自承式折叠的片材、过滤元件和方法
【专利说明】自承式折叠的片材、过滤元件和方法
本申请是2013年10月9日提交的PCT国际专利申请，并要求申请日为2012年10月9日的南非临时申请ZA 2012/07631的优先权，该专利申请的主题被援引加入本文。
技术领域
[0001]本发明涉及被折叠以保持一定程度的结构整体性的片材，并且尽管本发明主要针对褶状的过滤介质，用于介质包、过滤元件、以及它们的制造方法，本发明还可应用于其它情况，其中折叠的片材可受益于本发明所提供的结构整体性、柔韧性和弹性。
【背景技术】
[0002]可渗透性的过滤介质片材被广泛用于从流体流中除去杂质，并且为了实现过滤介质的最佳性能，暴露于流体流的片材的表面要求大，但为了避免过滤元件的尺寸过大，片材需要匹配入小的空间并通常被褶皱成使得暴露于流体流的过滤表面与过滤元件的总体尺寸之间的比率最大化。
[0003]当暴露于流体流时，这些过滤元件和其中的可渗透性片材被暴露于来自流体流的作用力并需要足以承受这些力以确保过滤元件的继续可接受的作业。具体的说，褶状的可渗透性过滤介质片材通常易于倾斜并且相邻的片材通常挨得太近或接触，从而阻止了良好分散的流体流型一并减少了用于装载的过滤介质的可用表面积一此种现象被称作“掩蔽(masking) ”。此外，为了节省成本，由可渗透性过滤介质片材制成的过滤元件通常不包括过滤介质的结构性支撑，而是依赖于折叠片材自身的结构整体性。
[0004]褶状过滤介质通常由连续的或卷网形成，并且褶皱垂直于介质的“机器”或“卷轴”方向即垂直于来自源例如供带卷轴的介质的连续方向而形成。简单交替的“Z字形(锯齿形)”褶皱是常用的并且易于形成，但易于倾斜和掩蔽，尤其是对于深褶皱的情况。已经提出了一些方法来抑制倾斜和/或保持相邻褶皱之间的空间，但这些方法趋于需要复杂的(并因此昂贵的)制造方法(例如，因为它们要求相邻层的褶状过滤介质用粘合剂连接在一起)，它们并非是通用的，因为他们的几何形状是静态的，和/或它们易于被压倒和压扁。本发明试图解决上文所提到的至少一些挑战并尤其提供了具有改进的结构刚性、柔韧性和可压缩性、或使表面积最大化的折叠的片材材料的元件，其可以经济地被制造。
[0005]前文所用的一些技术包括披露于US 2，683，537和US 5，522，909的技术在此被援引加入本文。
【发明内容】
[0006]本发明披露了用于过滤元件的褶状介质包。
[0007]—般，在一个示例中，过滤介质的一部分被折叠成褶皱，其中至少一些褶皱具有主要褶皱深度。该部分的过滤介质可被设置成管，所述管限定具有第一和第二相对的端部的内部空间。开口位于第一端处。开口具有一直径。褶皱深度与开口直径的比率大于0.2。在介质包的一个端部处的至少一些褶皱被倒置。
[0008]一般，在一些实施例中，褶皱会包括限定主要褶皱深度的主要褶皱，和具有小于主要褶皱深度的次要褶皱深度的次要褶皱。
[0009]一般，在一些实施例中，第一端处的至少一些褶皱沿着从第一端朝向第二端的褶皱长度的至少一部分被倒置成与其余的褶皱成相反的方向。
[0010]一般，第二端通常不会具有倒置的褶皱。
[0011]在一些实施例中，至少主要褶皱或次要褶皱在第一端被倒置。在一些实施例中，只有主要褶皱或次要褶皱之一被倒置。在一些实施例中，主要褶皱和次要褶皱均沿着从第一端朝向第二端的褶皱长度的至少一部分被倒置成与其余的褶皱成相反的方向。
[0012]过滤元件可由上文所表征的介质包构造。在一个示例中，过滤元件具有固定至介质包的第一端的第一开口端盖，和固定至介质包的第二端的第二端盖。
[0013]在一些实施例中，第一开口端盖限定出口开口，用于使已过滤的流体流出。
[0014]应当指出，并非本文所述的所有特定特征均需要被结合到结构中以使结构具有本发明的一些选定的优点。
【附图说明】
[0015]图1示出了根据本发明应用于过滤介质的片材的刻痕型式(刻痕图案)；
[0016]图2示出了图1的刻痕图案的变化形式/变体；
[0017]图3示出了图1的过滤介质的片材的三维视图，所述过滤介质的片材根据本发明被折萱；
[0018]图4是图3的折叠的片材材料的平面图；
[0019]图5是图3的折叠的片材材料的端视图；
[0020]图6示出了包括根据本发明折叠的过滤介质的片材的“V形包”过滤元件；
[0021]图7示出了包括根据本发明折叠的过滤介质的片材的圆柱形过滤元件的第一实施例，其中图7A示出了透视图，图7B示出了俯视图，而图7C示出了侧视图；
[0022]图8示出了包括根据本发明折叠的过滤介质的片材采用“旋装(spin-on) ”过滤元件形式的圆柱形过滤元件的第二实施例，其中图8A示出了沿图SC的线A-A剖开的剖视图，图8B示出了侧视图，而图8C示出了端视图；
[0023]图9示出了包括根据本发明折叠的过滤介质的片材的圆柱形过滤元件的第三实施例，其中图9A示出了透视图，图9B示出了侧视图，而图9C示出了俯视图；
[0024]图10示出了包括根据本发明折叠的过滤介质的片材的长圆形过滤元件，其中图1OA示出了剖视图，图1OB示出了透视图，而图1OC示出了俯视图；
[0025]图11示出了包括根据本发明折叠的过滤介质的片材的“矩形包”过滤元件，其中图1lA示出了透视图，图1lB示出了侧视图，而图1lC示出了剖视图；
[0026]图12示出了包括根据本发明折叠的过滤介质的片材结合传统的褶皱过滤介质的过滤元件的另一个实施例，其中图12A示出了透视图，图12B示出了侧视图，而图12C示出了端视图；
[0027]图13是图8A-8C的第二实施例的一个实施例的俯视透视图；
[0028]图14是图13的元件的侧视图；
[0029]图15是图13的元件的底部透视图；
[0030]图16示出了用于制成图8A-8C和图13_15的过滤元件的过滤介质的片材的刻痕图案；
[0031]图17示出了图8A-8C和图13_15的过滤元件的透视图，其中局部被剖开；
[0032]图18是在制成图1、2和16的过滤片材的一个步骤期间但在刻痕步骤之前的介质卷的透视图；
[0033]图19是用在介质上以制作图1、2和16的过滤片材的往复刻痕装置的前视图；
[0034]图20是图19的刻痕装置的透视图；
[0035]图21是图19的刻痕装置的另一透视图；
[0036]图22是根据本发明的原理构造的一个示例过滤元件的侧视图；
[0037]图23是图22的元件的底视透视图；
[0038]图24是图22的元件的底部的端视图；
[0039]图25是图22的元件的底端的特写透视图；
[0040]图26是过滤介质的片材的俯视图，示出了用于制成图22-25的过滤元件的刻痕图案；
[0041]图27是沿着刻痕图案折叠但在形成图22-25的过滤元件之前的图26的介质的俯视图；
[0042]图28是图27的折叠的介质片材的透视图；
[0043]图29是图27的折叠的介质的一个端视图；
[0044]图30是图27的折叠的介质片材的端视图，示出了与图29所示的端部相对的端部；
[0045]图31是在