CN103282092A - 过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种过滤介质的过滤器，所述过滤器具有打褶的筒状过滤器元件，所述过滤器元件位于穿孔筒状防回流器和穿孔筒状滤芯之间，其中，过滤器元件被布置成打褶的折叠部，其中，具有大于防回流器的半径与滤芯半径之间的差的第一折叠部高度并且每个均相对于径向线以倾斜角度倾斜的多个折叠部被引导远离滤芯的外表面，多个折叠部被设置成具有至少一个更短的第二折叠部高度，并且具有更短的第二折叠部高度的折叠部被布置成径向相邻于防回流装置并且以交替方式相邻于具有第一折叠部高度的折叠部。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于过滤介质的过滤器，所述过滤器具有打褶的筒状过滤器元件，所述过滤器元件位于穿孔筒状防回流器和穿孔筒状滤芯之间，过滤器元件被布置成打褶的折叠部，具有大于防回流器的半径与滤芯半径之间的差的第一折叠部高度且每个均相对于径向线以倾斜角度倾斜的多个折叠部被引导远离滤芯。
背景技术
使用优化的打褶和/或折叠几何形状以回避筒状过滤器元件中的星形打褶的折叠部布置的典型问题。该折叠部布置采用具有相同折叠部高度的径向折叠部，所述径向折叠部在滤芯的最小圆周上紧紧地按压在一起，但是在防回流器上的外圆周上远离地定位。以此方式，大比例所提供的空间不能够填充有过滤器材料，并且在外区域中的过滤器元件的机械稳定性由于皱褶在位于其间的自由空间中的潜在移动而弱化。通过两层膜实现的过滤表面测量为约每10英寸元件0.5至0.7平方米。
过滤表面的增加通常通过更薄的过滤器材料来实现，或者具体地通过更薄的排放和/或间隔材料来实现。增加每个过滤器元件的折叠部的数量，并且因此，由此增加过滤表面。一个不利结果是，由这些更薄的材料制成的折叠部的降低的机械稳定性。此外，当使用更薄的排放和/或间隔材料时，进入位于折叠部之间的过滤器材料的流入伴随有增加的流动阻力。由此，尽管更大的过滤表面，整体性能仍然下降。不仅如此，还存在该流入不再经过折叠部之间的中间空间的端部区域，或者形成气穴的危险。在这些区域中的过滤表面然后变得不活动。
由此，基本的努力是提高作为吞吐量和使用寿命的函数的过滤性能。
属于同族专利的DE69329118T2、DE69334045T2和DE69333430T2公开了一种具有位于防回流器和滤芯之间的打褶筒状过滤器元件的过滤器。这里，过滤器元件形成有多层并且以打褶的折叠部布置，所述打褶的折叠部具有比外圆筒的半径和滤芯的半径之间的差大的折叠部高度。这里，折叠部沿切向方向以弯曲形状远离滤芯的外表面并具有相对于径向线的倾斜角度。
这里，折叠部高度可以显著提高，这些特大型的折叠部径向朝向外圆筒逐渐倾斜，使得到目前为止未填充有过滤器材料的空间也可被装满到外圆筒。
但是，在已知过滤器中，在折叠部之间的需要被灌注的长的中间空间是不利的。存在着流入不再能够经过折叠部之间的中间空间的端部区域，或者形成气穴的危险。在这些区域中的过滤表面然后变得不活动。
此外，DE3935503C2公开了一种由已经以具有折叠部的Z字形形状折叠的过滤器材料制成的环形过滤器元件，所述折叠部径向定向并且在径向深度的方向上具有不同长度，更短的折叠部位于径向方向上的外侧。这里，至少两个长折叠部应顺着每一短折叠部，当跨越整个圆周观察时，短折叠部和长折叠部每个均具有相同的径向深度。
在这些径向布置的长折叠部和位于长折叠部之间的短折叠部的情形中，不利的是，可利用的过滤表面相对小，这导致不足够的过滤性能。此外，这种过滤器的稳定性需要提高。
发明内容
本发明的目的在于，以使得过滤器的性能，且具体地其使用寿命被提高同时过滤器元件的良好机械稳定性得以维持的方式来改进已知的过滤器。
该目的结合权利要求1的前序部分来实现，其中，设置具有至少一个更短的第二折叠部高度的多个折叠部，并且具有更短的第二折叠部高度的皱褶被布置成径向相邻于防回流器并且交替地相邻于具有第一折叠部高度的折叠部。
更短的折叠部沿朝向外侧的径向方向填充更大的圆周。可利用的圆周朝滤芯降低，从而更长的折叠部因此保持朝向内侧和/或在滤芯处终止，而当从外面观看时，更短的折叠部终止于滤芯和防回流器之间。保持朝向内侧并相对于径向线以倾斜角度倾斜的长折叠部具有高机械强度，该高机械强度延续通过具有更短的第二折叠部高度的折叠部，具有更短的第二折叠部高度的折叠部在朝向防回流器的外周区域中插入在长折叠部之间。令人意外地，就使用寿命而言，性能大大地提高了。作为其与良好整体性能配对的高机械稳定性及提高的使用寿命的结果，根据本发明的过滤器还非常适于具有压力变化和/或压力冲击的工业应用，并适于在利用过热蒸汽的消毒中发生的热负载。
根据本发明的优选实施例，具有更短折叠部高度的折叠部的数量是具有第一更高折叠部高度的折叠部的数量的一半。这意味着具有第一更长折叠部高度的折叠部和具有更短的第二折叠部高度的折叠部之间的折叠部比是2：1。
根据本发明的另一优选实施例，具有更短折叠部高度的折叠部的数量对应于具有第一更高折叠部高度的折叠部的数量。因此，具有第一更长折叠部高度的折叠部和具有更短的第二折叠部高度的折叠部之间的比是1：1。
根据本发明的另一优选实施例，具有更短的第二折叠部高度的折叠部在其背离防回流器的端部处大致终止在虚拟半径上，所述虚拟半径大于或等于滤芯的半径加上防回流器的半径与滤芯的半径之间的差的四分之一。近似等于滤芯的半径加上防回流器的半径与滤芯的半径之间的差的一般的虚拟半径也被证实是有利的。
具有第一折叠部高度的折叠部每个均至少在其不相邻于具有第二折叠部高度的折叠部的区域处，即在位于虚拟半径内的区域处具有大于15°的倾斜角度。
例如，在2：1的折叠部比的情况下，在靠近内圆筒的区域中的20°的倾斜角度已经被证实是有利的。
根据本发明的另一优选实施例，具有第一折叠部高度的折叠部每个均具有大于25°的倾斜角度。进一步优选的是，具有第一折叠部高度的折叠部每个均具有大于40°的倾斜角度。
例如，在1：1的折叠部比的情况下，就水浸透而言，50°倾斜角已经被证实是有利的。
在另一示例性实施例中，在1：1的折叠部比的情况下，60°倾斜角已经被证实是有利的，尤其在使用寿命方面。
根据本发明的另一优选实施例，过滤器元件由连续布置的一层或多层排放材料或间隔材料、在灌注过程中具有选择性分离特性的一层或多层过滤器材料，以及最后地另外一层或多层排放和/或间隔材料构成。
这里，可使用聚合物多孔膜来形成过滤器材料，所述聚合物多孔膜由以下材料制成：聚醚砜（PESU），或聚酰胺，或聚偏二氟乙烯，或诸如纤维素混合酯、醋酸纤维素、硝酸纤维素的纤维素衍生物，或纤维素，或聚丙烯，或聚乙烯，或聚四氟乙烯，和/或膨体聚四氟乙烯，或聚氯乙烯。还可使用矿物或聚合物纤维过滤介质或键合和/或非键合的无纺物，诸如聚酯纺粘无纺布（spunlaids）或熔喷聚酯纺粘无纺布或短纤维幅或梳理幅来形成过滤器材料，或使用纤维素或聚酯或聚烯烃诸如PE或PP，或玻璃纤维或玻璃微纤维来形成过滤器材料。最后，还可以使用由前述聚合物制成的织物或挤压网来形成过滤器材料。
还可能的是，使用功能化的多孔过滤介质来形成过滤器材料，所述功能化的多孔过滤介质诸如由聚酰胺或聚醚砜或醋酸纤维素制成的改性聚合物膜。
附图说明
本发明的其它细节将从以下详尽描述和附图显现，其中，以示例性方式示出本发明的优选实施例，且其中：
图1是过滤器的第一实施例的放大平面剖视图，
图2是过滤器的第二实施例的放大平面剖视图，
图3是过滤器的第三实施例的放大平面剖视图，
图4是根据现有技术的对比过滤器的放大平面图，
图5是根据图1的过滤器的实施例的放大平面图，其中，局部地示出过滤器元件，
图6是根据图2的过滤器的实施例的放大平面图，其中，局部地示出过滤器元件，并且
图7是根据图3的过滤器的实施例的放大平面图，其中，局部地示出过滤器元件。
具体实施方式
过滤器1大致由过滤器元件2、防回流器3和滤芯4构成。
过滤器元件2形成有多层且以打褶的具有第一折叠部高度6的第一折叠部5和具有第二折叠部高度8的第二折叠部7布置。
第一折叠部5的第一折叠部高度6大于防回流器3（例如外圆筒）的半径（内径）9和滤芯4（例如内圆筒）的半径（外径）10之间的差。
具有第一折叠部高度6的第一折叠部5每个均在其不相邻于具有第二折叠部高度8的第二折叠部7并远离滤芯4的外表面的区域中具有相对于径向线12的倾斜角度13。
具有更短的第二折叠部高度8的第二折叠部7在其背离防回流器3的端部14处大致终止在虚拟半径15上，所述虚拟半径15大于或等于滤芯4的半径10加上防回流器3的半径9和滤芯4的半径10之间的差的一半。相应地，虚拟半径15相对应于两个半径9、10的和的至少一半。
通过对应于图1至3中的实施例的四个不同的过滤器元件2，以及根据如图4所示的现有技术的两个对比过滤器元件，作为使用寿命和水浸透中的每个的函数来测量过滤性能。
使用寿命的测量的描述：
通过使用液体水溶液来执行使用寿命的测量，所述液体水溶液能够在实验条件下阻止可控容积的微过滤元件（microfiltration element）。
该模型溶液（model solution）由KSE咖啡替代提取物（产品号061114，公司：Günzburger Nahrungsmittelfabrik Gebr.地址：StrehleGmbH,Auweg1,89312Günzburg）以及500g的Ovomaltine NF（产品号2300028,公司：Importhaus Wilms,地址：Heinrich-Hertz-Straβe2,65232Taunusstein）的稀释水溶液构成。
通过将该溶液馈送到过滤器外壳中（1/1,STD,T-型,液体,订单号7S11LEN00147,公司：Sartorius Stedim Biotech），且利用用于测量过滤器外壳的入口和出口之间的压差的压差测量装置来实施测量。已经被过滤的溶液的质量被测定。一旦已过滤的质量流量已经达到在测量期间记录的最大质量流量的5%，则终止测量。在该时间点已经被过滤完的溶液量是使用寿命测量结果。溶液的温度是20°C；入口和滤出液在此处离开过滤器外壳的出口之间的压差被维持在恒定水平。
过滤器元件的水浸透（water percolation）的定义：
浸透被定义为在入口和滤出液在此处离开的出口之间的压差为0.5巴下，浸透通过位于过滤器外壳中的过滤器元件的水的质量流量。
水浸透的测量的描述：
该测量布置由过滤外壳（1/1，STD,T-型,液体,订单号7S11LEN00147,公司：Sartorius Stedim Biotech）构成。另外，在过滤器外壳上安装用于测量过滤器外壳的入口和出口之间的压差的压差测量设备，以及用于测量水的流量的流量计。水温是20°C。该浸透测量在0.5巴的恒定设定压差下实施。
示例A（图1）
制造了对应于图1的根据Ex.C,批次10022583的两个过滤器元件。使用这些过滤器元件的检测和测试得出以下结果：
过滤器元件的材料清单
内径（2xR9）
防回流器3：68mm
外径（2xR10）
滤芯4:32mm
内部排放材料
（滤出液侧）：novatexx2035
外侧排放材料
（流入物侧）：A:novatexx2035
A1:挤压网
预过滤器材料：PESU,SSB类型15445,批次1050433
卷107
最终过滤器材料：PESU,SSB类型15407,批次1050313
卷4
示例B（图2）
制造了对应于图2的根据Ex.C,批次10002883（1）的过滤器元件。使用这些过滤器元件的检测和测试得出以下结果：
过滤器元件的材料清单
内径（2xR9）
防回流器3：68mm
外径（2xR10）
滤芯4：38mm
内侧排放材料
（滤出液侧）：novatexx2035
外侧排放材料
（流入物侧）：novatexx2035
预过滤器材料：PESU,SSB类型15445,批次1050433
最终过滤器材料：PESU,SSB类型15407,批次1050313
示例C（图3）
制造了对应于图3的根据Ex.C,批次10002883（1）的过滤器元件。使用这些过滤器元件的检测和测试得出以下结果：
过滤器元件的材料清单
内径（2xR9）
防回流器3：68mm
外径（2xR10）
滤芯4：38mm
内侧排放材料
（滤出液侧）：novatexx2035
外侧排放材料
（流入物侧）：novatexx2035
预过滤器材料：PESU,SSB类型15445,批次1050433
最终过滤器材料：PESU,SSB类型15407,批次1050313
示例V1（幅）
制造了对应于图4的根据现有技术的根据Ex.C,批次10002883（1）的过滤器元件。使用这些过滤器元件的检测和测试得出以下结果：
过滤器元件的材料清单
内径（2xR9）
防回流器3:68mm
外径（2xR10）
滤芯4:38mm
内侧排放材料
（滤出液侧）：novatexx2035
外侧排放材料
（流入物侧）：novatexx2035
预过滤器材料：PESU,SSB类型15445,批次1050433
最终过滤器材料：PESU,SSB类型15407,批次1050313
示例V2（网）
制造了对应于图4的根据现有技术的根据Ex.C,批次10002883（1）的过滤器元件。使用这些过滤器元件的检测和测试得出以下结果：
过滤器元件的材料清单
内径（2xR9）
防回流器3：68mm
外径（2xR10）
滤芯4：38mm
内侧排放材料
（滤出液侧）：novatexx2035
外侧排放材料
（流入物侧）：挤压网
预过滤器材料：PESU,SSB类型15445，批次1050433
最终过滤器材料：PESU,SSB类型15407,批次1050313
以下示例是可比较的：
示例A与V1，
示例A1与V2，以及
示例B和C与V1以及与A。
总表
当将示例B和C与V1或与A1比较时，明显的是，基于根据本发明如示例A的褶状物相对于现有技术实现了显著提高的过滤性能，尽管各实施例中更小的过滤表面（原因：滤芯的外径更大）。
附图标记列表
1 过滤器
2 过滤器元件
3 防回流器
4 滤芯
5 第一折叠部
6 第一折叠部高度
7 第二折叠部
8 第二折叠部高度
9 半径（防回流器）
10 半径（滤芯）
11 外表面（滤芯）
12 径向线
13 倾斜角度
14 端部
15 虚拟半径
Claims (10)
1.一种过滤器，用于过滤介质，所述过滤器具有打褶的筒状的过滤器元件（2），所述过滤器元件（2）位于穿孔的筒状的防回流器（3）和穿孔的筒状的滤芯（4）之间，所述过滤器元件（2）被布置成打褶的折叠部（5、7），多个折叠部（5）具有比所述防回流器（3）的半径（9）与所述滤芯（4）的半径（10）之间的差大的第一折叠部高度（6），并且所述多个折叠部（5）均相对于径向线（12）以倾斜角度（13）倾斜，且被引导远离所述滤芯（4）的外表面（11），多个折叠部（7）被设置成具有至少一个更短的第二折叠部高度（8），并且具有更短的第二折叠部高度（8）的所述折叠部（7）被径向地布置成相邻于所述防回流器（3）并且交替地相邻于具有第一折叠部高度（6）的所述折叠部（5），
其特征在于，
具有更短的第二折叠部高度（8）的折叠部（7）在其背离所述防回流器（3）的端部（14）处大致终止在虚拟半径（15）上，所述虚拟半径（15）大于或等于所述滤芯（4）的半径（10）加上所述防回流器（3）的半径（9）与所述滤芯（4）的半径（10）之间的差的四分之一，并且具有第一折叠部高度（6）的所述折叠部（5）每个均至少在其不与具有第二折叠部高度（8）的折叠部（7）相邻的区域中具有大于15°的倾斜角度（13）。
2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，具有更短折叠部高度（8）的折叠部（7）的数量是具有第一折叠部高度（6）的折叠部（5）的数量的一半或小于一半。
3.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，具有更短折叠部高度（8）的折叠部（7）的数量对应于具有第一折叠部高度（6）的折叠部（5）的数量。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的过滤器，其特征在于，具有第一折叠部高度（6）的所述折叠部（5）每个均具有大于25°的倾斜角度（13）。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的过滤器，其特征在于，具有第一折叠部高度（6）的所述折叠部（5）每个均具有大于40°的倾斜角度（13）。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器元件（2）由顺序布置的一层或多层排放材料或间隔材料、在灌注期间具有选择性分离特性的一层或多层过滤器材料，最后另外的一层或多层排放材料和/或间隔材料构成。
7.根据权利要求6所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器材料是使用聚合物多孔膜来形成的，所述聚合物多孔膜由以下材料制成：聚醚砜，或聚酰胺，或聚偏二氟乙烯，或纤维素衍生物诸如纤维素混合酯、醋酸纤维素和/或硝酸纤维素，或纤维素，或聚丙烯，或聚乙烯，或聚四氟乙烯，和/或膨体聚四氟乙烯，或聚氯乙烯。
8.根据权利要求6所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器材料使用以下材料形成：无机或聚合物纤维过滤介质，或键合和/或非键合的无纺物诸如聚酯纺粘无纺布或熔喷聚酯纺粘无纺布或短纤维幅或梳理幅，或使用以下材料形成：纤维素，或聚酯，或聚烯烃诸如PE或PP，或玻璃纤维，或玻璃微纤维。
9.根据权利要求6所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器材料是使用由聚合物制成的织物或挤压网来形成的。
10.根据权利要求6所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器材料是使用功能化的多孔过滤介质来形成的，所述功能化的多孔过滤介质诸如由聚酰胺或聚醚砜或醋酸纤维素制成的改性聚合物膜。
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