专利名称:热成型梯密度过滤器的制作方法
本发明涉及一种过滤介质密度随流体流动方向增加的流体过滤器。
绝大部分现有的流体过滤器是使用上下两端带封盖帽的中心管支撑的一个筒状褶纸过滤介质，其两端与中心管的封盖帽粘合。那些褶也需用夹或粘合剂封闭。一个过滤器的所有这些不同组件，以及将它们装配起来所需的劳动使其生产成本相当高。此外，人们通常希望过滤介质的密度能随流体流动的方向增大。从而，在流体刚开始进入过滤器时，颗粒较大的杂质能由密度较小的过滤介质滤除，而在流体流出过滤器之前，颗粒较小的杂质能由密度较大的过滤介质滤除。
本发明采用一种由热塑纤维与非热塑纤维混合的，无规则排列的气铺胎状材料(或由经热固粘合剂浸渍的非热塑纤维)构成的胎。此胎截成所需形状尺寸，然后置于过滤器中。选择不同的温度和压力施加于介质体上所选择的部分。此所选择的介质体部分施热受压后，通过本身所含的热塑纤维熔化而致密化。这样，梯密度过滤器就可制得。如果对受热的过滤介质部分再施加足够的热和压力，其中的热塑纤维充分熔化形成一个自撑结构的，坚实的介质部分。因此就可将中心管，金属夹等等组件省去。
本发明的许多特点随着参照附图的下述说明将会变得更加明显。
在这些附图中图1 为生产本发明气辅纤维胎或垫所使用的机械装置的剖面图。
图2 为按本
发明内容
生产的一种过滤器实施例的投影图;
图3 是按图2所示方式制成的过滤器的纵剖面图;
图4 是图3中按实际上(4-4)部位的横剖面图;
图5 为按本
发明内容
生产的另一种过滤器实施例的纵剖面图;
图6 是图5中按实际上(6-6)部位的剖面图;
图7 为用来构成图5和图6所示的过滤器所用的圆盘的示意图;
图8 为经过图7所示工序后所得的圆盘的剖面图。
图9 是按本发明另一个实施例所制得的一种过滤器的剖面图。而图10是生产图9所示过滤器所用模具的剖面图。
本发明每一个实施例用作原材料的气辅纤维胎是由无规则排列的热塑纤维，如乙烯基纤维或热成型树脂，和非热塑纤维，诸如树浆纤维或纺织纤维混合而成。这所说的气辅纤维胎是由图1所示的机械装置20，这在后面将会详细解释，所制得的。图3和图4实施例中，由机械装置(20)所生产的纤维胎是绕在一个加热的心轴上。图5至图8中的实施例的纤维胎模切成中间带孔的圆盘。一个加热的心轴穿过上述的中心孔以使邻近轴心的圆盘部分密度增大。然后将这些圆盘一个叠一个地叠装成一个过滤器。
如图1所示，(20)表示成形气排非编织纤维胎的整个机械装置。这种型号的机器是兰道机器公司(Rando Machine Corporation)生产销售的。在美国专利3，918，126中有其一般说明。该机器包括两个相当大的机壳(22)(24)，机壳(22)内有一个相当大的贮料箱(26)，用来容纳混合纤维(28)。该混合纤维(28)包括热塑纤维如乙烯基纤维，或热固树脂制成的纤维，以及诸如木浆纤维或纺织纤维类的非热塑纤维。虽然适用的各种纤维种类的相对数量之比例范围相当广，但已发现，在混合纤维中热塑纤维占30%而其余为非热塑纤维时，所得的结果相当理想。图1中传运输送平板(30)是由一个适当的动力(图中未示)驱动，以把混合纤维(28)推向右边的升运输送板(32)。升运输送板(32)带有尖齿(34)，因此它可将纤维往上输送。脱模输送板(36)装在贮料箱(26)上部。一台鼓风机(图中未示)通过输送板(36)和机壳(22)之间形成的通道(38)鼓进一定量的气流。通过通道(38)的这一定量气流将预定量的纤维推离升运输送板(32)。剩下的纤维通过通道(40)又回到贮料箱(26)中。通过通道(38)的这一定量的气流将其他一些纤维压进输送管(42)。流过输送管(42)的气流进入一个多孔压缩网(46)该多孔压缩网按箭头A所示方向旋转。在压缩网(46)和机械滚轴(48)之间形成进料垫(44)。该进料垫(44)是由机械滚轴(48)移向进料滚轴(50)，然后经过一个普通的带齿锥状杆(52)。用一个普通的刷轮(54)将锥状杆(52)上的纤维刷掉。刷轮(54)的整个表面都带有细钉或细齿(56)，刷轮(54)得到动力按箭头B所示方向旋转。
由于刷轮(54)旋转所产生的离心力和鼓风机(58)吹进的气流，使刷轮上的纤维脱落。鼓风机(58)将气体吹进机壳(24)内的空间(60)，这气流便被引入通道(62)围绕着刷轮(54)的表面部分而进入通道(64)。刷轮刷下的纤维被来自鼓风机(58)的气流通过通道(64)传输到一个有小孔的传输带(66)，鼓风机(58)的进气口和通道(68)相连，通道(68)通过传送带(66)中的一个有小孔的皮带(70)与通道(64)相通。由于皮带(70)是多孔的，气体可以通过它，因此鼓风机(58)鼓出的空气可通过通道(62)(64)(68)循环。多孔皮带(70)安装在导向滚轴(72)上，滚轴(72)是由适当的马达驱动(图中未示)。非编织的纤维胎或垫就是在这个有小孔的皮带(70)上形成的。此皮带(70)包括防尘罩(76)及用来移去已成形纤维胎的延伸部分(74)。这样，已制成的纤维胎便可从有小孔的皮带(70)上移去。
现参见图2、3、4、中的实施例，由机械装置(20)生产出来的纤维胎被截成适当的规格。缠绕在热轴芯(84)上。当纤维胎(80)绕在轴芯上时，所施于该纤维胎上的张力起初相当高，所以轴芯和与其相接触的部分都被加热到相当高的温度并保持在相当高的压力下。如图2和图4所示，纤维胎是以螺旋状缠绕在轴芯上的，纤维胎(80)上的张力逐渐减弱。由于纤维胎是一圈一圈缠绕在轴芯上，每绕一圈，便离轴芯远一点，所受的热便逐圈降低。这样，与所制得的过滤器(88)内圈表面相邻近的纤维胎(86)部分所受的温度最高并处于最大压力下。纤维胎的这部分的渗透性最低，因而微小的杂质在纤维胎的这部分将被滤除。此外，纤维胎的这部分也是过滤器的最坚实部分。由于(90)和(92)是逐圈缠绕在轴芯上故而它们中的张力便逐渐减小。因为密度是施加在纤维胎上的温度和压力这两者的一个函数，(94)部分离过滤器(88)的中心部分最远，其密度就相对地低，并将具有相对高的渗透性，以致於只有较大颗粒的杂质在这一层被滤除。处于纤维胎层(86)和(94)之间的胎层(90)和(92)所滤除的杂质颗粒就逐渐地变小;因为它们的密度相对地逐渐高些，装上常用的底盖(96)(98)，如有需要，装上中心管(100)，以保证过滤器有一个适当的支撑。如上面所讨论的，随着温度和压力的增加，过滤介质的坚硬性也增加。因而，如果最里层(86)处於足够高的温度和压力下，它便能变得坚硬而足以自我支撑，这样便可省去中心管(100)虽然最里层(86)足够坚硬，使过滤器可以自我支撑，但它仍保持渗透性而允许流体通过，当然温度和压力不能高到这样的程度以致使最里层(86)变成固体塑料而使流体无法通过。完整的滤芯(88)被安装在一个合适的金属外壳(图中未示)内构成一个完整的过滤器。
参见图5至图8中实施例，由机器(20)生产的纤维胎材料由一台适当的模切机(图中未示)截成圆片或圆盘(102)。这些圆片或圆盘(102)有一个中心孔(104)，在其整个外径上有齿(106)。如上面讨论的，由机器(20)生产的纤维胎含有热塑纤维，对其加热加压后便熔化变得坚实，密度增大。因此，用一个加热的轴芯(108)穿过每一个圆盘(102)的中心孔(104)，使每一个圆盘的最内圈(110)部分密度增大，通过将邻近中心孔(104)的纤维熔化，那部分的渗透性便降低，所以圆盘的这部分就能使需过滤流体中颗粒较小的杂质滤除。这部分下面将会详细解释。按上所述，通过对机器(20)生产出的纤维胎部分加热，不仅该部分密度增大，渗透性降低，同时也会变得坚实。因此，本发明的一个特征就在于轴芯(108)将圆盘(102)邻近中心孔(104)的部分加热到足以将纤维熔化而使圆盘的这部分变得坚实，但应使圆盘能如图5所示一个个叠在一起而又不失去其渗透性。要注意的是，圆盘的密度是从其外围(112)向(110)部分，即由外向里逐渐增加的。因为圆盘受热 时圆盘的中间部分离轴芯(108)部分较远，所以圆盘最里层(110)部分所受的温度最高而其最外层(112)部分所受的温度最低，圆盘各部是从里向外逐渐降低受热温度的。当流体从圆盘最外圈(112)向最里层(110)部分流动时，圆盘的密度是逐渐增加的，被滤除的杂质的颗粒也越来越小。这种滤法对过滤来说是非常理想的，因为在密度较小的过滤层先将较大颗粒的杂质滤除，将这部分较大颗粒的杂质留在较大密度过滤层以外，从而使颗粒较小的杂质在此后能更充分地被滤除这是非常理想的。
一个完整的过滤单元(118)是按图5所示，一个一个叠在一起，其两端用管端盖帽(114)(116)封闭的圆盘(102)所构成。这一完整的过滤单元(118)便被安装在一个普通的金属壳罩内(图中未示)。或者一个管端盖(114)安装在金属壳罩内，圆盘(102)可以一个个直接叠放在金属壳罩内。如果圆盘按此法叠放，则其外径表面(120)与金属壳罩的壁相贴，外径上的齿(106)可使需过滤的流体沿着过滤器外径表面(120)上的这些齿流过。
见图9和图10中实施例，由机器(20)制得的一段纤维胎(122)被置于开口中心模(124)和与之相配合的冲模(126)之间。电阻加热器(128)使冲模(126)处于一个预定的温度中，而开口中心模(129)则处于室温下。图9为一个完整的过滤单元。过滤器(132)中的(130)部分与冲模(126)中的沿(123)内壁的被加热部分相邻。而过滤器制得后，纤维胎(122)的外层部分(134)则与冲模(126)相邻，其所处的温度为室温。因此纤维胎形成图9所示的单元(132)时，形成环绕的褶(136)(138)。不过(130)部分相当坚实所以至少可以部分地自我支撑。空心心管(140)作为附加支撑，常见的管端盖帽(142)安装在过滤单元(132)上。如图9中箭头所示，流体首先流经过滤器的流体接收面或称之为其外表面(134)，然后通过过滤器的内表面即流体压出面(130)。过滤介质的密度从流体接收面向流体压出面逐渐增大。因此，较大颗粒的杂质在过滤器靠流体接收面过滤介质密度较小的部分被滤除，而较小颗粒的杂质则在流体压出面、过滤介质密度较大的部分被滤除。当然，过滤单元(132)应装置在适当的金属壳罩内(图中未示)。
可作为说明而不是作为对本发明的限制，现给出下列实例使用图1所示的机械装置，制得约含30%乙烯基聚合物、商业上称聚乙烯塑料(Vinyou)的纤维和其他为木浆纤维的气辅纤维胎。然后截成上述所需尺寸段。见图2至图4中实施例，纤维胎缠绕在一个加热到约300°F的心轴上。图5至图8实施例中，纤维胎被截成圆盘(102)，用一根加热到300°F、直径比未处理过的圆盘(102)中心孔(104)大20%的心轴进行加工处理。然后将这些经过处理叠在一起的圆盘安装在一个上面描述过的合适的金属壳罩内。见图9图10中的实施例，纤维胎在一个加热到300°F的模中成型，成型时的压力为每平方英寸2000磅，而冲模则处于室温状态。
权利要求
1.流体过滤器，包含有一个由热塑材料和非热塑材料混合的非编织纤维胎，所说纤维是无规则交错排列在一起，所说过滤介质有内外径表面，其特征为，所说过滤介质的密度和坚硬度是按过滤流体通过该介质的流动方向从其中的一个表面向另一个表面逐渐增大的，而其中在所述的一表面上的过滤介质容易渗透过正被过滤的流体，而在所述的另一个表面上的介质则要比所说的一表面上的介质事实上较不易渗透过正被过滤的流体，而在所说的表面之间介质的坚硬度在一表面和另一个表面之间是增加的。
2.按权利要求
1所述流体过滤器单元，其进一步特征是所说的过滤介质的另一表面相当坚实以致在结构上可自我支撑，而所说的一表面的坚实度事实上就差一些。
3.按权利要求
1所述流体过滤器，其进一步特征为所说的表面包括外径表面和内径表面所说的纤维胎(80)绕所说内径表面以螺旋方式缠绕其与内径表面相邻的部分密度最大，环绕该内径表面缠绕的每一层纤维胎的厚度是逐渐增加的，所以绕在内径表面的纤维胎厚度最小，随着缠绕层数的增加而层厚逐渐增大，绕在外径表面的纤维胎厚度最大。
4.按权利要求
1所述流体过滤器，其进一步特征是所说的纤维胎制成带有中心通孔(104)的圆盘(102)，所说的圆盘(102)一个一个地叠在一起而构成所说的流体过滤器。
5.按权利要求
4所述流体过滤器，其进一步特征是所说的圆盘(102)在近所说中心孔(104)部分的密度和坚实度较大而与所说中心孔(104)较远离的部分其密度和坚实度较小。
6.按权利要求
1所述流体过滤器，其进一步特征是所说过滤器是模压成具有内表面(130)和外表面(134)这种固定结构，所说面中的一个面其密度和坚实度比另一个面的密度和坚实度都大。
7.按权利要求
1所述流体过滤器，其进一步特征是所说过滤器被模压成固定结构(132)，这种结构具有沿其圆周横过的褶(136)，所说褶(136)有其流体接收面和流体压出面，所说褶(136)的流体压出面的密度和坚实度比流体接收面的密度和坚实度大。
8.按权利要求
7所述流体过滤器，其进一步特征是一个带孔中心管(140)支撑至少一个所说的褶(136)
9.制成权利要求
1至权利要求
8任一项所述流体过滤器的方法，包括下列步骤用包括热塑材料和非热塑纤维的混合物作成无规则排列的非编织纤维胎(80)，将所说纤维胎作成流体过滤器所需形状，其特征是将纤维胎模压成过滤器所需形状时，只加热所说纤维胎(80)的选定的部分，而纤维胎的其余部分所保持的温度较选定部分的温度低，从而使纤维胎的选定的部分中的热塑纤维变软、熔化以提高该部分的坚实度和降低其渗透性。
10.按权利要求
9所述方法，其进一步特征是在所说的方法还包括对纤维胎的选定部分加热的同时对其施加压力这一步骤。
11.按权利要求
9所述方法，其进一步特征是对所说的纤维胎的选定部分加热是经由将所说纤维胎缠绕在加热的心轴(84)上进行的。
12.按权利要求
9所述方法，其进一步特征是当所说的纤维胎缠绕于心轴(84)上时是保持在一定的压力之下，而纤维胎中的这种应力随着绕心轴(84)缠绕的纤维胎层数的增加而减弱。
13.按权利要求
9所述方法，其进一步特征是所说的方法包括下列步骤将所说纤维胎(80)截成带轴向中心通孔(104)的圆盘(102)，将一个加热的心轴穿过这些圆盘构成的所说的中心孔(104)以提高每个圆盘(102)与中心孔(104)相邻这部分的坚实性并降低其渗透性。所说的每一个圆盘(102)相邻所说中心孔(104)的这部分就是所说的选定部分，将所说的中心孔对准地把圆盘(102)一个个叠在一起以形成一个有中心通孔的长形过滤器。
14.按权利要求
13所述方法，其进一步特征是所说中心(104)相邻的每一个圆盘(102)的所说部分是相当坚实的，以致当所说圆盘一个个叠在起并保留其充分的渗透性以允许流体通过时，是在结构上自我支撑的。
15.按权利要求
9所述方法，包括下述步骤，用另一个压模构件(126)将所说纤维胎(80)压入一个压模构件(129)，并将所说压模构件(126)加热到较高些的温度而另一压模构件(129)处于比被加热的压模构件(126)低些的温度下，纤维胎(80)的所说的选定部分就是与较热的压模构件(126)相邻的那部分。
专利摘要
一种流体过滤器，由制得的含热塑纤维和非热塑纤维混合的、无规律排列、非编织气铺纤维胎构成。制得的纤维胎被截成所需的规格。纤维胎的一部分加热到一定温度使其纤维部分熔化，以使被加热的纤维胎的这部分密度增大，因而从流体接收面向流体压出面，纤维胎的密度逐渐增大便形成一个梯密度过滤器。这样，颗粒较大的杂质可在流体接收面被滤除，此后流过过滤介质被滤出的杂质的颗粒逐渐变小，最后，颗粒最小的杂质在流体压出面被滤除。
文档编号D04H1/00GK86105545SQ86105545
公开日1987年2月11日 申请日期1986年7月26日
发明者唐纳德·欧文·桑顿 申请人:阿兰德公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan