專利名稱：可測(cè)試完整性的多層過濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含適于測(cè)試完整性的多個(gè)過濾層或膜片的裝置。具體地講，本發(fā)明涉及一種包含多個(gè)過濾層或膜片的裝置，其中每個(gè)過濾層或膜片適于單獨(dú)地測(cè)試完整性。
背景技術(shù)：
一些過濾裝置包括夾在一起的兩個(gè)或多個(gè)過濾層或膜片，從而獲得諸如滯留(retention)的特定性能特征。重要的是，在整個(gè)組裝過程及其使用過程中，每個(gè)過濾層保持完整性并且沒有瑕疵。
通常，通過空氣擴(kuò)散測(cè)試的方式對(duì)包含多個(gè)層的最終產(chǎn)品進(jìn)行完整性測(cè)試。這種測(cè)試是利用適當(dāng)?shù)囊后w如水、酒精或兩者的混合物(取決于過濾層是親水性還是斥水性、用于測(cè)試完整性的流體等)浸濕過濾層。氣體(一種或多種)或者液體以設(shè)定的壓力作用在浸濕的膜片的一側(cè)，然后在另一側(cè)測(cè)量其流量。如果在下游流量增加太快或者處于低壓，則這就表明在過濾方面或者在裝置內(nèi)其密封的方面存在缺陷。對(duì)具有多層膜片的裝置使用這種測(cè)試的問題是只可測(cè)試整體裝置，并且這種測(cè)試只可表明是否在所有層中存在缺陷。尤其是在最后一層是完整的情況下，在一層中的缺陷并不能提供對(duì)于缺陷的結(jié)論性表示。
需要一種裝置，其允許單獨(dú)地測(cè)試集成的多層裝置的每層膜片。本發(fā)明允許做到這些。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種裝置，其具有兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的過濾層，可單獨(dú)地測(cè)試所述過濾層的完整性，而這允許借助于所述兩個(gè)或多個(gè)層實(shí)現(xiàn)連續(xù)過濾(serial filtration)，以獲得諸如滯留的期望的特征。所述裝置由每個(gè)對(duì)應(yīng)層的子組件制成，并且在形成最終的裝置結(jié)構(gòu)之前，測(cè)試每層的完整性。
所述裝置包括兩個(gè)或多個(gè)過濾區(qū)域，其中每個(gè)區(qū)域包含一個(gè)過濾層。每個(gè)區(qū)域包括一個(gè)過濾層，以及結(jié)合在過濾層的第一端部上的第一端蓋，和結(jié)合在過濾層的第二端部上的第二端蓋。所述區(qū)域彼此以內(nèi)外相間的方式同心地布置，從而第一區(qū)域處于第二區(qū)域的內(nèi)部，而第二區(qū)域處于第三區(qū)域的內(nèi)部，如此類推。每個(gè)區(qū)域單獨(dú)形成，并且在最終組裝之前單獨(dú)進(jìn)行完整性測(cè)試。第一區(qū)域滑動(dòng)進(jìn)入第二區(qū)域內(nèi)，并且然后，兩個(gè)端蓋分別被結(jié)合在對(duì)應(yīng)的部位上，結(jié)合在第三整體端蓋上或由第三端蓋包覆模制。
還公開了制造該裝置的方法。在此，第一過濾片層(pack)是由過濾體形成，其優(yōu)選被形成褶皺以增加表面積，所述過濾體優(yōu)選被形成為圓柱形，并且包含兩個(gè)豎直邊緣(接縫部)，它們相互連接在一起，形成液密性結(jié)構(gòu)。過濾體的第一水平端部液密性結(jié)合在第-端蓋上，而過濾體的第二水平端部液密性結(jié)合在第二端蓋上。然后，通過以下方式利用諸如空氣-水?dāng)U散測(cè)試的完整性測(cè)試而檢測(cè)所述第一片層，濕潤(rùn)過濾體，在壓力作用下將氣體施加在過濾體的一側(cè)，并且在過濾體的另一側(cè)測(cè)量氣體的流量。還可使用其它無損完整性測(cè)試。在成功完成完整性測(cè)試之后，以與第一片層相同的方式形成第二片層。該片層的內(nèi)側(cè)尺寸大于第一片層的外側(cè)尺寸，從而這些片層以內(nèi)外相間的方式形成同心結(jié)構(gòu)。然后，測(cè)試第二片層的完整性，并且如果合格，則兩個(gè)片層最終被組裝，從而第一片層位于第二片層內(nèi)，其中所述第二片層同心地包圍第一片層。如果需要的話，可圍繞前兩個(gè)片層以同心的方式形成附加的層。
根據(jù)說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚這些及其它實(shí)施例。


圖1示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種多層過濾裝置，其中每個(gè)層以子組件的方式與其它層彼此相互獨(dú)立地形成，其中每個(gè)過濾層包括第一端蓋和第二端蓋。還采用中央多孔芯體和出口。然后，測(cè)試每層的完整性，并且如果它們合格的話，則它們以內(nèi)外相間的方式同心地組裝在一起，并且彼此相互密封以形成液密性裝置。優(yōu)選地，外側(cè)多孔殼體密封在最后一個(gè)過濾層的外側(cè)，并且任何進(jìn)入殼體的流體在從出口流出前必須流經(jīng)每個(gè)過濾層，并且然后流經(jīng)芯體。
圖1示出了本發(fā)明具有兩個(gè)過濾層的第一實(shí)施例。本發(fā)明也可制造成具有兩個(gè)以上的過濾層。第一過濾層2沿著其豎直邊緣(未示出)優(yōu)選地通過接縫部(未示出)密封，如本領(lǐng)域中公知的那樣。過濾層2的頂側(cè)水平表面4例如通過聚合物粘合、溶劑粘合或粘合劑密封在第一端蓋6上。同樣，過濾層2的底側(cè)水平表面8例如通過聚合物粘合、溶劑粘合或粘合劑密封在第二端蓋10上。在該實(shí)施例中，多孔芯體12形成第一過濾層的內(nèi)側(cè)表面，但是所述芯體可以是單獨(dú)部件，或者如果期望的話可以是諸如出口端蓋(如下所述)的另一部件的一部分。
如圖所示，第一過濾層2的形狀優(yōu)選是圓柱形，但可使用其它橫截面形狀，例如橢圓形、三角形或者多邊形。優(yōu)選地，第一過濾層2被形成褶皺以增加有效表面積。
第二過濾層20圍繞第一過濾層2同心地設(shè)置在其外側(cè)。第二過濾層20的形狀優(yōu)選為圓柱形，但可使用其它橫截面形狀，例如橢圓形、三角形或者多邊形，并且所述第二過濾層20優(yōu)選具有與第一過濾層2相同的形狀。優(yōu)選地，第二過濾層20被形成褶皺以增加有效表面積。第二過濾層20沿著其豎直邊緣(未示出)優(yōu)選地通過接縫部(未示出)密封，如本領(lǐng)域中公知的那樣。第二過濾層20的頂側(cè)水平表面22例如通過聚合物粘合、溶劑粘合或者粘合劑密封在第一端蓋24上。同樣，第二過濾層20的底側(cè)水平表面26例如通過聚合物粘合、溶劑粘合或者粘合劑密封在第二端蓋28上。優(yōu)選地，靠近第二過濾層20的內(nèi)側(cè)表面放置多孔隔層30，并且將其密封在頂側(cè)端蓋24和底側(cè)端蓋28上。
如圖所示，第一過濾層2的第一和第二端蓋6、10的內(nèi)側(cè)邊緣液密性密封在芯體12的對(duì)應(yīng)外側(cè)表面上。第二過濾層20的第一和第二端蓋24、28的內(nèi)側(cè)邊緣液密性密封在第一過濾層2的第一和第二端蓋6、10的對(duì)應(yīng)外側(cè)表面上。圍繞第二過濾層20在其外側(cè)同心地設(shè)置多孔筒殼(cartridge housing)32，其液密性密封在第二過濾層20的端蓋24、28的外側(cè)邊緣上。頂側(cè)封閉的筒端蓋(cartridge end cap)34密封結(jié)合在殼體32、以及第一和第二過濾層2、20的頂側(cè)端蓋6、24上。帶有出口38的底側(cè)筒端蓋36密封結(jié)合在殼體32、以及第一和第二過濾層2、20的底側(cè)端蓋10、28上，以形成筒體(cartridge)。
這樣，進(jìn)入殼體32的液體在進(jìn)入芯體12并且通過出口38離開筒體前，必須流經(jīng)第二過濾層20，并且然后流經(jīng)第一過濾層2。
如上所述，本發(fā)明可具有不止兩個(gè)過濾層，每個(gè)過濾層以內(nèi)外相間的方式同心地組裝和布置。在最外側(cè)的過濾層形成并密封之后，就可應(yīng)用多孔外側(cè)殼體、頂側(cè)筒端蓋和底側(cè)筒端蓋。
制造本發(fā)明的裝置的方法是將第一層形成為子組件，其至少包含過濾材料以及頂側(cè)端蓋和底側(cè)端蓋。必要時(shí)，可包括芯體，其用作為子組件的內(nèi)壁，或者芯體可以是單獨(dú)部件或結(jié)合為底側(cè)筒端蓋的一部分。第二層并且如果必要連同附加層然后同樣被形成為過濾器的子組件，并至少包括頂側(cè)端蓋和底側(cè)端蓋。優(yōu)選地，每個(gè)附加子組件具有多孔隔層或作為其內(nèi)壁的支承層。
外層的內(nèi)徑與其內(nèi)層的外徑或者芯體的外徑(當(dāng)指的是第一層時(shí))大致相同，但是其也可以略微小一些，這主要取決于所使用的密封方法(下面將討論)。最理想的情況是，當(dāng)它們被裝配在一起時(shí)，在相鄰的層之間應(yīng)該稍微有一些過盈配合。這樣，在子組件之間形成緊密配合，從而它們可以以液密性方式被密封在一起。
由于可單獨(dú)測(cè)試每層的完整性，所以可使用任何傳統(tǒng)的測(cè)試?yán)缈諝?水?dāng)U散測(cè)試，其中膜片被浸濕，并且氣體以設(shè)定的壓力或壓力范圍作用在膜片的一側(cè)。在膜片的另一側(cè)測(cè)量氣體的流量，以確定所述過濾層是否是完整的或者是否有諸如針孔或缺損密封的缺陷。
可選地，可以使用更加復(fù)雜和敏感的測(cè)試，例如二元?dú)怏w測(cè)試(binary gas test)，如在本申請(qǐng)當(dāng)天John Lewnard提交的美國(guó)共同未決專利申請(qǐng)“Methods and Systems for Integrity testing ofPorous Materials”中所要求保護(hù)的。在這種測(cè)試中，所選擇的過濾層由適于所使用的二元?dú)怏w的液體浸濕。例如，取決于所選擇的氣體，可使用水、酒精、水和酒精的混合物等。選擇兩種氣體，從而其中的一種氣體在所選擇的液體中具有較高的溶解度，而另一種氣體在該液體中具有較低的溶解度。所選擇的氣體包括但不限于二氧化碳，氟里昂、六氟化硫或者其它全氟氣體(perfluorogas)、惰性氣體等。如在其圖2A至C中所示，二元混合氣以彼此相對(duì)的預(yù)定量被引入，并且通過諸如氣相色譜儀或質(zhì)譜儀的檢測(cè)裝置在過濾層的下游側(cè)測(cè)量所述氣體中的一種或兩種的量，以確定在所檢測(cè)氣流中每種氣體的相對(duì)量是否有變化。在氣體所測(cè)量的量與最初被加入系統(tǒng)中的氣體的預(yù)定量不同的情況下，檢測(cè)出缺陷。如果沒有發(fā)現(xiàn)濃度不同，則該層被確定是完整的。當(dāng)在此指的是多孔材料時(shí)，完整性意味著沒有缺陷。例如，預(yù)定量可以是所計(jì)算得到的以特定的溫度和壓力擴(kuò)散穿過完整的、浸濕的多孔材料的氣體的量。所述特定的溫度和壓力可以是進(jìn)行測(cè)試條件下的溫度和壓力。
測(cè)試完整性的另一種方法是使用液一液孔隙測(cè)試(porometrytest)，如美國(guó)專利公開文獻(xiàn)No.5282380和No.5457986(DiLeo)中所示，其也可用在本發(fā)明中。
用于測(cè)試完整性的方法對(duì)本發(fā)明不是關(guān)鍵的。可使用能提供完整性適當(dāng)評(píng)價(jià)并對(duì)裝置沒有破壞性的任何方法。
在所有層被制成并且測(cè)試合格之后，就可以組裝它們。最容易的方法是將第一層簡(jiǎn)單地滑入到第二層的空心內(nèi)，將結(jié)合起來的第一和第二層滑入到第三層內(nèi)，等等。在繼續(xù)增加如果要使用的任何其它層之前，每對(duì)層可彼此相互密封，或者它們?nèi)剂⒖瘫幻芊?。公知各種不同的方法可用于將塑料制品彼此密封，包括但不限于粘合劑、溶劑粘合、加熱或超聲波結(jié)合等。
在所有層已經(jīng)被組裝并且彼此相互密封之后，頂側(cè)端蓋以及底側(cè)端蓋都密封在對(duì)應(yīng)的筒端蓋以及外側(cè)殼體上，以完成組裝。
可選地，可將各子組件滑動(dòng)在一起，將外側(cè)殼體滑動(dòng)附著在最外層上，并且然后將整個(gè)組件放置到模具內(nèi)，并且注射模制或者包覆模制筒端蓋，使其覆蓋層的端蓋以及殼體，以形成液密性結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的裝置和方法可以與任何尺寸的任何過濾介質(zhì)一起使用，其適于利用氣體或液體檢測(cè)完整性。例如，它們可以是紡織或者無紡過濾器，或澆鑄的多孔膜片。過濾介質(zhì)可以是微孔、超濾(UF)、納濾或逆滲透膜片，其由聚合物形成，所述聚合物選自諸如包括超高分子量聚乙烯的聚乙烯的烯烴、聚丙烯、EVA共聚物和α-烯烴、茂金屬烯烴聚合物、PFA、MFA、PTFE、聚碳酸酯、諸如PVC的乙烯基共聚物、諸如尼龍的聚酰胺、聚酯、纖維素、乙酸纖維素、再生纖維素、復(fù)合纖維素(cellulose composite)、聚砜、聚醚砜、聚芒砜、聚苯砜、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯(PVDF)以及它們的混合物。所選擇的膜片主要取決于應(yīng)用、所需的過濾特征、將被過濾的微粒類型和尺寸、以及所需的流量。
其它過濾部件例如端蓋、入口、出口、殼體、芯體、端口、閥等可由各種不同的材料制成，例如金屬、陶瓷、玻璃或者塑料。優(yōu)選地，所述各部件是由塑料制成，更加優(yōu)選的是由熱塑性塑料制成，例如聚烯烴、更具體地講聚乙烯和聚丙烯、它們的均聚物(homopolymer)或共聚物、乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚物；聚碳酸酯；苯乙烯；PTFE樹脂；諸如PFA的熱塑性全氟聚合物；尼龍和其它聚酰胺；PET以及上述任何物質(zhì)的混合物。
權(quán)利要求
1.一種過濾裝置，包括a.兩個(gè)或多個(gè)同心設(shè)置的圓柱形過濾層；其中b.第一過濾層包含第一豎直邊緣和第二豎直邊緣，這兩個(gè)豎直邊緣連接在一起，形成液密性結(jié)構(gòu)，所述第一過濾層的第一水平端部液密性結(jié)合在第一端蓋上，而所述第一過濾層的第二水平端部液密性結(jié)合在第二端蓋上；c.第二過濾層包含第一豎直邊緣和第二豎直邊緣，這兩個(gè)豎直邊緣連接在一起，形成液密性結(jié)構(gòu)，所述第二過濾層的第一水平端部液密性結(jié)合在第一端蓋上，而所述第二過濾層的第二水平端部液密性結(jié)合在第二端蓋上；d.所述過濾裝置的多孔芯體和出口；e.所述第一過濾層圍繞所述過濾裝置的芯體以及出口同心地布置，并且所述第一過濾層的內(nèi)徑等于或大于所述芯體的外徑；f.所述第二過濾層的內(nèi)徑等于或大于所述第一過濾層的外徑，所述第二過濾層圍繞所述第一過濾層同心地布置；g.所述第一過濾層的端蓋以液密性方式結(jié)合在所述芯體、所述出口和所述第二過濾層的端蓋上；h.多孔外罩，其圍繞所述第二過濾層的外周同心地布置，并被密封結(jié)合在所述出口和所述第二過濾層的端蓋上。
2.具有兩個(gè)或更多個(gè)過濾層的過濾裝置的形成方法，其中每個(gè)過濾層適于被單獨(dú)地檢測(cè)完整性，所述方法包括以下步驟a.形成第一過濾層，其包含第一豎直邊緣和第二豎直邊緣，這兩個(gè)豎直邊緣連接在一起，形成液密性結(jié)構(gòu)，所述第一過濾層的第一水平端部液密性結(jié)合在第一端蓋上，而所述第一過濾層的第二水平端部液密性結(jié)合在第二端蓋上；b.測(cè)試在步驟(a)中所形成的第一過濾層的完整性；c.形成第二過濾層，其包含第一豎直邊緣和第二豎直邊緣，這兩個(gè)豎直邊緣連接在一起，形成液密性的結(jié)構(gòu)，所述第二過濾層的第一水平端部液密性結(jié)合在第一端蓋上，而所述第二過濾層的第二水平端部液密性結(jié)合在第二端蓋上；d.測(cè)試在步驟(c)中所形成的第二過濾層的完整性；e.圍繞多孔芯體同心地布置所述第一過濾層，所述芯體包含出口；f.圍繞所述第一過濾層同心地布置所述第二過濾層；g.以液密性方式將所述芯體、所述第一過濾層和所述第二過濾層連接在一起，以使得進(jìn)入所述第二外側(cè)層的任何液體在到達(dá)芯體和出口之前必須流經(jīng)所述第一過濾層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的過濾層的裝置，其中所述過濾層可被單獨(dú)地測(cè)試完整性，而這允許通過兩個(gè)或多個(gè)過濾層連續(xù)過濾以獲得所需要的特性，如滯留。所述過濾裝置可被制成包括兩個(gè)或多個(gè)過濾區(qū)域，每個(gè)區(qū)域包含一個(gè)過濾層。每個(gè)區(qū)域具有一個(gè)過濾層和結(jié)合到過濾體第一端的第一端蓋以及結(jié)合到過濾體第二端的第二端蓋。所述區(qū)域圍繞彼此同心地設(shè)置以致第一區(qū)域位于第二區(qū)域內(nèi)，第二區(qū)域位于第三區(qū)域內(nèi)，如此類推。每個(gè)區(qū)域單獨(dú)形成并且在最后組裝前可單獨(dú)測(cè)試完整性。第一區(qū)域滑入第二區(qū)域中，接著兩個(gè)端蓋也被結(jié)合在對(duì)應(yīng)的部位上，或者結(jié)合在第三完整端蓋上或者由第三端蓋包覆模制。
文檔編號(hào)B01D35/14GK1970131SQ200610132119
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日
發(fā)明者凱文·勞蒂奧 申請(qǐng)人:米利波爾公司