Mikroštruktúrovaný filter a rozprašovač s mikroštruktúrovaným filtrom

Je ešte 1 strana.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Mikroštruktúrovaný filter, ktorý má vstup na nefiltrovanú kvapalinu a výstup na filtrovanú kvapalinu, ktorý obsahuje filtračnú komoru umiestnenú medzi vstupom a výstupom, ktorá je čiastočne definovaná pomocou v podstate plochej základnej platne (1) a krycej platne, ktorá je na ňu upevniteľná
a filtračné teleso umiestnené vo filtračnej komore, ktoré je tvorené mnohými výčnelkami, ktoré tvoria integrálnu zložku základnej platne (1), ktoré z nej vyčnievajú, tieto výčnelky sú navzájom oddelené priechodmi, ktoré tvoria cestu na kvapalinu cez filtračnú komoru od vstupu k výstupu, a táto krycia platňa, keď je pripevnená na základnú platňu pokrývajúcu výčnelky a priechody
pričom tieto výčnelky sú usporiadané v najmenej dvoch radoch na zväčšenie kľukatej konfigurácie a navzájom vedľa seba naprieč filtračnou komorou
a vstup a výstup obsahujú pozdĺžnu štrbinu na nefiltrovanú a filtrovanú kvapalinu, každá táto štrbina je v podstate taká široká ako filtračná komora a v podstate taká vysoká ako výčnelky na vstupnej a výstupnej strane filtračného telesa.

Text

Pozerať všetko

Tento vynález sa týka mikroštruktúrovaných filtrov na kvapaliny.Sú známe rôzne filtre, v ktorých má filtračný materiál mikropóry v submikrometrovom rozsahu, pričom veľkosť pórov je štatisticky rozdelená v závislosti od materiálu. Vonkajšie rozmery filtračného materiálu tohto typu sú niekoľko rádov väčšie než stredný priemer pórov a skúsenosť ukázala, že tieto sa nedajú ľahko vyrobiť tak malé, ako sa požaduje.Sú tiež známe kovové pásky s mikro-apertúrou, ktoré sa používajú pri sieťotlači, až do hrúbky IOO m napríklad z niklu, za predpokladu, že otvory, ktoré sú rovnomeme rozdelené V pásiku, majú priemer niekoľko mikrometrov. Tieto pásky sa vyrábajú napríklad galvanicky. Kovové pásky tohto typu sa nedajú pripraviť s mikro-štruktúrovanými komponentmi.Európska patentová prihláška č. 0 231 432 opisuje prietokový mikrotilter, do ktorého sa privádza kvapalina,ktorá sa má prefiltrovat a z ktorého sa odoberá tok koncentrátu a tok filtrátu. Medzi komoru, do ktorej tečie koncentrát a komorou zachytávajúcou filtrát je rad jadier alebo plôšok, medzi ktorými sú priechody. Rady jadier a priechody tvoria mikrofilter. Smer priechodov je sklenený v uhle 90 ° až l 35 ° vzhľadom na smer toku kvapaliny/koncentrátu. Dávkovaná kvapalina, ktorá ide do toku koncentrátu prechádza mimo rad jadier. Fíltrát sa odoberá viacerými komorami a opúšťa filter bud kolmo na povrch filtra, alebo na povrchu filtra cez skupinu priechodov, ktore zasahujú medzi priechody na koncentrát.Medzinárodná patentová prihláška č. W 0 93/ l 1862 opisuje mikromechanický filter, ktorý je skonštruovaný z troch vrstiev. Na základnej vrstve je V danej oblasti umiesmená medzivrstva a na nej je umiestnená prekrývajúca vrstva s otvormi, ktoré sa predlžujú zónovitým spôsobom. Medzivrstva chýba paralelne sjednou alebo oboma pozdĺžnymi stranami otvorov. V týchto oblastiach je pokrývajúca vrstva usporiadaná v prevísaj úcej alebo prečnievajúcej konfigurácii. Pod prevísajúcou časťou prekrývajúcej vrstvy je umiestnená s otvorom susediaca plytká štrbina, ktoré je taká hrubá ako medzivrstva a taká dlhá ako predĺžený otvor. Tok filtrátu cez túto štrbinu do komory na zber filtrátu, ktoráje hrubšia ako stredná medzikomora. Pokrývajúca vrstva obsahuje veľký počet predlžených otvorov, ktoré sú usporiadané v radoch navzájom paralelným spôsobom. Rady štrbin môžu byť usporiadané V meandrovej konfigurácii v prekrývajúccj vrstve. Kvapalina tečie cez skupinu otvorov kolmých na povrch filtra do skupiny vstupných komôr a odoberá sa zo skupiny komôr na zber filtrátu cez skupinu otvorov kolmo na povrch filtra. Vrstvy tohto filtra sa môžu vyrobiť z kremeňa, plastického materiálu alebo kovu a sú Štruktúrované pomocou leptania, razenia alebo mechanickým spracovaním, alebo obrobením, pričom sa môžu použiť metódy zahmujúce technológiu tenkého filmu a technológiu depozície kovu z fázy pary.Tieto a iné skôr navrhnuté zariadenia trpia mnohými problémami. Napríklad bolo poznamenané, že aspoň niektore skôr navrhnuté zariadenia sú príliš citlivé na zablokovanie, po ktorom zariadenie môže prestat fungovať. V úsilí prekonať tento problém bolo navrhnuté použiť väčší filter,ale tieto väčšie filtre majú nežiaduco veľký mŕtvy objem. Niektore skôr navrhnuté zariadenia sú tiež príliš kompliko vane a teda drahé a časovo náročné na výrobu. Okrem toho,niektoré skôr navrhnuté zariadenia sú také, že sa nemôžu ľahko zmontovat s inými mikroštruktúrovanými súčiastkami.Cieľom tohto vynálezu je poskytnúť mikroštruktúrovaný filter na kvapalinu, ktorý prekonáva jeden alebo viaceré z problémov opisaných V tomto dokumente.Podstatou vynálezu je mikroštruktúrovaný filter, ktorý má vstup na nefiltrovanú kvapalinu a výstup na filtrovanú kvapalinu, ktorý obsahuje filtračnú komoru umiestnenú medzi vstup a výstup, ktorá je čiastočne definovaná pomocou v podstate plochej základnej platne a krycej platne, ktorá je na ňu upevniteľná a filtračné teleso umiestnené vo filtračnej komore, kde filtračné teleso je tvorené mnohými výčnelkami, ktoré tvoria integrálnu zložku základnej platne a ktoré z nej vyčnievaj ú,tieto výčnelky sú navzájom oddelené priechodmi, ktoré tvoria cestu pre kvapalinu cez filtračnú komoru od vstupu k výstupu, a táto krycia platňa, ked je pripevnená na základnú platňu pokrýva výčnelky a priechody pričom výčnelky sú usporiadané V najmenej dvoch radoch na zväčšenie kľukatej konfigurácie a navzájom vedľa seba naprieč filtračnou komorou a Vstup a výstup obsahujú pozdlžnu štrbinu na nefiltrovanú a filtrovanú kvapalinu, každá táto štrbina je v podstate taká široká ako filtračné komora a v podstate taká vysoká ako výčnelky na vstupnej a výstupnej strane filtračného telesa. Výhodné uskutočnenie tohto vynálezu poskytuje mikroštruktúrovaný filter na kvapaliny, ktorý má vstup na nefiltrovanú kvapalinu a výstup na filtrovanú kvapalinu, kde smer toku kvapaliny cez kompletný filter je na povrchu, a tento filter má nasledujúce charakteristické rysy- má množstvo výčnelkov, ktoré sú usporiadané spôsobom v radoch navzájom vedľa seba a tieto vyčnievaj ú výhodne z plochej základnej platne a ktoré sú integrálnou zložkou základnej platne,- má množstvo priechodov medzi výčnelkami,- má výhodne plochú kryciu platňu, ktorá je umiestnená nad výčnelkami a ktorá zakrýva priechody, pričom- priechody tvoria prechod od vstupnej strany na výstupnú stranu filtra, a- priestor medzi základnou platňou v oblasti okolo výčnelkov a krycou platňou v rade výčnelkov je približne taký veľký ako šírka priechodov na strane výčnelkov, na ktorých kvapalina prechádza do radu priechodov, a- má pretiahnutú vstupnú štrbinu na nefiltrovanú kvapalinu,ktorá zasahuje približne celkovú šírku filtra a ktorá je približne taká vysoká ako výčnelky, ktoré vyčnievajú zo základnej platne na vstupnej strane filtra, a- má pretiahnutú výstupnú štrbinu na filtrovanú kvapalinu,ktorá zasahuje približne celkovú šírku filtra a ktorá je približne taká vysoka ako výčnelky, ktoré vyčnievajú zo zakladnej platne na výstupnej strane filtra.Výhodne pomer výšky k šírke vstupnej štrbiny a výstupnej štrbiny je od 1 5 do l 1000. Vstupná štrbina výhodne zachytáva hrubé častice.Skupina radov výčnelkov môže byť usporiadané v kaskádovej konfigurácii. Výčnelky umiestnené bližšie ku vstupnej strane filtra sú výhodne väčšie než výčnelky, ktoré sú umiestnené bližšie k výstupnej strane filtra, Medzera medzi plochou základnou platňou a plochou krycou platňou v oblasti okolo jednotlivých radov výčnelkov, tieto rady sú usporiadané v kaskádovej konfigurácii, jevýhodne približne taká veľká ako šírka priechodov na strane výčnelkov, na ktorých kvapalina prechádza do radu priechodov. Medzera je Výhodne medzi polovicou a dvoma šírkami priechodov. Medzera sa výhodne zmenšuje od jedného radu k druhému, pri pohľade zo smeru toku. Priechody môžu teda byt približne štvorcového prierezu na ich vstupnej strane na kvapalinu.Medzera medzi plochou základnou platňou V oblasti okolo výčnelkov a plochou krycou platňou môže byť konštantná v rámci radu výčnelkov. V prípade radu výčnelkov,ktoré sú usporiadané v meandrovej konfigurácii alebo kľukatej konfigurácii, medzera môže byt väčšia V oblasti na konci radu, ktorý je V blízkosti výstupnej strany filtra, než V oblasti na konci radu, ktorý je V blízkosti vstupnej strany filtra. Medzera sa Výhodne približne lineáme zväčšuje od jedného konca radu výčnelkov k druhému.Navzájom protiľahlo umiestnené strany dvoch susedných radov výčnelkov môžu definovat spojenú komoru, do ktorej kvapalina prúdi zo všetkých priechodov medzi výčnelkami prvého radu a z ktorých kvapalina prúdi do Všetkých priechodov medzi výčnelkami susedného radu. Proti smeru prvého radu výčnelkov je umiestnená zbemá komora pozdĺžneho prierezu, do ktorej prechádza nefiltrovaná kvapalina a z ktorej kvapalina tečie do všetkých priechodov medzi Výčnelkami prvého radu. V smere posledného radu výčnelkov je zbemá komora pozdĺžneho prierezu, do ktorej kvapalina vyteká zo všetkých priechodov posledného radu,a z ktorých vychádza filtrovaná kvapalina.Výčnelky môžu byt vo forme jadier alebo plôšok, ktoré pri pohľade V smere toku sú rovné alebo zakrivené. Výčnelky môžu tiež byť vo forme výhodne priamych stĺpcov akéhokoľvek prierezu, výhodne okrúhleho alebo polygonálneho prierezu.Dlžka priechodov rozkladajúcich sa medzi jadrami alebo plôškami je výhodne najmenej dvakrát taká veľká ako ich výška na strane vstupu kvapaliny. Prierez priechodov je výhodne približne štvorcový alebo valcovitý alebo liehobežníkový V poslednom pripade dlhšia strana lichobežníka môže byt tvorená krycou platňou. Priechody majú napriklad od 5 do 50 m dĺžky, od 2,5 do 25 m výšky a od 2,5 do 25 m šírky. Šírka priechodov sa môže zväčšovať smerom k výstupnej strane.Medzera medzi radmi výčnelkov je výhodne dvakrát taká veľká ako šírka prechodov na vstupnej strane. Rady výčnelkov môžu navzájom paralelne presahovat alebo môžu byt V meandrovej konfigurácii, alebo kľukatej konfigurácii. Rady usporiadané v kľukatej konfigurácii môžu byť navzájom sklonené V uhle od 2 ° do 25 °.Ked má filter rady výčnelkov, ktoré sú usporiadané v meandrovej alebo kľukatej konfigurácii, častice, ktoré sa majú odfiltrovat sa najprv zachytia V oblasti strany vstupu kvapaliny, ktorá je V blízkosti výstupnej strany filtra, priestor medzi radmi výčnelkov na vstupnej strane postupne vzrastá, začínajúc V oblasti výstupnej strany filtra. Filter je približne úplne Zablokovaný a kapacita filtra je vyčerpaná vtedy, keď Vstupná komora medzi každými dvoma radmi výčnelkov je takmer úplne naplnená časticami, ktoré sa majú odfiltrovať.Stupeň separácie filtra je výhodne relatívne ostro definovaný vzhľadom na minoritu fluktuácií rozmerov priechodov. Filter nemusí vyžadovať rozvádzač toku dávkovanej kvapaliny, ktorá sa má prefiltrovať a zariadenie na zber filtrátu na prefiltrovanú kvapalinu.Filter môže byt vyrobený použitím známych procesov napríklad z kovového, kremenného, skleného, keramického alebo plastového materiálu. Základná platňa sa môže vyrobit z rovnakého alebo iného materiálu, ako je materiál kry cej platne. Filter je výhodne vhodný pre rozsah vysokého tlaku, napríklad do 30 MPa (300 bar).V mikroštruktúrovanom filtrí podľa iného uskutočnenia tohto vynálezu, sú ďalšie mikroštruktúrovane fluidové prvky umiestnené na rovnakej základnej platni, napríklad dýza na striekanie kvapaliny alebo na výrobu aerosólu, tiež pre rozsah vysokého tlaku.Mikroštruktúrovaný filter podľa rôznych uskutočnení tohto vynálezu môže mat niektoré alebo všetky z nasledujúcich výhod- pretože filter má veľký počet priechodov v malej oblasti,môže si zachovať funkčnosť aj vtedy, ak sú niektoré z priechodov blokované nečistotami kontaminujúcimi kvapalinu. To môže umožniť použitie filtra, ked je spojený s dýzou určenou na použitie v atomizátore, ktorý sa má zlepšiť, napríklad pri použití V atomizátore na podávanie liečiva, zlyhanie atomizátora V určitom čase použitia môže mat pre používateľa fatálne dôsledky- priechody môžu byt definované V úzkych hraniciach z hľadiska tvaru, plochy prierezu a dĺžky (v najvýhodnejšom uskutočnení sú rozmery všetkých priechodov vo filtrí rovnaké)- prierez priechodov môže byt upravený podľa ďalších podmienok, napriklad podľa prierezu dýzy, ktorá je naň ďalej pripojená- veľký filtračný povrch môže byt umiesmený v malom objeme filtra- predtým ako kvapalina prejde do priechodov, môže byt tok kvapaliny nasmerovaný medzi rady usporiadané V meandrovej alebo kľukatej konfigurácii v podstate kolmo na tok V priechodoch- otvorená plocha filtra (suma plôch prierezu všetkých priechodov) môže byt najmenej 50 z celkovej plochy filtra- filter môže mat malý mŕtvy objem a- filter môže byt vybavený jednoduchým spôsobom s inými mikroštruktúrovanými zložkami.Mikroštruktúrovaný filter opísaný V tomto dokumente nachádza konkrétne použitie pri filtrovaní liečiv rozpustených V rozpúšťadle pri príprave aerosólu na inhalačnú aplikáciu. Vhodnými rozpúšťadlami sú napríklad voda alebo etanol, alebo ich zmesi. Vhodnými liečivami sú napríklad Berotec, Atrovent, Berodual, Salbutamol, Combivent. OxiVent, Ba 679, BEA 2108 a ďalšie.Filter podľa tohto vynálezu sa môže tiež použiť V rozprašovači, ako je napriklad rozprašovač opísaný V PCT medzinárodnej prihláške W 09 l/ 14468 alebo PCT/ EP 96/0435 l .Mikroštruktúrovaný filter opísaný V tomto dokumente sa môže vyrobit nasledujúcim ilustračným spôsobom množstvo prepojených základných platní, napriklad poriadku niekoľko tisíc, sa simultánne mikroštruktúruje na veľkej povrchovej ploche a spojí sa v jednom kroku s veľkou plochou krycej platne (hromadný proces). Tento spojený komplet sa môže potom rozdeliť na početné jednotlivé kúsky.Tento spôsob výroby má niektoré špecifické výhody. Z jednej strany hromadná výroba poskytuje možnost výroby zvlášť nie drahých jednotlivých súčiastok s vysokým stupňom presnosti s štruktúmou preciznosťou pod niekoľko mikrometrov V submikrometrovom rozsahu, ktoré by mohli byť pri sériovom postupe spracovania vyrobene len pri podstatne vyššej cene, pričom na druhej strane hromadná výroba poskytuje rovnomeme definovanú kvalitu Vzhľadom na Všetky súčiastky, ktorá sa môže reprodukovateľne dosiahnut za rovnakých podmienok spracovania a je nepravdepodobné, že sa bude pomaly meniť, ako by to mohlo byt V pripade napriklad pri sériových postupoch spracovania V dôsledku opotrebovania nástroja.Okrem toho, poloha a umiestnenie súčiastok v procese sú tiež predurčené konštrukciou a nemusia byt adj ustované a nastavené pomocou drahých triediacich a manipulačných mechanizmov, ako je to vprípade niektorých skôr navrhnutých usporiadaní.Základná platňa sa môže vyrábať napríklad pomocou reaktívneho iónového leptanía, galvanoobrábaním alebo V pripade plastových materiálov podľa LIGM procesu pomocou litografie, galvanoobrábania a lisovania. Na výrobu priechodov špecifického tvaru sa môžu použiť ďalšie štruktúrujúce procesy. Priechody lichobežníkového alebo valcovitého prierezu môžu byt vyrábané pomocou špecifického nad-leptania alebo pod-leptania. Takéto tvary môžu byt vyrobene procesmi aj suchého leptania a tiež aj vlhkého leptania. Trojuhoľníkové prierezy priechodov môžu byt vyrábané anizotropicky pracujúcim procesom leptania v monokryštalickej základnej platni kremeňa. Základná platňa je výhodne Štruktúrované pomocou izotropického alebo anizotropického vlhkého alebo suchého leptania alebo kombináciou týchto procesov, zvlášť výhodne pomocou anizotropického suchého leptania.Mikroštruktúrovaná základná platňa a jej výčnelky môžu byt spojené s plochou krycou platňou napríklad pomocou anodického viazania kremika a skla, napriklad alkalického borosílikátového skla. V jednom príklade sa sklená platňa položí na mikroštruktúrovanú kremennú platňu a spojí sa s elektródou. Celý komplet sa zahreje na teploty medzi 200 a 500 C a aplikuje sa negatívne napätie asi 1000 V medzi kremennú platňu a sklcnú platňu. V dôsledku tohto napätia pozitívne nabité alkalické ióny prechádzajú cez sklo do katódy, kde sú neutralizované. V skle sa na prechode medzi sklom a kremeňom vytvorí negatívny priestorový náboj, ktorý spôsobuje elektrostatické priťahovanie týchto dvoch povrchov a ktorý okrem toho pomocou kyslíkových môstikových väzieb spôsobuje trvalú chemickú väzbu medzi skleným povrchom a kremennýrn povrchom.Pri opísanom ilustračnom procese je krycia platňa zo skla zvlášť výhodná na zabezpečenie kvality, z jednej strany pre kvalitu väzby spojenia a z druhej strany, pretože defekty alebo včlenené častice, ktoré spôsobujú chybnú funkciu filtra môžu byť ľahko rozpoznané pomocou optickej prehliadky.Po procedúre zviazania môže byť komplet rozdelený na jednotlivé filtre, výhodne pomocou vysokorýchlostnej rotačnej diamantovej kruhovej rezačky, pričom sa vstupná strana a výstupná strana filtrov odkrýva, ak už nebola odkrytá skôr. Rozdeľovací rez môže byť umiestnený so stupňom presnosti v rámci niekoľkých mikrometrov.Okrem použitia anodického viazania, iriikroštruktúrovaná základná platňa môže byť pripojená na plochu kryciu platňu pomocou ultrazvukového zvarenia, laserového zvarenia, zlepenia alebo spájkovania, alebo akýmkoľvek iným prostriedkom zrejmým odbomíkovi v tejto oblasti.Uskutočnenia tohto vynálezu budú teraz opísané pomocou príkladov, s odkazmi na sprevádzaj úce obrázky.Prehľad obrázkov na výkresochObrázok 1 znázorňuje schematickú predstavu uskutočnenie filtra.Obrázok 2 je pohľad vo zväčšenej mierke ukazujúci usporiadanie výčnelkov V radoch filtra z obrázka l.Obrázok 3 je prierezový pohľad pozdĺž línie AA z obrázka 2.Obrázok 4 je schematická ilustrácia rôznych výčnelkov. Obrázok 5 je schematická ilustrácía ďalších výčnelkov. Obrázok 6 je schematická ilustrácia viacerých ilustračných obrazcov, v ktorých môžu výčnelky byt usporiadané. Obrázok 7 ukazuje jeden ilustračný príklad orientácie výčnelkov aobrázok 8 je obraz filtra na konci jeho praktickej životnosti vytvorený skenujúcim elektrónovým mikroskopom.Ako bolo uvedené, obrázok l ukazuje ilustračné uskutočnenie filtra pri pohľade z pôvodne otvorenej strany, ktorá sa potom prikryla krycou platňou (neukázané). Základná platňa 1 filtra je mikroštruktúrovaná medzi hranami oblastí 2 a a 2 b, Mikroštruktúrovanie poskytuje vtomto príklade rady 3 výčnelkov, ktoré sú usporiadané v kľukatej konfigurácii. Možno tiež vidieť, že rady 3 sú navzájom sklonené v uhle alfa.V tomto príklade sa základná platňa poskytuje okrem filtračných s ďalším radom výčnelkov 4, ktoré tvoria veľmi hrubý filter a ktoré slúžia na premiešame kvapaliny, ktorá tam prúdi. V smere proti toku pred výčnelkami 4 je umiestnená vstupná štrbina 5, cez ktorú nefiltrovaná kvapalina prechádza do filtra. V tomto uskutočnení je na pripojenie filtra upravená dýza 6, z ktorej vystupuje filtrovaná kvapalina. Dýza 6 bola vytvorená vtomto ilustračnom príklade ako integrálna zložka základnej platne 1. Možno si všimnúť, že filter môže byť vytvorený bez dýzy 6 a bez hrubého filtra 4.Obrázok 2 je zväčšený pohľad na časť obrázka l ukazujúci ilustračné usporiadanie výčnelkov v radoch 3. V tomto prípade výčnelky 7 sú pravouhlé jadrá alebo plôšky,ale ako bude opísané neskôr, môžu mať altematívnu konfiguráciu. Možno vidiet, že rady 3 zahmujú množstvo výčnelkov 7, ktoré vytŕčajú zo základnej platne 1 a ktoré sú navzájom oddelené, čím sa poskytuje jemný fluidný filter.Obrázok 3 je prierezový pohľad cez rad výčnelkov pozdlž línie A-A na obrázku 2. v tomto ilustračnom uskutočnení výčnelky 7 majú konkávne zakrivené pozdĺžne strany,medzi ktorými sú priechody 8 valcovitého prierezu.Obrázok 4 ukazuje množstvo uskutočnení výčnelkov,vždy z pohľadu pôvodne otvorenej strany filtra (t. j. z hora). Vo filtri opísanom V tomto dokumente sa môže použit akýkoľvek ilustrovaný výčnelok alebo akákoľvek kombinácia ilustrovaných výčnelkov (alebo akýkoľvek iný výčnelok). Obrázok 4 ukazuje pravouhlú plôšku 11, pretiahnutú plôšku 12 konštantnej šírky so zaokrúhlenými úzkymi stranami, krídlovitú plôšku 13, plôšku 14 konštantnej šírky so sklonenou predĺženou úzkou stranou, a plôšku 12, ktorá je zakriveného tvaru kruhového segmentu. ilustrované sú tiež štvorcový stlpec 16, trojuholníkový stlpec 17, okrúhly stlpec 18 a osemuhoľníkový stlpec 19. Ako bolo uvedené,je na použitie v tomto filtre vhodná akákoľvek plôška alebo akákoľvek kombinácia týchto plôšok.Obrázok 5 ukazuje rôzne prierezové pohľady cez rôzne výčnelky, konkrétnejšie výčnelky pravouhlého prierezu 21,výčnelok prierezu 22 s konkávne zakrivenými pozdlžnymi stranami, výčnelok Iichobežníkovéhc prierezu 23, v ktorom je dlhá strana lichobežníka spojená so základnou platňou 1,výčnelok lichobežníkového prierezu 24, v ktorom je krátka strana lichobežníka spojená so základnou platňou 1, a výčnelok 25 s dvoma zaokrúhlenými pozdlžnymi hranami.Obrázok 6 ukazuje rôzne usporiadanie výčnelkov, kde výčnelky bez ohľadu na ich formu sú naznačené pomocou bodov rôznych veľkostí. Výčnelky môžu byt usporiadané vmaticovej forme 31 alebo lineáme v rade 32, alebo V meandrovej konfigurácii 33, alebo V kľukatej konfigurácii 34. Skupina výčnelkov usporiadaná V rade konfigurácie 35 alebo V meandrovej, alebo kľukatej konfigurácii 36 môže byť usporiadaná v postupnom kaskádovitom vzťahu.Obrázok 7 ukazuje ilustračnú orientáciu plôšok vo vzťahu k smeru vstupného toku 41 kvapaliny. Ako je uvedené, niektoré plôšky (označené referenčným číslom 42) sú usporiadané paralelne k smeru vstupného toku, ďalšie plôšky (označené referenčným číslom 43) sú usporiadané kolmo na smer vstupného toku a ostatné plôšky (označené referenčným číslom 44) sú usporiadané so sklonom v rôznych uhloch ku vstupnćmu toku. Z obrázka 7 treba rozumieť, že plôšky nemajú mat rovnakú orientáciu vzhľadom na smer vstupného toku. V skutočnosti, zabezpečenie rôzne orientovaných plôšok je jednoznačnou výhodou, pretože rôzna orientácia slúži na zlepšenie stupňa miešania kvapaliny, ked sa kvapalina pohybuje cez filter.Obrázok 8 ukazuje obraz filtra, ako je uvedený na obrázku l na konci jeho praktickej životnosti vytvorený skenujúcim elektrónovým mikroskopom. Obraz je zaznamenaný cez kryciu platňu (neviditeľné) zo skla. Uvedený obraz ilustruje filter, ktorý má rady výčnelkov usporiadané V kľukatej konfigurácii ale výčnelky samotné nemôžu byt pri zvolenom zväčšení vidieť.Kvapalina preteká počas používania cez filter V smere šípok a častice suspendované V kvapaline sa zachytávajú pomocou susedných výčnelkov, ako je ukázané, rady výčnelkov sa pokrývajú odfiltrovanými časticami, konkrétnejšie vo väčšom stupni V blízkosti hranových oblasti 2 a a 2 b,než V centrálnej oblasti filtra. Takmer žiadne častice nie sú v priestore medzi radmi výčnelkov, ktorý je na strane vstupného toku filtra a teda filter je v tejto oblasti úplne funkčný (t. j. kvapalina môže ešte prechádzať cez filter). Ako vidno z obrázka 8, hraničná žiara medzi voľnou oblastou ñltra a zapchatou oblasťou filtra prebieha v približne parabolickom tvare. Ako vidno z obrázka 8, kvapalina môže ešte prechádzať cez filter aj vtedy, ked už značná čast povrchovej plochy filtra bola zapchatá.Možno teda vidieť, že filter opísaný V tomto dokumente má menší sklon zablokovať sa než skôr navrhnuté filtre,pretože môže ešte adekvátne fungovat dokonca aj vtedy,ked je upchatý relatívne veľký podiel povrchu filtra. V dôsledku tohto zlepšenia sa môže veľmi zvýšiť praktická životnost filtra (a teda akéhokoľvek zariadenia použivajúce tento filter). To je V priamom kontraste so skôr navrhnutými usporiadaniami, kde relativne malé množstvo upchatia filtra spôsobí, že zariadenie prestane správne pracovať.Mikroštruktúrovaný filter na atomizátor Ako bolo uvedené, filter opísaný V tomto dokumente nachádza široké použitie V atomizátoroch a zvlášť V atomizátoroch na pripravu aerosólu liečivo obsahujúcej kvapaliny. Teraz bude opísaný ilustračný priklad jedného takého atomizátora. V tomto ilustračnom priklade je filter tvorený základnou platňou spolu s početnými ďalšími mikroštruktúrovanými zložkami. Základná platňa je 2,6 mm široká a asi 5 mm dlhá. Na šírke asi 2 mm obsahuje 40 radov výčnelkov, s radmi usporiadanýrni v kľukatej konfigurácii. Každý rad je 1,3 mm dlhý. Výčnelkami sú pravouhlé plôšky, ktoré sú 10 m dlhé a 2,5 m široké a vyčnievajú zo základnej platne o 5 m. Medzi plôškami sú vytvorené priechody,ktoré sú 5 m vysoké a 3 m široké.Na strane vstupu kvapaliny je umiestnený rad 10 pravouhlých plôšok, ktore sú 200 m dlhé a 50 m široké a vyčnievajú nad základnou platňou o 100 m. Medzi týmito plôškami sú Vytvorené priechody, ktoré sú 100 m vysoké a 150 m široké. Desať pravouhlých plôšok tvorí hrubý filter a slúži na premiešavanie kvapaliny pretekajúcej cez filter. Vo vzdialenosti asi 300 m oproti radu plôšok je štrbina vstupu kvapaliny, ktorá je asi 2 mm široká a 100 m vysoká.Zbemá komora filtrátu je vytvorená za radmi plôšok usporiadaných V kľukatej konfigurácii. Filtrátová zbemá komora je 5 m Vysoká a postupne sa zužuje z 2 mm šírky a na šírku, ktorá zodpovedá dýze pravouhlého prierezu,ktorá je 5 m Vysoká a 8 m široká. V tomto príklade bol vytvorený otvor dýzy naraz s mikroštruktúrovaním základnej platne.Základná platňa, ktorá je 1,5 mm hrubá, je z niklu a vyrába sa galvanoobrábaním s plastovou fOHTIOVBCOU Vložkou, ktorá obsahuje komplementáme štruktúry pre 1083 filtrov. Prekrýva sa s 0,8 mm hrubou plochou niklovou platňou, ktorá je spojená pájkovaním so základnou platňou.1. Mikroštruktúrovaný filter, ktorý má vstup na nefiltrovanú kvapalinu a Výstup na filtrovanú kvapalinu, ktorý obsahuje V podstate plochú základnú platňu (l) a kryciu platňu, ktorá je na ňu upevniteľná, amnožstvo výčnelkov(7), ktoré tvoria integrálnu zložku základnej platne (l) a ktoré z nej vyčnievajú, tieto výčnelky (7) sú navzájom oddelené priechodmi (8), ktoré tvoria cestu na kvapalinu cez filter od vstupu k výstupu, a táto krycia platňa, keď je pripevnená na základnú platňu, pokrýva výčnelky (7) a priechody(8) vyznačuj úci sa tý m,žetietovýčnelky sú usporiadané V najmenej dvoch radoch na zväčšenie kľukatej konfigurácie (34) a navzájom vedľa seba naprieč filtračnou komorou.2. Mikroštruktúrovaný filter podľa nároku l, V y zn aču úci sa tý m,ževstupavýstup(6)obsahujú pozdfžnu štrbinu na nefiltrovanú a filtrovanú kvapalinu, každá táto štrbina je V podstate taká široká ako filter a V podstate taká Vysoká ako výčnelky na vstupnej a výstupnej strane filtra.3. Mikroštruktúrovaný filter podľa nároku 2, v y z n a č nj ú ci s a tý m, že vzdialenosť medzi základnou platňou a krycou platňou je približne taká Veľká ako šírka priechodov (8) medzi susediacimi výčnelkami (7).4. Mikroštruktúrovaný filter podľa nároku 2, V y značujúci sa tým, žeskupina radov (3) výčnelkov (7) je usporiadaná V kaskádovitej fomie, prierez priechodov (8) kolmo na smer toku kvapaliny, pri pohľade v smere toku, klesá od radu k radu, výčnelky, ktoré sú umiestnené bližšie k vstupnej strane filtra sú Väčšie než výčnelky, ktoré sú umiestnené ďalej na výstupnej strane filtra,a medzera medzi základnou platňou a krycou platňou v oblasti okolo radu výčnelkov (7), pričom rad je usporiadaný V kaskádovej forme, je približne taká Veľká ako šírka priechodov na strane výčnelkov (7), na ktorej kvapalina prechádza do radu priechodov.5. Mikroštruktúrovaný filter podľa ktoréhokoľvek z nárokovlaž 4,vyznačujúci sa tým,žekrycia platňa je V podstate plochá.6. Mikroštruktúrovaný filter podľa ktoréhokoľvek z nárokovlažívyznačuj úci sa tým,ževstupná štrbina (5) má pomer výšky ku šírke od l 5 do l 1000,

MPK / Značky

MPK: B01D 29/03, B01D 46/12

Značky: mikroštruktúrovaným, mikroštruktúrovaný, filtrom, rozprašovač, filter

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/9-284288-mikrostrukturovany-filter-a-rozprasovac-s-mikrostrukturovanym-filtrom.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Mikroštruktúrovaný filter a rozprašovač s mikroštruktúrovaným filtrom</a>

Podobne patenty