專利名稱：打褶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及徑向打褶過(guò)濾器元件、制造徑向打褶過(guò)濾器元件的方法和裝置，以及對(duì)過(guò)濾器元件涂覆預(yù)涂層和回洗的方法。
筒形過(guò)濾器元件是過(guò)濾器元件中最普遍的類型，該過(guò)濾器元件具有徑向伸延的縱向褶，并且該過(guò)濾器元件被用于過(guò)濾無(wú)數(shù)的流體，即液體或氣體。(“過(guò)濾器”和“過(guò)濾”在本申請(qǐng)的整個(gè)文本中包括兩個(gè)部分；粒子的去除例如在一個(gè)可滲透的介質(zhì)內(nèi)濾去或截獲粒子，和雜物的去除例如利用離子交換樹(shù)脂或吸著劑去除雜物)。在一種典型的圓筒形有褶過(guò)濾器元件中，圍繞一個(gè)管形芯布置許多褶，從而構(gòu)成一個(gè)圓筒，當(dāng)從橫截面上看去，這種過(guò)濾器元件的單個(gè)褶從芯體徑向向外伸延直到過(guò)濾器元件的外周邊。成功的設(shè)計(jì)實(shí)踐是要在圓筒形過(guò)濾器元件上有足夠的褶，使相鄰的褶沿著芯體的環(huán)周彼此接觸。但是由于褶的徑向幾何形狀，當(dāng)離芯體的中心距離增加時(shí)，相鄰褶之間的間距必然擴(kuò)大。所以，在典型的圓筒形徑向打褶過(guò)濾器元件中，在相鄰褶之間存在大量無(wú)用的空間。
為補(bǔ)償無(wú)用的空間而增大過(guò)濾器元件常常是難以實(shí)現(xiàn)的。在今天的過(guò)濾器制造業(yè)，包繞過(guò)濾器元件的過(guò)濾器室的尺寸已經(jīng)相當(dāng)好地標(biāo)準(zhǔn)化了。所以，過(guò)濾器設(shè)計(jì)者的主要任務(wù)在于增加過(guò)濾器元件的過(guò)濾容量，即可用的表面面積，而不是增加它的外部尺寸，從而使過(guò)濾器能用于現(xiàn)有的過(guò)濾器室中。
雖然圓筒形有褶過(guò)濾器元件是非常普遍的，但它們一般未曾用做預(yù)涂層過(guò)濾器。預(yù)涂層過(guò)濾器是一種這樣的過(guò)濾器，其中一種漿料做為一種稱之為預(yù)涂層的濾餅而使用，涂覆到稱之為隔膜的不打褶的可滲透的支撐結(jié)構(gòu)的外部。將預(yù)涂層涂覆到隔膜之后，將待過(guò)濾的流體導(dǎo)向通過(guò)該預(yù)涂層和隔膜，在此預(yù)涂層用來(lái)過(guò)濾該流體。普通的有褶過(guò)濾器元件未曾用做隔膜，因?yàn)樵诩宇A(yù)涂層或流體從預(yù)涂層上流過(guò)時(shí)，這些褶會(huì)倒塌。
本發(fā)明提供了一種過(guò)濾器，該過(guò)濾器包括一個(gè)圓筒形的過(guò)濾器元件，該元件具有一個(gè)端面和一個(gè)與端面相連的不可滲透的端蓋。該過(guò)濾器元件具有許多縱向的褶，每個(gè)褶有一對(duì)腿。每個(gè)腿具有一個(gè)第一表面和第二表面。這些褶處于鋪疊的狀態(tài)，其中每個(gè)腿的第一表面與相鄰?fù)鹊牡谝槐砻婢o密接觸，而每個(gè)腿的第二表面與相鄰?fù)鹊牡诙砻婢o密接觸，這些接觸是處在每個(gè)腿的基本上整個(gè)高度上和在過(guò)濾器元件軸向長(zhǎng)度的至少約50％的連續(xù)區(qū)域上延伸。
本發(fā)明還提供了一種過(guò)濾器，該過(guò)濾器包括一個(gè)圓筒形的過(guò)濾器元件，該元件具有一內(nèi)半徑、外半徑和多個(gè)縱向的褶。每個(gè)褶具有比內(nèi)外半徑之差大的高度。該過(guò)濾器進(jìn)一步包括纏繞過(guò)濾器元件的纏繞件。
由于這些徑向褶處于一種鋪疊的狀態(tài)或者由于每個(gè)褶的高度大于內(nèi)外半徑之差，裙的高度比同樣尺寸的普通過(guò)濾器的褶的高度大得多。結(jié)果，本發(fā)明的過(guò)濾器的有用的過(guò)濾表面面積大大增加，這是由于上述表面面積與褶的高度成正比所致，從而延長(zhǎng)了使用期限。
實(shí)施本發(fā)明的過(guò)濾器可以有一個(gè)中空的芯體，有一圓柱形的外周邊。它能用于由外向內(nèi)的流動(dòng)，即被過(guò)濾的流體從外周邊經(jīng)過(guò)過(guò)濾器元件流入中空的芯體，或者用于由內(nèi)向外的流動(dòng)，即流體從中空的芯體經(jīng)過(guò)濾器元件流到外周邊。
除了這些過(guò)濾器，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種預(yù)涂層過(guò)濾器，組裝過(guò)濾器的方法，打褶的方法，打褶的裝置和過(guò)濾方法，這些全部如由附帶的權(quán)利要求加以限定的那樣。


圖1是過(guò)濾器透視圖。
圖2是圖1過(guò)濾器一部分的橫截面視圖。
圖3是圖2中一個(gè)褶的放大截面圖。
圖4是在一端上具有插條的過(guò)濾器合成物的一部分的示意透視圖。
圖5圖示了把一個(gè)過(guò)濾器元件的褶形成一種鋪疊狀態(tài)的方法。
圖6～11是表示形成過(guò)濾器元件的一種方法和裝置的示意圖。
圖12和13是表示形成過(guò)濾器元件的另一種方法和裝置的示意圖。
圖14是圖9的一個(gè)褶的放大側(cè)視圖。
圖15是一個(gè)打褶裝置的側(cè)視圖。
圖16是圖15打褶裝置的平面圖。
圖17是另一個(gè)打褶裝置的側(cè)視圖。
圖18是另一個(gè)打褶裝置的側(cè)視圖。
圖19～21是表示組裝過(guò)濾器元件的方法和裝置的示意圖。
圖22是另一個(gè)過(guò)濾器的剖視圖。
圖23是一種預(yù)涂層過(guò)濾器的橫截面圖。
圖24是另一種預(yù)涂層過(guò)濾器的橫截面圖。
圖1表示本發(fā)明的過(guò)濾器的第一個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例在形狀上大約為一圓筒形，并且包括具有多個(gè)縱向褶11的一個(gè)打褶過(guò)濾器元件10。圓筒芯20可以沿著過(guò)濾器元件10的內(nèi)周邊同心放置，并且圓筒狀的籠子或纏繞件30沿著過(guò)濾器元件10的外周邊放置。
如圖2和3所示，每個(gè)褶11具有兩個(gè)腿11a，這兩個(gè)腿在過(guò)濾器元件10的外周邊的冠部11b上彼此間相互連接，而且在過(guò)濾器元件10的內(nèi)周邊的根部11c上與一個(gè)相鄰的褶11上的一個(gè)腿11a相互連接，每一個(gè)腿11a具有一個(gè)內(nèi)表面11d，該內(nèi)表面11d與在同一褶11上的另一個(gè)腿11a的內(nèi)表面11d相對(duì)，并且有一個(gè)外表面11e，該外表面11e與在同一褶11的一個(gè)腿11a的外表面11e相對(duì)。當(dāng)使用過(guò)濾器使流體徑向向內(nèi)流過(guò)該元件時(shí)，腿11a的內(nèi)表面11d形成過(guò)濾器元件10的下游表面，而外表面11e形成過(guò)濾器元件10的上游表面。相反，當(dāng)使用過(guò)濾器元件10使流體徑向向外流過(guò)該元件時(shí)，內(nèi)表面11d和外表面11e分別形成過(guò)濾器的上游和下游表面。
如圖所示，每個(gè)褶11的腿11a的相對(duì)內(nèi)表面11d在腿11a和褶11的整個(gè)高度h上以及在過(guò)濾器元件10的軸向長(zhǎng)度有效部分伸延的連續(xù)范圍上彼此間緊密接觸。此外，相鄰褶11的腿11a的相對(duì)外表面在相鄰褶11和腿11a的整個(gè)高度h上以及在過(guò)濾器元件10的軸向長(zhǎng)度有效部分伸延的連續(xù)區(qū)域上彼此間緊密接觸。在此，褶11和腿11a的高度h(圖2所示)以沿腿11a的表面并從過(guò)濾器元件10的內(nèi)周邊到外周邊延伸方向來(lái)測(cè)量的。圖2和3中的狀況可看成為一種被壓倒的狀態(tài)，其中褶11的腿11a的表面是緊密接觸的，以及其中每個(gè)褶11的高度h大于過(guò)濾器元件10的內(nèi)外周邊間的距離(即，圖2中的(D-d)/ 2)。在鋪疊的狀態(tài)下，褶可以伸展在如一種弧形的或有角度的形式、或者處于一種直的、非徑向的方向上，而重要的是在相鄰裙之間基本上沒(méi)有空的空間，以及過(guò)濾器元件10的內(nèi)外周邊之間的所有可能的體積均由過(guò)濾器元件10占據(jù)，并能有效地用來(lái)過(guò)濾。
因?yàn)樵撨^(guò)濾器元件10由具有有限厚度t的材料來(lái)形成，在過(guò)濾器元件10自身折回形成褶11的徑向內(nèi)外端上，褶11大致被變成圓形。結(jié)果，在褶11的徑向內(nèi)端上，在相鄰?fù)?1a的相對(duì)內(nèi)表面11d之間存在小的三角形間隙11f，同樣地在褶11的徑向外端上，在相鄰?fù)?1a的相對(duì)外表面11e之間存在小的三角形間隙11g。然而，在本發(fā)明中，從沿褶的高度測(cè)量的這些間隙11f和11g的高度最好非常小。相鄰過(guò)濾器元件10內(nèi)徑的間隙11f的高度最好不多于t，尤其是最好不多于約1/2 t，其中t是如圖3所示的形成過(guò)濾器元件10的材料厚度。相鄰過(guò)濾器元件10外徑的間隙11g的高度最好不多于約4t，尤其是最好不多于約2t。褶11在其徑向上的內(nèi)外端越尖，即越不成圓，間隙11f和11g的高度則越小，而過(guò)濾器元件10的內(nèi)外周邊之間的體積百分比則越大，該體積用于過(guò)濾。
相鄰的褶的腿11a的相對(duì)面不必在過(guò)濾器元件10的整個(gè)軸向長(zhǎng)度上緊密接觸，但在軸向長(zhǎng)度上的密切接觸的區(qū)域長(zhǎng)度越大，則越能有效地利用過(guò)濾器元件10內(nèi)外周邊之間的空間。所以，相鄰?fù)?1a在這樣的連續(xù)區(qū)域上緊密接觸，即該區(qū)域延伸在過(guò)濾器元件10軸向長(zhǎng)度的至少約50％為好，至少約75％為更好，最好約95～100％。
過(guò)濾器元件10包括過(guò)濾器介質(zhì)和排流部件，該排流部件被設(shè)置在過(guò)濾器介質(zhì)的至少一側(cè)上，最好在上游側(cè)，更好的是在上游和下游兩側(cè)。該排流部件防止過(guò)濾器介質(zhì)的相對(duì)面彼此間接觸，并且在這些褶處于鋪疊狀態(tài)時(shí)，使流體可均勻地流動(dòng)到過(guò)濾器介質(zhì)表面的所有部分，或從這些表面的所有部分中均勻地流出。因此，過(guò)濾器介質(zhì)的整個(gè)表面積可有效地用來(lái)過(guò)濾。
在圖1的實(shí)施例中，過(guò)濾器元件10包括一種過(guò)濾器介質(zhì)12的三層復(fù)合物、上游排流部件和下游排流部件。上游排流部件為設(shè)置在過(guò)濾器介質(zhì)12的上游表面上的上游排流層13的形式，下游排流部件取設(shè)置在過(guò)濾器介質(zhì)12的下游表面上的下游排層14的形式。在此，當(dāng)流體徑向向內(nèi)的流過(guò)過(guò)濾器時(shí)，上游和下游表面可分別看成外表面和里表面，而在過(guò)濾器遇到徑向向外的流體流時(shí)，上游和下游表面可看成里表面和外表面。
在本發(fā)明所用的過(guò)濾器介質(zhì)的型號(hào)上沒(méi)有特別的約束，并且它能根據(jù)要被過(guò)濾的流體及所要求的過(guò)濾特性加以選擇。該過(guò)濾器介質(zhì)12能用于過(guò)濾這樣的流體，象液體、氣體、或它們的混合物。該過(guò)濾器可包括一種多孔薄膜或一種纖維片；它可以有一種均勻的或有梯度的微孔結(jié)構(gòu)以及任何適當(dāng)有效的微孔尺寸；它可由任何適當(dāng)材料形成，象天然的或合成的聚合物、玻璃或金屬。
過(guò)濾器介質(zhì)12可以包括單層，或多層同樣的介質(zhì)，該介質(zhì)可將一層放在另一層的頂上直到所要求的厚度。更進(jìn)一步講，該過(guò)濾器介質(zhì)可以包括具有不同過(guò)濾特性的兩層或多層，例如一層用來(lái)對(duì)第二層的預(yù)過(guò)濾。
上游和/或下游排流層可以是一個(gè)單一的整體的多孔片材的區(qū)域，該片材具有細(xì)微多孔中央?yún)^(qū)域，該區(qū)域用做過(guò)濾器介質(zhì)；以及粗大多孔的上游和/或下游區(qū)域，該區(qū)域用做排流層。然而，該排流層最好是與過(guò)濾器介質(zhì)分開(kāi)的性質(zhì)不同的層。
上游和下游排流層13和14能用任何具有合適沿邊流動(dòng)特性的材料制成，該特性是指對(duì)于以其表面平行的方向流過(guò)該層的流體具有適當(dāng)?shù)淖枇?。該排流層的沿邊流?dòng)的阻力最好低得足以使在排流層上的壓降小于橫跨過(guò)濾器介質(zhì)的壓降，借此沿過(guò)濾器介質(zhì)的表面提供一個(gè)流體的均勻分布。該排流層可為一種網(wǎng)或篩子、或一種多孔的編織或無(wú)紡層的形式。
網(wǎng)或篩子(也稱之為網(wǎng)狀物)有許多形式。對(duì)于高溫使用來(lái)講，可利用金屬網(wǎng)或篩子，而對(duì)于較低溫度的使用來(lái)講，聚合物的網(wǎng)實(shí)際上是適當(dāng)?shù)?。聚合物網(wǎng)有編織的網(wǎng)和擠出式的網(wǎng)的形式。二者都可使用，但因?yàn)閿D出式網(wǎng)比較光滑，并因此導(dǎo)致過(guò)濾器復(fù)合物相鄰層間產(chǎn)生較少的磨損，所以一般最好使用擠出式網(wǎng)。擠出式網(wǎng)可以有第一套平行線股和以一個(gè)角度與第一套線股相交的第二套平行線股。擠出式網(wǎng)可分為均稱的或非均稱的。在均稱的網(wǎng)中，第一或第二套股都不在被稱為網(wǎng)的“機(jī)器方向”上伸延，該方向是網(wǎng)從制網(wǎng)機(jī)中排出的方向。在非均稱的網(wǎng)中，一套線股與機(jī)器方向平行地伸延。在本發(fā)明中，使用均稱的或非均稱的網(wǎng)都是可以的。非均稱網(wǎng)具有比均稱網(wǎng)略小的單位厚度的邊緣流動(dòng)的阻力。因此，對(duì)于一個(gè)給定的沿邊流動(dòng)阻力來(lái)講，非均稱網(wǎng)比均稱網(wǎng)薄，使得在使用非均稱網(wǎng)的過(guò)濾器元件10中的褶數(shù)大于使用均稱網(wǎng)的同樣尺寸的過(guò)濾器元件的情況。在另一方面，均稱網(wǎng)有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在制造有褶的過(guò)濾器元件10時(shí)，易于制造。
根據(jù)網(wǎng)的厚度和每英寸的線股數(shù)可以確定網(wǎng)的特性。對(duì)于任何特定值來(lái)講，這些尺寸不受限制，它們能根據(jù)網(wǎng)的所要求的沿邊流動(dòng)特性和所要求的強(qiáng)度來(lái)選擇。一般來(lái)講，網(wǎng)具有至少每英寸10條線股的網(wǎng)數(shù)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，褶的相對(duì)面是緊密接觸的。因此，褶的每個(gè)腿的排流網(wǎng)的線股被壓在褶的相鄰?fù)鹊呐帕骶W(wǎng)的線股上。如果在兩個(gè)相對(duì)表面上的網(wǎng)的線股是彼此平行的話，這些線股可具有“嵌套起來(lái)”的趨勢(shì)，即，彼此間嵌合而不是一個(gè)躺在另一個(gè)上面。這降低了網(wǎng)的排流性能，并且減少了其對(duì)過(guò)濾器介質(zhì)所提供的排流的能力。使用非均稱網(wǎng)時(shí)，要注意的是機(jī)器方向的線股放在面向過(guò)濾器介質(zhì)的網(wǎng)的一側(cè)，而不是背朝它，從而在過(guò)濾器元件10制成波紋狀時(shí)防止這些線股嵌套起來(lái)。在使用均稱網(wǎng)時(shí)，沒(méi)有機(jī)器方向的線股，所以沒(méi)有哪個(gè)網(wǎng)面朝向過(guò)濾器介質(zhì)的問(wèn)題，在過(guò)濾器元件10的組裝上也省事得多。
無(wú)論網(wǎng)是均稱的或非均稱的，如果網(wǎng)子如下定向的話，便可防止網(wǎng)線股嵌套起來(lái)。假定第一套線股位于朝向過(guò)濾器介質(zhì)的網(wǎng)的一側(cè)，而第二套線股由第一套線股與過(guò)濾器介質(zhì)分隔開(kāi)，如果第二套線股沿著以0到90度之間的角與過(guò)濾器元件的縱向軸相交的線伸延的話，當(dāng)褶處于鋪疊狀態(tài)時(shí)，能防止第二套線股嵌套起來(lái)。如果第二套線股沿著以0或90度角與該軸相交的線伸延的話，即第二套線股與過(guò)濾器元件的軸線平行或者垂直的話，第二套線股有可能嵌套起來(lái)。但是，在這些限定之間的任一角度上，第二套線股將不會(huì)套起來(lái)而是一個(gè)躺在另一個(gè)的頂上。
如果該網(wǎng)被如此定向的話，當(dāng)褶假定處于鋪疊狀態(tài)時(shí)，一個(gè)與在褶的每個(gè)腿上的網(wǎng)的第二套線股相切的表面將與這樣的一個(gè)表面緊密接觸，這個(gè)表面是與相鄰?fù)鹊木W(wǎng)的第二套線股相切的表面。
適用的擠壓聚合物網(wǎng)的特例是那些用Naltex、Zicot和Ultraflo的商標(biāo)由Nalle Plastics(奧斯丁、德克薩斯州)生產(chǎn)的產(chǎn)品。
如果過(guò)濾器介質(zhì)為一種纖維鋪設(shè)的介質(zhì)，這些網(wǎng)子尤其適合用做排流層。另外，當(dāng)過(guò)濾器介質(zhì)是薄膜時(shí)，因?yàn)椴急染W(wǎng)子通常更加平滑，并產(chǎn)生較少的過(guò)濾器復(fù)合物相鄰層的磨損，所以，紡織的或無(wú)紡的布更適合做為排流層。用來(lái)做為導(dǎo)流層的合適的無(wú)紡布的例子是由Reemay,Inc公司的商標(biāo)為Reemay2011的聚酯無(wú)紡布。
上游和下游排流層13和14可有同樣或不同的結(jié)構(gòu)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩個(gè)排流層13和14具有同樣的沿邊流動(dòng)阻力時(shí)，橫跨過(guò)濾器介質(zhì)12的壓降為最低，而且過(guò)濾器的壽命最長(zhǎng)。所以，無(wú)論排流層13和14是否由同一材料制成，它們都被選擇使之具有一樣的沿邊流動(dòng)阻力。對(duì)于制造來(lái)講，用同一材料對(duì)于兩導(dǎo)流層13和14是方便的，借此確保穿過(guò)兩個(gè)排流層有同樣的沿邊流動(dòng)阻力。
另外，上游和下游排流層13和14可以有不同的特性，這些特性可以變化，從而提供所要求的效果。例如，在過(guò)濾器復(fù)合物的厚度固定之處，例如，為了使殼體內(nèi)的過(guò)濾器介質(zhì)的表面面積固定，上流排流層的厚度可以大于下游排流層的厚度，這樣在過(guò)濾器介質(zhì)的上流側(cè)提供了較大的餅狀空間，但它會(huì)損失在過(guò)濾器介質(zhì)的下游側(cè)的均勻流動(dòng)分布。
形成過(guò)濾器元件10的過(guò)濾器結(jié)合物可以包括除了過(guò)濾器介質(zhì)12和排流層13和14外的其它層。例如，在安裝有過(guò)濾器的流體系統(tǒng)中，為了防止因壓強(qiáng)變動(dòng)期間，褶產(chǎn)生膨脹和收縮，使過(guò)濾器介質(zhì)與排流層發(fā)生磨擦接觸而導(dǎo)致過(guò)濾器介質(zhì)磨損，可于過(guò)濾器介質(zhì)和一個(gè)或兩個(gè)排流層之間放置一緩沖層。該緩沖層最好由比排流層平滑的材料制成，該材料有比過(guò)濾器介質(zhì)12更高的耐磨損性。例如，當(dāng)排流層由擠出式的尼龍網(wǎng)制成時(shí)，適用的緩沖層的例子是一個(gè)聚酯的無(wú)紡布，象由Reemay公司以Reemay2250商標(biāo)出售的上述產(chǎn)品。
形成過(guò)濾器元件10的層可利用傳統(tǒng)的制造技術(shù)，在形成波紋狀以前或同時(shí)形成一種復(fù)合物。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了確保在具有緊密間隔的褶的過(guò)濾器元件中的適當(dāng)?shù)呐帕餍阅?，在褶的面上形成大面積的非規(guī)則性是必要的，以便產(chǎn)生排流通道如凹槽。這些一般用模壓的方法形成的凹槽大大減少了能用來(lái)過(guò)濾的過(guò)濾器元件的容積。在本發(fā)明中，該排流層能提供足夠的排流能力，即使當(dāng)這些排流層相互緊密接觸也是如此，在褶上形成如此大面積的不規(guī)則性就不是必要的了。所以，形成過(guò)濾器元件10的過(guò)濾器復(fù)合物上的每層可有基本上平坦的表面。
芯20以支撐過(guò)濾器元件10的內(nèi)周邊抵抗徑向上的力，并且有助于增加過(guò)濾器軸向抵抗彎曲的強(qiáng)度和剛性。芯20可以是通用的設(shè)計(jì)，并可由具有充分強(qiáng)度的任何材料制成，該材料能與要過(guò)濾的流體相適配。通過(guò)芯20的壁形成開(kāi)口，從而在芯20的外側(cè)和中心之間允許流體通過(guò)。
當(dāng)過(guò)濾器元件10承受由外向里的流體流動(dòng)時(shí)，芯20的存在常常是滿足要求的。但是，根據(jù)過(guò)濾期間，作用在過(guò)濾器元件10上的力，可以省去芯20。例如，當(dāng)穿過(guò)過(guò)濾器元件10的流體流主要是由里向外時(shí)，作用在過(guò)濾器元件10上的徑向向內(nèi)的力可以沒(méi)有或很低，以致于芯20變得不必要，從而能減小過(guò)濾器的重量。
本發(fā)明的過(guò)濾器最好包括這樣的部件，該部件把過(guò)濾器元件10的褶保持在鋪疊的狀態(tài)。在本實(shí)施例中，這個(gè)部件由一個(gè)外罩30構(gòu)成，該外罩30環(huán)繞著過(guò)濾器元件10。該外罩30上一般被設(shè)計(jì)成帶有用于流體流通的開(kāi)口。制造該外罩30的材料可根據(jù)要被過(guò)濾的流體和過(guò)濾條件加以選擇通常地，本發(fā)明的過(guò)濾器在過(guò)濾器元件10的一端或兩端上裝有端蓋40(在圖1僅描繪出一個(gè))。該端蓋40可以是封閉端蓋的或開(kāi)口端蓋，制成材料和其外形可根據(jù)過(guò)濾條件和該端蓋要連接的部件材料來(lái)選擇。尤其是，該端蓋40最好被固定到過(guò)濾器元件10上，但也可固定到芯20或外罩30上?？梢岳靡话慵夹g(shù)把端蓋固定到過(guò)濾器元件10上，象利用環(huán)氧樹(shù)脂、利用多重加蓋技術(shù)(如美國(guó)專利NO.4,158,699中所教導(dǎo)的)，或利用磨擦焊。
為了防止在過(guò)濾器元件10端部發(fā)生的流體泄漏，要求在端蓋40和過(guò)濾器元件10的端面之間得到良好密封，以防止流體通過(guò)該過(guò)濾器元件10的端面流出。但是，當(dāng)過(guò)濾器元件10和端蓋40由相互間具有較差親合性的材料制成時(shí)，得到良好的密封是困難的。在這種情況下，一個(gè)條帶形的插件被做成波紋狀置入過(guò)濾器元件10的端部，上述插件的材料具有與端蓋材料良好的親合性。圖4以圖解的方式表示過(guò)濾器元件的一部分，該過(guò)濾器元件具有一個(gè)插件15，插件15在過(guò)濾器復(fù)合物的兩層之間成波紋狀。當(dāng)裝配端蓋時(shí)，插件15能在過(guò)濾器元件10的兩端和端蓋40之間產(chǎn)生良好密封。例如，當(dāng)端蓋是由氟聚合物制成時(shí)，另一種氟聚合物的條帶，象氟化乙烯--丙烯(FEP)樹(shù)脂可被做為插件15加入在過(guò)濾器元件10的端部成波紋狀。僅要求該插件15有足夠的寬度把過(guò)濾器介質(zhì)結(jié)合到端蓋上，因此如圖4所示，它一般僅延伸過(guò)濾器元件10軸線長(zhǎng)度的一部分。用于該插件15的典型寬度是約0.5英寸。
圖1中所示的過(guò)濾器元件10可由多種技術(shù)制造，在一種技術(shù)中，該過(guò)濾器復(fù)合物首先被折成波紋片，切出褶至適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度或適當(dāng)數(shù)目，然后形成一圓筒形狀。之后將波紋片的長(zhǎng)邊用常用方式相互密封形成一圓筒形的過(guò)濾器元件10。然后將過(guò)濾器元件10的各褶在將該過(guò)濾器元件10插入外罩30時(shí)相互鋪疊起來(lái)。在過(guò)濾器元件10裝配到外罩30之后，把一個(gè)芯20插入到過(guò)濾器元件10的空心之中，然后把端蓋40附裝固定到過(guò)濾器元件10的端部，從而形成一完整的過(guò)濾器。
圖5表示了一個(gè)鋪疊褶的方法。在該方法中，將過(guò)濾器元件10沿縱長(zhǎng)方向插入到漏斗形的工具60的入口中，該工具60具有一個(gè)鄰接外罩的出口(在圖5的左側(cè))。當(dāng)過(guò)濾器元件10被推入到工具60時(shí)，它被或用手工或用機(jī)器同時(shí)地進(jìn)行扭曲，借此導(dǎo)致褶彼此相靠地鋪疊在一起。該工具60的尺寸選擇成在其出口處，使該過(guò)濾器元件10的外徑小到足以讓該過(guò)濾器元件10滑動(dòng)進(jìn)入該外罩30。
在把褶制成圓筒形之前，將波紋片10的褶制成鋪疊狀態(tài)也是可能的。例如，在過(guò)濾器復(fù)合物穿過(guò)一個(gè)波紋成形機(jī)形成實(shí)質(zhì)上為板形的波紋片之后，在兩個(gè)平面之間逼壓該波紋片來(lái)整平該波紋片，并使褶相互鋪疊。然后可將被整平的波紋片彎成圓筒形狀，片的端部被彼此密封形成一個(gè)圓筒形的過(guò)濾器元件10。
如果在外側(cè)褶頂上折成有一平滑的圓角的話，比將之折成具有清晰的折痕，則會(huì)更加容易地將過(guò)濾器元件10的褶鋪疊起來(lái)。一種產(chǎn)生平滑圓角的方法是在形成波紋狀期間，在過(guò)濾器波紋復(fù)合物的下游側(cè)上放置一個(gè)紙的用后可除去層，該紙稱之為剝離紙。條帶形的剝離紙成為褶的一部分并產(chǎn)生所要求的平滑圓角。然后在波紋成形完成之后和該復(fù)合物被制成一圓筒之前，從該復(fù)合物上除掉該剝離紙。用于該剝離紙的材料沒(méi)有限定。一種適用材料的例子是一張平滑的紙。根據(jù)波紋狀復(fù)合物的所要求的彎曲半徑來(lái)選擇該剝離紙的厚度，同時(shí)考慮該復(fù)合物其它層的厚度。
用于制造過(guò)濾器元件10的另一技術(shù)允許褶的變形，在該褶上相鄰的腿有略微不同的長(zhǎng)度。對(duì)于許多過(guò)濾器元件來(lái)講，特別那些以多層復(fù)合物制成的元件，將過(guò)濾器元件形成被鋪疊的狀態(tài)，如果每個(gè)褶的相鄰?fù)鹊拈L(zhǎng)度有略微不同的話，則使制造容易和更加可靠。這樣的裙可看成有不等腿的褶。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6-11描述根據(jù)本發(fā)明這一方案的打褶方法和裝置的優(yōu)選實(shí)施例，這些附圖描繪了本發(fā)明打褶方法的一個(gè)流程。如這些圖所示，由一個(gè)出褶件和一個(gè)限料件在一支撐臺(tái)上，例如一個(gè)平面的打褶臺(tái)100上形成褶。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在出褶件和限料件之間形成褶，上述出褶件和限料件以一個(gè)銳角，從打褶臺(tái)100上彎曲或伸延，該角最好小于90°，在約15°到約75°的范圍內(nèi)更好，尤其是在約30°到約60°范圍之內(nèi)，如45°。例如，出褶件可以是打褶楔101的楔形部件，限料件可以是指定為限料刀102的薄板。打褶楔101能相對(duì)打褶臺(tái)100的頂面升起和落下。向前和向后平移，同時(shí)限料刀102能相對(duì)打褶臺(tái)100升起和落下。為了方便，打褶臺(tái)100的表面一般是水平的，但對(duì)于本發(fā)明的方法來(lái)講水平面不是必須的。
用任何恰當(dāng)?shù)氖侄稳缇砣C(jī)104把要打褶的材料103配發(fā)到打褶臺(tái)100上。材料103可是單片或單層，或者是多層，如過(guò)濾器介質(zhì)和一層或多層排流層的多層復(fù)合物。在存放在卷取機(jī)104之前，這些層被制成復(fù)合層，或者單個(gè)層被存放在分開(kāi)的卷取機(jī)104上，并同時(shí)饋送到打褶臺(tái)100上，從而在這些層被打褶的同時(shí)形成復(fù)合物。
如圖所示，打褶楔101的前表面101a和限料刀102的后表面102a(該面對(duì)著打褶楔101)以相似的但不必相等的銳角相對(duì)打褶臺(tái)100一同傾斜。本發(fā)明的方法能形成有不同長(zhǎng)度相鄰?fù)鹊鸟?，這是因?yàn)檫@些表面以銳角伸延，或因?yàn)樗鼈兪怯谢《鹊摹?br> 圖6表示了該打褶周期的開(kāi)始，其中打褶楔101被定位在圖中的A點(diǎn)。在這個(gè)位置上，打褶楔101的前表面101a離開(kāi)限料刀102的后表面102a一個(gè)預(yù)定的距離，該距離取決于所要形成的褶的高度。打褶楔101的下表面與要打褶的材料磨擦接觸，限料刀102的下邊沿緊抵壓住要打褶的材料103，從而限制材料103。
然后以圖7中箭頭的方向?qū)⒋蝰扌?01從A點(diǎn)向限料刀102移動(dòng)，這時(shí)打褶楔101的下表面保持與要打褶的材料磨擦接觸。同時(shí)，限料刀102保持固定。由于打褶楔101和要打褶的材料103之間的磨擦接觸，打褶楔101朝限料刀102的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致置于打褶楔101和限料刀102之間的材料103的一部分從打褶臺(tái)100的表面向上彎起成為隆出部105。
在打褶楔101仍移動(dòng)靠近限料刀102時(shí)，材料103上的隆出部開(kāi)始彎折成褶11的形狀，如圖8所示。打褶楔101進(jìn)一步前行到圖9中的B點(diǎn)，在此材料103被擠出在打褶楔101的前表面101a和限料刀102的后表面102a之間。借此形成一個(gè)單個(gè)的褶11。
然后限料刀102從打褶臺(tái)100上升起，同時(shí)以圖中所示的時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。在限料刀102升起時(shí)，它的后表面沿著褶11滑行，該褶是剛剛成形的，從而進(jìn)一步靠著打褶楔101的前表面101a擠出該褶11。當(dāng)限料刀102的后表面102a完全離開(kāi)褶11的上端時(shí)，限料刀102的后表面102a則和打褶楔101的前表面101a相觸，如圖10所示。然后限料刀102下落，它的后表面102a沿著打褶楔101的前表面101a在打褶楔101和剛成形的褶11之間滑動(dòng)，直到下沿觸到要打褶的材料103，如圖11所示。在限料刀102的提起和下落期間，打褶楔101可以實(shí)質(zhì)上保持靜止。
接著，在限料刀102保持靜止后，接下來(lái)使材料103靜止，打褶楔101從B點(diǎn)返回到A點(diǎn)完成打褶周期，打褶楔101從B點(diǎn)返回到A的移動(dòng)路徑要使打褶楔101的下表面被提起在要打褶的材料103上面，使材料103不被拉回去。例如，打褶楔101沿圖16所指出的B-C-D-A直邊路徑運(yùn)動(dòng)。此外，打褶楔101能沿從B到A所走的弓形路徑移動(dòng)。當(dāng)楔101返回A點(diǎn)，又重復(fù)上述過(guò)程。
每當(dāng)圖6～11所示的周期完成后，就產(chǎn)生了一個(gè)新的褶，并且它被限料刀102移到右邊和已經(jīng)形成的褶11連在一起，這些褶在圖中限料刀102的右側(cè)成為波紋形。通過(guò)限料刀102的運(yùn)動(dòng)，完成的成批的褶11被越來(lái)越多地推向右側(cè)。通過(guò)重復(fù)上述周期相應(yīng)的次數(shù)，能形成任何所要求數(shù)目的褶。該組已完成的褶一般朝著離開(kāi)打褶臺(tái)100的端部的方向卷繞。
圖12和13表述了壓折棒109的操作。除了打褶裝置進(jìn)一步包括一個(gè)壓折捧109這一區(qū)別以外，這些圖與圖6～11是相近的，該壓折棒穿過(guò)打褶臺(tái)100的縫隙110上下運(yùn)動(dòng)。在這些圖中，當(dāng)打褶楔101開(kāi)始從A點(diǎn)向B點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，使壓折棒109穿過(guò)打褶臺(tái)100上的縫隙110伸出，并伸到打褶臺(tái)100的表面之上。當(dāng)壓折棒109伸出打褶臺(tái)100的表面時(shí)，它接觸到材料103，并施力給材料103，使它恰當(dāng)?shù)芈∑?，沒(méi)有產(chǎn)生任何的皺紋。壓折棒的上邊緣還可以在材料上形成一個(gè)折痕，該折痕可變成褶的頂部或根部。當(dāng)打褶楔101移近到B點(diǎn)時(shí)，壓折棒109縮回到打褶臺(tái)100的下面，使打褶楔101能通過(guò)打褶臺(tái)100上的縫隙110。其他的打褶工序和圖6～11相應(yīng)所述的一致。
圖14是褶11的放大視圖，該褶能用圖6～13所示的工序來(lái)形成。該褶具有兩個(gè)腿11a′、11a″，其中的一個(gè)接觸到打褶楔101的前表面101a，而另一個(gè)接觸限料刀102的后表面102a。因?yàn)榇蝰扌?01的前表面101a相對(duì)打褶臺(tái)100以一個(gè)銳角滑動(dòng)，所以腿11a′的長(zhǎng)度L1短于同一褶11的相鄰?fù)?1a″的長(zhǎng)度L2，上述腿11a′接觸打褶楔101的前表面101a ，在此長(zhǎng)度是指測(cè)量這樣的點(diǎn)之間的間距，所述點(diǎn)即被打褶材料自身折返的地方所處的點(diǎn)。如果打褶楔101的前表面101a相對(duì)打褶臺(tái)100的表面以角θ1滑動(dòng)，而要打褶的材料103的厚度為t的話，則相鄰?fù)?1a′、11a″的長(zhǎng)度L1和L2的差為L(zhǎng)2-L1=2t/tanθ1。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇打褶楔101的角度，能把該長(zhǎng)度差設(shè)置在一個(gè)所要求的值上。由于長(zhǎng)度上存在差，用本發(fā)明的方法形成的褶容易成形到一種被鋪疊的狀態(tài)。
本發(fā)明的打褶裝置的許多部件類似于通常利用的推桿型打褶機(jī)，如由麻州Chandler機(jī)器公司制造的NO.10148型打褶機(jī)。如圖15和16所示，打褶在一個(gè)打褶臺(tái)100上完成。在一個(gè)典型的打褶機(jī)中，打褶臺(tái)100具有兩部分100a和100b，它們能相互之間以水平方向移動(dòng)，從而在兩部分之間形成所要求的間隙。當(dāng)可移動(dòng)的部分100a、100b用一個(gè)間隙隔開(kāi)時(shí)，為了有助于打褶工藝，用圖中未示出的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)將壓折棒109上下運(yùn)動(dòng)。如果不用壓折棒的話，使打褶臺(tái)100的兩部分100a、100b毗接，或者把打褶臺(tái)100制成一個(gè)構(gòu)件并略去壓折棒。
在圖15的實(shí)施例中，被打褶的材料是過(guò)濾器復(fù)合物103，該復(fù)合物具有三個(gè)不同的層103a、103b、103c，這三層分別經(jīng)由三個(gè)不同的卷取機(jī)104a、104b、104c輸送到打褶臺(tái)100上。層103a、103b、103c可以用同樣或不同的材料制成。在本例中，位于中間卷取機(jī)104上的材料是過(guò)濾器介質(zhì)，而位于頂部和底部卷取機(jī)104a和104c上的材料103a和103c是擠出式網(wǎng)，上述被用做為過(guò)濾器介質(zhì)103b上游和下游表面的排流層。
該打褶裝置裝有一個(gè)桿，該桿具有大致為L(zhǎng)形的橫截面并被稱之為推桿111。推桿111被可移動(dòng)地設(shè)置在打褶臺(tái)100的頂上，從而沿著一個(gè)封閉的路徑移動(dòng)，至少該路徑的一部分與打褶臺(tái)100的表面平行伸延。在這個(gè)實(shí)施例中，推桿111沿著一個(gè)四邊形封閉路徑，即圖15中的A′-B′-C′-D′所指的路徑由一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)在本發(fā)明的打褶裝置中不必要使用推桿111時(shí)，推桿111和它結(jié)合在一起的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)112用做為驅(qū)動(dòng)打褶楔101的普通裝置。
利用栓接或其它適當(dāng)?shù)姆绞桨汛蝰扌?01緊密地固定到推桿111的前端，使二者如一個(gè)單一部件運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，打褶楔101具有一個(gè)前表面101a，該表面具有相對(duì)于打褶臺(tái)100表面的傾角θ1的恒定銳角。最好至少打褶楔101的前表面有這樣的寬度，該寬度實(shí)質(zhì)上等于或大子過(guò)濾器復(fù)合物103的寬度。
當(dāng)推桿111沿路徑A′-B′-C′-D′運(yùn)動(dòng)時(shí)，打褶楔101沿路徑A-B-C-D運(yùn)動(dòng)。打褶楔101具有一個(gè)下表面，該下表面最好與打褶臺(tái)100平行地延伸。當(dāng)推桿111沿路徑D′-A′運(yùn)動(dòng)時(shí)，打褶楔101的下表面落下與要打褶的過(guò)濾器復(fù)合物103磨擦接觸。只要打褶楔101處于與過(guò)濾器復(fù)合物103的磨擦接觸，推桿111的下表面就有可能在推桿沿支路A′-B′運(yùn)動(dòng)時(shí)從過(guò)濾器復(fù)合物103上分開(kāi)。換句話講，推桿111的下表面沒(méi)有必要一定與打褶楔101的下表面齊平。推桿111的水平?jīng)_程，即沿支路A′-B′的距離可以容易地調(diào)整，使得取決于沖程長(zhǎng)度的褶的高度能被設(shè)置在所要求的值上。當(dāng)推桿111沿支路B′-C′升起并沿支路C′-D′返回時(shí)，打褶楔101沿支路B-C和支路C-D運(yùn)動(dòng)，打褶楔101的下表面利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)112和推桿111提起在過(guò)濾器復(fù)合物103的上面，使過(guò)濾器復(fù)合物103不被打褶楔101拉回去。
限料刀102可樞轉(zhuǎn)地安裝在一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)件上，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)件一般稱為滑塊113?；瑝K113被安放在與打褶楔101相對(duì)的寬度方向上，并被驅(qū)動(dòng)裝置114沿垂直路徑提起和落下。在該實(shí)施例的操作過(guò)程中，滑塊113和推桿111，以及壓折棒109的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間選擇由一臺(tái)通用的機(jī)械或電氣控制裝置來(lái)控制，該控制裝置與它們各自的驅(qū)動(dòng)裝置112、114相耦合。限料刀102最好由一個(gè)薄刀片來(lái)構(gòu)成，該刀片具有實(shí)質(zhì)上等于或大于過(guò)濾器復(fù)合物103的寬度的寬度。限料刀102的上端固定到一個(gè)棒上，該棒被稱之為限料棒115，該限料棒通過(guò)在兩個(gè)滑塊113之間的銷(xiāo)子116可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在滑塊113上。限料刀102的下端伸到很接近打褶臺(tái)100之處，使得能限制復(fù)合物103運(yùn)動(dòng)，并且限料刀102的下端可被削尖，從而有助于從打褶楔101的前表面101a中隔開(kāi)已完成的褶。利用圖中未示出的偏壓件，如彈簧沿圖中的時(shí)針?lè)较蛳蛳蘖习?15加偏壓，使限料刀102被偏壓向打褶楔101的前表面101a?？商鎿Q的是，限料棒的樞軸被加以選擇，使限料刀的重量超過(guò)限料刀繞銷(xiāo)子的順時(shí)針轉(zhuǎn)矩，借此向打褶楔偏壓限料刀。利用圖中未示出的止動(dòng)件，如銷(xiāo)釘，防止限料捧115以逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)圖15中所示的位置。
在所圖示的實(shí)施例中，限料刀102的后表面102a是平的，該表面對(duì)著打褶楔101的前表面101a。根據(jù)本發(fā)明的另外一方面，當(dāng)限料刀102處于圖15所示的位置時(shí)，后表面102a具有一個(gè)相對(duì)于打褶臺(tái)100表面的傾角θ2的恒定銳角，該角度與打褶楔101的前表面101a傾角θ1的角度相近。限料刀102后表面102a的傾角可以略小于或等于，但最好略大于打褶楔101的前表面101a傾角θ1，如大于5℃，以致于在打褶楔101和限料刀102之間形成一個(gè)楔形的空間。這個(gè)楔形的空間有助于形成具備不等長(zhǎng)腿的褶。
圖17表示了實(shí)施本發(fā)明的另一個(gè)打褶裝置的一部分，它與圖15和16所示的打褶裝置類似。如前述的實(shí)施例，限料刀102被固定在限料棒115上，限料棒被兩個(gè)滑塊113經(jīng)銷(xiāo)子116可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐，上述滑塊設(shè)置在與打褶楔101相對(duì)的寬度方向上的側(cè)邊上，在這個(gè)實(shí)施例中的每個(gè)滑塊有大致為L(zhǎng)形的形狀，它具有從打褶臺(tái)100的表面向上伸的第一腿113a和與打褶臺(tái)100大致平行的第二腿113b。限料棒115被可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在第二腿113b上，從而處于如圖15所示實(shí)施例中限料棒115同樣的相對(duì)于打褶楔101的位置。每個(gè)滑塊113的第一腿113a從圖15的滑塊113的位置分開(kāi)，從而不干擾壓折棒109的運(yùn)動(dòng)。打褶臺(tái)100的兩部分100a、100b可相互分開(kāi)，從而提供在其之間的一個(gè)間隙110，該間隙的大小要足以讓壓折捧109穿過(guò)。如前面所述的，該壓折棒109被圖中未示出的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提起和落下。該壓折棒109具有一個(gè)這樣的寬度，該寬度實(shí)質(zhì)上等于或大于要打褶的過(guò)濾器復(fù)合物的寬度。另外，這個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作類似于圖15和16的實(shí)施例。
在前面的實(shí)施例中，打褶楔和限料刀的相對(duì)表面都是平的，這樣的話在這些相對(duì)表面之間形成的每個(gè)褶的腿基本上是直的。但是，當(dāng)打好褶的過(guò)濾器元件以圓筒狀成為被鋪疊的狀態(tài)時(shí)，如從橫截面上看上去每個(gè)褶一般都成為彎曲狀，褶的每個(gè)腿沿著弧形從過(guò)濾器元件周邊的內(nèi)側(cè)到外側(cè)伸延。所以，如果在打褶時(shí)，以一個(gè)彎曲形斷面來(lái)形成褶的話，就容易形成過(guò)濾器元件的被鋪疊的褶。
圖18表示了能制造彎曲形褶的本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例，這種弧形褶包括有不等長(zhǎng)的腿。在這個(gè)實(shí)施例中，打褶件101和限料刀102的相對(duì)表面101a、102a至少在打褶時(shí)與過(guò)濾器復(fù)合物接觸的這部分上是彎曲的。而彎曲的部位有規(guī)則或無(wú)規(guī)則的變化是與這些相對(duì)表面相適應(yīng)的，在所示的實(shí)施例中，這些表面具有一弧形形狀。打褶件101具有一個(gè)前表面101a，該表面具有這樣的曲率半徑，該曲率半徑最好小于沿限料刀102后表面102a的曲率半徑，使得兩個(gè)表面101a、102a由一個(gè)空間分隔開(kāi)，該空間在尺寸上隨著到打褶臺(tái)100表面的距離的增加而增加。這個(gè)空間有助于形成有不等長(zhǎng)腿的褶，在所示的實(shí)施例中，限料刀102可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滑塊113上，該滑塊與圖15的滑塊113相類似，打褶臺(tái)100的兩個(gè)部分100a、100h毗鄰，并且壓折棒109被保持在打褶臺(tái)100下方的非工作位置上。根據(jù)圖6～13所示的基本方法采取圖18的實(shí)施例完成打褶，即一個(gè)過(guò)濾器復(fù)合物被鋪疊在打褶件101和限料刀102的彎曲表面101a、102a之間，進(jìn)而形成具有彎曲腿，尤其是不等長(zhǎng)腿的褶，這些褶極易形成圓筒狀的被鋪疊的狀態(tài)。
采用本發(fā)明的方法把過(guò)濾器復(fù)合物打褶完成之后，將從打褶裝置輸出的有褶的過(guò)濾器復(fù)合物切成按過(guò)濾器元件的預(yù)計(jì)尺寸所預(yù)定的長(zhǎng)度或預(yù)定的目數(shù)。然后，有褶的過(guò)濾器復(fù)合物被制成圓筒形，并且用慣用的方式把有褶的過(guò)濾器復(fù)合物的長(zhǎng)度方向的邊緣相互間密封，從而形成一個(gè)圓筒形的打好褶的部件。然后，該過(guò)濾器組合件的褶被制成被鋪疊的狀態(tài)。在該狀態(tài)上，褶的相鄰?fù)鹊南鄬?duì)表面在褶的整個(gè)高度上相互接觸。因?yàn)轳抻袕澢暮?或不等長(zhǎng)的腿，所以所形成的具有鋪疊狀態(tài)的圓筒形的鋪疊有褶的過(guò)濾器復(fù)合件是極易實(shí)現(xiàn)的。
圖19-21表示了把圓筒形有褶過(guò)濾器元件做成被壓倒的狀態(tài)的可適用的方法。一個(gè)傳統(tǒng)的打過(guò)孔的圓筒形芯體20被放在卡盤(pán)120上，一個(gè)圓筒形的有褶的過(guò)濾器元件10如圖19所示被自由地放在芯體20上面，上述過(guò)濾器元件具有用本發(fā)明的方法形成的褶。一個(gè)管件122被放在過(guò)濾器元件10的上端，并且如圖19中箭頭所示方向向下壓，上述管件具有一個(gè)內(nèi)徑，該內(nèi)徑與要被鋪疊的過(guò)濾器元件10的所要求的外直徑相匹配。在被壓倒之前，過(guò)濾器元件10的褶是松散地束住的，在過(guò)濾器元件10上端的褶經(jīng)常容易地被擠壓，而被裝配到管件122的下端里。當(dāng)管件122向下壓過(guò)過(guò)濾器元件10時(shí)，過(guò)濾器元件10的褶相互間鋪疊，直到過(guò)濾器元件10的外直徑與管件122的內(nèi)徑相匹配。
當(dāng)管件122的整個(gè)長(zhǎng)度已經(jīng)套在過(guò)濾器元件10上時(shí)，管件122、被鋪疊的過(guò)濾器元件10、芯體20以一個(gè)整體從卡盤(pán)120上卸下，并被放在如圖20所示的另一個(gè)卡盤(pán)123上。該卡盤(pán)123有一個(gè)下底座124，該底座用一個(gè)連接桿126支撐一個(gè)上底座125。上底座可以是盤(pán)形形狀，并且它最好有比管件122的內(nèi)徑小而比被鋪疊的過(guò)濾器元件10的外徑大的直徑。然后，一個(gè)傳統(tǒng)的有孔的圓筒形外罩30被放在管件122上，并且按圖19所示的箭頭方向向下壓，上述外罩具有與被鋪疊的過(guò)濾器元件10所要求的外徑相匹配的內(nèi)徑。利用卡盤(pán)123的上底座125防止過(guò)濾器組合件121向下移動(dòng)，而管件122卻可自由移動(dòng)，使得作用在外罩30上的向下的力帶其滑套在鋪疊的過(guò)濾器元件10上，并在這一工序中卸去了管件122。外罩30被向下推，直到它的下端達(dá)到上底座125，并且管件122完全從過(guò)濾器元件10中分離，如圖20所示。由芯體20、被鋪疊的過(guò)濾器元件10和外罩30組成的組件從卡盤(pán)123上卸去并進(jìn)行進(jìn)一步的加工，例如用常規(guī)的端封技術(shù)在一端或二端上加裝端蓋。
本發(fā)明的過(guò)濾器元件比同樣內(nèi)外徑的普通有褶過(guò)濾器元件具有更大的可用來(lái)過(guò)濾的表面面積。例如，對(duì)于具有如圖2和3中所示徑向褶的過(guò)濾器元件，過(guò)濾器元件的總表面面積由下式給出A=2hNL(1)其中h是褶的高度，N是過(guò)濾器元件的褶的數(shù)量，以及L是沿過(guò)濾器元件軸向測(cè)出的褶的長(zhǎng)度。在有褶的過(guò)濾器元件中，其中鄰接的褶沿過(guò)濾器元件的內(nèi)徑彼此間接觸，褶的數(shù)量大致由下式給出N=π(d+2t)2t---(2)]]>其中t是復(fù)合物(過(guò)濾器介質(zhì)+排流層+其它層)的厚度。
在沒(méi)有鋪疊的褶的慣用過(guò)濾器元件中，褶的高度由下式給出h=(D-d)2---(3)]]>其中D是過(guò)濾器元件的外直徑，和
d是過(guò)濾器元件的內(nèi)直徑。
相比較，在有象圖2所示的被鋪疊的褶的過(guò)濾器元件中，其中的褶的相鄰?fù)鹊南鄬?duì)表面在整個(gè)褶的長(zhǎng)度上緊密接觸，能得到的最大褶高度hmax大致由下式給出hmax=D2-d24(d+2t)---(4)]]>在實(shí)用的有被鋪疊褶的過(guò)濾器中，褶的高度小于最大的褶高度hmax，因?yàn)楹茈y把褶制成完全是刀形邊緣的褶。但是，實(shí)際褶的高度最好至少為hmax的80％，更好為90％，從而最佳地利用過(guò)濾器元件內(nèi)外徑之間的體積。
利用這些公式，可計(jì)算出本發(fā)明所提供的過(guò)濾器面積上的增加量。對(duì)于有10英寸長(zhǎng)度L、0.175英寸復(fù)合物厚度t,1.2英寸內(nèi)直徑d，和2.75英寸外直徑D的過(guò)濾器元件，由等式(2)給出褶的數(shù)量為N=π·(1.2+0.35)0.35=13]]>常規(guī)過(guò)濾器的褶的高度和本發(fā)明的過(guò)濾器的最大褶高度分別由等式(3)和(4)給出
把這些值加在等式(1)中給出下列表面面積，其中Amax是對(duì)于褶的高度hmax的最大可能的表面面積A(常規(guī)過(guò)濾器)=2×0.775×13×10=201.5平方英寸Amax(被鋪疊的褶)=2×1.239×13×10=322.14平方英寸因此，在該例子中，本發(fā)明有鋪疊褶的過(guò)濾器的最大可能的過(guò)濾器表面面積約比有同樣內(nèi)外徑的常規(guī)有褶過(guò)濾器的面積多60％，盡管鋪疊褶的實(shí)際高度僅為hmax的80％，但實(shí)用的過(guò)濾器表面面積仍為322.14×80％=257.71平方英寸，該值比常規(guī)值高出28％。
本發(fā)明帶有被鋪疊褶的過(guò)濾器元件的所增表面積與有同樣內(nèi)外尺寸的普通過(guò)濾器元件相比較，增加了過(guò)濾器元件的使用壽命。
更進(jìn)一步講，所具有的處于被鋪疊狀態(tài)的褶產(chǎn)生了被均勻支撐的褶，并把集中的負(fù)載均分在過(guò)濾器元件上。這樣減少了褶的移動(dòng)，和增加了褶在波動(dòng)的流動(dòng)系統(tǒng)中保留粒子的能力。此外，當(dāng)褶處于被鋪疊的狀態(tài)時(shí)，過(guò)濾器元件的端部表面被緊緊地壓實(shí)，并且在過(guò)濾器元件上安裝端蓋過(guò)程中提供防止過(guò)濾器介質(zhì)損壞的最大保護(hù)。
有褶過(guò)濾器元件的壓降A(chǔ)p由下式給出，其中過(guò)濾器元件具有上游和下游支撐和排流層；Ap=(Koh+Km/2h)·(μQ／NL)(5)其中μ=要過(guò)濾的流體的絕對(duì)密度Q=流體的容量流動(dòng)比Ko=支撐和排流材料的沿邊流動(dòng)阻力系數(shù)Km=過(guò)濾器介質(zhì)的流動(dòng)阻力系數(shù)h=褶的高度l=沿過(guò)濾器軸向上的褶的長(zhǎng)度N=褶的數(shù)量如果除了褶的高度以外，等式(5)中的所有參數(shù)是固定的話，則在褶的高度由下式表示時(shí)，壓降A(chǔ)p將是最小的h=(Km/2Ko)1/2(6)因此，在過(guò)濾器元件的外直徑隨意選擇的情況下，本發(fā)明的過(guò)濾器的端壓降能達(dá)到最小，而過(guò)濾器的效率通過(guò)選擇外直徑達(dá)到最大，使褶的高度滿足等式(6)。
除采用外罩以外，其他方案也能用來(lái)把褶維持在被鋪疊的狀態(tài)。例如，該外罩可以用多個(gè)不相連的環(huán)代替，這些環(huán)套在過(guò)濾器元件10上，以而防止褶松開(kāi)。另一種維持褶的適當(dāng)手段是一種薄板材料，該薄板以充分的張力圍繞過(guò)濾器元件纏繞，從而防止褶從鋪疊狀態(tài)上松開(kāi)。圖22是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的剖視圖，其中圖1的外罩由一個(gè)螺旋形的纏繞件50代替，該纏繞件由一種撓性材料的平行排列的條組成，該纏繞件繞過(guò)濾器元件10螺旋式地纏繞多圈。纏繞件50可用任何可與被過(guò)濾的流體相協(xié)調(diào)的材料制成。如果纏繞件50完全包住過(guò)濾器元件10的外周邊，則纏繞件50最好是能滲透的。對(duì)于許多應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)講，采用由Reemay公司提供的商標(biāo)為Reemay的可滲透的、聚合物的無(wú)紡材料是適宜的。也可以使用Reemay材料的層制品。其他合適的材料的例子是油板紙和聚酯薄膜。
該纏繞件50可以是相對(duì)薄的材料而無(wú)須承受大的應(yīng)力，因此最適于用在過(guò)濾器元件10承受由外向內(nèi)的流體流動(dòng)的情況。在這種情況下，纏繞件50僅需要強(qiáng)到足以把褶保持在被鋪疊的狀況，以及在通過(guò)過(guò)濾器元件10的流體方向瞬時(shí)反轉(zhuǎn)期間抵抗所產(chǎn)生的徑向向外的力。換句話講，該纏繞件可以由比較堅(jiān)固的材料形成，這種材料可抵抗與從內(nèi)向外流動(dòng)相對(duì)應(yīng)的相對(duì)比較大的應(yīng)力。可根據(jù)要求的過(guò)濾條件選擇纏繞件50的張力。
該纏繞件50繞過(guò)濾器元件10纏繞時(shí)，在纏繞件50的相鄰圈之間可有交搭或不交搭。例如，纏繞件50的相鄰圈以完全不交搭的方式相互間毗連，或者利用交搭的方式毗連，可以繞過(guò)濾器元件10纏繞多層纏繞件50。但是，我們發(fā)現(xiàn)如果纏繞件50包括裸露的開(kāi)口的話，與不纏繞的有褶過(guò)濾器元件相比，或與完全以纏繞件包住的有褶過(guò)濾器元件相比，該過(guò)濾器元件10的污物量大大增加。開(kāi)口可以是在纏繞件50本身的材料上形成的孔，或者是留在纏繞件50相鄰圈之間的縫隙。在圖22的實(shí)施例中，纏繞件50繞過(guò)濾器元件10纏繞，從而以相鄰圈間螺旋縫隙51的形式留下開(kāi)口。
為了防止纏繞件50成為不利的負(fù)擔(dān)，纏繞件50開(kāi)口的尺寸要大得足以讓被過(guò)濾流體內(nèi)包含的所有有效的顆粒通過(guò)，進(jìn)一步講，開(kāi)口的總面積一般小于圓筒形表面的總表面的50％，上述圓筒形表面由過(guò)濾器元件10的褶11的頂部確定。更好的是，開(kāi)口的總面積在褶11的頂部確定的表面的總面積的從約6％到約30％的范圍內(nèi)。
纏繞件50最好以這樣的方式加以固定，該方式可防止纏繞件從過(guò)濾器元件10上松開(kāi)。固定纏繞件的一個(gè)方法是把纏繞件用粘合劑，如一種熱熔粘合劑貼在過(guò)濾器元件10上，在纏繞件繞過(guò)濾器元件10纏繞時(shí)，把粘合劑加到纏繞件50上。能以在連續(xù)的或間斷的點(diǎn)上粘合的方式將其加到纏繞件上，上述點(diǎn)上粘合劑的點(diǎn)與纏繞件50的邊緣相平行地繞過(guò)濾器元件10成一螺線狀。此外，如果纏繞件50由聚合材料制成的話，可以用一個(gè)熱輪(hot wheel)將它熔接到過(guò)濾器元件10上，該熱輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)濾器元件10時(shí)沿過(guò)濾器元件10的長(zhǎng)度推進(jìn)。該纏繞件50能直接固定到過(guò)濾器元件10上，或者如果在纏繞件50的相鄰圈之間有交迭的話，相鄰的圈能直接固定到另一個(gè)上。也可以繞過(guò)濾器元件10纏繞而不直接將兩者固定在一起，而僅借助于端蓋40或象夾固件這樣的其它機(jī)械部件固定鄰接端蓋40的纏繞件50的部分。
通過(guò)把過(guò)濾器元件放在心軸上，并在把纏繞件繞在過(guò)濾器元件上的同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)該心軸和過(guò)濾器元件的方式，把纏繞件50纏繞在圓筒形的過(guò)濾器元件10上。在纏繞的同時(shí)，使用象圖5所示的漏斗形工具60，使過(guò)濾器元件的褶成形為被鋪疊的狀態(tài)。當(dāng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工具60可以沿過(guò)濾器元件的縱向前進(jìn)。當(dāng)褶從工具60的出口排出時(shí)，褶將處于被鋪疊的狀態(tài)，纏繞件50繞這種狀態(tài)下的褶纏繞。
該纏繞件50不局限于單條材料。例如，該纏繞件50可由兩條材料組成，它們以雙螺旋的方式繞過(guò)濾器元件10纏繞。此外，纏繞件50可以用圓環(huán)形的方式而不是螺旋形的方式繞過(guò)濾器元件10纏繞。
本發(fā)明的有褶過(guò)濾器元件的許多例子被列在下面。每個(gè)過(guò)濾器元件的組份按從上游到下游側(cè)的順序列表如下元件A——外罩內(nèi)圓筒形元件上游排流層 Nalle擠出式聚丙烯網(wǎng)(NIF.
013D 26×31)過(guò)濾器介質(zhì) 具有10微米絕對(duì)遷移率(Rbsolute removal rating)的熔吹錐形微孔聚丙烯介質(zhì)下游排流層 Nellt擠出式聚丙烯網(wǎng)(NIF,013D 28×31)褶的數(shù)量=63 褶的高度=.600英寸外罩內(nèi)直徑=2.60英寸，芯體外直徑=1.8英寸元件B——外罩內(nèi)圓筒形元件上游排流層 Nalle擠出式聚丙烯網(wǎng)(NIF.013D 26×31)預(yù)過(guò)濾器 有10微米絕對(duì)遷移率的熱吹錐形微孔的聚丙烯介質(zhì)過(guò)濾器介質(zhì) 有6微米絕對(duì)遷移率的熱吹錐形微孔的聚丙烯介質(zhì)下游排流層Nalle擠出式聚丙烯網(wǎng)(NIF.013D 26×31)褶的數(shù)量=58 褶的高度=0.650英寸外罩內(nèi)直徑=2.60英寸 芯體外直徑=1.8英寸元件C——外罩內(nèi)圓筒形元件上游排流層Nalle擠出式聚丙烯網(wǎng)(NIF.020S 16×16)預(yù)過(guò)濾器 由厚聚丙烯纖維制成的纖維質(zhì)深度過(guò)濾器(fibrons depth filter)和90微米絕對(duì)遷移率過(guò)濾器介質(zhì)由厚聚丙烯纖維制成的纖維深度過(guò)濾器，約0.080英寸厚，20微米絕對(duì)遷移率下游排流層Nalle擠出式聚丙烯網(wǎng)(NIF.020 S16×16)褶的數(shù)量=24 褶的高度=0.830英寸外罩內(nèi)直徑=2.45英寸 芯體外直徑=1.3英寸元件D——有螺旋形纏繞件的圓筒形元件上游排流層 Nalle擠出式尼龍網(wǎng)(NIF.020 S15×15)緩沖層 Reemay2250無(wú)紡聚酯過(guò)濾器介質(zhì) 在無(wú)紡聚酯基片上有6微米絕對(duì)遷移率的玻璃纖維介質(zhì)下游排流層 Nalle擠出式尼龍網(wǎng)(NIF.020S 15×15)螺旋纏繞件 Reemay2024無(wú)紡聚酯，該聚酯以聚酰胺熱熔珠固定到過(guò)濾器元件上褶的數(shù)量=63褶的高度=0.750英寸芯體外直徑=1.875英寸 元件外直徑=3.02英寸元件E--帶螺旋形纏繞件的圓筒形元件上游排流層 Nalle擠出式尼龍網(wǎng)(NIF.020S 15×15)緩沖層 Reemay2250無(wú)紡聚酯過(guò)濾器介質(zhì) 在無(wú)紡聚酯基片上有1 2微米絕對(duì)遷移率的玻璃纖維介質(zhì)下游排流 Nalle擠出式尼龍網(wǎng)(NIF.020S 15×15)螺旋形纏繞件 Reemay2024無(wú)紡聚酯，該聚酯用聚酰胺熱熔珠固定到過(guò)濾器元件上褶的數(shù)量=40褶的高度=0.530英寸芯體外直徑=1.123英寸 元件外直徑=1.93英寸元件F--外罩內(nèi)圓筒形元件上游排流層Reemay2011無(wú)紡聚酯上游過(guò)濾器介質(zhì)有0.2微米絕對(duì)遷移率的尼龍膜下游過(guò)濾器介質(zhì)同上流介質(zhì)下游排流層Reemay201l無(wú)紡聚酯褶的數(shù)量=127 褶的高度=0.86英寸外罩內(nèi)直徑=2.65英寸 芯體外直徑=1.4英寸元件G——外罩內(nèi)圓筒形元件上游排流層帶有FEP粘合劑的PTFE無(wú)紡物過(guò)濾器介質(zhì)UPOO系統(tǒng)薄膜，(商標(biāo)為Poreflon的可從Sumitomo Eleetric獲得的PTFE薄膜)下游排流層有FEP粘合劑的PTFE無(wú)紡物褶的數(shù)量=140 褶的高度=0.49英寸外罩內(nèi)直徑=2.46英寸 芯體外直徑=1.68英寸FEP條在過(guò)濾器元件的每個(gè)端內(nèi)成為波紋狀，從而有助于把端蓋固定到過(guò)濾器元件上。
在上面的每個(gè)例子中，褶相鄰?fù)鹊南鄬?duì)表面在過(guò)濾器元件的整個(gè)軸向長(zhǎng)度方向上密切接觸。
本發(fā)明所述的實(shí)施例指定用于徑向由外向內(nèi)的穿過(guò)過(guò)濾器元件的流體流。但是，也可將本發(fā)明的過(guò)濾器用于要過(guò)濾的由內(nèi)向外的徑向流動(dòng)流體，該流體被導(dǎo)向穿過(guò)過(guò)濾器的過(guò)濾器元件10的鋪疊褶。該流體被上游排流層13沿過(guò)濾器介質(zhì)12的整個(gè)上游表面分布，包括那些靠近芯體20的過(guò)濾器元件10內(nèi)深部的過(guò)濾器介質(zhì)12的部分。然后，該流體穿過(guò)過(guò)濾器介質(zhì)12，過(guò)濾該流體，并在過(guò)濾器介質(zhì)12上或其里面淀積粒子。從過(guò)濾器介質(zhì)12的下游側(cè)，過(guò)濾后的流體沿下游排流層14排放，進(jìn)入有孔的芯體20，然后排出過(guò)濾器。
該過(guò)濾器可以通過(guò)在相反方向穿過(guò)過(guò)濾器導(dǎo)入一種清洗流體來(lái)加以清洗。該清洗流體可以是一種氣體，這種氣體被回吹通過(guò)過(guò)濾器，或者它是一種液體，這種液體穿過(guò)過(guò)濾器回洗。例如，一種回洗的液體，象水，可以從有孔的芯體20的內(nèi)部導(dǎo)入穿過(guò)過(guò)濾器元件10的被鋪疊的褶11。
該回洗液體被下游排流層沿過(guò)濾器介質(zhì)的整個(gè)下游表面分布，包括那些離開(kāi)芯體20而靠近外罩30或纏繞件50的過(guò)濾器介質(zhì)12的部分。然后，該回洗液體穿過(guò)過(guò)濾器介質(zhì)12，從過(guò)濾器介質(zhì)12內(nèi)或從過(guò)濾器介質(zhì)上游表面上帶走粒子。然后，這些粒子穿過(guò)上游排流層13涌出，并隨同回洗液體從過(guò)濾器中排出。流過(guò)過(guò)濾器元件的回洗液體的量與經(jīng)由該過(guò)濾器元件過(guò)濾的流體的量之比約為10，最好在2-4的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的過(guò)濾器適用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，一個(gè)具體的使用是作為一種預(yù)涂層的過(guò)濾器。一種預(yù)涂層的過(guò)濾器130的例子被示于圖23中，該過(guò)濾器包括一個(gè)有孔的芯體20和一個(gè)被鋪疊的過(guò)濾器元件10，該芯體和元件與圖1所示的過(guò)濾器的芯體和元件相類似。另外，該預(yù)涂層的過(guò)濾器包括一個(gè)纏繞件50和防護(hù)件132，纏繞件用于固定預(yù)涂層131的隔膜，防護(hù)件用來(lái)防止預(yù)涂層131腐蝕。
為了抵抗徑向的力來(lái)支撐過(guò)濾器元件10和隔膜50，芯體20可以由任何充分堅(jiān)固的硬質(zhì)材料構(gòu)成，如前所述，該材料與要被凈化的流體相協(xié)調(diào)。但是，預(yù)涂層的過(guò)濾器最好包括一個(gè)有孔的芯體，該芯體也可以省略，例如對(duì)于該過(guò)濾器元件具有能承受徑向力的充分的結(jié)構(gòu)上的完整性的場(chǎng)合。
如前所述該過(guò)濾器元件10可以是一個(gè)單層或多層的復(fù)合物，并且可以包括任何合適的過(guò)濾器介質(zhì)以及排流部分和緩沖層。例如，在預(yù)涂層的過(guò)濾器用于核冷凝水終端過(guò)濾器(nucleer condensatepo1ishing)的場(chǎng)合中，其中要凈化的流體是水，該過(guò)濾器元件包括一個(gè)過(guò)濾器介質(zhì)，該介質(zhì)被夾在上游排流層和下游排流層之間。每個(gè)排流層由聚丙烯擠出式網(wǎng)組成。過(guò)濾器介質(zhì)最好包括一種纖維質(zhì)介質(zhì)，該介質(zhì)由芳香族聚酰胺纖維組成，象以Kevlar商標(biāo)從Du Pont de.Nemours E.I.公司獲得的這類材料，這類材料制成纖維并且在纖維束或無(wú)紡聚合物基片上粘上樹(shù)脂，從而形成介質(zhì)的下游側(cè)，過(guò)濾器介質(zhì)的微孔尺寸盡可能地小，使過(guò)濾器元件能截獲到全部的粒子，從而在預(yù)涂層上的任何細(xì)小粒子被過(guò)濾器介質(zhì)擋住，上述細(xì)小粒子可穿過(guò)隔膜。
過(guò)濾器元件的微孔尺寸也可以小得足以截獲在被過(guò)濾的流體中的額外細(xì)粒，這些細(xì)粒太小，以致于不能由預(yù)涂層131攔截。
隔膜50最好由一個(gè)撓性的能滲透的纏繞件組成，該纏繞件如前所述繞著并完全覆蓋過(guò)濾器元件10纏繞。最好，隔膜50充分地堅(jiān)固，使它不僅用作預(yù)涂層131的支撐，還做為把過(guò)濾器元件10保持在被鋪疊狀態(tài)的裝置，在過(guò)濾期間(在預(yù)涂層的過(guò)濾器元件承受徑向向內(nèi)的液流時(shí))和回洗期間(在預(yù)涂層的過(guò)濾器元件承受徑向向外的液流時(shí))都起這兩個(gè)作用。隔膜50最好還堅(jiān)固到足以抵抗徑向向外的壓力，該壓力是在回洗時(shí)作用在預(yù)涂層的過(guò)濾器上的。一般，這些壓力在大約10帕到大約100帕的范圍。
優(yōu)選隔膜50具有一個(gè)微孔尺寸，該尺寸能防止在預(yù)涂材料上的大多數(shù)顆粒通過(guò)，允許一塊預(yù)涂材料構(gòu)成隔膜的上游表面。如果預(yù)涂材料上的最小顆粒穿過(guò)隔膜50的話，它們能被過(guò)濾器元件10截獲過(guò)濾器元件具有很高的排污能力，并因此不會(huì)被細(xì)小的粒子阻塞。因?yàn)楦裟?0不必抓住預(yù)涂材料上的所有粒子，所以它可以有這樣的孔隙度，該孔隙度能使隔膜在長(zhǎng)時(shí)間地使用后才清洗或替換。
制造隔膜50的材料取決于要過(guò)濾的流體的和預(yù)涂材料的特性。例如，一種合適的隔膜材料是耐腐蝕金屬的編織網(wǎng)，如不銹鋼。編法選擇要適當(dāng)，包括方形編法和Dutch twill編法，因?yàn)榉叫尉幏ū容^薄和更易夾固，最好是方形編法。在其他應(yīng)用中，隔膜可以是聚合物網(wǎng)或無(wú)紡聚合物纖維。對(duì)于核冷凝水終端過(guò)濾來(lái)講，用于隔膜的最佳材料是120×180×0.004(英寸)×0.0035(英寸)方形編法的不銹鋼網(wǎng)。
隔膜50可以任何方式加到過(guò)濾器元件10上，只要使所有向內(nèi)穿過(guò)過(guò)濾器元件10流動(dòng)的流體必須首先經(jīng)過(guò)隔膜50。在本實(shí)施例中，隔膜50是采用有平行側(cè)的條的形式，該條繞過(guò)濾器元件10的整個(gè)長(zhǎng)度纏繞多圈。為了防止預(yù)涂材料越過(guò)隔膜50，隔膜50的相鄰圈最好相互交疊?；诟裟?0的厚度選擇交疊量。例如，通過(guò)以50％的交疊纏繞隔膜50，能繞過(guò)濾器元件10設(shè)置雙倍厚度的隔膜50。隔膜50不必采用螺旋纏繞的方式，并能被以過(guò)濾器元件10的環(huán)形方向纏繞來(lái)代替。但是，在用窄寬度的隔膜50用來(lái)纏繞任何長(zhǎng)度的過(guò)濾器元件10時(shí)，螺旋形纏繞是有利的。象激光切割這樣的適當(dāng)?shù)那懈罘椒苡脕?lái)確保在隔膜條上不出現(xiàn)尖銳的邊。
最好以一種方法限制隔膜50運(yùn)動(dòng)，該方法防止隔膜在一般的搬運(yùn)和操作過(guò)程中從過(guò)濾器元件10上松開(kāi)。一種固定隔膜50的方式是由結(jié)合劑，象一種熱熔粘合劑把隔膜裝配到過(guò)濾器元件10的外周邊上，上述粘合劑在隔膜繞過(guò)濾器元件纏繞時(shí)加在上面。該結(jié)合劑可以以連續(xù)或間斷的形成珠線的形式加在隔膜上，上述所形成的珠線繞過(guò)濾器元件10與隔膜平行地成一螺旋線形。此外，如果隔膜50用聚合材料制造的話，可以用一個(gè)熱輪把隔膜熔接在過(guò)濾器元件10上，該熱輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)濾器元件10時(shí)沿過(guò)濾器元件10的長(zhǎng)度行進(jìn)。取代或除了把隔膜50直接裝配到過(guò)濾器元件10上以外，如果在隔膜50的相鄰圈之間有交疊的話，相鄰圈能用焊接或結(jié)合的方法彼此直接固定。但在許多情況下，繞過(guò)濾器元件10纏繞隔膜50，不直接將二者固定和不把隔膜50的相鄰圈彼此固定，而僅通過(guò)把隔膜50結(jié)合或固定到端蓋上，或者用象粘接帶或金屬帶，如不銹鋼帶來(lái)固定相鄰過(guò)濾器元件10軸向端部的隔膜50的端部就足矣了。
當(dāng)把預(yù)涂用到預(yù)涂層的過(guò)濾器上，并當(dāng)要過(guò)濾的流體穿過(guò)該預(yù)涂層的過(guò)濾器時(shí)，流體徑向向內(nèi)流過(guò)該預(yù)涂層的過(guò)濾器，并由此產(chǎn)生一壓力落差。由于該壓力落差，一個(gè)徑向向內(nèi)的力作用在過(guò)濾器元件上。由于這個(gè)向內(nèi)的力，普通的有徑向伸出褶的有褶元件會(huì)被壓縮或毀壞。這個(gè)壓縮將導(dǎo)致隔膜起皺或變形，并且它還導(dǎo)致預(yù)涂層斷裂或破裂，這是所不希望的。但是，因?yàn)閷?shí)施本發(fā)明這個(gè)方面的預(yù)涂層的過(guò)濾器130的褶彼此間是鋪疊的，所以隔膜50可以很堅(jiān)固地緊緊纏繞著過(guò)濾器元件10，而不破壞該褶。在過(guò)濾開(kāi)始之前，過(guò)濾器元件10越是密集，則在過(guò)濾期間，過(guò)濾器元件10、隔膜50、預(yù)涂層131的壓縮量越小。所以，隔膜50最好以充分的最初張力纏繞過(guò)濾器元件，使預(yù)涂層131在經(jīng)受預(yù)涂過(guò)濾器的工作壓力下不斷裂。例如，隔膜50可以用寬度上每英寸30磅以上或更多的張力纏繞過(guò)濾器元件10。隔膜50的最初張力取決這樣的因素，象預(yù)涂層的過(guò)濾器130的性質(zhì)和過(guò)濾期間的工作壓力。最好是，隔膜50以這樣的最初張力纏繞，使預(yù)涂層的過(guò)濾器130直徑的壓縮不大于約5％，上述壓縮是由于過(guò)濾時(shí)橫跨過(guò)濾器130上的壓力落差產(chǎn)生的。用隔膜50緊緊地纏繞過(guò)濾器元件10，不僅在過(guò)濾之前壓縮了過(guò)濾器元件10，而且防止在預(yù)涂層的元件上的壓力變化期間褶的移動(dòng)，這種移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致預(yù)涂層131的斷裂。
盡管在褶處于被鋪疊狀態(tài)時(shí)，過(guò)濾器元件10的褶的相鄰?fù)缺粩D壓成密切接觸狀態(tài)，由于預(yù)備了排流層，流體仍能比較容易地沿過(guò)濾器介質(zhì)的上游和下游表面流動(dòng)。所以，用隔膜50緊緊地纏繞過(guò)濾器元件10不損害過(guò)濾器130的過(guò)濾能力。
隔膜50由防護(hù)件132環(huán)繞，該防護(hù)件作為一種流動(dòng)較直件防止繞預(yù)涂層的過(guò)濾器130的流體湍流侵蝕預(yù)涂層131，該防護(hù)件132還在瞬時(shí)支撐該預(yù)涂層131，在這期間穿過(guò)預(yù)涂層過(guò)濾器132的徑向向內(nèi)液流的流動(dòng)被減小或停止。該防護(hù)件132能用多種材料制造，這些材料是充分滲透性的，使預(yù)涂材料能容易地穿過(guò)它。用于防護(hù)件的適當(dāng)材料的例子是一種聚合物編織網(wǎng)，如美國(guó)專利4,904,380號(hào)公開(kāi)的，該網(wǎng)能用各種技術(shù)繞隔膜50設(shè)置。例如，它可以是繞隔膜50纏成螺旋形纏繞件的網(wǎng)帶的形式，或者是片材的形式，二者形式都可沿預(yù)涂元件完全或僅局部地伸延。
如前所述涂覆預(yù)涂層的過(guò)濾器還包括被固定到一個(gè)或多個(gè)芯體上的端蓋；鋪疊的過(guò)濾器元件；和以任何適當(dāng)方式設(shè)置的隔膜。利用端蓋固定隔膜50的端部并防止它松開(kāi)。如在端蓋安裝之前，用機(jī)械約束件象帶或條把隔膜50的端部限制住的話，就能把端蓋裝在該約束件上面。雖然未表示出，但端蓋可裝有一個(gè)普通的密封件，象密封墊或O形圈，用來(lái)把預(yù)涂層的過(guò)濾器與要使用的過(guò)濾系統(tǒng)密封連接。
該涂覆預(yù)涂層的過(guò)濾器進(jìn)一步包括一個(gè)有孔的外罩或類似的部件，該部件環(huán)繞防護(hù)件132，使防護(hù)件132就位并使過(guò)濾器增加強(qiáng)度。外罩有在其上形成的開(kāi)口，該開(kāi)口最好充分地大，使得不造成流體流動(dòng)的障礙，并不產(chǎn)生明顯的壓力落差。該外罩可具有普通的結(jié)構(gòu)，并可用任何與過(guò)濾流體相協(xié)調(diào)的材料制造。
具有鋪疊褶的涂覆預(yù)涂層的過(guò)濾器優(yōu)于普通有褶過(guò)濾器，因?yàn)橛袖伅B褶的預(yù)涂層的過(guò)濾器具有比有同樣內(nèi)外尺寸的普通有褶過(guò)濾器更大的表面面積。這意味著帶有鋪疊褶的預(yù)涂層的過(guò)濾器有較長(zhǎng)的使用壽命，并能截獲預(yù)涂層131的細(xì)小粒子，這些粒子在擴(kuò)展的周期穿過(guò)隔膜50而未受阻。
此外，困為褶是被鋪疊的，當(dāng)隔膜50繞過(guò)濾器元件10纏繞，和當(dāng)流體流過(guò)預(yù)涂層131和預(yù)涂的過(guò)濾器130時(shí)，這些褶較好地抵抗了由于這時(shí)所產(chǎn)生的壓縮力導(dǎo)致的破壞。這些力被沿著每個(gè)鋪疊褶的腿分散出去，而不是集中在普通徑向伸延褶的頂部。從而隔膜50可以更緊地繞被鋪疊的過(guò)濾器元件10纏繞，并且該被鋪疊的過(guò)濾器元件10能承受比普通有褶過(guò)濾器更大的預(yù)涂壓力落差。
更進(jìn)一步講，褶所具有的被鋪疊的狀態(tài)導(dǎo)致了褶被均勻支撐，并起到將涂覆預(yù)涂層的過(guò)濾器的集中負(fù)載分布開(kāi)的作用。它減少了褶的運(yùn)動(dòng)和增加了褶保留脈沖流動(dòng)系統(tǒng)中粒子的能力。此外，當(dāng)褶處于被鋪疊狀態(tài)時(shí)，過(guò)濾器元件的端部表面是非常緊密的，并更有效地防止了在把端蓋安裝到過(guò)濾器元件端部上時(shí)對(duì)過(guò)濾器介質(zhì)的損壞。
在涂覆預(yù)涂層的過(guò)濾器在過(guò)濾系統(tǒng)中安裝完畢之后，把預(yù)涂層131施加到隔膜50上。可以根據(jù)要被過(guò)濾的流體選擇預(yù)涂材料，而且本發(fā)明的預(yù)涂層的過(guò)濾器不局限于使用任何特別型號(hào)的預(yù)涂材料。對(duì)于核電廠的冷凝水終端過(guò)濾系統(tǒng)來(lái)講，預(yù)涂材料常常包括離子交換樹(shù)脂。此外，該預(yù)涂材料可以包括任何其它適當(dāng)?shù)牟牧?，象硅藻土。預(yù)涂層的厚度取決于所要求的過(guò)濾特性和/或離子交換特性。可以用任何適當(dāng)?shù)姆椒ò杨A(yù)涂層131加到隔膜50上，象那些使用預(yù)涂層的過(guò)濾器的現(xiàn)有過(guò)濾系統(tǒng)中通常用的方法。例如，含有預(yù)涂材料的漿料由外向內(nèi)導(dǎo)入預(yù)涂過(guò)濾器130，直到在隔膜50上和在防護(hù)件132內(nèi)淀積了足夠的塊狀物。
在隔膜50上有了預(yù)涂層131，被過(guò)濾的流體，一般是一種液體，可以穿過(guò)預(yù)涂層131、隔膜50，過(guò)濾器元件10。該預(yù)涂層131可以實(shí)現(xiàn)二個(gè)目的，一個(gè)是通過(guò)在預(yù)涂層131內(nèi)截獲粒子來(lái)消除粒子，另一個(gè)是通過(guò)離子交換或吸附消除雜質(zhì)。該過(guò)濾器元件10可用來(lái)捕獲預(yù)涂層131的小粒子，上述粒子是從預(yù)涂層131中取出并穿過(guò)隔膜50。進(jìn)一步講，具有大表面積的有褶過(guò)濾器元件10有足夠小的微孔尺寸，從而可以除去被過(guò)濾流體中的小粒子，這些小粒子能穿過(guò)預(yù)涂層131和隔膜50。因此，該有褶過(guò)濾器元件具有比預(yù)涂層或隔膜的孔隙率小的孔隙率。
當(dāng)預(yù)涂層已耗盡或者成為顆粒的阻礙以致于跨越隔膜50的壓力落差變成難以接受的高值時(shí)，用回洗方式把預(yù)涂層從隔膜50上除去?；叵词峭ㄟ^(guò)與過(guò)濾時(shí)相反的方向穿過(guò)過(guò)濾器流過(guò)一種回洗流體完成的，例如水，從內(nèi)向外穿過(guò)前述的涂覆預(yù)涂層的過(guò)濾器。防護(hù)件132是充分滲透的，預(yù)涂層131能容易地從中移出，然后被適當(dāng)?shù)爻ァＴ僬?，既使隔?0緊緊地纏繞著過(guò)濾器元件10。由于預(yù)備了排流層，回洗流體能容易地沿過(guò)濾器介質(zhì)的上游和下游表面流動(dòng)。此外，回洗時(shí)回洗流體的流動(dòng)速率、壓力、和其他參數(shù)可與普通預(yù)涂層的過(guò)濾器常用的一樣。可以在設(shè)置的時(shí)間間隔上進(jìn)行回洗，或者一旦當(dāng)跨越預(yù)涂層過(guò)濾器130的壓降在過(guò)濾期間達(dá)到一個(gè)預(yù)定的水平，則進(jìn)行回洗，上述預(yù)定的水平指過(guò)濾器元件10或隔膜50已阻塞了?；叵床粌H用來(lái)從隔膜50上除去預(yù)涂層131，而且用來(lái)通過(guò)從過(guò)濾器元件10排出粒子來(lái)清洗過(guò)濾器元件10。當(dāng)預(yù)涂層131被回洗除去之后，新的預(yù)涂層131可以用同原有的預(yù)涂層131同樣的方式加上去，該預(yù)涂元件能再次用來(lái)過(guò)濾。
本發(fā)明的預(yù)涂元件不局限在有鋪疊褶的一種，也可以將一個(gè)普通有褶元件纏繞隔膜，這種普通有褶元件具有不是鋪疊狀態(tài)的徑向伸延的褶，隔膜頂在褶上并最好直接接觸褶。但是，這樣的普通有褶元件僅能以低得足以消除有褶過(guò)濾器元件的褶的變形的張力用隔膜50纏繞。這樣，在過(guò)濾工作期間，這些褶會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或受到橫跨預(yù)涂層的壓差被壓縮，從而伴隨預(yù)涂層的破裂導(dǎo)致隔膜變形。然而，在這樣的使用中，即在過(guò)濾期間橫跨有褶過(guò)濾器僅出現(xiàn)小的壓力落差，而且這些褶僅有小的相對(duì)移動(dòng)，可以以很小的張力繞普通有褶元件纏繞隔膜，能使一個(gè)普通的有褶元件用作一個(gè)預(yù)涂層的元件。
圖24表示了本發(fā)明的第二種涂覆預(yù)涂層的過(guò)濾器140。為了克服傳統(tǒng)的徑向伸延褶的脆弱性能，過(guò)濾器元件10的褶形成多個(gè)組141，每個(gè)組含有多個(gè)褶，并且相鄰的褶組被楔形支撐件142分開(kāi)。這種具有被楔形支撐件分組的褶的過(guò)濾器元件被詳細(xì)說(shuō)明在美國(guó)專利4,154,688號(hào)上。如前所述第二種預(yù)涂層的過(guò)濾器140進(jìn)一步包括端蓋和繞過(guò)濾器元件10纏繞的隔膜50，并還可以包括一個(gè)防護(hù)件132。進(jìn)一步講，該第二種預(yù)涂層的過(guò)濾器140可被如前所述地預(yù)涂和回洗。楔形支撐件142固定褶，使隔膜50可以繞過(guò)濾器元件10緊緊纏繞。此外，第二種預(yù)涂層的過(guò)濾器元件140能承受大壓差。但是，楔形支撐件142減少了有用的過(guò)濾面積，這是第二種預(yù)涂層過(guò)濾器140不如第一種預(yù)涂層過(guò)濾器130之處。
權(quán)利要求
1．一種用以打褶裝置，其包括一個(gè)支撐面，其用以支撐一種待打褶的過(guò)濾器材料；一個(gè)第一元件，所述元件具有一個(gè)第一打褶面；一個(gè)第二元件，所述元件具有一個(gè)第二打褶面，所述第二打褶面由一個(gè)用以接納所述待打褶的過(guò)濾器材料的間隙與所述第一元件間隔開(kāi)，所述第一和第二打褶面之一是彎曲的或以一種銳角延伸到所述支撐面；一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生所述第一和第而元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以便將所述過(guò)濾器材料壓縮在所述第一和第二打褶面之間的間隙中。
2．一種打褶方法，所述方法的步驟包括將一種過(guò)濾器材料放置在一個(gè)支撐面上；將所述過(guò)濾器材料的一個(gè)部分插入第一和第二打褶面之間，所述第一和第二打褶面中的至少一個(gè)打褶面是彎曲的或以一種相對(duì)于所述支撐面為銳角的角度延伸到所述支撐面；在所述第一和第二打褶面之間壓縮所述過(guò)濾器材料的所述部分，從而形成一個(gè)褶。
全文摘要
本說(shuō)明書(shū)描述了一種過(guò)濾器元件,該元件具有被鋪疊的褶,用于制造有被鋪疊褶的過(guò)濾器元件的方法的裝置,以及一種有有褶過(guò)濾器元件的預(yù)涂層的過(guò)濾器。本說(shuō)明書(shū)還進(jìn)一步描述了過(guò)濾和回洗具有被鋪疊褶的過(guò)濾器的方法。
文檔編號(hào)B31C99/00GK1228349SQ98123
公開(kāi)日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1998年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月6日
發(fā)明者小·R·C·施托耶爾, S·D·霍普金斯, K·M·威廉森 申請(qǐng)人:帕爾公司