本发明涉及用于对所要处理的流体介质进行切向流分离以便产生滤液和滞流物(retentate，渗余物)的元件的
技术领域：
：，这些元件通常被称为滤膜。更准确而言，本发明涉及用于减小乃至消除堵塞问题的多通道的多孔支撑体(support，载体)的新颖形状，且还涉及一种附加的制造该支撑体的制造方法，以及包括该支撑体的切向流分离元件。
背景技术：
：：使用膜的分离方法用于多种行业，特别是用于生产饮用水(potablewater，饮料水)和处理工业污水的情况，以及用于化学、石油化学、制药、农产品工业以及生物科技领域。膜构成选择性屏障，且在传送力的作用下，其用于透过或挡止所要处理的介质的特定成分。这些组分的尺寸相对于膜中的孔的尺寸(的大小)导致其被透过或挡止，因而膜的作用类似于过滤器。根据孔尺寸的不同，这类技术被称为“微滤”、“超滤”、或“纳米过滤(纳滤)”。现有的膜具有不同的构造和质地(texture，结构)。一般而言，该膜由多孔支撑体(载体)构成，该支撑体为膜提供机械强度且赋予其形状，进而决定了膜的过滤面积。在该支撑体上沉积有一个或多个分离执行层，每个分离执行层的厚度均为几微米且被称为“分离层”、“过滤层”或“作用层”。在进行分离的期间，被过滤的流体被传送经过分离层，且该流体随后通过支撑体的多孔结构而散布开以便朝向多孔支撑体的外表面行进。所处理的流体的已穿过分离层和多孔支撑体的部分被称为“渗透液”或“滤液”，其被围绕膜的收集室回收。其余的部分被称为“滞流物”，且按照一般规则，其经由再循环回路被再次注入到膜的上游的待处理的流体中。在传统方式中，支撑体初始通过挤塑(挤出成型)而被制造成所需形状，然后在一定温度下烧结足以确保所需强度的一段时间，同时在所得到的陶瓷中存留所需的开放且互连的多个孔的结构。该方法必然导致获得一个或多个直线形通道，此后依次地沉积和烧结多个上述分离层。支撑体通常呈管状，并具有与支撑体的中心轴线平行设置的一个或多个直线形通道。大体上，这些通道的内侧表面平滑且不存在任何不规则之处。然而，已发现由此种形状的支撑体制造的滤膜面临着堵塞的问题，其结果是它们在流速上性能受限。具体而言，小颗粒和大分子可能被吸收在分离层的表面上，或者可能以溶胶或沉淀的形式沉积在其上，甚至可能穿入到孔中并阻塞其中一些孔。所有使用过滤元件进行的切向分离都依赖于选择性转移的原理，其效率取决于膜(作用层)的选择性以及被视为一个整体(支撑体+作用层)的过滤元件的渗透性(流动)。选择性和渗透性是由(但并非仅由)作用层和过滤元件的特性决定，因为选择性和渗透性会由于浓差极化、沉淀和/或孔的阻塞而下降或受限。在过滤操作期间当待处理的液体中存在的大分子在膜/溶液界面上变得浓密时，发生浓差极化现象，此时大分子施加与分离力相反的渗透背压，或者在菲克定律的作用下扩散回到待处理液体的中心。这种浓差极化现象的起因是由于溶剂的渗透而使残留的成分聚集在膜的附近。当过滤操作期间膜的表面处的粒子浓度增加到足以导致出现呈溶胶或粘性沉淀形式的凝聚相(凝相)时，则出现沉淀，造成膜阻力之外的流体阻力上升。当尺寸小于或等于孔的尺寸的粒子侵入时会发生孔的阻塞，由此造成过滤面积降低。堵塞及其可逆性或不可逆性，是复杂的、取决于过滤元件的现象，特别是取决于其分离层、待处理液体以及操作参数。堵塞是对于过滤的经济吸引力的主要阻碍，因为在设计过滤设施时，其首先导向增大安装区域以满足处理容量方面的需求，然后其需要使用特定技术手段来弥补后期堵塞，例如使用洗涤剂或回冲进行定期清洁循环。在现有技术中已提出数种方案，以通过在过滤元件的通道内部产生湍流状况来减缓堵塞现象。最初提出的是在管状过滤元件中引入湍流产生装置。具体可参见journalofmembranescience(膜科学期刊)的第208期(2002)第303-314页，作者为d.m.krstic等人。通过限制堵塞，这些装置起到改善渗透流动的作用，从而提升了过滤效率。尽管如此，在管状元件中安装和附接这样的装置是困难且复杂的操作。而且，它们引发有害的振动，对于设备的可靠性是不利的。m.y.jaffrin在journalofmembranescience的第324期(2008)第7-25页还提出其它更为复杂的系统，它们使用相对于彼此转动的圆形膜和中心模块以便产生湍流(turbulence，紊流)。尽管如此，这种工作展示了利用所产生的大剪切速率来减少堵塞。其它方案包括更改管状元件的形状。专利fr2503615描述了用于过滤在压力下注射的气体混合物的柱形管，管的内壁具有压痕用以产生湍流，其防止气相之一聚集在管壁上且通过气态扩散来促进分离。这些压痕是通过使正在离开挤塑模具的管从多个辊或工具之间穿过，使管在管壁的整个厚度上局部形变而形成的。专利fr2503616描述了基于相同原理的方法，包括采用在管的两侧彼此面对设置或在交错位置设置的滚花轮，在(管)离开挤塑模具时使管壁形变。在这两份专利文献中，在挤塑单通道管的先期步骤之后，随即通过塑性形变来进行最终成形步骤，以便通过使用旋转式冲压机或类似装置在管的外表面上施压而在单通道内部获得压痕。得到这样的“压痕”是较容易还是较困难取决于材料的延展性，即其经受永久形变而不断裂的能力属性。然而，用于制造陶瓷膜的化合物并不具有良好延展性：它们容易被挤塑成形，但它们的断裂伸长率通常小于5％。而且，通过这样的技术，仅能够得到小尺寸的压痕。最后，在管的整个厚度上造成形变会导致材料中的高水平应力且导致碎裂的风险，因而使机械强度大幅退化。还可以参照专利申请fr2736843，其提出具有单通道的多孔管，其管壁包括压痕，但支撑体的周边的壁是平滑的。为此，该多孔管是借助包括沿其轴线设置的柱形销的挤塑模具而成形的，该挤塑模具的销或出口被安装为能转动并且具有非圆形的截面。这种制造技术仍然被限制于特定类型的压痕，即从分离元件的一端到另一端连续延伸的压痕，且其不能在通道的流动截面(flowsection)中产生任何变化。而且，其不能被转用于制造具有一系列的内部通道的分离元件。尽管如此，对多通道分离元件的需求却不断增长，因为其能够增大过滤表面积进而提升性能。以同样的方式，专利文献ep0813445描述了一种具有一个或多个通道的过滤元件，每个通道均包括螺旋槽，该螺旋槽可以是单起始槽、双起始槽或三起始槽。该过滤元件存在着与文献fr2736843中描述的过滤元件相同的缺陷。在这样的背景下，本发明旨在提供新颖的过滤元件以及适于制造这些过滤元件的制造技术，所述过滤元件具有多通道结构以及适于降低乃至消除堵塞现象的形状。本发明的一个目的是提供新颖的过滤元件，其形状可以被调整为具有规则(order)，以在通道内部产生高表面剪切应力和强烈的湍流，但不存在现有技术方案的缺陷。技术实现要素：为实现这样的目的，本发明提供了一种整体式切向流分离元件，用以将待处理的流体介质分离成滤液和滞留物，所述分离元件包括直线形结构的整体式刚性多孔支撑体，其中形成有多个通道以供待处理的流体介质在入口与用以排出滞流物的出口之间流过，以便从支撑体的外表面回收滤液。根据本发明，该整体式刚性多孔支撑体限定了作用于待处理流体的流动的多个障碍部，这些障碍部从所述通道的内壁延伸，在材料和多孔性结构方面与该支撑体相同，并且与支撑体在材料和多孔结构方面存在连续性，这些障碍部造成通道的流动截面的变化。此外，本发明的元件还可结合下列附加特征的至少一项和/或其它：·至少一个分离层，连续地沉积在通道的内壁上并完全覆盖障碍部；·这些障碍部的数量、形状和尺寸适于促进在湍流状况下进行流动，且适于引发足够的剪切力和再循环，从而能够减少甚至消除通道的内壁上的过滤层的沉积物和孔隙堵塞；·这些障碍部对应于形成在通道的内壁上的不连续的凹凸状(relief，浮雕)部分；·这些障碍部的表面用以与待过滤的流体进行接触，并且沿待处理流体的流动方向朝向入口倾斜；·如果以下三个条件(criteria，标准)中的至少一个变化，即如果通道的正截面的面积、形状和尺寸之一发生变化，则这些障碍部造成通道的流动截面的变化；·多孔支撑体由有机或无机材料制成；·多孔支撑体以及连续地沉积在通道的内壁上并且完全覆盖障碍部的至少一个分离层均由选自以下成分的陶瓷构成：氧化物、氮化物、碳化物和其它陶瓷材料及其混合物，特别是钛、铝和锆氧化物及其混合物、氮化钛、氮化铝、氮化硼和碳化硅，且可选择地与另一种陶瓷材料混合；·支撑件的平均孔径介于4微米(μm)至40μm范围内；·平均孔径对应于容量分布的d50值，在该d50值处，孔的总容量的50％对应于直径小于该d50值的孔的容量；该容量分布是通过压汞(mercurypenetration，汞渗透)获得，例如通过使用iso标准15901-1：2005中描述的技术获得；以及·多孔支撑体的外表面具有固定的轮廓。本发明还提供一种制造根据本发明的整体式分离元件的方法。本发明的制造切向流分离元件的方法，其中通过形成多个单独的叠层(ply，层片)来制成支撑体的三维结构，这些单独的叠层被叠置并相继地彼此结合，以便渐次地构建期望的三维形状。而且，本发明的元件还可结合有至少一个和/或另外多个下列附加特征：·通过重复下列步骤来制成上述三维结构：·制成用于形成多孔支撑体的材料的连续基底(bed)，该基底在大于多孔支撑体的上述叠层处的截面的区域上具有固定的厚度；·局部地固结一些上述材料以形成为每个叠层所确定的图案(pattern，样式)，以便在产生单独的叠层的同时将以此方式制成的单独的叠层结合到前一叠层上；·制成呈有机或无机粉末形式的固体材料的连续基底；·制成其中沉积有无机粉末的光聚合性液态前体形式的介质的连续基底；·通过连续或不连续地熔化热熔性固态前体的料线(string)而制成每个叠层，该热熔性固态前体或者是本身用于制备有机支撑体和有机层的热熔性有机聚合物，或者是热熔性有机聚合物和陶瓷无机粉末的混合物，用以制成无机属性的支撑体；以及·通过喷射粉末使其在激光束中熔化来产生连续的材料串(bead，珠)。本发明还提供了通过在本发明的上下文中限定的方法获得的切向流分离元件。根据本发明而实现建立支撑体的三维结构这一事实能够通过光学显微镜或通过扫描电子显微镜观察上述各个不同叠层而被显现。当然，期望各层之间的边界尽可能细薄。附图说明以下参照附图给出的描述使本发明能够被更好地理解。图1是根据本发明的分离元件的立体图，其具有用于待处理流体的八个流动通道，并且设有长形的(oblong)或稻粒状的局部表面障碍部。图2a是根据本发明的分离元件的立体图，示出了障碍部的另一个实施例，该障碍部呈设置在用于待处理流体的八个流动通道内部的脊的形式。图2b是图2a所示的分离元件的纵向截面图。图3是根据本发明的分离元件的立体图，示出了障碍部的另一个实施例，该障碍部呈设置在用于待处理流体的七个流动通道内部的杆的形式。图4是根据本发明的分离元件的立体图，示出了障碍部的又一个实施例，该障碍部呈设置在用于待处理流体的八个流动通道内的表面螺旋部的形式。具体实施方式首先，给出在本发明的上下文中使用的一些术语的定义。术语“平均粒径”用于表示体积分布(volumedistribution，容量分布)的d50值，在该体积分布中，50％的颗粒的总容量对应于直径小于该d50值的颗粒的容量。该体积分布为以颗粒容量频率作为颗粒直径的函数而绘制的曲线(分析函数)。该d50值对应于位于通过激光衍射粒度尺寸获得的频率曲线下方的区域的两个相等部分之间的中值，其是在本发明的上下文中用于测量颗粒的平均直径的参考技术。关于d50的测量技术，具体可参见：·iso标准13320：2009，关于激光粒度尺寸测量技术；·iso标准14488：2007，关于对所分析的粉末进行取样的技术；以及·iso标准14887：2000，关于在通过激光进行粒径测量之前将粉末样品可再现地分散在液体中。术语“平均孔径”用于表示容量分布的d50值，其中孔的总容量的50％对应于直径小于该d50值的孔的容量。该容量分布为以颗粒体积频率作为孔直径的函数绘制的曲线(分析函数)。该d50值对应于位于频率曲线下方的区域的两个相等部分之间的中值，对于几纳米(nm)的数量级的平均直径，该频率曲线是通过压汞(mercurypenetration，汞渗透)获得，或者对于较小直径的孔，通过吸附气体，特别是吸附n2(来得到频率曲线)，这两种技术在本发明的上下文中用作参考，以供测量孔的平均直径。特别地，可以使用以下文献中描述的技术：·iso标准15901-1：2005，关于压汞测量技术；以及·iso标准15901-2：2006和15901-3：2007，关于气体和吸收测量技术。本发明提出了用于将待处理的流体介质分离为滤液和滞流物的切向流分离元件，这种元件包括多通道的整体式多孔支撑体，其形状被选择为在通道的内侧壁上限定多个障碍部以便阻碍待过滤流体的流动。这种整体式支撑件(其中障碍部形成整体式多孔结构的一整体部分)既不能够通过现有技术中提出的用于包括湍流促进部(promoter)的多通道支撑体的技术制成，也不能通过用于制造多通道元件的传统挤压技术来制成。在本发明的上下文中，提出通过使用添加(additive，附加)制造技术来制造这种整体式多孔支撑体，且还能制造整个隔离元件(即，包括那些隔离层)。在本发明的上下文中，分离元件用于通过切向过滤来分离流体介质，并且它们通常被称为滤膜。这种分离元件包括多孔支撑体，该多孔支撑体中设有用于待过滤流体的多个流动通道。传统上，该支撑体呈管状。每个流动通道都有入口和出口。一般而言，流动通道的入口位于支撑体的一端部，该端部作为待处理的流体介质的入口区，而出口位于支撑体的另一端部，该端部为浓缩液的出口区。在这种分离元件中，构成支撑体的主体具有多孔性结构。这种多孔性结构的特征在于孔的平均直径，如由通过压汞测孔法测得的孔的分布导出的平均直径。支撑体的多孔性结构是开放性的并且形成互连的孔阵列，从而使得被过滤分离层过滤的流体能够穿过多孔支撑体并在其周缘被回收。通常的做法是测量支撑体的水渗透性，以便证明支撑体的流体阻力。具体而言，在多孔介质中，不可压缩粘性流体的稳态流由达西定律决定。借助被称为“渗透性”的特性参数，流体的速度与压力梯度成比例，而与流体的动态粘度成反比，例如，可以根据1996年12月的法国标准nfx45-101来测量渗透性。渗透物由此从多孔支撑体的外周面被回收。通道的壁被至少一个过滤分离层连续覆盖，该过滤分离层用于过滤待处理的流体介质。作为限定，过滤分离层的平均孔径必须小于支撑体的平均孔径。这些分离层限定了切向流动分离元件的如下表面：该表面与待处理流体接触，且待处理流体在该表面上流动。图1示出了其中设有一系列通道的这种管状的切向流分离元件1的示例，然而，使用本发明的方法还可构造许多其它的形状。切向流分离元件1包括多孔支撑体2，多孔支撑体2被制造为呈沿着纵向中心轴线a延伸的长形，这就是为何称该多孔支撑件的结构为“线形”的原因。图1所示的多孔支撑体2具有圆形的正截面(rightcross-section，直截面)，且因此具有圆柱形外周面或外表面5，然而该正截面可以呈任何形状，例如其可以为多边形。术语“截面”表示体积被平面截切而限定的形状，其中圆柱体的正截面是圆柱体被垂直于纵向中心轴线的平面截切而限定的形状。根据本发明的特征，支撑体的外表面或周面5具有固定的轮廓。换言之，除了由材料本身的孔隙产生的、或者因成形方法本身的性质导致的表面粗糙而产生的不规则性之外，外表面5不存在任何表面不规则性。因此，外表面5不具有任何形变或压痕。应领会的是，该轮廓对应于多孔支撑体2在包含纵向中心轴线a的横向平面中截取的外部形状。在所示的示例中，支撑体2的轮廓呈线形且从入口到出口不变。换言之，不变(固定)的轮廓意指平行于支撑件的中心轴线的所有外部母线都是彼此平行的直线。多孔支撑体2被设置为具有一系列平行于支撑体的轴线a延伸的通道3。在图1所示的示例中，有八个这样的通道。当然，设置在多孔支撑体2中的通道3的数量可以有不同。同样，通道3的正横截面可以呈各种形状，并且它们可以相同或不同。在图1所示的示例中，位于周部的七个通道3呈三角形的正横截面，而中心通道3则呈圆形的正横截面。每个通道3均具有被至少一个分离层4覆盖的表面，该分离层4与在通道3内部流动的待处理流体介质接触。流体介质的一部分穿过分离层4和多孔支撑体2，使得这部分被处理的流体(称为“渗透物”)流过该多孔支撑体的外表面5。待过滤的流体在入口区域和出口区域之间流动。在所示的示例中，入口区6位于管状支撑体的一端，而出口区7位于另一端。通常，过滤分离层的厚度介于1μm至100μm的范围内。当然，为了能够执行其分离功能并且作为作用层(有效层)，分离层的平均孔径小于支撑体的平均孔径。通常，过滤分离层的孔径小于支撑体的平均孔径至少3倍(即至多为支撑体的平均孔径的三分之一)，优选为至少5倍(至多五分之一)。用于微滤、用于超滤和用于纳滤的分离层的概念是本领域技术人员公知的。一般认为：·微滤分离层的平均孔径介于0.1μm至2μm的范围内；·超滤分离层的平均孔径介于0.1μm至0.01μm的范围内；以及·纳滤分离层的平均孔径介于0.5nm至2nm的范围内。这种所谓的“作用(有效)”微滤层或超滤层能够被直接沉积在多孔支撑体上(对于单层分离层)，或者其甚至被沉积在具有较小平均孔径的中间层上，其自身被直接沉积在多孔支撑体上(对于单层分离层)。举例而言，分离层可以基于一种或多种金属氧化物、碳化物或氮化物、或者甚至其它陶瓷，或者可以仅由这些材料构成。特别地，分离层可基于tio2，al2o3和zro2，或者可仅由tio2，al2o3和zro2单独地或以混合物方式构成。根据本发明的基本特征，支撑体成形为具有从通道3的内壁31起始(延伸)的一系列障碍部9，这些障碍部适于对流动产生干扰，并适于产生其幅度足以引起回流发生的剪切力，从而限制堵塞现象，甚至完全消除之。障碍部9形成整体式多孔支撑体的一体的部分，即，它们具体是由多孔支撑体本身给定的形状来形成，而不是任何方式的单独配件。支撑体和障碍部一起形成单件的多孔整体式元件，而不存在任何种类的连接，界面或接合部。障碍部和多孔支撑体的材料和多孔性结构是相同的，障碍与多孔支撑体之间的材料和多孔性结构是连续的。因此，障碍部9与支撑体2机械地整合为一体，并且障碍部9与支撑体2具有相同的化学抗性。障碍部9被分离层完全覆盖，使得它们不减小反而增大分离元件的过滤面积。障碍部9与支撑体2之间的材料的相同性质意味着它们的所有部分在化学性质上均相同，即它们在多孔支撑体中和障碍部中都是相同的。相同的多孔性结构包括孔隙率、弯曲度以及孔隙的尺寸和分布，其在元件的所有部分，即在障碍部中和多孔支撑体中均相同。材料连续性意味着元件的所有部分在化学性质上相同，即在障碍部与多孔支撑体之间不存在化学不连续。多孔性结构的连续性意味着孔隙率、弯曲度以及孔隙的尺寸和分布在元件中的所有部分相同，使得在障碍部与多孔支撑体之间不存在多孔性结构的不连续性。障碍部的作用是布置于在通道3内流动的流体的路径上。障碍部9阻碍或干扰待处理的流体的通过，使流体不得不围绕它们流动，因为它们位于沿着通道的纵向轴线a选取的两个位置之间。因此，这些障碍部9引起与分别朝向它们流动的液体的流速增加，由此产生高水平的表面剪切应力和湍流区域，该区域中堵塞现象减少或甚至被消除。这些障碍部起到促进湍流的作用。障碍部9的数量、形状和尺寸适于促进在湍流状况下进行流动，且适于引发足够的剪切力和再循环，从而能够减少甚至消除通道的内壁上的过滤层的沉积物和孔隙堵塞。在优选的方式中，为有利于分离层在障碍部9上的合适沉积，障碍部应为圆形形状。特别地，障碍部可以与壁垂直地或者以小于90°的连接角度从该壁突出，或者经由连接圆角(fillet)从壁突出，该连接圆角的曲率半径介于障碍部9的高度的0.1倍至0.9倍的范围内。这些障碍部9可具有规则或不规则的间隔。在给定的通道正截面中可以具有两个这种障碍部9，或者可以具有多于两个的障碍部(如果其形状和尺寸允许)。本发明所构想的新颖的支撑体形状呈现从障碍部所整合到的每个通道的壁突出的一个或多个障碍部的重复设置。特别地，包含有障碍部9的通道的内壁可具有凹凸状的部分，例如凹部、凸起、凹槽、条纹和/或适于作为对应数量的障碍部的任何其它形状，以便当流体在所述通道内流动时促进湍流。在一变型实施例中，障碍部9造成通道中的流动截面变化，其起到增大湍流的作用。在本发明的上下文中，通道的流动截面被定义为与通道的纵向轴线垂直地截取的所述通道的正截面。如果以下三个标准中的至少一个变化，则认为该通道的正截面沿着其纵向轴线变化：·通道的正截面的面积；·通道的正截面的形状；以及·通道的正截面的尺寸。例如，相对于通道3的最大流动截面，障碍部9造成介于1％至50％的范围内的流动截面的面积减小。例如，障碍部9的沿着垂直于纵向轴线a的直径方向量取的高度，大于这些障碍部的宽度除以二(该宽度是沿着垂直于纵向轴线a的另一直径方向量取的)。图1至图4示出了形成在分离元件1中的通道3之中所设置的障碍部9的多个实施例。当然，通道3的数量和形状是作为说明性示例给出的，显然通道的数量和形状可以不同于所示的示例。在图1所示的示例中，障碍部9是从支撑件的内壁31突出的凹凸部分，并且呈半卵形或半稻粒形状。这些障碍部9接连地设置为平行于通道3的纵向轴线a延伸的多个行，在所示的示例中有三个行。优选地，这些行的障碍部9沿通道的纵向轴线偏移，使得属于不同的行的障碍部不被定位成彼此面对。图2a和图2b示出了另一变型实施例，其中支撑件2的每个通道3均具有从支撑件的内壁31径向延伸的多个障碍部9，其以给定的分布方式沿着纵向轴线a分布。在图2a和图2b所示的示例中，这些障碍部9沿着通道3的纵向轴线间隔180°地布置。当然，可以构想到它们以不同的角度值交错，例如间隔90°或45°。每个障碍部9均由壁、脊或具有呈盘扇形轮廓的凹凸部分构成。优选地，障碍部9的高度小于通道3的直径的一半。在图3所示的示例中，支撑件2具有七个通道，其中障碍部9形成为棒或杆的形式，每个障碍部均在其通道3内部从两个彼此面对的壁部分径向延伸。这些障碍部9沿着通道的纵向轴线设置在通道3内部，例如以规则的间隔彼此偏移固定的给定的角度值。例如，障碍部9彼此成角度地偏移90°角。当然，这些障碍部9之间的角度间隔(alternation，变化)可以为一些其它值。而且，沿着通道的纵向轴线，障碍部9之间的间距可以是变化的。在所示的示例中，每个杆9均具有在其长度的主要部分上基本上固定不变的正截面，并且在其每个端部处通过向内壁张开的部分连接到内壁31。当然，还可以提供这样一实施例，其中棒仅在直径的一部分上延伸，杆仅在一端连接到支撑件的内壁31。同样，这些沿直径的障碍部9可呈其它形状，例如球形、卵形或椭圆形。图4示出了具有圆形截面的通道3的支撑件2的另一实施例，其中每个通道均具有形成在支撑件的内壁31上的呈螺旋形的障碍部9。例如，这些螺旋形障碍部9可被非连续地形成，以构成多个螺旋形部段。应当看到，也可以在每个通道3中均形成多个不连续的螺旋部(helice)，这些螺旋部彼此角偏移。在附图所示的各个实施例中，障碍部9以相同的方式设置在所有通道3中。在另一变型实施例中，在至少两个通道3中形成的障碍部9是不同的。不同的障碍部9应当被理解为在其形状和/或尺寸和/或数量和/或取向和/或沿着纵向轴线的分布方面不同的障碍部。在该变型实施例中，可以构想到调控湍流促进部在通道内的作用，以便例如使支撑体内的应力更均匀，或者如果流体在支撑件内部环流，则协调在各通道之间产生的压力差。在本发明的上下文中，多孔支撑体(或者甚至作为整体的切向流分离元件)是通过附加技术(additivetechnique，添加技术)制造的。本发明的方法包括通过形成多个单独的叠层来制成支撑体的三维结构，这些单独的叠层被相继地彼此叠置和结合，以渐次地构建支撑体的三维结构。与现有技术相比，本方法的优点是在单个生产步骤中制成支撑体而不需要任何工具或机械加工，因此能够获得支撑体形状的更大范围，并且能够改变通道内的障碍部的形状和尺寸。当使用诸如粉末之类的固体材料时，粉末基底的厚度相对较小，因此相继固结的每个叠层的厚度相对较小，宜宾能够通过施加能量或通过喷射液体使其结合到下面的叠层上。特别地，粉末按照介于20μm至200μm范围内的厚度被沉积，该厚度取决于所选择的附加技术。通过二进制序列的重复可以一个叠层接一个叠层地来构建期望的三维形状。一个叠层到另一叠层的固结图案(样式)可以是变化的。沿着所选择的构建轴线来构建期望的三维形状。沉积的粉末的粒度尺寸是决定每个粉末基底的最小厚度的因素之一，也是决定最终获得的孔的平均直径的因素之一。特别地，所使用的粉末是构成支撑体的材料的粉末，例如金属氧化物粉末，或其前体之一的粉末。举例而言，沉积的粉末的平均粒度可以为约35μm，以在陶瓷支撑体内获得约10μm的平均孔径。申请人已发现，通过调节多种参数，例如所选择的材料；并且对于给定的材料，调节所用的粉末的平均粒径；而对于给定的材料和给定的粒度尺寸，调节一层接一层重复的粉末基底的厚度；还可以通过调节为固结所选择的技术专用的各种参数，能够以良好受控的方式在固结的整体内获得残余互连孔构造。这种残余孔构造是在粉末颗粒受控烧结以在颗粒之间留有互连空隙的结果。当使用能量束时，可以起作用的主要参数是其焦点，即冲击(作用于)粉末基底的能量束的直径，还有粉末基底被光子束或电子束扫掠的速度，以及甚至在构造叠层的同时能量束的各碰撞区域之间的百分比重叠率。当使用液体喷雾时，可以起作用的主要参数是液滴的重量，其频率，粉末基底被液滴的“喷射”扫掠的速度，以及甚至在相继通过期间的百分比重叠率。申请人还观察到，通过调控上述各种参数，可以调节孔的尺寸分布，并且对于每个给定的孔群，可以控制孔的数量和弯曲度。一旦粉末已在选定的区域中聚集(结块)，可通过任何适当的技术消除非聚集的材料。所用的粉末的初始流动性促进了这种操作。还可使用水喷射技术或振动以去除残留在已制成的形状的表面上的最后残留的粉末。通常通过一个或多个后续的热处理来获得过滤元件的最终固结和多孔性结构的最终状态，旨在消除粘结剂(脱粘)和/或使材料经受适当的烧结。选择用于这种最终烧结的温度取决于所使用的无机材料的性质和所使用的粉末的平均粒度。这样，支撑体(或甚至整个切向流分离元件)被一个叠层接一个叠层地构建。为此，在开始细分将被分片制造的支撑体或切向流分离元件的三维结构之前，使用计算机辅助设计(cad)软件。由此，所要制造的虚拟三维对象被细分为厚度非常小的二维切片。随后，将这些薄片一个一个地制成单独的叠层的形式，这些叠层被叠置并粘合在一起，以渐次构建所期望的三维形状。这种三维结构是这样制成的：·或者通过重复以下步骤：·制造形成多孔支撑体的固体材料(有机或无机粉末)或液体材料(其中散布有粉末的有机前体或液体，该粉末可以为有机或无机的)的基底，在比于叠层的水平高度处截取的所述多孔支撑体的截面更大的区域上，该基底的厚度是固定的；以及·局部地固结一些材料，以形成为每个叠层所确定的图案，以便产生单独的叠层，同时将以这种方式制成的此单独的叠层结合到前一叠层上·或者，通过熔化被喷射到激光束中的有机或无机粉末以产生连续的材料串，从而形成用于每个层的预定图案；·又或者，通过连续或不连续地(逐滴)熔化一热熔性固态前体的料线。当该前体为本身所使用的热熔性有机聚合物时，支撑体为有机属性并且可直接用于沉积有机属性的层。当前体是热熔性有机聚合物和陶瓷或金属无机粉末的混合物时，则在用作粘合剂的聚合物已被除去之后并且在无机粉末的颗粒已被烧结之后，支撑体为无机属性。大体上，在第一种情况下，使用的材料是固体或液体，并且通过输送能量或通过以细微液滴形式喷射液体来固结多个单独的叠层。可通过以下方式来以局部方式输送能量：通过使用定向光束(通过发光二极管(led)或通过激光器)，或者通过使用定向电子束，或者甚至使用可以按照由cad选择的图案被聚焦和扫掠在粉末基底上的任何能量源。随后能量和材料之间的相互作用造成烧结，或者造成材料熔融和固化，或者甚至造成材料经历光聚合或光交联，这取决于其性质和所使用的能量源的性质。可使用借助压电系统产生的微液滴以局部方式输送液体，该液滴可选择地使用静电场进行充电和引导。该液体应是粘合剂或者用于使先前已添加到陶瓷粉末中的粘合剂活化的试剂。与现有技术相比，使用本发明上下文中所阐示的附加技术，首先能够获得生产可靠性和速率方面的改进，其次能够获得支撑体形状的大的范围以及能在支撑体内部的通道中形成的凹凸部的形状的大的范围。在本发明的上下文中，可使用各种附加技术来设计三维形状，如下文所述。选择性激光烧结(sls)或选择性激光熔化(slm)使用该技术，构成支撑体或切向流分离元件的材料的粉末被沉积以形成连续基底，该粉末为有机粉末或者优选由金属或氧化物、氮化物或碳化物类型的陶瓷制成的无机材料的粉末，或者甚至是其前体的粉末。随后，在所选择的图案中局部地施加强大的激光束，用以使粉末聚集以便形成对应于支撑体或切向流动分离元件的叠层，并通过烧结将其结合到前一叠层上。在局部能量输送的作用下，粉末颗粒部分地熔化并且被焊接在一起从而使该叠层粘结，进而执行所制成的形状的预烧结。此后，展开新的粉末基底并再次开始该过程。激光束扫掠粉末的表面，以便按照期望的图案一个叠层一个叠层地固结材料。通过使激光沿着多个平行路径移动来执行扫掠。有利的是，激光器的冲击区域在两个接连的平行路径之间重叠。粉末基底在激光束的冲击位置处接收的能量的量必须使粉末颗粒保持部分地熔化，或者在任何情况下，使每个颗粒充分熔化以便与其最邻近的颗粒结合，但同时不使多孔性结构封闭。因此，机器的调节特别地取决于粉末基底的固有特性以及限定光子与材料之间的相互作用的效果的材料性质。作为说明，可以使用对应于下表1中列出的范围的条件：表1最小最大陶瓷粉末的平均粒径10μm100μm粉末基底的厚度40μm200μm激光的功率50瓦特(w)1000w激光的行进速度0.5米每秒(m/s)10m/s通过局部调节激光束的焦点和/或光束的行进速度，可以调节粉末基底所接收的能量的量，从而调节所得到的陶瓷材料的致密度，进而调节其多孔性结构。因此，在某些特定位置可以获得对应于过滤分离层所需的多孔性结构，并且在其它位置获得对应于支撑体所需的多孔性结构。尽管在应用激光构建支撑体或切向流分离元件的同时渐次地执行烧结，但有利的是在已完全构建支撑体或切向流分离元件之后再采用最终烧结步骤，以便释放残余机械应力并使多孔性结构更为均一。所选择的用于这种最终烧结的温度应当取决于所用的无机材料本身的性质和所用的粉末的平均粒度，例如当使用氧化钛时，应使用介于1300℃至1500℃范围内的温度。应看到的是，可以通过电子束以类似的方式获得上文所述的粉末的选择性熔化，其对应于电子束熔化(ebm)技术。3d打印原理保持不变，但是通过打印可使所沉积的叠层对应于可以为有机或无机、陶瓷或金属的粉末混合物，该粉末可以是构成支撑体的材料，或者是该材料的前体并具有粘合剂，该粘合剂自身可以为粉末或涂在无机粉末本身上的涂层的形式。优选地，该混合物是均匀的，并且构成支撑体的材料的粉末颗粒或者该材料的前体以及粘合剂的颗粒均具有相似的颗粒尺寸。作为粘合剂的示例，可提到的是呋喃、酚醛树脂和氨基树脂。粘合剂的重量百分比应介于1％至25％的范围内，这取决于其本身的性质和所用于的粉末的平均直径。此后，按照选定的图案以非常细微的液滴的形式喷射用以使粘合剂活化的试剂，并使粉末局部聚集。活化剂可以是用于粘合剂的溶剂，其在几乎瞬时地干燥之后用于将无机颗粒粘合在一起或将它们封闭在固体晶格(lattice，格架)内。也可以仅沉积构成支撑体的材料的有机或无机、陶瓷或金属粉末或者其前体的粉末，以便形成连续的基底，然后局部地喷涂粘合剂，该粘合剂应当是快干型液体粘合剂或热固性液体树脂。通过使用任何合适的装置来喷射液体形式的粘合剂或活化剂，特别是在喷墨型打印机中使用的那种类型的压电系统，通过沿着多个平行的路径移动打印头而实施扫掠(喷射)。可能有利的是，液滴的冲击区域在接连的两个平行路径之间重叠。在除去未聚集的粉末之后，在烧结热处理期间粘合剂被消除，这种脱粘过程通常在达到500℃之前结束。在陶瓷粉末的颗粒的平均尺寸介于30μm至100μm范围内的情况下，3d印刷可以使粉末基底的厚度介于80μm至300μm的范围内，并且能够使获得期望形状的直线形构造的速度介于25毫米每小时(mm/h)至100mm/h的范围内。基于光刻的陶瓷制造(lcm)lcm是这样的技术，其中将陶瓷粉末与光聚合性树脂预混合，使用led或激光光源获得借助聚合作用的固化。如在上述技术中那样，在用于除去粘合剂的烧结热循环之前必须除去非交联粉末，即消除光聚合性树脂，随后进行合适的烧结。lcm的使用受到以下因素的限制：为了在光的冲击点下方和周围实现整体聚合(bulkpolymerization，本体聚合)，粉末颗粒在所考虑的波长下必须是透明的。熔融沉积成型(fdm)fdm是使用热熔性固体有机聚合物的技术，该热熔性固体有机聚合物可选择地被添加有无机粉末。该技术旨在由料线或料带形成相继沉积的材料串。通过软化或熔化料线或料带的端部而以连续(挤出)或不连续(滴落)方式制成材料串。与上文所述的技术不同的是，没有材料基底的前期成形(预成形)。通过加热使材料叠层或材料串固结。在该技术的一个变型中，可通过喷射无机粉末以产生连续的材料串，将粉末喷射到激光束中以便在冲击之前熔化。使用立体光刻设备(sla)的立体光刻这种技术在原理上与上述的技术类似，使用液体材料作为含有无机粉末的可光固化性液态前体。光子束(led或激光)扫掠液体层并使其局部聚合。通过3d打印或lcm，在最终烧结操作之后，在制成支撑体之后沉积过滤分离层。通过在支撑体上沉积含有至少一种可烧结组合物(其在烘烤后构成过滤层)的悬浮液，分离层被沉积，特别是沉积在通道的表面上和支撑体的通道中的障碍部上。这种组合物具有常规地在无机滤膜生产中使用的成分。该组合物包含至少一种氧化物、氮化物、碳化物或其它陶瓷材料或其混合物，优选为金属氧化物、氮化物和碳化物。将可烧结组合物置于悬浮液中(例如水中)。为了消除所存在的聚集(凝聚)的风险并且为了优化颗粒在液体中的分布，将所得到的悬浮液研磨以破坏聚集并获得基本上由分开的颗粒构成的组合物。然后利用有机添加剂调节悬浮液的流变性，以满足渗入到支撑体的通道中所需的流体动力学要求。一旦该层已被沉积，则将其干燥，然后在一定温度下烧结，该温度取决于其性质、其颗粒的平均尺寸以及所需的截止阈值。借助sls或slm，可以在构建支撑体的同时产生分离过滤层，或者可随后利用膜生产中使用的常规沉积方法来使其沉积。同样地，可以从待沉积的无机材料的颗粒或其前体的悬浮液来沉积分离过滤层。这种悬浮液传统上用于生产陶瓷过滤元件。在干燥后，该层或多个这种层均经历烧结操作，该烧结操作用于使多个层固结并将这些层粘结到它们所沉积到的表面。存在于悬浮液中的颗粒的粒度尺寸取决于最终的分离过滤层所需的多孔性结构。以下通过多个示例说明本发明，但它们不具有限制性。根据本发明来制造图中所示类型的用于切向流分离的管状元件。支撑体呈管的形状，其长度介于300mm至1200mm范围内，具有圆形正截面，其直径介于10mm至42mm范围内，并且其中形成有平行于管的轴线的多个直线形通道。示例1：sls/仅支撑体示例2：sls/支撑体+层示例3：sls/仅支撑体材料碳化硅陶瓷粉末的平均粒径75μm-80μm粉末基底的厚度120μm聚焦(激光束在撞击粉末处的直径)120μm腔室的气氛氩激光的功率200w激光的行进速度0.6m/s两条激光路径之间的重叠百分比30％-35％得到的孔的平均直径25μm-30μm在这种情况下，不必进行最终烧结。示例4：3d打印材料氧化钛陶瓷粉末的平均粒径30μm-35μm粉末基底的厚度80μm粘合剂的类型呋喃树脂粘合剂的百分比20％形状的直线形构造速度30mm/h最终烧结温度1500℃在1500℃停留的时间6h得到的孔的平均直径10μm-12μm在示例1、3和4中，通过使用以下悬浮液在通道的表面上沉积分离层来完成切向流分离元件的制造：通过在球磨机中研磨来制备悬浮液材料氧化钛研磨之前的粉末的平均粒径3.6μm氧化钛/水的比率0.4研磨时间5h研磨后的粉末的平均粒径1μm添加水以调节流变性200厘泊(cps)至400cps在以如下方式执行在支撑体上的直接沉积之后，获得截止阈值为1.4μm的微过滤分离层。通过泵送使悬浮液渗入到通道中，以使其与通道的表面接触。驱动沉积的机制为：来自悬浮液的液体被吸引而通过多孔支撑体的孔。氧化钛颗粒在该表面上沉积的厚度、进而每单位面积上沉积的重量均取决于悬浮液在支撑体的通道中经历的时间。悬浮液在支撑体的通道中经历的时间30秒沉积重量50g/m2至60g/m2该操作被重复两次，以达到约110g/m2的最终沉积重量。用于烧结层的烘培循环可通过在与合适的热处理循环关联地使用越来越细的悬浮液的同时，在这样的第一层上进行相继的多次沉积，来制造截止阈值小于1.4μm的切向流微过滤分离元件以及切向流超滤和纳滤分离元件。本发明不限于所描述和示出的示例，因能够对这些示例做出多种修改且不超出本发明的范围。当前第1页12当前第1页12