本发明涉及过滤材料技术领域，具体而言，涉及烧结多孔过滤薄膜的制造设备。
背景技术：
在中国发明专利cn104874798a、cn104959612a、cn104874801a以及cn104959611a中均公开了一种烧结多孔过滤薄膜的制造方法，该制造方法包括制备膜片和烧结过程，其中，膜片需要连续在多个温度段内烧结以获得均匀的孔径和均质的结构，从而获得较高的机械强度。现有膜片的烧结过程通常采用传统的真空/气氛烧结,膜片装炉后，烧结炉内的温度按照程序升温和自然降温，膜片在烧结炉内依次在低温段、中温段和高温段保持一定时间，然后随炉自然冷却至150℃左右取出，即得到烧结多孔过滤薄膜。由于烧结炉的炉膛为单一的烧结空间，膜片一旦进入炉膛则必须烧结完成后再取出，且烧结期间不能放入新的膜片，否则会致使空气进入炉膛而影响烧结多孔过滤薄膜的品质，因此只能在上一个膜片烧结完成后取出才能放入下一膜片进行烧结，因此产能较低。同时，由于烧结工艺周期长，且有停开炉等待时间，因此上述真空/气氛烧结还存在烧结效率低的主要问题。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供烧结多孔过滤薄膜的制造方法及设备，以解决现有技术存在的产能低和烧结效率低的问题。
为了实现上述目的，提供了一种烧结多孔过滤薄膜的制造设备。所述烧结多孔过滤薄膜由膜片经所述制造设备制造而成，所述制造设备包括：
在所述膜片表面喷涂隔离层的喷涂机构，所述隔离层包含在烧结条件下相对所述膜片表现为惰性的惰性物质；
将喷涂隔离层后的膜片卷绕成柱状的膜坯的卷绕机构；
包括反应室和贯穿该反应室的用于传输所述膜坯的传送带的烧结机构，所述反应室包括依次连接的低温反应室、中温反应室、高温反应室和冷却室；
向所述反应室中输入保护气的保护气输送机构；
控制所述传送带的运作、所述烧结机构入口和出口的开启和关闭以及保护气的流量的控制机构。
首先，由于含有隔离层，因此膜片可以卷绕后放入反应室中烧结，不用担心粘连现象，烧结效率显著提升；其次，烧结机构具有多个反应室和传送带，因此膜坯可以进行流水线式的烧结，节约升温时间和冷却时间，烧结机构的利用率显著提升。本发明的制造设备结构简单，从膜片的喷涂到烧结完成采用流水式的生产，产能显著提升；若为了便于运输而事先将所述膜片预卷，则可以在喷涂机构之前增设开卷机构以将预卷膜坯中的膜片展开。此外，所述控制机构还可以控制各反应室内的升温速率和对个反应室的温度进行监控。膜坯依次经过低温反应室、中温反应室、高温反应室和冷却室后，膜坯中的膜片转化为所述烧结多孔过滤薄膜，且所述烧结多孔过滤薄膜仍保持膜坯的形状，而未发生变形。
进一步地，所述膜片包括支撑体和附着于支撑体表面的涂层，所述涂层由喷涂在所述支撑体表面的浆料干燥而成，该浆料包括原料粉末、粘接剂和分散剂；所述烧结多孔过滤薄膜包括所述支撑体和位于所述支撑体表面的膜层，所述膜层由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料构成，该烧结多孔过滤薄膜的厚度为5～3000μm，平均孔径为0.05～100μm，孔隙率为15～70％；所述低温反应室为反应温度为120～250℃的反应室，所述中温反应室为反应温度为500～600℃的反应室，所述高温反应室为反应温度为900～1200℃的反应室。由这样的膜片来制造烧结多孔过滤薄膜时，烧结时容易出现粘连和变形的现象，但当采用本发明的制造设备时，可完全避免上述现象的发生，确保较高的产能和使所得烧结多孔过滤薄膜具有很高的品质。
进一步地，所述膜坯的直径为50～300mm，高度为100～600mm。经验证，膜坯的直径超过上述数值范围时，可能导致膜坯中内层的膜片不能有效的受热烧结，因此，只有当膜坯处于上述参数时，才可以获得最好的产能和产品质量。
进一步地，所述传送带包括依次铺设在所述反应室底部的传动辊；所述设备还包括用于在传送带传送时放置所述膜坯的烧结小车。传统的带状的柔性传送带难以承受高温反应室的高温，而采用传动辊不仅可以实现传送，还可以选择多种耐高温材质的传动辊。经验证，当采用传动辊时，如果直接将膜坯放在传动辊上，无论是横向放置还是竖向放置，膜坯在传动辊上移动时会发生轻微的抖动，特别是当膜坯竖向放置时，这种抖动更加明显，这不仅会导致膜坯中的膜片在烧结过程中发生一定的变形，而且还可能导致膜坯倾倒并影响其它的膜坯，严重影响产品质量，因此，通过将膜坯放入烧结小车中，烧结小车可对膜坯产生支撑和约束，可使膜坯平稳的移动以避免发生变形和倾倒。
进一步地，所述低温反应室、中温反应室和冷却室底部的传动辊为不锈钢传动辊；所述高温反应室底部的传动辊为陶瓷传动辊。由此，传送带的成本低且使用寿命长。
进一步，所述烧结小车中可以竖向放置至少两个所述膜坯，所述烧结小车的高度为50～200mm。由于受到烧结小车的支撑和约束，因此可以使膜坯竖向放置，因此单位体积的烧结空间可以放置更多的膜坯，提升产能。同时，具有上述高度的烧结小车可以在确保防止膜坯倾倒的同时增加膜坯与反应室内热量的接触面积。
进一步地，所述保护气输送机构还包括设于所述烧结机构的入口和出口处的防止空气进入烧结机构的喷吹管；所述喷吹管的出气口朝向所述烧结机构的外部。由此，当所述烧结机构的入口和出口开启时，所述喷吹管吹出保护气，防止外界空气进入反应室，确保反应室内始终填充保护气，确保烧结多孔过滤薄膜的高质量，而使所述喷吹管的出气口朝向所述烧结机构的外部可以增强喷吹效果和节约喷吹气量。
进一步地，还包括将所述膜坯传输至烧结机构入口处的第一传输机构；还包括夹取所述烧结小车中的烧结多孔过滤薄膜并传输至下一处理机构的第二传输机构；还包括将烧结机构出口处的空的烧结小车移动至烧结机构入口处的第三传输机构。其中，下一处理机构例如可以是对烧结后的柱状形状的烧结多孔过滤薄膜开卷的机构。由此，进一步节约人力，提升产能。
进一步地，在所述低温反应室与中温反应室之间、中温反应室与高温反应室之间以及高温反应室与冷却室之间设有可上下移动的隔板，所述隔板上设有隔热材料，所述控制机构控制所述隔板的上下运动。由此，在实现传送烧结小车的目的前提下减少相邻反应室之间的热量扩散，更有助于控温和使各反应室内的温度分布更均匀。
进一步地，所述低温反应室和中温反应室内设有排脂装置，所述排脂装置包括均匀分布的多个排脂管路、与所述多个排脂管路导通的凝脂箱以及设于所述凝脂箱上方的排气口，所述排脂管路上设有抽气泵。由此，采用多个排脂管路可以提升排脂效率，有效去除反应室中膜片内的粘接剂，防止这些粘接剂在高温下转化为残炭而影响烧结多孔过滤薄膜的品质；冷却凝固的脂类储存于凝脂箱中，防止其污染空气，而未冷凝的二氧化碳等气体则从排气口排出；此时，可以不用单独为保护气的排出设置出口，可以使保护气和脂气共用排脂管路。
进一步地，所述冷却室内设有两级冷却装置，第一级冷却装置为将温度降至600℃以下的水冷装置，第二级冷却装置为将温度降至150℃以下气冷装置；所述气冷装置的冷源为所述保护气。当采用水冷时，冷却室内设有多个管路，而冷却水则在管路中流动以带走热量。当采用气冷时，以保护气为冷源，使气冷装置可作为保护气的入口，即使保护气从冷却室进入烧结机构，保护气吸收烧结多孔过滤薄膜的热量后依次流经高温反应室、中温反应室和低温反应室后从所述低温反应室流出。
进一步地，所述惰性物质为金属化合物粉末，所述金属化合物为al2o3和/或bn。由此，烧结过程中相邻的膜片之间不会发生粘连，因此可以卷绕以节约烧结空间。
为了实现上述目的，还提供了一种烧结多孔过滤薄膜的制造方法。所述烧结多孔过滤薄膜的制造方法包括步骤：
1)获取膜片：所述膜片包括支撑体和附着于支撑体表面的涂层；
2)在所述膜片表面喷涂隔离层，所述隔离层包含在烧结条件下相对所述膜片表现为惰性的惰性物质；
3)将喷涂隔离层后的膜片卷绕成柱状的膜坯；
4)将所述膜坯放入烧结机构中，所述烧结机构包括多个反应室和贯穿该反应室的用于传输所述膜坯的传送带，所述反应室包括依次连接的低温反应室、中温反应室、高温反应室和冷却室，所述膜坯在传送带的传输下依次经过低温反应室、中温反应室、高温反应室和冷却室后，所述涂层转化为具有过滤功能的膜层，所述膜片转化为烧结多孔过滤薄膜；
所述烧结多孔过滤薄膜包括所述支撑体和位于所述支撑体表面的所述膜层，所述膜层由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料构成。
首先，由于含有隔离层，因此膜片可以卷绕后放入反应室中烧结，不用担心粘连现象，烧结效率显著提升；其次，烧结机构具有多个反应室和传送带，因此膜坯可以进行流水线式的烧结，节约升温时间和冷却时间，烧结机构的利用率显著提升。本发明的制造方法工艺简单，生产效率显著提升，且烧结所得的烧结多孔过滤薄膜仍保持膜坯的形状，而未发生变形，产品质量高；若为了便于运输而事先将所述膜片预卷，则可以在喷涂隔离层之前增设开卷机构来将预卷膜坯中的膜片展开。
进一步地，所述涂层由喷涂在所述支撑体表面的浆料干燥而成，该浆料包括原料粉末、粘接剂和分散剂；所述烧结多孔过滤薄膜的厚度为5～3000μm，平均孔径为0.05～100μm，孔隙率为15～70％；所述低温反应室为反应温度为120～250℃的反应室，所述中温反应室为反应温度为500～600℃的反应室，所述高温反应室为反应温度为900～1200℃的反应室。由这样的膜片制造烧结多孔过滤薄膜时，烧结时容易出现粘连和变形的现象，但当采用本发明的制造方法可完全避免上述现象的发生，确保较高的产能和使所得烧结多孔过滤薄膜具有很高的品质。
进一步地，所述膜坯的直径为50～300mm，高度为100～600mm。经验证，膜坯的直径超过上述数值范围时，可能导致膜坯中内层的膜片不能有效的受热烧结，因此，只有当膜坯处于上述参数时，才可以获得最好的烧结效率和产品质量。
进一步地，所述传送带包括铺设在所述反应室底部的传动辊；所述制造方法还包括将所述膜坯传输至烧结小车中，然后再将放置所述膜坯后的烧结小车放置于传送带上进行烧结。传统的带状的柔性传送带难以承受高温反应室的高温，而采用传动辊不仅可以实现传送，还可以选择多种耐高温材质的传动辊。经验证，当采用传动辊时，如果直接将膜坯放在传动辊上，无论是横向放置还是竖向放置，膜坯在传动辊上移动时会发生轻微的抖动，特别是当膜坯竖向放置时，这种抖动更加明显，这不仅会导致膜坯中的膜片在烧结过程中发生一定的变形，而且还可能导致膜坯倾倒并影响其它的膜坯，严重影响产品质量，因此，通过将膜坯放入烧结小车中，烧结小车可对膜坯产生支撑和约束，可使膜坯平稳的移动以避免发生变形和倾倒。
进一步地，所述低温反应室、中温反应室和冷却室底部的传动辊为不锈钢传动辊；所述高温反应室底部的传动辊为陶瓷传动辊。由此，传送带的成本低且使用寿命长。
进一步，所述烧结小车中可以竖向放置至少两个所述膜坯，所述烧结小车的高度为50～200mm。由于受到烧结小车的支撑和约束，因此可以使膜坯竖向放置，因此单位体积的烧结空间可以放置更多的膜坯，提升烧结效率。同时，具有上述高度的烧结小车可以在确保防止膜坯倾倒的同时增加膜坯与反应室内热量的接触面积。
进一步地，还包括采用保护气对烧结过程进行保护，所述保护气从所述冷却室进入，从所述低温反应室流出；所述烧结机构的入口和出口处设有可防止空气进入烧结机构的喷吹管；所述喷吹管的出气口朝向所述烧结机构的外部。由此，当所述烧结机构的入口和出口开启时，所述喷吹管吹出保护气，防止外界空气进入反应室，确保反应室内始终填充保护气，确保烧结多孔过滤薄膜的高质量，而使所述喷吹管的出气口朝向所述烧结机构的外部可以增强喷吹效果和节约喷吹气量。
进一步地，在所述低温反应室与中温反应室之间、中温反应室与高温反应室之间以及高温反应室与冷却室之间设有可上下移动的隔板，所述隔板上设有隔热材料，所述控制机构控制所述隔板的上下运动。由此，在实现传送烧结小车的目的前提下减少相邻反应室之间的热量扩散，更有助于控温和使各反应室内的温度分布更均匀。
进一步地，所述低温反应室和中温反应室内设有排脂装置，所述排脂装置包括均匀分布的多个排脂管路、与所述多个排脂管路导通的凝脂箱以及设于所述凝脂箱上方的排气口，所述排脂管路上设有抽气泵。由此，采用多个排脂管路可以提升排脂效率，有效去除反应室中膜片内的粘接剂，防止这些粘接剂在高温下转化为残炭而影响烧结多孔过滤薄膜的品质；冷却凝固的脂类储存于凝脂箱中，防止其污染空气，而未冷凝的二氧化碳等气体则从排气口排出；此时，可以不用单独为保护气的排出设置出口，可以使保护气和脂气共用排脂管路。
进一步地，所述冷却室内设有两级冷却装置，第一级冷却装置为将温度降至600℃以下的水冷装置，第二级冷却装置为将温度降至150℃以下气冷装置；所述气冷装置的冷源为所述保护气。当采用水冷时，冷却室内设有多个管路，而冷却水则在管路中流动以带走热量。当采用气冷时，以保护气为冷源，使气冷装置可作为保护气的入口，即使保护气从冷却室进入烧结机构，保护气吸收烧结多孔过滤薄膜的热量后依次流经高温反应室、中温反应室和低温反应室后从所述低温反应室流出。
进一步地，所述惰性物质为金属化合物粉末，所述金属化合物为al2o3和/或bn。由此，烧结过程中相邻的膜片之间不会发生粘连，因此可以卷绕以节约烧结空间。
可见，本发明的制造设备的结构简单，从膜片的喷涂到烧结完成均采用流水式的生产，产能显著提升；本发明的制造方法工艺简单，生产效率显著提升，且烧结所得的烧结多孔过滤薄膜仍保持膜坯的形状，而未发生变形，产品质量高。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明烧结多孔过滤薄膜的设备的结构示意图。
上述附图中的有关标记为：
1：烧结多孔过滤薄膜；
2：膜片；
3：喷涂机构；
4：卷绕机构；
5：膜坯；
6：第一传输机构；
7：烧结机构；
8：烧结小车；
9：第二传输机构；
10：第三传输机构；
11：喷吹管；
13：开卷机构；
71：低温反应室；
72：中温反应室；
73：高温反应室；
74：冷却室；
75：隔板；
76：不锈钢传动辊；
77：陶瓷传动辊；
121：排脂管路；
122：凝脂箱；
123：排气口；
741：水冷装置；
742：气冷装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
关于本发明中术语和单位，本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
图1为本发明最佳实施例的烧结多孔过滤薄膜1的制造设备的结构示意图。如图1所示，所述制造设备包括：开卷机构13、喷涂机构3、卷绕机构4、第一传输机构6、烧结机构7、保护气输送机构、控制机构、第二传输机构9和第三传输机构10。
所述开卷机构13为将由膜片2卷绕而成的柱状的预卷膜坯14开卷的机构。
所述膜片2包括支撑体和附着于支撑体表面的涂层，所述涂层由喷涂在所述支撑体表面的浆料干燥而成，该浆料包括原料粉末、粘接剂和分散剂。
所述喷涂机构3为在开卷后的所述膜片2表面喷涂隔离层的机构。
所述隔离层为在烧结条件下相对所述膜片2表现为惰性的金属化合物粉末，所述金属化合物为al2o3。
所述卷绕机构4为将喷涂隔离层后的膜片2卷绕成柱状的膜坯5的机构。
所述膜坯5的直径为300mm，高度为600mm。
所述第一传输机构6为将所述膜坯5夹取并传输至烧结机构7入口处的烧结小车8中的机构。
所述烧结小车8中可以竖向放置两个所述膜坯5，该烧结小车8的装载空间的深度为200mm，长度为700mm，宽度为400mm。
所述烧结机构7包括反应室和贯穿该反应室的用于传输所述烧结小车8的传送带，所述反应室包括依次连接的低温反应室71、中温反应室72、高温反应室73和冷却室74，所述烧结小车8中的所述膜坯5在传送带的传输下依次经过低温反应室71、中温反应室72、高温反应室73和冷却室74后，所述涂层转化为具有过滤功能的膜层，所述膜坯5中的膜片2转化为烧结多孔过滤薄膜1。
所述传送带包括依次铺设在所述反应室底部的传动辊；所述低温反应室71、中温反应室72和冷却室74底部的传动辊为不锈钢传动辊76；所述高温反应室73底部的传动辊为陶瓷传动辊77。
所述低温反应室71的反应温度为120～250℃，所述中温反应室72的反应温度为500～600℃，所述高温反应室73的反应温度为900～1200℃。
在所述低温反应室71与中温反应室72之间、中温反应室72与高温反应室73之间以及高温反应室73与冷却室74之间设有可上下移动的隔板75，所述隔板75上设有隔热材料。
所述冷却室74内设有两级冷却装置，第一级冷却装置为将温度降至600℃以下的水冷装置741，第二级冷却装置为将温度降至150℃以下气冷装置742，其中，气冷装置742一直处于开启状态，而水冷装置741只有在冷却室74的温度高于600℃时才开启。
所述低温反应室71和中温反应室72内设有排脂装置，所述排脂装置包括均匀分布的多个排脂管路121、与所述多个排脂管路121导通的凝脂箱122以及设于所述凝脂箱122上方的排气口123，所述排脂管路121上设有抽气泵，所述抽气泵为罗茨泵。
所述保护气输送机构的一部分保护气从所述气冷装置742进入冷却室74并作为所述气冷装置742的冷源，该保护气依次流经高温反应室73、中温反应室72和低温反应室71后从所述低温反应室71中的排脂管路121流出。
所述保护气输送机构还包括设于所述烧结机构7的入口和出口处的防止空气进入烧结机构7的喷吹管11，当所述烧结机构7的入口和出口开启时，所述喷吹管11吹出另一部分保护气。
所述喷吹管11的出气口朝向所述烧结机构7的外部。
所述控制机构控制所述传送带的运作、所述烧结机构7入口和出口的开启和关闭、反应室的温度、保护气的流量、喷吹管的运作以及所述隔板75的上下运动。
所述第二传输机构9为夹取所述烧结小车8中的烧结多孔过滤薄膜1并传输至下一处理机构的机构。
所述第三传输机构10为将所述烧结机构7出口处的空的烧结小车8移动至烧结机构7入口处的机构。
所述烧结多孔过滤薄膜1包括所述支撑体和位于所述支撑体表面的所述膜层，所述膜层由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料构成，该烧结多孔过滤薄膜1的厚度为5～3000μm，平均孔径为0.05～100μm，孔隙率为15～70％。
与现有技术中的制造设备相比，本实施例的制造设备可在不降低烧结多孔过滤薄膜1的品质的前提下显著提升产能。
作为本发明最佳实施例且应用上述制造设备的烧结多孔过滤薄膜的制造方法，包括以下步骤：
1)获取膜片2：所述膜片2包括支撑体和附着于支撑体表面的涂层；
所述支撑体为304不锈钢网，所述涂层由喷涂在所述支撑体表面的浆料干燥而成；该浆料的配制如下：首先将粒径为3～5μm的ni粉与粒径≤38μm的cu粉按照cu的重量百分比为30％配制成原料粉末，然后以乙醇为分散剂、pvb为粘接剂按照每100毫升乙醇中加入3克pvb、70克原料粉末的比例配制即得到所述浆料；
2)采用喷涂机构3在所述膜片2的表面喷涂隔离层；
所述隔离层由隔离浆料干燥所得，所述隔离浆料为在烧结条件下相对所述膜片2表现为惰性的al2o3的乙醇分散液，分散液中al2o3的浓度为2.3kg/l，所述隔离层的质量占所述膜片2质量的1％，所述al2o3的平均粒径为4μm；
3)采用卷绕机构4将喷涂隔离层后的膜片2沿圆形支撑筒的外壁卷绕成柱状的膜坯5；
所述膜坯5的直径为300mm，高度为600mm；所述圆形支撑筒的直径为20mm，筒壁上设有通气孔；
4)采用第一传输机构6将所述膜坯5传输至位于烧结机构7入口处传送带上的烧结小车8中，使所述膜坯5在传送带的传输下依次在低温反应室71中220℃下反应150分钟、在中温反应室72中550℃下反应200分钟、在高温反应室73中1050℃下反应220分钟和在冷却室中冷却至150℃以下，最终，所述涂层转化为具有过滤功能膜层，所述膜坯5中的膜片2即转化为烧结多孔过滤薄膜1。
所得烧结多孔过滤薄膜1包括所述304不锈钢网支撑体和位于所述支撑体表面的所述膜层，所述膜层由ni～cu固溶体金属多孔材料所构成，所述烧结多孔过滤薄膜1的厚度为0.12mm，平均孔径为13μm，孔隙率为52％，透气度为1490m3/m2·h·kpa(表示在每kpa过滤压力下每小时每m2的过滤面积下空气的渗透量(按m3表示))。
采用第二传输机构9将烧结完成后的卷绕成柱状的烧结多孔过滤薄膜1传输至制备过滤元件的下一处理机构，该制备过滤元件的处理机构将该卷绕成柱状的烧结多孔过滤薄膜1开卷和加工，即可制备出不同形状的过滤元件。
与现有技术(例如，中国发明专利cn104874798a)中的制造方法相比，本实施例的制造方法不仅不会降低烧结多孔过滤薄膜1的品质，而且还显著提升了生产效率。
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。