CN1775340A - 具有过滤篮的流体过滤器及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种包括过滤器外壳、过滤篮和过滤件的流体过滤器组件及其使用方法。该过滤篮具有未扩张的状态，使它能***流体过滤器外壳。在过滤作业过程中，过滤篮扩张并与过滤器外壳的内表面在一定位置处接合。从过滤篮中排出的过滤后的流体可在过滤器外壳与多个预定接合位置间的过滤篮之间流动。可以使用在过滤篮上的径向向外延伸的突起，使之与过滤器外壳的内表面接合。过滤件可以包括袋式过滤器。
Description
(1)技术领域
本发明涉及流体过滤器，并且尤其涉及包括过滤篮的流体过滤器。
(2)背景技术
流体过滤器有许多的制造方式和工艺应用。例如，流体过滤器经常在化学应用、水处理应用、油漆和涂料应用、塑料和树脂应用、电子和半导体应用、公用工程和发电应用、食品和饮料应用以及制药应用中使用。
传统的流体过滤器通常使用采取过滤筒或过滤袋形式的过滤件。当采用过滤袋时，流体过滤器还可以包括置有过滤袋的过滤篮。在过滤作业过程中，流体流进过滤袋的开口端，并通过过滤袋本身向外流，从而将颗粒捕获在袋子中而过滤流体。由于流体流进袋子中，袋子扩张开。在一些流体过滤器中，袋子的扩张将导致袋子与过滤器容器外壳的内表面接合在一起，从而会阻挡向外流的流体通过袋子的那一部分并降低袋子的有效过滤能力。为防止此类情况的发生，已知的是使用向内与过滤器外壳的内表面间隔开的过滤篮，用以限制过滤袋的扩张、并从而使流体能在过滤袋的外表面和过滤器外壳的内表面之间流过的空间得以保持。此类过滤篮必须具有足够的强度以承受由扩张的过滤袋施加在过滤篮上的圆周应力以及其它作用力。
虽然已知的过滤篮是有效的，但使用此类过滤篮会增加流体过滤器的成本。期望有一种具有有效且相对较便宜的过滤篮的流体过滤器组件。
(3)发明内容
本发明提供一种包括相对较便宜的过滤篮的流体过滤器组件。通过设有与过滤器外壳的内表面接合的向外延伸突起，该过滤器外壳可用于代替过滤篮来承受由过滤袋的扩张而产生的圆周应力。这从而降低了对过滤篮所要求的强度，并可以用较薄的侧壁来生产过滤篮，从而减少了过滤篮的材料消耗。
在一个形式中，本发明包括一种流体过滤器组件，它包括过滤器外壳，该过滤器外壳的内表面形成具有进口和出口的流体通道。在流体通道中可设置具有开口端和形成多个孔的篮框部分的过滤篮。该过滤篮具有：第一构形，其中篮框部分可***到流体通道，且使篮框部分和内表面之间形成间隙；以及第二构形，其中过滤篮相对于第一构形向外扩张、且篮框部分与流体通道的内表面在多个间隔开的预定位置处相接合。当过滤篮处于它与过滤器外壳接合的第二构形时，篮框部分在预定位置之间与内表面分隔开，从而使从进口到出口流经过滤器外壳的流体通过开口端进入过滤篮、向外通过在篮框部分中的多个孔，并在每个预定位置间在篮框部分与过滤器外壳的内表面之间流动。
在另一个形式中，本发明包括一种流体过滤器组件，它包括：过滤器外壳，该过滤器外壳的内表面形成具有进口和出口的流体通道；以及适于过滤流经过滤器的流体的过滤件。还包括置于流体通道中并具有开口端和形成多个孔的篮框部分的过滤篮。过滤件可以至少部分地通过过滤篮的开口端插进去，并可置于篮框部分中。过滤件的扩张由过滤篮的篮框部分所限制。过滤篮还包括设于可与过滤器外壳的内表面接合的篮框部分中的多个向外延伸的突起。过滤件在过滤篮中的扩张可将突起偏压至与过滤器外壳的内表面接合。
在再一个形式中，本发明包括一种过滤流体的方法。该方法包括：提供过滤器外壳，该过滤器外壳的内表面形成具有进口和出口的流体通道的内表面的、将过滤篮置于流体通道中以及将过滤件置于过滤篮中。该方法还包括使流体从进口流经过滤器外壳流到出口、使流体流经过滤件来过滤流经过滤器外壳的流体、以及当流体通过过滤件时使过滤件扩张并向外偏压过滤篮。此外，该方法包括在过滤篮由过滤件的扩张向外偏压时使过滤器外壳部件的内表面与过滤篮在多个预定位置处相接合，并且使过滤过的流体向外通过过滤篮，并流过过滤器外壳内表面与过滤篮的外表面之间、以及过滤篮与过滤器外壳接合的多个预定位置之间。
本发明的一个优点在于通过提供一种具有可以在预定位置处与过滤器外壳内表面接合、同时又能使流体在接合区域之间流过的过滤篮的流体过滤器，使过滤篮将力传给过滤器外壳。这样，可使过滤篮相对较薄、从而减少了制造过滤篮所需要的材料消耗。
(4)附图说明
通过以下结合附图对本发明的一个实施例的说明，本发明的上述和其它的特点和目的，及其实现的方法将变得更加明显，并且可以对发明本身有更好的理解。
图1是根据本发明的流体过滤器组件的纵向剖切图；
图1A是图1所示过滤器组件的纵向剖切图，它显示盖子和密封细节；
图2是图1所示过滤篮的侧视图；
图3是过滤篮的仰视图；
图4是沿图2中的线4-4截取的部分横截面图；
图5是沿图2中的线5-5截取的横截面图；
图6是图1中的细部6的分解图；
相应的标号表示几个图中相应的部件。虽然此处举出的例子是说明本发明的一个实施例，但下面揭示的实施例并不试图涵盖一切或将本发明的范围限制在所揭示的具体形式中。
(5)具体实施方式
根据本发明，在图1中示出了一流体过滤器组件20。过滤器组件20包括过滤器容器或外壳22，它包括基座部件24、基本上呈圆柱形的中间部件26和上部部件28。可以将个别的外壳部件24、26、28通过任何可在它们之间提供紧密密封的适合方式连接到一起，比如熔接。外壳部件可以由任何适合的材料制造而成，例如316不锈钢、304不锈钢、碳钢或聚丙烯。在所示出的实施例中，用于制造外壳部件的材料为具有20％玻璃纤维填料的聚丙烯。如同在本领域中公知的那样，取决于用来形成外壳的材料和所要应用的流体，在外壳部件中还可以使用内部涂层。
上部部件28具有液体由此通过进入外壳22的进口30。使用盖子88来密封和关闭上部外壳部件28的开口端32。如图1A所示，使用V形垫圈来密封盖子88和上部外壳部件28的接头处。可以用任何适合的方法将盖子88可拆卸地固定于上部外壳部件28，例如互锁凸轮面或螺纹连接。基座部件24具有流体由此流出外壳22的出口34和用于支撑流体过滤器组件的多个腿36(只显示了三个等距间隔的腿中的一个)。基座、中间和上部外壳部件24、26、28都流体连通并具有共同形成从进口30到出口34的流体通道的内表面38、40、42。
网状过滤篮46位于过滤器外壳22的流体通道44中。过滤篮46包括形成开口50的环形上端48。具有位于与开口端48相对位置处的闭合端54的基本上呈圆柱形的部件52从环形上端48伸出。圆柱部件52和闭合端54形成其中可以放置过滤件的过滤篮46的篮框部分56。柱形部分52和闭合端都具有流体可以由此向外流经过滤篮的多个流体孔58。从圆柱部件52处伸出多个突起60，将在下面对此作详细讨论。分别纵向和圆周延伸的加强肋62、64不包括任何孔58，从而提供了加强强度区域。闭合端54包括类似的沿直径延伸的加强肋66。在所说明的实施例中，孔58大约为1/8英寸见方(3.2mm见方)并且都纵向和圆周向间隔开约1/8英寸(3.2mm)。篮框部分56的厚度约为1/4英寸(6.4mm)，并且突起60径向向外伸出大约1/4英寸(6.4mm)。另一个过滤篮的实施例可以有不同的尺寸和结构。在所说明的实施例中，过滤篮46为聚丙烯制成的，然而，也可以使用其它适合的材料来制造过滤篮。如图5所示，除了突起60以外，还可以使用相对较大的突起61。可以分别在图4和5中清楚地看到突起60、61的纵向和圆周间隔。在所说明的实施例中，突起60、61纵向间隔约0.7英寸(1.8cm)。
流体过滤器组件20还包括过滤件68。在所说明的实施例中，过滤件68为包括安装环70和过滤袋72的袋型过滤件。如图6的详图中所能清楚地看到的那样，安装环70包括径向外环法兰74、具有环形肋78的纵向延伸部分76和袋子安装部件80。虚线74a示出了在环70固定在外壳22内之前外环法兰74的相对位置。随着将安装环70从虚线74a所示的位置按压进入由上部外壳部件28的环形凸肩82形成的开口中，法兰74被偏压进入到与凸肩82接合的位置、且肋条78被置入槽84内。肋条78被置入槽84内，可使安装环70牢固地保持就位，外环法兰74与凸肩82的上表面86紧密接合，从而在它们之间形成流体紧密密封。安装环70可以由任何适合的材料制造而成，比如聚丙烯、聚酯或尼龙。用非聚合材料，例如钢制造安装环也是已知的。在所说明的实施例中，环70为聚丙烯材料。环70还可以包括穿过由安装环70形成的开口而延伸的手柄(未示出)，以便于将安装环70***过滤器组件20以及从中取出。此类手柄的例子在美国专利4669167中有所揭示，该专利引用于此作为参考。
过滤袋72是常用的非织毡过滤袋。此类过滤袋可以由各种不同的材料的纤维制成，比如聚酯、聚丙烯、尼龙、高熔点芳香族聚酰胺、Teflon或其它对于那些本领域普通技术人员来说公知的、适宜的材料。过滤袋72具有通过超声波熔接、缝纫或其它适用的手段连接在环70的环形安装部件80上的开口端。在图6中只示出了毗邻安装环70的过滤袋72最上面部分。过滤袋72没有在图1中示出。图4显示的是过滤袋在没有流体流过时的松开状态。图4中的虚线72a表示由于流体流过过滤袋72而导致的过滤袋72与过滤篮46的内壁接合的状态。适用于本发明的袋型过滤件可以从过滤专业股份有限公司(Filter Specialists.INC)购得，它在Indiana州的Michigan城有营业场所。
在使用过滤件20之前，必须将过滤篮46和过滤件68安装在外壳22内。最初，将盖子88移开。然后将过滤篮46纵向插进开口32中，通过上部外壳部件28的主体并进入外壳22的中间部件26，到达图1所示的位置。过滤篮46是在未扩张的第一构形下***外壳22的。在这种情况下，在突起60的径向外表面与外壳22的内表面38、40之间存在使过滤篮46能容易地插进外壳22中的空隙92(见图6)。在所说明的实施例中，空隙92约为1/32英寸(0.794mm)，并且内圆柱面40具有约为8.5英寸(21.6cm)的直径。诸如沿直径延伸的肋条25之类的间隔件从外壳部件24的内表面38向上突起，从而与闭合端54接合并支撑过滤篮46。虽然只示出了一个肋条25，但设有数个与组件20的中轴相交、沿直径延伸的肋条25(与闭合端54上的加强肋66的类型类似)。从而，肋条25在过滤篮46下面形成开口的饼形区域，由此流体可以流出过滤篮46，并且或者是直接流向出口34，或者是先径向流向闭合端54、然后向上越过肋条25的高度、而后再沿圆周方向流到出口34。可以采用其它的间隔件结构来保持闭合端54和内表面38之间的空隙，例如闭合端可以具有间隔开的突起60以与表面38接合。或者，上端48可以与凸肩或类似支撑结构接合，从而将过滤篮46悬挂在流体通道44内并在过滤篮46下方保持一开口区域。
在插进过滤篮46后，将过滤件68安装在外壳22中。将过滤件68也穿过开口32插进去、并将过滤袋72置入篮框56内。过滤件68通过上述的肋条78和槽84之间的咬合接合而固定。然后，将盖子88装到上部外壳部件28上以封闭开口32。上部外壳部件28包括位于其上部边缘处、在将盖子安放妥当后由垫圈90密封的排放孔89。如果没有将盖子安放妥当，在过滤器被充满后，液体会从孔89处渗出以向用户报警。
通过将流体经进口30引入外壳22的流体通道44以过滤流体。流动管道94表明流体在流体过滤器组件20内流动的方向。进口流体流经上部外壳部件28并通过安装环70形成的开口进入过滤袋72。然后，流体通过形成过滤袋72的纤维材料、从而将颗粒捕获在过滤袋72的材料中并过滤流体。流体从过滤袋72通过篮框56中的孔58向外流出。突起60在篮框56和外壳22的内周表面40之间保持一空隙，随后流体通过该空隙流向过滤过的流体流出外壳2所要经过的出口34。
在迫使流体通过过滤袋72时，在过滤袋72的内部和外部之间产生了压力梯度。在所说明的实施例中，最大的压差约为65psi(448kPa)。由于过滤袋72的内部处于高压，过滤袋72向外扩张并与过滤篮46的内表面接合，如图4中的虚线72a所示意的那样。过滤篮46限制了过滤袋72的扩张并防止它与内表面40直接接合。这就转而再将过滤篮46向外偏压进入扩张的第二构形，造成突起60与外壳22的内表面40接合。突起60位于过滤篮46的圆柱部分52的外部、圆周和纵向间隔开的预定位置处，从而可使向外通过过滤篮46中的孔58的流体在内表面40和各个突起60之间的过滤篮46之间流向出口34。通过用当没有压力梯度作用在篮框部分56上时能恢复原有的、未扩张构形的弹性材料来制造过滤篮46，可以更容易地将过滤篮46从外壳22中拆卸下来，用以进行例行保养和维修。
在过滤作业过程中，由于外壳部件26中径向向外的流体压力，在中间外壳部件26中会产生圆周张力。如同那些本领域技术人员所知的那样，在中空圆柱体的壁上的圆周应力是由作用在圆柱体上的径向向外的作用力所产生的、沿圆柱体的纵轴的垂直平面中的圆周方向作用在壁中的应力。在具有与过滤器外壳部件的内表面向内间隔开而并不与之接合的过滤篮的传统的流体过滤器中，过滤篮限制了过滤袋的扩张、并承受在过滤篮中产生圆周张力的压差。此类传统的过滤篮必须具有足够的强度以承受圆周应力而不损坏。
与传统的、与过滤器外壳内壁接合的过滤篮不同，所示的过滤篮46向外扩张，使突起60在受到由过滤器作业而产生的压差时与基本上呈圆柱形的表面40接合。突起60与内表面40的接合可将径向向外的力传到表面40。通过将过滤篮所承受的一部分力传给外壳部件26，可减小必须由过滤篮46所抵抗的圆周张力，而使用来形成过滤篮46的材料的厚度也可减少。从而就可节省在制造过滤篮46时的材料消耗。将力传给外壳部件26会增加外壳部件26所承受的圆周应力。但是，此类增加的量不会影响其它会更可能决定外壳部件26的设计强度的安全和性能方面考虑因素的过滤器外壳设计。在所说明的实施例中，外壳部件26具有大约1/2英寸(1.3cm)的厚度，并为具有20％玻璃纤维填料的聚丙烯。
要注意的是，也可以采用其它本发明的实施例。例如，还可有位于与过滤篮的外表面接合的、外壳部件内表面上的提高了的突起，用以充当和突起60一样的功能。然而，这样的替代实施例不如所说明的实施例那样制造简便。
虽然已对本发明的示范性设计方案作了说明，但本发明可以在本说明的精神实质和范围内作进一步的修改。因此，本申请应涵盖采用本发明的一般原则而对本发明所作的任何变型、应用和修改。
Claims (21)
1、一种流体过滤器组件，包括：
过滤器外壳，该过滤器外壳的内表面形成具有进口和出口的流体通道；和
可放置在流体通道中的过滤篮，所述过滤篮具有开口端和形成多个孔的篮框部分，所述过滤篮具有第一构形，其中所述篮框部分可***所述流体通道，且使所述篮框部分和所述内表面之间形成间隙，所述过滤篮具有第二构形，其中所述篮框部分相对于所述第一构形向外扩张、且所述篮框部分与所述流体通道的所述内表面在多个间隔开的预定位置处接合，并且其中所述篮框部分在所述预定位置之间与所述内表面隔开，从而使从所述进口流到所述出口的流体通过所述开口端进入所述过滤篮、向外通过在所述篮框部分中的所述多个孔，并在所述预定位置之间在所述篮框部分与所述过滤器外壳的所述内表面之间流动。
2、如权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，还包括用于过滤流经过滤器的流体的过滤件，过滤件可以至少部分地通过所述过滤篮的所述开口端***，所述篮框部分限制所述过滤件的扩张。
3、如权利要求2所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤件包括可与所述篮框部分接合的过滤袋。
4、如权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤篮包括多个向外延伸的突起，所述突起和所述内表面的接合形成所述多个预定位置。
5、如权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述篮框部分包括基本上呈圆柱形的部分，所述多个预定位置设于所述基本上呈圆柱形的部分的外部径向表面上。
6、如权利要求5所述的流体过滤器，其特征在于，所述多个预定位置包括在所述基本上呈圆柱形的部分上沿圆周和纵向间隔开的位置。
7、如权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤篮包括可弹性扩张的材料。
8、如权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤篮包括聚丙烯材料。
9、一种流体过滤器组件，包括：
过滤器外壳，该过滤器外壳的内表面形成具有进口和出口的流体通道；
适于过滤流经过滤器的流体的过滤件；和
置于所述流体通道中的过滤篮，所述过滤篮具有开口端和形成多个孔的篮框部分，所述过滤件可以至少部分地通过所述开口端***、并可置于所述篮框部分中，所述篮框部分限制所述过滤件的扩张，所述过滤篮还包括设于所述篮框部分上、并可与所述过滤器外壳的所述内表面接合的多个向外延伸突起，其中所述过滤件在所述过滤篮中的扩张可将所述突起偏压至与所述内表面相接合。
10、如权利要求9所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤件包括可与所述篮框部分接合的过滤袋。
11、如权利要求9所述的流体过滤器，其特征在于，所述篮框部分包括基本上呈圆柱形的部分，所述多个突起设于所述基本上呈圆柱形的部分的外部径向表面上的。
12、如权利要求11所述的流体过滤器，其特征在于，所述内表面包括用于容纳所述篮框部分的基本为圆柱形的部分，所述篮框部分可以径向向外扩张，其中所述篮框部分可以以未扩张的状态***所述基本为圆柱形的部分，其中在所述突起和所述内表面之间形成空隙。
13、如权利要求12所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤篮包括可弹性扩张的材料。
14、如权利要求12所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤篮包括聚丙烯材料。
15、如权利要求9所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤篮包括基本上呈圆柱形的部分，所述开口端设于所述基本上呈圆柱形部分的一端，所述基本上呈圆柱形部分的另一端为形成所述篮框部分一部分的闭合端，所述多个突起包括在所述基本上呈圆柱形的部分上沿圆周和纵向间隔开的突起。
16、如权利要求15所述的流体过滤器，其特征在于，所述篮框部分包括多个加强肋，所述多个加强肋包括位于所述基本上呈圆柱形部分上沿圆周和纵向延伸的肋条。
17、一种过滤流体的方法，所述方法包括：
提供过滤器外壳，该过滤器外壳的内表面形成具有进口和出口的流体通道；
将过滤篮置于流体通道中；
将过滤件置于过滤篮中；
使流体从进口流经过滤器外壳流到出口；
使流体流经过滤件来过滤流经过滤器外壳的流体；
当流体通过过滤件时使过滤件扩张并向外偏压过滤篮；
在过滤篮由过滤件的扩张向外偏压时，使过滤器外壳的内表面与过滤篮在多个预定位置处接合；以及
使过滤过的流体向外通过过滤篮，并流过过滤器外壳内表面与过滤篮的外表面之间、以及过滤篮与过滤器外壳接合处的多个预定位置之间。
18、如权利要求17所述的方法，其特征在于，将过滤篮置于流体通道中的步骤包括将过滤篮以未扩张的状态***流体通道，其中在过滤篮和过滤器外壳的内表面之间有空隙，并且使过滤器外壳的内表面与过滤篮在多个预定位置处接合的步骤包括使过滤篮向外扩张。
19、如权利要求17所述的方法，其特征在于，过滤件包括袋式过滤器，并且使过滤件扩张并向外偏压过滤篮的步骤包括使袋式过滤器扩张并使过滤篮和扩张的袋式过滤器接合。
20、如权利要求17所述的方法，其特征在于，使过滤器外壳的内表面与过滤篮接合的步骤包括将径向向外的力从所述过滤篮传到过滤器外壳上。
21、如权利要求20所述的方法，其特征在于，过滤篮包括置于过滤器外壳的基本上呈圆柱形部分中的基本圆柱形部分，并且使过滤器外壳的内表面与过滤篮接合的步骤包括通过径向向外扩张过滤篮的基本上呈圆柱形的部分来使过滤器外壳的基本上呈圆柱形的部分和过滤篮的基本上呈圆柱形的部分接合。
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