SE535177C2 - Mikromekaniska filter - Google Patents

Description

25 30 535 'l'?? Etsade skivor har använts sedan någon tid för att bilda fluidfilter. Enligt det traditionella tillvägagångssåttet etsas en tunn cirkulär folie på åtminstone ena sidan för att tillhandahålla vägar riktade i en radiell riktning från innerdiametern till ytterdiarnetern. Skivoma staplas ovanpå varandra i en cylindrisk pelare tills en fordrad total flödeshastighet kan uppnås. Ett problem med sådana tillvägagångssätt är att när ñlterkanalens tvärsnitt görs litet för en hög filtreringseffekt blir tryckfallet högre, och för att minska tryckfallet måste den radiella ländgen på filterkanalerna kortas tills endast en mycket tunn skivcirkel återstår, som är svår att montera och hantera och som är mekaniskt instabil.

I Europapatentet 1 031 734 beskrivs ett montage av etsade ark som bildar en fluidmodul. Ett antal parallella flödeskanaler tillhandahålls genom tunna skivor. Varje flödeskanal har sitt eget system för flödeskontroll och den totala flödeshastigheten beror av antalet kanaler genom varje skiva.

Fïlnktionaliteten tillhandahålls på ett modulärt sätt där varje skiva tillhandahåller en särskild funktion.

Patentet US 6,5l0,948 beskriver ett etsat skivfilterelement med multipla radiella armar. De etsade skivorna har en övergripande form som är cirkulär och har filtrerande armar som sträcker sig radiellt från mittpunkten på varje skiva till utkanten på skivan. De filtrerande armarnas separata inlopps- och utloppsöppningar sträcker sig på ett axíellt sätt längs de staplade filterarmarna. Dock, för att tillhandahålla korta ñlterkanaler för att minska tryckfallet över ñltret måste armarna vara extremt tunna, vilket sätter stränga begränsningar för linjering såväl som mekanisk hållfasthet.

Patentet US 5,71l,877 beskriver etsade skivor med rutmönster. Det korsande mönstret av flödespassager bildar spiraler utåt i motsatta riktningar från innerdiametem till ytterdiametern på skivan. Kanalerna har ett djup något större än halva skivtjockleken vilket innebär att öppningar bildas genom skivans tjocklek. Utformningen har låg flödesförlust. Dock bestäms begränsningen för den minsta ñlterkanalen av halva skivtjockleken. 10 15 20 25 30 535 17? 3 För extremt små filterkanaler måste dock skivtjockleken vara så liten att montering av och stabilitet hos skivorna går förlorade.

Ett allmänt problem med filterutformningar enligt känd teknik är att det år ett problem att tillhandahålla tillförlitliga, enkelt monterbara, skalbara filter med en mycket liten filterkanalstorlek vilka samtidigt tillhandahåller låga tryckfall. mekaniskt rigida, SAMMANFATTNING Ett allmänt syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla fluidfilterutformningar små och väldefinierade som tillåter extremt enkelt tillhandahåller ett lågt tryckfall över filtret. Syftet uppnås med filter enligt filterkanaler, vilka är skalbara och monterbara och som det självständiga patentkravet. Föredragna utföringsformer beskrivs av de osjälvständiga patentkraven. I allmänna ordalag, enligt en första aspekt innefattar ett filter en stapel av plattor. Var och en av plattorna har ett genomgående hål. Kanterna på hålen i plattorna i stapeln definierar tillsammans ett inre rör. Åtminstone en gränsyta mellan intilliggande plattor definierar ett arrangemang av filterkanaler. Arrangemanget av filterkanaler innefattar första grova filterkanaler, andra grova filterkanaler och fina filterkanaler. De första grova filterkanalerna år öppna mot en yttre rand på stapeln av plattor, sträcker sig i en riktning från den yttre randen mot det inre röret och är slutna mot det inre röret. De andra grova filterkanalerna är öppna mot det inre röret, sträcker sig i en riktning från det inre röret mot den yttre randen på stapeln av plattor och är slutna mot den yttre randen på stapeln av plattor. De fina filterkanalerna kopplar samman de första grova ñlterkanalerna och de andra grova filterkanalerna.

Enligt en andra aspekt innefattar ett filterrnontage ett ñlterhus, ett filter enligt den första aspekten anordnad i filterhuset och en tätning, som avskiljer en volym som är i kontakt med den yttre randen på stapeln av plattor från en volym som är i kontakt med det inre röret. 10 15 20 25 30 535 177 4 En fördel med den föreliggande uppfinningen är att små filterkanalstorlekar kombineras med ett lågt tryckfall i en utformning som är enkelt skalbar och enkelt monterbar. Ytterligare fördelar beskrivs i anslutning till utföringsformerna i den detaljerade beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppñnningen, tillsammans med ytterligare syften och fördelar därav, kan bäst förstås genom hänvisning till den följande beskrivningen tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: FIG. 1 år en schematisk illustration av en filterskiva enligt känd teknik; FIG. 2A är en schematisk illustration av en utföringsform av en filterplatta enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 2B är en del av en tvärsnittsvy av en utföringsform av en ñlterstapel enligt den föreliggande uppñnningen; FIG. 2C år en del av en tvärsnittsvy av en annan utföringsform av en ñlterstapel enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 3 är en tvärsnittsvy av en utföringsform av ett filtermontage enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 4A-C är schematiska illustrationer av olika utföringsformer av filterplattor enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 5 är en schematisk illustration av en utföringsform av en ñlterplatta enligt tillhandahåller en tandemfiltrering; och den föreliggande uppfinningen vilken FIG. 6 år en tvärsnittsvy av en annan utföringsform av ett filtermontage enligt den föreliggande uppfinningen vilken tillhandahåller tandemfiltrering.

DETALJERAD BESKRIVNING Genomgående i ritningarna används samma referensnummer för liknande eller motsvarande element. 10 15 20 25 30 535 'F77 5 l ett fluidfilter enligt känd teknik baserat på etsade skivor, av vilka ett exempel illustreras schematiskt i Fig. 1, tillhandahålls i en gränsyta på en skiva 12 ett antal N ñlterkanaler 10. Filterkanalema 10 är således åtskilda av åsar ll. Kanalerna 10 sträcker sig mellan en yttre rand 5 på skivan 12 och en kant 7 på ett hål 6 i mitten av skivan 12. Det tangentiella avståndet mellan två åsar ll definierar bredden W på filterkanalerna 10 och avståndet mellan den yttre randen 5 och kanten 7 på hålet 6 definierar längden L på filterkanalerna 10. Om ett fint filter efterfrågas, där storleken på partiklarna som tillåts passera filtret är mycket liten, måste bredden W vara liten. En liten filterkanalbredd W förorsakar samtidigt ett stort tryckfall och en minskad total flödeshastighet genom filterkanalerna 10. För att kompensera för sådana nackdelar, kan istället längden L på filterkanalerna 10 minskas och antalet N filterkanaler lO kan ökas. Dock, när längden L på filterkanalerna 10 minskas för mycket, minskar den mekaniska rigiditeten på skivan 12 eftersom bara en mycket smal ring kommer att återstä.

Samtidigt, när avståndet L mellan den yttre randen 5 och kanten 7 på hålet 6 blir litet, är det mesta av skivmaterialet och särskilt av skivans yta bortkastat och ett relativt stort oanvänt centrumhål skapas.

I filter enligt den föreliggande uppfinningen används skivmaterialet och i synnerhet skivans yta på ett mycket mer effektivt sätt, vilket öppnar upp för skapande av extremt fina filter, fortfarande med acceptabla tryckfall och flödeshastigheter. Genom att fördela de fina filterkanalerna över en större yta på skivan, genom att använda grova matnings- och tömningskanaler, kan de fina filterkanalerna göras extremt korta och även tillhandahållas i ett mycket stort antal. Dessa grundläggande principer kommer att visas med användning av ett antal utföringsforrner här nedan.

Fig. 2A illustrerar en platta 28, i denna utföringsform en cirkulär platta, med en yta som har spår som bidrar till att bilda ett arrangemang av filterkanaler 30. Plattan 28 är avsedd att staplas mot andra plattor och därigenom tillsammans bilda arrangemanget av ñlterkanaler 30 i gränsytan mellan två plattor. Fig. 2A kan därför ses som en tvärsnittsvy av en stapel av plattor tagen vid gränsytan 32 mellan två plattor 28. I den föreliggande 10 15 20 25 30 535 177 6 utföringsformen är plattan 28 en kiselplatta med etsade spår tillverkade med MEMS-tekniker (mikroelektromekaniskt microelectromechanical system) Dock är andra material och processmetoder konventionella system, eng. för att tillverka plattoma också möjliga att använda.

Plattan 28 har genomgående hål 6 med en kant 7. I den föreliggande utföringsforrnen är hålet 6 centrerat i mittpunkten på plattan 28, men i andra utföringsformer kan andra geometriska förutsättningar användas.

Arrangemanget av filterkanaler 30 innefattar ett antal första grova filterkanaler 20, andra grova filterkanaler 22 och fina filterkanaler 26 (som synes i det förstorade partiet). I den speciellt illustrerade utföringsformen är de första grova filterkanalerna 20 avsedda som tillförselfilterkanaler eller inloppsfilterkanaler, medan de andra grova ñlterkanalerna 22 är avsedda som dräneringsñlterkanaler eller utloppsñlterkanaler. Dock kan i alternativa utföringsformer situationen vara den motsatta, dvs. att de andra grova filterkanalerna 22 är avsedda som tillförselfilterkanaler eller inloppsfilterkanaler, medan de första grova ñlterkanalerna 20 är avsedda som dräneringsfilterkanaler eller utloppsfilterkanaler. De första grova filterkanalerna 20 år öppna mot en yttre rand 5 på plattan 28. De första grova ñlterkanalema 20 kan ha denna öppna ände 21 mycket nära den yttre randen 5, som i den föreliggande utföringsformen, eller alternativt på ett visst avstånd från den yttre randen 5. De första grova filterkanalema 20 sträcker sig i en riktning från den yttre randen 5 mot kanten 7 på hålet 6. De första grova filterkanalerna 20 är slutna mot kanten 7 på hålet 6. De första grova ñlterkanalema 20 kan ha denna slutna ände 25 mycket nära kanten 7, som i den föreliggande utföringsformen, eller alternativt på ett visst avstånd från kanten 7. De första grova ñlterkanalema 20 kan, som i den föreliggande utföringsforrnen, ha samma form. Dock kan i alternativa utföringsfonner formerna variera mellan olika individuella första grova filterkanaler 20.

Analogt är de andra grova filterkanalerna 22 öppna mot kanten 7 av hålet 6.

De andra grova filterkanalerna 22 kan ha denna öppna ände 23 mycket nära kanten 7, som i den föreliggande utföringsformen, eller altemativt på ett visst avstånd från kanten 7. De andra grova filterkanalerna 22 sträcker sig i 10 15 20 25 30 535 'l?'? 7 en riktning från kanten 7 mot den yttre randen 5 på plattan 28. De andra grova ñlterkanalerna 22 är slutna mot den yttre randen 5. De andra grova fllterkanalerna 22 kan ha denna slutna ände 27 mycket nära den yttre randen 5, som i den föreliggande utföringsformen, eller alternativt på ett visst avstånd från den yttre randen 5. De andra grova filterkanalerna 22 kan, som i den föreliggande utföringsformen, ha samma form. Dock kan i alternativa utföringsformer formerna variera mellan olika individuella andra grova ñlterkanaler 22.

I den föreliggande utföringsformen är de första grova filterkanalerna 20 och de andra grova filterkanalerna 22 interfolierade med varandra i en tangentiell riktning T. Denna interfoliering skapar en smal äs 24 mellan de första grova filterkanalerna 20 och de andra grova ñlterkanalerna 22. Denna ås 24 har i den föreliggande utföringsformen en slingrande form mellan den yttre randen 5 och kanten 7. Den totala längden på åsen 24 blir därigenom mycket större än alla raka avstånd mellan två valfria punkter på plattan 28.

Genom att placera de första grova filterkanalerna 20 och de andra grova filterkanalerna 22 mycket nära varandra blir åsen 24 smal. En del av plattan 28 illustreras i en förstorad version i Fig. 2A, där en del av åsen 24 visas, med en första grov filterkanal 20 på ena sidan och en andra grov filterkanal 22 på andra sidan. Genom åsen 24 år fina filterkanaler 26 formade. De fina ñlterkanalerna 26 sammankopplar därigenom den första grova ñlterkanalen 20 och den andra grova ñlterkanalen 22. På grund av den smala åsen 24 år de fina filterkanalerna 26 relativt korta, vilket säkerställer ett lågt tryckfall.

Samtidigt, eftersom den totala längden på den slingrande åsen 24 är mycket lång, kan ett mycket stort antal fina ñlterkanaler 26 tillhandahållas genom åsen 24. Ett fluidflöde från en volym utanför randen 5 till en volym innanför kanten 7 måste flyta genom en av de första grova ñlterkanalerna 20, genom en av de fina filterkanalerna 26 och ut genom en av de andra grova filterkanalerna 22. Filterkvaliteten, dvs. den största partikelstorleken som tillåts passera filtret definieras av tvärsnittsarean av de fina ñlterkanalema 26. 10 15 20 25 30 535 'ITT 8 I den föreliggande utföringsformen är var och en av filterkanalerna i arrangemanget av filterkanaler 30 sluten i en riktning som är transversell mot ett huvudplan för plattan 28, dvs. centrumhålet 6 är den enda öppningen genom plattan 28. Dock kan det i alternativa utföringsformer också finnas öppningar genom plattan inom arrangemanget av filterkanaler 30. För att garantera att det inte finns några flödesvägar som inte passerar de fina filterkanalerna 30 involverar typiskt sådana utföringsformer noggrann upplinjering av angränsande plattor.

Var och en av de första grova ñlterkanalerna 20 och de andra grova filterkanalerna 22 har företrädesvis en tvårsnittsarea som är tillräckligt stor för att rymma flödet till eller från de fina filterkanalerna 26. Med andra ord är tvärsnittsarean större än summan av tvärsnittsareorna av de fina- fllterkanaler 26 som ansluter till respektive den första grova filterkanalen 20 eller den andra grova ñlterkanalen 22. På så sätt garanteras att varken den första grova ñlterkanalen 20 eller den andra grova ñlterkanalen 22 begränsar flödet genom filtret. Detta innebär också att tryckfallet över den första grova filterkanalen 20 och den andra grova filterkanalen 22 är litet jämfört med tryckfallet över den fina filterkanalen 26. Tryckfallet över hela filtret kommer därför att bestämmas huvudsakligen av längden och diametern på de fina filterkanalerna 26. Eftersom äsen 24 kan göras mycket tunn kan längden på varje fin filterkanal 26 vara extremt kort jämfört med vad som kan uppnås i filter enligt känd teknik.

I den föreliggande utföringsformen är de fina filterkanalema 26 raka kanaler genom åsen 24 med ett kvadratiskt tvärsnitt. Dock kan i alternativa utföringsformer de fina ñlterkanalerna 26 vara krökta. En sådan utformning, som förhindrar en siktlinje mellan angränsande första grova filterkanaler 20 filterkanaler 22 typiskt att ñltreringseffektiviteten gentemot ñbrösa material eller andra partiklar med och andra grova kommer öka en långsträckt form.

De fina filterkanalerna kan också ha andra typer av tvärsnittsformer. Ett tvärsnitt med kanter, t.ex. kvadratiska eller stjärnformade tvärsnitt kan vara 10 15 20 25 30 535 17? 9 effektiva för att filtrera runda partiklar. En rund partikel kommer typiskt sett att stoppas av det minsta avståndet tvärsöver tvärsnittet av de fina ñlterkanalerna. En kvadrat eller stjärnform kommer att tillhandahålla en stor total area medan den fortfarande har ett litet ”minsta avstånd”.

Tvärsnitt med runda former kan vara mer effektiva för mer komplext formade pariklar. En komplext formad partikel kan vändas för att passera med sina största mått genom det största tvärsnittsavståndet i filtrets tvärsnitt. Den mest effektiva filterformen skulle i sådana fall ha en stor kvot mellan tvärsnittsarean och den största diametern, vilket motsvarar en cirkulär form på filtrets tvärsnitt. I den föreliggande utföringsformen är de fina ñlterkanalerna nästan identiska. Dock kan i andra utföringsformer olika typer av ñna filterkanaler användas parallellt. l den föreliggande utföringsformen är plattorna 28 gjorda av kiselplattor med en tjocklek på 300 pm med en ytterdiarneter på randen på 12 mm och en innerdiameter på kanten på 5 mm. Det finns 72 första grova filterkanaler 20 och 72 andra grova filterkanaler 22 och mer än 18 000 fina filterkanaler med tvärsnittet 10 x 10 um. Dock kan plattstorlekar, antal kanaler, minsta kanalstorlek etc. enkelt modifieras för att passa den avsedda tillämpningen.

Filter ner till en diameter på 0.1 um på fina filterkanaler kan enkelt framställas enligt de ovanstående principerna.

Som nämnts ovan är arrangemanget av filterkanaler 30 deñnierad i en gränsyta mellan angränsande plattor. Fig. 2B illustrerar en del av en stapel 34 av plattor i ett tvärsnitt längs axeln A på stapeln. Stapeln 34 av plattor bildar tillsammans ett filter 40. Notera att måtten, i synnerhet i den vertikala riktningen, av de olika strukturerna INTE är ritade skalenligt, för att kunna visualisera principerna för strukturerna. En gränsyta 36 bildas mellan varje par av angränsande plattor 28 och definierar ett arrangemang av filterkanaler 30. Kanterna 7 på hålen i plattorna 28 i stapeln 34 definierar tillsammans ett inre rör 8. I denna stapel 34 har varje platta 28 en ytstruktur, t.cx. enligt Fig. 2A, etsad in i plattans 28 yta. I den föreliggande utföringsformen är de första grova filterkanalerna 20, de andra grova filterkanalerna 22 och de fina filterkanalerna 26 alla definierade av 10 15 20 25 30 535 17? 10 fördjupningar i en och samma yta på en första platta som deñnierar gränsytan. (Kanalstorlekarna är fina överdrivna, särskilt för de filterkanalerna, för att öka förståelsen av figuren.) Grånsytans motsatta platta är typiskt plan. Samma förutsättning upprepas för varje platta 28.

Med andra ord, i den föreliggande utföringsformen är plattorna 28 etsade på bara ena sidan och är plana på den motsatta sidan för att sluta filterkanalerna i en intilliggande platta. Den översta plattan (visas inte) är typiskt en fullständigt plan platta.

Dock kan även andra konfigurationer användas. En platta kan t.ex. etsas med kanaler på båda sidorna och staplas på ett interfolierat sätt med plana plattor.

Ytterligare en konfiguration illustreras i Fig. 2C. Här har varje platta i stapeln 34 första grova filterkanaler 20 och andra grova filterkanaler 22 etsade in i ytan på plattans ena sida, och fina filterkanaler 26 etsade in i ytan på plattans motsatta sida. Genom att stapla sådana plattor på varandra bildas gränsytor i vilka ett arrangemang av filterkanaler 30 definieras. Med andra ord är de första grova ñlterkanalerna 20 och de andra grova filterkanalerna 22 definierade av fördjupningar i en yta på en första platta 28 som definierar en gränsyta 36 och de fina filterkanalerna 26 är definierade av fördjupningar i en yta på en andra platta 28, motstående den första plattan, som definierar gränsytan 36.

Eftersom filtreringsfunktionen beror på samspelet mellan strukturer i två ytor som år vända mot varandra är det en fördel om strukturerna är utformade på ett sådant sätt att den relativa upplinjeringen mellan plattorna blir av liten betydelse. den relativa Mest föredraget år om t.ex. rotationslinjeringen inte är av någon betydelse alls. I den föreliggande utföringsformen sträcker sig de första grova filterkanalerna 20 och de andra grova filterkanalerna 22 huvudsakligen radiellt med avseende på hålet 6.

Samtidigt sträcker sig de fina filterkanalerna 26 huvudsakligen tangentiellt med avseende på hålet 6. Genom att i en yta ha fina filterkanalstrukturer vilka är betydligt längre än bredden på motsvarande åsar 24 kan ett visst 10 15 20 25 30 535 'l?? 11 upplinjeringsfel i rotationen accepteras. I en särskild utföringsform är de ñna filterkanalerna 26 kontinuerliga kanaler som omger hålet. I ett sådant fall är ingen rotationsupplinjering alls nödvändig mellan angränsande plattor.

Ett fluidflöde från en volym 9 utanför randen 5 på plattorna 28 till det inre röret 8 måste flyta genom arrangemanget av filterkanaler 30 i en av gränsytorna 36. Den totala flödeshastigheten kan enkelt ökas genom att öka antalet gränsytor, dvs. genom att stapla fler plattor 28 på varandra. Dock, för att inte begränsa det totala flödet genom storleken på det inre röret, har det inre röret företrädesvis en tvärsnittsarea som är större än summan av tvärsnittsareorna av de andra grova filterkanalerna 22. Stapeln 34 av plattor utgör ett filter 40, som är enkelt skalbart och därför kan anpassas till olika förutsättningar.

Strukturerna som bildar filterkanalerna tillhandahålls i ytan på plattorna. I den föreliggande utföringsformen tillhandahålls strukturerna genom MEMS- teknik direkt i plattans yta på en kiselplatta. Precisionen i MEMS-strukturer är extremt hög, vilket gör det möjligt att garantera nästan perfekta ñlterkanaler, t.ex. avseende mått och former. Dock är även andra lösningar enkelt tillämpliga. Plattorna kan t.ex. täckas med :en beläggning, såsom t.ex.

SiOg, Si3N4 eller Au, strukturering skulle kunna genomföras antingen efter beläggningen eller i vilken strukturerna tillhandahålls. En sådan samtidigt med beläggningen. På samma vis kan ytan behandlas på andra sätt innan, samtidigt som och / eller efter att strukturerna tillhandahålls.

I drift innefattas filtret som innefattar stapeln av plattor i ett ñlterrnontage.

Sådant filtermontage kan konstrueras på många sätt och är typiskt sett anpassat till den särskilda tillämpningen. En utföringsform av ett ñltermontage 42 illustreras i Fig. 3 i en tvärsnittsvy. Filtermontaget 42 innefattar ett filterhus 70 med ett inloppsstycke 50 och ett utloppsstycke 52.

Inloppsstycket 50 är monterat mot utloppsstycket 52 med ett gångat hölje 62 och de år tätade mot varandra med en tätning 60. Inloppsstycket 50 innefattar en pipa 51 som nedströms vidgas till en kupa 53. Fluiden som ska filtreras kommer in genom pipan 51, vilket illustreras av pilen 55, och flyter 10 15 20 25 30 535 'l?? 12 in i kupan 53. Utloppsstycket 52 innefattar en cylinderdel 57 som uppvisar ett filterstöd 59 vid sin uppströms belägna del. Ett lopp 61 tillhandahålls i mitten av cylinderdelen 57, där loppet 61 fortsätter in i en pipa 63. Fluiden som har filtrerats går ut genom loppet 61 vilket indikeras med pilen 46.

Ett filter 40 innefattande en stapel av plattor, t.ex. som beskrivits ovan, fixeras mot filterstödet 59 med hjälp av en tryckcylinder 56. Tryckcylindern 56 trycks mot filtret av en gängad skruv 58, som växelverkar med en gängad del av en hållardel 65 fäst vid cylinderdelen 57. Filtret 40 är tåtat mot filterstödet 59 och tryckcylindern 56 med hjälp av O-ringar 48. Genom denna tätning finns det ingen fluidkontakt mellan en volym 9 utanför filtret i en radiell riktning och filtrets inre rör 8 förutom genom filterkanalerna. Med andra ord separerar en tätning, i denna utföringsform O-ringarna 48, en volym 9 som är i kontakt med den yttre randen 5 på stapeln av plattor från en volym som är i kontakt med det inre röret 8. Skruven 58, hållardelen 65, tryckcylindern 56 och filtret 40 inryms inom kupan 53 på inloppsstycket 50.

Hållardelen 65 har öppningar som tillåter fluid att flyta in i det inre av kupan 53 för att nå flltrets 40 yttre rand 5.

I den föreliggande utföringsforinen är ñltermontaget avsett att verka med ett fluidflöde från inloppsstycket till utloppsstycket. Med andra ord är ett inlopp av fluid sammankopplat med volymen 9 som är i kontakt med den yttre randen 5 på stapeln av plattor och ett utlopp av fluid är sammankopplat med volymen som är i kontakt med det inre röret 8.

Dock kan i alternativa utföringsformer även den motsatta flödesriktningen genom filtret användas. Med andra ord kan ett utlopp sammankopplas med volymen 9 som är i kontakt med den yttre randen 5 på stapeln av plattor och ett inlopp kan sammankopplas med volymen som är i kontakt med det inre röret 8. Detta kan enkelt realiseras genom att bara ändra den avsedda flödesriktningen i Fig. 3.

En fackman inser att den detaljerade utformningen av ñltermontaget kan varieras och modifieras på många sätt. Den grundläggande principen är 10 15 20 25 30 535 'E77 13 dock att tillhandahålla en tätning som separerar fluidvolymen utanför den yttre randen 5 på stapeln 34 från fluidvolymen i kontakt med det inre röret 8. Även utformningen av arrangemanget av ñlterkanaler kan varieras på många sätt. Fig. 4A illustrerar en utföringsform av platta 28 med första grova ñlterkanaler 20 och andra grova filterkanaler 22 enligt en annan utformning.

I denna utföringsform är de första grova ñlterkanalerna 20 och andra grova filterkanalerna 22 något böjda. Längden på de första grova filterkanalerna 20 och andra grova filterkanalerna 22 blir därigenom något större än i tidigare utföringsformer, dock måste de typiskt tillhandahållas på längre avstånd från varandra. De fina ñlterkanalerna visas inte i denna vy, eftersom de är avsedda att tillhandahållas i den plattas yta som hålls mot denna yta. De fina filterkanalerna avsedda för denna särskilda utföringsform innefattar sex kanaler som bildar en långsam spiral ut från innerkanten varv efter varv.

I Fig. 4B illustreras en annan utföringsform av en platta 28 med första grova ñlterkanaler 20 och andra grova filterkanaler 22 enligt den föreliggande uppfinningen. I denna utföringsform har plattan 28 en hexagonal form. Även hålet 6 i mitten av plattan 28 är hexagonalt. De första grova filterkanalerna 20 och andra grova filterkanalerna tillhandahålls i ett solijäderformat mönster i varje sektor av plattan. De fina ñlterkanalerna (som tillhandahålls i en motsatt yta) är formade som kongruenta hexagoner. Linjeringen av sådana plattor underlättas av den yttre formen.

I Fig. 4C illustreras en annan utföringsform av en platta 28 enligt den föreliggande uppfinningen. I den specifika tillämpningen avsedd för denna utföringsform fordrades att hålet 6 som skapar det inre röret 8 var placerat förskjutet från en central position på plattan 28. De första grova filterkanalerna 20 och andra grova filterkanalerna 22 anordnades i parallella linjära sektioner, där vissa grova filterkanaler sammanstrålar till gemensamma sektioner för att använda plattans yta så effektivt som möjligt. 10 15 20 25 30 535 17? 14 I utföringsformerna som beskrivits än så länge sträcker sig de första grova filterkanalerna och de andra grova filterkanalerna typiskt sett radiellt över en större del av avståndet mellan den yttre randen på stapeln av plattor och hålet. Dock finns det även andra möjligheter. I vissa tillämpningar kan det fordras att fluiden filtreras i två etapper; en första grov etapp som kan ta hand om en större del av partiklarna och en fin etapp som ansvarar för den slutliga filtreringen. Detta kan enkelt åstadkommas genom en utföringsform enligt den föreliggande uppfinningen. I Fig. 5 illustreras en platta 28 på vilken två arrangemang av filterkanaler 30A, 3OB tillhandahålls. Ett första arrangemang av filterkanaler är 30A anordnat radiellt utanför ett andra arrangemang av filterkanaler 3OB. I det första arrangemanget av filterkanaler 30A âr de första grova filterkanalerna och de andra grova filterkanalerna breda och även de fina filterkanalerna har en relativt stor tvärsnittsarea. I denna del av filtret fångas de stora partiklarna. Dock, eftersom kanalerna genom vilka fluiden flyter är relativt vida blir tryckfallet litet även om många av de fina filterkanalerna blockeras av infångade partiklar. I det andra arrangemanget av filterkanaler 3OB är de första grova filterkanalerna och de andra grova filterkanalerna smalare och är även åtskilda av tunnare åsar. De fina filterkanalerna är här mycket smala, för att utföra en slutlig filtrering av fluiden. En sådan tandemfiltreringsfunktion tillhandahålls således vid varje gränsyta i en stapel av plattor och tandemfiltret kan således bytas ut mot ett enkelt filter utan några vidare modifieringar av filterhuset.

En tandemfiltrering kan även uppnås genom att tillhandahålla två staplar av plattor sammankopplade i serie. Fig. 6 illustrerar en utföringsforrn av ett sådant filterarrangemang. Ett första filter 40A filtrerar fluid som strömmar från den yttre randen 5 på stapeln av plattor in till det inre röret 8. Detta inre rör 8 på det första filtret 40A är i den föreliggande utföringsformen i fluid-förbindelse med det inre röret på det andra filtret 4OB. En andra filtrering kan därigenom tillhandahållas för fluid som strömmar från det inre röret 8 till den yttre randen på andra filtret 4OB. Det första filtret 40A kan då väljas att vara ett grovt filter och det andra filtret 4OB kan väljas att vara ett fint filter. 10 15 535 17? 15 I alternativa utföringsformer kan de två filtren givetvis sammankopplas i serie i andra konfigurationer, tex. med båda filtren verkande i samma riktning genom plattornas grånsytor eller med det grova filtret verkande med en strömriktning radiellt utåt, medan det fina filtret verkar med en strömriktning radiellt inåt.

Utföringsformerna som beskrivits ovan ska förstås som några få illustrativa exempel 'av den föreliggande uppfinningen. Fackmannen inser att diverse modifieringar, kombinationer och ändringar kan göras av utföringsformerna utan att avvika från omfånget av den föreliggande uppfinningen. I synnerhet kan olika dellösningar i de olika utföringsformerna kombineras i andra konñgurationer, där så är tekniskt möjligt. Omfånget av den föreliggande uppfinningen definieras dock av de bifogade patentkraven.

Claims (13)

10 15 20 25 30 535 177 16 PATENTKRAV

1. Filter (40, 40A, 40B) innefattande: en stapel (34) av plattor (28); var och en av plattorna (28) har ett genomgående hål (6); kanter (7) på hålet (6) i plattorna (28) i stapeln (34) deñnierar tillsammans ett inre rör (8); åtminstone en gränsyta (32) mellan angränsande nämnda plattor (28) definierar ett arrangemang av filterkanaler (30); (30) filterkanaler (20), andra grova ñlterkanaler (22) och fina ñlterkanaler (26); vilka första grova filterkanaler (20) är öppna mot en yttre rand (5) på stapeln (34) av plattor, sträcker sig i en riktning från den yttre randen (5) arrangemanget av filterkanaler innefattar första grova mot det inre röret (8) och är slutna mot det inre röret (8); vilka andra grova filterkanaler (22) är öppna mot det inre röret (8), sträcker sig i en riktning från det inre röret (8) mot den yttre randen (7) av stapeln (34) av plattor och är slutna mot den yttre randen (7) på stapeln (34) av plattor; vilka fina filterkanaler (26) sammankopplar de första grova ñlterkanalerna (20) och de andra grova ñlterkanalerna (22); vilka första grova filterkanaler (20) och andra grova filterkanaler (22) sträcker sig huvudsakligen radiellt (R) med avseende på hålet (6) och av att de fina filterkanalerna (26) sträcker sig huvudsakligen tangentiellt (T) med avseende på hålet (6), kännetecknat av att de första grova ñlterkanalerna (20) och andra grova filterkanalema (22) är definierade av fördjupningar i en yta på en första platta som definierar nämnda åtminstone en grånsyta (32) och de fina ñlterkanalerna (26) är definierade av fördjupningar i en yta på en andra platta, motstående den första plattan, som deñnierar nämnda åtminstone en gränsyta (32); vilka fina ñlterkanaler (26) är kontinuerliga kanaler som omger hålet (6)-

2. Filter enligt patentkrav 1, kännetecknat av att fördjupningarna som deñnierar de första grova ñlterkanalerna (20), de andra grova filterkanalerna 10 15 20 25 30 535 17? 17 (22) och de ñna filterkanalerna (26) är tillverkade med mikroelektromekaniskt system - MEMS-tekniker.

3. Filter enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att var och en av filterkanalerna i arrangemanget av filterkanaler (30) är sluten i en riktning transversell mot ett huvudplan för plattorna (28).

4. Filter enligt något av patentkraven 1 till 3, kännetecknat av att ytan på plattan innefattar en beläggning.

5. Filter enligt något av patentkraven 1 till 4, kännetecknat av att de första grova filterkanalerna (20) och de andra grova filterkanalerna (22) var och en har en tvårsnittsarea som är större än summan av tvärsnittsareorna av lina ñlterkanaler (26) som ansluter till respektive den första grova filterkanalen (20) eller den andra grova filterkanalen (22).

6. Filter enligt något av patentkraven 1 till 5, kännetecknat av att det inre röret (8) har en tvärsnittsarea som är större än summan av tvärsnittsareoma för de andra grova filterkanalerna (22).

7. Filter enligt något av patentkraven 1 till 6, kännetecknat av att de ñna filterkanalerna (26) är krökta, vilket förhindrar en siktlinje mellan angränsande första grova filterkanaler (20) och andra grova filterkanaler (22).

8. Filter enligt något av patentkraven 1 till 7, kännetecknat av att de första grova ñlterkanalerna (20) och de andra grova ñlterkanalerna (22) sträcker sig radiellt över en större del av avståndet mellan den yttre randen (5) på stapeln (34) av plattor och hålet (6).

9. Filter enligt något av patentkraven 1 till 8, kännetecknat av att det innefattar åtminstone två nämnda arrangemang av filterkanaler (30A, 30B) anordnade en radiellt innanför en annan vid åtminstone en gränsyta (34) 10 15 20 25 535 17? 18 och arrangerade att filtrera en fluid i på varandra följande etapper, en i var och en av nämnda åtminstone två anordningar av fllterkanaler (30A, 30B).

10. Filtermontage (42) innefattande: ett filterhus (70); ett filter (40) enligt något av patentkraven 1 till 9 anordnat i filterhuset (70); en tätning (48) som separerar en volym (9) som är i kontakt med den yttre randen (5) på stapeln (34) av plattor från en volym som är i kontakt med det inre röret (8).

11. Filtermontage enligt patentkrav 10, kännetecknad av ett inloppsstycke (50) sammankopplat med den volym (9) som är i kontakt med den yttre randen (5) på stapeln (34) av plattor och ett utloppsstycke (52) som är sammankopplat med den volym som år i kontakt med det inre röret (8).

12. Filtermontage enligt patentkrav 10, kännetecknad av ett utloppsstycke sammankopplat med den volym (9) som är i kontakt med den yttre randen (5) på stapeln (34) av plattor och ett inloppsstycke som är sammankopplat med den volym som år i kontakt med det inre röret (8).

13. Filtermontage enligt något av patentkraven 10 till 12, kännetecknad av åtminstone två filter (40A, 40B) enligt något av patentkraven l till 9 anordnade i filterhuset (42) sammankopplade i serie.