽纹的能力,而不会在介质中产生应变。其结果是,图化和5c中的槽纹形状可被称作零应 变槽纹形状。现在参见图8和9曰,示出了槽纹片材122呈锥形结构。在图9a中,示出了槽 纹片材122从结构122a向结构122d成锥形。锥形的结果是,槽纹介质包括如12化和122c 所示的结构。随着槽纹介质从122a向122d成锥形,脊128和脊129接近较低(下)峰126 并离开上峰125。因此,随着槽纹介质122从122a向122d成锥形(倾斜),槽纹片材122 和表面片材123之间的截面表面积减小。对应该截面表面积的减小,由槽纹片材122和接 触上峰125的表面片材形成的相应槽纹经历截面表面积的增大。还可W观察到,随着锥形 朝向122a和122d处所示的端部结构行进,脊倾向于合并在一起或变得不太容易彼此区分。 122a处所示的结构倾向于看似更像是低接触形状。此外,可W看到,随着槽纹介质从122d 向122a倾斜(成锥形),脊128和脊129接近上峰125。在锥形零应变形状的情况,槽纹片 材可被表征为在相邻峰之间,在槽纹长度的至少30%,并且优选至少50%上具有多个脊。
[0136] 使用过滤介质120 (其中槽纹片材122包含脊128和脊129)的一个优点是它能够 使槽纹倾斜(成锥形),而不会产生过多的应变,并且能够使用不需要表现出应变大于12% 的过滤介质。一般,应变可通过下述公式表征:
[0137]
[0138] D2min是指介质在松弛或无应变情况下的介质距离,而D2max是指在撕裂之前的 一点在应变下的介质距离。能够承受高达约12%的应变而没有化裂或撕裂的过滤介质在过 滤行业中是非常通用的。常用的过滤介质可被表征为是基于纤维素的。为了增大介质能够 承受的应变,可W将合成纤维添加至介质。结果,使用必须承受大于12 %的应变的介质可能 非常昂贵。因此,希望采用一种槽纹结构,它能够使槽纹成锥形的同时使介质上的应变最小 化,并且避免需要使用能够承受高于12%应变的昂贵介质。
[0139] 现在参见图%,示出了图5c的槽纹片材142呈锥形(倾斜的)结构,从位置142a 延伸至14化,并随后至142c。随着槽纹倾斜(成锥形)至较小截面积(槽纹片材142和表 面片材143之间的面积),脊148和149朝向峰145移动。也可W反过来说。目P,随着槽纹 的截面积增大,脊148和149朝向峰144移动。
[0140] 图5a-5c中示例性的槽纹形状与标准A和B槽纹介质相比,可有助于减小可能在 峰处被掩蔽的介质面积。另外,图5a-5c所示例的形状与标准A和B槽纹介质相比,可有助 于增大可用于过滤的介质量。在图5a中,从表面片材113观察槽纹介质112,可W看到脊 118使槽纹具有凹入的外形。从表面片材111的方向看,可W看到脊118使在相邻峰之间 延伸的介质具有凸出的外形。现在参见图化,可W看到脊128和129从槽纹介质122的任 一侧从峰到相邻峰具有凹入和凸出的外形。应当理解,鉴于脊的存在,槽纹实际上不是凹入 或凸出的。因此,脊在弯曲部具有过渡或间断。另一种表征脊的存在的方式是通过观察介 质弯曲部的间断,其中标准A槽纹和B槽纹中不存在间断。此外,还应当理解,图