CN108854240B - 抗冻杯体及过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗冻杯体及过滤器，该抗冻杯体包括呈中空结构的杯本体，所述杯本体包括第一安装部、第二安装部及固设于第一安装部与第二安装部的主体，所述主体包括向内凹设的至少三条凸体、与所述凸体的数量相同的凹体，所有相邻两个所述凸体之间均设有一条凹体，且所有所述凸体分别依次与对应的所述凹体固定围设形成空腔，所述第一安装部设有与所述空腔的一端相通的配合孔，所述第二安装部设有与所述空腔的另一端相通的排污孔。该抗冻杯体及过滤器，具有良好的抗冻能力，提高过滤器的使用寿命。

Description

抗冻杯体及过滤器

技术领域

本发明涉及净水设备技术领域，特别是涉及一种抗冻杯体及过滤器。

背景技术

前置过滤器安装于管路的前段(通常在用户门外)，用于过滤及净化水质。而前置过滤器的杯体大多使用PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)及PA(Polyamide，尼龙或聚酰胺)等工程塑料制成，做成透明的杯体结构，便于观察过滤器内部状况。

在北方冬季寒冷地区使用时，前置过滤器的杯体中水结冰，体积膨胀挤压过滤器杯体，而现有杯体结构受限，容易在多次结冻解冻后，造成前置过滤器的杯体爆裂，最终整个前置过滤器报废，导致前置过滤器的使用寿命短。

发明内容

基于此，有必要提供一种抗冻杯体及过滤器，具有良好的抗冻能力，提高过滤器的使用寿命。

其技术方案如下：

一种抗冻杯体，包括呈中空结构的杯本体，所述杯本体包括第一安装部、第二安装部及固设于第一安装部与第二安装部的主体，所述主体包括向内凹设的至少三条凸体、与所述凸体的数量相同、且向内凹设的凹体，所有相邻两个所述凸体之间均设有一条凹体，所述凸体的横截面呈第一弧形结构，所述凹体的横截面呈第二弧形结构，所述第一弧形结构的中心弧线的直径大于所述第二弧形结构的中心弧线直径、且所述第一弧形结构与所述第二弧形结构圆滑过渡，所有所述凸体分别依次与对应的所述凹体固定围设形成空腔，所述第一安装部设有与所述空腔的一端相通的配合孔，所述第二安装部设有与所述空腔的另一端相通的排污孔。

上述抗冻杯体使用时，将第一安装部与过滤器铜件主体连接、并接入供水水管中，第二安装部与排污铜件连接并保证密封性，供水管的水从配合孔进入空腔中，当杯本体内的水因外界天气而结冰的过程中，因水结成冰，整体体积变大，进而挤压杯本体，此时主体作为主要受力对象，主体的凹体因受到向外扩张的力，可以向杯体外壁部分扩张，主体的凸体部分也会向外扩张，从而通过杯体的宏观形变来消化结冰后的体积膨胀，抵抗由于结冰体积膨胀而对主体产生的压迫作用。当冰融化后，杯体即可恢复原状。整个过程不会对杯体材料造成破坏，降低了杯体对材料耐低温性能的要求，从而提高了抗冻杯体的抗冻效果。该抗冻杯体具有良好的抗冻能力，可提高过滤器的使用寿命。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述主体还包括主体段及分别设置于所述主体段两端的第一过渡段及第二过渡段，所述主体段通过所述第一过渡段与所述第一安装部固定，所述主体段通过所述第二过渡段与所述第二安装部固定。

在其中一个实施例中，所述主体段的长度为L1，所述第一过渡段及所述第二过渡段的长度均为L2，其中，L1≥3L2。

在其中一个实施例中，所述第一安装部的直径大于所述第二安装部的直径，所述第一过渡段的直径从所述主体段至所述第一安装部的方向逐渐变大，所述第二过渡段的直径从所述主体段至所述第二安装部的方向逐渐变小。

在其中一个实施例中，所述凸体与所述凹体的数量均为3条以上。

在其中一个实施例中，所述主体的厚度为2mm～6mm。

在其中一个实施例中，所述凸体与所述凹体的数量均为4条至12条，所述主体的厚度为5mm。

在其中一个实施例中，所述凸体与所述凹体的数量均为6条或12条，所述主体的厚度为4mm。

在其中一个实施例中，所述凸体的横截面呈第一弧形结构，所述凹体的横截面呈第二弧形结构，所述第一弧形结构的最大直径大于所述第二弧形结构的最大直径、且所述第一弧形结构与所述第二弧形结构圆滑过渡。

在其中一个实施例中，所述第一安装部包括连接接头及设置于所述连接接头与所述主体之间的环形凸耳，所述第二安装部设外螺纹结构。

本技术方案还提供了一种过滤器，包括上述的抗冻杯体，还包括滤芯及过滤器接头，所述滤芯与所述过滤器接头连接、且设置于所述杯本体内，所述过滤器接头与所述第一安装部可拆卸连接。该过滤器应用了上述抗冻杯体，具有良好的抗冻能力，延长了使用寿命。

附图说明

图1为本发明所述的抗冻杯体的结构示意图；

图2为本发明所述的抗冻杯体的横向剖视示意图；

图3为本发明所述的抗冻杯体的纵向剖视示意图；

图4为本发明所述的抗冻杯体的抗冻试验试验图。

附图标记说明：

100、杯本体，110、第一安装部，112、配合孔，114、连接接头，116、环形凸耳，120、第二安装部，122、排污孔，130、主体，131、凸体，132、凹体，133、空腔，134、主体段，135、第一过渡段，136、第二过渡段。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1至图3所示，本发明所述的一种抗冻杯体及过滤器，包括呈中空结构的杯本体100，杯本体100包括第一安装部110、第二安装部120及固设于第一安装部110与第二安装部120的主体130，主体130包括向内凹设的至少三条凸体131、与凸体131的数量相同、且向内凹设的凹体132，所有相邻两个凸体131之间均设有一条凹体132，且所有凸体131分别依次与对应的凹体132固定围设形成空腔133，第一安装部110设有与空腔133的一端相通的配合孔112，第二安装部120设有与空腔133的另一端相通的排污孔122。

如图1至图3所示，上述抗冻杯体通过现有材料制造而成(如PC工程塑料或PA工程塑料)，使用时，将第一安装部110与过滤器连接头(过滤器连接头一般采用金属材料制成，具有较好的抗冻能力，使第一安装部110的抗冻能力强过主体130)连接、并接入供水水管中，第二安装部120与排污盖连接(同理，排污盖一般可采用金属材料制成)，供水管的水从配合孔112进入空腔133中，当杯本体100内的水因外界天气而结冰的过程中，因水结成冰，整体体积变大，进而挤压杯本体100，此时主体130作为主要受力对象，主体130的凹体132因受到向外扩张的力、可以向杯体外壁部分扩张，从而减弱水结冰体积变大对主体130的挤压；同时凸体131部分使相邻两个凹体132之间的受力均匀、避免应力集中，提高了主体130的结构强度，进而提高了抗冻杯体的抗冻效果。该抗冻杯体在不改变原材料特性的情况下，通过优化结构，具有良好的抗冻能力，提高过滤器的使用寿命。

需要说明的是，杯本体100一体成型制成，如注塑成型。

如图1至图3所示，在上述实施例的基础上，主体130还包括主体段134及分别设置于主体段134两端的第一过渡段135及第二过渡段136，主体段134通过第一过渡段135与第一安装部110固定，主体段134通过第二过渡段136与第二安装部120固定。进而利用第一过渡段135及第二过渡段136实现主体段134与第一安装部110及第二安装部120的固定、便于合理规划主体130的侧壁受力情况，进一步提高主体130的受力强度。进一步的，主体段134的长度为L1，第一过渡段135及第二过渡段136的长度均为L2，其中，L1≥3L2；进而使主体130的外观更加美观，便于与滤芯形成间隔均匀的间隙，减少局部突变。

此外，第一安装部110的直径大于第二安装部120的直径，第一过渡段135的直径从主体段134至第一安装部110的方向逐渐变大，第二过渡段136的直径从主体段134至第二安装部120的方向逐渐变小；进而在满足放置滤芯、同时能够与过滤器接头连接的情况下，使杯本体100的外观更加美观，同时在保证空腔133体积大小及杯本体100强度的情况下，使杯本体100不同作用段过渡平稳，进一步优化杯本体100结构。

将第一安装部110及第二安装部120分别安装配套的阀门，在杯本体100内部充入1.6MPa的水压，关闭阀门并将整个装置放入零下30℃冷冻箱存放3h，后置于常温解冻，如此冷冻-解冻循环，直到杯体爆裂。记录杯体爆裂时，冷冻-解冻的循环次数；凸体131与凹体132的数量均为3条以上时，主体130的抗冻能力较好；在节约杯本体100用料的情况下(同一材料强度情况下，现有的厚度一般为6.5mm，且抗冻次数约为6-10次)，主体130的厚度(即主体段134、第一过渡段135及第二过渡段136的厚度均为)为2mm～6mm，主体130的抗冻能力较好。

进一步的，凸体131与凹体132的数量均为4条至12条，主体130的厚度为5mm；或凸体131与凹体132的数量均为6条或12条，主体130的厚度为4mm；主体130的抗冻能力较好，而且能够节约杯本体100用料。具体的，凸体131与凹体132的数量均为4条，主体130的厚度为5mm，抗冻次数为10次；凸体131与凹体132的数量均为6条，主体130的厚度为5mm，抗冻次数为30次；凸体131与凹体132的数量均为8条，主体130的厚度为5mm，抗冻次数为20次；凸体131与凹体132的数量均为12条，主体130的厚度为5mm，抗冻次数为16次；凸体131与凹体132的数量均为6条，主体130的厚度为4mm，抗冻次数为25次；凸体131与凹体132的数量均为12条，主体130的厚度为4mm，抗冻次数为18次。由此可知，凸体131与凹体132的数量均为6条，主体130的抗冻能力较好；主体130的厚度越厚强度越高，但抗冻性能并非越厚越强，反而跟材料会有一个匹配的厚度。

在上述任一实施例的基础上，凸体131的横截面呈第一弧形结构，凹体132的横截面呈第二弧形结构，第一弧形结构的中心弧线的直径大于第二弧形结构的中心弧线直径、且第一弧形结构与第二弧形结构圆滑过渡；进而使凸体131具有向外部弯曲的弹性，同时通过凹体132使凸体131与凸体131之间圆滑过渡，受力均匀，即一个凸体131受到的力可通过凹体132分摊到其他凸体131身上，避免凸体131因局部受力过大而破裂，导致主体130损坏。

需要说明的是，第一安装部110与第二安装部120的实现形式有多种，如螺纹连接、套接、卡接等，可通过现有技术中实现。进一步的，第一安装部110包括连接接头114及设置于连接接头114与主体130之间的环形凸耳116，第二安装部120设外螺纹结构(未标注)；进而连接接头114与过滤器接头螺纹连接、并通过在该环形凸耳116可设置密封圈，使第一安装部110与过滤器接头密封连接；排污盖可通过该外螺纹结构与第二安装部120密封连接。

如图4及表1所示，水结冰后本本发明的抗冻杯体向外扩张，保守近似为正六边形计算，截面积就已经扩大了约1.3倍，足以承受水结冰造成的1.1倍膨胀，实际测试中凸条和凹体仅是微微的向外突起，冰融化后又恢复原状。而市面上现有的杯体结构，随着杯体被冰冻次数的增加，杯体向外鼓起逐渐增大，循环冰冻几次过后就会超过材料性能而导致破裂。本本发明的抗冻杯体理论上可实现无数次冰冻测试，实际上会因为各种原因而无法达到理论数值，但也远远优于市面上现有的杯体。

保守计算公式如下：近似六边形，通过形变可接受体积膨胀倍数1499/1204＝1.25。

理论计算如下：

当量直径法，通过形变可接受体积膨胀倍数

表1为抗冻杯体的试验数据表

本发明还提供一种过滤器，包括上述的抗冻杯体，还包括滤芯及过滤器接头，滤芯与过滤器接头连接、且设置于杯本体100内，过滤器接头与第一安装部110可拆卸连接。该过滤器应用了上述抗冻杯体，具有良好的抗冻能力，延长了使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种抗冻杯体，其特征在于，包括呈中空结构的杯本体，所述杯本体包括第一安装部、第二安装部及固设于第一安装部与第二安装部的主体，所述主体包括向内凸设的至少三条凸体、与所述凸体的数量相同、且向内凹设的凹体，所有相邻两个所述凸体之间均设有一条凹体，所述凸体的横截面呈第一弧形结构，所述凹体的横截面呈第二弧形结构，所述第一弧形结构的中心弧线的直径大于所述第二弧形结构的中心弧线直径、且所述第一弧形结构与所述第二弧形结构圆滑过渡，所有所述凸体分别依次与对应的所述凹体固定围设形成空腔，所述第一安装部设有与所述空腔的一端相通的配合孔，所述第二安装部设有与所述空腔的另一端相通的排污孔。

2.根据权利要求1所述的抗冻杯体，其特征在于，所述主体还包括主体段及分别设置于所述主体段两端的第一过渡段及第二过渡段，所述主体段通过所述第一过渡段与所述第一安装部固定，所述主体段通过所述第二过渡段与所述第二安装部固定。

3.根据权利要求2所述的抗冻杯体，其特征在于，所述主体段的长度为L1，所述第一过渡段及所述第二过渡段的长度均为L2，其中，L1≥3L2。

4.根据权利要求2所述的抗冻杯体，其特征在于，所述第一安装部的直径大于所述第二安装部的直径，所述第一过渡段的直径从所述主体段至所述第一安装部的方向逐渐变大，所述第二过渡段的直径从所述主体段至所述第二安装部的方向逐渐变小。

5.根据权利要求1所述的抗冻杯体，其特征在于，所述凸体与所述凹体的数量均为3条以上。

6.根据权利要求1所述的抗冻杯体，其特征在于，所述主体的厚度为2mm～6mm。

7.根据权利要求1所述的抗冻杯体，其特征在于，所述凸体与所述凹体的数量均为4条至12条，所述主体的厚度为5mm。

8.根据权利要求1所述的抗冻杯体，其特征在于，所述凸体与所述凹体的数量均为6条或12条，所述主体的厚度为4mm。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的抗冻杯体，其特征在于，所述第一安装部包括连接接头及设置于所述连接接头与所述主体之间的环形凸耳，所述第二安装部设外螺纹结构。

10.一种过滤器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的抗冻杯体，还包括滤芯及过滤器接头，所述滤芯与所述过滤器接头连接、且设置于所述杯本体内，所述过滤器接头与所述第一安装部可拆卸连接。

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