CN1245234C - 过滤元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在从固体内排出液体时使用的过滤器元件以及其制造方法，所述固体包含要在毛细管吸水干燥器中干燥的材料，该过滤元件包括具有孔径在5微米以下微孔的陶瓷多微孔层，该陶瓷多微孔层被一具有用于液体流动的凹入区域(2)的陶瓷内层支承。该内层由至少一个基片(1)构成，所述基片连续地围绕至少一个凹入区域，所述陶瓷内层被至少一个基本上连续的多微孔表面层(3)围绕。

Description

过滤元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种在从固体内排出液体时使用的陶瓷过滤元件，所述固体包含要在毛细管吸水干燥器被干燥的材料，以便在至少一个过滤元件的表面上获得固体材料的滤饼。
背景技术
美国专利US4,981,589介绍了一种特别适用于毛细管吸水干燥器的过滤器结构和方法。该过滤器结构包括相对于流动液体是第一层的第一陶瓷材料的过滤材料层以及与所述第一层相关的第二陶瓷材料的过滤材料层。第一过滤材料层用作适当的过滤层，第一过滤材料层用作支承该结构的层。
美国专利US4,863,656介绍了一种用于制造微孔板的方法以及用该方法制造的微孔板。根据这种方法，将浇注混合物导入石膏模内部，从而水从浇注混合物被吸收到石膏内，使得在模具内表面上形成一层硬皮。该硬皮能够达到一定厚度，随后剩余的浇注混合物从模具内被排出。该硬皮内表面干燥，从而相对的硬皮壁之间所限定的内空间充满粒状材料，其组成成分最好与硬皮材料的相同。过滤板包括一对相对的吸入壁，在它们之间限定了充满粒状材料的内空间。
在美国专利US4,863,656和US4,981,589中，陶瓷过滤板制造成使得所述陶瓷过滤板具有微孔表面层和位于过滤波内侧的支承层，所述微孔表面层具有尺寸为0.5～2.0微米的孔。支承层也包括例如用于清除液体的凹入区域，所示液体从产生过滤板的微孔表面的滤饼材料中被过滤出。凹入区域通常被形成在支承层的表面上，最终制造的过滤板的两个相对侧面被粘接在一起。从而由两个相对侧面组成的过滤板在这些相对侧面的接触面非常脆弱。过滤板在这些位置的特性也与其它部分的特性不同。
本发明的目的是消除现有技术的上述缺陷饼提供一种在从固体内排出液体时使用的陶瓷过滤元件，所述固体包含要在毛细管吸水干燥器被干燥的材料，并提供一种制造该过滤元件的方法，在该过滤元件中，无需任何粘合工序就能生产干燥的凹入区域。本发明的基本特点被记载在权利要求书中。
发明内容
根据本发明，提供了一种在从固体内排出液体时使用的过滤器元件，所述固体包含要在毛细管吸水干燥器中干燥的材料，该过滤元件包括具有孔径在5微米以下微孔的陶瓷微孔层，该陶瓷多微孔层被一具有用于液体流动的凹入区域的陶瓷内层支承，其特征在于该内层由至少一个基片构成，所述基片连续地围绕至少一个凹入区域，所述陶瓷内层被至少一个基本上连续的多微孔表面层围绕。
优选地，过滤元件设有一装配区域，在该装配区域，所述过滤元件的基片与毛细管吸水干燥器机械接触。
优选地，该装配区域由一凹入区域形成。
优选地，通过钻孔形成该装配区域。
为实现本发明的目的，本发明还提供了一种在从固体内排出液体时使用的过滤器元件的制造方法，所述固体包含要在毛细管吸水干燥器中干燥的材料，其中该过滤元件包括具有孔径在5微米以下微孔的陶瓷多微孔层，该陶瓷微孔层被一具有用于液体流动的凹入区域的陶瓷内层支承，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)将用于基片的陶瓷混合物部分地放到模具内；2)将至少一个凹入区域的芯部材料添加到陶瓷混合物中；3)将用于基片的剩余陶瓷混合物放到模具内；4)对具有芯部材料的陶瓷混合物进行压制；5)在1150～1550℃温度范围内对具有芯部材料的陶瓷混合物进行烧结，烧尽所述的芯部材料使陶瓷混合物形成有凹入区域的基片；6)用陶瓷多微孔材料覆盖该基片；7)被陶瓷多微孔材料覆盖后的基片在1150～1550℃温度范围内进行烧结，制出过滤元件。
当制造本发明的陶瓷过滤元件时，所述内层由至少一个基片形成。该基片最好由诸如铝、碳化硅和氧化钛的粉末状陶瓷材料制成。基片也可以由金属、金属合金、聚合物或石墨制成。在优选实施例中，陶瓷材料与粘接介质和液体混合，从而所形成的陶瓷混合物适用于进一步的加工处理。首先将该陶瓷混合物导入到模具内，从而该模具内部分地填充了陶瓷混合物。将至少一个用于所希望凹入区域的芯部材料设置在模具内的陶瓷混合物的表面上。最后将剩余的陶瓷混合物充到模具内。根据凹入区域的形状和数量，向模具内填充陶瓷混合物也可以分成三个或更多阶段。当陶瓷混合物的总数量已经被填充到模具内时，将陶瓷混合物压制成坯料，然后在1150～1550℃温度范围内对压制后的坯料进行烧结。在坯料烧结阶段，通过陶瓷混合物的多微孔结构，用于凹入区域的芯部材料被燃尽。代替所述芯部材料，基片上包括所述芯部材料形状的凹入区域。
包括所要求的凹入区域的基片烧结之后，所述基片至少被一层多微孔层覆盖。最好通过将基片浸渍在多微孔层材料池内，而执行所述覆盖工序。例如通过将多微孔层材料喷射或带式浇注到(tape casting)基片表面上，也可以实现所述覆盖。多微孔层材料由金属、金属合金、聚合物或石墨组成。覆盖工序之后，将具有多微孔材料层的基片在1150～1550℃温度范围进行烧结。如果还进一步需要陶瓷多微孔层，可以分别重复执行覆盖和烧结工序。烧结多微孔层后，过滤元件基本上是具有层次结构的整体，过滤元件做好机加工的准备。这意味着如果在上述成形工序期间，芯部材料没有形成用于装配元件的孔，则对装配元件进行钻孔，从而如果需要，过滤元件可以被安装到过滤元件上。利用装配元件或使用孔，过滤元件可以被安装在毛细管吸水干燥器上用于对材料进行过滤和干燥从而在过滤元件的表面上形成滤饼。
制造本发明过滤元件的用于凹入区域的芯部材料可以是有机或无机材料，当基片在10～150巴最好是50～80巴压力下被压制时，该芯部材料保持其刚性，当烧结之后，灰的数量占原先芯部材料总重的5％以下。所述芯部材料可以选用蜡，例如微晶蜡、香茅蜡、蜂蜡或石蜡；诸如木材、芦苇和灯芯草等的生物材料；诸如塑料或石墨的聚合物材料，用于凹入区域的芯部材料也可以是至少这些材料的两种的组合。
用于凹入区域的芯部材料也可以是这样的材料，也就是在比陶瓷混合物的烧结温度低的温度下，其熔化、升华或蒸发。这种材料例如是冰、干冰(CO2)、具有低熔化温度的金属或金属合金。
当使用本发明的陶瓷过滤元件制造方法时，当考虑成本时，与现有技术相比，包括基片成形、烧结、多微孔层应用和所有这些工步中处理的紧张劳动的制造时间可以被削减。烧结炉能力的应用变得更有效。此外过滤元件的装配步骤将被取消。
从技术观点出发，与现有技术的具有粘接区域的三明治结构相比，本发明过滤元件的基本上单块的陶瓷结构具有如下优点，也就是更高刚度结构、更高耐温度和耐化学物质作用、更高的抗热膨胀阻力以及在厚度和平面度上具有更大的尺寸公差。此外，由于内凹入区域可以被轻易地制造，无需昂贵的工具更换。对专用的流动特性或优化的总体积比或空隙容积比，可要求凹入区域改型。
附图说明
本发明通过附图更详细地说明，附图中：
图1是一个显示本发明一个最佳实施例的剖切的侧视图；
图2是一个显示符合本发明优选实施例的制造方法的流程图。
具体实施方式
在图1中，过滤元件内部的基片1配备有用于从要被干燥的材料中排出的液体流动的凹入区域2。要被干燥的材料包围该过滤元件，在干燥期间，在过滤元件表面上产生滤饼。基片1被微孔层3覆盖。微孔层上的微孔尺寸是0.2～0.3微米，其大小仅允许液体流过微孔层。使用本发明的制造方法，基片1和微孔层3是整体式的，并且基本上由相同材料制成，在这些层各部分之间没有任何粘接区域。
图2显示了制造陶瓷过滤元件的流程图，首先在步骤11形成用于基片的陶瓷混合物。在步骤12，将该陶瓷混合物的一部分放到模具内，在步骤13，添加用于凹入区域的芯部材料。在步骤14，将更多的陶瓷混合物放到模具内。如果需要，重复执行步骤13和14。通过在步骤15进行压制制出基片坯料，和在步骤16进行烧结，芯部材料被燃尽。在步骤17，冷却后的基片被浸渍在多微孔陶瓷材料中，然后在步骤18，将基片和多微孔层一起进行烧结。如果需要更多的多微孔层，分别重复步骤17和18。此后如果需要，在步骤19对陶瓷材料元件进行干燥，以便在过滤元件上制造装配区域，使过滤元件装配到毛细管吸水干燥器内。

Claims (23)

1.一种在从固体内排出液体时使用的过滤器元件，所述固体包含要在毛细管吸水干燥器中干燥的材料，该过滤元件包括具有孔径在5微米以下微孔的陶瓷微孔层，该陶瓷多微孔层被一具有用于液体流动的凹入区域的陶瓷内层支承，其特征在于该内层由至少一个基片构成，所述基片连续地围绕至少一个凹入区域，所述陶瓷内层被至少一个基本上连续的多微孔表面层围绕。
2.如权利要求1所述过滤元件，其特征在于：所述过滤元件设有装配区域，在该装配区域，过滤元件的基片与毛细水吸力干燥器机械接触。
3.如权利要求1或2所述过滤元件，其特征在于：该装配区域由一凹入区域形成。
4.如权利要求1或2所述过滤元件，其特征在于：通过钻孔形成该装配区域。
5.一种在从固体内排出液体时使用的过滤器元件的制造方法，所述固体包含要在毛细管吸水干燥器中干燥的材料，其中该过滤元件包括具有孔径在5微米以下微孔的陶瓷多微孔层，该陶瓷微孔层被一具有用于液体流动的凹入区域的陶瓷内层支承，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1)将用于基片的陶瓷混合物部分地放到模具内；
2)将至少一个凹入区域的芯部材料添加到陶瓷混合物中；
3)将用于基片的剩余陶瓷混合物放到模具内；
4)对具有芯部材料的陶瓷混合物进行压制；
5)在1150～1550℃温度范围内对具有芯部材料的陶瓷混合物进行烧结，烧尽所述的芯部材料使陶瓷混合物形成有凹入区域的基片；
6)用陶瓷多微孔材料覆盖该基片；
7)被陶瓷多微孔材料覆盖后的基片在1150～1550℃温度范围内进行烧结，制出过滤元件。
6.如权利要求5所述方法，其特征在于：通过将基片浸渍到多微孔材料内，所述基片被多微孔材料覆盖。
7.如权利要求5所述方法，其特征在于：通过将多微孔材料喷射到基片表面上，所述基片被多微孔材料覆盖。
8.如权利要求5所述方法，其特征在于：通过将多微孔材料带式浇注到基片表面上，所述基片被多微孔材料覆盖。
9.如权利要求5所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是蜡。
10.如权利要求9所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是石蜡。
11.如权利要求9所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是蜂蜡。
12.如权利要求9所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是微晶蜡。
13.如权利要求9所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是香茅蜡。
14.如权利要求5所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是生物材料。
15.如权利要求14所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是木材。
16.如权利要求14所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是灯芯草。
17.如权利要求14所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是芦苇。
18.如权利要求5所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是聚合材料。
19.如权利要求18所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是塑料。
20.如权利要求5所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是石墨。
21.如权利要求5所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是冰。
22.如权利要求5所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是干冰。
23.如权利要求5所述方法，其特征在于：用于凹入部分的芯部材料是至少两种材料的组合。
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