專利名稱：形成過濾元件的方法
形成過濾元件的方法
背景技術(shù)：
在流體過濾領(lǐng)域中已知使流體經(jīng)過顆粒物的床，以有助于從流體中過濾或分離雜質(zhì)。這些顆粒床(其通常包括吸附材料，如活性炭)可為松散的和顆粒狀的，或可被成型為固體多孔塊體。在任一種情況中，經(jīng)過顆粒床的流體可接觸許多吸附粒子的表面，雜質(zhì)可在所述表面被吸引和去除。同時，在流體中的顆粒雜質(zhì)可通過在顆粒床的孔結(jié)構(gòu)內(nèi)的機械分離而得以去除。固體多孔塊體的一個日益常見的應(yīng)用是增長的飲用水純化領(lǐng)域。隨著流體過濾和分離的潛在應(yīng)用增長和增加，一直需要用于制造固體多孔塊體的改進方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本公開涉及一種形成過濾元件的方法，其包括將混合物引入進料器，所述混合物包含多個感受器粒子和多個聚合物粘合劑粒子。所述混合物行進通過所述進料器并進入模具，所述模具包括激發(fā)部分。當(dāng)使混合物行進通過所述激發(fā)部分時，通過使所述混合物經(jīng)受高頻電磁場而在所述感受器粒子中誘導(dǎo)渦電流，所述渦電流足以升高所述感受器粒子的溫度以使得相鄰的聚合物粘合劑粒子被加熱至至少軟化點。所述方法還包括在模具中粘合所述感受器粒子與經(jīng)加熱的聚合物粘合劑粒子以形成粘結(jié)塊體，使所述粘結(jié)塊體行進離開模具，以及冷卻所述粘結(jié)塊體以形成過濾元件。此外，由于所述混合物的整個橫截面可通過直接施加高頻電磁場而立刻加熱，因此據(jù)信本發(fā)明公開的方法可提供相比于通過例如傳導(dǎo)加熱方法而形成的過濾元件具有改進的均勻度的過濾元件。在如上實施例中，所述模具還可在所述激發(fā)部分之后包括可變孔部分，且所述方法還包括使所述混合物行進通過所述可變孔部分。在如上實施例中，所述方法還可包括設(shè)定所述可變孔部分的孔隙以調(diào)節(jié)所述粘結(jié)塊體的擠出輪廓。在如上實施例中，所述模具的激發(fā)部分可包括加熱管，所述混合物行進通過所述加熱管，并同時經(jīng)受高頻電磁場，所述加熱管由電絕緣材料制成。在如上實施例的一些或全部中，所述進料器不引起所述混合物的壓縮。在如上實施例中，所述進料器可包括進料器軸，所述進料器軸包括螺旋輸送機部分和延伸超過所述螺旋輸送機部分而進入模具的芯銷部分，所述方法包括旋轉(zhuǎn)所述螺旋輸送機部分以使所述混合物行進通過所述進料器，且所述芯銷部分形成粘結(jié)塊體的內(nèi)部輪廓，使得所述粘結(jié)塊體為管狀。在如上實施例中，所述方法還可包括不旋轉(zhuǎn)所述芯銷部分。在如上實施例中，所述芯銷部分可包括電絕緣材料。在如上實施例中，所述進料器可包括與模具相鄰設(shè)置的進料器出口，所述方法包括擾動接近所述進料器出口的混合物以減少在使混合物行進通過進料器時所建立的任何流動模式。在如上實施例中，擾動混合物可包括當(dāng)混合物離開所述進料器出口時，使混合物向外徑向膨脹。在如上實施例中，擾動混合物可包括當(dāng)混合物離開所述進料器出口時，使混合物向內(nèi)徑向膨脹。在如上實施例的一些或全部中，所述進料器出口具有進料器出口直徑，且模具包括模具入口部分，其中所述模具入口部分從所述進料器出口直徑向外漸擴。在如上實施例的一些或全部中，所述進料器包括進料器軸，所述進料器軸包括在接近所述進料器出口處終止的螺旋輸送機部分和延伸超過所述螺旋輸送機部分而進入模具的芯銷部分，所述螺旋輸送機部分具有螺旋輸送機小直徑(auger minor diameter),其中所述芯銷部分從所述螺旋輸送機小直徑向內(nèi)漸縮。在如上實施例中，設(shè)定所述可變孔部分的孔隙包括給圍繞經(jīng)加熱的混合物的一個或多個囊狀物充氣或放氣。在如上實施例中，設(shè)定孔隙可包括設(shè)置多個扇葉以圍繞經(jīng)加熱的混合物。在如上實施例中，設(shè)置多個扇葉可包括啟動連接至一個或多個扇葉的一個或多個致動器。在一些這樣的實施例中，一個或多個致動器包括可充氣囊狀物。在如上實施例中，所述高頻電磁場可在約500kHz至約30MHz的范圍內(nèi)振蕩。在如上實施例的一些或全部中，當(dāng)混合物在進料器中時不將熱量提供至混合物。在如上實施例的一些或全部中，當(dāng)混合物在進料器中時不向混合物提供冷卻。在如上實施例的一些或全部中，所述感受器粒子包括活性炭。在如上實施例的一些或全部中,所述聚合物粘合劑粒子包括超高分子量聚乙烯。在如上實施例中，粘合所述感受器粒子與經(jīng)加熱的聚合物粘合劑粒子可包括燒結(jié)所述混合物，從而形成所述粘結(jié)塊體，但聚合物粘合劑不涂布所述感受器粒子。在如上實施例中，所述方法可包括當(dāng)粘結(jié)塊體行進通過可變孔部分時在擠出輪廓中形成多個凹陷。本申請還公開了通過如上方法中的任一種所形成的過濾元件。本公開還涉及一種用于從入口方向至出口方向擠出混合物的裝置，所述裝置包括進料器、在出口方向上與所述進料器相鄰的模具。所述模具包括激發(fā)部分，所述激發(fā)部分包括:加熱管，所述加熱管由電絕緣材料制成；和感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈圍繞所述加熱管的一部分，以使所述加熱管內(nèi)的混合物經(jīng)受高頻電磁場。在如上實施例中，所述模具還可在所述激發(fā)部分之后包括可變孔部分。 在如上實施例的一些或全部中，所述進料器不弓I發(fā)混合物的壓縮。在如上實施例的一些或全部中，所述進料器包括具有進料器出口直徑的進料器出口，且所述加熱管具有加熱管標(biāo)稱直徑，其中所述加熱管標(biāo)稱直徑比進料器出口直徑大超過 0.010 英寸(0.254mm)。在如上實施例中，所述模具可包括模具入口部分，所述模具入口部分具有由進料器出口直徑至加熱管標(biāo)稱直徑的外部過渡部分。在如上實施例中，所述進料器可包括進料器軸，所述進料器軸包括螺旋輸送機部分和可延伸超過所述螺旋輸送機部分而進入模具中的芯銷部分。在一些這樣的實施例中，所述芯銷部分包括電絕緣材料。在如上實施例的一些或全部中，所述螺旋輸送機部分旋轉(zhuǎn)，但所述芯銷部分不旋轉(zhuǎn)。在如上實施例中，所述螺旋輸送機部分可具有螺旋輸送機小直徑，其中所述芯銷部分從所述螺旋輸送機小直徑向內(nèi)漸縮。在如上實施例中，所述芯銷部分可在出口方向上以至少約0.001英寸/直線英寸(0.0Olmm/直線mm)的速率從所述螺旋輸送機小直徑向內(nèi)漸縮。在如上實施例中，所述加熱管可包括恒定直徑部分和在所述恒定直徑部分下游的漸縮部分，所述漸縮部分在出口方向上從所述恒定直徑部分至加熱管最大直徑向外漸擴。在如上實施例中，所述漸縮部分可在出口方向上以至少約0.002英寸/直線英寸(0.002mm/直線mm)的速率向外漸擴。在如上實施例中，所述可變孔部分可包括一個或多個可充氣囊狀物以圍繞混合物。在如上實施例中，所述可變孔部分可包括成型管以圍繞混合物。在一些這樣的實施例中，所述可變孔部分包括連接至一個或多個扇葉的一個或多個致動器。在一些這樣的實施例中，一個或多個致動器包括可充氣囊狀物。在如上實施例中，所述高頻電磁場可在約500kHz至約30MHz的范圍內(nèi)振蕩。在如上實施例的一些或全部中，所述進料器不具有加熱部件。在如上實施例的一些或全部中，所述進料器不具有冷卻部件。在如上實施例的一些或全部中，所述可變孔部分為動態(tài)可調(diào)式的。在如上實施例中，所述可變孔部分可包括孔隙，其中多個成型凸起從所述孔隙向內(nèi)延伸。在以下具體實施方式
中，本發(fā)明的這些方面和其他方面將顯而易見。然而，在任何情況下都不應(yīng)將上述發(fā)明內(nèi)容理解為是對要求保護的主題的限制，該主題僅由所附權(quán)利要求書限定，并且在審查期間可以進行修改。


在整個說明書中參考附圖，在這些附圖中，相同的參考編號表示相同的元件，并且其中:圖1為根據(jù)本公開的用于形成過濾元件的示例性裝置的透視圖；圖2為根據(jù)本公開的用于形成過濾元件的示例性裝置的示意圖；圖3為在圖1的3-3處截取的示意性橫截面圖，其示出了根據(jù)本公開的用于形成過濾元件的示例性裝置；圖4為根據(jù)本發(fā)明在感受器粒子中誘導(dǎo)渦電流的示意圖；圖5為在圖1的3-3處截取的橫截面圖，其示出了根據(jù)本公開的用于形成過濾元件的示例性裝置；圖6為在圖1的3-3處截取的詳細(xì)示意性橫截面圖，其示出了根據(jù)本公開的行進通過模具的激發(fā)部分的示例性混合物；圖7a為圖6的橫截面的詳細(xì)示意圖，其示出了根據(jù)本公開的經(jīng)受高頻電磁場的示例性混合物；圖7b為根據(jù)本公開的粘合至相鄰的聚合物粘合劑粒子的示例性感受器粒子的詳細(xì)示意圖；圖8和9為在圖1的3-3處截取的橫截面圖，其示出了根據(jù)本公開的用于形成過濾元件的示例性裝置；圖10為在圖2的10-10處截取的橫截面圖，其示出了根據(jù)本公開的示例性可變孔部分；圖11為在圖1的3-3處截取的橫截面圖，其示出了根據(jù)本公開的示例性加熱管；圖12為在圖1的3-3處截取的橫截面圖，其示出了根據(jù)本公開的示例性外部過渡；圖13為根據(jù)本公開的用于可變孔部分的示例性控制系統(tǒng)的示意圖；圖14為在例如圖2的10-10處截取的示意性橫截面圖，其示出了根據(jù)本公開的示例性可變孔部分；和圖15為根據(jù)本公開的示例性過濾元件的透視圖。
具體實施例方式本公開提供了用于由包含感受器粒子52和聚合物粘合劑粒子56的混合物50連續(xù)形成過濾元件80(如圖15所示)的方法和裝置100。示例性裝置100示于圖1-3、5和8_9中。可被預(yù)混的混合物50通常從料斗102或類似的機構(gòu)引入進料器101。然后使混合物50行進通過進料器101進入包括激發(fā)部分140的模具120。當(dāng)行進通過激發(fā)部分140時，將高頻電磁場152施加至混合物50。高頻電磁場152在感受器粒子52中產(chǎn)生渦電流。渦電流的流動在感受器粒子52中產(chǎn)生足夠的熱量，以將相鄰的聚合物粘合劑粒子56的溫度升高至至少軟化點。然后，經(jīng)加熱的感受器粒子52與相鄰的聚合物粘合劑粒子56粘合，使得混合物50形成粘結(jié)塊體60。然后，粘結(jié)塊體60行進離開模具120以形成過濾元件80。取決于所需應(yīng)用，當(dāng)離開模具120時，粘結(jié)塊體60可被冷卻并由切割器196切削至定長以形成過濾元件80。混合物50和根據(jù)本公開形成的過濾元件80可包括但不限于如Hughes等人的美國專利N0.7，112，280,N0.7，112，272和N0.7，169，304中顯示和描述的混合物50、過濾元件80和介質(zhì)，所述專利的公開內(nèi)容以全文引用的方式并入本文。相比于例如傳導(dǎo)加熱方法(其中在混合物可完全粘合之前，從圍繞混合物的圓筒或夾套產(chǎn)生的熱量必須傳導(dǎo)經(jīng)過混合物50的整個橫截面)，本發(fā)明所公開的方法可提供更快的擠出速率。對從圓筒或夾套傳導(dǎo)的這種依賴通常需要對加熱部分相對較長的暴露時間，以提供足夠的時間來完全加熱混合物。通過降低擠出速率或通過增加加熱部分的物理長度(兩者均為不利的)，可實現(xiàn)更長的暴露時間。例如，降低擠出速率是不利的，因為其通常導(dǎo)致效率較低的并因此成本更高的制備。類似地，增加加熱部分的物理長度是不利的，因為其可將在系統(tǒng)中所產(chǎn)生的摩擦最終增加至混合物可粘合且有效的擠出變得不可實行的點。為這些原因，單純的傳導(dǎo)方法可能是速率有限的。相比而言，根據(jù)本公開的方法可通過直接施加高頻電磁場來立刻加熱混合物的整個橫截面，從而在較短的總長度上完全加熱混合物。由于可使得加熱部分的總長度相對較短，因此在遇到摩擦極限之前可獲得更快的擠出速率。
在激發(fā)部分140中發(fā)生的代表性過程示于例如圖4、6、7a和7b中。在典型的實施例中，在混合物50在進料器101中時不向混合物50施加加熱或冷卻，因此混合物50可在室溫下或僅在略高于室溫下(由于在進料器101中的摩擦所產(chǎn)生的少量熱量)進入模具120。一旦進入模具120，感受器粒子52和聚合物粘合劑粒子56的混合物50行進通過激發(fā)部分140，在激發(fā)部分140處高頻電磁場152在感受器粒子52中誘導(dǎo)渦電流。由于感受器粒子52具有固有電阻，因此在其中誘導(dǎo)的電流產(chǎn)生加熱感受器粒子52的能量。應(yīng)注意，盡管據(jù)信在感受器粒子52中產(chǎn)生渦電流在本發(fā)明所公開的激發(fā)部分140中的加熱過程中占主導(dǎo)，但聚合物粘合劑粒子56的某些直接加熱也可通過稱為電介質(zhì)加熱的過程而發(fā)生。電介質(zhì)加熱為一種過程，通過該過程，在高頻電磁場152的影響下熱量在電介質(zhì)材料或電絕緣材料中產(chǎn)生。然而，不同于在電導(dǎo)材料中產(chǎn)生渦電流，電介質(zhì)加熱源自電介質(zhì)中電偶極矩的翻轉(zhuǎn)，所述電偶極矩設(shè)法使它們本身與交變電磁場對齊。由于混合物50充分壓實并同時行進通過模具120，因此感受器粒子52往往與一個或多個相鄰聚合物粘合劑粒子56物理接觸。在感受器粒子52中產(chǎn)生的熱量足以引起在物理接觸點處相鄰聚合物粘合劑粒子56的傳導(dǎo)加熱。該傳導(dǎo)加熱進而足以將聚合物粘合劑粒子56加熱至至少軟化點，以與接觸的感受器粒子52粘合。取決于所選材料和所需應(yīng)用，這種粘合可采取許多形式。這種粘合的一個實例示意性地表示于圖7b中。在一個實施例中，在模具120的激發(fā)部分140中的高頻電磁場152由圍繞加熱管144的感應(yīng)線圈154產(chǎn)生。通常，感應(yīng)線圈154包括環(huán)形纏繞線圈，且加熱管144包括中空圓柱體，感應(yīng)線圈154環(huán)繞加熱管144設(shè)定匝數(shù)。取決于加熱管144的長度和所需的場，匝數(shù)可為例如2、3、4、5、6或更多。也可預(yù)期感應(yīng)線圈154可包括不嚴(yán)格環(huán)繞加熱管144的更復(fù)雜的圍繞形狀。例如，當(dāng)其他結(jié)構(gòu)可能妨礙環(huán)繞感應(yīng)線圈154時，可在線圈中提供復(fù)雜彎曲以避免妨礙結(jié)構(gòu)，并同時仍然提供如本發(fā)明所公開的適于加熱混合物50的高頻電磁場152。通常，感應(yīng)線圈154由高頻電源155驅(qū)動，所述高頻電源155能夠在線圈中設(shè)定通常在約 500kHz 至約 30MHz 范圍內(nèi)，包括約 lMHz、2MHz、4MHz、6MHz、8MHz、10MHz、12MHz、14MHz、16MHz、18MHz、20MHz以及所有的頻率和其間的頻率范圍的高頻交流電。也可預(yù)期更高的頻率，只要可在感受器粒子52中有效誘導(dǎo)渦電流，從而發(fā)生充分加熱。感應(yīng)線圈154所用的功率可取決于例如加熱管144的尺寸、混合物50經(jīng)過激發(fā)部分140時的橫截面尺寸、混合物50的內(nèi)容物和擠出速度而變化。在一個實施例中，感應(yīng)線圈154可在過程中使用約700瓦至約2000瓦范圍內(nèi)的功率，盡管取決于例如所需總擠出速率可預(yù)期高得多的功率水平。圖4為連接至感應(yīng)線圈154以使感應(yīng)線圈154產(chǎn)生高頻電磁場152的高頻電源155的示意圖。如圖4所示，高頻電磁場152可與感受器粒子52相互作用以在粒子中誘導(dǎo)渦電流，因此產(chǎn)生所述的粒子的電阻加熱。應(yīng)注意，提供圖4僅協(xié)助解釋感應(yīng)加熱的機制，而不旨在顯示粒子相對于感應(yīng)線圈154的實際位置。當(dāng)需要相對較快的總擠出速率時，混合物50往往在激發(fā)部分140中花費較少的時間。因此，在這種情況中可能必要的是為激發(fā)部分140提供更大的功率，以在更少的時間內(nèi)完全加熱感受器粒子52并結(jié)合粘結(jié)塊體60。在一些實施例中，用于本發(fā)明公開的過程的擠出速率在約I英寸/分鐘(約2.5cm/分鐘)至約30英寸/分鐘(約76cm/分鐘)的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約5英寸/分鐘(約12.7cm/分鐘)至約30英寸/分鐘(約76cm/分鐘)的范圍內(nèi)。通常可預(yù)期，相比于具有更大橫截面的那些擠出物，具有相對較小橫截面的擠出物(即適用時更小的擠出輪廓82和/或內(nèi)部輪廓84)可以以更快的速率擠出。在一個實施例中，如圖3所示，高頻電源155與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)156成對，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)156起到使來自感應(yīng)線圈154的功率輸出的吸收達到最大的作用。一般來講，匹配網(wǎng)絡(luò)156調(diào)節(jié)其電容器和感應(yīng)器位置以將感應(yīng)線圈154和電源的阻抗匹配至被加熱的混合物50的阻抗，從而使混合物50的應(yīng)用功率吸收達到最大。在這樣的實施例中，由于由感應(yīng)線圈154產(chǎn)生的電磁場必須穿透行進通過加熱管144內(nèi)部的混合物50，因此加熱管144必須由不阻礙電磁場成功通過的材料構(gòu)造。換言之，加熱管144必須對電磁場很大程度上透明，除了可能的少量電介質(zhì)加熱之外，如上所述。除了對電磁場相對透明之外，給定應(yīng)用所需的加熱管144材料可進一步顯示出例如高介電強度、高體積電阻率、在高頻率( IO6Hz)下的低耗散因數(shù)、高的連續(xù)操作溫度、高的熱撓曲溫度和良好的可制造性。這些性質(zhì)在如下依次考慮。首先，足夠高的介電強度可降低加熱管144在高電壓下分解的趨勢，所述高電壓可在激發(fā)部分140內(nèi)在加熱管144上產(chǎn)生。在一個實施例中，加熱管144由介電強度為至少約6kV/mm,更優(yōu)選至少約15kV/mm,甚至更優(yōu)選至少約20kV/_的材料構(gòu)造。其次，足夠高的體積電阻率可防止電流流動通過材料，即使是在可能在激發(fā)部分140內(nèi)在材料上產(chǎn)生的高電壓下。在一個實施例中，加熱管144由體積電阻率為至少約
IX 1013ohm.cm,更優(yōu)選至少約I X 1014ohm.cm,甚至更優(yōu)選至少約I X 1015ohm.cm的材料構(gòu)造。再次，低耗散因數(shù)可協(xié)助防止加熱管144材料被加熱，并因此防止由于施加在所述材料上的振蕩電壓而導(dǎo)致的來自高頻電磁場152的能量衰竭。耗散因數(shù)(通常以百分比表示)為電介質(zhì)材料中電功率的損失程度的量度。在電容器(其通常含有電介質(zhì)材料)的情況中，低耗散因數(shù)對應(yīng)于品質(zhì)電容器，高耗散因數(shù)對應(yīng)于較差的電容器。在一個實施例中，加熱管144由耗散因數(shù)小于或等于約在IO6Hz下0.05%，更優(yōu)選小于或等于約在IO6Hz下
0.005%的材料構(gòu)造。再次，高溫電阻可協(xié)助防止加熱管144材料在長久高溫條件下屈服或者變形。由于加熱管144可經(jīng)受350華氏度(177攝氏度)以上的長久溫度，因此希望加熱管144材料在顯著更高的溫度下開始屈服或變形。在模具120的激發(fā)部分140中產(chǎn)生的典型溫度可為約350華氏度(約177攝氏度)至約450華氏度(約232攝氏度)。取決于例如將給定聚合物粘合劑粒子56的溫度升高至軟化點以上所需的熱量，其他溫度范圍是可能的。由于本公開所預(yù)期的擠出過程可為連續(xù)的，因此加熱管144可被連續(xù)暴露于這種高溫。在一個實施例中，加熱管144由連續(xù)操作溫度和/或熱撓曲溫度為至少約450華氏度(約232攝氏度)，更優(yōu)選至少約500華氏度(約260攝氏度)，甚至更優(yōu)選至少約572華氏度(約300攝氏度)的材料構(gòu)成。此外，良好的可制造性可允許加熱管144被精密制造而具有嚴(yán)格控制的幾何和品質(zhì)表面精整。通常，這些特征通過加工過程最佳獲得。因此，期望加熱管144材料合理地受到加工技術(shù)的影響。還應(yīng)注意，可模制加熱管144，只要所用的材料易受模制技術(shù)的影響?？紤]到如上標(biāo)準(zhǔn)中的一些或全部，可用于用作加熱管144的材料包括但不限于玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、填充玻璃的陶瓷、聚四氟乙烯、填充玻璃的聚四氟乙烯、填充玻璃的液晶聚合物、聚苯并咪唑、芳族聚酰胺、聚醚酰亞胺、聚鄰苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、硅酸鋁和有機硅。在一些實施例中，加熱管144具有沿著加熱管144的軸向長度恒定的加熱管標(biāo)稱直徑146。然而，在一些實施例中可能理想的是提供具有恒定直徑部分148和漸縮部分150的加熱管144，如圖11所示。在這樣的實施例中，恒定直徑部分148的直徑為加熱管標(biāo)稱直徑146,而漸縮部分150可在出口方向20上從加熱管標(biāo)稱直徑146向外漸擴。在一個這樣的實施例中，漸縮部分150在出口方向20上以至少約0.002英寸/直線英寸(0.002mm/直線mm)的速率向外漸擴。在其他實施例中，加熱管144不包括恒定直徑部分148 ;在這樣的實施例中，整個加熱管144包括漸縮部分150。在這樣的實施例中，可預(yù)期與提供恒定直徑部分148時類似的漸縮速率。所述的漸縮部分150的提供可協(xié)助減輕可隨著混合物50成型至粘結(jié)塊體60而在模具120中產(chǎn)生的摩擦力，由此有助于防止當(dāng)粘結(jié)塊體60行進通過裝置100時其在模具120中粘合。在一些實施例中，感受器粒子52包括吸附感受器粒子52。在一些實施例中，吸附感受器粒子52包括活性炭。然而，感受器粒子52可包括適于給定最終用途(通常是流體純化)或與給定最終用途(通常是流體純化)相容，并能夠在高頻電磁場152的影響下通過渦電流的內(nèi)部誘導(dǎo)而被加熱的任何粒子。一般來講，感受器粒子52將為電導(dǎo)體或半導(dǎo)體，且不為電絕緣體。電導(dǎo)體的例子包括但不限于銀、銅、金、鋁、鐵、鋼、黃銅、青銅、汞、石墨等。電絕緣體的例子包括但不限于玻璃、橡膠、玻璃纖維、瓷、陶瓷、石英等。一般來講，具有更高固有電阻的感受器粒子52可在渦電流流動時更快地加熱。例如，在高頻電磁場152的影響下，鐵可比銅更快地加熱。一些材料但不是全部材料隨著溫度升高而顯示出電阻的增加，并因此隨著它們的溫度在激發(fā)部分140中上升可以以更高的速率加熱。在一些實施例中，感受器粒子52在25攝氏度下具有等于或大于約I X IO4西門子/米的電導(dǎo)率。在一個實施例中，聚合物粘合劑粒子56包含超高分子量聚乙烯(UHMW)。例如由于即使在遠(yuǎn)高于軟化點的溫度下，UHMW也不熔體流動的趨勢，UHMW非常適于本申請。與熔體流動相反，當(dāng)加熱至軟化點以上時，UHMW往往僅軟化，并變得粘著。作為結(jié)果，UHMW允許形成粘結(jié)塊體60，其中各個感受器粒子52通過強制點結(jié)合或燒結(jié)的形式而粘合至聚合物粘合劑粒子56。這種強制點結(jié)合或燒結(jié)的代表性實例示于圖7b中，其中單個感受器粒子顯示為粘合至單個聚合物粘合劑粒子。在這種構(gòu)造中，聚合物粘合劑粒子56與感受器粒子52粘合在一起，而不會熔體流動以用聚合物粘合劑涂布感受器粒子52的表面。在某些應(yīng)用中，特別是當(dāng)感受器粒子52行使活性純化功能時，這樣防止涂布對于保持活性顆粒表面可與濾液接觸而言是重要的。盡管UHMW是用于聚合物粘合劑粒子56的理想材料，但應(yīng)理解能夠被加工而引起如上所述的強制點結(jié)合的其他聚合物也應(yīng)該是可用的。在一些實施例中，特別是當(dāng)上述強制點結(jié)合或燒結(jié)不關(guān)鍵時，其他聚合物可用作聚合物粘合劑粒子56。在一個實施例中，在加工而形成粘結(jié)塊體60之前，聚合物粘合劑粒子56進行等離子處理。聚合物粘合劑粒子56的等離子處理可賦予由粘結(jié)塊體60形成的過濾元件80所需的性能特性。例如，可產(chǎn)生改進的潤濕性和改進的初始流動性。而且，通過使用經(jīng)等離子處理的聚合物粘合劑粒子56，有可能形成具有相對較薄的壁的過濾元件80。也可預(yù)期聚合物粘合劑粒子56的其他表面處理，例如接枝或表面改性以產(chǎn)生或增強顆粒物質(zhì)的抗菌性或親和力。適用于聚合物粘合劑粒子56 (包括UHMW)的這種粒子處理的例子描述于例如Stouffer等人的美國專利公布N0.2010/0243572A1。這種處理的特別的有益效果描述于例如Stouffer等人的
至
段中，所述專利的公開內(nèi)容以全文引用的方式并入本文。在一些實施例中，一種或多種添加劑可伴隨混合物50。例如，可將鉛或砷還原組分(包括顆粒形式的那些)加入至混合物50中。在一個實施例中，可將銀加入至混合物50中以協(xié)助防止所形成的過濾元件80的細(xì)菌生長。在這樣的實施例中，可包括銀或其他金屬或高傳導(dǎo)粒子，以占感受器粒子52的至少一部分。為了本公開的目的，高傳導(dǎo)感受器粒子在25攝氏度下具有等于或大于約0.5X IO6西門子/米的電導(dǎo)率。由于一些高傳導(dǎo)材料在高頻電磁場152的影響下可更快加熱，因此可預(yù)期在混合物50中包含這種高傳導(dǎo)感受器粒子52可用于加速混合物50的加熱，并因此可用于提供增加的擠出速率。在一個實施例中，高傳導(dǎo)感受器粒子52可與活性炭感受器粒子52組合，以構(gòu)成相比于其中感受器粒子52包含單獨的活性炭的混合物50可更快加熱的混合物50。根據(jù)本公開形成的過濾元件80，無論是單獨使用或與其他分離裝置或介質(zhì)組合使用，可用于各種不同的流體純化和分離應(yīng)用，包括但不限于飲用水和其他流體純化，包括沉淀物、鉛、砷、細(xì)菌、病毒、氯和揮發(fā)性有機化合物的還原。根據(jù)本公開的進料器101可為能夠使混合物50行進至模具120中的任何裝置100。示例性的進料器包括但不限于螺旋輸送機和推出機。應(yīng)注意，根據(jù)本公開的裝置100可設(shè)定為形成實心圓柱形粘結(jié)塊體60或管狀粘結(jié)塊體60 (在其他輪廓中)。當(dāng)需要管狀粘結(jié)塊體60時，通常使用芯銷部分112來協(xié)助形成管狀成型件的內(nèi)部輪廓84。在一些實施例中，如圖3、5、8和9中所示的那些，進料器101包括進料器軸104，所述進料器軸104包括螺旋輸送機部分108和芯銷部分112。螺旋輸送機部分108通常由螺旋輸送機馬達109或其他用于驅(qū)動螺旋輸送機的旋轉(zhuǎn)的裝置驅(qū)動。通常，螺旋輸送機部分108包括延伸通過進料器101但在進料器出口 116處或在進料器出口 116之前終止的一系列螺桿螺紋111。然而，芯銷部分112延伸超過進料器出口 116并進入模具120。在這樣的實施例中，芯銷部分112可完全延伸通過模具120，或者僅延伸通過模具120的一部分。通常，芯銷部分112包括光滑圓柱形輪廓，盡管這種輪廓可包括在出口方向20上向內(nèi)漸縮的一部分。在一個這樣的實施例中，芯銷可包括在出口方向20上以例如至少約0.001英寸/直線英寸(0.0Olmm/直線mm)的速率向內(nèi)漸縮的一部分。所述芯銷的向內(nèi)漸縮可協(xié)助減輕可隨著混合物50成型至粘結(jié)塊體60而在模具120中產(chǎn)生的摩擦力，由此有助于防止當(dāng)粘結(jié)塊體60行進通過裝置100時其在模具120中粘合。在一些實施例中，芯銷部分112包括對高頻電磁場152透明的材料。在這樣的實施例中，用于芯銷部分112的示例性材料可相同或類似于用于加熱管144的上述那些材料。當(dāng)希望防止芯銷部分112在高頻電磁場152的影響下感應(yīng)加熱并因此傳導(dǎo)加熱粘結(jié)塊體60的內(nèi)部輪廓84時，這種材料的選擇是重要的。例如，可預(yù)期在所公開的方法中提供導(dǎo)電芯銷部分112可導(dǎo)致感應(yīng)加熱芯銷部分112，使得混合物50中的材料可被加熱超過適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟?。這種芯銷部分112加熱不僅可改變粘結(jié)塊體60的形成，而且也可能由于高頻功率被導(dǎo)電材料吸收而不是被混合物50本身直接吸收而導(dǎo)致浪費能量。然而，取決于混合物50中所用的材料和過濾元件80的所需特性，可允許或甚至希望由可通過感應(yīng)渦電流而加熱的材料來構(gòu)造芯銷部分112。在一些實施例中，如圖8中所示的實施例，芯銷部分112獨立于螺旋輸送機部分108而旋轉(zhuǎn)，或者，芯銷部分112不旋轉(zhuǎn)而螺旋輸送機部分108旋轉(zhuǎn)。在這樣的實施例中，芯銷部分可固定至獨立于螺旋輸送機部分108的軸上。在一個實施例中，獨立軸包括同軸的軸，其中螺旋輸送機部分108包括同軸圍繞固定芯銷軸113的可旋轉(zhuǎn)管狀套筒，固定芯銷軸113保持芯銷部分112不旋轉(zhuǎn)，而同時螺旋輸送機部分108圍繞固定芯銷軸113旋轉(zhuǎn)。在這樣的實施例中，固定芯銷軸113可包括與芯銷部分112相同或不同的材料。當(dāng)固定芯銷軸113和芯銷部分112包括不同的材料時，芯銷卡圈114可用于端對端連接固定芯銷軸113和芯銷部分112。可將軸襯設(shè)置于螺旋輸送機部分108與芯銷部分112之間，以將降低的摩擦和旋轉(zhuǎn)支撐提供給螺旋輸送機部分108。在一個實施例中，芯銷部分112包括電絕緣材料，而固定芯銷軸113包括諸如鋼的金屬材料?？赡芾硐氲氖欠乐剐句N部分112旋轉(zhuǎn)，以例如在粘結(jié)塊體60行進通過模具120時降低粘結(jié)塊體60和芯銷部分112的相對運動。所述相對運動的降低可有效降低“剝皮”或“打磨”作用，所述“剝皮”或“打磨”作用可降低通過所公開的過程所形成的過濾元件80的內(nèi)部輪廓84的表面的孔隙率或均勻度。除非被降低或防止，否則降低的孔隙率或均勻度缺乏可導(dǎo)致降低的流速、增加的壓降或過濾介質(zhì)的不均勻利用。在一些實施例中，當(dāng)混合物50行進通過進料器101時，進料器101不對混合物50施加壓縮。在一個實施例中，進料器101包括進料器軸104，所述進料器軸104包括螺旋輸送機部分108。螺旋輸送機部分108可包括具有特定螺距的一系列螺桿螺紋111。在其中螺旋輸送機不對混合物50施加壓縮的情況中，可選擇螺桿螺紋111的螺距沿著螺旋輸送機部分108為恒定的，如圖3、5、8和9所示。作為降低或消除進料器101中混合物50的壓縮的另外的或可選擇的方式，可將螺旋輸送機小直徑構(gòu)造為在螺旋輸送機部分108的部分或全部上在出口方向20上向內(nèi)徑向漸縮。在一個這樣的實施例中，螺旋輸送機部分108可包括在出口方向20上以例如至少約0.001英寸/直線英寸(0.0Olmm/直線mm)的速率向內(nèi)漸縮的螺旋輸送機小直徑。在圖中未顯示的其他實施例中，當(dāng)混合物50行進通過進料器101時，進料器101對混合物50施加一定程度的壓縮。在這樣的實施例中，進料器101可包括螺旋輸送機部分108，所述螺旋輸送機部分108沿著螺旋輸送機部分108具有減小螺距的一系列螺桿螺紋111，當(dāng)混合物50在出口方向20上前進時，所述減小的螺距具有壓縮混合物50的趨勢。在另一實施例中，螺旋輸送機部分108可包括分成兩個或更多個獨立旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送機部分的具有恒定或不同螺距的螺桿螺紋111。在這樣的實施例中，進一步在出口方向20上設(shè)置的螺旋輸送機部分可以以比進一步在入口方向10上設(shè)置的螺旋輸送機部分更慢的速率旋轉(zhuǎn)，當(dāng)混合物50在出口方向20上前進時，更慢的旋轉(zhuǎn)具有壓縮混合物50的趨勢。在又一實施例中，進料器101可具有在出口方向20上向內(nèi)漸縮的進料器101外橫截面。在一個這樣的實施例中，進料器101可包括在出口方向20上以例如至少約0.001英寸/直線英寸(0.0Olmm/直線mm)的速率向內(nèi)漸縮的一部分。作為另外一種選擇或除此之外，可將螺旋輸送機小直徑構(gòu)造為在螺旋輸送機部分108的部分或全部上在出口方向20上向外徑向漸擴，以在進料器101中增加混合物50的壓縮。在一個這樣的實施例中，螺旋輸送機部分108可包括在出口方向20上以例如至少約0.001英寸/直線英寸(0.0Olmm/直線mm)的速率向外漸擴的螺旋輸送機小直徑。在一個實施例中，進料器101包括進料器出口 116，所述進料器出口 116通常位于最臨近出口方向20的進料器101的一端。進料器出口 116通常為混合物50離開168進料器101，并在模具入口部分122或者直接地或者通過經(jīng)過外部過渡126而進入模具120的地方，如圖3、5、8、9和12所示。在一些實施例中，可能有利的是在混合物50離開168進料器101并進入模具120時擾動混合物50的流動，以降低或消除在使混合物50行進通過進料器101時可能建立的任何流動模式。可例如通過在螺旋輸送機型進料器101中所用的螺旋螺桿螺紋111而引起這種流動模式。當(dāng)這種模式建立時，并且當(dāng)混合物50的流動未被擾動時，粘結(jié)塊體60以及過濾元件80可顯示出這種模式。這種模式可只是作為粘結(jié)塊體60的可見表面中的美觀缺陷顯示，但也可導(dǎo)致粘結(jié)塊體60的孔隙率中的不連續(xù)性。這種不連續(xù)性可促成不利的流動特性，所述不利的流動特性可導(dǎo)致例如過濾元件80使用時增加的壓降或者過早或不均勻的負(fù)載。在一個實施例中，通過相對于進料器出口 116直徑118而增加加熱管144的直徑，從而在進料器出口 116處或接近進料器出口 116擾動混合物50的流動。在一個實施例中，加熱管標(biāo)稱直徑146比進料器出口 116直徑大超過0.010英寸(0.254mm)。在一個實施例中，加熱管標(biāo)稱直徑146比進料器出口 116直徑大超過0.050英寸(1.27mm)，或甚至大超過
0.10英寸(2.54mm)。可通過將一體外部過渡126成型至進料器101或加熱管144中的一者或兩者而實現(xiàn)這種直徑增加?；蛘?，如圖中所示，外部過渡126的至少一部分可由獨立元件形成，所述獨立元件用于從進料器出口 116直徑118過渡至加熱管144中的較大直徑。外部過渡126可允許混合物50在進入加熱管144時向外徑向膨脹，以擾動可能在進料器101中建立的任何流動模式。在一些實施例中，特別是當(dāng)使用螺旋輸送機型進料器101時，通過相對于螺旋輸送機小直徑110減小芯銷部分112的輪廓，從而在進料器出口 116處或接近進料器出口 116擾動混合物50的流動，如圖3、5、8和9所示?？赏ㄟ^將一體內(nèi)部過渡127成型至螺旋輸送機部分108或芯銷部分112中的一者或兩者而實現(xiàn)這種尺寸減小，如圖5和9所示?；蛘?，內(nèi)部過渡127的至少一部分可由芯銷卡圈114形成，所述芯銷卡圈114用于從螺旋輸送機小直徑110過渡至芯銷部分112上的較小輪廓，如圖8所示。內(nèi)部過渡127可允許混合物50在進入加熱管144時向內(nèi)徑向膨脹，以擾動可能在進料器101中建立的任何流動模式。在一些實施例中，如圖2、3、9和10所示，模具120還包括設(shè)置于激發(fā)部分140下游的可變孔部分160。通常，盡管不是必需的，可變孔部分160在出口方向20上直接與加熱管144相鄰設(shè)置?？勺兛撞糠?60包括孔隙162，所述孔隙162可設(shè)置用于調(diào)節(jié)粘結(jié)塊體60的擠出輪廓82?？扇缢枵{(diào)節(jié)孔隙162，以提供對擠出輪廓82的靜態(tài)或動態(tài)調(diào)節(jié)。在模具120中提供可變孔部分160可允許調(diào)節(jié)擠出輪廓82，同時也在粘結(jié)塊體60離開模具120時提供控制該粘結(jié)塊體60的孔隙率的機構(gòu)。例如，在一個實施例中，降低可變孔部分160的孔隙162可將粘結(jié)塊體60有效壓縮成更小的擠出輪廓82，由此壓縮粘結(jié)塊體60以獲得所需的孔隙率。由于可變孔部分160是可調(diào)節(jié)的，因此可改變模具120參數(shù)以適應(yīng)多種混合物50，或者適應(yīng)例如具有不同孔隙率的過濾元件80的制備，而無需再加工或改變模具。
在一些實施例中，可變孔部分160能有效形成粘結(jié)塊體60中的圓柱形橫截面。在一些實施例中，可變孔部分160能有效形成粘結(jié)塊體60中的非圓柱形橫截面。例如，可變孔部分160可構(gòu)造為將粘結(jié)塊體60的橫截面成型為橢圓形或卵形。在其他實施例中，可變孔部分160可構(gòu)造為將粘結(jié)塊體60的橫截面成型為矩形、三角形或其他多邊形。這種橫截面可在多邊形側(cè)邊之間包括或不包括圓形邊緣。在一些實施例中，加熱管144的橫截面為圓柱形，而可變孔部分160形成非圓柱形橫截面。在一些實施例中，芯銷部分112提供圓柱形內(nèi)部輪廓84，而擠出輪廓82被成型為非圓柱形橫截面。在一些實施例中，芯銷部分112提供非圓柱形內(nèi)部輪廓84，且擠出輪廓82被成型為非圓柱形橫截面。在一些實施例中，如圖3和10中示出的那些實施例，可變孔部分160包括可充氣以調(diào)節(jié)孔隙162的一個或多個囊狀物164。可通過提供將所述囊狀物連接至外部流體源的一個或多個流體管線165而充氣或放氣囊狀物，可控制所述外部流體源來調(diào)節(jié)流體壓力。取決于所需的所述囊狀物與行進的粘結(jié)塊體60之間的相互作用，任何流體可能是合適的。在其中需要一定程度的緩沖的實施例中，可能適當(dāng)?shù)氖鞘褂弥T如空氣的可壓縮流體來加壓所述囊狀物。當(dāng)使用時，在粘結(jié)塊體60行進通過模具120時，囊狀物可直接或不直接壓在粘結(jié)塊體60上。在其中囊狀物直接壓在粘結(jié)塊體60上的實施例(未顯示)中，所述囊狀物應(yīng)該有利地由如下材料構(gòu)造、涂布或貼涂:所述材料適于承受囊狀物表面對行進塊體的持久磨損。在其中囊狀物不直接壓在粘結(jié)塊體60上的實施例中，可將一個或多個中間元件插入囊狀物表面與粘結(jié)塊體60之間。在一些這樣的實施例中，如示于圖3和10中的那些實施例，使用成型管172直接壓在粘結(jié)塊體60上，而一個或多個囊狀物壓在成型管172上。在這樣的實施例中，成型管172可由比囊狀物更耐磨的材料構(gòu)造，因此可提供具有提高耐久性的模具120。用于成型管172的合適的材料包括但不限于鋼、不銹鋼、黃銅、青銅、鋁和聚四氟乙烯。成型管172應(yīng)該充分柔韌以允許調(diào)節(jié)孔隙162。應(yīng)了解，成型管172的橫截面無需為圓柱形，相反，成型管172可具有如本公開其他部分所述的其他橫截面。在一個實施例中，成型管172為開槽的，并包括以管狀方式安置的多個扇葉168。圖10為示例性的。在這樣的實施例中,成型管172可包括任何合適數(shù)量的扇葉168。在一個實施例中，成型管172包括4至8個扇葉168，包括5、6或7個扇葉168。扇葉168可為獨立的，或者如所需在一端或兩端連接在一起。在一個實施例中，通過產(chǎn)生穿過實心管的壁的多個縱向狹槽169而形成扇葉168。這種狹槽169可具有閉合周邊，或者可對成型管172的一端為開放的。扇葉168的存在可允許成型管172的更大柔韌性，以有利于調(diào)節(jié)孔隙162。在一個實施例中，成型管172包括預(yù)成型的阻塞或收縮的管形，如圖3和9所示。在一些實施例中，收縮管形成型管172包括如上所述的多個扇葉168。提供具有收縮形狀的成型管172可允許使用更剛性和耐磨的管材料，因為，例如，成型管172被基本上“預(yù)彎曲”，并因此需要較少的撓曲來減小其孔隙162而壓在行進的粘結(jié)塊體60上。此外，收縮管形可提供可變孔部分160的平緩的引入端和引出端。在一些實施例中，由于(如果過度收縮)混合物50在模具120中粘合的趨勢，因此可能重要的是提供這種平緩過渡?；旌衔?0在模具120中粘合可導(dǎo)致對裝置100的嚴(yán)重?fù)p壞，或者至少導(dǎo)致高成本的過程故障時間，特別是如果混合物50將要在模具120內(nèi)冷卻和固化的話。應(yīng)了解，收縮管形的成型管172的橫截面無需為圓柱形，相反，收縮管形的成型管172可具有如本公開其他部分所述的其他橫截面。
盡管可預(yù)期囊狀物可直接壓在成型管172上，但一些實施例可包括另外的中間元件以將力從囊狀物傳遞至成型管172。在一個這樣的實施例中，將一個或多個按鈕166插入囊狀物與成型管172之間。在其中成型管172包括多個扇葉168的實施例中，按鈕可與每個扇葉168相關(guān)。例如，當(dāng)囊狀物材料無法忍受持久高溫時，提供一個或多個按鈕166可為理想的，因為按鈕166可將囊狀物材料與經(jīng)加熱的粘結(jié)塊體60間隔安全距離。在一些實施例中，可在操作過程中冷卻囊狀物或與囊狀物相鄰的模具120結(jié)構(gòu)。這種冷卻可確保囊狀物的溫度不超過囊狀物材料或在囊狀物內(nèi)的流體的適當(dāng)工作溫度。在一些實施例中，一個或多個致動器176與一個或多個囊狀物164組合使用或者代替一個或多個囊狀物164使用，以提供力來改變孔隙162，如圖9所示。一個或多個致動器176可包括例如壓電式、電磁式、氣動式或液壓式致動器176。這種致動器176可例如構(gòu)造為直接壓在行進的粘結(jié)塊體60上，可包括插入致動器與行進的粘結(jié)塊體60之間的一個或多個按鈕166，或者可直接或間接壓在成型管172上(所述成型管172隨后直接壓在行進的粘結(jié)塊體60上)。在一些實施例中，通過孔隙控制系統(tǒng)180來調(diào)節(jié)可變孔部分160，如圖13所示。在一個實施例中，由壓力調(diào)節(jié)器184將流體壓力提供至可變孔部分160的囊狀物。由壓力調(diào)節(jié)器184施加的壓力大小轉(zhuǎn)而由控制器182設(shè)定。通過監(jiān)測由本發(fā)明所公開的過程形成的過濾元件80的孔隙率來確定對壓力調(diào)節(jié)器184的控制器182輸出。在一個實例中，當(dāng)粘結(jié)塊體60離開模具120時，從粘結(jié)塊體60將過濾元件80切削成固定長度。然后在切削之后，可在天平186上稱量過濾元件80。在一個實施例中，控制器182使用重量作為代表(proxy)來確定過濾元件80孔隙率。如果孔隙率大于所需，則控制器182可指示壓力調(diào)節(jié)器184增加施加至囊狀物的壓力，因此減小可變孔部分160的孔隙162以進一步壓縮粘結(jié)塊體60。反之，如果切削的過濾元件80不足夠多孔，則控制器182可指示壓力調(diào)節(jié)器184減小施加至囊狀物的壓力以增加孔隙162。盡管如上控制系統(tǒng)180預(yù)期使用一個或多個囊狀物164，但應(yīng)了解，這種控制系統(tǒng)180可與如本公開的其他部分所述的其他致動器176 —起使用，所述其他致動器176為單獨的或與一個或多個囊狀物164組合的?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖14，可變孔部分160可包括多個成型凸起124，所述多個成型凸起124從可變孔部分160的內(nèi)表面，通常從孔隙162本身向內(nèi)延伸，從而在仍然柔韌的粘結(jié)塊體60行進通過模具120時在所述粘結(jié)塊體60的外表面中形成對應(yīng)的凹陷。在一個這樣的實施例中，這種成型凸起124設(shè)置于成型管172的內(nèi)表面上，盡管成型凸起124也可直接設(shè)置于囊狀物表面上或直接壓在粘結(jié)塊體60上的其他表面上。這些凹陷在粘結(jié)塊體60冷卻和硬化之后保持,并可增加粘結(jié)塊體60的外表面的表面積，由此改進例如所得過濾元件80的沉積壽命。在一些實施例中，如圖2所示的實施例，出料系統(tǒng)190設(shè)有裝置100以從模具120接收粘結(jié)塊體60。出料系統(tǒng)190可包括例如球式轉(zhuǎn)換臺192，以在粘結(jié)塊體60離開168模具120時為粘結(jié)塊體60提供低摩擦支撐。在一些實施例中，出料系統(tǒng)190包括冷卻裝置194以冷卻粘結(jié)塊體60。在一些實施例中，出料系統(tǒng)190包括切割器196，以將粘結(jié)塊體60切削至定長而形成過濾元件80。當(dāng)使用冷卻時，可在冷卻之前或之后切削粘結(jié)塊體60。典型的切割器196可包括例如鍘刀刀片或旋轉(zhuǎn)鋸片來將粘結(jié)塊體60砍切至定長。出料系統(tǒng)190還可包括測量系統(tǒng)198來測量每個過濾元件80的長度，或者測量離開模具120的粘結(jié)塊體60的長度以確定進行切削的適當(dāng)位置。在一些實施例中，出料系統(tǒng)190包括天平186，以稱量粘結(jié)塊體60、過濾元件80或前述兩者。如上所述，當(dāng)適當(dāng)時，這種天平186或測量系統(tǒng)198可在控制系統(tǒng)180中使用以調(diào)節(jié)可變孔部分160。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本發(fā)明的各種修改和更改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將一目了然。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于本文示出的示例性實施例。
權(quán)利要求
1.一種形成過濾元件的方法，其包括: 將混合物引入進料器，所述混合物包含多個感受器粒子和多個聚合物粘合劑粒子； 使所述混合物行進通過所述進料器并進入模具，所述模具包括激發(fā)部分； 當(dāng)使混合物行進通過所述激發(fā)部分時，通過使所述混合物經(jīng)受高頻電磁場而在所述感受器粒子中誘導(dǎo)渦電流，所述渦電流足以升高所述感受器粒子的溫度以使得相鄰的聚合物粘合劑粒子被加熱至至少軟化點； 在所述模具中粘結(jié)所述感受器粒子與經(jīng)加熱的聚合物粘合劑粒子以形成粘結(jié)塊體； 使所述粘結(jié)塊體行進離開所述模具；和 冷卻所述粘結(jié)塊體以形成過濾元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述模具在所述激發(fā)部分之后還包括可變孔部分，所述方法還包括: 使所述混合物行進通過所述可變孔部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其包括設(shè)定所述可變孔部分的孔隙以調(diào)節(jié)所述粘結(jié)塊體的擠出輪廓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中所述模具的激發(fā)部分包括加熱管，所述混合物行進通過所述加熱管，并同時經(jīng)受所述高頻電磁場，所述加熱管由電絕緣材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中所述進料器不引起所述混合物的壓縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述進料器包括進料器軸，所述進料器軸包括螺旋輸送機部分和延伸超過所述螺旋輸送機部分而進入所述模具的芯銷部分；所述方法包括 旋轉(zhuǎn)所述螺旋輸送機部分以使所述混合物行進通過所述進料器；和 所述芯銷部分形成所述粘結(jié)塊體的內(nèi)部輪廓，使得所述粘結(jié)塊體為管狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其還包括不旋轉(zhuǎn)所述芯銷部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6-7中任一項所述的方法，其中所述芯銷部分由電絕緣材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，其中所述進料器包括與所述模具相鄰設(shè)置的進料器出口，所述方法包括擾動接近所述進料器出口的混合物以減少在使所述混合物行進通過所述進料器時所建立的任何流動模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述擾動接近所述進料器出口的混合物包括當(dāng)所述混合物離開所述進料器出口時，使所述混合物向外徑向膨脹。
11.根據(jù)權(quán)利要求9-10中任一項所述的方法，其中所述擾動接近所述進料器出口的混合物包括當(dāng)所述混合物離開所述進料器出口時，使所述混合物向內(nèi)徑向膨脹。
12.根據(jù)權(quán)利要求10-11中任一項所述的方法，其中所述進料器出口具有進料器出口直徑，且所述模具包括模具入口部分； 其中所述模具入口部分從所述進料器出口直徑向外漸擴。
13.根據(jù)權(quán)利要求11-12中任一項所述的方法，其中所述進料器包括進料器軸，所述進料器軸包括在接近所述進料器出口處終止的螺旋輸送機部分和延伸超過所述螺旋輸送機部分而進入所述模具的芯銷部分，所述螺旋輸送機部分具有螺旋輸送機小直徑；其中所述芯銷部分從所述螺旋輸送機小直徑向內(nèi)漸縮。
14.根據(jù)權(quán)利要求3-13中任一項所述的方法，其中所述設(shè)定所述可變孔部分的孔隙包括給圍繞經(jīng)加熱的混合物的一個或多個囊狀物充氣或放氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求3-13中任一項所述的方法，其中所述設(shè)定所述可變孔部分的孔隙包括設(shè)置圍繞經(jīng)加熱的混合物的成型管。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述成型管包括圍繞經(jīng)加熱的混合物的多個扇葉，其中所述設(shè)定所述可變孔部分的孔隙包括設(shè)置圍繞經(jīng)加熱的混合物的所述多個扇葉。
17.根據(jù)權(quán)利要求15-16中任一項所述的方法，其中所述設(shè)置圍繞經(jīng)加熱的混合物的成型管包括啟動連接至所述成型管的一個或多個致動器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述一個或多個致動器包括可充氣囊狀物。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項所述的方法，其中所述高頻電磁場在約500kHz至約30MHz的范圍內(nèi)振蕩。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，其中當(dāng)所述混合物在所述進料器中時不將熱量提供給所述混合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任一項所述的方法，其中當(dāng)所述混合物在所述進料器中時不向所述混合物提供冷卻。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-21 中任一項所述的方法，其中所述感受器粒子包括活性炭。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項所述的方法，其中所述聚合物粘合劑粒子包括超高分子量聚乙烯。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一項所述的方法，其中所述在所述模具中粘合所述感受器粒子與經(jīng)加熱的聚合物粘合劑粒子包括燒結(jié)所述混合物，從而形成粘結(jié)塊體，但聚合物粘合劑不涂布所述感受器粒子。
25.一種用于從入口方向至出口方向擠出混合物的裝置，所述裝置包括: 進料器； 在所述出口方向上與所述進料器相鄰的模具，所述模具包括激發(fā)部分，所述激發(fā)部分包括: 加熱管，所述加熱管由電絕緣材料制成； 感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈圍繞所述加熱管的一部分，以使所述加熱管內(nèi)的所述混合物經(jīng)受高頻電磁場。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述模具在所述激發(fā)部分之后還包括可變孔部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求25-26中任一項所述的裝置，其中所述進料器不引起所述混合物的壓縮。
28.根據(jù)權(quán)利要求25-27中任一項所述的裝置，其中所述進料器包括具有進料器出口直徑的進料器出口，且所述加熱管具有加熱管標(biāo)稱直徑，其中所述加熱管標(biāo)稱直徑比所述進料器出口直徑大超過0.010英寸(0.254mm)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述模具包括模具入口部分，所述模具入口部分具有由所述進料器出口直徑至所述加熱管標(biāo)稱直徑的外部過渡部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求25-29中任一項所述的裝置，其中所述進料器包括進料器軸，所述進料器軸包括螺旋輸送機部分和延伸超過所述螺旋輸送機部分而進入所述模具的芯銷部分。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述芯銷部分由電絕緣材料制成。
32.根據(jù)權(quán)利要求30-31中任一項所述的裝置，其中所述螺旋輸送機部分旋轉(zhuǎn)，但所述芯銷部分不旋轉(zhuǎn)。
33.根據(jù)權(quán)利要求30-32中任一項所述的裝置，其中所述螺旋輸送機部分具有螺旋輸送機小直徑；其中所述芯銷部分從所述螺旋輸送機小直徑向內(nèi)漸縮。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中所述芯銷部分可在所述出口方向上以至少約0.001英寸/直線英寸(0.0Olmm/直線mm)的速率從所述螺旋輸送機小直徑向內(nèi)漸縮。
35.根據(jù)權(quán)利要求25-34中任一項所述的裝置，其中所述加熱管包括恒定直徑部分和在所述恒定直徑部分下游的漸縮部分，所述漸縮部分在所述出口方向上從所述恒定直徑部分至加熱管最大直徑向外漸擴。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其中所述漸縮部分在所述出口方向上以至少約0.002英寸/直線英寸(0.002mm/直線mm)的速率向外漸擴。
37.根據(jù)權(quán)利要求26-36中任一項所述的裝置，其中所述可變孔部分包括一個或多個可充氣囊狀物以圍繞所述混合物。
38.根據(jù)權(quán)利要求26-37中任一項所述的裝置，其中所述可變孔部分包括成型管以圍繞所述混合物。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中所述成型管具有收縮管形。
40.根據(jù)權(quán)利要求38 -39中任一項所述的裝置，其中所述成型管包括多個扇葉以圍繞所述混合物。
41.根據(jù)權(quán)利要求38-40中任一項所述的裝置，其中所述可變孔部分包括連接至所述成型管的一個或多個致動器。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中所述致動器中的一個或多個致動器包括可充氣囊狀物。
43.根據(jù)權(quán)利要求25-42中任一項所述的裝置，其中所述高頻電磁場在約500kHz至約30MHz的范圍內(nèi)振蕩。
44.根據(jù)權(quán)利要求25-43中任一項所述的裝置，其中所述進料器不具有加熱部件。
45.根據(jù)權(quán)利要求25-44中任一項所述的裝置，其中所述進料器不具有冷卻部件。
46.根據(jù)權(quán)利要求25-45中任一項所述的裝置，其中所述可變孔部分為動態(tài)可調(diào)式的。
47.根據(jù)權(quán)利要求25-45中任一項所述的裝置，其中所述可變孔部分包括孔隙，其中多個成型凸起從所述孔隙向內(nèi)延伸。
48.根據(jù)權(quán)利要求3-24中任一項所述的方法，其還包括當(dāng)所述粘結(jié)塊體行進通過所述可變孔部分時在所述擠出輪廓中形成多個凹陷。
49.一種通過權(quán)利要求1-24或48中任一項所述的方法形成的過濾元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種形成過濾元件的方法，其包括將混合物引入進料器，所述混合物包含多個感受器粒子和多個聚合物粘合劑粒子。使混合物行進通過進料器并進入包括激發(fā)部分的模具中，在所述激發(fā)部分中，通過使所述混合物經(jīng)受高頻電磁場而在所述感受器粒子中誘導(dǎo)渦電流，所述渦電流足以升高所述感受器粒子的溫度以使得相鄰的聚合物粘合劑粒子被加熱至至少軟化點。在模具中所述感受器粒子與經(jīng)加熱的聚合物粘合劑粒子粘合以形成粘結(jié)塊體。所述粘結(jié)塊體行進離開所述模具并冷卻以形成過濾元件。
文檔編號B29L31/14GK103167940SQ201180049960
公開日2013年6月19日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者薩蒂什庫馬爾·沙米韋盧馬尼, 托馬斯·L·伍德, 基思·D·所羅門松, 愛德華·M·曹希斯, 亞歷山大·梅德韋德 申請人:3M創(chuàng)新有限公司