CN114630812A

CN114630812A - 过滤器滤芯

Info

Publication number: CN114630812A
Application number: CN202080075895.9A
Authority: CN
Inventors: T·舒勒; 贝恩德·弗雷斯特
Original assignee: Brita SE
Current assignee: Brita SE
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-06-14
Also published as: CN214457263U; US20220387910A1; EP3828141A1; EP4065518A1; TW202126371A; WO2021104708A1

Abstract

本发明涉及一种基于重力的过滤器滤芯(2)以及用于制造所述过滤器滤芯(2)的方法，过滤器滤芯(2)具有杯形上部部分(6)和杯形下部部分(4)，上部部分(6)具有主轴线(X)、在第一轴向端部(8)处的第一边沿(10)、在第二轴向端部(16)处的无孔区段(20)、以及在所述无孔区段(20)与所述第一边沿(10)之间的至少一个入水口(46)，所述下部部分(4)具有第二边沿(40)和至少一个出水口(28)，其中过滤介质布置在所述下部部分(4)中，过滤器滤芯(2)还包括沿着闭合路径固定到所述上部部分(6)的筛网(50)，其中筛网(50)进一步在闭合路径的径向内侧固定到无孔区段(20)。

Description

过滤器滤芯

技术领域

本发明涉及一种用于制造基于重力的过滤器滤芯的方法、基于重力的过滤器滤芯、以及基于重力的过滤装置。

背景技术

上述类型的过滤装置被用作家庭中日常使用的水过滤器，这就是为何它们也被称为台式水过滤器的原因。它们主要用于清除自来水中不需要的物质。在这些物质中有氯化物和硬度助剂诸如钙和镁，还有铅，铅通过使用铅管而进入到自来水中，特别是在老旧房屋中。

台式水过滤器是重力操作的。除了将待处理的水倾倒入水过滤器之外，不需要工作来对水进行过滤。由于重力，水简单地向下流动通过过滤器滤芯并进入到用于经过滤的水的容器内。

从EP 1 230 166 B1已知的过滤装置包括具有底壁的入口漏斗，该底壁设置有用于过滤器滤芯的开口。过滤器滤芯插入到开口中，在开口和过滤器滤芯的密封边沿之间形成密封。在使用中，水从上方引入到入口漏斗内，然后通过入水口流入到过滤器滤芯内。用于水的颗粒处理介质位于过滤器滤芯的内部。处理介质通常包含离子交换树脂和/或活性煤，但其它组分也可用作处理介质。在过滤器滤芯中，水经过处理，然后通过过滤器滤芯底部处的出水口向下离开过滤器滤芯。过滤器滤芯还在其最顶部处设置有空气出口，以便允许来自过滤器滤芯内部的空气在过滤过程开始时向上离开过滤器滤芯。

在过滤器滤芯内部存在筛网，该筛网防止处理介质离开位于过滤器滤芯的头部部分中的开口(入水口和空气出口)。筛网沿着头部部分的下边沿固定到头部部分。这通常在如下的制造过程中通过超声波焊接来实现。头部部分被倒置布置，并且筛网材料条带(例如，来自线圈)被放置到下边沿上。然后将超声波焊接模具(超声波发生器)放置在筛网材料与边沿的接触区域上，将筛网从筛网材料切割下来并同时将筛网焊接到边沿。焊接模具还包括用于在切割和焊接过程之前使扁平的筛网材料变形的圆顶形部分。当焊接模具放置在筛网上时，圆顶形部分向下推动筛网，迫使筛网材料成为类似的圆顶形形式。

筛网材料通常由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)制成。选择网孔尺寸不是一项容易的任务。一方面，网孔尺寸应该尽可能小，以减少离开过滤器滤芯的粒状处理介质的量。另一方面，当网孔尺寸减小时，网孔的流动阻力增加。如果网孔尺寸太小，则通过筛网的流速可能变得太小，以至于消费者对于水需要花费多长时间来处理的接受度将受到影响。在极少数情况下，由于水的表面张力阻碍空气通过筛网上存在的水逸出，因此非常小的网孔尺寸也可能导致水流被筛网完全阻塞。

在DE 19631 687 A1中已经解决了该问题，DE 19631 687 A1公开了一种重力操作的过滤器滤芯。过滤器滤芯具有带有出水口的主体部分和带有入水口和空气出口的头部部分，主体部分和头部部分一起形成具有内部体积的壳体。空气出口位于过滤器滤芯的最顶部处。过滤器滤芯包括位于内部体积中的筛网插入件，该筛网插入件焊接到头部部分。筛网插入件包括由肋状部加强的圆顶形筛网。圆顶形筛网的凸起在处理介质的方向上向下取向。在使用中，圆顶形筛网与处理介质接触，从而破坏水的表面张力，这减少了筛网阻塞的发生。虽然这种解决方案在过去已经成功地应用，但是由于筛网插入件的复杂性，过滤器滤芯的制造工作量很高。

发明内容

本发明的问题是改善过滤器滤芯的流动特性。

该问题通过根据权利要求1所述的用于制造基于重力的过滤器滤芯的方法来解决。

用于制造基于重力的过滤器滤芯的方法包括以下步骤：

-形成杯形上部部分，其具有主轴线、在第一轴向端部处的第一边沿、在第二轴向端部处的无孔区段、以及在无孔区段与第一边沿之间的至少一个入水口；

-将筛网材料拉过第一边沿；

-将筛网材料朝向无孔区段推入到杯形上部部分中，从而形成圆顶形筛网；

-将筛网材料沿着闭合路径固定到第一边沿；

-将筛网材料在闭合路径的径向内侧固定到无孔区段；

-将筛网沿着闭合路径的径向外侧的路径从筛网材料切割下来；

-形成具有第二边沿和至少一个出水口的杯形下部部分；

-将过滤介质插入到下部部分中；

-将上部部分安装到下部部分上，其中第二边沿接触第一边沿。

这些步骤优选地以所列的顺序执行。

在过去，通过试图从过滤器滤芯内部去除所有空气来解决筛网的阻塞问题。出于该原因，在现有技术中，空气出口设置在过滤器滤芯的最顶部处。发明人现在已经发现，通过设置下述过滤器滤芯可以有效地避免阻塞问题，在所述过滤器滤芯的上端部处设置无孔区段，空气可以积聚在该无孔区段处形成气垫，并且通过将筛网材料固定到无孔区段，使得从筛网材料切割下来的筛网至少部分地布置在空气积聚的区域中，从而明确地提供在过滤器滤芯的使用期间不湿润的筛网区段。来自筛网下方的空气将能够容易地向上穿过筛网的未润湿的部分而进入无孔区段，而不是阻挡试图在相反方向上穿过筛网的水。由此改善了过滤器滤芯的流动特性。

术语“主轴线”不一定意味着过滤器滤芯或其任何部分是旋转对称的。主轴线优选地平行于重力方向延伸。

上部部分优选地包括周向外壁，该周向外壁在第二轴向端部处由端壁封闭，其中端壁与外壁的相邻区段一起形成无孔区段。外壁可以包括沿主轴线X的若干区段，并且这些区段中的至少一些可以垂直于主轴线X或与主轴线X成斜角地延伸。端壁优选是平坦的，但不必须是平坦的。无孔区段的下端部特别地由入水口的最顶部边缘限定。

无孔区段优选地包括支撑件，筛网材料沿着主轴线X在距端壁一距离处固定到该支撑件。备选地，筛网材料也可以直接固定到端壁。支撑件确保筛网从端壁间隔开，从而为空气积聚提供限定的顶部体积，并且同时减少所需的筛网材料的量，从而限制过滤器滤芯的制造成本。

在任何情况下，筛网材料在比至少一个入水口轴向地更靠近端壁的位置处固定到无孔区段。换言之，筛网材料在至少一个入水口的上方、特别是在至少一个入水口的最顶部边缘的轴向上方固定到无孔区段。

在优选实施例中，支撑件具有垂直于主轴线X的平坦区域，并且筛网材料固定到该区域。平坦区域使得筛网材料能够可靠地连接到易于制造的支撑件。

筛网材料优选地一体地固定到第一边沿和/或无孔区段。“一体地”意味着一侧上的筛网材料与另一侧上的边沿和/或无孔区段之间的连接只能通过破坏经连接的元件中的任一个来分开。一体连接工作而无需另外的部件使得制造容易且成本有效。这种连接也非常可靠，确保过滤器滤芯的功能在其整个寿命期间可用。筛网材料最优选地通过超声波焊接而固定到边沿和/或无孔区段。超声波焊接特别优选地与具有如上所述的平坦接触区域相结合，因为接触区域为超声波发生器提供了良好的位置以便放置其上。以相同的方式执行两个连接确保两个连接同样耐用和可靠，并且还降低总生产成本，因为可以使用用于创建连接的相同装置(例如超声波发生器)。

通常可以将筛网材料同时固定到第一边沿和无孔区段。这限制了生产时间。然而，筛网材料优选地连续地固定到边沿和无孔区段，以便确保筛网在两个连接之间不会张紧太多。太大的张力可能导致连接断裂，这显然是不期望的。

支撑件优选地是从端壁沿着主轴线X朝向第一轴向端部延伸的销。销易于制造并且为筛网提供易于接近的附接点。不同实施例的销可以具有不同的横截面，特别是圆形或X形横截面。销优选地具有布置在其下端部处的盘部分。盘部分可以包括接触区域。

销优选地具有至少5mm(L≥5mm)，并且特别优选地至多20mm(L≤20mm的长度。长度L是沿主轴线X测量的。长度L在该范围内的销一方面确保有足够的空间使得来自过滤器滤芯的空气积聚在其中，同时不会过多地增加过滤器滤芯的总高度。

销优选地从端壁延伸到最小销高度H1，并且至少一个入水口延伸到最大入口高度H2，其中H1>H2。换言之，至少一个入水口的最顶部边缘的最高点不高于筛网材料所固定到的销的最低点。这种布置确保了入水口不会被积聚在顶部体积中的空气阻塞。

过滤器滤芯中的湍流和气泡形成将由通过入水口进入的水引起。为了确保入水口在任何时候都不被气垫阻塞，最小销高度H1优选地比最大入口高度H2大至少5mm(H1≥H2+5mm)。再次为了限制过滤器滤芯的总高度，最小销高度优选地比最大入口高度大至多10mm(H1≤H2+10mm)。

在优选实施例中，若干入水口围绕主轴线X均匀地布置。这使得水均匀地进入过滤器滤芯内，进一步改善了过滤器滤芯的流动特性。

筛网材料优选地包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。特别地，筛网材料由PET组成。PET是相对亲水的材料，其通常有利于允许水通过筛网。

过滤器滤芯的上部部分和下部部分优选地一体地连接到彼此，特别是通过超声波焊接。再一次，这限制了制造成本，因为可以使用相同的连接装置(例如超声波发生器)。

下部部分和筛网优选地限定滤芯体积。所述滤芯体积通过筛中的孔和下部部分的出水口连接到其周围环境。过滤介质，优选为颗粒形式，布置在所述滤芯体积中。选择筛网中的孔和出水口开口的尺寸以阻止颗粒离开过滤器滤芯。

插入到下部部分中的过滤介质优选为离子交换树脂和/或活性煤。

取决于在制造方法期间筛网何时从筛网材料切割下来，上面参考筛网材料描述的一些特征可以替代地应用于筛网，特别是如果它们包括在筛网从筛网材料切割下来之后执行的步骤。反之亦然。

本发明的问题还通过一种基于重力的过滤器滤芯来解决，该基于重力的过滤器滤芯具有杯形上部部分和杯形下部部分，上部部分具有主轴线、在第一轴向端部处的第一边沿、在第二轴向端部处的无孔区段、以及在无孔区段与第一边沿之间的至少一个入水口，下部部分具有第二边沿和至少一个出水口，其中过滤介质布置在下部部分中，过滤器滤芯还包括沿着闭合路径固定到上部部分的筛网。筛网进一步固定到闭合路径的径向内侧的无孔区段。

过滤器滤芯可具有上文参考制造方法描述的任何特征。因此，与筛网材料相关的特征可以应用于过滤器滤芯的筛网不是筛网材料。例如，虽然根据该方法，筛网材料固定到第一边沿和无孔区段，但是产品(即过滤器滤芯)具有固定到第一边沿和无孔区段的筛网。

本发明的问题还通过一种基于重力的过滤装置来解决，该过滤装置具有带有座的入口漏斗以及布置在所述座中的如上所述的过滤器滤芯。

附图说明

参考以下示出的附图通过示例的方式描述本发明：

图1是根据本发明的过滤器滤芯的侧视图；

图2是图1的A-A截面图；

图3是图1的过滤器滤芯的俯视图；

图4是图1的过滤器滤芯的仰视图。

具体实施方式

图1至图4中所示的基于重力的过滤器滤芯2包括杯形下部部分4和杯形上部部分6。上部部分6沿着主轴线X布置在下部部分4的顶部上。

在第一轴向端部8处，上部部分6包括第一边沿10，所述第一边沿10具有围绕主轴线X延伸的环形形状。第一边沿10包括第一接触区域12，所述第一接触区域12是大致平坦的，垂直于主轴线X并且限定第一轴向端部8。

具有其杯形形状的上部部分6倒置地布置在下部部分4上。上部部分6包括周向外壁14，所述周向外壁14在与第一接触区域12相对的第二轴向端部16处由端壁18封闭。端壁18与外壁14的相邻区段一起形成上部部分6的无孔区段20。

下部部分4包括细长体22，该细长体22在下部部分4的底端26处过渡成四个支脚24。在底端26处，除了布置在支脚24的底壁30中的出水口28之外，下部部分4是封闭的(参见图4)。支脚24由凹槽32分开，其中一个凹槽32与另一个凹槽32不同地成形，使得其用作定位凹槽34，用于将过滤器滤芯2正确地对准在过滤装置(未示出)的入口漏斗(未示出)中。

下部部分4在上端部42处具有第二边沿40。第二边沿40包括大致平坦的第二接触区域44，上部部分6的第一接触区域12布置在第二接触区域44上。

若干入水口46位于上部部分6的外壁14中，沿轴向方向位于第一边沿10和无孔区段20之间(参见图1)。水可以经由这些入水口46进入到上部部分6内。在所示的实施例中，所有的入水口46具有相似的形状，并且沿着主轴线X布置在相同的高度处。入水口46的最高点在最大入口高度H2(距底壁30的垂直距离)处。

上部部分6还包括圆顶形的筛网50(参见图2)。筛网50沿着闭合路径固定到第一边沿10，所述闭合路径围绕主轴线X延伸。

上部部分6的无孔区段20还包括销52，销52从端壁18沿着主轴线X朝向第一轴向端部8延伸。筛网50在闭合路径的径向内侧的区域54中附连到销52，在该区域54处，筛网50附连到第一边沿10。因此，筛网50被保持为圆顶形形式。

销52在最小销高度H1(距底壁30的竖直距离，参见图2)处具有其最低点。最小销高度H1大于最大入口高度H2。这确保筛网50将延伸到最大入口高度H2上方的区域。因此，空气将能够容易地穿过筛网50并积聚在无孔区段20中，从而不阻塞入水口46。

下部部分4和筛网50限定滤芯体积56，过滤介质(未示出)布置在滤芯体积56中。

经由入水口46进入过滤器滤芯2内的水首先进入到由上部部分6的外壁14和端壁18以及筛网50限定的顶部体积58内。然后，水将润湿筛网50并且将另外穿过筛网50进入到由下部部分4和筛网50限定的滤芯体积56中。存在于所述滤芯体积56中的空气可以穿过筛网50向上逸出到顶部体积58。然后，所述空气将不会阻挡水通过筛网50。然后，水可以由过滤介质处理，并且随后可以通过出水口28离开过滤器滤芯2进入到下方的空间60内。

附图中所示的过滤器滤芯2的实施例如下制造：首先，通过注射成型形成杯形上部部分6，所述杯形上部部分6具有主轴线X、在第一轴向端部8处的第一边沿10、在第二轴向端部16处的无孔区段20、以及在无孔区段20与第一边沿10之间的入水口46。接下来，将PET筛网材料拉过第一边沿10。然后将筛网材料朝向无孔区段20推入到上部部分6中，从而形成圆顶形筛网50。然后，筛网50沿着闭合路径固定到第一边沿10。此外，筛网50在闭合路径的径向内侧固定到无孔区段20的销52的区域54。然后沿着在所述闭合路径的径向外侧的路径将筛网50从筛网材料切割下来。具有第二边沿40和出水口28的下部部分4也通过注射成型形成。此后，将离子交换树脂和活性煤(均为颗粒形式)作为过滤介质插入到下部部分4中。然后将上部部分6倒置地安装到下部部分上，其中第二边沿40接触第一边沿10。

Claims

1.一种用于制造基于重力的过滤器滤芯(2)的方法，其具有以下步骤：

-形成杯形上部部分(6)，所述杯形上部部分(6)具有主轴线(X)、在第一轴向端部(8)处的第一边沿(10)、在第二轴向端部(16)处的无孔区段(20)、以及在无孔区段(20)与第一边沿(10)之间的至少一个入水口(46)；

-将筛网材料拉过第一边沿(10)；

-将筛网材料朝向无孔区段(20)推入到杯形上部部分(6)中，从而形成圆顶形筛网(50)；

-将筛网材料沿着闭合路径固定到第一边沿(10)；

-将筛网材料在闭合路径的径向内侧固定到无孔区段(20)；

-沿着闭合路径的径向外侧的路径将筛网(50)从筛网材料切割下来；

-形成具有第二边沿(40)和至少一个出水口(28)的杯形下部部分(4)；

-将过滤介质插入下部部分(4)中；

-将上部部分(6)安装到下部部分(4)上，其中第二边沿(40)接触第一边沿(10)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上部部分(6)包括周向外壁(14)，所述周向外壁(14)在第二轴向端部(16)处由端壁(18)封闭，其中端壁(18)与外壁(14)的相邻区段一起形成无孔区段(20)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，无孔区段(20)包括支撑件，筛网材料沿着主轴线X在距端壁一距离处固定到支撑件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，支撑件具有垂直于主轴线X的平坦区域(54)，并且筛网材料固定到区域(54)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，筛网材料一体地固定到第一边沿(10)和/或无孔区段(20)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，筛网材料通过超声波焊接固定到第一边沿(10)和/或无孔区段(20)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，筛网材料连续地固定到边沿和无孔区段(20)。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其特征在于，支撑件是从端壁(18)沿着主轴线X朝向第一轴向端部(8)延伸的销(52)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，销(52)具有圆形或X形横截面。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，销(52)具有的长度L为至少5mm，特别优选为至多20mm。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，筛网材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，筛网材料在至少一个入水口(46)的轴向上方的位置处固定到无孔区段(20)。

13.基于重力的过滤器滤芯(2)，其具有杯形上部部分(6)和杯形下部部分(4)，上部部分(6)具有主轴线(X)、在第一轴向端部(8)处的第一边沿(10)、在第二轴向端部(16)处的无孔区段(20)、以及在无孔区段(20)与第一边沿(10)之间的至少一个入水口(46)，下部部分(4)具有第二边沿(40)和至少一个出水口(28)，其中过滤介质布置在下部部分(4)中，过滤器滤芯(2)还包括沿着闭合路径固定到上部部分(6)的筛网(50)；

其特征在于，筛网(50)还在闭合路径的径向内侧固定到无孔区段(20)。

14.基于重力的过滤装置，其具有带有座的入口漏斗以及布置在所述座中的根据权利要求14所述的过滤器滤芯(2)。