過濾筒及其製造方法和應用的製作方法

2023-05-27 01:31:56 1

專利名稱：過濾筒及其製造方法和應用的製作方法
技術領域：
本組發明涉及過濾裝置，該過濾裝置用於液體(主要是飲用水)淨化、選定為用在 用於家庭條件下的液體淨化的過濾器中(主要用在罐型過濾器中)，並且能用於淨化飲用 水以及供家庭應用、醫療和其它領域中的其它液體。
背景技術：
從現有技術中獲知了一種用於水過濾的裝置(於1991年3月26日公布的美國專 利No. 5，002, 665，IPC B01D24/00)，該裝置包括填充有過濾材料且製造成能由蓋3蓋住的 碗的形式的過濾器插入件1，其底部具有排出口 5，該開口用低熔點的塑料纖維網9從上面 封住，該網能焊接至底部(說明書的第1、2頁；圖1、2)。該裝置十分難於製造，而且流動面 積小，這導致過濾速度降低。已知一種用於液體淨化的過濾單元，該過濾單元包括殼體2，製造成具有側壁和 帶有排出口 9的底部6的碗的形式；以及蓋，具有用於液體進入的孔。殼體中設置有顆粒狀 的過濾材料。為了防止過濾材料進入已淨化的液體內，所述材料與底部之間設有製造成平 圓盤的形式的且焊接至底部的網8。該網由無紡布製成，例如聚丙烯(說明書的第1頁；圖 2)，(於1991年9月17日公布的美國專利No. 5，049，272，IPC B01D24/14)。在製造所述單 元時，必須另外將該網固定至一體的基座。從於2000年6月11日公布的美國專利No. 6，012，232，IPCF26B19/00中獲知了一 種填充有過濾材料的過濾單元，該過濾單元包括側壁、蓋以及帶排出口的底部，該排出口由 網封住。製成網的材料包括連接在一起的兩類纖維親水纖維和疏水纖維(說明書的第3 頁)。由於流動面積小，所以不能達到高的過濾速度，這使產品的操作性能降低。本發明的最接近類似物是從於2000年8月8日公布的美國專利No. 6，099，728， IPC B01D27/02中獲知的過濾筒1，其中，該過濾筒填充有顆粒狀的過濾材料並製造成開口 碗的形式，該碗可用蓋蓋住，並具有側壁3和帶排出口 2的底部1，該排出口由具有塑料框架 11的織物插入物12封住(說明書的第2頁；圖1、2)，其中，網眼大小為50至300微米，優選 為80-200微米(說明書的第1頁)。位於所述筒的底部中的排出口的流動面積有限，這導 致過濾速度下降，即，導致產品的操作性能變差。在製造所述筒時，需要單獨地專用的製造 階段，其中，形成具有塑料框架的插入物。在通過注模方法製造筒本身時，使用已製得的插 入物。製造工序的多個階段使製造過濾筒的技術變得複雜。從現有技術中獲知的由塑料制 造過濾裝置或其元件的方法通常基於壓力下的注模方法。但是，製造過濾裝置的關鍵問題 在於纖維材料的使用，例如小纖維直徑(例如，2-20微米)的非紡織材料。使用所述材料作 為過濾裝置的一部分的可能性允許在液體淨化裝置中使用更小的吸附劑，例如，顆粒尺寸 小於50微米的粉末狀的過濾材料，這又提高了已過濾的液體的淨化程度。但是，當自動地 從這種材料切割零件(piece)時，必須確保切邊衝頭(cutting stamp)中的間隙遠小於纖 維的直徑，這在現有技術中是不可能的。獲得這種產品的其它方法包括使用切模(dinking die)、超聲波及雷射切割以及用熱工具(hot instrument)切割。所有這些方法都不能確保穩定的自動操作。根據本發明的製造過濾筒的方法的最接近類似方法是從於2005年5月3日公布 的美國專利No. 6，887，413、IPC B29C45/14中獲知的用直接鑄成的緊固件製造精加工的殼 體或部件的方法。此方法包括以下步驟將坯料放在用於壓力下的模塑的至少一個對開模 中，該坯料表現為帶有膠合板層的裝飾部件、或片狀金屬的部件、或襯底上的非紡織覆蓋層 等等；閉合模具，從而提供從坯料切取(切割)零件以達到要求的形式；然後，通過壓力下 的注射方法用熔化的用於鑄造的組合物填充模具的成形腔，並在組合物硬化之後，從模具 中取出產品。在所述方法中，當使用小纖維直徑的纖維材料作為坯料會導致關於坯料的切 割問題。

發明內容
所提出的本組發明的總目的是在簡化製作產品的技術同時，創造具有高操作性能 的可靠結構。使用所提出的本組發明獲得的技術效果在於通過增大流動面積並且同時通過提 高液體淨化效率提高了液體過濾速度。所陳述的目的和所要求的技術效果通過以下內容實現一種根據本發明的過濾筒，其填充有過濾材料、構造成能由蓋從上面蓋住的開口 碗的形式，且具有側壁和帶有至少一個排出口的底部，該排出口至少用一種能透水材料封 住，該底部構造成使用延伸至側壁的外緣且由直徑小到足以允許使用包括粉狀顆粒的過濾 材料的纖維製成的能透水材料，壁的外緣與內緣之間沿著底部的周邊的整個區域表現為基 於聚合物能透水材料的組合物。使用的能透水材料包括直徑厚於0. 5微米、優選地是2-20微米的纖維；使用的能透水材料的厚度從0. 02mm到3mm、優選地是從0. 04mm到2mm、並且更優 選地是從0. 05mm到0. 3mm ；使用的能透水材料由聚酯纖維、聚烯烴纖維、聚醯胺纖維及微纖維中的一種制 成；能透水材料能製造成波紋狀材料的形式；能透水材料能至少由兩層構成，其中，至少其中的一層由具有限定特性的材料制 成，例如由殺菌材料、吸附材料及離子交換材料中的一種製成；底部能製造成具有加強肋；加強肋表現為聚合物能透水材料的組合物；加強肋能徑向地定向；加強肋能是凸出形狀的；設置在加強肋之間的能透水材料能是凸出形狀的，其中，設置在加強肋之間的能 透水材料能具有比加強肋之間的橫截面面積大的表面積；過濾材料能包括粉狀顆粒和纖維狀顆粒，其中，過濾材料能包括尺寸小於50微米 的顆粒；一種製造過濾筒的方法，包括將坯料放在至少一個對開模中，切割坯料以獲得零 件的指定形狀，用熔化的聚合物填充模具的成形腔以及從模具中取出產品，其中，根據本發
5明，用熔化的聚合物填充模具的成形腔在放置坯料的步驟之後實施，切割步驟在切割區中 進行，該切割區在模具的預定區域中模塑而成，其中，切割和取出產品同時進行；坯料邊緣延伸到切割邊緣的範圍外，並且切割區表現為坯料與熔化而後硬化的聚 合物材料的組合物，其中，切割區能從坯料的一側模塑或者能以使得坯料熔化在聚合物層 之間的方式從坯料的兩側模塑；坯料表現為纖維直徑小到足以允許使用包括粉狀顆粒的過濾材料的連續的能透 水材料條帶；使用具有直徑大於0. 5微米、優選地是2-20微米的纖維的能透水材料；使用厚度從0. 02mm到3mm、優選地是從0. 04mm到2mm、並且更優選地是從0. 05mm 到0. 3mm的能透水材料；使用由聚酯纖維、聚烯烴纖維、聚醯胺纖維及微纖維中的一種製成的能透水材 料；在用熔化的聚合物填充模具的成形腔及切割的每個周期之後，自動移動能透水材 料條帶；根據所述方法製造的所述過濾筒應用在液體(主要是飲用水)淨化裝置中。


本組發明的本質通過附圖描述。圖1是過濾筒的總圖和仰視圖，其中，側壁設計為圓柱形表面；圖2是過濾筒的總圖和仰視圖，其中，側壁設計為具有V形槽的圓柱形表面；圖3是過濾筒的仰視圖，其中，加強肋為徑向定向，並且側壁為設計為圓柱形表 面；圖4是過濾筒的仰視圖，其中，加強肋為徑向定向，並且側壁設計為具有V形槽的 圓柱形表面；圖5是過濾筒的總圖和仰視圖，其中，加強肋沿二次曲線表面設置；圖6是過濾筒的總圖和仰視圖，其中，能透水材料設計為網紋材料；圖7是過濾筒的總圖和仰視圖，其中，設置在加強肋之間的能透水材料具有比加 強肋之間的橫截面面積大的表面積；圖8是內部設置有過濾筒的罐型過濾器的總圖；圖9是模具的示意圖。
具體實施例方式所要求保護的過濾筒的本質特徵在於，利用所要求保護的方法，筒的底部由能透 水材料製成，能透水材料延伸至側壁的外緣且由具有足夠小的直徑的纖維製成。使用由薄 纖維製成的能透水材料允許提供輸出過濾器(其是過濾筒的底部)的高透氣性和透水性， 這是由於增大了總流動面積，即，由於提高了液體過濾速度，並且還由於在過濾筒中使用了 更小的吸附劑，例如，顆粒尺寸小於50微米(優選為20微米及更小)的粉狀活性炭，這又 提高了已過濾液體的淨化程度。製成碗的形式且填充有過濾材料4的過濾筒1 (圖1)由側壁2和底部3構成，這些側壁例如能被製成圓柱形表面的形式(圖1)或者被製成具有V形槽7的圓柱形表面的 形式(圖2)，該V形槽用於將過濾筒固定在用於淨化水的接收容器中。為了由於增大流動面積而加快液體過濾速度，過濾筒1的底部3完全由能透水材 料5製成，該能透水材料由具有足夠小的直徑的纖維製成，該材料延伸至側壁2的外緣，從 而使側壁2的外緣與內緣之間的區域6表現為(!^present)聚合物能透水材料5的組合物 (視圖I、圖1)。使用聚丙烯或類似物的非紡織材料(例如，其纖維的直徑為10微米)或者 使用紡織材料(例如纖維厚度為0. 3mm且纖維直徑為20微米的聚酯纖維網)作為允許水 通過並截住顆粒的能透水材料5。過濾筒1的底部3能由平的能透水材料5(圖1、圖2)或 波紋狀能透水材料5 (使用更薄的或可壓縮的材料)(圖6)製成。能透水材料5例如能由 若干層材料製成，這允許減小流體阻力，並因此加快液體流動速度，此外，至少其中一層能 由具有限定特性的材料(例如殺菌材料、吸附材料或離子交換材料)製成。過濾筒1的底部3能具有加強肋8，這些加強肋允許保護能透水材料免於偶然的 機械作用，並且，對於大尺寸的過濾筒1，用來確保結構的可靠性。同時，包括由於加強肋8 具有更小的尺寸，加強肋之間的流動面積遠大於最接近的類似裝置中的流動面積。加強肋 8表現為(壁2的外緣與內緣之間沿著底部3的周邊的區域6同樣也是)作為更堅固的材 料的聚合物能透水材料5的組合物。在這方面，加強肋8所佔據的過濾筒1的底部3的表 面積小於由能透水材料形成的流動面積。加強肋8能製造成例如徑向地形成(圖3、圖4) 或沿二次曲線(conic)表面設置(圖5)。如圖7所示，設置在加強肋8之間的能透水材料5能夠具有比肋之間的橫截面面 積大的表面積。由於能透水材料容易形成，所以在模具的閉合的半部之間不可避免地形成 材料的摺疊(fold)，摺疊填充有聚合材料即，在能透水材料的凸起部之間形成聚合材料的 場所(site)，由於增大了流動面積，這也允許加快液體過濾速度。使用例如粒狀活性炭顆粒(粒狀活性炭)和/或離子交換聚合微粒(離子交換樹 脂)以及尺寸小於50微米的粉狀顆粒(顆粒尺寸為20微米及更小的粉狀活性炭)、和/或 纖維直徑小於50微米的纖維顆粒(離子交換聚合纖維，例如，纖維直徑為15-20微米的離 子交換聚丙烯腈纖維)作為過濾材料。過濾筒1能用蓋9從上面蓋住。過濾筒能用在用於液體淨化(主要是水淨化)的裝置中，例如，用在罐型過濾器 中。過濾筒和用於淨化液體(例如水)的裝置如下操作將填充有過濾材料4且由蓋 9蓋住的過濾筒1插入到用於待淨化的水的接收容器10中(圖8)。將設計成具有過濾筒1的漏鬥的形式的接收容器10插入到用於淨化水的製成罐 的形式的容器11中。在過濾工序開始時，將水倒入接收容器10中。未淨化的水通過蓋9中 的開口流入過濾筒1中並通過過濾材料4，因此淨化水通過過濾筒的底部3並進入容器11， 其中，過濾材料(吸附劑)的小顆粒不會進入淨化水中。通過傾斜用於水淨化的裝置能將 淨化水倒出。通過壓力下的注模技術來製造過濾筒的方法的本質在於，將坯料3放在其中形成 有區域2的對開模1中(圖9)，其中，坯料能表現為例如纖維直徑大於0. 5微米的能透水材 料，例如，非紡織材料(纖維直徑為10微米的聚丙烯等)，或者是紡織材料(例如，纖維直徑為20微米且厚度為0. 3mm的聚酯纖維網)。閉合模具1並通過壓力下的注射技術用熔化的聚合物(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後，立即實施沿著切割區4將零件切割成 指定形狀。結合併同時進行將零件切割成指定形狀的操作以及取出已完成的產品的操作。 在用熔化的聚合物填充模具1的成形腔及切割的每個周期之後，坯料3 (能透水材料條帶) 自動移動。模具1中的區域2由模具的與坯料3接觸的成形元件的突出部分(厚度例如為 0. 2-0. 6mm)形成，這允許通過使用由具有足夠小的纖維直徑的能透水材料製成的坯料來實 現沿著區4切割零件的工序。在模塑過程中，零件的獨立元件(例如切割區、加強肋、側壁的外緣與內緣之間的 區域)中的熔化的聚合物能從一側覆蓋坯料3或者從兩側覆蓋它，這是由於模具的成形元 件的所述突出部分從坯料3的一側或兩側形成。在用熔化的聚合物填充模具之後完成切割零件的操作的次序允許實現切割零件 的工序。改變操作完成的次序以及在模具的預定區域中形成切割區的結合提供了使得能透 水材料具有足夠小的纖維直徑和在規定尺寸內的不同纖維厚度的可能性，並且切割零件的 操作以及取出已完成的產品的操作的結合允許簡化製造技術。
權利要求
一種過濾筒，所述過濾筒填充有過濾材料、製造成能用蓋從上面蓋住的開口碗的形式、具有側壁和帶有至少一個排出口的底部，所述排出口至少用一種能透水材料封住，其特徵在於，所述過濾筒底部構造成使用延伸至所述側壁的外緣且由直徑小到足以允許使用包括粉狀顆粒的過濾材料的纖維製成的能透水材料，其中，所述壁的外緣與內緣之間沿著所述底部的周邊的整個區域表現為聚合物能透水材料的組合物。
2.根據權利要求1所述的過濾筒，其特徵在於，使用的能透水材料包括直徑大於0.5微 米、優選地是2-20微米的纖維。
3.根據權利要求1所述的過濾筒，其特徵在於，使用的能透水材料的厚度從0.02mm到 3mm、優選地是從0. 04mm到2mm、並且更優選地是從0. 05mm到0. 3mm。
4.根據權利要求1所述的過濾筒，其特徵在於，使用的能透水材料由聚酯纖維、聚烯烴 纖維、聚醯胺纖維及微纖維中的一種製成。
5.根據權利要求1所述的過濾筒，其特徵在於，所述能透水材料能製造成波紋狀材料 的形式。
6.根據權利要求1所述的過濾筒，其特徵在於，所述能透水材料能至少由兩層構成。
7.根據權利要求6所述的過濾筒，其特徵在於，至少其中的一層由具有限定特性的材 料製成，例如由殺菌材料、吸附材料及離子交換材料中的一種製成。
8.根據權利要求1所述的過濾筒，其特徵在於，所述底部能製造成具有加強肋。
9.根據權利要求8所述的過濾筒，其特徵在於，所述加強肋是聚合物能透水材料的組 合物。
10.根據權利要求8所述的過濾筒，其特徵在於，所述加強肋能徑向地定向。
11.根據權利要求8所述的過濾筒，其特徵在於，所述加強肋能具有凸出形狀。
12.根據權利要求8所述的過濾筒，其特徵在於，設置在所述加強肋之間的所述能透水 材料能具有凸出形狀，其中，所述材料能具有比所述加強肋之間的橫截面面積大的表面積。
13.根據權利要求1所述的過濾筒，其特徵在於，所述過濾材料能包括粉狀顆粒和纖維 狀顆粒。
14.根據權利要求13所述的過濾筒，其特徵在於，所述過濾材料能包括尺寸小於50微 米的顆粒。
15.一種製造過濾筒的方法，包括將坯料放在至少一個對開模中，將所述坯料切割成零件的指定形狀，用熔化的聚合物填充所述模具的成形腔，以及從所述模具中取出產品，其特徵在於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驟之後實施，其中，所述切割沿形成在所述模具的預定區域中的切割區進行。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述切割和取出產品同時進行。
17.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述坯料邊緣延伸到所述切割邊緣的範圍外，並且所述切割區是所述坯料與熔化而後硬化的聚合物材料的組合物。
18.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，能從所述坯料的一側模塑所述切割區。
19.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，能以使得所述坯料熔化在聚合物層之 間的方式從所述坯料的兩側模製所述切割區。
20.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述坯料表現為連續的能透水材料條市ο
21.根據權利要求20所述的方法，其特徵在於，使用纖維直徑小到足以允許使用包括 粉狀顆粒的過濾材料的能透水材料。
22.根據權利要求21所述的方法，其特徵在於，使用包括直徑大於0.5微米、優選地是 2-20微米的纖維的能透水材料。
23.根據權利要求20所 述的方法，其特徵在於，使用厚度從0.02mm到3mm、優選地是從 0. 04mm到2mm、並且更優選地是從0. 05mm到0. 3mm的能透水材料。
24.根據權利要求20所述的方法，其特徵在於，使用由聚酯纖維、聚烯烴纖維、聚醯胺 纖維及微纖維中的一種製成的能透水材料。
25.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，在用熔化的聚合物填充所述模具的成 形腔及切割的每個周期之後，自動移動所述能透水材料條帶。
26.過濾筒在用於淨化液體、主要是飲用水的裝置中的應用，其中，所述過濾筒為通過 權利要求15至25中任一項所述的方法製造的根據權利要求1至14中任一項所述的過濾 筒。
全文摘要
本組發明涉及液體淨化裝置並能用來淨化飲用水以及供家庭、醫療及其他目的的其他液體。一種過濾筒，其填充有過濾材料且構造成能用蓋從上面蓋住的開口碗的形式，其具有側壁和帶有至少一個排出口的底部，排出口由能透水材料封住，其中，筒底部構造成使得其可使用延伸至側壁的外緣且由直徑小到足以允許使用包括粉狀顆粒的過濾材料的纖維製成的能透水材料；並且，壁的外緣與內緣之間沿底部的周邊的整個區域由基於聚合物能透水材料的組合物構成。製造過濾筒的方法包括將坯料放在至少一個對開模中，將其切割成零件的要求的形狀，用熔化的聚合物材料填充模具的成形腔以及從模具中取出產品，其中，用熔化的聚合物材料填充模具的成形腔在將坯料放在模具中的步驟之後進行，並且，沿形成在模具的預定區域中的切割區切割坯料。本過濾筒用在用於淨化液體、主要是飲用水的裝置中。
文檔編號B29C45/14GK101980759SQ200980111108
公開日2011年2月23日 申請日期2009年3月2日 優先權日2008年5月29日
發明者亞歷山大·伊萬諾維奇·安德烈夫, 帕維爾·亞歷山德羅維奇·胡伯夫, 格勒布·德米特裡埃維奇·魯西諾夫, 約瑟夫·利沃維奇·施密特, 維塔利·斯特凡奧維奇·薩姆科, 阿列克埃·列昂尼多維奇·庫茲明 申請人:艾庫弗拉有限責任公司