过滤器制造技术

一种过滤器，其包括多个金属纤维，金属纤维具有非圆形横截面，特别是具有矩形横截面、二次型横截面、部分圆形横截面或椭圆形横截面，其中所述横截面包括大轴线和小轴线，其中小轴线与大轴线的比率在0.99至0.05的范围内。本发明专利技术还涉及一种用于金属纤维的处理方法，金属纤维包括具有大轴线和小轴线的椭圆形或矩形横截面，其中小轴线的长度与大轴线的长度的比率小于1，优选地小于0.5，其中该处理方法包括以下步骤：在炉中将纤维(10)加热到以℃计的熔化温度的70％至95％的以℃计的温度值，使得小轴线(D2)的长度与大轴线(D1)的长度的比率增加，优选地增加到0.05至0.99的范围，其中金属纤维(10)是根据本发明专利技术的过滤器的至少一部分。分。分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】过滤器


[0001]本专利技术涉及包括多个金属纤维的过滤器和用于金属纤维的处理方法。

技术介绍

[0002]通常，对诸如空气或液体的气体的过滤基于金属纤维网或泡沫。这类网或泡沫如今是从汽车应用中的滤油器到流体或诸如空气的气体的清洁系统的各种小配件的一部分。
[0003]这些通常已知的过滤器一般基于包括圆形横截面的金属纤维(例如滤油器)或碳基泡沫的金属纤维(例如HEPA过滤器)。由具有圆形横截面的金属纤维制成的过滤器的特点在于这类纤维包括高机械稳定性，同时表面与体积比小。然而，因为需要大量的纤维，这类过滤器通常包括相当大的重量。另一方面，由碳泡沫制成的过滤器大多相当脆弱，但轻质且具有相当大的内表面面积。
[0004]因此，迄今为止，不存在包括高机械稳定性同时还轻质的可用的过滤器。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的是提供一种过滤器，这种过滤器可以克服上述缺点。该目的通过独立权利要求的主题来解决。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种过滤器，所述过滤器包括多个金属纤维，该多个金属纤维具有非圆形横截面，特别是具有矩形横截面、二次型横截面、部分圆形横截面或椭圆形横截面，其中所述横截面包括大轴线和小轴线，其中所述小轴线与所述大轴线的比率在0.99至0.05的范围内，优选在0.7至0.1的范围内，特别是在0.5至0.1的范围内。
[0007]如通常已知的，椭圆的小轴线和大轴线的长度之间的比率越高，椭圆看起来越像圆，对于圆，该比率将是1。比值越小，椭圆越扁平。因此，小轴线与大轴线的比率尤其小于1。
[0008]在这方面，应当注意到小轴线的值很显然必须小于大轴线的值。在小轴线包括比大轴线更高的值的情况下，即更长，“小”和“大”的定义必须简单地互换。
[0009]本专利技术所依据的事实在于，与具有圆形横截面的纤维(圆纤维)相比，具有非圆形横截面的纤维，例如具有矩形横截面、二次型横截面、部分圆形横截面或椭圆形横截面(椭圆纤维)，包括更高的表面与体积比。因此，与由圆纤维制成的过滤器相比，因为对于给定尺寸的过滤器需要较少的纤维，由具有非圆形横截面的纤维制成的过滤器包括更低的重量。
[0010]由例如椭圆纤维制成的较低重量的这种过滤器可能具有比由圆纤维制成的过滤器的稳定性稍低的机械稳定性。在该上下文中的机械稳定性意味着当经受机械负载时，例如当流体穿过过滤器时，过滤器不会分解成分离的金属纤维。因此，这样的过滤器例如可以在不断裂的情况下柔性地变形。然而，根据本专利技术的过滤器包括比例如由碳泡沫制成的通常已知的轻质过滤器高得多的机械稳定性。
[0011]实际上，可以根据过滤器的应用通过使用具有如上所述的更高的或更低的小轴线和大轴线的长度之间的比率的纤维来选择过滤器的特性。因此，通过使用具有较低比率的纤维，机械稳定性以及过滤器的重量降低，而通过使用具有较高比率的纤维，机械稳定性以
及过滤器的重量增加。这可以根据应用来选择哪个特性更重要。
[0012]根据本专利技术的过滤器的另一个优点是过滤器是柔性的，并且可以反复变形而不会引起过滤器的劣化，即不会由于变形而将单个金属纤维从多个金属纤维分离出来。金属纤维可彼此固定，以便金属纤维彼此接触，使得接触点相对于金属纤维不可移动。另一方面，该多个纤维也可以是松散的纤维集合，即纤维不被彼此连接。
[0013]根据本专利技术的一实施方式，金属纤维的横截面包括圆化的边缘。例如呈椭圆形的横截面为具有圆化的边缘的横截面的示例。也就是说，这类横截面不包括任何尖锐的边缘或拐角。
[0014]根据另一实施方式，金属纤维的横截面为椭圆形。
[0015]根据本专利技术的一个实施方式，纤维包括1.0mm或更大的长度。
[0016]根据另一实施方式，大轴线的长度为100μm或更小，优选50μm或更小，尤其是20μm或更小。
[0017]根据另一实施方式，小轴线的长度为50μm或更小，优选为20μm或更小，尤其是10μm或更小。
[0018]利用具有长度为1.0mm或更大和/或大轴线长度等于或小于100μm以及小轴线长度为50μm或更小的金属纤维，可以生产具有金属纤维的过滤器，所述金属纤维彼此固定，无需将金属纤维加热到接近它们的熔点的温度。传统上，金属纤维过滤器的制造需要高温，使得纤维的材料熔化或至少软化到一定程度，以便纤维可以相融。这对于根据本专利技术的过滤器不是必需的，在本专利技术中，纤维之间是形成了具有空隙相间的网络。可替代地，利用这样的纤维，也可以生产一种过滤器，其中不同的纤维没有特别地彼此连接，而是由缠结的纤维形成松散的网络。这种金属纤维的松散网络可以通过保持装置(例如以框架或类似的形式)来稳定。
[0019]根据一个实施方式，纤维形成有序或无序网络。这种无序网络例如具有各向异性流体性质以及在每个方向具有良好的导电性。而且，与有序的纤维网络相比，更容易生产无序金属纤维网络。然而，在一些应用中，优选网络中的纤维在不同方向上梳理以提供单独纤维的方向性。因此，优选在网络中，一些纤维或所有纤维具有取向，即纤维的长度不是随机取向的，而是在一个或多个空间方向上具有优势取向。通过具有优势取向的金属纤维，过滤器可以具有各向同性流体性质。
[0020]根据本专利技术的另一个实施方式，过滤器可包括在93％至99.9％的范围内选取的孔隙率。
[0021]孔隙率也可以在95％至99％的范围内。特别地，孔隙率可以大于95％。根据又一个实施方式，孔隙率可以在97％至99.9％的范围内选取。
[0022]在这方面，应当注意到，可用例如通常已知的泡点法来测量过滤器的孔隙率。泡点法确定最大的球直径，其可以安装在两个纤维之间，该球直径被认为是孔径。更详细地，点被放置在两个纤维之间的中心点处，并且以该点作为中心的气泡的半径被增加，直到接触到两个纤维的表面。气泡的直径对应于孔径。如果在任何给定的参数下，该气泡直径仅与一个纤维接触，则中心点向气泡未与其接触的纤维的方向移动。
[0023]测量过滤器的孔隙率的另一种可选择的方法为欧几里得圆技术，其也是通常已知的。欧几里得圆技术除了严格依赖于圆形几何形状的事实之外，大体上与上述泡点法相同。
[0024]过滤器还可包括在0.1μm至300μm范围内、优选在0.1μm至200μm的范围内、特别是在0.1μm至100μm的范围内选取的平均孔径。在一些实施方式中，过滤器甚至可包括在0.1μm至50μm范围内选取的平均孔径。可以使用微计算机断层扫描来再现纤维结构，然后使用上述泡点法评估平均孔径，确定平均孔径。
[0025]根据另一个实施方式，过滤器包括在0.01vol％至30vol％范围内、优选0.01vol％至15vol％范围内、特别是0.01％至5％范围内的纤维体积分数。所述体积分数可以通过制备过滤器的横截面抛光并用例如照相机或显微镜分析它来测量。然后，可以计算纤维面积与所述纤维之间的间隙面积(即金属纤维之间的空隙部分)的比率来获得上述纤维体积分数。使用微计算机断层扫描来再现纤维结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种过滤器，其包括多个金属纤维(10)，所述多个金属纤维(10)具有非圆形横截面，特别是具有矩形横截面、二次型横截面、部分圆形横截面或椭圆形横截面，其中所述横截面包括大轴线(D1)和小轴线(D2)，其中所述小轴线(D2)与所述大轴线的比率在0.99至0.05的范围内。2.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述小轴线(D2)与所述大轴线(D1)的比率在0.7至0.1的范围内。3.根据权利要求1或2所述的过滤器，其中所述小轴线(D2)与所述大轴线(D1)的比率在0.5至0.1的范围内。4.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述金属纤维的横截面包括圆化的边缘。5.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述金属纤维的横截面为椭圆形。6.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述纤维(10)包括0.1mm或更大的长度。7.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述大轴线(D1)的长度等于或小于100μm。8.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述大轴线(D1)的长度等于或小于50μm。9.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述大轴线(D1)的长度等于或小于20μm。10.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述小轴线(D2)的长度为20μm或更小。11.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述小轴线(D2)的长度为2μm或更小。12.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述纤维(10)形成有序或无序网络。13.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，包括在93％至99.9％范围内选取的孔隙率。14.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，包括在95％至99.9％范围内选取的孔隙率。15.根据权利要求14所述的过滤器，其中所述孔隙率大于95％。16.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，包括在97％至99.9％范围内选取的孔隙率。17.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述过滤器包括在0.1μm至300μm范围内选取的平均孔径。18.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述过滤器包括在0.1μm至200μm范围内选取的平均孔径。19.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述过滤器包括在0.1μm至100μm范围内选取的平均孔径。
20.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述过滤器包括在0.1μm至50μm范围内选取的平均孔径。21.根据权利要求15至18所述的过滤器，其中所述平均孔径是根据泡点法确定的，特别是如说明书中所指定的方法确定的。22.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述过滤器包括在0.01vol％至30vol％范围内的纤维体积分数。23.根据前述权利要求中的其中一项所述的过滤器，其中所述过滤器包括在0.01vol％至15vol％范围内的纤维体积分数。24.根据前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫托伊斯，
申请(专利权)人：马克思普朗克科学促进协会，
类型：发明
国别省市：