CN104275015A - 双袋过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双袋过滤器，其中可替换的过滤元件存在于过滤器外壳中并被密封到过滤器外壳。该过滤元件具有安装环、内袋和外袋。内袋的尺寸被设计成使得它具有大于外袋的表面积并被外袋限制。内袋由不同密度的过滤介质形成，因而当使内袋褶皱时不限制流体的流动。

Description

双袋过滤器

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年7月2日提交的美国临时专利申请No.61/842,258的权益，该专利申请的公开内容以参考的方式并入本文中。

背景技术

大的过滤容器通常用于过滤工业化学品，诸如溶剂、清洗液等。这种过滤装置属于两种不同类型。一种类型使用悬挂在位于过滤容器内的衬里中的滤袋。将待过滤的流体传送到滤袋中，然后经过袋的壁和衬里传送至流体出口。另一种类型的过滤装置使用安装在过滤容器内的滤筒。该滤筒限定外圆周表面，该外圆周表面与过滤容器的壁配合以限定进口室。在任一类型的情况下，滤袋或滤筒必须定期地更换，因为从正在被过滤的流体中除去的污染物被捕集在袋内或者滤筒的滤料内。因此，滤筒必须是容易拆卸的并且新滤筒必须在过滤容器中容易安装。也必须保持进口室与过滤容器出口之间的不透流体密封，以便传送到进口室中的所有流体必须传送经过滤料；不希望的是含有夹带污染物的任何流体绕过滤筒直接流到出口。还必须提供具有大表面积的过滤器；大表面积有助于延长过滤器在更换前的可使用时间并且增加过滤器的容许流量。还必须生产低成本过滤器。

发明内容

本公开描述了一种适于在过滤器外壳中使用的过滤器。本文中描述的过滤器由毛毡材料形成。本文中描述的过滤器适用于多种过滤器(诸如袋式过滤器、折叠式过滤器、筒式过滤器或者其他已知的过滤器)。毛毡材料由不同直径的纤维形成。毛毡材料包括编织在一起的三层：第一层、第二层和第三层。存在将毛毡材料限制在最大尺寸并且小于毛毡材料的第四种材料。第一层由具有较大直径的纤维形成。第二层由具有较小直径的纤维形成。第三层由具有较大直径的纤维形成。对于这种构造，流体经过第一层进入过滤器再经过第三层离开过滤器。第一层用于过滤出大颗粒，第二层用于过滤出小颗粒。第一层和第三层用于为过滤器提供结构和支撑以便允许流体通过并防止第二层折叠在自身上。第四种材料防止毛毡材料扩张超过用于在过滤器外壳中使用的容许尺寸。毛毡材料采用袋的形状并且包括内部。

附图说明

图1是滤罐和滤袋的剖面侧视图。

图2是图1的滤袋的透视图，其被剖开以显示内袋。

图3是图1中滤袋和外壳的标示为3的部分的近视图。

图4是图2的滤袋的透视图。

图5是图4中标示为5的纤维结构的近视图。

图6是图1中标示为6的褶皱内袋的近视图。

具体实施方式

参照数个附图，在附图中相同的元件用相同的序数来标示。本文中任何方向的用语(诸如上面、下面、上、下或类似的术语)是指如给定的附图中所示的各元件的空间关系。应理解的是，本文中描述的元件可以使用于任意数量的空间取向，因此本文中任何的这种方向的参考只是帮助理解本文中所提供的描述而并不限制使用。

本公开描述了一种改进的过滤元件10。该过滤元件10适合于与外壳12结合使用。在一种情况下，过滤元件10是袋式过滤器，在其他情况下，过滤元件10是筒式过滤器或折叠过滤器。过滤元件10适合于过滤流体。一般来说，该过滤器是通过从流体中过滤出固体而起作用。

参照图1-图4，过滤器形成有安装环14、外袋16和内袋18，下面将对该过滤器的具体细节作更详细的描述。外壳12包括盖(未图示)，该盖可拆除以便允许将过滤元件10插入外壳12或从外壳12中取出。外壳12还包括进口22和出口24，由此待过滤的流体通过进口22进入外壳12，随后穿过过滤元件10，然后经过出口24离开外壳12。

如图3中所示，外壳12包括肩部26，安装环14被安装在该肩部26处。安装环14包括凸缘部20和附接部44。凸缘部20与肩部26形成不透流体密封，使得进入外壳12的任何流体必须穿过过滤元件10。凸缘部20由柔性材料形成，该柔性材料当被插入并抵靠肩部26时发生伸缩，以便在安装环14与外壳12之间形成紧密密封。附接部44在安装环14的外侧上，如图4中所示，但附接部44也可以位于安装环14上的任意位置。安装环14具有充分的结构和刚性，以便在使用期间保持其形状。安装环14用作开口，流体经过所述开口进入过滤元件10。过滤器外壳通常具有圆形的剖面，本文中图示的外壳具有这种剖面。安装环14的形状形成为与肩部26匹配，因此当从过滤器顶部看时安装环14为圆形。应理解的是，本文中描述的过滤元件10及相关的安装环14可以具有适合于与相应外壳12匹配的任意剖面形状。

外袋的开口在附接部44处连接到安装环14，并且从附接部44向下延伸到封闭端28。封闭端28位于靠近出口24的外壳底端处，如图1中所示。外袋16优选地由网格状或筛网状材料(诸如尼龙)形成，其中外袋16由纤维形成，这些纤维限定流体可以穿过的开口。基于被过滤流体的类型来选择这些开口的尺寸。外袋16被构造成当流体在过滤器外壳12中从进口22流动到出口24时允许流体通过并且抵抗由于内袋18所产生任何压力而导致的拉伸。外袋16的主要目的是将较大的内袋18限制在特定形状中，如下所述。

内袋的开口连接到安装环14。内袋18被承载在外袋16内。内袋18的尺寸被设计成大于外袋16，从而当内袋18在外袋16中时内袋18折叠、褶皱，或者无规则地位于外袋16内，使得内袋18具有褶皱的外观。内袋的形状使得内袋长于外袋16。外袋16具有的直径的尺寸被设计成用以配合在过滤器外壳12内部而不会过度地接触外壳12的内壁。图1中示出了外袋16往外壳12中的配合。内袋18具有与外袋16相似的直径或者小于外袋16的直径。内袋明显地长于外袋，但内袋被外袋16限制。流经过滤元件10的流体的重力和性质自然地使内袋18的褶皱和折叠朝向外袋16的封闭端28。如图1中所示，安装环14与封闭端28之间的距离限定外袋的长度。如果内袋18不被外袋16限制，安装环14与内袋的封闭端之间的距离将会显著地延伸超过过滤器外壳12的下部。为简单起见，仅在图6中示出了内袋中的折叠和褶皱的程度。内袋18的各种折叠和皱褶形成比外袋16所提供表面积大得多的表面积。与使用具有与外袋16大致相同尺寸的内袋18的情况相比，内袋18的较大表面积允许过滤元件10在需更换之前过滤更大量的流体。

必须包括补强条42，其中内袋18和外袋16连接到附接部44。补强条42折叠在内袋和外袋两者的开口上。补强条42、内袋18和外袋16全部一起连接到附接部44。附接方法可以是超声波焊接、热封、卷边、环氧树脂，或者将内袋和外袋牢固地附接并密封到附接部的其他方法。为了引导所有流体经过内袋18，正确的附接和密封是必需的。

如图5中所示，内袋18优选地由过滤材料36形成，该过滤材料通常是毛毡或毛毡样材料，正如本领域中众所周知的。更具体地，内袋18由无光毛毡形成。以前无光毛毡仅用于干过滤用途，因为无光毛毡往往使被过滤介质中的颗粒物在毛毡材料上结块或集聚。当毛毡被用于液体过滤器中时，使毛毡变光滑以防止被过滤介质在毛毡表面上结块或集聚。然而，也已发现光滑的毛毡当折叠或褶皱时在自身上破裂，这会妨碍正确的过滤。本发明发现无光毛毡的使用防止内袋18在自身上破裂，而且允许内袋18高效地排放。因此，与以前的过滤器相比，无光毛毡内袋18的使用以较低的成本提供具有改进的过滤特性的过滤器。

参照图5，用于制作内袋18的毛毡样材料36是三层结构：第一层30、第二层32和第三层34。三层30、32和34中的每一层都由特定直径的纤维形成。第一层30由具有较大直径的纤维形成，因此形成较大孔径过滤介质。第二层32由具有较小直径的纤维形成，因此形成较小孔径过滤介质。第三层34由具有较大直径的纤维形成，因此形成较大孔径过滤介质。将这三种材料结合在一起，如图5中所示。内袋18具有比外袋16大的表面积，因此具有折叠和皱褶，如图6中所示。第三层34的主要目的是当材料折叠在自身上时保持相邻的第二层40之间的间隙，如图6中所示。没有第三层34，第二层将会折叠在自身上，从而要求流体在长度方向上流经该层而不是在厚度方向上流经该层。无间隙的折叠的第二层将会使折叠的部分的表面积变得无效。图6中示出了流经内袋和外袋的流体。

在一种情况下，第一层30以编织的方式连接到第二层32，第二层32以编织的方式连接到第三层34。通过以下方法制造内袋材料36：

(a)提供一定数量的较大直径的纤维；

(b)在针织机上将大直径纤维编织入第一层材料；

(c)提供一定数量的分布在第一层材料的顶部表面上的较小直径纤维；

(d)在针织机上将小直径纤维和第一层材料编织入合并的第一层和第二层材料；

(e)提供一定数量的分布在第二层材料的顶部表面上的较大直径的纤维；和

(f)在针织机上将大直径纤维以及第一和第二层材料编织入合并的第一层、第二层和第三层材料中。

形成毛毡样材料36的方法形成具有三层的材料，其中利用编织工艺将各单独的层彼此连接，由此材料36形成一个整体的材料。

在另一种情况下，按如下方法单独地制造各单独的层30、32、34并利用安装环14将它们保持就位：

(a)提供一定数量的较大直径纤维；

(b)在针织机上将大直径纤维编织入第一层材料；

(c)提供一定数量的较小直径纤维；

(d)在针织机上将小直径纤维编织入第二层材料；

(e)提供一定数量的较大直径纤维；

(f)在针织机上将大直径纤维入第三层材料；和

(g)将第一、第二和第三层的材料连接到支承结构。

此方法形成三个不同的层：第一层、第二层和第三层。利用机械连接，例如通过将各层卷边在一起，或者利用适合于形成其他过滤器类型的其他机械连接，而将这些层一起保持在过滤器中，然后保持到安装环14的附接部44。如果在将袋16、18固定到附接部44的情况下需要增加的强度，则可以在固定到附接部44之前将补强条42折叠在袋16、18的开口上。

材料36适合于形成多种过滤器类型。图1-图4示出了袋式过滤器，该过滤器包括由材料36形成的内袋18。可替代地，材料36适合于形成折叠式过滤器(诸如滤油器中所使用的过滤器类型)。

图5中所示过滤器结构的一个益处是：当用于过滤流体时，流体可从开始于第一层30或第三层34的任一方向穿过材料36。在第一种情况下，流体首先经过第一层30而穿过材料36，该第一层过滤出较大的颗粒。接着，流体穿过第二层32，该第二层过滤出较小的颗粒。最后，流体穿过第三层34。在图2所示的过滤器中，在离开第三层34之后，流体穿过外袋16。在第二种情况下，流体首先经过第三层34而穿过材料36，该第三层过滤出较大的颗粒。接着，流体穿过第二层32，该第二层过滤出较小的颗粒。最后，流体穿过第一层30。用相同材料36制造从外侧或者从内侧过滤流体的过滤器的能力，是相比以前过滤材料的显著改进。通常，袋式过滤器将流体从过滤器内侧过滤到过滤器外侧，而筒式过滤器将流体从过滤器外侧过滤到过滤器内侧。这里，可制造相同的材料36，然后在不改变材料36的结构的情况下形成为适合用于袋式过滤器或筒式过滤器的形状。这种用于不同类型过滤器的灵活性代表了相对于现有技术的显著改进。

应当理解的是，虽然已揭示并描述了公开主题的某些方面，但公开的主题并不局限于这些方面并且包括各种其他实施例和方面。并非意图或者应推断出与本文中所公开具体实施例有关的具体限制。可对所附权利要求中所陈述的公开主题作出修改。

Claims (17)

1.一种流体过滤器组件，包括：

过滤器外壳，所述过滤器外壳包括：

用于接纳未过滤的流体的进口；

用于排放流体的出口，所述出口与所述进口流体连通；

位于所述进口和所述出口之间的肩部，所述肩部具有匹配表面；

用于接纳过滤元件的内腔；

过滤元件，所述过滤元件包括：

具有凸缘部和附接部的安装环，所述附接部由大体上刚性的材料形成，所述凸缘是柔性的并且适于密封到所述匹配表面；

连接到所述安装环的外袋，所述外袋由网状物形成，所述外袋小于所述过滤器外壳的所述内腔；和

连接到所述安装环并被承载在所述外袋内的内袋，所述内袋具有比所述外袋大的表面积并且被限制在所述外袋内，从而所述内袋在所述外袋内无规则地褶皱和折叠。

2.如权利要求1所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述内袋具有内层、中间层和外层，所述内层由较大孔的材料形成，所述中间层由较小孔的材料形成，所述外层由较大孔的材料形成。

3.如权利要求2所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述内层、中间层和外层结合在一起以形成单个整体构件。

4.如权利要求3所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述内袋的各层由无光毛毡形成。

5.如权利要求4所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述第一层以编织的方式连接到所述第二层，并且所述第二层以编织的方式连接到所述第三层。

6.如权利要求5所述的流体过滤器组件，其特征在于：补强条附着到所述内袋和外袋的开口，所述补强条附着到所述安装环。

7.如权利要求6所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述内袋的所述外层接触所述内袋的所述外层的相邻区域。

8.如权利要求1所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述内袋的所述外层接触所述内袋的所述外层的相邻区域。

9.一种流体过滤器组件，包括：

过滤器外壳，所述过滤器外壳包括：

用于未过滤的流体的进口；

肩部，所述肩部具有匹配表面；

用于接纳过滤元件的内腔；和

用于经过滤的流体的出口；以及

过滤元件，所述过滤元件包括：

具有凸缘部和附接部的安装环，所述附接部由大体上刚性的材料形成，所述凸缘是柔性的并且适于密封到所述匹配表面；

连接到所述安装环的外袋，所述外袋由网状物形成，所述外袋小于所述过滤器外壳的所述内腔；和

连接到所述安装环并被承载在所述外袋内的内袋，所述内袋大于所述外袋并且在所述外袋内无规则地褶皱和折叠；

所述内袋具有内层、中间层和外层，所述内层由较大孔的材料形成，所述中间层由较小孔的材料形成，所述外层由较大孔的材料形成。

10.如权利要求9所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述内层、中间层和外层结合在一起以形成单个整体构件。

11.如权利要求10所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述内袋的各层由无光毛毡形成。

12.如权利要求11所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述第一层以编织的方式连接到所述第二层，并且所述第二层以编织的方式连接到所述第三层。

13.如权利要求12所述的流体过滤器组件，其特征在于：补强条附着到所述内袋和外袋的开口，所述补强条附着到所述安装环。

14.如权利要求13所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述内袋的所述外层接触所述内袋的所述外层的相邻区域。

15.如权利要求9所述的流体过滤器组件，其特征在于：所述内袋的所述外层接触所述内袋的所述外层的相邻区域。

16.一种适合于安装在过滤器外壳中的流体过滤元件，所述外壳包括用于未过滤的流体的进口、具有匹配表面的肩部、用于容纳所述过滤元件的内腔以及用于经过滤的流体的出口，所述过滤元件包括：

具有凸缘部和附接部的安装环，所述附接部由大体上刚性的材料形成，所述凸缘是柔性的并且适合于密封到所述匹配表面；

连接到所述安装环的外袋，所述外袋由网状物形成，所述外袋小于所述过滤器外壳的所述内腔；和

连接到所述安装环并被承载在所述外袋内的内袋，所述内袋大于所述外袋并且在所述外袋内无规则地褶皱和折叠；

所述内袋具有内层、中间层和外层，所述内层由较大孔的材料形成，所述中间层由较小孔的材料形成，所述外层由较大孔的材料形成。

17.如权利要求16所述的流体过滤元件，其特征在于：所述内袋的所述外层接触所述内袋的所述外层的相邻区域。