CN110740797A - 用于微滤的丝网过滤器 - Google Patents

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S·D·德恩
C·H·弗兰斯伯格
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Abstract

本发明涉及一种丝网过滤器，其具有成纵向关系地布置的多个支撑杆，使得一定连续长度的金属丝可螺旋地缠绕在所述支撑杆上以界定圆柱形主体。沿着所述圆柱形主体的长度，在邻近的金属丝之间界定狭槽，其中每一狭槽具有决定所述丝网过滤器的总体过滤性能的狭槽宽度。所述丝网过滤器经制作使得在所述圆柱形主体的整个所述长度内的平均狭槽宽度等于过滤性能额定值。所述丝网过滤器经制作使得所述圆柱形主体的所述狭槽宽度具有正态分布，其中所述狭槽宽度中的99.7％在所述平均狭槽宽度的三个标准差内。

Description

用于微滤的丝网过滤器
优先权主张
本申请案主张对2017年4月13日提出申请的序列号为62/485,051且标题为“用于微滤的丝网过滤器(SCREEN FILTER FOR MICROFILTRATION)”的美国临时申请案的优先权，所述临时申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于将固体物质从流体流分离出来的基于金属丝的丝网过滤器。更特定来说，本发明针对于由经整形金属丝制造而成以便去除具有小于20微米的大小的微粒物质及其它污染物的可再使用的基于金属丝的金属丝式丝网过滤器。
背景技术
丝网过滤器的使用是工业中众所周知的。举例来说，近100年来，已使用以商标Johnson
Figure BDA0002313401930000011
制造及销售的基于金属丝的丝网来过滤进入的地下水及井水。基于金属丝的丝网过滤器的优点包含其稳健的强度允许其在延长的时间段内进行清洁及再使用。如此，可避免在常规袋式过滤器、筒式过滤器、陶瓷过滤器、中空纤维过滤器及薄膜过滤器中存在的与堵塞、更换及处理相关联的成本。
常规基于金属丝的丝网过滤器经历的一个缺陷是其限于去除具有20微米或更大的颗粒大小的微粒物质。另外，常规制造技术使过滤有效性限于开口的变化范围为金属丝之间的间距的标准差的大致四倍。由于基于金属丝的丝网过滤器稳固、强健，并且能够进行清洁并重新投入使用，因此开发可用于去除具有小于20微米的颗粒大小且与金属丝间距具有更高一致性水平的微粒的基于金属丝的丝网过滤器将为有利的。
发明内容
本发明的代表性丝网过滤器通常包括成纵向关系地布置的多个支撑杆，使得一定连续长度的金属丝可螺旋地缠绕在所述支撑杆上以界定圆柱形主体。沿着所述圆柱形主体的长度，在邻近的金属丝之间界定狭槽，其中每一狭槽具有决定所述丝网过滤器的总体过滤性能的狭槽宽度。大于所述狭槽宽度的微粒被留在所述狭槽内或所述圆柱形主体的外部表面上，而较小微粒及流体被允许通过所述狭槽且进入到所述圆柱形主体的内部部分中。通常，所述丝网过滤器经制作使得在所述圆柱形主体的整个所述长度内的平均狭槽宽度等于过滤性能额定值。在一个代表性实施例中，所述过滤性能额定值可为20微米，使得所述平均狭槽宽度也是20微米。所述丝网过滤器经制作使得所述圆柱形主体的所述狭槽宽度具有正态分布，使得所述狭槽宽度中的99.7％在所述平均狭槽宽度的三个标准差内，且对应地在所述过滤性能额定值的三个标准差内。
在本发明的一个方面中，代表性丝网过滤器可用螺旋地缠绕在多个纵向布置的支撑杆上的经整形金属丝或V形金属丝制作而成。
在本发明的另一方面中，代表性丝网过滤器可制作为具有20微米的过滤性能额定值，且狭槽宽度具有8微米的标准差，使得沿着圆柱形主体，所有狭槽中的99.7％具有小于44微米的狭槽宽度。
以上发明内容并不打算描述每一所图解说明实施例或本发明的标的物的每一实施方案。以下各图及详细描述更特定地示范各种实施例。
附图说明
结合附图考虑对各个实施例的以下详细描述可较完整地理解本发明的标的物，附图中：
图1是根据本发明的代表性实施例的丝网过滤器的透视端视图。
图2是图1的丝网过滤器的端视图。
图3是根据本发明的代表性实施例的丝网过滤器的截面图。
图4是图解说明本发明的丝网过滤器的狭槽特性的图表。
虽然各个实施例经得起各种修改及替代形式，但在图式中以实例方式展示且将详细描述其细节。然而，应理解，本发明并不将所主张发明限于所描述的特定实施例。相反，本发明将涵盖属于如由权利要求书界定的标的物的精神及范围内的所有修改、等效形式及替代方案。
具体实施方式
大体在图1及2中图解说明根据本发明的代表性丝网过滤器100。如所展示，丝网过滤器100可制作为采用圆柱形主体101。或者，丝网过滤器100可经制作以便采用平坦丝网，借此两个或多于两个平坦丝网可以可操作方式耦合以采用其它几何构造。丝网过滤器100通常由适合金属材料及合金(包含，举例来说，不锈钢、钛等等)制作而成。材料选择可取决于与待过滤的流体的兼容性特性或基于其它工艺变量。在本发明的可能实施例中，还可使用其它非金属材料，包含例如具有允许制作为具有相同开口大小及精度的类似几何形状的性质的PVC。
如图1及2中所展示，丝网过滤器100通常包括多个支撑杆102。如图1及2中所展示，支撑杆102可均匀地间隔开且与丝网过滤器100的纵向轴线104成平行关系地布置。如最佳在图3中看到，每一支撑杆102包含内部表面106及外部表面108以便在其间界定支撑杆高度110。一定连续长度的金属丝110缠绕在支撑杆102上，使得金属丝110可在每一触点112处固定到外部表面108。由于金属丝110是连续地缠绕且螺旋盘绕在支撑杆102上，因此通常针对丝网过滤器100界定圆柱形主体101。取决于丝网过滤器100的总体大小(举例来说，圆柱形主体101的直径及/或长度)，金属丝110可包括结合在一起使得金属丝110在支撑杆102上的螺旋缠绕连续的两个或多于两个长度或者两卷或多于两卷的金属丝110。在一些实施例中，圆柱形主体101可切割、剪切或以其它方式重新成形为平坦丝网或者其它替代丝网形状。另外，丝网过滤器100可包含额外附接或框架元件，例如，环、配件、条及用以帮助在所要应用中安装丝网过滤器100的其它相似装置。
如最佳在图3中看到，金属丝110优选地具有三角形横截面120且通常在工业中称为V形金属丝。虽然V形金属丝样式是优选的，但还可采用本技术领域中已知的其它常规金属丝轮廓，此不背离本发明的范围。金属丝110通常具有在触点112处固定到支撑杆102的第一顶点122。第一顶点122使用适合技术(例如，举例来说，电阻焊接)以可操作方式耦合到金属丝110。当在每一触点112处完成焊接时，在金属丝110中界定穿透深度123。具有在第二顶点126与第三顶点128之间界定的金属丝宽度125的经暴露金属丝表面124与第一顶点122相对。第二顶点126及第三顶点128各自界定拐角半径130。一对离隙表面132a、132b分别在第一顶点122与第二顶点126及第三顶点128之间延伸。离隙表面132a、132b与经暴露金属丝表面124界定一对离隙角134a及134b。在第一顶点122与经暴露金属丝表面124之间界定金属丝高度136。当金属丝110以可操作方式耦合到支撑杆102时，大体在内部表面106与经暴露金属丝表面124之间界定总体丝网高度138。丝网高度138大体等于金属丝高度136与支撑杆高度100的和减去穿透深度125。金属丝110在支撑杆102上的螺旋缠绕及焊接产生邻近的金属丝的重复图案，展示为110a、110b。在邻近的金属丝110a、110b的拐角半径130之间界定具有狭槽宽度142的狭槽140。在某些应用中，“颠倒”金属丝110到支撑杆102的附接使得经暴露金属丝表面124固定到支撑杆102以使得狭槽宽度142是接近支撑杆102界定且向内面向圆柱形主体101的中心可为合意的。
在使用时，在外部将待过滤的流体引入到圆柱形主体构造114。流体优选地穿过狭槽140、通过离隙表面132a、132b及支撑杆102且进入到丝网过滤器100的丝网内部150中。流体内的微粒物质被物理地阻止行进通过狭槽140且可在狭槽140内或抵靠经暴露金属丝表面124堆积。随着微粒抵靠圆柱形主体构造114的外部累积，通过将流体引入到丝网内部150中借此流体可流动通过支撑杆102、离隙表面132a、132b且从狭槽140流出以驱出且去除所累积微粒而反冲洗丝网过滤器100可为必要的。关于过滤性能，狭槽宽度142通常界定丝网过滤器100的过滤限制。举例来说，具有超出狭槽宽度142的大小的微粒将被物理地阻止穿过狭槽140且进入到丝网内部150中。
本发明的丝网过滤器100通常经制作使得狭槽宽度142是均匀的且沿着圆柱形主体构造114的长度在邻近的金属丝110a、110b中的每一者之间被一致地界定。丝网过滤器100经制作使得狭槽宽度142的均匀性由如图4中所含的具有正态分布的贝尔(bell)曲线表示。如所图解说明，沿着圆柱形主体构造114的长度，所有狭槽142中的68％在丝网过滤器100的狭槽平均值的一个标准差内，所有狭槽142中的95.5％在丝网过滤器100的狭槽平均值的两个标准差内(狭槽142中的27.5％在狭槽平均值的1个标准差与2个标准差之间)，且狭槽142中的99.7％在所述丝网过滤器的狭槽平均值的三个标准差内(狭槽142中的4.2％在狭槽平均值的2个标准差与3个标准差之间)。
实例：额定为用于20微米微粒去除的丝网过滤器
目标过滤额定值：20微米
·平均狭槽宽度：20微米
·标准差：8微米
·狭槽中的68％在12微米与28微米之间
·狭槽中的95.5％在4微米与36微米之间
·狭槽中的99.7％小于44微米
在某些过滤应用中，将丝网过滤器100成形为使得在丝网过滤器100的特定位置处狭槽宽度142可有意地变化(即，较小或较大)可为合意的。在那些例子中，可在那些规定位置处控制狭槽宽度142，使得在所述规定位置处均匀性具有正态分布的分布曲线。
本文中已描述系统、装置及方法的各个实施例。这些实施例仅以实例的方式给出且不打算限制所主张的本发明的范围。此外，应了解，已描述的实施例的各种特征可以各种方式组合以产生众多额外实施例。此外，虽然已描述了与所揭示实施例一起使用的各种材料、尺寸、形状、构造及位置等，但可在不超出所主张的本发明的范围的情况下利用除所揭示的那些之外的其它材料、尺寸、形状、构造及位置等。

Claims (11)

1.一种丝网过滤器，其包括：
多个支撑杆，其成纵向关系地布置；及
一定连续长度的金属丝，其连续地且螺旋地缠绕在所述多个支撑杆上以界定圆柱形主体，所述圆柱形主体沿着所述圆柱形主体的长度由邻近的金属丝界定，
其中邻近的金属丝在其间界定狭槽，每一狭槽具有狭槽宽度，其中所述狭槽宽度跨越所述圆柱形主体的所述长度具有正态分布。
2.根据权利要求1所述的丝网过滤器，其中所述一定连续长度的金属丝包括V形金属丝。
3.根据权利要求2所述的丝网过滤器，其中在邻近的V形金属丝的拐角半径之间界定所述狭槽宽度。
4.根据权利要求3所述的丝网过滤器，其中所述丝网过滤器具有目标过滤额定值，且其中在所述圆柱形主体的整个所述长度内的所述狭槽宽度的平均值等于所述目标过滤额定值。
5.根据权利要求4所述的丝网过滤器，其中所述目标过滤额定值小于20微米。
6.根据权利要求5所述的丝网过滤器，其中标准差等于或小于8微米。
7.根据权利要求1至6所述的丝网过滤器，其中在所述圆柱形主体的整个所述长度内有意地使所述狭槽宽度变化，且其中所述狭槽宽度在所述正态分布内。
8.根据权利要求1至7所述的丝网过滤器，其中所述金属丝的截留表面向内面向所述圆柱形主体的内部。
9.根据权利要求1至8所述的丝网过滤器，其进一步包括选自环、配件、条及所属领域的普通技术人员已知的其它相似装置的一或多个附接或框架装置。
10.根据权利要求1所述的丝网过滤器，其中所述金属丝包括所属领域的技术人员已知的除V形金属丝以外的轮廓。
11.根据权利要求1所述的丝网过滤器，其中所述圆柱形主体能够切割或重新成形为具有具所述正态分布的狭槽宽度的平坦或经整形过滤丝网表面。
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