1.本公开涉及滤筒、过滤设备及涉及滤筒的相关方法，所述滤筒包含筒支撑件，所述筒支撑件包含定心表面、螺旋股或两者。
背景技术：2.液体及气体过滤系统允许纯化流体流的制备及控制。这些系统具有广泛范围的用途，包含在化学处理及制造行业中的使用，例如用于制药、食品处理及包装、工业及商业化学品与化学产品，及用于处理用来制造半导体及微电子装置的液体。针对半导体及微电子装置处理，液体过滤系统用于过滤用以制造太阳能电池板、平板显示器、微处理器、存储器产品、硬盘驱动器组件以及其它半导体及微电子装置的液体。所述液体可用于例如光刻、散装化学品输送、化学机械处理(cmp)、湿式蚀刻或清洁的工艺，以及其它类型的工艺中。
3.用于制备(过滤)液体的过滤组合件的各种设计包含过滤壳体，所述过滤壳体界定容纳滤膜的圆柱形内部，所述滤膜从穿过所述膜的液体移除杂质。在使用中，使液体在包含穿过所述滤膜的流的流径中流动穿过所述内部。所述滤膜可为可更换滤筒的组件，其可在使用一段时间之后从所述壳体移除且进行清洁或更换。在其它产品中，滤膜是一次性滤筒的组件。
4.这种类型的过滤设备的一个典型安装布置是包含经容纳以供在两件式壳体内使用的可更换滤筒的系统。所述壳体包含连接到容纳所述可更换筒的可移除“罐(bowl)”的壳体歧管。所述歧管连接到输入导管及输出导管。输入导管连接到歧管入口，所述歧管入口将未过滤液体的传入流引导到所述壳体中。输出导管连接到歧管出口以接纳在所述流体已穿过所述滤膜之后穿过歧管输出离开所述组合件的流体流(即，“滤液”)。在使用期间，所述流体穿过容纳在所述罐内的过滤器进入输入，且接着穿过所述出口离开过滤壳体。在一定量的使用之后，可将所述罐与所述歧管分开且可移除所述过滤器并用新过滤器或先前已使用并通过清洁步骤处理的过滤器进行更换。
5.不同的典型安装布置是包含容纳在一次性过滤壳体内的不可更换滤筒的一次性过滤组合件。所述壳体在所述壳体的一端处具有入口且在所述壳体的相对端处具有出口。输入导管连接到所述入口且输出导管连接到所述出口。流体流入所述入口，穿过所述组合件，包含穿过滤膜，且接着穿过所述出口离开所述一次性壳体。
6.在这些过滤系统中，滤筒设计应最大化流速。这可通过在使用期间使滤筒居中在过滤壳体内来实现，其中滤筒(及相关联滤膜)的中心纵轴与过滤壳体(例如，两件式歧管及罐壳体，或一次性圆柱形壳体)的中心纵轴(基本上)对准及/或设计筒支撑件的形状以最小化滤膜的遮蔽。在一些实施例中，所述筒的位置应在过滤壳体的中间(即，居中)，其中滤膜的外表面与所述壳体的内部表面合理地隔开以允许所述膜与过滤壳体内部表面之间的设计液位。例如，在滤筒及滤膜的外围周围的所有位置处，流体流应均匀穿过这个空间。在一些实施例中，筒支撑件的形状最小化遮蔽(由筒支撑件覆盖的膜的表面积)且由此改进流分布以避免滤筒内的慢或死流点。
7.先前已使用各种结构及技术来使滤筒居中在过滤壳体内。实例结构已涉及定位于滤筒的一端，例如经设计以啮合歧管的相对表面或圆柱形壳体的邻近表面的表面处的结构。这些结构通过大致上在滤筒的一或两端处啮合壳体来维持滤筒相对于所述壳体的内部表面的位置。然而，存在对于居中及改进流两者的设计改进的持续需求。
技术实现要素：8.描述滤筒的新结构。这些包含筒支撑件，所述筒支撑件具有：螺旋股，其可用于减少遮蔽及改进流；定心表面，其在所述筒的外围位置处，可用以将滤筒定位在过滤壳体的内部容积内的中心；或螺旋股及定心表面两者。
9.本描述的筒支撑件可包含定心表面，所述定心表面可用以实现及维持滤筒及相关联滤膜在过滤壳体的罐的内部容积内的位置，包含维持相对于环绕所述滤筒的滤膜的所述罐的内部表面处于居中位置的滤筒的位置。这些定心表面可定位于所述筒支撑件的外(外围)表面处，在所述筒支撑件的表面距所述筒的纵轴的最大(最外)径向距离的区处。
10.定心表面可形成在筒支撑件的外围位置处。在一些实施例中，所述筒支撑件可为定位于过滤壳体与膜之间的筒外支撑件。在其它实施例中，所述筒支撑件可为所述膜定位在其周围的筒内支撑件(或芯)。所述定心表面可为任何大小及形状，但通常具有相对于所述滤膜的面积的低表面积，使得所述定心表面不阻碍流体流穿过所述滤膜。
11.通过某些非限制性实例，可通过沿着长度调整所述筒支撑件的厚度或通过沿着所述长度调整所述筒支撑件的宽度来将定心表面形成为筒支撑件的部分。包含定心表面的结构的实例包含沿着所述结构的长度具有不同厚度的纵向结构(股、杆，其可为螺旋形或非螺旋形)。其它实例包含筒支撑件的外表面的三维延伸结构，实例结构包含含有用作定心表面的最外表面的三维凸块、脊、棱锥或其它突起。
12.包含定心表面的筒支撑件可导致流体，例如液态流体穿过滤筒的壳体侧上的壳体空间的良好流性质。支撑结构的结构(其可包含纵向结构，例如杆或螺旋股)可用以形成展现所述膜的低覆盖面积或遮蔽，例如流体可流动穿过其的大开放空间的筒支撑件。
13.在一方面中，本公开涉及一种滤筒。所述滤筒包含：筒远端及筒近端；筒支撑件，其在所述筒远端与所述筒近端之间延伸且包括螺旋股。所述螺旋股包含：沿着所述螺旋股的螺旋路径延伸的长度；径向方向上的厚度；垂直于所述长度及所述厚度的宽度，其中所述厚度沿着所述长度变动。在另一方面中，本公开涉及一种滤筒。所述滤筒包含：筒远端及筒近端；筒外支撑件，其在所述筒远端与所述筒近端之间延伸且包括螺旋股。所述螺旋股包含：沿着所述螺旋股的螺旋路径延伸的长度；径向方向上的厚度；及垂直于所述长度及所述厚度的宽度。所述螺旋股具有在从1:3到3:1的范围内的宽厚比。
14.在另一方面中，本公开涉及一种过滤设备。所述过滤设备包含：过滤壳体，其包括由圆柱形侧壁界定的圆柱形内部及安置在所述圆柱形内部处的滤筒。所述滤筒包含：筒远端及筒近端；及圆柱形筒支撑件，其在所述筒远端与所述筒近端之间延伸，所述筒支撑件包括定位于距所述圆柱形侧壁不超过6毫米的表面。
附图说明
15.图1a、1b及1c展示实例筒支撑件及定心表面的透视图、俯视图及放大视图。
16.图2a、2b、2c及2d展示本描述的实例筒支撑件及方法。
17.图3a及3b是如所描述的过滤设备及滤筒的示意视图。
18.图4到6是本描述的筒支撑件的侧视图说明。
19.所述图是示意性的且不一定按比绘制。
具体实施方式
20.以下描述涉及新颖及发明滤筒、包含滤筒的过滤设备以及制备及使用所述滤筒及设备的方法。所述滤筒包含筒支撑件。在某些实例中，发明滤筒包含被称为“定心表面”的表面，所述表面定位于所述筒支撑件的外部区处以维持所述滤筒在相对于过滤壳体的内部容积的居中位置处的位置。在其它实例中，所述筒支撑件包含螺旋股。
21.如所描述的过滤设备是包含壳体(有时被称为“过滤壳体”)的类型，所述壳体容纳滤筒，所述滤筒包含位于所述壳体的内部处的滤膜。所述壳体还包含入口、出口，且经设计使得进入所述入口的流体流将流动穿过所述膜且接着穿过所述出口离开所述壳体。
22.有用过滤设备的一个实例包含具有圆柱形内部、一端处的入口及第二(相对)端处的出口的圆柱形壳体。这种类型的设备通常是一次性的，经设计用于使用一段时间以过滤流体，但不用于再生或更换所述壳体内的滤筒或滤膜。所述设备的端通常不可移除，且所述滤筒不可以其它方式从所述壳体的内部移除或更换。所述壳体可包含圆柱形、中空“套筒”部分，所述部分具有容纳滤筒的内部空间。所述壳体还包含两端，每一端在所述套筒的每一端处，其中每一端封闭所述套筒的两端中的一者。所述壳体包含一端处的入口、相对端处的出口，且经设计以使进入所述入口的流体流流动穿过所述膜并接着穿过所述出口离开所述壳体。
23.不同类型的过滤设备的实例包含壳体，所述壳体可被敞开及闭合以允许在使用一段时间之后从所述壳体内移除及更换滤筒。特定设计可包含两部分结构，所述两部分结构包含“歧管”及“罐”，其中所述歧管及罐是可组装在一起以容纳滤筒的单独结构。所述罐具有包含开口端及与所述开口端相对的远端的结构。侧壁从所述开口端延伸到所述远端且包含界定在所述开口端与所述远端之间延伸的内部容积的内侧壁表面。“开口”端是指包含孔隙或开口的端，当所述罐与所述歧管分开时滤筒可穿过所述孔隙或开口，以允许将所述滤筒放置在所述内部或从所述内部移除。
24.所述远端基本上是闭合的，但可任选地包含穿过所述远端的一或多个任选排气通道，所述排气通道可例如选择性地向外部敞开。
25.所述过滤壳体还包含歧管，所述歧管与所述罐的开口端相对且啮合以在所述罐的开口端与所述歧管之间形成液密密封。所述啮合可包含螺纹啮合、垫圈、夹具或将在所述歧管与所述罐的开口端之间提供液密密封的任何其它机械紧固装置，所述密封在本文中被称为“歧管-罐密封”。
26.当与罐的开口端啮合时，歧管覆盖罐的开口端以填充及闭合开口且覆盖罐的内部，而罐容纳滤筒。罐通过歧管中的呈入口及出口的形式的开口或通道与外部空间连通，所述开口或通道中的每一者是歧管结构的部分。歧管入口允许流体(例如，未过滤或预过滤液体)从外部源流动穿过歧管且流入壳体的内部空间，所述内部空间可为定位于滤膜及滤筒的内空间处的“内容积”，或定位于滤膜的外部处，在所述膜的外表面与罐之间的“壳体容
积”。歧管出口允许液体离开壳体：从内容积到壳体外部的位置，或从壳体容积到壳体外部的位置。
27.壳体内部经配置以容纳滤筒，所述滤筒容纳滤膜，穿过入口进入壳体的未过滤液体将在穿过过滤设备的同时流动穿过所述滤膜。所述滤膜可为一般类别的滤膜中的任一者，其经设计以装配在如所描述的罐型过滤设备内，在啮合歧管的壳体的罐内，其中歧管具有经布置以使进入入口的流体在穿过出口之前穿过滤膜的单个入口及单个出口。
28.根据期望，这些类型的过滤器设备可经配置以在“罐向上”定向或“罐向下”定向上使用。在罐向上配置中，罐定位于歧管上方。在罐向下配置中，罐定位于歧管下方。
29.这些类型的设备中有用的滤膜在形状上大致上是圆柱形(管状、褶式管状、缠绕状)，具有圆柱形外表面、圆柱形内表面及沿着圆柱形膜的两端之间的膜长度延伸的内空间(“内容积”)。所述膜可为形成为褶式、折叠或缠绕配置以产生中空圆柱形形式的片材。滤膜可包含足够多孔以允许流体(尤其是液体)穿过滤膜的聚合物或非聚合物(例如，纤维)材料。当流体穿过所述膜时，容纳在流体中的粒子或污染物可能留在过滤器中，这使粒子或污染物从流体移除。
30.如所描述的滤筒可包含由支撑结构容纳及保持的滤膜，所述支撑结构经调适以按以下方式容纳及支撑滤膜：允许滤筒按使在过滤壳体的入口与出口之间穿过过滤壳体的流体流穿过滤膜的位置及方式安装在过滤壳体中。滤筒在滤膜的圆柱形外表面处容纳筒外支撑件，其中筒外支撑件包含面对且任选地接触滤膜的外表面的内表面。滤筒还可容纳定位于由滤膜的圆柱形内表面界定且面对滤膜的圆柱形内表面的内空间处的筒内支撑件(有时被称为“芯”)。滤筒还可在滤筒的两个相对端处容纳呈“端”或“端帽”的形式的支撑件，包含近端(或“滤筒近端”)及远端(或“滤筒远端”)。
31.滤筒可被视为包含沿着滤筒的长度、沿着中心或中间位置在滤筒的两个相对端之间延伸的中心纵轴。滤筒在滤膜的芯侧上，在环状或圆柱形滤筒的中心内部处界定“内容积”。内容积在圆柱形滤膜的内侧上，在滤筒的两个相对端之间延伸且包含滤膜的纵轴。
32.滤筒包含相对于滤膜及滤筒的第二侧，所述第二侧有时被称为“壳体侧”，与芯侧相对，且面对滤膜及滤筒的外表面。当滤筒安装在经组装过滤壳体中时，滤筒的壳体侧也面对过滤壳体的罐的内部表面。滤筒及壳体组合件一起在经组装壳体内，在滤膜的壳体侧上界定第二开放空间及容积，所述第二开放空间及容积被称为“壳体容积”。壳体容积定位于壳体罐的内部表面与滤筒的壳体侧之间，且连接到壳体入口或壳体出口中的一者(通常是入口)。
33.滤筒近端经配置以啮合歧管且在歧管与滤筒近端之间产生液密密封，即“滤筒-歧管密封”。滤筒-歧管密封在内容积与歧管之间提供液密流径，以允许流体(例如，液体)在内容积与歧管之间流动且穿过壳体入口或壳体出口。滤筒-歧管密封可具有将在歧管与滤筒近端之间提供经密封流径的任何有用设计。实例包含螺纹啮合、卡扣啮合及按压啮合。
34.滤筒远端经配置以在罐的远端处啮合罐的内部表面，以在罐与滤筒远端之间产生液密密封，即，“滤筒-罐密封”。滤筒-罐密封定位于罐的远端与所述筒的远端之间且在壳体容积的远端区处形成密封。滤筒-罐密封可具有将在壳体容积的远端处，在罐远端及滤筒远端的表面处提供液密密封的任何有用设计。实例包含相对螺纹啮合、卡扣啮合及压配啮合。
35.筒支撑件由刚性材料制成，所述刚性材料将在使用期间对穿过过滤壳体及滤膜的
流体基本上是惰性的。筒支撑件是自支撑的，这意味着当与滤膜分开时或在与滤膜啮合之前，筒支撑件具足够刚性及强度以支撑筒外支撑件的重量且基本上维持其形状。筒支撑件可被视为在两个相对端之间展现纵长方向上的长度，及垂直于所述长度及纵轴的半径及直径。参见图1a及2a。
36.在一些实施例中，筒支撑件是定位于滤膜的外位置处的筒外支撑件(有时被称为“笼”)。筒外支撑件包含内表面，所述内表面径向地向内面向纵轴，且当滤膜被放置在筒外支撑件内时任选地及优选地接触滤膜的外表面。有用或优选的筒部支撑件的实例可为柔性的且可在沿着筒外支撑件的长度，沿着纵轴的方向上是可压缩的。在这些实施例的实例中，可压缩筒外支撑件可在纵向方向上被压缩，这可能使筒外支撑件的直径增加。参见图2a及2b。
37.本描述的筒支撑件可任选地包含定心表面，所述定心表面可用以实现及维持滤筒及相关联滤膜在过滤壳体的内部容积内的位置，包含维持滤筒在相对于过滤壳体的内部表面的居中位置中的位置。这些“定心表面”定位于筒外支撑件的外(外围)表面处，在筒外支撑件的表面距纵轴的最大(最外)径向距离的区处。术语“定心表面”是指筒外支撑件的表面(在圆柱体上)，所述表面在圆柱形筒外支撑件的外围处具有基于长度及宽度(其中的一者或两者可为弯曲的，如在圆柱体的表面上)的二维面积。同样如本文中所使用，“定心表面”可指定位于外围表面处，在距纵轴最大径向距离处的一或多个点或线结构，所述点或线结构理论上不具有基于宽度及长度的面积但可单独地或组合地用作维持滤筒相对于过滤壳体的内表面的位置的定心表面。
38.定心表面可以任何形式、形状或大小形成在筒支撑件(筒外支撑件或筒内支撑件)的外围位置处。
39.在某些实例中，定心表面通过沿着长度、宽度或两者调整筒支撑件的厚度来形成。在某些实例中，厚度可在外支撑部分的延伸长度内逐渐变动或可代替地在筒支撑件的短长度内突然变动。实例定心表面可为在筒支撑件的相当大长度内延伸的外支撑部分的股(例如，螺旋股)的长度内具有变动厚度的结构表面。例如，厚度可在1厘米或从1到2、3或4厘米的长度内从厚度最大值(在定心表面处)变动到厚度最小值。“股”是筒外支撑件的一部分，其具有相对于大得多长度的基本上小的宽度，例如由至少5:1，例如至少10:1的长宽比所展示。“股”可呈细长螺旋股，或具有相对于宽度的基本上更大长度的筒外支撑件的细长“杆”或其它细长结构的形式。在一些实施例中，螺旋股具有沿着所述长度的位置处的梯形、三角形、圆形、正方形或矩形横截面。
40.其它实例定心表面可定位于股的外表面处，但不需要所述股在厚度或宽度上变动。所述股可沿着所述股的整个长度在厚度及宽度上均匀。所述股可为螺旋形或非螺旋形的。
41.其它实例定心表面可定位于多个离散、个别三维延伸结构的表面处，所述延伸结构在厚度方向上从具有离散不同及较薄厚度的筒支撑件的一部分，例如从具有细长形式及平坦外表面的杆或股延伸。这些三维延伸结构可呈多个突起、凸块、纵长延伸脊或齿或其它三维结构的形式，从筒外支撑件的原本平坦表面延伸。所述三维结构将包含用作定心表面的点或线或表面。
42.当组装使用时，滤筒优选地居中在过滤壳体(例如，罐或套筒)的内部空间内，这意
味着滤筒(及相关联滤膜)的中心纵轴与壳体罐或壳体套筒的中心纵轴(基本上)对准。先前已使用各种结构及技术来使滤筒居中在过滤壳体的内部容积内。这些结构可在滤筒的一端处，在用以啮合歧管的相对表面、壳体的一端或壳体的内部表面的位置处。实例定心结构已位于滤筒的内(径向)部分处，或位于外围位置，例如安置在滤筒的端帽与过滤壳体的内部表面之间的间隔件处。这些类型的定心机构通过滤筒端与壳体表面之间的接触，通常在滤筒的一端的位置处，维持滤筒相对于壳体的歧管、罐、端帽或套筒的位置。
43.根据本描述，将滤筒的位置维持在过滤壳体的内部的中心位置处的定心机构基于定位于筒外支撑件的外围区处，例如在筒外支撑件的周界周围的多个位置处及在沿着所述筒支撑件的长度的多个位置处(在近端与远端之间)的“定心表面”。
44.定心表面可维持圆柱形过滤壳体的内部容积内的滤筒相对于所述过滤壳体的内部表面的位置，通常以使所述过滤壳体的纵轴与滤筒的纵轴对准，即，使滤筒“居中”在所述过滤壳体的内部容积内。在滤筒定位在过滤壳体的内部处的情况下，筒外支撑件的定心表面定位于过滤壳体的内部表面附近，但任选地且优选地不与过滤壳体的内部表面接触。定心表面定位于沿着筒外支撑件的长度的多个位置处，及所述筒支撑件的周界周围的多个位置处，通常呈经设计以允许有用流体流穿过壳体容积，结合定心表面与内部表面之间在滤筒的多个(例如，均匀隔开的)圆周部分处且连续地或规则地(例如，均匀隔开地)沿着滤筒的长度的相当大部分的接触的分散、规则、非随机图案或布置。
45.在其中滤筒位于且居中于过滤壳体的罐或套筒的内部空间内的实例过滤组合件中，多个或所有定心表面与过滤壳体的邻近内部表面之间的距离可为小，而定心表面不接触所述内部表面。多个或所有定心表面可定位于距内部表面小于6毫米的距离，例如在从0.5到5毫米，例如从1到4毫米的范围内。
46.定心表面可具有相对于筒支撑件的任何有用大小、形状及形式。实例定心表面可为平坦的(具有如相对于圆柱形表面界定的长度及宽度)；线性的(其包含螺旋形)，例如沿着定心表面的长度形成的线；或尖的，例如在从筒外支撑件的表面径向地延伸的棱锥、凸块、圆锥、脊、突起或其它三维结构的顶点处。定心表面可沿着筒支撑表面的整个长度，例如沿着股或另一结构的外表面的整个长度连续，例如股的厚度可沿着股的整个长度且沿着外支撑表面的整个长度均匀，且股的外表面可用作定心表面。替代地，定心表面可间歇地及任选地规则地被放置且沿着外支撑表面(例如，股)的长度均匀地隔开，且可为沿着股长度的不同股厚度、沿着股宽度的不同股厚度或两者的结果。
47.筒支撑件的定心表面的一个特征是定心表面的总表面积，这意味着当从侧面且垂直地朝向筒支撑件的朝外表面观察外表面时定心表面的总表面积超过由筒支撑件的周界及长度界定的整个面积。
48.定心表面的表面积可相对于由筒支撑件的定心表面界定的假想圆柱体(“定心表面圆柱体”)的总表面积而测量。如本文中所使用，由定心表面组成的表面积总量以百分比呈现，计算为筒外支撑件的定心表面的总面积除以假想圆柱体(被称为“定心表面圆柱体”)的总面积，所述圆柱体与筒外支撑件的最外表面(基于距纵轴的径向距离的最远表面——其也意指定心表面)相交。
49.在图1a(侧透视图)、1b(端视图)及1c(特写)处展示包含其上的定心表面及定心表面圆柱体的筒支撑件的实例。图1a、1b及1c中所展示的筒支撑件可用作筒外支撑件或筒内
支撑件。圆柱形外支撑件10的所说明端部分包含第一端及在第一端与相对端(未展示)之间沿着筒支撑件10的长度延伸的纵向杆(或“股”)14。多个三维延伸部(凸块、突起等)18形成在杆14的平坦(圆柱形弯曲)表面16上。延伸部18以一图案、以规则间隔布置在杆14的表面上方。每一延伸部18具有最外表面20，所述最外表面20用作定心表面。优选地，所有多个三维延伸部18的最外表面20定位于与纵轴a
l
基本上相同的径向距离处，所述纵轴a
l
沿着圆柱形筒外支撑件10的中心线纵向地延伸。
50.图1b从端视图展示图1a的筒支撑件10的部分。如所说明，“定心表面圆柱体”30是沿着筒外支撑件的长度定位且在距筒外支撑件10的纵轴a
l
恒定径向距离dr处的假想圆柱体。径向距离dr等于筒支撑件的纵轴与筒支撑件的定心表面20的最外表面(“最外”意指在径向上距纵轴最远的表面)之间的距离。
51.如所说明，定心表面20是不展现相当大长度、宽度或面积的点结构。定心“表面”可包含筒外支撑件的三维延伸部的此类点(无尺寸)结构，以及理论上不具有长度及宽度尺寸两者的线结构。这些“表面”在单个点处或沿着一条线与定心表面圆柱体相交。在其它实例中，定心表面可为沿着定心表面圆柱体的长度及宽度延伸且与定心表面圆柱体的长度及宽度相交的平坦(圆柱形弯曲，任选地沿着螺旋路径)外表面，使得定心表面展现长度及宽度尺寸(在圆柱体上)。
52.定心表面可具有总表面积且定位于筒外支撑件的位置处以允许定心表面有效地将滤筒的位置维持在过滤壳体(例如，罐或套筒)的中心处，同时仍允许有用速率的流体流穿过壳体容积。筒外支撑件及相关联定心表面定位于经组装过滤壳体的壳体容积的空间内(在定位于过滤壳体的内表面与滤膜的外表面之间的空间内)。在使用期间，流体流动穿过壳体容积，这意味着筒外支撑件及定心表面将在流体流的路径中且具有阻碍流体流的可能性。优选地，筒支撑件及筒外支撑件的定心表面的形状及大小可经设计以控制、减少或最小化定心表面可能具有的阻碍流体流穿过壳体容积的效果且允许有用量的流体流穿过壳体容积。
53.另外或替代地，筒支撑部分的定心表面可优选地具有相对小的总表面积。根据筒支撑件的某些有用实例，定心结构的总表面积可小于如所界定的定心表面圆柱体的面积的30％。在其它有用或优选实例中，定心表面的总表面积可小得多，例如小于定心表面圆柱体的面积的25、20、15、10或5％。
54.另外或替代地，作为对定心表面相对于定心表面圆柱体的这些面积范围的有效近似，定心表面可具有相对于滤筒的滤膜的圆柱形外表面的相当面积。根据筒外支撑件的某些有用实例，定心表面相对于滤膜的总外(圆柱形)表面积的总表面积可小于筒外支撑件定位于其上方的滤膜的外表面的表面积的30、25、20、15或10％。滤膜的表面积是接触滤膜的外围表面的圆柱体的面积。滤膜的表面积将是沿着滤膜的长度的(距滤筒的纵轴的)均匀半径的圆柱体的表面积，其中所述半径略小于(相差达外支撑结构的厚度)定心表面圆柱体的半径dr。
55.一些类型的定心表面将展现圆柱形表面上方的具有长度及宽度的平坦区域。针对这些类型的定心表面，总表面积等于平坦表面的面积。
56.其它定心表面可展现不具有宽度及长度尺寸两者的圆形或尖外表面。针对这些类型的定心表面，出于计算定心表面的总表面积的目的，可将缺失的长度或宽度尺寸估计为
小值，例如在从0.5到1.5毫米的范围内的长度或宽度。沿着筒支撑件的长度形成直线或弯曲线、具有长度尺寸但理论上没有宽度尺寸的呈尖脊的形式的定心表面可被视为具有等于所述线的长度的长度、在从0.5到1.5毫米的范围内的标称宽度及计算为所述宽度乘以所述长度的表面积。理论上是无尺寸点结构的呈凸块或突起的尖或弯曲顶端的形式的定心表面可被视为具有在从0.5到1.5毫米的范围内的标称宽度、在从0.5到1.5毫米的范围内的标称长度及计算为0.5到1.5毫米长度乘以0.5到1.5毫米宽度的表面积。
57.同样为了促进流体流穿过滤膜且穿过过滤设备的壳体容积，筒支撑件可包含导致对穿过壳体容积或穿过过滤介质的流体流的阻力的减小面积的结构(例如，股，例如杆或螺旋股)。容纳螺旋股或纵长股(杆)的筒支撑件可通过减少筒支撑件对过滤表面的遮蔽/覆盖来促进流体流穿过壳体容积。
58.筒支撑件可经设计以覆盖由筒支撑件支撑的滤膜的外表面的减少量的面积。由筒支撑件覆盖(不一定与筒支撑件接触)的滤膜的表面积的量在本文中被称为“覆盖面积”。根据筒支撑件的某些有用实例，筒支撑件相对于滤膜的总外(圆柱形)表面积的总表面积可小于筒支撑件定位于其上方的滤膜的外表面的表面积的40、30、25、20、15、10或5％。
59.这个“覆盖面积”可等于筒支撑结构与滤膜表面之间的接触面积或可为筒支撑结构与滤膜表面之间小于所述“覆盖面积”的接触面积(例如，参见图5)。根据筒外支撑件的某些有用实例，筒外支撑件与滤膜表面之间的接触面积可小于所述筒支撑件定位于其上方的滤膜的表面积的40、30、25、20、15、10或5％。
60.筒支撑件可具有任何有用厚度，其中优选厚度是相对薄的，以降低由筒支撑件导致的液体穿过壳体容积的流动阻力的水平。虽然实例性筒可任选地具有可具可变厚度的外支撑件，以提供定心表面，但筒支撑件或筒支撑件的部分的通常有用的厚度可在从0.5到15毫米，例如从1到5、10或15毫米的范围内。
61.同样通常，筒支撑件的股的宽厚比可在从1:3到3:1或从1:2到2:1(宽度:厚度)的范围内，例如针对螺旋股。针对纵杆型股，宽厚比也可在从1:3到3:1或从1:2到2:1的范围内，但也可为反映更高宽厚比，例如在从2:1到10:1(宽度:厚度)的范围内的宽厚比。
62.现在参考一些附图来描述本描述的实例筒支撑件。
63.参考图2a及2b，说明筒支撑件100的实例。筒支撑件100包含远端102及近端104，其中单个螺旋股110在两端102与104之间沿着所述筒支撑件的长度l延伸。螺旋股110具有沿着由端102与端104之间的股界定的螺旋路径延伸的长度(lh)。如所说明，螺旋股110还具有在外表面106与内表面108之间沿径向方向延伸的可变厚度(th)。螺旋股110具有在横向于长度(lh)及厚度(th)两者的方向上延伸的宽度(wh)。
64.螺旋股110包含向内面向纵轴120且沿着所述螺旋股的整个长度(lh)延伸的二维(在圆柱形形式上方弯曲的)内表面108。如所说明，内表面108被称为相对于由内表面108沿着外支撑表面的长度界定的圆柱形形式的“平坦”(二维)表面。内表面108具有螺旋延伸长度，及横向于所述厚度及所述长度且定位于距纵轴120的恒定半径(ri)处的宽度。外表面106是具有相对恒定宽度及沿着螺旋股110的整个长度延伸的长度的二维表面。
65.外表面106的部分是如所描述的定心表面。螺旋股110具有沿着所述股的长度变动的厚度(th)。在沿着所述长度的一些位置处，厚度(th)在沿着螺旋股110的长度的其它位置处更大。在指定为106’的较厚位置处，螺旋股110具有最大厚度且外表面106’定位于筒外支
撑件100的最外(最大半径)位置处。因此，表面106’是如本文中所描述的定心表面。螺旋股110的具有减小或最小厚度的部分被指定为表面106”。
66.虽然被展示为展现可变厚度，但螺旋股110不需要沿着任何其长度的可变厚度，且可取而代之具有沿着其长度的任何部分或沿着整个螺旋长度(lh)的均匀厚度。依所述形式，沿着均匀厚度螺旋股110的整个长度lh的外表面106可被视为定心表面。
67.如图2b处所展示，筒支撑件100可沿着纵轴120压缩。当筒支撑件100充当环绕过滤器的筒外支撑件时，可压缩性特别有用，因为其促进将筒支撑件100放置在所述过滤器周围。图2b展示经压缩以展现减小的长度l’及增加的直径d’的筒支撑件100。
68.图2b、2c及2d通过以下步骤说明组装滤筒的实例方法的步骤：压缩可压缩筒支撑件100(图2b)；将滤膜116插入到所述经压缩筒支撑件的内空间中(图2c)；及接着移除所述压缩(图2d)。图2d的经组装滤筒包含定位在滤膜的外表面上的未压缩筒支撑件110。
69.关于图2a的筒支撑件100，用以形成定心表面106’的螺旋股110的螺旋路径及(任选)不同厚度(其中这些特征被个别地或组合地采用)允许流体相对于容纳在壳体容积中的筒支撑件100的有用或有利流性能。参考图3a，筒支撑件100作为筒外支撑件被包含在内，所述筒外支撑件作为滤筒138的组件，所述滤筒138包含滤膜130、远端帽150、近端帽160及筒内支撑件(或“芯”)132。虽然筒支撑件100在图3a中被展示为筒外支撑件，但本文中所公开的其它筒支撑件中的任一者可充当筒外支撑件(例如图4中所展示的筒支撑件400、图5中所展示的筒支撑件500及图6中所展示的筒支撑件600)。在一些实施例中，筒内支撑件132可为本文中所公开的筒支撑件中的一者，例如图4及5中所展示的筒支撑件。如所展示，滤筒138安装在过滤壳体的罐140内，其中滤筒138居中在罐140内。在使用中，流体(由箭头所指示)可从入口(未展示)流入壳体容积134，接着穿过滤膜130，到内容积136，且接着穿过出口(未展示)以离开过滤壳体。
70.仍参考图3a，筒支撑件100的内表面108定位成邻近于滤膜130的外表面，优选但不一定与滤膜130的外表面接触。筒支撑件100定位于壳体容积134内。用作定心表面的外表面106’可定位于距所说明过滤壳体的罐140的内表面142的小距离(例如，小于6毫米)处。图3a展示罐140的外表面106’与内表面142之间的接触，但所述表面之间的小间隔距离是优选的。图3a展示螺旋股110具有沿着螺旋股的螺旋长度的不同厚度。替代地，螺旋股100可具有沿着所述股的螺旋长度的均匀厚度。
71.筒支撑件100不过度阻碍流体流穿过壳体容积134，因为筒支撑件100的螺旋形状允许液体沿着筒支撑件100的整个长度流动穿过螺旋缠绕股110之间的空间，而流体流在宽度方向上不被筒支撑件100的结构的任何部分阻挡。另外，螺旋股100的其它部分(指定为106”)的(任选)减小的厚度在螺旋股100的外表面106的总量的一部分与壳体罐140的内部表面142之间产生间隔，从而为流体在螺旋股110的外表面106与壳体罐140的内部表面142的部分之间流动产生空间。
72.参考图3b，筒支撑件200被包含作为滤筒238的筒外支撑组件，所述滤筒238包含滤膜(未展示)、远端帽250、近端帽260及筒内支撑结构(或“芯”)232。如所展示，滤筒238安装在过滤壳体240内，所述过滤壳体240包含套筒242、第一(入口)端244及第二(出口)端246。筒238在套筒242内，在端244与246之间，且相对于套筒242的圆柱形内部表面243居中。
73.在使用中，流体(由箭头所指示)可从位于入口端244处的入口流入壳体容积234，
接着穿过筒238的滤膜(未展示)，到内容积236，且接着穿过作为出口端246的部分的出口，以离开过滤壳体240。
74.仍参考图3b，筒支撑件200的内表面208定位成邻近于滤膜的外表面，优选地但不一定与滤膜的外表面接触。筒支撑件200定位于壳体容积234内。在从筒外支撑件200的外表面径向地延伸的延伸部209的端处的外表面207用作定心表面。外表面207可定位于距所说明过滤壳体的套筒242的内表面243的小距离(例如，小于6毫米)处。图3b展示外表面207与套筒242的内表面243之间的接触或接近接触，且所述表面之间的小间隔距离是优选的。
75.在如所描述的筒支撑件的替代实施例中，图4展示筒支撑件400，所述筒支撑件400包含端102及104以及螺旋股110，如在图2a的实例中。另外，图4的筒支撑件400包含一组纵向延伸股或杆112。另外，螺旋股110定位于筒支撑件400的外部分处，这将定心表面106’放置在筒外支撑件100的最外外围位置处。图4展示螺旋股110具有沿着所述螺旋股的螺旋长度的不同厚度。替代地，螺旋股110可具有沿着所述股的螺旋长度的均匀厚度。图4中所展示的筒支撑件400可充当筒外支撑件或筒内支撑件。在一些实施例中，纵向延伸股或杆112可具有与关于图1a所公开的所述三维延伸部类似的多个三维延伸部。
76.在如所描述的筒支撑件的替代实施例中，图5展示筒支撑件500，所述筒支撑件500包含端102及104以及螺旋股110，如在图2a的实例中。另外，图5的筒支撑件500包含一组纵向延伸股(或“杆”112)。螺旋股110定位于筒支撑件100的内部位置处。任选且未展示的定心表面可被放置在筒外支撑件100的最外外围位置处，例如作为从杆112的平坦(圆柱形二维)外表面114开始的突起或延伸部。筒支撑件500的优点是接触保持在筒外支撑件100内的滤膜(未展示)的外表面的螺旋股110的内表面120的低表面积量。在螺旋股110与滤膜的外表面之间的低接触面积量的情况下，来自所述膜的非常少量的流直接被筒外支撑件100的表面阻挡。图5展示螺旋股110具有沿着所述螺旋股的螺旋长度的不同厚度。替代地，螺旋股110可具有沿着所述股的螺旋长度的均匀厚度。图5中所展示的筒支撑件500可充当筒外支撑件或筒内支撑件。在一些实施例中，纵向延伸股或杆112可具有与关于图1a所公开的所述三维延伸部类似的多个三维延伸部。
77.在如所描述的筒支撑件的又一不同实施例中，图6展示替代筒支撑件600。筒支撑件600包含端102及104，如在图2a的实例中。另外，图6的筒支撑件600包含一组两个反向旋转螺旋股110、110’，每一者具有沿着外表面106的定心表面(未展示)。在一些实施例中，可存在超过两个反向旋转螺旋股。图6的筒支撑件600可沿着纵轴120压缩。所述两个螺旋股中的每一者可独立地具有沿着所述股的螺旋长度的均匀厚度，或具有沿着所述螺旋股的长度的不均匀厚度。图6中所展示的筒支撑件600可充当筒外支撑件或筒内支撑件。
78.本描述的筒支撑件可由任何有用材料制备，其中优选材料是聚合物，尤其是可通过交替地加热及冷却聚合物可逆地固化及熔融的热塑性聚合物。优选热聚合物可通过加热熔融，接着冷却到降低温度，这将致使所述热聚合物固化成具有所期望形状(例如，具有定心表面的螺旋形)的筒外支撑件，所述筒外支撑件具足够刚性及强度以便自支撑，即，供筒支撑件仅在轻微变形的情况下支撑其自身重量。
79.可用于形成筒支撑件的聚合物的实例通常包含热塑性聚合物，其中有用化学类型的热塑性聚合物包含聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯及这些与其它聚烯烃或非聚烯烃热聚合物的混合物；聚丙烯酸酯；聚氨酯；及热塑性含氟聚合物，例如全氟烷氧基烷烃(pfa)。
80.聚合物材料可通过用于形成热塑性物品的任何有用技术，例如模制、射出成型或三维印刷技术形成为筒支撑件。
81.通常，形成筒支撑件及组装筒支撑件以放置在滤膜的外表面处的有用方法可包含将筒支撑件与滤膜分开地制备，接着当用作筒外支撑件时将滤膜插入到筒支撑件的内空间中。在用必要力将滤膜插入到筒外支撑件的端中并推动到邻近于筒外支撑件端的滤膜端的位置。任选地，如在图2a到2d处所展示，可压缩容纳螺旋股的筒外支撑件的某些实例以扩大筒外支撑件的直径，以促进将滤膜插入到筒外支撑件中的步骤。在其它实施例中，当筒支撑件充当筒内支撑件时，滤膜可被放置在筒支撑件周围。
82.在不同实例中，筒外支撑件可通过熔融热塑性聚合物且将经熔融热塑性聚合物以所期望形式，例如以单螺旋股、多个(例如，相对)螺旋股或例如杆的其它结构施敷到滤膜的外表面而由热塑性聚合物制备。热塑性聚合物可通过任何技术，包含用以形成定心表面的任选模制施敷到所述表面。热聚合物可固化以粘附到滤膜的外表面。然而，经固化热塑性塑料仍具足够强度以支撑其自身重量且如果从与滤膜的接触中移除那么不变形，且经固化热塑性塑筒外支撑件被视为自支撑。
83.在第一方面中，一种滤筒包括：筒远端及筒近端；筒支撑件，其在所述筒远端与所述筒近端之间延伸，且包括螺旋股，所述螺旋股包含：沿着所述螺旋股的螺旋路径延伸的长度；径向方向上的厚度；垂直于所述长度及所述厚度的宽度，且宽厚比在从1:3到3:1的范围内。
84.在根据第一方面的第二方面中，所述滤筒可沿着所述纵轴压缩，其中沿着所述纵轴压缩所述滤筒使直径增加。
85.在根据第一或第二方面的第三方面中，所述螺旋股包括：沿着所述长度的位置处的梯形、三角形、圆形、正方形或矩形横截面，沿着所述长度变动的厚度或两者。
86.在根据前述方面中任一方面的第四方面中，所述滤筒进一步包括在所述筒远端与所述筒近端之间延伸的滤膜。
87.在根据前述方面中任一方面的第五方面中，其中所述筒支撑件包括顺时针旋转螺旋股及逆时针旋转螺旋股。
88.在根据前述方面中任一方面的第六方面中，其包括在所述筒远端与所述筒近端之间延伸的滤膜，所述筒支撑件具有覆盖小于所述滤膜的外表面的表面积的40％的表面积。
89.在根据前述方面中任一方面的第七方面中，其中所述筒支撑件是自支撑的。
90.在根据前述方面中任一方面的第八方面中，其中所述筒支撑件包括热塑性聚合物。
91.在根据第八方面的第九方面中，其中所述热塑性聚合物包括聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚氨酯或热塑性含氟聚合物。
92.在第十方面中，一种滤筒包括：筒远端及筒近端；筒支撑件，其在所述筒远端与所述筒近端之间延伸，且包括螺旋股，所述螺旋股包含：沿着所述螺旋股的螺旋路径延伸的长度；径向方向上的厚度；垂直于所述长度及所述厚度的宽度，所述厚度沿着所述长度变动。
93.在根据第十方面的第十一方面中，所述滤筒进一步包括在所述筒远端与所述筒近端之间延伸的滤膜。
94.在根据第十或第十一方面的第十二方面中，所述螺旋股包括：沿着所述长度的位
置处的梯形、三角形、圆形、正方形或矩形横截面。
95.在根据第十到第十二方面中任一方面的第十三方面中，所述筒支撑件包括：所述螺旋股；及细长杆，其在所述筒远端与所述筒近端之间延伸。
96.在根据第十到第十三方面中任一方面的第十四方面中，其中所述筒支撑件包括顺时针旋转螺旋股及逆时针旋转螺旋股。
97.在根据第十到第十四方面中任一方面的第十五方面中，其进一步包括在所述筒远端与所述筒近端之间延伸的滤膜，所述筒支撑件具有覆盖小于所述滤膜的外表面的表面积的40％的表面积。
98.在根据第十到第十五方面中任一方面的第十六方面中，其中所述筒支撑件是自支撑的。
99.在根据第十到第十六方面中任一方面的第十七方面中，其中所述筒支撑件包括热塑性聚合物。
100.在根据第十到第十七方面中任一方面的第十八方面中，其中所述热塑性聚合物包括聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚氨酯或热塑性含氟聚合物。
101.在根据第十到第十八方面中任一方面的第十九方面中，所述螺旋股具有：在0.5到8毫米的范围内的厚度，在1到15毫米的范围内的宽度或两者。
102.在根据第十到第十九方面中任一方面的第二十方面中，所述螺旋股具有在从1:3到3:1的范围内的宽厚比。
103.在第二十一方面中，一种组装第一到第二十方面的滤筒的方法，所述方法包括：压缩筒支撑件以使所述筒支撑件的直径增加；在压缩所述筒支撑件的同时将滤膜插入到所述筒支撑件中；及允许所述筒支撑件的所述直径减小，及所述筒支撑件接触所述滤膜的外表面。
104.在第二十二方面中，一种制备第一到第二十方面中任一方面的滤筒的方法，其中筒支撑件包括热塑性聚合物，所述方法包括通过增材制造方法制备所述筒支撑件。
105.在第二十三方面中，一种制备第一到第二十方面中任一方面的滤筒的方法，其中筒支撑件包括热塑性聚合物，所述方法包括以熔融形式将所述热塑性聚合物直接施敷到过滤介质的外表面且允许所述热塑性聚合物在所述过滤介质的所述外表面上固化。
106.在第二十四方面中，一种过滤设备包括：过滤壳体，其包括圆柱形内部空间；及根据第一到第二十方面中任一方面的滤筒，其在所述圆柱形内部空间内。
107.在根据第二十四方面的第二十五方面中，其中所述滤筒包括滤膜且其中筒支撑件是环绕所述滤膜的筒外支撑件。
108.在根据第二十四方面的第二十六方面中，其中所述滤筒包括滤膜且其中所述筒支撑件是定位在所述滤膜内的筒内支撑件。
109.在第二十七方面中，一种过滤设备包括：过滤壳体，其包括由开口端、与所述开口端相对的远端、从所述开口端延伸到所述远端的圆柱形侧壁表面界定且包括内部侧壁表面，及在所述开口端与所述远端之间延伸的内部的圆柱形内部；及滤筒，其安置在所述内部处，所述滤筒包括：筒远端及筒近端；圆柱形筒支撑件，其在所述筒远端与所述筒近端之间延伸，所述筒支撑件包括具有三维延伸部的表面。
110.在根据第二十七方面的第二十八方面中，其中所述筒支撑件的所述表面定位于距
所述圆柱形侧壁不超过6毫米处。
111.在根据第二十七或第二十八方面的第二十九方面中，其中筒支撑件包括从所述筒远端及所述筒近端开始的纵向延伸股。
112.在根据第二十七到第二十九方面中任一方面的第三十方面中，所述滤筒包括滤膜且其中所述圆柱形筒支撑件是环绕所述滤膜的筒外支撑件。
113.在根据第二十七到第二十九方面中任一方面的第三十一方面中，所述滤筒包括滤膜且其中所述圆柱形筒支撑件是定位在所述滤膜内的筒内支撑件。
技术特征：1.一种滤筒，其包括：筒远端及筒近端，筒支撑件，其在所述筒远端与所述筒近端之间延伸，且包括螺旋股，所述螺旋股包含：沿着所述螺旋股的螺旋路径延伸的长度，径向方向上的厚度，及垂直于所述长度及所述厚度的宽度，其中宽厚比在从1:3到3:1的范围内，所述厚度沿着所述长度变动或两者。2.根据权利要求1所述的滤筒，所述螺旋股包括：沿着所述长度的位置处的梯形、三角形、圆形、正方形或矩形横截面，沿着所述长度变动的厚度，或两者。3.根据权利要求1所述的滤筒，其中所述筒支撑件包括顺时针旋转螺旋股及逆时针旋转螺旋股。4.根据权利要求1所述的滤筒，其包括在所述筒远端与所述筒近端之间延伸的滤膜，所述筒支撑件具有覆盖小于所述滤膜的外表面的表面积的40％的表面积。5.根据权利要求1所述的滤筒，所述筒支撑件包括：所述螺旋股，及细长杆，其在所述筒远端与所述筒近端之间延伸。6.根据权利要求1所述的滤筒，所述螺旋股具有：在0.5到8毫米的范围内的厚度，在1到15毫米的范围内的宽度，或两者。7.一种组装根据权利要求1所述的滤筒的方法，所述方法包括：压缩筒支撑件以使所述筒支撑件的直径增加，在压缩所述筒支撑件的同时将滤膜插入到所述筒支撑件中，及允许所述筒支撑件的所述直径减小，及所述筒支撑件接触所述滤膜的外表面。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述筒支撑件包括热塑性聚合物且其中所述方法包括通过增材制造方法制备所述筒支撑件。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述筒支撑件包括热塑性聚合物且其中所述方法包括以熔融形式将所述热塑性聚合物直接施敷到过滤介质的外表面并允许所述热塑性聚合物在所述过滤介质的所述外表面上固化。10.一种过滤设备，其包括：过滤壳体，其具有圆柱形内部空间，及根据权利要求1所述的滤筒，其在所述圆柱形内部空间内。
技术总结描述滤筒、过滤设备及涉及滤筒的相关方法，所述滤筒包含筒支撑件，所述筒支撑件包含定心表面、螺旋股或两者。螺旋股或两者。螺旋股或两者。
技术研发人员：J
受保护的技术使用者：恩特格里斯公司
技术研发日：2022.04.28
技术公布日：2022/11/1
