濾芯結構和具有它的可攜式空氣淨化器的製作方法

2023-05-29 19:01:56

專利名稱：濾芯結構和具有它的可攜式空氣淨化器的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及空氣淨化器，尤其涉及包括濾芯的空氣淨化器，其可被組合於 集塵器例如用於工業過濾的可攜式過濾單元中。
背景技術：
褶式濾芯和空氣淨化器殼體是已知的。本發明涉及對這些設計的改進。

發明內容
在一個方面，本發明提供了一種空氣淨化器組件，包括顆粒收集箱，其具有限定 出開口的頂板；艙門，其安置在所述開口上方；鉸鏈，其將艙門連接到顆粒收集箱，以使艙 門能夠在打開位置和關閉位置之間繞鉸鏈樞轉；濾芯，其安裝在所述開口中，濾芯包括過濾 介質環以及安裝於過濾介質的相反兩端的頂部和底部端蓋，頂部端蓋包括環形凸緣，其相 對於過濾介質環徑向向外延伸並且承載著密封件，所述密封件圍繞所述開口支靠並密封於 頂板上。在另一方面，本發明提供了一種用於空氣淨化器的濾芯，所述空氣淨化器具有艙 門和顆粒收集箱，所述顆粒收集箱具有帶圓形開口的頂板，所述濾芯包括褶式過濾介質 環，其具有大約1和6英寸之間的褶深度，100和1，000平方英尺之間的介質表面面積，以及 10和30英寸之間的外徑；封閉的底部端蓋，其密封連接著褶式過濾介質環的底端；頂部端 蓋，其密封連接著褶式過濾介質環的頂端，所述頂部端蓋具有圍繞褶式過濾介質環外周的 外部環形壁和從其徑向向外突伸的環形凸緣，外部環形壁的尺寸略小於圓形開口，並且凸 緣延伸至使其外周大於圓形開口，凸緣承載著環形密封件，該環形密封件至少沿著凸緣的 底側延伸，其中，頂部端蓋構成了用於將濾芯支撐在顆粒收集箱中的支撐裝置，從而當濾芯 被安裝於殼體中時，只有頂部端蓋和密封件接觸顆粒收集箱，並且，濾芯的重量在20和120 磅之間。通過下面結合附圖所作的詳細描述，本發明的其它方面、目的和優點可以更清楚 地展現出來。


結合於此並且構成本申請一部分的附圖顯示了本發明的一些方面，並且與說明書 一起用來解釋本發明。在附圖中圖1是根據本發明實施方式的可攜式空氣淨化器組件的透視圖；圖2是圖1中的可攜式空氣淨化器組件沿不同方向所作的透視圖，其中空氣淨化器組件被以局部剖開的方式顯示(濾芯未被安裝)；圖3是艙門、收集箱頂板和與其接合的濾芯的剖視圖(剖線經過濾芯)；圖4是圖3—部分的放大圖，用於更好地顯示濾芯、灰塵收集箱頂板和進出艙門之 間的密封接合；圖5是可攜式空氣淨化器組件的一部分的透視圖，其中進出艙門被打開且濾芯被 部分地抬離灰塵收集箱的中心開口；圖6是可攜式空氣淨化器組件的一部分的側視圖，其中進出艙門被抬高打開且濾 芯被部分地抬高；圖7是可攜式空氣淨化器組件的類似於圖5的透視圖，除了濾芯14壓靠並支撐於 灰塵收集箱頂板上。雖然下面將接合特定的優選實施方式來描述本發明，但本發明並不局限於這些實 施方式。相反，所有替代、修改和等同替換都被認為包含在權利要求書中限定的本發明的精 神和範圍內。
具體實施例方式如圖中所示，本發明的優選實施方式採用的形式為空氣淨化器組件10，其大體上 包括過濾器殼體12以及容置於殼體12內的可更換且可處置的濾芯14。空氣淨化器組件 被設計成組合起來用作可攜式單元，和/或作為局部壁單元用作集塵器，以便在過濾器中 來自空氣流的顆粒進行局部過濾。這樣，典型地為整個空氣淨化器組件10隻配備一個濾芯 14。例如，空氣淨化器組件10可以用作工業集塵器，用於過濾來自可產生顆粒的局部工業 區域生產例如焊接操作的顆粒。同樣，許多這樣的空氣淨化器組件10可以在排布位置處遍 布在不具有通向外界環境的管道系統的製造車間中。實際中，這些空氣淨化器組件10可被 設計成局部過濾空氣並將清潔空氣返回同一環境中。過濾器殼體12大體上包括灰塵收集箱18和進出艙門50。過濾器殼體12具有空 氣進口 20 (其可以連接至引入管道)，用於接收含顆粒的空氣流，和空氣出口 22，用於將過 濾後的清潔空氣流傳輸回到局部環境中。如圖中所示，空氣淨化器組件10和灰塵收集箱18 的形式為可攜式單元，其可以容易地在輪子24上到處推動，從而可在需要局部過濾的製造 場所的各個位置之間移動。灰塵收集箱18大體上包括兩個不同的區域，其中包括空氣吸入區26和灰塵收集 區28。空氣吸入區26大體上包括吹風機30，吹風機包括電動機32和葉輪34，從而可操作 以通過空氣進口 20吸入空氣並將引入空氣流吹送通過內部埠 36進入灰塵收集區28。控 制板38可以被設置成便於選擇性操作吹風機30並且因此而操作空氣淨化器組件10。灰塵收集區28大體上包括箱型殼體結構，其為大致封閉的，除了用於接收引入空 氣流的內部埠 36和豎直穿通頂板44設置的圓形開口 42。活門46也可以設置在底端，其 可以手工關閉和打開以收集和排空在操作中可能從濾芯14落下的任何灰塵層。濾芯14通 過圓形開口 42被接納並且壓靠和支撐於頂板44上。為了緊固濾芯14就位並確保適宜的密封，進出艙門50被設置，其覆蓋並接合濾芯 14的頂端。艙門50還被用於引導空氣流流動通過過濾器並引導其通過可攜式空氣淨化器 組件的選定側排出。優選地，灰塵收集箱的壁和艙門50的壁由鈑金材料製成，從而如圖所
5示形成和緊固在一起。如圖中所示，艙門包括大致箱型結構，更特別地講，如剖視圖中所示 採用長方體的形式，從而包括頂板52、大體上平行於頂板的底板54、被布置成大體上垂直 於頂板和底板的兩個平行側板56、前後兩個端板58和60。這些板可以彼此分開形成，或者 如圖所示多個板可以由單一的公共鋼板形成並且簡單地在角部彎折以提供不同的板。前後 端板58、60可以大體上平行，並且優選地如圖所示相對於頂板和底板52、54傾斜布置。一 對鉸鏈62將後端板60緊固至灰塵收集箱的頂板44。鉸鏈62允許艙門50在示於圖1_4的 關閉位置和示於圖5-7的打開位置之間旋轉和樞轉運動至少90°並且優選大於該角度。如 最佳示於圖2，前端板58包括穿孔區64，以提供空氣出口用於將過濾後的清潔空氣返回局 部環境。為了將艙門50維持在封閉且接合位置並且向濾芯14的頂端提供正軸向擠壓力以 產生正軸向密封力，閂鎖機構被提供。具體地講，閂鎖機構包括布置在彼此面對側的抽拉閂 鎖扣68和抽拉閂鎖70。優選地，並且如圖所示，抽拉閂鎖70布置在對置側板56上，並且閂 鎖扣68安裝於灰塵收集箱的頂板44上。抽拉閂鎖70包括彈簧或其它彈性裝置以便於當 與閂鎖扣68處於卡扣位置時提供鎖緊和正向力。把手72可選地可以安裝於艙門50的頂 板52上，以便於由技師手工地打開和關閉進出艙門50。艙門和閂鎖構造的益處在於，當需要拆下和更換濾芯或需要檢測時，其允許簡單 且快速地觸及過濾器；和/或在吹風機單元30關閉的情況下能夠快速接觸到過濾器，以便 將壓縮空氣管線手工地置入濾芯中並且進行吹掃，從而從清潔側施加的壓縮空氣能將收集 的灰塵層從濾芯另一側的過濾器表面吹落。這樣可以延長過濾器壽命一段時間。此外，濾 芯14的重量足以實現在艙門50打開的情況下維持住軸向密封件，因為濾芯14的全部重量 向下壓靠在密封件上以提供密封力。為了便於觸及濾芯，位於艙門50任一側的抽拉閂鎖70被釋放，並且艙門50被樞 轉經過90°，以確保取出濾芯的路徑無阻礙。一旦艙門被打開，使用者可以抓住濾芯14，例 如藉助於濾芯把手76，該濾芯把手整體設置於或被附連於濾芯14的頂部端蓋，從而使用者 可將過濾器從過濾器裝置拉出。從不需要使用者觸摸到過濾器表面，該表面上可能在使用 過程中聚集了有害灰塵。在濾芯14被取出後，更換了的過濾器可以通過頂板44快速地插 回。一旦密封艙門已被接合，過濾器單元及準備好繼續正常操作。為了容置濾芯14的頂端，底板54包括圓形開口 80，其相對於形成在灰塵收集箱 18的頂板44中的圓形開口 42同心。濾芯14的頂端被接納並且向上突伸通過艙門中的圓 形開口 80，如圖所示。優選地，底板54還包括矩形墊圈82，其用於緩衝在進出艙門50被打 開和關閉時的碰撞。矩形墊圈82可由適宜的彈性體材料製成。現在來看濾芯14的進一步細節，濾芯大體上包括圓筒形過濾介質環90和頂部和 底部端蓋92、94。頂部端蓋設有濾芯把手76，以便於容易拆下和安裝。優選地，濾芯還採用 了保護罐體，例如擴展的金屬罩，其圍繞過濾介質環90的外周並且延伸在頂部和底部端蓋 92,94之間，以當被插入過濾器裝置或從其拆下時防止濾芯受損。典型地，罐體的相反軸向 邊緣被封入端蓋中。由於這樣的可攜式空氣淨化器組件10被繁重地使用，因此希望濾芯能夠容易地 手工地操控。然而，濾芯14需要提供足夠的過濾能力以滿足繁重的工業用途，並且最小化 過濾器維護期間的停機時間。因此，典型地，濾芯具有1和4英寸之間的高度；20和120磅之間(更典型地45和80磅之間)的重量；和大約10和30英寸之間的直徑。例如，一個例 子是濾芯具有20英寸直徑，大約60磅重量，480平方英尺的介質被加工褶皺成具有3英寸 褶深度。褶深度典型地在2和4英寸之間的範圍內並且介質的用量典型地在200和1，000 平方英尺介質之間。適宜的過濾介質包括褶式過濾器用紙介質，其還可以是複合介質，即包 括鋪設在過濾介質的表面之一上的高效精細纖維層。考慮到由於繁重過濾需求導致其具有相當大的重量，因此適宜的安裝結構被提 供。根據本發明的一個方面的實施方式通過設置頂部端蓋92而滿足這一要求。可以看到， 頂部端蓋具有中心開口，其提供了使清潔空氣從中經過的出口埠 96。此外，頂部端蓋92 還支撐著整個濾芯14的全部重量，因為其壓靠在灰塵收集箱18上。因此，頂部端蓋提供 了基部支撐結構，用以承載整個濾芯14的全部重量和負荷。為了便於實現這一點，頂部端 蓋92被適宜地結合至過濾介質的頂端，例如通過適宜的粘合劑如塑料溶膠，其可以容納於 頂部端蓋92限定的環形內凹區98內(或者，過濾介質的頂端可以直接嵌入端蓋材料中，例 如在塑料模製端蓋的實施方式中可以實現這一點)。類似地，底部端蓋94也可以包括內凹 區100，用於接納適宜的粘合劑，以便結合和封閉過濾介質90的底端。如圖所示，底部端蓋 94被封閉以防止流體流動通過底部端蓋。每個端蓋92、94被密封附連於過濾介質90的頂 端和底端，以防止未過濾空氣短路通過過濾介質。更詳細地考察頂部端蓋92的細節，如最 佳顯示於圖3和4，該結構包括盤形部分102，其上帶有一體的內部環形壁104和外部環形 壁106。環形凸緣108從外部環形壁徑向向外突伸，該環形凸緣與環形壁106構成一體並 且圍繞著該環形壁。圓形墊圈110配合或模製到該環形凸緣108上，並且沿著底側提供了 軸向密封部分112，該軸向密封部分沿著圓形界面與灰塵收集箱18的頂板44實現密封接 合。考慮到頻繁的更換停機，墊圈由濾芯承載和提供，以防止密封件疲勞(在密封件僅設置 在殼體上時容易疲勞)。優選地，圓形墊圈110還包括接合和緩衝部分114，其沿著環形凸 緣108頂側設置，以接合進出艙門50的底板54。密封部分112、114優選地由包圍並且覆蓋 環形凸緣108外邊緣的環形連接部分116連接。墊圈110可以提供為帶縫隙的滑動墊圈， 其能夠被拉伸並裝配到凸緣108上，或者可以直接模製在其上。頂部端蓋92可以由金屬材料或塑料材料或其它適宜的材料製成。雖然可以採用 類似的板厚，但出於成本效率和重量原因，頂部端蓋92可以具有、且典型地具有與底部端 蓋94不同的板厚，並且可具有大得多的板厚，這是因為頂部端蓋具有支撐功能。頂部端蓋 典型地由例如足夠重規格的金屬材料形成或作為塑料模製件。在任何情況下，其足以承擔 出現於和/或由環形凸緣106和外部環形壁106承載的扭矩負荷，而不會導致這些區域的 任何明顯彎曲而影響密封功能(例如密封可以簡單地由濾芯的重量提供，例如當進出艙門 被打開時)。可以看到，濾芯14直立安置，其頂端118突伸通過灰塵收集箱118和進出艙門 50中的開口 42和80。這裡引用的所有文獻，包括出版物、專利公開物和專利，都以這樣的程度併入本申 請，即每篇文獻都以引用方式將其全部內容併入本申請中，就像在本申請中分別專門記載
了一樣。在本發明的申請文件中(尤其是在權利要求書中)所用的術語「一」和「所述」以 及類似的表達方式都被認為覆蓋了單數和複數形式，除非在此另加指出或與其它文字記載 存在明顯的矛盾。術語「包括」、「具有」、「包含」和「含有」被認為是開放式的(即表示「包括，但不局限於」)，除非另加指出。這裡提到的數值範圍僅僅是一種簡潔方式來表示每個相 應的數值可以落在該範圍內，除非另加指出；並且由此規定的數值範圍內的各個具體數值 就像在說明書中分別單獨列舉了一樣。這裡描述的各種方法可以以任何適宜的次序執行， 除非在此另加指出或與其它文字記載存在明顯的矛盾。使用這裡提供的任何以及全部例子 或示例性語言(比如「例如」)，只是用於更好地解釋本發明而不是對本發明的範圍構成限 制，除非另加聲明。如果不是在權利要求中提出，說明書中的語言都應被解讀為並非實施本 發明必不可少的。 本發明的優選實施方式在此被描述，包括使用者所知的實現本發明的最佳實施模 式。本領域技術人員在閱讀了本說明書後容易對這些優選實施方式做出各種修改。發明人 預期技術人員能夠適宜地採用這些修改，並且發明人認為本發明能夠以除了這裡具體描述 的方式之外的方式實現。因此，本發明包括在所適用的法律允許範圍內對權利要求書中提 出的保護對象的全部修改和等同替換。另外，上面描述的各個元件之間的各種可行組合都 被認為涵蓋在本發明的範圍內，除非在此另加指出或與其它文字記載存在明顯的矛盾。
權利要求
一種空氣淨化器組件，包括顆粒收集箱，其具有限定出開口的頂板；艙門，其安置在所述開口上方；鉸鏈，其將艙門連接到顆粒收集箱，以使艙門能夠在打開位置和關閉位置之間繞鉸鏈樞轉；濾芯，其安裝在所述開口中，濾芯包括過濾介質環以及安裝於過濾介質的相反兩端的頂部和底部端蓋，頂部端蓋包括環形凸緣，其相對於過濾介質環徑向向外延伸並且承載著密封件，所述密封件圍繞所述開口支靠並密封於頂板上。
2.根據權利要求1的空氣淨化器組件，其中，艙門包括彼此相隔的頂壁和底壁以及延 伸在頂壁和底壁之間並將頂壁和底壁相連的側壁，底壁限定出第二開口，當艙門處在關閉 位置時，濾芯的頂端向上突伸穿過第二開口。
3.根據權利要求2的空氣淨化器組件，其中，密封件圍繞凸緣延伸且包括壓縮在底壁 和凸緣之間的第一環形部分以及位於凸緣和頂板之間的環形密封部分。
4.根據權利要求3的空氣淨化器組件，進一步包括位於艙門和顆粒收集箱之間的閂鎖 機構，其與鉸鏈相隔且具有將艙門壓縮在密封件的第一環形部分上的鎖閉位置。
5.根據權利要求4的空氣淨化器組件，其中，側壁至少部分地被穿孔以提供空氣出口。
6.根據權利要求5的空氣淨化器組件，進一步包括具有吹風機的空氣吸入區，所述吹 風機被布置成將未過濾空氣吹入顆粒收集箱中，徑向向內穿過過濾介質。
7.根據權利要求6的空氣淨化器組件，其中，當濾芯被安裝於殼體中時，濾芯被頂部端 蓋支撐在顆粒收集箱上，只有頂部端蓋和密封件接觸顆粒收集箱。
8.根據權利要求7的空氣淨化器組件，其中，艙門的頂壁和底壁大致平行，其中，側壁 包括兩個彼此大致平行且垂直於頂壁和底壁的第一板，以及兩個彼此平行但相對於頂部和 底板傾斜的第二板。
9.根據權利要求8的空氣淨化器組件，其中，穿孔區穿過第二板之一，並被布置成沿對 角方向向下朝向地面引導清潔空氣排出流。
10.根據權利要求9的空氣淨化器組件，其中，艙門的第二開口大於頂板中的開口，並 且在關閉位置與其同心安置。
11.根據權利要求9的空氣淨化器組件，進一步包括控制板，用於在大氣側操作吹風機。
12.根據權利要求11的空氣淨化器組件，其中，空氣淨化器組件是可攜式的，其中，顆 粒收集箱安裝在輪子上。
13.一種可更換式濾芯，其被構造成與根據權利要求1的空氣淨化器組件一起使用。
14.一種用於空氣淨化器的濾芯，所述空氣淨化器具有艙門和顆粒收集箱，所述顆粒收 集箱具有帶圓形開口的頂板，所述濾芯包括褶式過濾介質環，其具有大約1和6英寸之間的褶深度，100和1，000平方英尺之間的 介質表面面積，以及10和30英寸之間的外徑；封閉的底部端蓋，其密封連接著褶式過濾介質環的底端；頂部端蓋，其密封連接著褶式過濾介質環的頂端，所述頂部端蓋具有圍繞褶式過濾介 質環外周的外部環形壁和從其徑向向外突伸的環形凸緣，外部環形壁的尺寸略小於圓形開口，並且凸緣延伸至使其外周大於圓形開口，凸緣承載著環形密封件，該環形密封件至少沿 著凸緣的底側延伸，其中，頂部端蓋構成了用於將濾芯支撐在顆粒收集箱中的支撐裝置，從 而當濾芯被安裝於殼體中時，只有頂部端蓋和密封件接觸顆粒收集箱，並且，濾芯的重量在 20和120磅之間。
15.根據權利要求14的濾芯，其中，頂部端蓋的板厚和強度不同於底部端蓋。
16.根據權利要求14的濾芯，其中，環形密封件是滑動墊圈，其圍繞凸緣延伸以覆蓋凸 緣的頂側和底側。
17.根據權利要求14的濾芯，進一步包括圍繞著過濾介質的罐體。
18.根據權利要求14的濾芯，其中，端蓋限定了環形內凹，內凹中具有粘合材料，以將 端蓋粘合至褶式過濾介質的相反兩端。
19.根據權利要求14的濾芯，其中，濾芯的重量在45和90磅之間，褶深度在2和4英 寸之間，且具有300和600平方英尺之間的介質表面面積和15和25英寸之間的直徑。
20.根據權利要求14的濾芯，進一步包括位於頂部端蓋上的把手，其橫貫形成在頂部 端蓋中的排出埠。
全文摘要
提供了一種可攜式灰塵收集空氣淨化器組件。進出艙門鉸接於灰塵收集箱以提供通向濾芯的入口。濾芯可以包括外部環形凸緣，其承載著墊圈，所述墊圈支靠、接合且密封於灰塵收集箱的頂板。
文檔編號B01D46/00GK101896245SQ200880115493
公開日2010年11月24日 申請日期2008年11月7日 優先權日2007年11月9日
發明者B·佐爾巴, D·福斯特, T·海納姆 申請人:氣體專用設備聯合公司