CN101218009A - 过滤筒及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种过滤筒，其包括具有口的整体外壳和设置在外壳中的过滤元件。过滤元件为粘结过滤块，其横截面尺寸可以但不是必须地大于口的横截面尺寸。在一个实施例中，过滤元件为粘结过滤块，其基本与所述中空内部的形状一致，但是稍稍小于所述中空内部，以在所述过滤元件和所述外壳的内表面之间限定间隙。本发明还公开一种用于制造过滤筒的方法，包括：提供具有中空内部和至少一个口的外壳，将颗粒状材料通过所述口引入所述中空内部中，以及将中空内部中的颗粒状材料转变成粘结过滤块。本发明还公开另一种用于制造过滤筒的方法，包括提供粘结过滤块形式的过滤元件以及围绕过滤元件包覆成型外壳。

Description

过滤筒及其制造方法
技术领域
本发明整体涉及过滤筒，更具体地涉及具有集成的过滤元件的过滤筒。
背景技术
过滤筒通常包括设置在结构外壳中的多孔过滤元件。在这种过滤器中，未过滤的流体通过入口进入外壳并流经过滤元件，过滤元件从流体中去除污染物或其它杂质。过滤后的流体通过出口排出。过滤筒包括所谓的“快速更换”式过滤筒和在线式过滤筒，其中，“快速更换”式过滤筒通常具有在外壳的一端结合成单个口的入口和出口，在线式过滤筒的入口和出口位于外壳的相对两端。因为流体流通常是加压的，所以这些口通常都是利用例如O型圈等密封。因此，希望提供小口，因为大的开口更难密封(对给定压力来说，密封件越大，其所承受的力也就越大)。因此，口的横截面尺寸通常小于包含过滤元件的外壳内部的横截面尺寸。
已知的是使用颗粒状过滤介质(例如粉末状活性炭、活性氧化铝、二氧化硅、沸石等等)床作为过滤元件。(在本文中，术语“颗粒状”意在包括处于分开状态的任何材料；即该材料包括在不导致质量分离的情况下易于移动和改变其相对位置、并且通常能够流动的分开的颗粒。术语“颗粒”指的是某物的任何相对小的、分立的部分或块，并且包括细粒、小粒、颗粒、小球、纤维等等。)颗粒状过滤介质可以通过小口倒入外壳内部。可以增加合适的材料以稍稍压紧过滤介质，使其保持半致密布置状态。然而，因为在颗粒状过滤介质内只有少量粘着或没有粘着，所以这种过滤系统可以经历介质颗粒的重新分配和沟道效应(即，滤液沿优选的流动路径流过颗粒状材料层，而不是均匀的流动分配)。这会导致过滤质量下降。使用松散过滤介质的过滤系统还会受到过滤效率低的影响。
解决这些缺点的普通办法采用压实的过滤介质，使用通常通过加热熔化的合适胶水或粘合剂将压实的过滤介质模制或挤出成稳定的形状。聚合物烧结技术的进步允许以下述方式制造合适的过滤元件，即：将颗粒状过滤介质和粉末状聚合物的混合物轻轻地分配到单个模具内，将其加热到规定的温度并持续规定的时间，从而形成粘结在一起的自支撑型多孔基体。这种形状稳定的过滤元件通常称为“过滤块”，其能有效地迫使所有滤液穿过恒定的弯曲路径而不产生沟道效应，并且可以做成具有非常小而均匀的多孔结构，以提高亚微米范围内的过滤效率。
遗憾的是，因为具有刚性的形状，过滤块不能穿过小的过滤器外壳口进行安装，并且需要大的开口来将其安装到结构外壳中。因此，现有技术是由两部分构成的外壳组件，包括容纳该过滤块的第一部件和封闭该第一部件的第二部件。在这种布置方式中，第一部件(通常称为“罐”或“箱”)必须在开始时提供足够大的开口以允许安装粘结的过滤块。第一部件通常构造成一端封闭、另一端开口的大致圆柱形桶来提供用于插入过滤块的大开口。然后通过第二部件(经常称为“盖”或“端头”)来封闭该过滤块，该第二部件放置在大的开口上方，并(例如通过焊接或螺纹连接)连接到第一部件上。
尽管这种过滤筒具有优异的性能，但由两部分构成的结构会增加材料成本、制造成本和组装成本。因此，希望有一种比现有的过滤筒更加易于制造并且更加经济的过滤筒。此外，希望取消用于形成过滤块的模具，取而代之的是通过使用整体式过滤外壳本身直接形成该过滤块。
发明内容
本发明满足了上述需要。在一个实施例中，本发明提供一种过滤筒，该过滤筒包括具有口的整体外壳和设置在外壳中的过滤元件。所述过滤元件为粘结过滤块，粘结过滤块横截面尺寸可以但并非必须地大于口的横截面尺寸。
在另一个实施例中，本发明包括一种用于制造过滤筒的方法，包括：提供具有中空内部和至少一个口的外壳，将颗粒状材料通过所述口引入所述中空内部中，以及将中空内部中的颗粒状材料转变成粘结过滤块。
在另一个实施例中，本发明包括一种用于制造过滤筒的方法，包括：提供粘结过滤块形式的过滤元件以及围绕过滤元件包覆成型外壳。
在另一个实施例中，本发明提供一种过滤筒，该过滤筒包括粘结过滤块形式的过滤元件以及围绕过滤元件包覆成型的外壳。
在另一个实施例中，本发明提供一种过滤筒，该过滤筒包括具有限定中空内部的内表面的整体外壳和设置在外壳中的过滤元件。过滤元件为粘结过滤块，粘结过滤块基本与所述中空内部的形状一致，但是稍稍小于所述中空内部，以在所述过滤元件和所述内表面之间限定间隙。
在另一个实施例中，本发明包括一种过滤筒，过滤筒具有包括口和限定中空内部的内表面的外壳。过滤筒还包括流动分配管，流动分配管具有设置在中空内部中的杆部。过滤元件安装在杆部上。过滤元件为粘结过滤块，粘结过滤块基本与所述中空内部的形状一致，但是稍稍小于所述中空内部，以在所述过滤元件和所述内表面之间限定间隙。
在另一个实施例中，本发明包括一种用于制造过滤筒的方法，包括：提供具有至少一个口和限定中空内部的内表面的外壳，以及将颗粒状材料通过所述口引入到所述中空内部中。所述颗粒状材料设计成使其在处理过程中收缩。处理所述颗粒状材料，以将所述颗粒状材料转变成粘结过滤块，该粘结过滤块基本与所述中空内部的形状一致，但是稍稍小于所述中空内部，以在所述过滤元件和所述内表面之间限定间隙。
通过参考附图阅读详细说明和所附权利要求，将会更加容易地理解本发明及其超越现有技术的优点。
附图说明
在本说明书的结论部分特别指出并清楚地要求了本发明的主题。然而，通过参考以下结合附图的描述将能够更好地理解本发明，
其中：
图1为根据本发明一个实施例的过滤筒的透视图。
图2为图1中的过滤筒的侧视图。
图3为沿着图2中的线A-A截取的过滤筒的截面图。
图4为图1中的过滤筒的分解图。
图5为根据本发明另一个实施例的过滤筒的透视图。
图6为图5中的过滤筒的纵截面图。
图7为包在网状物中的过滤元件的透视图。
图8为用于生产图5中的过滤筒的注塑成型工具的侧向剖视图。
图9为根据本发明另一个实施例的过滤筒的局部切除透视图。
图10为图9中的过滤筒的纵截面图。
图11为用于生产图9中的过滤筒的注塑成型工具的分解图。
图12为根据本发明另一个实施例的过滤筒的纵截面图。
图13为用于生产图12中的过滤筒的注塑成型工具的侧向剖视图。
图14为具有可选过滤元件构造的过滤筒的纵截面图。
图15为具有另一个可选过滤元件构造的过滤筒的纵截面图。
图16为具有另一个可选过滤元件构造的过滤筒的纵截面图。
图17为根据本发明一个实施例的过滤筒的透视图。
图18为图17中的过滤筒的侧视图。
图19为沿着图18中的线19-19截取的过滤筒截面图。
图20为在本发明的过滤筒实施例中使用的流动分配管的分解图。
图21示出在本发明的过滤筒实施例中使用的完整的流动分配管。
图22为图5中的过滤筒的另一个实施例的纵截面图。
具体实施方式
本发明的代表性实施例包括过滤筒，该过滤筒具有外壳和容纳在该外壳中的过滤元件。该外壳限定了保持过滤元件的中空内部并具有与中空内部流体连通、用于提供流体入口和/或出口的至少一个口。尽管不是必须的，但该口的横截面通常小于外壳内部的横截面。在本发明的一个实施例中，过滤元件为在外壳的内部形成并热定型的粘结过滤块。即，外壳用作形成成形过滤块的模具。这是通过将合适的颗粒状材料通过口分配到外壳内部而实现的。材料由于其颗粒状性质而容易通过该小口。一旦将外壳内部填充到期望水平，就通过烧结将颗粒状材料转变成粘结过滤块。在本文中，“烧结”指的是如下工序，即：利用加热(采用或不采用压力)来将分立的颗粒熔合成粘结的、半永久性的结构。更具体地，将颗粒状材料加热到某一温度，在该温度下至少某些颗粒的表面处的分子变得具有足够的活动性，以便与相邻颗粒的表面处的分子结合，从而在相邻的颗粒之间形成粘结。颗粒之间的剩余空间形成微孔。将颗粒状材料保持在烧结温度，直到出现期望的粘结程度为止。将颗粒状材料转变成过滤块的其它可能方法包括但不限于电子束处理、UV处理、湿固化化学处理、射频电磁感应和催化处理。
结果产生了与外壳内部的形状一致的多孔过滤块。(在处于颗粒状态时)通过口引入外壳内部的过滤块为尺寸比口大的粘结结构。
在一个实施例中，颗粒状材料的配方设计成使其在转变过程中收缩。这个特性允许颗粒状材料在填充的过程中与外壳的内部形状一致，然后收缩成更小的元件，该元件可以设计成不粘贴或粘接到外壳的内表面上。这导致在过滤元件和外壳内表面之间形成基本为环形的空间，该空间提供滤液流动路径。这种设计的优点在于，过滤元件可以完全不受由于冲击、搬运或液压而导致的外壳壁弯曲的影响。此外，尽管比外壳内部小，但过滤元件的尺寸仍然可以大于口的尺寸。换句话说，过滤元件变成比口大但是(在处于颗粒状态时)已经通过口引入外壳内部的粘结结构。
使用外壳作为形成过滤块的模具消除了对昂贵的金属模具的需要，从而降低了加工成本。这也大大减小了用来加热和冷却模具的能源量，以及维护金属模具所需的费用。
这种布置允许外壳为整体结构，而不是在结构上连接在一起形成组件的两个或更多个部件。与由多个部分形成的组件相比，使用整体外壳能够降低成本。可以使用任何合适的方法制造聚合物整体外壳，包括借助气体或水的吹塑成型或注塑成型。吹塑成型通常比注塑成型更快、更节约成本。与注塑成型相比，吹塑成型还拉伸和对齐聚合物链，并产生更强、更坚韧的最终材料特性。这两种方法都可产生具有内部的中空容器，该容器内部的尺寸大于连接端处所需的喉部或口的尺寸，就像塑料瓶一样。另一种选择是，外壳可以是金属的，并通过铸造方法或旋压成形来制造。虽然整体结构提供了成本优势，但是另一种选择是，外壳可以制造成由两个部分(或更多个部分)构成的组件，其中各个部分通过注塑成型或铸造形成。使用外壳作为形成过滤块的模具消除了对昂贵的金属模具的需要，从而降低了加工成本。这也大大减小了用来加热和冷却模具的能源量，以及维护金属模具所需的费用。
变成过滤块的颗粒状材料可以包括下述材料中的一种或多种材料：聚乙烯(特别是超高分子量的聚乙烯或交联聚乙烯)，聚酯，环氧树脂，碳，陶瓷，纤维，氧化物等等。颗粒状材料可以优选地但不是必须地包括过滤介质和粘合剂的混合物。过滤介质可以是用作多孔基体的几种类型的吸附性材料中的一种，包括但不限于粉末状或颗粒状活性炭、硅藻土、珠光体、活性氧化铝、硅石、离子交换树脂、流纹岩和沸石。过滤介质还可以包括非吸附性材料，例如天然纤维、人造纤维和某些塑料粉末，这些塑料粉末包括聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、尼龙和聚酯。这些聚合物也可以处理成部分交联或完全交联，以降低其熔化时的流动倾向性。
可能的粘合剂包括热塑性聚合物，例如聚烯烃，热塑性聚合物具有如下性质，即：在加热时软化和熔合，然后在冷却时再次硬化。一种特别合适的粘合剂是超高分子量的聚乙烯(UHMWPE)，其具有非常低的熔体流动指数。非常低的熔体流动指数是可取的，因为这能在处理过程中防止聚合物变成液态、流动并覆盖有效过滤部位，相反地，该聚合物的粘性刚好足以进行良好的点对点粘结。熔体流动指数非常低的聚合物能够加热到宽的温度范围而不会导致聚合物液化。将吸附性过滤介质和具有高熔体流动指数的粘合剂一起使用可能导致封闭吸附性材料的有效部位。采用超高分子量的聚乙烯结合吸附性过滤介质(例如活性炭)制造的过滤块获得了高的吸附性和高孔隙率的结构。可以用作粘合剂的其它热塑性聚合物包括乙烯乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酯和尼龙。热固性聚合物也可以用作粘合剂。作为过滤介质和粘合剂的混合物的替代方案，颗粒状材料可以完全地由聚合物构成。在这种情况下，产生的过滤元件将会是颗粒过滤器。
现在参考附图，在所有图中，相同的附图标记代表相同的元件。图1-4示出了根据本发明一个实施例构造的过滤筒10。过滤筒10包括外壳12、设置在外壳12内的过滤元件14和部分延伸穿过过滤元件14的流动分配管16。在这个实施例中，外壳12为瓶状的整体结构，包括基本圆柱形的、细长的本体18，本体18具有中空内部和中心纵向轴线。本体18一端封闭，并在另一端形成有开口颈部20。颈部20限定了用于提供与中空内部流体连通的口22。口22显示为其横截面尺寸小于本体18的横截面尺寸，以方便其密封。然而，应当注意到，另一种选择是，口22的横截面尺寸可以等于本体18的横截面尺寸。一对径向相对的肩部24形成于颈部20的外表面上。肩部24设计成与相应的结构对接，以将过滤筒连接到过滤系统。外壳12可以采用任何合适的材料制成；一种对于许多应用都特别适合的材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
过滤元件14为粘结过滤块(例如，由颗粒状的过滤介质和粘合剂形成的基体)，其在外壳12的内部形成并热定型。过滤元件14从外壳12的底部到稍稍位于颈部20下方的位置填充外壳内部，并与外壳内部的基本圆柱形形状一致。因此，在所示的实施例中，过滤元件14的横截面尺寸大于口22的横截面尺寸。在所示的实施例中，过滤元件14包括在外壳12中纵向设置的三个不同部分。第一部分26位于外壳内部的最上部(即最接近颈部20)，第二部分28位于第一部分26的下方，第三部分30位于第二部分28的下方，即外壳内部的底部(即离颈部20最远)。第一部分26具有能有效去除颗粒并且不太可能堵塞的相对稀疏的多孔性。适合于第一部分26的过滤介质材料包括与合适的粘合剂(例如前述的UHMWPE)结合的纤维素、棉和木质纤维。其它适合于第一部分26的过滤介质材料包括粉末状和颗粒状的碳以及聚乙烯或者聚乙烯纤维、粉末和颗粒。第一部分26可以设置有设计成用于深度过滤的分层结构(分级密度)。第二部分28具有不太稀疏的多孔性，并且优选地包括与合适的粘合剂(例如UHMWPE)结合的更细密的过滤介质(例如活性炭或碳共混物)。如下面更详细地描述，在上述三个部分中，第三部分30占用的轴向长度最短，具有最大、最稀疏的多孔性，并且设计成允许滤液直接流动通过并进入流动分配管16。适合于第三部分30的过滤介质材料包括与合适的粘合剂(例如UHMWPE)结合的沙、硅藻土和松散的聚合物小球。这里描述的三部分过滤元件仅仅只是可以用在这个实施例中的过滤元件的一个实例；许多其它的构造也是可以的。
流动分配管16优选由例如塑料或金属等刚性或半刚性材料制成，同轴地置于外壳12内部，并且包括窄的管部分32，管部分32延伸穿过过滤元件14的整个长度以提供回流通道。管部分32具有封闭的第一端和开口的第二端。第一端限定了锥形尖端34，其非常靠近外壳12的封闭底部或者与外壳12的封闭底部接触。穿过靠近尖端34的管壁形成有多个开口36，这些开口围绕管部分32的圆周间隔开。开口36允许流动穿过过滤元件14的滤液进入管部分32。优选的是，开口36轴向设置成足够靠近尖端34，从而位于过滤元件14的具有相对高的多孔性的第三部分30中。
管部分32的开口第二端超过过滤元件14并位于靠近口22的位置上。圆柱形的杯状部分38同心地形成于第二端，以便放置于口22内。杯状部分38位于口22内，并且具有大于管部分32的直径。环形凸缘40形成于杯状部分38的上边缘上。凸缘40具有圆形外边缘，圆形外边缘限定的外径基本等于口22的直径，使得外边缘紧靠在颈部20的内表面上。在凸缘40中形成有多个孔42，以允许外壳12的“顶部空间”(即口22的位于凸缘40之上的部分)和内部之间流体连通。孔42优选地数量多且尺寸小，以便用作“毛细管”，从而在从装置上移除过滤筒时减少从过滤筒10的溢出。一对径向相对的肩部44形成于凸缘40上，紧邻杯状部分38。肩部44设计成将过滤筒10与过滤系统中的配对出口管道进行连接。肩部44可以构造成具有安装任何歧管或连接器所需的内部或外部螺纹、突出物、耳状物或卡口。
采用这种布置，滤液通过口22进入过滤筒10，并流动穿过凸缘的孔42(如图3最佳示出)进入外壳12的内部。然后滤液轴向流动穿过多孔过滤元件14，更具体地说，顺序穿过过滤元件14的第一部分26、第二部分28和第三部分30。然后已过滤的滤液穿过靠近流动分配管16底部的开口36，并向上流动穿过管部分32和杯状部分38，通过口22流出过滤筒10。在这个实施例中，歧管为具有密封杯状部分的O形圈的具有同轴的悬垂双凸出部的部件。
从制造外壳12开始制造过滤筒10的过程。外壳12可以采用各种技术制造，例如，如果外壳由塑料材料制造，那么采用气体或水辅助的吹塑成型、拉伸吹塑成型(例如参考1998年4月7日授予Nakamaki等人的美国专利No.5,735,420中描述的方法)或者注塑成型，如果外壳由金属或类似的材料制造，那么采用铸造或旋压成型。
然后，将预定量的选择好的颗粒状材料通过口22引入到外壳12的内部。如上所述，将会变成粘结过滤块的颗粒状材料可优选地但不是必须地包括颗粒状过滤介质和粘合剂的混合物。粘合剂通常为颗粒形式的聚合物或聚合物基物质，并且可以与颗粒状过滤介质干燥混合。在所示的实施例中，使用三种形式的颗粒状材料形成过滤元件14的三个部分26、28和30。例如，包括颗粒状过滤介质(例如沙、硅藻土和松散的聚合物小球)与合适的粘合剂的混合物的颗粒状材料被首先引入外壳12，以形成非常稀疏的第三部分30。底层可以根据需要采用或不采用粘合剂。在某些应用中，可能不希望使这层粘结。然后，包括颗粒状过滤介质(例如活性炭或碳共混物)与合适的粘合剂的混合物的另一种颗粒状材料被引入外壳12并位于首先装载的颗粒状材料的顶部，以形成第二部分28。最后，包括颗粒状过滤介质(例如纤维素、棉和木质纤维)与合适的粘合剂的混合物的另一种颗粒状材料被引入外壳12并位于以第二顺序引入的颗粒状材料的顶部，以形成稀疏的第一部分26。颗粒状材料共同将外壳12填充到颈部20处或接近颈部20的位置。
作为在采用颗粒状材料装载外壳12之前的可选步骤，可以采用一层合适的底漆材料，例如静电粉末等涂布外壳12的内表面。底漆层可以通过口22喷涂到内表面上。在接下来的处理中，底漆层将会使其自身粘到外壳12和过滤元件14上，以确保在最终的产品中这两个元件之间的合适结合。
在用颗粒状材料将外壳内部填充到期望位置之后，通过口22将流动分配管16插入到外壳12中，以便在外壳12中同轴定位。这是这样实现的，即：推动流动分配管16的尖端首先穿过颗粒状材料，直到尖端34处于非常靠近外壳12的封闭底部或与外壳12的封闭底部接触的位置上为止。流动分配管16设置成使得管部分32同轴地位于外壳内部，并且凸缘40同轴地位于口22中。
在流动分配管16处于正确位置的情况下，可以选择性地压缩或“压紧”颗粒状材料，以确保在颗粒状材料转变成粘结过滤块时获得期望的多孔性。用于压缩颗粒状材料的可行技术包括振动填充后的外壳12或在离心机中沿外壳的轴线或径向旋转填充后的外壳12。另一种选择是，可在外壳12中插入膨胀囊来压缩材料。可以采用冲头来压缩颗粒状材料，但由于口22狭窄以及存在流动分配管16，所以这可能较为困难。
另一个可选的步骤是利用压缩空气对外壳内部进行加压。尽管这对压紧颗粒状过滤介质只有很小的作用，但是这趋向于使外壳12膨胀，并且在制造用于加压应用的过滤筒方面是有效的。具体地，在材料装载和烧结步骤期间施加合适的压力，这将会模拟外壳12在用于加压应用过程中所承受的膨胀。从而，颗粒状材料将会与膨胀的外壳尺寸一致，使得在烧结之后过滤元件14也与膨胀的外壳尺寸一致。外壳必须进行“预加压”。这将避免外壳在使用时受到压力而膨胀，以及由于这种膨胀而产生的外壳内壁和过滤元件14之间的不希望出现的间隙。
接下来的步骤是烧结颗粒状材料，以产生粘结过滤块形式的成品过滤元件14。这样，外壳12用作形成过滤元件14的模具。通过将颗粒状材料加热到某个温度(称之为“烧结温度”)来进行烧结，在该温度下，粘合剂颗粒表面处的分子变得具有足够的移动性，以使其与相邻颗粒的表面处的分子结合，从而在相邻的分子之间形成结合。在聚合物粘合剂的情况下，烧结温度通常为聚合物的维卡软化温度(VST)。用于外壳12和粘合剂的材料必须是热相容的。即，外壳12应当从在经受粘合剂材料的烧结温度时不会失去结构完整性的材料中进行选择。将颗粒状材料保持在烧结温度，直到出现期望的结合程度为止，之后冷却整个装置。加热持续时间取决于多个变量，包括选择的材料和过滤元件的尺寸。
现在参考图5和6，其中示出了根据本发明另一个实施例制成的过滤筒50。过滤筒50包括具有中空内部的外壳52和设置在中空内部的过滤元件54。外壳52为瓶状的整体结构，包括基本圆柱形的、细长的本体56，本体56限定了中空内部。本体56一端封闭并在另一端具有开口颈部58。颈部58限定了用于提供与中空内部流体连通的口60。口60的横截面尺寸小于中空内部和过滤元件54的横截面尺寸，但另一种选择是，口60的横截面尺寸可以等于过滤元件54的横截面尺寸。过滤元件54为由任何合适的材料或材料组合制成的粘结过滤块，例如上述过滤材料。与前面所述的实施例不同，过滤元件54不是在中空内部形成并热定型的。相反，过滤元件54首先通过任何已知的或以后发展的技术单独形成。然后，以下面更加详细描述的方式围绕过滤元件54形成外壳52，作为包覆成型的壳体。这使过滤筒50具有容纳粘结块过滤元件54的整体外壳52，过滤元件54的横截面尺寸大于口60的横截面尺寸。
在一个实施例中，过滤元件54为圆柱形碳块，具有穿过其中的中心孔62。第一端帽64设置在过滤元件54的最靠近颈部58的端部上，第二端帽65设置在过滤元件54的另一端上。第一端帽64包括圆环形基部66以及从基部66的第一(上)侧向外延伸的直立管部分68。基部66具有绕其周边从其第二侧向外(即向与管部分68相反的方向)延伸的外缘70。外缘70的直径稍稍大于圆柱形过滤元件54的直径，以便套在过滤元件54上并相对于过滤元件54定位第一端帽64。脊部72形成于基部66的第二侧上，将基部66与过滤元件54的端部隔开，以便为滤液提供自由通过的空间。管部分68位于颈部58内侧，并与中心孔62轴向对齐。至少一个入孔74(图6中示出了两个)形成于管部分68的侧壁上，并与形成于颈部58中的相应入孔76对齐。中心管78同轴设置在管部分68中，并包括向中心孔62内延伸一小段距离的下侧部分。中心管78的直径小于管部分68的内径，以便在其间限定环形进入通路。中心管78的内部通道限定了流出通路。
过滤筒50可以可选地包括网状物80，网状物80包在过滤元件54的圆周上(参见图7)，从而位于过滤元件54和外壳52之间。由网状物80产生的空间限定了外部流动通路，该外部流动通路允许滤液流过过滤元件54的外表面。保护片82包在网状物80上，以在包覆成型外壳52的过程中防止熔化的塑料进入由网状物80限定的通路内。另一种选择是，可以省掉网状物80。
在操作中，滤液通过入孔74和76进入过滤筒50，并且流动穿过限定在管部分68和中心管78之间的环形进入流动通道，到达端帽基部66和过滤元件54的端部之间的空间。滤液从该空间轴向进入过滤元件54并穿过由网状物80限定的外部通道，然后进入过滤元件54，如图6中的箭头所示。滤液穿过过滤元件54进入中心孔62。(如果省掉了网状物80，那么所有的滤液将会通过过滤元件54的上端轴向进入过滤元件54，并穿过过滤元件54进入中心孔62。)过滤后的滤液向上流动穿过孔62进入中心管78，通过口60流出过滤筒50。
用于制造过滤筒50的方法包括单独形成粘结块过滤元件54。可以使用任何合适的技术形成过滤元件54，包括现有已知的或以后发展的方法。然后，将第一端帽64和中心管78放置在过滤元件54的一端上，而中心管78的一端延伸到中心孔62内。将第二端帽65放置在过滤元件54的另一端上。如果使用网状物80和保护片82，那么将网状物80和保护片82包在过滤元件54的外表面上。然后将这个组件放进注塑成型工具83中，如图8所示。成型工具83包括侧操作销86和87，这些侧操作销将组件支撑在工具腔体84内，以在组件和工具腔体84之间提供间隙85。当(采用例如机械手臂)将组件置于工具腔体84内时，第一侧操作销86移动到与第一端帽64和中心管78接合，第二侧操作销87移动到与在第二端帽65的中心处形成的凹穴接合。然后注塑成型工具83的两个半体闭合并开始注塑循环。工具83包括位于腔体84内的凸起表面，凸起表面抵靠入孔74的正面，保证塑料不会堵塞这些入孔74。然后熔化的塑料注入到工具腔体84内以填充间隙85。当间隙85已经基本填满时，但是在塑料凝固之前，取出第二侧操作销87，因取出销87而产生的空间被塑料填充。塑料包住组件，从而形成包覆成型的壳体，该壳体成为外壳52。包覆成型的壳体粘结到过滤元件的外表面上。外壳52的底部处的凹痕是销87停止的地方。在壳体冷却之后，将工具83打开并完全取出侧操作销86和87，以允许移除过滤筒50。
外壳52可以采用任何合适的材料制成；一种对于许多应用来说都特别适合的材料是聚丙烯。端帽64、65和保护片82优选地采用与外壳材料热相容的材料制成。即，这些元件应当采用在包覆成型步骤中能承受熔化塑料材料的成型温度的材料制成。合适的材料包括与聚丙烯热相容的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯。
现在参考图22，其示出了根据本发明另一个实施例制成的过滤筒400。过滤筒400包括具有中空内部的外壳402和设置在中空内部的过滤元件404。外壳402为瓶状的整体结构，包括基本圆柱形的、细长的本体406，本体406限定了中空内部。本体406一端封闭并在另一端具有开口颈部408。颈部408限定了口410，口410用于提供与中空内部的流体连通。口410的横截面尺寸小于中空内部和过滤元件404的横截面尺寸，但另一种选择是口410的横截面尺寸可以等于过滤元件404的横截面尺寸。过滤元件404为由任何合适的材料或材料组合制成的粘结过滤块，例如上述过滤材料。与前面所述的实施例类似，过滤元件404是首先通过任何已知的或以后发展的技术单独形成的。然后，以下面更加详细描述的方式围绕过滤元件404形成外壳402作为包覆成型的壳体。这样产生的过滤筒400具有容纳粘结块过滤元件404的整体外壳402，过滤元件404的横截面尺寸大于口410的横截面尺寸。
在这个实施例中，过滤元件404为圆柱形碳块，具有在碳块的局部长度内形成的中心孔412和入孔414。端帽416设置在过滤元件404的最靠近颈部408的端部上。端帽416包括圆环形基部418以及从基部418的第一侧(上侧)向外延伸的直立管部分420。基部418具有从其第二侧向外(即向与管部分420相反的方向)延伸的绕其周边的外缘422。外缘422的直径稍稍大于圆柱形过滤元件404的直径，以便套在过滤元件404上并相对于过滤元件404定位端帽416。脊部424形成于基部418的第二侧上，并将基部418与过滤元件404的端部隔开，以便为滤液提供自由通过的空间。入孔414从基部418的第二侧延伸。管部分420位于颈部408内，并与中心孔412轴向对准。至少一个入孔426(图22中示出了两个)形成于管部分420的侧壁上，并与形成于颈部408中的相应入孔428对齐。中心管430同轴设置在管部分420中，并包括向中心孔412内延伸一小段距离的下侧部分。中心管430的直径小于管部分420的内径，以便在中心管430和管部分420之间限定环形进入流动通道。中心管430的内部通道限定了排出流动通道。
过滤筒400可以可选择地包括网状物(图中未示)，网状物包在过滤元件404的圆周上(参见图6和7)，从而位于过滤元件404和外壳402之间。
在操作中，滤液通过入孔426和428进入过滤筒400，并且流动穿过限定在管部分420和中心管430之间的环形进入流动通道，到达端帽基部418和过滤元件404的端部之间的空间。滤液从该空间进入过滤元件404的入孔414并穿过由网状物432限定的外部通道，然后进入过滤元件404，如图22中的箭头所示。流体流动可以描述成从轴向流动变为径向流动。滤液穿过过滤元件404进入中心孔412。(如果省掉了网状物，那么所有的滤液将会通过入孔414穿过过滤元件404的上端进入过滤元件404，并穿过过滤元件404进入中心孔412。)过滤后的滤液向上流动穿过孔412进入中心管430，并通过口410流出过滤筒400。
用于制造过滤筒400的方法包括单独形成粘结块过滤元件404。可以使用任何合适的技术形成过滤元件404，包括现有已知的或以后发展的方法。可以通过任何现有技术中已知的方法在过滤元件内形成入孔414。可以通过在粘结块形成过程中插入销，然后移除销来在粘结块中形成入孔414。也可以使用例如钻或铣等任何钻孔技术在粘结块中加工出入孔414。然后，将第一端帽416和中心管430放置在过滤元件404的一端上，而中心管430的一端延伸到中心孔412内。如果使用网状物(图中未示)和保护片(图中未示)，那么将网状物和保护片包在过滤元件404的外表面上。然后将这个组件放进注塑成型工具83中，如图8所示。成型工具83包括侧操作销86和87，侧操作销将组件支撑在工具腔体84内，以在组件和工具腔体84之间提供间隙85。当(采用例如机械手臂)将组件置于工具腔体84内时，第一侧操作销86移动到与第一端帽416和中心管430接合，第二侧操作销87移动到与在粘结块的中心形成的凹穴接合。然后注塑成型工具83的两个半体闭合并开始注塑循环。工具83包括位于腔体84内的凸起表面，凸起表面抵靠入孔426的正面，以保证塑料不会堵塞这些入孔426。然后将熔化的塑料注入到工具腔体84内以填充间隙85。当间隙85已经基本填满时，但是在塑料凝固之前，取出第二侧操作销87，因取出销87而产生的空间被塑料填充。塑料包住组件，从而形成包覆成型的壳体，该壳体成为外壳402。外壳402底部的凹痕是销87停止的地方。在壳体冷却之后，将工具83打开并完全取出侧操作销86和87，以便允许移除过滤筒400。
像上述实施例一样，外壳402可以采用任何合适的材料制成；一种对于许多应用来说都特别适合的材料是聚丙烯。端帽416和保护片434优选采用与外壳材料热相容的材料制成。即，这些元件应当采用在包覆成型步骤中能承受熔化塑料材料的成型温度的材料制成。合适的材料包括与聚丙烯热相容的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯。
图9和10示出了具有包覆成型壳体的过滤筒90的另一个实施例。在这种情况下，过滤筒90为在线式过滤筒，其具有外壳92以及设置在外壳92的中空内部中的过滤元件94。外壳92为整体结构，包括基本为圆柱形的本体，本体具有形成于一端的第一开口96和形成于相对端的第二开口98。过滤元件94为由任何合适的材料或材料组合制成的粘结过滤块。
在一个实施例中，过滤元件94为实心圆柱形碳块。端帽100设置在过滤元件94的每个端部上。两个端帽100都包括圆环形基部102以及从基部102的第一侧向外延伸的直立管部分104。各个基部102具有从其第二侧向外(即向与管部分104相反的方向)延伸的绕其周边的外缘106。各个外缘106的直径稍稍大于圆柱形过滤元件94的直径，以便套在过滤元件94的相应端部上。各个端帽100包括在外缘106的根部处形成于基部102上的环形肩部108。在任何情况下，肩部108抵靠过滤元件94的相应端部，以将基部102与过滤元件94的端部隔开，并为滤液提供自由通过的空间。过滤筒可以可选地包括上述网状物，网状物包在过滤元件的圆周上，以便位于过滤元件和外壳之间。
各个管部分104延伸穿过形成于外壳92中的对应开口96和98。即，一个管部分104延伸穿过第一开口96以限定入口，另一个管部分104延伸穿过第二开口98以限定出口。入口和出口的横截面尺寸优选但不是必须地小于外壳内部和过滤元件94的横截面尺寸。围绕各个管部分104设置有多个角撑板110。
在操作中，滤液通过入口进入过滤筒90，并且进入端帽基部102和过滤元件94的端部之间的空间。滤液从该空间轴向流动穿过过滤元件94并进入第二端帽基部102和过滤元件94的另一端之间的空间。过滤后的滤液通过出口流出过滤筒90。
用于制造过滤筒90的方法包括单独形成粘结块过滤元件94。可以使用任何合适的技术形成过滤元件94，包括现有已知的或以后发展的方法。然后，将端帽100放置在过滤元件94的各端上。然后将这个组件放进注塑成型工具114的工具腔体112中，如图11所示。端帽的管部分104的末端放置在适当形状的凹槽116中，凹槽116形成于工具114的靠近工具腔体112的位置上。然后将端帽的管部分104的末端夹在注塑成型工具114的两个半体之间。从而将组件支撑在工具腔体112内，以在组件和工具腔体112之间提供间隙。
然后将熔化的塑料注入到工具腔体112内以填充间隙。塑料包住组件(除了端帽的管部分104的夹在两个半体之间的部分)，从而形成包覆成型的壳体，即外壳92。在壳体冷却之后，从注塑成型工具114中移除过滤筒90。外壳92可以采用例如聚丙烯等任何合适的材料制成。端帽100优选采用与外壳材料热相容的材料制成。即，这些端帽100应当采用在包覆成型步骤中能承受熔化塑料材料的成型温度的材料制成。合适的材料包括与聚丙烯热相容的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯。
参考图12，其示出了具有包覆成型壳体的在线式过滤筒120的不同实施例。过滤筒120包括外壳122以及设置在外壳122的中空内部中的过滤元件124。外壳122为整体结构，包括基本为圆柱形的本体，本体具有形成于一端的入口126和形成于相对端的出口128。这些口126和128提供与外壳内部的流体连通。过滤元件124为由任何合适的材料或材料组合制成的粘结过滤块。
在一个实施例中，过滤元件124为实心圆柱形碳块。端帽130设置在过滤元件124的各个端部上。两个端帽130都包括圆环形基部132，环形基部132具有中心开口以及从基部132的一侧向外延伸的绕其周边的外缘134。中心开口与对应的入口126或出口128对准。各个外缘134的直径稍稍大于圆柱形过滤元件124的直径，以便套在过滤元件124的相应端部上。环形槽口136形成于过滤元件124各端的外边缘上。外缘134接收在相应的槽口136中，以将基部132与过滤元件124的端部隔开，并为滤液提供自由通过的空间。保护片138，例如热缩塑料包(shrink wrap)，可以可选地包在过滤元件124的外周和端帽130的一部分上。如果使用保护片138的话，将有助于在外壳122包覆成型过程中将过滤元件124和端帽130保持在一起。另一种选择是，省掉保护片138，使得在外壳122包覆成型过程中一些熔化的塑料进入过滤元件124的孔中，从而保证滤液不能绕过过滤元件124。过滤筒可以可选地包括上述网状物，网状物包在过滤元件的外周上，从而位于过滤元件和外壳之间。
在操作中，滤液通过入口126进入过滤筒120，并且进入端帽基部132和过滤元件124的第一端之间的空间。滤液从该空间轴向流动穿过过滤元件124并进入第二端帽基部132和过滤元件124的另一端之间的空间。过滤后的滤液通过出口128流出过滤筒120。
用于制造过滤筒120的方法包括单独形成粘结块过滤元件124。可以使用任何合适的技术形成过滤元件124，包括现有已知的或以后发展的方法。然后，将端帽130放置在过滤元件124的各端上，并且将保护片138(如果使用的话)包在过滤元件124和端帽130上。然后将这个组件放进注塑成型工具144的工具腔体142中，如图13所示。成型工具144包括两个侧操作销140，侧操作销140将组件支撑在工具腔体142内，以在组件和工具腔体142之间提供间隙146。侧操作销140移动到与对应的端帽130接合，并且将注塑成型工具144的两个半体闭合。
然后将熔化的塑料注入到工具腔体142内以填充间隙146。塑料包住组件，从而形成包覆成型的壳体，该壳体成为外壳122。在壳体冷却之后，打开注塑成型工具144并取出侧操作销140，从而可以移除过滤筒120。外壳122可以采用例如聚丙烯等任何合适的材料制成。端帽130和保护片138(如果使用的话)优选采用与外壳材料热相容的材料制成。即，端帽130和保护片138(如果使用的话)应当采用在包覆成型步骤中能承受熔化塑料材料的成型温度的材料制成。合适的材料包括与聚丙烯热相容的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯。
可以用许多其它的过滤元件构造来代替上述实例中示出的实心碳块。例如，图14示出了在线式过滤筒150，其具有包覆成型的外壳152以及设置在外壳152的中空内部中的过滤元件154。外壳152包括入口156和出口158。端帽159设置在过滤元件154的各个端部上。过滤元件154为由两个部分组成的元件，其包括第一块160和第二块162。第一块160具有基本为圆柱形的外表面和形成于一端的锥形孔，锥形孔延伸穿过块160的大部分。第二块162具有与第一块160的锥形孔相配合的圆锥形或锥形外表面，使得两个块160和162可以靠在一起以形成整体圆柱形。锥形孔164形成于第二块162的另一端。作为“预过滤器”的第一块160具有相对较高的多孔性并用于去除颗粒。第二块162由碳或类似的吸附材料制成，用于化学还原。过滤筒可以可选地包括上述的网状物，网状物包在过滤元件的外周上，以便位于过滤元件和外壳之间。
采用这种布置，滤液通过入口156进入过滤筒150。滤液轴向流动穿过过滤元件154，首先穿过第一块160进入第二块162，然后到达孔164。过滤后的滤液从该孔164通过出口158流出过滤筒150。
图15示出了在线式过滤筒170的实施例，其包括包覆成型的外壳172以及具有另一种可选构造的过滤元件174。外壳172包括入口176和出口178。过滤筒170具有圆顶形的端帽180，该端帽与前述实施例中的平面端帽不同。过滤元件174为上述由两个部分构成的过滤元件的变型。过滤元件174包括靠在一起形成整体圆柱形的第一块182和第二块184。在这种情况下，第二块184具有阶梯型的外表面，该外表面插入到形成于第一块182的一端中的配合阶梯孔中。孔186形成于第二块184的另一端。如前所述，第一块182具有相对较高的多孔性并用于去除颗粒，第二块184由碳或类似的吸附材料制成，用于化学还原。在使用期间，滤液通过入口176进入过滤筒170。滤液轴向流动穿过过滤元件174，首先穿过第一块182，然后进入第二块184，然后到达孔186。过滤后的滤液从该孔186通过出口178流出过滤筒170。过滤筒可以可选地包括上述的网状物，网状物包在过滤元件的外周上，以便位于过滤元件和外壳之间。
图16示出了在线式过滤筒190，其包括包覆成型的外壳192以及具有另一种可选构造的过滤元件194。外壳192包括入口196和出口198。端帽200设置在过滤元件194的各个端部上。过滤元件194包括具有一系列入孔202和中心出孔204的圆柱形块。入孔形成于过滤元件194的靠近入口196的一端，并延伸穿过块的大部分。中心出孔204形成于过滤元件194的靠近出口198的一端，并延伸穿过块的大部分。入孔202围绕位于中心的出孔204间隔分布。在操作中，滤液通过入口196进入过滤筒190，并且进入第一端帽200和过滤元件194的一端之间的空间。滤液从该空间进入入孔202，穿过过滤元件194并进入中心出孔204。过滤后的滤液从该中心出孔通过出口198流出过滤筒190。流体流动可以描述成从轴向流动转到径向流动。该可选的块结构也可以用于快速更换型过滤筒。过滤筒可以可选地包括上述的网状物，网状物包在过滤元件的外周上，以便位于过滤元件和外壳之间。
现在再次参考附图，其中在所有视图中，同样的附图标记代表相同的元件，图17-19示出了根据本发明另一个实施例构造的过滤筒300。过滤筒300包括外壳302、设置在外壳302内的过滤元件304和将过滤元件304支撑在外壳302内的流动分配管306。在这个实施例中，外壳302为瓶状的整体结构，包括基本圆柱形的、细长的本体308，本体308具有限定了中空内部的内表面和中心纵向轴线。本体308一端封闭并在另一端具有开口颈部310。颈部310限定了口312，口312用于提供与中空内部的流体连通。口312显示为其横截面尺寸小于本体308的横截面尺寸，以方便其密封。然而，应当注意到，另一种选择是，口312的横截面尺寸可以等于本体308的横截面尺寸。两个径向相对的肩部314形成于颈部310的外表面上。肩部314设计成与相应的结构对接，以将过滤筒连接到过滤系统中。外壳302可以采用任何合适的材料制成；一种对于许多应用都特别适合的材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
过滤元件304为粘结过滤块(例如，由颗粒状的过滤介质和粘合剂形成的基体)，其在外壳302的内部形成并定型。过滤元件304基本与外壳内部的基本圆柱形状一致，但是稍稍小于外壳内部，以便在过滤元件304和外壳302的内表面之间限定基本为环形的间隙或空间316。在所示的实施例中，过滤元件304从外壳302的底部到稍稍位于颈部310下方的位置基本上填满外壳内部，并且其横截面尺寸大于口312的横截面尺寸。这里描述的过滤元件仅仅只是可以用在这个实施例中的过滤元件的一个实例；许多其它的构造也是可以的。
流动分配管306优选由例如塑料或金属等刚性或半刚性材料制成，并同轴地置于外壳302内。在所示的实施例中，流动分配管306包括窄的管部分或杆部318和圆柱形杯状部分320。过滤元件304安装到杆部318上，杆部318同轴延伸进入过滤元件304。杆部318具有封闭的第一端和开口的第二端。第一端限定了锥形尖端，锥形尖端靠近过滤元件304的底部。穿过杆部的壁形成有多个纵向孔缝322。孔缝322围绕杆部318的圆周间隔分布并且延伸越过杆部的大部分长度。从而对于杆部318的与过滤元件304接触的大部分表面来说，杆部318是多孔性的。孔缝322允许滤液流动穿过过滤元件304而进入杆部318，杆部318用作收集过滤后的滤液的收集器。
杆部318的开口第二端超出过滤元件304并位于靠近口312的位置上。圆柱形的杯状部分320同心地形成在第二端上，以放置于口312内。杯状部分320的直径大于杆部318的直径，并且杯状部分320位于口312的内侧。环形凸缘324形成于杯状部分320的上边缘上。凸缘324具有限定了外径的圆形外边缘，该外径基本等于口312的直径，使得外边缘紧靠在颈部310的内表面上。多个孔326形成于凸缘324中，以允许在“顶部空间”(即口312的位于凸缘324之上的部分)和外壳302的内部之间的流体连通。孔326优选地为多个并且尺寸小，以便用作“毛细孔”，从而在从装置上移除过滤筒时减少从过滤筒300的溢出。从而杯状部分320和凸缘324用作密封表面，以将流入流动和流出流动分开。两个径向相对的肩部328形成于凸缘324上，紧邻杯状部分320。肩部328设计成将过滤筒300与过滤系统中的配对出口管道进行连接。内部杯状部分320用来提供与配对的歧管弹性密封件配合的密封表面。杯状部分320的作用方式很像吸管，以便引导过滤后的流体而不会使其泄露到歧管中。口312和杯状部分320都具有与配对歧管形成密封的O形圈，杯状部分的O形圈在入口和出口之间进行密封，口的O形圈将外壳相对于入口进行密封。
如图21和22最佳地示出，流动分配管306包括套在杆部318上的多孔管套330。管套330由形成圆柱形的筛状材料或渗透膜制成，其做成紧贴杆部318并覆盖孔缝322。从而套管330防止颗粒状材料在转变成粘结过滤块之前进入杆部318，同时为滤液提供穿过过滤元件304进入杆部318的流体流动路径。
在操作中，滤液通过口312进入过滤筒300，并流动穿过凸缘的孔326(如图19所示)进入外壳302的内部。滤液完全充满过滤元件304和外壳302的内表面之间的间隙316，然后渗透过滤元件304的整个外部。滤液穿过多孔过滤元件304向内流向杆部318(即基本上径向流动)，穿过套管330和孔缝322，并收集在杆部318中。已过滤的滤液向上流动穿过杆部318进入杯状部分320，通过口312流出过滤筒300。
从制造外壳302开始制造过滤筒300的过程。外壳302可以采用各种技术由塑料材料制造，例如利用气体或水辅助的吹塑成型、拉伸吹塑成型(例如参考1998年4月7日授予Nakamaki等人的美国专利No.5,735,420中公开的方法)或者注塑成型。另一种选择是，外壳302可以采用各种技术由金属或类似的材料制造，例如铸造、旋压成型、冲压、拉拔等等。
然后，将预定量的选择好的颗粒状材料通过口312引入到外壳302的内部。如上所述，将会变成粘结过滤块的颗粒状材料可优选但不是必须地包括颗粒状过滤介质和粘合剂的混合物。粘合剂通常为颗粒形式的聚合物或聚合物基物质，并且可以与颗粒状过滤介质干燥混合。另一种选择是，颗粒状材料可以完全由聚合物材料组成。颗粒状材料设计成使其在随后的过程中收缩。即，通过选择合适量的合适成分，例如聚乙烯(特别是超高分子量的聚乙烯)，颗粒状材料将会收缩，从而产生具有期望尺寸和形状的成品过滤元件304。即，尺寸和形状基本与外壳内部的基本圆柱形形状一致，但是稍稍小于外壳内部，以限定间隙316。根据材料、工艺和温度，收缩率优选处于大约1-10％范围内。作为实例，对内径为2.00英寸(5.1cm)的外壳302采用5％的收缩率将会产生直径为1.90英寸(4.8cm)的过滤元件，在过滤元件的每一侧产生0.050英寸(0.13cm)的径向间隙。
在用颗粒状材料将外壳内部填充到期望位置之后，将流动分配管306通过口312插入到外壳302中，以便在外壳302中同轴定位。这是这样实现的，即：推动流动分配管306的尖端首先穿过颗粒状材料，直到杆部318的锥形端处于靠近外壳302的封闭底部的期望位置上为止。流动分配管306设置成使得杆部318同轴定位于外壳内部，并且凸缘324同轴定位于口312中。
在流动分配管306处于正确位置的情况下，可以可选地压缩或“压紧”颗粒状材料，以确保在将颗粒状材料转变成粘结过滤块时获得期望的多孔性。用于压缩颗粒状材料的可行技术包括振动填充后的外壳302或在离心机中旋转填充后的外壳302。另一种选择是，在外壳302中插入膨胀囊来压缩材料。可以采用冲头来压缩颗粒状材料，但由于口312狭窄以及存在流动分配管306，使得这种方案较为困难。
接下来的步骤是处理颗粒状材料，以产生粘结过滤块形式的成品过滤元件304。这样，外壳302用作形成过滤元件304的模具。通过使用外壳302作为模具而不是厚重的金属模具，显著节省了制造成本和能源。如前所述，烧结是处理颗粒状材料的一种方式。在这种情况下，通过将颗粒状材料加热到某个温度(称之为“烧结温度”)来实现烧结，在该温度下，粘合剂颗粒的表面处的分子变得具有足够的活动性，以使其与相邻颗粒的表面处的分子混合，从而在相邻的分子之间形成结合。在聚合物粘合剂的情况下，烧结温度至少为聚合物的维卡软化温度(VST，Vicat softening temperature)，但是可以超过该温度。用于外壳302和粘合剂的材料必须是热相容的。即，外壳302应当从在经受粘合剂材料的烧结温度时不会失去结构完整性的材料中进行选择。将颗粒状材料保持在烧结温度，直到出现期望的结合程度为止，之后冷却整个装置。加热时间取决于多个变量，包括选择的材料和过滤元件的尺寸。在加热和冷却的过程中，过滤元件304收缩并将其自身粘结到杆部318上。杆部318可以具有某种表面结构(例如具有粗糙表面或小的凸起)，来加强过滤元件304在杆部318上的粘结。另一种选择是，杆部可以由适合与粘合剂进行化学粘结的材料制成。
虽然已经说明了本发明的具体实施例，但是对于本领域技术人员来说很明显，在不脱离所附权利要求限定的本发明范围内，可以对本发明进行各种修改。

Claims (30)

1.一种过滤筒，包括：
整体外壳，其具有限定中空内部的内表面；以及
过滤元件，其设置在所述外壳中，其中，所述过滤元件为粘结过滤块，所述粘结过滤块基本与所述中空内部的形状一致，但是稍稍小于所述中空内部，以在所述过滤元件和所述内表面之间限定间隙。
2.一种过滤筒，包括：
外壳，其具有口和限定中空内部的内表面；
流动分配管，其具有设置在所述中空内部中的杆部；以及
过滤元件，其安装在所述杆部上，其中，所述过滤元件为粘结过滤块，所述粘结过滤块基本与所述中空内部的形状一致，但是稍稍小于所述中空内部，以在所述过滤元件和所述内表面之间限定间隙。
3.根据权利要求1或2所述的过滤筒，其中，所述过滤元件由颗粒状材料形成并定型。
4.根据权利要求3所述的过滤筒，其中，所述颗粒状材料包括过滤介质和粘合剂。
5.根据权利要求3所述的过滤筒，其中，所述颗粒状材料设计成在处理过程中收缩。
6.根据权利要求1或2所述的过滤筒，其中，所述外壳包括口。
7.根据权利要求6所述的过滤筒，其中，所述过滤元件的横截面尺寸大于所述口的横截面尺寸。
8.根据权利要求6所述的过滤筒，其中，所述外壳是吹塑成型的。
9.根据权利要求1或2所述的过滤筒，还包括将所述过滤元件支撑在所述外壳中的流动分配管。
10.根据权利要求2所述的过滤筒，其中，所述杆部为多孔性的。
11.根据权利要求10所述的过滤筒，其中，所述杆部具有形成于其中的多个孔缝，并且所述流动分配管还包括套在所述杆部上的多孔管套。
12.一种用于制造过滤筒的方法，包括：
提供外壳，所述外壳具有至少一个口和限定中空内部的内表面；
将颗粒状材料通过所述口引入所述中空内部中，其中，所述颗粒状材料设计成在处理过程中收缩；以及
处理所述颗粒状材料，以将所述颗粒状材料转变成粘结过滤块，所述粘结过滤块基本与所述中空内部的形状一致，但是稍稍小于所述中空内部，以在所述过滤元件和所述内表面之间限定间隙。
13.一种用于制造过滤筒的方法，包括：
提供外壳，所述外壳具有至少一个口和限定中空内部的内表面；
将颗粒状材料通过所述口引入所述中空内部中，其中，所述颗粒状材料设计成在处理过程中收缩；以及
处理所述颗粒状材料，以将所述颗粒状材料转变成粘结过滤块，所述粘结过滤块基本与所述中空内部的形状一致。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，处理所述颗粒状材料包括烧结所述颗粒状材料。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述外壳为整体结构。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述过滤块的横截面尺寸大于所述口的横截面尺寸。
17.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述外壳是吹塑成型的。
18.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述颗粒状材料为过滤介质和粘合剂的混合物。
19.根据权利要求12或13所述的方法，还包括在处理所述颗粒状材料之前将流动分配管插入到所述外壳中，使得所述流动分配管的一部分延伸穿过所述颗粒状材料。
20.根据权利要求12或13所述的方法，还包括在处理所述颗粒状材料之前压缩所述颗粒状材料。
21.一种过滤筒，包括：
包覆成型的整体外壳，其具有内表面；以及
过滤元件，其设置在所述外壳中，其中，所述过滤元件为过滤块，所述过滤块基本与所述外壳的中空内部的形状一致。
22.根据权利要求21所述的过滤筒，其中，所述过滤元件为粘结过滤块。
23.根据权利要求21所述的过滤筒，其中，所述过滤元件为多级过滤块。
24.根据权利要求21所述的过滤筒，其中，所述外壳包括至少一个口。
25.根据权利要求24所述的过滤筒，其中，所述口和入孔处于所述过滤筒的同一端。
26.根据权利要求21所述的过滤筒，其具有位于所述外壳的相对端部的入孔和出口。
27.根据权利要求25所述的过滤筒，其中，所述外壳是注塑成型的。
28.根据权利要求21所述的过滤筒，其中，所述过滤元件具有至少一个入孔。
29.根据权利要求21所述的过滤筒，其中，所述过滤元件具有与所述口流体连通的中心孔。
30.根据权利要求26所述的过滤筒，其中，所述外壳具有第二出口，所述第二出口设置在所述外壳中，并与所述过滤元件流体连通。
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