用于过滤单元的过滤元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于过滤流体的过滤单元(30)的过滤元件(1)，其中为了相对于流体可渗透，所述过滤元件(1)由至少一个结构体(6、7)和支撑体(5)组成，并且具有大量网眼/孔(17)。所述结构体(6、7)和所述支撑体(5)各自借助于3D打印工艺生产，其中所述结构体(6、7)具有重复的三维互连晶格结构(15)，并且所述支撑体(5)具有单元结构(10)。所述晶格结构(15)的所述网眼/孔(17)由内部交联且刚性连接的杆元件(16)形成。由所述过滤元件(1)解决的问题是使用3D打印工艺提供具有良好过滤效果和良好深负载能力的新的最佳和鲁棒的过滤结构。本发明专利技术用于过滤技术模块化单元/机器单元或电机中的流体。体。体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于过滤单元的过滤元件


[0001]本专利技术涉及一种用于过滤流体的过滤单元的过滤元件。

技术介绍

[0002]过滤元件用在用于从液体中过滤出固体颗粒的对应过滤单元中，所述过滤元件具有带有用于颗粒过滤的过滤材料的过滤体。这些过滤材料具有由合适材料制成的过滤结构。例如，使用由机织织物和/或纤维素材料制成的过滤结构，由于材料原因，其过滤性能有限，并且只能在有限的程度上制成复杂的形状。这种类型的过滤元件具有预定且不可改变的过滤特性，这仅允许在有限的程度上优化待过滤的流体。
[0003]从DE 43 44 805 C2已知一种用于吸附过滤的过滤材料，所述过滤材料具有由颗粒组成的过滤结构，所述过滤结构由复合纤维的纤维三维框架形成。除了结构部件之外，这些复合纤维还具有熔点比结构部件低大约20℃的第一部件，使得在对应的热处理的情况下，第一部件可以熔化，并因此交叉或接触的结构部件可以彼此连接。
[0004]从DE 20 2017 104 240 U1已知用于过滤熔融金属的陶瓷过滤元件。过滤元件具有用于过滤熔融金属的3D打印的均匀平坦结构体和3D打印的均匀支撑体，所述支撑体以封闭的方式周向包围结构体并因此实际上形成用于保持结构体的保持架。
[0005]纤维三维框架由各种尺寸特别是不同的纤维厚度的结构纤维组成，所述结构纤维都具有前面提到的另一个第一部件的性质，并且通过提到的热处理彼此连接。因此，复合纤维的纤维三维框架由不同尺寸的结构纤维组成，这些纤维或多或少地相对于彼此自由排列并连接，但不具有任何均匀的重复结构。这里，较厚的结构纤维对过滤结构起一种支撑效应，其中较薄的结构纤维具有实际重要的过滤功能。在这种情况下，较厚和较薄的结构纤维可能由相同的材料组成。为了生产这种过滤结构，较细的结构纤维例如通过水刺缠结或空气缠结被分散到由较粗的结构纤维制成的框架中。可替代地，较细的机织织物可以由热塑性结构纤维形成，以便随后将机织织物与更粗的结构纤维结合，以实现过滤器的稳定性。
[0006]此外，由连接的结构纤维产生空腔，用于实现吸附效应的功能颗粒被捕获在所述空腔中，并且所述空腔本身由热塑性复合纤维和第二低熔点部件形成。因此，在结构纤维的热连接过程中，由于不同熔化的部件，在空腔中不仅产生结构纤维的不规则和自由连接，而且还产生功能沉积物。类似于长链分子，类似于无机织织物，以这种方式生产非常粗糙的纤维框架。为了实现特定效应，结构纤维可以由卷曲纤维组成，其可以以类似于前述方法进行加工。这种纤维结构可以具有较高的密度，但也具有较高的内部可移动性，并因此影响框架的可变形性。在热处理过程中产生的功能性颗粒可以例如由活性炭组成，其中也可以产生并嵌入其他功能性颗粒，例如像二氧化硅、沸石粘土、氧化铝等。
[0007]WO 2015/069619 A1描述了一种打印具有嵌入式脉管系统的组织构建体的方法。这里，借助于3D打印方法生产的组织构建体包括一个或多个组织图案，其中每个组织图案包括一种或多种预定单元类型的多个单元。血管通道的网络穿透一个或其他组织图案，其中这些通道可以被引入到在那里使用的细丝中，即使在打印的生产方法过程中亦是如此。
[0008]单元外基质成分至少部分地包围一个或多个组织图案和血管通道网络。在这里使用的3D打印方法中，关于材料，可以使用相同的以及不同的细丝，其中当使用特殊喷嘴时，可以在3D打印过程中混合这些细丝。另外，这里可以添加填充材料，诸如硬化剂、粘合剂等。在某种程度上，特定的填充材料已经作为均匀的混合物或者作为细丝内的持续可用的混合物被引入并存储。

技术实现思路

[0009]本专利技术涉及提供用于颗粒过滤的过滤元件的改进实施例的问题，所述过滤元件由于高鲁棒性和高过滤效果并且由于令人满意的稳定性的高深度负载能力而特别突出。
[0010]根据本专利技术，该问题借助于独立权利要求的主题解决。有利的设计是从属权利要求的主题。
[0011]根据本专利技术，为此使用通过三维互连的晶格结构的过滤结构，其优选地完全通过3D打印方法生产。在这种3D打印方法中，熔化细丝并且通过喷嘴将细丝分层施加到支撑件上或沿着支撑件物堆积，其中打印的过滤元件可以由各种细丝和各种细丝材料组成。这里，细丝例如可以是具有特定添加剂的线状环状材料，其中代替线状细丝，粉末、颗粒或液体材料也可以用于打印喷嘴中的处理。这种3D打印方法还可以为过滤元件产生复杂的形状，其中底切形状以及其他形状也是可能的。同样，此过滤元件可以具有彼此接合的非常复杂的形状，这意味着最大地使用过滤元件的可用安装空间。
[0012]此外，过滤单元的设计因此可以在最佳地利用过滤单元可用的安装空间的情况下进行，并且能够实现迄今为止无法生产的过滤单元的几何设计。
[0013]根据本专利技术，支撑体借助于这种3D打印方法打印成支撑件或支撑框架，其支撑一个或多个结构体，所述结构体用作实际的过滤器，并因此赋予整个过滤元件尺寸稳定性。至少一个结构体可以在此支撑体的外侧和内侧接触所述支撑体，其中与支撑体相比，结构体可以被设计成细丝状并且尺寸不太稳定，由于与支撑体的接触，所述结构体在其位置和形状方面由支撑体保持稳定。
[0014]这里，结构体和支撑体可以方便地均由一件粘结地生产，其中由单独部分制成用于以后的构建的设计也是可能的。这里，结构体具有三维互连的晶格结构，其由规则重复排列的杆元件组成。在这种情况下，杆元件以预定的三维角度布置，使得产生晶格结构，并且同样地形成三维重复的净空间，即所谓的网眼/孔。这些网眼/孔可以具有专门用于过滤液体流体的0.05mm
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15mm，特别是0.1mmm
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10mm的边缘长度，其中实际的边缘长度以及因此确定的网眼和孔的尺寸最佳地适合于待过滤的流体。这里，流体的通流率和从进入过滤元件的流体到流出的流体的合成压差具有特定的值，使得过滤效果最大化，并且通流流体的可能加热保持较低。在过滤气态流体的过程中，网眼/孔的边缘长度优选地设计为处于0.1mm
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40mm，特别是4mm
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20mm的范围内。由于选择了适合于待过滤流体的网眼和孔尺寸，借助于3D打印方法生产的过滤元件可以具有与目前常用的过滤插件相比加倍的过滤面积。
[0015]在3D打印结构体的过程中使用的细丝可以包含填充材料，诸如稳定剂、粘合剂或者在产生晶格结构过程中嵌入细丝中的催化活性材料。在这些特殊嵌入的材料中，在杆元件的打印过程中，催化活性材料可以例如沉积使得催化活性材料聚集在网眼/孔的净空间中，并且能够在与待过滤的流体接触时执行它们的特定催化功能。当然，其他合适的方法，
例如像熔化某些材料或其他可能用于将这些材料引入网眼/孔中。
[0016]这里，待过滤的流体常常表现出聚结效应(疏水/疏油)，其中待沉淀/过滤掉的流体部分和/或颗粒作为污染物部分聚集在一起，并成形为较大的颗粒/液滴，然后通过过滤元件的实际过滤效果沉淀出来。
[0017]特别有利的是一个实施例，其中各个结构体和支撑体由各种材料和/或各种材料成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于过滤流体的过滤单元(30)的过滤元件(1)，
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其中所述过滤元件(1)具有流体能够流过的过滤元件主体(3)，所述过滤元件主体具有至少一个结构体(6、7)和支撑体(5)，
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其中各个结构体(6、7)具有相对于所述流体可渗透的过滤结构，所述过滤结构具有多个网眼/孔(17)，
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其中所述过滤结构被构建为三维互连的晶格结构(15)，并且所述三维互连的晶格结构(15)具有重复的规则性，
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其中所述网眼/孔(17)由彼此牢固连接的晶格杆(16)形成为净空间，
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其中所述支撑体(5)具有对所述流体可渗透的支撑结构，
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其中所述各个结构体(6、7)和所述支撑体(5)均借助于3D打印方法生产。2.根据权利要求1所述的过滤元件(1)，其特征在于，所述各个结构体(6、7)和支撑体(5)由各种材料和/或材料成分以3D打印而成。3.根据权利要求1或2所述的过滤元件(1)，其特征在于，所述各个结构体(6、7)和支撑体(5)均由塑料和/或塑料材料以3D打印而成。4.根据前述权利要求中任一项所述的过滤元件(1)，其特征在于，
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所述支撑体(5)的结构具有单元结构(10)，所述单元结构具有由单元形成的通道(12)，
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所述各个结构体(6、7)的所述网眼/孔(17)比所述支撑体(5)的所述单元或所述通道(12)更小。5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤元件(1)，其特征在于，
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所述支撑体(5)的结构具有单元结构(10)，所述单元结构具有由单元形成的通道(12)，
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所述各个结构体(6、7)的所述晶格结构(15)的晶格杆(16)具有比所述支撑体(5)的所述单元结构的单元杆更小的横截面。6.根据权利要求4或5所述的过滤元件(1)，其特征在于，所述支撑体(5)的所述单元或所述通道(12)比所述各个结构体(6、7)的所述网眼/孔(17)大至少两倍或五倍或十倍。7.根据权利要求4至6中任一项所述的过滤元件(1)，其特征在于，所述支撑体(5)的所述单元结构的所述单元杆的横截面比所述各个结构体(6、7)的所述晶格结构(15)的所述晶格杆( 16)的横截面大至少两倍或五倍或十倍。8.根据前述权利要求中任一项所述的过滤元件(1)，其特征在于，
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所述支撑体(5)的结构具有单元结构(10)，所述单元结构具有由单元形成的通道
(12)，
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所述晶格结构(15)的所述晶格杆(16)的一部分穿入或穿过所述单元结构(10)的所述通道(12)。9.根据权利要求8所述的过滤元件(1)，其特征在于，所述晶格结构(15)的所述晶格杆(16)的一部分穿入或穿过所述单元结构(10)的所述通道(12)，使得所述晶格结构(15)形状配合地紧固在所述单元结构(10)上。10.根据权利要求4至9中任一项的过滤元件，其特征在于，仅设置一个单个的结构体(6、7)，其中所述支撑体(5)的所述单元结构布置在此结构体(6、7)的所述晶格结构(15)的内部，其中少量的所述晶格杆(16)穿透所述单元。11.根据权利要求4至9中任一项的过滤元件，其特征在于，
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设置同轴地内外布置的两个结构体(6、7)，并且所述支撑体(5)布置在所述两个结构体(6、7)之间，
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少量的所述晶格杆(16)穿透所述支撑体(5)的所述单元结构(10)的所述单元，并且将所述两个结构体(6、7)彼此连接。12.根据前述权利要求中任一项所述的过滤元件(1)，其特征在于，
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所述各个结构体(6、7)和所述支撑体(5)是中空圆柱形构型，并且同轴地内外布置，优选地彼此同心地布置，
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所述各个结构体(6、7)和所述支撑体(5)至少大致彼此平行地布置。13.根据前述权利要求中任一项所述的过滤元件(1)，其特征在于，
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所述各个结构体(6、7)牢固地连接到所述支撑体(5)，
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所述各个结构体(6、7)与所述支撑体(5)之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：过滤集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：