RU2801650C2 - Центральная трубка фильтра, созданная при помощи 3d-печати - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к фильтрам, используемым для удаления загрязняющих веществ из различных текучих сред, таких как гидравлическая текучая среда, воздух, масло, топливо и т.д. Центральная трубка (100) фильтра содержит множество слоев отвержденного материала, включая первый слой с первой волнообразной полосой отвержденного материала, проходящей в первом заданном направлении, и второй слой со второй волнообразной полосой отвержденного материала, проходящей во втором заданном направлении. Первый слой находится в контакте со вторым слоем и первое заданное направление не параллельно второму заданному направлению, при этом образуется множество пор между ними. Фильтр (200) содержит корпус (201), содержащий наружную стенку (202) и внутреннюю стенку (204), при этом наружная стенка (202) и внутренняя стенка (204) образуют одну и ту же продольную ось (206). Внутренняя стенка (204) образует радиальное направление (208), которое проходит через продольную ось (206) и которое перпендикулярно ей, и окружное направление (210), которое является касательным к радиальному направлению (208) и перпендикулярным продольной оси (206), и внутренняя стенка (204) находится на расстоянии в радиальном направлении от наружной стенки (202). Корпус (201) дополнительно образует первый конец (212) и второй конец (214), расположенные вдоль продольной оси (206) и полой внутренней части (216); впуск (218), находящийся в сообщении по текучей среде с полой внутренней частью (216); выпуск (220), находящийся в сообщении по текучей среде с полой внутренней частью (216) и центральную трубку (100) фильтра, расположенную в полой внутренней части (216). Технический результат: улучшение пропускной способности фильтра. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к фильтрам и суфлерам, используемым для удаления загрязняющих веществ из различных текучих сред, таких как гидравлическая текучая среда, фильтрация воздуха, масло и топливо и т.д., используемых для питания механизмов и двигателей землеройно-транспортного оборудования, строительного и горнодобывающего оборудования и тому подобного (например, автотранспорта, сельского хозяйства, HVAC (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха), железнодорожного транспорта, морского транспорта, очистки выхлопа или любой другой отрасли промышленности, где фильтры и суфлеры являются необходимыми). В частности, настоящее изобретение относится к фильтрам, которые изготавливают с использованием центральной трубки фильтра, которая обеспечивает опору, чтобы помочь предотвратить нарушение фильтрующей среды.

Уровень техники

В землеройно-транспортном оборудовании, строительном и горнодобывающем оборудовании и тому подобном часто используются фильтры и/или суфлеры, используемые для удаления загрязняющих веществ из различных текучих сред, таких как гидравлическая текучая среда, масло и топливо и т.д., используемых для питания механизмов и двигателей оборудования. С течением времени загрязняющие вещества накапливаются в текучей среде, что может быть вредным для компонентов различных механизмов (например, гидравлических цилиндров) и двигателей, что вызывает необходимость ремонта. Фильтры и/или суфлеры предназначены для удаления загрязняющих веществ в различных текучих средах для продления срока службы этих компонентов. В любой отрасли промышленности, в которой используются фильтры и/или суфлеры, может также являться необходимым удаление загрязняющих веществ из гидравлической текучей среды, воздуха, масла и топлива, и т.д. Примеры этих других отраслей промышленности включают, но без ограничения, автомобильный транспорт, сельское хозяйство, HVAC, железнодорожный транспорт, морской транспорт, очистку выхлопа и т.д.

Технологии, обычно используемые для предоставления фильтрующей среды, включают складывание пористой ткани или других материалов, которые удаляют загрязняющие вещества. Центральные трубки фильтра могут применяться для того, чтобы они помогали предотвратить нарушение ткани. Нарушение фильтрующей среды может уменьшать эффективность удаления загрязняющих веществ фильтром, в то же время обеспечивая возможность достаточного потока текучей среды через фильтр для снабжения различных систем оборудования.

Центральная трубка фильтра может занимать значительный объем пространства во внутренней части фильтра, ограничивая скорость, с которой текучая среда может течь через фильтр, в то же время все еще поддерживая желаемый уровень устранения загрязнения. Иначе говоря, пропускная способность фильтра может быть уменьшена из-за центральной трубки, которая только обеспечивает опору, а не функцию фильтрации.

Сущность изобретения

Центральная трубка фильтра согласно варианту осуществления настоящего изобретения содержит множество слоев отвержденного материала, включая первый слой с первой волнообразной полосой из отвержденного материала, проходящей в первом заданном направлении, и второй слой со второй волнообразной полосой из отвержденного материала, проходящей во втором заданном направлении. Первый слой находится в контакте со вторым слоем, и первое заданное направление не является параллельным второму заданному направлению, при этом образуется множество пор между ними.

Фильтр согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения содержит корпус, содержащий наружную стенку и внутреннюю стенку. Наружная стенка и внутренняя стенка образуют одну и ту же продольную ось, внутренняя стенка образует радиальное направление, которое проходит через продольную ось и которое является перпендикулярным ей, и окружное направление, которое является касательным к радиальному направлению и перпендикулярным продольному направлению. Внутренняя стенка находится на расстоянии в радиальном направлении от наружной стенки, и корпус дополнительно образует первый конец и второй конец, расположенные вдоль продольной оси и полой внутренней части. Впуск находится в сообщении по текучей среде с полой внутренней частью, и выпуск находится в сообщении по текучей среде с полой внутренней частью. Центральная трубка фильтра, содержащая множество слоев, может быть расположена в полой внутренней части, при этом каждый слой содержит волнообразную полосу из отвержденного материала.

Способ изготовления центральной трубки фильтра согласно варианту осуществления настоящего изобретения включает предоставление машиночитаемой трехмерной модели фильтра, при этом трехмерная модель выполнена с возможностью преобразования в множество срезов, каждый из которых образует слой сечения центральной трубки фильтра, и последовательное образование каждого слоя центральной трубки фильтра посредством аддитивного производства.

Краткое описание графических материалов

На сопроводительных графических материалах, которые включены в это описание и составляют его часть, проиллюстрированы несколько вариантов осуществления изобретения, и вместе с описанием они предназначены для пояснения принципов изобретения. На графических материалах представлено следующее.

На фиг. 1 представлен вид в разрезе фильтра, содержащего центральную трубку фильтра, изготовленную с использованием 3D-печати или другой технологии аддитивного производства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлен увеличенный вид в перспективе части центральной трубки фильтра, изображенной на фиг. 1, иллюстрирующий, что центральная трубка фильтра образована посредством образования слоев волнообразных полос материала, которые образуют волны переменного направления от одного слоя (направление X) к смежному слою (направление Y) вдоль направления Z.

На фиг. 3 представлен вид сбоку центральной трубки, изображенной на фиг. 2, показывающий деформацию (например, провисание) слоев, что может уменьшать размер пор, образованных между слоями.

На фиг. 4 представлена схема, изображающая способ и представляющая систему для генерирования трехмерной модели центральной трубки фильтра и/или фильтрующей среды согласно любому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ создания центральной трубки фильтра и/или фильтрующей среды согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

Далее будет осуществлена подробная ссылка на варианты осуществления изобретения, примеры которых проиллюстрированы на сопроводительных графических материалах. По возможности одинаковые ссылочные номера будут использованы на всех графических материалах для обозначения одинаковых или подобных частей. В некоторых случаях ссылочный номер будет указан в этом описании, и ссылочный номер будет показан на графических материалах с последующей буквой, например, 100a, 100b, или со штрихом, например, 100’, 100’’ и т.д. Следует понимать, что использование букв или штрихов сразу после ссылочного номера указывает на то, что эти признаки имеют подобную форму и имеют подобную функцию, как это часто бывает, когда геометрия является зеркальным отражением относительно плоскости симметрии. Для простоты пояснения в этом описании буквы и штрихи зачастую не будут включены в данный документ, но могут быть показаны на графических материалах для указания копий признаков, имеющих подобную или идентичную функцию или геометрию, рассматриваемую в этом письменном описании.

В данном документе будут рассмотрены различные варианты осуществления фильтра и/или фильтрующей среды, в которых применены существующие технологии аддитивного производства, чтобы реализовать способ получения повторяемого процесса, который создает пористую фильтрующую среду применимого класса эффективности. Примеры процесса включают FFF, FDM, SLA и т.д., аппаратное обеспечение для 3D-печати и специальное управление схемами перемещения печатающей головки, вследствие чего по мере добавления материала к части небольшие зазоры создаются для построения пористой конструкции. В способе используют программное обеспечение с открытым исходным кодом, которое создает фильтрующую конструкцию на основании входных данных, предоставленных ему пользователем. В способе можно изменять скорость и путь печатающей головки, скорость потока осаждаемой пластмассы, способы охлаждения и т.д. Конструкция, которую формируют, может провисать или иным образом деформироваться так, что создаются поры небольшого размера.

Например, материал может стекать с одного слоя на следующий слой, создавая уплотнение со следующим слоем. Таким образом, создаются две (или более) поры и более мелкая пористость в среде. Деформация (например, стекание, провисание и т.д.) может происходить от тепла, удерживаемого от горячего сопла в самом новом созданном слое, и силы тяжести. В результате предыдущий уложенный слой может быть прикреплен к новому слою. Стекающий слой, который перпендикулярен/не параллелен двум параллельным слоям, разделенным подходящим расстоянием, может деформироваться до вхождения в контакт со смежным слоем, создавая две (или более) меньшие поры на каждой стороне. В сущности, это может создавать более мелкие размеры пор для более тонкой фильтрации. Желаемая деформация может включать регулирование управления температурой, управления высотой слоя, ширины экструзии, схемы заполнения и т.д.

Способность одного слоя фильтрующей среды удерживать инородные частицы обычно ограничена количеством проходов для потока через среду. По мере прохождения текучей среды через среду инородные частицы большего размера, чем проходы, не смогут течь через среду и в конечном итоге будут блокировать проход для потока или застревать в среде. Для увеличения емкости фильтра среда может также иметь такие слои и/или чередоваться так, чтобы инородные частицы большего размера можно было останавливать на глубине, отличной от глубины для инородных частиц меньшего размера. Это приводит к увеличению способности среды удерживать инородные частицы. Относящаяся к прототипу среда имеет однородную пористую конструкцию. Это ограничивает способность среды, поскольку остановка большей части инородных частиц фильтром происходит возле поверхности, через которую сначала течет загрязненная текучая среда.

В различных вариантах осуществления фильтрующей среды, раскрытых в данном документе, может быть предусмотрен градиент в ступени среды и/или пакетах среды с несколькими ступенями, изготовленных посредством методов аддитивного производства. Пакет среды может состоять из отдельных пакетов среды, разработанных и синтезированных из уникальных комбинаций входных параметров в процессе аддитивного производства. Эти параметры выборочно управляют геометрией каждой ступени в пакете среды. Изготовление отдельных и уникальных пакетов среды ступенчато позволяет всему пакету среды выступать в качестве одного непрерывного фильтрующего элемента, несмотря на обеспечение возможности нескольких ступеней фильтрации, как было бы при использовании фильтра в конфигурации фильтров или при наличии нескольких фильтров, расположенных последовательно в системе. В отличие от фильтра в традиционной конструкции фильтра, добавление дополнительных ступеней не обязательно приводит к значительному увеличению сложности частей и затрат.

В результате загрязненный поток будет проходить через каждую ступень, подвергаясь разной форме фильтрации для достижения определенного уровня эффективности. В некоторых вариантах осуществления высота слоя поддерживается постоянной относительно этого слоя и определяется на фиксированном расстоянии от слоя, который только что был добавлен к части (печать с разной высотой слоя на разной высоте напечатанной части практикуют для уменьшения времени печати)

В некоторых вариантах осуществления способ предусматривает изменение высоты слоя по мере его печатания для создания одного слоя, который толще в одной области и тоньше в другой. Изменение высоты слоя относительно глубины в пакете среды может привести к сужению, что создает меньший размер пор по мере продвижения потока вниз по потоку. Это может увеличивать эффективность относительно глубины и предотвращает прохождение частиц большего размера дальше, чем подходящая глубина, предназначенная для этого размера частиц. Это может позволить лучше использовать объем, занимаемый пакетом среды, и может увеличить способность удерживать инородные частицы. Сужения могут также быть вставлены для дополнительного увеличения использования объема пакета среды. Вставленные сужения могут иметь одинаковые размеры, вследствие чего они могут выполнять функцию фильтра, или сужения могут иметь уменьшающиеся характеристики, которые могут увеличить эффективность относительно ступени в пакете среды.

Фильтры и/или фильтрующая среда, рассматриваемые в данном документе, могут быть использованы для удаления загрязняющих веществ в любом типе текучей среды, включая гидравлическую текучую среду, масло, топливо и т.д., и могут быть использованы в любой отрасли промышленности, включая землеройно-транспортные работы, строительство и горные работы и т.д. В контексте данного документа термин «фильтр» следует понимать как включающий «суфлеры» или любое устройство, используемое для удаления загрязняющих веществ из текучих сред, как описано в любом месте данного документа. Также в любой подходящей отрасли промышленности, описанной ранее в данном документе, в которой используют фильтры и/или суфлеры, могут быть использованы любые из вариантов осуществления, рассмотренных в данном документе.

Если обратиться к фиг. 1–3, будет описан фильтр с центральной трубкой фильтра согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что фильтр на фиг. 1 представлен в разрезе, чтобы показать внутреннее устройство фильтра. Хотя фильтр показан не полностью, следует понимать, что на практике фильтр будет представлять собой фильтр канистрового типа и будет образовывать полую цилиндрическую оболочку. Другие компоненты фильтра, не показанные конкретно, но понимаемые как присутствующие, включают концевые крышки, верхнюю пластину и т.д. Центральная трубка может быть опущена в некоторых вариантах осуществления, поскольку фильтр может иметь большую конструктивную прочность, так как фильтр может быть изготовлен с фильтрующей средой, которая изготовлена при помощи 3D-печати с использованием другой технологии аддитивного производства.

Если снова обратиться к фиг. 1–3, центральная трубка 100 фильтра согласно варианту осуществления настоящего изобретения может содержать множество слоев отвержденного материала, включая первый слой 102 с первой волнообразной полосой 104 отвержденного материала, проходящей в первом заданном направлении 106, и второй слой 108 со второй волнообразной полосой 110 отвержденного материала, проходящей во втором заданном направлении 112. Первый слой 102 находится в контакте со вторым слоем 108, и первое заданное направление 106 не параллельно второму заданному направлению 112, при этом образуется множество пор 114 между ними.

В некоторых вариантах осуществления, как лучше всего видно на фиг. 2, первое заданное направление 106 является перпендикулярным второму заданному направлению 112 или касательным к нему (возможны другие пространственные отношения). Более конкретно, первая волнообразная полоса 104 отвержденного материала может иметь трапециевидную структуру 116, и вторая волнообразная полоса 110 отвержденного материала может иметь квадратную структуру 118. Другие структуры возможны в других вариантах осуществления. Трапециевидная структура 116 по меньшей мере частично образует множество пор 114, при этом каждая пора имеет размер 120 поры, который уменьшается вдоль второго заданного направления 112. Аналогичным образом, как лучше всего видно на фиг. 3, центральная трубка 100 фильтра может образовывать третье заданное направление 122, и размер 120 поры может изменяться вдоль третьего заданного направления 122, например, когда деформация происходит со слоями (например, посредством стекания, провисания и т.д.).

Как упомянуто ранее в данном документе и лучше всего видно на фиг. 1, центральная трубка 100 фильтра может иметь цилиндрическую кольцевую конфигурацию, образующую наружный кольцевой участок 124 и внутренний кольцевой участок 126, и множество слоев 102, 108 контактируют друг с другом, образуют множество пор 114 между ними. Другие конфигурации для центральной трубки 100, например, многосторонние, кубические и т.д., возможны для других вариантов осуществления.

Фильтр согласно варианту осуществления настоящего изобретения далее будет рассмотрен со ссылкой на фиг. 1. Фильтр может быть фильтром канистрового типа, хотя возможны другие конфигурации и типы для других вариантов осуществления. Фильтр 200 может содержать корпус 201, содержащий наружную стенку 202 и внутреннюю стенку 204, при этом наружная стенка 202 и внутренняя стенка 204 образуют одну и ту же продольную ось 206. Внутренняя стенка 204 образует радиальное направление 208, которое проходит через продольную ось 206 и которое перпендикулярно ей, и окружное направление 210, которое является касательным к радиальному направлению 208 и перпендикулярно продольной оси 206. Внутренняя стенка 204, которая может быть образована центральной трубкой 100 или образована как одно целое с корпусом 201 и т.д., находится на расстоянии в направлении радиально внутрь от наружной стенки 202. Корпус 201 может быть или может не быть бесшовным.

Корпус 201 может дополнительно образовывать первый конец 212 и второй конец 214, расположенные вдоль продольной оси 206 и полой внутренней части 216. Могут быть предусмотрены один или более впусков 218, которые находятся в сообщении по текучей среде с полой внутренней частью 216. Аналогичным образом, может быть предусмотрен по меньшей мере один выпуск 220, который находится в сообщении по текучей среде с полой внутренней частью 216. Для этого варианта осуществления выпуск 220 может окружать продольную ось 206. Центральная трубка 100 фильтра, содержащая множество слоев 102, 108, может быть расположена в полой внутренней части 216, при этом каждый слой содержит волнообразную полосу 104, 110 отвержденного материала, как упомянуто ранее в данном документе.

Центральная трубка 100 фильтра может иметь кольцевую форму, образующую наружный кольцевой участок 124 и внутренний кольцевой участок 126. Аналогичным образом, полая внутренняя часть 216 может содержать наружную кольцевую камеру 224, находящуюся в сообщении по текучей среде со впуском 218, и наружный кольцевой участок 124 центральной трубки 100 фильтра. Также полая внутренняя часть 216 фильтра 200 может содержать центральную цилиндрическую полость 226, концентрическую относительно продольной оси 206, находящуюся в сообщении по текучей среде с выпуском 220 и внутренним кольцевым участком 126 центральной трубки 100 фильтра. Центральная трубка 100 фильтра образует множество пор 114, которые могут образовывать минимальный размер 120, который меньше чем 200 мкм.

Фильтр 200 может дополнительно содержать фильтрующую среду 228 цилиндрической кольцевой конфигурации, расположенную радиально между центральной трубкой 100 фильтра и наружной стенкой 202. Фильтрующая среда 228 может содержать традиционную фильтрующую среду, например, сложенную ткань, имеющую отверстия 230. В других вариантах осуществления фильтрующую среду также изготавливают с использованием процесса аддитивного производства, такого как 3D-печать. В таком случае центральная трубка 100 фильтра может выступать в качестве вторичной фильтрующей среды, тогда как наружная фильтрующая среда 228 может выступать в качестве первичной фильтрующей среды. В таком случае отверстия 230 фильтрующей среды 228 могут образовывать большие размеры по сравнению с порами 114 центральной трубки 100 фильтра. Поток текучей среды через фильтр 200 обозначен стрелками 234. Направление потока текучей среды может быть изменено на обратное в других вариантах осуществления.

Эти различные конфигурации, пространственные отношения и размеры могут быть изменены при необходимости или по желанию, в результате чего они будут отличаться от того, что конкретно показано и описано в других вариантах осуществления. Например, размер поры может быть сколь угодно большим или может быть сколь угодно малым. Также количество и расположение впусков и выпусков могут быть изменены при необходимости или по желанию в различных вариантах осуществления.

Как ранее упомянуто, может быть предусмотрено множество фильтрующих ступеней, вследствие чего загрязняющие вещества большего размера фильтруются в первой ступени первой фильтрующей средой 228, более мелкие загрязняющие вещества фильтруются во второй ступени второй фильтрующей средой (то есть центральной трубкой 100) и т.д. В различных вариантах осуществления может быть предусмотрено любое количество фильтрующих ступеней по необходимости или по желанию (включительно до n ступени). В других вариантах осуществления первая фильтрующая среда 228 может быть выполнена с возможностью удаления воды, вторая фильтрующая среда 100 может быть выполнена с возможностью удаления инородных частиц и т.д. В некоторых вариантах осуществления первая фильтрующая среда 228 и вторая фильтрующая среда 100 являются отдельными компонентами, которые могут быть вставлены в корпус 201. В таком случае корпус фильтра 200 является отдельным от первой фильтрующей среды 228 и второй фильтрующей среды 100. В других вариантах осуществления первая фильтрующая среда 228 и вторая фильтрующая среда 100 образованы как одно целое с корпусом 201 и друг c другом, при этом они выполняются одновременно с корпусом 201 посредством процесса аддитивного производства.

Следует также отметить, что различные варианты осуществления фильтрующей среды, как описано в данном документе, могут быть повторно использованы посредством обратного промывания захваченных инородных частиц или других загрязняющих веществ из фильтрующей среды.

На фиг. 1 предусмотрена прямоугольная система координат, показывающая, что первое заданное направление 106 может быть направлением X, второе направление 112 может быть направлением Y, и третье направление 122 может быть направлением Z. Другие системы координат и направления могут быть возможны для других вариантов осуществления, включая полярные, сферические и т.д.

Любые из размеров или конфигураций, рассмотренных в данном документе, для любого варианта осуществления фильтрующей среды, центральной трубки фильтра или фильтра, или связанных признаков можно изменять при необходимости или по желанию. Также фильтрующая среда, центральная трубка фильтра или фильтр могут быть выполнены из любого подходящего материала, который имеет желаемую конструкционную прочность и который химически совместим с текучей средой, подлежащей фильтрации. Например, различные пластмассы могут быть использованы, включая, но без ограничения, PLA, сложные сополиэфиры, ABS, PE, нейлон, PU и т.д.

Промышленная применимость

На практике фильтрующую среду, центральную трубку фильтра или фильтр согласно любому варианту осуществления, описанному в данном документе, можно продавать, покупать, изготавливать или иным образом получать в контексте OEM (изготовителя комплектного оборудования) или рынка запчастей под маркой поставщика (например, заменяющей детали).

Со ссылкой на фиг. 4 и 5 раскрытые фильтрующая среда, центральные трубки фильтра и фильтры могут быть изготовлены с использованием традиционных методов, таких как, например, литье или формование. Альтернативно раскрытые фильтрующая среда, центральная трубка фильтра и фильтры могут быть изготовлены с использованием других методов, в целом называемых аддитивным производством или аддитивным изготовлением.

Известные процессы аддитивного производства/изготовления включают методы, такие как, например, 3D-печать. 3D-печать является процессом, в котором материал может быть осажден последовательными слоями под управлением компьютера. Компьютер управляет оборудованием для аддитивного изготовления для осаждения последовательных слоев согласно трехмерной модели (например, цифровому файлу, такому как файл AMF или STL), которая выполнена с возможностью преобразования в множество срезов, например, по существу двухмерных срезов, каждый из которых образует слой сечения фильтра, центральной трубки фильтра или фильтрующей среды для производства или изготовления фильтра, центральной трубки фильтра или фильтрующей среды. В одном случае раскрытые фильтр, центральная трубка фильтра или фильтрующая среда будут исходным компонентом, и процесс 3D-печати будет использован для изготовления фильтра, центральной трубки фильтра или фильтрующей среды. В других случаях 3D-процесс может быть использован для изготовления реплик существующего фильтра, центральной трубки фильтра или фильтрующей среды, и реплики фильтра, центральной трубки фильтра или фильтрующей среды могут быть проданы как запчасти под маркой поставщика. Эти реплики фильтра, центральной трубки фильтра или фильтрующей среды в качестве запчастей под маркой поставщика могут быть или точными копиями оригинальных фильтра, центральной трубки фильтра или фильтрующей среды или псевдо-копиями, отличающимися только в некритичных аспектах.

Со ссылкой на фиг. 4 трехмерная модель 1001, используемая для представления центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228 согласно любому варианту осуществления, раскрытому в данном документе, может быть на машиночитаемом носителе 1002 данных, таком как, например, магнитное запоминающее устройство, включая гибкий диск, жесткий диск или магнитную ленту; полупроводниковое запоминающее устройство, такое как твердотельный диск (SSD) или флеш-память; запоминающее устройство в виде оптического диска; запоминающее устройство в виде магнитооптического диска; или любом другом типе физической памяти или энергонезависимого носителя, на котором можно хранить информацию или данные, считываемые по меньшей мере одним процессором. Этот носитель данных может быть использован вместе с имеющимися в продаже 3D-принтерами 1006 для производства или изготовления центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228. Альтернативно трехмерная модель может быть передана электронными средствами на 3D-принтер 1006 посредством потоковой передачи данных без постоянного хранения в месте расположения 3D-принтера 1006. В любом случае трехмерная модель представляет собой цифровое представление центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228, подходящее для использования при изготовлении центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228.

Трехмерная модель может быть создана посредством ряда известных способов. В целом, трехмерную модель создают посредством ввода данных 1003, представляющих центральную трубку 100 фильтра, фильтр 200 или фильтрующую среду 100, 228, в компьютер или процессор 1004, например, облачную программную операционную систему. Данные могут затем быть использованы как трехмерная модель, представляющая физические центральную трубку 100 фильтра, фильтр 200 или фильтрующую среду 100, 228. Трехмерная модель предназначена для соответствия целям изготовления центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228. В иллюстративном варианте осуществления трехмерная модель подходит для цели изготовления центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228 посредством метода аддитивного производства.

В одном варианте осуществления, изображенном на фиг. 4, ввод данных может быть достигнут при помощи 3D-сканера 1005. Способ может включать контакт с центральной трубкой 100 фильтра, фильтром 200 или фильтрующей средой 100, 228 посредством устройства контакта и приема данных и прием данных от контакта для генерирования трехмерной модели. Например, 3D-сканер 1005 может быть сканером контактного типа. Сканированные данные могут быть импортированы в программу 3D-моделирования для подготовки набора цифровых данных. В одном варианте осуществления контакт может произойти при помощи непосредственного физического контакта с использованием координатно-измерительной машины, которая измеряет физическую структуру центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228 посредством контакта зонда с поверхностями центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228 для генерирования трехмерной модели.

В других вариантах осуществления 3D-сканер 1005 может быть сканером бесконтактного типа, и способ может включать направление проецируемой энергии (например, световой или ультразвуковой) на центральную трубку 100 фильтра, фильтр 200 или фильтрующую среду 100, 228, подлежащие изготовлению реплик, и прием отраженной энергии. Из этой отраженной энергии компьютер будет генерировать машиночитаемую трехмерную модель для использования при изготовлении центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228. В различных вариантах осуществления несколько 2D-изображений могут быть использованы для создания трехмерной модели. Например, 2D-срезы 3D-объекта можно комбинировать для создания трехмерной модели. При отсутствии 3D-сканера ввод данных может быть выполнен с использованием программного обеспечения системы автоматизированного проектирования (CAD). В этом случае трехмерная модель может быть создана посредством генерирования виртуальной 3D-модели раскрытых центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228 с использованием программного обеспечения CAD. Трехмерная модель будет генерироваться на основе виртуальной 3D-модели CAD для изготовления центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228.

Процесс аддитивного производства, используемый для создания раскрытых центральной трубки 100 фильтра, фильтра 200 или фильтрующей среды 100, 228 может предусматривать использование материалов, таких как описанные ранее в данном документе. В некоторых вариантах осуществления дополнительные процессы могут быть выполнены для создания готового продукта. Такие дополнительные процессы могут включать, например, одно или более из очистки, упрочнения, термической обработки, удаления материала и шлифования, например, при применении металлических материалов. Другие процессы, необходимые для завершения готового продукта, могут быть выполнены в дополнение к этим идентифицированным процессам или вместо них.

Если обратиться к фиг. 5, способ 600 изготовления центральной трубки фильтра или фильтрующей среды согласно любому варианту осуществления, раскрытому в данном документе, может включать предоставление машиночитаемой трехмерной модели центральной трубки фильтра или фильтрующей среды, при этом трехмерная модель выполнена с возможностью преобразования во множество срезов, каждый из которых образует слой сечения центральной трубки фильтра или фильтрующей среды (блок 602); и последовательное образование каждого слоя центральной трубки фильтра или фильтрующей среды посредством аддитивного производства (блок 604). Последовательное образование каждого слоя центральной трубки фильтра или фильтрующей среды посредством аддитивного производства может включать создание множества слоев, при этом по меньшей мере один из множества слоев содержит первую волнообразную полосу материала, проходящую в первом заданном направлении (блок 606).

Также способ может включать образование второго из множества слоев, содержащего вторую волнообразную полосу материала, проходящую во втором заданном направлении, которое отличается от первого заданного направления (блок 608). Кроме того, способ может включать изменение по меньшей мере одной из следующих переменных для создания желаемого минимального размера поры: скорость и/или путь печатающей головки, скорость потока пластмассы, тип пластмассы, скорость охлаждения пластмассы и структура или конфигурация волнообразного материала для создания деформации слоя (блок 610). Создание центральной трубки фильтра или фильтрующей среды может происходить снизу вверх.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что различные модификации и изменения могут быть выполнены в отношении вариантов осуществления устройства и способов сборки, рассмотренных в данном документе, без отступления от объема или сущности изобретения (изобретений). Другие варианты осуществления этого изобретения будут понятны специалистам в данной области техники после рассмотрения описания и осуществления на практике различных вариантов осуществления, раскрытых в данном документе. Например, некоторые из единиц оборудования могут иметь конструкцию и функции, отличные от описанных в данном документе, и определенные этапы любого способа могут быть пропущены, выполнены в порядке, который отличается от конкретно упомянутого, или в некоторых случаях выполнены одновременно или в виде подэтапов. Кроме того, изменения или модификации определенных аспектов или признаков различных вариантов осуществления могут быть выполнены для создания дополнительных вариантов осуществления, и признаки и аспекты различных вариантов осуществления могут быть добавлены к другим признакам или аспектам других вариантов осуществления или заменены ими для предоставления еще одних дополнительных вариантов осуществления.

Соответственно предполагается, что описание и примеры рассматриваются лишь в качестве примера, при этом настоящие объем и сущность изобретения (изобретений) определяются следующей формулой изобретения и ее эквивалентами.

Claims (19)

1. Центральная трубка (100) фильтра для удаления загрязняющих веществ из текучих сред, содержащая:

множество слоев (102, 108) отвержденного материала, включая

первый слой (102) с первой волнообразной полосой (104) отвержденного материала, проходящей в первом заданном направлении (106); и

второй слой (108) со второй волнообразной полосой (110) отвержденного материала, проходящей во втором заданном направлении (112);

при этом первый слой (102) находится в контакте со вторым слоем (108) и первое заданное направление (106) не параллельно второму заданному направлению (112), при этом образуется множество пор (114) между ними.

2. Центральная трубка (100) фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что первое заданное направление (106) является перпендикулярным второму заданному направлению (112) или касательным к нему.

3. Центральная трубка (100) фильтра по п. 2, отличающаяся тем, что первая волнообразная полоса (104) отвержденного материала имеет трапециевидную структуру (116) и вторая волнообразная полоса (110) отвержденного материала имеет квадратную структуру (118).

4. Центральная трубка (100) фильтра по п. 3, отличающаяся тем, что трапециевидная структура (116) по меньшей мере частично образует множество пор (114), при этом каждая пора имеет размер (120) поры, который уменьшается вдоль второго заданного направления (112).

5. Центральная трубка (100) фильтра по п. 2, отличающаяся тем, что центральная трубка (100) фильтра имеет цилиндрическую кольцевую конфигурацию, образующую наружный кольцевой участок (124) и внутренний кольцевой участок (126), и множество слоев (102, 108) контактируют друг с другом, образуют множество пор (114) между ними.

6. Центральная трубка (100) фильтра по п. 4, отличающаяся тем, что центральная трубка (100) фильтра образует третье заданное направление (122) и размер (120) поры изменяется вдоль третьего заданного направления (122).

7. Фильтр (200) для удаления загрязняющих веществ из текучих сред, содержащий:

корпус (201), содержащий наружную стенку (202) и внутреннюю стенку (204), при этом наружная стенка (202) и внутренняя стенка (204) образуют одну и ту же продольную ось (206), при этом внутренняя стенка (204) образует радиальное направление (208), которое проходит через продольную ось (206) и которое перпендикулярно ей, и окружное направление (210), которое является касательным к радиальному направлению (208) и перпендикулярным продольной оси (206), и внутренняя стенка (204) находится на расстоянии в радиальном направлении от наружной стенки (202), при этом корпус (201) дополнительно образует первый конец (212) и второй конец (214), расположенные вдоль продольной оси (206) и полой внутренней части (216);

впуск (218), находящийся в сообщении по текучей среде с полой внутренней частью (216);

выпуск (220), находящийся в сообщении по текучей среде с полой внутренней частью (216); и

центральную трубку (100) фильтра, расположенную в полой внутренней части (216), содержащую множество слоев (102, 108), при этом каждый слой (102, 108) содержит волнообразную полосу (104, 110) отвержденного материала,

причем множество слоев (102, 108) контактируют друг с другом, образуя множество пор (114) между ними.

8. Фильтр (200) по п. 7, отличающийся тем, что центральная трубка (100) фильтра имеет кольцевую форму, образующую наружный кольцевой участок (124) и внутренний кольцевой участок (126), и полая внутренняя часть (216) содержит наружную кольцевую камеру (224), находящуюся в сообщении по текучей среде со впуском (216), и наружный кольцевой участок (124) центральной трубки (100) фильтра, и центральную цилиндрическую полость (226), концентрическую относительно продольной оси (206), находящуюся в сообщении по текучей среде с выпуском (220) и внутренним кольцевым участком (126) центральной трубки (100) фильтра.

9. Фильтр (200) по п. 7, отличающийся тем, что множество пор (114) образуют минимальный размер (120), который меньше чем 200 мкм.

10. Фильтр (200) по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно содержит фильтрующую среду (228) цилиндрической кольцевой конфигурации, расположенную радиально между центральной трубкой (100) фильтра и наружной стенкой (202), и фильтрующая среда (228) содержит сложенную ткань, имеющую отверстия (230).