[实用新型]一种孔隙渐变可控的多孔陶瓷过滤器

说明书

本实用新型公开了一种孔隙渐变可控的多孔陶瓷过滤器，多孔陶瓷过滤器采用孔隙渐变的变梯度桁架过滤结构，变梯度桁架过滤结构分为多个层级，每一层级的桁架过滤结构由双倒金字塔单元支柱结构组成，双倒金字塔单元支柱结构体积随层级数递减，每层级的节点分布密度按照自上而下的层级顺序逐渐增加，每层级对应的三维孔洞体积按照自上而下的层级顺序逐渐缩小，由此可达到分级过滤、不易堵塞的过滤效果。并且下一层级双倒金字塔单元支柱结构连接上一层级双倒金字塔单元支柱结构并为上一层级双倒金字塔单元支柱结构起到强化支撑作用，可提高多孔陶瓷过滤器的抗冲刷性能。

技术领域

本实用新型涉及多孔陶瓷技术领域，特别是一种孔隙渐变可控的多孔陶瓷过滤器。

背景技术

在金属浇铸领域，金属液中的杂质对金属铸件的力学性能、机械性能等各项性能有着重要影响。为了获得高性能要求的金属铸件，必须想方设法降低金属液中杂质的含量。因此，随着人们对铸件产品性能要求的日益提高，如何去除金属液中的杂质受到越来越多的学者的关注与研究。

在诸多去除杂质的方法中，多孔陶瓷过滤器由于具有过滤面积大，抗热震稳定性、化学稳定性和抗金属冲刷以及过滤效率高的特点，因此在金属熔体过滤净化技术中，作为一种新型高效过滤器，得到了人们的重视，目前已被广泛应用于金属液净化过滤领域。多孔陶瓷按照孔隙结构还可细分为粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷，且以后两种应用居多。

泡沫陶瓷过滤器虽然具有较好的过滤效果，但其高温强度低、抗冲击性能差，高温下金属液的长时间冲击可能会使结构破损进入金属液中导致二次污染；另外，其孔隙不均匀无法充分发挥每个过滤孔的过滤作用；再者，泡沫陶瓷中存在不连通的孔，会造成金属液残留。这些缺陷限制了其在金属铸造领域的广泛应用。

相对于泡沫陶瓷，蜂窝陶瓷具有很高的耐热冲击和耐高烧铸温度的特性，其直孔式的设计保证了流量和强度间的平衡，可以对金属液进行有效过滤。然而，直孔式的设计限制了过滤杂质的大小。微孔直径设计过大时，只能过滤粒径较大的杂质颗粒，粒径较小的杂质颗粒将从微孔逃逸；当直径过小时，较大的杂质颗粒很快将孔道堵塞，大大降低了过滤的效果。另外，其较为简单的孔型设计改变杂质颗粒运动轨迹的能力有限，这导致其对夹杂物的去除率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种孔隙渐变可控的多孔陶瓷过滤器，该过滤器可实现分级过滤、不易堵塞且抗冲刷。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种孔隙渐变可控的多孔陶瓷过滤器，包括多孔陶瓷过滤器外壁和位于多孔陶瓷过滤器外壁内的多孔陶瓷变梯度桁架过滤结构，变梯度桁架过滤结构分为多个层级，每一层级的桁架过滤结构由多个双倒金字塔单元支柱结构组成，下一层级的双倒金字塔单元支柱结构体积小于上一层级的双倒金字塔单元支柱结构体积，并且多个下一层级双倒金字塔单元支柱结构连接并支撑同一个上一层级双倒金字塔单元支柱结构；

每个双倒金字塔单元支柱结构的端点作为桁架过滤结构的节点，每层级的节点分布密度按照自上而下的层级顺序逐渐增加，每层级对应的三维孔洞体积按照自上而下的层级顺序逐渐缩小。

优选的，双倒金字塔单元支柱结构由四根桁架杆构成，四根桁架杆按照立方体的空间对角线设置并呈圆周阵列分布，每根桁架杆倾角不大于45°；四根桁架杆互为相交关系，且在每一根桁架杆的三分之一长度位置存在唯一结点。

优选的，每个双倒金字塔单元支柱结构通过节点连接同层级中相邻的双倒金字塔单元支柱结构；除最下层级桁架过滤结构外，在任一层级的桁架过滤结构中，每个双倒金字塔单元支柱结构的各下端节点均连接着四个属于下一层级的双倒金字塔单元支柱结构的上端节点。

优选的，多孔陶瓷过滤器在最下层的桁架过滤结构下方还设有四边形桁架结构，四边形桁架结构具有多个四边形桁架结构单元，最下层级桁架过滤结构的多个下端节点通过四边形桁架结构单元进行连接。