技术领域
[0001] 本
发明通常涉及过滤器筒，并且尤其涉及用于例如可以在工业过程过滤中使用的过滤器构件的罩及相关连接。
背景技术
[0002] 存在许多用于例如
生物工艺、制药、食品和饮料工业等等中的工业过程过滤的应用。在这些工业中，相对普通地使用组合
吸附和深层过滤器介质，例如由本
专利受让人提供的DEPTH-CLEAR系列介质，该专利受让人也称为Purolator液体处理公司，其是CLARCOR公司中的一个。在这种类型的介质中，由于微孔尺寸以及电动吸附作用而通过机械捕获的组合捕获颗粒。例如，多细胞介质和/或合成材料和/或其组合可以用于提供基质。此外，可以支持这种例如活性
碳和粘土的材料以及其他材料，或将其整合成盘，以提供用于电动吸附作用。
[0003] 例如，Purolator液体处理公司具有许多包括深层过滤片的堆叠盘的深层过滤模
块，深层过滤器片的堆叠盘提供用于过滤器介质构件，该过滤器介质构件包括用于不同过滤应用的不同系列(例如P、LE、C、SA、U以及S系列)。每个不同系列均可以用于不同的应用。例如，SA和U系列可以用于去除碳颗粒以及由介电油的分解而产生的低程度湿度；并且因此，可以用于多种油的过滤。能够以这种等级获得不同等级和颗粒去除效率。而且，例如，Purolator液体处理公司的DEPTH-CLEAR S系列可以用于例如
啤酒、酒、果汁和苹果汁、化学品、
树脂、墨
水、
清漆等的这种应用，以去除颗粒、
微生物、胶体以及来自重要工业生产液流的致热原。DEPTH-CLEARC系列为高容量活性碳过滤模块，其由形成的盘构成，该盘还能够以许多不同应用而使用。而且，DEPTH-CLEAR P和LE系列用于例如抗生素、血液制品、静脉溶液、咳嗽糖浆等的生物工艺应用。这些类型的过滤器介质构件可以用于本发明的
实施例中。
[0004] 典型地，DEPTH-CLEAR构件和其他竞争性构件均安装于可重复使用的提供清洗能
力的不锈
钢外壳中。在这种已有的应用中，当这些过滤器构件耗尽时，存在与过滤器更换相关联的较长停工时间。尤其，更换需要通过关闭合适的
阀而隔离外壳，并且随后在通过冲洗包含在外壳中的未过滤的滤液而移除过滤器构件之后清洗外壳。
[0005] 还已知过滤工业中为微孔过滤袋，例如Purolator先进过滤公司的DynaClear F和DynaClear M系列，其包含特定孔隙率的过滤器介质，以允许低压流动的强
流体滴落，同时通过障碍物和/或深层过滤具有有效的纳垢能力。虽然过滤器袋在某些应用中适当工作，但利用过滤器袋难以获得有效的表面积。因此，经常提供例如使用如上述DEPTH-CLEAR系列的深层过滤片和过滤器构件的堆叠盘的更加紧凑的过滤器构件，以提供紧凑组件，该组件提供具有大表面积和流量的高过滤能力。
发明内容
[0007] 本发明使用与过滤器介质构件相结合的袋，这可以提供几种不同的优势。
[0008] 根据一方面，过滤器(例如过滤器筒)包括袋，该袋适合于通过入口端口接收流体并且适合于通过出口端口返回流体。流体流动路径在袋内部从入口端口延伸至出口端口。过滤器介质构件包含在袋中，流体流动路径延伸通过过滤器介质构件。
[0009] 在实施例中，袋可以是滤液不可渗透的，但包括开口，以提供入口端口和出口端口。在这种实施例中，袋提供外壳，用于捕集过滤器构件和袋的上游侧上的未过滤流体。这可以提供在过滤器构件的有效寿命终结处的清洁更换，由于未过滤流体包含在袋中，与过滤的流体(又称之为“滤液”)相分开。
[0010] 在本发明的另一方面中，应用于包含捕获的未过滤流体的袋的
真空将通过使袋相符于过滤器构件来最小化“滞留体积”而允许通过过滤器介质的未过滤流体的几乎完全排空。该特征尤其有利于生物制药工业，因为滤液成本可以是每盎司几千美元。这样，一种方法可以进一步包括从袋抽吸流体，以重新捕获流体；并且替换袋和过滤器构件。该抽吸可以在入口或出口侧上进行。当进行抽吸以在过滤器构件的过滤侧上过滤时，可以迫使未过滤流体中的一些或大部分通过过滤器构件。可替换地或另外地对未过滤侧进行抽吸，以通过袋中的入口抽吸未过滤流体。
[0011] 本发明的其他独创方面可以包括提供密封地连接至袋的入口和出口配件。例如，入口配件可以提供入口端口，并且可以直接固定至袋中的入口开口，袋被连通性地密封至入口配件。入口端口延伸通过入口开口进入袋的内部。相似地，袋可以包括出口开口，以用于出口端口。出口开口可以由密封地连接至袋的环形盘围绕。出口配件可以与过滤流体室相连接，并且延伸通过环形盘，其用于袋中的出口开口。袋的出口端处的环形盘可以相对于出口配件固定，并且与出口配件相密封接合。相反，入口配件可以被袋以空间关系自由承载并且无过滤器介质构件，从而入口配件可相对于过滤器介质构件运动。出口配件可以由
支撑芯整体地提供，该支撑芯延伸通过形成于过滤器介质构件内部的中
心轴向延伸腔。例如，过滤器介质构件可以包括多个堆叠的过滤器介质盘，如在背景技术中描述的过滤器介质构件。
[0012] 进一步，本发明可以包括相结合的过滤器支撑外壳，其包括底部，从底部延伸的大致圆柱形
侧壁以提供过滤器室，以便用开口端接收过滤器。盖可移除地安装于支撑外壳的开口端上。过滤器支撑外壳适合于支撑袋。该盖具有进入端口，以容纳对于过滤器构件的入口端口，并且过滤器支撑外壳的底部可以具有离开端口，以容纳过滤器的出口端口。其他结构有顶部进料顶部出料的外壳，顶部进料底部出料的外壳，底部进料底部出料的外壳，底部进料并且底部出料的外壳。该外壳将具有枢转的选择，以允许容器通过真空或者重力的最大量的排空。
[0013] 本发明的另一方面可以涉及过滤器，其具有在堆叠盘过滤器介质实施例中的多个过滤器盘的独特的预加载压缩布置。这种过滤器可以包括支撑芯组件，该支撑芯组件具有相反的轴向端，其包括固定至支撑芯的相反的轴向端的第一和第二压缩
载荷元件。提供环形过滤器介质构件，其包括在支撑芯上布置成堆的多个过滤器盘。多个密封环在过滤器盘的内周附近、与支撑芯成环绕关系。支撑芯组件的压缩载荷元件中的至少一个相对于彼此可轴向运动。载荷构件将预设的轴向
压缩力应用于密封环。因此，预设轴向压缩力可以在工厂施加，这与过滤器构件的
位置和使用不同。
[0014] 载荷元件中的一个为带
螺纹的载荷元件，其螺纹地接合支撑芯的一端上的相应螺纹。因此，载荷元件的螺旋旋转相对于另一载荷元件增量地轴向移动带螺纹的载荷元件。与螺纹不同，还可以使用载荷元件的
超声波、加热板、红外线、或
旋转焊接。其他载荷元件可以整体形成或整体连接，并且从而永久性地固定至支撑芯。
[0015] 本发明的又一方面为过滤流体的方法，其包括使未过滤流体进入袋，使未过滤流体流过过滤器介质构件，从而产生已过滤流体，并且使已过滤流体流出。优选地，该方法可以进一步包括完全将过滤器介质构件装入袋中，其中，将入口配件密封地连接至袋，用于引入过滤流体，并且出口配件密封地连接至袋，用于引出过滤流体。
[0016] 该方法可以进一步包括将袋和过滤器介质构件安装入外壳中，并且将入口和出口配件分别连接至入口和出口
导管。当使用时，袋中的流体压力可以由外壳支撑。每隔耗尽现有过滤器时的维持/维护时间间隔，该方法可以包括通过断开入口和出口配件，并且从外壳移除袋而未过滤流体仍保留在袋中来更换袋和过滤器介质构件。因此，这样可以提供外壳的清洁移除。随后，包括另一个袋并且装有过滤器介质构件的新的过滤器可以通过将其入口和出口配件分别重新连接至入口和出口导管而连接。
[0017] 当结合
附图时，本发明的其他方面、目标和优势将从以下的详细说明中变得更加显而易见。
附图说明
[0018] 结合在
说明书中并且构成说明书一部分的附图示例了本发明的几个方面，并且和下面描述一起，用于说明本发明的原理。在图中：
[0019] 图1为根据本发明的实施例的过滤器组件的元件的分解等距视图，该过滤器组件包括结合了过滤器支撑外壳的过滤器；
[0020] 图2为和图1的分解图相似的分解图，除了示出了部件的局部切开横截面视图；
[0021] 图3为在之前图中示出的过滤器组件处于装配状态的横截面，示出了流体流动路径；
[0022] 图4为装配的过滤器的局部切割横截面等距视图，以示例其如何安装于支撑外壳中，其中，支撑外壳以分解图示出；
[0023] 图5为图3中所示的过滤器组件的相反端的放大视图，以更好地示出入口配件如何连接至袋，并且示出了袋可以包含所示的多层。
[0024] 当结合特定优选实施例描述本发明时，并不打算将其限制于这些实施例。相反，其意在
覆盖所有包括在由所附
权利要求限定的本发明的精神和范围内的替换、
修改以及等同物。
具体实施方式
[0025] 参照图，本发明的实施例已经被示例为处于过滤器筒10形式的过滤器，其包括了处于袋12形式的罩，袋12包围过滤器构件14(又称为过滤器介质构件)。过滤器构件14包括合适的过滤器介质15，该过滤器介质15提供了障碍物/表面装载过滤、深层过滤、吸附过滤、和/或其组合。过滤器筒10可以被安装于支撑外壳组件16中，并且从而提供了过滤器组件(例如，过滤器和支撑外壳组件的结合)。
[0026] 在讨论过滤器筒10的细节之前，提供关于支撑外壳组件16的细节。支撑外壳组件16可以包括支撑外壳18和封闭支撑外壳18的开口端22的盖20。如所示例的，支撑外壳为大致碗状元件，以包括盘状底部24和环形的、并且轴向延伸的圆柱形侧壁26，该圆柱形侧壁从底部24竖直向上延伸，以限定开口端22。开口端22被定尺寸成足够大，从而其适合于通过开口端接收过滤器筒10。可以提供
紧固件钮28，以可释放地将盖20固定至支撑外壳18。可以手动地拧紧紧固件钮，以手动地将盖紧固于外壳或从其上松开。
[0027] 如所示例的，盖20和底部24可以包括各自的并且完全相反的进入和离开端口30、32，以容纳流入和流出过滤器筒10的流体。支撑外壳和盖可以包括
不锈钢材料或其他刚性材料，例如
轧制片金属或成型塑料，当过滤器筒10的袋12装满例如液体的流体时，其足以为过滤器筒10的袋12提供支撑。因此，支撑外壳18通常承载包括容纳在其中的液体的过滤器筒的重量并且还克服施加于过滤器筒10中的流体压力支撑袋12；并且部分地，由于过滤器构件14提供的阻力。为了容纳过滤器筒10，并且为了允许袋12的膨胀，可以选择性地提供通
风开口，这些
通风开口适合于当袋接收未过滤流体时，从外壳的内部排出空气，该未过滤流体使得袋膨胀并且从而实质上与外壳的内部相符。当过滤器筒10在支撑外壳组件
16中使用时，这减少了
气穴和/或这种气穴的大小。
[0028] 转到图3和5中示例的过滤器筒的更多细节，可以看出，袋12用作罩，以完全包围过滤器构件14。袋12适合于接收穿过入口端口40的流体，并且适合于穿过出口端口42返回流体。图3中以44示意性地表示的流体流动路径表示了在袋的内部从入口延伸至出口，并且经过过滤器构件14。这提供了袋与过滤器构件之间的未过滤流体的未过滤流体室46，其与入口端口40流体连通。在如所示例的环形过滤器构件14的情况下，未过滤流体室46在相反端部以及袋12和过滤器构件14之间的环形空间大致包围过滤器构件14的外部。
[0029] 已过滤流体室48由过滤器构件形成，过滤器构件插入在未过滤流体室46和已过滤流体室48之间，从而流体沿流体流动路径44经过过滤器构件的过滤器介质15流动，用于去除污染物。出口与已过滤流体室48流体连通，在这种情况下，已过滤流体室48由形成于过滤器构件14中的中心内腔50形成。
[0030] 在优选实施例中，袋12对于被过滤的流体不可渗透，并且从而提供了挠性外壳，用于捕集过滤器构件和未过滤流体室46中的袋之间的上游侧上的未过滤流体。
[0031] 如图所示，袋12优选地对正在被过滤的流体，典型的在优选实施例中的液体不可渗透，并且无孔隙。袋可以由不可渗透，并且挠性塑性材料的单片材52形成，其可以包括一个或多个层，并且如图5中所示，在一个实施例中可以包括总共三层54、55、56。出于各种原因可以提供不同层54、55、56。虽然一层在某些应用中足够时，优选地至少两层，并且在某些应用中提供三层。在图5所示的示例性实施例中，
接触障碍物层54防止液体从袋中溢出，气体不可渗透层55防止袋中的空气或其他气体的移动，这可以防止被过滤液体的
氧化，并且提供了结构支撑层56(可以或者不可以是不渗透的)，以维持袋的结构完整性，例如，当移除袋时，同时装满来自支撑外壳组件16的液体。这样，结构支撑层56优选地形成塑料片材52的最外层，该塑料片材形成袋。
[0032] 袋12可以通过折叠塑料片材52来制成，以提供罩结构。特别地，塑料片材52的侧边可以沿垂直缝58缝合在一起，缝58可以通过将塑性材料焊接在一起来提供，其沿垂直缝58密封地连接并且防止了流体通过。相似地，可以经由沿水平缝60的塑性焊接连接塑料片材52的相反边缘或端部。以这种方式，提供了用作挠性外壳的流体不可渗透外壳，该挠性外壳能够实质上与支撑外壳18形状相符，该挠性外壳最终位于支撑外壳18中。
[0033] 继续参照图3和5，为了流体流入和流出，袋包括分别在袋的相反的顶端和底端处的入口和出口开口62、64(还参见例如图2的出口开口64)。入口端口40延伸通过入口开口62，出口端口42相似地延伸通过出口开口44，以提供沿流体流动路径44的流体连通。
[0034] 为入口端口40提供入口配件66。如图所示，入口配件66围绕袋的入口开口62连通性地密封至袋12。在一个实施例中，入口配件可以包括成型塑性元件，其整体地提供了环形盘68，该环形盘68沿环形焊接环70被塑性地焊接和密封至袋。管状软管倒刺突出部72从环形盘68突出。软管倒刺突出部72包括软管倒刺，该软管倒刺提供了至入口软管74的连接。应该知道的是，配件可以可替换地为其他结构，例如螺纹、液力
耦合器或适合于与上游导管(仅包括光滑表面)相配合的其他表面。可再利用的入口联结器76可以设置有支撑外壳组件16，在使用时用于确保入口导管或软管74与入口配件66之间的密封连接。
[0035] 在袋的出口端处，塑料环形盘80以围绕出口开口64的关系整体地连接至袋。环形盘80能够通过一个和优选地至少两个环形塑性焊接环82以密封方式连接至袋12，其中，环形盘80的塑性材料与袋连接并且结合在一起。环形盘80的内周提供了用于密封接合的实质上凸缘区域。为出口端口42设置了出口配件84。示例的实施例中的出口配件可以连接或者整体地设置有支撑芯86，该支撑芯86向上延伸到过滤器构件14中。出口配件84，在任何情况下，其流体地连接至已过滤流体室48，以便于排出已经经过过滤器构件14的滤液。在该实施例中，出口配件包括管状软管倒刺突出部88，其从环形支撑凸缘90整体地延伸。如入口配件的情况，软管倒刺突出部88提供软管倒刺(或其他合适的装配结构，例如螺纹、液力耦合器、光滑表面等)，该软管倒刺连接例如出口软管92的出口导管，从而从过滤器筒12中排出已过滤流体。
[0036] 在倒刺配件和环形凸缘之间插入带螺纹的区段94，其螺纹地接收
螺母96。螺母96可以被拧在出口配件84上，从而
挤压并且压缩袋的环形盘80，从而在该位置处提供轴向压缩密封。优选地，支撑凸缘90提供例如整体突出环形肋或
衬垫98的密封元件，其提供了沿袋的内周的密封并且防止了流体沿该位置的渗出。通过具有例如整体塑料肋和/或衬垫的突出结构，可以将压缩指向这些位置，并且从而提供轴向压缩密封。螺母96可以可替换地为以任何其他方式连接，例如
超声波塑性焊接、粘性结合或其他永久固定至出口配件84的连接，从而不是必需螺纹。进一步，螺母96的永久连接可以防止螺母96在使用过程中后退。
[0037] 转至过滤器构件的更多细节，应注意的是，任何类型的过滤器构件均可以根据应用而潜在地用来包括径向流动构件、轴向流动构件或其他这种构件。关于本发明的实施例的一个优选的并且非常有用的形式是如所示的环形过滤器构件，其限定并且提供了中心内腔50，其中，过滤器介质15将过滤侧和未过滤侧分开。环形过滤器介质构件的一端可以被封闭(整体地或者通过分开元件)，而另一端可以被开启，以根据实施例和例如图3所示的流动路径提供从外侧至内侧的规则的预定流动路径。
[0038] 例如，过滤器介质构件可以包括多个过滤器盘100，每个均包含过滤器介质片15，例如吸附和深层装载过滤介质的组合或进行包括颗粒过滤以及微观级上的不良分子的吸附的过滤组合。例如，过滤器盘可以是任何的DEPTH-CLEAR系列过滤器介质盘，其从本专利受让人Purolator液体处理公司可商业化地获取。在这种过滤器构件装置中，过滤器盘100与通过间隔板(也公知为中心分隔件)102而分隔开的相邻的过滤器盘堆叠成堆，并且还通过刚性塑料密封间隔环104而沿内周堆叠。可以通过密封环106而连接过滤器盘100的外侧。在相邻的过滤器盘100之间和在间隔板(中心分隔件)102周围提供流体通道，该流体通道将已过滤流体排入至限定于过滤器构件14中的开口中心内腔50中。
[0039] 过滤器盘100的堆可以通过保持夹(未示出)保持在一起，该保持夹沿过滤器盘的内周设置，其在堆中将多个过滤器盘固定在一起。此外，支撑芯组件110设置成在袋12中固定并且支撑过滤器构件。如图所示，支撑芯组件110将过滤器构件14固定于袋的出口端，从而入口配件66被袋12自由地承载并且可以通过袋12提供的挠性相对于过滤器构件自由运动。因此，当相关的入口和出口配件可以相对于彼此运动(出口配件84经由支撑芯86固定至过滤器构件14)，并且入口配件66通过袋12的塑性材料的挠性自由运动时，这为入口配件提供了简便的安装。
[0040] 支撑芯组件通常包括几个不同的部分，该几个不同的部分包括支撑芯86，其可以为出口配件84整体地提供(作为整体的一件式结构或可替换地永久地或非永久地连接在一起的两个结构)。此外，支撑芯组件包括压缩载荷元件112，该压缩载荷元件112作用于相反于支撑凸缘90的端部上。支撑凸缘90从而向压缩载荷元件112的支撑凸缘提供相反的压缩载荷元件。压缩载荷元件112相对于支撑凸缘90可轴向地移动并且可以被固定，以沿过滤器盘100的内周将预设的轴向压缩力施加到密封环104。由此压缩载荷元件112还相对于支撑芯86轴向牢固地固定过滤器构件。压缩载荷元件随后可以例如通过带螺纹的附件连接至支撑芯86；或替换地，通过例如红外线或
超声波焊接的方式连接，同时将预设轴向载荷施加于过滤器盘的堆。
[0041] 在本实施例中，示出压缩载荷元件具有带螺纹的连接部，以使得压缩载荷元件112的螺旋旋转相对于支撑凸缘递增地移动带螺纹的载荷元件，以施加预设的轴向压缩力，该压缩力受到支撑芯(拧紧至预定的位置)在尺寸上的限制。在一个实施例中，压缩载荷元件112可以包括凸缘114和螺杆116，凸缘114接合端部密封环并且从而封闭过滤器构件的上端，螺杆116接收到形成于支撑芯的轴向端部处的螺纹开口118中。优选地，凸缘114和支撑凸缘90每个均包括整体的轴向突出的环形肋120，其集中力并且提供相对于端部密封环104的环形密封接触，从而防止了流体在端部周围的
泄漏。
[0042] 支撑芯86基本上为实心的，但包括具有至少一个，优选地为多个例如沿外周的平面122的凹入区域的非圆外周。平面122结合过滤器构件的内腔50的内圆周提供了流动
沟道124，以方便已过滤流体朝向出口端口42的流动。朝向底端的径向通道126将流动沟道124连接至中心轴向通道，该中心轴向通道延伸通过支撑凸缘并且形成出口端口42。
[0043] 利用该布置，过滤器筒10提供了用于过滤流体的方法，该流体包括通过入口端口40进入袋12的未过滤流体。该未过滤流体随后可以流动通过过滤器介质构件14，由此其被过滤而产生已过滤流体。随后，已过滤流体可以通过出口端口42被排出。过滤器筒将过滤器介质构件14完全包围在袋12内，入口配件密封地连接至袋用于引入的过滤流体并且出口配件密封地连接至袋用于引出的过滤流体。
[0044] 本实施例还提供了不需要围绕支撑外壳组件16清洁的清洁更换。例如，方便了进行替换，因为当关闭入口和出口导管(例如，经由未示出的阀)时，可以通过断开入口和出口配件并且移除具有仍保留在袋中的未过滤流体的过滤器筒而更换过滤器筒10。之后，可以提供包括新袋并且
包装新过滤器介质构件以及新入口和出口配件的新的过滤器筒，并且将其重新连接至入口和出口导管。又一优势在于，当在袋中当选择过滤器介质构件类型时，芯还可以提供用于预压缩过滤器盘100的堆的结构。进一步，本发明还可以用于现有系统，其使用进行较小修改的不锈钢支撑外壳，并且因此不仅作为提供现有应用清洁替换的改型，而且还提供了新应用和系统。
[0045] 本实施例的优势在于，其隔离了滤液的泄漏。如果在袋中或在芯和袋之间存在泄漏，在出口端口中隔离已过滤流体(滤液)，并且未过滤流体不会污染滤液。否则，未过滤流体会通过支撑外壳中的中心出口孔溢出到地面上。
[0046] 可以提供各种其他优势和特征。对于新的应用，支撑外壳组件可以由更便宜的材料制成，例如使用用于其结构的平面和轧制片金属。由于过滤器的袋罩，不存在密封需求，并且因此不需要会出现故障的O型环或阀。进一步，外壳可以是可堆叠的并且堆叠在彼此的顶部，以用于扩展。
[0047] 在此以引用的方式加入所有引用的参考文献，包括公开物、专利
申请以及专利，如同每个参考文献通过引用的方式被单独地和特定地指明加入并且在此列出全文。
[0048] 在描述本发明的上下文中(尤其在以下权利要求书的上下文中)使用术语“一个”、“所述”以及相似的指称对象解释为同时覆盖单数和复数，除非此处另外指出或由上下文清楚地否定。术语“由……组成”、“具有”、“包括”以及“包含”解释为开放式术语(即，表示“包括，但不限于”)，除非另外注明。此处对值的范围的列举仅仅旨在用作单独参考落入范围内的每个单独的值的简写方法，除非此处另外指出，并且将每个单独的值结合入说明书，如其在此单独列举的。能够以任意合适的顺序完成此处描述的所有方法，除非此处另外指出或由上下文清楚地否定。使用任意和所有例子，或此处提供的典型语言(例如，“例如”)仅旨在更好地阐述本发明，并且不构成对本发明的范围的限制，除非另外要求。说明书中的语言不应被解释成任何没有被权利要求所述的构件对本发明的实践来说是必须的。
[0049] 此处描述了本发明的优选实施例，包括
发明人已知的用于实现本发明的最佳模式。在阅读前述描述后，这些优选实施例的
变形对本领域技术人员而言可以变得显而易见。发明人预料能工巧匠能适当地使用这些变形，并且发明人预想到本发明可以以与在此所具体描述的方式的不同方式来实施。因此，当适用的法律允许时，本发明包括在此所附权利要求中引用的主题的所有修改和等同物。而且，在其所有可能变形中的上述构件的任意组合均包含在本发明中，除非此处另外指出或者由上下文清楚地否定。
