过滤元件的制作方法

本实用新型涉及制造用于过滤设备的过滤元件的方法。

本实用新型还涉及过滤元件。

背景技术：

过滤是一种被广泛使用的处理，其中，迫使浆料或固液混合物通过过滤介质，固体作为滤饼保留在介质上，而液相通过。这种处理在业界众所周知。过滤类型的示例包括深层过滤、压滤和真空过滤、以及重力过滤和离心过滤。

真空过滤中是基于在滤液通道内产生吸力来形成滤饼。用于真空过滤器的最常用过滤介质是滤布和涂层介质(例如陶瓷过滤介质)。这些过滤介质通常用在具有包含多个过滤元件的过滤器的过滤设备中，例如用在旋转式真空盘式过滤设备和真空带式过滤设备中。

这些旋转式真空过滤设备的共同之处在于存在大量过滤元件。因此，过滤元件的使用寿命是有效使用旋转式真空过滤设备的根本因素。

技术实现要素：

从一方面来看，可以提供一种制造用于过滤设备的过滤元件的方法，过滤元件包括至少一个可渗透陶瓷过滤构件，方法包括以下步骤：

﹣制造至少一个过滤构件的生坯体；

﹣生坯体在其至少一个表面上包括粗糙接合界面；

﹣将具有粗糙接合界面的生坯体烧制成过滤构件；

﹣提供包括塑料材料的框架构件；以及

﹣将过滤构件附接到框架构件，使得形成为粗糙接合界面的过滤构件表面的至少一部分与框架构件的塑料材料接触。

由此，可以实现具有长使用寿命的过滤元件的制造方法。

从另一方面来看，可以提供一种过滤元件，其包括形成毛细过滤器的至少一个可渗透陶瓷过滤构件，过滤构件包括：

第一过滤表面，其布置成朝向过滤元件内部的内腔，该第一过滤表面包括粗糙接合界面，

第二过滤表面，其在过滤元件中朝外布置，

过滤元件还包括：

包括塑料材料的框架构件，框架构件附接到过滤构件的粗糙接合界面。

根据本实用新型，提供了一种过滤元件，其包括形成毛细过滤器的至少一个可渗透陶瓷过滤构件，过滤构件包括：

朝向过滤元件内部的内腔布置的第一过滤表面，第一过滤表面包括粗糙接合界面，其具有180以下的筛目数；

在过滤元件中朝外布置的第二过滤表面，

过滤元件还包括框架构件，其特征在于：

框架构件包括塑料材料，

框架构件附接到过滤构件的粗糙接合界面，

框架构件包括多个支撑部，支撑部布置成接触过滤构件的中央部；以及

至少一些支撑部附接到粗糙接合界面。

根据一实施例，过滤构件仅在其一个表面上包括粗糙接合界面。

根据一实施例，过滤元件为盘式过滤元件、鼓式过滤元件或带式过滤元件。

根据一实施例，过滤构件胶粘到框架构件。

根据一实施例，胶粘用的胶选自以下列表：环氧胶、丙烯酸胶、厌氧胶、氰基丙烯酸胶、丁腈-酚醛胶、聚氨酯胶、硅胶、乙烯-酚醛胶、和热熔胶。

根据一实施例，仅在过滤构件表面的第一部分中形成粗糙接合界面，过滤构件表面的第二部分为光滑表面，光滑表面具有600以上的筛目数。

根据一实施例，过滤构件的陶瓷材料包括氧化铝、碳化硅、硅酸铝和/或二氧化钛。

由此，可以实现具有长使用寿命的过滤元件。

附图说明

在附图中更详细地描述了用来例示本公开的一些实施例，其中：

图1a﹣1e是用于制造过滤元件的方法的示意图；

图2是示出盘式过滤元件的俯视立体图；

图3是示出盘式过滤元件的框架构件的俯视立体图；

图4是示出鼓式过滤元件的俯视立体图；

图5是示出带式过滤元件的俯视立体图。

在附图中，为了清楚起见，简化示出了一些实施例。附图中相似的部分用相同的附图标记标识。

具体实施方式

各实施例的原理可以应用于对任何工业过程中流体材料的干燥或脱水，特别是在矿物业和采矿业中。在本文描述的各实施例中，待过滤的材料被称为浆料，但是各实施例不限于这种类型的流体材料。浆料可具有高固体浓度，例如，基本金属的精矿、铁矿石、铬铁矿、铬铁、铜、金、钴、镍、锌、铅和黄铁矿。

图1a﹣1e是用于制造过滤元件的方法的示意图。

图1a示出了铸模53，该铸模53为要制造的过滤构件3提供所需的形状或形式。铸模53本身可以由金属或陶瓷制成。

图1b示出了方法步骤，其中，在铸模53中添加了粗糙材料57 或粗糙材料层。例如，可以通过将材料浇入铸模53中来添加粗糙材料 57。

根据一实施例，粗糙材料57可以包括陶瓷材料或包含陶瓷材料的复合物。根据一实施例，陶瓷材料可以包括氧化铝(Al2O3)、硅酸铝、碳化硅和/或二氧化钛(TiO 2)。

根据一实施例，粗糙材料57包括颗粒材料，其筛目数低于或等于 180，优选地包括介于40至180范围内的筛目数，更优选包括介于60 至120范围内的筛目数。这种材料被发现能够非常耐久地结合到在本说明书稍后讨论的框架构件材料。

根据另一实施例，粗糙材料57包括陶瓷纤维，其粗糙度对应于低于或等于180的筛目数。

根据一实施例，粗糙材料57的层分布在铸模的整个区域上。根据另一实施例，粗糙材料57仅分布在铸模的一些部分上，例如，分布在铸模的边缘58和/或铸模的中心区域59上。这样，可以优化过滤构件 3中的粗糙接合界面7的尺寸和位置。粗糙接合界面7外部的表面具有更光滑的表面，即，其筛目数大于180。根据一实施例，光滑表面具有600以上的筛目数。这种光滑表面可以减少表面的污染，并且在过滤元件1的反冲洗过程中能够更有效地去除残留的滤饼。

图1c示出了方法步骤，其中，在粗糙材料57的层上添加陶瓷材料层54。例如，这可以通过将材料浇入铸模中来完成。

根据一实施例，陶瓷材料可以包括陶瓷材料或包含陶瓷材料的复合物。使用这些材料可以获得非常好的过滤性能。根据一实施例，陶瓷材料可以包括氧化铝(Al2O3)、硅酸铝、碳化硅和/或二氧化钛 (TiO2)。

然而，陶瓷材料层54不仅包括陶瓷材料，还包括粘合剂材料，例如基于硅酸铝的材料，例如粘土和/或长石。粘合剂材料使得陶瓷材料层54潮湿且粘稠。因此，粗糙材料粘附到陶瓷材料层54。

根据一实施例，陶瓷材料层54可以由两层或更多层构成，它们可具有在材料选择、粗糙度等方面不同的复合物。

粗糙材料57的层也可以由两层或甚至更多层构成。例如，粗糙材料57的层可以包括第一粗糙层和具有比第一粗糙层更粗糙的颗粒的第二粗糙层。第一粗糙层布置在层54上并且第二粗糙层布置在第一粗糙层上。与直接附着在陶瓷材料层54上的结构相比，位于陶瓷材料层54和第二粗糙层之间的第一粗糙层可改善第二粗糙层的附着。

图1d示出了可选的方法步骤，其中，在陶瓷材料层54上添加了第二层粗糙材料57。该层可以与在图1b中示出的方法步骤中添加的层类似，或者替代地，可以在某些细节上不同，例如材料选择、筛目尺寸和/或材料分布。

应该指出，第二层粗糙材料57是完全可选的。换句话说，可以在不添加第二层的情况下实施该方法。

陶瓷材料层54和粗糙材料57的层构成生坯体55。生坯体55准备用于烧制步骤，其中，陶瓷材料在高温下烧制或烧结。在铸模中的铸造有助于生坯体55的各层之间的附着。由于烧制步骤，完成了过滤构件3。但是，可能需要一些额外的工作，例如修整工作、编码、涂漆等。

根据一实施例，在烧制步骤之前，对生坯体55进行压制56。压制的优点在于材料组分能够彼此稍微混合，这可以增强颗粒材料之间的强结合。

在过滤构件中仅仅需要一层粗糙材料57的情况下，也可以在步骤 1c中实施压制步骤

图1e示出方法步骤，用于将过滤构件3附接60到框架构件4。待制造的过滤元件在此是具有截头扇形的盘式过滤元件1。一般地，过滤元件1包括至少两个过滤构件3，一个位于过滤元件1的第一侧，另一个位于第二侧。

框架构件4包括边缘部5和多个支撑部6，所述多个支撑部6布置成当过滤构件3安装到框架构件4时接触过滤构件3的中央部。

框架构件4包括聚合物材料或包含聚合物材料的复合物。这能够使框架构件4以及因此过滤元件变轻、避免框架吸水(在使用中吸水会增加框架构件4和过滤元件1的重量)、和/或使框架构件4并且因此过滤元件1具有更大挠性。例如，聚合物材料可以包括热塑性塑料。热塑性塑料可以包括以下中的至少一种：聚酰胺(PA)、聚烯烃(如聚丙烯(PP))、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)和丙烯腈﹣丁二烯﹣苯乙烯(ABS)。热塑性塑料特别适用于模制这种框架构件4的结构。根据另一实施例，聚合物材料可以包括热固性塑料，例如环氧树脂、聚氨酯或聚酯。

把过滤构件3附接到边缘部5，使得粗糙接合界面7与边缘部5 的塑料材料接触。这样，过滤构件的边缘得以支撑。

此外，框架构件4包括支撑部6，支撑部6布置成当过滤构件3 安装到框架构件4时接触过滤构件3的中央部。支撑部6中的至少一些附接到过滤构件3的粗糙接合界面7。优点在于：过滤构件3在其中央部处也得以支撑，并且有效地防止了过滤构件3在压力作用下弯曲。

根据一实施例，框架构件4的边缘部5可以包括与支撑部6的材料不同的材料。换句话说，框架构件4的各部分可以包括不同的材料或不同的材料组合。从针对具体部分的要求来说，这样能够选择最适合于框架构件4的每个结构部的材料。

根据另一实施例，框架构件4的边缘部5可以包括与支撑部6的材料相同的材料。这确保了框架构件4的各部分具有相同的热膨胀系数，从而有助于避免在边缘部5和支撑部6之间形成力。

在图1e所示的框架构件4中，一个过滤构件3已附接在框架构件 4上。支撑部6附接到该过滤构件上。

根据一实施例，各个支撑部6彼此间隔开，使得支撑部6彼此不会传递力。这样的支撑部6可以形成为易于制造和模块化，使得类似的支撑部6可以用于其它不同类型的过滤元件构造中。例如，这可以节省铸模的数量和成本。

根据另一实施例，每个支撑部6均通过例如连接件连接到至少一个其他支撑部6。这种结构有助于在组装期间操纵支撑部6。

可以通过几种方法来执行附接步骤60。根据一实施例，过滤构件 3被胶粘到框架构件4上。由于粗糙接合界面7的材料和框架构件4 的对应聚合物材料的化学作用和/或机械缠结，胶粘可以提供强结合。

根据一实施例，在附接步骤60中使用的胶可以选自以下列表：环氧胶、丙烯酸胶、厌氧胶、氰基丙烯酸胶、丁腈-酚醛胶、聚氨酯胶、硅胶、乙烯-酚醛胶、和热熔胶(例如聚酰胺和聚酰亚胺)。在附接步骤60中已被证明表现良好的一些商购胶示例是3M Scotch Weld DP 490和Hysol 9460。这些胶特别适用于将PPO和PES聚合物粘合到过滤构件3。

根据一实施例，过滤构件3被热熔接到框架构件4。可以通过从以下列表中选择的方法来提供用于熔融框架构件4的聚合物材料所需的热能：摩擦焊接、电阻丝焊接、超声波焊接、热烙铁焊接、电磁焊接和振动焊接。优点是附接步骤60可以迅速地实现。

图2是示出盘式过滤元件的俯视立体图。过滤元件1一般包括两个过滤构件3，一个位于过滤元件1的第一侧上，而另一个位于过滤元件1的第二侧上。框架构件4布置成支撑所述至少一个过滤构件3，使得内腔形成在两个过滤构件3之间。

过滤构件3固定地布置在框架构件4上。这能够在过滤构件3和框架构件4之间提供耐久的结合。这种结构提供了从制造角度来看是有利的过滤元件1，和/或提供了轻且当在内腔内提供真空(＝负压) 或压力(＝正压)时耐久的过滤元件1。

过滤构件3可以形成毛细过滤器。毛细过滤器是指这样的过滤器，其中，过滤器(例如过滤构件3)的结构和/或材料使得一定量的液体 (例如水)能够通过毛细作用保持在过滤器中，不管由过滤构件周围的气体形成的压差如何。例如，液体可以保持在设置在过滤构件3中的微孔中。这种毛细过滤器能使待过滤的液体容易地流过过滤构件3，但是当所有游离液体(例如从在过滤构件3上形成的(滤)饼进入过滤构件3的游离液体)都已通过了过滤构件3时，通过毛细作用保留在过滤器中的残余液体防止气体(例如空气)流过湿的过滤构件3。因此，毛细作用不参与到脱水本身(例如通过将水从浆料吸出)。换句话说，在毛细过滤器中，液体(一般是水)可以通过毛细作用力保持在过滤构件3的微孔中，并且在已经去除了残余物(例如滤饼)中的游离水之后不发生气体流动。根据一实施例，形成为毛细过滤器的过滤构件3防止了空气进入内腔。

根据一实施例，过滤构件3的泡点至少为0.2巴。在上下文中，泡点指的是有效泡点。有效泡点指的是过滤构件3的外表面与内表面之间的压差，在该压差下，1分钟时间内1升空气流过一平方米的外表面。换句话说，当在这样的过滤构件中在过滤元件1的外侧与过滤元件1的内侧之间(例如在内腔内)提供0.2巴的压差时，最多1升空气应该能够在一分钟时间内通过一平方米过滤构件3的第二过滤表面。如果以1升/分钟通过过滤构件3的空气流量需要0.2巴以上的压差，那么过滤构件3的泡点至少为0.2巴。因此，在不可能完全阻挡空气流动的实施例中，当滤饼进行干燥时只有非常少量的空气能够流过过滤构件3。当滤饼进行干燥时，在过滤元件1内(例如在内腔内) 提供负压，这意味着过滤元件1内部的压力低于过滤元件1外部的压力。

根据一实施例，当在过滤构件3的外表面和内表面之间提供1巴的压差时，每平方米外表面每小时至少600升水能够通过过滤构件3。因此，足够量的水可以流过过滤构件3，以有效过滤浆料，尤其是当进行实际过滤时。在过滤期间，在过滤元件1内(例如在内腔内)提供负压，这意味着过滤元件1内部的压力低于过滤元件1外部的压力。

过滤元件1的内部和过滤元件1的外部之间的压差在实际过滤期间可以大于在滤饼干燥过程中的压差。例如在盘式过滤设备中，当某一过滤元件1已经经过了过滤位置(例如过滤器中的最低位置)并向上转回时，进行滤饼的干燥。换句话说，在过滤设备中，在与滤饼干燥不同的时间点和不同的位置，某一过滤元件1参与实际过滤。因此，实际过滤的相关压差和滤饼干燥的相关压差可彼此不同。

过滤构件3的结构(例如过滤构件3的平均孔径)既影响有效泡点，也影响通过过滤构件3的水流量。

图3是示出盘式过滤元件的另一种框架构件的俯视立体图。该框架构件4不包括任何支撑部6，而是仅仅在过滤构件3的边缘以及框架构件4的边缘部5上进行框架构件4和过滤构件3的附接。这提供了非常简单的附接步骤60。

图4示出了鼓式过滤元件的俯视立体图。根据一实施例，过滤元件1可以是鼓式过滤设备的过滤元件1。这样的过滤元件1可以包括彼此平行布置的一对侧边缘表面18a，并且仅在过滤元件1的一侧上包括第二过滤表面。这样的过滤元件1还可以包括一对弯曲的端面 18d，其中，过滤元件1的弯曲端面18d的曲率和第二过滤表面的曲率与鼓式过滤设备的鼓式过滤器外表面圆周一致。

过滤构件3包括粗糙接合界面7，通过该粗糙接合界面7将过滤构件3附接到框架构件4上。可以如本说明书前面所描述的那样制造鼓式过滤元件。

图5是示出带式过滤元件的俯视立体图。根据一实施例，过滤元件1是带式过滤设备的过滤元件。过滤元件1包括框架构件4，该框架构件4包括真空箱52，该真空箱52包括底部、两个相对的长侧以及两个相对的端壁。过滤构件3包括粗糙接合界面7，通过该粗糙接合界面7把过滤构件3附接到框架构件4。带式过滤元件可以如本说明书前面所描述的那样被制造。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，随着技术的进步，本发明的构思可以以各种方式实施。本实用新型及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。