CN104815472B - 具有间隔物的双重袋式过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双重袋式过滤器，其中，可替换过滤器元件位于过滤器外壳中并被密封到过滤器外壳。过滤器元件具有安装环、内袋和外袋。内袋的尺寸形成为使得其具有比外袋大的表面积，并且被外袋约束。内袋由具有不同密度的过滤介质形成，使得在所述内袋折皱时，流体流不被限制。穿孔的中心芯部阻止内袋的相对侧面相互接触。

Description

具有间隔物的双重袋式过滤器

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年2月4日提交的美国临时申请61/935,573的权益，该申请的公开内容通过参考并入本文中。

背景技术

大型过滤容器通常用于过滤工业化学制品，如溶剂、清洁液等。这样的过滤装置具有两种不同类型。一种类型使用过滤袋，其悬置在过滤容器内的衬里中。待过滤流体被传送到袋中，之后经过袋的壁和衬里，而传送到流体出口。另一种类型的过滤装置利用安装在容器内的过滤筒。过滤筒限定有外周表面，该外周表面与过滤容器的壁配合以限定入口腔室。过滤筒进一步包括在筒内共轴延伸的中心芯部。待过滤流体从入口腔室传送通过位于过滤筒外周和中心芯部的过滤介质，之后经过中心芯部而传送到容器出口。在任一种情况下，袋或过滤筒必须周期性地更换，因为从过滤的流体中移除的污染物被捕集在袋中或捕集在过滤筒的过滤介质中。因此，过滤筒必须容易移除，并且必须容易在过滤容器内安装新的过滤筒。还必要的是，保持入口腔室和容器出口之间的不透流体的密封，使得传送到入口腔室中的所有流体必须传送通过过滤介质；不期望的是，夹带有污染物的任何流体绕过过滤筒而直接流至出口。进一步必要的是，过滤器具有大的表面积；大的表面积有助于延长过滤器在更换之前的使用时间，并且增加过滤器允许的流量。进一步必要的是，生产低成本过滤器。

发明内容

本发明描述了一种在过滤器外壳内使用的过滤器。本文描述的过滤器由毡制品材料形成。本文描述的过滤器适用于多种过滤器，如袋式过滤器、摺状过滤器、筒式过滤器或其他已知的过滤器。毡制品材料由多种直径的纤维形成。毡制品材料包括编织在一起的三层，第一层、第二层和第三层。存在第四材料，其将毡制品材料约束至最大尺寸，并且其比毡制品材料小。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。利用这种构造，液体经过第一层进入过滤器，并且经过第三层离开过滤器。第一层用来过滤大颗粒，并且第二层用于滤除小颗粒。第一和第三层用于为过滤器提供结构和支撑，以允许流体通过并阻止第二层折叠到自身上。第四材料阻止毡制品材料扩展超过用于过滤器外壳的允许尺寸。毡制品材料为袋状并且包括内部。刚性芯部承载在毡制品材料的内部。刚性芯部大致为管状。刚性芯部由圆柱形的壁限定，圆柱形的壁限定了每端处的开口并限定了内部流体路径。进入过滤器的流体通过刚性芯部的端部中的开口之一进入，之后经过穿过圆柱形的壁形成的一个或多个孔流出刚性芯部。接下来，从穿过圆柱形的壁形成的孔离开的流体在从过滤器外壳离开之前通过毡制品材料进行过滤。刚性芯部有助于阻止毡制品材料的自身皱缩。刚性芯部提供了沿着过滤器高度的流体路径。刚性芯部有助于将过滤器插入过滤器外壳。

附图说明

图1为过滤罐和过滤袋的侧剖视图；

图2为图1的过滤袋的透视图，切开以示出内袋；

图3为过滤袋和外壳的在图1中标示为3的部分的放大视图；

图4为图2的过滤袋的透视图；

图5为图4中标示为5的纤维结构的放大视图；

图6为图1中标示为6的被折皱内袋的放大视图；

图7为图1的过滤袋和过滤器外壳的侧剖视图，且包括芯部；以及

图8为图7的芯部的透视图。

具体实施方式

参考一些附图，图中共同的元件由相同的附图标记表示。如图1所示，本文的任何方向参考，如上方、下方、上、下或相似的术语，参考了元件的空间关系。可以理解的是，本文描述的元件可以用于任何数目的空间取向，并且因此本文描述的任何方向参考仅仅用于辅助本文提供的描述，而不限制使用。

本发明描述了一种改进的过滤器元件10。过滤器元件10适合于与外壳12组合使用。在一个示例中，过滤器元件10为袋式过滤器，在其他示例中，过滤器元件10为筒式过滤器或摺状过滤器。过滤器元件10适合用于过滤流体。总地来说，过滤器的功能为从流体中过滤固体。

参考图1～4，过滤器形成为具有安装环14、外袋16和内袋18，其具体细节于下文进行详述。外壳12包括盖(未示出)，盖可被移除以允许将过滤器元件10插入或移出外壳12。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，之后穿过过滤器元件10，然后通过出口24离开外壳12。

如图3所示，外壳12包括肩部26，安装环14安装在该肩部处。安装环14包括凸缘部分20和附接部分44。凸缘部分20与肩部26形成不透流体的密封，使得进入外壳12的任何流体必须穿过过滤器元件10。凸缘部分20由柔性材料制成，该柔性材料在插入时靠着肩部26挠曲，从而在安装环14和外壳12之间形成紧密密封。如图4中所示，附接部分44位于安装环14的外侧上，但是也可以位于安装环14上的任何位置。安装环14具有合适的结构和刚性以便在使用过程中维持其形状。安装环14用作开口，流体通过该开口进入过滤器元件10。过滤器外壳通常具有圆形横截面，并且本文所示的外壳示出为具有这样的横截面。安装环14形状形成为与肩部26匹配，并且因此从过滤器的顶部看，安装环14示出为是环形的。应理解的是，本文描述的过滤器元件10和相关的安装环14的横截面可以具有适合于与相应的外壳12匹配的任何形状。

外袋的开口在附接部分44处连接至安装环14，并且从安装环向下延伸至封闭端28。封闭端28位于外壳的底端处，接近出口24，如图1所示。外袋16优选地由网状或筛状材料(例如尼龙)形成，其中外袋16由纤维制成，该纤维限定了开口，流体可以穿过该开口。开口的尺寸依据过滤的流体的类型进行选择。外袋16的结构形成为允许流体通过，并抵抗当流体从外壳12内的进口22流至开口24时由内袋18产生的任何压力所导致的拉伸。外袋16的主要目的是将更大的内袋18约束为特定形状，如下所述。

内袋的开口被连至所述安装环14。内袋18承载在外袋16内。内袋18的尺寸大于外袋16的尺寸，使得当内袋18处于外袋16中时，内袋18被折叠、弄皱，或者内袋18以其它方式随机位于外袋16内，使得内袋18具有折皱的外观。内袋的形状使得其比外袋16长。外袋16的直径尺寸形成为用以配合在过滤器外壳12内，而不与外壳12的内壁进行过多的接触。图1中示出了外袋16与外壳12的配合。内袋18的直径类似于或小于外袋16的直径。内袋明显比外袋长，但是受外袋16约束。重力以及流经过滤器元件10的流体流的特性自然地使内袋18的折皱和褶皱朝向外袋16的封闭端28定位。如图1所示，封闭端28和安装环14之间的距离限定了外袋的长度。如果内袋18不受外袋16的约束，那么安装环14和内袋的封闭端之间的距离将明显延伸超过过滤器外壳12的下部。为了简化起见，仅仅在图6中示出了内袋中的折皱和褶皱的程度。内袋18的各种折皱和褶皱形成的表面积比外袋16提供的表面积大。相比于使用大致与外袋16相同尺寸的内袋18，内袋18的更大的表面积允许过滤器元件10在需要更换之前过滤更多量的流体。

也可有必要地包括加强带42，在该加强带处内袋18和外袋16连接到附接部分44。加强带42在内袋和外袋的开口上折叠。加强带42、内袋18和外袋16全部一起被连接到附接部分44。附接方法可以利用超声焊接、热封、压接、环氧树脂或其他将所述内袋和外袋紧密安装并密封至所述附接部分的方法。正确的附接和密封是必要的，以便引导所有流体经过内袋18。

如图5所示，内袋18优选地由过滤材料36形成，该过滤材料通常为毡制品材料或类毡制品材料，如本领域公知的。更具体地，内袋18由未釉化(unglazed)毡制品形成。未釉化毡制品先前仅仅被用于干燥过滤应用，原因在于未釉化毡制品趋向于允许过滤介质中的颗粒在毡制品材料上结块或结垢。当毡制品被用于液体过滤器时，毡制品被釉化以阻止过滤介质在毡制品的表面上结块或结垢。然而，还已经发现的是，釉化的毡制品在折叠或褶皱时会皱缩到其自身上，这阻碍了正确的过滤。本发明发现未釉化毡制品的使用阻止了内袋18自身皱缩，并且还使得内袋18能够有效排空。因此，相较于先前的过滤器，未釉化毡制品内袋18的使用提供了一种以更低的成本获得改进的过滤特性的过滤器。

如图8所示，依据内袋18的尺寸，可以有必要地包括位于内袋18内部的芯部48。如果内袋18明显大于外袋16，那么内袋的相对侧可能接触，从而阻止未过滤的流体到达内袋18的最底部。芯部48为长形构件，具有顶面50和未过滤的流体可以进入的中空部分52。为了维持最大表面积，内袋中的褶皱不能越过(bridge across)中心。芯部48将内袋的相对侧分离。芯部包括孔54，该孔允许未过滤的流体从一端流至另一端。

参考图5，用于构成内袋18的类毡制品材料36为三层结构：第一层30、第二层32和第三层34。三个层30、32、34中的每个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制成，由此产生较大孔径尺寸的过滤介质。第二层32由具有较小直径的纤维制成，因此产生较小孔径尺寸的过滤介质。第三层34由具有较大直径的纤维制成，因此获得较大孔径尺寸的过滤介质。如图5所示，三种材料被结合在一起。如图6所示，内袋18具有比外袋16更大的表面积，并且因此具有褶皱和折皱。如图6所示，第三层34的首要目的是在材料自身折叠时维持相邻的第二层40之间的间隙。在没有第三层34的情况下，第二层将折叠到其自身上，从而要求流体沿长度方向流过层而非流过厚度方向。没有间隙的折叠的第二层将致使折叠部分的表面积无用。图6中示出了流经内袋和外袋的流体。

在一个示例中，第一层30以编织的方式连接至第二层32，并且第二层32以编织的方式连接至第三层34。内袋材料36通过如下方法生产：

a)提供一定量的较大直径的纤维；

b)在针织机上将大直径纤维编织为材料的第一层；

c)提供一定量的较小直径的纤维，这些纤维分布在材料的第一层的顶部表面上；

d)在针织机上将小直径纤维和材料的第一层编织成材料的组合的第一层和第二层；

e)提供一定量的较大直径的纤维，这些纤维分布在材料的第二层的顶部表面上；以及

f)在针织机上将大直径纤维以及材料的第一层和第二层编织成材料的组合的第一层、第二层和第三层。

形成类毡制品材料36的方法获得具有三层的材料，其中，通过编织方法，单独的层被相互连接，由此材料36形成单个材料件。

在另一示例中，每个单独层30、32、34分别制造，并且通过安装环保持就位，如下所列：

a)提供一定量的较大直径的纤维；

b)在针织机上将大直径纤维编织为材料的第一层；

c)提供一定量的较小直径的纤维；

d)在针织机止将小直径纤维编织为材料的第二层；

e)提供一定量的较大直径的纤维；

f)在针织机上将大直径纤维编织为材料的第三层；以及

g)将材料的第一、第二和第三层连接到支撑结构。

此种方法形成三个不同的层，第一层、第二层和第三层。各层通过机械连接而在过滤器内保持在一起，例如通过将各层束缚到一起然后束缚至安装环14的附接部分44，或者通过适用于形成其他类型过滤器的其他机械连接。如果有必要增加袋16、18与附接部分44固定处的强度，那么可以在将其固定至附接部分44之前，将加强带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1～4示出了袋式过滤器，其包括由材料36形成的内袋18。作为另一种选择，材料36适合于形成摺状过滤器(如，滤油器中使用的过滤器类型)。

图5所示的过滤器结构的一个益处是，在用于过滤流体时，流体可以从任一方向穿过材料36，从第一层30开始或者从第三层36开始。在第一示例中，流体通过如下方式穿过材料36：首先流经第一层30，其中第一层滤除较大的颗粒。之后，流体流经第二层32，其中第二层滤除较小的颗粒。最后，流体流经第三层34。在图2所示的过滤器中，在离开第三层34之后，流体流经外袋16。在第二示例中，流体通过如下方式流经材料36：首先，流经第三层34，其中第三层滤除较大的颗粒。之后，流体流经第二层32，其中第二层滤除较小的颗粒。最后，流体流经第一层30。使用相同的材料36来构造由外向内或由内向外对流体进行过滤的过滤器的能力是对在先过滤器材料的显著改进。通常，袋式过滤器从过滤器内到过滤器外来过滤流体，而筒式过滤器从过滤器外到过滤器内来过滤流体。此处，相同材料36可被生产，并且之后形成为适用于袋式过滤器或筒式过滤器的形状，而不改变材料36的结构。用于不同类型的过滤器的这种灵活性表示了对于在先技术的显著改进。

如图7所示，芯部48与过滤器元件10共轴安放。利用明显大于外袋16的内袋18，内袋16内可存在有额外量的折叠和折皱区域。对于额外的折皱区域，内袋18的相对侧将可能接触。通过将芯部48加到中央，可以分离内袋的相对侧而阻止其接触。将内袋18的相对侧分离允许改进流体流通过过滤器元件10。如图8所示，芯部48具有多个孔54，这些孔将流体从芯部内部运送至外部。芯部阻止过滤器元件10的相对侧上的内袋18的折皱部分相互接触并且由此阻止了液体流至底部的封闭端28。孔54沿着芯部的长度分布，并且彼此间隔开，使得进入芯部的流体可以在沿着长度的任何点处离开，如图8所示。芯部48的另一目的是均衡沿着内袋内部的流体流。芯部48可以与外袋16一样长，并且必须具有足够的刚性以阻止内袋的相对侧接触。

应当理解的是，虽然本发明的主题的某些方面已被示出并描述，但是公开的主题并不限于此，并且包括多种其他实施例和其他方面。不应参考此处公开的特定实施例认定和推断具体限制。可以对以下权利要求所述的公开主题做出改动。

Claims (18)

1.一种流体过滤器组件，其包括：

过滤器外壳，所述过滤器外壳包括：

进口，所述进口用于接纳未过滤的流体；

出口，所述出口用于排出流体，所述出口与所述进口流体联通；

肩部，所述肩部位于所述进口和所述出口之间，所述肩部具有匹配表面；

内腔，所述内腔用于接纳过滤器元件；

过滤器元件，所述过滤器元件包括：

安装环，所述安装环具有凸缘部分和附接部分，所述附接部分由大致刚性材料形成，所述凸缘部分是柔性的并且适于密封到所述匹配表面；

外袋，所述外袋由网状物形成，所述外袋具有开口，所述外袋比所述过滤器外壳的所述内腔小，并且被构造成抵抗当流体从所述过滤器外壳的进口流至出口时由内袋产生的任何压力所导致的拉伸；

内袋，所述内袋承载在所述外袋内，所述内袋具有开口，所述内袋的表面积大于所述外袋的表面积，并且所述内袋被约束在所述外袋内，使得所述内袋在所述外袋内随机地折皱和折叠；和

加强带，所述加强带附着到所述内袋和外袋的开口；其中所述加强带、所述外袋和所述内袋一起连接到所述安装环的附接部分；以及

芯部，所述芯部包括：

圆柱形的壁，所述壁限定了敞开的内部；

孔，所述孔穿过所述圆柱形的壁；并且

所述芯部承载在所述内袋内；刚性的所述芯部与所述过滤器元件大致共轴。

2.根据权利要求1所述的流体过滤器组件，所述内袋具有内层、中层和外层，所述内层由较大孔径的材料形成，所述中层由较小孔径的材料形成，所述外层由较大孔径的材料形成。

3.根据权利要求2所述的流体过滤器组件，所述内层、中层和外层结合在一起以形成单个整体构件。

4.根据权利要求3所述的流体过滤器组件，所述内袋的层由未釉化毡制品形成。

5.根据权利要求4所述的流体过滤器组件，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.根据权利要求5所述的流体过滤器组件，所述芯部延伸所述内袋的长度。

7.一种流体过滤器组件，其包括：

过滤器外壳，所述过滤器外壳包括：

进口，所述进口用于接纳未过滤的流体；

肩部，所述肩部具有匹配表面；

内腔，所述内腔用于接纳过滤器元件；和

出口，所述出口用于排出过滤的流体；以及

过滤器元件，所述过滤器元件包括：

安装环，所述安装环具有凸缘部分和附接部分，所述附接部分由大致刚性材料形成，所述凸缘部分是柔性的并且适于密封到所述匹配表面；

外袋，所述外袋由网状物形成，所述外袋比所述过滤器外壳的所述内腔小，并且被构造成抵抗当流体从所述过滤器外壳的进口流至出口时由内袋产生的任何压力所导致的拉伸；和

内袋，所述内袋承载在所述外袋内，所述内袋比所述外袋大并在所述外袋内随机地折皱和折叠；

所述内袋具有内层、中层和外层，所述内层由较大孔径的材料形成，所述中层由较小孔径的材料形成，所述外层由较大孔径的材料形成；

其中所述外袋和所述内袋一起连接到所述安装环的附接部分；以及

芯部，所述芯部包括：

圆柱形的壁，所述壁限定了敞开的内部；

孔，所述孔穿过所述圆柱形的壁；并且

所述芯部承载在所述内袋内；刚性的所述芯部与所述过滤器元件大致共轴。

8.根据权利要求7所述的流体过滤器组件，所述内层、中层和外层结合在一起以形成单个整体构件。

9.根据权利要求8所述的流体过滤器组件，所述内袋的层由未釉化毡制品形成。

10.根据权利要求9所述的流体过滤器组件，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。

11.根据权利要求10所述的流体过滤器组件，所述内袋和外袋的开口附着有加强带，所述加强带附着到所述安装环。

12.根据权利要求11所述的流体过滤器组件，其中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。

13.根据权利要求12所述的流体过滤器组件，所述芯部延伸所述内袋的长度。

14.根据权利要求7所述的流体过滤器组件，所述芯部延伸所述内袋的长度。

15.一种适于安装在过滤器外壳内的流体过滤器元件，所述过滤器外壳包括用于接纳未过滤的流体的进口、具有匹配表面的肩部、用于接纳所述过滤器元件的内腔以及用于排出过滤的流体的出口；所述过滤器元件包括：

安装环，所述安装环具有凸缘部分和附接部分，所述附接部分由大致刚性材料形成，所述凸缘部分是柔性的并且适于密封到所述匹配表面；

外袋，所述外袋由网状物形成，所述外袋具有开口，所述外袋比所述过滤器外壳的所述内腔小，并且被构造成抵抗当流体从所述过滤器外壳的进口流至出口时由内袋产生的任何压力所导致的拉伸；

内袋，所述内袋连接到所述安装环并且承载在所述外袋内，所述内袋比所述外袋大并在所述外袋内随机地折皱和折叠；

所述内袋具有开口以及内层、中层和外层，所述内层由较大孔径的材料形成，所述中层由较小孔径的材料形成，所述外层由较大孔径的材料形成；和

加强带，所述加强带附着到所述内袋和外袋的开口；其中所述加强带、所述外袋和所述内袋一起连接到所述安装环的附接部分；以及

芯部，所述芯部包括：

圆柱形的壁，所述壁限定了敞开的内部；

孔，所述孔穿过所述圆柱形的壁；并且

所述芯部承载在所述内袋内；刚性的所述芯部与所述过滤器元件大致共轴。

16.根据权利要求15所述的流体过滤器元件，其中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。

17.根据权利要求15所述的流体过滤器元件，所述芯部延伸所述内袋的长度。

18.根据权利要求17所述的流体过滤器元件，其中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。