一种新型过滤结构及其制造方法

文档序号:10671751阅读:429来源:国知局
一种新型过滤结构及其制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种新型过滤结构,包括面料、开设于所述面料上的多个毛孔和过滤通道;所述毛孔包括部分与所述面料连接的毛边,所述毛边的面与所述面料的面具有夹角;毛边与毛边之间和/或毛边与所述面料之间形成所述过滤通道,且所述过滤通道的最大间隙小于50微米。具有可对纳米级颗粒污染物的过滤和分离、提高过滤型材的过滤效率的特点。
【专利说明】
一种新型过滤结构及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及空气净化装置及其生产制造领域,特别涉及一种新型过滤结构及其制 造方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会的发展,人类的活动所造成的环境污染日趋严重。目前的大气环境质量 正在进一步恶化,特别是近些年,雾霾天逐年增多,开窗通风引入的是严重污染气体。目前 的空气净化装置是将流体中颗粒物或特定物质的分离,采用的是吸附、吸收和过滤的方法。 吸附、吸收和过滤使用了比面积较大多孔材料和纤维状物质,前者如活性炭、活性氧化铝、 分子筛等,后者如活性炭纤维以及各种有机高分子材料纤维等,此二者可有效利用其大的 表面积和材料内部的孔来实现流体中颗粒物或特定物质的分离,但当其表面和孔被完全使 用后,分离能力便会丧失。另外,现有技术中,还采用带有小孔过滤布或带微孔的烧结过滤 材料来分离颗粒物;带有小孔过滤布为纤维材料构成的过滤材料,大颗粒物可以在其表面 上形成滤饼,从而实现高效过滤颗粒物的技术效果;多孔烧结过滤材料如高分子烧结板或 烧结管、陶瓷烧结板或烧结管、不锈钢烧结板或烧结管,能有效过滤纳米级颗粒物,但其过 滤阻力大。
[0003] 为解决上述技术问题,中国专利200620031326.1公开了一种具有冲压拉伸桥形孔 的过滤板,包括金属板,在金属板上均匀布置有冲压拉伸桥形孔,冲压拉伸桥形孔是指在金 属板上经冲压而形成的桥形凸起,同时桥形凸起的两侧与金属板之间形成两条窄缝。通过 上述结构的设置,降低了过滤材料的制造成本、提高了过滤效果。然而,随着污染源的扩大 和人们对空气净化质量的要求,上述的技术方案由于无法实现为纳米级颗粒污染物的过 滤,因而已无法满足现有净化质量的需求。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的之一是提供一种新型过滤结构,能够克服现有技术的不足之处,实 现对纳米级颗粒污染物的过滤和分离、提高过滤型材的过滤效率;本发明的目的之二是提 供该种新型过滤结构的高精度、高效率、低成本的制造方法。
[0005] 本发明的技术目的之一是通过以下技术方案得以实现的:一种新型过滤结构,包 括面料、开设于所述面料上的多个毛孔和过滤通道;所述毛孔包括部分与所述面料连接的 毛边,所述毛边的面与所述面料的面具有夹角;毛边与毛边之间和/或毛边与所述面料之间 形成所述过滤通道,且所述过滤通道的最大间隙小于50微米。
[0006] 在本技术方案中,所述毛孔通过破坏面料形成,因而毛孔在形成时即在所述面料 上形成了塌陷口,而原本为所述面料塌陷口所在位置上的材料经过破坏后部分与所述面料 的本体连接从而形成了所述毛边,所述毛边与所述面料为同一材料的自然连接。
[0007] 所述过滤通道,其通过所述毛边形成;当塌陷口由所述毛边与所述面料的连接边 和所述面料的破坏边缘形成时,所述过滤通道通过所述毛边和所述面料的间隙而成;当塌 陷口由多个毛边与所述面料的连接变围成时,所述过滤通道通过毛边和毛边之间的间隙形 成。同时,所述毛边所在的平面与所述面料所在的平面之间存在夹角,因而,本技术方案的 过滤通道是通过毛边部分遮挡塌陷口形成的间隙。
[0008] 作为优选,所述过滤通道的周长为5微米~1米。
[0009] 所述过滤通道的颗粒拦截能力取决于其最大间隙,即毛边的边缘与相邻面料的边 缘之间形成的间隙和/或相邻毛边的边缘之间形成的间隙。此时,控制该最大间隙小于50微 米,则在使用过程中,大颗粒的污染物会在过滤通道进口处堆积,从而形成滤饼,产生的滤 饼进一步可拦截小颗粒的污染物。同时,由于所述过滤通道的是通过毛边部分遮挡塌陷口 形成的,因而流体在经过塌陷口最后经过过滤通道时,在所述毛边的引导下,产生了转向, 使得滤饼和过滤阻力在动态中形成平衡,从而实现纳米级污染颗粒的拦截、降低了过滤阻 力,避免了长期使用后过滤阻力增加、滤饼失效的技术问题。
[0010]作为优选,所述毛边的面与所述面料的面之间的夹角为>40°。
[0011] 作为优选,所述毛边远离所述面料的一端至所述面料的垂直距离大于〇而小于500 微米。
[0012] 在本技术方案中,当毛边所在的面与面料本体材料所在的面之间存在一定的角度 时,毛边的边缘上必然存在一个与面料本体材料所在的面之间垂直距离最大的一个点,这 一点即为本技术方案中的所述毛边上远离所述面料的一端。
[0013] 本发明的技术目的之二是通过以下技术方案得以实现的:一种新型过滤结构的制 造方法,包括如下步骤:A.局部孔的制作步骤,通过冲压或撞击在所述面料上形成局部孔, 所述局部孔包括局部孔毛边;B.过滤通道的制作步骤,通过压或击使所述局部孔毛边回复 形成所述毛孔,所述毛边的顶端至所述面料的垂直距离小于500微米。
[0014] 在长期研究实践中,发明人发现,现有的冲压拉伸的制孔技术存在极大的局限性, 仅适用于具有一定延展性的材料,例如金属材料,而对于其他没有延展性或延展性较差的 材料则无法使用,而金属材料又存在着价格较高、重量较大、易腐蚀的缺陷;同时,现有的冲 压拉伸技术还存在着精度控制效果差的缺陷,因而在制作微米级的微孔材料时存在困难。 而在本技术方案中,毛孔的制作经过了两个步骤:一、通过冲压或撞击的方式在面料上形成 毛孔的半成品状态一一局部孔、以及毛边的半成品状态一一局部孔毛边,二、通过压或击的 方式使步骤一中形成的局部孔毛边朝向面料的方向回复、从而形成过滤通道。
[0015] 具体地,步骤一,冲压或撞击的方式,破坏了面料的完整,在其表面形成局部孔,所 述的局部孔包括局部孔毛边以及塌陷口。此时,由冲压或撞击形成的局部孔毛边张开得较 大,即局部孔毛边与面料之间的夹角角度较大。步骤二,压或击的方式作用于局部孔毛边, 使局部孔毛边向面料一侧回复(即填充塌陷口的趋势),这种回复是部分回复(局部孔毛边 回复至与面料存在一个较小的角度),此时形成了最终状态的毛边和过滤通道。本技术方案 与现有的激光在金属板上制孔的方式相比,加工成本低、制造效率高,与前述的对比文件中 的冲压拉伸的技术方案相比,适应范围更广、加工精度更易于把握。
[0016] 作为优选,所述的局部孔的制作步骤中,使用冲压针完成局部孔的制作;所述局部 孔毛边远离所述面料的一端至所述面料的垂直距离小于5毫米。
[0017] 在本技术方案中,所述局部孔毛边与所述面料的连接处形成塌陷口的边缘,且所 述塌陷口的孔径为100~250微米。
[0018] 作为优选,所述的局部孔的制作步骤中,使用冲压头完成局部孔的制作;所述局部 孔毛边远离所述面料的一端至所述面料的垂直距离为2~5毫米。
[0019] 作为优选,所述冲压头的规格为0.5~12毫米X0.5~3毫米、冲压时冲压头刀具的切 削锥角为20°~90°。面料 作为优选,所述冲压头的规格为〇. 5~12毫米X 0.5~3毫米、冲压时冲压头刀具的切削锥 角为 30°~60°。
[0020] 作为优选,所述面料是金属、塑料、橡胶、纸、玻璃、陶瓷的一种或多种的复合物。
[0021] 在本技术方案中,由于采用了冲压后回复的技术方案,因而,对于适用的材料的选 择余地较大,固定类的、具有平整度的材料均可通过本工艺制成过滤结构,从而可根据适用 环境的需求选择不同的材料。
[0022] 作为优选,所述面料的厚度为1微米~1厘米。
[0023] 综上所述,本发明具有以下有益效果: (1) 实现对纳米级颗粒污染物的过滤和分离、提高过滤型材的过滤效率; (2) 制造工艺高精度、高效率、低成本。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例1的新型过滤结构的示意图; 图2为图1的局部放大侧视图; 图3为图1的局部放大俯视图; 图4为本发明实施例1的新型过滤结构在使用时形成的滤饼的示意图; 图5为本发明实施例1的面料的示意图; 图6为本发明实施例1的局部孔的示意图; 图7为本发明实施例2的新型过滤结构的示意图; 图8为本发明实施例1的新型过滤材料颗粒物去除率; 图9为本发明实施例2的新型过滤材料颗粒物去除率。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图以及优选的方案对本发明做进一步详细的说明。
[0026]本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人 员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0027] 实施例1:如图1所示,一种新型过滤结构,包括规格为IOOmm(长)X IOOmm(宽)X 0.5mm(厚)的铝质的面料100、以8 X 22的矩形阵列在面料100上的毛孔200,毛孔200的形状 为矩形。如图2和3所示,毛孔200包括规格为9mm(长)X 2mm(宽)矩形的毛边201,毛边201与 面料100为同一材料且部分与面料100连接,且毛边201与面料100之间形成39°的夹角;毛边 201的边缘与面料100形成毛孔200的边缘之间的间隙形成过滤通道300。毛边201的顶端(远 离面料的一端)至面料100的垂直距离(In)为65微米,过滤通道300的最大间隙为50微米、过 滤通道300的周长为46毫米。当然,在其他实施方式中,面料100的厚度可以为1微米或1厘 米,制成的过滤通道300的最大间隙可以为98微米或20微米。
[0028] 工作时,大颗粒的污染物在过滤通道300中形成了如图4所示的滤饼,通过滤饼结 构过滤纳米级污染物。
[0029] 该种新型过滤结构的制造方法包括如下工艺步骤: (1) 局部孔的制作步骤,在如图5所示的铝质面料100上,使用冲压机、钛冲压头(头部长 10毫米、宽2毫米,头部冲压面和铝板平面之间30°角一一即切削锥角为30°)冲出局部孔 200',局部孔200'包括局部孔毛边201',局部孔毛边201'的长度(1)为9毫米、宽度(b)为2 毫米和3毫米的局部孔高度(h 2),局部孔高度为局部孔毛边远离面料的一端至面料的垂直 距离,局部孔200'的示意图见图6所示; (2) 毛孔的制作步骤,通过压机,向局部孔毛边201'试压,使其向面料100的方向回复、 从而形成毛孔200,此时毛边201的顶端至面料100的垂直距离(In)为65微米。
[0030] 冲压头还可采用头部长8毫米、宽3毫米、头部冲压面和铝板之间的角度为20°或头 部长12毫米、宽1毫米、头部冲压面和铝板之间的角度为90°的规格,制成的局部孔的局部孔 毛边201'的顶端至面料100的垂直距离为2毫米或5毫米。
[0031] 利用上述工艺制成的本实施方式的新型过滤材料,其颗粒物去除率如图8所示:
图8.实施例1的新型过滤材料颗粒物去除率 实施例2:如图7所示,一种新型过滤结构,包括规格为IOOmm(长)X IOOmm(宽)X Imm (厚)的不锈钢材的面料100和环形阵列的在面料100上的毛孔200,毛孔200的投影形状为四 角形。毛孔200包括4个毛边201,毛边201与面料100为同一材料的自然连接且毛边201与面 料100具有15°的夹角,过滤通道300的最大间隙为10微米,毛边201的破坏边缘的周长为0.4 毫米。
[0032]当然,可以理解,在其他的实施方式中,毛孔200的投影形状可以为五角星、六角形 等其他多角形图形,此时毛边201的个数与图形的角数相同;同时一种新型过滤材料中还可 根据需要,在同一面料100上开设如实施例1所示的矩形的毛孔200以及如本实施例所示的 多角形的毛孔200。
[0033]利用上述工艺制成的本实施方式的新型过滤材料,其颗粒物去除率如图9所示:
图9.实施例2的新型过滤材料的颗粒物去除率 实施例3: -种新型过滤结构的制造方法,所用的聚乙稀膜的规格为Im(长)X 0.3m(宽) X0.0 5mm(厚),利用冲压机和不锈钢冲压针(针头部细为1微米,锥角30°)冲出直径180微米 的局部孔,局部孔高度(即局部孔毛边的顶端至面料的垂直高度)约1毫米。然后通过平板回 复,将局部孔高度压回复至0.5毫米的毛孔高度。由此方法形成的过滤通道300的最大间隙 约100微米以下。
[0034]实施例4: 一种新型过滤结构的制造方法,所用的纸的规格为0.3m(长)X 0.2m(宽) X0.0 5mm(厚)。利用不锈钢冲压针(针头部细为1微米,锥角30°)冲出直径180微米的局部 孔,局部孔高度约1毫米。然后通过平板回复,将局部孔高度压到0.5毫米的成孔高度。由此 方法形成的过滤通道300的最大间隙约100微米以下。
【主权项】
1. 一种新型过滤结构,其特征在于:包括面料(100)、开设于所述面料(100)上的多个毛 孔(200)和过滤通道(300); 所述毛孔(200)包括部分与所述面料(100)连接的毛边(201),所述毛边(201)的面与所 述面料(100)的面具有夹角; 毛边(201)与毛边(201)之间和/或毛边(201)与所述面料(100)之间形成所述过滤通道 (300),且所述过滤通道(300)的最大间隙小于50微米。2. 根据权利要求1所述的一种新型过滤结构,其特征在于:所述毛边(201)远离所述面 料(100)的一端至所述面料(100)的本体的垂直距离大于0而小于500微米。3. 根据权利要求1所述的一种新型过滤结构,其特征在于:所述过滤通道(300)的周长 为5微米~1米。4. 一种新型过滤结构的制造方法,其特征在于:用于制造权利要求1或2或3任一项所述 的一种新型过滤材料,包括如下步骤, A. 局部孔(200')的制作步骤,通过冲压或撞击在所述面料(100)上形成所述局部孔 (200'),所述局部孔(200')包括局部孔毛边(20Γ ); B. 过滤通道(300)的制作步骤,通过压或击使所述局部孔毛边(20Γ)回复形成所述毛 孔(200)和过滤通道(300),所述毛边(201)的顶端至所述面料(100)的垂直距离小于500微 米。5. 根据权利要求4所述的一种新型过滤结构的制造方法,其特征在于:所述的局部孔的 制作步骤中,使用冲压针完成局部孔(200')的制作;所述局部孔毛边(20Γ)远离所述面料 (100)的一端至所述面料(100)的垂直距离小于5毫米。6. 根据权利要求5所述的一种新型过滤结构的制造方法,其特征在于:所述的局部孔的 制作步骤中,使用冲压头完成局部孔(200')的制作;所述局部孔毛边(20Γ)的远离所述面 料(100)-端至所述面料(100)的垂直距离为2~5毫米。7. 根据权利要求7所述的一种新型过滤结构的制造方法,其特征在于:所述冲压头的规 格为0.5~12毫米X 0.5~3毫米、冲压时冲压头刀具的切削锥角为20°~90°。8. 根据权利要求5或6或7任一项所述的一种新型过滤结构的制造方法,其特征在于:所 述面料(100)是金属、塑料、橡胶、纸、玻璃、陶瓷的一种或多种的混复合物。9. 根据权利要求8所述的一种新型过滤结构的制造方法,其特征在于:所述面料(100) 的厚度为1微米~1厘米。
【文档编号】B01D29/44GK106039809SQ201610501082
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】姚水良, 陆海全, 韩竞, 韩竞一
【申请人】安吉润风空气净化科技有限公司
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