CN107530603A - 过滤器以及相关联的泵送方法 - Google Patents
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Abstract
如例如图5中所示,过滤器13具有本体2,所述本体限定了多个入口孔3。所述入口孔3中的每个入口孔与中空内室处于流体连通。在使用时,通过所述孔3吸入液体,由此滤出较大的污染物,如岩石和石头,所述液体进入所述中空内室,然后流出所述出口。过滤器13大部分是由弹性可变形材料形成的,所述弹性可变形材料允许所述内室的相对侧响应于施加压缩力而彼此接触。一旦不再施加力,材料的弹性允许本体2弹性地基本上恢复到其变形前的形状。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤器以及一种相关联的泵送方法,所述过滤器可以附接到软管的泵送进液体的端部。本发明的实施例(但非穷举地)应用于如采矿和消防等环境中。
背景技术
本说明书中已经包括的文件、行为、材料、设备、物品等等的任何讨论仅用于为本发明提供上下文的目的。不能由于它在本申请的优先权日之前就存在于澳大利亚或其他地方而承认任何或所有这些事项形成现有技术基础的一部分,或者是与本发明相关的领域中的公知常识。
已知在试图泵送液体(如水,其可能是混浊的并且也可能被异物(如岩石和石头等)污染)时,将过滤器附接到软管的入口。软管的附接过滤器的端部浸没在要泵送的液体内。过滤器的用途是滤出较大的污染物,从而使得由泵吸入到软管内的水仅含有足够小以通过过滤器的污染物。
本申请的发明人已经理解的是,现有技术过滤器通常存在许多缺点,如与清除污染物堵塞相关联的困难和容易压破或破裂。这些问题中的后者在采矿环境中尤为普遍,如采煤(通过非限制性实例的方式),其中存在过滤器被重型机械辗过并压破的明显风险。
发明内容
本发明的目的是克服或大幅减轻现有技术的缺点中的一个或多个缺点或提供有用的替代方案。
在本发明的一个方面,提供了一种用于附接到软管的入口上的过滤器,所述过滤器包括:
限定了多个入口孔的本体,所述入口孔中的每个入口孔与中空内室处于流体连通;以及
与所述中空内室处于流体连通的出口,所述出口用于附接到所述泵软管的所述入口上;
其中,所述本体是由弹性可变形材料形成的,从而使得所述内室的相对侧能够响应于施加压缩力而彼此接触,之后当不再施加所述力时,所述本体弹性地基本上恢复到其变形前的形状。
在一个实施例中,所述弹性可变形材料是或包括弹性体聚合物。在另一个实施例中,所述弹性可变形材料是或包括橡胶、合成橡胶或橡胶类材料。在又一个实施例中,所述弹性可变形材料是或包括聚氯丁二烯。在又一个实施例中,所述弹性可变形材料是或包括腈。
根据本发明的另一个方面,提供了一种用于泵送液体的方法,包括:
提供附接到软管上的泵,所述软管具有远端,所述远端限定了入口;
将如上所述的过滤器的出口附接到所述软管的所述入口上;
操作所述泵,从而将所述液体吸进所述多个孔内、穿过所述中空腔室、穿过所述出口并进入所述软管中。
优选地,所述方法包括:定期地反转所述泵的流动方向,从而使得液体从所述孔中被泵送出来,以便逐出堵塞所述孔的污染物。
还优选地,所述方法包括:定期拆下所述过滤器并且将所述过滤器撞击固体物体,以便逐出堵塞所述孔的污染物。
从以下仅通过实例方式提供的优先实施例的详细描述以及附图中,本发明的特征和优点将变得更清楚。
附图说明
图1是过滤器的第一实施例的平面图;
图2是过滤器的第一实施例的横截面视图,其中,所述横截面是穿过图1的线A-A截取的;
图3是过滤器的第一实施例的横截面视图,其中,所述横截面是穿过图1的线B-B截取的;
图4是过滤器的第二实施例的透视图;
图5是过滤器的第二实施例的平面图;
图6是过滤器的第二实施例的平面图,示出了一些隐藏的细节;
图7是第二实施例的横截面平面图,其中,所述横截面是穿过图5的线7-7截取的;
图8是后视图,描绘了第二实施例的近端;
图9是前视图,描绘了第二实施例的远端;并且
图10是第二实施例的前视图,示出了一些隐藏的细节,包括孔3的位置。
具体实施方式
参照图1至图3,过滤器1的第一实施例具有本体2,所述本体限定多个入口孔3。入口孔3中的每个入口孔与中空内室4流体连通。过滤器的出口5与中空内室4流体连通。在使用时,过滤器1浸没在希望被泵送的液体内。随后由泵提供吸力(未展示),以便通过多个孔3吸入液体,从而滤出较大的污染物,如岩石或石头。液体流过孔3,进入中空内室4,然后流出出口5。
在使用时,出口5通常附接到软管的入口(未展示),所述软管连接到所述泵。呈由304-316号不锈钢制成的金属环7形式的联接部件嵌入形成过滤器1的出口5以及其余部分的材料内。经由软管联接设备(未展示)实现了过滤器的出口5与软管的连接,所述软管联接设备限定轴节,所述轴节被成形为接纳过滤器1的出口5。一对凸轮布置在轴节的相对侧,从而使得一旦过滤器1的出口5已经插入到轴节中,则旋转凸轮,以便冲击到围绕过滤器1周向延伸的凹槽6中,所述凹槽紧邻嵌入的金属环7。撞击凸轮将金属环7保持在轴节中,由此将过滤器1连接到软管联接设备。为了释放过滤器1,朝相反方向旋转凸轮,以便为出口5及其嵌入的金属环7提供间隙以便从轴节中被撤出。在与轴节相对的端部,软管联接设备具有轴,所述轴的大小被设为插入到软管中。所述轴包括多个凸脊,所述凸脊被成形为抵抗软管的撤出。
本发明的其他实施例利用不同装置来将过滤器连接到软管。例如,在另一个实施例中(未展示),在过滤器的出口附近形成螺纹。这允许过滤器的出口被旋拧到设置在软管连接设备的轴节内的相应螺纹中。
本体2、实际上为除金属环7之外的整个过滤器1由弹性可变形材料形成。材料的可变形性使得内室4的相对侧8和9响应于施加压缩力而彼此接触。一旦不再施加力,材料的弹性允许本体2弹性地基本上恢复到其变形前的形状。
优选实施例已经通过了与100吨压缩力的施加相关的测试。如本领域技术人员应理解的,施加100吨的压缩力使得所述中空内室基本上被压扁,之后当不再施加压缩力时,所述本体弹性地基本上恢复到其变形前的形状。因此,在使用时,过滤器1能够在在采矿环境中可能经历的施加所述类型的巨大压缩力(例如被重型牵引采矿车辆辗过)后继续存在下来。这与现有技术过滤器相比较是有利的,申请人知道,通过施加这种压缩力,现有技术过滤器将被压破并且变得无法使用。这是因为现有技术过滤器通常由金属或硬塑料材料制成。有利地,优选实施例的弹性可变形材料具有的杨氏模量小于金属的杨氏模量或硬塑料材料的杨氏模量。
降低损坏优选实施例的风险产生了实际的益处,如使用寿命更长和劳动力成本降低以及与维修货更换破裂的过滤器相关联的停机时间。此外,降低损坏优选实施例的风险降低了过滤器1的破裂部件可能被吸进软管中、随后进入泵内的风险,这有利地降低了泵损坏的风险。
在一个实施例中,制造过滤器1(除金属环7之外)的弹性可变形材料包括弹性体聚合物,如橡胶、合成橡胶或橡胶类材料。更具体地,在一个实施例中,所述材料由下列物质的组合形成:标准马来西亚橡胶,如SMR10;激活剂,如氧化锌和/或硬脂酸;促进剂,如N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺(其又被本领域技术人员称为CBS);交联剂,如硫磺;加工助剂,如Struktol A 60(其用于降低黏度);工艺用油,如蜡油;蜡,如石蜡;抗氧化剂和抗臭氧剂,如N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺(其又被本领域技术人员称为6PPD)和/或N-异丙基-N’-苯基对苯二胺(其又被本领域技术人员称为IPPD并且其用于保护橡胶);以及半补强炭黑,如N774(其用于增加拉伸强度)。
在另一个实施例中,所述弹性可变形材料包括聚氯丁二烯(其又被本领域技术人员称为氯丁橡胶)。更具体地,在本实施例中,所述弹性可变形材料由下列物质的组合形成:聚氯丁二烯;固化体系和交联剂,如氧化锌和/或亚乙基硫脲(其又被本领域技术人员称为ETU)和/或二硫化四甲基秋兰姆(其又被本领域技术人员称为TMTD);加工助剂,如硬脂酸和/或Struktol WB212(其被用作乳液增塑剂分散和加工添加剂);阻燃剂,如三氧化锑和/或氯化聚乙烯和/或三水合氧化铝和/或硼酸锌;酸受体,如氧化镁;抗氧化剂和抗臭氧剂,如N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺(其又被本领域技术人员称为6PPD);以及半补强炭黑,如N330。
在另一个实施例中,所述弹性可变形材料为或包括:腈,所述腈为具有官能团-C≡N的有机化合物。
应当理解的是,材料必须足够柔软以便响应于压缩力而变形;然而又必须足够坚硬以便抵抗由泵产生的真空造成的塌缩。所述弹性可变形材料优选地具有在45与70之间的肖氏A硬度,并且实施例具有的肖氏A硬度为55。此外,优选的是,材料耐紫外线、耐石油化学、耐热、阻燃并且具有抗静电特性。就耐石油化学性而言,天然橡胶材料具有相当差的性能。然而,基于聚氯丁二烯的材料具有良好的耐石油化学性。此外,可以在范围从-66℃到+100℃的环境温度下操作材料。
基于天然橡胶的材料具有大致19Mpa的拉伸强度并且在破裂前可伸长高达450%。基于聚氯丁二烯的材料具有约16.9Mpa的拉伸强度并且在破裂前可伸长高达375%。
过滤器1的优选实施例使用注塑成型工艺形成,所述注塑成型工艺使用具有两个腔体的ENGEL 150吨锁模力注塑成型机。空腔容纳以过滤器1的相反形式成形的模具,并且每个模具包括形成过滤器1的中空内室4的中心柱。在注入材料之前,将金属环7置于所述腔体中的每个腔体中,以便搁置在中心柱上,并且金属环通过夹紧在螺柱上而保持在位。如果使用基于天然橡胶的材料,则在注入前将其加热至170℃。可替代地,如果使用基于聚氯丁二烯的材料,则将其加热至175℃的注入前温度。然后将经加热的材料注入到所述腔体中的每个腔体中以便制造过滤器1中的两个过滤器。如果使用基于天然橡胶的材料,则每个腔体每单位注入0.976升的材料。可替代地,如果使用基于聚氯丁二烯的材料,则每个腔体每单位注入0.965升的材料。
如果需要,还可以将着色剂添加到材料中,从而使得过滤器1可以被制成选定的颜色。
过滤器1具有整体式构造,这允许同申请人知道的现有技术过滤器相比更快地将过滤器1连接到软管上。更具体地,现有技术过滤器被形成为当原位安装时必须旋拧在一起的两个部分。优选实施例不要求安装人员将两个单独部分旋拧在一起,这有助于将与安装和更换过滤器相关联的劳动成本最小化。
多个孔3的组合横截面积在出口5的横截面积的2倍与14倍之间。这样的比例希望给过滤器1提供抵抗堵塞的合适抵抗力。第一优选实施例具有总共240个孔,其被安排成10行,每行具有24个孔。每个孔3的直径为5mm并且因此具有19.635mm2的横截面积。因此,多个孔3的总横截面积为4712mm2。在其最窄处(即在凹槽6的中间截取的横截面处),出口的直径为38mm,这给出的出口的横截面积为1134m2。因此,在第一优选实施例中,多个孔的总横截面积是出口5的横截面积的4.15倍。
优选实施例的重量轻是与典型现有技术过滤器相比的另一个优点。过滤器1的优先实施例的重量小于1kg。更确切地讲,优选实施例的重量大致为370克;而现有技术金属过滤器通常重约2.5kg。
本体2呈圆柱形轴的形式,所述圆柱形轴限定了远端10和近端11。锥形头部12布置在远端10处。出口5位于近端11处。与方形头部提供的抵抗力相比,锥形头部12提高了过滤器1抵抗由泵产生的真空的抵抗力。也就是说,尽管泵产生了真空,但锥形头部12提供支撑,以将本体5的远端10维持在圆柱形构型。这种支撑还有助于过滤器在本体5已经通过压缩力变形后更快地恢复其形状。与锥形头部相关联的另个一优点是降低了过滤器1通过泵产生的真空而对折的风险。优选地,锥形头部限定在40°与70°之间的夹角并且在优选实施例中,此角为56°。
如在图中可以看到的,优选实施例没有任何锐利边缘。除了主要制造实施例的材料的可变形性之外,这还有助于提高人员的安全并且降低在使用过滤器1的工作场所损坏装备的风险。
泵送液体时,使用过滤器1的方法通常包括将软管的近端附接到泵上,其中软管的远端限定入口。过滤器1的出口5附接到软管的入口并且随后过滤器浸没在要泵送的液体内。然后操作泵,以便将液体吸进多个孔3内、穿过中空腔室4、流出出口5并且进入软管中。定期地反转泵的流动方向,以便从孔3中泵送出一些液体(其通常在2到10升之间)并且由此逐出可能正堵塞孔3的任何污染物。可替代地或此外,操作者可以定期拆下过滤器1并且将其撞击固体物体,以便逐出可能正堵塞孔3的任何污染物。有利地,过滤器1撞击固体物体由于形成过滤器1的材料的可变形性而不太可能损坏过滤器1或所述物体。
每个孔3具有15.7mm的周长。优选地,这些周长中的每个周长可伸长至少20%。如上所述,这种可伸展性程度通过制造优选实施例的材料易于实现,所述材料已经被测试承受住高达450%的伸长(在基于天然橡胶的材料的情况下)以及高达375%的伸长(在基于聚氯丁二烯的材料的情况下)。孔3的可变形性和可伸展性是有利的,因为如果它们被污染物(如石头等)堵塞,则有助于前述段落中概述的方法来疏通孔3。也就是说,材料的可变形性和可伸展性允许孔3根据需要膨胀和恢复形状,以有助于响应于泵的流动方向的反转或响应于过滤器1撞击固体物体而驱逐污染物。相比之下,现有技术过滤器中的孔的硬挺度可能使其实质上更难以疏通。
图4至图9示出了过滤器13的第二实施例。第二实施例的与以上关于第一实施例描述的相似的部分已经用与图1至图3中所使用的相同的附图标记来标注。
第二实施例的不同之处在于它比第一实施例长。在第二实施例中,过滤器13从近端11到远端10的长度为370mm(与第一实施例中的325mm相比)。应当理解的是,其他实施例当然可以具有不同尺寸。
第一实施例与第二实施例之间的另一个不同点在于第二实施例的每个孔3的直径为8mm(与第一实施例的5mm相比)。第二实施例具有总共230个孔。因此,第二实施例中的多个孔3的总横截面积为11561mm2,其基本上大于第一实施例的4712mm2。这允许第二实施例具有高达每分钟850升的流速。第二实施例的出口5的尺寸与第一实施例的出口的尺寸相同。也就是说,在其最窄处,出口5的直径为38mm,这给出的出口的横截面积为1134mm2。因此,在第二实施例中,所述多个孔的总横截面积是出口5的横截面积的10.2倍。因此,与第一实施例相比,第二实施例更不太可能堵塞到以至于通过过滤器13的总流量明显减少的程度。
第一实施例与第二实施例之间的其他主要不同点在于第二实施例具有围绕本体2等距间隔的十个突起部14。突起部14对应地位于多排孔3中的各排孔之间。突起部14中的每个突起部呈肋的形式,所述肋径向延伸远离圆柱形本体2的中心。这维持了最下面的孔3与搁置过滤器13的表面之间的间隙。在使用时,过滤器13通常搁置在水体的底部,其中,肋13中的至少两个肋与所述底部接触。因此,这两个肋从水体的底部托起最下面的孔3。这有助于避免如果允许最下面的孔3直接靠在水体的底部上则会以其他方式发生的对流动通过最下面的孔3的限制。
与肋14相关联的另一个优点在于其对增加过滤器13的结构完整性有贡献并且具体地,肋14为过滤器13提供抵抗通过抽真空被吸入吸出的进一步抵抗力。此外,存在肋14有助于使可能浮在水体内的任何较大物体远离入口孔3。也就是说,如例如图10所示,存在肋14确保了只有小于两个相邻肋14之间的间隙的物体可以靠近孔3。
虽然已经描述了多个优选实施例,但本领域技术人员应理解的是,在不脱离如广义描述的本发明的精神或范围的情况下可以对本发明做出许多变化和/或修改。因此,本实施例在所有方面都被视为是说明性的而不是限制性的。
Claims (28)
1.一种用于附接到软管的入口上的过滤器,所述过滤器包括:
限定了多个入口孔的本体,所述入口孔中的每个入口孔与中空内室处于流体连通;以及
与所述中空内室处于流体连通的出口,所述出口用于附接到所述泵软管的所述入口上;
其中,所述本体是由弹性可变形材料形成的,从而使得所述内室的相对侧能够响应于施加压缩力而彼此接触,之后当不再施加所述力时,所述本体弹性地基本上恢复到其变形前的形状。
2.根据权利要求1所述的过滤器,其中,所述弹性可变形材料是或包括弹性体聚合物。
3.根据权利要求1所述的过滤器,其中,所述弹性可变形材料是或包括橡胶、合成橡胶或橡胶类材料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述弹性可变形材料是或包括聚氯丁二烯。
5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述弹性可变形材料是或包括腈。
6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述弹性可变形材料具有的杨氏模量小于金属的杨氏模量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述弹性可变形材料具有的杨氏模量小于硬塑料材料的杨氏模量。
8.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述材料具有在45与70之间的肖氏A硬度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,邻近所述出口布置了联接部件。
10.根据权利要求9所述的过滤器,其中,所述联接部件是金属环。
11.根据权利要求10所述的过滤器,其中,所述金属环是嵌入在所述材料内的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述过滤器是通过注塑成型形成的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述过滤器具有整体式构造。
14.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述材料是以下各项的组合形成的:标准马来西亚橡胶;激活剂;促进剂;交联剂、加工助剂;工艺用油;蜡;抗氧化剂和抗臭氧剂;以及半补强炭黑。
15.根据权利要求14所述的过滤器,其中,
所述标准马来西亚橡胶是SMR10;
所述激活剂是氧化锌和/或硬脂酸;
所述促进剂是N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺;
所述交联剂是硫;
所述加工助剂是Struktol A 60;
所述工艺用油是石蜡油;
所述蜡是石蜡;
所述抗氧化剂和抗臭氧剂是N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺和/或N-异丙基-N’-苯基对苯二胺;并且
所述半补强炭黑是N774。
16.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述材料是由以下各项的组合形成的:聚氯丁二烯;固化体系和交联剂、加工助剂;阻燃剂;酸受体;抗氧化剂和抗臭氧剂;以及半补强炭黑。
17.根据权利要求16所述的过滤器,其中,
所述固化体系和交联剂是氧化锌和/或亚乙基硫脲和/或二硫化四甲基秋兰姆;
所述加工助剂是硬脂酸和/或Struktol WB212;
所述阻燃剂是三氧化锑和/或氯化聚乙烯和/或三水合氧化铝和/或硼酸锌;
所述酸受体是氧化镁;
所述抗氧化剂和抗臭氧剂是N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺;并且
所述半补强炭黑是N330。
18.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述多个孔的组合横截面积在所述出口的横截面积的2倍与6倍之间。
19.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述多个孔的组合横截面积在所述出口的横截面积的6倍与14倍之间。
20.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述过滤器具有小于1kg的重量。
21.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述本体是圆柱形轴,所述圆柱形轴限定了远端和近端,并且其中,锥形头部布置在所述远端处,并且其中,所述出口位于所述近端处。
22.根据权利要求21所述的过滤器,其中,所述锥形头部限定了在40°与70°之间的夹角。
23.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述孔中的每个孔限定了周长,并且其中,所述孔中的每个孔是可伸展的,以便将所述周长伸长至少20%。
24.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,所述本体在施加压缩力时是可变形的,从而使得所述中空内室能够基本上被压扁,之后当不再施加所述压缩力时,所述本体弹性地基本上恢复到其变形前的形状。
25.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器,其中,在所述本体上布置了多个突起部,以便在使用时维持所述孔与搁置所述过滤器的表面之间的间隙。
26.一种用于泵送液体的方法,包括:
提供附接到软管上的泵,所述软管具有远端,所述远端限定了入口;
将根据权利要求1至20中任一项所述的过滤器的出口附接到所述软管的所述入口上;
操作所述泵,以将所述液体吸进所述多个孔内、穿过所述中空腔室、从所述出口出来并进入所述软管中。
27.根据权利要求26所述的方法,包括:定期地反转所述泵的流动方向,从而使得液体从所述孔中被泵送出来,以逐出堵塞所述孔的污染物。
28.根据权利要求26或27所述的方法,包括:定期拆下所述过滤器并且将所述过滤器撞击固体物体,以便逐出堵塞所述孔的污染物。
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