EP1558360B1

Air cleaner; replaceable filter cartridges; and, methods

Abstract

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EP1558360B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 31

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Expired 23 October 2023, 2.9 years ago.

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17 claims: 17 independent, 0 dependent

  1. 1
    A filter cartridge (30; 1145) for use in an air cleaner (2; 400; 500; 900; 1100; 1500); the filter cartridge comprising:(a) first and second, opposite, ends (57, 58);(i) the first end having an air flow exit aperture (71) therethrough;(b) filter media (55) extending between the first and second ends;(c) outer framework (90) having a sidewall structure circumscribing the media;the outer framework having an air permeable portion;(i) the outer framework extending between the filter cartridge first and second ends and including: (A) an imperforate shield section (105) adjacent the first end of the filter cartridge and extending over an axial distance of at least 10% of the axial length of the outer framework;and,(B) a perforate section (106) having an open area of at least 50% extending between the shield section and the second end of the filter cartridge, the perforate section having an axial length of at least 20% of the axial length of the outer framework;(d) a first member (130) of a non-continuously threaded, rotational engagement mechanism (129a) projecting from an outer surface of the filter cartridge and positioned adjacent to, and spaced from, the first end;(i) the first member of a non-continuously threaded, rotational engagement mechanism being integral with the outer framework (90);and,(ii) the first member of the rotational engagement mechanism comprising a plurality of spaced segments (131 a);and,(e) an axial seal ring (70;1600) on the first end and circumscribing the air flow exit aperture (71);(i) the first end (57) including a first, molded, end cap (57a) and the axial seal ring being an integrally molded portion of the first, molded, end cap. Cartouche de filtre (30 ;1145) destinée à être utilisée dans un purificateur d'air (2 ;400 ;500 ;900 ;1100 ;1500), la cartouche de filtre comprenant : (a) une première et une seconde extrémité (57, 58) opposées;(i) la première extrémité comportant une ouverture de sortie d'air (71) qui la traverse ;(b) un média filtrant (55) qui s'étend entre la première et la seconde extrémité ;(c) une ossature extérieure (90) ayant une structure formant paroi latérale qui entoure le média ;l'ossature extérieure ayant une portion perméable à l'air ;(i) l'ossature extérieure s'étendant entre la première et la seconde extrémité de la cartouche de filtre et incluant : (A) un tronçon formant écran non perforé (105) adjacent à la première extrémité de la cartouche de filtre et s'étendant sur une distance axiale d'au moins 10 % de la longueur axiale de l'ossature extérieure ;et(B) un tronçon perforé (106) présentant une superficie ouverte d'au moins 50 %, s'étendant entre le tronçon formant écran et la seconde extrémité de la cartouche de filtre, le tronçon perforé ayant une longueur axiale d'au moins 20 % de la longueur axiale de l'ossature extérieure ;(b) un premier élément (130) d'un mécanisme d'engagement rotatif (129a) qui présente un pas de vis non continu et qui se projette depuis une surface extérieure de la cartouche de filtre, et est positionné adjacent à la première extrémité mais espacé de celle-ci ;(i) le premier élément de mécanisme d'engagement rotatif qui présente un pas de vis non continu étant intégral avec l'ossature extérieure (90) ;et(ii) le premier élément du mécanisme d'engagement rotatif comprenant une pluralité de segments espacés (131a) ;et(e) une bague d'étanchement axiale (70 ;1600) sur la première extrémité et entourant l'ouverture de sortie d'air (71) ;(i) la première extrémité (57) incluant un premier capuchon terminal moulé (57a), et la bague d'étanchement axiale étant une portion intégralement moulée du premier capuchon terminal moulé. Filterpatrone (30;1145) zur Anwendung in einem Luftreiniger (2;400;500;900;1100;1500);wobei die Filterpatrone umfasst: (a) erste und zweite gegenüberliegende Enden (57, 58);(i) wobei das erste Ende eine Luftströmungsaustrittsöffnung (71) dort hindurch besitzt;(b) Filtermedium (55), das sich zwischen den ersten und zweiten Enden erstreckt;(c) ein Außengerüst (90), das eine das Medium umgebende Seitenwandstruktur besitzt;wobei das Außengerüst einen luftdurchlässigen Bereich besitzt;(i) sich das Außengerüst zwischen den ersten und zweiten Enden der Filterpatrone erstreckt und umfasst: (A) einen nicht perforierten abgeschirmten Abschnitt (105), der sich nahe dem ersten Ende der Filterpatrone befindet und sich über eine axiale Strecke von mindestens 10% der axialen Länge des Außengerüstes erstreckt;und(B) einen perforierten Abschnitt (106), der einen sich zwischen dem abschirmenden Abschnitt und dem zweiten Ende der Filterpatrone erstreckenden offenen Bereich von mindestens 50% besitzt, wobei der perforierte Abschnitt eine axiale Länge von mindestens 20% der axialen Länge des Außengerüstes besitzt;(d) ein erstes Element (130) eines nicht durchgehend mit Gewinde versehenen Rotationseingriffmechanismus (129a), das von einer Außenfläche der Filterpatrone hervorsteht und benachbart zum und beabstandet vom ersten Ende positioniert ist;(i) wobei das erste Element eines nicht durchgehend mit Gewinde versehenen Rotationseingriffmechanismus integral mit dem Außengerüst (90) ausgebildet ist;und(ii) das erste Element des Rotationseingriffmechanismus mehrere beabstandete Segmente (131a) umfasst;und(e) ein axialer Dichtungsring (70;1600) an dem ersten Ende und die Luftströmungsaustrittsöffnung (71) umgebend;(i) wobei das erste Ende (57) eine erste Formendkappe (57a) umfasst und der axiale Dichtungsring ein integral ausgebildetes Formteil der ersten Formendkappe ist.
  2. 2
    A filter cartridge according to claim 1 wherein:(a) each spaced segment (131a) includes a cammed surface on a side thereof facing the second end of the filter cartridge. Cartouche de filtre selon la revendication 1, dans laquelle : (a) chaque segment espacé (131a) inclut une surface de came sur un côté de lui-même tourné vers la seconde extrémité de la cartouche de filtre. Filterpatrone gemäß Anspruch 1, bei der: (a) jedes beabstandete Segment (131a) auf seiner Seite, die zu dem zweiten Ende der Filterpatrone zeigt, eine Nockenfläche umfasst.
  3. 3
    A filter cartridge according to any one of claims 1-2 wherein:(a) the first end cap seal ring comprises foamed polyurethane having a hardness, shore A, of no greater than 30;(b) the first member of the rotational engagement mechanism comprises four spaced segments;(c) the media comprises pleated media;and(d) the outer framework has a portion with a conical shape with a portion adjacent the first end of the filter element having an outer diameter D1 and a portion adjacent the second end having an outer diameter D2, wherein: D1>D2. Cartouche de filtre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle : (a) la bague d'étanchement du premier capuchon terminal comprend de la mousse de polyuréthane ayant une dureté Shore A qui ne dépasse pas 30 ;(b) le premier élément du mécanisme d'engagement rotatif comprend quatre segments espacés ;(c) le média comprend un média plissé ;et(d) l'ossature extérieure comprend une portion avec une forme conique avec une portion adjacente à la première extrémité de l'élément de filtre ayant un diamètre extérieur D1 et une portion adjacente à la seconde extrémité ayant un diamètre extérieur D2, tels que D1 > D2. Filterpatrone gemäß einem der Ansprüche 1 - 2, bei der: (a) der Dichtungsring der ersten Endkappe aus Schaumpolyurethan besteht, das eine Shore-A-Härte von nicht mehr als 30 besitzt;(b) das erste Element des Rotationseingriffmechanismus vier beabstandete Segmente umfasst;(c) das Medium aus Faltenmedium besteht;und(d) das Außengerüst einen Abschnitt mit einer konischen Form mit einem Teil nahe dem ersten Ende des Filterelementes mit einem Außendurchmesser D1 und einem Teil nahe dem zweiten Ende mit einem Außendurchmesser D2 besitzt, wobei: D1>D2.
  4. 4
    A filter cartridge according to any one of claims 1-3 wherein:(e) the outer framework has a conical portion with a conical angle within the range of 1° to 4°. Cartouche de filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle : (e) l'ossature extérieure présente une portion conique avec un angle conique dans la plage de 1° à 4°. Filterpatrone gemäß einem der Ansprüche 1 - 3, bei der: (e) das Außengerüst einen konischen Abschnitt mit einem konischen Winkel im Bereich von 1 ° bis 4° besitzt.
  5. 5
    A filter cartridge according to any one of claims 1-4 wherein:(a) the outer framework comprises a molded plastic member extending between the filter element first and second ends;and the outer framework includes: (i) a first, open, end embedded within a first end cap potting and defining an air flow outlet aperture;and,(ii) a second end having a portion embedded within a second end cap potting and including: (A) a central, imperforate, end region that has a portion not embedded in the end cap potting;and,(B) an outer, annular, perforate, region surrounding the central, imperforate, region;the outer, annular perforate region being embedded in, and closed by, the second end cap potting. Cartouche de filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle : (a) l'ossature extérieure comprend un élément moulé en matière plastique qui s'étend entre la première et la seconde extrémité de l'élément de filtre ;et l'ossature extérieure inclut : (i) une première extrémité ouverte noyée dans un remplissage du premier capuchon terminal et définissant une ouverture de sortie d'air ;et(ii) une seconde extrémité ayant une portion noyée dans un remplissage d'un second capuchon terminal et incluant : (A) une région centrale terminale non perforée qui présente une portion qui n'est pas noyée dans le remplissage du capuchon terminal ;et(B) une région perforée extérieure annulaire qui entoure la région centrale non perforée ;la région de extérieure perforée annulaire étant noyée dans le remplissage du second capuchon terminal et fermée par celui-ci. Filterpatrone gemäß einem der Ansprüche 1 - 4, bei der: (a) das Außengerüst aus einem Formkunststoffelement besteht, das sich zwischen den ersten und zweiten Enden des Filterelementes erstreckt;und das Außengerüst umfasst: (i) ein erstes offenes Ende, das in einer ersten Endkappenvergussmasse eingebettet ist und eine Luftströmungsauslassöffnung definiert;und(ii) ein zweites Ende, das einen in einer zweiten Endkappenvergussmasse eingebetteten Abschnitt besitzt und umfasst: (A) einen mittigen, nicht perforierten Endbereich, der einen Abschnitt besitzt, der nicht in die Endkappenvergussmasse eingebettet ist;und(B) einen äußeren, ringförmigen, perforierten Bereich, der den mittigen nicht perforierten Bereich umgibt;wobei der äußere, ringförmige, perforierte Bereich in die zweite Endkappenvergussmasse eingebettet ist und durch diese verschlossen wird.
  6. 6
    A filter cartridge according to claim 5 wherein:(a) the closed end of the outer framework has an outer, axial, central, surface portion with a central recess (185;1563) therein. Cartouche de filtre selon la revendication 5, dans laquelle : (a) l'extrémité fermée de l'ossature extérieure présente une portion de surface extérieure centrale axiale avec un évidement central (185 ;1563) à l'intérieur. Filterpatrone gemäß Anspruch 5, bei der: (a) das geschlossene Ende des Außengerüstes einen äußeren, axialen, mittigen Oberflächenabschnitt mit einer mittigen Aussparung (185;1563) darin besitzt.
  7. 7
    A filter cartridge according to claim 6 wherein:(a) the central recess is "+" shaped. Cartouche de filtre selon la revendication 6, dans laquelle : (a) l'évidement central est en forme de "+". Filterpatrone gemäß Anspruch 6, bei der: (a) die mittige Aussparung "+"-förmig ist.
  8. 8
    A filter cartridge according to any one of claims 1-7 having no inner support liner attached thereto. Cartouche de filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, qui ne comprend aucun doublage de support intérieur attaché à lui-même. Filterpatrone gemäß einem der Ansprüche 1 - 7, die kein daran befestigtes Innenstützfutter besitzt.
  9. 9
    A filter cartridge according to any one of claims 1 and 2 wherein:(a) the media comprises pleated media. Cartouche de filtre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans laquelle : (a) le média comprend un média plissé. Filterpatrone gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, bei der: (a) das Medium aus Faltenmedium besteht.
  10. 10
    An air cleaner assembly (2; 400; 500; 900; 1100; 1500) comprising:(a) the filter cartridge (30;1145) of any of claims 1 - 9;and(b) a housing (3;25;300;401;501;901;930;1101;1503) having a sidewall and first and second opposite ends;(i) the first end of the housing having an axial clean air outlet tube (6) therein;(ii) the housing including a dust drop tube (7) adjacent the first end;(iii) the housing including a side air flow inlet (5) adjacent the second end;(iv) the housing sidewall second end being an open end;and,(v) the housing having an end cover (20;503) removably mounted to close the housing second end;the end cover being a completely closed end cover and having a precleaner (35) comprising a shield (37) having a spiral ramp (36) on an outer surface thereof;the precleaner being positioned to operably receive air from the air flow inlet (10), in use;(c) wherein the filter cartridge is operably positioned within the housing with: (i) the axial seal ring (70;1600) thereof sealed against a portion of the housing to inhibit unfiltered air from entering the clean air outlet tube;and(ii) the filter second end being surrounded by the shield of the precleaner. Ensemble formant purificateur d'air (2 ;400 ;500 ;900 ;1100 ;1500) comprenant : (a) la cartouche de filtre (30 ;1145) de l'une quelconque des revendications 1 à 9 ;et(b) un boîtier (3 ;25 ;300 ;401 ;501 ;901 ;930 ;1101 ;1503) ayant une paroi latérale et une première et une seconde extrémité opposées ;(i) la première extrémité du boîtier comprenant à l'intérieur un tube de sortie d'air propre axial (6) ;(ii) le boîtier incluant un tube de chute de poussière (7) adjacent à la première extrémité ;(iii) le boîtier incluant une entrée d'air latérale (5) adjacente à la seconde extrémité ;(iv) la seconde extrémité de la paroi latérale du boîtier étant une extrémité ouverte ;et(v) le boîtier ayant un couvercle terminal (20 ;503) monté de façon amovible pour fermer la seconde extrémité du boîtier ;le couvercle terminal étant un couvercle terminal complètement fermé et comprenant un prépurificateur (35) comprenant un écran (37) présentant une rampe en spirale (36) sur sa surface extérieure ;le prépurificateur étant positionné de manière à recevoir en fonctionnement de l'air depuis l'entrée d'air (10), en utilisation ;(c) dans lequel la cartouche de filtre est fonctionnellement positionnée dans le boîtier de sorte que : (i) sa bague d'étanchement axiale (70 ;1600) est en étanchement contre une portion du boîtier pour empêcher à de l'air non filtré d'entrer dans le tube de sortie d'air propre ;et(ii) la seconde extrémité du filtre est entourée par l'écran du prépurificateur. Luftreinigeranordnung (2;400;500;900;1100;1500), umfassend: (a) die Filterpatrone (30;1145) gemäß einem der Ansprüche 1 - 9;(b) ein Gehäuse (3;25;300;401;501;901;930;1101;1503), das eine Seitenwand und erste und zweite gegenüberliegende Enden besitzt;(i) wobei das erste Ende des Gehäuses ein axiales Reinluftauslassrohr (6) darin besitzt;(ii) das Gehäuse nahe dem ersten Ende ein Staubsinkrohr (7) umfasst;(iii) das Gehäuse nahe dem zweiten Ende einen seitlichen Luftströmungseinlass (5) umfasst;(iv) das zweite Ende der Gehäuseseitenwand ein offenes Ende ist;und(v) das Gehäuse eine Endabdeckung (20;503) besitzt, die zum Schließen des zweiten Endes des Gehäuses abnehmbar befestigt ist;wobei die Endabdeckung eine vollständig geschlossene Endabdeckung ist und einen Vorreiniger (35) besitzt, der eine Abschirmung (37) umfasst, die an ihrer Außenfläche eine spiralförmige Rampe (36) besitzt;der Vorreiniger so positioniert ist, dass er während des Betriebes funktionell Luft aus dem Luftströmungseinlass (10) erhält;(c) wobei die Filterpatrone im Gehäuse funktionell angeordnet ist mit: (i) ihrem axialen Dichtungsring (70;1600) dichtend an einem Abschnitt des Gehäuses, um das Eintreten von ungefilterter Luft in das Reinluftauslassrohr zu verhindern, und(ii) dem zweiten Ende des Filters von der Abschirmung des Vorreinigers umgeben.
  11. 11
    An air cleaner assembly according to claim 10 wherein:(a) the first member of a non-continuously threaded rotational engagement mechanism is rotationally locked to a second member of a non-continuously threaded rotational engagement mechanism;the second member (150) of a non-continuously threaded rotational engagement mechanism being integral with the housing. Ensemble formant purificateur d'air selon la revendication 10, dans lequel : (a) le premier élément du mécanisme d'engagement rotatif présentant un pas de vis non continu est bloqué en rotation avec un second élément du mécanisme d'engagement rotatif présentant un pas de vis non continu, le second élément (150) du mécanisme d'engagement étant intégral avec le boîtier. Luftreinigeranordnung gemäß Anspruch 10, bei der: (a) das erste Element eines nicht durchgehend mit Gewinde versehenen Rotationseingriffmechanismus durch Rotationsverschluss mit einem zweiten Element eines nicht durchgehend mit Gewinde versehenen Rotationseingriffmechanismus verriegelt ist;wobei das zweite Element (150) eines nicht durchgehend mit Gewinde versehenen Rotationseingriffmechanismus mit dem Gehäuse integral ausgebildet ist.
  12. 12
    An air cleaner assembly according to claim 11 wherein:(a) an inner support is secured to the housing in a position to project into the filter cartridge and to support media within the filter cartridge on an inside thereof;(i) the inner support not comprising a portion of the filter cartridge. Ensemble formant purificateur d'air selon la revendication 11, dans lequel : (a) un support intérieur est fixé au boîtier dans une position où il se projette dans la cartouche de filtre et supporte le média à l'intérieur de la cartouche de filtre à l'intérieur de celle-ci ;(i) le support intérieur ne comprend pas une portion de la cartouche de filtre. Luftreinigeranordnung gemäß Anspruch 11, bei der : (a) ein Innenträger am Gehäuse in einer solchen Position befestigt ist, dass er in die Filterpatrone ragt und das Medium innerhalb der Filterpatrone an einer Innenseite derselben trägt;(i) wobei der Innenträger keinen Teil der Filterpatrone umfasst.
  13. 13
    An air cleaner assembly according to claim 12 wherein:(a) the inner support has a conical shape. Ensemble formant purificateur d'air selon la revendication 12, dans lequel : (a) le support intérieur a une forme conique. Luftreinigeranordnung gemäß Anspruch 12, bei der: (a) der Innenträger eine konische Form besitzt.
  14. 14
    An air cleaner assembly according to claim 13 wherein:(a) the inner support comprises a portion of a secondary filter. Ensemble formant purificateur d'air selon la revendication 13, dans lequel : (a) le support intérieur comprend une portion d'un filtre secondaire. Luftreinigeranordnung gemäß Anspruch 13, bei der: (a) der Innenträger einen Teil eines zweiten Filters umfasst.
  15. 15
    An air cleaner assembly according to claim 11 wherein:(a) the end cover (700) includes at least one latch (702) thereon having an end which projects through both a housing sidewall portion (701) and a portion of the cover, during latching engagement. Ensemble formant purificateur d'air selon la revendication 11, dans lequel : (a) le couvercle terminal (700) inclut au moins un verrou (702) sur lui-même, ayant une extrémité qui se projette à la fois à travers une portion de paroi latérale (701) du boîtier et une portion du couvercle, pendant l'engagement de verrouillage. Luftreinigeranordnung gemäß Anspruch 11, bei der: (a) die Endabdeckung (700) mindestens einen Riegel (702) daran umfasst, der ein Ende besitzt, das während des Verriegelungseingriffes sowohl durch einen Gehäuseseitenwandabschnitt (701) als auch einen Abschnitt der Abdeckung ragt.
  16. 16
    An air cleaner assembly according to claim 11 wherein:(a) the end cover includes a rotational index arrangement allowing for only one rotational position of the cover, relative to a remainder of the housing, when operably installed. Ensemble formant purificateur d'air selon la revendication 11, dans lequel : (a) le couvercle terminal inclut un agencement d'indexation de rotation permettant uniquement une position de rotation du couvercle, par rapport au reste du boîtier, lorsqu'il est installé de manière fonctionnelle. Luftreinigeranordnung gemäß Anspruch 11, bei der: (a) die Endabdeckung eine Rotationsschaltungsanordnung umfasst, die im betriebsbereiten Einbauzustand in Bezug auf einen Rest des Gehäuses nur eine Rotationsposition der Abdeckung erlaubt.
  17. 17
    A method of manufacturing a filter cartridge according to claim 5 by steps of:(a) positioning the media inside of the outer framework;and(b) potting each end of the outer framework in end cap material. Procédé de fabrication d'une cartouche de filtre selon la revendication 5, comprenant les étapes consistant à : (a) positionner le média à l'intérieur de l'ossature extérieure ;et(b) mouler chaque extrémité de l'ossature extérieure dans un matériau du capuchon terminal. Verfahren zur Herstellung einer Filterpatrone gemäß Anspruch 5 mit den Schritten: (a) Positionieren des Mediums innerhalb des Außengerüstes;und(b) Einbetten jedes Endes des Außengerüstes in Endkappenmaterial.
Independent claims17