JP2022008278A - 内部支持体を有するフィルタ要素及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多孔質支持構造を有するプリーツ付メディアのフィルタ要素を有するダストコレクタを提供する。【解決手段】ダストコレクタ１０がハウジング１２を含み、ハウジング１２は、矢印１６で示されるとおり、濾過されていない、または汚れた空気を取り込むための入口１４を有し、ハウジング１２は内部に汚れた空気プレナム１８を画定し、汚れた空気プレナム１８はまた、複数のフィルタ要素２０が据え付けられる場所であり、フィルタ要素２０は、汚れた空気プレナム１８における空気から粒子（例えばダスト）を除去する構成とする。【選択図】図１

Description

本願は、ＰＣＴ国際特許出願として２０１７年２月２０日に出願され、開示全体が全体として参照により組み込まれる２０１６年３月２日に出願された米国仮特許出願第６２／３０２，３７８号明細書の優先権の利益を主張する。

この開示は、多孔質支持構造を有するプリーツ付メディアのフィルタ要素に関する。この開示はまた、これらのフィルタ要素を用いるダストコレクタと、フィルタ要素をパルス洗浄する方法とに関する。

プリーツ付メディアのフィルタ要素は管状構造で配置されることが多い。「管状」という用語により、円形、非円形、長円形、楕円形、レーストラック形などであり得る閉鎖ループを意味する。フィルタ要素は、コンプレッサの空気取入口の洗浄又はダストコレクタにおける空気の濾過など様々な用途において使用され得る。多くの場合において、濾過されることになる流体は、外部から、プリーツを通って、管状構造の開いた内部容積に流入する。多くの状況において、内部容積においてプリーツがそれら自体に接触して崩壊することを防ぐために、フィルタ要素の内部容積内からプリーツ付メディアを支持することが望ましい。管状構造が長円形、楕円形、又はレーストラック形である場合、プリーツがそれら自体に接触して崩壊することに伴う問題は、メディア構造の断面形状の形を原因とする問題よりもいっそう大きい。

フィルタの内部においてフィルタメディアを支持するための１つの典型的なアプローチは、内部フィルタライナを使用することを含む。内部フィルタライナは金属でできていることが多く、流体が通過することを可能にするように多孔質である。先行技術においては、非金属性内側ライナの使用もあった。

ダストコレクタにおいて使用される場合、フィルタ要素は、加圧ガス又は空気のパルスの使用を通じて当該要素をバックフラッシュすることにより定期的に洗浄され得る。フィルタ要素の耐久性は、長いフィルタ寿命にとって重要である。端部キャップ間の長さ全体に延在する内側ライナを有する先行技術の要素において、パルス洗浄プロセスは、フィルタメディアが外向きに撓もうとする際にストレスを引き起こし得る。これは、フィルタメディアが端部キャップに接続されているところでメディアを引裂くこと、または内側ライナにより端部キャップに損傷をもたらすことにより、破壊点をもたらすことがあり、時期尚早の故障、漏出経路、又は他の問題の原因となる。

フィルタ要素およびメディア支持体の改良が望ましい。

この開示の原理によると、フィルタ要素が提供される。フィルタ要素は、内部容積を画定するプリーツ付フィルタメディアの構造を含む。第１および第２対向端部キャップがフィルタメディアの対向端部に固定される。支持構造がフィルタメディアに架かるとともに内部容積において作動可能に方向付けられる。支持構造は第１対向内面から第２対向内面へ延在する。支持構造は、第１端部キャップと第２端部キャップとの間の全延長未満だけ延在するように提供される。

支持構造であって、少なくとも１つの端部が自由に浮揚するとともにフィルタ要素の他のどの部分にも取り付けられていないかフィルタ要素の他のどの部分からも分離された支持構造を有する利点の１つは、フィルタ要素が拡張し軸方向に収縮することを可能にするということである。フィルタ要素のパルス洗浄中、当該要素は、メディアを外向きに撓ませ（拡張させ）、次いで元の形状に戻すことを可能にされる。これは、動的で、素早く、打つような動きであり得る。これは、メディアからダストを振り落とすことによりフィルタ要素を洗浄するのに役立つ。

支持構造は、プリーツ付または押出成形された構造のうちの１つを含み得る。

プリーツ付構造の支持構造の各々のプリーツは、フィルタメディアのプリーツの方向に略平行に延在し得る。

プリーツ付構造は半剛性のプリーツ付スクリーンを含み得る。

支持構造は非金属であってもよい。

第１端部キャップは、内部容積と連通している開いた端部キャップであり得る。

第２端部キャップは閉鎖された端部キャップであり得る。

１つまたは複数の実施形態において、支持構造は第２端部キャップに固定される。

いくつかの配置構成において、支持構造は、第１端部キャップに固定されておらず、第１端部キャップから自由である。

いくつかの配置構成において、支持構造は、第１端部キャップに固定された第１セクションと、第２端部キャップに固定された第２セクションと、第１セクションと第２セクションとの間の領域における支持構造が無い要素とを含み得る。

支持構造が、第２端部キャップに固定されておらず第２端部キャップから自由である一方で、支持構造は第１端部キャップに固定されてもよい。

プリーツ付メディアは非円形であってもよい。

プリーツ付フィルタメディアは、円形端部の対により接合された平行な側部の対を有するレーストラック形であってもよい。

１つまたは複数の実施形態において、フィルタ要素は無金属である。

いくつかの配置構成において、フィルタ要素は内側および外側ライナが無い。

いくつかの配置構成において、支持構造は金属構造を含む。

いくつかの実施形態において、支持構造は押出成形された構造を含む。

１つまたは複数の配置構成において、支持構造は押出成形されたプラスチック内側ライナである。

支持構造はエキスパンデッドメタル構造を含み得る。

支持構造は内側ライナとして実現され得る。

第１端部キャップと第２端部キャップとの間のフィルタ要素の長さは少なくとも２インチであり得る。

第１端部キャップと第２端部キャップとの間のフィルタ要素の長さは少なくとも２０インチおよび１００インチ以下であり得る。

別の態様において、ダストコレクタが提供される。ダストコレクタは、ハウジングであって、汚れた空気入口と、汚れた空気プレナムと、清浄空気出口と、清浄空気プレナムと、汚れた空気プレナムを清浄空気プレナムから分離する管板とを有するハウジングを含む。上記で様々に特徴付けられたとおり、複数のフィルタ要素は管板において着脱可能に据え付けられる。

ダストコレクタは、フィルタ要素を洗浄するために、フィルタ要素の下流側から上流側へ、フィルタ要素内へガスのパルスを放出するために据え付けられた洗浄システムをさらに含み得る。

別の態様において、濾過の方法は、上で特徴付けられたダストコレクタを提供することを含む。流体を、フィルタメディアを通って内部容積内へ流れるように導くステップがある。流体はプリーツ付フィルタメディアを通って流れているが、支持構造を使用することによりフィルタメディアが共に崩壊することを防ぐために、フィルタメディアを支持するステップがある。本方法は、ガスのパルスをフィルタ要素の内部容積内へ定期的に放出することおよびフィルタメディアが拡張し軸方向に収縮することを可能にすることを含む。

本明細書において説明された特定の特徴の全てが、配置構成において、当該配置構成が本開示によるいくつかの選択された利点を有するために、組み込まれなければならないわけではないことに留意されたい。

この開示の態様によるフィルタ要素を用いる例示的ダストコレクタの概略図である。 この開示の態様によるフィルタ要素の正面図である。 図２のフィルタ要素の上面図である。 図２のフィルタ要素の底面図である。 図２～４のフィルタ要素に組み込まれ得るフィルタメディアおよび支持構造の斜視図である。 図２のフィルタ要素の断面図であり、断面は図２の線６－６に沿ったものである。 図６に示された部分Ａの拡大図である。 図６に示された部分Ｂの拡大図である。 図１のダストコレクタにおいてパルス洗浄されている間の図２のフィルタ要素の概略側面図である。 図２のフィルタ要素の代替実施形態の断面図であり、断面は図２の線６－６に沿ったものである。 図２のフィルタ要素の別の代替実施形態の断面図であり、断面は図２の線６－６に沿ったものである。 図５のフィルタメディアおよび図２～４のフィルタ要素と共に使用可能な支持構造の代替実施形態の斜視図である。 図１のダストコレクタにおいて使用可能なフィルタ要素の別の実施形態の分解斜視図である。 図１３のフィルタ要素の断面図である。 図１のダストコレクタにおいて使用可能なフィルタ要素の別の実施形態の分解斜視図である。 図１５のフィルタ要素の断面図である。 この開示の態様によるフィルタ要素の別の実施形態の正面図である。 図１７のフィルタ要素の上面図である。 図１７のフィルタ要素の底面図である。 図１７のフィルタ要素の断面図であり、断面は図１７の線２０－２０に沿ったものである。 図２０の断面の上セクションの拡大図であり、断面は図２０においてはＡで示されている。 図２０のフィルタ要素の底部セクションの拡大図であり、断面は図２０においてはＢで示されている。 この開示の態様によるフィルタ要素の別の実施形態の正面図である。 図２３のフィルタ要素の上面図である。 図２３のフィルタ要素の底面図である。 図２３のフィルタ要素の側面図である。 図２３～２６のフィルタ要素において使用されるレールのうちの１つの正面図である。 図２７のレールの上面図である。 この開示の態様によるフィルタ要素の別の実施形態の正面図である。 図２９のフィルタ要素の上面図である。 図２９のフィルタ要素の底面図である。 図２９のフィルタ要素の側面図である。 図２９～３２のフィルタ要素において使用されるレールのうちの１つの正面図である。 図３３のレールの上面図である。 この開示の態様による別のフィルタ要素の側面図である。 図３５のフィルタ要素の正面、断面図であり、断面は図３５の線３６－３６に沿ったものである。 図３６に示されたフィルタ要素の部分Ａの拡大図である。 この開示の態様による別のフィルタ要素の正面図である。 図３８のフィルタ要素の上面図である。 図３８のフィルタ要素の底面図である。 図３８のフィルタ要素の側面図である。 図３８～４１のフィルタ要素において用いられるレールのうちの１つの正面図である。 図４２のレールの側面図である。 図４２および４３のレールの上面図である。

Ａ．例示的ダストコレクタ。
図１は、この開示の原理により構築されたフィルタ要素が用いられ得る１つの例示的適用形態を示す。ダストコレクタ１０がハウジング１２を含む。ハウジング１２は、矢印１６で示されるとおり、濾過されていない、または汚れた空気を取り込むための入口１４を有する。ハウジング１２は内部に汚れた空気プレナム１８を画定する。汚れた空気プレナム１８はまた、この開示の原理により構築された複数のフィルタ要素２０が据え付けられる場所である。フィルタ要素２０は、汚れた空気プレナム１８における空気から粒子（例えばダスト）を除去する。

フィルタ要素２０を通過後、清浄な、または濾過された空気は清浄空気プレナム２２に流入する。清浄空気プレナム２２もハウジング１２の内部にある。清浄な空気は、矢印２４で清浄空気出口２６を通って流れる。

管板２８が、ハウジングの内部を汚れた空気プレナム１８と清浄空気プレナム２２との間で分割する。管板２８は典型的には板金でできており、フィルタ要素２０が管板２８内に着脱可能に据え付けられるように、要素２０を保持するための複数の穴または開口を有する。汚れた空気がフィルタ要素を迂回して、フィルタ要素２０により濾過されずに清浄空気プレナム２２に流入することを防ぐために、フィルタ要素２０は管板２８に着脱可能に密封される。

空気から除去された粒子およびダストが重力により落下するとともに傾斜した壁３０に沿って落下するように、ハウジング１２は汚れた空気プレナム１８において傾斜した壁３０を有し得る。ベース３２には、汚れた空気プレナム１８から汚れを除去するために、ドラムまたは他のタイプのコレクタがあり得る。

フィルタ要素２０は、要素２０の下流側から上流側へ加圧空気などガスのパルスを放出することにより、定期的に洗浄される。これは、フィルタ要素２０をバックフラッシュするとともにフィルタ要素２０の上流側に蓄積したいずれのダストまたは汚れも除去する一方法である。この実施形態において、洗浄システムは３４で示される。洗浄システム３４は、複数のノズル３８を有する吹管３６を含む。この実施形態において、各フィルタ要素２０につき１つのノズル３８が示されている。しかしながら、他の実施形態において、要素毎に１つのノズルは必ずしも必要ではない。吹管３６は加圧空気供給器４０と連通しており、加圧空気供給器４０はヘッダーパイプ４２およびパルスバルブ４４と連通している。他の実施形態も可能であり、これは一例に過ぎない。

作動中、汚れた空気が汚れた空気入口１４を通って、汚れた空気プレナム１８へ流入し、次いで、フィルタ要素２０の少なくとも１つを通って流れる。フィルタ要素２０は汚れおよび粒子を空気から濾過または除去することになる。清浄な濾過された空気は、清浄空気出口２６を通ってダストコレクタ１０を出る前に、要素２０の下流側を通って清浄空気プレナム２２に流入する。フィルタ要素２０は、加圧ガスまたは空気のパルスを、要素２０の下流側から要素２０の上流側内へ流すことにより、ノズル３８からフィルタ要素２０内へ放出することにより、定期的に洗浄される。これが済むと、下流側から上流側へ各要素２０上に圧力差がある。先行技術システムにおいて、この圧力差は、一方または両方の端部キャップで引裂くことによりフィルタ要素が機能しなくなることを招き得る。本フィルタ要素２０は、フィルタ要素２０が、端部キャップのうちの１つに沿った故障無しに、フィルタメディアが外向きに拡張するか撓むとともにその長さに沿って軸方向に収縮することを可能にするように構成される点で先行技術に勝る改良形態である。フィルタ要素２０に対する有利な構造物が以下でさらに説明される。

Ｂ．改良されたフィルタ要素２０
図２～１１は、ダストコレクタ１０において使用可能なフィルタ要素２０の例示的実施形態の図である。フィルタ要素２０はプリーツ付メディア５０の構造を含む。プリーツ付メディア５０は内部容積５４を画定する管状形状５２であり得る。管状形状５２は、円形、非円形、楕円、卵形、長方形、楕円形、またはレーストラック形など閉鎖ループを形成する任意の形状であり得る。図２～４に示される実施形態において、フィルタ要素２０は、それが湾曲した端部５８、５９により接合された対向する平行な側部５６、５７の対を有するという点でレーストラック形である。図１３～１６の実施形態において、フィルタ要素２０は円筒形であり、プリーツ付メディア５０が略円形の断面を有する円筒形である。

プリーツ付メディア５０は複数のプリーツ６０を有する。図２において、明瞭さを目的としてプリーツ５０のうちのいくつかのみが示されている。プリーツ６０は、図示の実施形態において、外側プリーツ先端６１と内側プリーツ先端６２とを有する。外側プリーツ先端６１はプリーツ付メディア５０の外部に沿っている。内側プリーツ先端６２は内部容積５４に沿っている。プリーツ付メディア５０は、管状形状であるとき、内側プリーツ先端６２に略対応する第１および第２対向面６４、６６を有する。

フィルタ要素２０は第１端部キャップ７２を含む。要素２０の反対側端部には、第２端部キャップ７４がある。第１端部キャップ７２および第２端部キャップ７４は、フィルタメディア５０の対向端部に固定される。

図示の例において、第１端部キャップ７２は、内部容積５４と連通している開口７３を有する開いた端部キャップである。第２端部キャップ７４は開かれることも閉鎖されることもでき、図示の実施形態において、これは閉鎖された端部キャップである。

プリーツ付メディア５０は、例えば端部キャップ７２、７４内にプリーツ付メディア５０の端部を成形することにより第１および第２端部キャップ７２、７４に固定され得る。いくつかの例において、第１端部キャップ７２および第２端部キャップ７４は非金属の成形材料でできている。いくつかの例において、第１および第２端部キャップ７２、７４は他のタイプの材料でできていることができ、例えばメディア５０を注封材料の使用を通じて固定させ得る。端部キャップ７２、７４は典型的にはウレタン材料でできている。

フィルタ要素２０は、要素２０と要素２０が設置された任意の構造との間に気密シールを提供するために、典型的には密封構造またはガスケットを有する。例えば、ダストコレクタ１０において使用される場合、開いた端部キャップ７２と管板２８との間に、それらの間に密封を形成するために、通常はシールまたはガスケットがある。

フィルタ要素２０は支持構造８０をさらに含む。支持構造８０はプリーツ付フィルタメディア５０を支持する。「支持」という用語により、一般に、対向する力に抵抗するための構造的機構を意味する。支持構造８０は、プリーツの崩壊およびフィルタ要素２０の内部を通じた破砕を防ぐ。「プリーツの崩壊」により、支持構造８０が、個々のプリーツが要素２０の内部容積５４に向かって内部へ崩壊すること、および要素２０が内部を通じて一緒に破砕することを防ぐことを意味する。

支持構造８０はプリーツ付メディア５０の内部容積５４において作動可能に方向付けられる。多くの例において、支持構造８０はプリーツ付メディア５０を支持する。これは第１対向内面６４から第２対向内面６６へ延在し得るか、第１対向内面６４と第２対向内面６６との間に架かり得る。例えば、支持構造８０は、プリーツ付メディア５０を構造的に支持するために第１対向内面６４から第２対向内面６６へ延在する。

支持構造８０は、内部容積５４において作動可能に方向付けられていると同時に、プリーツ付メディア５０を構造的に支持するか補強するように機能する。図２～１２の実施形態において、支持構造８０はプリーツ付メディア５０のための内側ライナではない。図２～１２の例において、支持構造８０は、内側ライナが無い場合プリーツ付メディア５０を構造的に支持することができるか、それらは支持剛性内側ライナを含み得る。いくつかの実施形態において、フィルタ要素２０全体は内側ライナ無しであり得る。さらなる例示的実施形態において、フィルタ要素２０は外側ライナも内側ライナも無い。しかしながら、他の実施形態において、図１３～１６の実施形態に関連して分かり得るとおり、これらの実施形態における支持構造８０は内側ライナ２００である。

１つまたは複数の実施形態において、フィルタ要素２０は、内部容積５４を裏張りする内側スクリーン８３を含む。内側スクリーン８３は、要素２０の構造的補強を提供するための支持的および剛性内側ライナ、または要素２０を構造的に補強しない非支持ライナの形の何れかを含む多くの形において実現され得る。いくつかの実施形態において、内側スクリーン８３は非金属、例えばプラスチックであり得、空気流が通るのを可能にするために開いた格子を形成する多孔質であり得る。スクリーン８３は、第１端部キャップ７２および第２端部キャップ７４の各々の間に延在し得るとともに、第１端部キャップ７２および第２端部キャップ７４の各々に固定され得る。代替的に、内側スクリーン８３は、第１端部キャップ７２と第２キャップ７４との間に部分的にのみ延在し得る。いくつかの実施形態において、内側スクリーン８３は第２端部キャップ７４に固定されるとともに、内側プリーツ先端６２に沿って第１端部キャップ７２までの長さの一部に延在する。他の実施形態において、内側スクリーン８３は第１端部キャップ７２に固定され得るとともに、第２端部キャップ７４までの長さの一部に延在し得る。内側スクリーン８３は穿孔された表面仕上げを含み得る。

この開示の原理によると、支持構造８０は、第１端部キャップ７２と第２端部キャップ７４との間の全延長未満だけ延在する。好ましくは、支持構造８０は、フィルタ要素２０の残りの部分に固定されていないか取り付けられていない少なくとも１つの自由浮揚性端部を有する。

好ましい配置構成において、支持構造８０は内側プリーツ先端６２に接合されない。すなわち、支持構造８０は、内側プリーツ先端６２に対して取付け無しまたは接合無しである。外側プリーツ先端６１は、パルス洗浄中に自由に外向きに撓む。

図６～８に示された実施形態において、支持構造８０は第２端部キャップ７４に固定される。この実施形態において、支持構造８０は第１端部キャップ７２に固定されておらず、第１端部キャップ７２から自由である。図６～８に見られ得るとおり、支持構造８０は第２端部キャップ７４内で封入および固定され、第１端部キャップ７２までのフィルタ要素２０の長さ（端部キャップ７２、７４間）の全延長未満だけ延在する。図７において見られ得るとおり、この実施形態において、支持構造８０の自由端部８１と第１端部キャップ７２との間に空間または間隙７８がある。空間または間隙７８は支持構造の無い開いた容積である。支持構造８０は、第１端部キャップ７２と第２端部キャップ７４との間の全延長の第１端部キャップ７２から５０％未満、典型的には２５％未満、およびしばしば１０％未満の距離だけ間をあけて配される。

多くの配置構成が可能である。例えば、図１０の配置構成において、支持構造８０は第１端部キャップ７２に固定され、第２端部キャップ７４には固定されておらず、第２端部キャップ７４から自由である。図１０において、支持構造８０は、第１端部キャップ７２と第２端部キャップ７４との間の全長の５０％超および９９％未満だけ延在する。例えば、支持構造８０は端部キャップ７２と端部キャップ７４との間の全長の８０％～９８％だけ延在し得る。

図１１の実施形態において、支持構造８０は、第１端部キャップ７２に固定された第１セクション８２と第２端部キャップ７４に固定された第２セクション８４とを含む。フィルタ要素２０は、軸方向に第１セクション８２と第２セクション８４との間に位置する支持構造の無い領域８６において支持構造から自由である。図１１において示された例において、領域８６は第１端部キャップ７２と第２端部キャップ７４との間の略中心である。支持体無し領域８６は第１端部キャップ７２と第２端部キャップ７４との間の長さに沿ったいずれの場所にも位置し得ることが理解される。領域８６は、端部キャップ７２と端部キャップ７４との間の全長の３０％未満、典型的には２０％未満、しばしば１０％未満の長さを有する。

支持構造８０は、様々な方法で端部キャップ７２、７４の１つまたは複数へ取り付けられ得る。例えば、支持構造８０は、端部キャップ７２、７４がそれと接合された状態で成形され得る。支持構造８０はまた、注封材料で端部キャップ７２、７４へ注封され得る。接着剤、接合剤、または他の接合技術を使用することを含む他の方法も使用され得る。

支持構造８０について可能である多くの実施形態がある。図５に示された例において、支持構造８０はプリーツ付構造９０を含む。プリーツ付構造９０は、複数のプリーツ９２を備えた少なくとも部分セクションを有する。プリーツ付構造９０における複数のプリーツ９２は、プリーツ付フィルタメディア５０におけるプリーツ６０の方向に対して平行または非平行な方向に延在し得る。好ましくは、プリーツ９２は、プリーツ付フィルタメディア５０のプリーツ６０の方向に対して平行な方向に延在する。内側スクリーン８３を含む実施形態において、内側スクリーン８３は、プリーツ付フィルタメディア８０が支持構造８０のプリーツ９２と相互係止するのを防ぐ。穿孔された表面仕上げまたは内側スクリーン８３を含む実施形態において、プリーツ付構造９０は、その対向側部に穿孔された表面仕上げ８３を含み得る。

他の実施形態において、プリーツ９２の方向は、プリーツ付フィルタメディア５０のプリーツ６０の方向に対して非ゼロの角度の角度が付いていてもよい。１つまたは複数の実施形態において、角度は、少なくとも４５度、しばしば少なくとも７０度、例えば角度８０～１００度であり得る。

プリーツ９２は典型的には、プリーツ付フィルタメディア５０の内部容積５４の第１対向内面６４から第２対向内面６６へ延在する。

プリーツ付構造９０は多くのタイプの材料から作られ得る。好ましい構造物において、プリーツ付構造９０は半剛性のプリーツ付スクリーン９４を含む。プリーツ付スクリーン９４はプラスチックまたは強化されたセルロースから作られ得る。プリーツ付スクリーン９４は、開いたスクリーンまたはメッシュを有し、流体がそれを通じて流れることを可能にする。好ましくは、プリーツ付構造９０は６０％以下の空所容積を有する。

第１端部キャップ７２と第２端部キャップ７４との間のフィルタ要素２０の全長は少なくとも２インチであることが多い。いくつかの実施形態において、長さは５０インチを超え得る。多くの実施形態において、第１端部キャップ７２と第２端部キャップ７４との間のフィルタ要素の長さは少なくとも２０インチおよび１００インチ以下である。フィルタ要素２０は、それが無金属であるように、非金属材料から作られ得る。

プリーツ付構造９０は、第１端部キャップ７２と第２端部キャップ７４との間の全延長未満だけ延在する。上で説明されたとおり、これは、プリーツ付構造９０の反対側端部９８が浮くこと、および反対側の端部キャップまたはフィルタ要素２０の他の任意の部分への接続が無いことを可能にする一方で、プリーツ付構造９０の一端９６を端部キャップ７２、７４のうちの１つに固定することにより実装され得る。図１１はまた、プリーツ付構造９０を端部キャップ７２、７４の両方に固定するが、このとき支持構造８０から自由である不連続領域８６を有する実施形態を示す。

少なくとも１つの端部が自由に浮揚するとともにフィルタ要素の他のどの部分にも取り付けられていないかフィルタ要素２０の他のどの部分からも分離されている支持構造８０を有する利点の１つは、フィルタ要素２０が拡張および軸方向に収縮することを可能にすることである。図９を参照。ダストコレクタ１０におけるフィルタ要素２０のパルス洗浄中、要素２０は、メディア５０を外向きに撓ませて（拡張させて、図９における破線５０を参照）、その後元の形状に戻すことを可能にされ（図９における実線５０を参照）、これは矢印７０により表される動的で、素早く、打つような動きであり得る。これは、メディア５０からダストを振り落とすことによりフィルタ要素２０を洗浄するのに役立つ。端部キャップ間の長さ全体に延在する内側ライナを有する先行技術の要素において、パルス洗浄プロセスは、フィルタメディアが外向きに撓もうとする際にストレスを引き起こし、メディアが端部キャップに接続されているところでメディアを引裂くことにより破壊点をもたらし、時期尚早の故障、漏出経路、または他の問題をもたらす。フィルタ要素２０は、支持構造８０が、少なくとも１つの自由端部であって、分離されており、取り付けられておらず、要素２０内で自由に浮揚する少なくとも１つの自由端部を有することから、この問題を回避し、要素２０が、端部キャップ７２、７４が互いにより近くに寄りメディア５０が半径方向に外向きに撓む際に軸方向に収縮することを可能にする。支持構造８０はまたプリーツの崩壊を防ぐ。

支持構造８０の別の実施形態が図１２に示される。図１２の実施形態において、支持構造８０は押出加工または射出成形された構造である。図１２に示された例において、支持構造８０は複数の円柱１２０を含む。円柱１２０は複数の交差ブレース１２２で互いに固定される。図示の例において、互いから間をあけて配された２つの円柱１２４、１２５がある。円柱１２４、１２５は多孔質であり中空円柱として示されているが、任意の形状であり得る。交差ブレース１２２は円柱に垂直に示されているが、円柱１２４、１２５に対して様々な角度であり得る。円柱１２４、１２５および交差ブレース１２２は、プラスチック押出加工から、または射出成形により作られ得る。交差ブレース１２２は、図示の例において、互いから間隔を空けて配された８つであるが、より多いまたは少ない数であり得る。対向レールが各柱１２４、１２５の対向側部に固定された状態で、各交差ブレース１２２は断面がはしご形として示される。

図１３～１６の実施形態において、フィルタ要素２０の代替実施形態が示される。これらの実施形態において、支持構造８０は内部コアまたは内側ライナ２００である。図１３～１６は、円形断面を有する円筒形要素２０を示す。プリーツ付メディア５０はシリンダを形成するとともに開いたフィルタ内部５４を画定する。内側プリーツ先端６２に隣接するフィルタ内部５４を裏張りするのは内部コア２００である。内部コア２００は典型的には自由であり、内側プリーツ先端６２に取り付けられていない。

図１３～１４において、内部コア２００は非金属である。いくつかの例において、それはプラスチックである。図１３～１４の例示的実施形態において、内部コア２００は押出成形されたプラスチック内側ライナ２０２である。

図１５～１６において、内部コア２００は金属である。図１５～１６のいくつかの例示的実施形態において、内部コアは、穿孔されたメタルライナ２０４またはエキスパンデッドメタルライナ２０４のいずれかである。

図１３～１６におけるフィルタ要素２０の対向端部には端部キャップ７２、７４がある。他の実施形態と同様に、内部コア２００として示された支持構造８０は第２端部キャップ７４に固定される。これらの実施形態において、内部コア２００は、第１端部キャップ７２に固定されておらず、第１端部キャップ７２から自由である。内部コア２００は第２端部キャップ７４内に封入および固定されるとともに、第１端部キャップ７２までのフィルタ要素２０の長さ（端部キャップ７２、７４の間）の全延長未満だけ延在する。この実施形態において、内部コア２００の自由端部８１と第１端部キャップ７２との間に空間または間隙７８がある。空間または間隙７８は支持構造の無い開いた容積である。内部コア２００は、第１端部キャップ７２と第２端部キャップ７４との間の全延長の第１端部キャップ７２から５０％未満、典型的には２５％未満、およびしばしば１０％未満の距離だけ間をあけて配される。

図１７～２２はフィルタ要素２０の別の実施形態を示す。この実施形態において、支持構造８０は第１端部キャップ７２および第２端部キャップ７４の両方に固定されていないとともに、第１端部キャップ７２および第２端部キャップ７４の両方から自由である。図２０～２２において見られ得るとおり、支持構造８０は、支持構造８０の自由端部８３と第２端部キャップ７４との間の空間または間隙７９だけでなく、支持構造８０の自由端部８１と第１端部キャップ７２との間の空間または間隙７８により間隔をあけて配される。

図２４～４４は、レールシステム３００を中に包含する実施形態における相違を示す。レールシステム３００は、線形支持をフィルタ要素２０に提供するとともに軸方向ツイストおよびフィルタの揺れを防ぐが、要素２０への損傷を防ぐためにパルス中のプリーツ付メディア５０の移動を可能にする一方で、要素２０のパルス洗浄を可能にするように、線形軸受と同様に作用し、より長い要素寿命をもたらす。

図２４～２８の実施形態において、フィルタ要素２０のレールシステム３００は少なくとも第１レール３０２を含む。第１レール３０２は、第１レール３０２の第１端部３０３で、および／または、第１レール３０２の第１端部３０３に隣接して、第１端部キャップ７２に固定される。第１レール３０２は第２端部キャップ７４を通して位置付けられる。多くの有利な実施形態において、第１レール３０２は第２端部キャップ７４を通って摺動可能に延在する。第１レール３０２は、第１レール３０２の第２自由端部３０５が、フィルタ要素２０の残りの部分から離れるように突出する位置で第２端部キャップ７４の外側にあるように、第２端部キャップ７４を通って摺動可能に延在する。

図２３～２８の実施形態を依然として参照すると、いくつかの実施形態において、レールシステム３００は第２レール３０４も含み得る。第２レール３０４は第１レール３０２から間隔をあけて配される。第２レール３０４は第１端部キャップ７２に、第１端部３０６で／または第１端部３０６の近くで固定され、これは第２端部キャップ７４を通って摺動可能に延在する。第２レール３０４は、第２端部キャップ７４の外部にあるとともにフィルタ要素２０の残りの部分から離れる方向に突出または延在する第２端３０７を有する。

図２３の実施形態において、第１レール３０２および第２レール３０５がどのようにプリーツ付メディア５０の構造の外部に位置するか分かり得る。図２３に示された実施形態において、第１レール３０２および第２レール３０４はフィルタ要素２０の対向部分にある。具体的には、図２３のレーストラック形実施形態において、第１レール３０２および第２レール３０４は要素２０の対向半円端部上にあり得る。これは、レール３０２の端部３０５が見え得るように、第１レール３０２が半円端部で端部キャップ７４を通って突出している状態でボトムエンドキャップ７４が見えるという点で、図２５において分かり得る。第２レール３０４の端部３０７は対向半円端部で端部キャップ７４を通って突出しているのが見える。

図２７はレール３０２、３０４の各１つの正面図を示し、各々は外観が同一である。レール３０２、３０４の上面図は図２８に示される。この実施形態において、レール３０２、３０４は円形断面を有する。

図２３～２８の要素２０がパルス洗浄されるとき、プリーツ付メディア５０は図９に示されるとおり拡張し、第２端部キャップ７４は、第１および第２レール３０２、３０４に沿って直線的にスライドすることを可能にされる。図２３の要素２０は、図２３において隠線に示された内部支持構造８０をさらに含み、上述の支持構造８０の先行する実施形態のいずれかであり得、その説明は本明細書において繰り返されない。

図２９～３４の実施形態において、要素２０はまた、図２３～２８に示されるとおりのレールシステム３００を含む。説明は本明細書において繰り返されない。この実施形態において、レール３０２、３０４は図３４に示されるとおり長方形断面を有する。

図３５～３７の実施形態において、支持構造８０が第１端部キャップ７２に固定された第１セクション８２および第２端部キャップ７４に固定された第２セクション８４を有する図１１のフィルタ要素はまた、上述のとおり第１および第２レール３０２、３０４を含む。図３５～３７におけるフィルタ要素２０は、軸方向に第１セクション８２と第２セクション８４との間に位置する支持構造の無い領域８６において支持構造から自由である。レール３０２、３０４は、上述のとおり第１端部キャップ７２に固定されるとともに第２端部キャップ７４内で摺動可能となるように延在する。レール３０２、３０４は円形、長方形、または湾曲した断面を有し得る。

図３８～４４の実施形態において、フィルタ要素２０はまた、上述のとおり第１レール３０２および第２レール３０４を有するレールシステム３００を含む。内部支持構造８０を含む要素２０もまた先に説明された通りである。この実施形態において、第１および第２レール３０２、３０４は、図４４において見られ得るとおり湾曲した断面を有する。図４２はレール３０２、３０４の正面図であり、図４３はこの実施形態におけるレール３０２、３０４の側面図である。

Ｃ．方法
要素２０は濾過の方法において使用可能である。ダストコレクタ、例えばコレクタ１０が提供される。汚れた空気は、汚れた空気入口１４を通って、汚れた空気プレナム１８に入り、次いでフィルタ要素２０の少なくとも１つを通って流れる。フィルタ要素２０は、空気がプリーツ付メディア５０の上流側から下流側へ流れるときに汚れおよび粒子を空気から濾過または除去する。清浄な濾過された空気は、清浄空気出口２６を通ってダストコレクタ１０を出る前に、プリーツ付メディア５０の下流側を通り、開いた端部キャップ７２の開口７３を通り、清浄空気プレナム２２内へ流れる。

フィルタ要素２０は、加圧ガスまたは空気のパルスを、開いた端部キャップ７２を通ってフィルタ内部５４内へ流すことにより、ノズル３８からフィルタ要素２０内へ放出することにより定期的に洗浄される。空気パルスは、次いで、メディア５０の下流側から、メディア５０を通って、メディア５０の上流側へ流れる。これは、プリーツ付メディア５０を、例えば半径方向に外向きに撓ませることにより、拡張させ、要素全長を軸方向に収縮させる。パルス後、要素２０はその正常な、濾過形状に戻る。パルス洗浄するとともに要素が形状を変えることを可能にすることの行動は、要素２０に損害を与えることなくダストをフィルタ要素から除去することおよび要素２０を洗浄することに寄与する。

上記は例示的原理を表す。多くの実施形態がこれらの原理を適用して作られ得る。

Claims (45)

1. フィルタ要素であって、
   （ａ）内部容積を画定するプリーツ付フィルタメディアの構造と、
   （ｂ）前記フィルタメディアの対向端部に固定された第１および第２対向端部キャップと、
   （ｃ）前記内部容積において作動可能に方向付けられた前記フィルタメディアを支持する支持構造と
   を含み、
   （ｉ）前記支持構造が前記第１端部キャップと前記第２端部キャップとの間の全延長未満だけ延在する、フィルタ要素。
2. （ａ）前記支持構造がプリーツ付構造を含む、請求項１に記載のフィルタ要素。
3. （ａ）前記プリーツ付構造が、前記プリーツ付フィルタメディアのプリーツの方向に略平行に延在するプリーツを有する、請求項２に記載のフィルタ要素。
4. （ａ）前記プリーツ付構造が半剛性のプリーツ付スクリーンを含む、請求項２または３に記載のフィルタ要素。
5. （ａ）前記プリーツ付構造がその対向側部に穿孔された表面仕上げを含む、請求項２～４のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
6. 前記支持構造が非金属である、請求項１～５のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
7. （ａ）前記支持構造が、複数の交差ブレースで一緒に接続された複数の間隔をあけて配された多孔質円柱を含む押出成形された構造である、請求項２に記載のフィルタ要素。
8. 前記第１端部キャップが前記内部容積と連通している開いた端部キャップである、請求項１～７のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
9. 前記第２端部キャップが、閉鎖された端部キャップである、請求項１～８のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
10. 前記支持構造が前記第２端部キャップに固定される、請求項１～９のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
11. 前記支持構造が、前記第１端部キャップに固定されておらず、前記第１端部キャップから自由である、請求項１０に記載のフィルタ要素。
12. 前記支持構造が、前記第１端部キャップに固定された第１セクションと、前記第２端部キャップに固定された第２セクションとを含み、前記要素が、前記第１セクションと第２セクションとの間の領域において支持構造から自由である、請求項１０に記載のフィルタ要素。
13. 前記支持構造が前記第１端部キャップに固定される、請求項１～９のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
14. 前記支持構造が、前記第２端部キャップに固定されておらず、前記第２端部キャップから自由である、請求項１３に記載のフィルタ要素。
15. 前記支持構造が、前記第１端部キャップおよび第２端部キャップの両方に固定されておらず、前記第１端部キャップおよび第２端部キャップの両方から自由である、請求項１～９のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
16. 前記支持構造が、前記第１端部キャップおよび前記第２端部キャップの両方から間隔をあけて配される、請求項１５に記載のフィルタ要素。
17. （ａ）前記第１端部キャップに固定されるとともに前記第２端部キャップを通じて摺動可能に延在する少なくとも第１レールをさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
18. （ａ）第２レールであって、前記第１端部キャップに固定されるとともに前記第２端部キャップを通じて摺動可能に延在する、前記第１レールから間隔をあけて配された第２レールをさらに含む、請求項１７に記載のフィルタ要素。
19. 前記第１レールおよび第２レールが、プリーツ付メディアの構造の外部に位置する、請求項１８に記載のフィルタ要素。
20. 前記第１レールおよび第２レールが前記フィルタ要素の対向部分上にある、請求項１８または１９に記載のフィルタ要素。
21. 前記第１レールおよび第２レールが各々円形断面を有する、請求項１８～２０のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
22. 前記第１レールおよび第２レールが各々長方形断面を有する、請求項１８～２０のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
23. 前記第１レールおよび第２レールが各々湾曲した断面を有する、請求項１８～２０のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
24. 前記支持構造が、前記第１端部キャップに固定された第１セクションと、前記第２端部キャップに固定された第２セクションとを含み、前記要素が、前記第１セクションと第２セクションとの間の領域において支持構造から自由である、請求項１８～２０のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
25. 前記プリーツ付フィルタメディアが非円形である、請求項１～２４のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
26. 前記プリーツ付フィルタメディアが、円形端部の対により接合された平行な側部の対を有するレーストラック形である、請求項１～２５のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
27. 前記プリーツ付フィルタメディアが、形状が円形断面を有する円筒形である、請求項１～２４のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
28. 前記プリーツ付メディアが前記支持構造に対して取付け無しである、請求項１～２７のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
29. 前記プリーツ付メディアが外側部分に沿って制限が無く、それにより、前記プリーツ付メディアがパルス洗浄中に外向きに撓むことを可能にする、請求項１～２８のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
30. 前記フィルタ要素が金属無しである、請求項１～２９のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
31. 前記フィルタ要素は、内側および外側ライナが無い、請求項１～３０のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
32. 前記支持構造が金属構造を含む、請求項１～２９のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
33. 前記支持構造が押出成形された構造を含む、請求項１～３１のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
34. 前記支持構造がプラスチック構造を含む、請求項１～３１および３３のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
35. 前記支持構造が押出成形されたプラスチック内側ライナである、請求項１～３１、３３、および３４のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
36. 前記支持構造がエキスパンデッドメタル構造を含む、請求項１～２９のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
37. 前記支持構造が内側ライナである、請求項１～２９および３６のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
38. 前記第１端部キャップと前記第２端部キャップとの間の前記フィルタ要素の長さが少なくとも２インチである、請求項１～３７のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
39. 前記第１端部キャップと前記第２端部キャップとの間の前記フィルタ要素の長さが、少なくとも２０インチおよび１００インチ以下である、請求項１～３８のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
40. ダストコレクタであって、
    （ａ）ハウジングであって、汚れた空気入口と、汚れた空気プレナムと、清浄空気出口と、清浄空気プレナムと、前記汚れた空気プレナムを前記清浄空気プレナムから分離する管板とを有するハウジングと、
    （ｂ）前記管板において着脱可能に据え付けられた請求項１～３９のいずれか一項に記載の複数のフィルタ要素と
    を含むダストコレクタ。
41. （ａ）前記フィルタ要素を洗浄するために、前記フィルタ要素の下流側から上流側へ、前記フィルタ要素内へガスのパルスを放出するために据え付けられた洗浄システムをさらに含む、請求項４０に記載のダストコレクタ。
42. 濾過の方法であって、
    （ａ）請求項４０または４１に記載のダストコレクタを提供することと、
    （ｂ）流体を、プリーツ付フィルタメディアを通って内部容積内へ流れるように導くことと、
    （ｃ）前記流体が前記プリーツ付フィルタメディアを通って流れている一方で、前記支持構造を使用することにより前記フィルタメディアが共に崩壊することを防ぐために、前記フィルタメディアを支持することと、
    （ｄ）ガスのパルスをフィルタ要素の内部容積内へ定期的に放出することと、前記プリーツ付フィルタメディアが拡張することを可能にするとともに前記フィルタ要素が軸方向に収縮することを可能にすることと
    を含む方法。
43. 明細書において説明されたか図に示された任意の単一の特徴または特徴の組合せを含む、請求項１～３９のいずれか一項に記載のフィルタ要素。
44. 明細書において説明されたか図に示された任意の単一の特徴または特徴の組合せを含む、請求項４０または４１に記載のダストコレクタおよび請求項４３に記載のフィルタ要素。
45. 明細書において説明されたか図に示された任意の単一の特徴または特徴の組合せを含む、請求項４２に記載の濾過の方法および請求項４０に記載のダストコレクタおよび請求項４３に記載のフィルタ要素。

Images