CN104203831A - 制备用于流体处理系统的芯的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备用于流体处理系统(101、401)的芯(104、204、304、404、504、604、704、804)的方法，其中所述芯(104、204、304、404、504、604、704、804)包括限定用于流体处理介质的至少一个室的壳体，包括提供芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)，该芯壳体部件包括限定能够由过滤元件(219、319、519、619、719、819)封闭的至少一个开口(218、318、518、618、718、818)的至少一个壁(217、313、517、613、713、813)。提供过滤元件(219、319、519、619、719、819)。过滤元件(219、319、519、619、719、819)包括多孔体(220、320、520、620、720、820)，所述多孔体用于至少机械过滤经由所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)的至少一个第一表面区域流入所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)、流过所述多孔体(220、320、520、620、720、820)并经由所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)的至少一个第二表面区域流出的流体。过滤元件(219、319、519、619、719、819)包括覆盖所述多孔体(220、320、520、620、720、820)的至少外周面以便框入所述第一和第二表面区域的边沿(221、321、521、621、721、821)。将过滤元件(219、319、519、619、719、819)与芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)结合，以便通过接合边沿(221、321、521、621、721、821)至芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)来封闭所述至少一个开口(218、318、518、618、718、818)中的至少一个。

Description

制备用于流体处理系统的芯的方法
本发明涉及制备滤芯的方法。
本发明还涉及借助这样的方法可获得的滤芯。
第PCT/EP2011/073171号国际专利申请在本申请之前提交且在本申请之后公布，因此构成按照EPC第54(3)条的现有技术。该申请公开了用于处理流体的容器。该容器设有的壁包括侧壁和第一端壁。侧壁和端壁设成一个构件，并限定了容器的内部空间。第一端壁设有流体可渗透的区段。将处理剂插入该容器的内部空间。例如，其可以以粒状离子交换材料的形状提供。该容器的内部空间借助第二端壁来封闭，为该目的将第二端壁沿着接触区域连接至侧壁。第二端壁可以通过压制、安装凸缘、热填缝或其它连接技术来与侧壁连接。第二端壁设有显示多个毛细管的过滤区段。例如，第二端壁采取形成毛细管的板状烧结过滤体的形式。过滤区段横穿整个第二端壁延伸。
本发明的一个目的在于提供一种制备滤芯的方法和一种滤芯，其中该芯可以用被过滤元件安全地保持在芯内的流体处理介质填充，同时很大程度上避免了芯的外形损毁，并且有助于在制备阶段对过滤元件的操作。
该目的是通过一种制备用于流体处理系统的芯的方法来实现的，其中所述芯包括限定用于流体处理介质的室的壳体，该方法包括：
提供芯壳体部件，其包括限定能够被过滤元件封闭的至少一个开口的至少一个壁；
提供过滤元件，其中该过滤元件包括多孔体，该多孔体用于至少机械地过滤经由过滤元件的至少一个第一表面区域流入过滤元件、流过多孔体且经由过滤元件的至少一个第二表面区域流出的流体，其中过滤元件包括边沿(rim)，该边沿是流体不可透过的且覆盖多孔体的至少外周面以便框入第一和第二表面区域；和
通过接合边沿至芯壳体部件来将过滤元件与芯壳体部件结合，以便封闭所述至少一个开口中的至少一个。
在本上下文中，术语接合(bonding)被理解为表示边沿材料与芯壳体部件材料之间形成连接，以便合并这些材料和任选的粘合剂或填料，这种连接类型也称为正材料连接(positive material joint)。具体地，该术语包括焊接、软焊和粘合剂接合。
所述外周面或者各个外周面从多孔体的平行于或对应于第一表面区域(或多个第一表面区域)的第一面延伸至多孔体的平行于或对应于第二表面区域(或多个第二表面区域)的第二面。
常规的流体处理介质倾向于在第一次使用时膨胀，这可能导致芯壳体上的压力。接合边沿至芯壳体部件使得过滤元件将不太可能移位。承受来自芯壳体内的压力的能力允许过滤元件从外部，而不是从芯壳体部件内与芯壳体部件相结合。这增大了芯壳体部件可具有的形状的范围。由于过滤元件设有覆盖至少多孔体的外周面且通常还会延伸越过外周面边缘的边沿，因此多孔体在制备期间更易于操作。多孔体通常是有些易碎的，因此在操作期间会有碎片或灰尘从边缘脱落的风险。通过首先提供边沿，过滤元件可以在不同于芯的其余部分的位置处制备并运送至将芯用流体处理介质填充并组装的位置。通过提供单独的边沿并将其连接至芯壳体部件，而不是用多孔体作为嵌入物来嵌件模塑芯壳体部件，可以防止多孔体的颗粒在模塑过程中脱落并迁移至芯壳体部件的表面。这有助于防止芯壳体部件的壁的外形损毁，特别是当多孔体和芯壳体部件具有对比色时。
边沿是与多孔体不同的组件且因此可具有不同性质。其可以具有与芯壳体部件相同的颜色和真正相同或类似的材料组成。这二者可以例如均由聚丙烯制成，而多孔体可以是陶瓷或者包含高密度聚乙烯。所述边沿的流体渗透性低于多孔体。特别地，其可以是基本上不能渗透流体的。因此，其可以起到防止流体旁通的作用，从而迫使由流体处理介质处理的流体也经过过滤元件，特别是多孔体。流体处理介质因此可以是相对细粒的介质，其当流体离开芯时被过滤掉。在其它实施方案中，过滤元件可以在流体处理中起到甚至更重要的作用，例如通过去除在流体进入芯之前早已存在于流体中的物质和/或颗粒。在该情况下，由于过滤元件实现了封闭壳体和过滤流体的双重功能，因此芯可以制得相对紧凑或者具有相对于其尺寸而言相对较高的处理容量。
可以看到，US 5,225,078公开了一种包括四个部件的灌入罐过滤组件(assembly)，即用于接收和分配经过滤的水的罐、用于容纳待过滤的水的储器、置于该储器的下端的过滤元件以及用于封闭该储器的上端的盖或罩。储器优选由适合的塑料如聚丙烯制成，并且最方便地可以通过吹塑工艺制备。过滤元件包括呈薄的圆盘形状的刚性多孔碳块。该碳块可以以常规方式制成，其中粒状活性炭和适合的粘合剂如聚乙烯被压缩并加热以形成模塑的多孔块。将环形合成橡胶密封件附接至碳块的外周边。橡胶密封件可以包含氯丁橡胶类材料，一种特别适合的密封材料是以商标KRATON销售的那一种。优选地，该密封件围绕碳块通过注塑而形成，所述碳块在嵌件模塑模具中作为核心元件放置。该密封件用环形的上下唇缘(lip)来形成。所述唇缘有助于将密封元件保持在围绕碳块的边缘的位置。靠近排出口上方的储器的外壁设有环形槽。该密封件的密封面的形状和尺寸与环形槽紧密配合，当将过滤元件朝上轴向压进排出口时，压缩配合相当紧密。在供选择的构造中，可以将限定排出口的储器下端直接模塑到碳块边缘和模塑在碳块边缘周围。以这样的整体模塑构造的密封件可以通过(特别是围绕外外周面)提供含有过量的聚乙烯或其它树脂粘合剂材料的烧结碳块来增强，从而用模塑储器的聚丙烯材料来软化或熔融和密封。储器不含流体处理介质，且橡胶密封件未接合至储器。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，将边沿焊接至芯壳体部件。
该实施方案使得用于处理可饮用流体(例如水)的芯更易于制备。不需要使用食品级粘合剂来将边沿接合至芯壳体部件。这进而还增大了潜在地适用于边沿和芯壳体部件的材料的范围。
在一个实施方案中，多孔体基本上呈平面状，第一和第二表面区域基本上平行于多孔体的平面并朝向相反方向。
因此，多孔体具有基本上均匀的厚度。因此，假设孔隙度不变，过滤元件的流动阻力在整个过滤元件平面也基本上均匀。因为过滤元件用于封闭芯，这就意味着芯室中的压力分布可以更均匀，这有助于确保流体经过流体处理介质没有捷径，特别是在其中过滤元件面积相对大的实施方案中。使用基本上平面的多孔体的进一步的作用在于，其可以从多孔材料的较大的片材或纤网切下或者冲下。另外，平面多孔体通常还意味着基本上平面的过滤元件(虽然边沿通常在其覆盖边缘处稍微突出)，使其更容易与芯壳体的壁合为一体。
可以看到，第一和第二表面区域不需要一定是多孔体的表面。在一个变型中，平行于多孔体平面的一个或多个多孔体表面覆盖有可渗透性材料层，例如织造或非织造材料片。所述材料片的筛孔尺寸可以制成小于多孔体中所包含颗粒的中位直径或者甚至最小直径。
在一个实施方案中，多孔体是自支撑的。
一个作用在于，因为不需要在整个过滤元件表面上延伸的支撑框架，所以可以提供尽可能大的过滤区域。边沿也更易于制备，这是因为其仅仅需要围绕多孔体的圆周延伸，而在整个多孔体表面上都不需要支撑物。因此在该实施方案中，仅有一个第一表面区域和一个第二表面区域。
在该方法的第一个实施方案中，提供过滤元件的步骤包括：
在模具中提供一定量的含有粘合剂的松散材料；和
使该松散材料在模具中粘合以形成多孔体。
与其中将多孔体从多孔材料片上切下的方法相比，该实施方案造成较少的损耗。多孔材料因此可以包含较高价值的材料，包括通过吸附(包括吸附和离子交换)来处理流体的材料。模具的内部尺寸通常对应于边沿的尺寸，至少在位于由边沿框入的平面的方向上。
第一实施方案的变型包括：
提供边沿；和
使用该边沿作为模具的至少一部分，
其中使该松散材料在模具中粘合的步骤包括使多孔体粘合至边沿。
一个作用在于没有必要包括将多孔体与边沿结合的单独的步骤。另外，基本上消除了在将多孔体与边沿结合之前的阶段中多孔体损坏的任何风险。
使该松散材料在模具中粘合以形成多孔体的步骤包括向至少该松散材料施加热。
这比通过例如摩擦使松散材料变得发粘更容易，尤其是在多孔体要具有相对高的孔隙度的情况下。
施加热可以包括经由至少一个经加热的模具来施加热。
一个作用在于，通过使施加至少少量压力成为可能，确保松散材料的成分之间和松散材料与边沿之间充分的粘附。同时可以实现对孔隙度的相对准确的控制。另外，经改善的接触允许更加有效和可控地向松散材料传热。
在第一个方法的变型中，松散材料由微粒状材料组成。
一个作用在于，使松散材料的不同组分的混合能够比例如纤维材料的情况更好地实现。更一般地，多孔体将具有相对均匀的性质。进一步的作用在于，可以基本上实现颗粒之间的仅点接合，因此增加了当颗粒包括用于流体处理的活性颗粒时可用于流体处理的有效表面区域。当使用边沿作为模具时，边沿提供了直接的强度和保护，因此多孔体的韧性要求不是那么重要。
在第一实施方案的变型中，提供过滤元件的步骤进一步包括，在形成多孔体之前，在模具中提供至少一块织物。
所述一块织物或者每一块织物均是流体可渗透的。将织物块(或者多个织物块)在形成多孔体之前与松散材料接触放置。因此，松散材料可以包括相对细的颗粒。通过具有相对小的间隙，该织物适合于防止这些颗粒被流体冲出。因此，使用极细的粘合剂颗粒同样不是绝对必要的。该织物是预先切割的，这比从较大的板上切下由被织物覆盖的多孔体组成的夹层结构要更容易。另外，在一个制备步骤中将该织物粘合至多孔体和/或边沿。
在该方法的第二实施方案中，边沿是重叠模塑(over-moulded)的。
该实施方案相对易于实施。另外，降低了旁通风险，原因是在边沿和多孔体之间基本上没有间隙(play)。这也降低了多孔体被损坏的可能性。在一个实施方案中，多孔体是包含至少热塑性粘合剂的烧结体。
在该实施方案中，提供与多孔体密封式接合的边沿相对容易，因此相对有效地防止了流体的任何旁通。多孔体获得自包含至少热塑性粘合剂的粉末。加热该粉末至低于粘合剂熔融温度或者在粘合剂熔融温度附近的温度。任选地，可以施加压力。孔隙度和孔径将取决于多个工艺参数。
在一个实施方案中，多孔体包含通过吸附处理流体的材料。
在该实施方案中，多孔体主动地从流体中滤出物质，而不是仅仅充当机械过滤器。吸附可以是指吸收、吸附和离子交换。在一个变型中，多孔体包含活性炭，例如以通过粘合剂例如热塑性粘合剂来热接合的颗粒和/或切碎纤维的形式。代替活性炭或者除活性炭外，离子交换或者螯合树脂的热接合颗粒可以包含在多孔体中。
在一个实施方案中，芯壳体部件基本上呈烧杯状，并且在将至少一个过滤元件与芯壳体部件结合之前，将流体处理介质插入芯壳体部件中。
一个作用在于，减少制备芯所需的部件数目。特别地，不必要提供形成侧壁的部件以及盖和底部件二者。更确切地说，烧杯状芯壳体部件包括盖和底中的一个以及盖和底中的另一个的至多部分。过滤元件或者多个过滤元件将流体处理介质的室封闭。
在一个实施方案中，流体处理介质是粒状介质。
这使得相对易于以均匀方式来填充芯的室或多个室。因此，降低了形成穿过流体处理介质的通道的风险，导致更均匀的流体处理。因为可以倾倒大多数粒状介质，所以也使所述室或多个室的填充相对易于自动化。当过滤元件封闭流体处理介质的室的出口时，过滤元件从流体中机械地过滤至少所述粒状介质，然后流体离开所述容纳流体处理介质的室。
在其中芯壳体部件包括侧向地封闭所述至少一个室的外侧壁的实施方案中，侧壁的面向内部的表面在一端处、于限定开口中的至少一个且基本上位于与侧壁的面向内部的表面成一定角度的平面的边缘中终止。
在一个变型中，该角度为至少70°，特别是至少80°，更特别是至少85°。该角度可以为至多120°，特别地至多110°，更特别地等于或者小于100°，例如约95°或更小。根据与过滤元件垂直的芯的体轴，在该实施方案中该室或各室的一端可以完全由过滤元件形成。因此，流体经过过滤室或者多个过滤室的流动也会更接近地平行于体轴且更均匀。该情况实现得越好，流体处理就越均匀，特别是其与所述室或多个室中的流体处理介质的接触时间会越均匀。另外，第一和第二表面区域将会相对大，因此对给定的厚度和孔隙度而言，过滤元件将具有较低的流动阻力。
在一个实施方案中，芯壳体部件包括侧向封闭至少一个室并在至少一端处、在沿着其圆周的至少一个位置处朝外展开的外侧壁。
该实施方案使得该制备方法的工具使用更简单。具体地，不必要将任何工具插入由外侧壁封闭的空间。这进而使得可以提供烧杯状的芯壳体部件。外侧壁设有指向外部的凸片(tabs)(这里其不是沿着其圆周到处展开来)或者凸缘。可以靠着凸缘或凸片的一侧来托住边沿，而靠着凸缘或凸片的另一侧来托住工具。该工具在所述接合涉及使用粘合剂的情况下可以是夹具的一部分，在使用热焊接的情况下可以是加热元件的一部分，或者在使用超声波焊接的情况下可以是铁砧或超声波发生器的一部分。后面的方法是特别适合的，这是因为其相对有效地防止了多孔体中的颗粒迁移至边沿的表面或甚至芯壳体部件的表面。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于流体处理系统的芯，特别是可以由根据本发明的方法的获得，所述芯包括：
限定用于流体处理介质的至少一个室的壳体，该壳体包括芯壳体部件，该芯壳体部件包括限定至少一个开口的至少一个壁；
至少一个过滤元件，该过滤元件封闭所述开口中的至少一个；
其中过滤元件包括用于至少机械过滤经由过滤元件的至少一个第一表面区域流入过滤元件、流过多孔体并经由过滤元件的至少一个第二表面区域流出的流体的多孔体，
其中过滤元件包括边沿，该边沿是流体不可渗透的且覆盖多孔体的至少外周面，以便框入第一和第二表面区域，并且
其中该边沿被接合至芯壳体部件。
根据所用接合的类型，接合可以产生包括焊缝或者粘合剂的界面。
在一个实施方案中，边沿被焊接至芯壳体部件。
多孔体可以为基本上平面状，并且第一和第二表面区域可以基本上平行于多孔体的平面并且朝向相反方向。
多孔体可以是自支撑的。
在所述芯的一个实施方案中，边沿是重叠模塑的。
在所述芯的一个实施方案中，多孔体是包含至少热塑性粘合剂的烧结体。
多孔体可以包含通过吸附来处理流体的材料。
在所述室的至少一个中的流体处理介质可以是粒状介质。
芯壳体部件可以包括侧向封闭至少一个室并在至少一端处、在沿着其圆周的至少一个位置处朝外展开的外侧壁。
在其中芯具有限定芯的第一和第二相对端的体轴的实施方案中，在第一端处提供至少一个过滤元件，在第二端处提供至少一个用于附接芯至容纳未处理流体的储器的出口的机构。
该芯是灌入式芯，特别适合于重力驱动的液体处理系统，其中待处理的液体从用于容纳未处理液体的储器流过该芯并流出进入用于收集经处理液体的储器，例如上部悬有用于未处理液体的储器的壶或罐。过滤元件可以在相对大的区域之上延伸，为容纳液体处理介质的室提供相对大的开口。特别是在过滤元件包括通过吸附来处理液体的液体处理介质时，可以在不损害液体处理功效的情况下降低芯的流动阻力。另外，不必要为了给用于附接芯至储器出口的机构提供空间而提供多个过滤元件或者复杂形状的过滤元件，这是因为机构位于芯的另一端。沿着体轴(也称为惯性轴)限定的方向可以辨认出芯壳体的两个相对端。
在该实施方案的变型中，用于附接芯至用于容纳未处理流体的储器出口的机构包括用于将芯从储器出口悬起的机构。
该芯因此是为了在包括用于容纳未处理液体的储器的过滤的重力驱动系统中应用而配置的，其中在储器壁与储器中的液体的相对侧上，将该芯密封地附接至储器出口。该配置与其中将芯从储器内部插入在储器底部的芯座的过滤系统形成对比。结果是，在该变型中，过滤元件置于容纳液体处理介质的室的出口，而不是入口。更有效地，使多孔体在出口和使具有较大筛孔尺寸的保持器在室的入口，尤其是在液体处理介质同样具有粒状性质时。这确保了总流动阻力可以相对低，同时仍然将异物充分地从经处理的液体中去除。
本发明将参照附图得以更加详细地解释，其中：
图1是重力驱动的液体处理系统的简单示意性侧视图(不按比例)；
图2是在图1的系统中使用的第一种芯的简单示意性截面分解图(不按比例)；
图3是在图1的系统中使用的第二种芯的简单示意性截面分解图(不按比例)；
图4是第二种重力驱动的液体处理系统的简单示意性侧视图(不按比例)；
图5是在图4的系统(不按比例)中使用的芯的简单示意性截面分解图(不按比例)；
图6是在图4的系统(不按比例)中使用的第二种芯的简单示意性截面分解图(不按比例)；
图7是在图4的系统中使用的第三种芯的简单示意性截面分解图(不按比例)；
图8是图7的芯的修改版本的简单示意性截面分解图(不按比例)；
图9是制备用于图1-8的芯中任一种的过滤元件的装置的示意性截面图。
下面将采用重力驱动液体处理系统的实例来解释流体处理芯的构造原理。这些可以适配成压力驱动的液体处理系统，并且确实可以适配成气体处理系统。
任何液体都可以被处理，但是本文所用的实例是关于水的。所述处理主要用于除去在水中悬浮或溶解的物质，但是可以通过添加某些物质来另外地使水强化。
图1中显示的液体处理系统101包括壶102，其下部形成了用于收集由芯104处理的水的储器103。可移除的漏斗105以本身已知的方式悬在壶102中。漏斗105形成用于待处理的水的储器106。
在漏斗105的出口区域，漏斗105设有以座形式的机械接口，其中芯104可以从储器106的方向插入。将该座与芯104适配，以便在适当地插入后者时，在芯104和围绕芯104的圆周的座之间提供基本上不透液的密封。因此，漏斗105的出口基本上封闭。该座可以包括突出部分(ledge)，由于芯104的重量和储器106中的水的重量，芯104的凸缘被压至该突出部分，或者该座可以包括用于将芯104锁定和/或夹持至该座的构件，例如螺纹或卡口式组装件等。
未处理的水的储器106中的水被迫使流过芯104的入口107、流过芯104并流出来进入下游的储器103。入口107位于芯104与芯座之间的密封件的一侧，该侧对应于未处理的水的储器106。出口(图1中未示出)位于该密封件水平的另一侧，即更接近经处理的水的储器103。
壶102以本身已知的方式(如，得自WO 2005/092155 Al)设有盖108，盖108具有由可枢转的封闭件109封闭的加料口。类似地，提供分开的可枢转的封闭件1010，以防止下游储器103中的水经由壶102的流槽(pouringspout)1011的开口而污染。
在图1的系统101中使用的芯204的第一种变型(图2)包括限定用于液体处理介质的室的壳体。第一壳体部分212基本上是烧杯状的。其包括关于与第一壳体部件212的体轴相对应的主轴214的径向上形成该室的边界的侧壁213(所有方向均参照与流过用于容纳液体处理介质的室的主要方向平行的主轴)。在所示的实施方案中，第一壳体部件212是关于主轴214旋转对称的，但是第一壳体部件212的横截面可以为卵形，特别是椭圆形，或者在其它实施方案中为多边形。在所示的实施方案中，侧壁213朝着一个轴向端逐渐变细，这有助于通过注射模塑来制备第一壳体部件212，特别是通过将其从模具中脱模而制备。在另一个实施方案中，侧壁213是圆柱形的。
第一壳体部件212在一个轴向端是完全开放的，因此限定了第一开口215。在该端设有突出的凸缘216，其作用将在下面更详细地解释。
在相反的轴向端，侧壁213过渡成大致环形的端壁217，端壁217从侧壁213向内径向延伸越过正好大到足以提供阶梯式凸缘的距离。另外，端壁217限定可由过滤元件219封闭的室的开口218。
过滤元件219包括基本上平面的多孔体220，当过滤元件219处于开口218的位置时，多孔体220具有朝向用于容纳液体处理介质的室的面和从芯204远离的面。
为了制备过滤元件219，首先制造自支撑的多孔体220。制备多孔体的一种方式是提供以颗粒或者粉末形式的粘合剂，该粘合剂在相对低的压力下经受热处理，使得粘合剂颗粒被点接合在一起。在该情况下，粘合剂可以为热塑性或热固性树脂，例如聚乙烯。所述颗粒的典型质量平均直径d50为10至300μm，更具体地90至150μm。在一个实施方案中，多孔体220是从较大的多孔片材上切下的，例如冲下的。这样的片材可以通过挤出、通过将颗粒铺展在经加热的双带压机的带上或者通过使颗粒通过加热辊对的辊隙(nip)而形成。在热塑性树脂的情况下，所选温度将是足以使树脂软化且变得发粘的温度，但是该温度不需要在树脂的熔融温度下或以上。
在一个实施方案中，多孔体220还包括通过吸附来处理液体的材料。该实施方案可以通过将粘合剂颗粒与处理材料的颗粒混合来获得。适合的处理材料的实例包括活性炭、离子交换树脂、螯合树脂等。在一个实施方案中，多孔体220被进一步配置成向经过其的流体添加一种或多种物质。具体地，水可以通过添加某些矿物质来强化。在进一步的实施方案中，具有杀生物或阻滞细菌生长的性质的一种或多种材料可以包含在多孔体中。一个简单的实施方案可以通过将上述类型的热塑性粘合剂颗粒与镀银的活性炭颗粒或纤维混合来获得。
可以看出，多孔体可以为层压多孔体。在这样的实施方案中，对于所述层压多孔体的不同的层，平均孔径、孔隙度和材料组成中的至少一种可以不同。还可以看出，轴向端面中的一个或两个均(关于与多孔体220的平面垂直的主轴214)可以由织造织物或非织造(包括毡制的)织物片覆盖。这有助于保留小颗粒，而无需将多孔体的平均孔径减小至其流动阻力会高得不可接受的这样的程度。这样的片可以使用粘合剂来附接至多孔体的面，但更简单的是，将其通过加热多孔体220中的粘合剂且施加少量的压力来附接。
在最终的制备步骤中，过滤元件219设有液体不可渗透的材料的边沿221。边沿221覆盖多孔体220的径向端面和该端面的边缘，以及在轴向端面的径向外缘处的较小区域。因此，其在过滤元件219的相对两侧上提供了围绕可渗透的表面区域的框，在多孔体的轴向端面区域未由织造织物或非织造织物片覆盖的实施方案中，所述表面区域对应于多孔体的轴向端面区域。
在多孔体220设成插入物的情况下，可将边沿221注塑成型。也可以将其设成两半，从多孔体220的边缘插入并接合在一起，例如通过焊接或者使用粘合剂接合。边沿221保护过滤元件219，使其能够在与芯204的组装位置不同的位置处制备。
在组装芯204的过程中，通过接合边沿221至由端壁217限定的凸缘来将过滤元件219与第一壳体部件212结合。可以使用粘合剂接合，但在用于处理可饮用液体的芯的情况下，这会需要使用食品级的粘合剂，而这样的粘合剂不是很多。供选择地，边沿221可以焊接至端壁217，凸缘增大了接触面积并提供了将焊接工具靠着其来放置的表面(图2中未示出)。因此，在制备芯204的过程中，将过滤元件219置于从第一壳体部件212内部出来的开口218，通过在第一壳体部件212的相对轴向端的开口215插入焊接工具，并靠着由端壁217限定的凸缘来放置另外的工具。所述工具在超声波焊接的情况下例如可以为超声波发生器和铁砧。
在用该方式将过滤元件219与第一壳体部件212结合后，向该室中插入液体处理介质(未示出)以致由过滤元件219保留的程度。液体处理介质可以是粒状介质，例如包括离子交换树脂和活性炭等的颗粒。
随后，通过将第一壳体部件212与帽222结合来封闭该室。帽222设有凸缘223，将凸缘223例如通过焊接来连接至第一壳体部件212的突出凸缘216。
任选地，在附接所述帽222至第一壳体部件212之前，将例如在WO01/32560 A2中描述的筛网连接至帽222。
在使用中，水经由帽222中的入口207流入芯204。在所示的实施方案中，还提供任选的通风口224，以允许空气从芯204中逸出。过滤元件219，具体地由边沿221框入的朝外可渗透性表面区域形成了用于从芯204中排出经处理的水的相对较大的出口孔。
图3示出的芯304是图2的芯204的变型，但是具有较少的芯壳体部件。其被组装的方式也不同。
第一壳体部件312不仅包括侧壁313(对应于图2的芯204的侧壁213)，而且还包括一体式的帽322，使得侧壁313和帽322形成一个可通过模塑，特别是注塑来获得的一体式部件。因此，第一壳体部件3012基本上是烧杯状的。
所示的帽322设有入口307和通风口324。将筛网325接合至在由配置成形成用于容纳该液体处理介质的室的侧壁313围绕的轴向区段、入口307和通风口324之间的第一壳体部件312的内部。可以使用不同种类的保持器，该保持器是液体可渗透的但是安置成阻挡液体处理介质的通过。
可以看到，第一壳体部件312也设有凸缘316，其在该情况下仅用来与在漏斗105的出口中的芯座形成密封。与图2的芯204相比，芯304可以少用一个焊接步骤来制备。
在所示的实施方案中，侧壁313基本上是圆柱形，但它也可以朝向封闭的轴向端，即远离可由过滤元件319封闭的开口318而逐渐变细。侧壁313围着其在开口318处的圆周全部向外地径向展开。在供选择的实施方案中，它可以仅仅沿着其圆周的区段向外展开。因此针对待用于将过滤元件319连接至第一壳体部件312的工具限定了表面326。
过滤元件319基本上与图2的芯204的过滤元件219相同。其设有特别是通过焊接而接合至第一壳体部件312的边沿321。因此，超声波发生器和铁砧中的一个可以靠着表面326放置，超声波发生器和铁砧中的另一个可以靠着边沿321放置，其中过滤元件319用超声波焊接至第一壳体部件312。
将过滤元件319接合至第一壳体部件312发生在由第一壳体部件312形成并可由过滤元件319封闭的室已用液体处理介质填充以后。在填充操作期间，保持第一壳体部件312的开口318朝上，于是将过滤元件319接合至第一壳体部件312。
可以看到，侧壁313在限定开口318的边缘处终止，使得所述开口仅仅由侧壁313的边缘限定。没有向内径向延伸的端壁。与径向朝外展开的侧壁313以及过滤元件319的适合大小的边沿321结合，这使得由多孔体320形成的出口区域最大化。相对大的表面区域导致过滤元件319的流动阻力下降。因此，当多孔体320包含通过吸附将物质从液体中有效去除的活性物质和/或将物质有效地加至液体的活性物质时，可以在不使芯304的灌入时间增加至不可接受的水平的情况下提高单位面积的流动阻力，以提高过滤元件319液体处理的有效性。
图2的过滤元件219的描述同样适用于图3的过滤元件319。
图4显示供选择的液体处理系统401。其再次包括具有流槽411的壶402和具有可枢转的封闭件409、410的盖408。此外，形成用于待处理液体的储器406的漏斗405以本身已知的方式悬在壶402中。芯404以不同的方式连接至漏斗405的机械接口427，这是因为机械接口427设在漏斗405的出口关于由漏斗405限定的未处理液体的储器406的下游。因此，在使用中，可替换的芯404是在经处理的水的储器403之上悬在壶402中的。
图5示出了用于图4的系统401的适合的芯504。为了清楚，未示出液体处理介质。芯504包括芯壳体，芯壳体包括第一壳体部件512，第一壳体部件512包括基本上圆柱形的侧壁513。在其他实施方案中，侧壁513可以具有卵形或者多边形的截面。第一壳体部件512在一个轴向端设有径向朝外延伸的凸缘516(关于对应于与流经芯504的主方向基本上对齐的体轴的主轴514)。凸缘516设成有助于将第一壳体部件512连接至帽522，该连接是通过接合，特别是通过焊接来形成的。
帽522包括设置成与第一壳体部件512的凸缘516配合的帽凸缘523。其进一步包括构成用于将芯504附接至未处理液体的储器506的机械构件的凸耳528。凸耳528是卡口式组装件的一部分，并以本身已知的方式设置成插入形成机械接口527的一部分的导轨(未示出)。这些导轨一般地是以缓和的速度提供的，使得当凸耳528沿着导轨移动时，迫使芯504朝向储器506。在该过程中，帽522的顶面上的一个或多个密封元件529压在机械接口527中提供的密封表面，以便在储器506的出口和帽522中的入口507之间提供密封的流体连接。入口507是由帽522的顶部中的格架的条530来限定的。任选地(这里未示出)，在径向地位于靠着漏斗505密封的部分的界限之外的帽522的区段中提供通风口。任选地，可以提供与芯304的筛网525类似的筛网，以防止液体处理介质的回流，但是为起到这样的作用，入口507一般地具有相对于液体处理颗粒而言足够小的尺寸。
在与用于连接至帽522的端相反的轴向端，第一壳体部件512和仅仅略微地向内径向延伸的端壁517限定了可由过滤元件519封闭的开口518。过滤元件519与图2和图3的过滤元件219、319基本上相同，因此参照上文关于图2的过滤元件219提供的描述。
通过首先将过滤元件519连接至第一壳体部件512组装芯504。将过滤元件519的边沿521连接至由端壁517限定的阶梯式凸缘，特别是通过接合来连接。可以将诸如铁砧或者超声波发生器的工具插入由第一壳体部件512限定的空间，以使过滤元件519与第一壳体部件512结合。
在已形成连接后，用液体处理介质填充所产生的烧杯状组件。上文关于图2的芯204提供的液体处理介质的描述也适用于图5的芯504的液体处理介质。
于是，将帽522与第一壳体部件512结合，以封闭容纳液体处理介质的室。
图6示出的芯604是图5的芯504的变型。其具有与图5的芯504的帽522相同的帽622，因此参照上文关于该帽522给出的描述。
芯604进一步包括与上文所述的芯204、304、504的过滤元件相同的过滤元件619，因此上文关于图2的过滤元件219给出的描述同样适用于图6的过滤元件619。
图6的芯604的第一壳体部件612包括在径向上关于与第一壳体部件612的体轴相对应的主轴614来形成用于容纳液体处理介质的室的边界的侧壁613(主轴614再次是与流经容纳液体处理介质的室的主要方向对齐的)。在所示的实施方案中，第一壳体部件612是关于主轴614旋转对称的，但是第一壳体部件612的截面可以是卵形的，特别是椭圆形的，或者在其它实施方案中是多边形的。其也可以朝着两个轴向端中的任一个逐渐变细。
侧壁613的一个轴向端被配置成与从帽622下垂且构成帽622的整体部分的环形壁631连接。该连接可以通过接合，特别是焊接，更特别是超声波焊接来形成。在所示的实施方案中，帽622或待连接至帽622的第一壳体部件612的端都未设有径向朝外突出的凸缘。相反地，当帽622被连接至第一壳体部件612时，侧壁613的径向朝外的表面基本上与帽622的侧壁齐平。这使所述芯的外观光滑并反映了材料的节省。
在相对的轴向端，侧壁613的内表面在限定可由过滤元件619封闭的开口618的边缘处终止。在该端，第一壳体部件612的侧壁613也向外展开，以限定用于工具的表面626。
为组装所述芯604，首先将帽622连接至第一壳体部件612。然后这样拿着该组件，以使可由过滤元件619封闭的开口618朝上，然后将液体处理介质插入该组件。随即，将过滤元件619与第一壳体部件612结合。再次，这涉及通过接合，特别是通过焊接来连接过滤元件619的边沿621至第一壳体部件612。可将工具施加至表面626，以实现所述接合操作。
图7示出的芯704是图6的芯604的变型，其中第一壳体部件712包括作为整体部分与侧壁713构成一个整体的帽722。第一壳体部件712可以通过模塑，特别是通过注塑而获得。与图6的芯604相比，图7的芯704可以少用一个连接操作来组装。然而，由于注塑工具所施加的限制，帽722的特征的可能的配置的范围可能是有限的。
图8示出的芯804与图7的芯704相同，区别在于其还包括覆盖部件832。图8中所示的覆盖部件832配置成与过滤元件819的边沿821连接。在供选择的实施方案(未示出)中，其是与第一壳体部件812连接的。
与其它所示的过滤元件219、319、519、619、719相似，过滤元件819具有由边沿821框入的第一表面区域，液体经由第一表面区域流入表面区域朝向容纳液体处理介质的室的多孔体820。液体经由边沿821框入的相反的第二表面区域流出。覆盖部件832设有至少一个(在所示的实施方案中正好一个)流体可渗透的孔833。一旦其与第一壳体部件8012和过滤元件819的组件结合，覆盖部件832具有朝向过滤元件819的第二表面区域的壁。覆盖部件832因此保护了未由边沿821覆盖的过滤元件819的裸露部分。该裸露部分通常为多孔体或者覆盖多孔体的织造织物或非织造织物的片。覆盖部件832保护了过滤元件819的该相对易损的部分。
朝向过滤元件的第二表面区域的壁呈略微地呈凹形，以便在过滤元件819与覆盖部件832之间限定空腔。因此，由边沿821框入的表面区域不受覆盖部件832的限制。流体可渗透的孔833的流动阻力低于过滤元件819的流动阻力，使得覆盖部件832对芯804的整个灌入时间无负面影响。
上文所述的与图2的过滤元件219相关的制备过滤元件219、319、519、619、719、819的供选择的方式包括将松散状材料在模具中热粘合。在该方法中，首先将边沿921放置于可加热的提供空腔的工具934中，工具934围绕边沿921的朝外的表面。
第一可加热模具935从下方支撑边沿921。
在任选的步骤中，将第一块织物936放置于第一可加热式模具935的顶上、由边沿921围绕并侧向限定的的空间中。织物936可以例如是非织造织物。
将一定量937的松散状材料(在该实施例中，微粒状材料)放置于第一块织物936的顶上、由边沿921围绕并侧向限定的空间中。该材料包含以粒状或粉末形式的粘合剂，例如热塑性或热固性树脂。在一个实施方案中，粘合剂包括超高密度聚乙烯。该松散状材料进一步包括通过吸附来处理液体的材料。该后面的材料通常也是以粒状形式提供的，并且将其与粘合剂混合，随后放置于由边沿921侧向限定的空间中。再次，适合的处理材料包括活性炭、离子交换树脂、螯合树脂等。粒径如同对参照图2所阐述的实施方案的说明。
将所述数量937的松散状材料通过刮除或者振动包括工具934和第一可加热模具935的组件来压实。
在任选的步骤中，在所述数量937的松散状材料的顶上放置第二块织物938。第二块织物938的性质基本上与第一块织物936相同。
当粘合剂包含热塑性树脂时，将第一可加热模具935、工具934和第二可加热式模具939加热至足以使粘合剂变得发粘的温度(高于Vicat软化点但低于分解温度)。足以将第一和第二可加热模具935、939置于对应于过滤元件相对端面所希望位置的位置处并提供足够多的材料，以允许这些位置被占据而不施加过量压力。实现颗粒之间的点粘合所需的压力是经由粘合剂在热的影响下的膨胀来产生的。
在该过程中，将所述数量937的松散状材料成型为多孔体。还将其接合至第一和第二块织物936、938以及边沿921。随即将第一和第二可加热模具935、939中的一个移出，并使用另一个来从工具934中弹出过滤元件，随后任其冷却。然后可以用它来制备任意以上所述的芯104、204、304、404、504、604、704、804。
本发明不受限于可在所附权利要求的范围内变化的上述实施方案。用于芯壳体的适合材料包括热塑性材料，具体地聚丙烯。这允许热焊接和超声波焊接两者。过滤元件的边沿材料可以与第一壳体部件相同，或者其可以关于其材料组成和物理性质中的至少一个方面是不同的。芯204、304、504、604、704中的任一种的变型可以设有如图8中所示的覆盖部件。

Claims (15)

1.制备用于流体处理系统(101、401)的芯(104、204、304、404、504、604、704、804)的方法，其中所述芯(104、204、304、404、504、604、704、804)包括限定用于流体处理介质的至少一个室的壳体，所述方法包括：
提供芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)，所述芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)包括限定能够由过滤元件(219、319、519、619、719、819)封闭的至少一个开口(218、318、518、618、718、818)的至少一个壁(217、313、517、613、713、813)；
提供过滤元件(219、319、519、619、719、819)，其中所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)包括多孔体(220、320、520、620、720、820)，所述多孔体(220、320、520、620、720、820)用于至少机械过滤经由所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)的至少一个第一表面区域流入所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)、流过所述多孔体(220、320、520、620、720、820)并经由所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)的至少一个第二表面区域流出的流体，其中所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)包括边沿(221、321、521、621、721、821、921)，所述边沿(221、321、521、621、721、821、921)覆盖所述多孔体(220、320、520、620、720、820)的至少外周面，以便框入所述第一和第二表面区域；和
将所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)与所述芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)结合，以便通过将所述边沿(221、321、521、621、721、821、921)接合至所述芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)来封闭所述至少一个开口(218、318、518、618、718、818)中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述边沿(221、321、521、621、721、821、921)焊接至所述芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述多孔体(220、320、520、620、720、820)基本上呈平面状，并且其中所述第一和第二表面区域基本上平行于多孔体(220、320、520、620、720、820)的平面并朝向相反方向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多孔体(220、320、520、620、720、820)是自支撑的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中提供所述过滤元件的步骤包括：
在模具中提供一定量(937)的包含粘合剂的松散材料；和
使所述松散材料在所述模具中粘合。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述边沿(221、321、521、621、721、821)是重叠模塑的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多孔体(220、320、520、620、720、820)是包含至少热塑性粘合剂的烧结体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多孔体(220、320、520、620、720、820)包含通过吸附来处理所述流体的材料。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述芯壳体部件(312、712、812)是基本上烧杯状的并且在将所述至少一个过滤元件(319、719、819)与所述芯壳体部件(312、712、812)结合之前，将所述流体处理介质插入到所述芯壳体部件(312、712、812)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流体处理介质是粒状介质。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述芯壳体部件(312、612、712、812)包括侧向封闭所述至少一个室的外侧壁(313、613、713、813)，并且其中所述侧壁(313、613、713、813)的面向内部的表面在一端处、于限定所述开口(318、618、718、818)中的至少一个且基本上位于与所述侧壁(313、613、713、813)的面向内部的表面成一定角度的平面的边缘中终止。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述芯壳体部件(312、612、712、812)包括侧向封闭所述至少一个室并在至少一端处、在沿着其圆周的至少一个位置处朝外展开的外侧壁(313、613、613、713、813)。
13.用于流体处理系统(101、401)的芯，特别是能够通过根据权利要求1-12中任一项所述的方法获得，所述芯包括：
限定用于流体处理介质的至少一个室的壳体，所述壳体包括芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)，所述芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)包括限定至少一个开口(218、318、518、618、718、818)的至少一个壁(217、313、517、613、713、813)；
至少一个过滤元件(219、319、519、619、719、819)，所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)封闭所述开口(218、318、518、618、718、818)中的至少一个，
其中所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)包括多孔体(220、320、520、620、720、820)，所述多孔体(220、320、520、620、720、820)用于至少机械过滤经由所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)的至少一个第一表面区域流入所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)、流过所述多孔体(220、320、520、620、720、820)并经由所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)的至少一个第二表面区域流出的流体，
其中所述过滤元件(219、319、519、619、719、819)包括边沿(221、321、521、621、721、821、921)，所述边沿(221、321、521、621、721、821、921)覆盖所述多孔体(220、320、520、620、720、820)的至少外周面，以便框入所述第一和第二表面区域；和
其中所述边沿(221、321、521、621、721、821、921)被接合至所述芯壳体部件(212、312、512、612、712、812)。
14.根据权利要求13所述的芯，其具有限定所述芯的第一和第二相对端的体轴(214、314、514、614、714、814)，其中所述至少一个过滤元件(219、319、519、619、719、819)设于所述第一端，用于附接所述芯至用于容纳未处理流体的储器(106、406)出口的至少一个机构设于所述第二端。
15.流体处理系统，其包括：
根据权利要求13或14所述的芯(104、204、304、404、504、604、704、804)；
机械接口(27、216、316、528、628、728、828)，其用于连接所述芯(104、204、304、404、504、604、704、804)至未处理流体的供给(106、406)，以便与所述芯(104、204、304、404、504、604、704、804)的入口(107、207、307、407、507、607、707、807)建立不漏流体的连接；和
装置(102、402)，其用于收集在所述芯(104、204、304、404、504、604、704、804)中处理的流体。
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