专利名称：扁平过滤器及其支承件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在扁平过滤器中支承过滤媒质的支承件，同时涉及使用这种支承件的扁平过滤器。
为了从聚合物溶液及聚合物熔体中滤去固体杂质，需使要过滤的聚合物渗透经过过滤媒质的孔隙。在过滤过程中，它们会失去大量本来应该沿着流动方向一直传送到扁平过滤器的壳体上的定向的压力。对过滤媒质的支承以及把支承力引入过滤器壳体的结构应该做到使自由流动不受阻碍地通过过滤媒质的孔隙。
在已有技术中，人们企图通过使用打孔的支承底板来达到这一目的。它们通常是打有许多孔的钢板等金属板。这些打孔的金属板通过网状结构的中间层承载着过滤媒质，该中间层由金属丝组成，且置于各打孔板的诸孔眼之间留下来的网板上。这种结构安排的缺点在于在相距比较大的诸孔眼之间的流动区域中存在死区。为了减小这种死区的量，人们通过将打孔板上诸孔眼的上下侧作锥形放大而使存在于诸孔眼之间的网板变狭。虽然这种办法在金属板的下侧不会产生问题，但其上侧因有切割及尖锋而会使置于其上的网目变形甚至损坏上面的网目。在各打孔板的下面设有空腔以收集滤液并流向出口。作用在整个液流截面上的壁面摩擦力造成一种液流速度分布，这种分布包含很大的不利的差别，导致产生相应的滞留时间上的差别。
已有技术的打孔板还要求在它们的边缘处有一个不打孔的接触区，由于聚合物熔体不能从这里的孔中流出因此将造成停滞。在这个区域里，由于孔眼的孔形在不付出大的代价情况下通常不能与壳体的形状完全相配合，在聚合物溶体或聚合物溶液的流动域中仍然形成有使它们停滞的地方。
为了弥补打孔板的孔和过滤媒质的颗粒之间的半径的差别或者保护细网目金属丝网不会因液流穿入孔中而发生变形，人们将金属丝足够粗的丝网组成的中间层置于打孔板的孔上，使之不会因压差产生的应力而变形。然后将不同等极的较细的丝网置于这些较粗的丝网的上面，直到网目的细度达到过滤媒质可以被支承在其上而不会穿过这些网目为止。
为了防止这些丝网组合体的、会造成打孔板上诸孔穿通的横向移动，这些丝网的形状应使其能与过滤器壳体的壁贴近，而且，由于装配时要求留有间隙，从而与它形成一个只允许略有移动的接头。然而，过滤媒质是能够渗透入这些接头的。因为过滤媒质相对于壳体壁也有间隙，未经过过滤的聚合物溶液或熔体由于接头的存在能够绕着过滤器流过。为了防止这一点，人们用金属环，最好是铝环来围住这些网。这些金属环用横截面呈U形的臂围绕丝网的边缘，把它们相互密封，并且把打孔板未打孔的边缘也密封起来。在已知的种种实施例中，有几层叠置的丝网被封装在一起。然而这种用金属环U形臂围绕丝网边缘的方法会在U形臂之间、以及在位于那里的网目之内形成空腔，而在该空腔内将充满停滞的溶液或熔体。
DE-OS1660435公开了一种丝网组合体，其中避免了与金属环有关的缺点，因为丝网边缘是彼此焊接在一起的。但是这并不能克服因必须使用打孔板而产生的缺点，而打孔板是会产生使滤液滞留的死区的。
DE-AS1924449揭示了气体及液体可渗透的复合金属丝布，它被用作过滤器并具有多层的金属丝结构。
DE-AS1816118揭示了一种对烧结的金属丝纤维组成的过滤媒质进行加压的装置，其中金属丝纤维的取向是随机的且长度也是任意的。
DE-AS1298507揭示了一种用作液体过滤器的、复合件形式的、增强的金属丝纤维编织物。这种复合件由几层金属丝布组成，它们通过扩散的方法彼此牢牢地连在一起。这种复合件也用作过滤器。
DE-OS1761352公开了另一种过滤器，这种过滤器用于喷丝头及挤压器，它由过滤细度相同或不同的、内部互连的几层金属丝布组成。
DE-GM6919686描述了一种由内部牢牢地互连的金属丝纤维组成的过滤器件，这种过滤器件设计成使它的孔隙度沿着流过的方向逐步降低，其方法是采用不同厚度和/或不同的纤维密度的过滤层。
以上所述的已有技术所涉及的都是过滤器，由于它们的规格，它们都不适合于用作扁平过滤器的支承件。
本发明的目的是提供如前面所述的扁平过滤器的过滤器支承件，它可以以短的滞留时间被渗透而且不包含死区。本发明还旨在提供一种使用本发明的支承件的扁平过滤器，这种支承件工作可靠而且没有死区。
本发明的过滤器支承件由如权利要求1所述的特点来实现，本发明的扁平过滤器则由如权利要求15所述的特点来实现。
由于特征a)到d)的结合，本发明提供了一种过滤器支承件，它能够以较短的停滞时间被渗透，并不含有这样的区域，在该区域里被过滤的流体或滤液停滞不前或流得非常之慢，从而导致化学或物理变化，特别是有害于质量的变化，例如热损伤特别是热裂的发生。为了得到这些良好的效果，重要的是形成过滤器支承件的尺寸稳定复合件要具有粗网目网层，这里的“粗网目”一词是指网目的细度的大小，且其保证过滤器支承件本身没有过滤效应。
另一个对本发明的重要之点是，过滤媒质在流动方向上必须要有一特定序列或顺序的网目细度。具体地说，直接承载过滤媒质的顶部网层要小得即使是过滤媒质的最细的颗粒也不能进入复合件。
换句话说，本发明在滤液出口侧提供一过滤媒质被支承其上的过滤器支承件，该支承件可以抵挡被滤物在过滤媒质渗透过程中发生的压力差所产生的力，这些过滤媒质形成一排放区域，在该区域允许滤液在整个过滤器范围内流过，从而死区、即(例如)在结构件背处形成的流动停滞的区域、以及角、凹处或窝坑等处会使流动停滞的死区可以避免。
本发明所提供的扁平过滤器包含一按本发明的过滤器支承件，其外轮廓和扁平过滤器的过滤室外壳底谷的轮廓相适应而没有间隔的空间。这样就能保证过滤媒质的流动而不会有间隔的空间或死区出现，从而可以避免已有技术的缺点。
本发明的另一重要的方面是组成尺寸稳定的复合件的网层的金属丝状元件的截面被设计成流线型的。这一点可以导致过滤器支承件中出现所希望的流动条件，横向层流、特别是带有横向分流的流动不被分开而是与纵向分量一起留在金属丝元件的周缘，从而防止了死区的形成。
权利要求2和3涉及本发明的进一步的改进，它们有助于在流动方向形成稳定的层流。此外，该较粗的网目结构支承直接承载过滤媒质的结构，从而避免由于流动阻力由过滤媒质施加的压力所造成的变形，这是因为该网目结构把压力引入了由非常粗的网目组成的、作为实际的支承架的下部结构。
如果直接支承过滤媒质的那一层具有的净网宽度是0.042mm，而形成该层的金属丝元件的截面是0.036mm左右则是十分有益的。在直径最大为120mm的较小过滤器及直径最大为250mm的中等过滤器的情况下，由金属丝组成的过滤器支承件下部结构的直径约为1mm，净网目宽度为2mm。在过滤器即使具有较大直径的情况下，金属丝的截面也可以在约1至3mm之间，净网目宽度可以在2.8至16mm之间。如果在流动方向网目宽度的梯度分段改变或连续地改变，以使较细的网目结构不能被压入位于下面结构的粗网目中从而导致变形，这也是有利的。
本发明支承件还可以具有任何的外部轮廓。然而最好是配合扁平过滤器底谷的、例如旋转对称的主要是锥形的轮廓形状的支承件，或者最好是具有矩形截面的支承件或角锥体形截面的支承件。
金属丝，特别是圆的金属丝，它和多孔金属网结构一样适合于作为网层的金属丝状元件。在用金属丝的情况下，网层最好设计成织物，这种织物可以是焊接的、缝合的、针织的或者是编织的，也可以是以上几种的结合。
本发明的扁平过滤器如上所述包括一按本发明的支承件，支承件的外部轮廓与底谷轮廓相配合而没有空间间隔。在本发明的一个较佳的实施例中，在同一个过滤器壳体里至少有两个过滤室，其中一个以环的形式特别是环轮状的形式围绕着另一个，在一个过滤室的壳体底部底谷的最低点最好具有至少各自有一个出口通道的两个凹处，它们沿着壳体底部以等间隔设置。
如上所述，插入扁平过滤器的过滤器支承件的几何形状最好是旋转对称及角锥体形状的。
按照本发明的扁平过滤器的一个有利用途是权利要求20所述的。
下面参考作为举例说明用的附图对本发明作详细描述。其中，
图1是按照本发明的扁平过滤器的垂直剖面图。
图2是将图1中的底部略加改变后的扁平过滤器的垂直剖视图。
图3是本发明的扁平过滤器另一实施例的垂直剖视图，图中的扁平过滤器包括两个过滤室。
图4是图3中双扁平过滤器的平面视图。
图5是沿A，A′，B，B′线的剖视图。
图1示出的是本发明扁平过滤器的第一个实施例。此扁平过滤器包括一旋转对称的壳体14，在它的圆筒形上部区域内设置着置于支承件1上面的过滤媒质2。壳体14的底部13呈锥形缩小而形成一个出口孔15。支承件1装入由底部13所包围的底谷中。支承件1的外部轮廓与底谷的外部轮廓相同，因此在底谷和支承件1之间没有空间存在。所述出口孔15位于底谷的最低点。
可用作过滤媒质2的材料包括打细孔的穿孔板、烧结体，滤网，或是粒状和/或纤维材料形成的松散的或压实的堆等等。
所述支承件1由尺寸稳定的复合件组成，该复合件形成一三维结构，而该三维结构包括(例如)由金属丝、特别是圆金属丝互相分层叠置并被固定成一网、而各网层又互相固定的网层4-11。在金属丝的情况下，固定是通过(例如)烧结或焊接实现的。
顶部网层4的网目宽度比过滤媒质2的最小颗粒的最小尺寸还小。层4因其网目较细而比较敏感，它由一较粗网目的层3覆盖，层3本身也与尺寸稳定的复合件相固定，并且保护细网目层4以免除在装配和清洗过程中可能发生的损伤。
由尺寸稳定的复合件组成的过滤器支承件1被设计成与顶层4相连的层5-层10，它们的网目宽度和/或金属丝的粗细彼此不同，至少5-11层的金属丝的粗细和/或网目的宽度沿着流动的方向是逐渐增加的。
在图2所示的实施例中，从过滤器壳体底部的最低点分出了三个出口孔16，而不是像图1那样只有一个出口孔15。
图3至图5示出了一双扁平过滤器，在该过滤器壳体里分开的过滤室20及21里，插入了两个独立操作的过滤器，其中一个环形的过滤室21围绕在过滤室20的四周。在两个过滤室20及21中安装着支承件1和1′，其结构与图1所描述的支承件相同，只不过支承件1′被设计成环形的。过滤室21的谷状底部设计成双锥体状13′，且含有6个凹处19，这6个凹处沿着一条闭合的圆形线等间隔设置，并且在它们的最低点各连有一个供滤液用的出口通道17。
权利要求
1.一种在扁平过滤器中支承过滤媒质(2)的支承件(1)，它包括具有相互叠置的层(3-11)的、尺寸稳定的复合层件，层(3-11)中有一粗目网结构，且相互牢牢地连在一起，它们是由具有流线型截面的金属丝状的元件组成，此金属丝状元件在它们的接触点处被固定以形成尺寸稳定的三维复合层件，其特征在于，网层(5-11)之中至少有一个沿着流动方向在直接承载过滤媒质(2)的顶部网层(4)之下的网层，其金属丝状元件的粗细和/或网目的宽度随着流动方向而增加，其中，直接承载过滤媒质(2)的顶部网层(4)的网目宽度大大小于过滤媒质(2)中最细颗粒的最小尺寸，且该直接承载过滤媒质(2)的顶部网层(4)至少由一具有较粗金属丝状元件及较大网目宽度的、固定在别的层上的网层(3)加以保护。
2.如权利要求1所述的过滤器支承件(1)，其特征在于，沿着流动方向在顶部网层(4)下面的层(5-7)，其金属丝状元件的粗细和/或网目宽度沿着流动方向连续地增大。
3.如权利要求1所述的过滤器支承件(1)，其特征在于，沿着流动方向在顶部网层(4)下面的层(5-7)，其金属丝状元件的粗细和/或网目的宽度沿着流动方向分段增大。
4.如权利要求1-3所述的过滤器支承件，其特征在于，所选择的网层(5-7)在流动方向上具有较大的金属丝状元件截面和/或网目宽度，而形成支承件(1)下部结构(12)的所有其他网层(8-11)就其整体来说至少在其金属丝状元件的粗细和/或网目宽度上是与所选择的网层(5-7)相同的。
5.如权利要求1-4所述的过滤器支承件，其特征在于，所述支承件(1)具有旋转对称的、特别是锥体的形状。
6.如权利要求1-4所述的过滤器支承件，其特征在于，所述支承件(1)具有一三角形的，特别是一长方形的截面。
7.如权利要求1-6所述的过滤器支承件，其特征在于，网层(3-11)由金属丝组成，金属丝在接触点处通过烧结或焊接被固定。
8.如权利要求7所述的过滤器支承件，其特征在于，所述金属丝是圆形金属丝。
9.如权利要求7或8所述的过滤器支承件，其特征在于，所述网层(3-11)是随意接合的金属丝织物。
10.如权利要求7或8所述的过滤器支承件，其特征在于，所述网层(3-11)是金属丝缝合物。
11.如权利要求7或8所述的过滤器支承件，其特征在于，所述网层(3-11)是金属丝针织物。
12.如权利要求7或8所述的过滤器支承件，其特征在于，所述网层(3-11)是金属丝编织物。
13.如权利要求9-12之一的过滤器支承件，其特征在于，所述网层(3-11)是金属丝织物、缝合物、针织物及编织物的结合体。
14.如权利要求1-6之一所述的过滤器支承件，其特征在于，它由多孔金属复合层件组成。
15.一种扁平过滤器，具有至少一个过滤室，至少一个过滤媒质(2)，至少一个支承件(1)及一壳体(14)，所述壳体(14)的底部至少有一个底谷(13，13′)，且底部的最低点至少有一个出口孔(15，16，17)，其特征在于，它包括如权利要求1-14之一所述的支承件(1，1′)，支承件的外部轮廓与底谷的外部轮廓相适配而没有空间间隔。
16.如权利要求15所述的扁平过滤器，其特征在于，壳体的底部的底谷(13)具有锥体的形状，其四周由直的或曲的表面线所限定。
17.如权利要求15所述的扁平过滤器，其特征在于，所述壳体底部的底谷(13)具有角锥体的形状，其四周由直的或曲的表面线所限定。
18.如权利要求15-17之一所述的扁平过滤器，其特征在于，在一共同的壳体里，它至少包含两个过滤室(20，21)，其中的一个过滤室(21)以环的形式、特别是以轮环的形式围绕另一个过滤室(22)。
19.如权利要求18所述的扁平过滤器，其特征在于，在所述过滤室(21)的壳体底部的底谷的最低点至少具有两个凹部(19)，两个凹部(19)至少各有一个出口通道(17)，此凹部(19)沿着壳体底部以等间距设置。
20.利用如权利要求15-19之一所述的扁平过滤器，通过溶液或熔体的纺丝工艺生产部分或全部合成单丝或多组份丝，而扁平过滤器的过滤器壳体(14)则是在生产过程中插入喷丝头和喷丝头组件的一部分。
全文摘要
本发明涉及在扁平过滤器中支承过滤媒质的支承件(1)，所述支承件由尺寸稳定的复合件组成，所述复合件包括叠置成层的层(3—11)，它们具有一粗网目结构。按照本发明，金属丝状元件的网目宽度和/或粗细度沿流动方向增大，而顶部网层(4)的网目宽度要比过滤媒质(2)的最细的颗粒的尺寸小得多。本发明还涉及一种扁平过滤器，此过滤器的过滤室中插入按本发明的支承件，且在容纳该支承件的底谷(13)和支承件(1)之间没有空间间隔存在。
文档编号B01D29/01GK1104553SQ94115920
公开日1995年7月5日 申请日期1994年9月15日 优先权日1993年9月17日
发明者古森斯·冈特 申请人:埃姆斯·英芬塔股份公司