发明内容

本发明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。

根据本发明，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。

根据本发明，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。

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。

根据本发明，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。

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-15mm，特别是0.1mmm-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-40mm，特别是4mm-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。

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。

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。

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/或各种材料成分3D打印而成。因此，材料可以适于两个部件的不同功能，以便提高相应的功能。

各个结构体和支撑体均可以方便地由塑料和/或塑料材料3D打印而成。在这种情况下可以实现特别精细的结构。另外，过滤元件因此相对便宜。

一个实施例是有利的，其中支撑体的结构具有单元结构或由此形成，其中此单元结构具有由单元形成的通道。换句话说，单元被构造为开放的或可渗透的。另外，可以很好地规定各个结构体的网眼/孔小于支撑体的单元或通道。因此，结构体和支撑体的功能得到改善。较小的网眼/孔改善了过滤效果。较大的单元增加了稳定性，特别是如果伴随着所涉及的晶格杆厚度的增加。因此，可以特别规定，用于构建单元结构的单元杆具有比用于构建晶格结构的晶格杆大的横截面。

根据进一步的方案，支撑体的单元或通道比各个结构体的网眼/孔大至少两倍或五倍或十倍。另外或可替换地，单元结构的单元杆可以具有比晶格结构的晶格杆大两倍或五倍或十倍的横横截面。因此，结构体和支撑体的功能可以得到改善。

特别有利的是一个实施例，其中支撑体的结构具有单元结构，所述单元结构具有由单元形成的通道，其中晶格结构的晶格杆的一部分穿入或穿过单元结构的通道。因此，晶格结构和单元结构的元件相互作用。一方面，这使得设计非常紧凑，因为结构体和支撑体或多或少地彼此穿透。另一方面，因此可以实现结构体在支撑体上的一定固定，这改善了其支撑效果。

根据进一步的方案，可以规定晶格结构的晶格杆的一部分穿入或穿过单元结构的通道，使得晶格结构形状配合(formschlüssig)地固定在单元结构上。在这种情况下，可以特别规定晶格杆不接触或仅松散地接触单元结构。因此，晶格杆保持相对于单元结构可移动。可替代地，根据打印方法，在接触点也可以存在材料结合的连接，特别是熔接。由于形状配合，各个结构体可以容易地由支撑体稳定。

如前所述，具有晶格结构的同轴同心布置的结构体可以例如用在支撑体的外部和/或内部。为了增加结构体的尺寸稳定性，在3D打印方法过程中，这些结构体可以通过包含在细丝中的粘合剂或另外供应的粘合剂连接到支撑体并连接到其他结构体。另外，3D打印方法提供了将连接杆元件相对于彼此放置在支撑体与结构体之间或各个结构体之间的可能性，使得这些杆元件至少在一定程度上穿透所述结构体。因此，实现了特别高的强度和主体彼此之间的连接。这些连接杆元件可以由与结构体或支撑体相同的材料组成，其中为了增加强度，连接杆元件优选地由强度更高的合适材料组成。另外，这些连接杆元件可以具有不同于结构体的晶格结构的用于结构体的形状、厚度和/或几何连接结构。因此，一个或多个结构体可以布置在支撑体的外部区域，其中连接杆元件在结构体内部和结构体的外部区域上行进。

根据本发明的另一个实施例可以在于三维互连的晶格结构，所述晶格结构具有不同尺寸的晶格结构的突变或连续过渡，并因此渗透性和过滤功能可以改变或修改。这例如作为流函数和/或待过滤颗粒尺寸的分布的函数而发生，这导致过滤元件的效率相当大地增加。在行为发生相同变化的情况下，互连的晶格结构的材料也会发生突变和/或连续变化。这些先前描述的变化的可能性不仅涉及结构体的晶格结构和材料的特定分布，而且还可以在相邻结构体的情况下发生，使得围绕支撑体布置的多个外部和/或内部结构体可以具有晶格结构和材料的多种变化。所有这些变化当然可以以连续流动的方式或者分段突然地发生。

对于所有这些变化，同样可能的是，在例如基本平行或同轴同心布置的相邻结构体的情况下，具有改变的晶格结构和/或材料的流体连接过渡相对于其接触区域发生。因此，例如，布置在外部的结构体的内部区域与布置在内部的结构体的外部区域直接接触。两个结构体的前述连接可以发生在这个区域。类似地，对于布置在支撑体的内部区域中的结构体也是如此。另外，包括前述变化的内部和外部结构体可以与支撑体一起实现为一体部件。

支撑体承担整个过滤元件的支撑功能，并因此设计得特别稳定。为此，在支撑体的3D打印方法过程中，可以使用强度更高的细丝。此外，通过更强尺寸的几何设计特别是通过单元结构支撑体的尺寸和形状适于这种支撑功能。因此，根据本发明，在支撑体的成形过程中，可以使用例如像多边形单元结构的形状，优选地为具有相当增强壁强度的六边形蜂窝结构。所使用的晶格结构可以具有由它们的尺寸及其网眼密度引起的相当大的静载荷，在多个平行相邻晶格结构的情况下，所述静载荷不能由它们自身及其相互作用支撑。因此，对支撑体的要求将根据该负载来规定，并且另外适于流通流体的作用力，这将借助于支撑体的成形和尺寸及其几何形状发生。为此，支撑体和结构体可以已经连接在一起并一起打印。单独打印的支撑体和结构体随后接合在一起并且在这种情况下例如粘结起来，可能作为另一生产方法。

根据本发明，流动引导元件，即所谓的引导体或挡板，可以用作另一设计。在生产支撑体和结构体中使用的3D打印方法首先能够使这种类型的引导体以任何期望的数量和形状处于结构体的外部区域和结构体的内部。这里，引导体可以具有宽范围的几何形状，然而，其中这些几何形状总是以目标方式完成在流体流动方向上使流体转向的任务。因此，这种类型的引导体可以以铲形方式、阶梯方式或作为缠绕表面使用，其中还可以设想到立方体形状的设计，用于产生用于旋转流体或改变动态压力的流阻。这里，引导体可以布置在结构体的晶格结构内部，使得晶格结构的杆元件可以以任何期望的三维布置和数量穿透所述引导体。另外，在共同打印结构体和/或支撑体的情况下，这些引导体可以被布置并实现为重叠通过多个结构体。由于结构体/支撑体的这种重叠连接，实现了整个打印的过滤单元的另外加固。以这种方式，过滤元件的迄今为止表现出不利的通流并且过滤效果有限的区域也可以最佳地用于过滤流体。对于相同尺寸的过滤元件，同样表现出过滤效率的相当大的提高。此外，由于使用引导体，由于流体的目标转向，在对应污染物的情况下，还可以将流体供应到过滤元件的具有特别合适的过滤效果的预定区域。在引导体对应地布置在过滤元件的供应区域中，也就是说，在流体流入结构体的上游的情况下，引导体可以生成旋风效应，在这种情况下，流体在结构体的上游循环涡旋。由于此效应，较粗和较重的污染物颗粒收集在壳体壁上，使得这些颗粒甚至不能穿入过滤器中。这些较粗的污染物颗粒沿着壳体壁被引导到合适的收集点，在那里也可以移除所述较粗的污染物颗粒。对可能的较粗污染物颗粒的这种预先分类使得过滤元件的操作时间显著延长。以这种方式，流体因此可以以目标方式被转向通过过滤器的多个部段/区域，并因此被最佳地过滤。

根据有利的应用，过滤元件可以被构造为环过滤元件，其中各个结构体和支撑体形成环形的环过滤体或其至少环形部分，其中过滤元件或环过滤元件另外具有两个端板，所述端板分别布置在环过滤体的轴向端部。

换句话说，根据本发明的环过滤元件具有环形的环过滤体，所述环形的环过滤体至少部分地由前述类型的过滤元件形成。因此，各个结构体和支撑体被构造为环形，特别是圆柱形。另外，环过滤元件在环过滤体的轴向端部处均具有一个端板。优选地，环过滤体仅由环形构造的过滤元件组成，因为对于某些应用，环过滤元件主体由于支撑结构而具有足够的稳定性，在所述应用中，例如在原始侧与清洁侧之间出现低至中等的压差。在其他应用中，例如在原始侧与清洁侧之间出现高压差，环过滤体可以另外配备有内框架和/或外框架，环过滤元件或其环过滤元件主体径向支撑在所述内框架和/或外框架上。

在这种情况下，端板中的至少一个可以方便地构造为开口端板并具有中心通道开口。取决于环过滤元件的应用类型，另一端板同样可以构造为开口端板或封闭端板，其轴向封闭由环过滤体封闭的内部。借助于3D打印，端板可以方便地打印到环过滤体上。在这种情况下，端板可以由不同的材料组成，特别是由与各个结构体和支撑体不同的塑料组成。此外，可以设想到用相同的材料生产端板和支撑体。

根据本发明的一种设计被视为单个结构体功能的进一步的方案。这里，例如，最外面和/或最里面的结构体不能再被构建为晶格结构，而是被打印为实心体，并因此作为壳体壁构成过滤单元本身的几何边界。由于对壳体提出了更高的强度要求，在普通结构体和壳体或单独打印的壳体的情况下，合适的材料可以用作细丝。同样，可以设想到，为了实现这种更高的强度，在3D打印过程中在打印时，特定的材料被另外供应给细丝。

在这个壳体壁内，可以以传统的、先前描述的布置来设计过滤元件，其中在内部结构体的晶格结构与打印的壳体壁的内部之间可以存在固定连接。当然，壳体壁可以与内部相邻结构体分开实现和打印，其中实际的过滤元件随后必须被引入壳体并固定在那里。这可以例如借助于用作插入边界的限位挡块来发生，其中过滤元件被推入直到这些限位挡块，并且随后通过合适的方法(例如热熔法或粘接)以位置固定的方式牢固地连接到壳体。当然，也可以使用能够再次分离的紧固方法，例如像螺纹连接、夹紧环、夹子或其他。

以这种方式打印并配备有过滤元件的壳体可以具有紧固凸缘形式的限定元件，以用于产生完整的过滤单元。在这些紧固凸缘的情况下，例如在打印过程中的相同时间也引入紧固孔以及进出开口。为了也能够在此更换过滤元件，可以设想到紧固凸缘以可拆卸的方式连接到壳体。因此，可以更换以可移除方式引入的过滤元件，同时可以重复使用壳体。当然，完全更换过滤单元也是可能的。

在可更换可移除的过滤单元的情况下，可以组合使用3D打印的部件和以标准方式生产的当代部件。

从从属权利要求、附图以及基于附图的附图相关描述中获得本发明的其他重要特征和优点。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，前述特征以及下面仍待说明的特征不仅可以用于相应指定的组合，而且可以用于其他组合或单独使用。