CN214457263U - 基于重力的过滤器滤芯及基于重力的过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于重力的过滤器滤芯和基于重力的过滤装置，其具有杯形的上部部分(6)和杯形的下部部分(4)，所述上部部分(6)具有主轴线(X)、在第一轴向端(8)处的第一边缘(10)、在第二轴向端(16)处的无孔部段(20)、以及在无孔部段(20)与第一边缘(10)之间的至少一个进水口(46)，下部部分(4)具有第二边缘(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)还包括沿封闭路径固定到上部部分(6)的筛网(50)，其中筛网(50)还在封闭路径的径向内侧固定到无孔部段(20)。

Description

基于重力的过滤器滤芯及基于重力的过滤装置

技术领域

本实用新型涉及基于重力的过滤器滤芯和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日常使用的水过滤器，这就是为何它们也被称为餐桌水过滤器的原因。它们主要用于清除自来水中不需要的物质。这些物质中包括氯化物和硬度增加剂，诸如钙和氧化镁，但也包括铅，铅通过使用铅管进入自来水中，特别是在较老的房子中。

餐桌水过滤器是重力操作的。除了把待处理的水倒入水过滤器内之外，对于水过滤而言无需进行其他作业。水由于重力而简单地向下流动通过过滤器滤芯并进入到用于经过滤后的水的容器内。

从EP 1 230 166 B1已知的过滤装置包括具有底壁的进水漏斗，该底壁设有用于过滤器滤芯的开口。将过滤器滤芯插入到开口中，在开口和过滤器滤芯的密封边缘之间形成密封。在使用中，水从上方引入到进水漏斗内，然后通过进水口流入到过滤器滤芯内。用于水的颗粒状处理介质位于过滤器滤芯内部。处理介质通常包含离子交换树脂和/或活性碳，但是其他组分也可以用作处理介质。在过滤器滤芯中对水进行处理，然后水通过过滤器滤芯底部处的出水口向下离开过滤器滤芯。过滤器滤芯在其最顶部处还设有出气口，以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。

过滤器滤芯内部存在有筛网，筛网防止处理介质流出位于过滤器滤芯头部部分中的开口(进水口和出气口)。筛网沿着头部部分的下部边缘固定到头部部分。这通常通过如下制造过程中的超声波焊接来实现。头部部分倒置布置，并且将筛网材料带(例如来自带材卷)放置在下部边缘上。然后将超声焊接模具(超声焊极(sonotrode))放置在与边缘的筛网材料接触区域上，从筛网材料切下筛网并且同时将筛网焊接到边缘。焊接模具还包括拱顶形部分，用于在切割和焊接过程之前使扁平筛网材料变形。当将焊接模具放置在筛网上时，拱顶形部分将筛网向下推，迫使筛网材料变成同样的拱顶形形式。

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。选择筛网尺寸并非易事。一方面，为了减小离开过滤器滤芯的颗粒状处理介质的量，设想筛网尺寸尽可能小。另一方面，当筛网尺寸减小时，筛网的流动阻力增加。如果筛网尺寸太小，则通过筛网的流速可能会变得过小，以至于消费者难以接受处理水所花费的时间。在极少数情况下，由于水的表面张力会阻碍空气穿过存在于筛网上的水逸出，因此非常小的筛网尺寸也可能导致水流完全被筛网阻挡。

这个问题已经在DE 196 31 687 A1中得到解决，该文献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进水口和出气口的头部部分，该主体部分和头部部分一起形成具有内部容积的壳体。出气口位于过滤器滤芯的最顶部处。过滤器滤芯包括筛网插入物，其位于焊接到头部部分的内部容积中。筛网插入物包括由肋状件增强的拱顶形筛网。拱顶形筛网的凸起在处理介质的方向上向下取向。在使用中，拱顶形的筛网与处理介质接触，从而破坏水的表面张力，这减少筛网阻塞的发生。尽管在过去已经成功地应用了该解决方案，但是由于筛网插入件的复杂性，过滤器滤芯的制造工作量较大。

实用新型内容

本实用新型的问题是改善过滤器滤芯的流动特性。

该问题通过用于制造本公开技术方案中的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：

-形成杯形的上部部分，其具有主轴线，在第一轴向端处的第一边缘，在第二轴向端处的无孔部段，以及在无孔部段和第一边缘之间的至少一个进水口；

-在第一边缘的上方拉延筛网材料；

-将筛网材料朝向无孔部段推入到杯形的上部部分内，从而形成拱顶形筛网；

-沿着封闭的路径将筛网材料固定到第一边缘；

-将筛网材料从封闭路径的径向内侧固定到无孔部段；

-沿着封闭路径的径向外侧的路径从筛网材料切割筛网；

-形成具有第二边缘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内；

-在第二边缘接触第一边缘的情况下将上部部分安装到下部部分。

这些步骤优选地以所列的顺序执行。

在过去，筛网的阻塞问题是通过尝试将所有空气从过滤器滤芯内部去除来解决的。出于该原因，在现有技术中，在过滤器滤芯的最顶部处设有出气口。发明人现在已经发现，通过提供在其上端部处具有无孔部段的过滤器滤芯，使得在过滤器滤芯的上端部处会积聚空气形成气垫，并且通过将筛网材料固定到无孔部段，使得从筛网材料切下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使用期间不被润湿的筛网部分，可以有效地避免阻塞问题。来自筛网下方的空气将能够容易地向上穿过筛网的未被润湿的部分进入到无孔部段内，而不会阻塞试图以相反方向通过筛网的水。由此改善了过滤器滤芯的流动特性。

术语“主轴线”不一定表示过滤器滤芯或其任何部分是旋转对称的。主轴线优选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处由端壁封闭，其中端壁与外壁的相邻部段一起形成无孔部段。外壁可包括沿着主轴线X的多个部段，并且这些部段中的至少一些可垂直于主轴线X或以与主轴线X成斜角的方式延伸。端壁优选但不一定是平坦的。无孔部段的下端部特别由进水口的最上边缘限定。

无孔部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支撑件。可替代地，筛网也可以直接固定到端壁。该支撑件确保筛网与端壁间隔开，从而为空气积聚提供限定的顶部容积，并且同时减少所需的筛网材料量，从而限制过滤器滤芯的制造成本。

在任何情况下，在轴向上比至少一个进水口更靠近端壁的位置处，筛网材料固定到无孔部段。换言之，在至少一个进水口的轴向上方、特别是在至少一个进水口的最上边缘的上方，筛网材料轴向地固定到无孔部段。

在优选实施例中，支撑件具有垂直于主轴线X的平坦区域，并且筛网材料被固定到该区域。平坦的区域使得筛网材料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缘和/或无孔部段。“一体地”是指一侧的筛网材料与另一侧的边缘和/或无孔部段之间的连接只能通过破坏两个连接的元件中的一个来分开。一体连接的作业无需其他零件，使制造变得容易且具有成本效益。这样的连接也是非常可靠的，确保过滤器滤芯的功能在其整个使用寿命期间均可用。筛网材料最优选地通过超声焊接而固定到边缘和/或无孔部段。如上所述，超声焊接特别优选地与具有平坦的接触区域相结合，因为接触区域为将被放置在其上的超声焊极提供良好的放置。以相同的方式执行两个连接确保两个连接同样耐用且可靠，并且由于可以使用用于创建连接的相同装置(例如，超声焊极)，也降低了总体生产成本。

通常可以将筛网材料同时固定到第一边缘和无孔部段。这限制了生产时间。然而，筛网材料优选连续地固定到边缘和无孔部段，以确保筛网在两个连接之间不会过分张紧。太大的拉力可能会导致连接断开，这显然是不希望的。

支撑件优选地是销，该销从端壁沿着主轴线X朝向第一轴向端延伸。销易于制造，并提供易于接近的筛网附接点。不同实施例的销可具有不同的横截面，特别是圆形或X形的横截面。销优选地具有布置在其下端部处的盘部分。盘部分则可以包括接触区域。

销具有的长度L优选至少为5毫米(L≥5毫米)，并且特别优选地是最大为20毫米(L≤20毫米)。长度L是沿主轴线X测得的。长度L处于此范围内的销确保一方面有足够的空间使来自过滤器滤芯的空气积聚，同时又不太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，并且至少一个进水口延伸到最大进水口高度H2，其中H1＞H2。换言之，至少一个进水口的最上边缘的最高点不高于筛网材料所固定到的销的最低点。这种布置确保进水口不会被顶部容积中积聚的空气阻塞。

通过进水口进入的水将引起过滤器滤芯中的湍流和气泡的形成。为了确保进水口不会被气垫阻塞，最小销高度H1优选比最大进水口高度H2大至少5毫米(H1≥H2+5毫米)。再次限制过滤器滤芯的总高度，最小销高度优选比最大进水口高度大10毫米(H1≤H2+10毫米)。

在优选的实施例中，若干进水口围绕主轴线X均匀地布置。这使水均匀地进入到过滤器滤芯内，从而进一步改善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构成。PET是相对亲水的材料，其通常有利于使水通过筛网。

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，特别是通过超声焊接。由于可以使用相同的连接装置(例如，超声焊极)，这再次限制了制造成本。

下部部分和筛网优选地限定滤芯容积。所述滤芯容积通过筛网中的孔和下部部分的出水口连接到其周围。优选地为颗粒形式的过滤介质布置在所述滤芯容积中。选择筛网中的孔和出水口开口的尺寸以防止颗粒离开过滤器滤芯。

插入下部部分内的过滤介质优选是离子交换树脂和/或活性碳。

根据在制造方法期间何时从筛网材料上切下筛网，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筛网已经被从筛网材料切下之后执行的步骤。反之亦然。

本实用新型的问题还通过基于重力的过滤器滤芯来解决，该过滤器滤芯具有杯形的上部部分和杯形的下部部分、所述上部部分具有主轴线、在第一轴向端处的第一边缘、在第二轴向端处的无孔部段、以及在无孔部段和第一边缘之间的至少一个进水口，下部部分具有第二边缘和至少一个出水口，其中过滤介质布置在下部部分中，过滤器滤芯还包括沿着封闭路径固定到上部部分的筛网。筛网还在封闭路径的径向内侧固定到无孔部段。

过滤器滤芯可具有上面参考制造方法描述的任何特征。因此，与筛网材料有关的特征可以应用于过滤器滤芯的筛网而不是筛网材料。例如，当根据该方法将筛网材料固定到第一边缘和无孔部段时，产品(即过滤器滤芯)具有被固定到第一边缘和无孔部段的筛网。

可选地，上部部分包括周向外壁，该周向外壁在第二轴向端处由端壁封闭，其中端壁与外壁的相邻部段一起形成无孔部段。

可选地，无孔部段包括支撑件，筛网材料沿着主轴线在距端壁一距离处固定到支撑件。

可选地，支撑件具有垂直于主轴线的平坦区域，并且筛网材料被固定到区域。

可选地，筛网材料一体地固定到第一边缘和/或无孔部段。

可选地，筛网材料通过超声焊接固定到第一边缘和/或无孔部段。

可选地，筛网材料连续地固定到第一边缘和/或无孔部段。

可选地，支撑件是销，该销从端壁沿着主轴线朝向第一轴向端延伸。

可选地，销具有圆形或X形的横截面。

可选地，销具有的长度L至少为5毫米，并且特别优选地是最大为20 毫米。

可选地，筛网为PET筛网。

可选地，在至少一个进水口轴向上方的位置处，筛网材料固定到无孔部段。

本实用新型的问题还通过基于重力的过滤装置来解决，其具有带座的进水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

参考示出以下内容的附图，通过示例的方式来描述本实用新型：

图1是根据本实用新型的过滤器滤芯的侧视图；

图2是图1的A-A剖视图；

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。

附图标记清单：

2 过滤器滤芯

4 下部部分

6 上部部分

8 第一轴向端

10 第一边缘

12 第一接触区域

14 外壁

16 第二轴向端

18 端壁

20 无孔部段

22 主体

24 支脚

26 底端

28 出水口

30 底壁

32 槽

34 定位槽

40 第二边缘

42 上端部

44 第二接触区域

46 进水口

50 筛网

52 销

54 区域

56 滤芯容积

58 顶部容积

60 空间

H1 最小销高度

H2 最大入口高度

X 主轴线。

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包括杯形的下部部分4 和杯形的上部部分6。上部部分6沿主轴线X布置于下部部分4的顶部。

上部部分6在第一轴向端8处包括第一边缘10，该第一边缘10具有绕主轴线X延伸的环形形状。第一边缘10包括第一接触区域12，该第一接触区域12大体上平坦垂直于主轴线X，并且其限定第一轴向端8。

具有其杯形的上部部分6倒置布置在下部部分4上。上部部分6包括周向外壁14，该周向外壁14在与第一接触区域12相对的第二轴向端16 处通过端壁18封闭。端壁18与外壁14的相邻部分一起形成上部部分6的无孔部段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，下部部分4是封闭的，除了布置在支脚 24的底壁30中的出水口28之外(参见图4)。支脚24由槽32隔开，其中槽32之一的形状不同于其他槽32，使得其用作定位槽34，所述定位槽34 用于将过滤器滤芯2正确对准在过滤装置(未示出)的进水漏斗(未示出)中。

下部部分4在上端部42处具有第二边缘40。第二边缘40包括大体上平坦的第二接触区域44，上部部分6的第一接触区域12布置在该第二接触区域44上。

多个进水口46位于上部部分6的外壁14中，其沿轴向方向位于第一边缘10和无孔部段20之间(参见图1)。水可以通过这些进水口46进入到上部部分6内。在所示的实施例中，所有进水口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。进水口46在最大入口高度H2处(从底壁30相距的垂直距离)具有其最高点。

上部部分6还包括拱顶形的筛网50(参见图2)。筛网50沿着围绕主轴线X延伸的封闭路径固定到第一边缘10。

上部部分6的无孔部段20还包括销52，该销52从端壁18沿着主轴线X朝向第一轴向端8延伸。筛网50在封闭路径径向内侧的区域54中附连到销52，筛网50在封闭路径固定到第一边缘10。筛网50因此保持为拱顶形形式。

销52在最小销高度H1(从底壁30相距的垂直距离，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以上的区域。因此，空气将能够容易地通过筛网50并积聚在无孔部段20中，从而不会阻塞进水口46。

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

经由进水口46进入到过滤器滤芯2中的水首先进入到由上部部分6的外壁14和端壁18与筛网50一起限定的顶部容积58内。然后，水将润湿筛网50并且将另外通过筛网50进入到由下部部分4和筛网50限定的滤芯容积56内。存在于所述滤芯容积56中的空气可以向上通过筛网50逸出到顶部容积58。因此所述空气将不会阻挡水穿过筛网50。然后，水可以由过滤介质处理，并且可以相继地通过出水口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，通过注射成型来形成杯形上部部分6，其具有主轴线X、在第一轴向端8处的第一边缘 10、在第二轴向端16处的无孔部段20、以及在无孔部段20与第一边缘10 之间的进水口46。接下来，在第一边缘10上方拉延PET筛网材料。然后，将筛网材料朝向无孔部段20推入到上部部分6内，从而形成拱顶形筛网50。然后将筛网50沿封闭路径固定到第一边缘10。此外，将筛网50沿封闭路径的径向内侧固定到无孔部段20的销52的区域54。然后，沿封闭路径径向外侧的路径从筛网材料切下筛网50。具有第二边缘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碳(均呈颗粒状形式)作为过滤介质插入到下部部分4内。然后在第二边缘接触第一边缘的情况下将上部部分6倒置安装在下部部分上。

Claims (14)

1.基于重力的过滤器滤芯，该过滤器滤芯(2)具有杯形的上部部分(6)和杯形的下部部分(4)，所述上部部分(6)具有主轴线(X)、在第一轴向端(8)处的第一边缘(10)、在第二轴向端(16)处的无孔部段(20)、以及在无孔部段(20)和第一边缘(10)之间的至少一个进水口(46)，下部部分(4)具有第二边缘(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)还包括沿着封闭路径固定到上部部分(6)的筛网(50)；

其特征在于，筛网(50)还在封闭路径的径向内侧固定到无孔部段(20)。

2.根据权利要求1所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，上部部分(6)包括周向外壁(14)，该周向外壁(14)在第二轴向端(16)处由端壁(18)封闭，其中端壁(18)与外壁(14)的相邻部段一起形成无孔部段(20)。

3.根据权利要求1或2所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，无孔部段(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所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，支撑件具有垂直于主轴线(X)的平坦区域(54)，并且筛网材料被固定到区域(54)。

5.根据权利要求1所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，筛网材料一体地固定到第一边缘(10)和/或无孔部段(20)。

6.根据权利要求1所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，筛网材料通过超声焊接固定到第一边缘(10)和/或无孔部段(20)。

7.根据权利要求1所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，筛网材料连续地固定到第一边缘和/或无孔部段(20)。

8.根据权利要求3所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，支撑件是销(52)，该销(52)从端壁(18)沿着主轴线(X)朝向第一轴向端(8)延伸。

9.根据权利要求8所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，销(52)具有圆形或X形的横截面。

10.根据权利要求8或9所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，销(52)具有的长度L至少为5毫米。

11.根据权利要求10所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，所述销(52)具有的长度L最大为20毫米。

12.根据权利要求1、2、4-9、11中任一项所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，筛网为PET筛网。

13.根据权利要求1、2、4-9、11中任一项所述的基于重力的过滤器滤芯，其特征在于，在至少一个进水口(46)轴向上方的位置处，筛网材料固定到无孔部段(20)。

14.基于重力的过滤装置，其特征在于，所述过滤装置具有带座的进水漏斗以及布置在所述座中的根据权利要求1-13项中任一项所述的过滤器滤芯。

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