專利名稱：過濾板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微孔過濾板，該微孔過濾板用于抽吸干燥器中，特別是用于毛細管過濾器中。該過濾板特別提高了抗壓力沖擊性。
美國專利4863656涉及一種用于制造微孔板的方法，并公開了由該方法獲得的過濾板以及利用該過濾板的抽吸干燥器。該美國專利4863656的過濾板包括一對相對抽吸壁，該對抽吸壁確定了在它們之間的內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間充滿顆粒材料。抽吸干燥器裝置包括至少一個過濾板，該過濾板安裝成能夠進入和離開盆或類似物中，要脫水的材料布置在該盆中。在一個實施例中，抽吸干燥器裝置包括幾個過濾板，這些過濾板安裝成環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸的圓形排列。負壓施加在各板的抽吸壁上，因此，水或其它液體從要脫水的材料中吸出，并通過抽吸壁吸入過濾板內(nèi)的內(nèi)部空間中，然后在負壓作用下吸出板結(jié)構(gòu)中。
美國專利5178777涉及一種用于當(dāng)通過過濾元件的過濾表面抽吸在濾餅中產(chǎn)生的液體時使得濾餅從毛細管表面取下的方法。在該美國專利5178777中，通過由過濾元件作用的反壓而在過濾元件的過濾表面上形成液膜，以便產(chǎn)生對過濾板的回沖作用。特別是，在剛產(chǎn)生液膜之后，至少一個氣流引向過濾元件的過濾表面，以便分開位于過濾表面上的濾餅。
因此，用于毛細管過濾器的微孔過濾板設(shè)計成承受從濾餅制造和干燥過程中的大約0.1巴絕對壓力至在回沖過程中的大約2.0巴絕對壓力的連續(xù)壓力變化。板必須能夠在每次循環(huán)中承受該壓力變化，這意味著每年為大約50萬次的壓力沖擊。因此，顯然微孔過濾板的強度必須極高，以便使得板能夠在相對惡劣環(huán)境下使用多年。
2.0巴絕對壓力的回沖壓力似乎使得微孔過濾板并不承受太大壓力。不過，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)板要承受比設(shè)置的回沖壓力大得多的壓力。這是因為當(dāng)從真空模式變成回沖模式時膨脹氣體的壓縮(collapsing)?？焖倭鲃拥乃畬?dǎo)致在板內(nèi)部產(chǎn)生水錘作用，這能夠產(chǎn)生直到10巴的短時壓力峰值，或者有時甚至更高。除了強度要求，最佳液體流動要求內(nèi)部基體結(jié)構(gòu)具有最小壓力降。這在形成濾餅的階段很重要，但是在回沖過程中特別重要。不充分地回沖使得過濾板堵塞太快，這降低了過濾器的性能。而且，當(dāng)過濾板堵塞時，流阻增加，受到壓力沖擊損害的危險增大。
優(yōu)選是，用于毛細管過濾器的過濾板包括隔膜，該隔膜有平均孔尺寸為大約1微米的孔；以及基體，該基體有平均孔尺寸為大約10微米的孔、過濾/回沖槽道、過濾/回沖出口/進口以及用于將過濾板安裝在過濾設(shè)備上的安裝孔/轂。根據(jù)過濾液取出和回沖能力，該結(jié)構(gòu)有足夠強度和良好流動性能。不過，當(dāng)條件為受到這樣的高壓峰值時，需要具有更高強度和最佳流動性能的結(jié)構(gòu)。沒有優(yōu)化的流動設(shè)計使得過濾板內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的壓力分布。設(shè)計和優(yōu)化成用于最大2巴絕對壓力的回沖壓力的結(jié)構(gòu)并不能用于產(chǎn)生壓力峰值時的情況，而是該壓力使得板中產(chǎn)生高到足以使板破裂的應(yīng)力。
本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術(shù)的一些缺點，并獲得用于抽吸干燥器的改進過濾板，特別是用于毛細管過濾器中，該毛細管過濾器的過濾板必須抵抗連續(xù)的壓力沖擊，而且還保持良好的流動性能。本發(fā)明的基本特征如附加權(quán)利要求中所述。
用于抽吸干燥器，特別是用于毛細管過濾器的本發(fā)明過濾板包括具有大約1微米的平均孔徑的隔膜以及基體，隔膜布置在該基體上。在過濾板內(nèi)部有凹口區(qū)域，該凹口區(qū)域有用于過濾液和用于回沖液體的空腔。過濾板還提供有至少一個用于過濾液和回沖液體的出口或進口以及用于將該過濾板自身安裝在抽吸干燥器上的安裝孔或轂。在本發(fā)明過濾板內(nèi)部的凹口區(qū)域提供有支承元件，該支承元件可以是基體的一部分，或者是單獨元件。支承元件的位置使得與過濾的固體材料分離的液體或者用于回沖的液體能夠基本同時和很容易地沿任意方向流動(例如水平和垂直)，但是另一方面，支承元件的位置還確定為使得過濾板的結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)受由壓力峰值產(chǎn)生的應(yīng)力。而且，基體材料比現(xiàn)有技術(shù)更粗糙和更多孔，因此，與過濾的固體材料分離的液體更容易流入基體材料內(nèi)部。因為流阻最小，因此壓力峰值減小，且本發(fā)明的過濾板更耐久。
當(dāng)考慮支承元件在過濾板的凹口空間中的定位時，對于液流的理想狀態(tài)是內(nèi)部完全開口，對于強度的理想狀態(tài)是內(nèi)部完全封閉。一方面，流體需要開口空間，另一方面，支承元件需要布置在凹口空間的壁之間，以便抵抗應(yīng)力，支承元件的形狀和量利用使得支承元件具有足夠的總面積以及使得支承元件之間有足夠小的距離的設(shè)計來進行優(yōu)化。
當(dāng)基體拉伸強度為10-40MPa且基體厚度為10至15毫米(凹口區(qū)域的各側(cè))時，本發(fā)明的支承元件包含凹口區(qū)域的總面積的10至50％，優(yōu)選是15至30％。而且，支承元件定位成這樣，即當(dāng)基體拉伸強度同樣為10-40MPa且基體厚度同樣為10至15毫米時，在支承元件之間的距離承受較高內(nèi)部壓力，且該距離最大為從支承元件的邊緣至另一支承元件的邊緣的75毫米。顯然，當(dāng)用于隔膜的材料特征改變時，支承元件的量以及從一個支承元件至另一支承元件的距離也相應(yīng)改變。
因此，支承元件的位置和形狀為這樣，即優(yōu)選是在本發(fā)明過濾板的內(nèi)部避免直應(yīng)力線。這通過支承元件的位置或者支承元件的可變尺寸和形狀來實現(xiàn)。支承元件可以為任意形狀，優(yōu)選是圓形或橢圓形，不過在任何情況下，在與過濾板的過濾表面平行的截面中，在最大尺寸和最短尺寸之間的比例為最大1.5。環(huán)繞凹口區(qū)域的邊緣可以為任何形狀，但優(yōu)選是干擾(disrupt)任何應(yīng)力線的曲線形狀。支承元件的一個優(yōu)選形狀為圓形按鈕。
為了進一步防止在本發(fā)明的過濾板中產(chǎn)生壓力峰值，過濾板的基體材料制成為比現(xiàn)有技術(shù)更粗糙和/或更多孔，以便使得液體更容易地沿從基體內(nèi)部排入凹口區(qū)域內(nèi)的方向而流入基體內(nèi)部，并進一步流入它的凹口區(qū)域內(nèi)?；w包含顆粒(particle)，這樣，基體的平均孔尺寸在5和90微米之間，優(yōu)選是在10和60微米之間?？紫抖确秶鸀榛w的總?cè)莘e的25-80％，優(yōu)選是40-50％。
本發(fā)明的過濾板的隔膜和基體優(yōu)選是由相同材料制成，只有顆粒尺寸不同。隔膜和基體也可以由不同材料制成。本發(fā)明的過濾板優(yōu)選是由至少一種陶瓷材料制成，例如氧化鋁、碳化硅、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯和氧化鉻，它們進行燒結(jié)或玻璃粘接。其它材料例如石墨、無定形碳、燒結(jié)金屬、塑料和纖維素也可以采用。而且，本發(fā)明的過濾板也可以用于普通真空盤過濾器。
下面將參考附圖更詳細地介紹本發(fā)明，附圖中

圖1表示了本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的局部剖側(cè)視圖；圖2表示了圖1的實施例在沿方向A-A看時的局部視圖；圖3表示了本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的局部剖側(cè)視圖；圖4表示了圖3的實施例在沿方向B-B看時的局部視圖。
根據(jù)圖1和2，過濾板1提供有安裝孔2，以便安裝在抽吸干燥器(未示出)上。過濾板1還提供有出口3，過濾液通過該出口3而從過濾板1的內(nèi)部4流出。在過濾板1中的、用于過濾的區(qū)域包含隔膜5，該隔膜5有大約1微米平均孔尺寸的孔；以及基體6，隔膜5位于該基體6上?；w6有在它內(nèi)部的凹口區(qū)域7，且在這些凹口區(qū)域之間布置有支承元件8。支承元件8由與基體6相同的材料制成，這些支承元件8形成為在剖面10(該剖面10平行于過濾板1的過濾表面)中的圓形按鈕。
當(dāng)在過濾處理中使用本發(fā)明的過濾板1時，過濾液通過多孔隔膜5流向基體6，并進一步通過在基體6中的孔進入內(nèi)部4中。過濾液通過凹口區(qū)域7而進一步流向出口3。
圖1還提供有一些應(yīng)力線9，以便表示用于防止直應(yīng)力線的支承元件8位置，因為該應(yīng)力線9通過至少一個支承元件8。
根據(jù)圖3和4，本發(fā)明的過濾板21提供有安裝孔22，以便安裝在抽吸干燥器(未示出)上。過濾板21還提供有出口23，過濾液通過該出口23而從過濾板21的內(nèi)部24中流出，在過濾板21中的、用于過濾的區(qū)域包含隔膜25，該隔膜25有大約1微米平均孔尺寸的孔；以及基體26，隔膜25位于該基體26上?；w26有在它內(nèi)部的凹口區(qū)域27，且在這些凹口區(qū)域27之間布置有支承元件28。支承元件28由與基體26不同的材料制成，這些支承元件28中的一部分形成為在圓形按鈕，但是大部分支承元件28有不同形狀。
當(dāng)在過濾處理中使用本發(fā)明的過濾板21時，過濾液以與圖1的上述實施例相同的方式流過過濾板21。
權(quán)利要求
1.一種用于抽吸干燥器，特別是用于毛細管過濾器的微孔過濾板，該過濾板包括隔膜，該隔膜具有大約1微米的平均孔徑；基體，隔膜布置在該基體上；以及在過濾板內(nèi)部的凹口區(qū)域，該凹口區(qū)域有用于過濾液和用于回沖液體的空腔，該過濾板還設(shè)有至少一個用于過濾液和回沖液體出/進的出口或進口以及用于將該過濾板安裝在抽吸干燥器上的安裝孔或轂，其特征在于過濾板內(nèi)部的凹口區(qū)域設(shè)有支承元件，其中，與過濾板的過濾表面平行的截面中，最長尺寸且最短尺寸之間的比例為最大1.5，以便液體能夠基本同時且很容易地沿所有方向流動，并使得過濾板的結(jié)構(gòu)能夠耐受基于壓力峰值的應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾板，其特征在于在凹口區(qū)域中的支承元件包含凹口區(qū)域的總面積的10至50％，優(yōu)選是15至30％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過濾板，其特征在于所述支承元件定位成這樣，即在支承元件之間的距離最大為從一個支承元件的邊緣至另一支承元件的邊緣為75毫米。
4.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的過濾板，其特征在于支承元件有曲線形狀。
5.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的過濾板，其特征在于支承元件為圓形按鈕形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一個所述的過濾板，其特征在于支承元件為角形形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的過濾板，其特征在于支承元件為正方形形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的過濾板，其特征在于支承元件為三角形形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的過濾板，其特征在于支承元件為六邊形形狀。
10.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的過濾板，其特征在于支承元件為基體的一部分。
11.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的過濾板，其特征在于在基體中的平均孔尺寸在5和90微米之間，優(yōu)選是在10和60微米之間。
12.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的過濾板，其特征在于在基體中的孔隙度范圍為基體的總?cè)莘e的25-80％，優(yōu)選是40-50％。
13.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的過濾板，其特征在于隔膜和基體由相同材料制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一個所述的過濾板，其特征在于隔膜和基體由不同材料制成。
15.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的過濾板，其特征在于至少一種陶瓷材料用于制造過濾板。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一個所述的過濾板，其特征在于至少一種燒結(jié)金屬用于制造過濾板。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一個所述的過濾板，其特征在于至少一種塑料材料用于制造過濾板。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一個所述的過濾板，其特征在于至少一種碳基材料用于制造過濾板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于抽吸干燥器，特別是用于毛細管過濾器的微孔過濾板，該過濾板包括隔膜，該隔膜具有大約1微米的平均孔徑；基體，隔膜布置在該基體上；以及在過濾板內(nèi)部有凹口區(qū)域，該凹口區(qū)域有用于過濾液和用于回沖液體的空腔。根據(jù)本發(fā)明，過濾板內(nèi)部的凹口區(qū)域提供有支承元件，其中，沿與過濾板的過濾表面平行的截面，最長尺寸和最短尺寸之間的比例為最大1.5，以便液體能夠基本同時和很容易地沿任意方向流動，并使得過濾板的結(jié)構(gòu)能夠耐受基于壓力峰值的應(yīng)力。
文檔編號B01D71/02GK1681574SQ03821676
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月12日
發(fā)明者O·赫格納巴, B·埃克貝里, V·瓦爾約寧, D·B·埃夫蘭, J·J·約斯特 申請人:拉羅克斯有限公司