專利名稱：抗凍濾水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及使用端水過(guò)濾產(chǎn)品的領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及用在冰箱中的可更換過(guò)濾筒，過(guò)濾筒構(gòu)造的方式使得其能夠在暴露于冷凍環(huán)境時(shí)抗破裂。
背景技術(shù)：
在目前銷售的許多冰箱中發(fā)現(xiàn)的共同特征是內(nèi)部水過(guò)濾系統(tǒng)，它能夠向飲水配送機(jī)或制冰機(jī)供應(yīng)濾過(guò)水。在大多數(shù)應(yīng)用中，這些過(guò)濾系統(tǒng)使用的過(guò)濾介質(zhì)具有從水源中去除氯和顆粒物質(zhì)以產(chǎn)生更純凈、味道更好的水和冰的能力。
在設(shè)計(jì)這些過(guò)濾系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)重要的設(shè)計(jì)考慮是過(guò)濾器將占用的空間量。這是因?yàn)檫^(guò)濾器占用的任何空間會(huì)減少冰箱內(nèi)可用的食物貯藏空間。減少水過(guò)濾系統(tǒng)占用空間的一個(gè)辦法是使用可換過(guò)濾筒。通常，可換過(guò)濾筒具有足以在需要更換新過(guò)濾器之前一次持續(xù)數(shù)月的過(guò)濾能力。
以前的冰箱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)已包括用于通過(guò)使得外殼連接前的電磁隔離閥與過(guò)濾器一體化來(lái)保護(hù)濾水器的裝置。這種閥只在需要濾過(guò)水時(shí)打開，從而杜絕在過(guò)濾器結(jié)構(gòu)失靈的情況下溢流的可能。為了降低系統(tǒng)復(fù)雜性與成本，冰箱制造商已經(jīng)設(shè)法去掉了隔離閥并在連續(xù)的高壓下運(yùn)行過(guò)濾器。取代電磁隔離閥的一個(gè)辦法是在過(guò)濾系統(tǒng)本身內(nèi)部引入關(guān)閉裝置。這種關(guān)閉裝置的一個(gè)例子是歧管內(nèi)的彈簧閥，在拆下過(guò)濾筒時(shí)該彈簧閥關(guān)閉供水管路。
盡管在從系統(tǒng)拆下過(guò)濾筒時(shí)過(guò)濾器關(guān)閉裝置能夠起作用，但在某些事件導(dǎo)致過(guò)濾筒的結(jié)構(gòu)失效、而過(guò)濾筒仍然與歧管接合時(shí)，這些關(guān)閉裝置就沒(méi)有作用了。如果冰箱沒(méi)有隔離閥，水會(huì)繼續(xù)流入和流出損壞的筒。這種連續(xù)的溢出有引起冰箱周圍區(qū)域內(nèi)的地板材料損壞的可能。過(guò)濾筒會(huì)遭到結(jié)構(gòu)損壞的一種可能是筒內(nèi)的靜水結(jié)冰成固體的時(shí)候。當(dāng)水變成冰時(shí)，其膨脹可能導(dǎo)致過(guò)濾器殼的開裂或破裂。
目前的過(guò)濾筒的設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的剛性聚烯烴聚合物，通常是未改性的滑石填充聚丙烯，這是由于它們的抗疲勞性與耐化學(xué)性、低成本、低蠕變和低毒性。不幸的是，這些材料傾向于具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度使得它們?cè)谀虆^(qū)間內(nèi)的溫度處變脆。除了變脆之外，傳統(tǒng)的聚丙烯樹脂在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度上時(shí)具有大約5-30％的極限伸長(zhǎng)率。這種在凝固溫度處有限的彈性與脆性的組合使得聚丙烯不足以成為用于必須存在于冷凍狀態(tài)的冰箱水過(guò)濾筒中的理想聚合物。
本發(fā)明是一種抗凍過(guò)濾筒裝置，包括過(guò)濾筒，過(guò)濾筒包括過(guò)濾器殼和過(guò)濾介質(zhì)并且具有至少一個(gè)從下列部件中選取的部件由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物形成的所述過(guò)濾器殼，其具有的伸長(zhǎng)與玻璃化轉(zhuǎn)變性質(zhì)允許該外殼在冷凍作用的過(guò)程中伸長(zhǎng)而不是破裂；套筒，具有容納在其中的空氣體積并且放置在過(guò)濾筒的內(nèi)部；和由傳統(tǒng)的剛性聚烯烴形成的所述過(guò)濾器殼，其具有的壁厚大到足以抵抗結(jié)冰引起的膨脹應(yīng)力。
本發(fā)明還是一種形成抗凍過(guò)濾筒裝置的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的過(guò)濾筒采用多種技術(shù)，能夠抵抗冷凍作用下的失效，即通過(guò)引入包括筒內(nèi)的壓力吸收元件在內(nèi)的具有所需特征的聚合物和/或增強(qiáng)壁的強(qiáng)度以承受結(jié)冰引起的應(yīng)力。在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種抗凍濾水器。該抗凍濾水器的實(shí)施例包括例如這里大致描述的過(guò)濾器。本發(fā)明還涉及抗凍濾水器的使用以及制造抗凍濾水器的方法。
在第一實(shí)施例中，過(guò)濾器殼由具有伸長(zhǎng)與玻璃化轉(zhuǎn)變性質(zhì)的聚合物制成，這些性質(zhì)允許該外殼在冷凍作用的過(guò)程中伸長(zhǎng)而不是破裂。聚烯烴化學(xué)方面的進(jìn)展已經(jīng)產(chǎn)生結(jié)合了這些所需的強(qiáng)度和彈性特征的聚合物。已經(jīng)研制出多種彈性增強(qiáng)的聚烯烴，例如茂金屬改性的聚丙烯或聚乙烯聚合物及共聚物等，其中用測(cè)試程序ASTM D638測(cè)得的極限伸長(zhǎng)率超過(guò)800％，與之相比，傳統(tǒng)的聚烯烴的標(biāo)準(zhǔn)伸長(zhǎng)率大約為5-30％。類似地，可以采用低密度的聚乙烯聚合物例如Dow Chemical的Dowlex。Dowlex具有超過(guò)750％的極限伸長(zhǎng)率。另外，可以采用高密度的聚乙烯聚合物例如Equistar的Alathon。Alathon具有超過(guò)1900％的極限伸長(zhǎng)率。盡管這些彈性聚烯烴聚合物具有超過(guò)700％的極限伸長(zhǎng)率，但是也可以使用其它具有超過(guò)100％的極限伸長(zhǎng)率的彈性聚烯烴聚合物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的聚烯烴。不論選擇何種聚合物，這些彈性增強(qiáng)的聚烯烴都共有如下特征相當(dāng)大的強(qiáng)度、增強(qiáng)的彈性、低蠕變和低成本。這些改性的聚烯烴聚合物能夠用于制造具有較薄的壁而仍然提供足夠的強(qiáng)度和彈性的過(guò)濾器殼以存在于冷凍條件下。
在該實(shí)施例的一個(gè)變化中，過(guò)濾器殼可以由多種聚合物組成?；趶椥跃巯N的彈性和強(qiáng)度特征，可以選擇它作為外殼聚合物，而選擇對(duì)接蓋聚合物則根據(jù)其強(qiáng)度和剛度特性進(jìn)行選擇。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在制造過(guò)程中過(guò)濾筒內(nèi)部之中容納了一定體積的空氣。該容納的空氣能夠以閉孔泡沫或合適的非爆裂氣泡包裝的形式存在。在冷凍情況下，通過(guò)壓縮該容納的空氣而不是抵抗筒殼向外膨脹，該容納的空氣允許冰向內(nèi)膨脹。由于減少了抵抗筒殼向外的膨脹，這樣一種設(shè)計(jì)能夠減小筒殼的壁厚。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以組合上述實(shí)施例來(lái)產(chǎn)生一種過(guò)濾器殼，它由具有所需的彈性與強(qiáng)度特征的聚合物構(gòu)成，同時(shí)在過(guò)濾筒的內(nèi)部體積內(nèi)引入容納空氣。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以把標(biāo)準(zhǔn)的未改性的聚烯烴結(jié)構(gòu)用于過(guò)濾器殼本身來(lái)設(shè)計(jì)過(guò)濾筒，最典型的是未改性的滑石填充聚丙烯。選擇過(guò)濾元件，使其在整個(gè)厚度上具有降低的孔隙率，使得可用來(lái)結(jié)冰的附連水量減少。不管未改性的聚丙烯的固有特征如何，都可以用大到足以抵抗這種降低的水體積結(jié)冰引起的膨脹應(yīng)力的壁厚來(lái)構(gòu)造過(guò)濾筒。


圖1是破裂的過(guò)濾筒的透視圖；圖2是抗凍過(guò)濾筒的一個(gè)實(shí)施例的分解透視圖；圖3是圖2的抗凍過(guò)濾筒的一端的透視圖；圖4是圖2的抗凍過(guò)濾筒的一端的剖視透視圖；圖5是抗凍過(guò)濾筒的一個(gè)實(shí)施例的分解透視圖；圖6是圖5的過(guò)濾筒的筒殼的剖視透視圖；圖7是圖5的過(guò)濾筒的筒殼的剖視透視圖；圖8是圖5的過(guò)濾筒的剖視側(cè)視圖；圖9是抗凍過(guò)濾筒的一個(gè)實(shí)施例的分解透視圖；圖10是圖9的過(guò)濾筒的側(cè)視圖；圖11是圖9的過(guò)濾筒的筒頭的頂視透視圖；圖12是圖9的過(guò)濾筒的筒頭的底視透視圖；圖13是圖9的過(guò)濾筒的筒殼的透視圖；圖14是圖9的過(guò)濾筒的筒殼的側(cè)視圖；圖15是圖9的過(guò)濾筒的剖視側(cè)視圖；圖16是圖9的過(guò)濾筒的剖視側(cè)視圖；圖17是抗凍過(guò)濾筒的一個(gè)實(shí)施例的分解透視圖；圖18是圖17的過(guò)濾筒的剖視側(cè)視圖；
圖19是抗凍過(guò)濾筒的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；并且圖20是圖19的過(guò)濾筒的剖視側(cè)視圖；具體實(shí)施方式
圖1中所示為一種市售的家用過(guò)濾筒100，其已長(zhǎng)期暴露于冷凍狀態(tài)。如大多數(shù)市售的筒典型具有的那樣，過(guò)濾筒100由傳統(tǒng)的剛性的未改性的滑石填充聚丙烯聚合物制成。過(guò)濾筒100由大體為圓柱形的外殼102和筒頭104組成。過(guò)濾筒100由偏置端106和接合端108限定。筒頭104包括一個(gè)互連部件110，圖示為一個(gè)與水分配歧管對(duì)接的插入接線夾。偏置端106包括伸出的把手112，用于在連接水分配歧管或從水分配歧管上拆下過(guò)濾筒100時(shí)使用。過(guò)濾筒100表面上明顯有一個(gè)沿著過(guò)濾筒100的縱長(zhǎng)方向直線延伸的脆性裂口114。裂口114是由傳統(tǒng)的聚烯烴聚合物構(gòu)成的過(guò)濾筒100在實(shí)際使用過(guò)程中長(zhǎng)期暴露于冷凍狀態(tài)之后的一種典型故障形式。在由液體水形成冰的過(guò)程中產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力使得過(guò)濾筒100破裂從而產(chǎn)生裂口114。
圖2-4所示為抗凍過(guò)濾筒116的一個(gè)實(shí)施例。過(guò)濾筒116包括筒頭118和彈性筒殼120。筒殼120優(yōu)選由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物構(gòu)成，其具有的極限伸長(zhǎng)率超過(guò)至少大約100％，在一些實(shí)施例中超過(guò)大約700％以及在這些伸長(zhǎng)率之間的值。合適的聚烯烴聚合物的例子包括茂金屬改性的聚丙烯和聚乙烯、低密度的聚乙烯以及高密度的聚乙烯。優(yōu)選地，筒頭118由與筒殼120相同的改性的聚烯烴聚合物構(gòu)成。作為選擇，筒頭118可以由其它聚烯烴聚合物組成，這些聚烯烴聚合物所表現(xiàn)出的粘結(jié)性質(zhì)使得筒頭118適于與筒殼120的彈性聚烯烴聚合物一起使用。通常，用包括但不限于噴射模塑、壓縮模塑和擠壓的多種成形工藝形成筒頭118和筒殼120。由于筒頭118和筒殼120優(yōu)選由相同的聚合物組成或作為選擇由相容的聚合物組成，能夠使用大范圍的多種粘結(jié)方法來(lái)構(gòu)造過(guò)濾筒116。連接筒頭118和筒殼120的方法可以包括但不限于旋轉(zhuǎn)焊接、加熱板、電磁輻射加熱、聲波焊接、粘合劑粘接、激光焊接或任何它們的組合。通常，筒頭118包括插入端121和連接端122。插入端121包括插入表面124和插入凸緣126。連接端122包括連接部件128。筒頭118還包括一個(gè)中心入口孔130和多個(gè)出口孔132。筒殼120包括封閉端134、開放端136、內(nèi)部空腔138、筒壁140和密封面142。
在圖5-8中圖示了抗凍過(guò)濾筒144的另一個(gè)實(shí)施例。過(guò)濾筒144包括彈性筒殼146和剛性筒頭148。筒殼146包括聚烯烴聚合物，其具有的極限伸長(zhǎng)率超過(guò)至少大約100％，在一些實(shí)施例中超過(guò)大約700％，同樣也超過(guò)在這些伸長(zhǎng)率之間的各個(gè)值。合適的聚烯烴聚合物的例子包括茂金屬改性的聚丙烯和聚乙烯、低密度的聚乙烯以及高密度的聚乙烯。筒頭148包括傳統(tǒng)的剛性聚烯烴聚合物，例如聚丙烯。通常，用包括但不限于噴射模塑、壓縮模塑和擠壓的多種成形工藝形成筒頭148和筒殼146。在該實(shí)施例中，筒殼146包括封閉端150、開放端152、內(nèi)部空腔154、筒壁156和密封面158。通常，過(guò)濾元件159位于內(nèi)部空腔154內(nèi)。內(nèi)壁表面162上的周向槽160位于開放端152處。周向槽160包括從內(nèi)壁表面162延伸出來(lái)的多個(gè)模制的凸起164。如這些圖中所示，模制的插入焊環(huán)166位于周向槽160內(nèi)并固定地連接到模制的凸起164上。焊環(huán)166可以由與剛性筒頭148相同的聚烯烴聚合物組成，但是焊環(huán)166可以由除了組成筒殼146的聚合物之外的能夠與剛性筒頭148粘結(jié)的任何聚合物組成。例如，當(dāng)形成筒殼146時(shí)，焊環(huán)166可以預(yù)先模制并放置在筒殼146的模子內(nèi)，但是也可以使用其它的嵌入模塑技術(shù)。這樣的連接方法可以包括但不限于旋轉(zhuǎn)焊接、加熱板、電磁輻射加熱、聲波焊接、粘合劑粘接、激光焊接或任何它們的組合。通常，筒頭148包括插入端168和連接端170。插入端168包括插入表面172和插入凸緣174。連接端170包括連接部件176。筒頭148還包括一個(gè)中心入口孔178和多個(gè)出口孔180。在另一實(shí)施例中，如果彈性筒殼146的聚合物能夠合適地粘接到剛性筒頭148上，筒殼146可以一體地包括與插入焊環(huán)166相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)如圖5-8中所示的那樣，只是筒殼146的材料是單一的，而不是兩種材料的組合。
圖9-16中所示為抗凍過(guò)濾筒184的另一個(gè)實(shí)施例。過(guò)濾筒184包括彈性筒殼186和剛性筒頭188。筒殼186由聚烯烴聚合物組成，其具有的極限伸長(zhǎng)率超過(guò)至少大約100％，在一些實(shí)施例中超過(guò)大約700％以及在這些伸長(zhǎng)率之間的值。合適的聚烯烴聚合物的例子包括茂金屬改性的聚丙烯和聚乙烯、低密度的聚乙烯以及高密度的聚乙烯。筒頭188由傳統(tǒng)的剛性聚烯烴聚合物例如聚丙烯組成。通常，用包括但不限于噴射模塑、壓縮模塑和擠壓的多種成形工藝形成筒頭188和筒殼186。在該實(shí)施例中，筒殼186包括封閉端190、開放端192、內(nèi)部空腔194和筒壁196。通常，過(guò)濾元件198位于內(nèi)部空腔194內(nèi)。開放端192包括導(dǎo)向面200和環(huán)繞外壁表面204的周向外螺紋202。筒頭188包括插入端206和連接端208。插入端206包括插入壁210。插入壁210具有略大于開放端192的直徑。插入壁210包括具有內(nèi)螺紋214的內(nèi)表面212。插入端206還包括插入擋塊216。連接端208包括連接部件218。筒頭188還包括一個(gè)中心入口孔220、多個(gè)出口孔222和圍繞中心入口孔220的槽223。在連接筒頭188和筒殼186時(shí)產(chǎn)生間隙224。
圖17和18所示為抗凍過(guò)濾筒226的一個(gè)替換實(shí)施例。過(guò)濾筒226由筒殼228、壓縮套筒230、過(guò)濾元件232和筒頭234組成。通常，用包括但不限于噴射模塑、壓縮模塑和擠壓的多種成形工藝形成筒頭234和筒殼228。筒殼228具有由封閉端236、開放端238和內(nèi)壁240限定的大體為圓柱形的構(gòu)造。壓縮套筒230具有由內(nèi)套筒壁242和外套筒壁244限定的大體為圓柱形的構(gòu)造。內(nèi)套筒壁242限定了套筒空腔246。內(nèi)套筒壁242和外套筒壁244限定了密封氣袋248。密封氣袋248的例子包括以閉孔泡沫或合適的非爆裂氣泡包裝的形式存在的容納空氣。過(guò)濾元件232具有由遠(yuǎn)端250、近端252、元件外壁254、元件內(nèi)壁256和連續(xù)通孔258限定的大體為圓柱形的構(gòu)造。筒頭234包括伸出的對(duì)接裝置260、中心入口孔262、多個(gè)出口孔264和套環(huán)266。
圖19和20所示為抗凍過(guò)濾筒268的另一個(gè)實(shí)施例。過(guò)濾筒268包括筒殼270、過(guò)濾元件272和筒頭274。通常，用包括但不限于噴射模塑、壓縮模塑和擠壓的多種成形工藝形成筒頭274和筒殼270。筒殼270具有由封閉端276、開放端278和壁280限定的大體為圓柱形的構(gòu)造。壁280具有由內(nèi)壁表面284和外壁表面286限定的壁厚282。優(yōu)選地，從大約1/8英寸到1/2英寸的范圍中選取壁厚282。內(nèi)壁表面284、封閉端276和開放端278限定了內(nèi)部空腔288。過(guò)濾元件272具有由遠(yuǎn)端290、近端292、元件外壁294、元件內(nèi)壁296和連續(xù)通孔298限定的大體為圓柱形的構(gòu)造。筒頭274包括伸出的對(duì)接裝置300、中心入口孔302、多個(gè)出口孔304和套環(huán)306。
在圖2-4所示的第一實(shí)施例中，過(guò)濾筒116包括固定在內(nèi)部空腔138內(nèi)的過(guò)濾元件(未示出)。該過(guò)濾元件可能與過(guò)濾元件159在外形和結(jié)構(gòu)上相似。通過(guò)把筒頭118永久連接到彈性筒殼120上，使該過(guò)濾元件保持就位。插入表面124插入內(nèi)部空腔138直到插入凸緣126與密封面142接觸。插入凸緣126與密封面142永久連接從而完成過(guò)濾筒116的裝配。實(shí)踐中，過(guò)濾筒116的筒頭118將能夠與過(guò)濾歧管(未示出)互連。
在圖5-8中所示的實(shí)施例中，過(guò)濾筒144包括固定在內(nèi)部空腔154內(nèi)的過(guò)濾元件159。過(guò)濾元件159可以包括多種過(guò)濾介質(zhì)，包括但不限于深度過(guò)濾介質(zhì)、絕對(duì)過(guò)濾介質(zhì)、活性炭介質(zhì)、離子交換介質(zhì)和任何它們的組合。可以通過(guò)把剛性筒頭148永久連接到彈性筒殼146上而使過(guò)濾元件159保持就位。由于剛性筒頭148和彈性筒殼146由不同的聚合物組成，可能不適用標(biāo)準(zhǔn)的連接方法。為了促進(jìn)連接，可以把焊環(huán)166內(nèi)嵌模塑到周向槽160內(nèi)。模制的凸起164有助于焊環(huán)166與彈性筒殼146的粘合。焊環(huán)166可以由與剛性筒頭148相同的聚合物組成，但是也可以使用任何能夠與剛性筒頭148粘接的聚合物。插入表面172插入內(nèi)部空腔154直到插入凸緣174與密封面158接觸。剛性筒頭148與彈性筒殼146可以永久連接從而完成過(guò)濾筒144的裝配。如前所述，彈性筒殼146可以整體包括與插入焊環(huán)166對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，使用相同的粘接方法將能夠把插入焊環(huán)166粘接到剛性筒頭148上。
在圖9-16中所示的另一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)濾筒184包括固定在內(nèi)部空腔194內(nèi)的過(guò)濾元件198。過(guò)濾元件198可以包括多種過(guò)濾介質(zhì)，包括但不限于深度過(guò)濾介質(zhì)、絕對(duì)過(guò)濾介質(zhì)、活性炭介質(zhì)、離子交換介質(zhì)和任何它們的組合。通過(guò)把剛性筒頭188連接到彈性筒殼186上而使過(guò)濾元件198保持就位。在插入端206內(nèi)定位導(dǎo)向面200直到外螺紋202與內(nèi)螺紋214接觸。然后剛性筒頭188與彈性筒殼186利用內(nèi)螺紋214與外螺紋202以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式互連。優(yōu)選地，在把剛性筒頭188擰到彈性筒殼186中之前，向槽223涂敷適量的熱溶膠或其它合適的粘合劑，例如環(huán)氧樹脂。熱溶膠或粘合劑用來(lái)把剛性筒頭188水久粘接到彈性筒殼186中以完成過(guò)濾筒184，優(yōu)選通過(guò)粘接內(nèi)螺紋214與外螺紋202來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了粘接筒頭188與彈性筒殼186之外，熱溶膠或粘合劑填充間隙224并且充當(dāng)襯墊或密封件以避免水泄漏。
在圖17和18中所示的另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)把壓縮套筒230放入筒殼228的開放端238使得外套筒壁244與內(nèi)壁240接觸來(lái)裝配過(guò)濾筒226。隨后，把過(guò)濾元件232放在壓縮套筒230的套筒空腔246內(nèi)。過(guò)濾元件232可以包括多種過(guò)濾介質(zhì)，包括但不限于深度過(guò)濾介質(zhì)、絕對(duì)過(guò)濾介質(zhì)、活性炭介質(zhì)、離子交換介質(zhì)和任何它們的組合。通過(guò)把筒頭234連接到筒殼228上而使過(guò)濾元件232保持就位。將伸出的對(duì)接裝置260定位，使其插入過(guò)濾元件232的通孔258。套環(huán)266插入筒殼228的開放端238以便筒頭234與筒殼228相連接?？梢杂迷S多合適的方法進(jìn)行連接，包括但不限于旋轉(zhuǎn)焊接、加熱板、電磁輻射加熱、聲波焊接、粘合劑粘接、激光焊接或任何它們的組合。
在圖19和20中所示的另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)把過(guò)濾元件272放入筒殼270的開放端278使得遠(yuǎn)端290接近封閉端276來(lái)裝配過(guò)濾筒268。過(guò)濾元件272可以包括多種過(guò)濾介質(zhì)，包括但不限于深度過(guò)濾介質(zhì)、絕對(duì)過(guò)濾介質(zhì)、活性炭介質(zhì)、離子交換介質(zhì)和任何它們的組合。優(yōu)選地，過(guò)濾元件272制造成使得它具有降低的內(nèi)孔隙率以協(xié)助降低附連水的體積。通過(guò)把筒頭274連接到筒殼270上而使過(guò)濾元件272保持就位。定位套環(huán)306使得套環(huán)306插入開放端278并且入口孔302與通孔298對(duì)齊?？梢杂萌魏魏线m的方法把筒頭274連接到筒殼270上，包括但不限于旋轉(zhuǎn)焊接、加熱板、電磁輻射加熱、聲波焊接、粘合劑粘接、激光焊接或任何它們的組合。
實(shí)踐中，本發(fā)明的過(guò)濾筒與用在例如冰箱等器具中的水過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)合使用。在美國(guó)專利No.5,753,107、6,027,644和6,193,884中，以及在題為“低溢出可更換濾水器裝置”的美國(guó)專利申請(qǐng)09/918,316以及題為“熱分離可換濾水器裝置”的10/202,290中公開了典型的過(guò)濾系統(tǒng)的例子，這里將它們?nèi)恳胱鳛閰⒖肌Ｍǔ?，未過(guò)濾的水從水源(未圖示)流到水歧管(未圖示)。水從水歧管引入過(guò)濾筒。該過(guò)濾筒可以是上述實(shí)施例中的任何一個(gè)。未過(guò)濾的水流入過(guò)濾筒，經(jīng)過(guò)過(guò)濾元件流出過(guò)濾筒，作為濾過(guò)水流入歧管，然后流到使用端。當(dāng)不使用濾過(guò)水時(shí)，過(guò)濾筒的開放體積充滿了水。如果過(guò)濾筒暴露于冷凍狀態(tài)，水會(huì)開始結(jié)冰并開始膨脹。由于水變成冰并且膨脹，冰會(huì)向外膨脹，使得過(guò)濾筒承受膨脹應(yīng)力。
當(dāng)過(guò)濾筒116受到膨脹應(yīng)力作用時(shí)，彈性筒殼120開始伸長(zhǎng)、膨脹和變形，而不是破裂并造成例如裂口114的故障。由于筒殼120由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物組成，其具有增大的極限伸長(zhǎng)率，從而保持了過(guò)濾筒116的完整性。
當(dāng)過(guò)濾筒144受到膨脹應(yīng)力作用時(shí)，彈性筒殼146開始伸長(zhǎng)、膨脹和變形，而不是破裂并造成例如脆性裂口114的故障。由于筒殼146由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物組成，其具有增大的極限伸長(zhǎng)率，從而保持了過(guò)濾筒144的完整性。另外，剛性筒頭148的強(qiáng)度避免剛性筒頭148伸長(zhǎng)、膨脹或變形。剛性筒頭148通過(guò)保持其物理形狀而保持與歧管的連接并且避免了由于翹曲和脫離歧管而可能發(fā)生的任何泄漏。
當(dāng)過(guò)濾筒184受到膨脹應(yīng)力作用時(shí)，彈性筒殼186開始伸長(zhǎng)、膨脹和變形，而不是破裂并造成例如斷裂114的故障。由于筒殼186由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物組成，其具有增大的極限伸長(zhǎng)率，從而保持了過(guò)濾筒184的完整性。另外，剛性筒頭188的強(qiáng)度避免剛性筒頭188伸長(zhǎng)、膨脹或變形。剛性筒頭188通過(guò)保持其物理形狀而保持與歧管連接并且避免了由于翹曲和脫離歧管而可能發(fā)生的任何泄漏。
在安裝過(guò)濾筒226之前，壓縮套筒230只承受大氣壓力。一旦安裝過(guò)濾筒226，壓縮套筒230就受到管路壓力作用，導(dǎo)致壓縮套筒230被壓縮到第一壓縮狀態(tài)。當(dāng)暴露于冷凍狀態(tài)時(shí)，冰產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力會(huì)抵抗壓縮套筒230而膨脹，從而把氣袋248壓縮到第二壓縮狀態(tài)。該膨脹起到壓縮氣袋248的作用，使得筒殼228不承受所有由此引起的膨脹力。由于壓縮套筒230隨著冰的膨脹而壓縮，筒殼228不承受可能超過(guò)破裂壓力的全部膨脹力?？梢愿淖儼ㄈ菁{空氣的厚度和體積在內(nèi)的壓縮套筒230的物理特性，從而允許調(diào)節(jié)筒殼228的壁厚、幾何形狀或聚合物組份。
當(dāng)過(guò)濾筒268暴露于冷凍環(huán)境時(shí)，優(yōu)選地，筒殼270中存在的水的體積足夠低，使得冰的膨脹應(yīng)力不會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾筒268的過(guò)度伸長(zhǎng)、膨脹和變形。通過(guò)使用具有降低的附連水能力的過(guò)濾元件272，只有較少的水可用來(lái)結(jié)冰。另外，壁厚282高到足以抵抗任何由可用的水變成冰而引起的膨脹應(yīng)力。
盡管已經(jīng)公開了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然能夠容易地組合這些實(shí)施例并且能夠?qū)崿F(xiàn)許多抗凍實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種抗凍過(guò)濾筒，包括過(guò)濾器殼、過(guò)濾器頭和過(guò)濾元件，所述過(guò)濾筒具有從下列部件中選取的至少一個(gè)部件所述過(guò)濾器殼包括彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物，其具有的伸長(zhǎng)和玻璃化轉(zhuǎn)變性質(zhì)允許該外殼在冷凍過(guò)程中伸長(zhǎng)而不破裂；和套筒，該套筒具有容納在其中的空氣體積并位于過(guò)濾筒的內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的包括彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物的過(guò)濾器殼，其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物具有超過(guò)100％的極限伸長(zhǎng)率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的包括彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物的過(guò)濾器殼，其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物具有超過(guò)700％的極限伸長(zhǎng)率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的包括彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物的過(guò)濾器殼，其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物選自基本組成如下的組茂金屬改性的聚乙烯、茂金屬改性的聚丙烯、低密度聚乙烯、以及高密度聚乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的包括彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物的過(guò)濾器殼，其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物是Dowlex。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的包括彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物的過(guò)濾器殼，其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物是Alathon。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的包括彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物的過(guò)濾器殼，其中過(guò)濾器頭由傳統(tǒng)的剛性聚烯烴聚合物形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的包括彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物的過(guò)濾器殼，其中過(guò)濾器頭由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的套筒，其中該套筒由閉孔泡沫形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的套筒，其中該套筒由合適的非爆裂氣泡包裝形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的套筒，其中過(guò)濾器殼由傳統(tǒng)的剛性聚烯烴聚合物形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的過(guò)濾筒，具有作為一個(gè)部件的套筒，其中所述傳統(tǒng)的剛性聚烯烴聚合物是滑石填充的聚丙烯聚合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的過(guò)濾筒，其中過(guò)濾器殼包括模制的插入焊環(huán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的過(guò)濾筒，其中過(guò)濾器殼包括外螺紋并且過(guò)濾器頭包括內(nèi)螺紋，所述外螺紋與內(nèi)螺紋能夠以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式接合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的過(guò)濾筒，其中有粘合劑用于促進(jìn)過(guò)濾器殼與過(guò)濾器頭的接合。
16.一種形成抗凍過(guò)濾筒裝置的方法，包括以下步驟形成包括過(guò)濾器殼的過(guò)濾筒并在過(guò)濾器殼內(nèi)放置過(guò)濾介質(zhì)，并且形成選自下列步驟的至少一個(gè)過(guò)濾筒部件；形成由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物制成的過(guò)濾器殼，該過(guò)濾器殼具有的伸長(zhǎng)和玻璃化轉(zhuǎn)變性質(zhì)允許該外殼在冷凍過(guò)程中伸長(zhǎng)而不破裂；和形成套筒，該套筒具有容納在其中的空氣體積并位于過(guò)濾器殼的內(nèi)部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中形成至少一個(gè)過(guò)濾部件，包括形成由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物制成的過(guò)濾器殼，并且其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物具有超過(guò)100％的極限伸長(zhǎng)率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中形成至少一個(gè)過(guò)濾部件，包括形成由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物制成的過(guò)濾器殼，并且其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物具有超過(guò)700％的極限伸長(zhǎng)率。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中形成至少一個(gè)過(guò)濾部件，包括形成由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物制成的過(guò)濾器殼，并且其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物選自基本組成如下的組茂金屬改性的聚乙烯、茂金屬改性的聚丙烯、低密度聚乙烯以及高密度聚乙烯。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中形成至少一個(gè)過(guò)濾部件，包括形成由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物制成的過(guò)濾器殼，并且其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物是Dowlex。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中形成至少一個(gè)過(guò)濾部件，包括形成由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物制成的過(guò)濾器殼，并且其中彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物是Alathon。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括以下步驟形成一過(guò)濾器蓋，使得過(guò)濾器蓋能夠與過(guò)濾器殼配對(duì)，并且由傳統(tǒng)的剛性聚烯烴聚合物形成過(guò)濾器蓋。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括以下步驟形成一過(guò)濾器蓋，使得過(guò)濾器蓋能夠與過(guò)濾器殼配對(duì)，并且由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物形成過(guò)濾器蓋。
24.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，包括用閉孔泡沫形成套筒。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，包括用合適的非爆裂氣泡包裝形成套筒。
26.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，包括用傳統(tǒng)的剛性聚烯烴聚合物形成過(guò)濾器殼。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述傳統(tǒng)的剛性聚烯烴聚合物是滑石填充的聚丙烯聚合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中形成過(guò)濾筒的步驟包括模制工藝。
全文摘要
一種抗凍過(guò)濾筒裝置，包括過(guò)濾筒，過(guò)濾筒包括過(guò)濾器殼和過(guò)濾介質(zhì)并且具有至少一個(gè)從下列部件中選取的部件由彈性增強(qiáng)的聚烯烴聚合物形成的所述過(guò)濾器殼，其具有的伸長(zhǎng)與玻璃化轉(zhuǎn)變性質(zhì)允許該外殼在冷凍作用的過(guò)程中伸長(zhǎng)而不是破裂；套筒，具有容納在其中的空氣體積并且放置在過(guò)濾筒的內(nèi)部；和由傳統(tǒng)的聚烯烴形成的所述過(guò)濾器殼，其具有的壁厚大到足以抵抗結(jié)冰引起的膨脹應(yīng)力。進(jìn)一步包括一種形成抗凍過(guò)濾筒裝置的方法。
文檔編號(hào)B01D35/30GK1713974SQ200380103572
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2003年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月20日
發(fā)明者卡爾·弗里策 申請(qǐng)人:庫(kù)諾公司