专利名称：包括密封件的流体过滤器组合件的制作方法
包括密封件的流体过滤器组合件相关引用声明本申请要求2008年12月11日提交的美国申请12/332,464的权益。发明背景
(1)发明领域本发明涉及流体过滤器组合件以及联合的组合件部件，其包括过滤器组件和环状的流体密封件。(2)现有技术描述流体过滤器组合件被用于在从液体和气体的工业处理至饮用水的家用纯化的广泛应用中。这些组合件通常包括过滤器组件和流体密封件。在操作时，过滤器组件被安置在外壳(例如，加压容器)内，其中一个或多个密封件设置在外壳的内周边和过滤器组件的外周边之间。密封的一个主要目的是确保进入外壳的流体沿着预定路径引导，例如引导通过过滤器组件。密封件还可以起着将组件放置在外壳内或使其在外壳内取向的作用。在流体过滤器组合件中通常使用环形密封件。这种密封件有时候称作“盐水密封件”，典型地包括接合过滤器组件的外表面的管状物体(body)或套管和设计成密封接合外壳的内周边表面的向外延伸的下摆，杯状法兰或凹凸法兰部分。通常用胶带将密封件的管状物体部分固定在过滤器组件的外表面周围。操作时，密封件的下摆或法兰部分阻止流体在过滤器组件周围流动。这种组合件的实例提供在US 5，389，260和US 4，016，083中。US 6，299, 772描述了一种流体过滤器组合件，所述流体过滤器组合件使用现场发泡密封件(例如，注射成型聚氨酯发泡体)以及通过使用收缩卷绕材料固定在过滤器组件周围的密封件(发泡体和非发泡体)。US 7，208，088描述了一种使用人字型密封件的流体过滤器组合件，所述人字型密封件由保持环固定在螺旋卷组件的周围。该密封件包括允许将预定量的进料液体旁路通过滤筒的孔。发明简述本发明涉及流体过滤器组合件以及制备和使用该流体过滤器组合件的方法。流体过滤器组合件包括围绕在过滤器组件的外周边的一部分设置的环形密封件。在若干实施方案中，密封件包括具有至少两个由沟道分隔的平行接触表面的内表面，其中所述接触表面与过滤器组件的外周边密封接合。还描述了另外的实施方案。附图简述参考发明详述和附图可以更好地理解本发明和各种实施方案。在这些部分中，类似的附图标记是指类似的元件。
图1是根据本发明的一个实施方案的流体过滤器组合件的透视图，其包括过滤器组件和密封件。图2是根据本发明的另一个实施方案的流体过滤器组合件的横截面正视图，其包括被放置在外壳内的图1的过滤器组件和密封件。
图3是根据本发明的一个实施方案的流体过滤器组合件的横截面的部分切掉的正视图，其包括过滤器组件和密封件。图4是根据本发明的另一个实施方案的流体过滤器组合件的横截面的部分切掉的正视图，其包括过滤器组件和密封件。图5-A是对应于图3的密封件的未安装密封件的透视图。图5-B是图5-A中所示的密封件的横截面的部分切掉的视图。图6-A是对应于图4的密封件的未安装密封件的透视图。图6-B是图6-A中所示的密封件的横截面的部分切掉的视图。发明详述本发明的流体过滤器组合件包括过滤器组件。对于本发明而言，过滤器组件没有特别限制，并且包括基于膜的组件(例如，螺旋卷的、中空纤维、毛细管和管状膜组件或“元件”)以及介质类组件(例如，颗粒类材料比如粒子交换树脂、吸附介质如碳、二氧化钛等的滤筒)。该组件的外周边优选是细长的，其长度比其宽度大，并且具有椭圆形或多边形的横截面。在一个优选实施方案中，过滤器组件的外周边是具有圆形横截面的圆柱体状。该组件的外表面典型地包括带或膜形式的塑料包覆材料，比如聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。在高压应用中，可以使用纤维增强塑料，比如涂布有环氧树脂的长玻璃纤维。还可以使用不锈钢或其它金属材料。可应用的过滤器组件的一个实例是设计用于家用饮用水的螺旋卷的反渗透元件，比如可获自 FilmTec Corporation 的 FILMTEC TW30-1812-36。本发明的密封件优选是“环形的”。术语“环形的”意在描述材料的连续回路或环。 密封件的内周边的尺寸和形状(即，在回路内的空间)被设计为容纳过滤器组件的插入，因而密封件被设置在过滤器组件的外周边的一部分周围。由于密封件优选由弹性体材料制成，因此密封件的内周边不需要对应于组件的精确形状或尺寸，但是优选能够与其形成干涉配合。作为举例，很多组件都具有圆柱体外周边。对于这些圆柱体组件，优选的密封件可以包括椭圆形内周边，该椭圆形内周边具有与组件外径大致相等但是优选小于组件外径的内径(例如，比其小5-25%)，因而密封件围绕组件的外周边拉伸并且形成干涉配合。尽管在大部分的实施方案中，密封件的内周边是圆形的，但是内周边可以包括包含其它椭圆性形状在内的备选形状，或可以是多边形。术语“干涉配合”意在广泛地描述两个或更多个部件借助摩擦的紧固或附着。在目前情况下，将密封件保持到组件上的摩擦力基本上是密封件的拉伸强度、伸长率和模量的函数。在一个优选的实施方案中，在密封件和组件之间的干涉配合包括流体紧密密封(fluid tight seal)并且是密封件和组件之间的密封接合的唯一来源。即，尽管可以采用粘合剂、胶带或其它手段来将密封件固定到组件上，但是在一个优选实施方案中，在不使用粘合剂、胶带、收缩卷绕材料或其它这样的手段的情况下，密封件通过干涉配合密封接合在过滤器组件周围。在这种优选的实施方案中，密封件可以通过手工克服将密封件保持在组件周围的摩擦力和弹力来安装、拆除、调节和/或再安装，而不破坏密封件或没有包括移除胶带或粘合剂在内的额外步骤。因此，密封接合优选是可逆的。 术语“密封地接合”和“密封接合”意在描述流体紧密密封。一旦安装在组件周围，则密封件形成在过滤器组件的外周边周围的连续材料的条带和长度。密封件的宽度典型地小于过滤器组件的长度，并且最通常地包括仅围绕过滤器组件的外周边的一部分的较窄连续材料带。密封件的宽度没有特别限制，并且将取决于过滤器组件的特殊设计和其它因素，比如组件的长度、流体操作压力、组件和外壳之间的公差、每个组件使用的密封件的数量等。在大部分的应用中，密封件的宽度为0. 1-lOcm，并且更优选为l-3cm。每个过滤器组件可以使用一个或多个密封件。尽管对于大部分实施方案不是关键的，但是一个或多个密封件典型地被安置在过滤器组件的一个或多个端部附近。参考图1，代表性的流体过滤器组合件以(10)整体显示，包括具有圆柱体外周边 (14)的过滤器组件(1 。在所示的实施方案中，过滤器组件(1 是螺旋卷元件，所述螺旋卷元件包括渗透物管(16)，该渗透物管(16)限定沿着组件(1 的在两个相反端部(18， 20)之间的长度延伸的中心轴(A)。环形密封件02)围绕过滤器组件(12)的外周边(14) 的一部分设置，被安置在组件(1 的端部(18)附近。图2显示了流体过滤器组合件的另一个实施方案，其包括设置在外壳04)内部的图1的过滤器组件(1 和密封件0幻。外壳04)包括第一端部06)和第二端部(观)。 第一端部06)包括可拆卸帽(30)，可拆卸帽(30)提供通往外壳04)的内周边(31)的通道。在所示的实施方案中，帽(30)带有螺纹(32)，并且包括0-环密封件(34)和流体入口(36)。外壳04)的第二端部08)包括渗透物流体出口(38)和进料或浓缩物流体出口 GO)。外壳04)的内周边(31)限定圆柱形室，所述圆柱形室比圆柱形过滤器组件(12)的外周边(14)稍大。围绕过滤器组件(12)设置的密封件02)从组件(12)向外延伸，并且与外壳04)的内周边(31)接触并形成密封接合。在操作时，将加压流体(例如，进料水) 经由流体入口(36)引入到外壳(对)，并且流过过滤器组件(12)，其中浓缩物经由流体出口 (40)离开外壳(M)，并且渗透物经由流体出口(38)离开。堵头防止加压进料经由渗透物收集管(16)直接通过组件(1 。密封件0 防止流体旁路通过(即，绕流)过滤器组件(1 。密封件还可以帮助定位、定中心或以其它方式支撑在外壳04)的内周边(31) 内的过滤器组件(1 。尽管显示为包括仅一个被安置在过滤器组件(1 的端部(18)附近的密封件，但是可以使用两个或更多个密封件，并且所述一个或多个密封件可以沿着过滤器组件(1 安置在备选位置上。外壳的具体设计和构造没有特别限制。即，尽管图2中所示的外壳是通常与螺旋卷组件相关使用的压力容器的外壳，但是可以使用很多其它外壳构造。这些外壳通常由塑料模制，由纤维增强的热固性材料(玻璃纤维增强的环氧化物)形成，或由金属形成。可以使用流体入口和出口的各种组合。这些流体入口和出口可以沿着外壳设置在各种位置上， 这是本领域熟知的。图3是图1的流体过滤器组合件的放大的横截面部分切掉的正视图。如所描述的， 密封件的若干尺寸被增大以方便描述。密封件0 显示具有在相反端部(42，44)之间延伸的宽度(《)，以及具有内表面(46)和外表面(48) 0内表面(46)与过滤器组件(12)的外周边(14)相邻安置，而外表面(48)与内表面(46)相反安置，即，避开(facing away from) 过滤器组件(1 。内表面G6)包括至少两个由沟道(54)分开的平行接触表面(50，52)。 接触表面(50，52)围绕过滤器组件(1 的外周边(14)处于密封接合。接触表面(50，52) 基本上形成围绕过滤器组件(1 的外周边(14)的平行条带。外表面08)包括渐缩表面 (56，58)，渐缩表面(56,58)从顶点(60)朝密封件(22)的每一个相反端部(42,44)延伸。 如所示，顶点(60)与内表面06)的沟道(54)直接相反安置(即，在正上方)，同中心地被安置在密封件02)的端部(42，44)之间并且在与过滤器组件(12)相反的方向上(即，远离)延伸。顶点(60)的最外尖端优选具有约0至2mm、优选0至1mm、更优选约0至0. 5mm 并且还更优选约0. 1至0.3mm的曲率半径。(如图2中所示和别处描述，顶点密封与外壳的内周边接合)。在图3的实施方案中，渐缩表面(56，58)是从顶点(60)向每一个相反端部 (42,44)向外延伸的凹入表面。尽管显示是对称的，但是渐缩表面(56，58)不是必需是对称的。例如，每一个表面(56，58)的弯曲程度可以彼此不同。类似地，顶点(60)不是必需被安置在相反端部(42，44)之间的精确中心处；然而，顶点(60)优选被安置在密封件02) 的宽度(w)的三等分的中部一等分内。在图3中所示的实施方案中，密封件02)的外表面 (48)限定曳物线曲线(tractrice curve) 0尽管在图3中有些增大，但是沟道(54)优选占密封件的宽度(w)的5至50%。此外增大地显示，密封件0 具有由内表面G6)和外表面G8)之间的距离限定的厚度，其中密封件在接触表面(50,5 处的厚度大于沟道(54) 的高度和顶点(60)的高度(h)之间的距离。即，密封件材料的厚度与附近的端部G2，44) 相比在顶点(60)附近更薄。在其它实施方案中，密封件材料的厚度在其整个宽度(w)上相对均勻。图4是流体过滤器组合件的放大横截面部分切掉的正视图，其显示密封件的一个备选实施方案。与图3所示的密封件实施方案不同的是，密封件0 的渐缩表面(56，58) 是凸出的而不是凹入的。即，外表面G8)包括从顶点(60)向密封件02)的每一个相反端部(42，44)延伸的凸出表面。与图3的实施方案不同的是，图4的密封件02)显示具有相对均勻的材料厚度。与图3的实施方案相比，图4的密封件也包括相对大的接触表面(50， 52)和较窄的沟道(54)。图5-A和5-B显示未安装密封件0 的一个实施方案，所述密封件类似于图1、 2和3所示的密封件。密封件02)是环形并且包括“V-型”横截面，这在图5-B中得到了最好的显示。密封件的内周边(即，内径)优选比过滤器组合件的过滤器组件的外周边小 (例如，5-25% )。密封件可以通过使密封件围绕过滤器组件的外周边拉伸或变形而围绕过滤器组件安装，从而使得接触表面与过滤器组件的外周边密封接合。一旦围绕过滤器组件安装，之前的V-型呈现多个曳物线曲率，其中两个凹入表面在中心顶点处接合，这在图3中得到了最好的显示。图6-A和6-B显示了未安装密封件02)的一个备选实施方案，所述密封件类似于图4中所示的密封件。主题密封件的沟道(54)的尺寸和形状没有特别限制。内表面G6)可以包括多于 2个的接触表面(50,5 和多于2个的沟道(54)；然而，在本发明的若干优选实施方案中， 密封件的内表面包括被一个沟道分开的两个平行接触表面。尽管不要求，但是沟道优选沿着密封件的宽度安置在中心上；例如，约在密封件的宽度的三等分的中部一等分内。沟道优选占密封件的总宽度(w)的约5至50%，并且占密封件的总高度(h)的约5至75%。密封件优选由弹性体材料预先形成，所述弹性体材料比如乙烯-丙烯二烯M类橡胶(EPDM)、氯丁橡胶、布纳橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯和硅氧烷材料。优选的材料具有根据ASTM D2240-05第A型测量的50-100、优选60-90并且更优选70-80的A型硬度计值。优选材料的一个实例包括具有60-90但更优选70-80的A型硬度计值的EPDM。优选的弹性体材料还具有根据ASTM D 412-06测量的约5_40MPa、优选 7-2IMPa并且更优选10-17MPa的拉伸强度；根据ASTM D 412-06测量的约100-1000%、优选200-600%并且更优选300-500%的伸长率；以及根据ASTM D 412-06测量的约0. 5_5、 优选l_4MPa并且更优选2. 0-3. 5MPa的模量(100% )。取决于过滤器组合件的具体应用， 密封件可以要求由政府批准的材料比如过氧化物固化的食品级EPDM橡胶制成。在一个优选的实施方案中，主题密封件提供可调节的干涉配合。即，密封件的高度 (h)可以通过手动调节密封件的接触表面位置(即，通过调节密封件的宽度(W))而改变，或密封件的顶点可以由于在下方的沟道的存在而变形。“可调性”的特征允许组件和外壳的尺寸的更大变化。例如，如果特定组合件的密封件高度太高，则密封件的顶点可以由于在下方的沟道而向内变形。即，通过在外壳内的插入，外壳的内周边和密封件的顶点之间的接触足以使密封件的顶点向下进入沟道区域中变形。本发明的优选实施方案的这个方面允许对密封件构造使用其它非可压缩材料，即具有如上所述的高拉伸强度和模量的非发泡材料。具有可变化厚度的密封件的使用可以增加密封件变形的范围。例如，如关于图3的实施方案所述，密封件材料可以在顶点的区域中相对越薄，从而允许在负荷(即，来自与外壳的内周边的接合的作用力)下的变形越大。同时，密封件材料可以在接触表面的区域中相对越厚， 从而提供围绕过滤器组件的干涉配合越强，即互扣强度越高。对于本说明书而言，术语“过滤器”意在包括宽范围的分离机构，包括但不限于孔流、溶液扩散、离子交换、吸附和螯合。本发明可以应用于“过滤’’宽泛的流体，包括气体和液体这两者。通常的液体分离的实例包括有机和水基进料。本发明包括宽范围的应用，包括但不限于微滤、超滤、纳滤、反渗透和渗透蒸发。应当理解，本说明书的目的并不意在将本发明限制为所描述的具体实施方案，而是覆盖所有落入在公开的精神和范围之内的变化、等价内容和备选方案。本发明的很多实施方案均得到了描述，并且在某些情况下，某些实施方案、选择、范围、组分或其它特征已经表征为是“优选的”。作为是“优选的”特征的指定不应当被解释为认定这样的特征为本发明的必要和关键的方面。
权利要求
1.一种流体过滤器组合件，所述流体过滤器组合件包括围绕过滤器组件的外周边的一部分设置的环形密封件，其中所述密封件包括内表面，所述内表面包含至少两个被沟道分开的平行接触表面，并且其中所述接触表面与所述过滤器组件的所述外周边处于密封接I=I O
2.权利要求1所述的组合件，其中所述密封件包括与所述内表面相反安置的外表面， 其中所述外表面包括远离所述过滤器组件延伸的顶点，并且其中所述顶点与所述内表面的所述沟道相反安置。
3.权利要求2所述的组合件，其中所述密封件具有在相反端部之间延伸的宽度，并且所述外表面包括从所述顶点向所述密封件的所述相反端部延伸的渐缩表面。
4.权利要求3所述的组合件，其中所述密封件的所述外表面的所述顶点安置在所述密封件的宽度的三等分的中部一等分内。
5.权利要求3所述的组合件，其中所述外表面的所述渐缩表面包括从所述顶点向所述密封件的所述相反端部延伸的凹入表面。
6.权利要求5所述的组合件，其中所述密封件的所述外表面包括曳物线曲率。
7.权利要求3所述的组合件，其中所述外表面的所述渐缩表面包括从所述顶点向所述密封件的所述相反端部延伸的凸出表面。
8.权利要求2所述的组合件，其中所述密封件的所述顶点具有0至2mm的曲率半径。
9.权利要求3所述的组合件，其中所述沟道占所述密封件的宽度的5至50%。
10.权利要求2所述的组合件，所述组合件还包括外壳，所述外壳包括内周边，其中所述过滤器组件和密封件被放置在所述外壳内，使所述密封件的所述顶点与所述外壳的所述内周边处于密封接合。
全文摘要
本发明涉及流体过滤器组合件以及制备和使用该流体过滤器组合件的方法。流体过滤器组合件包括围绕过滤器组件的外周边的一部分设置的环形密封件。在若干实施方案中，密封件包括内表面，所述内表面具有至少两个由沟道分开的平行接触表面，其中所述接触表面与过滤器组件的外周边处于密封接合。还描述了另外的实施方案。
文档编号B01D29/00GK102245275SQ200980149268
公开日2011年11月16日 申请日期2009年11月30日 优先权日2008年12月11日
发明者罗伯特·麦克兰姆 申请人:陶氏环球技术有限责任公司