过滤器组件的制作方法

文档序号:11117300来源:国知局
过滤器组件的制造方法与工艺

本发明涉及过滤器组件,还包括用于将滤筒固定到支撑件的方法,利用过滤器组件过滤流体的方法,以及包括过滤器组件的过滤器装置。



背景技术:

AB型滤筒通常设计成用于竖直地安装的应用。滤筒通常是圆柱形的,在上端部处封闭,在底端部处具有轴向开口,并且具有管状过滤介质壁,待过滤的液体穿过该管状过滤介质壁。滤筒可以设计成“内-外流动”或者“外-内流动”。

对于许多过滤应用,可更换的滤筒固定到基部并组装在具有入口和出口的装置壳体中,通过使流体从入口穿过过滤介质壁并穿过出口,来过滤该流体。在使用之后,滤筒与基部分离,并进行更换。

然而,需要用于将滤筒固定到基部的改进的滤筒和方法。

本发明改善了现有技术中的至少一些缺陷。从以下的说明中,本发明的这些和其它优点将会变得明显。



技术实现要素:

本发明的实施例提供一种过滤器组件,其包括:(a)滤筒,该滤筒包括:封闭端部和开口端部;附接到封闭端部的柄部;插置在封闭端部和开口端部之间的至少一个过滤模块;和附接到开口端部的第一联接构件,该第一联接构件具有外表面和贯穿的中心管腔,并且具有从外表面延伸的至少一个凸耳,所述凸耳具有外径;以及(b)支撑件,该支撑件包括第二联接构件,第二联接构件具有侧壁和贯穿的中心管腔,该侧壁具有用于接纳凸耳的至少一个通道,所述通道具有对应的通道壁、包括封闭端部和水平轴的末端区段、以及相对于水平 轴倾斜的倾斜区段,该倾斜区段具有开口端部,末端区段包括凸耳保持区段,该凸耳保持区段的横截面区域比凸耳的外径窄,当凸耳穿过较窄的横截面区域时,凸耳保持区段提供阻力;其中通过将第一联接构件和第二联接构件联接在一起以使得凸耳在通道中从倾斜区段通过凸耳保持区段旋转到末端区段中,滤筒能够与支撑件接合,凸耳保持区段防止凸耳从末端区段旋转出去。优选地,滤筒具有至少两个从外表面延伸的凸耳,第二联接构件的侧壁具有至少两个通道,每个通道用于接纳单独的凸耳。

本发明的实施例还包括用于将滤筒固定到支撑件的方法,利用过滤器组件过滤流体的方法,以及包括过滤器组件的过滤器装置。

附图说明

图1A为根据本发明实施例的滤筒的侧视图,图1B为滤筒的竖直横截面图,图1C为滤筒的俯视图,该滤筒包括封闭端部和开口端部、附接到封闭端部的柄部以及附接到开口端部的第一联接构件。

图2为第一联接构件的侧视图,该第一联接构件具有第一和第二凸耳,第一和第二凸耳附接到图1A和1B所示的滤筒的开口端部。

图3为根据本发明实施例的支撑件的透视图,该支撑件包括第二联接构件,该第二联接构件具有用于分别接纳第一和第二凸耳的第一和第二通道。

图4A、4C和4E示出了第一和第二联接构件联接在一起的侧视图,图4B、4D和4F示出了第一和第二联接构件联接在一起的横截面图。图4A、4C和4E分别示出了:凸耳沿着通道滑动;凸耳穿过通道的凸耳保持区段;以及凸耳处于通道的末端区段中,其中凸耳保持区段防止凸耳从通道旋转出去。图4B、4D和4F示出了凸耳沿着通道滑动时第一和第二联接构件的相应位置,其中当凸耳穿过凸耳保持区段时和当凸耳处于通道的末端区段中时相应位置是相同的。

图5示意性地示出了凸耳沿着通道滑动,第一视图示出了凸耳进入通道之后(第一和第二联接构件放置成彼此接触不久之后),凸耳逐步滑动通过通道的凸耳保持区段;以及处于通道的末端区段中。

图6A示出了根据本发明另一个实施例的第二联接构件的透视图,图6B示出了第二联接构件的横截面图,该第二联接构件具有单个通道,以用于接纳具有单个凸耳的第一联接构件的单个凸耳。图6C示意性地示出了图6A和6B所示的第二联接构件中的单个通道。

图7A为装置壳体的透视图,图7B为包括根据本发明实施例的滤筒的装置壳体的竖直横截面图。

具体实施方式

根据本发明的实施例,提供一种过滤器组件,其包括:(a)滤筒,该滤筒包括:封闭端部和开口端部;附接到封闭端部的柄部;插置在封闭端部和开口端部之间的至少一个过滤模块;和附接到开口端部的第一联接构件,该第一联接构件具有外表面和贯穿的中心管腔,并且具有从外表面延伸的至少一个凸耳,所述凸耳具有外径;以及(b)支撑件,该支撑件包括第二联接构件,第二联接构件具有侧壁和贯穿的中心管腔,该侧壁具有用于接纳凸耳的至少一个通道,所述通道具有对应的通道壁、包括封闭端部和水平轴的末端区段、以及相对于水平轴倾斜的倾斜区段,该倾斜区段具有开口端部,末端区段包括凸耳保持区段,该凸耳保持区段的横截面区域比凸耳的外径窄,当凸耳穿过较窄的横截面区域时,凸耳保持区段提供阻力;其中通过将第一联接构件和第二联接构件联接在一起,滤筒能够与支撑件接合,使得凸耳在通道中从倾斜区段通过凸耳保持区段旋转到末端区段中,凸耳保持区段防止凸耳从末端区段旋转出去。优选地,滤筒具有至少两个从外表面延伸的凸耳,第二联接构件的侧壁具有至少两个通道,每个通道用于接纳单独的凸耳。

对应的通道壁可以包括平行的笔直的壁。

本发明的实施例还包括用于将滤筒固定到支撑件的方法,利用过滤器组件过滤流体的方法,以及包括过滤器组件的过滤器装置。

例如,在一个实施例中,提供一种用于将滤筒与支撑件接合的方法,所述方法包括:将滤筒与支撑件接合:(a)该滤筒包括:封闭端部和开口端部;附接到封闭端部的柄部;插置在封闭端部和开口端部之间的至少一个过滤模块;和附接到开口端部的第一联接构件,该第一联接构件具有外表面和贯穿的中心管腔,并且具有从外表面延伸的至少一个凸耳,所述凸耳具有外径;(b)该支撑件包括第二联接构件,第二联接构件具有侧壁和贯穿的中心管腔,该侧壁具有用于接纳凸耳的至少一个通道,所述通道具有对应的通道壁、包括封闭端部和水平轴的末端区段、以及相对于水平轴倾斜的倾斜区段,该倾斜区段具有开口端部,末端区段包括凸耳保持区段,该凸耳保持区段的横截面区域比凸耳的外径窄,当凸耳穿过较窄的横截面区域时,凸耳保持区段提供阻力;所述方法包括:将第一联接构件和第二联接构件联接在一起,以及使凸耳在通道中从倾斜区段通过凸耳保持区段旋转到末端区段中,凸耳保持区段防止凸耳从末端区段旋转出去。

优选地,所述方法包括:将滤筒与支撑件接合,直到当凸耳穿过凸耳保持区段时感觉到阻力的变化,这表明滤筒与支撑件正确地接合。

根据本发明实施例的过滤器装置包括具有入口和出口的过滤器装置壳体,并且包括布置在过滤器装置壳体中的与支撑件接合的滤筒,从而在入口和出口之间提供流体流动路径,其中滤筒横跨流体流动路径。

有利地,与常规滤筒相比,可以以更小的力安装和更换滤筒和/或更加快速地解除滤筒,具体原因在于该滤筒能够不需要或者几乎不需要向下推的力来固定到基部。例如,与常规的需要的安装力为大约427牛的当前实践相比,根据本发明实施例的滤筒能够以大约314牛的力安装(降低了26%)。在另一个例子中,与常规的需要大约9.5分钟来解除滤筒的当前实践相比,根据本发明实施例的滤筒能够在大约3.5分钟内解除。额外的优点在于,使用者能够容易地确认滤筒正 确地安装。如果需要,在过滤器壳体中,单个大滤筒可以用来替换多个(例如6个)AB型滤筒。

以下将更详细地描述本发明的各个组成部分,其中相似的部件具有相似的附图标记。

如以下将更详细地描述的,本发明的实施例提供一种过滤器组件,其包括第一滤筒,该第一滤筒以不透流体的方式固定到支撑件,其中第一联接构件通过旋转运动与第二联接构件接合。

图1A和1B示出了滤筒1000的实施例,其包括封闭端部501和开口端部502以及插置在封闭端部和开口端部之间的过滤模块450。在图示实施例中,滤筒包括壳体500,该壳体提供封闭端部和开口端部,并具有附接到封闭端部的柄部510(也如图1C所示),过滤模块包括第一过滤器410和第二过滤器420,每个过滤器都包括端盖,其中端盖401可以是封闭的和/或可以被壳体的封闭端部501封闭,端盖402是开口的。具有贯穿的中心管腔120的第一联接构件100(其优选地包括聚合物材料,例如聚丙烯)附接到开口端部502(例如经由端盖402)。第一联接构件具有外表面110’和从外表面延伸的至少1个凸耳101(图1A示出了3个凸耳)。凸耳101具有外径(在图4A中由“II”表示)。

第一联接构件100具有凸起150,该凸起包括肩部155以及至少一个凹槽(图1A和1B示出了凹槽150A和150B),其中凹槽适合于接纳弹性环。如以下将更详细地描述的,凸起可以帮助在第一联接构件100与包括第二联接构件200的支撑件275之间提供不透流体的密封。优选地,如图2所示,凸起150具有处于相应凹槽150A和150B中的弹性环151A和151B。

图3示出了支撑件275的实施例,该支撑件包括第二联接构件200(其优选地包括金属材料,例如不锈钢),该第二联接构件具有贯穿的中心管腔220并且具有侧壁200’,该侧壁具有至少一个通道201以用于接纳第一联接构件的凸耳(图3示出了3个通道,图6A-6C示出了1个通道)。图示的通道201具有对应的连续通道壁、带有封闭 端部215A的末端区段215、以及水平轴H和倾斜区段A,该倾斜区段从水平轴倾斜(如图5所示),倾斜区段具有开口端部216。末端区段包括凸耳保持区段210,该凸耳保持区段具有的横截面区域(通道的对应壁之间的空间;在图4A中由“I”表示)比凸耳的外径(在图4A中由“II”表示)窄。如以下将更详细地描述的,当凸耳101沿着通道211经过时,凸耳保持区段在凸耳穿过凸耳保持区段时提供阻力,以允许使用者识别出第一和第二联接构件对准,从而表明滤筒与支撑件正确地接合。另外,凸耳保持区段防止凸耳从通道的末端区段旋转出去(例如,当在装置壳体中使用时在过滤器组件的反向加压期间)。

图4A-4F示出了第一和第二联接构件联接在一起。图4A、4C和4E分别示出了:当第一联接构件旋转地前进时凸耳101沿着通道201滑动;凸耳穿过通道的凸耳保持区段210;以及凸耳处于通道的末端区段215中,其中凸耳保持区段防止凸耳从通道旋转出去。因为通道的对应壁之间的距离“II”比凸耳的外径“I”窄,所以防止凸耳从末端区段215旋转出去,并且操作者从凸耳自通道的倾斜区段传到通道的末端区段时阻力的变化而识别出滤筒和支撑件正确地对准。

图4B、4D和4F示出了凸耳沿着通道滑动时第一和第二联接构件的相应位置,其中当凸耳穿过凸耳保持区段时和当凸耳处于通道的末端区段中时相应位置是相同的。因此,图4B示出了第一和第二联接构件之间的距离“A”,图4D和4F均示出了第一和第二联接构件之间的相同的距离“B”,其中距离“A”大于距离“B”。

在图4A、4C和4E所示的实施例中,通道的倾斜区段的壁201A和201B彼此平行,为连续笔直的壁,末端区段中的壁201C和201D彼此平行,为连续笔直的壁。

倾斜区段可以设置为任何合适的角度。例如,如图5所示,倾斜区段可以相对于水平轴成范围为大约20°/160°的角度,但是本发明并不限于此。通常,倾斜区段相对于水平轴成范围为大约20°/160°至大约40°/140°的角度。

如上所述,第一联接构件100具有凸起150,该凸起包括肩部155和至少一个凹槽,其中凹槽适合于接纳弹性环,这种布置可以有助于在第一联接构件100与包括第二联接构件200的支撑件275之间提供不透流体的密封。在图4B、4D和4F所示的实施例中,第二联接构件具有肩部255和竖直壁,该竖直壁具有内表面,该内表面提供密封区域250,中心管腔220提供锥形横截面区域,以允许从环151A和151B的未压缩状态到压缩状态(250处)的平滑过渡,在提供不透流体的密封的同时进一步降低了安装力。

在滤筒与支撑件完全接合以形成过滤器组件之后,过滤器组件可以布置在具有入口和出口的过滤器装置壳体中,以在入口和出口之间提供流体流动路径,其中滤筒横跨该流体流动路径。

图7A和7B示出了示例性的过滤器装置壳体,其具有入口701和出口702。图7B示出了“外-内”流动布置,但是本发明并不限于此。

本发明的实施例包括过滤流体,以从水性流体(例如水、啤酒、葡萄酒或其它水性流体)或空气/气体流去除不期望的物质,例如细菌和/或固体颗粒。

多种过滤器和过滤介质适用于根据本发明的滤筒和过滤模块(在图7B的横截面图中示出了过滤介质)。合适的过滤器包括例如过滤器(Pall公司,纽约州华盛顿港)。滤筒可以包括任何数量的过滤器和/或过滤模块,例如轴向布置的。如果需要,高表面积的过滤模块可以用来取代多达6个的30"高的过滤器。过滤模块可以被设计成使得与6个30"高的滤筒相比外径显著减小,意味着过滤器壳体的直径也比6个30"高的滤筒所需的直径小,因此减小了壳体的占地面积。

典型的过滤模块包括第一和第二轴向端部、在第一和第二轴向端部之间延伸的内部、外部、以及处于内部和外部之间的一层或多层过滤介质。模块还可以包括其它部件,例如内部芯、位于外部处的笼状物、以及轴向端部处的端盖(图1B所示的实施例示出了内部芯、围绕过滤模块的外表面的笼状物、以及轴向端部处的端盖)。模块可以 包括折叠的过滤介质,例如折叠的过滤膜。通常,端盖、笼状物和/或芯(如果存在的话)由注塑塑料构成,例如聚丙烯。

模块可以包括一个或多个过滤层。过滤层可以由多种材料中的一种或多种材料制成,但是通常由聚合材料制成,例如聚醚砜。模块可以包括附加的元件,例如预过滤、支撑、间隔、缓冲和/或排水材料。通常,这些材料由塑料形成,例如聚丙烯。

过滤器或过滤层可以具有任何合适的孔结构,例如孔尺寸(例如,如起泡点或例如美国专利4,340,479中所述的KL所证实的那样,或者如毛细作用冷凝流动促进器所证实的那样)、孔率、孔径(例如当特征在于使用例如如美国专利4,925,572中所述的修改的OSU F2测试时)、或去除率,以便当流体穿过该元件时减少或允许一种或多种关注的物质穿过。所使用的孔结构取决于待处理的流体的组成,以及处理过的流体的期望的流出物水平。

过滤介质可以具有任何期望的临界润湿表面张力(CWST,如例如美国专利4,925,572中定义的)。CWST可以根据现有技术中已知的方式选择,例如美国专利5,152,905、5,443,743、5,472,621和6,074,869中额外公开的。通常,过滤介质具有的CWST大于大约53达因/cm(大约53x 10-5N/cm),更典型地,大于大约75达因/cm(大约75x 10-5N/cm)或更大。通过润湿或干燥氧化,通过在表面上涂覆或沉积聚合物,或者通过接枝反应,可以修改该介质的表面特征(例如为了影响CWST,为了包括表面电荷(例如正电荷或负电荷),和或为了改变表面的极性或亲水性)。修改形式包括例如照射、极性或充电单体、利用充电的聚合物涂覆和/或固化该表面以及执行化学改性以将官能团附连在该表面上。接枝反应可以通过暴露于能量源(例如气体等离子体、蒸汽等离子体、电晕放电、加热、Van de Graff发生器、紫外光、电子束)或各种其它形式的辐射而启动,或者可以通过利用等离子处理进行表面蚀刻或沉积而启动。

优选地,滤筒是能够消毒的。

过滤器装置壳体可以由任何合适的不能透过的刚性材料制成,该材料与被处理的流体相容。例如,壳体可以由聚合物或金属(例如不锈钢)制成。

本文所引用的所有参考文献,包括公开、专利申请和专利,通过参考并入本文,就像每篇参考文献单独地且具体地通过参考而并入且其全文列在本文中。

在描述本发明的内容中(尤其是在以下权利要求的内容中)使用术语“一”和“该”和“至少一个”以及类似表达被认为是覆盖单数和复数形式,除非文中另有说明或者明显与内容相矛盾。使用后面跟随一个或多个项目列表的术语“至少一个”(例如A和B中的至少一个“)指的是从所列的项目中选择一个项目(A或B)或者所列的项目中的两个或更多个的任何组合(A和B),除非本文中另外指明或者本文中清楚地表示出相反的意义。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被认为是开放性的术语(即意思是“包括但不限于”),除非另有说明。本文中数值范围的描述仅仅是用作单独参考落在范围内的每个单独值的简化方法,除非本文另外指明,并且每个单独的值并入到说明中就像其在本文中被单独引用。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行,除非本文另外指明,或者明显与内容矛盾。本文所提供的任何和所有实例或示例性语言(如“例如”)的使用仅仅只是为了更好地阐明本发明,并且不是对本发明的范围的限制,除非另外指明。说明书中的语言不应当被认为是表明任何未提及的元件对本发明的实施是必要的。

这里描述了本发明的优选实施例,包括发明人已知的实施本发明的最佳模式。在阅读前述说明的情况下这些优选实施例的变化对本领域普通技术人员而言是明显的。发明人期望技术人员适当地采用这样的变化,并且发明人期望以除了本文具体描述以外的方式来实施本发明。因此,本发明包括法律所允许的所附权利要求中引用的主题的所有修改和等效。此外,上述元件在其所有可能变化中的任何组合都被本发明所涵盖,除非本文另外指明,或者明显与内容矛盾。

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