CN1681574A - 过滤板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于抽吸干燥器，特别是用于毛细管过滤器的微孔过滤板，该过滤板包括：隔膜，该隔膜具有大约1微米的平均孔径；基体，隔膜布置在该基体上；以及在过滤板内部有凹口区域，该凹口区域有用于过滤液和用于回冲液体的空腔。根据本发明，过滤板内部的凹口区域提供有支承元件，其中，沿与过滤板的过滤表面平行的截面，最长尺寸和最短尺寸之间的比例为最大1.5，以便液体能够基本同时和很容易地沿任意方向流动，并使得过滤板的结构能够耐受基于压力峰值的应力。

Description

过滤板
本发明涉及一种微孔过滤板，该微孔过滤板用于抽吸干燥器中，特别是用于毛细管过滤器中。该过滤板特别提高了抗压力冲击性。
美国专利4863656涉及一种用于制造微孔板的方法，并公开了由该方法获得的过滤板以及利用该过滤板的抽吸干燥器。该美国专利4863656的过滤板包括一对相对抽吸壁，该对抽吸壁确定了在它们之间的内部空间，该内部空间充满颗粒材料。抽吸干燥器装置包括至少一个过滤板，该过滤板安装成能够进入和离开盆或类似物中，要脱水的材料布置在该盆中。在一个实施例中，抽吸干燥器装置包括几个过滤板，这些过滤板安装成环绕旋转轴的圆形排列。负压施加在各板的抽吸壁上，因此，水或其它液体从要脱水的材料中吸出，并通过抽吸壁吸入过滤板内的内部空间中，然后在负压作用下吸出板结构中。
美国专利5178777涉及一种用于当通过过滤元件的过滤表面抽吸在滤饼中产生的液体时使得滤饼从毛细管表面取下的方法。在该美国专利5178777中，通过由过滤元件作用的反压而在过滤元件的过滤表面上形成液膜，以便产生对过滤板的回冲作用。特别是，在刚产生液膜之后，至少一个气流引向过滤元件的过滤表面，以便分开位于过滤表面上的滤饼。
因此，用于毛细管过滤器的微孔过滤板设计成承受从滤饼制造和干燥过程中的大约0.1巴绝对压力至在回冲过程中的大约2.0巴绝对压力的连续压力变化。板必须能够在每次循环中承受该压力变化，这意味着每年为大约50万次的压力冲击。因此，显然微孔过滤板的强度必须极高，以便使得板能够在相对恶劣环境下使用多年。
2.0巴绝对压力的回冲压力似乎使得微孔过滤板并不承受太大压力。不过，已经发现板要承受比设置的回冲压力大得多的压力。这是因为当从真空模式变成回冲模式时膨胀气体的压缩(collapsing)。快速流动的水导致在板内部产生水锤作用，这能够产生直到10巴的短时压力峰值，或者有时甚至更高。除了强度要求，最佳液体流动要求内部基体结构具有最小压力降。这在形成滤饼的阶段很重要，但是在回冲过程中特别重要。不充分地回冲使得过滤板堵塞太快，这降低了过滤器的性能。而且，当过滤板堵塞时，流阻增加，受到压力冲击损害的危险增大。
优选是，用于毛细管过滤器的过滤板包括：隔膜，该隔膜有平均孔尺寸为大约1微米的孔；以及基体，该基体有平均孔尺寸为大约10微米的孔、过滤/回冲槽道、过滤/回冲出口/进口以及用于将过滤板安装在过滤设备上的安装孔/毂。根据过滤液取出和回冲能力，该结构有足够强度和良好流动性能。不过，当条件为受到这样的高压峰值时，需要具有更高强度和最佳流动性能的结构。没有优化的流动设计使得过滤板内部产生不均匀的压力分布。设计和优化成用于最大2巴绝对压力的回冲压力的结构并不能用于产生压力峰值时的情况，而是该压力使得板中产生高到足以使板破裂的应力。
本发明的目的是消除现有技术的一些缺点，并获得用于抽吸干燥器的改进过滤板，特别是用于毛细管过滤器中，该毛细管过滤器的过滤板必须抵抗连续的压力冲击，而且还保持良好的流动性能。本发明的基本特征如附加权利要求中所述。
用于抽吸干燥器，特别是用于毛细管过滤器的本发明过滤板包括具有大约1微米的平均孔径的隔膜以及基体，隔膜布置在该基体上。在过滤板内部有凹口区域，该凹口区域有用于过滤液和用于回冲液体的空腔。过滤板还提供有至少一个用于过滤液和回冲液体的出口或进口以及用于将该过滤板自身安装在抽吸干燥器上的安装孔或毂。在本发明过滤板内部的凹口区域提供有支承元件，该支承元件可以是基体的一部分，或者是单独元件。支承元件的位置使得与过滤的固体材料分离的液体或者用于回冲的液体能够基本同时和很容易地沿任意方向流动(例如水平和垂直)，但是另一方面，支承元件的位置还确定为使得过滤板的结构能够经受由压力峰值产生的应力。而且，基体材料比现有技术更粗糙和更多孔，因此，与过滤的固体材料分离的液体更容易流入基体材料内部。因为流阻最小，因此压力峰值减小，且本发明的过滤板更耐久。
当考虑支承元件在过滤板的凹口空间中的定位时，对于液流的理想状态是内部完全开口，对于强度的理想状态是内部完全封闭。一方面，流体需要开口空间，另一方面，支承元件需要布置在凹口空间的壁之间，以便抵抗应力，支承元件的形状和量利用使得支承元件具有足够的总面积以及使得支承元件之间有足够小的距离的设计来进行优化。
当基体拉伸强度为10-40MPa且基体厚度为10至15毫米(凹口区域的各侧)时，本发明的支承元件包含凹口区域的总面积的10至50％，优选是15至30％。而且，支承元件定位成这样，即当基体拉伸强度同样为10-40MPa且基体厚度同样为10至15毫米时，在支承元件之间的距离承受较高内部压力，且该距离最大为从支承元件的边缘至另一支承元件的边缘的75毫米。显然，当用于隔膜的材料特征改变时，支承元件的量以及从一个支承元件至另一支承元件的距离也相应改变。
因此，支承元件的位置和形状为这样，即优选是在本发明过滤板的内部避免直应力线。这通过支承元件的位置或者支承元件的可变尺寸和形状来实现。支承元件可以为任意形状，优选是圆形或椭圆形，不过在任何情况下，在与过滤板的过滤表面平行的截面中，在最大尺寸和最短尺寸之间的比例为最大1.5。环绕凹口区域的边缘可以为任何形状，但优选是干扰(disrupt)任何应力线的曲线形状。支承元件的一个优选形状为圆形按钮。
为了进一步防止在本发明的过滤板中产生压力峰值，过滤板的基体材料制成为比现有技术更粗糙和/或更多孔，以便使得液体更容易地沿从基体内部排入凹口区域内的方向而流入基体内部，并进一步流入它的凹口区域内。基体包含颗粒(particle)，这样，基体的平均孔尺寸在5和90微米之间，优选是在10和60微米之间。孔隙度范围为基体的总容积的25-80％，优选是40-50％。
本发明的过滤板的隔膜和基体优选是由相同材料制成，只有颗粒尺寸不同。隔膜和基体也可以由不同材料制成。本发明的过滤板优选是由至少一种陶瓷材料制成，例如氧化铝、碳化硅、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆和氧化铬，它们进行烧结或玻璃粘接。其它材料例如石墨、无定形碳、烧结金属、塑料和纤维素也可以采用。而且，本发明的过滤板也可以用于普通真空盘过滤器。
下面将参考附图更详细地介绍本发明，附图中：
图1表示了本发明一个优选实施例的局部剖侧视图；
图2表示了图1的实施例在沿方向A-A看时的局部视图；
图3表示了本发明另一优选实施例的局部剖侧视图；
图4表示了图3的实施例在沿方向B-B看时的局部视图。
根据图1和2，过滤板1提供有安装孔2，以便安装在抽吸干燥器(未示出)上。过滤板1还提供有出口3，过滤液通过该出口3而从过滤板1的内部4流出。在过滤板1中的、用于过滤的区域包含：隔膜5，该隔膜5有大约1微米平均孔尺寸的孔；以及基体6，隔膜5位于该基体6上。基体6有在它内部的凹口区域7，且在这些凹口区域之间布置有支承元件8。支承元件8由与基体6相同的材料制成，这些支承元件8形成为在剖面10(该剖面10平行于过滤板1的过滤表面)中的圆形按钮。
当在过滤处理中使用本发明的过滤板1时，过滤液通过多孔隔膜5流向基体6，并进一步通过在基体6中的孔进入内部4中。过滤液通过凹口区域7而进一步流向出口3。
图1还提供有一些应力线9，以便表示用于防止直应力线的支承元件8位置，因为该应力线9通过至少一个支承元件8。
根据图3和4，本发明的过滤板21提供有安装孔22，以便安装在抽吸干燥器(未示出)上。过滤板21还提供有出口23，过滤液通过该出口23而从过滤板21的内部24中流出，在过滤板21中的、用于过滤的区域包含：隔膜25，该隔膜25有大约1微米平均孔尺寸的孔；以及基体26，隔膜25位于该基体26上。基体26有在它内部的凹口区域27，且在这些凹口区域27之间布置有支承元件28。支承元件28由与基体26不同的材料制成，这些支承元件28中的一部分形成为在圆形按钮，但是大部分支承元件28有不同形状。
当在过滤处理中使用本发明的过滤板21时，过滤液以与图1的上述实施例相同的方式流过过滤板21。

Claims (18)

1.一种用于抽吸干燥器，特别是用于毛细管过滤器的微孔过滤板，该过滤板包括：隔膜，该隔膜具有大约1微米的平均孔径；基体，隔膜布置在该基体上；以及在过滤板内部的凹口区域，该凹口区域有用于过滤液和用于回冲液体的空腔，该过滤板还设有至少一个用于过滤液和回冲液体出/进的出口或进口以及用于将该过滤板安装在抽吸干燥器上的安装孔或毂，其特征在于：过滤板内部的凹口区域设有支承元件，其中，与过滤板的过滤表面平行的截面中，最长尺寸且最短尺寸之间的比例为最大1.5，以便液体能够基本同时且很容易地沿所有方向流动，并使得过滤板的结构能够耐受基于压力峰值的应力。
2.根据权利要求1所述的过滤板，其特征在于：在凹口区域中的支承元件包含凹口区域的总面积的10至50％，优选是15至30％。
3.根据权利要求1或2所述的过滤板，其特征在于：所述支承元件定位成这样，即在支承元件之间的距离最大为从一个支承元件的边缘至另一支承元件的边缘为75毫米。
4.根据前述任意一个权利要求所述的过滤板，其特征在于：支承元件有曲线形状。
5.根据前述任意一个权利要求所述的过滤板，其特征在于：支承元件为圆形按钮形状。
6.根据权利要求1-4中任意一个所述的过滤板，其特征在于：支承元件为角形形状。
7.根据权利要求6所述的过滤板，其特征在于：支承元件为正方形形状。
8.根据权利要求6所述的过滤板，其特征在于：支承元件为三角形形状。
9.根据权利要求6所述的过滤板，其特征在于：支承元件为六边形形状。
10.根据前述任意一个权利要求所述的过滤板，其特征在于：支承元件为基体的一部分。
11.根据前述任意一个权利要求所述的过滤板，其特征在于：在基体中的平均孔尺寸在5和90微米之间，优选是在10和60微米之间。
12.根据前述任意一个权利要求所述的过滤板，其特征在于：在基体中的孔隙度范围为基体的总容积的25-80％，优选是40-50％。
13.根据前述任意一个权利要求所述的过滤板，其特征在于：隔膜和基体由相同材料制成。
14.根据权利要求1至12中任意一个所述的过滤板，其特征在于：隔膜和基体由不同材料制成。
15.根据前述任意一个权利要求所述的过滤板，其特征在于：至少一种陶瓷材料用于制造过滤板。
16.根据权利要求1至14中任意一个所述的过滤板，其特征在于：至少一种烧结金属用于制造过滤板。
17.根据权利要求1至14中任意一个所述的过滤板，其特征在于：至少一种塑料材料用于制造过滤板。
18.根据权利要求1至14中任意一个所述的过滤板，其特征在于：至少一种碳基材料用于制造过滤板。
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