CN116531857A - 医用平行纤维栅形过滤网、过滤器及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种医用平行纤维栅形过滤网、过滤器及制备方法，包括支承杆、撑杆和过滤纤维，过滤纤维卷绕在两根支承杆上，过滤纤维之间互相平行，两根支承杆被撑杆支撑，过滤纤维被两根支承杆张紧，过滤纤维之间的间隙用于过滤。过滤纤维的材质为玻璃纤维、不锈钢纤维、铝合金纤维或塑料纤维；在过滤纤维的表面设有抗菌金属层，抗菌金属层包括银、氧化银、铜或氧化铜中一种或多种的组合；过滤纤维的直径为0.01~0.1mm。以栅形结构替代了现有的网状结构，通过控制过滤纤维之间的间隙能够精确的控制过滤精度，以直径较粗的过滤纤维，也能够实现纳米级过滤孔径，而且孔径之间非常均匀，采用较粗直径的过滤纤维也能够减少过滤纤维上毛丝的脱落概率。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械中的空气处理领域，具体涉及一种具有低风阻，过滤粒径精确可控的医用平行纤维栅形过滤网、过滤器及制备方法。
背景技术
现有的用于医疗器械空气处理装备中的过滤网通常有两种结构，一种是乱序堆叠纤维结构的滤网，如图8中所示，通过拉丝、膜拉伸或者熔喷等工序制备滤网，这种滤网的纤维大多呈现无序排列堆叠的结构。存在的问题是滤网的孔径难以控制，提高过滤效果需要依赖加载的静电产生的吸附力，这使得过滤效果不理想，而且随着使用时间，静电会逐步丢失，从而进一步影响过滤效果。另一种是编织型滤网，微观结构如图9中所示，通常采用超低直径的玻璃纤维编织而成，纤维之间的孔径大小即构成过滤的孔径大小。该结构的问题在于，受纤维最小直径的限制，纤维直径的孔径难以进一步的缩小，目前通常工业化最细的玻璃纤维直径仅能做到0.02mm，而且这种结构的孔面积：平面面积之比较小，导致风阻过高，过滤效率低。中国专利文献CN 107715151 A，记载了一种医用空气消毒净化设备及其空气消毒净化系统，其中记载了复合结构的滤网，记载了利用多孔氧化铝膜进行过滤的方案，但是形成可控直径孔道的加工难度较大，导致该方案的制造成本非常高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种医用平行纤维栅形过滤网、过滤器，能够容易的控制滤网的过滤孔径或宽度，而且能够大幅降低风阻，尤其是增大过滤通孔面积：整体平面面积之比，有利于实现设备的小型化。
本发明所要解决的另一技术问题是一种医用平行纤维栅形过滤网的制备方法，能够大幅降低过滤网的制备难度，尤其是设置抗菌涂层的加工难度。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种医用平行纤维栅形过滤网，包括支承杆、撑杆和过滤纤维，过滤纤维卷绕在两根支承杆上，过滤纤维之间互相平行，两根支承杆被撑杆支撑，过滤纤维被两根支承杆张紧，过滤纤维之间的间隙用于过滤。
优选的方案中，过滤纤维的材质为玻璃纤维、不锈钢纤维、铝合金纤维或塑料纤维；
在过滤纤维的表面设有抗菌金属层，抗菌金属层包括银、氧化银、铜或氧化铜中一种或多种的组合；
过滤纤维的直径为0.01~0.1mm。
优选的方案中，支承杆的外壁设有多个凹槽，多个凹槽沿着支承杆的长度方向排列；
所述的凹槽为限位螺纹凹槽或环形凹槽；
凹槽的内接圆直径与过滤纤维的直径相同。
优选的方案中，以凹槽之间的间距，控制过滤纤维之间过滤缝隙的大小。
优选的方案中，过滤纤维在支承杆的外壁交错堆叠布置；
过滤纤维堆叠2~5层。
优选的方案中，撑杆为长度可调的结构；
撑杆为两个螺杆，两个螺杆之间通过螺纹套筒连接，螺纹套筒两端的螺纹旋向相反。
优选的方案中，位于表面的层的过滤纤维之间还固设有强化纤维，强化纤维的方向与过滤纤维的方向交叉。
一种采用上述的医用平行纤维栅形过滤网的过滤器，过滤器内设有平行纤维栅形过滤网，平行纤维栅形过滤网包括支承杆、撑杆和过滤纤维，过滤纤维卷绕在两根支承杆上，过滤纤维之间互相平行，两根支承杆被撑杆支撑，过滤纤维被两根支承杆张紧，过滤纤维之间的间隙用于过滤。
一种制备上述的医用平行纤维栅形过滤网的制备方法，包括以下步骤：
S1、将过滤纤维以螺旋形依次卷绕在圆形的卷绕盘上，卷绕盘上沿圆周设有多个可拆卸的临时支承杆，在圆周的相对位置上还设有两根沿径向向外脱离的支承杆；
S2、卷绕多层将张力撑杆与支承杆的端头连接；
S3、将张力撑杆以定张力模式张紧，依次取出临时支承杆；
S4、张力撑杆将支承杆之间撑开并张紧，全部取出临时支承杆后，过滤纤维被撑开成平面状；
S5、安装撑杆；
通过以上步骤制备医用平行纤维栅形过滤网。
优选的方案中，张力撑杆的结构为：两根滑动撑杆头与滑动套筒的两端滑动连接，在滑动撑杆头的自由端设有叉形的支撑头部；
滑动套筒上设有沿轴向的滑槽，两根滑动斜撑穿过滑槽分别与滑动撑杆头铰接，滑动斜撑之间通过撑座铰接，撑座与螺杆连接，螺杆穿过滑槽和滑动套筒与螺母连接诶，螺母与穿心电机的输出轴连接，穿心电机的壳体与滑动套筒固定连接，穿心电机以定扭矩控制；
在步骤S2中，卷绕一层过滤纤维后，在过滤纤维上与支承杆对应的位置涂胶，使各层之间的过滤纤维互相粘接；
在步骤S3中，张力撑杆采用预设张力大小的控制方式将支承杆撑开并张紧；
在步骤S5中，安装撑杆后，转动螺纹套筒将支承杆进一步撑开，使张力撑杆卸荷后，拆除张力撑杆；
在过滤纤维形成的平面的内侧和/或外侧以粘接的方式，间隔一段距离粘接过滤纤维；
过滤纤维表面的抗菌金属层以涂覆、电镀或气相沉积的方式生成。
本发明提供的一种医用平行纤维栅形过滤网、过滤器及制备方法，以栅形结构替代了现有的网状结构，通过控制过滤纤维之间的间隙能够精确的控制过滤精度，即在本申请中，以直径较粗的过滤纤维，例如0.035mm直径的过滤纤维也能够实现纳米级过滤孔径，而且孔径之间非常均匀，采用较粗直径的过滤纤维也能够减少过滤纤维上毛丝的脱落概率。栅形结构也能够降低风阻，增大过滤通孔面积：整体平面面积之比，便于实现设备的小型化，与乱序堆叠纤维结构的滤网相比，能够大幅降低风阻，尤其是增大过滤通孔面积：整体平面面积之比，有利于实现设备的小型化。本发明的医用平行纤维栅形过滤网的制备方法，能够大幅降低过滤网的制备难度，精确控制过滤纤维之间的间隙，尤其是降低设置抗菌涂层的加工难度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的过滤网的主视图。
图2为本发明的过滤网封装后的主视图。
图3为本发明的支承杆横截面示意图。
图4为图3的A-A剖视示意图。
图5为本发明的撑杆的结构示意图。
图6为本发明的张力撑杆的结构示意图。
图7为本发明的卷绕盘的示意图。
图8为现有技术中乱序堆叠纤维结构滤网的局部放大示意图。
图9为现有技术中网状结构滤网的局部放大示意图。
图中：支承杆1，撑杆2，过滤纤维3，强化纤维4，挡板5，封边6，限位螺纹凹槽7，螺纹套筒8，张力撑杆9，滑动撑杆头91，滑动套筒92，滑动斜撑93，撑座94，滑槽95，穿心电机96，减速器97，螺母98，螺杆99，卷绕盘10，临时支承杆11。
具体实施方式
实施例1：
如图1~4中，一种医用平行纤维栅形过滤网，包括支承杆1、撑杆2和过滤纤维3，过滤纤维3卷绕在两根支承杆1上，过滤纤维3之间大致上互相平行，两根支承杆1被撑杆2支撑，过滤纤维3被两根支承杆1张紧，过滤纤维3之间的间隙用于过滤。
优选的方案中，过滤纤维3的材质为玻璃纤维、不锈钢纤维、铝合金纤维、铜合金纤维、钛合金纤维或塑料纤维；
在过滤纤维3的表面设有抗菌金属层，抗菌金属层包括银、氧化银、铜或氧化铜中一种或多种的组合；过滤纤维3表面的抗菌金属层以涂覆、电镀或气相沉积的方式生成。由本发明的结构，能够采用涂覆或电镀的方式设置抗菌金属层，与现有技术中仅能采用气相沉积的方案相比，成本能够大幅降低。
过滤纤维3的直径为0.01~0.1mm。
优选的方案如图4中所示，支承杆1的外壁设有多个凹槽，多个凹槽沿着支承杆1的长度方向排列；
所述的凹槽为限位螺纹凹槽7或环形凹槽；
凹槽的内接圆直径与过滤纤维3的直径相同。
优选的方案如图4中，以凹槽之间的间距，控制过滤纤维3之间过滤缝隙的大小。
优选的方案中，过滤纤维3在支承杆1的外壁交错堆叠布置；
过滤纤维3堆叠2~5层。优选为3层。由此结构，能够以较小的体积，获得较佳的过滤效果。
优选的方案如图5中，撑杆2为长度可调的结构；
撑杆2为两个螺杆，两个螺杆之间通过螺纹套筒连接，螺纹套筒两端的螺纹旋向相反。
优选的方案1、2中，位于表面的层的过滤纤维3之间还固设有强化纤维4，强化纤维4的方向与过滤纤维3的方向交叉。
实施例2：
一种采用上述的医用平行纤维栅形过滤网的过滤器，过滤器内设有平行纤维栅形过滤网，优选的方案中，平行纤维栅形过滤网周围设置有挡板5，挡板5与过滤网之间设有封边6，封边采用橡胶或硅胶材质，确保边缘不漏风。以插接或卡扣的方式，将过滤网设置在进风口和出风口之间即完成安装操作。平行纤维栅形过滤网包括支承杆1、撑杆2和过滤纤维3，过滤纤维3卷绕在两根支承杆1上，过滤纤维3之间互相平行，两根支承杆1被撑杆2支撑，过滤纤维3被两根支承杆1张紧，过滤纤维3之间的间隙用于过滤。在优选的方案中，过滤器内还设有静电吸附装置，通过加载的高压电荷，使静电吸附装置能够利用静电吸附粒径非常小的颗粒物，静电吸附装置通常设置在平行纤维栅形过滤网的后级。由于本发明的体积相对现有技术更小，因此能够直接用于连接管路，即直接安装在管路中，而且无需设置额外的动力源。在使用一段时间后，能够通过清洗和消毒，然后补偿撑杆2的张力后，再次重复使用。
实施例3：
一种制备上述的医用平行纤维栅形过滤网的制备方法，包括以下步骤：
S1、将过滤纤维3以螺旋形依次卷绕在圆形的卷绕盘10上，卷绕盘10上沿圆周设有多个可拆卸的临时支承杆11，在圆周的相对位置上还设有两根沿径向向外脱离的支承杆1；
S2、卷绕多层将张力撑杆9与支承杆1的端头连接；
优选的方案中，卷绕一层过滤纤维3后，在过滤纤维3上与支承杆1对应的位置涂胶，使各层之间的过滤纤维3互相粘接；
S3、将张力撑杆9以定张力模式张紧，依次取出临时支承杆11；
优选的方案如图6中，张力撑杆9的结构为：两根滑动撑杆头91与滑动套筒92的两端滑动连接，在滑动撑杆头91的自由端设有叉形的支撑头部；
滑动套筒92上设有沿轴向的滑槽95，两根滑动斜撑93穿过滑槽95分别与滑动撑杆头91铰接，滑动斜撑93之间通过撑座94铰接，撑座94与螺杆99连接，螺杆99穿过滑槽95和滑动套筒92与螺母98连接诶，螺母98与穿心电机96的输出轴连接，穿心电机96的壳体与滑动套筒92固定连接，穿心电机96以定扭矩控制；
张力撑杆9采用预设张力大小的控制方式将支承杆1撑开并张紧；
S4、张力撑杆9将支承杆1之间撑开并张紧，全部取出临时支承杆11后，过滤纤维3被撑开成平面状；
S5、安装撑杆2；
安装撑杆2后，转动螺纹套筒8将支承杆1进一步撑开，使张力撑杆9卸荷后，拆除张力撑杆9；
在过滤纤维3形成的平面的内侧和/或外侧以粘接的方式，间隔一段距离粘接过滤纤维3；
过滤纤维3表面的抗菌金属层以涂覆、电镀或气相沉积的方式生成。
通过以上步骤制备医用平行纤维栅形过滤网。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种医用平行纤维栅形过滤网，其特征在于，包括支承杆（1）、撑杆（2）和过滤纤维（3），过滤纤维（3）卷绕在两根支承杆（1）上，过滤纤维（3）之间互相平行，两根支承杆（1）被撑杆（2）支撑，过滤纤维（3）被两根支承杆（1）张紧，过滤纤维（3）之间的间隙用于过滤。
2.根据权利要求1所述的医用平行纤维栅形过滤网，其特征在于：过滤纤维（3）的材质为玻璃纤维、不锈钢纤维、铝合金纤维或塑料纤维；
在过滤纤维（3）的表面设有抗菌金属层，抗菌金属层包括银、氧化银、铜或氧化铜中一种或多种的组合；
过滤纤维（3）的直径为0.01~0.1mm。
3.根据权利要求1所述的医用平行纤维栅形过滤网，其特征在于：支承杆（1）的外壁设有多个凹槽，多个凹槽沿着支承杆（1）的长度方向排列；
所述的凹槽为限位螺纹凹槽（7）或环形凹槽；
凹槽的内接圆直径与过滤纤维（3）的直径相同。
4.根据权利要求3所述的医用平行纤维栅形过滤网，其特征在于：以凹槽之间的间距，控制过滤纤维（3）之间过滤缝隙的大小。
5.根据权利要求1所述的医用平行纤维栅形过滤网，其特征在于：过滤纤维（3）在支承杆（1）的外壁交错堆叠布置；
过滤纤维（3）堆叠2~5层。
6.根据权利要求1所述的医用平行纤维栅形过滤网，其特征在于：撑杆（2）为长度可调的结构；
撑杆（2）为两个螺杆，两个螺杆之间通过螺纹套筒连接，螺纹套筒两端的螺纹旋向相反。
7.根据权利要求1或5所述的医用平行纤维栅形过滤网，其特征在于：位于表面的层的过滤纤维（3）之间还固设有强化纤维（4），强化纤维（4）的方向与过滤纤维（3）的方向交叉。
8.一种采用权利要求1~7任一项所述的医用平行纤维栅形过滤网的过滤器，其特征在于：过滤器内设有平行纤维栅形过滤网，平行纤维栅形过滤网包括支承杆（1）、撑杆（2）和过滤纤维（3），过滤纤维（3）卷绕在两根支承杆（1）上，过滤纤维（3）之间互相平行，两根支承杆（1）被撑杆（2）支撑，过滤纤维（3）被两根支承杆（1）张紧，过滤纤维（3）之间的间隙用于过滤。
9.一种制备权利要求1~8任一项所述的医用平行纤维栅形过滤网的制备方法，其特征是包括以下步骤：
S1、将过滤纤维（3）以螺旋形依次卷绕在圆形的卷绕盘（10）上，卷绕盘（10）上沿圆周设有多个可拆卸的临时支承杆（11），在圆周的相对位置上还设有两根沿径向向外脱离的支承杆（1）；
S2、卷绕多层将张力撑杆（9）与支承杆（1）的端头连接；
S3、将张力撑杆（9）以定张力模式张紧，依次取出临时支承杆（11）；
S4、张力撑杆（9）将支承杆（1）之间撑开并张紧，全部取出临时支承杆（11）后，过滤纤维（3）被撑开成平面状；
S5、安装撑杆（2）；
通过以上步骤制备医用平行纤维栅形过滤网。
10.根据权利要求9所述的医用平行纤维栅形过滤网的制备方法，其特征在于：张力撑杆（9）的结构为：两根滑动撑杆头（91）与滑动套筒（92）的两端滑动连接，在滑动撑杆头（91）的自由端设有叉形的支撑头部；
滑动套筒（92）上设有沿轴向的滑槽（95），两根滑动斜撑（93）穿过滑槽（95）分别与滑动撑杆头（91）铰接，滑动斜撑（93）之间通过撑座（94）铰接，撑座（94）与螺杆（99）连接，螺杆（99）穿过滑槽（95）和滑动套筒（92）与螺母（98）连接诶，螺母（98）与穿心电机（96）的输出轴连接，穿心电机（96）的壳体与滑动套筒（92）固定连接，穿心电机（96）以定扭矩控制；
在步骤S2中，卷绕一层过滤纤维（3）后，在过滤纤维（3）上与支承杆（1）对应的位置涂胶，使各层之间的过滤纤维（3）互相粘接；
在步骤S3中，张力撑杆（9）采用预设张力大小的控制方式将支承杆（1）撑开并张紧；
在步骤S5中，安装撑杆（2）后，转动螺纹套筒（8）将支承杆（1）进一步撑开，使张力撑杆（9）卸荷后，拆除张力撑杆（9）；
在过滤纤维（3）形成的平面的内侧和/或外侧以粘接的方式，间隔一段距离粘接过滤纤维（3）；
过滤纤维（3）表面的抗菌金属层以涂覆、电镀或气相沉积的方式生成。
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Also Published As
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| CN116531857B (zh) | 2024-04-19 |
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