CN101980759A - 过滤筒及其制造方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本组发明涉及液体净化装置并能用来净化饮用水以及供家庭、医疗及其他目的的其他液体。一种过滤筒，其填充有过滤材料且构造成能用盖从上面盖住的开口碗的形式，其具有侧壁和带有至少一个排出口的底部，排出口由能透水材料封住，其中，筒底部构造成使得其可使用延伸至侧壁的外缘且由直径小到足以允许使用包括粉状颗粒的过滤材料的纤维制成的能透水材料；并且，壁的外缘与内缘之间沿底部的周边的整个区域由基于聚合物能透水材料的组合物构成。制造过滤筒的方法包括：将坯料放在至少一个对开模中，将其切割成零件的要求的形状，用熔化的聚合物材料填充模具的成形腔以及从模具中取出产品，其中，用熔化的聚合物材料填充模具的成形腔在将坯料放在模具中的步骤之后进行，并且，沿形成在模具的预定区域中的切割区切割坯料。本过滤筒用在用于净化液体、主要是饮用水的装置中。
Description
技术领域
本组发明涉及过滤装置，该过滤装置用于液体(主要是饮用水)净化、选定为用在用于家庭条件下的液体净化的过滤器中(主要用在罐型过滤器中)，并且能用于净化饮用水以及供家庭应用、医疗和其它领域中的其它液体。
背景技术
从现有技术中获知了一种用于水过滤的装置(于1991年3月26日公布的美国专利No.5,002,665，IPC B01D24/00)，该装置包括填充有过滤材料且制造成能由盖3盖住的碗的形式的过滤器***件1，其底部具有排出口5，该开口用低熔点的塑料纤维网9从上面封住，该网能焊接至底部(说明书的第1、2页；图1、2)。该装置十分难于制造，而且流动面积小，这导致过滤速度降低。
已知一种用于液体净化的过滤单元，该过滤单元包括：壳体2，制造成具有侧壁和带有排出口9的底部6的碗的形式；以及盖，具有用于液体进入的孔。壳体中设置有颗粒状的过滤材料。为了防止过滤材料进入已净化的液体内，所述材料与底部之间设有制造成平圆盘的形式的且焊接至底部的网8。该网由无纺布制成，例如聚丙烯(说明书的第1页；图2)，(于1991年9月17日公布的美国专利No.5,049,272，IPC B01D24/14)。在制造所述单元时，必须另外将该网固定至一体的基座。
从于2000年6月11日公布的美国专利No.6,012,232，IPCF26B19/00中获知了一种填充有过滤材料的过滤单元，该过滤单元包括侧壁、盖以及带排出口的底部，该排出口由网封住。制成网的材料包括连接在一起的两类纤维：亲水纤维和疏水纤维(说明书的第3页)。由于流动面积小，所以不能达到高的过滤速度，这使产品的操作性能降低。
本发明的最接近类似物是从于2000年8月8日公布的美国专利No.6,099,728，IPC B01D27/02中获知的过滤筒1，其中，该过滤筒填充有颗粒状的过滤材料并制造成开口碗的形式，该碗可用盖盖住，并具有侧壁3和带排出口2的底部1，该排出口由具有塑料框架11的织物***物12封住(说明书的第2页；图1、2)，其中，网眼大小为50至300微米，优选为80-200微米(说明书的第1页)。位于所述筒的底部中的排出口的流动面积有限，这导致过滤速度下降，即，导致产品的操作性能变差。在制造所述筒时，需要单独地专用的制造阶段，其中，形成具有塑料框架的***物。在通过注模方法制造筒本身时，使用已制得的***物。制造工序的多个阶段使制造过滤筒的技术变得复杂。从现有技术中获知的由塑料制造过滤装置或其元件的方法通常基于压力下的注模方法。但是，制造过滤装置的关键问题在于纤维材料的使用，例如小纤维直径(例如，2-20微米)的非纺织材料。使用所述材料作为过滤装置的一部分的可能性允许在液体净化装置中使用更小的吸附剂，例如，颗粒尺寸小于50微米的粉末状的过滤材料，这又提高了已过滤的液体的净化程度。但是，当自动地从这种材料切割零件(piece)时，必须确保切边冲头(cutting stamp)中的间隙远小于纤维的直径，这在现有技术中是不可能的。获得这种产品的其它方法包括使用切模(dinking die)、超声波及激光切割以及用热工具(hot instrument)切割。所有这些方法都不能确保稳定的自动操作。
根据本发明的制造过滤筒的方法的最接近类似方法是从于2005年5月3日公布的美国专利No.6,887,413、IPC B29C45/14中获知的用直接铸成的紧固件制造精加工的壳体或部件的方法。此方法包括以下步骤：将坯料放在用于压力下的模塑的至少一个对开模中，该坯料表现为带有胶合板层的装饰部件、或片状金属的部件、或衬底上的非纺织覆盖层等等；闭合模具，从而提供从坯料切取(切割)零件以达到要求的形式；然后，通过压力下的注射方法用熔化的用于铸造的组合物填充模具的成形腔，并在组合物硬化之后，从模具中取出产品。在所述方法中，当使用小纤维直径的纤维材料作为坯料会导致关于坯料的切割问题。
发明内容
所提出的本组发明的总目的是在简化制作产品的技术同时，创造具有高操作性能的可靠结构。
使用所提出的本组发明获得的技术效果在于：通过增大流动面积并且同时通过提高液体净化效率提高了液体过滤速度。
所陈述的目的和所要求的技术效果通过以下内容实现：
一种根据本发明的过滤筒，其填充有过滤材料、构造成能由盖从上面盖住的开口碗的形式，且具有侧壁和带有至少一个排出口的底部，该排出口至少用一种能透水材料封住，该底部构造成使用延伸至侧壁的外缘且由直径小到足以允许使用包括粉状颗粒的过滤材料的纤维制成的能透水材料，壁的外缘与内缘之间沿着底部的周边的整个区域表现为基于聚合物能透水材料的组合物。
使用的能透水材料包括直径厚于0.5微米、优选地是2-20微米的纤维；
使用的能透水材料的厚度从0.02mm到3mm、优选地是从0.04mm到2mm、并且更优选地是从0.05mm到0.3mm；
使用的能透水材料由聚酯纤维、聚烯烃纤维、聚酰胺纤维及微纤维中的一种制成；
能透水材料能制造成波纹状材料的形式；
能透水材料能至少由两层构成，其中，至少其中的一层由具有限定特性的材料制成，例如由杀菌材料、吸附材料及离子交换材料中的一种制成；
底部能制造成具有加强肋；
加强肋表现为聚合物能透水材料的组合物；
加强肋能径向地定向；
加强肋能是凸出形状的；
设置在加强肋之间的能透水材料能是凸出形状的，其中，设置在加强肋之间的能透水材料能具有比加强肋之间的横截面面积大的表面积；
过滤材料能包括粉状颗粒和纤维状颗粒，其中，过滤材料能包括尺寸小于50微米的颗粒；
一种制造过滤筒的方法，包括：将坯料放在至少一个对开模中，切割坯料以获得零件的指定形状，用熔化的聚合物填充模具的成形腔以及从模具中取出产品，其中，根据本发明，用熔化的聚合物填充模具的成形腔在放置坯料的步骤之后实施，切割步骤在切割区中进行，该切割区在模具的预定区域中模塑而成，其中，切割和取出产品同时进行；
坯料边缘延伸到切割边缘的范围外，并且切割区表现为坯料与熔化而后硬化的聚合物材料的组合物，其中，切割区能从坯料的一侧模塑或者能以使得坯料熔化在聚合物层之间的方式从坯料的两侧模塑；
坯料表现为纤维直径小到足以允许使用包括粉状颗粒的过滤材料的连续的能透水材料条带；
使用具有直径大于0.5微米、优选地是2-20微米的纤维的能透水材料；
使用厚度从0.02mm到3mm、优选地是从0.04mm到2mm、并且更优选地是从0.05mm到0.3mm的能透水材料；
使用由聚酯纤维、聚烯烃纤维、聚酰胺纤维及微纤维中的一种制成的能透水材料；
在用熔化的聚合物填充模具的成形腔及切割的每个周期之后，自动移动能透水材料条带；
根据所述方法制造的所述过滤筒应用在液体(主要是饮用水)净化装置中。
附图说明
本组发明的本质通过附图描述。
图1是过滤筒的总图和仰视图，其中，侧壁设计为圆柱形表面；
图2是过滤筒的总图和仰视图，其中，侧壁设计为具有V形槽的圆柱形表面；
图3是过滤筒的仰视图，其中，加强肋为径向定向，并且侧壁为设计为圆柱形表面；
图4是过滤筒的仰视图，其中，加强肋为径向定向，并且侧壁设计为具有V形槽的圆柱形表面；
图5是过滤筒的总图和仰视图，其中，加强肋沿二次曲线表面设置；
图6是过滤筒的总图和仰视图，其中，能透水材料设计为网纹材料；
图7是过滤筒的总图和仰视图，其中，设置在加强肋之间的能透水材料具有比加强肋之间的横截面面积大的表面积；
图8是内部设置有过滤筒的罐型过滤器的总图；
图9是模具的示意图。
具体实施方式
所要求保护的过滤筒的本质特征在于，利用所要求保护的方法，筒的底部由能透水材料制成，能透水材料延伸至侧壁的外缘且由具有足够小的直径的纤维制成。使用由薄纤维制成的能透水材料允许提供输出过滤器(其是过滤筒的底部)的高透气性和透水性，这是由于增大了总流动面积，即，由于提高了液体过滤速度，并且还由于在过滤筒中使用了更小的吸附剂，例如，颗粒尺寸小于50微米(优选为20微米及更小)的粉状活性炭，这又提高了已过滤液体的净化程度。
制成碗的形式且填充有过滤材料4的过滤筒1(图1)由侧壁2和底部3构成，这些侧壁例如能被制成圆柱形表面的形式(图1)或者被制成具有V形槽7的圆柱形表面的形式(图2)，该V形槽用于将过滤筒固定在用于净化水的接收容器中。
为了由于增大流动面积而加快液体过滤速度，过滤筒1的底部3完全由能透水材料5制成，该能透水材料由具有足够小的直径的纤维制成，该材料延伸至侧壁2的外缘，从而使侧壁2的外缘与内缘之间的区域6表现为(represent)聚合物能透水材料5的组合物(视图I、图1)。使用聚丙烯或类似物的非纺织材料(例如，其纤维的直径为10微米)或者使用纺织材料(例如纤维厚度为0.3mm且纤维直径为20微米的聚酯纤维网)作为允许水通过并截住颗粒的能透水材料5。过滤筒1的底部3能由平的能透水材料5(图1、图2)或波纹状能透水材料5(使用更薄的或可压缩的材料)(图6)制成。能透水材料5例如能由若干层材料制成，这允许减小流体阻力，并因此加快液体流动速度，此外，至少其中一层能由具有限定特性的材料(例如杀菌材料、吸附材料或离子交换材料)制成。
过滤筒1的底部3能具有加强肋8，这些加强肋允许保护能透水材料免于偶然的机械作用，并且，对于大尺寸的过滤筒1，用来确保结构的可靠性。同时，包括由于加强肋8具有更小的尺寸，加强肋之间的流动面积远大于最接近的类似装置中的流动面积。加强肋8表现为(壁2的外缘与内缘之间沿着底部3的周边的区域6同样也是)作为更坚固的材料的聚合物能透水材料5的组合物。在这方面，加强肋8所占据的过滤筒1的底部3的表面积小于由能透水材料形成的流动面积。加强肋8能制造成例如径向地形成(图3、图4)或沿二次曲线(conic)表面设置(图5)。
如图7所示，设置在加强肋8之间的能透水材料5能够具有比肋之间的横截面面积大的表面积。由于能透水材料容易形成，所以在模具的闭合的半部之间不可避免地形成材料的折叠(fold)，折叠填充有聚合材料即，在能透水材料的凸起部之间形成聚合材料的场所(site)，由于增大了流动面积，这也允许加快液体过滤速度。
使用例如粒状活性炭颗粒(粒状活性炭)和/或离子交换聚合微粒(离子交换树脂)以及尺寸小于50微米的粉状颗粒(颗粒尺寸为20微米及更小的粉状活性炭)、和/或纤维直径小于50微米的纤维颗粒(离子交换聚合纤维，例如，纤维直径为15-20微米的离子交换聚丙烯腈纤维)作为过滤材料。
过滤筒1能用盖9从上面盖住。
过滤筒能用在用于液体净化(主要是水净化)的装置中，例如，用在罐型过滤器中。
过滤筒和用于净化液体(例如水)的装置如下操作：将填充有过滤材料4且由盖9盖住的过滤筒1***到用于待净化的水的接收容器10中(图8)。
将设计成具有过滤筒1的漏斗的形式的接收容器10***到用于净化水的制成罐的形式的容器11中。在过滤工序开始时，将水倒入接收容器10中。未净化的水通过盖9中的开口流入过滤筒1中并通过过滤材料4，因此净化水通过过滤筒的底部3并进入容器11，其中，过滤材料(吸附剂)的小颗粒不会进入净化水中。通过倾斜用于水净化的装置能将净化水倒出。
通过压力下的注模技术来制造过滤筒的方法的本质在于，将坯料3放在其中形成有区域2的对开模1中(图9)，其中，坯料能表现为例如纤维直径大于0.5微米的能透水材料，例如，非纺织材料(纤维直径为10微米的聚丙烯等)，或者是纺织材料(例如，纤维直径为20微米且厚度为0.3mm的聚酯纤维网)。
闭合模具1并通过压力下的注射技术用熔化的聚合物(例如聚丙烯或聚乙烯)填充模具。在填充模具1且使聚合物硬化的操作之后，立即实施沿着切割区4将零件切割成指定形状。结合并同时进行将零件切割成指定形状的操作以及取出已完成的产品的操作。在用熔化的聚合物填充模具1的成形腔及切割的每个周期之后，坯料3(能透水材料条带)自动移动。
模具1中的区域2由模具的与坯料3接触的成形元件的突出部分(厚度例如为0.2-0.6mm)形成，这允许通过使用由具有足够小的纤维直径的能透水材料制成的坯料来实现沿着区4切割零件的工序。
在模塑过程中，零件的独立元件(例如切割区、加强肋、侧壁的外缘与内缘之间的区域)中的熔化的聚合物能从一侧覆盖坯料3或者从两侧覆盖它，这是由于模具的成形元件的所述突出部分从坯料3的一侧或两侧形成。
在用熔化的聚合物填充模具之后完成切割零件的操作的次序允许实现切割零件的工序。改变操作完成的次序以及在模具的预定区域中形成切割区的结合提供了使得能透水材料具有足够小的纤维直径和在规定尺寸内的不同纤维厚度的可能性，并且切割零件的操作以及取出已完成的产品的操作的结合允许简化制造技术。
Claims (26)
1.一种过滤筒，所述过滤筒填充有过滤材料、制造成能用盖从上面盖住的开口碗的形式、具有侧壁和带有至少一个排出口的底部，所述排出口至少用一种能透水材料封住，
其特征在于，
所述过滤筒底部构造成使用延伸至所述侧壁的外缘且由直径小到足以允许使用包括粉状颗粒的过滤材料的纤维制成的能透水材料，
其中，所述壁的外缘与内缘之间沿着所述底部的周边的整个区域表现为聚合物能透水材料的组合物。
2.根据权利要求1所述的过滤筒，其特征在于，使用的能透水材料包括直径大于0.5微米、优选地是2-20微米的纤维。
3.根据权利要求1所述的过滤筒，其特征在于，使用的能透水材料的厚度从0.02mm到3mm、优选地是从0.04mm到2mm、并且更优选地是从0.05mm到0.3mm。
4.根据权利要求1所述的过滤筒，其特征在于，使用的能透水材料由聚酯纤维、聚烯烃纤维、聚酰胺纤维及微纤维中的一种制成。
5.根据权利要求1所述的过滤筒，其特征在于，所述能透水材料能制造成波纹状材料的形式。
6.根据权利要求1所述的过滤筒，其特征在于，所述能透水材料能至少由两层构成。
7.根据权利要求6所述的过滤筒，其特征在于，至少其中的一层由具有限定特性的材料制成，例如由杀菌材料、吸附材料及离子交换材料中的一种制成。
8.根据权利要求1所述的过滤筒，其特征在于，所述底部能制造成具有加强肋。
9.根据权利要求8所述的过滤筒，其特征在于，所述加强肋是聚合物能透水材料的组合物。
10.根据权利要求8所述的过滤筒，其特征在于，所述加强肋能径向地定向。
11.根据权利要求8所述的过滤筒，其特征在于，所述加强肋能具有凸出形状。
12.根据权利要求8所述的过滤筒，其特征在于，设置在所述加强肋之间的所述能透水材料能具有凸出形状，其中，所述材料能具有比所述加强肋之间的横截面面积大的表面积。
13.根据权利要求1所述的过滤筒，其特征在于，所述过滤材料能包括粉状颗粒和纤维状颗粒。
14.根据权利要求13所述的过滤筒，其特征在于，所述过滤材料能包括尺寸小于50微米的颗粒。
15.一种制造过滤筒的方法，包括：
将坯料放在至少一个对开模中，
将所述坯料切割成零件的指定形状，
用熔化的聚合物填充所述模具的成形腔，以及
从所述模具中取出产品，
其特征在于
用熔化的聚合物填充所述模具的成形腔在放置所述坯料的步骤之后实施，
其中，所述切割沿形成在所述模具的预定区域中的切割区进行。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述切割和取出产品同时进行。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述坯料边缘延伸到所述切割边缘的范围外，并且所述切割区是所述坯料与熔化而后硬化的聚合物材料的组合物。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，能从所述坯料的一侧模塑所述切割区。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，能以使得所述坯料熔化在聚合物层之间的方式从所述坯料的两侧模制所述切割区。
20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述坯料表现为连续的能透水材料条带。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，使用纤维直径小到足以允许使用包括粉状颗粒的过滤材料的能透水材料。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，使用包括直径大于0.5微米、优选地是2-20微米的纤维的能透水材料。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，使用厚度从0.02mm到3mm、优选地是从0.04mm到2mm、并且更优选地是从0.05mm到0.3mm的能透水材料。
24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，使用由聚酯纤维、聚烯烃纤维、聚酰胺纤维及微纤维中的一种制成的能透水材料。
25.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在用熔化的聚合物填充所述模具的成形腔及切割的每个周期之后，自动移动所述能透水材料条带。
26.过滤筒在用于净化液体、主要是饮用水的装置中的应用，其中，所述过滤筒为通过权利要求15至25中任一项所述的方法制造的根据权利要求1至14中任一项所述的过滤筒。
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