可调纳米纤维过滤介质和过滤器装置制造方法及图纸

一种可调纳米纤维过滤器装置可以包括：限定内部空间的过滤器壳体，该壳体具有限定在其中的入口和出口，各自都与内部空间流体连通；以及设置在内部空间内的多个过滤薄层5100，每个过滤薄层100包括上表面104、下表面106和限定为穿过其中的孔120。多个过滤薄层可以布置在堆叠体中，其中相邻过滤薄层的相对表面限定在相对表面之间延伸的层间流动空间的一部分。流动空间可以与相应的相邻过滤薄层的孔流体连通以形成从入口延伸穿过薄层堆叠体到出口的连续流动通路。阵列纳米纤维605可以从每个过滤薄层的一部分延伸到流动通路中，使得流过流动通路的流体流过所述阵列的一部分。

Tunable nano fiber filter medium and filter device

An adjustable nanofibre filter device may include: a filter housing with an inlet and an outlet confined to the inner space, each connected with the inner space fluid; and a plurality of filter thin layers 5100 arranged in the inner space, each of which comprises an upper surface 104, a lower surface 106 and a lower surface 5100. It is defined as a hole 120 through it. A plurality of filter layers can be arranged in a stack, in which the relative surface of adjacent filter layers is limited to a portion of the interlayer flow space extending between the relative surfaces. The flow space can be connected with the pore fluid of the corresponding adjacent filter thin layer to form a continuous flow path extending from the entrance to the exit through the thin layer stack. Array nanofibers 605 can extend from a portion of each filter thin layer to a flow path so that the fluid flowing through the flow path flows through a portion of the array.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可调纳米纤维过滤介质和过滤器装置
本专利技术一般涉及过滤介质和过滤器装置，并且更具体地涉及如下过滤介质和过滤器装置，其组合用户定义的纳米纤维阵列和模块化薄层的层以形成具有专用于一种或多种预选滞留物的经调整的纳米级形貌的流动通路。
技术介绍
纤维过滤介质用于各种类型的过滤器装置，以捕捉液体和气流中的大小颗粒。这种过滤介质通常由平行于过滤介质的上游面表面延伸的多层粗纤维和细纤维形成。外层粗纤维形成用于过滤较大颗粒的大体积过滤层，而内层或下层细纤维提供小颗粒的过滤。细纤维通常以铺设在支撑基材上的薄层提供，或与一个或多个保护层一起使用以获得多种益处，包括提高效率，降低初始压降，可清洁性，降低过滤介质厚度以及提供各种液体(诸如水)的不透水屏障。然而，现有方法具有若干固有的缺点，包括对支撑基材的需要，细纤维层从基材上分层的风险，所捕集颗粒对过滤器的更快加载以及细纤维平行于介质面表面排列。在分子水平上，纤维材料还利用静电力捕获污染物，包括离子键、氢键和VanderWaals力。这些静电相互作用发生在纤维表面上。由于已知这些相互作用在亚微米长度范围内非线性增加，因此纤维过滤介质的功能改进很大程度上基于使纤度(线性质量密度或纤维直径)最小化。虽然最近在工业中已经强调了包括具有高表面体积比的非常细纤维(诸如微纤维和纳米纤维)的过滤介质的生产，但是与这种纤维的传统生产方法相关联的加工限制限制了这些材料在过滤应用中的实用性。例如，挤出的微纤维需要使用溶剂，或者可替代地，不混溶的聚合物混合以将纤维分割成亚微米级长度，而通过静电纺丝方法生产纳米纤维需要高电压(即，千伏)电场。因此，需要改进过滤介质和过滤器装置。
技术实现思路
目前公开的主题克服了现有技术的一些或全部上述缺陷，这对于本领域普通技术人员在研究本文献中提供的信息之后将变得显而易见。本文公开了用于从流体液体或气体流中过滤或分离污染物的过滤介质和装置，其并入了由分层薄层形成的流动通路，该分层薄层包括具用户定义的纳米纤维阵列和可选的纳米孔的可调形貌。本文还公开了用于透析的可调纳米纤维扩散过滤器，其具有用于第一流体和第二流体(诸如血液和透析液)的多个流动路径，其中流动路径由一个或多个独立纳米纤维阵列形成的相邻扩散区分隔开，第一流体和第二流体穿过该扩散区会合。因此，在一个方面，本专利技术提供了一种过滤介质，其包括过滤薄层的组件，每个过滤薄层包括上表面、下表面、形成在其一部分上的纳米纤维阵列，以及从上表面延伸到下表面的孔，该过滤薄层以堆叠的定向布置使得孔限定延伸穿过该组件的流动通路的一部分，该纳米纤维延伸到流动通路的一部分中以形成专用于预选滞留物的经调整的纳米级形貌，使得当包含滞留物的流体流过流动通路时，所述滞留物从流体中过滤。另一方面，本专利技术提供了一种过滤器装置，其包括：限定内部空间的壳体，该壳体具有限定在其中的入口和出口，该入口和出口各自都与内部空间流体连通；设置在内部空间内的多个过滤薄层，每个过滤薄层包括上表面、下表面、第一周边部分、与第一周边部分相对的第二周边部分、在第一周边部分与第二周边部分之间的中心区域，以及限定为穿过第一周边部分的孔，该多个过滤薄层布置在堆叠体中，其中：最上面的薄层的孔与入口流体连通，最下面的薄层的孔与出口流体连通，并且相邻过滤薄层的相对表面限定了在所述相对表面之间延伸的层间流动空间的一部分，流动空间与相应的相邻过滤薄层的孔流体连通以形成从入口延伸穿过薄层堆叠体到出口的连续流动通路；以及纳米纤维阵列，其从每个过滤薄层的一部分延伸到流动通路中，使得流过流动通路的流体流过所述阵列的一部分。在又一方面，本专利技术提供了一种用于透析的扩散过滤器，其包括：限定内部空间的壳体，该壳体具有限定在其中的第一和第二入口以及第一和第二出口，该入口和出口与内部空间流体连通；设置在内部空间内的薄层组件，该薄层组件包括：多个过滤薄层，每个过滤薄层包括限定为穿过其中的第一和第二狭槽，以及多个间隔薄层，每个间隔薄层具有限定为穿过其中的中心孔，该过滤薄层和间隔薄层交替布置在堆叠体中，其中每个间隔薄层的中心孔在相应的相邻过滤薄层的相对表面之间限定层间空间，该层间空间与所述相邻过滤薄层的第一和第二狭槽流体连通，使得第一狭槽形成从第一入口延伸穿过堆叠体到第一出口的第一流动路径，并且第二狭槽形成从第二入口延伸穿过堆叠体到第二出口的第二流动路径；在层间空间中形成的多个扩散区，每个扩散区包括从相应的相邻过滤薄层的一部分延伸到层间空间中的纳米纤维阵列，使得纳米纤维阵列在整个层间流动空间中分开第一和第二流动路径；其中流过第一流动路径的第一流体穿过所述扩散区与流过第二流动路径的第二流体会合。在阅读下面的附图和对优选实施例的描述之后，本领域技术人员而言将显而易见本专利技术的许多其它目的、优点和特征。附图说明图1是根据本专利技术形成的用于可调纳米纤维过滤器的实施例的过滤薄层的平面图。图2是图1的过滤薄层在C-C线处的局部剖视图。图3是图1的过滤薄层在插图A处的放大图。图4是图1的过滤薄层的透视图。图5是图4的过滤薄层在插图B处的放大图。图6是根据本专利技术形成的用于可调纳米纤维过滤器的实施例的另一过滤薄层的透视图。图7是图6的过滤薄层的平面图。图8是用于可调纳米纤维过滤器的实施例的图1和图6的过滤薄层堆叠体的分解透视图。图9是图8的经组装的薄层堆叠体的透视图。图10是图9的薄层堆叠体的平面图。图11A是图10的薄层堆叠体在A-A线处的局部剖视图。箭头指示流动路径。图11B是图10的的薄层堆叠体在B-B线处的局部剖视图。箭头指示流动路径。图12A是图10的薄层堆叠体在C-C线处的局部剖视图。图12B是图12A的薄层堆叠体在插图A处的放大图。图13是用于可调纳米纤维过滤器的实施例的第一(下)壳体部分的俯视透视图。图14是图13的壳体部分的仰视透视图。图15是图13的壳体部分的平面图。图16是图13的壳体部分的侧视图。图17是图15的壳体部分在A-A线处的局部剖视图。图18是用于可调纳米纤维过滤器的实施例的第二(上)壳体部分的俯视透视图。图19是图18的壳体部分的仰视透视图。图20是图18的壳体部分的侧视图。图21是图18的壳体部分的仰视平面图。图22是图21的壳体部分在A-A线处的局部剖视图。图23是部分组装的过滤器的实施例的透视图，示出了图13的第一(下)壳体部分，其中图9的薄层堆叠体定位在其中，用于与图18的第二(上)壳体部分组装在一起。图24是图23的部分组装过滤器的平面图。图25是图24的部分组装过滤器在A-A线处的局部剖视图。图26是本文公开的可调纳米纤维过滤器的实施例的部分分解俯视透视图，示出了图23的部分组装过滤器，其中图18的上壳体部分定位成与其组装在一起。图27是图26的过滤器的部分分解仰视透视图。图28是图26的经组装过滤器的透视图。图29是图28的过滤器的侧视图。图30是图28的过滤器的平面图。图31是图30的过滤器沿着B-B线的剖视图。箭头指示流动路径。图32是从用于本文公开的可调纳米纤维过滤器的过滤薄层的一部分延伸的纳米纤维阵列的透视图。图33是图32的纳米纤维阵列的平面图。图34是图32的纳米纤维阵列的侧视图。图35是本文公开的被限定成穿过可调纳米纤维过滤器的薄层堆叠体的流动通路的一部分的侧视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过滤器装置，包括：限定内部空间的壳体，所述壳体具有限定在其中的入口和出口，所述入口和出口各自都与所述内部空间流体连通；设置在所述内部空间内的多个过滤薄层，每个过滤薄层包括上表面、下表面、第一周边部分、与所述第一周边部分相对的第二周边部分、在所述第一周边部分与所述第二周边部分之间的中心区域，以及限定为穿过所述第一周边部分的孔，所述多个过滤薄层布置在堆叠体中，其中：最上面的薄层的所述孔与所述入口流体连通，最下面的薄层的所述孔与所述出口流体连通，并且相邻过滤薄层的所述相对表面限定了在所述相对表面之间延伸的层间流动空间的一部分，所述流动空间与所述相应的相邻过滤薄层的所述孔流体连通以形成从所述入口延伸穿过所述薄层堆叠体到所述出口的连续流动通路；以及纳米纤维阵列，其从每个过滤薄层的一部分延伸到所述流动通路中，使得流过所述流动通路的流体流过所述阵列的一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 US 62/217,5501.一种过滤器装置，包括：限定内部空间的壳体，所述壳体具有限定在其中的入口和出口，所述入口和出口各自都与所述内部空间流体连通；设置在所述内部空间内的多个过滤薄层，每个过滤薄层包括上表面、下表面、第一周边部分、与所述第一周边部分相对的第二周边部分、在所述第一周边部分与所述第二周边部分之间的中心区域，以及限定为穿过所述第一周边部分的孔，所述多个过滤薄层布置在堆叠体中，其中：最上面的薄层的所述孔与所述入口流体连通，最下面的薄层的所述孔与所述出口流体连通，并且相邻过滤薄层的所述相对表面限定了在所述相对表面之间延伸的层间流动空间的一部分，所述流动空间与所述相应的相邻过滤薄层的所述孔流体连通以形成从所述入口延伸穿过所述薄层堆叠体到所述出口的连续流动通路；以及纳米纤维阵列，其从每个过滤薄层的一部分延伸到所述流动通路中，使得流过所述流动通路的流体流过所述阵列的一部分。2.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中所述纳米纤维阵列从在所述最上面的薄层下面的每个过滤薄层的所述上表面的一部分以及在所述最下面的薄层上面的每个过滤薄层的所述下表面的一部分延伸到所述流动通路中。3.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中所述过滤薄层布置在所述堆叠体中，使得每个过滤薄层的所述第一周边部分接近每个相应的相邻过滤薄层的所述第二周边部分，并且所述流动通路在从所述入口到所述出口的相邻过滤薄层之间的交替方向上延伸穿过所述堆叠体。4.根据权利要求3所述的过滤器装置，其中所述第一和第二周边部分是第一端和与所述第一端相对的第二端，或者是第一纵向侧和与所述第一纵向侧相对的第二纵向侧。5.根据权利要求4所述的过滤器装置，其中所述多个过滤薄层包括多个主要过滤薄层和次级过滤薄层，并且其中所述堆叠体中的所述最上面的过滤薄层是所述次级薄层。6.根据权利要求5所述的过滤器装置，还包括：形成在每个主要薄层的所述上表面中的流动通道，所述流动通道包括下游端和与所述下游端相对的上游端，所述孔延伸穿过所述下游端的一部分，所述流动通道限定所述层间流动空间的一部分；其中所述主要过滤薄层布置在所述堆叠体中，使得每个流动通道的所述上游端与相应的相邻上面的过滤薄层的所述孔流体连通。7.根据权利要求4所述的过滤器装置，还包括多个间隔薄层，所述多个间隔薄层具有限定为穿过其中心部分的孔，所述多个间隔薄层中的每个间隔薄层设置在相应的一对相邻过滤薄层之间，使得每个间隔薄层的所述中心孔在所述相应对相邻过滤薄层之间限定了所述层间流动空间的一部分。8.根据权利要求7所述的过滤器装置，其中在所述最上面的薄层下面的每个过滤薄层的所述上表面的所述中心区域包括多个突起，所述突起向上延伸到由相应的上面的相邻间隔薄层的所述中心孔限定的所述层间流动空间的一部分中。9.根据权利要求7所述的过滤器装置，还包括多个纵向狭槽，所述纵向狭槽限定为穿过每个过滤薄层的所述中心区域的一部分，所述狭槽与所述层间流动空间流体连通以形成从所述最上面的过滤薄层的所述纵向狭槽轴向延伸穿过所述薄层堆叠体到所述最下面的过滤薄层的所述纵向狭槽的流动路径。10.根据权利要求9所述的过滤器装置，其中：所述纳米纤维阵列是多个对称相对的纳米纤维阵列，所述纳米纤维阵列形成在每个过滤薄层的邻近于所述纵向狭槽的所述上表面和所述下表面的一部分上；以及流过所述流动通路的第一流体通过使溶质扩散穿过所述纳米纤维阵列的一部分到流过所述流动路径的第二流体而对所述溶质进行过滤。11.一种用于透析的扩散过滤器，包括：限定内部空间的壳体，所述壳体具有限定在其中的第一和第二入口以及第一和第二出口，所述入口和出口与所述内部空间流体连通；设置在所述内部空间内的薄层组件，所述薄层组件包括：多个过滤薄层，每个过滤薄层包括限定为穿过其中的第一和第二狭槽，以及多个间隔薄层，每个间隔薄层具有限定为穿过其中的中心孔；所述过滤薄层和间隔薄层交替布置在堆叠体中，其中每个间隔薄层的所述中心孔在相应的相邻过滤薄层的相对表面之间限定层间空间，所述层间空间与所述相邻过滤薄层的第一和第二狭槽流体连通，使得所述第一狭槽形成从所述第一入口延伸穿过所述堆叠体到所述第一出口的第一流动路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·H·霍夫迈斯特，R·A·范维克，K·A·霍洛韦，
申请(专利权)人：尤特超小纤维有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US