CN103068471A - 包括手柄的流体过滤组件 - Google Patents

Abstract

一种流体过滤组件，其包括围绕管状外壳的至少一个末端安置的端盖配件。所述端盖配件包括底座、流体端口和手柄，其可以任选构成整体模制的结构。

Description

包括手柄的流体过滤组件

交叉引用陈述

本申请要求2010年8月25日提交的美国申请号12/862,872的权益，所述申请的全部内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及流体过滤组件以及相关组成部件。

相关技术描述

流体过滤组件广泛使用于从液体和气体的工业处理到居民饮用水的纯化的各种应用中。过滤组件通常包括限定了内腔的管状外壳以及位于外壳各末端附近的一个或多个流体端口。在运行中，流体经端口进入组件并经过位于内腔中的分离介质(例如半透膜)。流过该膜的流体通过通常位于组件相反末端的单独的流体端口离开组件。已知有各种运行模式，包括盲端流和错流模式。过滤组件还可以包括另外的流体端口或通道(包括入口)以引入用于清洁所述组件的液体或气体。这样的组件的实例包括可以从The Dow ChemicalCorporation获得的DOW^TM超滤组件：SFP-2860、SFP-2880、SFD-2860和SFD-2880型。这些过滤组件包括设计用于超滤类型的应用例如水处理的中空纤维半透膜。上面提到的组件包括模制为安装在组件外壳各末端上的端盖配件的组成部分的流体端口。几个流体端口从端盖配件径向延伸(即沿与组件外壳的长度所定义的轴垂直的方向延伸)。尽管便于安装，但这些径向延伸的流体端口类型在运输和储存期间易受损坏(例如剪切、开裂等)。

过滤组件通常以1-2m的长度和0.1-0.25m的直径提供。在填充水时，较大组件的重量可以超过100kg。由于它们的构造和重量，较大的过滤组件可能极难手动地安装，特别是长度超过1m并且重量超过10kg的过滤组件。

发明简述

本发明涉及流体过滤组件和相关组成部件及其制造和使用方法。本发明的过滤组件包括沿着两个相反末端之间的轴延伸并限定了内腔的管状外壳。所述组件还包括至少一个端盖配件，其包括：围绕所述外壳的末端同心安置的底座，以及从所述底座径向向外延伸的流体端口。所述流体端口限定了与所述内腔流体连通的通路。所述过滤组件还包括含有从所述底座延伸并限定了适用于操作所述组件的开口的细长握持元件的手柄。还描述了其他实施方案，包括其中所述细长握持元件从所述底座向所述流体端口延伸，以及其中所述底座、流体端口和手柄构成整体模制结构的实施方案。

附图简述

参考详细描述和附图可以更好地理解本发明和各种实施方案。提供所述附图是为了便于描述，并且不是必定按比例绘制。在这些部分中，相似的参考数字指称类似的元件。

图1是本发明的一个实施方案的流体过滤组件的部分剖视透视图。

图2是图1的实施方案的部分剖视截面正视图。

图3a、b、c和d是端盖配件的各种实施方案的部分剖视正视图。

发明详述

出于本说明书的目的，术语“过滤器”意图用于描述能够基于广泛的分离机制分离组分的组件，所述分离机制包括但不限于：孔隙流(pore flow)、溶液扩散、离子交换、吸附和螯合。本发明的过滤组件适用于“过滤”广泛的流体，包括气体和液体两者。常见的液体基分离的实例包括有机和水基进料。

本发明的过滤组件可以包括广泛的分离介质，包括基于膜的组件(例如螺旋卷、中空纤维、毛细管和管状膜组件或“元件”)和基于介质的组件(例如颗粒型材料例如离子交换树脂、吸附介质(如碳、二氧化钛等)的滤筒)。代表性半透膜包括由聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈等制成的半透膜。所述组件可用于广泛的应用中，包括但不限于微滤(MF)、超滤(UF)、纳米过滤(NF)以及反渗透(RO)和渗透蒸发(pervaporation)。在优选实施方案中，组件包括位于外壳内腔中的至少一个半透膜。在实施方案的优选子集中，将多个中空纤维半透膜轴向定位于内腔中。中空纤维的末端可以利用已知的“灌封”技术相对于内腔密封，其中中空纤维的一端或两端保持开放并与端盖配件内形成的一个或多个外腔流体连通。

本发明的过滤组件优选包括管状外壳(例如长度大于其宽度的细长壳体)，其沿着两个相反末端之间的轴延伸并限定内腔。在一个优选实施方案中，过滤组件的外周缘为具有圆形横截面的圆柱体形状。在可选实施方案中，外壳可以具有多边形横截面。外壳可以由广泛的材料例如塑料、陶瓷、金属等构成，但在一组优选实施方案中，外壳由可注模塑料例如聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)制成。

过滤组件还包括端盖配件，其包括围绕外壳末端同心安置的底座。端盖配件优选位于组件的各个末端处。在优选实施方案中，端盖配件的底座的内周缘包括与外壳末端的外周缘匹配或互补的构造，使得底座可以围绕外壳的末端滑动、紧密配合并优选密封。取决于构造的材料，底座可以通过机械手段例如压力配合、夹具、配合螺纹等紧固到外壳上，或者可以通过例如超声焊接、旋转焊接、胶粘剂等或这些技术的组合来粘接。端盖配件还包括从底座径向向外(例如以与外壳的长度所定义的轴垂直的方向)延伸的流体端口。流体端口包括凸起的喷嘴样结构，其包括与外壳的内腔流体连通的通路。端盖配件可以由广泛的材料如塑料、陶瓷、金属等构成，然而在一组优选实施方案中，外壳由可注模塑料例如聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)制成。端盖配件可以包括各种不同取向的另外的流体入口和出口。在优选实施方案中，端盖配件还包括从底座轴向向外延伸的流体端口(即“通道”)。

过滤组件还包括手柄，其包括从端盖配件的底座延伸的细长握持元件。在一个实施方案中，细长握持元件从底座上的第一位置向底座上的第二位置延伸以形成适合于握持或以其他方式操作组件的开口(即封闭环)(例如，细长握持元件优选至少50mm长，但更优选至少100mm长)。细长握持元件(和相应开口)可以包括广泛的形状，例如细长握持元件可以是两端紧固于底座上的“U形”形状。在优选的可选实施方案中，细长握持元件从底座延伸到流体端口，即手柄、流体端口和底座合在一起形成开口。在优选实施方案中，手柄、底座和流体端口构成整体模制结构，例如一次注模部件。正如将在下面结合附图描述的，对细长握持元件和相应开口的形状没有特别的限制，但其外形优选符合工效学以便于操作者的手指或手的插入。例如，在优选实施方案中，细长握持元件的长度为至少50mm，更优选至少100mm。细长握持元件的示例性结构在下面结合图3A-D进行描述。手柄提供了用于在运输或安装期间移动组件的便利手段。此外，在一组优选实施方案中，手柄为流体端口提供了结构性支撑，否则流体端口易受损坏。也就是说，由于流体端口从组件径向突出，它在运输、储存或安装过程中易受到潜在的冲击。

参考图1，代表性流体过滤组件总体显示为10，其包括沿着相反末端(14，16)之间的轴(X)延伸并限定内腔(未示出)的管状外壳(12)。端盖配件(18，20)位于外壳(12)的各个末端(14，16)。各端盖配件(18，20)包括围绕外壳(12)的各末端(14，16)同心安置的环形底座(22，24)。端盖配件(18，20)各包括以与轴(X)垂直的方向从底座径向向外延伸的流体端口(26，28)。流体端口(26，28)是圆筒形的，并各自限定与外壳(12)的内腔流体连通的通路(30，32)。包含L形细长握持元件(34，36)的手柄从流体端口(26，28)延伸到底座(22，24)，并限定了适合于操作组件的开口。细长握持元件的长度(从底座至流体端口)优选为至少50mm，更优选至少100mm。端盖配件(18，20)还包括端盖(38，40)，其通过例如配合螺纹紧固于底座(22，24)上并限定了外腔(在图2中示出)。尽管端盖(38，40)可以相同，但在图1中示出的实施方案中，“顶部”端盖(38)包括凹入的外周缘，其包括从底座(22)轴向延伸的位于中央的流体通道(42)，而“底部”端盖(40)包括适合于沿竖直方向支撑组件的平坦表面。

端盖配件(18，20)还可以包括一个或多个任选的凸起部(44，44’，46)(假想示出)。各个凸起部(44，44’，46)包括升高的侧壁或环(其限定了通向组件(10)的内腔的通路)以及顶板。顶板防止了与内腔的流体连通直至例如通过钻孔移除顶板以形成流体端口时。在顶板被移除后，得到的流体端口可以例如通过匹配螺纹连接到流体源，例如加压气体、负压等。为了在安装过程中提供灵活性，可以将一个或多个凸起部(44，44’)安置在端盖配件(18，20)的底座(22，24)周围。包括多个凸起部允许组件(10)以多种不同的配置与流体管线互连，即可以将位置最接近期望流体源的密封凸起部开口(tapped)而其他凸起部保持密封。在一个优选实施方案中，多个凸起部(44，44’)沿着将组件(10)的轴(X)横切的平面同心地排列在底座(22，24)周围。

图2是图1的实施方案的部分剖视透视图。多个半透性中空纤维(48)沿着轴(X)定位于外壳(12)的内腔(50)中。中空纤维(48)的相反末端通过一定量的灌封材料(52，54)(例如聚氨酯、环氧树脂、聚硅氧烷)相对于内腔(50)密封，但是向位于各个端盖配件(18，20)中的外腔(56，58)开放并与其流体连通。外腔(56，58)通过沿着组件(10)的轴(X)中央延伸的中心管(60)彼此流体连通。在运行中，加压的进料流体(例如未处理的水)通过流体端口(28)进入内腔(50)，并沿着中空纤维(48)的长度流动。一部分进料流体通过半透膜(例如中空纤维(48))并移动到端盖配件(18，20)的外腔(56，58)，在那里它通过一个或多个流体通道(42)最终流出组件(12)，如实心箭头所概要地显示的。在示例性实施方案中，两个外腔(56，58)的透过物(即过滤的流体)从共同的流体通道(42)流出组件。可选地，各个外腔(56，58)可以包括单独的流体通道(未示出)。当以盲端模式运行时，第二流体端口(26)被密封；然而，当以错流模式(假想示出的箭头)运行时，第二流体端口(26)开放并提供浓缩的进料流体流出组件的出口。在示例性实施方案中，中空纤维(48)的两个末端与外腔(56，58)流体连通。在可选实施方案中，中空纤维(48)可以在一个末端(例如末端(16))处密封。尽管被描述为以“从外向内”模式(即进料液体与中空纤维膜的外侧相接触)运行，但可选地，组件可以以“从内向外”模式运行，其中进料流体被引入中空纤维的管腔部分内。尽管进料流体典型地在压力下引入组件中，但可选地，可以通过向半透膜的透过物侧施加负压或者通过正压与负压二者的组合来运行组件。

图3a、b、c和d是与所述流体过滤组件结合使用的端盖配件的各种实施方案的部分剖视正视图。图3a示出了L-形细长握持元件(34)，其从端盖配件(18)的流体端口(26)延伸到底座(22)。握持元件(34)、流体端口(26)和底座(22)总体形成矩形开口，其适合于容纳操作者的手指或手。开口的外缘可以被修圆。图3b示出了直线形细长握持元件(34)，其包括三角形开口。图3c示出了曲线形细长握持元件(34)。图3d示出了包括波状握持表面(62)的细长握持元件(34)。

已经描述了本发明的许多实施方案，并且在某些情况下，特定实施方案、选择、范围、组成或其他特点被表征为“优选的”。特征被称为“优选的”不应被解释为将这样的特征视为本发明的必需或关键方面。尽管被显示成在外壳的两个末端都包括端盖配件，但所述组件包括只包含一个端盖配件的实施方案。类似地，尽管各个端盖配件被显示成包括手柄，但所述组件包括只包含一个手柄的实施方案。

Claims (8)

1.一种流体过滤组件，其包括：

管状外壳，其沿着两个相反末端之间的轴延伸并限定内腔，

端盖配件，其包括：

底座，其围绕所述外壳的末端同心安置，以及

流体端口，其从所述底座径向向外延伸，其中所述流体端口限定与所述内腔流体连通的通路，

其中所述过滤组件特征在于包括手柄，所述手柄包括从所述底座伸出并限定适应于操作所述过滤组件的开口的细长握持元件。

2.权利要求1的流体过滤组件，其中所述细长握持元件从所述底座延伸到所述流体端口。

3.权利要求1的流体过滤组件，其中所述底座、流体端口和手柄构成整体模制的结构。

4.权利要求1的流体过滤组件，其中所述细长握持元件构成L形结构。

5.权利要求1的流体过滤组件，其中端盖配件位于所述外壳的各末端，并且其中至少一个端盖配件还包含从所述底座轴向向外延伸的流体通道。

6.权利要求1的流体过滤组件，其中端盖配件位于所述外壳的各末端，并且其中两个端盖配件都包括手柄。

7.权利要求1的流体过滤组件，其中所述组件还包括位于所述内腔中的至少一个半透膜。

8.权利要求7的流体过滤组件，其中所述半透膜包含多个中空纤维。

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