CN102791363A - 用于过滤装置的盐水密封件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有管式压力容器和管式过滤组件的过滤装置。管式过滤组件放置在管式压力容器内并包括过滤芯和环绕过滤芯的开口环密封开口环密封件。开口环密封件具有环形体，环形体包括第一端、与第一端相对并与第一端可滑动接合的第二端、以及延伸通过环形体的开口。
Description
背景技术
本发明总体上涉及水过滤装置。具体说，本发明涉及一种包括具有旁路的盐水密封件的错流水过滤装置。本发明可适用的过滤器包括反渗透、超过滤、纳米过滤和微过滤的过滤器。
现有技术中通常的过滤器装置1000（图1和图2）包括被安置在管式压力容器1004内的一个或者多个管式过滤组件1002。这种管式过滤组件具有可替换的过滤芯，例如螺旋形缠绕的反渗透的或超过滤的过滤器。通常的管式过滤组件1002制造成各种各样的尺寸，例如直径为4、6、8和16英寸。在运行中，管式过滤装置以提高的压力被安置在管式压力容器内以防止进给盐水（brine）与清洁的渗透水混合。为了维持管式过滤组件的有效性和保持该过滤装置的成本尽可能低，管式过滤组件在单个管式压力容器内以串联的方式连接一起。管式过滤组件包括在每个管式过滤组件1002的一端上的盐水密封件1006。
在管式过滤组件1002上需要盐水密封件1006来将进给水导入过滤装置1000的过滤芯并阻止进给水从旁经过管式过滤组件。这样的盐水密封件1006附设在管式过滤组件的末端上，且较佳的是附设在其进给侧上的抗伸缩装置（ATD）周围，以防止进给液体在管式过滤组件1002和管式压力容器1004之间旁通。盐水密封件通常被设计成当进给液体流入盐水密封件时扩展或膨胀以形成不透水密封。这样的盐水密封件是由柔性橡胶材料制成以对管式压力容器的内径和盐水密封件/管式过滤组件的外径之间的较小的公差偏差进行调整。
传统的盐水密封件的结构是有问题的，因为带传统盐水密封件的管式过滤组件只能单向地插入和通过管式压力容器。因此，如果单个管式过滤组件必需替换，则为了调换就需要将在单个压力容器内于该有问题的管式过滤组件行进方向前面的整个一连串的管式过滤组件移走。此外，传统的橡胶盐水密封件在将过滤组件拖进/推进管式压力容器或拖出/推出压力容器时产生很大的摩擦力。这样，当管式过滤组件特别重时，例如直径为16英寸的过滤组件，这会使得移走该管式过滤组件困难。
传统的盐水密封件还通常构造成U形杯状的盐水密封件1006。该U形杯状的盐水密封件1006具有指向进给流动方向的“U”形的底部。按照这样，U形杯状的盐水密封件允许沿进给液体流动方向容易移动。这就是说，当管式过滤组件沿进给流动方向移动时，U形杯状的盐水密封件自然而然地朝它本身合拢。然而，如果管式过滤组件1002在相反方向上被拉动，则该U形杯状的盐水密封件就会打开并对沿与进给流动方向相反的方向的移动产生更大的摩擦力和阻力。由于这个问题，许多工厂是从进给侧装载压力容器而从管式压力容器的盐水侧移走管式过滤组件。然而，这就会导致需要较大的工厂占地面积以适应在管式压力容器两端周围的这种类型的动作。
而且，传统的橡胶的盐水密封件还必须被润滑以允许管式过滤组件在管式压力容器内有效地滑动。然而，这类润滑剂可能有害地污染过滤组件的过滤芯。
此外，直接在传统的盐水密封件后面的区域不被暴露于紊流状态中。这样，流体在盐水密封件后面停滞的特性就会形成生物淤积生长，这对于过滤装置的运行是不利的。
因此，仍然有需要提供一种可以从压力容器于一端周围装载和移走的过滤组件，一种具有可减小为进行多重的过滤组件的安装和/或取出所必需花费的体力并可取消使用润滑剂的盐水密封件的过滤组件。
发明内容
在一方面，本发明提供一种包括管式压力容器和管式过滤组件的过滤装置。该管式过滤组件被安置在该管式压力容器内。管式过滤组件包括过滤芯和开口环密封件。开口环密封件环绕过滤芯并包括由硬聚合物制成的环形体。环形体包括第一端、与该第一端相反的并与第一端可滑动接合的第二端、和沿与环形体纵向轴线基本上平行的方向延伸通过环形体的开口。
在第二方面，本发明提供一种用于螺旋形缠绕的滤芯的抗伸缩装置，盖抗伸缩装置包括圆筒体和盐水密封件。圆筒体包括界定圆筒体的密封套。盐水密封件定位在密封套内并从密封套径向向外延伸。盐水密封件还包括环形体，该环形体具有外侧面、与外侧面相反的内侧面、以及延伸通过盐水密封件以使流体可从该外侧面流通到内侧面的开口。
在第三方面，本发明提供一种包括管式压力容器和管式过滤组件的过滤装置。管式压力容器包括外表面和内表面。管式过滤组件被安置在管式压力容器内并包括过滤芯和盐水密封件。盐水密封件环绕过滤芯并包括由硬聚合物制成的环形体。盐水密封件与管式压力容器的内表面间隔开。
附图的简要说明
当结合附图阅读时，前述的发明内容以及以下对本发明的较佳实施例的详细说明可被更好地理解。为了说明本发明，在附图中示出目前优选的实施例。但是，应理解本发明不限于所示的精确布置和机构。附图中：
图1是一个示意图，显示具有安装在压力容器内的多重过滤组件的传统过滤装置的局部横剖侧视图；
图2是被组装到过滤组件上的传统的U形盐水密封件的局部立体图；
图3是根据本发明第一方面的过滤装置的局部横剖侧视图；
图3A是图3的过滤装置的过滤芯的细节的放大的局部横剖侧视图；
图4A是图3的过滤装置的抗伸缩装置的一个实施例的正视图；
图4B是图4A的抗伸缩装置的横剖侧视图；
图4C是图4A的抗伸缩装置与根据本发明一个实施例的盐水密封件组装的横剖侧视图；
图4D是图4C的抗伸缩装置的放大的局部的横剖侧视图；
图5A是根据本发明第一方面的开口环密封件的正视图；
图5B是图5A的开口环密封件的放大的局部侧视图；
图5C是图5A的开口环密封件的侧视图；
图5D是图5C的开口环密封件的放大的局部侧视图；
图6是根据本发明另一方面的开口环密封件的放大的局部立体图；
图7是本发明又一方面的开口环密封件的放大的局部立体图；
图8A是根据本发明另一方面的抗伸缩装置的另一个实施例的正视图；
图8B是图8A的抗伸缩装置的横剖侧视图；
图8C是图8A的抗伸缩装置与根据本发明一个实施例的盐水密封件组装的横剖侧视图。
具体实施方式
参看图3，在第一方面，本发明提供一种包括压力容器12、过滤组件14和开口环密封件16的过滤装置10。压力容器12较佳是具有形成该压力容器的进口和出口的相反的两端的管式压力容器。过滤组件14较佳是被安置在管式压力容器12内并通过其进口端11被插入管式压力容器中的管式过滤组件。因为管式压力容器在本技术中是已知的，其结构和运行的详细说明对于完全理解本发明并不是必需的。然而，典型的管式压力容器包括那些例如由加利福尼亚州的维斯塔的贝卡尔特公司（Bekaert of Vista,CA）、明尼苏达州的明尼阿波利斯的滨特尔公司（Pentair of Minneapolis,MN）、以及以色列的贝尔谢巴的贝尔复合材料公司（Bel Composite of Beer Sheva,Isreal）制造的管式压力容器。
管式过滤组件14包括过滤芯15（图3A）和开口环密封件16。过滤芯15可以是任何水过滤芯，例如反渗透过滤器、超过滤过滤器、纳米过滤过滤器，或微过滤过滤器。这类管式过滤芯是本技术中已知的，因此对其结构和功能的详细描述对于完全理解本发明并不是必需的。然而，在美国专利申请公布第US2009/0314713号中描述了典型的过滤组件14的过滤芯，该专利申请的全部揭示内容一并援引于此。
管式过滤组件14还包括在其相对端周围的抗伸缩装置（ATD）18（图3A和图4A-4D）。该ATD18通常如图4A-4D那样构造并在过滤芯的末端周围与过滤芯连接以罩住过滤芯15并防止管式过滤芯的任何可能发生的伸缩，诸如采用螺旋形缠绕的管式过滤芯可能发生的那样。
ATD18较佳地是形成成具有盘状形状，该盘状形状具有圆筒体18a和“轮辐和轮子”结构，如图4A所示。中心孔18b沿与纵向的中心轴线A平行的方向延伸通过ATD。中心孔18b从外侧面18c延伸到内侧面18d。
ATD18还包括界定圆筒体18a的圆周密封套20。ATD连接到过滤组件14的一端上以使密封套20靠近过滤组件的末端。密封套20包括基本上平行于ATD的纵向轴线A的第一表面22。
第一表面22还限定密封套的外表面。密封套还包括第一壁24和第二壁26，第一壁24和第二壁26每一个都从第一表面22径向向外地延伸。第一壁24与第二壁26间隔开。通常，密封套20构造成具有当沿延伸通过ATD或者开口环密封件的纵向轴线的平面观察时呈基本上U形的横截面。密封套的尺寸和结构通常被构造成安置和接纳开口环密封件16，如在图3A和4C中最佳显示那样。
开口环密封件16构造成如图5A-D中最佳显示那样。开口环密封件16形成为一个可减小整体管式过滤组件14的复杂度的一体结构。开口环密封件16包括基本上环形的本体28。环形体28具有平坦的内表面30、凸面的外表面32、外侧面33a和内侧面33b。较佳地，开口环密封件的外侧面33a和内侧面33b中的至少一个与ATD的第一壁24或者第二壁26间隔开。更佳地，开口环密封件的外侧面33a和内侧面33b两者都分别与第一壁24和第二壁26间隔开。将开口环密封件16与第一和/或第二壁24、26间隔开有利地允许进给液体沿着密封套和围绕密封套流动。
凸面的外表面32有利地允许将过滤组件14沿任何一个方向，即沿进给流动方向或者与进给流动方向相反的方向插入管式压力容器12或者从管式压力容器12移走。开口环密封件还包括第一端34和在开口环密封件内形成离缝或者重叠的第二端36。第一和第二端34、36可以各种各样的方法互相接合或者嵌套。
较佳地，第一和第二端34、36可滑动地彼此接合，以使第一端沿着第二端滑动并与第二端接触。开口环密封件可在具有第一直径的第一位置和具有第二直径的第二位置之间移动。开口环还具有在平行于环形体的纵向轴线的方向上的厚度Ts。较佳地，开口环密封件的厚度Ts为大约0.2英寸至0.5英寸。
开口环密封件16较佳地是由硬聚合物，例如硬度计测量的高硬度弹性体或者具有肖氏硬度D级或更高硬度的硬质塑料制成。较佳地，硬聚合物是由，但不限于，聚丙烯、超高分子量的聚乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯丙烯腈、聚对苯聚对苯二甲酸乙二醇酯、三聚氰胺甲醛和/或其组合制成。硬聚合物在使管式过滤组件滑进或滑出管式压力容器的过程中可有利地提供较小的摩擦力、开口环密封件的精确尺寸以确保与管式压力容器对准、以及因而无需在开口环密封件上敷涂润滑剂。
由于由硬聚合物制成的开口环密封件的结构和刚硬的特性，开口环密封件可保持其环形形状。这样，开口环密封件可以收缩以在具有第一直径的第一位置和具有第二直径的第二位置之间移动。这就是说，由于开口环密封件的可滑动接合的第一端和第二端，开口环密封件可以收缩以组装到管式过滤组件上并围绕管式过滤组件的外周压缩。然而，由于开口环密封件的有回弹力的特性，当其被组装到管式过滤组件（例如管式过滤组件的密封套）上后，开口环密封件被偏置并径向向外弹开以填充在管式过滤组件14和管式压力容器12的内壁之间所形成的环形间隙。较佳地，开口环密封件径向向外地弹开以填充在管式过滤组件和管式压力容器之间的大部分环形间隙，而更佳地使得可直接接触管式过滤组件的内圆周表面。开口环密封件的弹性可有利地允许它压缩并减小其整体直径以符合管式压力容器的内径，由于制造公差，一个管式压力容器与另一个管式压力容器的内径可能不同。
如图3A和图4C中所示，开口环密封件16被构造成延伸出管式过滤组件14的最外表面。例如，标准的16”直径的管式过滤组件可以被构造成具有大约15.75英寸的外径并与具有大约15.83英寸至15.90英寸的外径的开口环密封件组装。这样，开口环密封件被构造成沿径向方向T从过滤芯的最外表面延伸出大约0.080英寸至0.250英寸，或者管式过滤组件的外径的大约0.5%至大约1.5%。
管式过滤组件14的最外表面也可以认为是ATD的第一壁和第二壁的最外表面24a、26a（图4D）。开口环密封件从ATD的最外表面沿径向方向延伸。较佳地，开口环密封件从最外表面24a、26a延伸出ATD整体外径的约0.5%至约1.5%。
图3、4C和4D示出被安装在ATD18的密封套20内的开口环密封件16。当被安装在密封套内时，开口环密封件具有与密封套的第一表面22接触的内表面30。此外，最清楚如图5B中所示，开口环密封件具有沿基本上平行于环形体的纵向轴线的方向延伸通过环形体28的开口38。开口38允许微小量的液体进给流动围绕管式过滤组件的外部分流。换句话说，开口的大小设置成控制一定量的液体进给流动连续行进通过管式压力容器，由此防止可能积聚或者形成生物残留物的任何渐渐衰弱的或停滞的液体。因此，该开口抑制生物淤积生长和积聚在开口环密封件的后面。较佳地，开口大小设置成允许以通过管式压力容器的液体进给流速Q的约0.1%至5.0%通过。
返回参看图3A，开口环密封件16或者可以构造成具有开口38或者没有开口38，且其凸面的外表面32与压力容器12的内表面42间隔开。较佳地，开口环密封件与该内表面隔开大约0.01英寸至0.03英寸。更佳地，开口环密封件与该内表面间隔开足以形成沿垂直于管式压力容器的纵向轴线的平面所截取的总横截面表面面积的约0.0%至1.5%的间隙开口。或者，开口环密封件与压力容器的内表面间隔开以允许以通过压力容器的液体进给流速Q的约0.0%至5.0%通过。使开口环密封件与压力容器的内表面稍微间隔开可有利地允许流体进给在开口环的区域周围流过管式压力容器，从而抑制停滞液体和随之发生的生物淤积的生长和积聚。此外，开口环密封件的结构特性和弹性特性允许它向外弹开以进一步减小在管式过滤组件和管式压力容器之间的环形间隙。
返回参看图5B，开口环密封件16具有第一端34，第一端34包括第一表面44和从第一表面44延伸出的第一凸缘46。开口环密封件的第二端36包括第二表面48和从第二表面延伸出的第二凸缘50。第一表面44较佳地构造成基本上面对第二表面48。第一凸缘构造成与第二凸缘滑动地接合以允许在开口环密封件的直径以内变化和组装到ATD上。然而，第一和第二凸缘中的每一个较佳地构造成使得第一凸缘46与第二表面48间隔开和/或第二凸缘50与第一表面44间隔开。因此，在第一凸缘46和第二表面48之间或者第二凸缘50和第一表面44之间的间距限定该开口38。
图6示出根据本发明另一方面的开口环密封件116。开口环密封件116包括第一端134和第二端136。第一端134包括第一表面144和从第一表面144延伸的凹槽146。第二端136包括第二表面148和从第二表面148延伸出的凸缘150。凹槽146和凸缘150构造成以舌状物和凹槽结构相嵌套。第一表面144基本上面对第二表面148。
或者，开口环密封件可以构造成四边形环216，如图7中所示。
在完全组装后的状态时，如在图3和3A中最清楚显示那样，开口环密封件16环绕管式过滤组件14并可延伸出管式过滤组件的最外表面以提供阻止进给流动通过管式压力容器的障碍。然而，由于开口环密封件的开口38和/或与管式压力容器的内壁表面的间距，开口环密封件有利地允许一定程度的参与以使得开口环密封件不完全阻碍进给流动围绕管式过滤组件的外部的通道。如此，开口环密封件抑制由于例如进给流动的停滞或非紊流流动而在最接近开口环密封件位置附近可能发生的生物淤积。
根据又一方面，本发明提供一种用于螺旋形缠绕的过滤芯的抗伸缩装置118，如图8A-8C所示。抗伸缩装置118包括圆筒体118a并一般构造成具有类似于上述的ATD18那样的盘形形状。圆筒体118a包括界定圆筒体118a的密封套120。密封套120类似地构造成如上述ATD18的密封套20那样。
抗伸缩装置118还包括定位在密封套内的盐水密封件116。盐水密封件116可以被构造成如上述的开口环密封件16那样，或者构造成O型环密封，该O型环密封直接模制到密封套以整体地形成为抗伸缩装置的一部分，由此大大地降低在野外/使用环境中操作的复杂性。密封套包括第一壁124和从第一横向表面122径向向外延伸的第二壁126。第一横向表面122平行于抗伸缩装置的纵向轴线延伸。盐水密封件116包括外侧面133a和内侧面133b，并较佳地被构造成使盐水密封件的外侧面133a和内侧面133b中的至少一个与第一壁124或与第二壁126间隔开。较佳地，盐水密封件的外侧面133a和内侧面133b两者都分别与第一壁124和第二壁126间隔开。
上述实施例的开口环密封件16或者盐水密封件116可视情况被构造成包括生物灭杀剂以进一步抑制过滤装置的生物淤积。
可适用于本发明的典型的生物灭杀剂可以包括但不限于基于清洁剂、染料、卤素、重金属和贵重金属、酚醛树脂化合物、季铵化合物和硅烷的各种生物灭杀剂。较佳地，生物灭杀剂是5-氯代-2-（2，4-二氯苯氧基）-苯酚（也被称为二氯苯氧氯酚）。这样的生物灭杀剂可以直接被合成和/或混合进用于模制或者成型开口环密封件16或者盐水密封件116的树脂。
本领域的技术人员将认识到可对上述的实施例作出改变，而不脱离其广义的发明构思。因此，应理解到本发明并不限于所揭示的具体的实施例，而是要覆盖本发明的由所附权利要求所限定的精神和范围内的种种变型。
Claims (21)
1.一种过滤装置，包括：
管式压力容器；
安置在所述的管式压力容器内的管式过滤组件，所述的管式过滤组件包括：
过滤芯，以及
环绕所述的过滤芯的开口环密封件，所述的开口环密封件包括由硬聚合物制成的环形体，所述的环形体包括：
第一端，
与所述第一端相对并与所述第一端可滑动接合的第二端，以及
开口，所述的开口沿平行于所述的环形体的纵向轴线的方向延伸通过所述的环形体。
2.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于,所述的开口环密封件构造成从所述管式过滤组件径向向外延伸并与所述管式压力容器的内表面间隔开。
3.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于,开口环密封件与所述管式压力容器的内表面间隔开以形成环形间隙，所述环形间隙足以允许通过过滤装置的总流体流量的约0.0%至5.0%通过。
4.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于,所述的开口环密封件进一步包括平坦的内表面和凸面的外表面。
5.根据权利要求4所述的过滤装置，其特征在于,所述第一端包括第一表面，所述第一表面基本上面对所述第二端的第二表面，其中，第一凸缘从所述第一表面延伸以及第二凸缘从所述第二表面延伸，并且所述第一凸缘可滑动地接合所述第二凸缘。
6.根据权利要求5所述的过滤装置，其特征在于,所述第一和第二凸缘中的一个与所述第一和第二表面中的一个间隔开，以限定延伸通过所述环形体的开口。
7.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述第一端包括第一表面，所述第一表面基本上面对具有凹槽的第二端的第二表面，其中，从所述第一表面延伸的舌状物被接纳在所述凹槽内。
8.根据权利要求7所述的过滤装置，其特征在于,所述第一表面与所述第二表面间隔开，以限定延伸通过所述环形体的开口。
9.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于,所述管式过滤组件还包括圆周密封套，所述圆周密封套靠近所述过滤组件的一端，用于接纳所述开口环密封件。
10.根据权利要求9所述的过滤装置，其特征在于,所述的圆周密封套包括沿延伸通过所述环形体的纵向轴线的平面所截取的U形形状的横截面，所述U形横截面具有：
径向向外延伸的第一壁；以及
第二壁，所述第二壁与所述第一壁间隔开并径向向外延伸，且
其中，所述开口环密封件与所述第一壁和所述第二壁中的至少一个间隔开。
11.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于,所述的硬聚合物选自由聚丙烯、超高分子量的聚乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯丙烯腈、聚对苯聚对苯二甲酸乙二醇酯、三聚氰胺甲醛和/或其组合构成的组。
12.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于,所述的开口环密封件包括生物灭杀剂。
13.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于,所述的管式过滤组件还包括密封套，且所述开口环密封件被安装在所述密封套内并被径向向外偏置以从所述密封套延伸。
14.一种用于螺旋形缠绕的滤芯的抗伸缩装置，包括：
圆筒体，所述圆筒体包括界定所述圆筒体的密封套；以及
定位在所述密封套内的盐水密封件，其中，所述盐水密封件从所述密封套径向向外延伸，所述盐水密封件包括环形体，所述环形体包括：
外侧面；
与所述外侧面相反的内侧面；以及
开口，所述开口延伸通过所述盐水密封件以允许流体从所述的外侧面流通到所述内侧面。
15.根据权利要求14所述的抗伸缩装置，其特征在于,所述的密封套包括：
第一表面，所述的第一表面基本上平行于所述的抗伸缩装置的纵向轴线；
第一壁，所述的第一壁从所述的第一表面径向向外延伸；
第二壁，所述的第二壁从所述第一表面径向向外延伸并与所述第一壁间隔开；以及
其中所述盐水密封件的外侧面和内侧面中的至少一个与所述第一壁和第二壁中的一个间隔开。
16.根据权利要求15所述的抗伸缩装置，其特征在于,所述盐水密封件的外侧面与所述密封套的第一壁间隔开，而所述盐水密封件的内侧面与所述密封套的第二壁间隔开。
17.根据权利要求15所述的抗伸缩装置，其特征在于,所述的盐水密封件是整体地形成为所述抗伸缩装置的一部分的O形环密封。
18.根据权利要求15所述的抗伸缩装置，其特征在于,所述的盐水密封件由硬聚合物制成，所述的硬聚合物选自由聚丙烯、超高分子量的聚乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯丙烯腈、聚对苯聚对苯二甲酸乙二醇酯、三聚氰胺甲醛和/或其组合构成的组。
19.根据权利要求15所述的抗伸缩装置，其特征在于,所述的盐水密封件包括生物灭杀剂。
20.一种过滤装置,包括：
管式压力容器，所述管式压力容器具有：
外表面，以及
内表面；
安置在所述的管式压力容器内的管式过滤组件，所述的管式过滤组件包括：
过滤芯，以及
环绕所述过滤芯的盐水密封件，所述盐水密封件包括由硬聚合物制成的环形体，
其中所述盐水密封件与所述管式压力容器的内表面间隔开。
21.根据权利要求20所述的过滤装置，其特征在于,所述的盐水密封件与所述内表面间隔开约为沿所述过滤装置的纵向轴线所截取的过滤装置的总横截面面积的0.0%至1.5%。
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