CN101389388B - 用于过滤堆叠件的过滤片 - Google Patents

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Abstract

作为本发明主题的用于过滤流体的过滤片(100)，所述过滤片包括第一过滤膜(110)和第二过滤膜(120)。所述过滤膜基本上为平面且基本上相互平行。过滤膜包含金属纤维。过滤片包含插入在所述过滤膜之间的增强部件(130，131)。第一过滤膜和所述第二过滤膜与所述增强部件相连。增强部件在过滤膜之间形成至少两个流动通道(132)，用于将流体导向过滤片的边缘。

Description

用于过滤堆叠件的过滤片
技术领域
本发明涉及过滤片，更具体地涉及用于过滤系统的过滤片和过滤堆叠件，还涉及这种过滤片的制造方法。
背景技术
使用过滤片的过滤系统为本领域皆知。在WO2005/028070中描述了一个压滤机的例子。将许多过滤膜与构件叠加在一起形成室，过滤膜的各侧用来接收进行过滤的流体，或用来排出滤液。必须非常准确和小心地将过滤膜和用于构成室的构件叠加，以避免滤液泄漏和/或与要进行过滤的流体混合。当压滤机被从流体留下的粒子堵塞时，为了对压滤机进行清洁，必须经常拆卸压滤机。这样的组装和拆卸需要耗用大量的时间，需要大量劳动力，并且造成压滤机长时间停机。
还已知其他过滤流体的系统，如使用叶盘，将这些叶盘同心安装在一个管上，用于从叶盘排出滤液。发生堵塞的过滤器通常通过反冲、反向脉冲或反向冲洗进行清洁。在这类清洁操作中，提供反向的流体，以分离和破碎在过滤膜的流入侧累积的滤饼，并从过滤器除去滤饼。
通常的过滤片示于WO2004/004868中的图6a和6b。两个过滤膜基本上平行安装，提供过滤片。每个过滤膜上有增强结构。在两个过滤膜之间放置金属丝格栅或金属网片(expanded metal sheet)，如在清洁期间，保持两个膜之间的距离。
这种过滤片存在一些缺陷。由于振动、震动或流体压力的变化，网状物或网片可能发生脱位，因而损害过滤片即过滤膜的内部。网状物还在过滤片上产生压降，既降低了在指定过滤压下所获滤液的产率，同时使反向冲洗、反冲或反向脉冲难以进行，甚至不可能进行。
过滤片在其周边用密封材料至少部分封闭。在两个基本上平行的过滤膜之间提供这种密封材料。为了在过滤期间能耐受更高的压力，分隔装置必须与膜的内侧接触。但是，在一些过滤系统中，如作为非限定性例子的压滤机，必须将多个板层叠形成压滤机的堆叠件时，这些板的密封需要具有非常小的公差(tolerance)。为避免泄漏必须这样。用来与过滤膜的内侧接触，以提供充分的支承的丝网或者网状板也必须能够满足这些小公差，而这常常存在问题甚至是不可能实现的。这些丝网或网状板所能够满足的较大的公差在它们与膜不接触时可能引起支承不足，或者造成沿丝网或网状板向外的方向，向外凸出。在存在支承g装置，即存在金属丝网或金属网板的情况下，在膜的两侧各有一个丝网或网状板，膜在两个丝网或网状板之间受到挤压。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种用于过滤系统的过滤片以及该过滤片的制造方法，所述过滤系统例如有：压滤机，反向冲洗过滤系统，反向脉冲过滤系统或反冲过滤系统。本发明的一些实施方式的优点是提供一种过滤片，该过滤片包括很少量的如目前已知的过滤片的备件。本发明的一些实施方式的又一个优点是提供一种过滤片，其具有相当的或更好的抗压力变化、抗震动和/或抗振荡性能。本发明的一些实施方式的又一个优点是提供一种过滤片，其过滤膜不容易因过滤过程中的压力变化、震动和/或振荡，或因为过滤系统组装不够精确而产生缺陷。本发明的一些实施方式的优点是提供了自支承的过滤片。
本发明的一些实施方式的优点是提供一种过滤片，当使用该过滤片提供本发明主题，即包括几个相邻过滤片的过滤堆叠件时，能够满足更方便、容易重复和更可靠地密封不同过滤片和过滤片的膜所要求的公差量。本发明实施方式的又一个优点是提供过滤片，该过滤片使能容易地将进行过滤的液体与滤液分离。本发明的一些实施方式的最佳优点是提供一种过滤片，该过滤片上只有很小的压降。本发明的一些实施方式的另一个优点是提供一种过滤片，该过滤片能使液体以非常均匀的流量通过该过滤片。本发明的一些实施方式的优点是提供一种能够独立使用仅一个过滤片的过滤片。
本发明的一些实施方式的优点是提供一种过滤系统，该系统提高在指定过滤压力下进行过滤时的获得滤液的产率，同时可以采用反向冲洗、反冲或反向脉冲对过滤膜进行清洁。
本发明的一些实施方式的优点是提供一种过滤系统，该系统能够很好地耐反向冲洗、反冲或反向脉冲。本发明的一些实施方式的又一个优点是提供一种过滤系统，该过滤系统不需要对过滤膜的另外支承，可以耐反向冲洗、反冲或反向脉冲。本发明的一些实施方式的优点是提供一种过滤堆叠件，该堆叠件易于组装。本发明的一些实施方式的优点是提供一种过滤堆叠件，该堆叠件包括较少的如目前已知的过滤片的备件。本发明的一些实施方式的优点是提供一种过滤系统，该系统能够通过反向冲洗、反冲或反向脉冲进行高效清洁。
具有聚合物增强装置的实施方式的又一个优点是容易满足对过滤片部件严格的很小的公差要求。发现，当使用聚合物部件如聚合物杆或片时，尤其为达到对过滤膜增强的目的，与如固定到过滤膜的类似金属部件相比这些聚合物部件的变形较小或不会发生变形。在较低温度进行安装和固定的又一个优点是降低对过滤膜造成损害的危险性，过滤膜在局部过高受热时容易受到损害。另一个优点是提供重量较轻的过滤系统，该系统降低了对过滤系统中的金属元件(例如过滤膜)的腐蚀，如电化腐蚀。
本发明的过滤片完成了上述目标。
根据本发明的第一方面，用于过滤流体的过滤片具有边缘，包括第一过滤膜和第二过滤膜，所述过滤膜是基本平坦的。第一过滤膜和第二过滤膜基本平行。第一过滤膜和第二过滤膜包含金属纤维。过滤片包含插入在过滤膜之间的增强部件，第一过滤膜和第二过滤膜附着在该增强部件上。增强部件在过滤膜之间形成至少两个流动通道，将流体导向边缘。
根据本发明的实施方式，增强部件由聚合物材料形成。根据本发明的另一些实施方式，增强部件由金属材料形成。
根据本发明的实施方式，第一过滤膜和第二过滤膜可以包括陶瓷材料，如陶瓷纤维。根据本发明的实施方式，在第一过滤膜和第二过滤膜中的纤维可以是金属纤维和陶瓷纤维的混合物。根据本发明的实施方式，所述第一过滤膜和所述第二过滤膜中的纤维可以全部是金属纤维。根据本发明的实施方式，第一过滤膜和第二过滤膜可以由纤维组成。
根据本发明的实施方式，第一过滤膜和第二过滤膜还包括金属丝格栅或金属网片中的至少一种。根据本发明的实施方式，第一过滤膜和第二过滤膜可以包含粉末，所述粉末可能选自下组：金属粉、陶瓷粉以及金属粉和陶瓷粉的混合物。
根据本发明的实施方式，第一过滤膜和第二过滤膜可以由金属纤维组成，或者第一过滤膜和第二过滤膜可以由金属纤维、以及金属丝格栅或金属网片中的至少一种组成。
根据本发明的实施方式，各流动通道沿边缘有两个外端。过滤片可以包括片封闭部件，该部件沿边缘的至少一部分(不包括通道的外端)与边缘相连，片封闭部件在第一过滤膜和第二过滤膜之间，用于沿边缘的至少一部分对过滤片进行密封。根据本发明的实施方式，密封部件对各流动通道的两端中的一端进行密封。
根据本发明的实施方式，过滤片可具有两个与增强部件相背的外侧面。过滤片还包括垫片，该垫片沿边缘的至少一部分与过滤片的至少一个外侧面相连，用于形成至少一个流动通道，在两个过滤片相互层叠时，在两个过滤片之间引导流体。可以在所述过滤片的两个外侧面上提供垫片。根据一些实施方式，垫片可以与所述片封闭部件形成一个部件。
根据本发明的实施方式，分隔部件可以是波纹片。根据本发明的其他实施方式，分隔部件可以是具有两个外侧的片，在两个外侧上具有多个从该侧面突出的肋。
根据本发明的其他实施方式，分隔部件可以由多个杆组成。这些杆的截面大致为矩形。杆只与第一过滤膜和第二过滤膜中的一个相连，至少一个杆与第一过滤膜相连，至少一个杆与第二过滤膜相连。或者，每个杆与第一过滤膜和第二过滤膜都相连。
根据本发明的实施方式，过滤片可以大致是矩形。过滤片可以具有第一边和与第一边基本上垂直的第二边，所述杆基本上相互平行，并与第一边和第二边中的一者基本平行。
根据本发明的实施方式，过滤片可以基本是圆形，具有基本圆形的外边缘。过滤片可具有基本圆形的开口区域，该开口区域位于基本圆形的过滤片的中心，提供基本圆形的内边缘。每个杆可以从圆形的中心延伸到外边缘，因而各流动通道沿边缘有两个外端，第一外端在内边缘，第二外端在外边缘上。
根据本发明的实施方式，第一过滤膜或第二过滤膜中至少一个可至少包含一个金属纤维层，至少第一金属纤维层的金属纤维具有等价直径(equivalentdiameter)D1，第一过滤膜或第二过滤膜中至少一个的平均流动孔径小于等价直径D1的两倍。
根据本发明的实施方式，第一过滤膜或第二过滤膜中至少一个可以至少包含一个第二金属纤维层。
根据本发明的实施方式，第二金属纤维层的金属纤维具有等价直径D2，D2大于第一金属纤维层的金属纤维的等价直径D1。
根据本发明的实施方式，第一过滤膜和第二过滤膜可以相同。
根据本发明的第二方面，提供过滤堆叠件，该堆叠件包含至少两个本发明第一方面的过滤片。相互层叠的至少两个过滤片上提供有用来形成至少一个流动通道的部件，在将两个过滤片相互层叠时用于引流在两个过滤片之间的流体。
根据本发明的实施方式，用来形成至少一个流动通道，在将两个过滤片相互层叠时用于引流在两个过滤片之间的流体的部件可以存在于垫片中，该垫片沿过滤片边缘的至少一部分与过滤片的至少一个外侧面相连。
根据本发明的第三方面，提供一种过滤系统，该系统包含至少两个本发明的第一方面的过滤片。根据本发明的实施方式，过滤系统可以包含至少一个本发明第二方面的过滤堆叠件。
根据本发明的实施方式，所述过滤系统可以是压滤系统。根据本发明的实施方式，过滤系统可以是反冲过滤系统、反向冲洗过滤系统或反向脉冲过滤系统。
在独立权利要求和从属权利要求中列出了本发明的具体和优选的方面。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及与其他从属权利要求的特征组合，适当且不只在权利要求书中明确指出。
虽然在本领域，已经在不断改进、变化和革新设备，但是，相信本发明的理念展现更新的改进，包括从以前的实践出发，对这种特性的设备的更有效、稳定和可靠的方案。
由下面的详细描述并结合附图，本发明的上述和其他的特性、特征和优点将是显而易见，下面的详细描述以示例的方式说明本发明的原理。这些描述仅为说明目的给出。下面引用的参考图指附图。
附图简述
图1和图2是作为本发明主题的过滤片的示意图。
图3是作为本发明主题的过滤堆叠件的示意图。
图4a、图4b、图4c和图4d是作为本发明的主题的过滤片的实施方式的细节的示意图。
图5和图5b是作为本发明主题的过滤片的另一个实施方式的示意图。
在不同的图，相同的附图标记表示相同或类似的要素。
定义
提供以下术语，这些术语只是有助于理解本发明。不应限制到比本领域技术人员所理解的范围更小的范围。
术语“流体”应理解为任何气体或液体。但是，将本发明的过滤片、过滤堆叠件和过滤系统优选用于过滤液体，如可食用液体，如，饮料，例如啤酒、葡萄酒、果汁等，或油品，如橄榄油。本发明的过滤片、过滤堆叠件和过滤系统可以用于非食用流体，如，机油或乳液如切削油、冷却剂，可以从中回收催化元素的液体或气体，生物乙醇或者生物柴油，或来自药学、生物化学或生物医学应用的流体。
术语“金属纤维”应理解为任何合金制成的纤维，但是，优选由不锈钢合金，如AISI316或AISI316合金，例如AISI316L制成。可采用不同的合适制造方法来制造金属纤维，这些方法有，如根据US3379000的束拉制法，卷材修边法(如EP319959中所述)或通过熔体提取如在US5027886中所述的方法提供的金属纤维。金属纤维的特征是等价直径，对本发明，等价直径优选在1-120微米范围，如1-60微米范围。纤维可以是无尽的长纤维(也称作纤丝)或可以是平均长度在1-90毫米范围的切段纤维。金属纤维可能是切段金属纤维。可以采用如在WO02/057035中所述的方法进行切割，或者通过如US4664971中所述的方法提供金属纤维粒子。也可以使用短金属纤维与切段金属纤维的组合，该组合包含最多20重量％的切段金属纤维。
术语纤维的“等价直径”是表面积等于所述纤维的径向横截面的平均表面积的假想圆的直径。
术语“过滤膜”应理解为任何的膜，这种膜能将滑动颗粒从流体，优选液体分离。用于本发明的过滤膜适合用于表面过滤以及深度过滤。过滤膜的厚度优选在0.025-2毫米范围，孔隙率P在40-95％范围。金属纤维可能是与陶瓷纤维和/或陶瓷粉和/或陶瓷须晶和/或金属粉的混合物。可能的话，颗粒具有催化组分，并可用作催化剂载体。
较好地，粒径小于所使用的纤维的等价直径的1/5。陶瓷纤维或粉末可以由Al2O3、SiO2或YSZ(钇稳定化的锆)。
过滤膜优选是经烧结的过滤膜，尤其在过滤膜包含或存在金属纤维的情况。金属纤维过滤膜可以采用在WO2005/099863，WO2005/099864和WO2005/099940中所述的方法制造。
金属纤维过滤膜或经过烧结，或没有经过烧结，可以包含至少第一金属纤维层，该层的金属纤维具有等价直径D1。这种第一金属纤维层向金属纤维过滤膜提供第一外表面。金属纤维过滤膜的平均流动孔径小于等价直径D1的两倍。
可以采用“库乐尔特微孔测径仪(Coulter Porometer)II”的测试设备或等同设备，按照ASTM F-316-80，进行平均流动孔径的测量。
第一金属纤维层的金属纤维都具有单独的纤维长度。因为制造金属纤维的方法，这些纤维长度可能有一定的分布，金属纤维过滤膜的第一金属纤维层的金属纤维可以使用平均纤维长度L1表征。
该长度是根据合适的统计标准，测定第一金属纤维层中存在的大量纤维后确定的。第一金属纤维层中的金属纤维的平均长度可以小于10毫米，如小于6毫米，优选小于1毫米，如小于0.8毫米，甚至小于0.6毫米，如小于0.2毫米。
金属纤维过滤膜的第一金属纤维层中的金属纤维或经过烧结，或没有经过烧结，这些金属纤维的平均纤维长度与直径的比值(L1/D1)优选小于110，更优选小于105，甚至小于100，但是通常大于30。对金属纤维，在通过WO02/057035(参考结合于本文)中所述的方法获得金属纤维的情况，L1/D1优选为约30-70，其等价直径最大为6微米。
较好地，金属纤维过滤膜的第一层的金属纤维的等价直径D1优选小于100微米，如小于65微米，更优选小于36微米，如35微米，22微米或17微米。金属纤维的等价直径可能小于15微米，如14微米，12微米或11微米，更加优选小于9微米，如8微米。金属纤维的等价直径D1最优选小于7微米或者小于6微米，如小于5微米，如1微米，1.5微米，2微米，3微米，3.5微米或4微米。
金属纤维过滤膜尤其在进行烧结时，优选平均流动孔径小于等价直径D1的1.5倍。更加优选，金属纤维过滤膜的平均流动孔径等于或小于金属纤维过滤膜的第一金属纤维层的金属纤维的等价直径D1+1微米。这种情况，特别是使用金属纤维时，等价直径D1等于或小于6微米，更特别是等价直径D1小于或等于5微米时的情况。最优选，使用或经过束拉制或者卷材修边(coil shave)的金属纤维，通过在WO02/057035中所述的方法来减小纤维的长度。
尤其在使用烧结的金属纤维过滤膜时，该金属纤维过滤膜的第一金属纤维层的厚度可以在大的范围变化，但是，可以获得相对薄的第一金属纤维层，如层厚度小于或等于0.2毫米，甚至小于或等于0.1毫米。更惊奇地发现，可以获得烧结的金属纤维过滤膜，该过滤膜具有厚度小于0.2毫米，或小于0.1毫米的第一金属纤维层，泡点压力大于10000Pa。还注意到，当使用具有厚度小于0.2毫米，或小于0.1毫米的第一金属纤维层的烧结金属纤维过滤膜作为液体过滤器时，可以获得高过滤效率。
采用按照ISO 4003的测试方法或等同方法，测定泡点压力。
金属纤维过滤膜的第一金属纤维层的重量优选小于500g/m2，更优选小于400g/m2，甚至小于300g/m2，如小于100g/m2，如小于40g/m2，甚至小于30g/m2。
金属纤维过滤膜，尤其是经烧结的金属纤维过滤膜的孔隙率可以在大范围变化，但是，发现金属纤维过滤膜的孔隙率在40-99％范围，如小于或等于80％，如在55-80％范围，更优选小于或等于70％，如在55-70％范围。
金属纤维过滤膜如经烧结的金属纤维过滤膜可以由第一金属纤维层组成。或者，应理解，在向金属纤维过滤膜提供第一外表面的第一金属纤维层的近邻处，金属纤维过滤膜可以包含另外的多孔金属结构。该多孔金属结构可以是金属网，如焊接或编结的金属格栅，或金属网片。多孔金属结构还可以包含一层或多层另外的金属纤维层。多孔金属结构也可以包含一层或多层另外的金属纤维层和金属网，如焊接或编结的金属格栅，或金属网片。
另外的不同金属纤维层不包含相同的金属纤维，它们在单位表面或体积上的金属纤维含量也应不同。另外的不同金属纤维层在金属纤维，金属纤维含量，厚度，重量和其他性质方面也彼此不同。
较好地，第二金属纤维层和/或另外的金属纤维层的金属纤维的等价直径D2大于第一金属纤维层的金属纤维的等价直径D1。
较好地，第二金属纤维层的金属纤维的平均纤维长度L2大于第一金属纤维层的金属纤维的平均纤维长度L1。
应理解，在烧结的金属纤维过滤膜情况下，烧结的金属纤维过滤膜的第一金属纤维层和另外的层可以在一个烧结操作步骤中互相烧结，或者在其中的每一层或一些层独立烧结后相互烧结。多孔金属结构和其元件或层的孔隙率优选大于第一金属纤维层的孔隙率。
当第一金属纤维层提供金属纤维结构的第一外表面时，该外表面优选具有基本平坦的表面。基本平坦的表面意指在统计学相关长度上测量的Ra值小于存在于金属纤维过滤膜的第一外层上的金属纤维的等价直径D1的三倍。更优选，金属纤维过滤膜的第一外表面的Ra值小于等价直径D1，例如，小于等价直径D1的0.5倍。Ra值定义为表面高度与整个测量长度的测量曲线的平均线的算术平均偏差。平均线定义为，曲线位于该平均线之上和之下的面积相等。
过滤膜可能还包含金属丝或者金属网片，以使过滤膜增强。金属丝可以以金属丝网或格栅形式存在。或者，过滤膜可以包含金属粉片，穿孔片，如穿孔的合成片，或网状的(expanded)合成片。
术语过滤膜的“孔隙率P”应理解为100-D，其中D是过滤膜的密度。该密度D是对指定材料构成的过滤膜，其单位体积上的重量(以百分率表示)与假定全部体积完全由这种材料构成的情况下、相同体积的理论重量之间的比值。
下面，术语“聚合物材料”应理解为任何类型的合适聚合物，优选能耐至少80℃的耐热型，且E-模量在20-100N/mm2范围。合适的聚合物有，如聚乙烯(PE)，例如高密度聚乙烯(HDPE)，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚丙烯(PP)，聚酯(PES)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)和聚甲醛(POM)。最优选，使用可以进行模具浇铸的聚合物。
对说明性实施方式的描述
根据具体实施方式和附图描述本发明，但是，本发明不限于这些描述，而只受权利要求书的限制。所述的附图只是说明性和非限制性的。为了说明的目的，附图中，一些元件的尺寸可以放大，并且可以不按比例绘制。尺寸和相关的尺寸不对应于实施本发明中的实际缩图。
此外，在说明书和权利要求中使用术语第一、第二和第三等是为了在类似元件之间进行区分，而不一定是依照顺序或按照时间顺序描述。应理解，在适当情况下所使用的术语可以互换，在此所述的本发明的实施方式能够以不同于在此描述和说明的次序实施。
此外，在说明书和权利要求中使用术语顶部、底部，上面、下面等是为了说明的目的，而不一定是描述相对位置。应理解，在适当情况下所使用的术语可以互换，在此所述的本发明的实施方式能够以不同于在此描述和说明的取向实施。
应注意，在权利要求书中所用术语“包含”不应解释为受其后列出要素的限制；它不排出其他要素或步骤。因此，应解释为详细说明参见的所指特征、整数、步骤或部件的存在，但是不排除存在或添加一种或多种其他特征、整数、步骤或部件，或它们的组。因此，“一种包含部件A和B的器件”的表述不应限于只由部件A和B组成的器件。根据本发明，仅仅意味该器件的相关的部件是A和B。
类似地，应注意，也在权利要求书中使用的术语“相连”不应解释为限制于只有直接的连接。因此，“与器件B相连的器件A”的表述范围应不限于其中器件A的输出与器件B的输入直接连接的器件和系统。这意味在A的输出和B的输入之间存在的路径可以是包括其他器件和部件的路径。
下面，由对本发明的一些实施方式的详细描述来说明本发明，很显然，根据本领域技术人员的知识，可以构建本发明的其他实施方式，而不会偏离本发明的真正的精神和技术内容，本发明只受权利要求书的术语的限制。
图1示出根据本发明的第一实施方式的过滤片100的示意图。过滤片100包括第一过滤膜110和第二过滤膜120。这两个过滤膜相互基本平行，并且基本为平面。所述膜包含金属纤维，如AISI316L束拉制的金属纤维。各膜包括三层，短金属纤维的第一层，可以采用在WO2005/099863，WO2005/099864和WO2005/099940中所述的方法制得金属纤维，金属纤维的等价直径为1.5微米，平均长度为等价直径的40-100倍。第一层的厚度为约0.1毫米，孔隙率约为50％。在该第一层上提供第二层，第二层是直径为0.1毫米的AISI316L金属丝的网。该网厚度为约0.21毫米，表面重量为493g/m2。在第二层上提供第三层，第三层是直径为0.25毫米的AISI316L金属丝的网，该网的厚度为约0.5毫米，表面重量为1220g/m2。
在两个过滤膜110和120之间插入有增强部件130。增强部件包括多个杆131。每个杆与第一膜110或第二膜120中的至少一个机械相连。较好地，如图1所示，所述杆同时与第一膜110和第二膜120机械相连。提供的杆形成至少两个流动通道132，用于将流体导向片100的边缘102。增强部件130将两个过滤膜相互隔开。
根据此实施方式的杆131是聚甲醛材料的杆，基本为矩形杆，其长侧或高度为4毫米，短侧或宽度为1毫米。
通过对头焊接将杆与一个或两个过滤膜相连。所述杆通过其短侧，以中心至中心的距离为6毫米，与第三层过滤膜上的表面相连，第三层过滤膜是金属丝网。因此，过滤片的高度约为5.5毫米。或者，所述杆与过滤膜短金属纤维层的表面相连。在这两种情况下，优选使用由短金属纤维层形成的一侧作为液体的流入侧。
将杆或更常规的是增强部件与过滤膜相连的其他方法有胶接，如超声焊接和激光焊接的其他焊接方法，挤出，或者所述杆是金属杆情况时的钨极惰性气体保护电弧焊(tig-welding)，微等离子体焊接，如高温锡焊的锡焊，或烧结。
应理解，还可以提供其他的增强部件，如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的波纹片，片的厚度在0.1-0.6毫米范围。所述片在垂直于该片表面的平面上为梯形轮廓。该梯形形式的高度约为2-4毫米，有两个平行边，这两个边中最小的一条边的宽度约为1毫米。两个基本平行的边中另一条边，即大的边的宽度约为7毫米。
作为另一个选择，聚合物片的厚度约为3毫米，在两个侧面具有多个从该侧面突出的饰钉(stud)。所述片可以由如高密度聚乙烯构成，其厚度约为1毫米。饰钉的高度约为2毫米。
作为另一个选择，增强部件是厚度最大为1毫米的金属片，在其周边有凸出物。作为一个例子，可以使用安萃兹AG(Andritz AG)的Coniperf
Figure G2007800066276D00111
产品.
根据该实施方式的过滤片100上提供有片封闭部件140。各流动通道132沿边缘102有两个外端135和136。过滤片包括片封闭部件140，该部件沿边缘102的至少一部分(所述部分不包括通道的外端)与该边缘机械连接。片封闭部件在第一过滤膜110和第二过滤膜120之间，用于沿其边缘的至少一部分密封过滤片100。可以说密封部件140沿边缘(不包括通道的外端135和136)封闭了第一膜110和第二膜120之间的间隙141。在图1所示的实施方式中，片封闭部件140没有封闭通道的外端135和136。在其他实施方式中，各通道的两个外端中的一个外端被密封部件封闭。各通道的至少一个外端保持敞开，以将流体从通道中导出。
例如，通过以下方式将聚合物材料或金属材料与过滤片的边缘的至少一部分相连，提供片封闭部件140，所述方式有，胶接，压力成型，如树脂浇铸的浇铸，对头焊接或者如超声焊接和激光焊接的其他焊接方法，挤出，流体强密度联接，或者所述杆是金属杆情况时的钨极惰性气体保护电弧焊，微等离子体焊接，如高温锡焊的锡焊，或烧结。也可以使用橡胶片封闭部件。
片封闭部件可以由橡胶或者聚合物材料构成，所述聚合物材料如任何类型的合适聚合物，优选耐至少80℃的耐热型，E-模量为20-100N/mm2。典型的合适聚合物有，例如聚乙烯(PE)，如高密度聚乙烯(HDPE)，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚丙烯(PP)，聚酯(PES)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)和聚甲醛(POM)。最优选使用可压铸的聚合物。
过滤片100有多个优点。因为存在增强部件，并可能得到片封闭部件的帮助，因此过滤片是自支承的。
由增强部件130提供的流动通道132能够将流体不受阻碍地导向过滤片100的边缘102。因为在流动通道的内侧不需要其他部件(如金属丝网等)来隔开和/或增强过滤膜，因此在该流动通道上没有产生压降。作为例子，当以以下方式使用过滤片时，即过滤膜110和120的外表面104(该外表面104朝向背增强结构的方向)，用作过滤流体的膜的流入表面时，滤液通过在过滤膜之间形成的流动通道(channel)被导出，留下的物质将在流入侧面104形成滤饼。根据本发明，流动通道是敞开的，没有会阻碍用于反冲的反向流动、反向脉冲的流体进行反流的物质，使得所述流体能够通过过滤膜而作用于滤饼。在这种清洁操作中能更加有效地使用压力脉冲或者流体流。
因为片封闭部件140与过滤片100的边缘102连接，且形成流动通道132的增强部件130与过滤膜110和120机械相连，因此可以将过滤片作为一个整体部件进行操作，如将几个这样的过滤片叠加，形成过滤堆叠件。当增强部件是许多的杆，且每个杆只与第一膜或第二膜中的一个机械相连时，也可以获得上述效果。
使用本发明主题的过滤片简化了形成过滤堆叠件的操作，减少可能的误差，所述误差在有分隔部件、密封部件、以及过滤膜(可能用增强部件增强)作为单独的部件提供的时候可能会出现。
使用单独的多个部件必须在各膜的每一侧提供分隔部件。即使在将分隔部件、密封部件和为独立部件的过滤膜叠加时，所有的部件都必须满足最小公差，即密封部件的公差。这是为了提供堆叠件，堆叠件中过滤片在膜的边缘密封，同时在膜的每侧有分隔部件与膜接触。分隔部件很难满足这样小的公差，小的公差经常会使膜具有未支承的区域或者分隔部件碰到膜的区域，因为分隔部件的尺寸超过了最大公差尺寸。
过滤片100可以方便地用于形成过滤堆叠件300(如图3所示)。如图2所示，过滤膜110和120的外表面104(该外表面104朝向背增强结构的方向)，外表面104上有用于形成至少一个流动通道的部件，在将两个过滤片100相互叠加时流动通道用于在两个过滤片100之间导引流体。垫片210将不同的相邻过滤片的过滤膜隔开，并在两个相邻的过滤片之间形成流动通道，在将过滤片组装形成过滤堆叠件300时，可以提供垫片作为隔开部件。
垫片可以由任何合适的材料构成，如聚合物材料，优选可挤压的密封材料。作为例子，可以使用双组分硅，如瓦科公司(company Wackers)的Elastosil
Figure G2007800066276D00131
M4601A/B或Elastosil
Figure G2007800066276D00132
M4600A/B或Elastosil
Figure G2007800066276D00133
M4642A/B，或者橡胶。
如图4c进一步示出的，垫片可以在与增强部件相背的过滤膜的表面上与过滤膜相连。垫片可以包含两个协同操作的刚性框结构，第一个刚性框结构在第一过滤片的第一侧面，另一个框结构在第一过滤片的第二侧面。第一过滤片的第一框结构与第二相邻过滤片(与第一过滤片相对)的第二框结构协同操作。第一框结构是刚性框，如POM或HDPE的刚性框，沿其长度有一凹进，其中提供有密封剂。另一个框沿其长度有一凸起，该凸起与该凹进相配。当将两个框结构相互挤压而将多个过滤片叠加时，挤压在该凹进中的密封剂，因而以不漏液体的方式将两个框结构密封。
在图4a中更详细地示出过滤片的一个例子。示出两个过滤片400和401，两个过滤片相互叠加。过滤片400包括两个过滤膜410和420，两个过滤膜与作为本发明主题的增强部件430相连，用于提供流动通道460。在过滤片400的边缘441，片封闭部件440位于两个过滤膜410和420之间，封闭间隙(所述间隙为444)。在过滤片440的第一外侧面442，在两个过滤片400和410之间提供有垫片450。该垫片使得两个相邻过滤片400和401之间形成流动通道470。
垫片450可以与过滤片的外侧面442相连，或者提供作为独立的部件。
图4b中示出另一个例子。相同的附图标记表示相同的主题并具有相同的技术效果。增强部件是波纹形聚合物片。在两个外侧面104上提供有垫片450。将两个过滤片400和401叠加时，两个垫片450中的一个来自第一过滤片401，一个来自相邻的第二过滤片401，这两个垫片一起形成一个部件，用于形成至少一个流动通道470，用于在两个过滤片之间导引流体。图4b的实施方式显示垫片和片封闭部件形成一个部件。应理解，或者垫片和片封闭部件可以是两个独立的部件。垫片可以与过滤膜相连。
图4c和图4d示出另一些例子。相同的附图标记表示相同的主题并具有和图4a和4b相同的技术效果。为了清楚说明的目的，在图4c和图4d中示出肋430，图中用直线表示，过滤膜沿该直线与肋条连接，例如通过焊接连接。
在两个相邻过滤片400和410之间提供有垫片450。垫片两个相邻过滤片400和401之间形成流动通道470。通过两个协同操作的刚性框结构提供垫片，每个相邻的过滤片有一个框结构。
如图4d所示，在过滤片400的第一外侧面442，垫片部件包括聚合物刚性框结构，该框结构包含两个向上的壁4002，沿垫片450形成凹进4001。壁4002沿框结构220的内边缘延伸，如由4003所示。
如图4c所示，在过滤片400的相反侧面443，垫片包括聚合物刚性框结构，该框结构包含基本平坦的上表面4004，在该表面上沿垫片450提供凸出的肋4005。肋4005沿框结构220的内边缘连续，如由4006所示。凹进4001和肋4005以这样方式定位，即，使两个相邻的过滤片与它们的框结构220一起互相顶部叠置时，肋4005下降到相邻框结构的凹进4001中。在凹进4001中沿外框结构(如O-密封环)提供密封材料，如瓦科公司的Elastosil
Figure G2007800066276D00141
M4601A/B或ElastosilM4600A/B或Elastosil
Figure G2007800066276D00143
M4642A/B。将密封剂挤压在凹进中以及沿框220的外圆部分在两个相邻框结构之间。因此达在两个相邻框结构之间的不泄漏流体的密封。
如图2以及图4c和图4d所示，在圆形框结构中提供基本为矩形，更具体为基本正方形的过滤片。该框结构用于构建过滤堆叠件300(如图3所示)。该过滤片为边长195毫米的正方形，总厚度约为5.5毫米。圆形框的外径约为320毫米，所示框结构由聚合物材料构成，如聚乙烯(PE)，优选高密度聚乙烯(HDPE)，或者聚甲醛(POM)。可以提供如与垫片的刚性框结构一起浇铸，形成单一的元件。
在框结构和过滤片侧面之间的敞开区域230、231、232和233形成通道，向过滤片提供流体或将流体从过滤片导出。过滤片的通道132延伸到敞开区域231和233。当组装过滤堆叠件300时，两个相邻过滤片之间的通道将敞开区域230与232连通。使得杆沿基本平行于矩形的一个侧边的方向对齐，提供流动通道，流动通道在该矩形的边缘(该边缘垂直于杆所对齐的侧边)有开放端部。
将安装在框结构中的几个过滤片和另外的垫片叠加，并通过夹具310，如两个金属板312夹住，在过滤片堆叠件的每一侧面有一个金属板，通过四个螺杆311向堆叠件施加压力，四个螺杆311通过焊接或螺钉313与金属板相连。应理解也可以使用其他夹具。
根据过滤系统的类型，提供适当的连接部件314，将敞开区域230、231、232和233与流体供应源或排放出口相连。连接部件的适当连接可以使该过滤堆叠件按交错流动(cross-flow)运行或按无出口(dead-end)的过滤堆叠件操作。
通过将垫片与作为本发明主题的过滤片交替放置，能容易地组装过滤堆叠件。在堆叠件的外端施加夹力，垫片将两个相邻过滤片之间的间隙密封。因此在过滤片之间获得的间隙提供了导流通道，向过滤片的过滤膜供应流体或从过滤片的过滤膜除去流体。
因为有增强部件和片密封部件而使过滤片为自支承的，容易满足为密封过滤片和过滤片之间的流体通道而对堆叠件的公差，并且不需要额外的防范措施。
相邻过滤片之间的流动通道可以是敞开的，不需要另外的支承部件，因为过滤片是自支承的。由于在相邻过滤片之间提供这种敞开的流动通道，对流向膜或从膜流出的流体不再产生另外的压降，对通过反向冲洗、反向脉冲或流动来清洁膜的流体也不会产生另外的压降。在将与增强部件相背的过滤膜表面用作流入侧面的情况下，滤饼在清洁期间破碎成不同的滤饼部分时，容易将滤饼排出，因为不存在阻止滤饼部分从两个相邻过滤片之间的间隙流出的障碍。提供更有效的清洁。
因为在过滤堆叠件中产生低的压降，与目前已知的过滤堆叠件相比，本发明的过滤堆叠件在指定过滤压力下提高了产率。
本发明的另一个实施方式示于图5a。圆形过滤片500包括两个过滤膜510和520。过滤片500为圆环形，具有内圆敞开区域501，该区域与过滤片500的外边缘503基本上同心。边缘502包括外边缘503和沿该内敞开区域501的内边缘505。增强部件530包括多个杆531，所述杆从所述圆形的中心504伸出到在过滤片500的圆形的外侧的外边缘503。这些杆形成流动通道532，该流动通道按径向方向从内敞开区域503向过滤片的外边缘503延伸。在过滤片的内边缘505上提供流动通道532的第一外端541。在外边缘503提供各流动通道532的第二外端542。内边缘505通过片封闭部件540闭合，沿内边缘503封闭在两个过滤膜之间的间隙，并封闭通道的外端541，同时使通道的其他外端542仍为敞开。沿该外边缘503，提供垫片550，该垫片将不同的相邻过滤片的膜隔开，并在两个相邻过滤片之间形成流动通道。沿内边缘505，提供几个饰钉552，沿内敞开区域，在相邻过滤片之间维持一定的距离。
可以将几个过滤片500和垫片叠加，提供作为本发明主题的另一种过滤堆叠件。
或者，如图5b所示，通过片封闭部件580将外边缘503闭合，沿外边缘503封闭两个过滤膜之间的间隙，并封闭通道的外端542，同时使通道的其他外端541仍为敞开。沿该内边缘505，提供垫片590，该垫片将不同的相邻过滤片的膜隔开，并在两个相邻过滤片之间形成流动通道。沿外边缘505，提供几个饰钉552，沿内敞开区域，在相邻过滤片之间维持一定的距离。将几个过滤片500和垫片叠加，提供作为本发明主题的另一种过滤堆叠件。
提供如图5a和5b所示过滤片、杆、片封闭部件和垫片所用的材料类似于提供图1和图2所示的过滤片和过滤堆叠件所用的材料。
应理解，虽然在此针对本发明的器件描述了优选实施方式，具体结构和构形以及材料，在不偏离本发明的范围和精神下可以对其形式和细节进行各种变动或修改。

Claims (12)

1.一种用于过滤液体并在液体流动相反方向上能被反冲的过滤片，所述过滤片具有边缘，所述过滤片包括第一过滤膜和第二过滤膜，所述第一过滤膜和所述第二过滤膜基本上为平面，所述第一过滤膜和所述第二过滤膜基本上相互平行，所述第一过滤膜和所述第二过滤膜包含金属纤维，所述过滤片包含插入在所述过滤膜之间的增强部件，所述第一过滤膜和所述第二过滤膜与所述增强部件相连，所述增强部件在所述过滤膜之间形成至少两个流动通道，用于将流体导向所述边缘，所述增强部件由聚合物材料或金属材料形成，其中，所述过滤片堆叠时用作经由所述过滤片的堆叠件的过滤器。
2.如权利要求1所述的过滤片，其特征在于，所述第一过滤膜和所述第二过滤膜还包含金属丝格栅和金属网片中的至少一个。
3.如权利要求1所述的过滤片，其特征在于，所述各流动通道沿所述边缘有两个外端部，所述过滤片包括片封闭部件，所述片封闭部件沿所述边缘的至少一部分——所述至少一部分不包括所述通道的所述外端部——与所述边缘相连，在第一过滤膜和所述第二过滤膜之间提供所述片封闭部件，用于沿所述边缘的至少一部分密封所述过滤片。
4.如权利要求3所述的过滤片，其特征在于，所述过滤片具有两个与所述增强部件相背的外侧面，所述过滤片还包括垫片，该垫片沿所述边缘的至少一部分与所述过滤片的至少一个外侧面相连，用于形成至少一个流动通道，在将两个过滤片相互叠加时用于在两个过滤片之间导流所述流体。
5.如权利要求1所述的过滤片，其特征在于，所述增强部件是波纹片。
6.如权利要求1所述的过滤片，其特征在于，所述增强部件是具有两个外侧面的片，在所述各侧面上，所述片具有多个从所述侧面突出的肋。
7.如权利要求1所述的过滤片，其特征在于，所述增强部件由多个杆组成。
8.如权利要求1所述的过滤片，其特征在于，所述过滤片大致为圆形，具有基本圆形的外边缘。
9.如权利要求1所述的过滤片，其特征在于，第一过滤膜和第二过滤膜中至少一个包含至少第一金属纤维层，至少第一金属纤维层的金属纤维具有等价直径D1，第一过滤膜和第二过滤膜中至少一个的平均流动孔径小于等价直径D1的两倍。
10.如权利要求9所述的过滤片，其特征在于，第一过滤膜或第二过滤膜中的至少一个包含至少一个第二金属纤维过滤层。
11.如权利要求10所述的过滤片，其特征在于，第二金属纤维层包含金属纤维，其等价直径D2大于第一金属纤维层的金属纤维的等价直径D1。
12.如权利要求1所述的过滤片，其特征在于，第一过滤膜和第二过滤膜是相同的。
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