CN1658946A - 具有槽的过滤器介质的空气过滤器 - Google Patents

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Abstract

一空气清洁器(40)包括一外壳(48)和一进入盖。外壳(48)的内部容积可通过外壳的侧壁内的一开口(70)进入。一具有凹槽的过滤器介质的过滤器元件(50)可从空气清洁器(40)中取出和更换。进入盖包括一结构，其帮助支承和确保过滤器元件合适地坐落在外壳内。一种将过滤器元件安装在空气清洁器内的方法包括：抵靠外壳内的一滑动表面滑动过滤器元件的一部分。空气清洁器维护的方法包括：使过滤器元件倾斜抵靠外壳内的一倾斜表面，以释放过滤器元件和外壳之间的一密封。过滤器元件可具有一手柄，以帮助维护空气清洁器。外壳可具有一窗口，以允许肉眼观察外壳的内部部件和用视觉方式确定一过滤器元件是否安装在其中。

Description

具有槽的过滤器介质的空气过滤器
相关申请
本申请于2003年5月8日以美国境内的美国公司-唐纳森公司的名义提交的PCT国际专利申请(申请者针对除美国之外的所有国家)；其授予Larry R.Nepsund，一美国公民(申请者仅对美国)；Bradley A.Kuempel，一美国公民(申请者仅对美国)；Donald F.Engel，一美国公民(申请者仅对美国)；Bruce Allen Boehrs，一美国公民(申请者仅对美国)；Richard L. Bucholtz，一美国公民(申请者仅对美国)；以及Sheldon Anderson，一美国公民(申请者仅对美国)，其指定所有的国家并要求对2002年5月9日提交的美国专利系列号No.60/379,824的优先权。
技术领域
本发明涉及用于发动机的过滤器结构，过滤方法和过滤器制备。具体来说，本发明描述Z-过滤器结构和侧向入口的外壳。
背景技术
气体流通常携带颗粒的材料。在许多情形中，要求从气体流中去除某些或全部的颗粒材料。例如，用于汽车的发动机或发电设备的空气吸气流，引入到燃气涡轮机的气体流，以及通入各种燃烧炉内的空气流，其中通常包括颗粒的材料。如果颗粒材料到达涉及的各种机构的内部运作中，则颗粒材料会对机构造成显著的破坏。因此，对于这样的系统最好从发动机、涡轮机、燃烧炉或涉及的其它的设备的上游气体流中去除颗粒材料。对于去除颗粒已经研制出各种空气过滤器或气体过滤器结构。然而，一般来说，还在继续地寻求各种改进。
发明内容
一空气清洁器包括一外壳和一进入盖。通过外壳的壁内的开口可到达外壳的内部容积。具有槽的过滤器介质的过滤器元件可从空气清洁器中取出和进行更换。
一示例的外壳允许通过使元件凸伸而进入与外壳的密封接合来进行元件的安装。在一凸伸系统的实例中，有一斜坡用来滑动地安装过滤器元件。
一示例的外壳包括一窗口，其允许肉眼观察空气清洁器的内部部件。
一示例的进入盖包括帮助支承和确保过滤器元件合适地坐在外壳内的结构。
在一示例的实施例中，过滤器元件具有一手柄。可采用许多不同的手柄。一特殊的手柄包括一固定在元件上的带。该带用来帮助元件从外壳中取出。
将过滤器元件安装在空气清洁器内的方法包括：抵靠外壳内的一滑动表面滑动过滤器元件的一部分。
维护空气清洁器的方法包括：抵靠外壳内的一倾斜表面倾斜过滤器元件，以释放过滤器元件和外壳之间的密封。
一示例的维护方法包括：对固定在元件上的一带施加一拉力，以释放过滤器元件和外壳之间的密封。
附图的简要说明
图1是使用根据本发明的一空气清洁器的系统的一实施例的示意图；
图2是一空气清洁器的一实施例的立体图，其包括带有安装在其中的可拆卸和可更换的过滤器元件的外壳；
图3是图2所示的空气清洁器的侧视图，其中，外壳的一部分剖开以显示可操作地安装在其中的过滤器元件；
图4是用于图2和3所示的空气清洁器内的过滤器元件的一实施例的侧视图；
图5是图4所示过滤器元件的俯视平面图，介质示意地示出；
图6是一示出过滤器元件的一部分的局部的截面图，该截面图沿图5的线6-6截取；
图7是用于图4和5所示的过滤器元件内的过滤器介质的一部分的示意的立体图；
图8是图2和3的空气清洁器外壳的立体图，其中，维护盖已移去，过滤器元件定向在安装位置；
图9是图2和3所示的空气清洁器侧视图；
图10是示出图9所示空气清洁器的入口端的端视图；
图11是图9所示空气清洁器的端视图，并示出空气清洁器的一出口端；
图12是用于图2、3和9-11的空气清洁器的外壳盖的侧视图；
图13是示于图12中的外壳盖的端视图；
图14是外壳盖的截面图，该截面是沿图13的线14-14截取的；
图15是用于图2、3和9-13中的空气清洁器的外壳本体的立体图；
图16是示于图15中的外壳本体的内部的侧视图；
图17是示于图15和16中的外壳本体的端视图；
图18是示于图15中的外壳本体的俯视平面图；
图19是用于图2、3和9-13中的空气清洁器的外壳的入口结构的侧视图；
图20是图19所示的外壳入口结构的仰视平面图；
图21是图19所示的外壳入口结构的右端视图；
图22是示出与空气清洁器本体的一部分互锁的入口结构的一部分的放大的立体图；
图23是用于图2、3和9-13中的空气清洁器的外壳的出口结构的侧视图；
图24是示于图23中的出口结构的后侧视图；
图25是示于图23中的出口结构的右端视图；
图26是示出与外壳盖互相作用的过滤器元件的示意的局部侧视图；
图27是空气清洁器的另一变化实施例的侧视图，该视图类似于图3所示的视图；
图28是类似于图26所示的视图，但示出图27的变化的实施例；
图29是用于图2、3和8-28的空气清洁器中的一过滤器元件的另一实施例的立体图。
具体实施方式
A.空气清洁器的示例的系统和综述
本文中所描述的过滤器结构和布置可用于各种系统中。一种特殊类型的系统示意地显示在图1中的标号30处。在图1中，示意地示出诸如一车辆之类的具有一发动机33的设备32，其要求某种限定的额定空气流量，例如，至少为50cfm，并可高达1800cfm。该设备32可包括一大客车，一公路卡车，越野车，拖拉机，轻载或中载卡车，或诸如一动力船之类的航海应用。发动机33利用空气和燃料的混合物对设备32提供动力。在图1中，空气流显示为在吸气区域35处抽入到发动机33内。用虚线示出的一供选择的增压涡轮36，用来增压进入发动机33内的空气吸气。具有一过滤器结构42的空气清洁器40位于发动机33和增压涡轮36的上游。一般来说，在操作中，空气在箭头44处吸入到空气清洁器40内，并通过过滤器结构42。颗粒和污物在那里从空气中去除。清洁的空气在箭头46处沿下游流入到吸气管35内。空气从那里流入到发动机33内，以对设备32提供动力。
空气清洁器40的一个实施例现示于图2和3中。一般来说，空气清洁器40包括一带有一可拆卸和更换的过滤器元件50的外壳48。在优选的结构中，外壳48具有一可移去的维护用的盖52。该维护盖52允许进入到外壳48的内部容积54内，以便对空气清洁器40进行维护。空气清洁器40的维护包括取出过滤器元件50和将一新的过滤器元件50安装和更换到外壳48内。
外壳48包括一入口结构56，一出口结构58，以及一本体件60。在优选的实施例中，入口结构56，出口结构58，以及本体件60包括一本体结构62。盖52可从本体结构62移去和更换。在已安装的特定的优选实施例中，盖52可从本体件60移去。
在应用中，入口结构56形成一通向外壳48的入口端64，而出口结构58形成一用于外壳48的出口端66。本体件60包括一在入口结构56和出口结构58之间延伸的侧壁68。盖52可从本体件60移去，以提供外壳48内的进入开口70(图8)。进入开口70提供一进入空气清洁器40内的侧向入口72(图8)。
在图3中，盖52部分地剖去，以显示出可操作地安装在其中的过滤器元件50。所谓“可操作地安装”或其变体是指过滤器元件定向在外壳48内，以便使通过入口结构56，通过过滤器元件50和退出出口结构58的空气能在空气清洁器40内进行正常操作。当可操作地组装在外壳48内时，过滤器元件50形成一与外壳48的密封74。在所示特定的实施例中，密封74与出口结构58一起形成。
综述之后，我们现在转向各种空气清洁器的部件。
B.过滤器元件
1.示例的过滤器元件50
根据本发明，可采用各种过滤器元件，包括深度介质的元件、带有折褶介质的管形元件等。一有效的过滤器元件50包括如在授予Gieseke等人的美国专利No.6,350,291中所述的那种类型的过滤器元件，本文援引该专利以供参考。在此应用中，除了过滤器元件50上的附加的带子之外，较佳的元件是指根据美国专利No.6,350,291中所述的原理。在所示实施例中，过滤器元件50是一允许空气流直通的过滤器元件。特殊所示的实施例利用有槽的或Z形介质80。
现参照图4和5，所示过滤器元件50包括一介质组51，其具有第一端和相对的第二端81、82。在第一端处，形成一第一流动面84，而第二端82形成一第二流动面86。在所示实例中，第一流动面84对应于一入口端，而第二流动面86对应于一出口端。过滤器元件50还包括一密封系统88。在优选的实施例中，过滤器介质80从通过过滤器介质80的诸如空气的流体中去除颗粒材料，而密封系统88对于外壳48密封住元件50。所谓的术语“密封”是指密封系统88，在正常条件下，该系统防止流体通过介质80和外壳48之间的一区域；即，密封系统88迫使流体流过过滤器介质80，而不是旁路过滤器介质。
过滤器介质80构造成直通的流动。即，过滤的流体沿一个方向90进入通过第一流动面84，并沿相同方向91从第二流动面86退出。过滤器介质80在本文中也称之为“Z介质”。
在所示特定的实施例中，第一流动面84和第二流动面86显示为平面的和平行的。在其它的实施例中，第一流动面84和第二流动面86可以为非平面的，例如，截头锥形的。此外，第一流动面84和第二流动面86可以是倾斜的而彼此不平行的。
一般来说，过滤器元件50将是一卷绕的结构87。即，结构50通常包括一层过滤器介质，它围绕一中心点完全地或重复地转动。通常，该卷绕结构87将是一盘形，其中，一层过滤器介质将围绕一中心点卷绕一系列匝数。在使用卷绕的盘形结构的布置中，过滤器元件50将是一卷过滤器介质，通常是能渗透的凹槽形的过滤器介质。在其它的实施例中，结构50是一堆叠的结构。
现在注意力引导到图7。图7是示出用于本文中的过滤器结构的某种优选的介质的操作原理的示意的立体图。在图7中，凹槽结构一般用标号94表示。较佳地，凹槽结构94包括：具有多个凹槽98的一波纹层96和一面板片100。图7的实施例示出面板片100的两个部分，一在100A处(波纹层96的顶上所示)，一在100B处(波纹层96的下面所示)。通常，用于本文所述结构中的较佳的介质结构102将包括固定到底面板片100B的波纹层96。当使用呈卷筒结构的该介质结构102时，它通常围绕其自身卷绕，以使底面板片100B覆盖波纹层96的顶面。覆盖波纹层的顶面的面板片100表示为标号100A。应该理解到，面板片100A和100B是相同的板片100。
当使用该类型的介质结构102时，凹槽室98较佳地形成交替的峰104和槽106。槽106和峰104将凹槽分成上排和下排。在图7所示的特殊的结构中，上部凹槽形成在下游端闭合的凹槽室108中，而具有其闭合的上游端的凹槽室110形成下排凹槽。凹槽室110被第一端凸缘112封闭，该凸缘填充凹槽板片114和第二面板片100B之间的凹槽上游端的一部分。同样地，第二端凸缘113闭合交替的凹槽108的下游端。
当使用呈介质结构102形式的介质结构时，在使用过程中，诸如空气的未过滤的流体如阴影箭头116所示地进入凹槽室108。凹槽室108的上游端118敞开。未过滤的流体不允许流过凹槽室108的下游端128，因为它们的下游端128被第二端凸缘113关闭。因此，迫使流体前进通过凹槽板片114或面板片100。当未过滤的流体通过凹槽板片114或面板片100时，流体被清洁或过滤。清洁的流体用无阴影的箭头124表示。然后，流体通过凹槽室110(其具有关闭的上游端126)，以通过敞开的下游端128流出凹槽结构94。采用所示的结构，未过滤的流体可流过凹槽片114，上部面板片100A，或下部面板片100B，并进入到凹槽室110内。
可使用各种方法来盘绕或卷绕介质。在某些优选的实施例中，介质结构102围绕一中心心轴卷绕，心轴可移去或留下插入在其中，用作位于过滤器元件50的中心处的内芯。可以认识到，非圆中心的卷绕件可用来制作过滤介质的形状，例如，过滤器介质可具有长形、卵形、矩形或跑道形。介质结构102也可无心轴或中心芯进行卷绕。制作一无芯元件50的一种过程可见美国专利6,416,605中所述，本文援引该专利以供参考。
尽管所示凹槽98显示为直通的凹槽，但在其它的实施例中，它可以要求具有锥度的凹槽。锥度凹槽的实例描述在1997年11月6日出版的WO97/40918中，本文援引该专利以供参考。此外，在某些实施例中，凹槽可具有变形的端部。带有变形端的凹槽描述在WO97/40918中，本文援引该专利以供参考。
现参照图5，图中示出过滤器元件50的俯视平面图。从图5中可见，过滤器元件50是一非圆柱形的结构。具体来说，过滤器元件50具有一跑道形的结构，其一对平行边130、131被一对拱形的或弧形的端部132、133连接。示意地示出了流动面86；应该理解到，全部的流动面86将显示出介质102的端部。
仍参照图4，密封系统88包括一框架结构134和一密封件136。框架结构134提供一支承结构或背衬，密封件136可背靠支承结构压缩而形成与外壳48的密封74。
在图6所示的实例中，框架结构134包括一刚性的突出138，它从第二流动面86的至少一部分突出或延伸。具体来说，突出138从第二流动面86沿轴向延伸。突出138对密封件136提供支承或背衬，以使密封74可在突出138和外壳48的密封面之间并抵靠它们而形成。当使用该类型的结构时，突出138是一形成闭合环140的连续的部件。所示的一个密封件136接合环140的一外部。当使用该类型的结构时，外壳48围绕包括密封件136的突出138一周，以在突出138和外壳48的密封面之间并抵靠它们形成密封74。具体来说，密封74是一径向方向的密封142(图3)。
仍参照图4-6，框架结构134包括一框架144，它具有一带、裙座，或悬挂的唇形物146。较佳地，悬挂的唇形物146的内部近似地等于卷绕的过滤器结构87的外部尺寸。悬挂的唇形物146围绕过滤器结构87的第二流动面86沿径向延伸。具体来说，唇形物146固定在邻近第二流动面86的一外周缘或外环形部分148上。
过滤器元件50形成一环形的凹陷150。在所示的优选实施例中，凹陷150由框架结构134的一部分形成。具体来说，凹陷150由在唇形物146和突出138之间延伸的一倾斜部件152形成。密封件136的一端表面154还形成凹陷150的一部分。如下文中所解释的，凹陷150接纳从外壳48伸出的一突出物，以帮助稳定外壳48内的过滤器元件50。
框架144还较佳地包括交叉的支架156。交叉支架156有助于防止框架144在围绕框架144的圆周施加的力的作用下发生径向的坍塌，由此交叉支架156支承框架144。所示交叉支架156形成一包括多个刚性支杆160的桁架系统158，较佳地，与框架144的其余部分模制成一单一件。
现将注意力回到图6中，图6是一处于未压缩状态下的特别优选的密封件136的放大的局部视图。在所示实施例中，密封件136是一台阶形的横截面结构，它的最外尺寸从第一端161减小到第二端162，以达到理想的密封。用于密封件136的较佳的规格包括聚亚安酯的泡沫材料，其具有多个(较佳地至少三个)构造成与外壳48接界的逐渐变大的台阶，以提供一液密的密封。在所示实例中，密封件136形成三个台阶164、165、166。台阶164、165、166的横截面尺寸或宽度增加，则台阶则进一步从密封件136的第二端162延伸。第二端162处的小的尺寸使得插入外壳48内变得容易。第一端161处的较大的尺寸确保一紧密的密封。
再次参照图4，过滤器元件50还包括一围绕卷绕的过滤器结构87的框架或带168。较佳地，带168固定到元件50的外环形部分148。在优选的实施例中，带168固定到邻近第一流动面84的外周缘170上。带168帮助提供一滑动表面172，以便将过滤器元件50安装在外壳48内。此外，带168帮助提供一结构，当过滤器元件50可操作地安装在外壳48内时，该结构用来稳定和支承过滤器元件50。例如，这可参见图26。在图26中，可以看见带168如何接合盖52。这将在下面予以解释。
2.示例的过滤器元件500
现参照图29，图中示出用于空气清洁器40的一过滤器元件50的另一实施例500。所示过滤器元件500具有与上述过滤器元件50相同的特征，其包括Z介质502，带504，以及密封件506。Z介质502、带504，以及密封件506的特征类似于上述的Z介质80、带168，以及密封件136，在此不再重复。还有框架结构508，它类似于但不等同于上述的框架结构134。在所示实施例中，框架结构508由框架结构134修改，以便容纳一手柄。
过滤器元件500与过滤器元件50不同之处在于，它具有一固定在其上的手柄510，以便有利于空气清洁器40的维护。可使用手柄510的许多不同的实施例。一特殊的手柄显示为标号512。所示手柄512是一非刚性的柔性带514。带514固定到元件500的一部分。可使用固定带514的许多不同的方法。在所示实施例中，带514固定到框架结构508。在优选的实施例中，带514固定到唇形物516(类似于唇形物146)。在图29所示的方法中，唇形物516形成一贯穿槽518和突出接片520。带514延伸通过槽518，并通过带514的一部分522和接片520之间的接合而保持在其中。具体来说，带部分522包括一T形件524，它比槽518的最大尺寸宽，因此，不能通过槽518。该T形件524接合接片520而固定就位。
所示的示例的带514还形成多个孔526。孔526有助于使用者很好地握持在带514上。在某些实施例中，带514可以对折而形成一闭合的环路。本文中的术语“带”是指单一的或多重的狭带(band)、皮带(belt)、条带(strip)，以及可折叠或对折形成闭合环的带子。用作带子514的材料包括诸如柔性尼龙的塑料，以及其它柔性的聚合物材料；当然，也可使用其它的材料。带子514可以是许多不同的尺寸。一个有用的尺寸包括：长度至少为5cm，例如，8-30cm，包括10-20cm；宽度至少为0.5cm，例如，0.75-10cm，包括1-5cm。
手柄510允许在元件500上施加一拉力，其相对于流动面530的方向约为70-110度，通常约为90度。当元件500安装在外壳48内时，手柄510允许在元件500上施加一拉力，以帮助释放密封件506和密封表面176(密封表面176在下文中描述)之间的密封142(图3)。一旦密封142释放，元件500可从外壳48中移去。
除了从空气清洁器40中去除元件50/500不同之外，元件500可以与元件50相同的方式用于空气清洁器40。去除过程的不同之处涉及到手柄510的使用，它存在于元件500内，而不存在于元件50内。否则的话，在本发明的所有实例中，当涉及到元件50时，也可使用元件500，并应理解为暗指地涉及。
C.示例的外壳48
如上所述，较佳的外壳48将包括本体结构62和可移去的盖52。本体结构62包括本体件60、入口结构56和出口结构58。
从图3中可见，本体结构62如何提供一密封表面176，密封件136抵靠该密封表面压缩而形成径向的密封142。在所示的特殊的实施例中，出口结构58形成密封表面176。现参照图23-25，图中详细地示出出口结构58。所示出口结构58的特殊的实施例包括一出口结构外壳178。外壳178形成一内部容积180和一出口端口182。出口端口182被一管道184包围，管道通常连接到其它的管道组件上。外壳178包括一连接到本体件60的外轮缘186。在优选的应用中，出口结构外壳178以永久的方式固定到本体件60，例如，采用热板焊接。轮缘186还提供与维护盖52的接合。出口结构外壳178形成密封表面176。密封表面176是一邻近轮缘186的环形表面。有一阻挡表面188邻近密封表面176并倾斜于该表面(较佳地，正交于该表面)。阻挡表面188提供一端表面，当过滤器50合适地坐落在外壳48内时，以便与密封件136进行接合。
从密封表面176的外壁190延伸的是一安装支架192。安装支架192包括用来接纳螺栓或其它安装紧固件的安装孔193、194。安装支架192可用来将空气清洁器40安装到设备32上。如下文中所述的，在入口结构56上有另一安装支架，它也可用来安装空气清洁器40。在入口结构56或出口结构58的任一个上设置一个以上的安装支架，可提供一非常灵巧的空气清洁器40。即，空气清洁器40既可在其入口结构56上进行安装，也可在其出口结构58上进行安装。
在图11中，可以看到出口结构58的端视图。在优选的实施例中，出口结构58包括设置一热传感器196；还提供一安装件198用于一限制指示器。
接下来，注意力引导到图3、10，以及19-21。图中示出一入口结构56的一实施例。所示入口结构56包括一入口结构外壳202，它包括一形成一入口端口206的入口管道204。入口结构外壳202还形成一内部容积208。环绕内部容积208的是一外轮缘210，它与本体件60和盖52互相作用和接合。在优选的实施例中，入口结构外壳202以永久的方式沿着轮缘210通过焊接方法固定到本体件60。
从轮缘210延伸的是一安装支架212。在所示的实施例中，安装支架212构造成与出口结构外壳178上的支架192相同。支架212包括一突缘214和第一和第二安装孔215、216。安装孔215、216用来接纳诸如螺栓之类的合适的紧固件，以便将支架212和外壳48安装到要求的设备32上。一安装板219从轮缘210延伸，并相对于突缘214倾斜。支承突缘214的是介于板219和突缘214之间的三角片结构218。
各安装支架212和192构造和布置成能在本体件60上滑动和与本体件60锁定在位，它允许在安装部位和风格上有适应性。注意力引向图22。图22是示出入口结构外壳202和本体件60之间互相作用的放大的视图。支架212形成多个槽220。槽220接纳从本体件60的一侧壁224延伸的锥形肋222(图18)。如图18中所见，肋222从一窄部分226到一宽部分228呈锥形或倾斜。窄部分226定向成比宽部分228更靠近入口结构56。肋222的锥形使得肋222更容易插入槽220内，因为窄部分226首先被接纳入槽220内。
接下来，注意力引导到图8以及15-18。图中示出本体件60的一实施例。如上所述，本体件60包括侧壁224。在图17中，可以看到侧壁224呈弧形，它大致地对应于过滤器元件50的形状。在此情形中，侧壁224呈U形。这样，侧壁224包括一曲线部分，其形成一闭合端234和一嘴或开口端236。敞开端236足够大来适应接纳过滤器元件50通过其间。在此实施例中，敞开端236还对应于侧向入口72。侧壁224还形成一邻近入口结构56安装的入口端238，以及一邻近出口结构58安装的出口端240。边缘252、254在入口端238和出口端240之间延伸。一对安装突缘242、243从侧壁224延伸。安装突缘242、243各包括一用来接纳紧固件246、247(图3)的孔244、245，以便可拆卸地将盖52固定到本体件60。
侧壁224还包括多个从边缘252到边缘254延伸的肋250，较佳地，沿着壁224连续。肋250对本体件60提供强度。边缘252和边缘254形成嘴或敞开端236。边缘252、254还与盖52互相作用和接合。
空气清洁器40包括一用来将过滤器元件50可操作地安装在本体结构62内的系统259。一般来说，空气清洁器系统259构造和布置成将过滤器元件50凸伸到与外壳密封地接合。在一实例中，系统259包括一滑动安装件260。滑动安装件260能使过滤器元件50通过嘴或开口236方便地和顺利地插入，并定向成密封件136抵靠密封表面176压缩而形成径向的密封142。许多种不同的实施方法都是可以的。在附图中所示的特殊的实施例中，滑动安装件260包括一坡道262。在优选的实施例中，坡道262形成一倾斜的滑动表面264，它从敞开端236到闭合端234向下地倾斜。所谓术语“向下地倾斜”是指滑动表面264在邻近边缘252、254的敞开端236处靠近入口端238的程度甚于滑动表面264在侧壁224的曲线部分或闭合端234处靠近入口端238的程度。例如，这可在图18中看到。图18是坡道262的外部视图，但坡道262的形状可以看到，其具有从闭合端234倾斜到敞开端236的斜的滑动表面264。放置它的其它的方法是，坡道262在形成深的坡道部分265的闭合端234处为最深，而在形成浅的坡道部分266的敞开端236处为最狭窄。在敞开端236和闭合端234之间坡道262形成一直的和连续的滑动表面264。
坡道262提供一用来接合过滤器元件50的凸形表面，以便挤或推过滤器元件50到位，与外壳48形成径向的密封142。具体来说，坡道262转化施加到过滤器元件50上的力的方向，从朝向闭合端234的如箭头268(图8)所示的方向(一侧向方向)的力转化到一朝向出口结构58的如箭头270所示的方向(一轴向方向)的力。在所示的优选的实施例中，坡道262具有一小于30度的坡度，通常为5-25度，较佳地为10-20度。
在优选的实施例中，过滤器元件50上的带168设置成接合和抵靠滑动表面264滑动，以便将过滤器元件50安装到外壳48内的可操作的组件内。
接下来，注意力引导到图3、9、12-14和26。盖52图示为各种的视图。如上所述，盖52可选择地从本体件60中移去，并有选择地暴露和覆盖进入开口70。在此实施例中，进入开口70也对应于本体件60的嘴或敞开端236。尽管功能上相同，但图9和26中的盖52与示于图3和12-14中的盖稍有不同，其不同之处在于，图9和26中的盖52具有一容纳产品标签的部分。
盖52包括一弧形侧壁276。在图13所示的实施例中，侧壁276大致呈C形。盖包括一邻近入口结构56的入口端278；以及一邻近出口结构58的相对的出口端280；以及一对在入口端278和出口端280之间延伸的边缘282、283。侧壁276较佳地在入口端278、出口端280、边缘282和边缘283之间是连续的和不间断的。从各个边缘282、283延伸的是安装突缘286、288。突缘286、288定向成重叠在本体件60的突缘242、243上。突缘286、288容纳紧固件246、247，以便可拆卸地将盖52固定到本体件60。
侧壁276包括多个加强肋290，它们从边缘282连续地延伸到边缘283。诸肋290较佳地彼此均匀地间隔开。
盖52还包括一支承和稳定过滤器元件50的系统。在一优选的实施例中，盖52的侧壁276形成一台肩或凸缘292。凸缘292包括一从侧壁276的元件覆盖部分296延伸到一颈部298的环形表面294。颈部298邻近侧壁276的入口端278，而元件覆盖部分296邻近出口端280。凸缘292接合过滤器元件50，尤其是，过滤器元件50的带168。这样，凸缘292接合带168。图26示出与凸缘292接合的带168。
应该认识到，元件50的相对端302(图8)被带168和深的坡道部分265之间的接合支承在本体件60的闭合端234处。
盖52还帮助支承和保持过滤器元件50定向成：可操作地组装坐在外壳48内，使密封142就位在适当的位置上。具体来说，盖52包括一突出部304，当盖52可操作地安装在本体件69上时，其朝向外壳48的内部容积54延伸或突出。在如图14所示的定向中，突出部304呈钩形或J形。如图26所示，突出部304延伸入和出过滤器元件50的凹陷150。所谓术语“进和出”是指突出部304具有一延伸入凹陷150内的部分306，以及一从部分306引导到凹陷150外面的部分308。从图26中可见，突出部304的部分308邻近密封件136的端表面154并位于其下方。
在使用中，在过滤器元件50(或500)可操作地组装到本体结构62内之后，盖52定向在过滤器元件50的暴露部分上方并安装在本体件60上。如果过滤器元件50不合适地坐在外壳48内而形成径向密封142，则盖52将被排斥或阻止配合或合适地安装在本体件60。如果过滤器元件50合适地安装在本体结构62内，则借助于带168和凸缘292之间的接合，盖52导入合适的安装。此外，突出部304将被过滤器元件50的凹陷150接纳。还有，安装突缘286、288将与突缘242、243匹配，以使紧固件246、247可安装在其中。
图27和28示出盖52的一变化的实施例52’。提供一种方法，不需移去盖即可用肉眼识别出外壳48内过滤器元件50的存在，该方法包括一形成在外壳48内的窗口320。窗口320定向成：当过滤器元件安装在外壳48内时，通过窗口320可看到过滤器元件50。尽管窗口320可放置在许多位置上，但在所示的特定的实施例中，窗口320位于盖52’上。在所示实施例中，窗口320包括一卡配到盖52’的侧壁276’内的一孔324中的透明镜322。该透镜322可由耐用的透明材料制成，例如，聚碳酸酯。在较佳的应用中，过滤器元件50的外部显明亮的颜色，以使元件50通过窗口320明显可见。对于本发明的受让者的唐纳森公司，颜色较佳地还指示出产品源头，这样，用户可知道所使用的元件50是唐纳森的过滤器元件。唐纳森蓝是唐纳森公司首选的颜色。所示窗口320具有一圆的形状(一圆)，但在其它的实施例中，窗口320可以是其它的形状，例如，不规则形、多边形、矩形、星爆形、漩涡形等。
D.使用、安装和维护方法
为了将过滤器元件50安装到外壳48内，将盖52从本体结构62中移去以暴露出进入开口70。过滤器元件50定向成元件50的第二端82邻近出口结构58，而第一端81定向成邻近入口结构56。带168定向成使它接合坡道262。过滤器元件50沿着滑动安装件260沿箭头268的方向滑动通过侧向的入口72。滑动表面264与带168的接合，沿朝向出口结构58的方向移动过滤器元件，以推密封件136抵靠出口结构58的密封表面176。最终，过滤器元件50到达闭合端234和深的坡道部分265。此时，密封件136应就位而形成径向密封142，该径向密封位于外壳48的密封表面176和过滤器元件50的框架结构134上的刚性突出138之间并抵靠它们。然后，盖52定向在过滤器元件50的暴露部分上。凸缘292接合带168以支承过滤器元件50，而突出部304延伸入并被接纳入过滤器元件50内的凹陷150中。紧固件246、247插入而将盖52连接到本体件60。然后，空气清洁器40已准备好过滤操作。
为了使用空气清洁器40，脏空气通过吸气区域35(图1)，进入管道，最后通过入口结构56的入口管道204。然后，空气流入过滤器元件50和通过第一流动面84。脏空气然后强制流过过滤器介质80，在那里空气至少部分地被去除颗粒材料。清洁空气从第二流动面86流过而退出过滤器元件50。从那里清洁空气流过出口结构58和出口管道184。清洁空气然后被诸如内燃机33之类的设备32使用。
在操作一段时间之后，过滤器元件50将变得阻塞或闭塞，达到一不可接受的限制的高的水平。空气清洁器40的维护将变得必要起来。所谓“维护”是指去除过滤器元件50并用一新的过滤器元件50进行更换。
为了维护空气清洁器40，通过去除紧固件246、247，盖52从外壳48中移去。盖52移去而暴露出由本体件60的嘴或敞开端236形成的进入开口70。然后，通过进入开口70从外壳48内取出旧的过滤器元件50/500。其做法是，首先，释放或断开过滤器元件50/500和外壳48之间的密封142。对于元件50，通过保持住过滤器元件50的暴露边缘而沿入口结构56的方向施加一力，则可释放密封142。对于元件500，带514被使用者手抓住，并相对于流动面530约90度施加一拉力(例如，沿朝向入口结构56的方向)。对于元件50或500，当沿此方向施加一力时，带168接合坡道262的深的部分265。这允许过滤器元件50/500围绕枢转区域倾斜，所述枢转区域由带168和坡道262的深的部分265之间的接合而形成。该倾斜作用从密封表面176拉动过滤器元件50/500，以释放径向密封142。过滤器元件50/500然后可通过侧向入口72移动到空气清洁器40的外面。
然后，旧的过滤器元件50/500另行处置。提供一新的第二过滤器元件50/500。通过侧向进口72滑动过滤器元件50/500，可操作地组装在外壳48内，由此，新的过滤器元件50/500安装在空气清洁器40内。
E.一般原理和实例
一般来说，提供一空气清洁器的维护方法，该空气清洁器包括一安装在外壳内的过滤器元件；该方法包括：抵靠外壳内的倾斜表面而倾斜过滤器元件，以释放过滤器元件和外壳之间的密封；过滤器元件具有第一和第二相对的流动面；过滤器元件包括具有多个凹槽的介质；各凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的。
抵靠外壳内的一倾斜表面来倾斜过滤器元件而释放一密封的步骤包括释放过滤器元件和外壳之间的径向密封。
在倾斜步骤之后，有一通过外壳侧面内的开口移去过滤器元件的步骤。
在移去步骤之后，提供一第二过滤器元件并将第二过滤器元件安装在外壳内；第二过滤器元件具有第一和第二相对的流动面；第二过滤器元件包括具有多个凹槽的介质；各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的。
外壳包括一坡道；坡道形成倾斜表面的一部分；而安装步骤包括：抵靠外壳内的坡道滑动第二过滤器元件的一部分，以形成第二过滤器元件上的一密封件和外壳内的一密封表面之间的一密封。
倾斜步骤之前，有一从外壳一侧移去一盖来暴露外壳侧面内的开口的步骤。
在安装步骤之后，有一将一盖放置在外壳内的开口上的步骤。
在放置盖的步骤之后，通过盖和外壳其中之一内的窗口观察外壳内的过滤器元件。
抵靠一倾斜表面来倾斜过滤器元件的步骤包括：沿相对于第二流动面约70-110度的方向对元件施加一拉力。在一实例中，沿相对于第二流动面约90度的方向拉元件。
施加一拉力的步骤包括：拉动固定在过滤器元件上的一手柄。
拉动一手柄的步骤包括：拉动固定在过滤器元件上的一柔性带。
过滤器元件包括一安装在其上的框架结构；而拉动一柔性带的步骤包括：拉动一固定在框架结构上的柔性带。
提供一过滤器元件。一有效的过滤器元件包括一介质组，其具有第一和第二相对的流动面；介质组包括具有多个凹槽的介质；各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的；一密封件固定到介质组；以及一柔性带固定到过滤器元件的一部分上。
一框架结构安装在介质组上；框架结构支承密封件；柔性带固定在框架结构上。
框架结构具有一安装在其一端上的唇形物和一从第二流动面沿轴向突出的延伸部；密封件被框架结构的延伸部支承；柔性带固定到框架结构的唇形物上。
唇形物形成一贯穿槽；柔性带延伸通过贯穿槽。
提供一空气清洁器，它包括：一外壳，其具有第一和第二相对端和一第一和第二端之间的侧壁；在某些实施例中，第一端包括一空气入口端，而第二端包括一空气出口端；侧壁形成一进入的开口；一进入盖可拆卸地定位在进入开口上；而一过滤器元件可操作地安装在外壳内；过滤器元件具有第一和第二相对的流动面；过滤器元件包括具有多个凹槽的介质；各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的；外壳构造和布置成通过侧壁内的进入开口接纳过滤器元件，并使过滤器元件凸伸而与外壳密封地接合。
在一实施例中，外壳侧壁包括一侧面，其安装成使过滤器元件凸伸而与外壳密封地接合。在某些实施例中，滑动安装件呈在侧壁内的一坡道的形式。
进入盖包括一在由过滤器元件形成的入口内延伸的突出部。
过滤器元件包括一密封件和一框架结构；框架结构具有一从第二流动面沿径向突出的延伸部；密封件由框架结构的延伸部支承；密封件被压缩在框架结构的延伸部和外壳之间并抵靠它们以形成一径向的密封。
过滤器元件内的凹陷邻近密封件。
过滤器元件包括一围绕第一流动面的周缘的带；而进入盖包括一接合带的凸缘，以便支承过滤器元件。
进入盖包括一朝向外壳内的内部容积延伸的凸缘；而过滤器元件通过坡道和进入盖上的凸缘，支承在第一流动面上。
过滤器元件包括一围绕第一流动面的周缘的带；带接合坡道和凸缘。
进入盖包括一窗口，提供对外壳内部容积的观察通道。
提供一空气清洁器，它包括：一外壳，其具有第一和第二相对端和一在第一和第二端之间的侧壁；过滤器元件可操作地安装在外壳内；过滤器元件具有第一和第二相对的流动面；过滤器元件包括具有多个凹槽的介质；各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的；过滤器元件包括一邻近第二流动面的密封垫；过滤器元件形成一邻近密封垫的周缘的凹陷；外壳包括一延伸入和延伸出周缘凹陷的突出部。
过滤器元件包括一框架结构；框架结构具有一安装在其一端上的唇形物和一从第二流动面沿轴向突出的延伸部；密封垫被框架结构的延伸部支承；密封垫被压缩在框架结构的延伸部和外壳之间并抵靠它们，以形成一径向的密封；周缘的凹陷由框架结构形成，并位于唇形物和延伸部之间。
过滤器元件包括一围绕第一流动面的周缘的带；而外壳包括一接合带的凸缘以支承过滤器元件。
提供一将过滤器元件安装到一空气清洁器外壳内的方法；该方法包括：将过滤器元件定向在外壳本体内；过滤器元件具有第一和第二相对的流动面；过滤器元件包括具有多个凹槽的介质；各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的；过滤器元件在过滤器元件的环形的外部内形成一凹陷；在过滤器元件和外壳本体之间形成一密封；以及将一盖件定向在外壳本体上方；盖件包括一突出部；定向一盖件的步骤包括放置突出部，以便延伸入和延伸出过滤器元件内的凹陷。
提供一外壳结构，它包括：一外壳壁；外壳壁包括一形成一流体端口的管道；外壳壁具有一轮缘；一安装支架从壁的轮缘延伸；支架包括：一形成有接纳紧固件的孔结构的凸缘；一安装板在突缘和轮缘之间延伸；突缘相对于突缘倾斜；安装板形成多个接纳肋的槽；以及一在安装板和突缘之间的三角片的结构以支承突缘。
壁还形成一邻近轮缘的环形密封表面，以及一倾斜地与其相邻的端部阻挡表面。
一发动机具有至少50cfm的额定空气流量和一吸气管；以及一空气清洁器结构，其安装在与设置的吸气管连通的空气流中；空气清洁器结构包括：一外壳，其具有第一和第二相对端和一在第一和第二端之间的侧壁；侧壁形成一进入开口和一从开口朝向外壳的闭合部分延伸的坡道；一进入盖可拆卸地定位在进入开口上方；一过滤器元件可操作地安装在外壳内；过滤器元件具有第一和第二相对的流动面；过滤器元件包括具有多个凹槽的介质；各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的。
提供一用来探测空气清洁器内的过滤器元件存在的方法；该方法包括：肉眼检查具有安装在其上的一盖的空气清洁器外壳；通过一在盖上或外壳上的窗口进行观察，以确定过滤器元件通过外壳内的窗口是否可见。

Claims (27)

1.一空气清洁器，包括：
(a)一外壳具有第一和第二相对端和一在所述第一和第二端之间的侧壁；
(i)所述侧壁形成一进入开口；
(b)一进入盖可拆卸地定位在进入开口上方；以及
(c)一过滤器元件可操作地安装和密封在外壳内；过滤器元件具有第一和第二相对的流动面；过滤器元件包括具有多个凹槽的介质；各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的；
(i)所述外壳构造和布置成接纳通过侧壁内的进入开口的过滤器元件，并使过滤器元件凸伸而与外壳密封地接合。
2.如权利要求1所述的空气清洁器，其特征在于，
(a)所述外壳侧壁包括一滑动安装件，使过滤器元件凸伸而与外壳密封地接合。
3.如权利要求2所述的空气清洁器，其特征在于，
(a)所述滑动安装件包括一从外壳的开口朝向闭合部分延伸的坡道。
4.如权利要求3所述的空气清洁器，其特征在于，
(a)过滤器元件包括一密封件和一框架结构；框架结构具有一从第二流动面沿轴向突出的延伸部；密封件被框架结构的延伸部支承；当过滤器元件凸伸而进入密封接合时，密封件形成一与外壳的径向密封。
5.如权利要求4所述的空气清洁器，其特征在于，
(a)所述进入盖包括一在由过滤器元件形成的凹陷内延伸的突出部。
6.如权利要求5所述的空气清洁器，其特征在于，
(a)过滤器元件内的所述凹陷邻近密封件。
7.如权利要求1-6中任何一项所述的空气清洁器，其特征在于，
(a)所述过滤器元件包括一围绕第一流动面的周缘的带；以及
(b)进入盖包括一接合带的凸缘，以支承过滤器元件。
8.如权利要求3-6中任何一项所述的空气清洁器，其特征在于，
(a)所述进入盖包括一朝向外壳内的内部容积延伸的凸缘；以及
(b)通过坡道和通过进入盖上的凸缘，所述过滤器元件支承在所述第一流动面上。
9.如权利要求8所述的空气清洁器，其特征在于，
(a)所述过滤器元件包括一围绕第一流动面的周缘的带；
(i)带接合坡道和凸缘。
10.如权利要求1-9中任何一项所述的空气清洁器，其特征在于，
(a)所述外壳和所述进入盖中的一个包括一窗口，以便提供对外壳的内部容积的肉眼的观察。
11.一种维护如权利要求1所述的空气清洁器的方法，其特征在于，空气清洁器包括：一外壳，其具有第一和第二相对端和一介于第一和第二端之间的侧壁；侧壁形成一进入开口；一进入盖可拆卸地定位在进入开口的上方；以及一过滤器元件可操作地安装和密封在外壳内；过滤器元件具有第一和第二相对的流动面；过滤器元件包括具有多个凹槽的介质；各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的；外壳构造和布置成接纳通过侧壁内的进入开口的过滤器元件，并使过滤器元件凸伸而与外壳密封地接合；该方法包括：
(a)使过滤器元件倾斜抵靠在外壳内的一倾斜表面，以释放在过滤器元件和外壳之间的一密封。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，
(a)使过滤器元件倾斜抵靠在外壳内的一倾斜表面以释放一密封的所述步骤包括释放过滤器元件和外壳之间的一径向密封。
13.如权利要求11和12中任何一项所述的方法，其特征在于，还包括：
(a)在所述倾斜步骤之后，通过外壳一侧内的一开口移去过滤器元件。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
(a)在所述移去步骤之后，提供一第二过滤器元件并将第二过滤器元件安装在外壳内；
(i)第二过滤器元件具有第一和第二相对的流动面；第二过滤器元件包括具有多个凹槽的介质；各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，
(a)外壳包括一形成一部分倾斜表面的坡道；以及
(b)所述安装步骤包括抵靠外壳内的坡道滑动第二过滤器元件的一部分，以形成在第二过滤器元件上的一密封件和外壳内的一密封表面之间的密封。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
(a)在所述倾斜步骤之前，从外壳移去进入盖以暴露外壳侧面内的进入开口。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，
(a)在所述安装步骤之后，将一盖放置在外壳内的开口上。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：
(a)在放置一盖的所述步骤之后，通过在盖和外壳中的一个内的窗口观察外壳内的过滤器元件。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，
(a)使过滤器元件倾斜抵靠一倾斜表面的所述步骤包括沿相对于第二流动面约70-110度的方向对元件施加一拉力。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，
(a)施加一拉力的所述步骤包括拉固定在过滤器元件的一手柄。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，
(a)拉一手柄的所述步骤包括拉固定在过滤器元件的一柔性带。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，
(a)所述过滤器元件包括一安装在其上的框架结构；以及
(b)拉一柔性带的所述步骤包括拉固定在框架结构的一柔性带。
23.如权利要求17所述的方法，其特征在于，
(a)放置一盖的所述步骤包括在盖上放置一突出部，以延伸入和延伸出过滤器元件的外环形部分内的一凹陷。
24.一用于如权利要求1所述的空气清洁器的过滤器元件；过滤器元件包括：
(a)一介质组，其具有第一和第二相对的流动面；介质组包括具有多个凹槽的介质；
(i)各个凹槽具有一邻近第一流动面的上游部分和一邻近第二流动面的下游部分；
(A)选择有的凹槽在上游部分处是敞开的，而在下游部分处是闭合的；选择有的凹槽在上游部分处是闭合的，而在下游部分处是敞开的；
(b)一密封件，其固定在介质组；以及
(c)一柔性带，其固定在过滤器元件的一部分。
25.如权利要求24所述的过滤器元件，其特征在于，还包括：
(a)一安装在介质组上的框架结构；
(i)框架结构支承密封件；
(ii)柔性带固定在框架结构上。
26.如权利要求25所述的过滤器元件，其特征在于，
(a)框架结构具有一安装在其一端上的唇形物和一从第二流动面沿轴向突出的延伸部；密封件被框架结构的延伸部支承；
(b)柔性带固定在框架结构的唇形物上。
27.如权利要求26所述的过滤器元件，其特征在于，
(a)所述唇形物形成一贯穿槽；以及
(b)所述柔性带延伸通过贯穿槽。
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