CN103384558A - 造型新颖的过滤元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于过滤流体介质的过滤元件（Ⅰ），其包括具有纵向中心轴线（A）的呈圆筒形的刚性多孔基体（1），并包括多个通道（C₀₁，C₁₁，C₁₂...C₂₁，C₂₂...C_n1，C_n2...），这些通道用于使待过滤的流体介质进行循环，以便在基体（1）的周缘（1₁）回收滤液，这些通道（C₀₁，C₁₁，C₁₂...C₂₁，C₂₂...C_n1，C_n2...）与基体的中心轴线（A）平行地被设置为在基体中，并特别地限定至少三个过滤冠（F₁，F₂...F_n），其特征在于，在最靠近基体的周缘的三个冠，即被称为第n排、第n-1排和第n-2排冠中，所述流动与连接路径的轴线（Y，Y₁，Y₂...Y_n，Y₁₁，...Y₂₁...，Y_n1...）及所述通道的轴线（X，X₁...X_n，X₁₁，...X₂1...，X_n1...）中的3个相邻的轴线至少大致上对齐，这对基体的机械强度有利，应理解的是，当过滤元件具有超过三个的过滤冠时，在最靠近基体的周缘的三个冠，即被称为第n排、第n-1排和第n-2排冠中具有至少一个这样的冠，该冠的通道数量并不是被称为第1排冠的、最靠近基体的中心的冠的通道数量的倍数。

Description

造型新颖的过滤元件

技术领域

本发明涉及使用过滤元件进行切向分离的技术领域，该过滤元件适于确保包含在待处理的流体介质中的分子（微粒）或粒子被分离。更具体而言，本发明的主题的目的是获取新的过滤元件，该新的过滤元件包括刚性的多孔载体（support），所述载体中设有用于待过滤的流体的循环通道，所述载体具有独创的几何形状。

本发明的主题在广义上的过滤领域中，尤其是在纳米过滤、超滤、微滤或反渗透（reverse osmosis）中具有特别有利的应用。

背景技术

在现有技术中，已知许多由具有管状或平面特性的载体制成的过滤元件。特别地，已提出了呈管状类型的过滤元件，其包括例如由无机材料制成的（例如由陶瓷制成的）多孔载体，该载体中设有一系列通道。这种载体可以与一个或多个单独的层组合，所述分离层例如由无机材料制成，沉积在每个循环通道的表面上并彼此连接，并通过烧结连接到载体。这些层使得过滤元件的过滤能力可以被调整。

在管状过滤元件的领域中，刚性多孔的载体呈细长的形状，并且具有通常为多边形或圆形的横截面。特别地，已经由申请人提出了多种载体，这些载体包括多个通道，这些通道彼此平行且平行于多孔载体的纵向轴线。例如，包括一系列非圆形的通道的多个过滤元件被申请人为CERASIV的专利申请WO9307959、申请人为CORNING的专利申请EP0780148、申请人为ORELIS的专利申请WO 00/29098、本申请人申请的专利EP0778073和EP0778074、申请人为陶瓷技术协会（Sociétédes Céramiques Techniques）的专利申请WO01/62370以及申请人为ORELIS的专利申请FR2898513中进行描述。在工作中，这些通道一方面与用于待处理的流体介质的入口室相通，另一方面与出口室相通。通常，通道的表面被至少一个分离层覆盖，所述分离层确保包含在循环于通道内部的流体介质中的分子或粒子被分离，所述分离沿给定方向从通道的被称为入口端的一端至被称为出口端的另一端进行。这种过滤元件通过筛选效应来实现待处理的产品的分子的或颗粒的种类物的分离，因为所有比过滤元件的与粒子或分子接触的区域的微孔的直径大的粒子或分子被阻止通过。在分离过程中，流体的转移穿越整个载体以及可选地穿越一个或多个分离层（当其存在时）进行，流体散布到载体的多孔部分中以便被传送到该多孔载体的外表面。待处理的流体的已经穿越分离层和多孔载体的部分被称为渗透液或滤液，并通过围绕过滤元件的收集室被回收。

发明内容

为了增加能过滤流体的通道的表面积，通常是寻求使同一载体内具有大量的通道。由于具有大量的通道，这些通道相对于彼此的可能的布置方式的数量是很大的。在本文中，关注于提供新的过滤元件的本申请人在本发明的背景下提出了一种新型的载体几何形状。

本发明涉及用于过滤流体介质的过滤元件，其包括呈具有纵向中心轴线的刚性圆筒形多孔载体，并包括多个通道，这些通道用于使待过滤的流体介质循环，以便在载体的周缘回收滤液，所述通道被制成在该载体中并平行于其中心轴线，形成于载体中的所有通道的横截面的总表面积占所述载体横截面总表面积的至少42％，所述通道特别地限定了数量上至少为三个的过滤冠（filtration crown），在每个所述过滤冠中：

-所述通道具有非圆形的横截面，每个通道的横截面具有一穿过所述载体的中心的对称轴线，

-两个相邻的通道被流动与连接路径分隔开，所述流动与连接路径具有穿过所述载体的中心的对称轴线，

-属于所述过滤冠的多个通道中的任意两个通道的液压直径之比均介于区间0.75-1.25内，优选介于区间0.95-1.05内。

此外，所述过滤冠以同心方式分布，并且彼此间由连续的多孔区分隔开，而在两个相邻的冠之间无重叠。再者，如果根据本发明的过滤元件有三个以上的过滤冠时，则在最靠近所述载体的周缘的三个冠，即被称为第n排、第n-1排和第n-2排冠之中具有至少一个这样的冠：其通道的数量并不是最靠近载体的中心的冠（被称为第1排冠）的通道数量的倍数。

根据一个必要的特征，在最靠近载体的周缘的三个冠，即被称为第n排、第n-1排和第n-2排冠处，流动与连接路径的轴线以及通道的轴线中的3个相邻的轴线至少大致上对齐，这对载体的机械强度有利。换句话说，在第n冠中具有流动与连接路径的轴线或者一个通道的轴线，该轴线与第n-1冠的流动与连接路径的轴线或通道的轴线大致对齐，该第n-1冠的流动与连接路径的轴线或通道的轴线本身与第n-2冠的流动与连接路径的轴线或通道的轴线大致对齐，这三条大致对齐的轴线相对于载体的中心A位于同一侧，并被称作为相邻。

这种具有高通透性（transparency）的过滤元件对于其过滤能力是非常有利的。

此外，在本发明的上下文中，申请人评估了包括至少3排的一系列的冠的通道的载体内存在的应力场，并且显示了最大应力在最接近载体的周缘的冠处。申请人提出，选择最靠近载体的周缘的3排冠的特定位置，以便改善过滤元件的机械性能。

根据第一个实施例，对载体的机械强度有利的、流动与连接路径的轴线与通道的轴线之间的大致对齐对应于如下事实：即最靠近载体的周缘的冠（被称为第n排冠）的流动与连接路径的至少一个轴线与较低的（lower，下级的）第n-1排冠的相邻通道的轴线大致对齐，所述通道的轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻的流动与连接路径的轴线大致对齐。

根据第二个实施例，对载体的机械强度有利的、流动与连接路径的轴线与通道的轴线之间的大致对齐对应于如下事实：即最靠近载体的周缘的冠（被称为第n排冠）的通道的至少一个轴线与较低的第n-1排冠的相邻的流动与连接路径的轴线大致对齐，所述流动与连接路径的轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻通道的轴线大致对齐。

上述两个实施例也可以组合在一起。

根据一个实施例，最靠近载体的周缘的冠（被称为第n排冠）的流动与连接路径的至少一个轴线与较低的第n-1排冠的相邻的流动与连接路径的轴线大致对齐，第n-1排冠的流动与连接路径的所述轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻的流动与连接路径的轴线大致对齐。

根据一个实施例，最靠近载体的周缘的冠（被称为第n排冠）的通道的至少一根轴线与较低的第n-1排冠的相邻通道的轴线大致对齐，第n-1排冠的相邻通道的所述轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻通道的轴线大致对齐。

“大致对齐”在上述各情况下所指的含义将在说明书的其余部分进行限定。一般来说，这意味着可允许在对齐的同时存在着一定的公差（tolerance，偏差），但不致于使过滤元件的机械特性下降太多。例如，根据本发明大致对齐的轴线X与Y（X_n与Y_n-1和Y_n-1与X_n-2或Y_n与X_n-1和X_n-1与Y_n-2）完全结合在一起或者形成小于或等于3°的角度，优选为小于2°的角度并且优先地小于1°的角度。在本说明书描述的所有情况中，假设的轴线的精确对齐对应于特别优选的配置。

第i排冠的通道或路径和与之最接近的、邻近的第i+1排冠或第i-1排冠中的路径或通道被称为“相邻”。

根据可以与前面的实施例结合的（将在下面的说明中详细地描述的）特定实施例，根据本发明的过滤元件可以具有如下特征中的一个或另一个特征或者这些特征的任意组合，乃至具有所有这些特征（如果它们相互不排斥）：

-一方面，最靠近载体的周缘的冠（被称为第n排冠）的流动与连接路径的轴线与较低的第n-1排冠的相邻通道的轴线对齐，其公差为由界定第n-1排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％，另一方面，所述通道的轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻的流动与连接路径的轴线大致对齐，公差为由界定第n-1排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％；

-一方面，最靠近载体的周缘的冠（被称为第n排冠）的通道的轴线与较低的第n-1排冠的相邻的流动与连接路径的轴线对齐，其公差为由界定第n排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％，优先为所述角度区段的值的±5％，其中所述角度区段，所述流动与连接路径，另一方面，所述流动与连接路径的轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻通道的轴线大致对齐，其公差为由界定第n-2排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％，优先为所述角度区段的值的±5％；

-一方面，最靠近载体的周缘的冠（被称为第n排冠）的通道的轴线与较低的第n-1排冠的相邻通道的轴线对齐，其公差为由界定第n-1排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％，优先为所述角度区段的值的±5％，另一方面，较低的第n-1排冠的通道的所述轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻通道的轴线大致对齐，其公差为由界定第n-1排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％；

-一方面，最靠近载体的周缘的冠（被称为第n排冠）的流动与连接路径的轴线与较低的第n-1排冠的相邻通道的轴线对齐，其公差为由界定第n-1排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％％，优先为所述角度区段的值的±5％，另一方面，所述通道的轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻的流动与连接路径的轴线大致对齐，其公差为由界定第n-1排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％％，优先为所述角度区段的值的±5％；

-一方面，最靠近载体的周缘的冠（被称为第n排冠）的流动与连接路径的轴线与较低的第n-1排冠的相邻的流动与连接路径的轴线对齐，并且具有±3°、优选为±2％、优先为±1°的公差，另一方面，第n-1排冠的流动与连接路径的所述本身与较低的第n-2排冠的相邻的流动与连接路径的轴线大致对齐，并具有±3°、优选为±2°、优先为±1°的公差；

-从第n-2排冠到第n排冠的每个冠的通道数量逐渐增加。这尤其使得在这最后的三排冠的冠与冠之间通道液压直径可具有更低的可变化性。通常，这些冠中每个冠的通道数量会大于或等于4，每高一排会增加至少2个通道；

-属于过滤冠的通道的任意两个横截面表面积之比均介于区间0.75-1.25内，优选介于区间0.95-1.05内；

-第n排、第n-1排和第n-2排冠中的每个冠具有数量为整数m的倍数的通道，与较低的第n-1排冠的相邻通道的轴线大致对齐的、第n排冠的流动与连接路径的轴线的数量对应于所述整数m，且所述通道的所述轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻的流动与连接路径的轴线大致对齐。这样的结构为过滤元件提供了良好的抗破裂强度；

-同一过滤冠的通道均是相同的，并且优选的是这些通道彼此间以相同的距离分隔开。它们优选被设定成相对于载体的中心具有相同的取向。因此，施加在同一过滤冠的通道上的压力更加均匀；

-同一个冠内的流分离部的宽度是相等的，并且从一个冠到下一个冠的流分离部的宽度是相等的；

-每个流分离部的宽度在其整个长度上是恒定的；

-该过滤元件包括优选为圆形的中心通道，过滤冠相对于所述中心通道同心地分布；按照惯例，“中心通道”的表述是指具有穿过载体中心轴线的横截面，并以所述轴线为中心的通道；

-这些过滤冠分布在多个同心圆上；

-这些过滤冠的所有通道具有梯形或三角形的横截面；

-这些过滤冠的所有通道特别地由两个侧壁、外壁、多个圆角（fillet）以及可选地由内壁限定，每个所述圆角均具有圆弧形轮廓，其半径优选大于或等于0.3mm，优选属于从0.3mm扩展至1.5mm的范围；

-该过滤元件包括至少四个过滤冠，其中，第n排冠的流动与连接路径的轴线与较低的第n-1排冠的相邻通道的轴线大致对齐，且所述通道的所述轴线本身与较低的第n-2排冠的相邻的流动与连接路径的轴线大致对齐，第n-2排冠的所述流动与连接路径的所述轴线与第n-3排冠的相邻的流动与连接路径的轴线之间也是大致对齐的；

-载体具有圆形或多边形的横截面；

-最靠近中心轴线的多孔区的平均厚度小于最靠近所述载体的周缘的多孔区的平均厚度，并且从中心轴线移向所述载体的周缘，多孔区的平均厚度等于或者小于下一个多孔区；

-通道的表面覆盖有至少一个无机的过滤层。

本发明的另一主题是一种过滤装置或模块，根据本发明，该过滤装置或模块包括设于一壳体中的过滤元件。

通过以下的描述并参照所附的附图，将显而易见各种其它的特征，作为非限制性示例，所附的附图示出了根据本发明的载体的多个实施例。

附图说明

图1A是根据本发明的过滤元件的一个示例性实施例的剖视图（特意以大比例示出）。

图1B是通过作比较给出的过滤元件的剖视图，其类似于图1A中的过滤元件，但其中第n排冠已通过围绕载体的纵向轴线旋转3.75°而被移位。

图1C是通过作比较给出的过滤元件的剖视图，其类似于图1A中的过滤元件，但其中第n-2排冠已通过围绕载体的纵向轴线旋转11.25°而被移位。

图2是根据本发明的过滤元件的另一示例性实施例的剖视图（特意以大比例示出）。

图3A是根据本发明的过滤元件的再一示例性实施例的剖视图（特意以大比例示出）。

图3B是类似于图3A中的过滤元件的剖视图，但其中第n-1排冠已通过围绕载体的纵向轴线旋转7.5°而被移位。

具体实施方式

过滤元件的横截面对应于垂直于其中心轴线截取的截面。一般情况下，横截面的尺寸和结构在过滤元件的整个长度上是恒定的，截面的几何形状因此代表了具有对称挤出的多通道的过滤元件的几何形状。在整个说明书中，角度、厚度、截面和在载体内的偏移等概念应被理解为是指处于载体的横截面的平面中。关于载体的横截面，将同样会提到载体的轴线和载体的中心。

正如从各图1A、图2、图3A和图3B中所示出的，无机的过滤元件Ⅰ具有适合于确保流体介质中所含的分子或微粒分离或过滤的形状，所述流体介质优选为具有可能包括或可能不包括固相的不同性质的流体介质。过滤元件I包括一刚性的多孔载体1，该载体由具有适合于执行分离的转移阻力的材料构成。特别是，载体1由一种或多种无机材料制成，该无机材料例如为金属氧化物（特别是二氧化钛、氧化铝或氧化锆）、碳、碳化物或氮化硅或金属。载体Ｉ被制成细长的形状或沿纵向中心轴线A延伸的管状。多孔的载体1一般具有介于2和12微米之间的平均液压孔径。载体1的横截面可以呈各种形状的，例如六边形或如上述实施例的图中所示出的圆形。因此，载体1具有圆柱形外表面11。

载体1被配置为包括被制成为平行于载体的纵向轴线A的多个通道C₀₁，C₁₁，C₁₂...，C₂₁，C₂₂...，C_n1，C_n2...（统称为C_ij）。这些通道分布在第i排的过滤区，每个过滤区可以包括一个或多个通道并且可由多孔区分离。因此，当所讨论的是过滤冠时，多孔区Z位于两个过滤区之间，其中每个过滤区包括一个通道或多个通道。每个通道C_ij具有可能被至少一分离层（未示出）覆盖的表面2，用以与在通道内循环的、待处理的流体介质接触。分离层或多个分离层的性质被选择为依据所要获得的分离或过滤能力的不同而变化，并形成与载体的紧密的连接，使源自液体介质中的压力被传送到多孔载体1。该层或这些层可以从例如包含至少一种金属氧化物的悬浮液沉积而成，该金属氧化物尤其为属于二氧化钛、氧化铝或氧化锆类型，可选地作为一种混合物，通常被用于生产矿物过滤元件。这个或这些层在干燥后经受烧结处理，这使得能将它们结合成一体，并且连接到彼此，以及连接到多孔的载体1。

根据本发明，载体1包括至少三个同心地分布的过滤冠F₁，F₂，...F_n（统称为F_i）。两个相邻的（即连续的或邻近的）过滤冠由连续的多孔区分隔开。因此在两个邻近的过滤冠Ｆ之间插置一个多孔区Z。这些多孔区是多孔材料的区域，滤液在其中循环，因为在两个相邻的过滤冠之间有明确的界定，即不存在重叠，也不存在两个相邻过滤冠之间的交叉，所以该多孔区被描述为连续的。换句话说，在相邻的过滤冠的两个通道之间不存在过滤冠的通道，甚至不能局部地存在过滤冠的通道。

每个冠构成一个过滤区，并可以被限定为一组位于一封闭的曲线上的通道，即这些通道的质心位于该曲线上。在所示的示例中，同一个冠的通道位于一个圆上。

在每个冠内，这些通道具有非圆形的横截面。在所示的示例中，冠的通道呈梯形形状。更一般地，过滤冠的通道限定这些过滤冠的区段，其形状适合于过滤和机械强度的要求。这些通道具有朝向载体的周缘1₁的壁（称为外壁）、朝向载体的中心的壁（简称为内壁）、以及连接内壁和外壁的两个侧壁Ｒ。通常，这些侧壁由圆角连接到内壁和外壁。在某些情况下，该内壁可由连接两个侧壁R的圆角替代。壁的端点是正好在该圆角之前位于该两端部的点。对于每个侧壁，限定连接这两个端点的方向d。在本发明的上下文中，该方向d朝向载体的中心，侧壁R也将被称为径向壁。然而，该方向d并不一定穿过载体的中心。但是，相对于所述通道，同一的通道的两个径向壁R的方向d相交于位于载体的中心周围的点，特别是在位于所述通道和载体的中心之间的点D，如图1A所示的示例中。根据附图中示出的多个变型，参与限定通道轮廓的径向壁R对应于两个直边，方向d因而与这些边融为一体。此外，同一个冠的两个通道如果具有共同的流动与连接路径P，则被认为是相邻的。因此，该流动与连接路径P构成将同一冠的两个相邻的通道分离的分离部。

对于其余部分的描述，考虑到过滤冠和多孔区占据不同的排，这些不同的排沿载体的周缘的方向增大。因此，对于所考虑的两个过滤冠（或多孔区），最接近周缘的过滤冠（或相应地多孔区）相对于更靠近中心且被认为是较低的排的过滤冠（或相应地多孔区）被认为是更高的排。因此，给定排的冠是由更高排的一个冠或多个冠包围。

在图1A所示的示例中，载体包括三个过滤冠F₁至F₃和中心通道C₀₁，这使得可以特别地避免材料积聚在载体的中心。在所示的示例中，中心通道C₀₁呈圆形的形状，但也可被设置为多边形或其它类形的形状。另一方面，每个过滤冠由一系列非圆形的通道构成。中心通道通过多孔区Z₀与第1排的过滤冠分隔开。过滤冠F₁和F₂由多孔区Z₁分隔开，过滤冠F₂和F₃由多孔区Z₂分隔开。在每个过滤冠中，通道被用于滤液的流分离部分隔开，该流分离部在第1排冠中被统称为P和P₁，在第2排冠中被统称为P₂，在第3排冠中被统称为P₃。这些流分离部P₁，P₂和P₃允许滤液在载体内从一个多孔区移动到下一个多孔区，直至移动到同样为多孔的周缘区域Zp，以便到达载体1的外表面1₁上。在图1A所示的示例中，最靠近载体的周缘的冠F₃的通道具有拱形的轮廓，如在本申请人的专利FR2741821中所描述的那样。但是也可以规定，位于冠F₃的通道的外壁与载体的周缘1₁之间的区域Zp的宽度为常数。

为了便于输送滤液，所述流动与连接路径P₁，P₂和P₃具有穿过载体的中心Ａ的对称轴线。这些对称轴线在第1排冠中被统称为Y和Y₁，在第2排冠中被统称为Y₂，在第3排冠中被统称为Y₃。路径P和对称轴线Ｙ以下列方式被分配以下标值：在第i排冠内，位于通道C_ij和C_i（j+1）之间的流动与连接路径被称为P_ij，其对称轴线为Y_ij。

过滤冠的各种通道也有统称为X的对称轴线，该对称轴线通过载体的中心，以便优化过滤表面积。这些对称轴线在第1排冠中被统称为X₁，在第2排冠中被统称为X₂，在第3排冠中被统称为X₃，根据更特定的命名，它们与以它们为轴线的通道拥有相同的下标值。

这些过滤冠F₁至F₃从中心轴线A朝向载体的周缘1₁的分布如下：

-第1排过滤冠F₁由8个梯形形状的相同的通道C₁₁至C₁₈组成，

-第2排过滤冠F₂由16个梯形形状的相同的通道C₂₁至C₂₁₆组成，

-第3排过滤冠F₃包括由24个梯形形状的相同的通道C₃₁至C₃₂₄组成的冠。

因此，每个过滤冠中具有的通道数量从中心朝向载体的周缘的方向增加。

同一冠的通道被描述为相同，考虑到在由于制造过程所致的小的差异范围内，这些通道特别地具有相同的形状、相同的横截面和相同的液压直径。根据一具体的实施例，载体的外径可以是41mm，第1、2和3排冠上的平均液压直径（对应于冠的通道的所有液压直径的算术平均值）可以分别是4.00mm、4.04mm和4.00mm以及对于中心通道C₀₁可以为4.00mm。因此，从一个冠到下一个冠（即冠与冠之间）其液压直径也具有小的可变性。横截面的表面积同样如此。第1、2和3排冠上的横截面的平均表面积（对应于冠的通道的所有横截面表面积的算术平均值）分别为14.7mm₂、14.5mm₂和13.8mm₂，以及对于中心通道C₀₁为12.5mm₂。

过滤冠F₁至F₃相对于中心通道C₀₁同心地分布。第1排冠F₁的通道C₁₁，C₁₂....C₁₈的质心位于与中心轴线A同轴的圆上。该同轴的圆与第2排过滤冠F₂的通道C₂₁，C₂₂....C₂₁₆的质心位于其上的同轴圆相比具有较小直径，依次类推。

根据本发明的必要特征，在图1A所示的实施例中，最靠近载体1的周缘1₁的第3排冠F₃的流动与连接路径P₃的至少一个轴线Y₃大致与相邻通道的轴线X₂对齐，其中轴线X₂属于较低的第2排冠F₂的通道，该轴线X₂本身与较低的第1排冠F₁的相邻的流动与连接路径P₁的轴线Y₁大致对齐。在本发明的范围内，当该两个轴线合并在一起或者形成一个具有如下角度值的角度时，流路P的轴线Y被认为是与通道的对称轴线X大致对对齐：其中所述角度值小于界定所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选小于该角度区段的值的±10％，优先地小于该角度区段的值的±5％。由两个相邻的轴线Y所限定的角度区段对应于例如，5°至60°的角度。尤其是，一方面根据本发明基本上对齐的两个轴线X_n-1和Y_n以及另一方面根据本发明基本上对齐的Y_n-2和X_n-1是完全合并在一起或者形成小于或等于3°的角度，优选小于2°，最好小于1°。根据一个优选的变型，Y_n、X_n-1和Y_n-2完全对齐。根据本发明的双重对齐（double alignment）使得过滤元件能够承受高的工作压力。事实上，本申请人观察到位于流动与连接路径P₃从第3排冠出现的区域（与第2排冠的通道的外壁的中部齐平）中最大应力通过如下事实而被补偿：即第1排冠F₁的流动与连接路径P₁大致出现在第2排冠的该同一通道的内壁中间。

在图1A中，假定在同一个冠中，由此特别是在冠F₂上，所有的通道是相同的并且相互之间规则地分隔开，由围绕第2排冠的通道的流路P₂的对称轴线Y₂（例如，Y₂₁和Y₂₂）限定的角度区段都是相等的。在所示的示例中，这些角度区段都等于15°。此外，在图1A中，在载体的整个横截面上，在8个场合可观察到根据本发明的确切的轴线双重叠加。在冠F₁至F₃中每个冠上具有的通道数量是8的倍数。在如下情形时存在着严格的对齐：

-一方面，在最靠近载体1的周缘1₁的第3排冠F₃的流动与连接路径P₃₂的轴线Y₃₂与较低的第2排冠F₂的相邻通道C₂₂的轴线X₂₂之间，另一方面，在通道C₂₂的轴线X₂₂与较低的第1排冠F₁的相邻的流动与连接路径P₁₁的轴线Y₁₁之间，以及

-一方面，在第3排冠F₃的流动与连接路径P₃₅的轴线Y₃₅与较低的第2排冠F₂的相邻的通道C₂₄的轴线X₂₄之间，另一方面，在通道C₂₄的轴线X₂₄与较低的第1排冠F₁的相邻的流动与连接路径P₁₂的轴线Y₁₂之间，以及

-一方面，在第3排冠F₃的流动与连接路径P₃₈的轴线Y₃₈与较低的第2排冠F₂的相邻的通道C₂₆的轴线X₂₆之间，另一方面，在通道C₂₆的轴线X₂₆与较低的第1排冠F₁的相邻的流动与连接路径P₁₃的轴线Y₁₃之间，以及

-一方面，在第3排冠F₃的流动与连接路径P₃₁₁的轴线Y₃₁₁与较低的第2排冠F₂的相邻的通道C₂₈的轴线X₂₈之间，另一方面，在通道C₂₈的轴线X₂₈与较低的第1排冠F₁的相邻的流动与连接路径P₁₄的轴线Y₁₄之间，以及

-一方面，在第3排冠F₃的流动与连接路径P₃₁₄的轴线Y₃₁₄与较低的第2排冠F₂的相邻的通道C₂₁₀的轴线X₂₁₀之间，另一方面，在通道C₂₁₀的轴线X₂₁₀与较低的第1排冠F₁的相邻的流动与连接路径P₁₅的轴线Y₁₅之间，以及

-一方面，在第3排冠F₃的流动与连接路径P₃₁₇的轴线Y₃₁₇与较低的第2排冠F₂的相邻的通道C₂₁₂的轴线X₂₁₂之间，另一方面，在通道C₂₁₂的轴线X₂₁₂与较低的第1排冠F₁的相邻的流动与连接路径P₁₆的轴线Y₁₆之间，以及

-一方面，在第3排冠F₃的流动与连接路径P₃₂₀的轴线Y₃₂₀与较低的第2排冠F₂的相邻的通道C₂₁₄的轴线X₂₁₄之间，另一方面，在通道C₂₁₄的轴线X₂₁₄与较低的第1排冠F₁的相邻的流动与连接路径P₁₇的轴线Y₁₇之间，以及

-一方面，在第3排冠F₃的流动与连接路径P₃₂₃的轴线Y₃₂₃与较低的第2排冠F₂的相邻的通道C₂₁₆的轴线X₂₁₆之间，另一方面，在通道C₂₁₆的轴线X₂₁₆与较低的第1排冠F₁的相邻的流动与连接路径P₁₈的轴线Y₁₈之间。

还应当指出的是，图1A中所表示的横截面有4条对称轴线。

在图示的示例中，在第1冠、第2冠和第3冠的各种通道的毗连的轴线X之间，在8个场合（在通道C₁₁、C₂₁和C₃₁；通道C₁₂、C₂₃和C₃₄；通道C₁₃、C₂₅和C₃₇；通道C₁₄、C₂₇和C₃₁₀；通道C₁₅、C₂₉和C₃₁₃；通道C₁₆、C₂₁₁和C₃₁₆；通道C₁₇、C₂₁₃和C₃₁₉和通道C₁₈、C₂₁₅和C₃₂₂）也是对齐的。

为了证实本发明的贡献，利用Abaqus软件进行了研究，以评估当对应于100MPa的压力的应力施加在每个通道中时，载体内存在的应力场。重要的是要注意，不论施加什么样的内力，应力的分布是严格相同的。因此，从计算中得出的结论与所使用的内部压力值完全不相关。根据图1A的载体被与为了作比较而生成的根据图1B和图1C的载体进行比较。图1B和图1C在每个方面与图1A是相同的，除了对第3排冠、或者对第1排冠施加相对于纵向轴线A的一给定角度的旋转。在图1B中，第3排冠已通过围绕载体的纵向轴线A旋转3.75°而被移位，而在图1C中，是第1排冠已围绕载体的纵向轴线A旋转11.25°而被移位。事实上，尽管轴线Y₃₂、X₂₂和Y₁₁在图1A中是对齐的，但在图1B中，轴线X₂₂和Y₁₁仍然是对齐的，而相对于轴线Y₃₂被移位错开了3.75°。类似地，在图1C中，轴线X₂₂和Y₃₂仍然是对齐的，但相对于轴线Y₁₁被移位错开了11.25°。对于图1A计算出的最大应力为71.5MPa，而对于图1B和图1C则分别为77.4MPa和80.7MPa。因此，根据本发明的第n排到第n-2排（对应于图1A至图1C中的第3排到第1排）的冠中，通道的新式布置方式看起来显著地减少了本地区域的薄弱区域。所观察到的应力与通道内的流体所施加的压力相关联，特别是在流体锤（fluidhammer）的情况下更是如此。此内应力倾向于使材料变形，由此对材料施加应力。根据本发明的几何结构使得可以在载体的横截面内获得更均衡的应力分布。例如，发现在横截面上以规则的角度区间的m倍最佳构造的事实，与这种限制剪切效应的平衡相一致。构造越不平衡，高刚性的区域（其中所有的径向分离部应是对齐的）与低刚性区域（非对齐）的组合越多，因而在这两个区域之间出现导致更大的剪切效应的高变形。

图2示出了本发明的另一示例性实施例，其中载体1包括4个过滤冠F₁至F₄。在此处所示的示例中，载体还包括圆形的中心通道C₀₁，过滤冠F₁至F₄绕该中心通道同心地分布。这些过滤区域从中心轴线A朝向载体1的周缘1₁呈如下分布：

-第1排过滤冠F₁由6个相同的梯形形状的通道C₁₁至C₁₆组成，

-第2排过滤冠F₂由10个相同的梯形形状的通道C₂₁至C₂₁₀组成，

-第3排过滤冠F₃由15个相同的梯形形状的通道C₃₁至C₃₁₅组成，

-第4排过滤冠F₄由20个相同的梯形形状的通道C₄₁至C₄₂₀组成。

根据一具体实施例，载体的外径可以是25mm，第1、2、3和4排冠上的平均液压直径可以分别是2.30mm、2.32mm、2.31mm和2.28mm以及对于中心通道C₀₁可以为2.30mm。因此，冠与冠之间其液压直径也具有小的可变性。横截面的表面积同样如此。第1、2、3和4排冠上的横截面的平均表面积（对应于冠的通道的所有横截面表面积的算术平均值）分别为4.6mm²、4.8mm²、4.7mm²和4.5mm²，以及对于中心通道C₀₁为4.2mm²。

在图2中，第n排到第n-2排冠对应于第2排到第4排冠。在本实施例中，在载体的整个横截面上，在5个场合可观察到根据本发明的必要特征的确切的轴线的双重叠加。在冠F₂至F₄中每个冠上具有的通道数量是5的倍数。另一方面，在冠F₂至F₄中每个冠上具有的通道数量（分别为10、15和20）不是6（对应于最靠近载体的中心的冠F₁的通道数量）的倍数。

在如下情形下，存在着严格的对齐：

-一方面，在最靠近载体1的周缘1₁的第4排冠F₄的流动与连接路径P₄₂的轴线Y₄₂与较低的第3排冠F₃的相邻的通道C₃₂的轴线X₃₂之间，另一方面，在通道C₃₂的轴线X₃₂与较低的第2排冠F₂的相邻的流动与连接路径P₂₁的轴线Y₂₁之间，以及

-一方面，在第4排冠F₄的流动与连接路径P₄₆的轴线Y₄₆与较低的第3排冠F₃的相邻的通道C₃₅的轴线X₃₅之间，另一方面，在通道C₃₅的轴线X₃₅与较低的第2排冠F₂的相邻的流动与连接路径P₂₃的轴线Y₂₃之间，以及

-一方面，在第4排冠F₄的流动与连接路径P₄₁₀的轴线Y₄₁₀与较低的第3排冠F₃的相邻的通道C₃₈的轴线X₃₈之间，另一方面，在通道C₃₈的轴线X₃₈与较低的第2排冠F₂的相邻的流动与连接路径P₂₅的轴线Y₂₅之间，以及

-一方面，在第4排冠F₄的流动与连接路径P₄₁₄的轴线Y₄₁₄与较低的第3排冠F₃的相邻的通道C₃₁₁的轴线X₃₁₁之间，另一方面，在通道C₃₁₁的轴线X₃₁₁与较低的第2排冠F₂的相邻的流动与连接路径P₂₇的轴线Y₂₇之间，以及

-一方面，在第4排冠F₄的流动与连接路径P₄₁₈的轴线Y₄₁₈与较低的第3排冠F₃的相邻的通道C₃₁₄的轴线X₃₁₄之间，另一方面，在通道C₃₁₄的轴线X₃₁₄与较低的第2排冠F₂的相邻的流动与连接路径P₂₉的轴线Y₂₉之间。

还应当指出的是，图2中所表示的载体1的横截面具有对称轴线B.

在所示的示例中，在第2冠、第3冠和第4冠的各种流动和传输路径的毗连的轴线Y之间，在5个场合（在轴线Y₂₂、Y₃₃和Y₄₄；轴线Y₂₄、Y₃₆和Y₄₈；轴线Y₂₆、Y₃₉和Y₄₁₂；轴线Y₂₈、Y₃₁₂和Y₄₁₆；以及轴线Y₂₁₀、Y₃₁₅和Y₄₂₀）也是对齐的。

图3A示出了本发明的另一个示例性实施例，其中载体包括五个过滤冠F₁至F₅和呈圆形的中心通道C₀₁，虽然其在这里也可以被设置为多边形或其它类形的形状。中心通道通过多孔区Z₀与第1排的过滤冠分隔开。过滤冠F₁和F₂由多孔区Z₁分隔开，过滤冠F₂和F₃由多孔区Z₂分隔开，过滤冠F₃和F₄由多孔区Z₃分隔开，以及过滤冠F₄和F₅由多孔区Z₄分隔开。相对于中心通道C₀₁为同心分布的过滤冠F₁至F₅从中心轴线A朝向载体的周缘1₁的分布如下：

-第1排过滤冠F₁由7个梯形形状的相同的通道C₁₁至C₁₇组成，

-第2排过滤冠F₂由13个梯形形状的相同的通道C₂₁至C₂₁₃组成，

-第3排过滤冠F₃由21个梯形形状的相同的通道C₃₁至C₃₂₁组成，

-第4排过滤冠F₄由24个梯形形状的相同的通道C₄₁至C₄₂₄组成，

-第5排过滤冠F₅由27个梯形形状的相同的通道C₅₁至C₅₂₇组成。

根据精确的实施例，载体的外径可以是25mm，第1、2、3、4和5排冠上的平均液压直径（对应于冠的通道的所有液压直径的算术平均值）可以分别是1.57mm、1.60mm、1.60mm、1.62mm和1.62mm以及对于中心通道C₀₁可以为1.80mm。因此，在冠与冠之间，其液压直径也存在小的可变性。横截面的表面积同样如此。第1、2、3、4和5排冠上的横截面的平均表面积（对应于冠的通道的所有横截面表面积的算术平均值）分别为2.1mm²、2.1mm²、2.2mm²、2.2mm²和2.3mm²，以及对于中心通道C₀₁为2.5mm²。

在图3A中，第n排到第n-2排冠对应于第5排到第3排冠。在本实施例中，在载体的整个横截面上，在3个场合可观察到根据本发明的必要特征的确切的轴线双重叠加。在冠F₃至F₅中每个冠上具有的通道数量是3的倍数。另一方面，在冠F₄至F₅中每个冠上具有的通道数量（分别为24和27）不是7（对应于最靠近载体的中心的冠F₁的通道数量）的倍数。

在如下情形下，存在着严格的对齐：

-一方面，在最靠近载体1的周缘1₁的第5排冠F₅的流动与连接路径P₅₅的轴线Y₅₅与较低的第4排冠F₄的相邻的通道C₄₅的轴线X₄₅之间，另一方面，在通道C₄₅的轴线X₄₅与较低的第3排冠F₃的相邻的流动与连接路径P₃₄的轴线Y₃₄之间，以及

-一方面，在第5排冠F₅的流动与连接路径P₅₁₄的轴线Y₅₁₄与较低的第4排冠F₄的相邻通道C₄₁₃的轴线X₄₁₃之间，另一方面，在通道C₄₁₃的轴线X₄₁₃与较低的第3排冠F₃的相邻的流动与连接路径P₃₁₁的轴线Y₃₁₁之间，以及

-一方面，在第5排冠F₅的流动与连接路径P₅₂₃的轴线Y₅₂₃与较低的第4排冠F₄的相邻的通道C₄₂₁的轴线X₄₂₁之间，另一方面，在通道C₄₂₁的轴线X₄₂₁与较低的第3排冠F₃的相邻的流动与连接路径P₃₁₈的轴线Y₃₁₈之间。

还应当指出的是，图3A中所表示的载体1的横截面具有对称轴线B'。在恰好与轴线Y₅₂₃、X₄₂₁和Y₃₁₈一致的对称轴线C处，将第2排冠的通道C₂₁₂和C₂₁₁分隔开的路径的轴线与将更高的第3排冠的通道C₃₁₈和C₃₁₉分隔开的路径的轴线X₃₁₈之间也是完全对齐的，所述轴线本身与轴线Y₅₂₃和X₄₂₁对齐。

在图示的示例中，在第3、第4和第5冠的各种通道的毗连的轴线X之间，在3个场合（在通道C₃₁、C₄₁和C₅₁；通道C₃₈、C₄₉和C₅₁₀；以及通道C₃₁₅、C₄₁₇和C₅₁₉）也是对齐的。

此外，在图3A所示的示例中，过滤区Z₀至Z₄和周缘区域Zp中的每个的厚度并不都是相同的。在图示的示例中，对于每个过滤区，同一过滤冠的每个通道的向心点（即最靠近中心A的点）位于一圆上，该圆的中心为载体的中心，该圆对应于所讨论的过滤冠的内部包络线（inner envelope）。类似地，对于每个过滤区，同一过滤冠的每个通道的离心点（即最靠近载体的周缘1₁的点）位于一圆上，该圆的中心为载体的中心，该圆对应于所讨论的过滤冠的外部包络线。因此，界定每个多孔区的外部包络线和内部包络线是两个同心圆，每个多孔区的厚度因此是恒定的。将通道中心C₀₁从邻近的过滤冠（即过滤冠F₁）分隔开的距离（对应于多孔区Z₀的厚度e_z0）小于将最后的过滤冠F₅从朝向载体的中心方向的邻近的过滤冠（即第四过滤冠F₄）分隔开的距离（对应于多孔区Z₄的厚度e_z4）。至少一些多孔区的厚度的这种增加在沿离开载体的中心轴线方向上被实施，以尽量减小由滞留物（retentate）施加的压力的影响、或因安装作业导致的液压故障（例如流体锤）所施加的压力的影响。为此，在所示的示例中，从第三多孔区Z₂开始，若考虑两个连续的多孔区，在朝向载体的中心的方向上，最外层的多孔区的平均厚度与最靠近的多孔区的平均厚度之比总是大于1。在图3A所示的示例中，多孔区Z₀、Z₁和Z₂具有相同的厚度。从多孔区Z₂开始，过滤区的平均厚度沿朝向载体的周缘1₁的方向增加。厚度比e_Z3/e_Z2和e_Z4/e_Z3介于1.14与1.17之间。

为进一步增强过滤元件的机械强度，可以规定，如在图3A所示的示例中，用于将最后的过滤冠F₅与载体1的外表面1₁分隔开的周缘区域Zp也大于多孔区Z₄的平均厚度。然而，根据一种非优选的变型，也可以规定周缘区域Zp具有与多孔区Z₄的厚度相同的厚度。在图3A所示的示例中，周缘区域Zp的平均厚度大约对应于多孔区Z₄的平均厚度的1.13倍。

图3B与图3A在各方面均相同，其不同之处在于，第4排冠绕纵向轴线A旋转7.5°的角度。图3B示出了本发明的另一个实施例，其中第5排冠的通道的至少一条轴线X、较低的第4排冠的相邻的流动与连接路径的轴线Y、以及较低的第3排冠的相邻通道X的轴线之间是对齐的。事实上，在图示的示例中，存在着严格对齐的有：

-在最靠近载体1的周缘1₁的第5排冠F₅的通道C₅₂₆的轴线X₅₂₆、较低的第4排冠F₄的相邻的流动与连接路径P₄₂₃的轴线Y₄₂₃、和较低的第3排冠F₃的通道C₃₂₁的轴线X₃₂₁之间，以及

-在第5排冠F₅的通道C₅₈的轴线X₅₈、较低的第4排冠F₄的相邻的流动与连接路径P₄₇的轴线Y₄₇、和较低的第3排冠F₃的通道C₃₇的轴线X₃₇之间，以及

-在第5排冠F₅的通道C₅₁₇的轴线X₅₁₇、较低的第4排冠F₄的相邻的流动与连接路径P₄₁₅的轴线Y₄₁₅、和较低的第3排冠F₃的通道C₃₁₄的轴线X₃₁₄之间。

在所示的示例中，第3、4、5冠的各种流动与连接路径P的相邻的轴线Y之间也是对齐的：在路径P₃₁₇、P₄₁₉和P₅₂₁处，轴线Y₃₁₇、Y₄₁₉和Y₅₂₁是对齐的。在路径P₅₃、P₄₃和P₃₃处，轴线Y₅₃、Y₄₃、Y₃₃也是对齐的，以及在路径P₅₁₂、P₄₁₁和P₃₁₁处，轴线Y₅₁₂、Y₄₁₁和Y₃₁₁也是对齐的。载体1的横截面也有一对称轴线B''。

利用Abaqus软件进行了研究，以评估当将对应于100MPa的压力的应力施加在每个通道中时，载体内存在的应力场。针对图3A所计算的最大应力值是56.1MPa，针对图3B所计算的最大应力值为56.2MPa。

在本发明的上下文中，如图1A、图2、图3A和图3B中所示，各过滤区可以仅对应于单一的中心通道C₀₁及对应于如本发明的上下文中所限定的相对于载体的中心轴线同心分布的数个冠的通道。然而，可以做出各种各样的改变。特别是，单一的中心通道可被去掉或者被从载体1的中心轴线A开始布置为花瓣形（petals）的一组通道取代。或者，当载体包括三个以上的过滤冠时，可规定最靠近载体的周缘的三个冠不重叠，而较靠近载体中心的其它（冠）重叠。也可规定所有的冠不重叠，如该示例中所示的那样。

有利的是，可规定对于包括中心通道的所有通道不受成对所取的两个通道的影响，其液压直径之比介于区间0.75-1.25内，乃至介于区间0.95-1.05内，和/或它们的横截面的表面积之比介于区间0.75-1.25内，乃至介于区间0.95-1.05内。

类似地，在本发明的范围内，如在图1A、图2、图3A和图3B所示，各种冠的通道有利地在它们各自的冠上以规则的及相同的间隔布置，但也可提供其它配置。此外，可注意到，当在同一冠内时，所有通道是相同的，在图1A、图2、图3A和图3B中即是这种情况，考虑到通道对称方面的要求以及流动与连接路径对称方面的要求，所述通道都以相同的方式被定位在冠上。

根据本发明的多个示例性实施例中所示的另一个特征，流分配器P优选在同一冠内具有大致相同的厚度。根据一个实施例，特别是图1A、图2、图3A和图3B中所示的实施例，规定在冠的两个相邻的通道之间制成的流路P的宽度在其整个长度是恒定的。该宽度在过滤冠与过滤冠之间也相同。事实上，申请人已注意到，如在申请人为CERASIV的专利申请WO 93 07959和在申请人为CORNING的专利申请EP 0 780 148中所描述的，用于输送渗透液（permeate）的路径的宽度变化，必然出现小宽度的点，这些点在过滤元件所受的机械应力方面系统地构成薄弱点。使用路径向宽度恒定的周缘输送渗透液使得过滤元件的机械特性可以被优化。事实上，如果在将限定这些路径的横截面和通道数保持为恒定的同时，将宽度恒定的传输路径与宽度从中心向载体的周缘增加的传输路径相比较，则可变宽度的路径的最小宽度小于呈恒定宽度的路径的宽度，该宽度较小的点从而成为机械薄弱点。选择恒定厚度的流路也使得能够获得更好的制造效率，因为挤压力（extrusion pressure）更为均匀。

流路的宽度可以按如下方式来限定：在每个冠内，各通道具有非圆形的横截面。在所示的示例中，各冠的通道呈梯形。它们具有面向载体的周缘11的一个壁（简称为外壁）、面向载体的中心A的一个壁（简称为内壁）、和连接内壁和外壁的两个侧壁。通常，侧壁通过圆角连接到内壁和外壁。在某些情况下，内壁可由连接两个侧壁R的圆角取代。径向壁包括直线段，其通过圆角被连接到由直线段界定的通道的内壁和外壁。流路的宽度应被理解为该路径在对应于这些位于圆角之间的直线段的部分之上的宽度。

Claims (25)

1.用于过滤流体介质的过滤元件（Ⅰ），包括具有纵向中心轴线（A）的呈圆筒形状的刚性多孔载体（1），以及包括用于待过滤的流体介质的循环以便在所述载体（1）的周缘（1₁）回收滤液的多个通道（C₀₁，C₁₁，C₁₂...C₂₁，C₂₂...C_n1，C_n2...），所述通道被制成在所述载体中并平行于所述载体的中心轴线（A），所述通道（C₀₁，C₁₁，C₁₂...C₂₁，C₂₂...C_n1，C_n2...）特别地限定了数量上至少为三个的过滤冠（F₁，F₂...F_n），在每个所述过滤冠中：

-所述通道（C₁₁，C₁₂...C₂₁，C₂₂...C_n1，C_n2...）具有非圆形的横截面，每个通道的横截面具有一穿过所述载体的中心的对称轴线（X，X₁...X_n，X₁₁，...X₂₁...，X_n1...），

-相邻的两个通道被多个流动与连接路径（P，P₁，P₂…P_n，P₁₁，...P₂₁...，P_n1...）分隔开，所述流动与连接路径（P，P₁，P₂...P_n，P₁₁，...P₂₁...，P_n1...）具有穿过所述载体的中心的对称轴线（Y，Y₁，Y₂...Y_n，Y₁₁，...Y₂₁...，Y_n1...），

-所述过滤冠的任意两个通道（C₁₁，C₁₂...C₂₁，C₂₂...C_n1，C_n2...）的液压直径之比均介于区间0.75-1.25内，优选介于区间0.95-1.05内，

所述过滤冠（F₁，F₂...F_n）以同心方式分布，并且彼此间由连续的多孔区（F₁，F₂...F_n-1）分隔开，而在两个相邻的冠之间无重叠，在最靠近所述载体的周缘的三个冠，即被称为第n排、n-1排和n-2排冠处，所述流动与连接路径的轴线（Y，Y₁，Y₂...Y_n，Y₁₁，...Y₂₁...，Y_n1...）以及所述通道的轴线（X，X₁...X_n，X₁₁，...X₂₁...，X_n1...）中的3个相邻的轴线至少大致对齐，这对所述载体的机械强度有利，应理解的是，当该过滤元件具有超过三个的过滤冠时，在最靠近所述载体的周缘的三个冠，即被称为第n排、第n-1排和第n-2排冠之中具有至少一个这样的冠：该冠的通道数量并不是被称为第1排冠的、最靠近所述载体的中心的冠的通道数量的倍数。

2.如权利要求1所述的过滤元件（I），其特征在于，对所述载体的机械强度有利的、所述流动与连接路径的轴线与所述通道的轴线之间的大致对齐对应于如下事实：即最靠近所述载体（1）的周缘（1₁）的、被称为第n排冠的冠（F_n）的流动与连接路径（P_n）的至少一个轴线（Y_n）与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻通道的轴线（X_n-1）大致对齐，所述通道的轴线（X_n-1）本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻的流动与连接路径（P_n-2）的轴线（Y_n-2）大致对齐。

3.如权利要求2所述的过滤元件（I），其特征在于，一方面，最靠近所述载体（1）的周缘（1₁）的、被称为第n排冠的冠（F_n）的流动与连接路径（P_n）的所述轴线（Y_n）与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻通道的轴线（X_n-1）对齐，并且其公差为由界定第n-1排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％、优选为所述角度区段的值的±10％、优先地为所述角度区段的值的±5％；另一方面，所述通道的轴线（X_n-1）本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻的流动与连接路径（P_n-2）的轴线（Y_n-2）大致对齐，并且其公差为由界定第n-1排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％，优先地为所述角度区段的值的±5％。

4.如权利要求2或3所述的过滤元件（I），其特征在于，其包括至少四个过滤冠（F₁，F₂，F₃，...F_n），其特征还在于，对于第n排冠（F_n）的流动与连接路径（P_n）的至少一个轴线（Y_n），其与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻通道的轴线（X_n-1）大致对齐，并且所述通道的所述轴线本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻的流动与连接路径（P_n-2）的轴线（Y_n-2）大致对齐，而第n-2排冠（F_n-2）的所述流动与连接路径（P_n-2）的所述轴线（Y_n-2）与第n-3排冠（F_n-3）的相邻的流动与连接路径（P_n-3）的轴线（Y_n-3）之间也大致对齐。

5.如权利要求1所述的过滤元件（I），其特征在于，对所述载体的机械强度有利的、所述流动与连接路径的轴线与所述通道的轴线之间的大致对齐对应于如下事实：即最靠近所述载体（1）的周缘（1₁）的、被称为第n排冠的冠（F_n）的通道的至少一个轴线（Ｘ_n）与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻的流动与连接路径（P_n-1）的轴线（Y_n-1）大致对齐，所述流动与连接路径的轴线（Y_n-1）本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻通道的轴线（Ｘ_n-2）大致对齐。

6.如权利要求5所述的过滤元件（I），其特征在于，一方面，最靠近所述载体（1）的周缘（1₁）的、被称为第n排冠的冠（F_n）的通道的轴线（X_n）与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻的流动与连接路径的所述轴线（Y_n-1）对齐，并且其公差为由界定第n排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％，优先地为所述角度区段的值的±5％；另一方面，所述流动与连接路径的所述轴线（Y_n-1）本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻通道的轴线（X_n-2）大致对齐，并且其公差为由界定第n-2排冠的所述通道的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％，优先地为所述角度区段的值的±5％。

7.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，最靠近所述载体的周缘的、被称为第n排冠的冠（F_n）的流动与连接路径（P_n）的至少一个轴线（Y_n）与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻的流动与连接路径（P_n-1）的所述轴线（Y_n-1）大致对齐，所述流动与连接路径（P_n-1）的轴线（Y_n-1）本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻的流动与连接路径（P_n-2）的轴线（Y_n-2）大致对齐。

8.如权利要求7所述的过滤元件（I），其特征在于，一方面，最靠近所述载体（1）的周缘（1₁）的、被称为第n排冠的冠（F_n）的流动与连接路径（P_n）的轴线（Y_n）与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻的流动与连接路径（P_n-1）的轴线（Y_n-1）对齐，并且具有±3°、优选为±2°、优先为±1°的公差；另一方面，所述流动与连接路径（P_n-1）的所述轴线（Y_n-1）本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻的流动与连接路径（P_n-2）的轴线（Y_n-2）大致对齐，并且具有±3°、优选为±2°、优先为±1°的公差。

9.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，最靠近所述载体的周缘的、被称为第n排冠的冠（F_n）的通道的至少一个轴线（X_n）与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻通道的轴线（X_n-1）大致对齐，所述通道的所述轴线（X_n-2）本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻通道的轴线（X_n-2）大致对齐。

10.如权利要求9所述的过滤元件（I），其特征在于，一方面，最靠近所述载体的周缘（1₁）的、被称为第n排冠的冠（F_n）的通道的轴线（X_n）与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻通道的轴线（X_n-1）对齐，并且其公差为由界定第n-1排冠的所述通道（X_n-1）的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％，优先地为所述角度区段的值的±5％，而较低的第n-1排冠（F_n-1）的通道的所述轴线（X_n-1）本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻通道的轴线（X_n-2）大致对齐，公差为由界定第n-1排冠的所述通道（X_n-1）的流动与连接路径的两个对称轴线所限定的角度区段的值的±16％，优选为所述角度区段的值的±10％，优先地为所述角度区段的值的±5％。

11.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，从第n-2排冠到第n排冠的每个冠的通道的数量逐渐增加。

12.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，从第n-2排冠到第n排冠的每个冠中所有通道都是相同的。

13.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，属于所述过滤冠的任何通道的横截面表面积之比均介于区间0.75-1.25内，优选介于区间0.95-1.05内。

14.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，在同一个冠内的流分离部的宽度是相等的，并且从一个冠到下一个冠的流分离部的宽度是相等的。

15.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，每个流分离部的宽度在其整个长度上是恒定的。

16.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，所述过滤冠（F₁，F₂...F_n）的所有通道由外壁、两个侧壁、多个圆角以及可选地由内壁所限定，每个所述圆角均具有圆弧形轮廓，其半径优选大于或等于0.3mm，优选属于从0.3mm扩展至1.5mm的范围。

17.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，第n排、第n-1排和第n-2排冠（F_n，F_n-1，F_n-2）中的每个冠具有数量为整数m的倍数的通道，其特征还在于，与较低的第n-1排冠（F_n-1）的相邻通道的轴线（X_n-1）大致对齐的、第n排冠（F_n）的流动与连接路径（P_n）的轴线（Y_n）的数量对应于所述整数m，所述通道的所述轴线本身与较低的第n-2排冠（F_n-2）的相邻的流动与连接路径（P_n-2）的轴线（Y_n-2）大致对齐。

18.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，同一过滤冠的通道（C_n1，C_n2...）均相同，并且彼此间以相等的距离分隔开。

19.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，其包括优选为圆形的中心通道（C₀₁），且所述过滤冠相对于所述中心通道（C₀₁）同心地分布。

20.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，所述过滤冠（F₁，F₂...F_n）分布在多个同心圆上。

21.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，所述过滤冠（F₁，F₂...F_n）的所有通道（C₁₁，C₁₂...C₂₁，C₂₂...C_n1，C_n2...）具有梯形或三角形的横截面。

22.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，所述载体具有圆形或多边形的横截面。

23.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，所有通道（C₀₁，C₁₁，C₁₂...C₂₁，C₂₂...C_n1，C_n2...）的表面被至少一个无机过滤层覆盖。

24.如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I），其特征在于，最靠近所述中心轴线的多孔区（Z₀）的平均厚度小于最靠近所述载体的周缘的多孔区（Z_n-1）的平均厚度，并且当从中心轴线（A）朝向所述载体的周缘推移时，多孔区的平均厚度等于或者小于下一个区。

25.一种过滤装置或模块，包括设于一壳体中的如前述权利要求中任一项所述的过滤元件（I）。

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