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公开了一种过滤模块(10)，其包括一个歧管(12)、一个滤芯(16)和一个容纳着滤芯(16)的滤杯(14)。通过将设在滤芯(16)的端盖(30)上的凸缘(15)装配在滤杯上的套环(34)中，滤芯(16)和滤杯(14)彼此连接在一起，以形成整体结构。滤芯(16)和滤杯(14)与歧管(12)以下述方式形成流体连通，即能够防止供给到模块(10)中的流体与从模块(10)排出的流体混合。

1.  一种滤芯，包括：
一个细长的过滤介质，其具有第一端和第二端；
第一端盖，其密封在所述第一端，所述第一端盖具有整体形成在其上的至少两个凸缘，所述凸缘从所述过滤介质的竖直外表面向外延伸；
第二端盖，其密封在所述第二端；
一个流体通道，其密封地形成在所述第一端盖中，以提供出通向所述过滤介质中的敞开内腔的流体通路；以及
一个可被流体流经的多孔壳体，其围绕着所述过滤介质的外表面。

2.  如权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述过滤介质是深度型过滤体。

3.  如权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述过滤介质是褶皱型过滤体。

4.  一种过滤模块，包括一个歧管、一个滤芯、一个容纳着所述滤芯的滤杯、一个用于将所述滤杯锁定在所述歧管上的锁定装置；
所述滤芯包括：
一个细长的过滤介质，其具有第一端和第二端；
第一端盖，其密封在所述第一端，所述第一端盖具有整体形成在其上的至少两个凸缘，所述凸缘从所述过滤介质的竖直外表面向外延伸；
第二端盖，其密封在所述第二端；
一个流体通道，其密封地形成在所述第一端盖中，以提供出通向所述过滤介质中的敞开内腔的流体通路；以及
一个可被流体流经的多孔壳体，其围绕着所述过滤介质的外表面；
所述滤芯和滤杯与所述歧管之间以下述方式形成流体连通，即能够防止供给到所述滤芯中的供给流体与从所述滤芯排出的渗透流体相混合。

5.  如权利要求4所述的过滤模块，其特征在于，所述滤杯和所述套环被构造成整体单件结构。

6.  如权利要求4或5所述的过滤模块，还包括用于向所述滤杯中供给流体的进口和用于将渗透流体从所述滤芯排出的排口。

7.  如权利要求4或5所述的过滤模块，还包括用于向所述滤芯中供给流体的进口和用于将渗透流体从所述滤杯排出的排口。

8.  如权利要求1、2或3所述的滤芯，其特征在于，每个所述凸缘分别具有形成在其外表面上的突台。

9.  如权利要求1、2或3所述的滤芯，其特征在于，每个所述凸缘分别具有形成在其下表面上的槽，所述槽被成形为与所述滤杯的内表面相配合。

10.  如权利要求4或5所述的过滤模块，其特征在于，每个所述凸缘分别具有形成在其外表面上的突台。

11.  如权利要求4或5所述的过滤模块，其特征在于，每个所述凸缘分别具有形成在其下表面上的槽，所述槽被成形为与所述滤杯的内表面相配合。

12.  如权利要求6所述的过滤模块，其特征在于，每个所述凸缘分别具有形成在其外表面上的突台。

13.  如权利要求7所述的过滤模块，其特征在于，每个所述凸缘分别具有形成在其外表面上的突台。

14.  一种用于滤芯的端盖，包括：
一个细长过滤介质，其具有第一端和第二端；
一个板，其具有整体形成在其上的至少两个凸缘，所述凸缘从所述板向外延伸；以及
一个流体通道，其延伸穿过所述板；
所述板被成形为密封在所述滤芯的一端，以使所述凸缘从所述滤芯的竖直表面向外延伸。

15.  如权利要求14所述的端盖，其特征在于，每个所述凸缘分别具有形成在其外表面上的突台。

16.  一种用于过滤模块的壳体，包括：
一个滤杯；
一个套环，其紧固在所述滤杯的一个开口端部；
所述套环包括至少两个凹槽，它们延伸贯穿所述套环的整个厚度。

17.  如权利要求16所述的壳体，其特征在于，所述滤杯和所述套环被构造成整体单件结构。

滤芯结构
技术领域
本发明涉及薄膜过滤模块和滤芯，它们同现有的过滤模块相比更加清洁、更容易安装和更换。特别地讲，本发明涉及一种滤芯以及一种由滤芯、可重复使用的滤杯、可重复使用的歧管和可重复使用的连接装置构成的薄膜过滤模块，所述连接装置连接着滤芯并将滤杯和歧管限定在一起。
背景技术
在诸如半导体等工业领域，在过滤过程中控制颗粒杂质需要使用具有能够去除亚微颗粒的薄膜的超净过滤器。众所周知的是，当沉积在半导体晶片上的任何颗粒足够大时，该颗粒就会产生缺陷。通常，在半导体工业中，即使颗粒的尺寸小至半导体芯片中的最小结构特征的大约十分之一，也会产生导致芯片失效的故障。因此，薄膜过滤器被用于制造半导体芯片的每个加工步骤中，以净化作业液体和气体。
尽管已经有很多不同的过滤模块设计被研制出来以用于超纯液体过滤，但其中两种较为流行。在第一种过滤模块设计中，需要被过滤的液体从过滤模块的一端流到另一端。在这种级别的过滤模块中，供给流体接头和渗透流体接头安置在过滤器的相反两端，液体从一端流向另一端。这种流动结构被称作直流结构。这种过滤模块存在两个缺点。首先，由于过滤模块被叠加在两组接头之间，因此，难以连接到工艺设备中。其次，由于至少一个接头位于模块底部，因此在拆开过滤模块时，模块中的残余自由液体会快速放泄出来。
第二种过滤模块设计将所有接头安置在模块的同一端。在这种模块中，供给流体口和渗透流体口通常在相反两侧水平定向在模块的端盖的顶部。由于这种形状，模块被称为具有T形结构。该T形结构便于将端盖连接到过滤模块地其余部分包括滤杯和安置在滤杯中的滤芯上。在这种设计中，滤杯和滤芯由单独的元件构成。因此，在构成过滤模块时，滤芯和滤杯被单独紧固和密封在歧管接口上。此外，在完成过滤后，滤杯和滤芯被单独从接口上拆下。这种单独拆卸要求滤杯移动的距离基本上大于滤芯的全长，以暴露出滤芯使之能够被拆下。然后，暴露的滤芯被手工或用手动工具拆下。由于滤芯富含被过滤的液体，该液体经常是腐蚀性和毒性的，因此滤芯拆卸步骤会给操作人员带来危险。另外，由于滤杯必须移过滤芯的全长，因此安置着滤杯和滤芯的空间必须足以适合于这一拆卸步骤。
在美国专利5,114,572中，提出了提供一个与滤杯协作的过滤组件，以产生一种滤芯-滤杯结构，其可以作为单一元件从歧管上拆下。滤芯通过设在其上的卡扣连接部连接在滤杯上，所述卡扣连接部装配在滤杯内表面上的凹槽中。滤杯通过卡扣连接部直接连接在滤芯顶盖，所述卡扣连接部装配在滤芯顶盖内的凹槽中。滤芯在滤杯顶部也就是滤杯与滤芯顶盖连接部位下面的位置装配在滤杯中。由于滤杯本体比滤杯顶部窄，因此设在滤杯狭窄部位的卡扣连接部增大了对流经滤杯的流体的堵塞。
因此，希望能够提供一种滤芯-滤杯连接结构，其能够将滤芯-滤杯连接部设在滤芯的过滤介质部分的顶部，以使流体堵塞最小化。此外，还希望提供一种滤芯，其具有清楚可见的连接装置，以便于实现滤芯向滤杯的连接。这样的滤芯有助于容易将滤芯插入滤杯中，能够降低操作人员在过滤之后拆下滤芯时遇到的危险，且能够减小安装过滤模块所需的空间。
发明内容
根据本发明，提供了一种过滤模块，其包括一个歧管以及一个由滤芯和滤杯形成的组合结构，其中滤芯和滤杯被锁定在一起，从而作为单件相对于歧管安装和拆卸。滤芯包括一个在两端被端盖密封的过滤介质。其中一个端盖包括至少两个凸缘和一个用于在歧管与滤芯内部之间形成流体连通的流体通道。凸缘从端盖向外延伸，并且超出过滤介质的外侧竖直表面。凸缘被设计成能够装配在滤杯的凹槽中，以实现滤芯向滤杯上的连接。端盖和凸缘安置在过滤介质上面，因此凸缘可以连接到滤杯的顶部。用于将滤芯紧固到滤杯上的所述端盖凸缘使得滤芯和滤杯能够以单件的形式从歧管上拆下。在本发明的一个方面，设有一个具有至少两个凸缘的端盖。端盖可以结合在具有任何结构的滤芯的一端，以使滤芯能够被紧固到滤杯上。在本发明的另一个方面，滤杯配有一个套环，该套环具有至少两个凹槽，用以容纳端盖的凸缘。滤杯和套环可以是单件式结构，也可以由两个单独的元件组成，这两个元件可以通过螺纹等方式结合在一起。
附图说明
图1是本发明的过滤模块的剖视图。
图2是本发明的滤芯的顶部的透视图。
图3是与图2中的滤芯一起使用的套环的透视图。
图4是本发明的滤杯和套环的透视图。
图5是本发明的另一种键合元件的底部透视图。
图6是示出了图5中的键合元件在图7所示套环上的位置的局部剖视图。
图7是具有凹槽的套环的透视图，所述凹槽用于容纳图5中的键合元件。
图8是本发明的另一种键合元件的顶部透视图。
图9是图8中的键合元件装配在图7中的套环中时的透视图。
图10是本发明的一种端盖的透视图。
图11是本发明的另一种端盖的透视图。
具体实施方式
本发明提供了一种滤芯和一种由歧管、滤芯和滤杯构成的过滤模块。歧管中设有流体通道，用于将流体滤芯供给到滤芯中和用于使渗透流体从滤芯排出。滤杯设有用于储存所供给的流体的装置，以使所述供给流体能够被引入滤芯中，或者用于储存从滤芯渗透出的流体，以使所述渗透流体流入歧管中并从过滤模块排出。供给流体可以通过歧管从滤芯外侧引入滤芯或从滤芯内侧引出。与滤芯相邻的滤杯中的流体既可以是供给流体，也可以是渗透流体。在任何情况下，供给流体均从歧管流入滤芯中，渗透流体通过歧管而从滤芯排出；通过设置密封，可以防止供给流体和渗透流体相互混合。
滤芯和滤杯被构造成能够密封在歧管上，或者作为一个整体而从与歧管接触的状态脱离出来。滤芯被两个端盖密封，其中一个端盖设有流体通道。滤芯的一个端盖具有与其整体形成的至少两个凸缘，并且形成了滤芯的流体通道。流体通道可以用作滤芯的入口或出口。凸缘被构造成能够将滤芯锁定在滤杯的顶部。由于凸缘安置在过滤介质上面，因此滤芯可以被紧固在滤杯的顶部，所述顶部的直径大于滤杯本体，这样，同将凸缘安置在滤芯与滤杯的本体之间时的情况相比，凸缘造成的流体堵塞较小。在过滤之后，滤杯和滤芯可以作为单一的整体部件而从歧管上拆下，而不是作为两个彼此分开的部件。由于滤杯和滤芯被一起拆下，因此不需要将滤芯从滤杯上取下。这样，不需要提供一个基本上等于滤芯和滤杯长度之和的空间，就能够拆下滤芯。仅需要提供一个基本上等于滤杯长度的空间。这样，同目前的过滤模块相比，可以将本发明的滤芯安装在更小的空间中。此外，由于滤芯与滤杯一起取出，因此不需要操作人员用手或手动工具对滤芯进行处理。这显著降低了操作人员接触到滤杯中的流体的可能性。滤杯可以选择性地配备有放泄管，用于在拆下滤杯之前排出流体。
在本发明的一个方面，一个端盖可以结合在滤芯的一端。该端盖包括至少两个凸缘，它们可以装配在滤杯的凹槽中，滤芯可以被紧固在滤杯中。端盖还设有流体通道，其既可以被用作通向滤芯的流体入口，也可以被用作从滤芯排出的流体出口。
在本发明的另一个方面，滤杯上设置了具有至少两个凹槽的套环，所述凹槽延伸贯穿套环的整个厚度。凹槽中容纳着端盖的凸缘，以形成用于将滤芯紧固在滤杯中的装置。套环和滤杯可以是单件式结构，也可以由两个单独的元件组成，这两个元件可以通过螺纹等方式结合在一起。
参看图1，一种过滤模块10包括一个歧管12、一个滤杯14和一个滤芯16。一个带螺纹环形件18安置在滤杯14的外表面20上，并且被一个沿着滤杯14的圆周延伸的突边22以及一个唇缘24限定在该外表面20上。通过控制突边22的尺寸和弹性，环形件18可以滑移通过突边18，以将环形件18安置就位，或者，突边22可以在环形件18被如图所示安置就位之后形成在滤杯14上。
环形件18基本上相对于滤杯14保持固定位置，即其不能沿滤杯14的长度方向移动较大的距离。在螺纹26和28啮合在一起后，环形件18带动或驱动滤芯16牢固地接触歧管12，以便通过O形圈11和13实现密封。相反，在环形件18旋转以使螺纹26和28彼此脱开时，滤芯16被确实地带动或驱动离开歧管12。滤杯14和与其对接的歧管12之间的密封是通过O形圈而实现的。滤杯被竖直移动以接触到歧管12，而不需要旋转滤杯14。
滤芯16通过一个端盖即顶盖30上的凸缘15而连接到滤杯14上，该凸缘15与套环34中的凹槽32相嵌接。套环34通过螺纹36而啮合在滤杯14中。套环34沿着滤杯14的整个内周延伸。或者，滤杯和套环可以被成型为单件，以获得滤杯14和套环34的形状，例如通过模制方法成型出来。流体通道42包括密封用O形圈11和13，并且可以用作滤芯16的入口和出口。在流体通道被用作入口时，流体被引入歧管12的进口44中。在流体通道42被用作出口时，流体被引导通过歧管12的进口46。由于凸缘15不沿着构成一个键合元件的顶盖30的整个周边延伸，因此流体能够以旁通的方式流过顶盖30而进入歧管12。
参看图2，滤芯16包括整体形成有凸缘15的顶盖30、一个底盖21、一个过滤体23和一个多孔壳体25。凸缘15从壳体25的竖直表面向外延伸。所述顶盖30和底盖21密封在过滤体23的端部，以防止供给的流体与渗透出的流体相混合。滤芯16的这种结构可确保流体进入滤芯16，并在穿过过滤体23之后离开滤芯16。过滤体23可以是深度型过滤体(depth filter)、褶皱型过滤体(pleated filter)等。
参看图3，套环34包括两个切口41和两个竖直延伸段43。每个竖直延伸段43分别包含一个凹槽32(其中一个未示出)。凹槽32配合并容纳着凸缘15。凹槽32形成的延伸角度取决于顶盖30和套环34所用材料的弹性。凹槽32形成的延伸角度至少为大约15度，并且在顶盖30和套环34由全氟烷基乙烯醚(PFA)等相对柔软聚合物制成时，优选在大约30度和大约45度之间。在顶盖30、凸缘15和套环34由相对坚硬的材料例如高密度聚乙烯制成时，该角度大约为采用PFA材料时的一半。上述大小的角度以及上述代表性材料可以在凸缘15与凹槽32之间提供出理想的接触表面，以便在过滤模块10的使用过程中顶盖30不与套环34分离。套环34可以设有卡止部。套环34还可以包括可选的竖直凹槽17，用于使流体能够在套环34和歧管12之间排放。
参看图4，图中示出了本发明的滤杯和套环的构造。套环34螺纹啮合在滤杯14中。或者，套环34和滤杯14可以模制成单件。滤杯14包括多个挡块50，这些挡块支撑着一个锁环(未示出)。滤杯14包括一个可以打开和关闭的放泄管17。放泄管17在过滤过程中是关闭的。
虽然本发明的顶盖被描述为具有两个相反的凸缘，但可以理解，顶盖可以设有两个以上的凸缘。为防止滤芯相对于滤杯摆动，至少两个凸缘是必要的。凸缘15的延伸方向和角度被这样设定，即凸缘15能够插入套环34的凹槽32中。
通过使凸缘15对准切口41，图2所示的实施例中的滤芯可插入图3所示的套环中。然后，顶盖30和滤芯16相对旋转，以使凸缘15装配在凹槽32中，从而将滤芯16紧固在套环34中。
在本发明的一个方面，由顶盖构成的键合元件的外表面被构造成与附装在滤杯上的套环的内表面相匹配，以便将设有所述键合元件的滤芯对中安置在滤杯中。通过将滤芯对中安置在滤杯中，可以在键合元件旋转到套环时使键合元件和套环平滑地配合。键合元件的外表面结构可以包含小的槽。虽然外表面结构并不是本发明必需的，但在没有设置外表面结构的情况下，键合元件将在套环中从一侧滑动到另一侧，从而增加了键合元件与套环接合的难度。
参看图5和6，顶盖或键合元件70包括位于每个键臂74和76上的槽72，用于与套环80上的表面78相匹配。虽然图5和6中的键合元件包括突台82，但它们对于槽72的功能而言是不必要的。突台82的作用将在下面描述。
在本发明的另一个方面，本发明的套环设有贯穿套环厚度的凹槽。凹槽与键合元件上的突台相接合，以使套环和键合元件之间的配合得到改进。突台被这样构造，即在键合元件被旋转就位时，突台将导致与其配合的凹槽向外膨胀，直至键合元件装配在敞开的凹槽中。在装配后，凹槽彼此向着对方收缩，以叠加住键合元件，以使键合元件在使用过程中更难以从套环中脱出。
参看图7、8和9，套环84包含两个相反的凹槽86和88，当键合元件90被旋转就位于套环84中时，突台82装配在凹槽86和88中。通过突台82与套环84的内表面相接触，可使凹槽彼此向外膨胀。突台82的外表面之间的距离略大于套环84的对置内表面之间的距离。
参看图10，本发明的顶盖92包括一个设有O形圈96和98的流体通道94。顶盖92包括一个具有凸缘102和104的板100。凸缘102和104装配在凹槽壳体的凹槽例如图9所示的凹槽86中。凸缘102和104上也设有突台106和108，用于确保锁紧顶盖92，所述顶盖通过诸如粘接等方法而固定在图2所示滤芯的一端。
参看图11，图中示出了本发明的一种替代性的顶盖150。顶盖110不像图10中的顶盖那样包括突台。顶盖110包括板100、凸缘102和104、流体通道94、O形圈96和98。凸缘102和104以图9所示的方式装配在滤杯的套环的凹槽中。