CN117241873A - 高密度过滤元件 - Google Patents

Abstract

介质包包括过滤片和与过滤片接合的支撑片。支撑片包括第一穿孔片和第一介质片，第一穿孔片和第一介质片是波纹状的。过滤片和支撑片以基本螺旋的形状卷绕在一起。过滤片和支撑片一起形成多个通道，这些通道在介质包的相对端部上交替地密封。

Description

高密度过滤元件

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2021年5月26日提交的印度临时专利申请第202141023410号的权益和优先权，其全部公开内容据此通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于内燃发动机系统的过滤器。

背景

内燃发动机在操作期间通常使用各种流体。例如，燃料(例如，柴油、汽油、天然气等)用于运行发动机。空气可以与燃料混合以产生空气-燃料混合物，然后被发动机用于在化学计量条件或贫燃条件下运行。此外，可以向发动机提供一种或更多种润滑剂来润滑发动机的各种部件(例如，活塞缸、曲轴、轴承、齿轮、阀、凸轮等)。这些流体可能被颗粒物质(例如，碳、灰尘、金属颗粒等)污染，如果不从流体中去除颗粒物质，可能会损坏发动机的各个零件。为了去除这种颗粒物质和/或其他污染物，流体通常通过被构造成清洁流体的过滤器组件(例如，燃料过滤器、润滑剂过滤器、空气过滤器、水过滤器组件等)。过滤器组件的颗粒物质保持能力(例如，在必须更换过滤器组件之前，过滤器组件可以容纳的灰尘负载量)，以及因此过滤器组件内的过滤元件的总寿命，可以部分地受到过滤器组件的尺寸的限制。过滤器组件还会限制流体流动，并且如果过滤器组件上的压降超过一定的阈值水平，过滤器组件可能会损坏。

概述

本公开的一个实施例涉及介质包(media pack)，该介质包包括过滤片和支撑片，支撑片与过滤片接合。支撑片包括第一穿孔片和第一介质片。第一穿孔片和第一介质片是波纹状的。过滤片和支撑片以基本螺旋的形状卷绕在一起，并形成多个通道。通道在介质包的相对端部上交替地密封。

本公开的另一个实施例涉及介质包，该介质包包括第一支撑片、第二支撑片和介质片。第一支撑片和第二支撑片各自包括沿介质包的中心轴线延伸的多个开口。介质片设置在第一支撑片和第二支撑片之间并与第一支撑片和第二支撑片接合。

本公开的又一实施例涉及用于介质包的支撑片。支撑片包括多个延伸构件、第一端部连接器和第二端部连接器。多个延伸构件彼此间隔开，以限定多个轴向延伸通道。第一端部连接器联接到多个延伸构件的第一端部，并基本上垂直于多个延伸构件延伸。第一端部连接器偏离多个延伸构件中的至少一个的中心轴线。第二端部连接器基本上平行于第一端部连接器延伸，并且联接到多个延伸构件的与第一端部相对的第二端部。

至少一个实施例涉及轴向流过滤元件，该轴向流过滤元件包括由无波纹(例如，平坦)过滤片层形成的交替密封通道，该无波纹(例如，平坦)过滤片层被波纹支撑片隔开，波纹支撑片包括穿孔结构支撑层。穿孔层改善了过滤元件的结构完整性，以抵抗高流速应用中的高压差。支撑层的结构提高了过滤元件的强度，而不需要结合或粘合剂产品将支撑片附接到过滤片。

在一组实施例中，介质包包括过滤片和支撑片。支撑片与过滤片接合，并且包括第一穿孔片和第一介质，第一穿孔片和第一介质片是波纹状的。过滤片和支撑片以基本螺旋的形状卷绕在一起，并形成多个通道。通道在介质包的相对端部上交替地密封。

在另一组实施例中，介质包包括第一支撑片、第二支撑片和介质片。第一支撑片和第二支撑片各自包括沿介质包的中心轴线延伸的多个开口。介质片设置在第一支撑片和第二支撑片之间并与第一支撑片和第二支撑片接合。

在一些实施例中，介质片的第一端部结合到第一支撑片，并且介质片的与第一端部相对的第二端部结合到第二支撑片。在其他实施例中，介质片围绕第一支撑片的至少一个端部包覆，使得介质覆盖第一支撑片的三侧。

应当理解，前述概念和下面更详细讨论的附加概念的所有组合(前提是这些概念不是相互不一致的)被认为是本文公开的主题的一部分。特别地，出现在本公开末尾的要求保护的主题的所有组合被认为是本文公开的主题的一部分。

附图简述

结合附图，从下面的描述和所附权利要求中，本公开的前述和其他特征将变得更加明显。理解这些附图仅描述了根据本公开的几个实施方式，因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以附加的特异性和细节来描述本公开。

图1是根据实施例的过滤元件的俯视图。

图2是图1的用于过滤元件的介质包的俯视透视图。

图3是根据实施例的图2的介质包的一部分的俯视透视图。

图4是图2的介质包的轴向端部部分的俯视透视图。

图5是根据实施例的用于过滤元件的展开的介质包的透视图。

图6是根据另一实施例的过滤元件的透视图。

图7是图6的过滤元件的俯视图。

图8是根据实施例的图6的过滤元件的介质形式的前视图。

图9是图8的介质形式的支撑片的前视图。

图10是根据另一实施例的介质形式的支撑片的前视图。

图11是根据另一实施例的过滤元件的介质形式的未包覆部分的透视图。

图12是由图11的介质形式制成的介质包的侧横截面图。

图13是根据实施例的在组装的第一阶段中图11的介质形式的透视图。

图14是根据实施例的在组装的第二阶段中图11的介质形式的透视图。

图15是图11的介质形式的侧横截面图。

图16是由图11的介质形式制成的介质包的另一个侧横截面图。

在下面的详细描述中，参考附图。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有规定。详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行其他改变。容易理解的是，本公开的方面，如本文一般描述的，并在附图中示出的，可以以各种不同的配置来布置、替换、组合和设计，所有这些都被明确地设想并成为本公开的一部分。

详细描述

本文描述的实施例总体上涉及包括轴向流动(例如，通道流动、壁流动等)的过滤元件。上面介绍的和下面更详细讨论的各种概念可以以多种方式中的任何一种来实施，因为所描述的概念不限于任何特定的实施方式。提供具体实施方式和应用的示例主要是为了说明的目的。

I.综述

过滤器组件用于内燃发动机系统中，以从工作流体(例如，空气、润滑油、燃料等)中去除颗粒污染物。在其他因素中，过滤器性能(例如，压降、污染物去除效率、使用寿命等)是过滤器组件的过滤介质特性、过滤介质的布置和流体系统的操作参数的函数。具体地，过滤器性能是可用于过滤的总过滤介质表面面积的函数。通常，对于给定的流体流速，增加介质表面面积会改善过滤器性能(例如，降低了穿过介质的表面速度和压降，并增加了过滤器组件的颗粒保持能力)。在高压液压系统的油/润滑油过滤和用于发动机共轨系统的燃料过滤中，特别需要具有大介质表面面积的过滤组件，在这些情况下，要求在小颗粒尺寸下具有高颗粒去除效率。然而，过滤器组件内可容纳的介质总量通常受到应用特定约束的限制。

增加过滤器组件内的介质表面面积的一种方法是改变介质的几何形状。例如，介质可以是波纹状的(例如，褶皱的、折叠的等)或以其他方式形成以在固定体积上提供更大的介质表面面积。流动可以法向于(“法向流过滤元件(normal flow filter element)”中的)过滤介质表面定向，基本上平行于介质表面(例如，沿着波纹之间形成的轴向通道或沿着介质表面的多个方向)定向，和/或沿着每个部件定向。法向流过滤元件通常用于柴油、液压、润滑油和许多进气应用。在这种应用中，重要的是介质中的波纹在工作流体施加的压降下保持其形状。由于这个原因，法向流过滤元件通常包括滤网和/或更强、更厚的介质。

轴向流过滤元件，包括例如平行流动或通道流动过滤元件，常见于空气、柴油排放控制和膜过滤应用中。在一些轴向流过滤元件中，沿着过滤介质块的整个轴向长度延伸的通道是通过堆叠或以其它方式分层的波纹介质片，然后交替密封每个通道的上游端部和下游端部而形成的。然后在过滤介质层之间放置不可渗透的间隔件层(对于待过滤的流体不可渗透)，以分离每层的清洁侧和脏侧。过滤介质的过滤元件的通道可以使用粘合剂产品(诸如热熔胶或胶水)在上游端部和下游端部处交替密封。进入每个通道的流体沿着通道的长度穿过一层过滤介质，远离不可渗透的间隔件层，并通过相邻通道(具有未密封的下游端部)的未密封端部流出。在该实施方式中，间隔件任一侧的每层介质可以提供过滤功能。在其他实施例中，轴向流过滤元件可以包括开口区，其中流动可以在横向和/或切向方向上穿过介质包，而不是仅沿着通道移动。

在其他益处中，对于相同的封装空间(例如，体积)，与正常流动的过滤元件相比，轴向流过滤元件中的过滤介质的分层提供了总介质表面面积的显著增加。然而，轴向流过滤元件在高压液体过滤应用中可能不能提供足够的结构完整性，因为在这些应用中遇到的压降足以使过滤介质形成的通道塌陷。此外，不可渗透的间隔件层引导流体沿单一方向流过过滤介质层(例如，径向向内)。这种压差在各层之间累积，导致大的净径向力朝向过滤元件的中心作用。当需要高的污染物去除效率时，这种情况变得更糟，因为过滤介质上的压降往往随着去除效率的增加而增加。由于这些原因，过滤元件的最小尺寸受到限制，以确保过滤元件上的压降保持在阈值以下。

与前述过滤元件设计相反，本文描述的至少一种实施方式涉及轴向流过滤元件，该轴向流过滤元件包括由波纹状(例如，褶皱、折叠等)支撑片隔开的无波纹(例如，平坦)过滤片层形成的交替密封通道，波纹支撑片包括穿孔结构支撑层。像过滤片一样，支撑片由过滤介质制成，这允许流在多个方向上通过(例如，从介质包的脏侧到清洁侧基本上径向向内和基本上径向向外)。每层的这种交替流动配置平衡了相邻层之间的压差，而不是允许压差朝向过滤元件的中心径向累积。

在至少一个实施例中，支撑片包括穿孔片和介质片(例如，层等)都是波纹状的。例如，介质片可以放置在穿孔片的顶部，以形成波纹状(例如，褶皱等)的分层片或以其他方式形成所需的形状。在其他益处中，穿孔片与介质片的分层允许使用更薄的介质(由于穿孔片提供的附加支撑)，以在不牺牲过滤元件的结构完整性的情况下实现穿过过滤元件的期望压降。穿孔片还消除了将相邻介质片结合在一起的需要，否则需要将相邻介质片结合在一起以保持波纹介质片的形状。在一些实施例中，除了过滤介质之外，过滤片还可以包括穿孔片(例如，第二穿孔片)，以进一步增加过滤元件在流体负载下的结构稳定性。

在至少一个实施例中，过滤元件包括位于过滤片的相邻层之间的多个间隔件片，而不包括位于相邻过滤片之间的波纹支撑片。间隔件片可以包括沿过滤元件的轴线延伸的开口(例如，槽等)。开口作为轴向通道来引导朝向和远离过滤介质的流动。在至少一个实施例中，介质片的第一端部在第一间隔件片的封闭轴向端部结合到第一间隔件片，并且介质片的第二端部在第二间隔件片的封闭轴向端部结合到第二间隔件片。在其他益处中，间隔件片分离相邻的介质片层，同时引导入口和出口流通过介质片。换句话说，间隔件片占据的体积用于引导流体流动，而不仅仅是分离相邻的介质片(或介质片的脏侧和清洁侧)。

在至少一个实施例中，介质片围绕第一间隔件片的至少一个端部包覆，使得介质覆盖第一间隔件片的三侧。在其他益处中，这种结构消除了沿着介质片的两个端部施加粘合剂产品的需要，从而降低了过滤元件的清洁侧和脏侧之间流体旁路的风险。

在任何上述实施例中，过滤片和支撑片可以以基本螺旋的形状卷绕在一起，以形成介质包。

过滤元件包括介质包和支撑元件(例如，框架、端盖、密封件等)，支撑元件将介质包物理连接到过滤器外壳。术语“介质包”是指过滤元件的从通过过滤元件的流体中去除颗粒污染物的部分。此外，介质包经由支撑层引导流体流动通过过滤片。术语“介质形式(media form)”是指被连接的材料(例如，介质片或结构材料)的分层情形，材料可以被折叠、堆叠或以其他方式改变成期望的形状以形成介质包。最后，术语“过滤介质”通常可用于描述整个描述中的一种或更多种介质包和/或介质形式。

I.示例过滤元件

图1是根据示例实施例的过滤元件100的俯视图。过滤元件100可以是用于内燃发动机系统的可替换的润滑油滤筒。在其他实施例中，过滤元件100可以是用于燃料过滤器或另一种流体(例如，液体、空气等)过滤系统的可替换筒。如图1所示，过滤元件100包括端盖102、中心管104和介质包200。在一些实施例中，过滤元件100可以形成过滤器组件的一部分，该过滤器组件包括壳体(未示出)和/或其他部件，以将过滤元件100与过滤系统接合并防止过滤系统泄漏。

端盖102联接至中心管104和介质包200并支撑中心管104和介质包200。在一些实施例中，端盖102包括O形环或另一密封元件，以防止流体沿着端盖102和壳体之间的界面和/或端盖102和过滤器组件的其他部件之间的界面绕过介质包200。如图1所示，端盖102设置在介质包200的轴向端部(例如，上端部、上游端部、下游端部等)上。端盖102包括多个开口106，这些开口106被配置成将介质包的轴向端部流体联接到过滤系统的其他零件。过滤元件100还包括粘合材料(例如，环氧树脂、胶水等)环，粘合材料环围绕介质包200的外部周边延伸，并防止流体通过介质包200和端盖102之间的界面绕过介质包200。

参考图2，示出了过滤元件100的介质包200。介质包200联接到中心管104并由中心管104支撑，中心管104沿着介质包200的中心轴线202延伸。具体地，介质包200围绕中心管104螺旋卷绕，使得介质包200周向地包围中心管104。介质包200与中心管104密封接合，以防止流体绕过由介质包200的内部层形成的圆柱形容积。

如图2所示，介质包200可以由盘绕介质形式形成，被示出为围绕中心管104螺旋卷绕的介质形式204。参见图3，示出了来自图1-图2的介质包200的介质形式204的一部分。介质形式204包括沿径向方向(例如，基本上法向于介质包200的中心轴线202)卷绕在彼此顶部的多个介质层(例如，片等)。通过将介质形式204以螺旋的形状/配置卷绕在一起来形成介质包200，从而形成基本上呈圆柱形状的介质包200。在其他实施例中，层可以卷绕成长圆形(例如，拉长的矩形/跑道形或椭圆形)、正方形、矩形或其他合适的形状。

图4示出了介质形式204的轴向端部部分。如图所示，介质形式204包括以交替方式堆叠在彼此顶部的过滤片206和支撑片208(其可以是例如第二过滤片)。在图4的实施例中，支撑片208是波纹状(例如，褶皱、折叠等)的片，而过滤片206是在支撑片之间延伸的基本平坦的(例如，平面的、无波纹的等)片。过滤片206和支撑片208一起形成多个轴向流动通道，被示出为相对于中心轴线202以基本平行的取向布置的通道210。通道210在介质包200的每一端交替密封，使得介质包200的第一轴向端部212处的开口通道在介质包200的与第一轴向端部212相对的第二轴向端部214处封闭。

在图4所示的实施例中，通道210由过滤片206和支撑片208中的波纹形成。通道210沿着介质包200的整个轴向长度延伸，并且沿着轴向方向彼此共同延伸的。在其他实施例中，通道210可以仅沿着介质包200的轴向长度的一部分延伸(例如，从介质包200的第一端部到沿着介质包200的中间轴向位置)。此外，在一些实施例中，通道210可以仅部分地彼此共同延伸(例如，可以仅沿着通道210的轴向部分重叠)，或者可以在轴向方向上根本不彼此重叠。例如，通道210可以被构造成沿着介质包200引导流动朝向中间轴向位置。此外，第一组通道210(例如，入口通道、出口通道等)的横截面形状可以不同于第二组通道210，如将进一步描述的。通道210的横截面形状也可以沿着平行于介质包200的中心轴线的轴向方向变化。

在图4的实施例中，通道210在介质包200的相对轴向端部上交替地密封。第一多个通道211由每个支撑片208的外部表面(例如，径向外部)限定。第一多个通道211在第一轴向端部212处是开放的，并且在第二轴向端部214处是封闭的(例如，密封的等)(参见图3)。相反，第二多个通道216(由每个支撑片208的内部表面限定)在第一轴向端部212处封闭，在第二轴向端部214处开放(参见图3)。在其他实施例中，诸如通道210仅沿着介质包200的轴向长度的一部分延伸，通道210的一个端部可以被过滤片206和/或支撑片208封闭和/或终止于过滤片206和/或支撑片208。在图4的实施例中，通道210可以在制造过程中使用热熔胶、胶水或另一种合适的粘合剂产品在任一轴向端部处封闭。在其他实施例中，通道210的端部可以在没有胶水或粘合剂的情况下封闭。例如，通道210的端部可以通过在过滤片206的端部上折叠预制的支撑片来封闭。

在操作中，通过第二轴向端部214进入图3-图4的介质包200的脏流体在基本上平行于第一多个通道211的壁的方向上轴向地(基本上平行于中心轴线202)通过第一多个通道211(例如，由支撑片208的外部径向表面限定的通道)。流体从过滤片206的脏侧穿过过滤片206的壁，到达过滤片206的清洁侧上的第二多个通道216中的相邻一个(例如，由支撑片208的内部径向表面限定的通道)，在那里流体从介质包200排出。流体也可以沿与过滤片206相反的方向穿过支撑片208的壁。因此，流体施加在过滤片206上的力至少部分地被流体通过支撑片208在相反方向上施加的力所平衡，这减少了朝向介质包200的中心轴线202的径向力的积累(例如，累积等)。

在图4的实施例中，支撑片208被形成褶皱(例如，自身对折)、折叠或以其他方式形成“U”形或“V”形，限定具有基本三角形的横截面形状的通道。在其他实施例中，支撑片208可以形成另一种合适的形状。例如，支撑片208可以被形成褶皱、折叠或以其他方式形成为连续正弦波形状、锯齿形状或其他合适的形状。类似地，在各种实施例中，通道210的横截面形状可以不同。例如，支撑片208和过滤片206可以限定具有椭圆形横截面形状、矩形横截面形状或另一合适形状的通道。根据通道210的横截面几何形状，介质包200可以包括椭圆形通道、矩形通道或另一合适的形状。如上所述，在一些实施例中，波纹的形状沿介质包200在流动方向(例如，轴向)变化，使得通道沿穿过介质包200的流动方向(例如，轴向方向，平行于中心轴线等)具有不均匀的几何形状。例如，支撑片208可以弯曲或以其他方式形成，使得通道的尺寸沿着穿过介质包200的流动方向变化。

支撑片208的几何形状可以根据过滤元件的期望性能(例如，期望的介质面积、结构刚度等)而变化，包括相邻波纹(形成在单个波纹的顶点处)之间的弯曲角度、波纹的宽度、波纹的高度和/或沿轴向方向的高度变化、波纹沿轴向方向的长度(例如，通道的长度)、褶皱末端半径和/或支撑片208的其他几何参数。

支撑片208向介质包200(例如，过滤片206)提供结构支撑，沿着通道210引导流体朝向和远离过滤片206，并且防止通道210在跨越介质包200的施加的流体压降下变形和/或塌陷。如图4所示，支撑片208包括介质片218和与介质片218接合的穿孔片220。介质片218和穿孔片220两者都是波纹状的，使得穿孔片220的形状基本上对应于介质片218的形状。在图4的实施例中，穿孔片220设置在介质片218的外部径向表面上。在其他实施例中，穿孔片220设置在介质片218的内部径向表面上。穿孔片220为介质片218提供结构支撑，并基本上防止介质片218在跨越支撑片208所施加流体压力下变形。穿孔片220包括多个开口221(例如，穿孔、孔、槽等)，该开口221允许流体从中通过。穿孔片220可以包括穿孔金属片(例如，铝)、丝网(wire mesh)、丝筛网(wire screen)、穿孔塑料片(例如，尼龙、酚醛等)，和/或另一种穿孔材料。

支撑片208的介质片218包括过滤介质，该过滤介质包括具有平均孔径尺寸的多孔材料，该多孔材料被配置成从流过其的流体中过滤颗粒物质，从而产生过滤流体。介质片218可以包括具有适合于应用的颗粒移除和限制特性的任何合适的纤维过滤介质、膜过滤介质和/或复合过滤介质。值得注意的是，由支撑片208提供的结构允许使用纳米纤维材料(例如，包括纤维直径小于或等于约1μm的纤维的材料)，这通常是禁止的，因为纳米纤维在施加的流体压力下易变形。介质片218可另外包括一个或更多个增强层(例如，片等)，诸如稀松布层(scrim layer)，以支撑纳米纤维材料。例如，介质片218可以包括两个稀松布层，纳米纤维夹在稀松布层之间或以其他方式设置在稀松布层之间。在一些实施例中，介质片218包括聚合物的纤维或纳米纤维，诸如聚酰胺、尼龙、聚酯、碳氟化合物、玻璃、陶瓷、金属和/或其他材料。在2013年5月2日提交的美国专利第8,678,202号、2018年4月27日提交的美国专利公布第2018/0243675号、2018年7月3日提交的美国专利第10,391,434号、2018年10月8日提交的美国专利公布第2019/0160405号和2010年5月14日提交的美国专利第9,199,185号中提供了适用于液体过滤的纳米纤维材料的各种示例，所有这些专利通过引用并入本文。

与其它轴向流过滤元件设计配置相比，由支撑片208提供的机械强度还允许介质片218的材料厚度减小。在其他益处中，使用更薄的介质片允许在给定体积内包装更大的过滤介质表面面积，这导致过滤器寿命大致相应的增加。

过滤片206是基本平坦的、未褶皱的介质层，其被“夹”在支撑片208的相邻层之间或以其他方式设置在支撑片208的相邻层之间。如图4所示，过滤片206还包括穿孔片(示为第二穿孔片225)和介质片(示为第二介质片226)。在其他实施例中，过滤片206可以仅包括第二介质片226(没有第二穿孔片225)。第二介质片226可以与介质片218相似或基本相同。在其他实施例中，第二介质片226可以具有不同的孔径、渗透性(对于待过滤流体)和/或材料组成。第二穿孔片225可以结合到第二介质片226或以其他方式联接到第二介质片226，和/或可以简单地与第二介质片226接合。在图4的实施例中，第二穿孔片225结合到第二介质片226的内部径向表面228，面向支撑片的第一穿孔片。在其他益处中，这种布置允许使用单层粘合剂将过滤片206和支撑片208的每一层结合在一起(例如，单层粘合剂将第一穿孔片、第一介质片、第二穿孔片225和第二介质片226中的每一个结合在一起)。在其他实施例中，第二穿孔片225可以结合到第二介质片226的外部径向表面。第二穿孔片225可以包括与穿孔片220相似的材料，或者可以包括与穿孔片220不同的材料。

在图4的实施例中，过滤片206和支撑片208的单层组合限定了介质包200的介质形式204，并且卷绕成螺旋的形状以形成介质包200。在其他益处中，将穿孔背衬(例如，穿孔片220)结合到支撑片208中消除了对胶水和/或其他结合/粘合材料的需要，以保持支撑片208的波纹形式(例如，消除了将支撑片208结合到过滤片206的需要)。穿孔背衬还增加了介质包200在增加的流体压力和温度下的整体结构完整性。在其他益处中，与现有设计相比，将穿孔片220结合到支撑片208中将总介质面积提高了大约50％-200％，从而提高了给定体积的过滤元件的总使用寿命。该结构还提供了跨越介质包200的压降和通过介质包200的流体流速之间的近似线性关系。介质包200的总轴向高度也可以容易地变化，以适应通过介质包200的更高流体流速，而不牺牲介质包200的介质面积(即，不需要大得多的介质面积来补偿跨越介质包200的流体压差的增加)。

参考图1-图4描述的介质包200的布置和几何形状不应被认为是限制性的。在不脱离本文公开的本发明概念的情况下，许多变化是可能的。例如，图5示出了介质包300(例如，未盘绕的介质包)的透视图，该介质包300包括具有与图1-图4的介质包200不同几何形状的支撑片308。如图5所示，支撑片308由从介质包300的相对端部延伸的多个交叉(interdigitated)的四面体形式限定。

如图5所示，壁部段包括第一组壁部段316，第一组壁部段316在上游端部304交替地彼此密封，例如通过粘合剂318等，以限定具有开放的上游端部的第一组形式314(例如，四面体形式等)，以及与第一组形式314交叉并具有封闭的上游端部的第二组形式322。壁部段还包括第二组壁部段324，第二组壁部段324在下游端部302处交替地彼此密封，例如通过粘合剂326等，以限定具有封闭的上游入口的第三组形式(未示出——在几何形状上类似于第二组形式322)，以及与第三组形式交叉并具有开放的上游入口的第四组形式328。第一组弯曲线330包括定义第一组形式314的第一子组弯曲线332和定义第二组形式322的第二子组弯曲线334。随着第二子组弯曲线334从上游端部304轴向地朝向下游端部302延伸，第二子组弯曲线334在横向方向336上倾斜。第二组弯曲线338包括定义第三组形式的第三子组弯曲线340和定义第四组形式328的第四子组弯曲线342。随着第三子组弯曲线340从上游端部304轴向地朝向下游端部302延伸，第三子组弯曲线340在横向方向336上倾斜。随着第二组形式322沿着轴向方向344朝向下游端部302轴向延伸，第二组形式322具有沿着横向方向336减小的横向高度。第二子组弯曲线334在横向方向336上的倾斜提供了第二组形式322的减小的横向高度。随着第三组形式沿着轴向方向344朝向上游端部304轴向延伸时，第三组形式具有沿着横向方向336减小的横向高度。第三子组弯曲线340在横向方向336上的倾斜提供了第三组形式的横向高度的减小。

进入的待过滤的脏流体沿轴向方向344流入上游端部304处的第一组形式314的开放形式，并横向通过过滤片310，然后作为清洁的过滤流体沿轴向方向344轴向流过在下游端部302处的开放形式(例如，第三组形式)。在一些实施例中，流动反向通过介质包300，使得进入的待过滤的脏流体沿着轴向方向344流入开放形式(例如，第三组形式)，并横向穿过过滤片310，然后作为清洁的过滤流体沿着轴向方向344轴向流动通过第一组形式314的开放形式。

第二子组弯曲线334倾斜至相应的端点，在这些端点处提供第二组形式322的最小横向高度。第三子组弯曲线340倾斜至相应的端点，在这些端点处提供第三组形状的最小横向高度。第二子组弯曲线334的端点在第三子组弯曲线340的端点的轴向下游。这种布置提供了公共容积346，在该公共容积346内，流动可以在介质包300的相对端部之间沿多个方向分布。

第一组壁部段316在上游端部304处的粘合剂318处交替地彼此密封，限定了具有开放上游端部的第一组形式314，以及与第一组形式314交叉并具有封闭上游端部的第二组形式322。第二组壁部段324在下游端部302处的粘合剂326处交替地彼此密封，限定了具有封闭上游入口的第三组形式，以及与第三组形式交叉并具有开放上游入口的第四组形式328。

第一组形式314和第二组形式322与第三组形式和第四组形式328相对。每个形式在轴向方向344上是长形的。每个形式都具有沿着由横向方向336和侧向方向348限定的横截面平面的横截面积。随着第一组形式314和第二组形式322沿着轴向方向344从上游端部304向下游端部302延伸，第一组形式314和第二组形式322的横截面积减小。随着第三组形式和第四组形式328沿着轴向方向344从下游端部302向上游端部304延伸，第三组形式和第四组形式328的横截面积减小。支撑片312中的弯曲线可以弯曲成尖锐的角度或沿着给定半径的圆角，如图13所示。在其他实施例中，另一种合适的几何形状可以形成到支撑片312中。

参考图2-图3，介质包200通过围绕芯轴(例如，图1的中心管104)卷绕、滚绕和/或包覆介质形式204成螺旋而形成。更具体地，制造介质包200的方法包括提供支撑片208，支撑片208包括穿孔片220和介质片218，制造介质包200的方法还包括提供过滤片206，过滤片206包括第二穿孔片225和第二介质片226。每个单独的片(穿孔片220、介质片218、第二穿孔片225和第二介质片226)可以被提供为切割成大约相等宽度的成卷包装材料的卷。该方法可以包括将穿孔片220与介质片218接合，并在由穿孔片220和介质片218形成的层中打褶、折叠、弯曲或以其他方式形成波纹(例如，形成支撑片208)。关于过滤片206，该方法还可以包括将第二穿孔片225结合到第二介质片226，例如，通过将粘合材料施加到第二穿孔片225并将第二穿孔片225与第二介质片226接合。在一些实施例中，支撑片208还可以包括粘合材料，以将穿孔片220结合到介质片218。

如图3所示，该方法还包括将过滤片206与支撑片208接合成介质形式204。该方法可以包括将过滤片206的第一端部结合到支撑片208。例如，该方法可以包括在支撑片208上方的位置将过滤片206与支撑片208对齐，并施加粘合材料(例如，胶水、热熔胶等)来密封介质形式204的第一端部(例如，沿着支撑片208的上游端部或下游端部中的一个、在波纹之间等)。可替代地，粘合剂可以施加到过滤片206的第一端部，或者施加到支撑片208和过滤片206两者的第一端部。接下来，将过滤片206施加到支撑片208的上表面，到粘合剂上。该方法还包括平行于第一胶条(bead)，沿着过滤片206的相对端部(例如，第二端部)将第二粘合剂胶条与第一胶条一样地施加到过滤片206。支撑片208、过滤片206以及第一粘合剂胶条和第二粘合剂胶条一起形成介质形式204。该方法还包括沿着平行于第一粘合胶条和第二粘合胶条的进料方向(例如，如图3所示的顺时针旋转)将介质形式卷绕到自身上。在其他实施例中，该方法可以包括附加的、更少的和/或不同的操作。

在各种示例实施例中，介质包200的设计可以不同。现在参考图6-图7，根据示例实施例，示出了包括修改的支撑片结构的过滤元件400。类似于图1-图4中的实施例，图6-图7的过滤元件400包括介质包500，该介质包500包括围绕中心管404螺旋卷绕的介质形式504。过滤元件400还包括端盖402，端盖402在介质包500的相对轴向端部上联接到介质包，端盖402引导流体流入和流出介质包500。

参考图8，根据示例实施例，示出了用于介质包500的介质形式504的前视图。介质形式504包括过滤片506和与过滤片506接合的支撑片508(支撑片508可以是例如间隔件片、间隔件层等)。过滤片506可以与参考图4描述的过滤片206类似或基本上相同。支撑片508用作介质包500中过滤片506的相邻层之间的间隔件片，以引导流动朝向或远离支撑片508任一侧上的过滤片506。

如图7-图8所示，支撑片508被“夹在”过滤片506的相邻层之间或以其他方式设置在过滤片506的相邻层之间。如图9所示，支撑片508包括具有延伸构件532(例如，支腿、梁、轴向延伸件等)的主体530，延伸构件532共同限定多个开口521(例如，槽、通孔开口等)。延伸构件532沿着支撑片508的长度(例如，沿着介质包的卷绕方向)以大致相等的间隔隔开。在其他实施例中，相邻延伸构件532之间的尺寸、位置和/或间距可以不同。如图8-图9所示，开口521彼此平行或基本平行地布置，并在基本平行于介质包500的中心轴线的轴向方向上延伸。开口521限定了多个轴向流动通道，多个轴向流动通道沿着介质包500的整个轴向长度延伸，并且引导流体流入和流出介质包500(也参见图7)。主体530可以由金属(例如，铝等)、塑料(例如，尼龙等)，或者另一种合适的材料制成。

在图8-图9的示例实施例中，主体530的轴向端部(即，开口521的每个轴向端部)被主体530封堵(例如，封闭等)。在其他益处中，封闭主体530的端部增加了支撑片508和介质包500的结构完整性。在这种实施方式中，支撑片508的轴向长度534大于过滤片506的轴向长度535。以这种方式，流体可以通过开口521的暴露的轴向端部部分进入或离开介质包500。支撑片508的交替轴向端部可以在制造期间(例如，在卷绕操作期间)使用粘合材料(例如，胶水、环氧树脂等)封闭卷绕，以形成穿过支撑片508的相应入口通道和出口通道。在其他实施例中，开口521的第一轴向端部(例如，封闭端部)可以基本上与过滤片506的边缘对准(例如，与介质高度成一直线)，而开口521的第二轴向端部(例如，开口端部)突出于过滤片506之外并对流体流动开放。然后将第二支撑片(与支撑片508相同)以相反的取向施加在过滤片的另一侧，以确保支撑片的交替轴向端部在相邻层中开口。

在一些实施例中，支撑片可以包括胶槽，以帮助将相邻层连接在一起(例如，包括支撑片和两个相邻过滤片的所有五层，每层均包括穿孔片和过滤介质层)。例如，图10示出了支撑片550，其包括在侧向方向上延伸的多个槽552(例如，基本上垂直于延伸构件和开口，基本上平行于支撑片550的滚绕方向(切向方向)等)。槽552设置在支撑片550的第一(例如，上部)端部上，并且一起沿着支撑片550的整个长度延伸。槽552被设定尺寸为接纳粘合材料(例如，胶水等)。在至少一个实施例中，槽552是长形的矩形开口。在其他实施例中，槽552的形状和/或尺寸可以不同。在制造过程中，将粘合材料放入槽552中，并且将过滤片施加在槽552上，以至少部分覆盖槽552，并将任一侧上的过滤片结合到支撑片550。在其他益处中，支撑片550中的槽552有助于在制造过程中容纳粘合剂产品，并在支撑片550任一侧上的过滤片之间提供单一连接点。根据过滤片是否围绕支撑片550包覆，槽552可以定位在介质包的入口、介质包的出口或两者处。

可替代地，主体530可以设计成只有开口521的一个轴向端部是开放的(例如，未封闭的)，而开口521的另一个轴向端部是封闭的(例如，堵塞的等)，并且可以以相反的取向施加在过滤片506的任一侧。在开口521的封闭端部处的主体530可以用作支撑件，并且可以结合到支撑片508的任一侧上的过滤片506或以其他方式联接到支撑片508的任一侧上的过滤片506。

在各种示例实施例中，介质形式的设计可以不同。参考图11，根据示例实施例，示出了包括折叠过滤片的介质形式600。过滤片606还包括穿孔片625和与穿孔片625接合的介质片626。穿孔片625可以使用粘合材料结合到介质片626，或者以其他方式联接到介质片626。在一些实施例中，过滤片606仅包括介质片626，例如，在介质片626由纤维素材料或另一足够强的材料制成的实施方式中。

如图11所示，支撑片608可以与参考图8-图9描述的支撑片508类似或基本上相同。在图11的实施例中，支撑片608包括多个延伸构件632(例如，支腿、梁、轴向延伸件等)彼此基本平行地布置，并且沿着介质形式600的卷绕方向(例如，在基本垂直于介质块的中心轴线的方向上)以大致相等的间隔隔开。相邻延伸构件632之间的间隙限定了第一多个通道628(例如，轴向延伸通道等)来引导流体朝向或远离过滤片606。支撑片608还包括设置在延伸构件632的相对轴向端部上并将延伸构件632联接在一起的端部连接器634(例如，条带等)。如图11所示，端部连接器634垂直或基本垂直于延伸构件632定向。在至少一个实施例中，延伸构件632的至少一个轴向端部上的端部连接器634包括一段具有基本圆柱形形状的丝或塑料。端部连接器634可以由与延伸构件632相同的材料制成，或者由联接到延伸构件632的不同材料制成。如图11所示，端部连接器634偏离每个延伸构件632的中心轴线(例如，靠近延伸构件632的外部侧向边缘/侧设置)，这有利地减少了穿过支撑片608的轴向端部的流动限制(例如，压降)。在其他实施例中，端部连接器634中的至少一个在沿着轴向端部的近似中心位置处联接到延伸构件632的轴向端部。

过滤片606大约是支撑片608的轴向高度的两倍，并且围绕支撑片608的轴向端部638包覆，使得过滤片606(例如，介质等)基本上覆盖支撑片608的三侧。以这种方式，过滤片606封闭第一多个通道628。在其他益处中，将过滤片606折叠在支撑片608的轴向端部638上消除了将粘合材料施加到介质形式600的两个轴向端部(例如，如图11所示的下部端部)的需要。如图11所示，介质片626设置在穿孔片625和支撑片608之间。介质形式600还包括与穿孔片625接合的第二支撑片640。第二支撑片640可以与支撑片608相似或基本相同。如图11所示，支撑片608的延伸构件632基本上与第二支撑片640的第二组延伸构件642对准，使得第一多个通道628基本上与由第二组延伸构件642形成的第二多个通道644对齐(例如，径向对齐)。粘合材料645(例如，胶水、环氧树脂等)施加到第二支撑片640的上部轴向端部，以封闭(例如，堵塞等)第二多个通道644的上部轴向端部，并防止流体流过上部轴向端部。在其他益处中，在第二支撑片640的上部轴向端部形成的开口(例如，槽)与端部连接器634组合简化了粘合材料施加到第二支撑片640。

现在参考图12，根据示例实施例，示出了由图11的介质形式600制成的介质包700的侧横截面图。进入的脏流体702通过第一多个通道628(例如，入口通道)进入介质包700，并沿基本轴向的方向朝向过滤片606的折叠端部流动。流动也可以沿着过滤片606的轴向长度径向(例如，如图12所示的左侧或右侧)穿过过滤片606(例如，穿过介质片626和穿孔片625)，并作为清洁流体704进入第二多个通道644。清洁流体704由第二多个通道644(例如，第二支撑片640)导向介质包700的下部轴向端部，在下部轴向端部，清洁流体704通过轴向端部开口706喷射。在另一个实施例中，流体流过介质包700的方向可以反向。

在其他益处中，介质形式600的设计减少了生产介质包所需的粘合材料的数量和制造复杂性，同时保持了介质包的结构完整性。穿孔片625与支撑片608组合增加了介质片626的整体结构稳定性。与现有设计相比，介质形式600的设计还将介质面积提高了大约100％和150％。

参见图13-图16，根据示例实施例，示出了制作图12的介质包700的方法。如图13所示，该方法包括提供过滤片606和支撑片608，并将过滤片606围绕支撑片608的一个轴向端部包覆。提供过滤片606可以包括提供介质片626(例如，以成卷包装的卷等的形式)，将介质片626切割至所需的轴向长度(例如，切割至支撑片608轴向高度的大约两倍)，并将穿孔片625联接至介质片626。该方法还可以包括在穿孔片625与介质片626接合之前将粘合材料施加到穿孔片625。

如图14所示，该方法包括提供第二支撑片640并将第二支撑片640与过滤片606接合。如图15所示，将第二支撑片640与过滤片606接合可以包括将第二支撑片640的下部轴向端部646与过滤片606的折叠端部对准，使得第二支撑片640的下部轴向端部646处的表面与过滤片606的折叠端部处的外部表面基本齐平(例如，使得下部轴向端部646处的端部连接器634与过滤片606的折叠端部接合，使得第二支撑片640的上部轴向端部648与支撑片608的上部轴向端部650偏移等)。如图16所示，该方法还包括将粘合材料645以跨越第二支撑片640的方式施加到第二支撑片640的上部轴向端部650，并将介质形式600围绕芯轴以螺旋的形状卷绕、滚绕和/或包覆。

应注意，如本文用于描述各实施例的术语“示例”意图指示，这类实施例是可能的实施例的可能的示例、代表和/或例证(并且这类术语不意图意味着这类实施例必须是特别的或极好的示例)。

如本文所使用的，术语“基本上”和类似术语旨在具有与本公开主题所涉及的本领域普通技术人员的普遍和可接受的用法相一致的广泛含义。审查本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语旨在允许描述所描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制在所提供的精确数字范围内。因此，这些术语应该被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更(例如，在给定角度或其他值的正负百分之五内)被认为在所附权利要求中叙述的本发明的范围内。

本文使用的术语“联接”、“连接”等是指两个构件直接或间接地彼此连结。这种连结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种连结可以通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此整体形成为单个整体来实现，或者通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此附接来实现。

重要的是注意到，各种示例性实施例的结构和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施例，但审阅本公开的本领域技术人员将容易认识到，很多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等上的变化)是可能的，而实质上不偏离本文所描述的主题的新颖性教导和优点。在不脱离本文描述的实施例的范围的情况下，还可以在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。

虽然本说明书包含许多具体的实现细节，但这些不应被解释为对任何实施例的范围或可能要求保护的内容的限制，而是作为特定于特定实施例的特定实施方式的特征的描述。本说明书中在单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独实施或在任何合适的子组合中实施。此外，尽管特征可以在上面被描述为在某些组合中起作用，甚至最初被要求如此保护，但是在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或更多个特征可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变体。

Claims (22)

1.一种介质包，包括：

过滤片；和

支撑片，所述支撑片与所述过滤片接合，所述支撑片包括第一穿孔片和第一介质片，所述第一穿孔片和所述第一介质片是波纹状的，所述过滤片和所述支撑片以基本螺旋的形状卷绕在一起并形成多个通道，所述通道在所述介质包的相对端部上交替地密封。

2.根据权利要求1所述的介质包，其中，所述过滤片包括第二穿孔片和第二介质片。

3.根据权利要求2所述的介质包，其中，所述通道由单层粘合剂交替地密封，所述单层粘合剂将所述第一穿孔片、所述第一介质片、所述第二穿孔片和所述第二介质片中的每一个结合在一起。

4.根据权利要求2所述的介质包，其中，所述第二穿孔片被结合到所述第二介质片。

5.根据权利要求1所述的介质包，其中，所述第一穿孔片包括丝筛网。

6.根据权利要求1所述的介质包，其中，所述支撑片未结合到所述过滤片。

7.根据权利要求1所述的介质包，其中，所述通道由将所述第一穿孔片和所述第一介质片结合到所述过滤片的单层粘合剂交替密封。

8.根据权利要求1所述的介质包，其中，所述第一穿孔片的形状与所述第一介质片的形状相匹配。

9.根据权利要求1所述的介质包，其中，所述第一介质片包括纳米纤维材料。

10.一种介质包，包括：

第一支撑片；

第二支撑片，所述第一支撑片和所述第二支撑片各自包括沿所述介质包的中心轴线延伸的多个开口；和

介质片，所述介质片设置在所述第一支撑片和所述第二支撑片之间并与所述第一支撑片和所述第二支撑片接合。

11.根据权利要求10所述的介质包，其中，所述介质片的第一端部结合到所述第一支撑片，并且所述介质片的与所述第一端部相对的第二端部结合到所述第二支撑片。

12.根据权利要求10所述的介质包，其中，所述介质片围绕所述第一支撑片的端部包覆，使得所述介质片基本上覆盖所述第一支撑片的三侧。

13.根据权利要求12所述的介质包，其中，所述介质片仅在所述介质片的第一端部处结合到所述第一支撑片或所述第二支撑片。

14.根据权利要求10所述的介质包，其中，所述第一支撑片、所述介质片和所述第二支撑片以基本螺旋的形状卷绕在一起，所述第一支撑片和所述第二支撑片形成多个通道，所述多个通道在所述介质包的相对端部上交替地密封。

15.根据权利要求10所述的介质包，还包括结合到所述介质片上的穿孔片。

16.根据权利要求10所述的介质包，其中，所述介质片包括第一过滤片，所述第一过滤片包括所述介质片和第一穿孔片，并且所述介质包还包括设置在所述第二支撑片的第二侧上的与所述第一过滤片一样的第二过滤片，所述第二过滤片包括第二介质片和第二穿孔片。

17.根据权利要求16所述的介质包，其中，所述第二支撑片包括横向槽和设置在所述横向槽内的粘合材料，其中，所述粘合材料将所述介质片、所述第一穿孔片、所述第二介质片、所述第二穿孔片和所述第二支撑片中的每一个结合在一起。

18.根据权利要求10所述的介质包，其中，所述第一支撑片或所述第二支撑片中的至少一个的轴向长度大于所述介质片的轴向长度。

19.一种用于介质包的支撑片，包括：

多个延伸构件，所述多个延伸构件彼此间隔开以限定多个轴向延伸通道；

第一端部连接器，所述第一端部连接器联接到所述多个延伸构件的第一端部，并且基本上垂直于所述多个延伸构件延伸，所述第一端部连接器偏离所述多个延伸构件中的至少一个的中心轴线；和

第二端部连接器，所述第二端部连接器基本上平行于所述第一端部连接器延伸，并联接到所述多个延伸构件的与所述第一端部相对的第二端部。

20.根据权利要求19所述的支撑片，其中，所述多个延伸构件以大致相等的间隔彼此间隔开。

21.根据权利要求19所述的支撑片，其中，所述第一端部连接器具有基本上圆柱形的形状。

22.根据权利要求19所述的支撑片，其中，所述第二端部连接器在沿着所述第二端部的中心位置处联接到所述多个延伸构件的所述第二端部。