专利名称：流体过滤器和过滤器系统的制作方法
流体过滤器和过滤器系统
背景技术：
本发明涉及一种特别是用于过滤水的流体过滤器，以及具有流体过滤器和流体的过滤器系统。现有技术以不同的方案公开了流体过滤器。最近特别是在饮用水制备方面越来越多地使用薄膜法，其中特别是使用聚合物基的薄膜。然而，这种类型的聚合物薄膜有如下缺点，即该聚合物薄膜具有较低的牢固性。这导致在制备饮用水时需要更为频繁地检修薄膜模件。此外，为了保持饮用水预定的质量还必须定期用腐蚀性的化学试剂清洁这些薄膜。然而这种做法会腐蚀薄膜并且降低了薄膜的使用寿命。为了进行清洁，经常使用酸、碱液或者氯基的氧化清洁剂。在此，操作人员探求大量的知识，以便例如不超过最大允许的氯浓度。发明公开内容
与此相反，具有权利要求1的特征的根据本发明的流体过滤器的优点是，该流体过滤器以非常结实和具有抵抗力的方式构成，并且特别适合于过滤水。在此，能以成本非常有利的方式制备根据本发明的流体过滤器。其中，根据本发明的过滤器包括多个入流通道和多个出流通道，该入流通道和出流通道通过在入流通道和出流通道之间的过滤壁分开。在此， 入流通道和出流通道彼此平行设置，并且过滤壁具有多个孔隙。入流通道通过该孔隙与出流通道连接。其中，所有入流通道的横截面积大于所有出流通道的横截面积。在此根据本发明，入流通道或者出流通道的横截面积应理解为这样的面积，即，该面积以垂直于通道的流动方向的方式求得。此外，根据本发明，借助水银孔隙计(Quecksilber Porosimetrie)求得的过滤壁的孔隙直径的值是平均值d5(l，其中，直径的平均值d5(l在0. 01 μ m到0. 5 μ m之间、优选在0. 03 μ m到0. 2 μ m之间、特别优选在0. 05 μ m到0. 15 μ m之间。通过使用水银孔隙计，例如根据DIN66133，借助一种标准测量方法可求出孔隙直径或者孔隙直径分布的值。为了描述在烧结结构中出现的复合的孔隙网络，通常以具有相应于d5(l值的直径的柱形模型孔隙为依据。因为通常在上述数量级的孔隙中很难根据试验求出比率的内表面(spezifische innere Oberflkhe)，所以能在使用上述模型方法的情况下用柱形孔隙近似地计算出该比率的内表面。在此，在采用柱形孔隙的情况下，孔隙结构的内表面和借助标准测量方法水银孔隙计求得的平均孔隙直径成反比例。从属权利要求给出本发明的优选的改进方案。根据本发明，基于过滤任务的要求，使用以如下方式与该要求相适配的过滤介质， 从而在运行时出现尽可能少的压力损失。为此以特别的彼此协调的方式考虑在过滤介质方面的主要影响参数(特别是过滤材料的孔隙尺寸、孔隙率和壁厚)以及在待过滤的流体的流体方面的主要影响参数(特别是单位面积的流体体积流量(流量(Flux)以及流体粘度和密度)。过滤材料的特征主要通过内表面来表征，该内表面可通过孔隙尺寸、孔隙率以及壁厚的函数(Fimktion)表示。其中的前提是，孔隙要足够的小，以分离应予分开的物质，并且在压力损失方面、而不是分离特性方面考虑其效果。
因此，根据本发明流体过滤器优选以如下方式表征，S卩，通过过滤壁以如下方式定义通流阻力
权利要求
1.流体过滤器，特别是用于过滤水，包括 -多个入流通道(2)，-多个出流通道(3)，以及-过滤壁(4 )，所述过滤壁将所述入流通道(2 )和所述出流通道(3 )分开， -其中，所述入流通道(2 )和所述出流通道(3 )平行地设置，-其中，所述过滤壁(4 )具有多个孔隙，通过所述孔隙使所述入流通道(2 )和出流通道 (3)连接，-其中，所有入流通道(2)的横截面积大于所有出流通道(3)的横截面积， -所述过滤壁(4)的孔隙的直径的借助水银孔隙计求出的数值是一种平均值d5(l，所述平均值d5Q在0. 01 μ m到0. 5 μ m之间、优选地在0. 03 μ m到0. 2 μ m之间、进一步优选地在 0. 05 μ m至Ij 1. 5 μ m之间、最优选地在0. 05 μ m禾口 0. Iym之间。
2.按照权利要求1所述的流体过滤器，其特征在于，如果流量范围在200l/(hm2)-600 1/ (hm2)、温度范围在0°C到60°C之间，并且比例系数k=l时，通过过滤壁的通流阻力满足下述不等式其中，
3.按照前述权利要求的任一项所述的流体过滤器，其特征在于，所有的入流通道(2) 分别具有相同的几何形状，和/或所有的出流通道(3)分别具有相同的几何形状。
4.按照前述权利要求的任一项所述的流体过滤器，其特征在于，所述入流通道(2)和/ 或所述出流通道(3)分别设计成为六角形。
5.按照权利要求4所述的流体过滤器，其特征在于，所述入流通道(2)和/或所述出流通道(3)设计成等边六角形。
6.按照前述权利要求的任一项所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤壁(4)的孔隙率为30%至70%、优选40%至50%。
7.按照前述权利要求的任一项所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤壁(4)具有基壁(6 )和外层(5 )，其中，所述外层(5 )设置在所述过滤壁的朝向入流通道(2 )的一侧，并且其中，所述外层(5)的孔隙的尺寸比基壁(6)的孔隙的尺寸要小。
8.按照权利要求7所述的流体过滤器，其特征在于，所述外层(5)的厚度在10μ m到 200 μ m之间、优选在20到80 μ m之间。
9.按照前述权利要求的任一项所述的流体过滤器，其特征在于，在所述外层(5)和所述基壁(6)之间设置至少另一中间层，所述中间层的孔隙尺寸在所述外层的孔隙尺寸和基壁(6)的孔隙尺寸之间。
10.按照前述权利要求的任一项所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤壁(4)的朝向所述入流通道(2)的表面附加地具有带有用于提高亲水性的材料的涂层，例如带有硅烷的涂层，和/或杀菌的涂层，和/或用于确定表面负荷的涂层。
11.按照权利要求2至6的任一项所述的流体过滤器，其特征在于，当过滤壁没有涂层、 且流量恒定为200 1/ (hm2)、温度范围在0°C和40°C之间、以及比例系数k=l时，通流阻力 m满足下述不等式
12.按照权利要求8至11的任一项所述的流体过滤器，其特征在于，当所述过滤壁具有功能性薄膜涂层、且流量恒定为200 1/ (hm2)、温度范围在0°C和40°C之间、以及比例系数 k=l时、并且在使用孔隙最精细的层的几何特性的情况下，通流阻力m满足下述不等式
13.按照前述权利要求的任一项所述的流体过滤器，其特征在于，所述过滤壁(4)由陶瓷材料制成，并且特别是包括A1203、ZrO2, SiC、莫来石、SiO2, TiO2、硅酸盐、或者所述材料的任意组合。
14.一种过滤器系统，所述过滤器系统包括待过滤的流体、特别是水，和按照前述权利要求的任一项所述的流体过滤器，其中，待过滤的流体流过流体过滤器以进行过滤。
15.按照权利要求15所述的过滤器系统，其特征在于，所述过滤器系统设计成产生饮用水。
全文摘要
本发明涉及一种流体过滤器，特别是用于过滤水的过滤器，所述流体过滤器包括多个入流通道(2)、多个出流通道(3)以及过滤壁(4)，所述过滤壁将入流通道(2)和出流通道(3)分开，其中，所述入流通道(2)和所述出流通道(3)平行设置，其中，所述过滤壁(4)具有多个孔隙，通过所述孔隙使入流通道(2)和出流通道(3)连接，其中，所有入流通道(2)的横截面积大于所有出流通道(3)的横截面积，并且借助水银孔隙计求出的过滤壁(4)的孔隙直径的数值是平均值d50，所述平均值在0.01μm到0.5μm之间，优选在0.03μm到0.2μm之间，进一步优选在0.05μm到1.5μm之间，最优选在0.05μm和0.1μm之间。
文档编号B01D63/06GK102256681SQ200980150662
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月4日 优先权日2008年12月17日
发明者马特恩 A., 赫夫肯 T. 申请人:罗伯特·博世有限公司