CN103042640A - 用于制造褶叠式过滤器筒的方法和模具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制造褶叠式过滤器筒的方法和模具。在本说明书中公开的是一种用于通过这样来制造褶叠式过滤器筒的方法，即，将褶叠式过滤器置于模具上，并且将可聚合灌注化合物添加到褶叠式过滤器的内腔。容许灌注化合物覆盖由褶包围的模具的上表面的部分。选择灌注化合物，以在完全聚合之后形成聚氨酯。

Description

用于制造褶叠式过滤器筒的方法和模具
技术领域
本文所公开的主题涉及用于制造褶叠式过滤器筒的方法和模具，并且更具体而言，涉及用于制造这种筒的模制底端盖的方法。
背景技术
传统的褶叠式过滤器筒包括设置在两个模制端盖(即顶端盖和底端盖)之间的褶叠式过滤器。这些褶叠式过滤器用于多种应用中，包括在食品行业、制药行业以及能源行业中从气体中移除颗粒。在使用期间，气体(例如空气)在褶叠式过滤器的表面上传送，以捕集可能存在的颗粒(例如灰尘、奶尘、煤尘、花粉、包括酵母的微生物、霉菌和细菌)。最初，这些颗粒被截留在褶叠式过滤器的表面上。随着时间的推移，颗粒可在模制底端盖的水平延伸的凸缘上累积。这种累积既可为重力引起的颗粒漂移造成的，也可为在脉冲射流清洁期间截留的微粒的脱离造成的。在某些应用中，在模制底端盖的水平延伸的凸缘上的颗粒累积可通过减少可用的过滤区域或增加污染或燃烧的风险来影响过滤过程的功效。
生产在它们的模制底端盖上不具有水平延伸的凸缘的高质量褶叠式过滤器筒是困难的。生产这种筒的现有技术方法使用双组分环氧树脂，这具有与其相关联的某些制造挑战，会限制它们在商业规模上的使用。
存在提供这样的改进方法的需要，即，用于快速制造在其模制底端盖上不具有水平延伸的凸缘的褶叠式过滤器筒。
上述讨论仅仅提供了一般背景信息，并且不意图用来帮助确定要求保护的主题的范围。
发明内容
在本说明书中所公开的是一种用于通过这样来制造褶叠式过滤器筒的方法和模具，即，将褶叠式过滤器置于模具上，并且将可聚合灌注化合物添加到褶叠式过滤器的内腔。容许灌注化合物覆盖由褶包围的模具的上表面的部分。选择灌注化合物，以在完全聚合之后形成聚氨酯底端盖。
在本方法的一些公开的实施例的实践中可实现的优点是，聚氨酯通常比双组分环氧树脂固化得更快速。这种快速的固化最大程度地减少了通过褶叠式过滤器的聚氨酯的渗透，并且最大程度地减少了在褶叠式过滤器的周缘周围泄漏的聚氨酯的量，从而减少或消除在模制底端盖上的任何水平延伸的凸缘。此外，模制过程足够快速以容许以足够用于商业生产的速度来生产褶叠式过滤器筒。
在一个示例性实施例中，公开了一种用于制造褶叠式过滤器筒的方法。该方法包括以下步骤：将褶叠式过滤器的底端置于模具的弹性表面上，以及施加向下的力以建立密封。将可聚合灌注化合物添加到内腔，并且容许可聚合灌注化合物覆盖由褶包围的模具的弹性表面的部分，该部分包括在褶之间的、为内腔的一部分的空间。容许灌注化合物聚合，以形成聚氨酯底端盖，然后从模具中移除聚氨酯底端盖。
在另一个示例性实施例中，公开了用于形成褶叠式过滤器筒的底端盖的模具，该模具包括基座，基座具有带有弹性表面的顶表面。
本发明的此简述仅仅意图提供根据一个或多个说明性实施例的本文所公开的主题的简要概述，并且不用作来解释权利要求书或限定或限制本发明的范围的指导，本发明的范围仅仅由所附权利要求书来限定。提供本简述来以简化形式介绍说明性的一组概念，这些概念在下面在详细描述中进行进一步描述。本简述既不意图标识要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意图用来帮助确定要求保护的主题的范围。要求保护的主题不限于解决在背景中提到的任何或所有缺点的实现。
附图说明
为了有可理解本发明的特征的方式，可通过参照某些实施例来得到本发明的详细描述，在附图中示出了实施例中的一些。但是，要注意，图仅示出了本发明的某些实施例，并且因此不应理解为限制本发明的范围，因为本发明的范围包括其它等效的实施例。未必按比例来制图，重点大体放在了示出本发明的某些实施例的特征上。在图中，相同标号贯穿多幅图被用来指示相同部件。因而，为了进一步理解本发明，可对结合附图来阅读的以下详细描述作出参照，其中：
图1是示例性褶叠式过滤器筒的俯视透视图；
图2是图1的示例性褶叠式过滤器筒的仰视透视图，褶叠式过滤器的一部分被剖开以示出模制底端盖；
图3是模制底端盖的区段的仰视透视图；
图4是用于制造褶叠式过滤器筒的示例性方法的流程图；
图5是用于制造底端盖的示例性模具的横截面；
图6是对使用中的图5的示例性模具的描绘；以及
图7是图1的褶叠式过滤器筒的示例性模制顶端盖的透视图。
部件列表：
100 褶叠式过滤器筒
102 褶叠式过滤器
104 底端
106 顶端
108 顶端盖
110 支承带
200 底端盖
202 褶
302 空间
400 方法
402 形成介质的步骤
404 插入芯体的步骤
406 形成支承带的步骤
408 将过滤器置于底部模具中的步骤
409 施加向下的力的步骤
410 注入灌注化合物的步骤
412 填充顶部模具的步骤
414 将过滤器置于顶部模具中的步骤
500 模具
502 基座
504 竖向侧壁
506 弹性表面
508 凸缘
510 突起部
512 突起部宽度
514 模具内直径
600 灌注化合物
602 喷嘴
604 支承芯体
606 向下的力
608 窗口
610 内腔。
具体实施方式
图1是示例性褶叠式过滤器筒100的俯视透视图。褶叠式过滤器筒100具有伸长的褶叠式过滤器102，褶叠式过滤器102具有底端104和顶端106。褶叠式过滤器102的顶端106具有顶端盖108。外部支承带110包围褶叠式过滤器102的周边，褶叠式过滤器102可由任何适当的材料形成。在一个实施例中，褶叠式过滤器102由用双组分聚酯纤维制成的每平方米260克的纺粘非织造材料形成。其它适当的纤维材料包括聚对苯硫醚(PPS)、芳族聚酰胺、聚四氟乙烯(PTFE)或玻璃纤维。无纺结构也是适合的。无纺结构的实例包括针刺毛毡、粗梳热粘合织物或水刺网。在一个实施例中，这些结构通过树脂或热轧变硬。在另一个实施例中，膨胀PTFE(ePTFE)膜被层压成褶叠式过滤器102。褶叠式过滤器102的底端104具有底端盖，从图1的透视图中看不到底端盖，但在图2中可看到底端盖。
图2显示了图1的示例性褶叠式过滤器筒100的仰视透视图，褶叠式过滤器102的一部分被剖开以示出模制底端盖200。模制底端盖200由聚氨酯形成，聚氨酯在褶叠式过滤器102的边界内存在于褶叠式过滤器102的褶202之间。聚氨酯模制底端盖200不在褶叠式过滤器102的周缘的外部延伸。
图3是模制底端盖200的区段的仰视透视图，示出了褶叠式过滤器102被褶202围绕。褶202的锯齿状周边限定了褶叠式过滤器102的内腔610(看图6)的周缘。聚氨酯底端盖200覆盖褶叠式过滤器102的内腔610，这包括在褶202之间的内腔610的那些部分。在褶202之间的不是内腔610的一部分的空间302没有聚氨酯。
图4是用于制造褶叠式过滤器筒100的示例性方法400的流程图。在步骤402中，将过滤器介质切割至预定的尺寸，将其折叠以形成褶，使其合围以形成圆筒，并且密封其接缝以产生褶叠式过滤器102。在步骤404中，将内部支承芯体604(看图6)插入到褶叠式过滤器102的内腔610中，以对褶叠式过滤器102提供结构完整性。可使用多种支承芯体，只要它们不阻碍用来形成模制底端盖200的灌注化合物600在褶202之间的流动。在一个实施例中，支承芯体604是线材框架，并且灌注化合物600在框架之间传送。在另一个实施例中，支承芯体604是圆柱形管，该圆柱形管具有用于在褶202之间传送灌注化合物600的通道。
在步骤406中，形成了外部支承带110。在一个实施例中，外部支承带110由挤压形成。外部支承带110围绕褶叠式过滤器102的外直径，并且使褶叠式过滤器102保持抵靠在支承芯体604上。在步骤408中，将褶叠式过滤器102的底端104插入到模具500中。图5是用于制造底端盖200的示例性模具500的横截面。模具500具有可由任何适当的材料(例如铝)形成的圆形基座502和竖向侧壁504。模具500也包括圆形弹性表面506。
在步骤409中，在已经将褶叠式过滤器102插入到模具500中以后，对褶叠式过滤器102的顶端106施加向下的力606，这引起褶叠式过滤器102的底端104撞击到弹性表面506中，弹性表面506具有最小的肖氏硬度。在一个实施例中，肖氏A硬度在0和20之间。在另一个实施例中，肖氏00硬度在10和60之间。在一个实施例中，施加的向下的力606幅度足够大，以使弹性表面506变形而形成不透液密封。在一个实施例中，可手动施加向下的力，而在另一个实施例中，可通过由液压提供动力的板来施加向下的力。
在步骤410中，将可聚合灌注化合物600添加到内腔610。选择灌注化合物的成分，使得在聚合后形成聚氨酯。在一个实施例中，灌注化合物600包括异氰酸酯单体和羟基单体。在一个这种实施例中，通过选择柔性的双官能羟基单体(例如聚乙二醇PEG)来形成柔软的聚氨酯。聚氨酯可为热塑性聚氨酯或热固性聚氨酯。适当的热固性聚氨酯的实例包括可从MCPU Polymer Engineering LLC (堪萨斯州的匹兹堡)购得的材料1384A。适当的热塑性聚氨酯的实例包括来自Lubrizol(俄亥俄州的威克利夫)的Pellethane牌聚合物。在一个实施例中，固化的聚氨酯模制底端盖的肖氏A硬度在20和80之间。在另一个实施例中，肖氏A硬度大于80。在某些实施例中，灌注化合物600包括交联剂。
在步骤409处，在褶叠式过滤器102的底端104和弹性表面506之间形成的不透液密封阻止灌注化合物600泄漏到褶叠式过滤器102的内腔610的外部。在某些实施例中，选择弹性表面506的组分以用作脱模剂，以促进在步骤410中在聚氨酯已经固化后移除褶叠式过滤器筒100和模制底端盖200。也可使用喷雾剂来促进在固化后移除褶叠式过滤器筒100。用于弹性表面506的适当的弹性体的实例包括硅酮弹性体。在图5中描绘的实施例中，弹性表面506通过插入到竖向侧壁504中的凹槽中的凸缘508保持就位。模具500的弹性表面506包括具有突起部宽度512的突起部510。在一个实施例中，突起部宽度512是模具内直径514的长度的至少50%。在另一个实施例中，突起部宽度512是模具内直径514的长度的至少75%。在又一个实施例中，突起部宽度512是模具内直径514的长度的至少85%。突起部510起若干功能的作用，其中之一是在步骤410中引导可聚合灌注化合物600朝向褶202。在一个实施例中，突起部510是圆形的，并且具有在突起部510的中心处为最大的高度，并且在高度方面随着离其中心的距离的增加(即靠近突起部510的边缘)逐渐减小。在步骤410期间，可使突起部510关于支承芯体604居中。这种形状促进在步骤410期间使灌注化合物600流到褶202之间的区域。此外，突起部510的存在减少了所需产生模制底端盖200的灌注化合物600的量，这加速了固化过程。
图6是使用中的图5的示例性模具500的描绘，在图6中，在褶叠式过滤器102中显示了窗口608，以帮助示出褶叠式过滤器102的内腔610。使用喷嘴602将灌注化合物600注入到褶叠式过滤器102的内腔610中，并且之后容许灌注化合物600覆盖由褶202围绕的弹性表面506的部分。使用足够量的灌注化合物600来填充褶叠式过滤器102的内腔610达预定深度。例如在一个实施例中，灌注化合物600填充大约0.5厘米至大约10厘米的深度，以及在此之间的所有子范围。
容许灌注化合物600聚合，以形成聚氨酯底端盖200。有利的是，与其它传统的聚合物(例如典型地需要若干小时固化的双组分环氧树脂)相比，聚氨酯快速聚合。因此，通过使用聚氨酯避免了许多工艺问题。例如，灌注化合物600通过褶叠式过滤器102的扩散，以及褶叠式过滤器102通过毛细作用的湿润，由于聚氨酯的快速聚合而被减到最少。聚氨酯的快速聚合也最大程度地减少了树脂泄漏到由褶202围绕的部分的外部。在一个实施例中，得到的聚氨酯具有在20和80之间的肖氏A硬度。也可使用具有在20到80的范围之外的肖氏A硬度的聚氨酯。一旦聚氨酯已经完成固化，就从模具500中移除褶叠式过滤器102。
在步骤412中，对第二模具(未显示)填充可聚合树脂。在一个实施例中，这种可聚合树脂是灌注化合物600。在另一个实施例中，可聚合树脂具有与灌注化合物600的组分不同的组分。在步骤414期间，将褶叠式过滤器102的顶端106插入到这个第二模具中，并且在规定的固化时间之后将其移除。以这种方式，形成顶端盖108。图7是图1的褶叠式过滤器筒100的示例性模制顶端盖108的透视图。模制顶端盖108的形状和构造根据特定筒的设计而变化。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例具有不异于权利要求的字面语言的结构元素，或者如果这样的其它实例包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则它们意图处于权利要求的范围之内。

Claims (20)

1. 一种用于使用模具来制造褶叠式过滤器筒的方法，所述模具具有弹性表面，用于与褶叠式过滤器的底端形成密封，所述方法包括以下步骤：
将所述褶叠式过滤器的底端置于所述模具的弹性表面上，所述褶叠式过滤器具有限定内腔的褶；
对所述褶叠式过滤器的顶端施加向下的力，以使所述褶叠式过滤器与所述模具的弹性表面建立密封；
将可聚合灌注化合物添加到所述内腔，并且容许所述灌注化合物覆盖由所述褶包围的所述模具的弹性表面的部分，该部分包括在所述褶之间的、为所述内腔的一部分的空间，选择所述灌注化合物，以在聚合之后形成聚氨酯；
容许所述灌注化合物聚合，以形成聚氨酯底端盖；以及
从所述模具中移除所述聚氨酯底端盖。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括形成包围所述褶叠式过滤器的周边的外部支承带的步骤。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述外部支承带通过挤压而形成。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，添加可聚合灌注化合物的步骤会添加一定量的灌注化合物，以填充所述内腔达大约0.5厘米至大约10厘米的深度。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述灌注化合物包括异氰酸酯单体和羟基单体。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性表面包括硅酮弹性体。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性表面具有在0和20之间的肖氏A硬度。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述褶叠式过滤器的顶端施加向下的力的步骤通过所述褶叠式过滤器的底端的褶来使所述弹性表面变形，以建立密封。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：
将可聚合树脂添加到第二模具；
将所述褶叠式过滤器的顶端置于所述可聚合树脂中；
容许所述可聚合树脂固化，以形成顶端盖；以及
从所述第二模具中移除所述顶端盖。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，选择所述可聚合树脂，以在聚合后形成聚氨酯。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性表面包括在所述弹性表面上的突起部。
12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括将支承芯体插入到所述褶叠式过滤器中的步骤。
13. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述灌注化合物，以在聚合后形成热塑性聚氨酯。
14. 一种用于形成褶叠式过滤器筒的底端盖的模具，所述模具包括：
具有顶表面的基座；以及
位于所述基座的顶表面上的弹性表面。
15. 根据权利要求14所述的模具，其特征在于，所述弹性表面包括硅酮弹性体。
16. 根据权利要求14所述的模具，其特征在于，所述基座包括铝。
17. 根据权利要求14所述的模具，其特征在于，所述模具进一步包括从所述基座的顶表面延伸的竖向侧壁。
18. 根据权利要求17所述的模具，其特征在于，所述弹性表面进一步包括插入到所述竖向侧壁中的凹槽中的凸缘。
19. 根据权利要求14所述的模具，其特征在于，所述弹性表面进一步包括突起部，所述突起部具有在其中心处为最大的高度，并且在高度方面随着离其中心的距离的增加而减小。
20. 一种根据使用模具的方法来制成的褶叠式过滤器筒，所述模具具有弹性表面，用于与褶叠式过滤器的底端形成密封，所述方法包括以下步骤：
将所述褶叠式过滤器的底端置于所述模具的弹性表面上，所述褶叠式过滤器具有限定内腔的褶；
对所述褶叠式过滤器的顶端施加向下的力，以使所述褶叠式过滤器与所述模具的弹性表面建立密封；
将可聚合灌注化合物添加到所述内腔，并且容许所述灌注化合物覆盖由所述褶包围的所述模具的弹性表面的部分，该部分包括在所述褶之间的、为所述内腔的一部分的空间，选择所述灌注化合物，以在聚合之后形成聚氨酯；
容许所述灌注化合物聚合，以形成聚氨酯底端盖；以及
从所述模具中移除所述聚氨酯底端盖。
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