CN1009431B - 改进的过滤机 - Google Patents

Abstract

一种装有多孔滤膜1的过滤机。这种膜常常是很脆的，本发明介绍一种在壳体内安装这种膜的改进方法。与膜1周边连接的是一种如聚丙烯那种柔软材料的薄窄片8，该窄片8的一侧通过第一连接10连接在过滤机壳体的机底4，另一侧通过第二连接9连接在膜的周边。两个连接之间为挠曲区、使膜相对壳体浮动，因而膜脱离壳体和它之间的相对移动。

Description

本发明涉及多孔膜过滤机。

用于这种过滤机的膜可由各种聚合材料或由无机材料制成。欧洲专利申请0178831号公开了一种特殊的陶质滤膜。这种类型的滤膜多半是脆性的，如果过滤机壳体内无适当支撑，由于通过的流体压力和/或膜与壳体间不同的热膨胀影响，在使用中可能受损。由于膜很脆，所以设计的支撑必须使大面积的膜得到支撑。英国专利2063089号公开了一种典型的设备，其膜的支撑面包括一对环槽脊和许多交错环形肋限定的共同平面，相邻的肋距使支撑面上的膜的支撑跨度不至于太大。在所述设备中，该膜（聚合型的）连接到被槽脊和肋密封的表面上，然而，这种设备可导致接合处的膜产生局部高应力，继而在使用中造成早期破损。这种过滤机在高温操作及膜与支撑材料之间存在显著的热膨胀系数差异的情况下，特别使用由脆性材料制成的膜更加速了这种破损。另外，如上述欧洲专利EP0178831号介绍的具有“直通”流体通道的过滤机使用的一些膜，附着在所有槽脊和肋上，可保持大部分有效表面，但难于准确控制。

另一种如附图1所示的O型圈的应用。附图表示装有薄滤膜1过滤机的一部分，待过滤流体进入给料室2，该室介于壳体的顶盖3和机底4之间，壳体通常用刚性材料制成圆形。顶盖3有向下延伸的环形边缘5，通过O型圈6与机底4密封连接。机底上表面的一系列凹槽形成导槽7，聚集流向出口管（未示出）的过滤流体。可见膜1是由各导 槽7之间的凸出部分机械支撑，由于夹在O型圈和机底之间而被固定。这种连接形式，虽然可靠地夹住和密封膜边，但在操作过程中例如由于膜与机底材料热膨胀的不一致而对其产生反作用力时，仍能使膜有稍微移动。尽管O型圈的效果良好，但实际使用相当花费（尤其用于活动装置），多半要综合考虑某些类型膜的固有的耐化学性。此外，为有效地工作，O型圈需要严格的公差控制，这对工程技术人员来说，是很困难的。因为这些通常用塑性材料注塑的部件体积庞大。

本发明过滤机可以解决这些问题。本发明过滤机包括壳体、用以过滤通过过滤机流体的由多孔材料制成的滤膜、以及一片不渗透的柔软材料窄片，其一侧连接在膜的周边，另一侧连接在壳体上，因此，用这种方法把膜安装在壳体，可使膜相对壳体浮动。这种材料的窄片应该很薄，尤以20～100微米薄片为佳，一般为30微米。但只要能保持良好柔软性，也可利用较厚材料，如密实的泡沫材料。这种薄窄片材料对被过滤物质应是惰性的，而且应该是可以与膜连接的，适宜的材料有聚丙烯、聚乙烯、离子交联聚合物、氯丁橡胶或聚四氟乙烯。

滤膜可由任何适宜的多孔材料制成，而本发明技术其适用于壳体内无适当支撑易被损坏的脆性膜。这种膜的实例有氧化铝膜或其它脆性的无机膜。

一般所用的滤膜是圆形平膜，但是已知还有椭圆形和矩形等其它形状的滤膜。然而，膜并非必须为平面的，在某些情况下，采用非平面膜有利，如管形或锥形膜，或者被加工成波纹或用肋加固的膜。由平面膜组成的管形膜或锥形膜可以弯曲，或可以用螺旋形方式绕成适当形状。本发明技术还适用于多种非平面膜，但是连接薄窄片的具体方式取决于膜的具体形状以及具体应用的要求。

窄片可根据具体情况，用各种方法与膜的周边连接，最好是连续密封连接，以防止膜边周围的渗漏，连接可采用搭接固定，这种搭接 用粘合剂或溶剂粘合，或用热焊或冷焊或摩擦焊，而且在很大程度上连接是由连接的材料和预定用途决定的。所构成的连接最好尽量与膜周边紧接，以保持尽可能大的流动面积。

不渗透材料窄片的柔软性最好显著大于膜的柔软性，以便安装就绪时，确保膜相对壳体“浮动”，因此基本上是脱离壳体材料的运动。所用的膜多半在膜平面经不起受压，这种压力很快使膜产生皱折和破裂。用于安装膜的柔软窄片并不将这种压力传递到膜的平面，从而避免皱折或破裂。另一方面，虽然柔软窄片能传递径向张力，但以这种方法受压时膜仍很牢固，张力不会产生问题。总之，膜必须以这样一种方法安装，即壳体和膜之间的相对移动在膜平面不产生显著的压缩应力影响。装于本发明过滤机的窄片对作用于膜平面的压缩应力并不产生显著影响。由于膜和壳体之间相对转动产生的扭应力也不是大量传递，尤其窄片处于松动或松弛（即不经受任何形式的张力）状态时，更是如此。

本发明介绍的尤其适用于用塑性材料通过常规注塑法制成的易处理塑料过滤机。如果在适宜的特定条件下，也可采用如陶瓷、金属或玻璃等其它材料。本过滤机类似图1所示结构，包括机底和顶盖，该机底含有支撑膜的流出导槽而该顶盖与机底密封连接并在膜上限定为待过滤流体的进料室。该膜通过窄片与机底或者顶盖连接固定，而不是用图1设备中O型圈固定，这种连接最好采取连续连接，以防止膜周围的渗漏。这种连接是通过窄片和膜之间的间隙，并在两端连接之间留出小段区的窄片，以便于局部移动。

顶盖和机底部分可用粘合剂、或焊接或用螺母和螺栓之类的机械方式连接在一起。如有必要，将窄片的边置于顶盖和机底之间形成密封，这种结构起着窄片和膜的连接作用。

为更好理解本发明，参照附图举例介绍几个实施方案，附图中：

图1是装有O型密封圈过滤机的局部侧视图;

图2～4类似图1，表示本发明过滤机的几个实施例的视图;

图5是根据本发明构制的圆盘过滤机机底部分的侧视剖面图;

图6是适用于现有的过滤机滤膜替换件的滤膜组件俯视图;

图7是装有加强滤膜的过滤机机底部分的侧视剖面图。

首先参看图2，滤膜1经薄窄片8连接至机底4，在圆形过滤机（最普通形状）中，窄片8是环状的，图2示出一半的窄片8，窄片8，由柔软片材制成，例如聚乙烯或聚丙烯的塑性材料，厚度一般为30微米。窄片8由两个隔开的连续环形连接组成：一个（9）是窄片和膜之间，另一个（10）是窄片和机底4上表面的周边。这些连接方法取决于被连接的材料，即采用粘合剂或溶剂粘合、热焊或冷焊或摩擦焊都有可能。在图2A的放大部分表示，用压力将窄片8的材料压入膜的通道的冷焊结果。此处所示的膜是上述欧洲专利0178831号所介绍的。

两个连接9、10之间的间距11成为可挠曲区，使膜脱离与壳体相邻部件3、4之间的相对移动，这种挠曲区的存在，可使膜相对于壳体“浮动”，膜1对壳体可略有移动，由此消除在操作期间产生的应力。窄片8能挠曲和伸展，以适应这种移动，不损坏脆性膜。窄片还能保护膜边，使膜不致破裂，而且还能阻止裂纹向膜内部扩展。连接9和10之间的距离及11间隙的宽度由设计的具体结构决定，但是在所示的典型圆平面结构中，两个连接之间的径向距离一般为膜直径的3%～6%。

很薄的窄片柔软性极好，但不能太薄，不然就不能提供可靠的连接，测试了厚度20～100微米的窄片，结果30微米厚的窄片效果尤佳。还试验了由泡沫材料如闭孔泡沫聚乙烯制成的窄片，其厚度较大，一般在0.5～2.00毫米。

装有窄片8的膜能自由地适应表面不平度（一般为注塑部件），而 不固定于机底4的上表面，经验表明，这样就降低了有效地安装膜所需表面特性的技术条件。以前这种技术条件很严格，造成高废品率并增加成本。此外，由于膜与壳体之间的固有“浮动”，就易于适应各种温度的变化。

图3表示另一种设备，其中连接10由夹在过滤机壳体的机底4和顶盖3之间窄片8周边构成的。这可达到同样的目的，而且能减少过滤机的外形尺寸，以得到有效膜面积的规定尺寸。通过窄片8上表面和顶盖3之间的又一连接12连接顶盖3，该连接可采用上述任何方法。此外，如采用有间距螺栓的机械方法也可将顶盖3和机底4连接，在此情况下，窄片8作为两者之间的密封件。

图4为另一个设备，其中，窄片8的外边被夹在顶盖3上环形凸缘13和机底4上表面协同操作的V型槽14之间。顶盖3可用任意适宜方法直接与机底4连接，并由窄片8密封。

图5表示本发明在圆盘过滤机方面的应用。图中所示实际上是一组过滤单元的一段，每一段的机底4的下侧作为其下一段的顶盖，中心孔15由多种方法（未示出）与导槽7相连，收集滤出流体，箭头A表示流体的流动方向，滤膜1呈环状，用两个类似窄片8的环形窄片16、17固定。在图5中，窄片16、17的连接方式与图2所示的方式类似，也可采用其它方式。

图6是滤膜部件的俯视图，只包括膜和连接窄片8，该部件由于装有与窄片8形成整体的接头片18，特别适合于装拆。图中虚线19表示膜边，除接头片外，图6所示部件与图2～4实施例所用部件相同。然而，在周边均匀设置一个或多个接头片，则易于装拆，有助于该部件用作现有设备的替换件。由于现有设备常有将O型圈装入过滤机壳体的密封结构，所以图6的过滤部件将利用类似于图1所示方法密封，但是组装过滤机时，用O型圈压在紧靠窄片8周边的面积上，构成 最外边连接10。

在某些用途中，遇到几种支撑构型，由于大跨度的支撑或粗糙表面，以致脆性膜不可能不受损坏。在此情况下，膜部件可以再增加一层图7所示的加强层，因此，预期膜1能横跨过滤机机底4相对凸出边之间的距离相当大，为清晰起见，图7所示膜部件的弯曲度是经放大的。加强层20如网状薄片置于膜下给以支撑。然后连接窄片8，如前所述不直接与机底连接，而与加强层20的突出边21连接，延长形成一个整体部件，可作替换用。该部件包括加强层20、膜1及可用任何适宜方法连接到壳体的窄片8。已发现电铸网状薄片能在此情况下给以良好支撑，窄片8可与加强层20连接，这种很薄的部件（一般厚度为50～150微米）花费很少即可使现有过滤机改型。在另一种结构中（未示出），窄片8的宽度延伸超过边21，可直接与机底4连接，连接方法可采用图2、3或4所述方法。在后一结构中，窄片8除了与机底连接外，可以与或者可以不与加强层20连接。

上述实施例中连接窄片8（或16或17）所用材料价廉且容易得到，并可由切割或冲加工挤吹制品得到。窄片还可用铸膜，这种产品从其非方向性来看可能是最好的。

膜的形状通常是圆的，因而产生环状构型的窄片8，但是，偶尔有椭圆形或矩形或其它形状。此外，膜可以是非平面的，如波纹状、用肋加固的、管形的或锥形的。本发明技术还可适用于这些非圆形和/或非平面型过滤机。

Claims (12)

1、一种过滤机，该过滤机包括壳体、用以过滤通过过滤机流体由多孔材料制成的滤膜，以及一片不渗透的柔软材料窄片，其一侧连接在膜的周边，另一侧连接在壳体上，用这种方法将膜安装在壳体上，可以使膜相对于壳体浮动，所说柔软材料窄片具有：

(a)两线固定：

(i)第一线是将柔软材料与膜固定，以及

(ii)第二线是将柔软材料与壳体固定，所述第二线固定是沿薄片表面与第一线固定间隔开，和

(b)窄片部分：

在两线固定的间距构成可挠曲区，使膜脱离与壳体间的相对运动。

2、根据权利要求1的过滤机，其中薄片取窄片形状，通过在膜的同一平面中横着伸出超过膜的方式连接膜的周边。

3、根据权利要求2的过滤机，其中窄片是沿膜的周边延伸。

4、根据权利要求2的过滤机，其中薄片材料的柔软性显著大于膜的柔软性。

5、根据权利要求1的过滤机，其中所述第一线固定采取连续密封连接形式。

6、根据权利要求1的过滤机，其中所述第二线固定采取连续密封连接形式。

7、根据权利要求1的过滤机，其中所述的膜基本上是平面膜，相对于膜来说，第二线固定位于膜平面的第一线固定的外部。

8、根据权利要求1的过滤机，其中膜压在所述壳体的内平面上，所述平面一侧上的壳体与膜相隔开的空区限定为过滤机流体给料室，其中所述平面由互相连通导向出口的导槽构成，所述互相连通导槽限定为过滤流体的出料室。

9、根据上述权利要求1的过滤机，还包括紧靠膜配置，以支撑膜的加强材料层。

10、根据权利要求9的过滤机，其中加强材料是网状薄片。

11、根据权利要求9的过滤机，其中不渗透柔软材料的薄片与连接于壳体的加强层连接。

12、根据上述权利要求任一项的过滤机，其中滤膜由脆性材料制成。

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