专利名称：过滤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来过滤液体的过滤装置。
背景技术：
特别是在饮用水制备时可能需要，去除处于饮用水中的一定的物质。细菌和病毒可以通过水相应的化学处理去除。但是这样装置维护强度比较大，因为必须补充装灌化学物质。此外水被化学物质污染。
过滤器例如用来在切削加工时分离油—水乳化液，用来滤清啤酒，用来净化气体，用于气体分离或分离液体—固体混合物。
发明内容
本发明的目的是，提供一种紧凑和操作方便的具有良好过滤效果的过滤装置，可以从液体中去除特别是细菌和/或病毒等物质。
按照本发明，这个目的通过一包括一具有液体流入口和一过滤液流出口的耐压壳体的过滤装置实现，一汇集通道通入此过滤液出口内，在汇集通道上压力密封地连接至少一个做成扁平膜片的过滤元件。
待过滤液体通过在它上面可以连接一输入管的液体入口输送给容器。在容器内液体处于压力作用之下，并由于压力被挤压穿过扁平膜片，其中在扁平膜片的外侧和其内部之间存在一压力差。壳体适合于承受在过滤时出现的压力，因此是耐压的。对于壳体可以设想不同的形状，例如正方体或圆柱形形状。扁平膜片可做成多孔功能涂层，过滤液从其内部输出，并几乎可以从各个方向被待过滤液体流入。为了滤掉细小的物质，扁平膜片可以具有微孔的过滤功能层，它固定在一粗孔的基体层，所谓的基质上。功能层和基体层最好是无机物层，因此耐磨、耐热并基本上是化学惰性的。过滤液可从其内部流出的、几乎各个方向都可以迎流的扁平膜片具有合适的膜片面积与膜片体积之比。这造成良好的过滤效率。过滤液从扁平膜片内部输送给汇集通道，并可以通过出口输出或抽走。过滤元件可以通过辅助结构直接或间接地连接在汇集通道上，这里过滤元件在汇集通道上的连接始终是压力密封的，因此没有未过滤的液体进入汇集通道。在出口上可连接一管道，该管道具有一阀，例如水龙头。功能层可以这样选择，使其气孔小于待过滤物质，在本发明意义上待过滤液体理解为其中包含气态、液态或固态物质的弥散剂，特别是溶液、盐水、气泡系统、乳化液和悬浮液。
在一种特别优选的实施形式中在汇集通道上连接多个顺序排列并相互离开一定距离的过滤元件。用这种方法可以在小的空间需求的情况下提高过滤面积。由于间隔式的布局，液体可以从各个方向，特别是从两个大面积的侧面压入膜片内。如果扁平膜片的内部做成基体层，它在外表面上四面八方具有功能层，则这特别有利。因此过滤液可以几乎在整个外露的外表面上压入膜片，并从扁平膜片内部排出。
如果在过滤元件下方设置一沉积腔，则特别有利。通过这个措施沉积物可以沉积在过滤元件下方，这些沉积物与壳体底部之间的距离至少相当于汇集通道的直径。由此防止或减缓了过滤面的堵塞。
在一种优选改进结构中，沉积腔具有一可关闭的出口，堆积的沉积物可以去除。此外过滤元件以及壳体可以清洗或冲洗。
壳体可以由塑料、陶瓷或优质钢制成。塑料壳体的优点是其重量小，以及其优良的耐腐蚀性，优质钢壳体的优点是其耐压强度高。
如果壳体具有一清洗开口，则过滤元件便可以特别方便地取出和清洗。当然，由于待过滤液体的压力，清洗开口是可以压力密封地封闭的，例如通过一可拧在上面的盖子。作为另一种选择壳体也可以做成多件式的，使得壳体可以拆开进行清洗。
为了提高壳体内待过滤液体的压力，液体入口或壳体可以配设一泵。在一定的应用场合1至7bar的压力可能就足够了。特别是在功能层具有小的气孔尺寸时可能需要对待过滤液体附加地加压，以确保过滤装置的功能。
本发明的目的还通过一种具有多个做成扁平膜片的过滤元件的过滤装置实现，过滤元件相互离开一定距离，其内腔与汇集通道压力密封地连接，其中每个过滤元件的基本上整个外表面都做成过滤面，这种过滤装置可以例如浸入一包含待过滤液体的池内，在这里液体静压力将液体压入膜片内。浸入的过滤元件除少数部位例如与汇集通道的连接部位之外完全被液体包围。因此每个过滤元件的外表面都用作过滤面。此外这种间隔式的布局允许用这样的方法清洗过滤元件，即让空气或臭氧沿过滤面流过。用这个措施可以特别方便地去除积聚的滤渣。
过滤元件最好具有一个或多个滤液输出通道。由此使滤液从过滤元件内输出、特别是从其内部输出更容易。如果存在一基体层，那么过滤液输出通道最好设置在基体层内。
在一种特别优选的改进结构中，过滤液输出通道设置成扇形。这里滤液输出通道对准汇集通道，以加速滤液输出。
原则上滤液输出通道可以具有任意的横截面形状。但是它优先具有基本上圆形或椭圆形或卵形或矩形或任意的多边形横截面。
如果过滤元件由两个过滤元件半体组成，那么它便可以方便地制造。每个过滤元件半体可以具有一基体层和一功能层或只有一个功能层。基体层和功能层可以由生层(grüne Schichten)获得，包含陶瓷颗粒的但是还没有烧结的层称为生层。特别是如果层是生层的话，过滤元件半体的携带一功能层的基体层在烧结之前可以相互层压。在烧结后得到一过滤元件，它具有微气孔的外过滤面和粗气孔的内部结构，滤液可通过内部结构输出。如果过滤器半体分别仅仅由一个功能层组成的话，它们也可以层压成生层。但是过滤元件半体或整个过滤元件也可以通过挤出制造。
放在生层内的陶瓷材料最好由金属(混合)氧化物和碳化物、金属和非金属的氮化物、硼化物、硅化物和碳氮化物得来。例如是Al2O3、部分或完全稳定化的ZrO2、富铝红柱石、堇青石、钙钛矿、尖晶石，例如BaTiO3、PZT、PLZT，以及SiC、Si3N4、B4C、BN、MoSi2、TiB2、TiN、TiC和Ti(C、N)。当然所列举的这些是不完全的。当然也可以采用氧化物的混合物或非氧化物的混合物和氧化物与非氧化物的混合物。
如果至少在一过滤元件半体中在朝向另外一过滤元件半体的表面上形成沟槽，那么便可以特别方便地实现滤液输出通道。沟槽尤其是通过生基体层的铣削形成。这里沟槽可以仅仅设置在一个基体层上或两个基体层上。在基体层层压时沟槽可以错开设置或相互面对面。如果相互面对面，那么在过滤元件内形成具有大的横截面的通道。
如果过滤元件半体分别通过生层的薄膜浇铸(Foliengieβen)和接着的烧结进行制造，那么可以实现几乎任意的过滤元件几何形状。过滤元件可以是例如圆形、正方形或长方形的。一方面可以实现过滤装置的小型化，其中通过每个过滤元件实现0.1m2的过滤面积。另一方面通过薄膜浇铸可以制造非常大面积的过滤元件，例如制造用于海水淡化的过滤元件。例如可以裁剪成0.5m宽和任意长度的过滤元件。因此可以制造由许多过滤元件组成的具有例如45m2过滤面积的过滤模块。
在一种优选实施形式中，过滤元件密封地插入、插在或粘接在汇集通道内。如果是插入或插在上面，那么可以方便地从过滤装置上取下过滤元件，以便清洗和特别是蒸煮。但是也可以设想，汇集通道与过滤元件做成一体，以便良好地密封，特别是实现汇集通道和过滤元件之间耐压的密封。
在一种改进结构中，为了密封面设有一O型圈。这个措施使得可以进行有效和方便的密封。
在本发明一种优选的结构中，过滤元件在功能层中具有尺寸≤300nm的气孔。所用的气孔大小取决于过滤装置的应用领域。例如为了过滤细菌，气孔大小最好≤150nm，对于过滤病毒最好≤70nm。
过滤装置最好装在输送液体的管道系统中。例如它可以装在一建筑物的水管系统中，但也可用在船或旅行车等等内。特别是在船、旅行车等等内它也可以浸在液体容器内。
在另一种实施形式中，至少过滤装置的特别是壳体和汇集通道的与液体接触的表面用抗微生物剂涂覆。通过这个措施避免在过滤装置内由于细菌繁殖而使气孔堵塞。
如果串联多个过滤装置，便可以改善过滤效果。特别是在具有用于粗过滤的第一种气孔尺寸的过滤元件的过滤装置后面可以连接一具有较小的第二种气孔尺寸的过滤元件的过滤装置。例如在第一个过滤装置中可以滤掉细菌，在第二个过滤装置中可以滤掉病毒。
本发明其他的特征和优点由以下借助于表示本发明重要细节的附图对本发明的一个实施例的说明和由权利要求书得到。各个特征可以本身单独地或多个特征的任意组合在本发明的一变型方案中实现。
在示意图中表示本发明过滤装置的一个实施例，并在以下说明中加以说明。附图表示图1一过滤装置的立体图；图2四个顺序设置的过滤元件的图示；图3过滤元件的另一种实施形式；图4三个顺序设置在一个支座内的过滤元件的视图。
具体实施例方式
图1表示一过滤装置1，它具有一带一液体入口3和一滤液出口4的壳体。液体入口3与一输入管5连接，滤液出口4与一在其自由端上具有做成水龙头的阀7的管道6连接。在壳体2内前后顺序地并相互离开一定距离设置做成扁平膜片的过滤元件8至11。做成矩形的过滤元件8至11与一汇集通道12连接，它通入滤液出口4内。待过滤液体在压力作用下输入壳体2。因为过滤元件8至11相互离开一定距离，液体基本上可以从两侧灌入每个过滤元件。过滤元件8至11在本实施例中在外表面上分别具有细孔功能层和位于各功能层之间的粗孔基体层，滤液经过基体层从过滤元件8至11内部输送到汇集通道12内。壳体在其下部具有一缩小的沉积腔13，沉积物收集在该沉积腔内。为了去除沉积物设置一可封闭的出口14。出口14位于液体入口3的下方。如果两个开口3、14都打开，便可以冲洗壳体2和过滤元件8至11，特别是去除在过滤元件功能层的气孔内的沉积物。其次在打开液体入口3和关闭阀7时可以通过打开出口14短时间关闭本发明的装置，可在没有压力损失和不附加地过滤的情况下通过出口14去除通过液体入口3输入的液体。
图2表示顺序设置的过滤元件8至11，这里画出了滤液输出通道20至24，它们设置在过滤元件8至11的内部。滤液输出通道设置在过滤元件8至11的各自的基体层内，并基本上直立地和相互平行地分布。它们通入一与汇集通道12密封连接的开口25，其中在本实施例中过滤元件8至11与汇集通道12粘接。过滤元件8至11的基体层通过两个过滤元件半体的生基体层(grüne Trgerschichten)的层压形成，在过滤元件半体表面上通过铣削形成沟槽。相互对置的沟槽形成滤液输出通道20至24。
图3表示一插在汇集通道30上的圆形过滤元件31。滤液输出通道32至37设置成扇形并对准汇集通道。在本实施例中过滤元件31由两个过滤元件半体构成，它们分别是一功能层。滤液输出通道32至37分别由两个相互对置的沟槽构成。沟槽加工在作为过滤元件半体基础的生层上接着将过滤元件半体层压和烧结。
图4表示具有三个分别带六个设置在过滤元件40-42内部的滤液输出通道43-48的过滤元件40-42的结构，滤液输出通道垂直并相互平行分布。滤液输出通道43-48上端封闭，另一端分别终止于过滤元件40-42窄边上一未画出的开口内。过滤元件40-42压力密封地插入一做成塑料座的支座49内，支座具有通道50，滤液从滤液输出通道43-48流出并流入此通道内。通道50又与汇集通道51连接。在本实施例中汇集通道51基本上设置在过滤元件40-42旁边。
在包括一带有液体入口3和滤液出口4的耐压壳体2的过滤装置1中，在汇集通道12上压力密封地连接至少一个做成扁平膜片的过滤元件8-11，所述汇集通道12通入滤液出口4中。这种装置在结构紧凑的条件下允许有高的液体流量。
权利要求
1.过滤装置(1)，包括一带有液体入口(3)和滤液出口(4)的耐压壳体(2)，一汇集通道(12；30；51)通入所述滤液出口内，在汇集通道上压力密封地连接至少一个构成为扁平膜片的过滤元件(8-11；31；40-42)。
2.按权利要求1的过滤装置，其特征为在汇集通道(12；30；51)上依次相继地并相互间隔距离地连接多个过滤元件(8-11；31；40-42)。
3.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为在过滤元件(8-11；31；40-42)下方设置一沉积腔(13)。
4.按权利要求3的过滤装置，其特征为沉积腔(13)具有一可封闭的出口(14)。
5.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为壳体(2)由塑料、陶瓷或优质钢制成。
6.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为壳体(2)具有一清洗口。
7.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为液体入口(3)或壳体(2)配设一泵。
8.带有多个做成扁平膜片的过滤元件(8-11；31；40-42)的过滤装置，过滤元件相互间隔开并且它们的内腔与一汇集通道(12；30；51)压力密封地连接，其中基本上每个过滤元件(8-11；31；40-42)的整个外表面都构成为过滤面。
9.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为过滤元件(8-11；31；40-42)具有一个或多个滤液输出通道(20-24；32-37；43-48)。
10.按权利要求9的过滤装置，其特征为滤液输出通道(32-37)成扇形设置。
11.按上述权利要求9或10的过滤装置，其特征为滤液输出通道(20-24；32-37；43-48)具有一基本上圆形或椭圆形或卵形或矩形的横截面。
12.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为过滤元件(8-11；31；40-42)由两个过滤元件半体组成。
13.按权利要求12的过滤装置，其特征为至少在一个过滤元件半体中在朝向另一个过滤元件半体的表面上形成沟槽。
14.按上述权利要求12或13的过滤装置，其特征为过滤元件半体分别通过一个生层的薄膜浇铸或挤出和接着的烧结制成。
15.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为所述过滤元件(8-11；31)密封地插入、插在或粘接在汇集通道(12；30)上。
16.按权利要求15的过滤装置，其特征为设置一O型圈进行密封。
17.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为过滤元件(8-11；31；40-42)在一功能层内具有气孔尺寸≤300nm的气孔。
18.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为过滤装置设置在一输送液体的管道系统内。
19.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为至少过滤装置(1)的特别是壳体(2)和汇集通道(12；30)的与液体接触的表面用抗微生物剂涂覆。
20.按上述权利要求之任一项的过滤装置，其特征为多个过滤装置相互串联。
全文摘要
在包括一带有液体入口(3)和滤液出口(4)的耐压壳体(2)的过滤装置(1)中，在汇集通道(12)上压力密封地连接至少一个做成扁平膜片的过滤元件(8－11)，所述汇集通道(12)通入滤液出口(4)中。该装置在结构紧凑的条件下允许有高的液体流量。
文档编号B01D29/39GK1758944SQ200380110163
公开日2006年4月12日 申请日期2003年11月19日 优先权日2003年2月13日
发明者R·农宁格, O·宾克勒, R·福尔茨, H-J·施密特 申请人:Itn纳诺瓦圣有限公司