CN105268230A - 过滤元件以及用于过滤流体的方法 - Google Patents

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Abstract

一种过滤元件，所述过滤元件具有过滤结构以及附接至所述过滤结构的相对的端部的第一端盖和第二端盖。所述过滤结构包括外部过滤包、内部过滤包，以及设置于所述外部过滤包和内部过滤包之间的螺旋形支架。所述螺旋形支架可在所述螺旋形支架的内表面和外表面上具有流动通道以及支撑脊。未经过滤的流体可被由外而内地引导通过外部过滤包以及由内而外地引导通过内部过滤包，所述螺旋形支架的支撑脊抵抗与跨过外部过滤包和内部过滤包的压降相关的夹紧力支撑所述外部过滤包和内部过滤包。滤液可被沿螺旋形支架的流动通道轴向地引导并且被从过滤元件排出。

Description

过滤元件以及用于过滤流体的方法
技术领域
本发明涉及过滤元件以及用于过滤流体的方法。实施本发明的过滤元件包含大致圆柱形过滤结构以及在所述过滤结构的相对的端部上的端盖，所述大致圆柱形过滤结构具有围绕中空的内部过滤包安装的中空的外部过滤包。实施本发明的方法包括沿相对的径向方向将未经过滤的流体同时地传递通过外部过滤包和内部过滤包。每个过滤包具有过滤介质，其将各种各样的不想要的物质从流动通过过滤包的未经过滤的流体移除。过滤包因此产生被称为滤液或渗透液的经过过滤的流体，其具有很少的或不具有不想要的一种或多种物质。
发明内容
根据本发明的一个方面，过滤元件包含过滤结构以及附接至所述过滤结构的第一端部和第二端部的第一端盖和第二端盖。所述过滤结构具有包含过滤介质的大致圆柱形内部过滤包、包含过滤介质的大致圆柱形外部过滤包，以及大致圆柱形螺旋形支架。外部过滤包围绕内部过滤包设置，并且螺旋形支架设置于外部和内部过滤包之间。螺旋形支架具有内表面、外表面，以及在所述内表面和外表面上的多个支撑脊和流动通道。这些支撑脊和流动通道沿所述螺旋形支架的内表面和外表面大致螺旋形地延伸，并且每个支撑脊具有大致弓形构造。螺旋形支架的外表面上的弓形支撑脊接触外部过滤包的内周缘，并且螺旋形支架的内表面上的弓形支撑脊接触内部过滤包的外周缘。所述端盖中的至少一个中的第一开口在螺旋形支架的流动通道与过滤元件的外部之间流体地连通。所述端盖中的至少一个中的第二开口在内部过滤包的内部与过滤元件的外部之间流体地连通。
根据本发明的另一方面，用于过滤流体的方法包括将未经过滤的流体沿纵向轴线引导至圆柱形内部过滤包的中空的内部中并且将所述未经过滤的流体大致径向向外地传递通过所述内部过滤包。将未经过滤的流体传递通过内部过滤包包括将未经过滤的流体传递通过过滤介质，以将一种或多种物质从未经过滤的流体移除并在所述内部过滤包的外周缘处提供滤液。用于过滤流体的方法还包括将未经过滤的流体大致径向向内地传递通过包围所述内部过滤包的外部过滤包。将未经过滤的流体传递通过外部过滤包包括将未经过滤的流体传递通过过滤介质，以将一种或多种物质从未经过滤的流体移除并在所述外部过滤包的内周缘处提供滤液。实施本发明的方法进一步包括沿多个流动通道传递来自所述内部过滤包的外周缘的滤液，所述多个流动通道沿设置于所述内部和外部过滤包之间的螺旋形支架的内表面螺旋形地延伸。沿螺旋形支架的内表面传递滤液包括沿所述流动通道将滤液螺旋形地传递至螺旋形支架的至少一个端部以及将所述滤液从所述流动通道排出。实施本发明的方法另外地包括沿多个流动通道传递来自所述外部过滤包的内周缘的滤液，所述多个流动通道沿螺旋形支架的外表面螺旋形地延伸。沿螺旋形支架的外表面传递滤液包括沿所述流动通道将滤液螺旋形地传递至螺旋形支架的至少一个端部以及将所述滤液从所述流动通道排出。
实施本发明的过滤元件以及方法提供很多显著的优点。例如，通过提供具有两个更小的过滤包而不是一个较大的过滤包的过滤元件，对通过每个更小的过滤包的流体的阻力为更低的。更小的过滤包因此可具有另外的过滤介质，更有效地利用过滤元件内的空间，同时仍然提供通过清洁的过滤元件的更低的初始压降，高效的过滤，以及随着时间的过去的提高的去污能力和使用寿命。进一步地，弓形支撑脊显著地改进螺旋形支架的结构完整性并且提高它对内部和外部过滤包所提供的支撑。因此，螺旋形支架可由更薄的、更轻的聚合物材料构成并且可消除对用于过滤包的另外的结构支撑的需要，减少过滤元件的重量和环境影响。
附图说明
图1为实施本发明的过滤元件的立体图。
图2为图1的过滤元件的分解图。
图3为图1的过滤结构的立体图，其中箭头示出通过所述过滤结构的流动模式的一个示例。
图4为图3的过滤结构的螺旋形支架的立体图。
具体实施方式
实施本发明的过滤元件可按照各种各样的方式构造。实施本发明的过滤元件10的很多不同的示例中的一个示出于图1-4中。通常，过滤元件10可包括中心纵向轴线A、第一端盖11和第二端盖12、以及在端盖11、12之间延伸的过滤结构13。过滤结构13可具有相对的轴向端部，并且端盖11、12可附接至过滤结构13的端部。进一步地，过滤结构可包含多个同轴地嵌套的过滤包以及设置于相邻的过滤包之间的螺旋形支架。例如，过滤结构13可包括内部过滤包15(例如，最内层过滤包)、以及相邻的外部过滤包14。螺旋形支架16可设置于外部和内部过滤包14、15之间。
每个过滤包可按照各种方式构造。例如，外部和内部过滤包14、15两者都可具有大致圆柱形形状，并且圆柱形过滤包14、15可具有很多多边形横截面中的任何一种，包括圆形横截面。每个圆柱形过滤包14、15可进一步包括第一和第二相对的轴向端部、内周缘和外周缘、以及中空的内部，该中空的内部可跨过每个过滤包14、15的轴向长度。内部过滤包15例如可同轴地设置于外部过滤包14内并且可在外周缘处具有外径，所述外径小于外部过滤包14的内周缘处的内径，在它们之间限定一空间，例如，环形空间。
过滤包中的一个或两个可为有褶的或无褶的。无褶的过滤包可按照各种方式构造，包括，例如，被构造成中空的圆柱形纤维块或者螺纹状地或螺旋形地缠绕以形成中空的圆柱形结构的可渗透的片、膜、或条。有褶的过滤包也可按照各种方式构造。例如，外部和内部过滤包14、15两者都可包含在过滤包14、15的相对的端部之间大致轴向地延伸的多个褶。褶可包含在过滤包14、15的外周缘处的顶部、在过滤包14、15的内周缘处的根部、以及在每个顶部和根部之间延伸的一对褶腿部。有褶的过滤包可按照各种方式起褶。例如，一个或两个过滤包可具有风扇式褶，其中每个褶的高度大致等于顶部和根部之间的径向距离。替代地，如图2和3中所示，一个或两个过滤包14、15可具有叠置式(paidover-type)褶，其中每个褶的高度大于顶部和根部之间的径向距离。美国专利第5,543,047号以及第5,252,207号被通过引用并入本文中，以为叠置式和风扇式褶以及过滤元件的其它方面提供另外的支持。
无论褶的类型，外部过滤包14和内部过滤包15的褶高度可彼此大约相等或者可彼此不同，如，外部过滤包14的褶的高度可大于或小于内部过滤包15的褶的高度。对于很多实施例，例如，可以根据所过滤的流体的具体特征改变外部和内部过滤包14、15之间的褶高度的比率。例如，可用较短的褶高度过滤粘性流体，其中外部过滤包的褶高度与内部过滤包的褶高度的比率可处于大致1:0.75至大致1:1.25的范围内。然而，对于粘性更小的流体，处于大致1:1至大致2:1的范围内的比率可能为有用的。
每个过滤包(不论是有褶的还是无褶的)包括过滤介质，其可以将一种或多种物质从流动通过所述过滤介质的流体移除。过滤包可由包括有过滤介质的单一的层形成或者由两个或更多个层(其中至少一个层包括过滤介质)的组合件形成。例如，可将一层过滤介质夹在两个排水层之间。过滤介质可由很多材料中的任何一种按照各种形式构成。例如，过滤介质可呈可渗透的织造的或非织造的纤维片、可渗透的有支撑的或无支撑的膜、或可渗透的纤维块的形式并且可由玻璃纤维或者天然的或合成的聚合物构成，包括聚合物纤维或可渗透的聚合物片。过滤介质可为可渗透的，如，可为多孔的、半渗透的或选择性渗透的，并且可具有恒定的或分级的孔结构。进一步地，过滤介质可具有、或者可被修改成具有无数的过滤特征中的任何一种。例如，过滤介质可具有各种截留分子量或移除等级中的任何一种，如，从超多孔的或纳米多孔的或较细小的至微孔的或更粗大的，以将比如固体、胶体、以及胶体微粒的颗粒或较大的分子从液体移除。替代地或另外地，过滤介质可具有正的或负的电荷或极性；可为疏液的(liquiphobic)或亲液的(liquiphilic)，包括疏水的或亲水的或者疏油的或亲油的；和/或可具有一种或多种附属官能团(比如配合基或其它任何反应部分)，以将一种或多种化学物质从液体移除。对于很多的但并非全部的实施例，两个过滤包的过滤介质可具有类似的过滤特征。
螺旋形支架16可设置于外部和内部过滤包14、15之间的空间中，将外部和内部过滤包14、15分开。螺旋形支架16可用来抵抗径向地向内指向的力支撑外部过滤包14以及抵抗径向地向外指向的力支撑内部过滤包15。对于很多实施例，螺旋形支架16可用来以更低的压降将滤液更有效地引离外部和内部过滤包14、15。对于其它实施例，螺旋形支架可用来将未经过滤的流体引导至外部和内部过滤包。
螺旋形支架16可具有中空的、圆柱形形状，其包括相对的轴向端部、外表面20、以及内表面21。外表面20可包括围绕螺旋形支架16的外周缘设置的一系列平行的相邻的槽22，每个外部槽22在螺旋形支架16的相对的轴向端部之间螺旋形地延伸。类似地，内表面可包括围绕螺旋形支架16的内周缘设置的一系列平行的相邻的槽23，每个内部槽在螺旋形支架16的相对的轴向端部之间螺旋形地延伸。外部槽22可沿螺旋形支架16的外表面20形成相邻的平行的螺旋形流动通道24以及螺旋形支撑脊25，而内部槽23可沿螺旋形支架16的内表面21形成相邻的平行的螺旋形流动通道26以及螺旋形支撑脊27。对于很多实施例，在螺旋形支架的一个表面上的流动通道可在另一个表面上形成支撑脊。螺旋形支架16可设置于外部和内部过滤包14、15之间，其中螺旋形支架16的外表面20上的支撑脊25接触并支撑外部过滤包14的内周缘(如，接触并支撑沿外部过滤包14的内径的褶根部)，并且螺旋形支架16的内表面21上的支撑脊27接触并支撑内部过滤包15的外周缘(如，接触并支撑沿内部过滤包15的外径的褶顶部)。进一步地，可将螺旋形支架16的外表面20上的流动通道24与内表面21上的流动通道26流体地隔离。例如，螺旋形支架16可为不可渗透的以及无孔的，以保持沿螺旋形支架16的外表面20、内表面21上的流动通道24、26所进行的流体流动的分离。
例如，可以根据与过滤元件的应用相关的具体参数(如，通过过滤元件的所期望的流速和压降以及流体的特性)改变槽22、23的数量和尺寸(包括支撑脊25、27以及流动通道24、26的数量和尺寸)。例如，内表面上的流动通道的宽度和/或深度可与外表面相同或者可为不同的。任何一个表面上的流动通道的宽度和/或深度可为相同的或不同的。进一步地，流动通道24、26的宽度和/或深度可为更大的或更小的、或者可为锥形的，以与通过过滤包14、15的预期的流体流速相关，从而以更低的压降充分地排干过滤包。类似地，支撑脊25、27的宽度可为更大的或更小的，以与跨过过滤包14、15的预期的压降、以及相关联的径向力相关。如图3和4中所示，槽22、23的横截面的形状以及，特别地，支撑脊25、27的横截面的形状可为曲形的或圆形的，抵抗与伴随通过外部和内部过滤包14、15的由外而内的流动以及由内而外的流动而产生的压降相关的任何夹紧力提供大致弓形支架。与其它形状的结构(如，平坦的方形波结构)相比，弓形支架有利地抵抗与压降相关的力提供更好的支撑。螺旋形支架可由各种材料中的任何一种构成，包括聚合物材料。由于支架的弓形形状提供优越的支撑，所以螺旋形支架可由更薄的、重量更轻的聚合物材料构成。
端盖用来将流体引导通过过滤元件并且可按照很多方式中的任何一种构造。例如，在图1和2中所示的实施例中，每个端盖11、12可为附接至过滤结构13的一个端部(如，附接至内部过滤包15、螺旋形支架16、以及外部过滤包14中的所有三个的相对应的端部)的单一的部件。替代地，一个或两个端盖可具有多件式结构。端盖中的至少一个可包含在螺旋形支架的该端部处的流动通道与过滤元件的外部之间流体地连通的开口。例如，过滤结构13的一个端部处的第一端盖11可具有大致环形开口30，其在螺旋形支架16的两个表面20、21上的流动通道24、26与过滤元件10的外部之间流体地连通。第一端盖11的、在环形开口30内的中心区域31可充当附接至内部过滤包15的一个端部的盲端部部件，密封内部过滤包15的该端部以及内部过滤包15的中空的内部。第一端盖11的、在环形开口30外部的外部区域32可充当附接至外部过滤包的相对应的端部的端部部件，密封外部过滤包14的该端部。跨过环形开口30延伸的肋可将第一端盖11的外部区域32与中心区域31连接，并将螺旋形支架16轴向地保持于外部和内部过滤包14、15之间的适当位置中。轴向地凸出的外部唇33可接触外部过滤包14的外周缘的一部分并用来保持外部过滤包14、螺旋形支架16、以及内部过滤包15的相对的同轴位置。进一步地，第一端盖11可包含用于将过滤元件10联接至壳体上的相对应的配件(未示出)的配件。例如，在所示实施例中，第一端盖11可包括轴向地向外延伸的环形凸起34，所述环形凸起34被布置成围绕壳体的管或管接口(nipple)的外部安装并对壳体的管或管接口进行密封。
端盖中的至少一个可具有在内部过滤包的内部和过滤元件的外部之间流体地连通的开口。例如，在过滤结构13的相对的端部处的第二端盖12可具有大致圆形中心开口40，其与内部过滤包15的中空的内部流体地连通。轴向地凸出的内部唇41可围绕中心开口40。内部唇41可接触内部过滤包15的内周缘的一部分并用来保持内部过滤包15的相对位置。第二端盖12还可包含轴向地凸出的外部唇42，其可接触外部过滤包14的外周缘的一部分并用来保持外部过滤包14、螺旋形支架16、以及内部过滤包15的相对位置。第二端盖12的、在内部唇41和外部唇42之间的环形区域43可充当附接至内部过滤包15、螺旋形支架16、以及外部过滤包14的相对应的端部的端部部件，密封内部过滤包15、螺旋形支架16、以及外部过滤包14的相对应的端部。第二端盖12可设置于流动通道24、26的一个端部处并且因此可密封流动通道24、26的该端部，防止流体在该端部处进入或离开流动通道24、26。
可按照很多方式中的任何一种组装过滤元件10。例如，可通过使螺旋形支架16沿内部过滤包15的外周缘轴向地运动、或者将内部过滤包15轴向地插入于螺旋形支架16的内部内而形成过滤结构13。因此可将内部过滤包15嵌套于螺旋形支架16内，其中螺旋形支架16的内表面21上的弓形支撑脊27接触内部过滤包15的外周缘。在内部过滤包15为有褶的情况下，螺旋形支架16可支撑褶并在不使用任何另外的外部保持器(比如外部保持架或外部包裹件)的情况下将褶保持于适当位置中，从而减少与过滤元件10相关联的材料的重量和数量。替代地，内部过滤包可包含外部保持器，其可接触螺旋形支架的内表面。接着可使外部过滤包14沿螺旋形支架16的外周缘轴向地运动，或者可将嵌套的螺旋形支架16和内部过滤包15轴向地插入于外部过滤包14的内部内。因此可将螺旋形支架16和内部过滤包15嵌套于外部过滤包14内，其中螺旋形支架16的外表面20上的支撑脊25接触外部过滤包14的内周缘。在外部过滤包14为有褶的情况下，螺旋形支架16可支撑褶并在不使用另外的穿孔的芯体的情况下将褶保持于适当位置中，从而进一步减少与过滤元件10相关联的材料的重量和数量。替代地，外部过滤包可包括穿孔的芯体，其可接触螺旋形支架的外表面。替代地，可通过首先围绕螺旋形支架16安装外部过滤包14并且接着将内部过滤包15安装于螺旋形支架16内而形成过滤结构13。对于很多的但并非全部的实施例，过滤结构13可被形成为使得外部过滤包14、螺旋形支架16、以及内部过滤包15的相对应的端部彼此径向地对准，以提供过滤结构13的、为大致平坦的轴向端部。
接着可按照各种方式将端盖11、12附接至过滤结构13的轴向端部，其中该过滤结构包括至少外部和内部过滤包14、15并且，对于很多实施例，还包括螺旋形支架16。例如，可将端盖11、12填充以灌封混合物，比如环氧基树脂、聚氨酯或其它添加剂，并且可将填充结构13的轴向端部放置于所述灌封化合物中，从而将过滤结构13的轴向端部粘附地结合至端盖11、12。替代地，可通过溶剂粘合法或热粘合法将端盖11、12结合至过滤结构13的轴向端部。例如，在端盖11、12是由聚合物材料构成的情况下，可使每个端盖11、12的、面对过滤结构13的轴向端部的部分熔化，并且可将过滤结构13的轴向端部放置于端盖11、12的熔化的聚合物中，从而将过滤结构13的轴向端部热粘合至端盖11、12。一旦端盖11、12被附接至过滤结构13，过滤元件10就被形成并且可供使用。
根据实施本发明的方法可按很多方式过滤流体。例如，可将过滤元件设置于按照不同的方式构造的各种壳体(未示出)中的任何一个中。壳体可包含用于将未经过滤的流体(如，进给流体或工艺流体)引导至壳体中的至少一个入口以及用于将经过过滤的流体(如，滤液或渗透液)从壳体中引导出的至少一个出口。壳体可在所述入口和出口之间限定在壳体内的流体流动路径，并且可将过滤元件安装于壳体中的流体流动路径中。操作参数可根据应用的不同而广泛地变化。例如，操作温度可处于直到大约2700℉或更大的范围中，并且操作压力可处于直到大约10000psi或更大的范围中。
过滤元件可用来按照很多方式中的任何一种过滤流体。例如，用于过滤流体的方法可包括：将未经过滤的流体沿中心纵向轴线传递至内部过滤包的中空的内部中，以及将所述未经过滤的流体从内部过滤包的内周缘穿过过滤介质大致径向地由内而外地引导至内部过滤包的外周缘。所述方法还可包括同时地将未经过滤的流体从外部过滤包的外周缘穿过过滤介质大致径向地由外而内地引导至外部过滤包的内周缘。将未经过滤的流体引导通过内部和外部过滤包的过滤介质可包括将一种或多种物质从未经过滤的流体移除以及在内部过滤包的外周缘和外部过滤包的内周缘处形成滤液。
例如，在壳体内，未经过滤的流体可被引导至过滤元件10的一个端部上的第二端盖12的中心开口40中并且沿中心纵向轴线A被轴向地引导至内部过滤包15的内部中。过滤元件10的另一端部处的第一端盖11的中心区域31可堵塞未经过滤的流体的进一步的轴向流动，迫使未经过滤的流体大致径向地由内而外地通过内部过滤包15，包括内部过滤包15的过滤介质。当流体穿过内部过滤包15时，在内部过滤包15的内周缘和外周缘之间产生压差。相关的径向向外指向的力将内部过滤包15的外周缘压在螺旋形支架16的内表面21上的螺旋形支撑脊27上。在内部过滤包15为有褶的情况下，该力可将在内部过滤包15的外周缘处的褶顶部压在螺旋形支架16的内表面21上的螺旋形支撑脊27上。
在未经过滤的流体被由内而外地引导通过内部过滤包15的同时，壳体内的未经过滤的流体可被大致径向地由外而内地引导通过外部过滤包14，包括外部过滤包14的过滤介质，同样如图4中所示。当流体穿过外部过滤包14时，在外部过滤包14的外周缘和内周缘之间产生压差。相关的向内指向的力将外部过滤包14的内周缘压在螺旋形支架16的外表面20上的螺旋形支撑脊25上。在外部过滤包14为有褶的情况下，该些力可将在外部过滤包14的内周缘处的褶根部压在螺旋形支架16的外表面20上的螺旋形支撑脊25上。
分别由螺旋形支架16的外表面20和内表面21上的螺旋形支撑脊25、27坚实地抵抗外部和内部过滤包14、15内所生成的相反地指向的径向力。由于螺旋形支撑脊25、27具有大致弓形构造，所以支撑脊25、27本身为坚固的，使螺旋形支架16能够由更薄的、重量更轻的材料(如，聚合物材料)构成，并且使螺旋形支架16能够成为用于外部过滤包14的唯一的内部支撑结构以及用于内部过滤包15的唯一的外部支撑结构，而不会牺牲任何结构完整性。
用于过滤流体的方法可进一步包括：沿多个流动通道(其沿螺旋形支架的外表面螺旋形地延伸)传递来自外部过滤包的内周缘的滤液，以及同时，沿多个流动通道(其沿螺旋形支架的内表面螺旋形地延伸)传递来自内部过滤包的外周缘的滤液。沿螺旋形支架的外表面上的流动通道传递滤液可包括沿所述螺旋形流动通道将滤液传递至螺旋形支架的一个端部或两个端部。类似地，沿螺旋形支架的内表面上的流动通道传递滤液可包括沿所述螺旋形流动通道将滤液传递至螺旋形支架的一个端部或两个端部。
例如，用于过滤流体的方法可包括沿设置于外部和内部过滤包14、15之间的螺旋形支架16的外表面20上的多个螺旋形流动通道24传递来自外部过滤包14的内周缘的滤液。滤液可沿外表面20上的螺旋形流动通道24大致轴向地传递至螺旋形支架16的一个或两个端部。例如，在所示实施例中，来自外部过滤包14的滤液可沿外表面20上的螺旋形流动通道24大致轴向地流动至螺旋形支架16的仅仅一个端部(如，第一端盖11处的端部)以及流动通过环形开口30，螺旋形流动通道24在螺旋形支架16的相对的端部处由第二端盖12密封。
用于过滤流体的方法还可包括沿螺旋形支架16的内表面21上的多个螺旋形流动通道26传递来自内部过滤包15的外周缘的滤液。滤液可沿内表面上的螺旋形流动通道大致轴向地传递至螺旋形支架的一个或两个端部。例如，在所示实施例中，来自内部过滤包15的滤液可沿螺旋形流动通道26大致轴向地流动至螺旋形支架16的仅仅一个端部(亦即，同样地，第一端盖11处的端部)以及流动通过环形开口30，螺旋形流动通道26在螺旋形支架16的相对的端部处由第二端盖12密封。
对于很多实施例，可沿螺旋形支架16的轴向长度的某一部分、大部分或全部将流动通过螺旋形支架16的内表面21上的流动通道26的滤液与流动通过螺旋形支架16的外表面20上的螺旋形流动通道24的滤液隔离。例如，在所示实施例中，螺旋形支架16可为不可渗透的以及无孔的，沿螺旋形支架16的整个轴向长度将螺旋形支架16的外表面20上的滤液与内表面21上的滤液隔离。通过将螺旋形支架的相对的表面上的滤液隔离，沿螺旋形流动通道24、26所进行的流体流动保持更少的湍流，沿螺旋形支架16的长度提供更小的流动阻力以及更低的压降。
用于过滤流体的方法可进一步包括将滤液从流动通道排出。取决于端盖的构造，螺旋形支架的外表面上的滤液可在螺旋形支架的一个或两个端部处被排出，螺旋形支架的内表面上的滤液可在螺旋形支架的一个或两个端部处被排出，以及螺旋形支架的一个表面上的滤液可在与另一表面上的滤液相同的端部处或者在相对的端部处被排出。在所示实施例中，螺旋形支架16的两个表面20、21上的滤液流动通道24、26与第一端盖11中的环形开口30流体地连通。因此，来自外部和内部过滤包14、15两者的滤液都可通过第一端盖11中的环形开口30排出至过滤元件10的外部，环形开口30可联接至壳体的滤液出口。
尽管已经相对于多个实施例描述和/或示出了本发明的各个方面，但是本发明并不限于这些实施例。例如，可消除或修改任一实施例的一个或多个特征或者可将一个实施例的一个或多个特征与其它实施例的一个或多个特征结合，而不脱离本发明的范围。甚至具有截然不同的特征的实施例也可处于本发明的范围内。例如，对于某些实施例，外部过滤包可为有褶的并且可包括外部保持器(比如，穿孔的保持架或者圆周包裹件或螺旋形包裹件)，以支撑褶并将褶保持于适当位置中。对于某些实施例，可将穿孔的芯体设置于内部过滤包的内部中。所述穿孔的芯体可附接至端盖，或者它可从壳体凸出并通过第二端盖中的中心开口延伸至内部过滤包的内部中。
在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)对术语“一”、“所述”、“至少一个”以及类似指示物的使用将被理解为包括单数以及复数，除非本文中另作说明或者与上下文明显地相矛盾。对跟随有由一个或多个物品所构成的列表的术语“至少一个”(例如，“A和B中的至少一个”)的使用将被理解为意味着从所列出的物品中所选择的一个物品(A或B)或者所列出的物品中的两个或更多个的任一组合(A和B)，除非本文中另作说明或者与上下文明显地相矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”、以及“含有”将被理解为开放式术语(亦即，意味着“包含，但不限于，”)，除非另作说明。在本文中对值的范围的叙述仅仅用于充当单独地提及落入所述范围内的每个单独的值的简化方法，除非本文中另作说明，并且每个单独的值包含于本说明书中，就像它在本文中被单独叙述一样。本文中所描述的所有的方法可以按照任何适当的顺序执行，除非本文中另作说明或者与上下文明显地相矛盾。对本文中所提供的任何的以及全部的示例或者示例性语言(如，“比如”、“例如”、或“如”)的使用仅仅用于更好地阐明本发明并且并不对本发明的范围构成限制，除非另作要求。说明书中的任何语言都不应当被理解为表示对本发明的实践所必需的任何未要求的元素。
在本文中描述了本发明的优选实施例，包括执行本发明的发明者所熟知的最佳模式。通过阅读前面的描述，对于本发明所属领域的那些普通的技术人员而言，该些优选实施例的变形可变得显而易见。发明者期望熟练的技工适当地利用此类变形，并且发明者希望以除本文中所具体描述的方式之外的其它方式来实践本发明。因此，如适用法律所许可的，本发明包括所附权利要求中所叙述的主题的所有的修改和等同形式。而且，本发明包含上述元素的、呈其所有可能的变形形式的任一组合，除非本文中另作说明或者另外与上下文明显地相矛盾。

Claims (16)

1.一种过滤元件，包括：
具有相对的第一端部和第二端部的过滤结构，其中所述过滤结构包含：具有过滤介质、外周缘以及中空的内部的大致圆柱形内部过滤包；围绕所述内部过滤包设置并具有过滤介质以及内周缘的大致圆柱形外部过滤包；以及大致圆柱形螺旋形支架，所述螺旋形支架具有第一端部和第二端部、内表面、外表面以及在所述第一端部和第二端部之间大致螺旋形地延伸的、在所述内表面和外表面上的多个支撑脊和流动通道，所述支撑脊具有弓形构造，其中所述螺旋形支架设置于所述内部过滤包和外部过滤包之间，所述螺旋形支架的内表面上的弓形支撑脊接触所述内部过滤包的外周缘，并且所述螺旋形支架的外表面上的弓形支撑脊接触所述外部过滤包的内周缘；
附接至所述过滤结构的第一端部和第二端部的第一端盖和第二端盖；
在所述第一端盖和第二端盖中的至少一个端盖中的第一开口，所述第一开口在所述螺旋形支架的流动通道与过滤元件的外部之间流体地连通；以及
在所述第一端盖和第二端盖中的至少一个端盖中的第二开口，所述第二开口在所述内部过滤包的内部与过滤元件的外部之间流体地连通。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，沿所述螺旋形支架的整个长度，螺旋形支架的内表面上的流动通道与螺旋形支架的外表面上的流动通道流体地隔离。
3.根据权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，所述第一端盖包含在所述螺旋形支架的一个端部处的流动通道与过滤元件的外部之间流体地连通的所述第一开口，并且所述第二端盖密封所述螺旋形支架的第二端部处的流动通道。
4.根据权利要求1、2或3所述的过滤元件，其特征在于，每个端盖包括跨过所述外部过滤包、内部过滤包以及螺旋形支架的相对应的端部延伸的单一的部件。
5.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其特征在于，所述第一开口包括在所述第一端盖中的大致环形开口。
6.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其特征在于，所述第二开口包括在所述第二端盖中的中心开口。
7.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其特征在于，所述内部过滤包包含多个轴向地延伸的褶，所述褶具有在所述内部过滤包的外周缘处的褶顶部，并且所述螺旋形支架的内表面上的弓形支撑脊接触所述褶顶部。
8.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其特征在于，所述外部过滤包包含多个轴向地延伸的褶，所述褶具有在所述外部过滤包的内周缘处的褶根部，并且所述螺旋形支架的外表面上的弓形支撑脊接触所述褶根部。
9.根据权利要求7或8所述的过滤元件，其特征在于，所述褶为叠置式褶。
10.一种过滤流体的方法，包括：
将未经过滤的流体沿纵向轴线引导至圆柱形内部过滤包的中空的内部中，并且将未经过滤的流体从内部过滤包的内周缘大致径向地传递至外周缘，包括将未经过滤的流体传递通过所述内部过滤包的过滤介质，以将一种或多种物质从未经过滤的流体移除，并在所述内部过滤包的外周缘处提供滤液；
将未经过滤的流体从包围所述内部过滤包的外部过滤包的外周缘大致径向地传递至内周缘，包括将未经过滤的流体传递通过所述外部过滤包的过滤介质，以将一种或多种物质从未经过滤的流体移除，并在所述外部过滤包的内周缘处提供滤液；
沿多个流动通道传递来自所述内部过滤包的外周缘的滤液，包括沿所述流动通道将所述滤液螺旋形地传递至所述螺旋形支架的至少一个端部以及将滤液从所述流动通道排出，其中所述多个流动通道沿设置于所述内部过滤包和外部过滤包之间的螺旋形支架的内表面螺旋形地延伸；以及
沿多个流动通道传递来自所述外部过滤包的内周缘的滤液，包括沿所述外表面上的流动通道将滤液螺旋形地传递至所述螺旋形支架的至少一个端部以及将滤液从所述流动通道排出，其中所述多个流动通道沿所述螺旋形支架的外表面螺旋形地延伸。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将未经过滤的流体从内部过滤包的内周缘传递至外周缘包括将所述内部过滤包的外周缘压在沿所述螺旋形支架的内表面螺旋形地延伸的弓形螺旋形支撑脊上。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将未经过滤的流体从内部过滤包的内周缘传递至外周缘包括将未经过滤的流体传递通过所述内部过滤包的多个褶以及将所述褶的顶部压在所述螺旋形支架的内表面上的弓形螺旋形支撑脊上。
13.根据权利要求10-12中的任一项所述的方法，其特征在于，将未经过滤的流体从外部过滤包的外周缘传递至内周缘包括将所述外部过滤包的内周缘压在沿所述螺旋形支架的外表面螺旋形地延伸的弓形螺旋形支撑脊上。
14.根据权利要求10-12中的任一项所述的方法，其特征在于，将未经过滤的流体从外部过滤包的外周缘传递至内周缘包括将未经过滤的流体传递通过所述外部过滤包的多个褶以及将所述褶的根部压在所述螺旋形支架的外表面上的弓形螺旋形支撑脊上。
15.根据权利要求10-14中的任一项所述的方法，其特征在于，将滤液从所述螺旋形支架的内表面和外表面上的流动通道排出包括在所述螺旋形支架的相同的端部处排出滤液。
16.根据权利要求10-15中的任一项所述的方法，其特征在于，沿螺旋形支架的内表面上的多个螺旋形流动通道传递来自内部过滤包的外周缘的滤液以及沿螺旋形支架的外表面上的多个螺旋形流动通道传递来自外部过滤包的内周缘的滤液包括在螺旋形支架的相对的表面上隔离来自内部过滤包的外周缘的滤液与来自外部过滤包的内周缘的滤液。
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