KR20100014698A - 유체 필터 - Google Patents

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KR20100014698A
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마헤쉬 지 파텔
조나단 씨 테일러
게리 더블유 슈카르
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Abstract

다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소가 개시된다. 내경, 2개의 단부 및 내부에 형성된 개구를 갖는 코어 요소와; 코어 요소의 둘레에 위치된 내경 및 외경을 갖고 내경에 대한 외경의 비는 약 1.5 내지 약 2.5인 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소와; 코어의 일 단부에 위치되고 코어 요소 내로 또는 그로부터 유체를 이송하기 위한 개방 단부 캡과; 코어의 타 단부에 위치되고 개방 단부 캡을 여과 하우징 내에 위치시키기 위한 구조물을 포함하며 유체가 그로부터 빠져나오는 것을 방지하기 위한 폐쇄 단부 캡을 포함하는 필터 카트리지가 또한 개시된다. 필터 카트리지 및 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 매체 자체를 제조하는 시스템 및 방법이 또한 개시된다.
다이아몬드 패턴, 주름, 코어, 필터, 카트리지

Description

유체 필터{FLUID FILTER}
본 발명은 고유량 카트리지(high flow cartridge)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 기체 또는 액체 여과 적용을 위한 교환 가능한 필터 카트리지에 관한 것이고, 보다 더 구체적으로는 많은 종래의 주름 필터 매체 카트리지 필터로 달성될 수 있는 단위 체적당 더 넓은 가용 필터 매체 표면적을 패킹하는 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소에 관한 것이며, 더욱 더 구체적으로는 필터 카트리지에 사용되는 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소에 관한 것이다.
고유량 유체 여과 시스템과, 단일 필터 카트리지를 통해 최대 약 1893 lpm(500 gpm)의 유량을 갖는 상대적으로 고유량인 카트리지 필터를 갖는 카트리지 필터를 포함하는 고유량 유체 여과 시스템을 제조하는 시스템과, 그에 관련된 시스템을 제공하기 위한 노력이 최근 착수되고 있다. 종래의 노력(미국 특허 제4,842,739호 및 제5,336,405호 참조)은 여과 카트리지 크기를 최소화하면서 유효 필터 매체 면적의 상대적 증가를 가져오고, 평평한 필터 매체 시트가 주름 구조물로 절첩되고 필터 카트리지 안에 배치되는 다양한 필터 카트리지 장치로 이어진다.
본 발명의 주제에 대한 경쟁 기술들 중 하나는 반경방향 주름 필터 매체를 포함하는 필터 카트리지이다. 반경방향 주름잡기(pleating)의 단점들 중 하나는 본 발명의 필터 카트리지에 의해 고려되는 적용에 사용될 때 단일 필터 카트리지 안에 포함될 수 있는 필터 매체 면적의 크기이다. 예를 들어, (상표명 베타파인(BETAFINE) XL로 쿠노 인코포레이티드(CUNO Incorporated), 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수 가능한 제품으로서) 현재 구매 가능한 하나의 필터 카트리지는 현재 알려진 유사한 6 ㎝(2.5 인치) 외경의 필터 카트리지 안에 패킹될 수 있는 것보다 더 많은 양의 필터 매체를 패킹하는 용량을 갖지만, 증가된 필터 매체 패킹에도 불구하고, 여전히 본 발명의 소정 실시예에 의해 요구되는 것보다 더 많은 개수의 필터 카트리지를 필요로 한다.
미국 특허 제4,842,739호 및 제5,336,405호에 기재된 필터 카트리지는 카트리지의 단위 체적당 상대적으로 넓은 필터 매체의 표면적을 포함하지만 이들 필터 카트리지의 내부 코어 직경은 약 4 ㎝(1.5 인치)이다. 쓰리엠 모델 번호 740B 시리즈 필터 카트리지 제품으로서 보통 알려진 이 특정 필터 카트리지와 관련된 제한 중 하나는 필터 카트리지당 유량이 이 특정 필터 카트리지의 약 4 ㎝(1.5 인치)의 내부 코어 직경으로 인해 약 303 lpm(80 gpm)의 최대값으로 제한되는 것이다. 따라서, 이 종래 기술의 특정 필터 카트리지는 고유량 여과 적용 시장으로의 잠재적 시장 침투를 달성함에 있어서 성능의 한계를 보여준다.
미국 특허 제2,683,537호, 제2,897,971호, 제3,087,623호, 제2,732,951호, 제2,556,521호, 제2,186,440호, 제1,928,049호, 제5,336,405호, 제5,702,603호, 제2,683,537호, 제3,867,294호 및 제2,186,440호를 비롯하여 종래 기술의 특허 중 많은 특허가 엔진 오일을 여과하기 위해 사용되는 종이 필터 매체 및/또는 카트리지를 사용하는 한편, 본 발명의 필터 카트리지에 사용되는 필터 매체는 소정 실시예 에서 예를 들어 폴리프로필렌 또는 등가 재료와 같은 폴리올레핀 재료로 제조된 멜트블로운 매체를 사용한다.
따라서, 예시적인 고유량 유체 여과 시스템을 제공하고, 적어도 하나의 필터 카트리지를 둘러싸는 필터 하우징과, 예를 들어 약 189 lpm(50 gpm)의 또는 쓰리엠 모델 번호 740B 시리즈 필터 카트리지와 같은 유사한 알려진 종래 기술의 필터 카트리지보다 높은 필터 카트리지당 상대적으로 더 높은 액체 유량을 처리하는 능력을 갖는 주름 필터 매체 요소 팩(pack)을 갖는 필터 카트리지를 포함하지만 이에 한정되지 않는 고유량 유체 여과 시스템을 제조하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이 바람직하며; 이는 일 실시예에서 100 ㎝ (40 인치) 길이의 카트리지의 경우 약 21745 cm3 (1327 입방 인치) 그리고 150 ㎝ (60 인치) 길이의 카트리지의 경우 약 32626 cm3 (1991 입방 인치)의 주어진 필터 카트리지 내부 체적에 약 13 ㎡ (145 제곱 피트)의 필터 매체 면적을 제공하며; 이는 일 실시예에서 상표명 얼티플리트(ULTIPLEAT)로 미국 뉴욕주 이스트 힐스 소재의 폴 코포레이션(Pall Corporation)으로부터 입수 가능한 제품과 같은 다른 비교되는 종래의 알려진 고유량 유체 여과 시스템 또는 다른 종래의 6 ㎝(2.5 인치) 직경의 필터 카트리지보다 상대적으로 작은 풋프린트(footprint)를 갖는 한편, 필터 하우징을 통한 대략 동일한 유체 유량을 달성하며; 이는 일 실시예에서 시장에서 현재 입수 가능한 유사한 여과 시스템과 비교할 때 상대적으로 더 낮은 여과 비용을 갖는 고유량 여과 시스템을 사용자에게 제공하며; 이는 쓰리엠 모델 번호 740B 시리즈 필터 카트리지 또 는 폴 얼티플리트(PALL ULTIPLEAT) 필터 카트리지와 같은 경쟁 여과 시스템 제품과 비교할 때 입방 ㎝당 약 5.7 내지 약 7.9 제곱 ㎝(입방 인치당 0.10 내지 약 0.14 평방 피트)의 상대적으로 더 높은 매체 패킹 밀도(카트리지의 단위 체적당 표면적)를 갖는 고유량 여과 시스템을 제공하며; 이는 쓰리엠 모델 번호 740B 시리즈 필터 카트리지와 같은 다른 알려진 고유량 유체 여과 시스템과 비교할 때 실질적으로 균일한 필터 매체 주름 구성을 갖는 고유량 여과 시스템을 제공하며; 이는 일 실시예에서 쓰리엠 모델 번호 740B 시리즈 필터 카트리지와 같은 유사한 경쟁 여과 시스템과 비교할 때 (약 8 ㎝(3 인치)를 포함하지만 이에 한정되지 않는) 상대적으로 더 큰 코어 내부 직경을 갖는 고유량 여과 시스템을 제공하며; 이는 일 실시예에서 필터 카트리지의 길이에 따라 최대 약 1325 lpm(350 gpm) 내지 약 1893 lpm(500 gpm)의 유량을 갖는 여과액을 처리할 수 있는 단일 필터 카트리지를 제공하며; 이는 주름 필터 매체 팩 요소를 갖는 여과 시스템-필터 매체는 위에서 한정된 바와 같이 균일한 원통형 방식으로 주름 형성되고 적어도 일 실시예에서 자신 둘레에 형성된 대략 8개의 플랩(flap)을 가지며, 이는 필터 카트리지의 상부에서 보았을 때 8각형 형상을 형성함-을 제공한다.
일 태양에서, 본 발명은 내경, 2개의 단부 및 내부에 형성된 개구를 갖는 코어 요소와; 코어 요소 둘레에 위치된 내경 및 외경을 갖고, 일 실시예에서, 내경에 대한 외경의 비는 약 1.5 내지 2.5(몇몇 실시예에서, 1.8 내지 2.4, 또는 2.0 내지 2.3)인 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소와; 코어의 일 단부에 위치되고 코어 요소 내로 또는 그로부터 유체를 이송하기 위한 개방 단부 캡과; 코어의 타 단부에 위치되고 개방 단부 캡을 여과 하우징 내에 위치시키기 위한 구조물을 포함하며 유체가 그로부터 빠져나오는 것을 방지하기 위한 폐쇄 단부 캡을 포함하는 고유량 필터 카트리지를 제공한다.
본 명세서의 문맥에서 사용되는 바와 같이, 용어 "다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소"는 필터 매체에 절첩된 다이아몬드 형상의 주름을 형성하는 방식으로 주름이 형성된 관 형상의 필터 매체로 형성된 필터 요소를 말한다. 도 6은 절첩된 다이아몬드 형상의 주름 중 하나가 점선(40)으로 윤곽이 그려진 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 예시적인 실시예를 도시한다. 본 발명의 문맥에서 사용되는 바와 같이, 점선(40)은 단일 주름의 둘레를 나타낸다. 다이아몬드 형상의 주름은 마름모꼴 또는 델타 글자(즉, 연) 형상일 수 있다. 필터 매체 재료의 성질 및 관형 재료를 절첩하는 것에 있어서의 본래의 어려움으로 인해, 다이아몬드 형상의 주름은 다이아몬드 형상을 변경할 수 있는 추가의 주름 또는 변형을 가질 수 있지만, 다이아몬드 형상은 여전히 식별할 수 있다.
도 6에 도시된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소는 원형 관의 제1 둘레를 점선(42)에 의해 도시된 바와 같은 제1 정사각형 형상으로 모양을 고치고, 원형 관의 제2 둘레를 점선(44)에 의해 도시된 바와 같은 제2 정사각형 형상으로 모양을 고치며, 이 과정을 반복함으로써(즉, 점선(42, 44, 46)) 형성된다. 제1 정사각형 형상 및 제2 정사각형 형상은 마름모꼴 패턴의 관형 주름 필터 요소를 얻기 위해 도 6에 도시된 바와 같이 서로에 대해 45도만큼 오프셋(offset)될 수 있다. 대안적으로, 제1 정사각형 형상 및 제2 정사각형 형상은 델타 글자 패턴의 관형 주름 필터 요소를 얻기 위해 서로에 대해 다양한 각도로 오프셋될 수 있다.
다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 내경은 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터의 내부 치수에 의해 내접된 원의 직경에 의해 정의된다. 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 외경은 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터의 외부 치수에 외접하는 원의 직경에 의해 정의된다. 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 내경 및 외경은 다이아몬드의 개수, 형상 및 치수뿐만 아니라 필터 매체의 절첩 두께 및 결과적인 필터의 압밀(compaction) 정도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 6은 선(42, 44, 46)에 의해 형성된 평면이 서로로부터 상대적으로 먼 거리라는 점에서 낮은 압밀을 갖는 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소를 도시한다.
보다 이론적인 기초에서 도 6에 도시된 실시예를 고려하면, 각각의 정사각형 형상의 변의 길이(즉, 다이아몬드의 중심축)는 관의 원주를 4로 나눈 것과 동일하다. 따라서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 내경은 이론적으로 관의 원주를 4로 나눈 값이고, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 외경은 이론적으로 2의 제곱근을 곱한 관의 원주의 1/4이며, 내경에 대한 외경의 비는 1.4이다(재료 두께는 가정하지 않으며, 완전 압밀을 가정함). 삼각형 단면 형상(즉, 원주당 3개의 다이아몬드 길이)을 갖는 실시예에 대한 유사한 계산은 내경에 대한 외경의 비가 2.0이다. 5개, 6개, 7개, 8개, 9개 및 10개의 변을 갖는 다른 다각형 단면 형상을 갖는 실시예에 대한 계산은 각각 1.24, 1.15, 1.11, 1.08, 1.06 및 1.05의 이상적인 비를 가질 것이다. 필터 요소 두께는 내경을 감소시키고 외경을 증가시키기 때문에, 얻어진 실제 비는 전형적으로 적어도 얼마간 더 클 것이다.
다른 태양에서, 본 발명은 적어도 하나의 필터 카트리지를 수용하기 위한 유체 입구를 갖는 하우징 구조물과; 하우징 구조물에 연결된 유체 출구와; 일 실시예에서 약 16.5 ㎝(6.5 인치)의 외경을 갖는 외부 표면 및 약 8 ㎝(3.0 인치)의 직경을 갖는 내부 코어를 갖는 적어도 하나의 고유량 필터 카트리지-적어도 하나의 필터 카트리지는 유체가 적어도 하나의 필터 카트리지의 외부 표면으로부터 적어도 하나의 고유량 필터 카트리지의 내부 코어로 그리고 그 내부 코어로부터 유동하도록 필터 하우징 내에 위치되며, 적어도 하나의 고유량 필터 카트리지의 내부 코어는 하우징 구조물의 유체 출구와 유체 연통함-와; 일 실시예에서 단일의 고유량 필터 카트리지가 최대 약 1893 lpm(500 gpm)의 유체 유량으로 여과액을 처리할 수 있도록 적어도 하나의 고유량 필터 카트리지의 내부 코어의 둘레에 위치된 약 16.5 ㎝(6.5 인치)의 외경을 갖는 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소를 포함하는 고유량 여과 시스템을 제공한다.
다른 태양에서, 본 발명은 복수의 주름이 내부에 형성된 필터 매체의 적어도 하나의 층으로 구성되는 관을 포함하고, 각각의 주름은 인접 주름이 놓인 평면으로부터 약 10도 내지 약 80도만큼 오프셋된 평면에 형성되는 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소를 제공한다.
본 발명의 필터 카트리지를 제조하는 시스템 및 방법에 의해 제조된 고유량 유체 여과 시스템에 사용하기 위한 필터 카트리지의 예시적인 실시예는 102 ㎝(40 인치)의 고유량 필터 카트리지에서 최대 약 1325 lpm(350 gpm)의 유체 유량으로 그리고 152 ㎝(60 인치)의 긴 고유량 필터 카트리지에서 최대 약 1893 lpm(500 gpm)의 유체 유량으로 처리할 수 있는 필터 카트리지를 포함한다.
일 실시예에서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 필터 카트리지는 필터 카트리지당 상대적으로 높은 액체 유량을 효과적으로 처리하며, 이 실시예는 주어진 필터 카트리지 체적에 대해서 상대적으로 더 넓은 필터 매체 면적을 포함하는 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소를 포함한다.
본 발명의 필터 카트리지를 제조하는 시스템 및 방법의 예시적인 실시예의 다른 특징은 대부분의 다른 경쟁 제품과 비교할 때 상대적으로 더 높은 매체 패킹 밀도(카트리지의 단위 체적당 표면적)를 생성하는 시스템, 균일한 필터 매체 주름 기하학적 구성을 생성하는 시스템 및 방법, 더 작은 필터 하우징 직경을 유지하면서 필터 하우징의 내부 공간의 증대된 효율적인 사용이 가능한 필터 카트리지를 생성하는 시스템, 필터 카트리지를 제조하는 시스템, 및 처리되는 유체의 체적당 더 적은 필터 하우징 공간을 필요로 하는 필터 카트리지를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 필터 카트리지의 또 다른 예시적인 실시예는 다른 특징과 함께 최대 약 1325 lpm(350 gpm)(102 ㎝(40 인치) 카트리지 길이) 내지 약 1893 lpm(500 gpm)(152 ㎝(60 인치) 카트리지 길이)의 유량을 처리할 수 있는 단일 필터 카트리지를 가능하게 하는 약 8 ㎝(3 인치)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 상대적으로 더 큰 코어 내경을 갖는 필터 카트리지 설계를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 고유량 여과 시스템의 예시적인 실시예의 다른 특징은 내부에 필터 매체 요소가 포함되고 단위 체적당 상대적으로 넓은 필터 매체 표면적을 갖는 필터 카트리지를 제공하는 능력을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 필터 카트리지 내에 포함된 필터 매체의 표면적은 이하에 상세하게 설명되는 바와 같이 단순히 필터 매체의 패킹을 변화시킴으로써 넓은 범위에 걸쳐 제어될 수 있다. 또한, 필터 매체 중첩 밀도(nesting density)는 필터 카트리지의 길이에 걸쳐 분포된 필터 매체의 균일한 또는 변화하는 분포를 갖는 필터 카트리지를 생성하기 위해 필터 카트리지의 길이에 걸쳐 연속 또는 불연속 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 단위 길이당 주름의 개수는 코어의 단위 길이를 따라 변할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 고유량 여과 시스템의 몇몇 실시예의 또 다른 특징은 고유량 여과 시스템이 필터 하우징을 통한 대략 동일한 유체 유동을 달성하면서 상대적으로 작은 풋프린트를 갖는 필터 하우징을 포함하지만 이에 한정되지 않고, 이전에는 상대적으로 더 큰 크기의 하우징을 필요로 했을 개수 및 크기의 필터 카트리지를 포함할 수 있는 것이다.
본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 고유량 여과 시스템의 소정 실시예의 다른 특징은 이들 시스템과 관련된 여과 비용이 카트리지당 상대적으로 낮다는 것이다.
본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 고유량 여과 시스템의 몇몇 실시예의 또 다른 특징은 카트리지를 고유량 필터 하우징에 설치하기 위해 그리고 카트리지를 고유량 필터 하우징으로부터 제거하기 위해 낮은 회전력을 필요로 하는 필터 하우징의 플러그 베이스와 필터 카트리지 상의 상보형 경사 특징부를 포함하지만 이에 한정되지 않는 잠금 기구를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 고유량 여과 시스템의 소정 실시예의 또 다른 특징은 고유량 여과 시스템이 폐기될 사용된 필터 카트리지의 개수를 감소시켜서 상대적으로 환경 친화적인 것이다.
본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 고유량 여과 시스템의 몇몇 실시예의 또 다른 특징은 고유량 여과 시스템이 동일한 유체 유량을 처리하기 위해 많은 다른 유사한 여과 시스템보다 상대적으로 더 적은 필터 카트리지를 필요로 하는 것이다.
본 발명의 고유량 여과 시스템의 소정 실시예의 또 다른 특징은 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 고유량 여과 시스템이 현재 시장에서 입수 가능한 많은 다른 유사한 여과 시스템의 여과 비용과 비교할 때 상대적으로 낮은 여과 비용을 갖는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 직경을 갖고 내부에 개구가 형성된 내부 코어와, 내부 코어 둘레에 위치된 내경 및 외경을 갖는 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소를 포함하고, 일 실시예에서 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 내경에 대한 외경의 비는 약 1.5 내지 약 2.5이고, 다른 실시예에서 비는 약 1.8 내지 약 2.4이며, 또 다른 실시예에서 비는 2.0 내지 2.3인 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 필터 카트리지를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징은 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 제조된 필터 카트리지를 포함하는 데, 필터 카트리지의 외경은 약 16.5 ㎝(6.5 인치)를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 상기 개요는 본 발명의 각각의 개시된 실시예 또는 모든 구현예를 설명하고자 하는 것은 아니다. 이하의 도면들과 상세한 설명에서 예시적인 실시예들을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 고유량 유체 여과 시스템의 부분 절취 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 고유량 액체 여과 시스템에 유용한 예시적인 필터 카트리지의 사시도.
도 3A는 도 2의 예시적인 필터 카트리지의 상단부 캡의 평면도.
도 3B는 코어 및 단부 캡 구성요소를 도시하는 도 2의 예시적인 필터 카트리지의 부분 단면도.
도 3C는 도 2의 예시적인 필터 카트리지의 하단부 캡의 평면도.
도 3D는 도 2의 예시적인 필터 카트리지의 상단부 캡 구성요소의 부분 단면도.
도 3E는 도 2의 예시적인 필터 카트리지의 하단부 캡 구성요소의 부분 단면도.
도 4A는 본 발명의 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 바깥쪽 부분의 디지털 이미지.
도 4B는 도 4A의 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 확대 부분의 디지털 이미지.
도 4C는 도 4A의 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 확대된 안쪽 부분의 디지털 이미지.
도 5A는 본 발명의 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 주름의 2개의 싱크로 세트(synchro set)의 평면도.
도 5B는 본 발명의 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 사시도.
도 6은 본 발명의 부분 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 개략 등각도.
도 7은 본 발명의 예시적인 주름 형성 시스템의 개략도.
도 8은 도 7의 예시적인 주름 형성 시스템의 부분 사시도.
도 9는 도 8의 예시적인 주름 형성 시스템의 2개의 예시적인 블레이드 기구 중 하나의 부분 절취 사시도.
도 10은 도 9의 예시적인 블레이드 기구의 예시적인 블레이드 운동 프로파일의 그래프.
도 11은 로딩 위치에 있는 본 발명의 예시적인 조립체 모듈의 사시도.
도 12는 주름 팩 위치가 준비된 도 11의 예시적인 조립체 모듈의 사시도.
도 13은 스핀 용접 위치가 준비된 도 11의 예시적인 조립체 모듈의 사시도.
도 14는 예시적인 카트리지/하우징 잠금 기구의 부분 단면도 및 부분 사시도.
도 15A는 본 발명에 따라 여과 시스템이 약 1325 lpm(350 gpm)에서 작동하게 하는 단일 필터 카트리지를 둘러싸는 예시적인 카트리지 하우징을 도시하는 개략 단면도.
도 15B는 경쟁 여과 시스템을 약 1325 lpm(350 gpm)에서 작동시키기 위해 필요한 18개의 필터 카트리지를 둘러싸는 경쟁 카트리지 하우징을 도시하는 개략 단면도.
도 15C는 경쟁 여과 시스템을 약 1325 lpm(350 gpm)에서 작동시키기 위해 필요한 24개의 필터 카트리지를 둘러싸는 다른 경쟁 카트리지 하우징을 도시하는 개략 단면도.
도 16A는 본 발명에 따라 여과 시스템이 약 7571 lpm(2000 gpm)에서 작동하게 하는 7개의 필터 카트리지를 둘러싸는 예시적인 카트리지 하우징을 도시하는 개략 단면도.
도 16B는 하나의 경쟁 여과 시스템을 약 7571 lpm(2000 gpm)에서 작동시키기 위해 필요한 85개의 필터 카트리지를 둘러싸는 경쟁 카트리지 하우징을 도시하는 개략 단면도.
도 16C는 다른 경쟁 여과 시스템을 7571 lpm(2000 gpm)에서 작동시키기 위해 필요한 120개의 필터 카트리지를 둘러싸는 카트리지 하우징을 도시하는 개략 단면도.
도 17A는 약 1325 lpm(350 gpm)에서 작동하는 도 15A 내지 도 15C의 필터 카트리지에 대한 전형적인 시간/노력을 도시하는 그래프.
도 17B는 약 7571 lpm(2000 gpm)에서 작동하는 도 16A 내지 도 16C의 필터 카트리지에 대한 전형적인 시간/노력을 도시하는 그래프.
이상의 도면들은 본 발명의 몇몇 실시예를 개시하고 있지만, 다른 실시예들도 또한 고려된다. 본 개시 내용은 한정이 아닌 대표적인 것으로서 실시예를 나타낸다. 무수한 다른 변형과 실시예가 본 개시 내용의 원리의 사상 및 범주 내에 속하는 기술 분야에서의 숙련자에 의해 고안될 수 있음을 이해할 수 있다. 도면은 축척대로 도시되지 않을 수도 있다. 도면 전반에 걸쳐 동일한 부분을 나타내기 위해 동일한 참조 부호를 사용하였다.
달리 지시되지 않는 한, 본 명세서에서, 아래에 정의된 용어는 다음의 의미를 갖는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "고유량(high flow rate)"은 예를 들어 102 ㎝(40 인치) 길이의 필터 카트리지에서 최대 약 1325 lpm(350 gpm)의 유량과 152 ㎝(60 인치) 길이의 카트리지에서 최대 약 1893 lpm(500 gpm)의 유체 유량 또는 더 높은 유량과 같은 필터 카트리지를 통한 상대적으로 더 높은 액체 유동을 말하며, 이는 상대적으로 더 높은 플럭스 유동을 형성한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "플럭스(flux)"는 필터 매체의 단위 면적당 액체 유동을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "플러그 베이스"는 필터 카트리지의 커넥터를 수용하는 필터 하우징 내의 구성요소를 말한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "패킹 밀도(packing density)"는 필터 카트리지의 체적으로 나눈 필터 매체의 표면적을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "블로운 미세섬유(blown microfiber)"는 회전 수집기 롤 상에 용융 물질의 가는 스트림을 블로잉(blowing)함으로써 제조된 부직포 필터 매체를 말하며, 이는 멜트블로운 필터 매체로도 알려진 필터 매체의 롤로 귀착된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "타이파(TYPAR)"는 (상표명 타이파(TYPAR)로 미국 사우스 캐롤라이나주 찰스톤 소재의 리메이 인크.(Reemay Inc.)로부터 입수 가능한 제품으로서) 무작위로 배열되고, 분배되며, 필라멘트 접합점에서 접착된 연속 필라멘트 폴리프로필렌 섬유로 제조된 스펀본디드 폴리프로필렌 웨브 구조물을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "스펀본드(spunbond)"는 열가소성 섬유 형성 중합체가 선형 또는 원형 방적 돌기를 통해 압출되는 공정에 의해 생산된 부직포를 말한다. 압출된 중합체 스트림은 급속하게 냉각되고 공기 및/또는 기계적 드래프팅 롤러에 의해 세장화되어 원하는 직경의 필라멘트를 형성한다. 그 다음, 필라멘트는 컨베이어 벨트 위에 놓여져 웨브를 형성한다. 그 후, 웨브는 접착되어 스펀본디드 웨브를 형성한다. 스펀본딩은 소정 실시예에서 중합체 수지로 시작하여 완성 웨브로 끝나는 집적된 일 단계의 공정이다.
고유량 여과 시스템
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고유량 여과 시스템(50)은 고유량 필터 카트리지 하우징(52) 및 그 내에 위치된 적어도 하나의 고유량 필터 카트리지(54)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이러한 구체적인 고유량 필터 카트리지 하우징(52)은 수평 필터 하우징으로서 도시되며, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 수직 필터 하우징이 유사하게 구성될 수 있음은 물론이다. 또한 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 고유량 필터 카트리지 또는 카트리지들(54)은 필터 하우징 본체의 내부에 위치되며 예를 들어 플러그 베이스와 같은 당업자에게 알려진 복수의 가능한 구조물에 의해 그 안에 고정될 수 있다.
구체적으로, 예시적인 실시예에서, 본 발명의 고유량 여과 시스템(50)은 길이가 102 ㎝(40인치) 및 152 ㎝(60 인치)인 현재의 산업 표준 길이 둘 모두의 1개 내지 7개 그리고 어쩌면 그 보다 많은 고유량 필터 카트리지(54)를 수용하도록 다양한 크기에서 이용 가능하게 될 수 있다. 고유량 여과 시스템(50)은 구체적인 작동 요구에 따라 수평 구성 또는 수직 구성 중 어느 하나에서 이용 가능하게 될 수 있다. 일반적으로, 최종 사용자는 작동의 용이성을 위해 수평을 선택하거나 또는 고유량 여과 시스템 풋프린트를 감소시켜 자본 투자 경비를 줄이기 위해 수직 옵션을 선택할 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적인 고유량 여과 시스템(50)을 상세하게 도시한다. 도시된 바와 같이, 예시적인 고유량 여과 시스템(50)은, 개구(64)가 형성된 중심 코어 부재(63)(도 3 참조)와 개방 단부 캡(65) 및 폐쇄 단부 캡(66)(도 2 및 도 3a 내지 도 3c 참조)을 갖는 적어도 하나의 고유량 필터 카트리지(54)를 수용하도록 구성된 내면(62) 및 외면(60)을 갖고 한 쌍의 레그(56, 58)에 의해 지지되는 고유량 필터 카트리지 하우징(52)을 포함할 수 있다. 고유량 필터 카트리지 하우징(52)은 개방 단부(67) 및 폐쇄 단부(68)를 갖고, 개방 단부는 클로저 부재(70)를 수용하도록 구성되며, 클로저 부재(70)는 당업자에게 알려진 수단에 의해 개방 단부(67)를 선택적으로 밀봉식으로 밀폐할 수 있다. 입구(72)는 외부 공급원(도시되지 않음)으로부터 여과될 유체를 수용하기 위해 필터 카트리지 하우징(52)에 위치될 수 있고, 유체 출구(74)는 중심 코어 부재(63)(도 3a 참조)를 통해 고유량 필터 카트리지(54)로부터 여과된 유체를 수용하기 위해 그리고 여과된 유체를 원격 위치(도시되지 않음)로 수송하기 위해 폐쇄 단부(68)에 대해 위치될 수 있다.
도시된 수평 하우징(52)을 수직 하우징의 일 실시예로 전환하기 위해서는, 레그(56, 58)의 지지 쌍을 제거하고 유사한 지지 구조물을 폐쇄 단부(68)에 위치시킨 후에, 하우징은 90°회전되어 개방 단부(67)는 개방 단부(67) 아래에 그리고 바닥에 가까이 위치되는 폐쇄 단부(68) 위에 있게 될 것이다.
필터 매체
도 4A 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 예시적인 시스템의 고유량 필터 카트리지(54)에 설치된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)에 유용한 것으로 밝혀진 하나의 필터 매체는 부직포 재료이고, 다른 실시예에서 당업자에게 알려진 바와 같이 부직포 블로운 미세섬유 (또는 멜트블로운) 웨브이다. (미국 특허 제4,842,739호 및 제5,336,405호를 참조하고, 이들 각각의 개시 내용은 본 발명과 불 일치하지 않는 한도까지 본 명세서에 참고로 포함된다.)
고유량 필터 카트리지(54)에 설치된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)의 제조에 사용될 수 있는 하나의 예시적인 필터 매체는 절대 평가 보유 효율을 내도록 엄격하게 제어된 섬유 직경 사양으로 제조된 블로운 미세섬유 또는 구체적인 적용에서 필요한 여과 기능을 수행할 수 있는 다른 필터 매체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 그러한 블로운 미세섬유 매체의 일례는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 제조되며, 현재 필터 카트리지 모델 740으로 구매 가능하다. 구체적으로, 고유량 필터 카트리지(54)에 설치된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)로서 유용한 필터 매체는 넓은 화학적 상용성을 갖고 높은 입자 제거 효율을 제공하는 멜트블로운 FDA 순응성 폴리프로필렌 미세섬유 매체로 제조될 수 있다. 소정 실시예에서, 접착제, 결합제 또는 실리콘이 제조 공정에 사용되지 않는다. 모든 지지층 및/또는 관련 하드웨어(사용된다면)는 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 폴리프로필렌 또는 구체적인 적용에서 요구되는 기능을 수행할 수 있는 다른 물질로 구성된다.
다이아몬드 패턴의 관형 주름 시스템 및 방법
본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 타이파와 같은 상대적으로 성긴 상류측 프리필터층, 상대적으로 더 미세한 입자 여과 매체 및 하류측 지지층을 포함하지만 이에 한정되지 않는 일련의 부직포 필터 매체 웨브가, 미국 특허 제4,842,739호(탕(Tang))에 기재된 바와 같이, 적어도 하나의 유체 불침투성 시임(seam)에 의해 필터 튜브 스톡(filter tube stock)으로 함께 시임 형성되어 평평 한 관 형상의 시임 필터 매체를 생산하고 시임 필터 매체는 그 후 열 및 압력의 인가를 통해 엠보싱된다.
다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 주름 형성 동안, 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체는 개방되고, 절첩되고, 종방향으로 접어져 도 4A 내지 도 6에 도시된 바와 같이 적층된 디스크 형상의 층들로 구성된 대체로 원통형인 필터 요소를 형성한다. 결과적인 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)는 예시적인 필터 카트리지에서의 사용을 위해 소형이고 공간 절약형인 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소로 전환될 때 상대적으로 일관된 입자 보유력을 갖는 것이 발견되었다.
필터 튜브 스톡은 전환되고, 그 다음에 맨드릴(mandrel) 상에서 주름 형성되어 아래에서 보다 상세하게 기재되는 바와 같이 본 발명의 고유량 필터 카트리지(54)의 제조에 사용되는 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)를 형성한다. 다른 특징들 중에서, 소정 실시예의 결과적인 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)는 많은 종래의 주름 매체 필터보다 상대적으로 높은 매체 이용도를 나타낸다.
도 4A 내지 도 6은 전술된 바와 같이 제조된 예시적인 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)를 도시하며, 필터 매체 주름 형성 방향은 안쪽(코어)으로부터 바깥쪽으로 외경부를 향하고, 필터 매체 주름은 완성된 고유량 필터 카트리지(54)가 일 단부 상에 서 있을 때 또는 필터 매체 주름 표면이 고유량 필터 카트리지(54)의 종축에 대해 약 90°로 위치될 때 실질적으로 수평 평면에 있다.
도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 미리 조립된 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)는 매체 풀림 기구(80) 상에 위치되어 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)는 풀려서 맨드릴(86)의 역할을 하는 튜브에 연결된 원뿔 형상의 시작점(82)으로 공급되며, 맨드릴 위에서 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)는 도시된 예시적인 주름 형성 공정(84)에 의해 주름 형성된다. 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)가 일단 맨드릴(86)의 원뿔 형상의 시작점(82)으로 로딩되면, 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)는 필터 매체(78)가 맨드릴(86)의 원뿔 형상의 시작점(82) 위를 지남에 따라 평평한 상태로부터 원통형 형상으로 팽창한다.
구동 롤러(88)는 맨드릴(86)의 원뿔 형상의 시작점(82)을 지지하고 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)를 맨드릴(86)의 원뿔 형상의 시작점(82) 위에 보내는 이중 목적을 수행한다.
주름 형성 공정 동안, 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)는 필터 매체 주름 형성 작업이 이루어지기 바로 이전의 영역(101)(도 8 참조)에서 공기가 맨드릴(86)을 탈출하여 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78) 안으로 들어가게 하는 맨드릴(86)에 위치된 공기 슬롯(90)으로부터의 공기로 가압된다. 이러한 가압 공정 동안, 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)가 주름 형성 공정 동안 접히는 것에 저항하기에 충분한 구조적 보전성을 갖는 원통 형상을 유지하는 것을 보장하기 위해 가압 공기는 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)를 팽창시킨다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 예시적인 주름 형성 기구(pleater mechanism)(92)는 본 발명에 따르면 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)에 주름 형성 작업을 수행하기 위해 사용되는, 각 세트에 4개의 블레이드(106, 108, 110, 112)를 갖는(도 9 참조) 두 세트의 블레이드 기구(94, 96)(도 8 참조)를 포함한다. 블레이드 기구(94, 96)는 일 실시예에서 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)와 교대로 맞물리고, 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)를 맨드릴(86)을 향해 반경방향으로 압축하고, 끌어당겨진 컨베이어(98)가 필터 매체 주름 형성 기구(92)의 하류측에서 현재 주름 형성된 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(100)와 맞물리는 하류측으로 새롭게 주름 형성된 필터 매체(113)를 민다. 끌어당겨진 컨베이어(98)의 속도는 배압이 주름 형성 동안 형성되도록 설정되며, 이는 균일성에 영향을 미치며, 균일성은 주름 형성 공정 동안 각각의 주름이 현재 주름 형성된 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(100)의 나머지 주름과 유사하게 보이는 것을 의미한다. 끌어당겨진 컨베이어(98)를 풀림 기구로부터 감소된 속도로 가동시키는 것이 주름 형성 영역(115)에서의 더 큰 배압을 가져오는 것으로 밝혀졌다. 증가된 배압은 개별 주름들 사이의 거리가 더 작은 더 날카롭게 절첩된 주름을 가져온다.
도 8은 각각이 복수의 주름 형성 블레이드(106, 108, 110, 112)를 포함하는 적어도 2개의 주름 형성 블레이드 기구(92)의 블레이드 기구(94, 96) 중 하나를 지지 및 구동하는 하나의 예시적인 주름 형성 기구(92)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 주름 형성 블레이드(106, 108, 110, 112)는 약 90도 간격으로 배향된다. 4개 의 주름 형성 블레이드(106, 108, 110, 112) 모두는 반경방향(114)으로 동시에 이동하도록 기계적으로 결합되어, 4개의 주름 형성 블레이드(106, 108, 110, 112) 모두는 주름 형성 블레이드 기구(102, 104)의 중심을 향해 또는 그 중심으로부터 멀리 실질적으로 동시에 이동한다. 도시된 바와 같이, 예시적인 주름 형성 기구(92)는 또한 주름 형성 블레이드(106, 108, 110, 112)를 장착하기 위한 플레이트(116)를 포함하고, 플레이트(116)는 축방향(118)으로 이동할 수 있다. 이러한 구성은 주름 형성 블레이드(106, 108, 110, 112)가 또한 축방향(118)으로 실질적으로 동시에 이동하는 것을 보장한다.
다른 실시예에서, 주름 형성 블레이드는 도시된 4개의 블레이드보다 많거나 적을 수 있으며, 주름 형성기의 축방향(118)에 대해 상이한 각도에 위치될 수 있다. 소정 실시예에서 이 각도는 약 20도 내지 약 120도일 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 주름 형성 블레이드 기구(102, 104)는 반복 사이클로 구동되고, 전술한 블레이드 운동을 일으키기 위해 반경방향(114) 운동과 축방향(118) 운동 둘 모두가 동시에 발생한다. 각각의 반복 사이클은 원래의 원통형 형상으로부터 새롭게 형성된 필터 매체 주름(113), 예를 들어 4개의 절첩부로 압축 및 절첩된 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)를 생성하며, 각각의 주름은 4개의 상이한 위치에서 관과 접촉하는 4개의 블레이드에 의해 형성되고, 하나의 절첩이 원통의 중심을 향해 반경방향으로 이동하는 블레이드 각각에 의해 수행된다. 축방향 블레이드 운동(118)은 필터 매체를 압축하고 이를 주름 형성 기구(92)로부터 멀리 하류측으로 이동시킨다. 새롭게 형성된 필터 매체 주름(113) 의 하류측 이동에 대항하는 배압의 존재는 매우 유용한데, 이는 만약 새롭게 형성된 필터 매체 주름(113)의 하류측 이동을 제한하는 저항이 제공되지 않는다면 주름 필터 매체가 주름 형성 기구를 통과한 직후에 원래의 관 형상으로 복귀하는 것에 구속되지 않을 것이기 때문이다. 새롭게 형성된 필터 매체 주름(113)은 끌어당겨진 컨베이어(98)에 의해 억제되고, 이는 새롭게 형성된 필터 매체 주름의 적층체를 형성하는 배압을 형성한다. 필터 매체 재료가 새롭게 형성된 필터 매체 주름(113)을 만들기 위해 주름 형성되는 정도는 끌어당겨진 컨베이어가 주름 형성 기구(92)로부터 하류측으로 이동될 때 끌어당겨진 컨베이어(98)에 연결된 구조물(도시되지 않음)의 이동의 저항에 의해 가해진 배압의 함수이다. 각각의 필터 매체 주름이 형성된 후에, 주름 형성 블레이드(106, 108, 110, 112)는 위로 이동하여 필터 매체를 빠져 나오고 주름 형성 공정을 다시 개시하기 위해 필터 매체 주름 형성 공정 시작점으로 복귀한다.
제2 주름 형성 블레이드 기구(104)는 제2 주름 형성 블레이드 기구(104)가 (관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)의 종축 둘레에서 측정했을 때) 제1 주름 형성 블레이드 기구(102)로부터 약 45도로 배향된 것을 제외하고는 제1 주름 형성 블레이드 기구(102)와 동일하다. 다른 실시예에서, 제2 주름 형성 블레이드 기구는 제1 주름 형성 블레이드 기구로부터 약 10도 내지 약 80도의 각도로 배향될 수 있다.
주름 형성 공정 동안, 주름 형성 블레이드 기구(102, 104)의 각각은 도 10에 도시된 실질적으로 동일한 블레이드 운동 프로파일(120)을 통해 순환된다. 도 10 은 블레이드(106)의 팁에 의해 그려진 운동의 도면으로, 수평축은 맨드릴(86)에 평행하게 이동된 거리를 나타내고, 수직축은 (맨드릴(86)을 향해 또는 그로부터 멀리) 반경방향으로 이동한 거리를 나타내며, 다만 제1 주름 형성 블레이드 기구(102)는 필터 매체 주름을 형성하고 제2 주름 형성 블레이드 기구(104)는 후퇴하여 시작점으로 다시 이동하고 그리고 그 역으로도 성립함에 따라 사이클은 상(phase)이 서로 약 180도 다르다.
소정 실시예에서, 적어도 한 세트의 주름 형성 블레이드(106, 108, 110, 112)가 어느 한 순간에 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)와 접촉할 것이어서 주름 형성된 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(100)는 주름 형성 공정 동안 유입부(infeed)를 향해 상류측 방향으로 되돌아올 수 없는 것으로 판단되었다(도 7 참조). 그러한 실시예에서, 주름 형성 블레이드 기구(102, 104) 둘 모두는 실질적으로 동일한 이동 범위에 걸쳐 작동하고 각각의 시작점은 관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)에 대해 실질적으로 동일하다.
두 개의 주름 형성 블레이드 기구(102, 104)는 도시된 바와 같이 약 45도로 오프셋되어 있기 때문에, 각각의 필터 매체 주름(77)(도 6 참조)은 필터 매체 주름이 실시간으로 형성되기 전에 형성된 필터 매체 주름으로부터 그리고 그 후에 형성된 필터 매체 주름으로부터 약 45도로 배향된다.
관 형상의 적층되고 시임 형성된 필터 매체(78)의 소정 양이 주름 형성되어 하나의 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)를 형성한 후에, 단일의 분리된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)를 만들기 위해 새롭게 형성된 필터 매 체 주름(113)의 그러한 소정 양이 주름 형성 블레이드 기구(102, 104)로부터 하류측의 맨드릴(86) 상에서 시임 형성된 필터 매체로부터 절단된다. 절단된 후에, 단일의 분리된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)는 주름 형성 기구(92)로부터 멀리 카트리지 조립 스테이션(124)(도 11 및 도 12)을 향해 맨드릴(86)을 따라 나아가게 된다.
본 발명의 예시적인 카트리지 조립 스테이션(124)이 도 11에 로딩이 준비된 위치에서 도시된다. 새롭게 형성된 주름 필터 매체(113)를 맨드릴(86)로부터 카트리지 조립 스테이션(124)으로 이송시키도록 카트리지 조립 스테이션(124)을 준비하기 위해(도 7 참조), 조작자는 개방 단부 캡(65)이 일 단부에서 연결된 상태로 개구(64)가 형성된 중심 코어 부재(63)(도 3A 참조)를 스핀들(126) 위에 위치시킬 수 있고 그리고/또는 폐쇄 단부 캡(66)을 스핀 용접 아암(130) 상에 위치된 스핀-용접 척(128)에 위치시킬 수 있다.
일단 위의 상태가 만족되면, 카트리지 조립 스테이션(124)은 스핀들 지지체(132)가 약 90도 회전되고 병진되어 스핀들(126)을 맨드릴(86)과 정렬시키는 위치로 자동적으로 가로질러 간다. 그 다음, 스핀들(126) 및 맨드릴(86)은 맨드릴(86)이 스핀들(126)에 의해 지지되도록 결합해제된 맨드릴 지지체(134)와 기계적으로 결합된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 새롭게 형성된 주름 필터 매체(113)(도 7 참조)는 맨드릴(86)을 따라 그리고 도 3B에 도시된 바와 같이 스핀들(126) 위에 미리 로딩되었을 중심 코어 부재(63) 위로 가로질러 가게 된다. 새롭게 형성된 필터 매체 주름(113)이 중심 코어 부재(63) 위에 위치된 후에, 카트리지 조립 스테이션(124)은 도 13에 도시된 위치로 이동한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 스핀들(126)은 결합해제되고 맨드릴(86)로부터 멀리 이동되며 스핀들 용접 아암(130)은 이동되어 스핀들(126)과 정렬된다. 예를 들어 스핀 용접과 같은 것에 의한 폐쇄 단부 캡(66)의 작동식 연결은, 스핀들(126)이 가로질러 가서 중심 코어 부재(63)를 폐쇄 단부 캡(66)과 접촉시킴에 따라 스핀 용접 아암(130)에 위치된 스핀 용접 척(128)을 회전시킴으로써 달성된다.
완성된 고유량 필터 카트리지(54)를 언로딩한 후에, 카트리지 조립 스테이션(124)은 도 11에 도시된 위치로 복귀한다. 이 위치에서, 카트리지 조립 스테이션(126)은 다음의 필터 카트리지 조립 사이클을 위한 준비로 새로운 폐쇄 단부 캡(66)을 스핀 용접 척(128) 내에 그리고 새로운 중심 코어 부재(63)를 스핀들(126) 위에 로딩하기 위한 상태에 있다.
도 5B에 개략적으로 도시된 바와 같이, 중심 코어 부재(63)(도시되지 않음)의 외경(OD) 또는 고유량 필터 카트리지(54)의 내경(ID)(이들 직경은 본질적으로 동일함)이 증가됨에 따라, 중심 코어 부재(63) 상의 고유량 필터 카트리지(54) 안에 배치된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)의 임의의 두 개의 필터 매체 주름들 사이의, 개재 또는 연결 매체를 따라 측정된 거리는 증가한다. 단위 길이당 개별 주름의 개수는 주름의 기하학적 형태 및 카트리지 종축을 따르는 매체의 압밀에 따라 변할 수 있다.
도 5A 내지 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 다이 아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)의 하나의 가능한 실시예는 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)를 수용하는 중심 코어 부재(63)의 내경이 약 8 ㎝(3 인치)일 때 전방면이 약 23 ㎠(3.6 in2) 또는 약 0.0023 ㎡(0.025 ft2)와 동일한 복수의 단일 분리된 반경방향 주름 형성된 필터 매체 주름(77)을 포함한다.
전술된 바와 같이, 그리고 도 4A 내지 도 5B에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 매체 설계 패턴의 적어도 하나의 실시예는 도시된 실시예에서 약 45도 증분만큼 상이 형성되거나 서로로부터 오프셋된 두 개의 상이한 평면에 주름이 형성되는 교대 패턴을 포함한다. 전형적으로, 반경방향 필터 매체 주름의 주름 형성 동안 사용된 도시된 45도의 상은 도 5A 내지 도 5B에 도시된 바와 같이 반경방향으로 주름 형성된 필터 매체가 서로의 상부에 상대적으로 밀접하게 적층되도록 하기 때문에, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)의 밀도는 증가된다. 소정 실시예에서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 매체 팩 요소는 약 250 내지 400개의 주름을, 소정 실시예에서는 약 300개 내지 약 350개의 주름을 포함한다.
본 발명의 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)는 내경부 및 외경부를 포함한다. 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)의 내경부는 중심 코어 부재(63)의 외경부 위에 위치되도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)의 내경은 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)의 외경이 약 16.5 ㎝(6.5 인치)일 때 약 6.4 ㎝(2.5 인치) 내지 약 9.5 ㎝(3.75 인치)이다. 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 내경에 대한 외경의 비는 외경이 약 16.5 ㎝(6.5 인치)일 때 약 1.5 내지 약 2.5이다. 하나의 구체적인 실시예에서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)의 내경은 약 7.6 ㎝(3.0 인치)이다.
필터 카트리지 구성
일반적으로 전술되고 도 2, 도 6 및 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 고유량 필터 카트리지(54)는 대체로 원통형인 형상이고, 고유량 필터 카트리지(54)가 수직 위치에 있을 때 수평 주름 패턴으로 배열된 반경방향으로 주름 형성된 필터 매체 주름(77)으로 제조된 (도 5B에) 도시된 8각형 형상의 디스크를 비롯한 다양한 형상으로 형상화된 디스크의 포개진 배열을 갖는 중심 코어 부재(63) 요소를 포함하며, 폐쇄 단부 캡(66) 및 개방 단부 캡(65)이 그 위에 설치된다.
도 3A에 도시된 바와 같이, 중심 코어 부재(63)는 적어도 하나의 실시예에서 압출된 폴리프로필렌으로 제조되고, 외부로부터 중심 코어 부재(63)의 내부로 또는 내부로부터 중심 코어 부재의 외부로 유체 유동에 대한 액체 유로를 제공하기 위해 개구(64)를 포함한다. 도 3B에 도시된 바와 같이, 중심 코어 부재(63)는 또한 중심 코어 부재(63)의 양 단부에 위치된 비천공 원주방향 리브(rib)(136, 138)를 포함하고, 일 실시예에서 리브는 스핀 용접 결합 또는 의도된 사용 환경에서 만족스러운 성능을 제공할 수 있는 임의의 다른 연결 방법을 포함하지만 이에 한정되지 않는 방법에 의해 최적으로 강한 작동 연결을 제공하기 위해 폭이 약 1 ㎝(0.25 인 치)이다.
하나의 구체적이고 예시적인 실시예에서, 중심 코어 부재(63)의 일 단부는 예를 들어 핸들과 같은 구조물(140)을 갖는 폐쇄 단부 캡(66)에 스핀 용접되고, 타 단부는 O-링(142)을 갖는 개방 단부 캡(65)에 스핀 용접된다. 전술된 유형의 부품을 결합하기 위한 잘 알려진 조립 기술인 스핀 용접 공정의 사용이 중심 코어 부재(63)와 카트리지 단부 캡(65, 66) 둘 모두와의 사이에 충분히 강한 접착을 제공하여 고유량 필터 카트리지가 의도된 사용 환경에서 만족스러운 성능을 제공할 수 있게 하는 것으로 조립 공정에서 판단되었다.
전술된 바와 같이, 예시적인 고유량 필터 카트리지(54)는 개구(64)를 갖는 중심 코어 부재(63), 중심 코어 부재(63) 위에 위치된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76), 필터 유체가 고유량 필터 카트리지(54)를 빠져 나가게 하기 위한 중심 코어 부재(63)의 일 단부에 유체 출구(74)가 위치된 개방 단부 캡(65), 고유량 필터 카트리지(54)를 고유량 필터 카트리지 하우징(52)에 연결하기 위한 그리고 구조물(140)의 사용을 통해 고유량 필터 카트리지 하우징(52)으로부터 고유량 필터 카트리지(54)를 제거하기 위한 핸들(140)을 포함하는 폐쇄 단부 캡(66)을 포함한다.
소정 실시예에서, 본 발명의 고유량 필터 카트리지(54)에 사용된 단일의 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소(76)는 유사한 종래의 필터 카트리지의 소정의 다른 유형보다 주어진 체적에서 더 넓은 매체 표면적 및/또는 더 긴 유효 수명에 대한 더 높은 로딩 능력 및/또는 더 낮은 비용의 여과를 제공하는 것으로 판단 되었다.
본 발명의 고유량 여과 시스템(50)의 고유량 필터 카트리지(54)의 하나의 특징은 중심 코어 부재(63)의 내경의 크기이다. 예를 들어, 중심 코어 부재(63)의 내경을 약 8 ㎝(3 인치)를 포함하지만 이에 한정되지 않게 최대 약 8 ㎝(3 인치)까지 그리고 약간 더 크게 증가시킴으로써, 본 발명의 고유량 필터 카트리지(54)와 그에 이은 고유량 필터 시스템(50)을 통한 유량은 증가되는 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, 본 발명에 따라 중심 코어 부재(63)의 직경이 약 8 ㎝(3 인치)인 단일 고유량 필터 카트리지(54)는 102 ㎝(40 인치) 길이의 필터 카트리지에서 최대 약 1325 lpm(350 gpm)의 유체 유량을 그리고 152 ㎝(60 인치)길이의 카트리지에서 최대 약 1893 lpm(500 gpm)의 유체 유량을 처리할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
구체적으로, 본 발명의 필터 매체의 주어진 공간에서의 더 넓은 가용 여과 표면적은 필터 카트리지당 최대 약 1893 lpm(500 gpm)의 유체 유동 능력을 가져오는 것으로 판단되었고, 이는 사용된 필터의 개수를 감소시키는 것으로 판단되었다. 더 구체적으로, 유체로부터 동일한 양의 오염을 여과할 때, 적어도 몇몇의 종래 기술의 필터 카트리지에 의해 사용되는 것보다 더 적은 개수의 본 발명의 시스템에 따라 제조된 교환 가능한 필터 카트리지가 사용되어, 각각의 사용된 카트리지는 폐기될 때 소정량의 여과된 유체를 보유하기 때문에 제품 손실을 최소화하고, 그리고/또는 인건비 및/또는 폐기 비용 및/또는 오염에 대한 조작자 노출 및/또는 필터 교환을 위한 비가동 시간을 최소화한다.
고유량 필터 하우징 구성
도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고유량 필터 하우징(52)은 전술된 바와 같이 소형인 풋프린트의 효율적인 고유량 여과 시스템을 제공하도록 구체적으로 설계된다. 하우징은 표준 설계뿐만 아니라, 특정 요구에 적합하게 맞춤 가능한 구성으로 그리고 1개 내지 7개의 필터 카트리지-이에 한정되지 않음-를 수용하거나 예를 들어 102 ㎝(40 인치)와 152 ㎝(60 인치) 둘 모두의 길이에서 실행 가능한만큼 많은 고유량 필터 카트리지(54)를 수용하는 다양한 크기로 제조될 수 있다. 본 발명의 고유량 필터 카트리지 하우징(52)은 또한 전술된 바와 같이 수평 또는 수직 형태로 제조될 수 있다.
예를 들어, 도 15B 및 도 15C에 도시된 바와 같이, 최대 약 24개 이상의 76 ㎝(30인치) 높이의 종래의 7 ㎝(2.5 인치) 직경의 주름 필터 카트리지(200)가 유체를 약 1325 lpm(350 gpm)의 유량으로 여과하기 위해 필요할 것이고 필요한 필터 카트리지(200)를 둘러싸기 위해 최대 41 ㎝(16 인치) 이상의 직경의 필터 하우징(202)이 필요할 것이다.
대조적으로, 도 15A에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고유량 카트리지(54) 중 하나만이 동일한 유체를 동일한 유량으로 여과하기 위해 필요할 것이고 종래 기술의 카트리지 하우징의 직경의 거의 대략 절반인 약 22 ㎝(8.6 인치) 직경의 하우징이 필요할 것이다. 더 작은 외경은 필터 하우징의 제조시 비용 절감으로 직접적으로 이어진다. 구체적으로, 외경의 그러한 감소는 편평한 배플을 사용하는 더 큰 외경의 카트리지 하우징과 대비하여 본 발명의 경사진 편향 플레이트(deflector plate)를 사용하는 더 작은 직경의 카트리지 하우징을 제조하기 위해 더 적은 양의 금속에 대한 필요를 직접적으로 가져올 것이다. 더 작은 외경을 갖는 그러한 카트리지 필터 하우징은 당연히 공장 바닥 상의 감소된 풋프린트를 가져올 것이고, 그에 의해 동일한 개수의 필터 카트리지를 수용하기 위해 필요한 공장 바닥 공간을 감소시키고 그에 따라서 일부 공장 바닥 공간이 다른 설비 또는 작업을 위해 사용되도록 자유롭게 한다.
다른 예에서, 도 16B 및 도 16C에 도시된 바와 같이, 최대 약 120개 이상의 76 ㎝(30 인치) 높이의 종래의 7 ㎝(2.5 인치) 직경의 주름 필터 카트리지(200)가 유체를 약 7571 lpm(2000 gpm)의 유량으로 여과하기 위해 필요할 것이고 필요한 경쟁 필터 카트리지(200)를 둘러싸기 위해 최대 91 ㎝(36 인치) 이상의 직경의 필터 하우징(202)이 필요할 것이다.
대조적으로, 도 16A에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고유량 카트리지의 7개만이 동일한 유체를 동일한 유량으로 여과하기 위해 필요할 것이고 경쟁 카트리지 하우징의 직경의 거의 대략 절반인 약 61 ㎝(24 인치) 직경의 하우징이 필요할 것이다.
앞서 말한 것은 종래 기술의 소정의 비교 필터 카트리지 및 필터 하우징 장치와 비교할 때 본 발명의 예시적인 고유량 필터 카트리지(54) 및 고유량 필터 카트리지 하우징(52) 장치의 이점을 설명한다.
구체적으로, 본 발명의 고유량 시스템은 주어진 유량에서의 여과를 위해 최대 약 90% 더 적은 카트리지를 사용할 것이고 고유량 하우징은 도시된 경쟁 크기의 필터 하우징보다 약 33% 내지 약 50% 작을 것이다.
도 17A 및 도 17B는 전술된 다양한 예에 대한 카트리지 필터의 교환을 위한 시간/노력을 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 도시된 각각의 예에서, 필터 카트리지 교환을 위해 필요한 전형적인 시간/노력은 도시된 6.4 ㎝(2.5 인치)의 경쟁 카트리지 시스템보다 적어도 절반(50%)이 적다.
카트리지/하우징 잠금 기구
본 명세서에 기재된 고유량 여과 시스템(50)은 정신적으로 사용하기 편리하게 설계될 수 있다. 구체적으로, 사용의 편의성 특징의 예는 이하에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이 공구 또는 다른 하드웨어를 사용하지 않고 많은 알려진 시스템에서보다 필터 카트리지 설치 및 제거를 상대적으로 더 쉽도록 하는 사용자 친화적이고 인간공학적으로 설계된 핸들(140) 및 고유량 필터 카트리지(54)와 필터 카트리지 하우징(52)의 플러그 베이스(150) 사이의 확실한 밀봉을 보장하는 "트위스트 잠금식(twist-to-lock)" 경사 필터 카트리지 밀봉 기구(148)를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 고유량 필터 카트리지(54)의 실시예는 다른 구성요소 중에서도 밀봉 O-링(142)을 갖는 개방 단부 캡(65)을 포함하고, 고유량 필터 카트리지(54)를 고유량 필터 카트리지 하우징(52) 내에 위치된 플러그 베이스(150)(도 1 참조) 내로 안내하는 원주 상의 2개 이상의 잠금 러그(locking lug)(152, 154)를 포함한다.
본 발명의 고유량 필터 카트리지 하우징(52)의 하나의 예시적인 실시예는 도 1에 도시된 바와 같이 두 개 이상의 경사부(156, 158)(도시되지 않음)가 고유량 필 터 카트리지 하우징(52)의 바닥 플레이트(160)에 영구적으로 용접된 경사진 경사 특징부를 갖는 플러그 베이스(150)를 포함한다. 밀봉 O-링(142)을 갖는 개방 필터 카트리지 단부 캡(65)이 고유량 필터 카트리지 하우징(52)의 플러그 베이스(150) 안으로 삽입될 때, 필터 카트리지 개방 단부 캡(65)은 필터 카트리지 하우징(52)의 경사진 경사부(156)와 한 줄로 늘어선다. 고유량 필터 카트리지(54)가 예를 들어 약 90° 회전됨에 따라, 고유량 필터 카트리지 하우징(52)의 경사진 경사부(156)는 고유량 필터 카트리지(54)를 플러그 베이스(150) 안으로 축방향으로 끌어당겨서 O-링(142)과 플러그 베이스(150)의 완전한 결합을 가져오며, 그에 의해 필터 카트리지(54)의 개방 필터 카트리지 단부 캡(65)과 필터 카트리지 하우징(52) 사이에 누출 방지 밀봉부를 형성한다.
본 발명과 함께 유용한 것으로 믿어지는 예시적인 O-링은 표준 부나 N(standard Buna N), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR), 실리콘 및 예를 들어 상표명 비톤(VITON)으로 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀폰 퍼포먼스 엘라스토머스 엘엘시(DuPont Performance Elastomers LLC)로부터 입수 가능한 제품과 같은 플루오로탄성중합체를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 재료가 이용가능하다.
필터 카트리지(54)가 긴 시간 기간 동안 고유량 필터 카트리지 하우징(52) 안에 설치될 때(예를 들어 구체적인 적용에 따라, 카트리지는 약 1주일 내지 약 3개월만큼 적은 시간 동안 그리고 어떤 경우에는 더 긴 시간 동안 필터 하우징 안에 설치될 수 있음), O-링(142)은 당업자에 알려진 바와 같이 플러그 베이스(150)의 O-링 밀봉 표면(162)과 함께 고정되는 것으로 믿어진다. 일단 이러한 O-링/플러그 베이스 고정이 발생하면, 플러그 베이스(150)의 O-링 밀봉 표면(162)과 O-링(142) 사이의 상대적으로 높은 마찰로 인해 O-링/플러그 베이스의 고정이 발생하기 전에 필터 카트리지를 필터 카트리지 하우징(52)으로부터 제거하기 위해 필요로 하게 되는 힘보다 상대적으로 더 큰 힘이 필터 카트리지(54)를 필터 카트리지 하우징(52)으로부터 제거하기 위해 필요하다.
고유량 필터 카트리지(54)가 회전될 때, O-링(142)은 플러그 베이스(150)의 O-링 밀봉 표면(162)에 대해 회전하지 않지만 축방향으로 이동하여 필터 하우징 플러그 베이스(150)로부터 고유량 필터 카트리지(54)의 결합해제를 실행하기 위해 필요한 토크를 감소시키고 그에 의해 고유량 필터 카트리지 하우징(52)으로부터 고유량 필터 카트리지(54)의 제거 및 그의 교환을 용이하게 한다는 것이 관찰되었다. 위의 특정 구성은 O-링 밀봉 구성을 갖는 알려진 필터 카트리지의 직선형 밀고 당김 설계와 비교할 때 고유량 필터 카트리지(54)에 대해 상대적으로 낮은 설치 및 제거 토크력을 필요로 한다는 것을 발견하였다.
도 1은 플러그 베이스(150) 안에 완전히 위치된 본 발명의 하나의 필터 카트리지(54), 플러그 베이스(150) 안에 위치되거나 그로부터 막 제거되려는 과정에 있는 제2 필터 카트리지(54) 및 필터 카트리지 하우징(52) 안에 제3 필터 카트리지(54)를 수용하도록 작동할 비어있는 플러그 베이스(150)를 도시한다.
고유량 필터 카트리지(54)가 필터 카트리지 하우징(52) 안에서 예를 들어 반시계 방향으로 회전되어 고유량 필터 카트리지(54)가 필터 하우징 플러그 베이스(150)로부터 결합해제됨에 따라, O-링(142)은 성형된 개방 필터 카트리지 단부 캡(65)에 형성된 O-링 홈(164)의 표면에 대해 실질적으로 동시에 이동하면서 플러그 베이스(150)의 필터 카트리지 하우징 O-링 밀봉 표면(162)에 결합한다.
본 명세서에 개시된 시스템과, 물품과, 장치와, 이들 시스템, 물품 및 장치를 제조하는 방법이 본 발명의 예시적인 실시예를 구성하지만, 본 발명은 이들의 정확한 시스템, 물품, 장치 및 방법에 한정되지 않으며, 첨부된 청구의 범위의 범주로부터 벗어나지 않고 변형이 행해질 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (34)

  1. 내경, 2개의 단부 및 내부에 형성된 개구를 갖는 코어 요소와;
    내경 및 외경이 코어 요소 둘레에 위치된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소를 포함하고, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 내경에 대한 외경의 비는 약 1.5 내지 약 2.5인 필터 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소는 102 ㎝(40 인치)의 여과 카트리지에서 최대 약 1325 lpm(350 gpm)의 유체 유량으로 여과되도록 유체를 처리할 수 있는 필터 카트리지.
  3. 제1항에 있어서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소는 152 ㎝(60 인치)의 긴 고유량 필터 카트리지에서 최대 약 1893 lpm(500 gpm)의 유체 유량으로 여과되도록 유체를 처리할 수 있는 필터 카트리지.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서, 여과 카트리지의 외경은 약 15 ㎝인 필터 카트리지.
  5. 제1항 내지 제4항에 있어서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소는 약 250 내지 약 400개의 주름을 포함하는 필터 카트리지.
  6. 제1항 내지 제4항에 있어서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소는 약 300 내지 약 350개의 주름을 포함하는 필터 카트리지.
  7. 제1항 내지 제6항에 있어서, 코어 요소 직경은 약 6.4 ㎝(2.5 인치) 내지 약 8.9 ㎝(3.5 인치)인 필터 카트리지.
  8. 제1항 내지 제6항에 있어서, 코어 요소 직경은 약 7.6 ㎝(3.0 인치)인 필터 카트리지.
  9. 제1항 내지 제8항에 있어서, 코어 요소는 압출된 폴리프로필렌을 포함하는 필터 카트리지.
  10. 제1항 내지 제9항에 있어서, 코어 요소는 코어 요소의 양 단부에 가까이 위치된 원주방향 리브를 포함하는 필터 카트리지.
  11. 제1항 내지 제9항에 있어서, 코어 요소 내로 또는 그로부터 유체를 이송하기 위해 코어의 일 단부에 위치된 개방 단부 캡과, 코어의 타 단부에 위치된 폐쇄 단부 캡을 추가로 포함하는 필터 카트리지.
  12. 제11항에 있어서, 폐쇄 단부 캡은 개방 단부 캡을 여과 하우징 내에 위치시키는 핸들을 추가로 포함하는 필터 카트리지.
  13. 제1항 내지 제12항에 있어서, 다이아몬드 패턴의 주름 필터 요소는 부직포 재료를 포함하는 필터 매체의 적어도 하나의 층을 포함하는 필터 카트리지.
  14. 제13항에 있어서, 부직포 재료는 블로운 미세섬유를 포함하는 필터 카트리지.
  15. 제13항에 있어서, 필터 매체의 적어도 하나의 층은 적어도 하나의 추가 부직포 필터 매체를 추가로 포함하는 필터 카트리지.
  16. 제1항 내지 제15항에 있어서, 주름 각각의 면은 인접 주름의 면과 밀접하게 접촉하는 필터 카트리지.
  17. 제12항에 있어서, 개방 단부 캡은 필터 카트리지 하우징과 결합하도록 구성된 하나 이상의 러그(lug)를 추가로 포함하는 필터 카트리지.
  18. 내경 및 외경을 갖고, 내경에 대한 외경의 비는 약 1.5 내지 약 2.5이고, 부직포 재료를 포함하는 필터 매체의 적어도 하나의 층을 포함하는 다이아몬드 패턴 의 관형 주름 필터 요소.
  19. 제18항에 있어서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 내경에 대한 외경의 비는 약 1.8 내지 약 2.4인 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소.
  20. 제19항에 있어서, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 내경에 대한 외경의 비는 약 2.0 내지 약 2.3인 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소.
  21. 적어도 하나의 필터 카트리지를 수용하는 내부 공간, 적어도 하나의 유체 입구 및 적어도 하나의 유체 출구를 갖는 제1 구조물과;
    제1 구조물 안에 위치되고 적어도 하나의 필터 카트리지를 제1 구조물 내부에 장착하기 위한 제2 구조물을 포함하고, 제2 구조물은 적어도 하나의 필터 카트리지의 러그와 결합하도록 구성된 적어도 하나의 경사부를 포함하는 필터 하우징.
  22. 제21항에 있어서, 제2 구조물에 연결되고 설치 및 제거 동안 필터 카트리지를 지지하도록 구성된 다공성 스핀들을 추가로 포함하는 필터 하우징.
  23. 제21항 및 제22항에 있어서, 제2 구조물은 적어도 3개의 필터 카트리지를 제1 구조물 내측에 장착하는 필터 하우징.
  24. 제21항 및 제22항에 있어서, 제2 구조물은 적어도 7개의 필터 카트리지를 제1 구조물 내측에 장착하는 필터 하우징.
  25. 제21항 내지 제24항에 있어서, 필터 하우징 내에 위치된 적어도 하나의 필터 카트리지를 추가로 포함하고, 필터 카트리지는
    내경, 2개의 단부 및 내부에 형성된 개구를 갖는 코어 요소와;
    내경 및 외경이 코어 요소 둘레에 위치된 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소를 포함하고, 다이아몬드 패턴의 관형 주름 필터 요소의 내경에 대한 외경의 비는 약 1.5 내지 약 2.5인 필터 하우징.
  26. 적어도 2개의 경사부를 포함하는 필터 카트리지 하우징 내에 위치될 수 있는 플러그 베이스와;
    필터 카트리지에 연결된 개방 단부 캡을 포함하고, 개방 단부 캡은 그 위에 위치된 밀봉 구조물과 적어도 2개의 경사부와 결합하도록 구성된 적어도 2개의 러그를 포함하는 필터 카트리지 밀봉 기구.
  27. 제26항에 있어서, 플러그 베이스는 그 위에 위치된 밀봉 표면을 추가로 포함하는 필터 카트리지 밀봉 기구.
  28. 제25항 및 제26항에 있어서, 개방 단부 캡은 그 내부에 밀봉 구조물을 위치 시키기 위해 개방 단부 캡에 형성된 밀봉 구조물 홈을 추가로 포함하는 필터 카트리지 밀봉 기구.
  29. 제28항에 있어서, 밀봉 구조물이 그 위에 위치된 단부 캡이 필터 카트리지 하우징 내에 위치될 수 있는 플러그 베이스 안으로 삽입될 때, 개방 단부 캡의 적어도 2개의 러그는 적어도 2개의 경사부와 정렬되어, 고유량 필터 카트리지가 회전될 때, 경사부는 필터 카트리지를 플러그 베이스 안으로 축방향으로 끌어당기는 필터 카트리지 밀봉 기구.
  30. 제29항에 있어서, 밀봉 구조물이 플러그 베이스와 작동식으로 결합되는 정도로 경사부가 필터 카트리지를 플러그 베이스 안으로 축방향으로 끌어당기면, 개방 단부 캡과 플러그 베이스 사이에 누출 방지 밀봉부가 형성되는 필터 카트리지 밀봉 기구.
  31. 제30항에 있어서, 개방 단부 캡이 회전되어 플러그 베이스로부터 결합해제됨에 따라, 밀봉 구조물은 개방 단부 캡에 형성된 밀봉 구조물 홈의 표면에 대해 실질적으로 동시에 이동하면서 플러그 베이스의 밀봉 구조물 밀봉 표면에 결합되는 필터 카트리지 밀봉 기구.
  32. 제31항에 있어서, 개방 단부 캡이 회전되어 결합해제됨에 따라, 밀봉 구조물 은 축방향으로 이동하여 플러그 베이스로부터 개방 단부 캡의 결합해제를 실행하기 위해 필요한 토크를 감소시키는 필터 카트리지 밀봉 기구.
  33. 내경, 2개의 단부 및 내부에 형성된 개구를 갖는 코어 요소와;
    코어 요소 둘레에 위치된 내경 및 외경을 갖는 필터 요소와;
    필터 카트리지 하우징과 결합하도록 구성된 하나 이상의 러그를 포함하고, 코어 요소의 일 단부에 위치된 코어 요소 내로 또는 그로부터 유체를 이송하기 위한 개방 단부 캡과;
    개방 단부 캡으로부터 코어 요소의 대향 단부에 위치된 폐쇄 단부 캡을 포함하고, 폐쇄 단부 캡은 개방 단부 캡을 여과 하우징 내에 위치시키기 위한 핸들을 포함하는 필터 카트리지.
  34. 제33항에 있어서, 내경에 대한 외경의 비는 약 1.5 내지 약 2.5인 필터 카트리지.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190023329A (ko) * 2017-08-28 2019-03-08 (주)피엔티 엣지 코어 스핀 용착 장치
KR20190065425A (ko) * 2016-11-21 2019-06-11 가부시키가이샤 로키 테크노 필터 부재

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9682512B2 (en) 2009-02-06 2017-06-20 Nike, Inc. Methods of joining textiles and other elements incorporating a thermoplastic polymer material
US8906275B2 (en) 2012-05-29 2014-12-09 Nike, Inc. Textured elements incorporating non-woven textile materials and methods for manufacturing the textured elements
US20100199406A1 (en) 2009-02-06 2010-08-12 Nike, Inc. Thermoplastic Non-Woven Textile Elements
US8850719B2 (en) 2009-02-06 2014-10-07 Nike, Inc. Layered thermoplastic non-woven textile elements
EP3085427B1 (en) 2009-03-31 2020-12-02 Donaldson Company, Inc. Liquid filter assembly and liquid filter cartridge
CA2759302A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-28 Parker Hannifin Manufacturing Netherlands (Filtration) B.V. A filter assembly, a filter element, and a method for replacing a filter element
US20130255103A1 (en) 2012-04-03 2013-10-03 Nike, Inc. Apparel And Other Products Incorporating A Thermoplastic Polymer Material
US11679348B2 (en) * 2017-12-29 2023-06-20 Enercorp Engineered Solutions Inc. Horizontal sand separator assembly
CN108434896B (zh) * 2018-05-22 2023-10-27 嘉兴优聚机械配件有限公司 一种过滤结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63189308U (ko) * 1987-05-25 1988-12-06
US4936991A (en) * 1986-09-29 1990-06-26 Allied-Signal Inc. Accordion pleated fluid filtering element
EP0468200A1 (de) * 1990-07-23 1992-01-29 Electrostar Schöttle GmbH & Co. Rohrartiger Filter
JP2001518011A (ja) * 1997-03-28 2001-10-09 ポール・コーポレーション フィルタ・カートリッジ及びフィルタ装置

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1009528A (en) 1910-04-27 1911-11-21 William T Pierce Apparatus for manufacturing cementitious cylindrical articles.
US1571594A (en) 1921-08-05 1926-02-02 Otaka Fabric Company Paper embossing
US2068133A (en) 1932-03-11 1937-01-19 Carey Philip Mfg Co Machine for applying or laying flexible sheet material over corrugated surfaces
US1928049A (en) 1932-09-10 1933-09-26 Martin E Danills Strainer unit
US2068031A (en) 1934-11-15 1937-01-19 Skenandoa Rayon Corp Rayon and process and apparatus for the manufacture thereof
US2186440A (en) 1937-08-03 1940-01-09 Motor Improvements Inc Filtering unit and method of making the same
US2253718A (en) 1939-01-11 1941-08-26 Sherman Paper Products Corp Manufacture of indented, corrugated papers
US2556521A (en) 1946-11-14 1951-06-12 Fram Corp Filter element
BE491445A (ko) 1948-11-04
US2683537A (en) 1949-06-11 1954-07-13 Fram Corp Pleated filter element
US2732951A (en) 1951-10-12 1956-01-31 Accordion pleated
US3087623A (en) 1953-11-28 1963-04-30 Wood Marc Sa Chevron pleated filter sheet cartridge for fluids
FR1094978A (fr) 1953-11-28 1955-05-25 Cartouche filtrante pour liquides ou gaz et procédés pour sa constitution
US2876555A (en) 1956-10-08 1959-03-10 Fram Corp Method of curing porous, resin-treated pleated paper
US3246058A (en) 1961-02-28 1966-04-12 Allied Chem Method for producing reinforced foam laminate structures
GB1050356A (ko) 1963-02-28
US3375565A (en) 1965-10-20 1968-04-02 Albert Sausik Assembling apparatus for hair curler assembly
US3607583A (en) 1969-12-24 1971-09-21 Robert C Geschwender Fabrication of honeycomb-type cellular materials
DE2309721C2 (de) 1973-02-27 1983-04-14 Hoechst Ag, 6230 Frankfurt Verfahren und Vorrichtung zum Raffen von Schlauchhüllen
US3867294A (en) 1973-05-09 1975-02-18 Pall Corp Cylindrical filter elements with improved side seam seal
US4048075A (en) 1974-05-06 1977-09-13 The Carborundum Company Filter cartridge
US4028252A (en) 1975-06-04 1977-06-07 Extracorporeal Medical Specialties Inc. Accordion fold flat plate dialyzer
US4198366A (en) 1976-12-27 1980-04-15 Luboshez Serguis N Method of multi-sheet pleating
DE2725437A1 (de) * 1977-06-04 1978-12-21 Heinz Hoelter Verfahren und vorrichtung zur herstellung von radial-profilierten filterkoerpern zum reinigen von vorzugsweise staubhaltiger luft
JPS6098524U (ja) * 1983-12-06 1985-07-05 栃木富士産業株式会社 ハブ・ロツク
US4594162A (en) 1984-02-13 1986-06-10 American Filtrona Corporation Pleated filter and method and apparatus for fabricating same
FR2568138B1 (fr) * 1984-07-25 1986-11-14 Are Sarl Cartouche de filtration a surface externe en nids d'abeilles et procede de realisation
SE452598B (sv) 1985-06-20 1987-12-07 Flodins Filter Ab Forfarande och anordning for framstellning av filter
US4752396A (en) 1985-10-07 1988-06-21 Brunswick Corporation Multi-strand wound filter with variant cross sectional density
US4701120A (en) 1986-01-06 1987-10-20 Jamieson Manufacturing Company, Inc. Apparatus for forming accordion pleats in a thin-walled plastic container
US4842739A (en) 1987-08-20 1989-06-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company High surface area filter cartridge
US5135461A (en) 1988-12-22 1992-08-04 Comfortex Corporation Method and apparatus for creasing a web to form a multi-cellular collapsible shade
US5336405A (en) 1990-04-20 1994-08-09 Minnesota Mining And Manufacturing Company Filter cartridge end cap assembly
JPH10512798A (ja) * 1994-10-21 1998-12-08 ポール コーポレイション 流体処理装置
US5702603A (en) 1996-03-22 1997-12-30 Johnson; Todd W. Self-sealing liquid filter
US6143106A (en) 1999-02-08 2000-11-07 Parker-Hannifin Corporation Filter cartridge with structurally attached outer sleeve and method of assembly
EP1311333A1 (en) 2000-07-13 2003-05-21 USF Filtration and Separations Group Inc. Filter cartridges with pleated filter media
AU2003252132A1 (en) * 2002-07-24 2004-02-09 Cuno, Inc. Polymeric surface treatment of filter media
US7611559B2 (en) * 2006-02-07 2009-11-03 Mann & Hummel Gmbh Filter element
US7670528B2 (en) 2007-03-16 2010-03-02 3M Innovative Properties Company High flow fluid filtration systems and methods for manufacturing same
US8147583B2 (en) * 2007-06-08 2012-04-03 Gore Enterprise Holdings, Inc. Multiple layer filter media

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4936991A (en) * 1986-09-29 1990-06-26 Allied-Signal Inc. Accordion pleated fluid filtering element
JPS63189308U (ko) * 1987-05-25 1988-12-06
EP0468200A1 (de) * 1990-07-23 1992-01-29 Electrostar Schöttle GmbH & Co. Rohrartiger Filter
JP2001518011A (ja) * 1997-03-28 2001-10-09 ポール・コーポレーション フィルタ・カートリッジ及びフィルタ装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190065425A (ko) * 2016-11-21 2019-06-11 가부시키가이샤 로키 테크노 필터 부재
US10946325B2 (en) 2016-11-21 2021-03-16 Roki Techno Co., Ltd. Filter component
KR20190023329A (ko) * 2017-08-28 2019-03-08 (주)피엔티 엣지 코어 스핀 용착 장치

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JP2010521300A (ja) 2010-06-24
KR101587288B1 (ko) 2016-01-20
EP2134436A4 (en) 2010-08-25

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