CN114405122B - 过滤板以及制作过滤板的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及过滤板以及制作过滤板的方法。具体地涉及一种用于盘式过滤器的过滤板和用于水净化的盘式过滤器，包括诸如不锈钢过滤布的金属过滤布，该金属过滤布在经向方向和纬向方向上被预拉伸并且被紧固到框架，该框架包括外周部分，该外周部分与内部格栅是一体的，并且该内部格栅将外周部分的内部区域分隔成区。框架包括用玻璃纤维或碳纤维增强的塑性材料，诸如含有至少20％重量含量的玻璃纤维的聚丙烯。格栅的每个区具有不超过外周部分的内部面积的10％的面积。过滤布在两个方向上的预拉伸是从布的屈服应力的至少20％起。
Description
本申请是申请日为2015年06月05日，申请号为201580026230.8，发明名称为“过滤板以及制作过滤板的方法”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及水净化，并且特别涉及一种用在称为盘式过滤器的过滤装备中的过滤板和一种制作该过滤板的方法。盘式过滤器中的过滤通过一系列同轴且等距布置的过滤盘获得。
背景技术
包括具有中心纵向轴线的转鼓和绕着轴线可旋转地布置的多个过滤盘或盘形过滤构件的旋转盘式过滤器是从例如WO 2004/076026 A1和WO2008/021270已知的，在此将其内容通过引用以其整体并入。在运行期间，携带过滤盘的纵向轴线旋转。过滤液体从转鼓内部穿过开口被引导到盘式过滤器中。
每个过滤盘由大体梯形的且径向布置的一系列等同的过滤板组成。每个过滤板包括外周框架，在本领域中称为布(cloth)的过滤网被施加到该外周框架。过滤盘被局部地浸入待过滤的水中。过滤从内侧向外发生，也就是说，过滤从过滤构件的内部并且穿过过滤布向外发生。
过滤器内部的液面高于过滤盘外部的液面。由于通过隔室或隔板获得的过滤盘的两个面之间的水平差异，该水平差异对应于过滤布的两侧之间的压力差，该压力差在过滤布的两侧上产生液压负载，并且该液压负载导致水流动通过布以被过滤。
这些盘式过滤器通常被用于在城市污水处理工厂中的最终(称为三级)过滤，或当需要精过滤时用于工业中使用的水的过滤(具有10至100微米的间隙的过滤布)。
用在盘式过滤器中的常规布是聚酯的，并且由包括大体为梯形形状的外周部分的框架承载，所有这些组成所需的过滤板。每块板覆盖盘式过滤器的过滤盘的圆形冠的扇区。这些布由根据经纱和纬纱编织的聚酯细丝构成，该经纱和纬纱生成所需间隙的方形的开口。被减小的线材的尺寸形成网，该网的有效截面(free area)占据布的表面的10％至15％之间，因此限制了过滤的水的流动。
聚酯布被固定到框架，该框架由聚丙烯通过将布在两个方向上适当的拉伸之后进行加热且加压并且随后冷却制成。拉力计被广泛用于测量布的拉伸。拉伸测量或测试被用于确定拉伸强度、屈服应力或屈服强度以及其他拉伸特性。接下来，拉伸特性表现为屈服应力的百分比或分别表示为经纱和纬纱的每个单元长度上的力。对于表征过滤布的拉伸特性，屈服应力是一个重要的参数，其是塑性材料、金属或其它材料停止弹性表现并且材料开始塑性变形的应力水平。
最近，AISI 316不锈钢布已经被使用，其具有就自由区域或间隙而言与前面提到的聚酯布的那些特征相似的特征。这些布，特别是被称为“平纹荷兰式编织(plain Dutchweave)”的布，具有实际上产生三维结构的经纱和纬纱，该经纱和纬纱除了促进布的清洁之外优化了渗透特征，因此它们给出了完美的结果。这些布具有直径大于纬线的经线，具有少于纬线的经线，导致坚固且稳定的布。然而，这些布具有低于聚酯的弹性的弹性。特别的，已发现当这些布被延展并且被固定到框架并且被用在盘式过滤器中时，在盘式过滤器中这些布经受垂直的液压负载，该垂直的液压负载在所谓的反洗的周期性阶段期间是反向的，这些布被引起的疲劳现象所影响，这导致它们过早断裂。
进行的研究表明，决定断裂的参数有：
1.固定到相关框架的布在经受液压负载时变形的挠度；
2.液压负载的反向循环的数量。
试图尽可能的延长这些不锈钢布的寿命所采用的一种解决方式是在纬向方向和经向方向两者上延展它们几乎至它们的屈服极限(通常在12和17N/mm之间)，以便最小化当它们经受液压负载时的变形量，并且随后紧固它们因此被延展到相关框架。以这种方式，当布经受交替的液压负载时，其变形的挠度实际上是零，并且因此不被大部分的疲劳现象影响，结果为显著地延长了它的使用寿命，使得它实现了可接受的持续时间。
然而，这种解决方式需要使用特别刚性的框架，该框架也由AISI 316不锈钢制成，并且使用将布焊接到框架(一度在两个方向上延展几乎达到屈服极限)的相当复杂的焊接方法，以便避免在布被焊接到框架的区域附近的疲劳应力，该区域是在此方面中不可避免的薄弱区域。在所述薄弱区域中，如果盘式过滤器在运行中，那么存在从过滤器框架撕裂的趋势。
所采用的且仍使用不锈钢框架的其它解决方式，包括最小化布的变形而没有拉伸过滤布。这通过使用除外周部分之外由不锈钢构成的框架、也通过在框架内部的打孔的金属片材实现，该打孔的金属片材将外周部分内部的区域精确地分成更小尺寸的窗，结果是极大地减小了处于液压负载下的挠度。所述窗可以由不锈钢片材通过压制穿过具有合适的孔尺寸样式的模具制造，并且具有减少有效过滤区域的劣势。除了这样减小的区域之外，在固定过滤布之前，大网眼的网被固定到不锈钢框架。
两种设备的总和产生了对于不锈钢过滤布的很坚固的支撑，最小化了挠度，并且因此最小化了疲劳应力，因此仅具有将过滤布延展到最小量以在将它固定到框架的外部部分的操作期间将其保持在合适的位置中的必要性。
除了牵涉框架同样由不锈钢制成的需要之外，上面描述的解决方式导致相当复杂结构的过滤板，并且也需要将过滤布焊接到框架的外周部分的特别的焊接工艺，这使成本显著提高。所有这些，加上与聚酯布的成本相比更不锈钢过滤布更高成本，击败了通过使用不锈钢过滤布获得的渗透性特征的优化以及清洁方便的经济优势。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于盘式过滤器的过滤板，该过滤板装备有诸如不锈钢布的金属布，其不表现出上面提到的具有不锈钢布的示例性地示出的已知过滤板的劣势。
本发明的另一个目标是使用金属布制造过滤板，并且避免在金属布附接到框架的区域附近的疲劳应力。此外，需要解决方案来减少当液压负载施加在诸如不锈钢的金属布上时通常发生的挠度的变形效应。
同样需要的是，盘式过滤器的过滤器框架应该被制作成轻于不锈钢框架，并且同时保持充足的牢固和坚固以实现比使用常规聚酯过滤布的过滤板的更大的拉伸。
另一个目标在于提供一种过滤布框架，其具有带有聚酯布的已知过滤板的尺寸，具有可引入并且适合于在用于具有聚酯布的过滤板的盘式过滤器的现有过滤器框架支座中进行置换的优势。
本发明的另一个目标在于提供一种过滤布框架，其可以相对低的成本制造。又一个目标在于提供使例如将金属布固定到过滤器框架的制造工艺更简单且更低成本。更特别的，当切割用于过滤板的诸如编织的不锈钢布的昂贵的过滤布时，当使用常规的拉伸技术时存在大量昂贵的过滤布被浪费的缺点。由此，其目的在于当制作过滤板时避免过滤布的浪费。
本发明的再另一个目标在于提供一种工具，其允许将过滤布可靠地附接到过滤布框架，并且允许关于过滤布的拉伸特性的可再现的条件。
通过如下所述的过滤板，根据如下所述的过滤盘以及方法，这些目的被实现且相关的技术问题被解决。根据本发明的过滤板的其它特征在下面进一步详细地被讨论。
本公开的一个或多个方面涉及一种用于水净化的盘式过滤器的过滤板，该过滤板包括金属过滤布和框架，该框架包括外周部分，其中该框架由含有玻璃纤维或碳纤维的塑性材料组成，其中该外周部分与内部的格栅是一体的，该内部格栅将外周部分的内部区域分隔成区，并且每个区具有不超过外周部分的内部面积的10％的面积。所述过滤布的金属从包括不锈钢、青铜、铜、黄铜、钛、镍和合金的组中选择，并且过滤布在经向方向和纬向方向两者上以布的屈服应力的至少20％被预拉伸，并且其被紧固到框架。
本公开的所述过滤布在两个方向上的预拉伸的范围是从所述布的屈服应力的20％到30％。
本发明的另一个方面涉及一种用于水净化的盘式过滤器的过滤板，该板包括不锈钢过滤布，该不锈钢过滤布在经向方向和纬向方向两者上被预拉伸并且被紧固到框架，该框架包括外周部分，该外周部分与内部格栅是一体的，该内部格栅将外周部分的内部区域分隔成区，其特征在于：
-该框架由含有20％至40％重量含量的玻璃纤维的聚丙烯构成；
-每个区具有不超过外周部分的内部面积的10％的面积；
-过滤布在两个方向上的预拉伸的范围是从布的屈服应力的20％到30％。
然而，应理解，本发明不限于由不锈钢制成的金属过滤布。可以使用不用不锈钢而是用构成金属布的青铜、铜、黄铜、钛、镍和合金制成的其它金属布。用作编织的过滤布的所述金属具有低于聚酯的弹性的弹性。因此，它们受到疲劳现象的影响，疲劳现象可以通过预拉伸并且提供如本发明的公开中描述的格栅被有效地避免。
而且，应理解，本发明的实施方案不受到塑性材料的类型的限制。可选地，对于上面提到的聚丙烯(PP)，可以使用适合通过注塑成型制造部件并可以通过施加热量被改型或焊接的其它热塑性材料。框架和一体的格栅的材料可以从包括聚乙烯(PE)、聚苯醚(PPO)、PPO和聚苯乙烯的共混物(改性聚苯醚)或其他混合物、聚苯硫醚(PPS)以及聚氯乙烯(PVC)或类似物的组中选择。
本公开的所述框架包含具有20％至40％重量含量的玻璃纤维的聚丙烯。
本公开的每个区具有不超过所述外周部分的内部面积的5％的面积。
本公开的所述外周部分包括L形横断面。
本公开的所述过滤布的对应于所述增强的塑性外周部分的部分被嵌入所述增强的塑性外周部分的塑性材料中，以便被紧固到所述增强的塑性外周部分。
本公开的所述过滤布的不锈钢是AISI 316L。
本公开的所述过滤布根据所需过滤级别具有范围从5微米到100微米的间隙。
本公开的一个或多个方面提供了升级现有盘式过滤器的过滤板或方法。由此，过滤板可以置换现有盘式过滤器中的板，在该过滤板中框架的外周部分具有与具有聚丙烯或类似物的框架和聚酯过滤布的板的外周部分相同的尺寸。
本公开的一种盘式过滤器，其包括转鼓和至少一个盘形的过滤构件，所述转鼓具有中心纵向轴线，并且所述转鼓绕着所述中心纵向轴线可旋转地布置，并且所述转鼓适合容纳待过滤的液体，所述至少一个盘形的过滤构件在所述转鼓的外侧面上在所述转鼓的横向方向上向外延伸，并且包含可释放地固定的过滤板，其特征在于，每个过滤板由如上的过滤板的特征界定。
本公开的一个或多个另外的方面提供一种制作过滤板的方法，该方法包括：
-将含有玻璃纤维或碳纤维的塑性材料注入模制工具中，以整体地形成具有外周部分和格栅的框架；
-将固化的框架定位在拉伸工具中；
-将金属过滤布放置在框架的顶部上；
-通过拉伸工具固定金属过滤布的外周边缘区域；
-预拉伸过滤布到金属过滤布的屈服应力极限的至少20％；以及
-在预拉伸的过滤布上施加压力和热量，以通过将过滤布嵌入塑性材料中来将过滤布紧固在外周部分的至少一部分上。
本公开的该方法，还包括冷却经加热的塑性材料，其中所述塑性材料从包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯醚(PPO)、PPO和聚苯乙烯的共混物(改性聚苯醚)、聚苯硫醚(PPS)以及聚氯乙烯(PVC)及其混合物的组中选择。
本公开的所述外周部分的所述塑性材料包括至少在所述外周部分的内边缘区域的一部分处的用于结合所述金属过滤布的脊。
本公开的所述过滤布的金属从包括不锈钢、青铜、铜、黄铜、钛、镍和合金的组中选择。
根据本公开的解决方案提供了一种过滤板、盘式过滤器以及制作过滤板的方法，以显著地增加具有诸如例如不锈钢的金属布的过滤板的寿命。可以在制造方法中实现的另一优势是，可以设置拉伸，同时最小化过滤布的浪费。没有一个优点对实施方案来说是关键的。
从示例的实施方案的下面描述以及附图中，本公开以及本发明的其他优势将更容易理解。任何公开的实施方案可以与任何其它公开的实施方案在技术上组合。
附图说明
附图图示了本公开的示例性的实施方案，并且通过示例用来阐述本公开的原理，并且不意在按比例绘出。附图被包括以提供对多个方面和实施方案的图示以及进一步理解，但不意在将本公开限制于附图图示的实施方案。在附图或详细描述中的技术特征后跟随参考标号的情况下，出于提高附图和说明书的可理解性的唯一目的而包含这些参考标记。为了清楚起见，并非在每张附图中把每个部件都标注出来。
在本说明书中参考了附图，在附图中：
图1是根据本发明的过滤板的单个框架的主视图；
图2是根据图1的箭头2的过滤板的视图；
图3是根据图1的线3-3的横断面；
图4是可用于图1-图3的框架以获得根据本发明的过滤板的一块金属过滤布的极力放大的主视图；
图5是根据图4的箭头5的视图；
图6示出了一种制作根据本公开的一个实施方案的过滤板的方法的概略流程图；
图7是根据本公开的另一个实施方案的过滤板的框架的示意性分解图；
图8是具有位于过滤器框架的外周部分上的金属布的图7的过滤器框架的示意性图示；
图9示出了图7和图8各自的最终的过滤板的概略图示；
图10示出了具有过滤器框架的拉伸工具的示意性图示；
图11示出了根据图10中示出的箭头310以及沿着虚线的横断面的拉伸工具的视图；并且
图12示出了图11的拉伸工具的部分以及概略的可加热的压缩设备的概略图示。
具体实施方式
如从图1-图3可看见的，整体为梯形形式的框架10包括外周框架11，在该外周框架11内有整体被标示为12的格栅，该格栅由分别为13和14的两个系列的垂直相交的条带形成，以便形成多个区，除了外周区中的一些，该多个区是具有最大尺寸的矩形，该最大尺寸略小于最小尺寸的两倍。在这种具体的情况下，较大区具有不超过外周部分11的内部面积的5％的面积。更普遍地，已发现，为了确保不引起上面说明的疲劳现象，区的面积必须不超过部分11内部的面积的10％。
通过使用由条带13和14组成的格栅结合下面规定的预拉伸，当液压负载被施加时，例如由不锈钢制成的金属过滤布16的挠度显著减小，并且因此可以增加所生产的过滤板的寿命。以这种方式可以最小化盘式过滤器的维修需求。
框架10的外周部分11的内周边界定用于过滤板的由内部向外的过滤过程的所谓过滤区域的周界。应注意，条带的尺寸以及对应的具有最大尺寸的矩形的区面积在例如外周部分的内部面积的至少2.5％和最大10％之间的范围内。构造具有所述尺寸的格栅不会显著减小有效的过滤面积。因此，与不锈钢框中使用具有穿孔的片材和网格的不锈钢布的现有技术方案相比，可以保持较高的过滤能力。
还应注意，与聚酯过滤布相比，诸如不锈钢过滤布的金属过滤布能有较高的运行水头损失(head loss)能力。
我们也应注意到，横向条带13比纵向条带14坚固得多，从而纵向条带14下传横向条带13上的适当的负载。由于具有L形横断面的外周部分11，在任何情况下我们都具有特别坚固的框架10。如在图3中示出的，L形横断面包括在运行中平行于流动(flow parallel)定位的第一支腿21和第二横向于流动(flow-transverse)的支腿22。所述第二支腿22向第一支腿21提供附加的硬度。横向条带13在流动方向上具有与第一支腿21相同的高度，并且为较小的纵向条带14提供坚固的支撑。
横向于流动的支腿22提供用于将诸如钢布16(在图3中没有示出)的金属过滤布附接到框架10的内边缘部分26。另外，第二支腿22的周向外边缘部分25可以被用于提供将如下面相对于图10-图12中图示的拉伸工具300以及压缩设备350描述的过滤布16的另外的附接区域。
格栅12与外周部分11形成单个件，该件通过诸如含有约30％重量的玻璃纤维的聚丙烯(例如意大利科摩的Campiresine S.R.L.公司的)的热塑性的塑性材料的热模制或注射模塑以常规方式获得。实际上，玻璃纤维的重量的百分比可以在20％至40％的区域中变化。
玻璃纤维的百分比越小，可制成越轻的过滤器框架，而较高的玻璃纤维的百分比产生较坚固的过滤器框架，并且相应地可以施加更多的预拉伸。可以被使用在20％至40％的所述范围内的其他纤维材料，诸如碳，以增强塑性材料。碳具有能使重量进一步减小的优势。所述填装物或其他相似物不仅可以与聚丙烯(PP)而且可以与聚乙烯(PE)、聚苯醚(PPO)、改性聚苯醚(Noryl)、聚苯硫醚(PPS)和聚氟乙烯(PVC)组合，并且具有充分增强塑性框架的目标。
以这种方式，对于外周部分，使用具有聚酯布的已知过滤板的聚丙烯中的相同尺寸的外周部分，我们得到充足坚固的框架，该框架也具有在过滤板中可置换为现有盘式过滤器中的聚酯布的优势。
具有足够坚固和刚性的框架的需要是由于以下事实，即所述不锈钢布当其被固定到外周部分时，预先经受在两个方向上的其屈服应力的20％至30％之间的拉伸力，该值比施加到常规聚丙烯框架的常规聚酯过滤布所经受的值高。
已经可以检查，不锈钢过滤布在前面提到的预拉伸之后可以以与开始描述的通过加热和压力(使得布看起来被嵌入部分11的聚丙烯中)且随后通过冷却将聚酯布固定到常规过滤板的聚丙烯框架所使用的相似的方式被固定到(例如用玻璃纤维增强的聚丙烯的)框架10的外周部分11，这明显地构成相当大的简化，具有显著的经济优势。
根据本发明的另一个方面的过滤板可以具有由AISI 316L不锈钢制成的过滤布，该过滤布具有从5至100微米范围内的间隙。特别地，可以被用于固定到框架10的过滤布在图4-图6中极度放大示出，并且由16标示。这种过滤布是以商标为特征的AISI316L不锈钢的，并且可以具有在5至100微米之间的间隙。对应于例如40μm的孔尺寸的间隙在经向方向和纬向方向两者上通常具有约140N/cm或14N/mm的屈服应力。从图4-图6可见，这种布由嵌入纬线18和19中的经线17组成。这种类型的不锈钢过滤布拥有良好的渗透性。明显地，可以使用其它类型的不锈钢过滤布或金属布，只要它们具有合适的过滤特征。根据使用的孔尺寸以及编织的过滤线，最大弹性极限或屈服应力可以在经向方向和纬向方向上变化。
通过固定上面提到的金属布或不锈钢布而获得的最终的过滤板的示例已在图9中示意性地示出。示出的布116被嵌入外周部分11的诸如聚丙烯的塑性材料中。下面更详细地描述并且在图6至图11中示出了如何制作这种板。
根据本发明的过滤板结合了具有通过不锈钢过滤布的使用被赋予的良好的渗透性特征的优势，成本明显地低于已经使用这种类型的布但是却固定到不锈钢框架的已知过滤板的成本。而且，该过滤板可以被置换而不具有目前存在于现有盘式过滤器中的过滤板中的问题，其具有至少比得上已知过滤板的寿命。
又根据另一个方面，本公开涉及一种制作具有金属布的过滤板的方法60，该方法包括：
-在第一方法步骤101中，将塑性材料注入模制工具中，以整体地形成具有外周部分111和格栅112的框架110；
-(方法步骤102)将固化的框架110定位在拉伸工具中；
-(方法步骤103)将钢布116放置在框架110的顶部；
-(方法步骤104)通过拉伸工具300固定过滤布116的外周边缘区域；
-(方法步骤105)将过滤布116预拉伸到布116的屈服应力极限的至少20％；
-(方法步骤106)在预拉伸的过滤布116上施加压力和热量，以通过将过滤布嵌入塑性材料中将过滤布紧固在外周部分111的一部分上。
为了简化，将材料注入模具中(步骤101)的方法步骤没有在附图中示出，因为用于生产热塑性的塑性材料部分(诸如整体形成的包括格栅112的过滤器框架110)的注塑成型的制造过程对于本技术领域的专家是显而易见的。
进行方法步骤106且被示出在图12中的加热压缩设备350的加热温度被选择，使得外周部分111的热塑性的塑性材料在至少一个结合和嵌入接缝的区域处软化，其中该温度保持在特氟隆(PTFE)的熔点之下。
根据本发明的方法的又一个方面包括：
-(107)冷却加热的塑性材料，其中该塑性材料从包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯醚(PPO)、PPO和聚苯乙烯的共混物(改性聚苯醚)、聚苯硫醚(PPS)以及聚氯乙烯(PVC)及它们的混合物的组中选择。
进行冷却加热的塑性材料的进一步的方法步骤107以用于将过滤布116不可逆转地紧固到外周部分111的相应部分或多个部分。如果例如两个或更多个结合缝315而不是一个结合缝设置在外周部分111上，则需要多个部分用于紧固。
图7示意性的示出了过滤板组件100的分解视图，该过滤板组件100包括如在方法步骤101中制造的固化的过滤器框架110和由不锈钢、钛或类似物制成的过滤布116。
图7的视图进一步标示了过滤器框架110的可能的尺寸。如可见的，外周部分111包括两个大体平行的侧边Y1和Y2以及两个不平行的侧边。图7中示出的尺寸未按比例绘制，并且可以例如如下：
梯形的较小的平行的侧边Y1和Y2分别测量为48cm和22cm。所述平行侧边Y1和Y2中的每个的外边缘的距离，即在条带114的纵向方向上的距离是约57cm。而且，为了实现每个区不超过外周部分111的内部面积的5％的情况，示例的矩形区面积115具有边长A＝10cm和边长B＝6cm。
根据图7中示出的示例的实施方案的过滤板具有框架110的外周部分111，该外周部分111具有与具有PP或类似物的框架以及聚酯过滤布的板的外周部分相同的尺寸，使得过滤板可以置换现有盘式过滤器中的板。梯形形式和相应的尺寸被设计成与盘式过滤器的过滤器支座(没有示出)相符，其中所述过滤器支座用于支撑一对过滤板110的底边侧边Y2以及各自的不平行的侧边，以便提供从内侧向外的过滤。多个过滤器支座被定位成确保过滤板110在转鼓上，以形成盘式过滤器。
可选地，对于聚丙烯，可以使用适合通过注塑成型制造部件并可以通过施加热量被改型或焊接的其它热塑性材料。框架110和一体的格栅112的材料还可以从包括聚乙烯(PE)、聚苯醚(PPO)、PPO和聚苯乙烯的共混物(改性聚苯醚)、聚苯硫醚(PPS)以及聚氯乙烯(PVC)或类似物的组中选择。所述塑性材料可以填充用于增强的玻璃纤维或碳纤维。
根据本发明的公开的方法的又另一个方面涉及一种盘式过滤器(没有示出)，该盘式过滤器包括转鼓和至少一个盘形的过滤构件，该转鼓具有中心纵向轴线，并且该转鼓可旋转地绕着该中心纵向轴线布置，并且该转鼓适合成容纳待过滤的液体，该至少一个盘形的过滤构件在转鼓的外侧面上在转鼓的横向方向上向外延伸，并且由可释放地固定的过滤板10、100组成，其特征为，至少通过预拉伸不锈钢过滤布16、116至少20％以及预拉伸格栅112，其中格栅的每个区不超过外周部分的内部面积的10％。
在图7中示出的实施方案包括沿着外周部分111的内边缘区域26的非连续的突出脊161。这种脊可以制成连续的或非连续的并且可以由与外周部分111相同的塑形材料或其他材料制成。脊可以可选地设置以在方法步骤106中支撑过滤布116在塑性材料中的结合或嵌入。
图7示意性地示出了方法步骤103，其中钢布116被放置在框架的顶部上，如由箭头133示出的。
图8是在将过滤布定位在过滤器框架110上(见方法步骤103)之后，具有不锈钢过滤布的过滤器框架的示意性图示。而且，可以看出，例如不锈钢的金属过滤布的尺寸对应于过滤器框架110的外周部分111的外周界。该外周界是在将金属过滤布通过至少一个结合缝被不可逆地固定之后切割而成的。
图9示出了具有至少一个结合缝315，即在方法步骤106中压力和热量已被施加之后的图8的过滤板100。该至少一个结合缝315是连续的，并且位于外周部分111的内边缘区域26之上。除图9中示出的结合缝315之外，另外的结合缝可以设置在外周部分111的外边缘25处(没有示出)。在冷却塑性材料(在方法步骤107中)之后，过滤布116的至少一个结合缝315被固定地或不可逆地附接到外周部分111的内边缘区域26。
图10示出了拉伸工具的示意性图示，其中过滤器框架110位于拉伸工具300中。在此图示中，过滤器框架110被拉伸工具300的四个可移动元件301、302、303和304围绕。如可见的，过滤器框架110被定位在拉伸工具300中，使得外周部分111的第二支腿22面朝上方。
图11示出了根据图10中标示的箭头310的拉伸工具的横截面图。在此图示中，不仅过滤器框架110被定位在拉伸工具中，而且过滤布116也被定位在拉伸工具中。过滤布必须被切下比过滤板的外周部分111的外周界大几个厘米，以便能被拉伸工具300固定，更具体地分别被元件301、302、303和304固定。以这种方式切割过滤布，即具有比外周部分111的宽度小约3cm宽的重叠，避免了昂贵的诸如不锈钢的金属布材料的不必要的浪费。下面关于图12详细阐述这种固定如何起作用。
图11和图12的横截面图示出了过滤器框架110的外边缘被布置在拉伸元件301和302之间。这些元件301和302中的每个可以经由位移装置130被水平地位移(如由双箭头H标示的)。其它相对的元件303和304也可以与各自的位移装置联接，以能够水平移动以用于预拉伸。
图12示出了拉伸工具300和加热压缩设备350的部分的示意性图示以及拉伸工具300的放大图。在图12中的圆圈中示出的放大图示出了元件301的固定角状物311。在每个元件301和302处的固定角状物311具有板形式的相对元件(counter element)131，该相对元件131是竖直可移动的(如由箭头V标示的)，以将过滤布116固定在角状物311的面朝下的侧面和板131的面朝上的侧面之间。在每个元件301、302、303和304处的角状物311和板131的构型允许如钳子一样牢牢地夹紧过滤布。
通过抵靠对应的固定角状物311移动每个板131(见箭头104)，拉伸工具300的相对的元件301和302以及相应的相对元件131固定过滤布116(见如在图12的放大图中示出的方法步骤104)之后，通过在如由箭头105标示的相反方向上移动元件301和302，过滤布可以进一步被预拉伸。以相似的方式水平地移动元件303和304(没有示出)，过滤布116可以在经向方向和纬向方向两者上被预拉伸。
这种特殊设计的拉伸工具300能实现过滤布的公认的困难的拉伸，该过滤布围绕过滤器框架110的外周界被切割成具有关于外周部分111的外周界的最大几个厘米的重叠。使用拉伸工具300具有的优势在于，当制造过滤板100时浪费的过滤布116的量可以被减少至其最小。由于编织的金属布，如不锈钢布116制造昂贵是已知的，因此拉伸工具300的设计提供了一种明显地降低制造成本的解决方式，即使过滤布需要被拉伸其屈服应力的至少20％。
图12还示出了方法步骤106的概略图示(见箭头)，其中预拉伸的过滤布116和位于下方的塑性材料在压力下通过压缩设备350至少沿着外周部分111的内边缘26被加热。同时施加压力和热量(见向下指向的箭头106)导致通过结合外周部分板111的至少一部分来紧固过滤布。为了避免将加热的塑性材料胶粘到压缩设备350的面，可以设置外周部分111的高度的特氟隆或聚四氟乙烯(PTFE)层351或特氟隆条带。以这种方式，至少如图9中示出的结合缝315可以被精密地生产。加热的压缩设备可以被加热，使得形成沿着外周部分111的两个或更多个结合缝。优选地，在每个边缘(内边缘26和外边缘25)处设置两个结合缝。通过使用与压缩设备350组合的拉伸工具300，制造过程可以被改善以及因此再现性可以被改善。
使用诸如不锈钢布的金属布制作根据本发明的过滤板的方法避免了钢或其他金属部件之间的复杂的焊接工艺，并且生成一种在布附接到框架的区域附近具有较少的疲劳应力问题的设备。此外，基于预拉伸的精确调节和在过滤器框架的外周部分的内部区域内的坚固格栅的设计的组合，由液压负载施加时发生的挠度造成的变形效应可以被显著地降低。
而且，盘式过滤器以及它的过滤板10、100的模块化设计提供了用于宽范围的流动的灵活性。应用不仅可以是城市第三级过滤，而且也可以是工业废水的净化、生产用水过滤或饮用水过滤及其它类似的。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且也能使本领域的任何技术人员实践本发明，包括制作且使用任何设备以及执行任何包含的方法。本发明的可授予专利的范围通过权利要求界定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如本文使用的，术语“多个(plurality)”指的是两个或更多个项目或部件。
术语“包括(comprising)”、“包括(including)”、“具有(having)”和“包含(consisting)”无论在书面描述还是权利要求及类似物中，是开放式术语，即意指“包括但不限于”。因此，这样的术语的使用意指包括在其后列出的项目和其等效物，以及另外的项目。仅过渡词组“由......组成(consisting of)”相对于权利要求分别是封闭的或半封闭的过渡词组。在权利要求中使用序数术语例如“第一”、“第二”、“第三”及类似物来修饰权利要求要素，本身并不暗示一个权利要求要素相对于另一个的任何优先、优越或顺序或方法的动作进行中的时间顺序，而是仅用作为标记以区分具有某个名称的一个权利要求要素与具有相同名称(但使用序数术语)的另一个要素以区分权利要求要素。
Claims (7)
1.一种用于水净化的盘式过滤器的过滤板，所述过滤板包括金属过滤布(16、116)和框架(10、110)，所述框架包括外周部分(11、111)，
其中所述框架(10、110)包含含有玻璃纤维或碳纤维的塑性材料，
其中所述外周部分与内部格栅(12、112)是一体的，所述内部格栅将所述外周部分(11、111)的内部区域分隔成区(15、115)，并且每个区具有不超过所述外周部分(11、111)的内部面积的10％的面积；
其中所述内部格栅(12、112)包括横向条带(13)和纵向条带(14)，所述横向条带(13)比所述纵向条带(14)坚固，从而所述纵向条带(14)下传所述横向条带(13)上的负载，并且所述横向条带(13)为所述纵向条带(14)提供支撑；
其中所述金属过滤布(16、116)的金属从包括不锈钢、青铜、铜、黄铜、钛和镍的组中选择；
其中所述金属过滤布(16、116)在经向方向和纬向方向两者上被预拉伸所述金属过滤布(16、116)的屈服应力的至少20％且被紧固到所述框架(10、110)；并且
其中所述外周部分(11、111)包括L形横断面，所述L形横断面和横向于流动的支腿(22)的内边缘部分(26)被配置为用于将所述金属过滤布(16、116)附接到所述框架(10、110)，所述外周部分(11、111)包括至少在所述框架(10、110)的内边缘区域的一部分处的脊(161)，所述脊(161)被配置为支撑所述金属过滤布(16、116)结合至所述框架(10、110)，并且所述金属过滤布(16、116)的一部分沿着所述内边缘区域被嵌入所述脊(161)的塑性材料中，以便被不可逆地紧固到所述框架(10、110)。
2.根据权利要求1所述的过滤板，其中纤维增强的所述塑性材料从包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯醚(PPO)、PPO和聚苯乙烯的共混物(改性聚苯醚)、聚苯硫醚(PPS)以及聚氯乙烯(PVC)及其混合物的组中选择。
3.根据前述权利要求中任一项所述的过滤板，其中每个区具有不超过所述外周部分(11、111)的内部面积的5％的面积。
4.根据前述权利要求中任一项所述的过滤板，其中所述金属过滤布(16、116)的对应于增强的塑性外周部分(11、111)的部分被嵌入所述增强的塑性外周部分的塑性材料中，以便被紧固到所述增强的塑性外周部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤板，其中所述框架(10、110)的所述外周部分(11、111)具有与具有聚丙烯框架和聚酯过滤布的板的外周部分相同的尺寸，使得所述过滤板可以置换现有盘式过滤器中的板。
6.一种盘式过滤器，其包括转鼓和至少一个盘形的过滤构件，所述转鼓具有中心纵向轴线，并且所述转鼓绕着所述中心纵向轴线可旋转地布置，并且所述转鼓适合容纳待过滤的液体，所述至少一个盘形的过滤构件在所述转鼓的外侧面上在所述转鼓的横向方向上向外延伸，并且包含可释放地固定的过滤板，其特征在于，每个过滤板由如在权利要求1-5中任一项要求的特征界定。
7.一种制作如在权利要求1-5中任一项所述的过滤板的方法，所述方法包括：
-(101)将含有玻璃纤维或碳纤维的塑性材料注入模制工具中，以整体地形成具有外周部分(11、111)和内部格栅(12、112)的框架(10、110)；
-(102)将固化的框架(10、110)定位在拉伸工具中；
-(103)将金属过滤布(16、116)放置在所述框架(10、110)的顶部上；
-(104)通过所述拉伸工具固定所述金属过滤布(16、116)的外周边缘区域；
-(105)将所述金属过滤布(16、116)预拉伸到所述金属过滤布(16、116)的屈服应力极限的至少20％；以及
-(106)在预拉伸的金属过滤布(16、116)上施加压力和热量，以通过将所述金属过滤布嵌入所述塑性材料中来将所述金属过滤布紧固在所述外周部分(11、111)的至少一部分上。
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