過濾件及過濾單元的製作方法

2023-11-30 18:44:41 1

本發明涉及過濾件，其包括帶有支承面且可透流體的支承件，其中過濾層被沉積到該支承面。

背景技術：

過濾被廣泛應用在工業、商業和日常生活中。過濾牽涉到通過使載體流體經過或穿過僅允許其中一些組分滲透的屏障將一種或多種組分從載體流體中物理分離。過濾可被分為深層過濾或濾餅過濾。利用深層過濾，可以將顆粒截留在過濾介質裡面。利用濾餅過濾，顆粒厚層或顆粒濾餅會積留在過濾介質的表面上。

本發明尤其涉及但並不限於用於深層過濾的過濾件。深層過濾可應用於多種應用場合。深層過濾將雜質和不期望的顆粒從食物和飲料中除去以提高其天然味道。世界範圍內，冷無菌過濾生啤酒和瓶裝啤酒將繼續保持明顯流行趨勢。因此，無需熱處理的柔和啤酒生產需要發展成熟且可靠的過濾技術。除去汙染啤酒的微生物同時保留啤酒清亮度並提高其化學-物理穩定性。當在造酒領域使用深層過濾時，人們非常重視微生物安全性。

深層過濾器分離粗大和細小的渾濁物質並提供膠體保留率，同時顏色保持性差地還保留有益成分。對味道和顏色的柔和處理在過濾中扮演特別重要的角色。除了可靠分離細小膠體和粗大分散的渾濁物質外，過濾的目的還在於選擇性地分離產生渾濁的長鏈脂肪酸酯。為此尤其會使用具有低的鈣鎂離子濃度及高的雜醇油和精油吸收能力的深層過濾器。

礦物水、餐用礦物水、產物水以及工業用水的生產對過濾技術提出特別高的需求。特別強調通過深層過濾對顆粒可靠過濾。深層過濾確保安全可靠的過濾。在食品業中存在有多種可行的過濾應用，其中深層過濾扮演重要的角色。通常在明膠、液態糖和轉化糖漿、葡萄糖、右旋糖、萃取物、精華、酶液和凝乳酶的生產中使用過濾工藝。例如在食用油生產中過濾是尤其重要的，其中最重要的是要保留風味、維生素和脂肪酸組合物同時去除渾濁物質和粘性物質。

us4032457a公開了一種濾筒，其中過濾器具有兩個或更多完全不同的纖維層，其中至少一個纖維層容納活性顆粒。通過溼吸積工藝將不同的層形成在過濾器的合適位置。過濾器具有多孔管形式的內部環狀芯體。管可由諸如為聚丙烯的塑料材料製成且穿設有孔。根據吸積到管上的纖維的物理特性，孔尺寸可以改變。管用於為過濾件提供抗壓強度並限定過濾物料在流經已吸積到管上的過濾面後排出的中心流道。

de9016243u1公開了用於過濾流體介質的過濾器模塊，其包括堆疊的多個環形過濾單元。呈圓環狀的過濾單元具有外濾板和保持內部流道暢通的中間布置隔離件。過濾單元沿中心過濾通道元件堆疊。通過這種布置，與us4043457a中的過濾管相比，堆疊的過濾單元的過濾介質表面積被增大。

利用造紙法製造de9016243u1中的濾板。使用溼法造紙工藝製造濾板，其中過濾介質的全部成分通過專用攪拌器懸浮在水中。懸浮體濃度可在0.5％至5.0％範圍內。懸浮體(紙漿)在長網造紙機的絲網上被脫水。脫水之後，平面紙被乾燥。從乾燥後的紙上裁切出濾板並布置在隔離件上以獲得可堆疊的過濾件。乾燥後的紙也可被用於卷狀過濾部件或者一次性過濾單元。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供具有改善的過濾性能的過濾件並提供這種過濾件的簡便的製造方法。

該目的通過下述過濾件來實現，其包括具有支承面的可透流體的支承件，所述支承面具有表面積增大輪廓。過濾件進一步包括沉積在該支承件的支承面上的過濾介質，該過濾介質形成適應於該支承件的表面積增大輪廓的過濾層。該過濾層將具有增大的過濾面積，這將提升過濾件的過濾性能。

過濾件本身已經提供過濾層的增大的表面積。當然，為了進一步增大過濾層表面積，可在過濾單元中類似於現有技術de8717200u1所述的那樣設置根據本發明的多個過濾件。

根據本發明的過濾件還提供過濾件的簡便製造。因為過濾件是或多或少剛性的且包括表面積增大輪廓的構件且過濾介質沉積在該支承件的支承面上，故通過將過濾介質沉積在支承面上，使過濾介質形成仿照表面積增大輪廓的過濾層。此外，在製成過濾層後，不需要將其從待使用的支承件上去除。它保留在屬於過濾件的一部分的支承件上。

為了製造根據本發明的過濾件，直接在具有立體的表面積增大輪廓的支承件的支承面上進行溼法造紙工藝。該支承件被浸泡在由水和用於過濾介質的成分構成的懸浮體中。通過經支承件的真空抽吸，過濾介質被沉積在支承面上。在真空抽吸期間，在支承件的支承面上形成均勻一層懸浮的過濾介質。因為所形成的過濾層的流動阻力，發生該層在支承面上均勻生長。當過濾層厚度長大到足夠厚度、優選為2至10毫米時停止該工藝。最後，該支承件從懸浮液中被抽出、被脫水和乾燥。在乾燥過濾件後，過濾件可被組裝成過濾單元。不必將過濾層從支承件處除去。該支承件是過濾件的一部分。

表面積增大輪廓最好包括多個凸面部和/或凹面部。這些凸面部和/或凹面部可呈諸如是四面體狀的多面體狀。與其它三維形狀相比，四面體狀具有最佳表面積體積比的優點。這意味著該表面積相比於被過濾層包裹的體積儘可能大。

該支承件可以是篩網、網眼或開放多孔體，以使其是可透流體的。該支承件可以是可以包括開放多孔塑料材料例如聚烯烴多孔性材料或多孔玻璃。

過濾介質尤其包括溼法非織造纖維材料。也可以是多層結構，其通過溼法工藝用幾種不同的結構獲得，例如先是小孔隨後是具有較大孔的另一層。

過濾介質優選是以下材料組中的至少一種材料，該材料組包括纖維素纖維、硅藻土、珍珠巖、活性碳、溼強樹脂、雙組分纖維、聚合物粉、吸收劑、玻璃纖維、丙烯酸樹脂和環氧樹脂。

該支承件呈透鏡狀或盤狀。該支承件具有在過濾件的非濾出側上的、構成支承面的、彼此背對的兩個外表面部。

所述支承件優選包括兩個篩網狀支承件，每個支承件形成該支承件的外表面部之一。在支承件之間實現該過濾件的濾出側，在那裡可將濾出流體引導到中心通道。替代地，呈透鏡狀或盤狀的、具有彼此背對的兩個外表面部的支承件可由多孔材料製成。在由多孔材料製成的支承件的主體的這些表面之間可將濾出流體引導到中心通道。

篩網狀的支承件優選在外周上彼此密封連接，以在支承件內在濾出側獲得內部空間。

通過將多個如上所述的過濾件沿縱軸線連續布置，可獲得過濾單元。任一對相鄰過濾件以其外表面部之一彼此相向。

每個支承件的表面積增大輪廓包括多個凸面部和/或凹面部，相鄰一對過濾件的凸面部和/或凹面部相互嚙合。這意味著相鄰過濾件儘量彼此靠近就位但在過濾層區域內沒有相互接觸。

為了增大儘量相互靠近地布置兩個相鄰過濾件的可能性，任一對相鄰過濾件的第一過濾件在其朝向該對相鄰過濾件的第二過濾件的外表面上具有多個凸面部，其中該對相鄰過濾件的第二過濾件在其朝向所述第一過濾件的外表面上具有多個凹面部。第一過濾件的凸面部可以布置在第二過濾件的凹面部內，但沒有接觸第二過濾件。因此，在第一過濾件的凸面部與第二過濾件的凹面部之間，流體以流動。在第一過濾件的凸面部和第二過濾件的凹面部之間的空間形成用於未過濾流體的通道。

附圖說明

以下將參考在所附的視圖中示出的優選實施例進一步詳述本發明：

圖1是呈透鏡狀的過濾件的第一實施例的俯視圖；

圖2是圖1中的過濾件的剖視圖；

圖3是圖1和2中的過濾件的表面區域的放大透視圖；

圖4是圖1和2中的過濾件的表面區域的放大剖視圖；

圖5是具有多個圖1-3中的過濾件的過濾單元的剖視圖；

圖6是圖4中的過濾單元中一對相鄰的過濾件的放大圖；

圖7是圖1-3中的過濾件的製造過程的示意圖；

圖8是具有作為表面增大結構的珊瑚狀結構的過濾件的第二實施例的橫截面圖；

圖9是具有作為表面增大結構的棕櫚樹狀結構的過濾件的第三實施例的橫截面圖；

圖10是具有作為表面增大結構的杆狀物或指狀物的過濾件的第四實施例的剖視圖；以及

圖11是圖10中的過濾件的透視圖。

具體實施方式

圖1-4公開了過濾件1的第一實施例並且在下文中將一併描述。過濾件1包括具有過濾層3的支承件2，該過濾層沉積在支承件2的支承面4上。支承件2是可透流體的。在當前例子中，支承件2最好由篩網或絲網製成並具有構成支承面4的外表面和構成外圍通道10的內部空間。因此，支承件2且進而過濾件1呈透鏡狀並具有沿縱軸線l穿過濾件1的中心通道9。過濾件1呈形成中心通道9的圓環狀。過濾件1具有彼此背對的上外表面部5和下外表面部6。上外表面部5由上支承件7上的過濾層形成，下外表面部6由下支承件8上的過濾層形成。上支承件7和下支承件8沿繞縱軸線l的周長12彼此相連並在軸向上彼此間隔開，從而在上支承件7和下支承件8之間設有外圍通道10。上支承件7和下支承件8形成為與圓環大體相同。

上外表面部5和下外表面部6一起形成支承件2的支承面4。支承面4具有多個呈四面體狀的凸面部11，這將使過濾面積增大。構成過濾層3的過濾介質沉積在支承面4即上外表面部5和下外表面部6上，從而使過濾層3仿照支承面4的輪廓。凸面部11構成該支承面4的表面積增大輪廓。

使用時，可將中心通道9流體連通到排出通道(未示出)，從而可使未過濾流體從過濾件1的過濾層3的外部隨後經過濾件2流入外圍通道10。從外圍通道10起，現在，過濾後的流體將被徑向朝內地引導向中央通道9以便被轉送至過濾單元的排出通道。

圖5和圖6示出帶有多個過濾件的過濾單元。將過濾件100、101沿其縱軸線l堆疊到管102上。過濾件100、101與圖1-3中的實施例大體相同，這意味著圖5和圖6中的過濾件100、101也呈帶有中心通道的透鏡狀。中心通道用於將過濾件100、101堆疊到管102上。過濾件100、101也具有如在圖1-3的實施例中所述的外圍通道107、108。過濾件100、101中的每個外圍通道107、108與管102中的孔103流體連通，從而使來自外圍通道107、108的流體可以穿過孔103進入形成排出通道109的管102的內部。在相鄰的過濾件100、101的外表面之間，孔103通過密封環104相對於非濾出側的外側密封。為清楚起見，圖5僅示出了上密封環104和下密封環。然而，每兩個過濾件100、101之間設有密封環104。

過濾單元包括兩種不同類型的過濾件100、101，即沿縱軸線l交替設置的第一過濾件100和第二過濾件101。每對相鄰過濾件100、101中的過濾件100、101具有不同形狀的支承面。第一過濾件100具有圖1-3中的實施例的凸面部105且具有圖4的剖視圖中的形狀。

第二過濾件101具有多個凹面部106。凸面部105呈四面體狀。凹面部106也呈四面體狀但相對於凸面部105呈互補的形式。

過濾件100、102形成為使每個凸面部105在沿縱軸線l的縱向上朝向凹面部106。如可從圖6中最清楚看到，凸面部105和凹面部106相互嚙合。這意味著這些凸面部5在軸向上部分安置在凹面部106內。

所述過濾件100、101至少在該外表面的大部分範圍內未相互接觸。在第一過濾件100的凸面部105與相鄰的第二過濾件101的凹面部106之間建立用於未過濾流體的通道。

圖7示出圖1-3中的過濾件1，其中，出於簡化的原因，未示出表面積增大輪廓。為了製造過濾件1，支承件2的中心通道9通過在下側的密封板13被密封。中心通道9在上側帶有連接到管15或者軟管的接合器14以在中心通道9進而在外圍通道10中形成真空。支承件2被浸入填充有流體優選是水和用於過濾介質的成分的懸浮體的槽16中。通過經由管15、中心通道9和外圍通道10的真空抽吸，過濾介質被沉積在支承件2的支承面4上，以使來自槽17的水流經支承件2進入外圍通道10和中心通道9進而經管15排出。由此，過濾介質被沉積在支承面上，形成由懸浮過濾介質構成的均勻層。由於所形成的過濾層3的流動阻力，發生過濾層3在支承面4上均勻生長。當過濾層3的厚度長大到足夠厚時，該過程停止，支承件2從懸浮體17被抽出。在過濾件1乾燥之後，過濾件可被組裝成過濾單元。

支承件2可由篩網或絲網製成。替代地，支承件2可由構成外圍通道10的多孔材料體製成。據此，由於流體可透性，支承件2無需是空心的。

圖8示出過濾件200的第二實施例，其橫截面形狀呈具有樹結構的珊瑚狀。多個過濾件200、200』、200」、200」』繞縱軸線布置且經由孔203管線連通到中心管202。過濾件200、200』、200」、200」』自過濾件200、200』、200」、200」』和管202的接合點處開始分叉出更多分支。過濾件200、200』、200」、200」』和管202組成過濾單元。在過濾件200、200』、200」、200」』的濾出側，過濾件200、200』、200」、200」』形成經由孔203引導到中心管202的排出濾出流體的外圍通道207。在外圍通道207的相對一側，過濾件200、200』、200」、200」』帶有在支承件的支承面上的過濾層。過濾件200、200』、200」、200」』優選呈平行於縱軸線l的擠出件形式。易於將過濾件200、200』、200」、200」』和管202一起插入圓柱形殼體218。

圖9示出過濾件的第三實施例，其具有棕櫚樹狀橫截面。第三實施例與第二實施例基本相同。提供在外尺寸上稍微不同的兩種不同的過濾件300、301。過濾件300、301也呈平行於縱軸線l的擠出件形式並連接到板條302，以使過濾件300、301和板條302一起形成排出濾出流體的中心通道309。過濾件300、301和板條302組成過濾單元。易於將整個過濾單元插入圓柱形殼體318。

圖10和圖11示出了過濾件401的第四實施例，其具有作為表面增加結構的杆狀物或指狀物411。過濾件401包括支承件402。將過濾層403沉積在支承件402的支承面404上。支承件402是可透流體的。在這個例子中，支承件402是由多孔材料製成的物體。它也可由篩網或絲網製成並具有構成支承面404的外表面和構成外圍通道的內部空間。

支承面404具有呈杆狀物或指狀物形式的多個凸面部411，這將增大過濾面積。構成過濾層403的過濾介質被沉積在支承面404上以使過濾層403吻合支承面404的輪廓。凸面部411構成支承面404的表面積增大輪廓。

支承件402具有平坦的下表面406，通過帶有周向密封413的密封板414覆蓋該下表面，以將過濾件401密封連接在過濾單元的殼體內。在密封板的中部設有中心通道409。使用時，中心通道409可流體連通到排出通道(未示出)以使未過濾流體從過濾件401的過濾層403外部隨後流經過濾件402。濾後流體將向內引導到中心通道409以轉送到過濾單元的排出通道。附圖標記

列表

1過濾件；2支承件；3過濾層；4支承面；5上外表面部；6下外表面部；7上支承件；8下支承件；9中心通道；10外圍通道；11凸面部；12周長；13密封板；14接合器；15管；16水槽；17懸濁液；100第一過濾件；101第二過濾件；102管；103孔；104密封環；105凸面部；106凹面部；107外圍通道；108外圍通道；109排出通道；110外表面部；111外表面部；200、200』、200」、200」』過濾件；202管；203孔；207外圍通道；218圓柱形殼體；300過濾件；301過濾件；302板條；303孔；307外圍通道；308外圍通道；309中心通道；318殼體；401過濾件；402支承件；403過濾層；404支承面；406下表面；409中心通道；411凸面部；413周向密封；414密封板；l縱軸線。