Изобретение относится к области Физико-химической очистки веществ, а более конкретно к способам изготовления фильтровальных устройств в виде пластин. Оно может быть использовано для решения задач фильтрации, ультрафильтрации, диализа. The invention relates to the field of Physico-chemical purification of substances, and more particularly to methods for manufacturing filter devices in the form of plates. It can be used to solve the problems of filtration, ultrafiltration, dialysis.
Среди известных способов изготовления фильтровальных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, заключающийся в том, что в устройстве в виде пластины создают химически нестойкие неоднородности структуры в виде параллельных цилиндрических идентичных областей, после чего обрабатывают травителем, разрушающим химически нестойкие области, но не воздействующим или слабо воздействующим на остальную часть пластины, вытравливая таким образом сквозные каналы. Among the known methods of manufacturing filtering devices, the closest in technical essence to the proposed method is that in a device in the form of a plate create chemically unstable inhomogeneities of the structure in the form of parallel cylindrical identical regions, after which they are treated with an etchant that destroys chemically unstable regions, but not acting or weakly affecting the rest of the plate, thereby etching through channels.
Создание химически нестойких неоднородностей при использовании известного способа осуществляют путем облучения пластин потоками высокоэнергетических частиц. Это ограничивает толщину пластин величиной свободного пробега частиц в материале пластины (в доступных экспериментальных условиях при использовании пучков ускоренных ионов и пластин из полимерных материалов она не превосходит нескольких десятков микрометров). Кроме того, с помощью существующих источников частиц не удается получить в плоских пластинах совершенно идентичные прямолинейные радиально расходящиеся каналы, что требуется для решения ряда задач. К тому же применение известного способа ограничивает набор материалов, пригодных для изготовления фильтровальных устройств, только диэлектрическими веществами. The creation of chemically unstable inhomogeneities using the known method is carried out by irradiating the plates with streams of high-energy particles. This limits the thickness of the wafers to the mean free path of particles in the wafer material (in accessible experimental conditions, when using beams of accelerated ions and wafers made of polymeric materials, it does not exceed several tens of micrometers). In addition, with the help of existing particle sources, it is not possible to obtain completely identical rectilinear radially diverging channels in flat plates, which is required to solve a number of problems. In addition, the application of the known method limits the set of materials suitable for the manufacture of filtering devices, only dielectric substances.
Целью настоящего изобретения является изготовление фильтровальных устройств в виде пластин любой требуемой толщины из различных материалов, включая металлы, и создание в них идентичных прямолинейных цилиндрических каналов, радиально сходящихся к общему центру. The aim of the present invention is the manufacture of filter devices in the form of plates of any desired thickness from various materials, including metals, and the creation in them of identical rectilinear cylindrical channels radially converging to a common center.
Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления фильтровальных устройств в виде пластин, включающем создание в пластине прямолинейных идентичных цилиндрических областей с пониженной химической стойкостью и последующую обработку травителем, разрушающим химически нестойкие области, но не воздействующим или слабо воздействующим на остальную часть пластины, участки пониженной стойкости создают, пронизывая цилиндрическую заготовку параллельных пучком цилиндрических прямолинейных волокон или стержней, вырезают из заготовки элементарные пластины под разными углами к ее оси, скрепляют их в единую мозаичную пластину таким образом, чтобы оси химически нестойких участков в различных элементарных пластинах были направлены по отношению друг к другу под требуемыми углами, после чего обрабатывают травителем, вытравливая сквозные каналы в местах участков с пониженной химической стойкостью. This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing filter devices in the form of plates, which includes creating straight identical cylindrical regions in the plate with reduced chemical resistance and subsequent treatment with an etchant that destroys chemically unstable areas but does not affect or weakly affects the rest of the plate, areas of reduced resistance is created by threading a cylindrical preform parallel to the beam of cylindrical straight fibers or rods, cut from the preform elementary plates at different angles to its axis, fasten them into a single mosaic plate in such a way that the axes of chemically unstable sections in different elementary plates are directed relative to each other at the required angles, after which they are treated with an etchant, etching through channels in places of sections with reduced chemical resistance.
Элементарные пластины можно вырезать из цилиндра и скрепить их таким образом, чтобы проходящие через их середины оси химически нестойких участков были направлены по радиусам сферы к общему центру. Elementary plates can be cut out of the cylinder and fastened so that the axes of chemically unstable sections passing through their midpoints are directed along the radii of the sphere to a common center.
На чертеже схематически изображена последовательность операций при изготовлении фильтровальных устройств, где 1 цилиндрическая заготовка, 2 - химически нестойкие стержни, 3 элементарные пластины, 4 травитель, 5 - вытравленные каналы поры. The drawing schematically depicts the sequence of operations in the manufacture of filtering devices, where 1 cylindrical blank, 2 - chemically unstable rods, 3 elementary plates, 4 etch, 5 - etched pore channels.
Цилиндрическую заготовку 1, выполненную, например, из фторопласта, пронизывают (а) параллельным пучком химически нестойких стержней 2, например, медных. Заготовку 1 разрезают на плоскопараллельные элементарные пластины 3 (на чертеже (а) линии разреза изображены пунктиром) и скрепляют их (б) в единый блок в виде мозаичной пластины таким образом, чтобы оси, параллельные стержням и проходящие через середины элементарных пластин, были направлен к общему центру О. Мозаичный блок обрабатывают (в) травителем 4, например соляной кислотой, который разрушает стержни и вытравливает сквозные каналы 5. A cylindrical preform 1, made, for example, of fluoroplastic, is pierced (a) by a parallel beam of chemically unstable rods 2, for example, copper. The blank 1 is cut into plane-parallel elementary plates 3 (dashed lines in the drawing (a)) and fasten them (b) into a single block in the form of a mosaic plate so that the axes parallel to the rods and passing through the middle of the elementary plates are directed towards the common center O. The mosaic block is treated (c) with an etchant 4, for example, hydrochloric acid, which destroys the rods and etches the through channels 5.
Используя стержни и цилиндрические заготовки достаточной длины, можно изготавливать фильтровальные устройства в виде пластин любой требуемой толщины и получать цилиндрические, радиально расходящиеся каналы одинакового диаметра. Цилиндрическая заготовка можт быть выполнена из металла (например, нержавеющей стали), химически более стойкого, чем стержни (медные). Using rods and cylindrical blanks of sufficient length, it is possible to manufacture filter devices in the form of plates of any desired thickness and obtain cylindrical, radially diverging channels of the same diameter. The cylindrical billet can be made of metal (for example, stainless steel) chemically more resistant than rods (copper).