CN113365713A - 用于端盖封装的3d打印机械锁 - Google Patents

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Abstract

一种过滤器(300，900)，包括第一端盖(902)和过滤介质(800)，第一端盖(902)限定极坐标系，极坐标系包括径向方向(R900)、周向方向(C900)和Z轴(Z900)；过滤介质(800)包括固化材料的多个层(306、306′)，并且限定沿Z轴(Z900)设置的第一端(804)和沿Z轴(Z900)设置的第二端(806)；其中，第一端(804)限定第一腔(808)，第一腔限定第一咬边(810)，第一咬边被构造成防止第一端盖(902)沿着Z轴(Z900)相对于过滤介质(800)移动。

Description

用于端盖封装的3D打印机械锁
技术领域
本发明涉及用于从各种流体(例如，液压流体、空气过滤、油和燃料等)去除污染物的过滤器和通风器，所述各种流体为土方作业、建筑和采矿设备等的机构和发动机提供动力，该过滤器和通风器还可用于汽车、农业、暖通空调、机车、船舶、尾气处理，以及其他须应用该过滤器和通风器的行业。具体地，本公开涉及使用3D打印技术制造的过滤器，使得能够在过滤器中使用更复杂的几何形状。
背景技术
土方作业、建筑和采矿设备等，通常使用过滤器和/或通风器来去除污染物，例如，从用于为设备的机构和发动机提供动力的液压流体、油和燃料等去除污染物。随着时间的推移，污染物积聚在流体中，这可能对各种机构(例如，液压缸)和发动机的部件有害，导致需要修理。过滤器和/或通风器的目的是去除各种流体中的污染物，以延长这些部件的使用寿命。在使用过滤器和/或通风器的任何行业，可能都存在要从液压流体、空气、油和燃料等去除污染物的需求，这些行业包括但不限于：汽车、农业、暖通空调、机车、船舶、尾气处理等。
这种过滤器所采用的特征和几何形状，受到可用于制造过滤器及其相关过滤介质的制造技术的限制。通常使用的技术包括对多孔织物或其他去除污染物的材料进行折叠。典型的增材制造制成品，是围绕实心的而不是多孔的产生部件构造而成。结果就是，要生成可用等级的过滤介质，并可集成到打印部件中或用于介质包，超出了当前增材制造技术(例如，FDM(熔融沉积成型)、FFF(熔融长丝制造)、SLA(立体光刻)等)的标准能力范围。
一些现有的过滤器，是使用例如多孔织物等过滤介质来制造的，端盖附接至所述过滤介质。这种类型的过滤器还可以包括芯，端盖可以附接至芯上。端盖可覆盖过滤介质的端部，而芯可支撑多孔织物过滤介质。例如，参见Hartmann的第6,739,459号美国专利。
然而，Hartmann没有详细描述如何最大化经增材制造而成的过滤介质所过滤的流体的流通量，也没有详细描述如何将端盖附接到这种过滤介质上。
发明内容
提供了根据本公开实施例的过滤器。过滤器可包括第一端盖，第一端盖限定极坐标系，极坐标系包括径向方向、周向方向和Z轴。过滤介质可以包括多个固化材料层，并且可以限定沿Z轴设置的第一端和沿Z轴设置的第二端。第一端可以限定第一腔，第一腔限定第一咬边，第一咬边被构造成防止第一端盖沿着Z轴相对于过滤介质移动。
提供了根据本公开实施例的过滤介质。过滤介质可以限定纵向轴线，并可以包括多个固化材料层，并且限定沿着纵向轴线设置的第一端和沿着纵向轴线设置的第二端。第一端可以限定第一腔，第一腔沿着纵向轴线限定第一咬边。
提供了一种用于制造本公开实施例的过滤介质的方法。该方法可以包括：提供过滤介质的计算机可读三维模型，该计算机可读三维模型包括多个片段，每个片段被构造成转换为多个切片，每个切片限定过滤介质的截面层，过滤介质包括限定第一腔的第一端，第一腔沿着预定方向从第一端延伸，第一腔沿着预定方向限定咬边；以及，通过增材制造依次形成过滤介质的每一层。
附图说明
附图并入本说明书并构成本说明书的一部分，示出了本公开的若干实施例，并且与说明书一起，用于解释本公开的原理。附图中：
图1是根据本公开第一实施例的过滤器的透视图，该过滤器具有使用3D打印或其他增材制造技术制造而成的过滤介质。该过滤器的顶部部分被移除，以示出该过滤器的内部工作原理。更具体地，据显示，过滤器是通过增材制造工艺制造而成的。
图2是根据本公开第二实施例的过滤器的透视图，该过滤器具有使用3D打印或其他增材制造技术制造而成的过滤介质，除了提供有多个过滤介质，其各自具有不同尺寸的孔，该过滤器与图1的过滤器类似。
图3是图1的过滤介质的放大透视图，示出了该过滤介质是通过形成多层波纹材料条带而形成的，这些条带沿着Z方向，在从一个层(X方向)到相邻层(Y方向)的交替方向上呈现为波纹。
图4是图2的过滤器的后向透视图。
图5是本公开另一实施例的过滤介质的截面图。
图6是本公开第三实施例的过滤器组件。
图7是图6的过滤器组件的透视截面图，示出了根据本公开又一实施例的过滤介质，描绘了经过过滤器的流体流。
图8示出了当使用增材制造工艺制造时处于干燥状态的图7的过滤器组件，更清楚地示出了过滤介质的孔隙率。
图9示出了图8的过滤器组件的前向截面图。
图10是图8的过滤器组件的一部分的放大细节图，示出了壳体和过滤介质都可以使用增材制造技术来制造。
图11是图8的过滤介质的透视截面图，更清楚地示出了过滤介质具有大致圆柱形的环形构造。
图12是图11的过滤介质的正视图。
图13是图8的过滤器组件的俯视截面图。
图14是图8的过滤器组件的俯视截面图
图15是示意图，其描绘了根据本公开任何实施例的用于产生过滤器和/或过滤介质的三维模型的方法，并且表示了用于产生过滤器和/或过滤介质的三维模型的系统。
图16是流程图，其示出了根据本公开实施例的创造该过滤器和/或该过滤介质的方法。
图17是过滤介质的照片，示出了各层的下垂或其他会减小空隙尺寸的变形。
图18是根据本公开实施例的用于生产封装过滤元件的底部封装端盖的模具的透视图。
图19示出了将本公开实施例的通过增材制造工艺制造而成的过滤介质插入到图18的模具中的过程。
图20是图19的过滤介质的端部的截面图，描绘了腔，该腔延伸到过滤介质的端部并且沿着过滤介质的纵向轴线形成咬边。
图21示出了如何将模具插在图20的过滤介质的端部周围，从而使得诸如塑料等材料填充模具，形成在过滤介质的端部上的腔，在端盖固化之后，产生保持在过滤介质的端部上的端盖。
图22是已封装的过滤元件的透视图，其中两个端盖，按照与图21所示的过程一致的方式，模制到过滤介质上。
图23是图22的已封装过滤元件的截面图。
图24是流程图，其示出了根据本公开又一实施例的制造过滤器和/或过滤介质的方法，其中计划将端盖模制到过滤介质上。
图25是图19的过滤介质的放大细节图，更清楚地示出了其多个波纹层。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实施例，其示例在附图中示出。在所有附图中，尽可能使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。在一些情况下，将在本说明书中指明附图标记，且在附图显示中，这些附图标记后添加有字母，例如100a、100b，或添加有引号，例如100′、100″等。应当理解，紧随附图标记之后添加字母或引号，表示这些特征是形状类似的，并且具有类似的功能，通常是在几何结构上关于对称平面成镜像。为了使得本说明书容易解释，字母和引号通常不包括在说明书中，而是可以在附图中示出，以指示在本书面说明书中讨论的重复的特征，其具有类似或相同的功能，或类似或相同的几何形状。
本发明将讨论过滤器和/或过滤介质的各种实施例，这些实施例利用现有的增材制造技术，来实施产生可重复过程的方法，该可重复过程生成可用效率等级的多孔过滤介质。该过程的示例包括：FFF、FDM、SLA等；3D打印硬件，以及对打印头的移动图案的特定控制，使得当材料被添加到部件时，产生小间隙以构建多孔结构。该方法利用开源软件，该开源软件基于用户输入来生成过滤结构。该方法可以改变打印头的速度和路径、沉积的塑料的流速、冷却方法等。放置的结构可能下垂或以其他方式变形，从而产生小尺寸的孔。
例如，材料可以从一层滴到下一层，与下一层形成密封。从而，在介质中产生两个(或更多个)孔和更细的孔隙率。变形(例如，滴落、下垂等)的原因可能是热喷嘴在最新产生的层中保留的热量和重力。结果就是，先前铺设的层可以附着到新层。与分开适当距离的两个平行层垂直/不平行的滴落层，可以变形直到其接触相邻层，从而在每一侧上产生两个(或更多个)更小的孔。实际上，这可以产生更精细的孔径，以用于更精细的过滤。期望的变形可以包括调节温度控制、层高度的控制、挤出宽度、填充图案等。图17示出了如何以这种方式形成最小化的尺寸134。
单层过滤介质的碎片容纳能力通常受到经过介质的流动通道数量的限制。当流体经过介质时，大于通道的碎片将不能流过介质，并最终阻塞流动通道或留在介质中。为了增加过滤器的容量，介质还可以分层和/或交错，使得较大碎片可以在与较小碎片不同的深度处停止。这提升了介质的碎片容纳能力。原型介质具有均一的孔隙结构。这限制了介质的容量，因为被过滤器阻挡的大部分碎片将发生在被污染的流体最初流过的表面附近。
在本文所公开的过滤介质的各种实施例中，可以在一阶段介质和/或多个通过增材制造技术制造而成的分阶段介质包内设置梯度。该介质包可以包含离散介质包，在增材制造工艺中，这些离散介质包是根据所输入设置的独特组合而制备和合成的。这些设置选择性地控制介质包中的每一阶段的几何形状。分阶段制造离散且独特的介质包，使得整个介质包能够充当一个连续的过滤元件，尽管，在过滤器构造中使用过滤器，或在系统中将多个过滤器串联，同样也能实现多阶段过滤。与传统设计的过滤器不同，另外增加阶段不一定会导致部件复杂度和成本的显著增加。
结果就是，污染流将经过每一阶段，经历不同形式的过滤，以实现一定的效率水平。在一些实施例中，层的高度相对于该层保持恒定，并且被限定在距刚刚添加到部件的层的固定距离处(在打印部件的不同高度，以不同层高度打印，是为了缩短打印时间)。
在一些实施例中，一种方法在打印时改变层的高度，以产生在一个区域中更厚而在另一个区域中更薄的单层。层高度相对于介质包深度的变化可导致锥形，锥形在流体向下游前进时产生较小的孔尺寸。这可以提高深度方面的效率，并防止较大的颗粒比特定于该颗粒尺寸的适当深度行进得更远。这可以更好地利用由介质包所占据的体积，并且可以增加碎片容纳能力。这些锥形也可以为巢状结构，以进一步增加介质包体积的利用率。这些巢状锥形可以具有相同的尺寸，从而可以用作过滤器，或者这些锥形可以具有逐渐变小的规格，可以相对于介质包内的阶段提高效率。
本文所讨论的过滤器和/或过滤介质可以用于去除任何类型的流体(包括液压流体、油、燃料等)中的污染物，并且可以用于任何包括土方作业、建筑和采矿等工作的行业。如本文所用，术语“过滤器”应解释为包括“通风器”或用于从流体去除污染物的任何装置，如本文任何地方所述。此外，如前所述，使用过滤器和/或通风器的任何合适的行业，可以使用本文讨论的任何实施例。
关注图1至图4，将描述根据本公开实施例的过滤器。应当注意的是，图1至图4中的过滤器的顶部已经被去除，以示出过滤器的内部工作方式。即使顶部被去除，应当理解的是，过滤器包括这样的顶部，并且实际上形成封闭体。未具体示出但理解为存在的过滤器的其他部件，包括端盖、中心管、顶板等。在一些实施例中可以省略中心管，因为过滤器可以具有更高的结构完整性，因为过滤器可以连同过滤介质一起制造。
过滤器100可以包括本体102，本体包括限定中空内部106的外壁104。如图所示，外壁104具有矩形形状(或其他多边形形状)。在其他实施例中，则可能不是这种情况。例如，参见图6。外壁104可以具有其他构型，例如圆柱形。再次参考图1至图4，入口108与中空内部106流体连通。另外，出口110与中空内部106流体连通。第一过滤介质112设置在包括多个层114、114′等的中空内部106中。如在图3中最佳所示，每个层114、114′等包括固化材料的波纹条带116，在多个层114、114′的每个层之间形成多个孔117、117′等。
参见图1、图2和图4，中空内部106包括与入口108和出口110流体连通的矩形立方体腔室118。第一过滤介质112设置在入口108与出口110之间的矩形立方体腔室118中。因此，待过滤的流体通过入口108进入，穿过第一过滤介质112，并流出出口110。应当注意，入口108和出口110可以进行切换，如图1中的流体流箭头120和与其相反的图2中的流体流箭头120′所示。除了矩形立方体，中空内部106还可以具有其他形状，如图7所示。
参考图2，主体102可以包括底壁122和侧壁124。入口108可以延伸穿过底壁122，并且出口110可以延伸穿过侧壁124。在图1、图2和图4中，本体102限定了多个平行支撑肋126，这些平行支撑肋被设置在延伸穿过侧壁124的出口110或入口108中。这些支撑肋126的功能是在本体102的增材制造过程中支撑本体102的结构，同时使得流体几乎没有阻力地流过侧壁124中的孔口(例如，入口108或出口110)。也就是说，肋126沿期望的流动方向120、120′定向。
类似地，主体102还限定不与矩形立方体腔室118流体连通的多个辅助空隙128。本体102包括设置在多个辅助空隙128中的支撑结构130。辅助空隙128的目的是，在增材制造工艺过程中，加快制造流程，而支撑结构130，可以采用互连肋的网格形式，提供结构刚度和强度。
本体102可以是无缝的，并且第一过滤介质112可以是本体102的一体的，或者可以是与本体102分开，之后插入本体102中的部件。如图5最佳所示，第一过滤介质112可以限定多个孔117，这些孔限定了50μm至200μm的最小尺寸134。在特定实施例中，多个孔117的最小尺寸134可以在70μm至170μm的范围内。这些各种构型、空间关系和尺寸，可以根据需要或期望而变化，以不同于在其他实施例中具体示出和描述的。例如，孔径可以如所期望的那样大，或者可以如所期望的那样小(例如，4微米，在图5中，ha＞＞hb)。
参看图2和图4，过滤器100还可包括紧邻第一过滤介质112和出口110设置的第二过滤介质132。也就是说，待过滤的流体流经入口108，经过第一过滤介质112，接着经过第二过滤介质132，然后通过出口110流出。在一些实施例中，如参考图5所能最佳理解的，第一过滤介质112限定具有第一最小尺寸134的多个孔117、117′，并且第二过滤介质132限定具有第二最小尺寸134′的多个孔117、117′。第一最小尺寸134可以大于第二最小尺寸134′。
结果就是，可以提供多个过滤阶段，使得较大尺寸的污染物在第一阶段就被第一过滤介质112过滤出，较细的污染物在第二阶段被第二过滤介质132过滤出，等等。在各种实施例中(直到并包括第n阶段)可以提供所需或期望的尽可能多的过滤状态。在其他实施例中，第一过滤介质112可以被构造成用于去除水，第二过滤介质134可以被构造成用于去除碎片等。在一些实施例中，第一过滤介质112和第二过滤介质132是可以插入本体102中的单独部件。在这种情况下，过滤器100的本体102与第一过滤介质112和第二过滤介质132分离。在其他实施例中，第一过滤介质112和第二过滤介质132与本体102且彼此间是一体的，与本体102同时通过增材制造工艺制造而成。
现在关注图6至图14，将描述根据本公开另一实施例的过滤器200(例如，罐式过滤器)。该过滤器200可以包括壳体202，壳体包括外壁204和内壁206。外壁204和内壁206限定了同一纵向轴线208。内壁206可以具有圆柱形构型，并且可以限定穿过纵向轴线208并且垂直于纵向轴线208的径向方向210，以及与径向方向210相切并且垂直于纵向轴线208的周向方向212。内壁206与外壁204径向间隔开，壳体202进一步限定了沿着纵向轴线208设置的第一端214和第二端216，以及中空内部218。这些各种构型和空间关系在其他实施例中可以不同。
如在图7至图10中最佳所示，入口220与中空内部218流体连通，并且出口222与中空内部218流体连通。过滤介质224设置在包括多个层226、226′等的中空内部218中，每个层226可以包括固化材料的波纹条带228、228′等。过滤介质224包括限定外部环形区域230和内部环形区域232的环形形状。
中空内部218包括与过滤介质224的入口220和外部环形区域230流体连通的外部环形腔室234，以及与纵向轴线208同心的中心圆柱形空隙237，该中心圆柱形空隙237与过滤介质224的出口222和内部环形区域232流体连通。这形成了待过滤流体的流动，如图6和图7中的箭头236所示。在其他实施例中，该流动方向可以相反。
内壁206可以限定出口222并且可以包括内螺纹238或其他类型的配合接口。壳体202限定顶表面240，并且入口220是从顶表面240延伸到外部环形腔室234的第一圆柱形孔242，并且出口222从顶表面240延伸到中央圆柱形空隙237。如图7至图9所示，可以提供多个相同构型的入口220，这些入口围绕纵向轴线208设置成圆形阵列。类似地，在各种实施例中可以提供多个出口。在各种实施例中，入口和出口的数量和放置位置可以根据需要或期望而变化。
在一些实施例中，壳体202是无缝的，并且过滤介质224与壳体202是一体的。例如，过滤介质224可以与壳体202同时经过增材制造工艺制造而成。在其他实施例中，过滤介质224可以是插入壳体中的单独部件。如果需要，可以按照如本文前面所述的同心方式，设置多种不同的过滤介质以提供多阶段过滤。过滤介质224限定了多个孔117(在图7至图14中未示出，但是应理解为具有图3或图5中所示的相同结构)，其限定了小于200μm的最小尺寸134。如前所述，孔的尺寸可以是任何合适的尺寸。
关注图8至图12，过滤介质224包括盖部和底部。盖部246包括固化材料的第一多个层250、250′等，包括第一层250和第二层250′，第一层250具有在第一预定方向254上延伸的固化材料的第一波纹条带252，第二层250′具有在第二预定方向256上延伸的固化材料的第二波纹条带252′。第一层250与第二层250′接触，第一预定方向254与第二预定方向256不平行。
类似地，底部248包括固化材料的第二多个层258、258′，包括第三层258和第四层258′，第三层258具有在第三预定方向262上延伸的固化材料的第三波纹条带260，第四层258′具有在第四预定方向264上延伸的固化材料的第四波纹条带260′。第三层258与第四层258′接触，第三预定方向262与第四预定方向264不平行。
如图10最佳所示，盖部246的波纹和底部248的波纹彼此异相。盖部246和底部248可以表示打印制品的前3至5层。底部和顶部的固体层的数量由打印设置控制。它们可以为打印提供额外的结构支撑，并且将“填充物”与暴露的塑料层密封隔离。在一些实施例中，多种介质可以竖直堆叠以产生“异相”波纹，该“异相”波纹可以操纵和改变流经异相介质包每个区段的流体的流动路径。例如，可以在顶部或底部提供更具限制性的通道，而中间部分可以具有更开放的通道，这取决于具体过滤应用的偏好设置。
图14示出了过滤器200可以包括其中设置有支撑结构268的辅助空隙266，从而在使用增材制造工艺时，加快制造过程，同时保持过滤器200的结构完整性。
结合图1到图14，根据本公开又一实施例的过滤器300可大体上描述如下。过滤器300可以包括壳体302，和包括固化材料的多个层306、306′等的过滤介质304。固化材料的多个层306、306′中的至少一个包括在第一预定方向310上延伸的固化材料的波纹条带308。参见图3，材料的波纹条带308可以布置成梯形图案。也就是说，当流体通过孔314时，条带308的两个腿312可以相对于彼此成角度，以形成尺寸减小的孔314。在图3中，这一尺寸的减小发生在X-Y平面中。在图5中，这一减小也有发生，发生在Y-Z平面中。换言之，梯形图案至少部分地限定多个孔314、314′，多个孔314、314′中的每一个包括沿第二预定方向316尺寸减小的孔尺寸318。
关注图3，固化材料的多个层306、306′等包括第一层306和第二层306′，第一层306具有在第一预定方向310上延伸的固化材料的第一波纹条带308，第二层306′具有在第二预定方向316上延伸的固化材料的第二波纹条带308′。对于本文描述的任何实施例的任何固体材料条带的波纹，可以具有任何合适的形状，包括Z字形、方形、梯形、正弦曲线形、多项式曲线形等。
第一层306与第二层306′接触，并且第一预定方向310与第二预定方向316不平行。这种布置有助于形成孔314、314′。第一预定方向310可以垂直于第二预定方向316。如图3所示，固化材料的第一波纹条带308设置成梯形图案，固化材料的第二波纹条带308′设置成方形图案(腿312′彼此平行)。另一种形状如梯形也可用于条带308′。在其他实施例中，这些形状中的任一个可以根据需要或期望而改变。
现在将参照可用作替换部件的图3和图5，描述根据本公开实施例的过滤介质400。还应该注意的是，如本文描述的过滤介质的不同实施例，可以通过从该过滤介质中逆流冲洗除去所捕获的碎片或其他污染物来重复使用。该过滤介质400可以包括多个固化材料层402、402′等，包括第一层402和第二层402′，第一层40具有在第一预定方向406上延伸的固化材料的第一波纹条带404，第二层402′具有在第二预定方向408上延伸的固化材料的第二波纹条带404′。第一层402与第二层402′接触，并且第一预定方向406与第二预定方向408不平行，在它们之间形成多个孔410、410′。
在特定实施例中，第一预定方向406垂直于第二预定方向408，但并非必须如此。固化材料的第一波纹条带404具有梯形图案，并且固化材料的第二波纹条带404′具有方形图案。其他形状也是可能的。
如本文前面提到的，梯形图案至少部分地限定多个孔410、410′，每个孔包括沿第二预定方向408尺寸减小的孔尺寸412。
在图3中，过滤介质400包括矩形立方体构造。其他形状如环形也是可能的。
在图5中，过滤介质400限定第三预定方向414，并且孔尺寸412沿第三预定方向414减小。例如，第一预定方向可以是X方向，第二方向可以是Y方向，第三方向可以是Z方向。
结合图7至图12，对于可以提供作为替代部件的过滤介质500的另一个实施例，可以作如下描述。过滤介质500可以包括多个层502、502′等，每个层包括固化材料的波纹条带504、504′等。过滤介质500可以包括限定外部环形区域506和内部环形区域508的环形形状。多个层502、502′等彼此接触，在其间限定多个孔510。
过滤介质500可以进一步包括具有在此之前描述的属性和选项的盖部512和底部514。盖部512可以包括固化材料的第一多个层516、516′等，包括第一层516和第二层516′，第一层516具有在第一预定方向520上延伸的固化材料的第一波纹条带518的，第二层516′具有在第二预定方向522上延伸的固化材料的第二波纹条带518′。第一层516与第二层516′接触，并且第一预定方向520与第二预定方向522不平行。
底部514包括固化材料的第二多个层524、524′等，包括第三层524和第四层524′，第三层524具有在第三预定方向528上延伸的固化材料的第三波纹带526，第四层524′具有在第四预定方向530上延伸的固化材料的第四波纹带526′。第三层524与第四层524′接触，并且第三预定方向528与第四预定方向530不平行。
同样，如前所述，盖部512的波纹和底部514的波纹彼此异相。如本文前面提到的，“异相”波纹可以提供机会，在介质的不同方向和截面上实现不同孔隙率和过滤。
同样如前所述，流道和孔的构造或制造方式，可影响通过过滤器或过滤介质过滤的任何流体的有效流通量。而且，保证了将端盖附接到过滤器的各种方法，尤其是通过增材制造的那些方法。
因此，将参照图18至图24来描述各种实施例和方法，这些实施例和方法公开了如何改变被过滤的任何流体的有效流通量，同时还提供了附接端盖的有效方式。应理解，图18至图24的实施例的特征中的任一者，可与图1至图17的实施例的特征互换，或反之亦然，以产生本发明的其他实施例。
现在将参见图19至图23描述根据本公开实施例的过滤介质800，过滤介质可以帮助最大化通过该过滤器的流动，同时还使得能够将端盖附接到过滤器上。参见图19，过滤介质800可以限定纵向轴线802(例如，过滤介质800最大程度的延伸方向)。过滤介质800可以包括多个固化材料层(如先前本文描述的，还可参见图25)，并且可以限定沿着纵向轴线802设置的第一端804和沿着纵向轴线802设置的第二端806。
如图20最佳所示，第一端802可以限定第一腔808，第一腔沿着纵向轴线802限定第一咬边810。如参考图19可最佳理解的，第一腔808可以围绕第一端804完全周向地延伸。在其他实施例中可能不是这种情况。
参见图19和图23，可以理解的是，第二端806可以限定第二腔812，第二腔沿着纵向轴线802限定第二咬边814，第二咬边类似于或等同于第一腔808构造。因此，第二腔812也可以围绕第二端806完全周向延伸。此外，第一腔808和第二腔812可以包括箭头形构造。在其他实施例中，这些不同特征的构造可以不同。例如，第一腔808和第二腔812可以彼此不同地构造，并且可以具有其他形状，例如T形槽、燕尾榫、锁眼等。
另外，过滤介质800可以包括限定周向方向C800和径向方向R800的环形形状。此外，过滤介质800可以包括内部通孔816，并且可以包括多面外部818。此外，过滤介质800可以包括限定内部通孔816的棱面内部820。以此方式，棱面内部820可接近于内部圆柱形表面，而棱面外部818可接近于外部圆柱形表面。过滤介质及其各种表面的其他构造也是可能的，例如本文别处公开的那些，等等。
也就是说，存在的棱面越多，可以越接近地模仿圆柱面。例如，可以提供有十个或更多个棱面的表面，以近似模拟圆柱形表面。为此，过滤介质800的几何形状，可以被分成不同片段822，这些片段构成不同实体模型或STL文件，然后通过增材制造工艺来制造这些不同实体模型或STL文件。
根据本公开的另一实施例，还提供了如图19至图23所示的过滤器900。如在图22中最佳所示，过滤器900可以包括限定极坐标系的第一端盖902，该极坐标系包括径向方向R900、周向方向C900，以及Z轴Z900。过滤器900还可以包括过滤介质800。如本文前面提到的，过滤介质的第一端804可以限定第一腔808，该第一腔限定第一咬边810，该第一咬边被构造成防止第一端盖902沿着Z轴线Z900相对于过滤介质800移动。
如图22和图23最佳所示，过滤器900可以包括第二端盖904，并且过滤介质800的第二端806可以限定第二腔812，该第二腔限定第二咬边814，该第二咬边被构造成防止第二端盖904沿着Z轴线相对于过滤介质800移动。
参见图21，第一端盖902可以包括第一轴向延伸部分906，该第一轴向延伸部分至少部分地填充过滤介质800的第一端804的第一腔808的第一咬边810。类似地，如图23最佳所示，第二端盖904包括第二轴向延伸部分908，其至少部分填充过滤介质800的第二端806的第二端腔812的第二咬边814。
更具体地，通过将第一端804或第二端806插入模具700(参见图19)，来制造第一端盖902或第二端盖904。模具700限定模腔702，将诸如PU(聚氨酯)等塑料倒入模腔702中，硬化或固化(参见图21)。该塑料至少部分地填充过滤介质800的第一腔808或第二腔812的第一咬边810或第二咬边814。一旦固化，就不能容易地从过滤介质800移除第一端盖902或第二端盖904了。在本公开的不同实施例中，第一端盖902和第二端盖904可以是彼此类似地、相同地或不同地构造。
如图23最佳所示，第一咬边810包括箭头形构型，并且第二咬边814包括箭头形构型。如本文先前所述，腔808、812中的任一者可以具有其他构型，但其可与图23中所示的相同。例如，第一腔808围绕过滤介质800的第一端804完全周向延伸(也参见图19)，并且包括完全延伸到第一端804的第一腔轴向延伸部分910。在本发明不同实施例中，第二端806及其第二腔812可以按照与第一端804及第一腔808类似或相同的方式构造。在其他实施例中可能不是这种情况。
本文针对过滤介质或过滤器或相关特征的任何实施例讨论的任何尺寸或构型，可以根据需要或希望而改变。另外，过滤介质或过滤器可由具有所需结构强度并与待过滤流体化学相容的任何合适材料制成。例如，可以使用各种塑料，包括但不限于PLA、共聚酯、ABS、PE、尼龙、PU，等。
工业实用性
实际上，根据本文描述的任何实施例的过滤介质或过滤器，可以在原始设备制造商处或二级市场中出售、购买、制造或以其他方式获得。
参见图15和图16，所公开的过滤介质和过滤器可以使用常规技术(例如，浇铸或模制)来制造。或者，所公开的过滤介质和过滤器可以使用统称为增材制造或增材成型的其他技术来制造。
已知的增材制造/成型工艺包括例如3D打印技术。在3D打印过程中，可以在计算机的控制下在连续层中沉积材料。计算机控制增材制造设备，以根据三维模型(例如，诸如AMF或STL文件的数字文件)来沉积这些相继的层，该三维模型被构造成转换为多个切片，例如，大量二维切片，这些切片各自限定过滤器或过滤介质的横截面层，以便制造或成型该过滤器或过滤介质。在一种情况下，所公开的过滤器或过滤介质将是原始部件，并且将利用3D打印工艺来制造过滤器或过滤介质。在其他情况下，3D工艺可用于复制现有的过滤器或过滤介质，并且复制出的过滤器或过滤介质可作为二级市场零件出售。这些复制出的二级市场过滤器或过滤介质可以是原始过滤器或过滤介质的精确副本，或者是仅仅在非关键性方面不同的伪副本。
参考图15，用于表示根据本文公开的任何实施例的过滤器100、200、300或过滤介质400、500的三维模型1001，可以存储在计算机可读存储介质1002上，计算机可读存储介质的示例有：包括软盘、硬盘或磁带的磁性存储器；半导体存储器，例如固态盘(SSD)或闪存；光盘存储器；磁-光盘存储器；或任何其他类型的物理存储器或非瞬时性介质，其上可存储可由至少一个处理器读取的信息或数据。该存储介质可与市售3D打印机1006结合使用，以制造或成型过滤器100、200、300或过滤介质400、500。或者，三维模型可以用流的方式电子地传输到3D打印机1006，而不永久地存储在3D打印机1006的位置。在任一种情况下，三维模型构成适用于制造过滤器100、200、300或过滤介质400、500的过滤器100、200、300或过滤介质400、500的数字表示。
该三维模型可以按照多种已知方式形成。通常，通过将表示过滤器100、200、300、900或过滤介质400、500、800的数据1003输入到计算机或处理器1004(例如，基于云的软件操作系统)，来创建三维模型。然后，可以将该数据用作表示该物理过滤器100、200、300、900或过滤介质400、500、800的三维模型。该三维模型旨在适用于制造过滤器100、200、300或过滤介质400、500。在一个示例性实施例中，该三维模型适用于通过增材制造技术来制造过滤器100、200、300或过滤介质400、500。
在图15所示的实施例中，数据的输入可以用3D扫描仪1005来实现。该方法可以涉及通过接触和数据接收装置，接触过滤器100、200、300、900或过滤介质400、500、800，并且从该接触行为接收数据，以便产生该三维模型。例如，3D扫描仪1005可以是接触式扫描仪。扫描数据可以导入3D建模软件程序，以准备数字数据集。在一个实施例中，接触可以通过使用坐标测量机进行的直接物理接触来发生，该坐标测量机通过使探头与过滤器100、200、300、900或过滤介质400、500、800的表面接触，来测量过滤器100、200、300、900或过滤介质400、500、800的物理结构，以便产生三维模型。
在其他实施例中，3D扫描仪1005可以是非接触型扫描仪，并且该方法可以包括将所投射的能量(例如光或超声)引导到将复制出的过滤器100、200、300或过滤介质400、500上，并且接收所反射的能量。根据该反射能量，计算机将产生用于制造过滤器10O、200、300、900或过滤介质400、500、800的计算机可读三维模型。在各种实施例中，可以使用多个2D图像来创建三维模型。例如，可以组合3D对象的2D切片以创建三维模型。代替3D扫描仪，可以使用计算机辅助设计(CAD)软件来完成数据的输入。在这种情况下，可以使用CAD软件生成所公开的过滤器100、200、300、900或过滤介质400、500、800的虚拟3D模型，从而形成三维模型。从CAD虚拟3D模型产生三维模型，以便制造过滤器100、200、300、900或过滤介质400、500、800。
用于产生所公开的过滤器100、200、300、900或过滤介质400、500、800的增材制造过程，可以涉及例如本文先前描述的材料。在一些实施例中，可执行另外的工艺以产生成品。这些另外的工艺可以包括例如清洁、硬化、热处理、材料去除，和抛光(例如，当使用金属材料时)中的一种或多种。除了这些确定的工艺之外，或代替这些确定的工艺，可以执行完成成品所必需的其他工艺。
关注图16，用于制造根据本文公开的任何实施例的过滤器或过滤介质的方法600可以包括：提供过滤器或过滤介质的计算机可读三维模型，该三维模型被构造成转换为多个切片，切片各自限定该过滤器或过滤介质的横截面层(框602)；以及，通过增材制造依次形成过滤器或过滤介质的各层(框604)。通过增材制造依次形成过滤器或过滤介质的每一层可以包括：构建多个层，其中该多个层中的至少一个包括在第一预定方向上延伸的第一波纹材料条带(方框606)。
此外，该方法可以包括：形成该多个层中的第二层，该第二层包括在不同于该第一预定方向的第二预定方向上延伸的第二波纹材料条带(方框608)。此外，该方法可以包括：改变以下变量中的至少一个，以产生合乎期望的孔最小尺寸：打印头的速度和/或路径、塑料的流速、塑料的类型、塑料的冷却速率、以及用于产生层变形的波纹材料的图案或构型(方框610)。该过滤器或过滤介质可以从底部向顶部构建。
图24包含用于制造过滤介质的方法1100，方法1100包括以下步骤：提供包括多个片段的过滤介质的计算机可读三维模型，三维模型的每个片段被构造成转换为多个切片，每个切片限定过滤介质的横截面层，过滤介质包括限定第一腔的第一端，第一腔沿着预定方向从第一端延伸并且沿着第一预定方向限定第一咬边(步骤1102)；以及，通过增材制造，依次形成过滤介质的各层(步骤1104)。
通过增材制造依次形成过滤介质的各层可以包括：使用3D打印软件的填充设置(步骤1106)。使用3D打印软件的填充设置可以包括：对过滤介质的不同片段设置不同的填充角度(步骤1108)。在其他实施例中，使用3D打印软件的填充设置可以包括：对过滤介质的不同片段使用不同的填充密度(步骤1110)。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对这里所讨论的装置和组装方法的实施例进行各种修改和变化。通过考虑本文所公开的各种实施例的说明书和实践，本公开的其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，一些设备的构造和功能可以与本文所述的不同，并且任何方法的某些步骤可以省略、按照与具体提及的顺序不同的顺序执行，或者在一些情况下同时执行，或者以子步骤的形式执行。此外，可以对各种实施例的某些方面或特征进行更改或修改，以形成其他实施例，并且可以将各种实施例的特征和方面添加到其他实施例的其他特征或方面，或者替换其他实施例的其他特征或方面，以便提供更其他实施例。
因此，说明书和实施例仅应被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求及其等同物指明。

Claims (10)

1.一种过滤器(300，900)，包括：
第一端盖(902)，所述第一端盖(902)限定包括径向方向(R900)、周向方向(C900)和Z轴(Z900)的极坐标系；和
过滤介质(800)，所述过滤介质(800)包括固化材料的多个层(306、306′)，并且限定沿Z轴(Z900)设置的第一端(804)和沿Z轴(Z900)设置的第二端(806)；
其中，所述第一端(804)限定第一腔(808)，所述第一腔(808)限定第一咬边(810)，所述第一咬边(810)被构造成防止所述第一端盖(902)沿着所述Z轴(Z900)相对于所述过滤介质(800)移动。
2.根据权利要求1所述的过滤器(900)，进一步包括第二端盖(904)，并且其中，所述第二端(806)限定第二腔(812)，所述第二腔(812)限定第二咬边(814)，所述第二咬边(814)被构造成防止所述第二端盖(904)沿着所述Z轴相对于所述过滤介质(800)移动。
3.根据权利要求2所述的过滤器(900)，其中，所述第一端盖(902)包括至少部分地填充所述第一端(804)的所述第一腔(808)的所述第一咬边(810)的第一轴向延伸部分(906)，并且所述第二端盖(904)包括至少部分地填充所述第二端(806)的所述第二腔(812)的所述第二咬边(814)的第二轴向延伸部分(908)。
4.根据权利要求1所述的过滤器(900)，其中，所述第一咬边(810)包括箭头形构型。
5.根据权利要求1所述的过滤器(900)，其中，所述第一腔(808)围绕所述过滤介质(800)的所述第一端(804)完全周向地延伸，并且包括完全延伸到所述第一端(804)的第一腔轴向延伸部分(910)。
6.一种限定纵向轴线(802)的过滤介质(800)，所述过滤介质(800)包括：
固化材料的多个层(306、306′)，所述固化材料的多个层(306、306′)限定沿所述纵向轴线(802)设置的第一端部(804)，和沿所述纵向轴线(802)设置的第二端部(806)；
其中，所述第一端(804)限定第一腔(808)，所述第一腔(808)沿着所述纵向轴线(802)限定第一咬边(810)。
7.根据权利要求6所述的过滤介质(800)，其中，所述过滤介质(800)包括环形形状，所述环形形状限定周向方向(C800)和径向方向(R800)，并且限定内部通孔(816)以及包括棱面外部(818)。
8.根据权利要求7所述的过滤介质(800)，其中，所述第一腔(808)围绕所述第一端(804)完全周向地延伸，并且包括箭头形构型。
9.根据权利要求8所述的过滤介质(800)，其中，所述过滤介质(800)包括限定所述内部通孔(816)的棱面内部(820)，并且所述棱面内部(820)接近于内部圆柱形表面，并且所述棱面外部(818)接近于外部圆柱形表面。
10.根据权利要求6所述的过滤介质(800)，其中，所述过滤介质(800)是使用3D打印软件的填充设置来制造的。
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