RU2783393C1

RU2783393C1 - Block of a filtration material manufactured using additive technology

Info

Publication number: RU2783393C1
Application number: RU2021125806A
Authority: RU
Inventors: Хавьер А. РОДРИГЕС; Даррелл Л. МОРХАУС третий; Филип С. СПЕНГЛЕР
Original assignee: Кейтерпиллар Инк.
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2022-11-11

Abstract

FIELD: filtering.

SUBSTANCE: filter comprises: a body forming a Cartesian coordinate system, including the X axis, the Y axis, the Z axis, and multiple X-Y planes consecutively spaced along the Z axis. The filtration material with multiple layers of a solidified material distanced along the Z axis in different X-Y planes from the multiple X-Y planes has a toroidal configuration and is divided into multiple segments. The first segment comprises a layer of multiple layers of a solidified material forming a first angle with the X axis. The second segment is located in a circumference near the first segment and comprises a layer of multiple layers of a solidified material, including a wave-like strip of a solidified material, forming a second angle with the X axis. Each segment forms a polyhedral external part.

EFFECT: higher quality of filtering.

8 cl, 33 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к фильтрам и дыхательным клапанам, используемым для удаления загрязняющих веществ из различных жидкостей, например, рабочих жидкостей, для фильтрации воздуха, масла и топлива и т.д., которые используются для приведения в действие механизмов и двигателей землеройного, строительного и горнодобывающего оборудования и тому подобного (например, в автомобилестроении, сельском хозяйстве, ОВКВ (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха), локомотивостроении, судостроении, производстве устройств для очистки выхлопных газов или любых других отраслях промышленности, где используются фильтры и дыхательные клапаны). В частности, настоящее изобретение относится к фильтрам, которые изготавливаются с использованием технологии 3D-печати, которая позволяет использовать более сложную геометрическую фигуру в фильтре.The present invention relates to filters and breathing valves used to remove contaminants from various fluids, such as working fluids, to filter air, oil and fuel, etc., which are used to drive machinery and engines of earthmoving, construction and mining equipment and the like (e.g. automotive, agriculture, HVAC (heating, ventilation and air conditioning), locomotive, shipbuilding, exhaust gas treatment, or any other industry where filters and breathers are used). In particular, the present invention relates to filters that are made using 3D printing technology, which allows the use of a more complex geometric figure in the filter.

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of the invention

В землеройном, строительном и горнодобывающем оборудовании и т.п. часто используются фильтры и/или дыхательные клапаны, которые применяются для удаления загрязняющих веществ из различных текучих сред, например, рабочей жидкости, масла, топлива и т.д., используемых для приведения в действие механизмов и силовых установок оборудования. Со временем в текучих средах накапливаются загрязняющие вещества, которые могут повредить компоненты различных механизмов (например, гидравлических цилиндров) и силовых установок, что потребует ремонта. Задача фильтров и/или дыхательных клапанов состоит в удалении загрязняющих веществ из различных текучих сред для продления срока службы этих компонентов. Любая отрасль промышленности, использующая фильтры и/или дыхательные клапаны, может также нуждаться в удалении загрязняющих веществ из рабочей жидкости, воздуха, масла, топлива и т.д. Примерами других отраслей являются, помимо прочего, автомобилестроение, сельское хозяйство, ОВКВ, локомотивостроение, судостроение, производство устройств для очистки выхлопных газов и др.In earthmoving, construction and mining equipment, etc. filters and/or breathers are often used to remove contaminants from various fluids such as hydraulic fluids, oils, fuels, etc. used to drive machinery and equipment. Over time, contaminants build up in fluids that can damage various machinery components (such as hydraulic cylinders) and powertrains, requiring repair. The purpose of filters and/or breathers is to remove contaminants from various fluids to extend the life of these components. Any industry that uses filters and/or breathers may also need to remove contaminants from fluid, air, oil, fuel, etc. Examples of other industries include, but are not limited to, automotive, agriculture, HVAC, locomotive, shipbuilding, exhaust gas treatment, etc.

Характеристики и геометрическая фигура у таких фильтров ограничиваются производственными технологиями, которые доступны для изготовления фильтров и связанных с ними фильтрационных материалов. Обычно используемые технологии представляют собой складывание пористой ткани или других материалов, которые удаляют загрязнения. Типичная технология послойной печати представляет собой способ изготовления твердых, а не пористых деталей. В результате создание фильтрующего элемента подходящего качества, который можно встраивать в печатные детали или использовать в модуле элемента, выходит за рамки стандартных возможностей современных аддитивных технологий, таких как FDM (метод послойного наложения расплавленной полимерной нити), FFF (метод наплавления нитей), SLA (стереолитография) и др.The characteristics and geometry of such filters are limited by the manufacturing techniques that are available for the manufacture of filters and related filtration materials. Commonly used techniques are the folding of porous fabric or other materials that remove contaminants. A typical layer-by-layer printing technique is a method of making solid rather than porous parts. As a result, the creation of a filter element of suitable quality, which can be embedded in printed parts or used in an element module, goes beyond the standard capabilities of modern additive technologies such as FDM (molten polymer filament layering method), FFF (filament bonding method), SLA ( stereolithography), etc.

Например, в патентной заявке США № 2016/0287048 A1 на имя Thiyagarajan и соавт. описывается фильтр для посудомоечной машины, который содержит фильтрующий элемент, корпус, простирающийся в осевом направлении фильтра, и крышку, расположенную на первом торце корпуса в осевом направлении фильтра. Фильтрующий элемент предназначен для фильтрования загрязняющих веществ и других частиц в промывочной жидкости из моечной камеры посудомоечной машины и крепится к корпусу фильтра или выполняется в одно целое с корпусом фильтра. Кроме того, крышка выполняется способной пропускать поток промывочной жидкости из моечной камеры посудомоечной машины в фильтрующий элемент и может выполняться в одно целое с корпусом фильтра с использованием технологии послойной печати. На рис. 15 и 16 и параграфе 59 патента Thiyagarajan и соавт. показано, что отверстия фильтра видимы невооруженным глазом (0,08 дюйма). Этот диаметр не подходит для удаления некоторых загрязняющих веществ фильтрами и/или дыхательными клапанами, используемые при производстве земляных работ, в строительных, горнодобывающих отраслях и т.п. (см. выше более полный список отраслей, в которых используются фильтры и/или дыхательные клапаны).For example, US Patent Application No. 2016/0287048 A1 to Thiyagarajan et al. describes a filter for a dishwasher, which includes a filter element, a housing extending in the axial direction of the filter, and a cover located on the first end of the housing in the axial direction of the filter. The filter element is designed to filter contaminants and other particles in the washing liquid from the washing chamber of the dishwasher and is attached to the filter housing or is integral with the filter housing. In addition, the cover is configured to pass the flow of washing liquid from the washing chamber of the dishwasher to the filter element and can be integrally formed with the filter housing using layer-by-layer printing technology. On fig. 15 and 16 and paragraph 59 of Thiyagarajan et al. shown that the filter holes are visible to the naked eye (0.08 inches). This diameter is not suitable for the removal of certain contaminants by filters and/or breathers used in earthworks, construction, mining, etc. (see above for a more complete list of industries that use filters and/or breathers).

Аналогичным образом в патентной заявке США № 2016/0287605 A1 на имя Miller и соавт. описывается посудомоечная машина, которая содержит сборный отстойник с унитарным фильтром для фильтрации промывочной жидкости, подаваемой в моечную камеру посудомоечной машины. Унитарный фильтр формирует центральную ось. Унитарный фильтр также содержит фильтрационный материал, внутренняя поверхностью которого формирует внутреннюю камеру фильтрационного материала. Площадь поперечного сечения внутренней камеры в плоскости, которая перпендикулярна центральной оси, изменяется по длине центральной оси. Также предлагается взаимосвязанный способ формирования унитарного фильтра для посудомоечной машины. В параграфе 33 патента Миллера и соавт. показано, что размер пор фильтрационного материала составляет от 0,003 дюйма до 0,025 дюйма. Однако точный способ создания пор такого маленького размера подробно не описан. Similarly, US Patent Application No. 2016/0287605 A1 to Miller et al. describes a dishwasher that contains a collection sump with a unitary filter for filtering the washing liquid supplied to the washing chamber of the dishwasher. The unitary filter forms the central axis. The unitary filter also contains a filtration material, the inner surface of which forms the inner chamber of the filtration material. The cross-sectional area of the inner chamber in a plane that is perpendicular to the central axis varies along the length of the central axis. An interconnected method for forming a unitary dishwasher filter is also provided. In paragraph 33 of the Miller et al. shown that the pore size of the filter material is from 0.003 inches to 0.025 inches. However, the exact method for creating pores of such a small size is not described in detail.

Кроме того, эти ссылки на предшествующий уровень техники подробно не описывают, как максимизировать пропускание жидкости, отфильтрованной фильтрационным материалом, изготовленными с использованием технологии послойной печати. In addition, these prior art references do not detail how to maximize the transmission of the liquid filtered by the filter material made using layer-by-layer printing technology.

Краткое изложение существа изобретенияBrief summary of the invention

Предлагается фильтр в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фильтр содержит корпус, формирующий декартову систему координат, включая ось X, ось Y, ось Z и фильтрационный материал, содержащий множество слоев затвердевшего материала. По меньшей мере, один слой из множества слоев затвердевшего материала содержит волнообразную полосу затвердевшего материала, простирающуюся в первом заранее заданном направлении и образующую первый угол с осью X. A filter according to an embodiment of the present invention is provided. The filter contains a housing that forms a Cartesian coordinate system, including the X axis, Y axis, Z axis and a filter material containing a plurality of layers of hardened material. At least one layer of the plurality of hardened material layers comprises a wavy strip of hardened material extending in a first predetermined direction and forming a first angle with the X axis.

Предлагается фильтрационный материал в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фильтрационный материал формирует декартову систему координат, включая ось X, ось Y и ось Z, и содержит: первый сегмент, содержащий первое множество слоев, при этом, по меньшей мере, один слой из первого множества слоев содержит волнообразную полосу затвердевшего материала, простирающуюся в первом заранее заданном направлении и образующую первый угол с осью X; и второй сегмент, содержащий второе множество слоев, при этом, по меньшей мере, один слой из второго множества слоев содержит волнообразную полосу затвердевшего материала, простирающуюся в другом заранее заданном направлении, отличном от первого заранее заданного направления, и образующую второй угол с осью X, который отличается от первого угла.A filtration material is provided in accordance with an embodiment of the present invention. The filtration material forms a Cartesian coordinate system, including the X axis, the Y axis and the Z axis, and contains: the first segment containing the first set of layers, while at least one layer of the first set of layers contains an undulating strip of solidified material extending in the first a predetermined direction and forming a first angle with the X-axis; and a second segment comprising a second plurality of layers, wherein at least one layer of the second plurality of layers comprises an undulating strip of hardened material extending in another predetermined direction different from the first predetermined direction and forming a second angle with the X axis, which is different from the first corner.

Предлагается способ изготовления фильтрационного материала в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ включает: создание машиночитаемой трехмерной модели фильтрационного материала, включающей множество сегментов, причем каждый сегмент трехмерной модели выполняется для преобразования во множество тонких срезов, каждый из которых формирует слой поперечного сечения фильтрационного материала, причем каждый сегмент включает в себя волнообразный слой, простирающийся в заранее заданном направлении, которое отличается от заранее заданного направления волнообразного слоя другого сегмента; и последовательное формирование каждого слоя фильтрационного материала с использованием технологии послойной печати.A method for making a filter material according to another embodiment of the present invention is provided. The method includes: creating a computer-readable three-dimensional model of the filter material, including a plurality of segments, each segment of the three-dimensional model is performed to be converted into a plurality of thin slices, each of which forms a layer of the cross section of the filter material, each segment includes an undulating layer extending in a predetermined a direction that is different from the predetermined direction of the undulating layer of the other segment; and successive formation of each layer of filtration material using layer-by-layer printing technology.

Краткое описание рисунковBrief description of the drawings

Прилагаемые рисунки, которые включены в настоящее раскрытие и составляют часть описания, иллюстрируют примерные варианты осуществления изобретения и, вместе с описанием, служат для объяснения принципов изобретения. The accompanying drawings, which are included in this disclosure and form part of the description, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

На рис. 1 представлен вид в перспективе фильтра с фильтрационным материалом, изготовленного с использованием трехмерной печати или другой технологии послойной печати в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Верхняя часть фильтра удалена, чтобы показать его внутренние рабочие части. Более того, показано, что фильтр изготавливается с использованием технологии послойной печати.On fig. 1 is a perspective view of a filter with a filter material manufactured using 3D printing or other layer-by-layer printing technology according to the first embodiment of the present invention. The top of the filter has been removed to show its inner workings. Moreover, the filter is shown to be manufactured using layer-by-layer printing technology.

На рис. 2 представлен вид в перспективе фильтра с фильтрационным материалом, изготовленного с использованием трехмерной печати или другой технологии послойной печати в соответствии с вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, подобно варианту, изображенному на рис. 1, за исключением того, что фильтрационный материал выполняется с разным размером пор.On fig. 2 is a perspective view of a filter with a filter material manufactured using 3D printing or other layer-by-layer printing technology according to the second embodiment of the present invention, similar to the embodiment shown in FIG. 1, except that the filtration material is made with different pore sizes.

На рис. 3 представлен увеличенный вид в перспективе фильтрационного материала, изображенного на рис. 1, иллюстрирующий, что фильтрационный материал образуется путем формирования слоев волнообразных полос материала, которые волнообразно чередуются в направлении от одного слоя (направление X) к соседнему слою (направление Y) вдоль направления Z.On fig. 3 is an enlarged perspective view of the filter material shown in fig. 1 illustrating that the filter material is formed by forming layers of undulating bands of material that alternate in a wave-like direction from one layer (X direction) to an adjacent layer (Y direction) along the Z direction.

На рис. 4 представлен вид в перспективе задней части фильтра, изображенного на рис. 2.On fig. 4 is a perspective view of the back of the filter shown in fig. 2.

На рис. 5 представлен вид в разрезе фильтрационного материала в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.On fig. 5 is a sectional view of a filtration material according to another embodiment of the present invention.

На рис. 6 представлен сборный фильтр в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.On fig. 6 shows a filter assembly according to a third embodiment of the present invention.

На рис. 7 представлен вид в перспективе разреза сборного фильтра, изображенного на рис. 6, показывающий фильтрационный материал согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, изображающий поток текучей среды через фильтр. On fig. 7 is a sectional perspective view of the filter assembly shown in fig. 6 showing a filter material according to another embodiment of the present invention, depicting fluid flow through the filter.

На рис. 8 представлен сборный фильтр, изображенный на рис. 7, в сухом состоянии, поскольку он изготавливается с использованием технологии послойной печати, что более четко показывает пористость фильтрационного материала.On fig. 8 shows the prefabricated filter shown in fig. 7 in the dry state, since it is produced using layer-by-layer printing technology, which more clearly shows the porosity of the filter material.

На рис. 9 представлен вид в разрезе передней части сборного фильтра, изображенного на рис. 8.On fig. 9 is a sectional view of the front of the filter assembly shown in fig. eight.

На рис. 10 представлен увеличенный вид части сборного фильтра, изображенного на рис. 8, иллюстрирующий, что и корпус и фильтрационный материал могут изготавливаться с использованием технологии послойной печати.On fig. 10 is an enlarged view of part of the filter assembly shown in fig. 8 illustrating that both the housing and the filter material can be produced using layer-by-layer printing technology.

На рис. 11 представлен вид в перспективе разреза фильтрационного материала, изображенного на рис. 8, более четко показывающий, что фильтрационный материал имеет в целом цилиндрическую тороидальную конфигурацию.On fig. 11 is a sectional perspective view of the filter media shown in FIG. 8, showing more clearly that the filter material has a generally cylindrical toroidal configuration.

На рис. 12 представлен вид спереди фильтрационного материала, изображенного на рис. 11.On fig. 12 is a front view of the filter material shown in fig. eleven.

На рис. 13 представлен вид в разрезе сверху сборного фильтра, изображенного на рис. 8.On fig. 13 is a top sectional view of the filter assembly shown in fig. eight.

На рис. 14 представлен вид в разрезе сверху сборного фильтра, изображенного на рис. 8.On fig. 14 is a top sectional view of the filter assembly shown in fig. eight.

На рис. 15 представлено схематическое изображение способа и системы для создания трехмерной модели фильтра и/или фильтрационного материала в соответствии с любым вариантом осуществления настоящего изобретения.On fig. 15 is a schematic representation of a method and system for creating a three-dimensional model of a filter and/or filter material in accordance with any embodiment of the present invention.

На рис. 16 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ создания фильтра и/или фильтрационного материала в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.On fig. 16 is a flow chart illustrating a method for making a filter and/or filter material in accordance with an embodiment of the present invention.

На рис. 17 представлена фотография фильтрационного материала, иллюстрирующая провисание или другую деформацию слоев для уменьшения размера пор.On fig. 17 is a photograph of the filter material illustrating sagging or other deformation of the layers to reduce pore size.

На рис. 18 представлен способ использования пакета программ системы CAD для создания файла STL (созданного с использованием одного файла твердотельной модели) с последующим преобразованием файла STL во множество слоев с помощью программного обеспечения для 3D-печати.On fig. 18 shows how to use a CAD software package to create an STL file (created using a single solid model file) and then convert the STL file into multiple layers using 3D printing software.

На рис. 19 представлен вид сверху фильтрационного материала в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, в котором множество слоев фильтрационного материал наклонено под одним углом.On fig. 19 is a plan view of a filter material according to an embodiment of the present invention, in which a plurality of layers of filter material are inclined at one angle.

На рис. 20 представлен увеличенный вид части фильтрационного материала, изображенного на рис. 19, показывающий ориентацию слоев фильтрационного материала под одним углом. On fig. 20 is an enlarged view of a portion of the filter material shown in fig. 19 showing the orientation of the layers of filter media at one angle.

На рис. 21 представлен вид в перспективе фильтрационного материала, имеющего тороидальную конфигурацию и множество слоев, ориентированных под одним и тем же единственным углом.On fig. 21 is a perspective view of a filter material having a toroidal configuration and a plurality of layers oriented at the same single angle.

На рис. 22 представлен увеличенный вид части фильтрационного материала, изображенного на рис. 21, иллюстрирующий внутреннюю часть фильтрационного материала с ограниченным количеством отверстий во внутреннем проходе фильтрационного материала, поскольку множество слоев ориентировано под одним и тем же углом. On fig. 22 is an enlarged view of a portion of the filter media shown in fig. 21 illustrating the inside of the filter material with a limited number of holes in the internal passage of the filter material because the plurality of layers are oriented at the same angle.

На рис. 23 представлен увеличенный вид части фильтрационного материала, изображенного на рис. 21, иллюстрирующий многогранную внешнюю часть фильтрационного материала с ограниченным количеством отверстий, выходящих из многогранной внешней части фильтрационного материала, или иллюстрирующий, что пути фильтрации ограничены, поскольку множество слоев ориентированы под одним углом, в результате чего пути фильтрации не перпендикулярны многогранной внешней части фильтрационного материала.On fig. 23 is an enlarged view of a portion of the filter material shown in fig. 21 illustrating the polyhedral outer portion of the filter material with a limited number of holes extending from the polygonal outer portion of the filter material, or illustrating that the filtration paths are limited because the plurality of layers are oriented at the same angle, resulting in the filtration paths not being perpendicular to the polygonal outer portion of the filter material.

На рис. 24 показано создание множества файлов с расширением «solid» (например, десять отдельных сегментов), их преобразование в файлы STL, а затем импорт в программное обеспечение 3D-печати для создания множества секций фильтрационного материала, имеющих разные углы, вдоль которых простирается множество слоев для каждого сегмента.On fig. Figure 24 shows the creation of multiple "solid" files (e.g., ten separate segments), converting them to STL files, and then importing them into 3D printing software to create multiple sections of filter material having different angles along which multiple layers extend for each segment.

На рис. 25 показаны все десять сегментов, импортированных в программное обеспечение для 3D-печати, с разными углами заполнения и настройками печати.On fig. Figure 25 shows all ten segments imported into the 3D printing software, with different infill angles and print settings.

На рис. 26 представлен вид сверху фильтра, изготовленного с использованием технологии послойной печати, содержащего фильтрационный материал с одним углом заполнения.On fig. 26 is a plan view of a filter made using layer-by-layer printing technology containing a filter material with a single filling angle.

На рис. 27 представлен вид сверху фильтра, изготовленного с использованием технологии послойной печати, содержащего фильтрационный материал, разделенный на десять разных сегментов, каждый из которых имеет разный угол заполнения. On fig. 27 is a plan view of a filter made using layer-by-layer printing technology, containing filter material divided into ten different segments, each of which has a different filling angle.

На рис. 28 представлен вид в перспективе фильтрационного материала, изображенного на рис. 27, удаленного из фильтра.On fig. 28 is a perspective view of the filter material shown in fig. 27 removed from the filter.

На рис. 29 представлен вид в перспективе фильтра, изображенного на рис. 27.On fig. 29 is a perspective view of the filter shown in fig. 27.

На рис. 30 представлен вид в перспективе варианта осуществления фильтрационного материала, образующего цилиндрическую тороидальную конфигурацию снаружи и внутри фильтрационного материала.On fig. 30 is a perspective view of an embodiment of a filter media forming a cylindrical toroidal configuration on the outside and inside of the filter media.

На рис. 31 представлен вид сверху фильтрационного материала, изображенного на рис. 30.On fig. 31 is a top view of the filter material shown in fig. thirty.

На рис. 32 представлен увеличенный вид части фильтрационного материала, изображенного на рис. 30.On fig. 32 is an enlarged view of a portion of the filter material shown in fig. thirty.

На рис. 33 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ создания фильтра и/или фильтрационного материала в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.On fig. 33 is a flow chart illustrating a method for making a filter and/or filter material in accordance with yet another embodiment of the present invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Ниже приводится подробное описание примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые рисунки. По мере возможности на всех рисунках будут использоваться одинаковые номера позиций для обозначения тех же или похожих деталей. В некоторых случаях в этом описании будет указываться номер позиции, а на рисунках также будет отображаться номер позиции, за которым следует буква, например, 100a, 100b или апостроф, например, 100’, 100’’ и т.д. Следует понимать, что использование букв или апострофов сразу после номера позиции указывает на то, что эти механизмы имеют одинаковую форму и обладают аналогичной функцией, как это часто бывает при зеркальном отображении геометрической фигуры в плоскости симметрии. Для удобства объяснения, буквы или апострофы часто не будут включаться в настоящее описание, но могут отображаться на рисунках, чтобы указать на параллелизм механизмов, имеющих схожие или идентичные функции или геометрическую фигуру, и обсуждаемых в этом документе. The following is a detailed description of exemplary embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings. To the extent possible, the same reference numbers will be used in all figures to refer to the same or similar parts. In some cases, this description will include the position number, and the figures will also show the position number followed by a letter, such as 100a, 100b, or an apostrophe, such as 100’, 100’’, etc. It should be understood that the use of letters or apostrophes immediately after the position number indicates that these mechanisms have the same shape and have a similar function, as is often the case when a geometric figure is mirrored in a plane of symmetry. For convenience of explanation, letters or apostrophes will often not be included in the present description, but may be displayed in the drawings to indicate the parallelism of mechanisms having similar or identical functions or geometry discussed in this document.

В данном документе будут обсуждаться различные варианты осуществления фильтра и/или фильтрационного материала, использующие существующие технологии послойной печати, для реализации способа получения повторяемого технологического процесса, который создает пористый фильтрационный материал с приемлемой степенью эффективности. Примерами технологического процесса являются: FFF, FDM, SLA и т.д., оборудование для 3D-печати и специальная программа управления профилем движения печатающей головки, позволяющая, по мере добавления материала на деталь, образовывать небольшие зазоры для создания пористой структуры. В данном способе используется программное обеспечение с открытым исходным кодом, которое генерирует структуру фильтрации на основе входных данных, предоставленных пользователем. Этот способ позволяет изменять скорость и путь печатающей головки, расход наносимого пластика, методы охлаждения и т.д. Уложенная структура может провисать или деформироваться иным образом с образованием пор небольшого размера.This document will discuss various embodiments of a filter and/or filter media using existing layer-by-layer printing technologies to implement a method for obtaining a repeatable process that creates a porous filter media with an acceptable degree of efficiency. Examples of the workflow are: FFF, FDM, SLA, etc., 3D printing equipment and a special printhead motion profile control program that allows, as material is added to the part, to form small gaps to create a porous structure. This method uses open source software that generates a filter structure based on input provided by the user. This method allows you to change the speed and path of the print head, the amount of applied plastic, cooling methods, etc. The stacked structure may sag or otherwise deform to form small pores.

Например, материал может стекать каплями с одного слоя на следующий слой, создавая точку закупорки со следующим слоем. Таким образом создаются две (или более) поры и более мелкая пористость материала. Деформация (например, стекание каплями, провисание и т.д.) может иметь место в результате нагрева горячим соплом новейшего созданного слоя и действия силы тяжести. В результате предыдущий уложенный слой может соединяться с новым слоем. Слой, образованный в результате стекания капель, который перпендикулярен / не параллелен двум параллельным слоям и разделен подходящим расстоянием, может деформироваться до тех пор, пока не соприкоснется с соседним слоем, создавая две (или более) небольшие поры на каждой стороне. Фактически, это позволит создать более мелкие поры для более тонкой фильтрации. Отслеживание деформации может включать контроль температуры, контроль высоты слоя, ширины экструзии, профиля заполнения и т.д. На рис. 17 показано, как таким образом можно минимизировать размер 134.For example, the material may drip from one layer to the next layer, creating a blockage point with the next layer. This creates two (or more) pores and finer material porosity. Deformation (eg, dripping, sagging, etc.) may occur as a result of the hot nozzle heating the newly created layer and the action of gravity. As a result, the previous stacked layer can be connected to the new layer. A drip layer that is perpendicular/non-parallel to two parallel layers and separated by a suitable distance can deform until it contacts the adjacent layer, creating two (or more) small pores on each side. In fact, this will create smaller pores for finer filtration. Strain tracking can include temperature control, layer height control, extrusion width, fill profile, etc. On fig. 17 shows how the size 134 can be minimized in this way.

Способность одного слоя фильтрационного материала удерживать загрязняющие вещества обычно ограничивается количеством проточных каналов через материал. Поскольку жидкая среда протекает через материал, то загрязняющие вещества больше размеров каналов, не способны проходить через материал и в конечном итоге блокируют проточной канал или застревают в материале. Для увеличения пропускной способности фильтра, материал можно разделить на слои и/или расположить в шахматном порядке таким образом, чтобы более крупные загрязняющие вещества задерживались на другой глубине, чем более мелкие загрязняющие вещества. Это приводит к увеличению способности удерживать загрязняющие вещества. Прототипичный материал имеет однородную структуру пор. Это ограничивает пропускную способность материала, потому что задержка фильтром большей части загрязняющих веществ, будет происходить вблизи поверхности, через которую первоначально протекает загрязненная жидкая среда.The ability of a single layer of filtration material to retain contaminants is usually limited by the number of flow channels through the material. As the fluid flows through the material, contaminants are larger than the channels, unable to pass through the material, and eventually block the flow channel or get stuck in the material. To increase filter capacity, the material can be layered and/or staggered so that larger contaminants are trapped at a different depth than finer contaminants. This leads to an increase in the ability to retain contaminants. The prototype material has a uniform pore structure. This limits the throughput of the material because most of the contaminants will be trapped by the filter near the surface through which the contaminated fluid initially flows.

В различных вариантах осуществления фильтрационных материалов, раскрытых в данном документе, может создаваться уклон в многоярусном материале и/или нескольких многоярусных блоках материала, изготовленных с использованием технологий послойной печати. Блок материала может состоять из отдельных блоков материала, разработанных и синтезированных за счет уникальных комбинаций входных настроек в технологическом процессе послойной печати. Эти настройки позволяют выборочно управлять геометрической фигурой каждого яруса в блоке материала. Многоярусное изготовление отдельных и уникальных блоков материала позволяет всему блоку материала действовать как один непрерывный фильтрующий элемент, несмотря на наличие нескольких ярусов фильтрации, как это имеет место при использовании фильтра, состоящего нескольких подключенных последовательно фильтров. В отличие от фильтра традиционной конструкции, добавление дополнительных ярусов не обязательно приводит к значительному увеличению сложности и стоимости детали. In various embodiments of the filter materials disclosed herein, a slope can be created in a stacked material and/or multiple stacked blocks of material made using layer-by-layer printing techniques. A material block can be made up of individual material blocks designed and synthesized from unique combinations of input settings in a layered workflow. These settings allow you to selectively control the geometric shape of each tier in the material block. The tiered fabrication of separate and unique blocks of material allows the entire block of material to act as one continuous filter element despite having multiple tiers of filtration, as is the case with a filter consisting of multiple filters connected in series. Unlike a traditional filter design, the addition of additional tiers does not necessarily increase the complexity and cost of the part significantly.

В результате загрязненный поток будет проходить через каждый ярус, подвергаясь различной степени фильтрации для достижения определенного уровня эффективности. В некоторых вариантах осуществления, высота слоя остается постоянной по отношению к этому слою и определяется на фиксированном расстоянии от слоя, который был только что добавлен к детали (печать с разной высотой слоя на разной высоте печатаемой детали для сокращения времени печати). As a result, the contaminated stream will pass through each tier, subjected to varying degrees of filtration to achieve a certain level of efficiency. In some embodiments, the layer height remains constant with respect to that layer and is defined at a fixed distance from the layer that was just added to the part (printing with different layer heights at different heights of the printed part to reduce print time).

В некоторых вариантах осуществления, способ позволяет изменять высоту слоя при печати, чтобы создать один слой, который толще в одной области и тоньше в другой. Изменение высоты слоя по отношению к глубине блока материала может привести к сбеганию на конус, что создает меньший размер пор по мере продвижения вниз по потоку. Это может повысить эффективность относительно глубины и предотвратить проникновение более крупных частиц дальше соответствующей глубины, в зависимости от размера частиц. Это позволит лучше использовать объем, занимаемый блоком материала, и увеличить способность удерживать загрязняющие вещества. Конусы также могут быть вложены друг в друга для дальнейшего увеличения используемого объема блока материала. Вложенные друг в друга конусы могут иметь одинаковые размеры, чтобы функционировать как фильтр, или иметь большую конусность, что позволит повысить эффективность относительно яруса внутри блока материала.In some embodiments, the method allows the layer height to be changed when printed to create one layer that is thicker in one area and thinner in another. Changing the bed height relative to the depth of the block of material can result in slug, which creates a smaller pore size as one moves downstream. This can improve efficiency relative to depth and prevent larger particles from penetrating beyond the appropriate depth, depending on particle size. This will make better use of the volume occupied by the block of material and increase the ability to retain contaminants. The cones can also be nested to further increase the usable volume of the block of material. The nested cones can be the same size to function as a filter, or have a larger taper to increase efficiency relative to the tier within the block of material.

Фильтры и/или фильтрационные материалы, обсуждаемые в данном документе, могут использоваться для удаления загрязняющих веществ в жидкой среде любого типа, включая: рабочую жидкость, масло, топливо и т.д., а также использоваться в любой отрасли промышленности, включая: производство земляных работ, строительные, горнодобывающие отраслях и т.п. В контексте данного документа термин «фильтр» охватывает «дыхательные клапаны» или любое другое устройство, используемое для удаления загрязняющих веществ из текучих сред, как описано где-либо в данном документе. Кроме того, любая отрасль промышленности, как описано выше, в которой используются фильтры и/или дыхательные клапаны, может использовать любой из вариантов осуществления, обсуждаемых в данном документе.The filters and/or filter media discussed in this document can be used to remove contaminants in any type of liquid medium, including: working fluid, oil, fuel, etc., and used in any industry, including: works, construction, mining industries, etc. In the context of this document, the term "filter" covers "breathing valves" or any other device used to remove contaminants from fluids, as described elsewhere in this document. In addition, any industry, as described above, that uses filters and/or breathing valves can use any of the embodiments discussed herein.

На рис. 1-4 представлен фильтр в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Необходимо отметить, что верхняя часть фильтра, изображенная на рис. 1-4, удалена, чтобы показать его внутренние рабочие части. Даже если верхняя часть удалена, следует понимать, что фильтр содержит такую верхнюю часть и на практике вместе будут образовывать корпус. Другие компоненты фильтра, которые специально не показаны, но предполагается их присутствие, представляют собой торцевые крышки, центральную трубку, верхнюю пластину и т.д. В некоторых вариантах осуществления центральная трубка можно отсутствовать, поскольку фильтр может иметь структурную целостность и фильтр может изготавливаться заодно с фильтрационным материалом.On fig. 1-4 show a filter according to an embodiment of the present invention. It should be noted that the upper part of the filter shown in Fig. 1-4 has been removed to show its internal workings. Even if the top is removed, it should be understood that the filter contains such a top and in practice together will form a housing. Other filter components not specifically shown but expected to be present are end caps, center tube, top plate, etc. In some embodiments, the central tube may be omitted because the filter may have structural integrity and the filter may be integral with the filter material.

Фильтр 100 содержит корпус 102, содержащий внешнюю стенку 104, образующую полую внутреннюю часть 106. Как показано, внешняя стенка 104 имеет прямоугольный профиль (или другой многоугольный профиль). Это не обязательно для других вариантов осуществления. Например, смотрите рис. 6. Для внешней стенки 104 возможны другие конфигурации, например, цилиндрическая. В соответствии с рис. 1-4, входное отверстие 108 находится в жидкостном соединении с полой внутренней частью 106. Кроме того, выход 110 находится в жидкостном соединении с полой внутренней частью 106. Первый фильтрационный материал 112 расположен в полой внутренней части 106, содержащей множество слоев 114, 114’ и т.д. Как более подробно показано на рис. 3, каждый слой 114, 114’ и т.д. включает волнообразную полосу 116 затвердевшего материала, формирующую множество пор 117, 117’ и т.д. между каждым из множества слоев 114, 114’.The filter 100 includes a housing 102 containing an outer wall 104 defining a hollow inner portion 106. As shown, the outer wall 104 has a rectangular profile (or other polygonal profile). This is not necessary for other embodiments. For example, see fig. 6. Other configurations are possible for outer wall 104, such as cylindrical. In accordance with fig. 1-4, the inlet 108 is in fluid communication with the hollow interior 106. In addition, the outlet 110 is in fluid communication with the hollow interior 106. The first filter material 112 is located in the hollow interior 106 containing a plurality of layers 114, 114' etc. As shown in more detail in Fig. 3, each layer 114, 114', etc. includes an undulating band 116 of hardened material forming a plurality of pores 117, 117', etc. between each of the plurality of layers 114, 114'.

На рис. 1, 2 и 4, полая внутренняя часть 106 включает прямоугольную кубическую камеру 118, находящуюся в жидкостном соединении с входным отверстием 108 и выходным отверстием 110. Первый фильтрационный материал 112 расположен в прямоугольной кубической камере 118 между входным отверстием 108 и выходным отверстием 110. Следовательно, подлежащая фильтрованию жидкая среда, поступает во входное отверстие 108, проходит через первый фильтрационный материал 112 и поступает в выходное отверстие 110. Следует отметить, что входное отверстие 108 и выходное отверстие 110 могут меняться местами, как показано стрелками 120 потока текучей среды на рис. 1 в сравнении со стрелками 120’ потока текучей среды на рис. 2. Полая внутренняя часть 106 может иметь другие формы, отличные от прямоугольной кубической формы, как показано на рис. 7.On fig. 1, 2 and 4, the hollow interior 106 includes a rectangular cubic chamber 118 in fluid communication with the inlet 108 and the outlet 110. The first filter material 112 is located in the rectangular cubic chamber 118 between the inlet 108 and the outlet 110. Therefore, the liquid medium to be filtered enters the inlet 108, passes through the first filter material 112, and enters the outlet 110. It should be noted that the inlet 108 and outlet 110 can be interchanged, as shown by the fluid flow arrows 120 in Fig. 1 compared to the fluid flow arrows 120' in fig. 2. The hollow interior 106 may have shapes other than the rectangular cubic shape as shown in FIG. 7.

На рис. 2 представлен корпус 102, содержащий нижнюю стенку 122 и боковую стенку 124. Входное отверстие 108 может простираться через нижнюю стенку 122, а выходное отверстие 110 может простираться через боковую стенку 124. На рис. 1, 2 и 4 представлен корпус 102 с множеством параллельных опорных ребер 126, расположенных в выходном отверстии 110 или входном отверстии 108, которое простирается через боковую стенку 124. Задача опорных ребер 126 состоит в поддержке структуры корпуса 102, поскольку он создается с использованием технологии послойной печати, и обеспечении возможности протекания с небольшим сопротивлением жидкой среды через отверстие (например, входное отверстие 108 или выходное отверстие 110) в боковой стенке 124. То есть ребра 126 ориентируются в соответствии с требуемым направлением 120, 120’ потока.On fig. 2 shows a housing 102 including a bottom wall 122 and a side wall 124. An inlet 108 may extend through the bottom wall 122 and an outlet 110 may extend through the side wall 124. FIG. 1, 2, and 4 show a body 102 with a plurality of parallel support ribs 126 located in an outlet 110 or inlet 108 that extends through the sidewall 124. The purpose of the support ribs 126 is to support the structure of the body 102 as it is built using layered technology. printing, and allowing low-resistance fluid flow through an opening (eg, inlet 108 or outlet 110) in sidewall 124. That is, the ribs 126 are oriented in accordance with the desired flow direction 120, 120'.

Точно так же в корпусе 102 дополнительно формируется множество вспомогательных пустот 128, которые не имеют жидкостной связи с прямоугольной кубической камерой 118. Корпус 102 содержит опорную конструкцию 130, расположенную во множестве вспомогательных пустот 128. Назначение вспомогательных пустот 128 состоит в ускорении производственного процесса с использованием технологии послойной печати, в то время как опорная конструкция 130, которая может иметь форму решетки из соединяющихся ребер, обеспечивает структурную жесткость и прочность. Similarly, a plurality of auxiliary voids 128 are additionally formed in the body 102, which are not in fluid communication with the rectangular cubic chamber 118. The body 102 includes a support structure 130 located in a plurality of auxiliary voids 128. The purpose of the auxiliary voids 128 is to speed up the production process using the technology layer-by-layer printing, while the support structure 130, which may be in the form of a lattice of interlocking ribs, provides structural rigidity and strength.

Корпус 102 может выполняться монолитным, а первый фильтрационный материал 112 может выполняться как неотъемлемая частью корпуса 102 или как отдельный компонент корпуса 102, вставляемый в корпус 102 позднее. Как более подробно показано на рис. 5, первый фильтрационный материал 112 формирует множество пор 117, которые определяют минимальный размер 134, составляющий от 50 мкм до 200 мкм. В конкретных вариантах осуществления минимальный размер 134 множества пор 117 может составлять от 70 мкм до 170 мкм. Эти различные конфигурации, пространственные соотношения и размеры могут изменяться по мере необходимости или по требованию, чтобы они отличались от того, что было конкретно показано и описано в других вариантах осуществления. Например, размер пор может быть сколь угодно большим или сколь угодно маленьким (например, 4 микрона на рис. 5 h_a >>h_b).The housing 102 may be integral, and the first filter material 112 may be an integral part of the housing 102 or as a separate component of the housing 102 inserted into the housing 102 at a later date. As shown in more detail in Fig. 5, the first filter material 112 forms a plurality of pores 117 which define a minimum size 134 of 50 µm to 200 µm. In particular embodiments, the minimum size 134 of the plurality of pores 117 may be between 70 µm and 170 µm. These various configurations, spatial relationships, and dimensions may be changed as needed or required to differ from what has been specifically shown and described in other embodiments. For example, the pore size can be arbitrarily large or arbitrarily small (eg 4 microns in Fig. 5 h _a >>h _b ).

На рис. 2 и 4, фильтр 100 может дополнительно содержать второй фильтрационный материал 132, расположенный непосредственно рядом с первым фильтрационным материалом 112 и выходом 110. Таким образом фильтруемая текучая среда протекает через входное отверстие 108 и через первый фильтрационный материал 112, а затем через второй фильтрационный материал 132 и выходит через выходное отверстие 110. В некоторых вариантах осуществления, как лучше всего показано на рис. 5, первый фильтрационный материал 112 формирует множество пор 117, 117’, имеющих первый минимальный размер 134, а второй фильтрационный материал 132 формирует множество пор 117, 117’, имеющих второй минимальный размер 134’. Первый минимальный размер 134 может превышать второй минимальный размер 134’. On fig. 2 and 4, the filter 100 may further comprise a second filter material 132 located immediately adjacent to the first filter material 112 and the outlet 110. Thus, filterable fluid flows through the inlet 108 and through the first filter material 112 and then through the second filter material 132 and exits through outlet 110. In some embodiments, as best shown in FIG. 5, the first filter material 112 forms a plurality of pores 117, 117' having a first minimum size 134, and the second filter material 132 forms a plurality of pores 117, 117' having a second minimum size 134'. The first minimum dimension 134 may be greater than the second minimum dimension 134'.

В результате образуется множество ярусов фильтрации, так что загрязняющие вещества большего размера отфильтровываются на первом ярусе первым фильтрационным материалом 112, а более мелкие загрязняющие вещества отфильтровываются на втором ярусе вторым фильтрационным материалом 132 и т.д. В различных вариантах осуществления может предусмотреть любое число ступеней фильтрации, которое необходимо или требуется (вплоть до n^-го яруса). В других вариантах осуществления, первый фильтрационный материал 112 может выполняться для удаления воды, второй фильтрационный материал 134 может выполняться для удаления загрязняющих веществ и т.д. В некоторых вариантах осуществления, первый фильтрационный материал 112 и второй фильтрационный материал 132 являются отдельными компонентами, которые могут вставляться в корпус 102. В таком случае корпус 102 фильтра 100 отделен от первого фильтрационного материала 112 и второго фильтрационного материала 132. В других вариантах осуществления, первый фильтрационный материал 112 и второй фильтрационный материал 132 составляют одно целое с корпусом 102 и друг с другом, и изготавливаются одновременно с корпусом 102 с использованием технологии послойной печати.As a result, a plurality of filtration layers are formed, such that larger contaminants are filtered out on the first tier by the first filter material 112, and finer contaminants are filtered out on the second tier by the second filter material 132, and so on. In various embodiments, the implementation may provide for any number of stages of filtration, which is necessary or required (up to the n ^th tier). In other embodiments, the first filter material 112 may be configured to remove water, the second filter material 134 may be configured to remove contaminants, and so on. In some embodiments, the first filter material 112 and the second filter material 132 are separate components that can be inserted into the housing 102. In such a case, the housing 102 of the filter 100 is separate from the first filter material 112 and the second filter material 132. In other embodiments, the first the filter material 112 and the second filter material 132 are integral with the housing 102 and with each other, and are produced simultaneously with the housing 102 using layer-by-layer printing technology.

На рис. 6-14 представлен фильтр 200 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения (например, фильтр канистрового типа). Фильтр 200 может содержать корпус 202, содержащий внешнюю стенку 204 и внутреннюю стенку 206. Внешняя стенка 204 и внутренняя стенка 206 формируют одну и ту же продольную ось 208. Внутренняя стенка 206 может иметь цилиндрическую конфигурацию и может формировать радиальное направление 210, которое простирается через продольную ось 208 и перпендикулярно к ней, и окружное направление 212, которое касательно радиальному направлению 210 и перпендикулярно продольной оси 208. Внутренняя стенка 206 разнесена в радиальном направлении от внешней стенки 204, а корпус 202 дополнительно имеет: первый торец 214 и второй торец 216, расположенные вдоль продольной оси 208; и полую внутреннюю часть 218. Эти различные конфигурации и пространственные соотношения могут отличаться в других вариантах осуществления.On fig. 6-14 show a filter 200 in accordance with another embodiment of the present invention (eg, a canister type filter). The filter 200 may include a housing 202 comprising an outer wall 204 and an inner wall 206. The outer wall 204 and the inner wall 206 form the same longitudinal axis 208. The inner wall 206 may have a cylindrical configuration and may form a radial direction 210 that extends through the longitudinal axis 208 and perpendicular to it, and a circumferential direction 212, which is tangent to the radial direction 210 and perpendicular to the longitudinal axis 208. The inner wall 206 is spaced in the radial direction from the outer wall 204, and the housing 202 additionally has: the first end 214 and the second end 216, located along the longitudinal axis 208; and hollow interior 218. These various configurations and spatial relationships may differ in other embodiments.

Как более подробно показано на рис. 7-10, входное отверстие 220 находится в жидкостном соединении с полой внутренней частью 218, и выходное отверстие 222 находится в жидкостном соединении с полой внутренней частью 218. Фильтрационный материал 224 расположен в полой внутренней части 218, содержащей множество слоев 226, 226’ и т.д. Каждый слой 226 может содержать волнообразную полосу 228, 228’ и т.д. из затвердевшего материала. Фильтрационный материал 224 имеет тороидальный профиль, формирующий внешнюю тороидальную область 230 и внутреннюю тороидальную область 232.As shown in more detail in Fig. 7-10, inlet 220 is in fluid communication with hollow core 218 and outlet 222 is in fluid communication with hollow core 218. Filter material 224 is located in hollow core 218 containing a plurality of layers 226, 226', etc. .d. Each layer 226 may include an undulating strip 228, 228', etc. from hardened material. The filter material 224 has a toroidal profile forming an outer toroidal region 230 and an inner toroidal region 232.

Полая внутренняя часть 218 содержит внешнюю тороидальную камеру 234, которая находится в жидкостном соединении с входным отверстием 220 и внешнюю тороидальную область 230 фильтрационного материала 224, а также центральную цилиндрическую полость 237, концентрически расположенную относительно продольной оси 208, которая находится в жидкостном соединении с выходным отверстием 222, и внутреннюю тороидальную область 232 фильтрационного материала 224. Это формирует поток фильтруемой текучей среды, показанный стрелками 236 на рис. 6 и 7. В других вариантах осуществления направление потока может быть изменено на обратное.The hollow interior 218 includes an outer toroidal chamber 234 that is in fluid communication with the inlet 220 and an outer toroidal region 230 of the filter media 224, as well as a central cylindrical cavity 237 concentric with the longitudinal axis 208 that is in fluid communication with the outlet. 222, and the inner toroidal region 232 of the filter material 224. This forms the flow of fluid to be filtered, shown by arrows 236 in FIG. 6 and 7. In other embodiments, the flow direction may be reversed.

Внутренняя стенка 206 может иметь выходное отверстие 222 с внутренней резьбой 238 или другими типами сопряжения поверхностей. Корпус 202 имеет верхнюю поверхность 240, а входное отверстие 220 представляет собой первое цилиндрическое отверстие 242, простирающееся от верхней поверхности 240 до внешней тороидальной камеры 234, а выходное отверстие 222 простирается от верхней поверхности 240 до центральной цилиндрической полости 237. Как показано на рис. 7-9, может выполняться множество входных отверстий 220 идентичной конфигурации, расположенных в виде круговой решетки вокруг продольной оси 208. Точно так же в различных вариантах осуществления может выполняться множество выходных отверстий. В различных вариантах осуществления, количество и размещение входных и выходных отверстий может изменяться по мере необходимости или по требованию.The inner wall 206 may have an outlet 222 with internal threads 238 or other types of surface mating. The housing 202 has a top surface 240, and the inlet 220 is a first cylindrical hole 242 extending from the top surface 240 to the outer toroidal chamber 234, and the outlet 222 extends from the top surface 240 to the central cylindrical cavity 237. As shown in Fig. 7-9, a plurality of identically configured inlets 220 may be provided in a circular array around a longitudinal axis 208. Similarly, a plurality of outlets may be provided in various embodiments. In various embodiments, the number and placement of inlets and outlets may vary as needed or required.

В некоторых вариантах осуществления, корпус 202 выполняется монолитным, а фильтрационный материал 224 выполняется за одно целое с корпусом 202. Например, фильтрационный материал 224 может изготавливаться одновременно с корпусом 202 с использованием технологии послойной печати. В других вариантах осуществления, фильтрационный материал 224 может представлять собой отдельный компонент, который вставлен в корпус. При необходимости использования многоярусной фильтрации, множество разных фильтрационных материалов может устанавливаться по окружности, как описано ранее в данном документе. Фильтрационный материал 224 формирует множество пор 117 (не четко показаны на рис. 7-14, но следует понимать, что они имеют такую же структуру, изображенную на рис. 3 или 5), которые имеют минимальный размер 134 менее 200 мкм. Как упоминалось ранее, размер пор может быть любого подходящего размера.In some embodiments, the housing 202 is monolithic and the filter material 224 is integral with the housing 202. For example, the filter material 224 may be produced simultaneously with the housing 202 using layer-by-layer printing technology. In other embodiments, the filter material 224 may be a separate component that is inserted into the housing. If multilayer filtration is required, a variety of different filter materials can be installed around the circumference, as described earlier in this document. The filter material 224 forms a plurality of pores 117 (not clearly shown in Figures 7-14, but it should be understood that they have the same structure shown in Figures 3 or 5) that have a minimum size 134 of less than 200 microns. As mentioned earlier, the pore size can be any suitable size.

На рис. 8-12 представлен фильтрационный материал 224, содержащий крышку и нижнюю часть. Часть крышки 246, содержит первое множество слоев 250, 250’ и т.д. затвердевшего материала, включая первый слой 250 с первой волнообразной полосой 252 затвердевшего материала, простирающейся в первом заранее заданном направлении 254, и второй слой 250’ со второй волнообразной полосой 252’ затвердевшего материала, простирающейся во втором заранее заданном направлении 256. Первый слой 250 соприкасается со вторым слоем 250’, а первое заранее заданное направление 254 не параллельно второму заранее заданному направлению 256.On fig. 8-12 shows the filter material 224, which includes a cover and a bottom. Part of the cover 246, contains the first set of layers 250, 250', etc. of set material, including a first layer 250 with a first wavy band of set material 252 extending in a first predetermined direction 254 and a second layer 250' with a second wavy band of set material 252' extending in a second predetermined direction 256. The first layer 250 is in contact with second layer 250' and the first predetermined direction 254 is not parallel to the second predetermined direction 256.

Точно также, нижняя часть 248 содержит второе множество слоев 258, 258’ затвердевшего материала, включая третий слой 258 с третьей волнообразной полосой 260 затвердевшего материала, простирающейся в третьем заранее заданном направлении 262, и четвертый слой 258’ со четвертой волнообразной полосой 260’ затвердевшего материала, простирающейся в четвертом заранее заданном направлении 264. Третий слой 258 соприкасается со четвертым слоем 258’, а третье заранее заданное направление 262 не параллельно четвертому заранее заданному направлению 264.Likewise, the bottom portion 248 comprises a second plurality of layers 258, 258' of set material, including a third layer 258 with a third wave-like strip of solidified material 260 extending in a third predetermined direction 262, and a fourth layer 258' with a fourth wave-like strip of solidified material 260' extending in the fourth predetermined direction 264. The third layer 258 is in contact with the fourth layer 258', and the third predetermined direction 262 is not parallel to the fourth predetermined direction 264.

Как более подробно показано на рис. 10, волнообразность части крышки 246 и волнообразность нижней части 248 не совпадают по фазе друг с другом. Часть крышки 246 и нижняя часть 248 могут представлять собой первые 3-5 печатных слоев. Количество сплошных слоев снизу и сверху задаются настройками печати. Настройками обеспечивается дополнительная структурная поддержка печати и закупорка «заполнения» слоями выступающего пластика. В некоторых вариантах осуществления, некоторый объем материала может укладываться вертикально для создания волнообразности «не в фазе», которая способна влиять и изменять пути потока текучих сред, протекающих через каждую секцию блоков материалов, находящихся не в фазе. Например, в верхней или нижней частях могут выполняться каналы с меньшей пропускной способностью, в то время как средняя часть может иметь каналы с большей пропускной способностью, в зависимости от конкретной сферы применения фильтра. As shown in more detail in Fig. 10, the corrugation of the lid portion 246 and the corrugation of the bottom portion 248 are out of phase with each other. The cover portion 246 and bottom portion 248 may be the first 3-5 printed layers. The number of solid layers on the bottom and top is set by the print settings. The settings provide additional structural support for the print and plugging the "fill" with layers of protruding plastic. In some embodiments, a volume of material may be stacked vertically to create an "out of phase" undulation that is capable of influencing and changing the flow paths of fluids flowing through each section of blocks of out-of-phase materials. For example, the upper or lower portions may have lower bandwidth channels while the middle portion may have higher bandwidth channels, depending on the specific application of the filter.

На рис. 14 показано, что фильтр 200 может содержать вспомогательные пустоты 266 с расположенной в них опорной структурой 268 для ускорения производственного процесса с использованием технологии послойной печати при сохранении структурной целостности фильтра 200.On fig. 14 shows that the filter 200 may include auxiliary voids 266 with a support structure 268 located therein to speed up the production process using layer-by-layer printing technology while maintaining the structural integrity of the filter 200.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, фильтр 300 можно в целом описать следующим образом со ссылкой на рис. 1-14. Фильтр 300 может содержать корпус 302 и фильтрационный материал 304, содержащий множество слоев 306, 306’ и т.д. затвердевшего материала. По меньшей мере, один слой из множества слоев 306, 306’ затвердевшего материала содержит волнообразную полосу 308 затвердевшего материала, простирающуюся в первом заранее заданном направлении 310. На рис. 3, представлена волнообразная полоса 308 материала, которая может иметь трапецеидальный профиль. Таким образом две ветви 312 полосы 308 могут находиться под углом относительно друг друга для образования пор 314 с уменьшенным размером для протекания жидкой среды через поры 314. На рис. 3 показано, что это уменьшение размера происходит в плоскости X-Y. На рис. 5 показано, что это уменьшение также происходит и в плоскости Y-Z. Другими словами, благодаря трапецеидальному профилю, по меньшей мере, частично формируется множество пор 314, 314’, причем каждая пора из множества пор 314, 314’ имеет размер 318, который уменьшается вдоль второго заранее заданного направления 316.In accordance with another embodiment of the present invention, the filter 300 can be generally described as follows with reference to Fig. 1-14. The filter 300 may include a housing 302 and a filter material 304 containing a plurality of layers 306, 306', etc. hardened material. At least one layer of the plurality of layers 306, 306' of set material comprises an undulating band of set material 308 extending in a first predetermined direction 310. FIG. 3, an undulating strip of material 308 is shown, which may have a trapezoidal profile. Thus, the two legs 312 of strip 308 can be angled relative to each other to form reduced size pores 314 for fluid flow through pores 314. FIG. 3 shows that this size reduction occurs in the X-Y plane. On fig. 5 shows that this reduction also occurs in the Y-Z plane. In other words, the trapezoidal profile at least partially forms a plurality of pores 314, 314', with each pore of the plurality of pores 314, 314' having a size 318 that decreases along a second predetermined direction 316.

Как показано на рис. 3, множество слоев 306, 306’ и т.д. затвердевшего материала, содержат первый слой 306 с первой волнообразной полосой 308 затвердевшего материала, простирающейся в первом заранее заданном направлении 310, и второй слой 308’ со второй волнообразной полосой 308’ затвердевшего материала, простирающейся во втором заранее заданном направлении 316. Волнообразность любой полосы затвердевшего материала, для любого описанного здесь варианта осуществления, может иметь любой подходящий профиль, включая зигзагообразный, квадратный, трапецеидальный, синусоидальный, полиномиальный и т.д.As shown in fig. 3, multiple layers 306, 306', etc. of the set material comprise a first layer 306 with a first wavy band of set material 308 extending in a first predetermined direction 310 and a second layer 308' with a second undulating band of set material 308' extending in a second predetermined direction 316. The undulation of any band of set material , for any embodiment described herein, may have any suitable profile, including zigzag, square, trapezoidal, sinusoidal, polynomial, and so on.

Первый слой 306 соприкасается со вторым слоем 306’, а первое заранее заданное направление 310 не параллельно второму заранее заданному направлению 316. Такое расположение помогает формировать поры 314, 314’. Первое заранее заданное направление 310 выполняется перпендикулярно второму заданному направлению 316. Как показано на рис. 3 первая волнообразная полоса 308 затвердевшего материала имеет трапецеидальный профиль, а вторая волнообразная полоса 308’ затвердевшего материала имеет квадратный профиль (ветви 312’ параллельны друг другу). Полоса 308’ также может иметь другой профиль, например, трапециевидный. В других вариантах осуществления любой из этих профилей может быть изменен по мере необходимости или по требованию.The first layer 306 is in contact with the second layer 306', and the first predetermined direction 310 is not parallel to the second predetermined direction 316. This arrangement helps to form the pores 314, 314'. The first predetermined direction 310 is perpendicular to the second predetermined direction 316. As shown in FIG. 3, the first undulating strip of solidified material 308 has a trapezoidal profile, and the second undulating strip of solidified material 308' has a square profile (branches 312' are parallel to each other). The strip 308' may also have a different profile, such as trapezoidal. In other embodiments, any of these profiles may be changed as needed or requested.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, фильтрационный материал 400 теперь будет описываться со ссылкой на рис. 3 и 5, который можно использовать в качестве запасной части. Необходимо отметить, что различные варианты осуществления фильтрационного материала, как описано в данном документе, могут быть повторно использованы путем обратной промывки захваченных загрязняющих веществ или других остатков из фильтрационного материала. Фильтрационный материал 400 может содержать множество слоев 402, 402’ и т.д. затвердевшего материала, включая первый слой 402 с первой волнообразной полосой 404 затвердевшего материала, простирающейся в первом заранее заданном направлении 406, и второй слой 402’ со второй волнообразной полосой 404’ затвердевшего материала, простирающейся во втором заранее заданном направлении 408. Первый слой 402 соприкасается со вторым слоем 402’, а первое заранее заданное направление 406 не параллельно второму заранее заданному направлению 408, и формирует множество пор 410, 410’ между ними.According to an embodiment of the present invention, the filter media 400 will now be described with reference to FIG. 3 and 5, which can be used as a spare part. It should be noted that various filter material embodiments as described herein can be reused by backwashing trapped contaminants or other residues from the filter material. The filter material 400 may comprise a plurality of layers 402, 402', etc. of set material, including a first layer 402 with a first undulating band of set material 404 extending in a first predetermined direction 406 and a second layer 402' with a second undulating band of set material 404' extending in a second predetermined direction 408. The first layer 402 is in contact with the second layer 402', and the first predetermined direction 406 is not parallel to the second predetermined direction 408, and forms a plurality of pores 410, 410' between them.

В конкретных вариантах осуществления, первое заранее заданное направление 406 перпендикулярно, не обязательно, второму заранее заданному направлению 408. Первая волнообразная полоса 404 затвердевшего материала имеет трапецеидальный профиль, а вторая волнообразная полоса 404’ затвердевшего материала имеет квадратный профиль. Допускается использование других профилей.In specific embodiments, the first predetermined direction 406 is perpendicular, optionally, to the second predetermined direction 408. The first undulating strip of solidified material 404 has a trapezoidal profile, and the second undulating strip of solidified material 404' has a square profile. Other profiles are allowed.

Как упоминалось ранее в данном документе, благодаря трапецеидальному профилю, по меньшей мере, частично формируется множество пор 410, 410’, причем каждая пора из множества пор имеет размер 412, который уменьшается вдоль второго заранее заданного направления 408.As mentioned earlier in this document, the trapezoidal profile at least partially forms a plurality of pores 410, 410', with each pore of the plurality of pores having a size 412 that decreases along a second predetermined direction 408.

На рис. 3 представлен фильтрационный материал 400 с прямоугольной кубической конфигурацией. Возможны и другие профили, например, тороидальные.On fig. 3 shows filter media 400 in a rectangular cubic configuration. Other profiles are also possible, for example, toroidal.

На рис. 5, представлен фильтрационный материал 400 формирующий третье заранее заданное направление 414, причем размер 412 пор уменьшается вдоль третьего заранее заданного направления 414. В качестве примера, первое заранее заданное направление может быть представлено направлением X, второе направление может быть представлено направлением Y, а третье направление может быть представлено направлением Z.On fig. 5, the filter material 400 is shown forming a third predetermined direction 414, wherein the pore size 412 decreases along the third predetermined direction 414. As an example, the first predetermined direction may be represented by the X direction, the second direction may be represented by the Y direction, and the third direction can be represented by the Z direction.

На рис. 7-12 представлен другой вариант осуществления фильтрационного материала 500, который может быть использован в качестве запасной части, может быть описан следующим образом. Фильтрационный материал 500 может содержать множество слоев 502, 502’ и т.д., каждый из которых содержит волнообразную полосу 504, 504’ и т.д. затвердевшего материала. Фильтрационный материал 500 имеет тороидальный профиль, формирующий внешнюю тороидальную область 506 и внутреннюю тороидальную область 508. Множество слоев 502, 502’ и т.д. соприкасаются друг с другом и формируют множество пор 510 между ними.On fig. 7-12 shows another embodiment of the filter material 500, which can be used as a spare part, can be described as follows. The filter material 500 may comprise a plurality of layers 502, 502', etc., each of which contains a wave-like band 504, 504', etc. hardened material. The filter material 500 has a toroidal profile forming an outer toroidal region 506 and an inner toroidal region 508. A plurality of layers 502, 502', etc. come into contact with each other and form a plurality of pores 510 between them.

Фильтрационный материал 500 может дополнительно содержать часть крышки 512 и нижнюю часть 514 с атрибутами и вариантами, описанными ранее в данном документе. Часть крышки 512 может содержать первое множество слоев 516, 516’ и т.д. затвердевшего материала, включая первый слой 516 с первой волнообразной полосой 518 затвердевшего материала, простирающейся в первом заранее заданном направлении 520, и второй слой 516’ со второй волнообразной полосой 518’ затвердевшего материала, простирающейся во втором заранее заданном направлении 522. Первый слой 516 соприкасается со вторым слоем 516’, а первое заранее заданное направление 520 не параллельно второму заранее заданному направлению 522.The filter material 500 may further comprise a cap portion 512 and a bottom portion 514 with the attributes and options described earlier in this document. The lid portion 512 may comprise a first plurality of layers 516, 516', etc. of set material, including a first layer 516 with a first undulating band of set material 518 extending in a first predetermined direction 520 and a second layer 516' with a second undulating band of set material 518' extending in a second predetermined direction 522. The first layer 516 is in contact with second layer 516', and the first predetermined direction 520 is not parallel to the second predetermined direction 522.

Нижняя часть 514 содержит второе множество слоев 524, 524’ и т.д. затвердевшего материала, включая третий слой 524 с третьей волнообразной полосой 526 затвердевшего материала, простирающейся в третьем заранее заданном направлении 528, и четвертый слой 524’ с четвертой волнообразной полосой 526’ затвердевшего материала, простирающейся в четвертом заранее заданном направлении 530. Третий слой 524 соприкасается со четвертым слоем 524’, а третье заранее заданное направление 528 не параллельно четвертому заранее заданному направлению 530. The lower part 514 contains a second plurality of layers 524, 524', etc. of solidified material, including a third layer 524 with a third wave-like strip of solidified material 526 extending in a third predetermined direction 528, and a fourth layer 524' with a fourth wave-like strip of solidified material 526' extending in a fourth predetermined direction 530. The third layer 524 is in contact with fourth layer 524', and the third predetermined direction 528 is not parallel to the fourth predetermined direction 530.

Как упоминалось ранее в данном документе, волнообразность части крышки 512 и волнообразность нижней части 514 не совпадают по фазе друг с другом. Как упоминалось ранее в данном документе, волнообразность «не в фазе» создает возможность формировать различную пористость и фильтрацию в разных направлениях и секциях материала.As mentioned earlier in this document, the undulations of the lid portion 512 and the undulations of the lower portion 514 are out of phase with each other. As mentioned earlier in this document, "out of phase" undulations create the ability to form different porosity and filtration in different directions and sections of the material.

Как упоминалось ранее в данном документе, способ, которым проточные каналы и поры конфигурируются или изготавливаются способен влиять на степень пропускной способности любой жидкой среды, фильтруемой через фильтр или фильтрационный материал. Соответственно, различные варианты осуществления и способы, которые раскрывают изменение степени пропускной способности любой фильтруемой текучей среды, будут описываться со ссылкой на рис. 18-32. Следует понимать, что любые особенности вариантов осуществления, изображенных на рис. 18-32 можно поменять местами с вариантами осуществления, изображенными на рис. 1-17 или наоборот, чтобы получить дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения.As mentioned earlier in this document, the way in which the flow channels and pores are configured or manufactured can affect the degree of throughput of any liquid medium filtered through a filter or filter material. Accordingly, various embodiments and methods that disclose changing the degree of throughput of any filterable fluid will be described with reference to FIG. 18-32. It should be understood that any features of the embodiments depicted in FIG. 18-32 can be interchanged with the embodiments shown in Figs. 1-17 or vice versa to obtain additional embodiments of the present invention.

Печать блоков фильтрационных материалов на 3D-принтере требует проведения определенных настроек для достижения требуемой пористости. Проблемы могут возникнуть при попытке выполнить печать фильтрационных материалов с использованием одного импортированного файла STL с одним набором инструкций по настройке печати. Например, настройка параметра «угол заполнения» позволяет управлять направлением движения печатающей головки относительно системы координат XY принтера при выдавливании пластика для заполнения детали («заполнение» также относится к «опорной конструкции» в данном документе). При использовании одного угла заполнения могут возникать проблемы при печати всей геометрической фигуры, как будет объяснено далее со ссылкой на рис. 18-23.Printing blocks of filtration materials on a 3D printer requires certain settings to achieve the required porosity. Problems can arise when trying to print filter media using a single imported STL file with a single set of print setup instructions. For example, the infill angle setting controls the direction in which the printhead moves relative to the printer's XY coordinate system when extruding plastic to infill a part ("infill" also refers to "support structure" in this document). When using a single fill angle, problems may arise when printing the entire geometric figure, as will be explained later with reference to Fig. 18-23.

На рис. 18, представлена модель 700 САПР (например, файл STL, созданный в CREO), которая обычно импортируется в программное обеспечение для 3D-печати (например, программное обеспечение Slic3r). Затем модель САПР обрабатывается программным обеспечением для 3D-печати в соответствии с настройками, введенными пользователем (см. стрелку 702), для создания геометрической фигуры 704, которая «тонко нарезана» на множество слоев, и которые печатающая головка 3D-принтера может укладывать для создания требуемой геометрической фигуры 704. Эти настройки могут включать: угол заполнения, плотность заполнения, отсутствие оболочек и т.д.On fig. 18, a CAD model 700 (eg, an STL file created in CREO) is shown, which is usually imported into 3D printing software (eg, Slic3r software). The CAD model is then processed by the 3D printing software according to the settings entered by the user (see arrow 702) to create a geometric figure 704 that is "thinly sliced" into multiple layers and which the 3D printer print head can stack to create desired geometry 704. These settings may include: fill angle, fill density, no shells, etc.

На рис. 19 и 20 представлен вариант осуществления фильтрационного материала 800, в котором печатающая головка 3D-принтера может печатать весь блок материала после установки угла заполнения в 45 градусов (может быть изменен) при движении вверх в вертикальном направлении (ось Z). Другими словами, фильтрационный материал 800 или 3D-принтер формирует декартову систему координат, включая ось X, ось Y и ось Z, поскольку фильтрационный материал 800 изготавливается 3D-принтером или с использованием другой технологии послойной печати. Фильтрационный материал 800 может содержать множество слоев затвердевшего материала. По меньшей мере, один 802 из множества слоев затвердевшего материала содержит волнообразную полосу 804 затвердевшего материала, простирающуюся в первом заранее заданном направлении 806, и образующую первый угол 808 с осью X. Этот первый угол 808 может быть углом заполнения или может создаваться другим способом. В различных вариантах осуществления, первый угол 808 может составлять от 10 градусов до 80 градусов или в некоторых вариантах осуществления может составлять 45 градусов, как показано на рис. 19-23.On fig. 19 and 20 show an embodiment of filter material 800 in which the 3D printer print head can print the entire block of material after setting the infill angle to 45 degrees (can be changed) while moving up in the vertical direction (Z-axis). In other words, the filter media 800 or the 3D printer generates a Cartesian coordinate system including the X-axis, Y-axis, and Z-axis because the filter media 800 is produced by a 3D printer or other layer-by-layer printing technology. The filter material 800 may contain multiple layers of solidified material. At least one 802 of the plurality of layers of set material comprises an undulating band of set material 804 extending in a first predetermined direction 806 and forming a first angle 808 with the X-axis. This first angle 808 may be a fill angle or may be created in some other manner. In various embodiments, the first angle 808 may be between 10 degrees and 80 degrees, or in some embodiments, may be 45 degrees, as shown in FIG. 19-23.

На рис. 21-23, представлен фильтрационный материал 800 который может содержать внутренний цилиндрический проход 810 и многогранную внешнюю часть 812. Как показано на рис. 22, использование одного угла может полностью закупорить внутренний цилиндрический проход 810 материала или ограничить поток во внутренний цилиндрический проход 810 или из него. Как более подробно показано на рис. 23, грани многогранной внешней части 812 материала могут быть полностью или частично закупорены, если угол не ортогонален / перпендикулярен граням многогранной внешней части 812 блока материала. Это может вызвать нежелательное ограничение или уменьшение потока текучей среды через блок материала, или полную закупорку грани. В других вариантах осуществления, внутренний проход может выполняться многогранным, а внешняя часть выполняться цилиндрической и т.д.On fig. 21-23, a filter media 800 is shown which may include an inner cylindrical passage 810 and a polyhedral outer portion 812. As shown in FIG. 22, the use of one corner may completely plug the internal cylindrical passage 810 of material or restrict flow into or out of the internal cylindrical passage 810. As shown in more detail in Fig. 23, the faces of the polyhedral outer portion 812 of the material may be completely or partially plugged if the angle is not orthogonal/perpendicular to the faces of the polygonal outer portion 812 of the block of material. This may cause undesirable restriction or reduction in fluid flow through the block of material, or complete blockage of the face. In other embodiments, the inner passage may be polyhedral, while the outer passage may be cylindrical, and so on.

Как показано на рис. 24-32, геометрическая фигура фильтрационного материала 800 может быть разделена на дискретные сегменты 814 путем уникальных настроек, используемых 3D-принтером для изготовления каждого сегмента. В зависимости от числа сегментов на которые разделен блок материала выбирается и соответствующий угол заполнения. Как более подробно показано на рис. 27, фильтрационный материал 800 может иметь тороидальную конфигурацию и может быть разделен на множество сегментов 814, включая первый сегмент 814’, который содержит, по меньшей мере, один слой 802 из множества слоев затвердевшего материала, формирующих первый угол 808 с осью X. Фильтрационный материал 800 может дополнительно сдержать второй сегмент 814’’, содержащий еще один слой 816 из множества слоев затвердевшего материала, включая волнообразную полосу 818 затвердевшего материала, простирающуюся в другом заранее заданном направлении 820, отличном от первого заранее заданного направления 806, и образующую второй угол 822 с осью X, который отличается от первого угла 808. Первый и второй углы 808, 822 могут быть перпендикулярны многогранной внешней части 812, максимизируя пропускную способность для текучей среды, фильтруемой блоком материала. As shown in fig. 24-32, the filter material geometry 800 can be divided into discrete segments 814 by the unique settings used by the 3D printer to manufacture each segment. Depending on the number of segments into which the material block is divided, the corresponding filling angle is also selected. As shown in more detail in Fig. 27, the filter material 800 may have a toroidal configuration and may be divided into a plurality of segments 814, including a first segment 814' that contains at least one layer 802 of a plurality of layers of solidified material forming a first angle 808 with the X axis. 800 may further contain a second segment 814'' comprising another layer 816 of a plurality of layers of set material, including an undulating band of set material 818 extending in a different predetermined direction 820 from the first predetermined direction 806 and forming a second angle 822 with an x-axis that is different from the first corner 808. The first and second corners 808, 822 may be perpendicular to the polyhedral outer portion 812, maximizing the throughput for the fluid being filtered by the block of material.

В различных вариантах осуществления настоящего изобретения, печать с углом заполнения, который ортогонален / перпендикулярен граням, может быть как востребованной, так и нет. В некоторых вариантах осуществления наличие угла заполнения, который ортогонален граням, может помочь управлять потоком таким образом, чтобы он был целиком направлен к центру блока материала с наименьшим ограничением по всему блоку материала.In various embodiments of the present invention, printing with a fill angle that is orthogonal/perpendicular to the faces may or may not be desirable. In some embodiments, having a fill angle that is orthogonal to the faces can help control flow so that it is directed entirely toward the center of the material block with the least restriction throughout the material block.

Каждый сегмент блока материала может иметь меняющуюся плотность заполнения, высоту слоя, экструзию и другие параметры печати. Это даст большее разнообразие в блоке материала. В некоторых вариантах осуществления может использоваться блок материала из 10 сегментов, где 5 сегментов имеют высоту слоя 0,07 мм и плотность заполнения 50%, в то время как другие 5 сегментов имеют высоту слоя 0,15 мм и плотность заполнения 60%. Each segment of the material block can have varying infill density, layer height, extrusion, and other print settings. This will give more variety in the material block. In some embodiments, a block of material of 10 segments may be used, where 5 segments have a layer height of 0.07 mm and an infill density of 50%, while the other 5 segments have a layer height of 0.15 mm and an infill density of 60%.

В других вариантах осуществления допускается использование нескольких конфигураций, включая те, которые имеют другие настройки печати и другие профили, отличные от тороидальной. Если фильтрационный материал 800 имеет тороидальный профиль, то фильтрационный материал 800 формирует окружное направление С и содержит цилиндрическую внутреннюю часть 824. Внешняя часть 812 может быть многогранной (см. рис. 19-29) или цилиндрической 812’ (см. рис. 30-32).In other embodiments, multiple configurations are allowed, including those with different print settings and other profiles than toroidal. If the filter material 800 has a toroidal profile, then the filter material 800 forms a circumferential direction C and contains a cylindrical inner part 824. The outer part 812 can be polygonal (see Fig. 19-29) or cylindrical 812' (see Fig. 30-32 ).

Как показано на рис. 24, вместо одной модели, импортируемой в программное обеспечение для 3D-печати, импортируется множество отдельных сегментов 814 равного или разного размера (например, десять разных сегментов). Геометрическая фигура 826, показанная на рис. 24, позволяет убедиться в правильности центровки геометрической фигуры на печатном столе. Без этой геометрической фигуры 826 все сегменты блока материала нельзя сгруппировать точно по центру печатного стола и исключить неточность расположения. Это также позволяет увеличить расстояние на внутренней части материала таким образом, чтобы стенка не закупоривалась при построении профиля заполнения. As shown in fig. 24, instead of a single model being imported into the 3D printing software, many individual segments 814 of the same or different size are imported (eg, ten different segments). The geometric figure 826 shown in fig. 24 allows you to verify the correct centering of the geometric figure on the printing table. Without this geometric figure 826, all segments of the block of material cannot be grouped exactly in the center of the printing table and the inaccuracy of the location cannot be eliminated. It also allows you to increase the distance on the inside of the material so that the wall does not clog when building the fill profile.

На рис. 27 представлен фильтр 900, содержащий корпус 902, формирующий декартову систему координат, включая ось X, ось Y и ось Z. В некоторых вариантах осуществления, первый угол 808 может составлять 18 градусов, а второй угол 822 может составлять 54 градуса, например, в вариантах использующих десять сегментов. В частности, фильтрационный материал 800 может содержать множество идентично сконфигурированных сегментов 814, расположенных по окружности рядом друг с другом, каждый из которых формирует волнообразную полосу затвердевшего материала, простирающуюся вдоль заранее заданного направления, которое образует угол с осью X, который составляет целую часть от 360 градусов и зависит от числа идентично выполненных сегментов. Таким образом, угол заполнения может начинаться с 18 градусов, увеличиваться до 54 градусов, затем до 90 градусов и т.д.On fig. 27 shows a filter 900 that includes a body 902 that forms a Cartesian coordinate system including the x-axis, y-axis, and z-axis. In some embodiments, the first angle 808 may be 18 degrees and the second angle 822 may be 54 degrees, such as in embodiments using ten segments. In particular, the filter material 800 may comprise a plurality of identically configured segments 814 arranged circumferentially adjacent to each other, each forming an undulating band of solidified material extending along a predetermined direction that forms an angle with the X-axis that is an integral part of 360 degrees and depends on the number of identically executed segments. Thus, the fill angle can start at 18 degrees, increase to 54 degrees, then to 90 degrees, and so on.

Как более подробно показано на рис. 32, волнообразная полоса 804 из первого множества слоев может иметь трапециевидную конфигурацию, и волнообразная полоса 818 из второго множества слоев может иметь трапециевидную конфигурацию. Как уже упоминалось в данном документе, фильтрационный материал 800 может изготавливаться с использованием настроек параметров заполнения программного обеспечения для 3D-печати. В различных вариантах осуществления, все волнообразные слои всех сегментов могут иметь трапециевидную конфигурацию, включая вариант осуществления, показанный на рис. 32.As shown in more detail in Fig. 32, the waveform 804 of the first plurality of layers may have a trapezoidal configuration, and the waveform 818 of the second plurality of layers may have a trapezoidal configuration. As already mentioned in this document, the filter material 800 can be produced using the settings of the filling parameters of the 3D printing software. In various embodiments, all wavy layers of all segments may have a trapezoidal configuration, including the embodiment shown in Fig. 32.

Любые размеры или конфигурации, обсуждаемые в данном документе для любого варианта осуществления фильтрационного материала или фильтра, или связанных характеристик, могут быть изменены по мере необходимости или по требованию. Кроме того, фильтрационный материал или фильтр могут изготавливаться из любого подходящего материала, который имеет требуемую структурную прочность и химически совместим с фильтруемой текучей средой. Например, можно использовать различные пластмассы, включая, помимо прочего, PLA, сополиэфиры, ABS, PE, нейлон, PU и т.д.Any dimensions or configurations discussed herein for any embodiment of a filtration material or filter, or related characteristics, may be changed as needed or required. In addition, the filter material or filter may be made from any suitable material that has the desired structural strength and is chemically compatible with the fluid being filtered. For example, various plastics can be used, including but not limited to PLA, copolyesters, ABS, PE, nylon, PU, etc.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

На практике фильтрационный материал или фильтр, в соответствии с любым вариантом осуществления, описанном в данном документе, можно продавать, покупать, производить или иным образом получать на рынке запчастей под маркой OEM.In practice, the filter material or filter, in accordance with any embodiment described herein, can be sold, purchased, manufactured, or otherwise obtained from the aftermarket under the OEM brand.

Как показано на рис. 15 и 16, описанные фильтрационные материалы и фильтры могут изготавливаться с использованием обычных технологий, например, литьем или прессованием в пресс-форме. Кроме того, описанные фильтрационные материалы и фильтры могут изготавливаться с использованием прочих технологий, обычно называемых технологией послойной печати или аддитивной технологией. As shown in fig. 15 and 16, the filtration materials and filters described can be manufactured using conventional techniques such as casting or molding. In addition, the described filtration materials and filters can be manufactured using other technologies, commonly referred to as layer-by-layer printing technology or additive technology.

Известная технология послойной печати или аддитивная технология включает в себя трехмерную печать. Трехмерная печать представляет собой способ, в котором материал под управлением компьютера укладывается последовательными слоями. Компьютер управляет оборудованием трехмерной печати, которое укладывает последовательные слои в соответствии с трехмерной моделью (например, цифровым файлом таким как файл AMF или STL), которая преобразуется во множество тонких срезов, по существу, двухмерных тонких срезов, каждый из которых представляет собой слой поперечного сечения фильтра или фильтрационного материала для изготовления фильтра или фильтрационного материала. В одном варианте осуществления, раскрытые здесь фильтр или фильтрационный материал будут представлять собой оригинал, а процесс 3D-печати будет использоваться для их изготовления. В других вариантах осуществления, процесс 3D-печати может использоваться для копирования существующего фильтр или фильтрационного материала, а скопированный фильтр или фильтрационный материал можно продавать как запасные части. Эти скопированные и продаваемые как запасные части фильтр или фильтрационный материал могут представлять собой точные копии оригинального фильтра или фильтрационного материала, или представлять собой псевдокопии, отличающиеся только некритическими параметрами.Known technology of layer-by-layer printing or additive technology includes three-dimensional printing. 3D printing is a method in which material is laid down in successive layers under computer control. A computer controls 3D printing equipment that lays down successive layers according to a 3D model (for example, a digital file such as an AMF or STL file), which is converted into a plurality of thin slices, essentially two-dimensional thin slices, each of which is a cross-sectional layer. filter or filter material for making a filter or filter material. In one embodiment, the filter or filter material disclosed herein will be original and a 3D printing process will be used to manufacture it. In other embodiments, the 3D printing process can be used to replicate an existing filter or filter material, and the copied filter or filter material can be sold as replacement parts. These copied and sold as spare parts filter or filter material may be exact copies of the original filter or filter material, or may be pseudo copies differing only in non-critical parameters.

Как показано на рис. 15, трехмерная модель 1001, используемая для представления фильтра 100, 200, 300 или фильтрационного материала 400, 500, по любому из раскрытых здесь вариантов осуществления, может храниться на машиночитаемом носителе 1002, например, магнитном носителе, включая гибкий диск, жесткий диск или магнитную ленту; полупроводниковом запоминающем устройстве, например, твердотельном диске (SSD) или флэш-памяти; оптическом носителе; магнитооптическом диске; или любом другом типе физической памяти, или на носителе, предназначенном для долговременного хранения информации, на котором может храниться информация или данные, считываемые, по меньшей мере, одним процессором. Данный носитель может использоваться в имеющихся в продаже 3D-принтерах 1006, применяемых для изготовления фильтра 100, 200, 300 или фильтрационного материала 400, 500. Кроме того, трехмерная модель может передаваться электронным способом в 3D-принтер 1006 потоковым способом без постоянного хранения в месте расположения 3D-принтера 1006. В любом из этих случаев, трехмерная модель содержит цифровое представление фильтра 100, 200, 300 или фильтрационного материала 400, 500, подходящее для изготовления фильтра 100, 200, 300 или фильтрационного материала 400, 500. As shown in fig. 15, a three-dimensional model 1001 used to represent a filter 100, 200, 300 or filter material 400, 500, according to any of the embodiments disclosed herein, may be stored on a computer-readable medium 1002, such as a magnetic medium, including a floppy disk, hard disk, or magnetic tape; a semiconductor storage device such as a solid state disk (SSD) or flash memory; optical media; magneto-optical disk; or any other type of physical memory, or a non-volatile storage medium that can store information or data readable by at least one processor. This media can be used in commercially available 3D printers 1006 used to make filter 100, 200, 300 or filter material 400, 500. Additionally, the 3D model can be streamed electronically to the 3D printer 1006 without being permanently stored in a location. location of the 3D printer 1006. In either of these cases, the 3D model contains a digital representation of the filter 100, 200, 300 or filter material 400, 500, suitable for making the filter 100, 200, 300 or filter material 400, 500.

Трехмерная модель может создаваться несколькими известными способами. В общем, трехмерная модель создается путем ввода данных 1003, представляющих собой фильтр 100, 200, 300, 900 или фильтрационный материал 400, 500, 800, в компьютер или процессор 1004, например, в развертываемую в облаке программную операционную систему. Затем эти данные могут использоваться в качестве трехмерной модели, представляющей физический фильтр 100, 200, 300, 900 или фильтрационный материал 400, 500, 800. Трехмерная модель пригодна для изготовления фильтра 100, 200, 300 или фильтрационного материала 400, 500. В примере осуществления, трехмерная модель подходит для изготовления фильтра 100, 200, 300 или фильтрационного материала 400, 500 с использованием технологии послойной печати. A three-dimensional model can be created in several known ways. In general, a three-dimensional model is created by inputting data 1003, which is a filter 100, 200, 300, 900 or filter media 400, 500, 800, into a computer or processor 1004, such as a cloud-deployed software operating system. This data can then be used as a 3D model representing the physical filter 100, 200, 300, 900 or filter material 400, 500, 800. The 3D model is suitable for making a filter 100, 200, 300 or filter material 400, 500. In an exemplary embodiment , the 3D model is suitable for making filter 100, 200, 300 or filter material 400, 500 using layer-by-layer printing technology.

В одном варианте осуществления, показанном на рис. 15, ввод данных осуществляется помощью 3D-сканера 1005. Способ может включать в себя взаимодействие с фильтром 100, 200, 300, 900 или фильтрационным материалом 400, 500, 800 через устройство установления контакта и приема данных и получение данных от устройства установления контакта для создания трехмерной модели. Например, 3D-сканер 1005 может представлять собой сканер контактного типа. Отсканированные данные вводятся в программу 3D моделирования для подготовки цифрового набора данных. В одном варианте осуществления, взаимодействие может осуществляться посредством прямого физического контакта с использованием координатно-измерительной машины, которая измеряет физическую структуру фильтра 100, 200, 300, 900 или фильтрационного материала 400, 500, 800 путем соприкосновения зонда с поверхностями фильтра. 100, 200, 300, 900 или фильтрационного материала 400, 500, 800 для создания трехмерной модели. In one embodiment, shown in Fig. 15, data input is performed by a 3D scanner 1005. The method may include interacting with a filter 100, 200, 300, 900 or filter media 400, 500, 800 through a contact making and receiving device and receiving data from the contact making device to create 3D model. For example, the 3D scanner 1005 may be a contact type scanner. The scanned data is entered into a 3D modeling program to prepare a digital data set. In one embodiment, the interaction may be through direct physical contact using a coordinate measuring machine that measures the physical structure of the filter 100, 200, 300, 900 or filter media 400, 500, 800 by touching the probe to the filter surfaces. 100, 200, 300, 900 or filter material 400, 500, 800 to create a 3D model.

В других вариантах осуществления 3D сканер 1005 может представлять собой бесконтактный сканер, а сканирование осуществляться направлением энергии (например, световой или ультразвуковой) на фильтр 100, 200, 300 или фильтрационный материал 400, 500 подлежащий копированию и приемом отраженной энергии. На основе этой отраженной энергии компьютер будет генерировать машиночитаемую трехмерную модель для изготовления фильтра 100, 200, 300, 900 или фильтрационного материала 400, 500, 800. В различных вариантах осуществления, многократные 2D изображения могут использоваться для создания трехмерной модели. Например, 2D тонкие срезы трехмерного объекта могут объединяться для создания трехмерной модели. Взамен 3D сканера ввод данных может выполняться с использованием программного обеспечения системы автоматизированного проектирования (САПР). В этом случае трехмерная модель может формироваться путем создания виртуальной 3D модели фильтра 100, 200, 300, 900 или фильтрационного материала 400, 500, 800 с использованием программного обеспечения САПР. Трехмерная модель будет генерироваться из виртуальной трехмерной модели САПР для изготовления фильтра 100, 200, 300, 900 или фильтрационного материала 400, 500, 800. In other embodiments, the 3D scanner 1005 may be a non-contact scanner, and the scanning is performed by directing energy (e.g., light or ultrasound) to the filter 100, 200, 300 or filter material 400, 500 to be copied and receiving the reflected energy. Based on this reflected energy, the computer will generate a computer-readable 3D model for making the filter 100, 200, 300, 900 or filter material 400, 500, 800. In various embodiments, multiple 2D images can be used to create a 3D model. For example, 2D thin slices of a 3D object can be combined to create a 3D model. Instead of a 3D scanner, data entry can be performed using computer-aided design (CAD) software. In this case, the 3D model may be generated by creating a virtual 3D model of the filter 100, 200, 300, 900 or filter media 400, 500, 800 using CAD software. A 3D model will be generated from a virtual 3D CAD model for making filter 100, 200, 300, 900 or filter material 400, 500, 800.

Технология послойной печати, используемая для создания описанного фильтра 100, 200, 300, 900 или фильтрационного материала 400, 500, 800, может использовать материалы, описанные ранее в данном документе. В некоторых вариантах осуществления, могут выполняться дополнительные операции для создания готового продукта. Такие дополнительные операции могут включать, например, одну или несколько чисток, отвердевание, гидрофильное покрытие, термообработки, удаление материала и полировку, в частности при использовании материалов из металла. Другие операции, необходимые для получения готового продукта, могут выполняться в дополнение или вместо указанных операций.The layer-by-layer printing technology used to create the described filter 100, 200, 300, 900 or filter material 400, 500, 800 may use the materials described earlier in this document. In some embodiments, additional operations may be performed to create the finished product. Such additional operations may include, for example, one or more cleaning, curing, hydrophilic coating, heat treatments, material removal and polishing, in particular when metal materials are used. Other operations necessary to obtain the finished product may be performed in addition to or instead of these operations.

Как показано на рис. 16, способ 600 изготовления фильтра или фильтрационного материала, в соответствии с любым вариантом осуществления, раскрытом в данном документе, может включать предоставление машиночитаемой трехмерной модели фильтра или фильтрационного материала, причем трехмерная модель преобразуется во множество тонких срезов, каждый из которых определяет слой поперечного сечения фильтра или фильтрационного материала (блок 602); и последовательное формирование каждого слоя фильтра или фильтрационного материала с использованием технологии послойной печати (блок 604). Последовательное формирование каждого слоя фильтра или фильтрационного материала с использованием технологии послойной печати может включать создание множества слоев, где, по меньшей мере, один слой из множества слоев содержит первую волнообразную полосу материала, простирающуюся в первом заранее заданном направлении (блок 606). As shown in fig. 16, a method 600 for manufacturing a filter or filter material, in accordance with any embodiment disclosed herein, may include providing a machine-readable three-dimensional model of the filter or filter material, the three-dimensional model being converted into a plurality of thin slices, each of which defines a filter cross-sectional layer. or filter material (block 602); and successively forming each layer of the filter or filter material using layer-by-layer printing technology (block 604). Sequentially forming each layer of a filter or filter material using layer-by-layer printing technology may include creating a plurality of layers, where at least one layer of the plurality of layers comprises a first undulating band of material extending in a first predetermined direction (block 606).

Кроме того, способ может включать формирование второго слоя из множества слоев, содержащего вторую волнообразную полосу материала, простирающуюся во втором заранее заданном направлении, отличном от первого заранее заданного направления (блок 608). Кроме того, способ может включать изменение, по меньшей мере, одной из следующих переменных для создания требуемого минимального размера пор: скорости и/или пути печатающей головки, интенсивности подачи пластика, типа пластика, скорости охлаждения пластика, и профиля или конфигурации волнообразного материала для создания деформации слоя (блок 610). Фильтр или фильтрующий материал может создаваться по направлению снизу вверх.Further, the method may include forming a second layer of the plurality of layers comprising a second undulating strip of material extending in a second predetermined direction other than the first predetermined direction (block 608). In addition, the method may include changing at least one of the following variables to create the desired minimum pore size: print head speed and/or path, plastic feed rate, plastic type, plastic cooling rate, and profile or configuration of the wavy material to create layer deformation (block 610). The filter or filter material may be created from bottom to top.

На рис. 33 представлен способ 1100 изготовления фильтрационного материала, способ 1100, включающий: создание машиночитаемой трехмерной модели фильтрационного материала, включающей множество сегментов, причем каждый сегмент трехмерной модели выполняется для преобразования во множество тонких срезов, каждый из которых формирует слой поперечного сечения фильтрационного материала, причем каждый сегмент включает в себя волнообразный слой, простирающийся в заранее заданном направлении, которое отличается от заранее заданного направления волнообразного слоя другого сегмента (шаг 1102); и последовательное формирование каждого слоя фильтрационного материала с использованием технологии послойной печати (шаг 1104).On fig. 33 illustrates a method 1100 for making a filter material, a method 1100 comprising: creating a computer-readable 3D model of the filter material including a plurality of segments, each segment of the 3D model being performed to be converted into a plurality of thin slices, each of which forms a cross-sectional layer of the filter material, each segment includes an undulating layer extending in a predetermined direction that is different from a predetermined undulating layer direction of another segment (step 1102); and successively forming each layer of filter material using layer-by-layer printing technology (step 1104).

Последовательное формирование каждого слоя фильтрационного материала с использованием технологии послойной печати может включать использование настроек заполнения в программном обеспечении для 3D-печати (шаг 1106). Использование настроек заполнения в программном обеспечении для 3D-печати может включать задание разного угла заполнения для каждого сегмента (шаг 1108). В других вариантах осуществления, использование настроек заполнения в программном обеспечении для 3D-печати может включать задание разной плотности заполнения для каждого сегмента (шаг 1110).Sequentially generating each filter material layer using layer-by-layer printing technology may include using infill settings in the 3D printing software (step 1106). Using infill settings in 3D printing software may include specifying a different infill angle for each segment (step 1108). In other embodiments, using the infill settings in the 3D printing software may include specifying a different infill density for each segment (step 1110).

Специалистам в данной области техники очевидно, что согласно изобретению, могут быть сделаны различные модификации и варианты устройств и способов сборки без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Другие варианты осуществления данного изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники в результате рассмотрения спецификации и практики использования различных вариантов осуществления, раскрытых в данном документе. Например, некоторое оборудование конструируется и функционирует иначе, чем описанное здесь, и определенные этапы любого метода могут пропускаться, выполняться в другом порядке, отличном от упомянутого, а в некоторых случаях выполняться одновременно или разбиваться на дополнительные стадии. Более того, могут осуществляться изменения или модификации некоторых аспектов или особенностей различных вариантов осуществления с созданием дополнительных вариантов осуществления, а особенности и аспекты различных вариантов осуществления могут добавляться или замещаться другими особенностями или аспектами других вариантов осуществления, предлагая еще дальнейшие варианты осуществления.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations of assembly devices and methods can be made according to the invention without deviating from the spirit and scope of the present invention. Other embodiments of the invention will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the specification and practice of using the various embodiments disclosed herein. For example, some equipment is designed and functions differently than described here, and certain steps in any method may be omitted, performed in a different order from those mentioned, and in some cases performed simultaneously or split into additional steps. Moreover, changes or modifications to some aspects or features of various embodiments may be made to create additional embodiments, and features and aspects of various embodiments may be added to or replaced by other features or aspects of other embodiments, suggesting still further embodiments.

Соответственно предполагается, что описание и примеры следует рассматривать только в качестве иллюстративных, а истинный объем изобретения указывается в следующей формуле изобретения и ее эквивалентах.Accordingly, the description and examples are intended to be considered illustrative only, and the true scope of the invention is indicated in the following claims and their equivalents.

Claims

1. Filter containing:

a body forming a Cartesian coordinate system including an X-axis, a Y-axis, a Z-axis, and a plurality of X-Y planes that are sequentially spaced along the Z-axis, and

a filtration material containing a plurality of layers of solidified material that are spaced apart along the Z axis in different X-Y planes of the plurality of X-Y planes;

wherein at least one layer of the plurality of layers of solidified material comprises an undulating band of solidified material extending in a first predetermined direction and forming a first angle with the X-axis, wherein the first angle is between 10 and 80 degrees, and the filter material has a toroidal configuration and is divided into a plurality of segments, including a first segment containing at least one layer of a plurality of layers of hardened material forming a first angle with the X axis, and a second segment located circumferentially adjacent to the first segment and containing another layer of a plurality of layers of hardened material, including an undulating strip of solidified material extending in a predetermined direction different from the first predetermined direction, forming a second angle with the X-axis, which is different from the first angle, with each segment forming a polyhedral outer part.

2. Filter according to claim 1, wherein the first angle is 45 degrees.

3. The filter according to claim 1, wherein each segment forms an internal cylindrical passage.

4. Filtration material forming a Cartesian coordinate system, including the X-axis, Y-axis, Z-axis, containing:

a first segment comprising a first plurality of layers, wherein at least one layer of the first plurality of layers comprises an undulating strip of solidified material extending in a first predetermined direction and forming a first angle with the X-axis; and

a second segment containing a second plurality of layers, in which at least one layer of the second plurality of layers comprises an undulating strip of solidified material extending in another predetermined direction different from the first predetermined direction, forming a second angle with the X-axis, which is different from the first corner;

moreover, the filtration material has a toroidal profile forming a circumferential direction and containing a cylindrical inner part, while the filtration material contains a plurality of identically made segments located circumferentially next to each other, each of which forms a wavy strip of solidified material extending in a predetermined direction, which forms an angle with the X-axis, which is an integral part of 360 degrees and depends on the number of identically made segments, with each corner of each segment different from each other and forming a polyhedral outer part.

5. The filter media of claim 4, wherein the first angle is 18 degrees and the second angle is 54 degrees.

6. The filter material according to claim 4, wherein the filter material comprises a cylindrical outer portion.

7. The filtration material of claim 4, wherein the wavy strip of the first plurality of layers has a trapezoidal configuration and the undulating strip of the second plurality of layers has a square configuration.

8. Filter material according to claim 4, made using the settings of the filling parameters of the 3D printing software.