CN101073727B - 带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器 - Google Patents

Abstract

一种带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器，包括超声波电源、可承受压力的过滤器壳体、装于壳体内的微孔陶瓷滤芯和装于壳体上的超声波振子。该过滤器可用于过滤水、酒、饮料、机床冷却液、空气等各种流体，去除流体中的细菌和其它颗粒物杂质，提高流体的纯净度。其特点是过滤精度高、单位体积的过滤面积大、过滤阻力小、滤芯堵塞后可以边清洗边过滤(即可实现连续过滤)、清洗时滤芯损伤小(即滤芯使用寿命长)、清洗时消耗的流体少、清洗后滤芯通量基本上可全部得到恢复、操作简单方便。

Description

带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器

技术领域

本发明涉及过滤技术领域，尤其是指一种带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器。

背景技术

作为过滤材料使用的微孔陶瓷，因具备很多优点，例如成本较低，堵塞后可进行清洗，清洗之后流量基本上全部回复，过滤精度不下降，过滤过程自始至终可保持出液(或出气)质量稳定，等等。所以，目前应用微孔陶瓷作为过滤材料而制成的过滤器已经得到广泛应用。

微孔陶瓷过滤器运行一段时间后，必然出现堵塞现象。这时，人们通常用器械去除污染物以恢复微孔陶瓷的过滤特性，例如采用刷子、砂片或其它硬物去除污染物。因为污染物不仅堵塞在陶瓷表面，还堵塞在微孔陶瓷的近表面，为了能使微孔陶瓷的过滤特性全部恢复，必须将陶瓷近表面的污染物也彻底去除。要去除这部分污染物，通常连同已污染的近表面陶瓷一起去除。这样，每清洗一次，微孔陶瓷就会减薄一些，严重影响微孔陶瓷的使用寿命。为了提高微孔陶瓷的使用寿命，人们试图寻找一种既能有效去除污染物，又不会对微孔陶瓷产生明显损伤的方法。如采用化学方法清洗，对微孔陶瓷几乎没有损伤。但是，化学方法清洗效果并不理想，渗入微孔陶瓷内部的清洗液也难于洗净，而且清洗液的排放还会污染环境。

采用超声波清洗是一个不错的选择。超声波清洗的机理是利用超声波在液体中产生的超声空化作用将物体表面的污物层剥离，从而达到清洗的目的。所谓超声空化，是指液体在超声波作用下产生大量的非稳态的微小气泡和空泡，这些气泡和空泡随超声波的振动反复生成、闭合并迅速变大，闭合时会产生压强高达几百乃至几千帕的微激波，因剧烈碰撞导致气泡突然爆裂，使气泡周围产生上千个大气压，这种现象叫空化现象。由于空化现象极易在固体与液体交界面发生，并且空化瞬时在局部产生5000K以上的热点和上千个大气压，不仅能把附着在物体表面和死角内的污染物打散，而且振动加剧液体的脉动和搅拌，更增强了清洗的效果。因此，采用超声波清洗微孔陶瓷效果非常好，并且对微孔陶瓷的损伤几乎可以忽略不计。

鉴于超声波清洗微孔陶瓷有很好的效果，于是人们也设计出了相应的产品。如中国专利号为200320104071.3《陶瓷过滤机的超声波清洗装置》就披露了类似的技术。在该专利技术中，陶瓷过滤机是一种固液分离设备(物料脱水设备)，主要由料槽、转轴和装于转轴上的若干圈微孔陶瓷环板组成，每一圈微孔陶瓷环板装有12块微孔陶瓷滤板，在微孔陶瓷环板的两侧设有超声波振子。过滤时，在真空抽吸力和毛细现象作用下，料槽中物料的水分被吸入微孔陶瓷，并在微孔陶瓷表面形成滤饼。清洗时利用装在微孔陶瓷环板两侧的超声波振子所产生的超声波予以彻底清洗，恢复微孔陶瓷的过滤特性。该专利技术用于陶瓷过滤机这种物料脱水设备上，大大提升了该设备的使用性能。但是，该陶瓷过滤机不能给物料加压，不能适应需要过滤流量很大的场合，例如饮用水、工业用水、酒、饮料、空气等流体的过滤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器。该过滤器可用于过滤水、酒、饮料、机床冷却液、空气等各种流体，去除流体中的细菌和其它颗粒物杂质，提高流体的纯净度。其特点是过滤精度高、单位体积的过滤面积大、过滤阻力小、滤芯堵塞后可以边清洗边过滤(即可实现连续过滤)、清洗时滤芯损伤小(即滤芯使用寿命长)、清洗时消耗的流体少、清洗后滤芯通量基本上可全部得到恢复、操作简单方便。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器，包括超声波电源、可承受压力的过滤器壳体、装于壳体内的微孔陶瓷滤芯和装于壳体上的超声波振子，过滤器壳体上设有进口、出口和排污口，其中进口与排污口相呼应，以便可利用流体动能将超声波清洗下来的微孔陶瓷截留物冲向排污口，再从排污口排出过滤器。所述的微孔陶瓷滤芯的主要过滤面与重力方向平行，以便清洗下来的截留物能在重力作用下自然下沉，离开陶瓷表面。

所述的超声波振子和超声波电源采用现有技术中的公知技术，有关超声波振子和超声波电源在现有技术中的公知技术方案已为本领域的普通技术人员所熟知，在此不再赘述。超声波电源可以设置在过滤器壳体上，也可以设置在过滤器附近，只要将超声波电源输出线接到超声波振子上即可。超声波振子与过滤器壳体采用一种既可保证过滤器壳体的密封性又不阻碍超声波振子振动的连接结构。该结构包括超声波振子盒、超声波振子、柔性密封件、螺钉和超声波振子座，所述的超声波振子座上设有螺钉孔和可装入超声波振子的通孔，该振子座焊接在过滤器壳体上；所述的柔性密封件具有其中间可包覆超声波振子并与之密封其边上可被超声波振子盒压紧并通过螺钉拧紧后可与超声波振子座密封的形状；超声波振子设置在振子盒内。

本发明带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器，当用于过滤液体时，还设有排气口，该排气口位置高于微孔陶瓷但低于过滤器的最高处，其目的是既要确保液体能全部浸没微孔陶瓷，又要让过滤器上方留有适当空气。该部分空气用于清洗时缓冲超声波在液体中产生的压力波，换句话说，液体必须全部浸没微孔陶瓷但又不得充满过滤器内腔。

所述的微孔陶瓷滤芯有两种基本结构。

微孔陶瓷滤芯的第一种基本结构：该微孔陶瓷滤芯包括集流管和套装在其上的多片中间有通孔的板状两面过滤微孔陶瓷，所述的集流管是一根圆管，其一端封闭，另一端为过滤器的出口，其中部套装微孔陶瓷的部分开有进料孔或进料槽，在该部分的始端(即开始套装第一片微孔陶瓷处)的附近在无孔槽的集流管一侧设有定位环，在该部分的末端(即套装最后一片微孔陶瓷处)的附近在无孔槽的集流管一侧设有螺纹，该集流管的右部还设有可使其与壳体定位并能通过密封圈与壳体密封的环板；所述的两面过滤微孔陶瓷是均质微孔陶瓷板片，其在厚度方向的中间设有相互连通并与两侧面和周边均有一定距离的导流通道，该通道与中间的通孔连通；各微孔陶瓷在紧靠所述通孔两端附近的表面均装有密封圈，在邻近的密封圈之间装有压紧环，所述的压紧环和密封圈均套装在集流管上，以便将集流管上开有孔槽的部分与原料腔中的流体隔开并使之密封。微孔陶瓷通过定位环定位，各微孔陶瓷之间通过密封圈和与之相接触的压紧环密封，最后由压紧环和锁紧螺母拧紧固定。

过滤时流体从过滤器的进口流入过滤器的壳体内腔，再从各微孔陶瓷的两个表面和侧面分别同时流向微孔陶瓷厚度方向中间的导流通道，再流向集流管内部，最后从集流管的出口即过滤器出口流出。流体在穿过微孔陶瓷表面时，流体中的杂质或污染物被截留在陶瓷表面，从而流体得到净化。由于采用均质微孔陶瓷，那些尺寸特小以至于微孔陶瓷不能截留的杂质或污染物(例如金属离子等)，将穿过微孔陶瓷进入集流管，而不会在微孔陶瓷的内部集结而堵塞微孔陶瓷。

所述的板状两面过滤微孔陶瓷，其厚度方向中间的导流通道的横截面尺寸很小(约2毫米)，根据材料力学原理，可以知道即使导流通道处的内压较高(0.2Mpa～0.3Mpa)，该处微孔陶瓷所承受的内应力仍然很小，微孔陶瓷不会破裂，这就为这种微孔陶瓷滤芯进行反冲洗提供了极大的方便。只要打开排污管路中的排污阀，同时保持集流管中有足够压力，就可实现反冲洗功能。

所述的两面过滤微孔陶瓷本身具有单位体积内过滤面积较大的特性，再加上集流管上套有众多的两面过滤微孔陶瓷，且各微孔陶瓷之间的距离较小，所以这种结构的微孔陶瓷过滤器具有相对过滤面积较大，滤芯寿命较长，清洗间隔时间长，过滤时阻力小，流量相对较大等优点。

微孔陶瓷滤芯的第二种基本结构：该微孔陶瓷滤芯包括多个管状微孔陶瓷件和孔板，所述的管状微孔陶瓷件由管状微孔陶瓷和连接件组成，管状微孔陶瓷的一端封闭，另一端与该连接件密封连接，该连接件上设有可与孔板密封固定连接的螺纹管，该螺纹管内部与管状微孔陶瓷内部相通。管状微孔陶瓷件通过密封圈和螺母与所述的孔板实现密封固定连接。孔板的周边再与过滤器壳体密封固定。过滤时流体从管状微孔陶瓷的外表面进入管状微孔陶瓷内部，再从所述的螺纹管内部流出，流体在穿过管状微孔陶瓷表面时，流体中的杂质或污染物被截留在陶瓷表面，从而流体得到净化。由于孔板上可以较密集地密封固定数量众多的管状微孔陶瓷件，所以这种结构的微孔陶瓷过滤器具有相对过滤面积较大，滤芯寿命较长，清洗间隔时间长，过滤时阻力小，流量相对较大等优点。

过滤器的过滤精度由微孔陶瓷决定，可以根据需要，将过滤精度控制在0.15微米和20微米之间的任何精度。由于采用的是均质微孔陶瓷，所以，只要微孔陶瓷不破损，其过滤精度就不会改变，过滤后的流体质量就稳定。

由于本发明带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器的壳体是密闭容器，清洗时，由超声波产生的压力波能大小基本不变地向各个方向传递，从而使得超声振动在过滤器内的流体中的波及范围大大扩大，微孔陶瓷表面各个部位均能不同程度地受到超声波的辐射作用，即便不是面向超声波发生源的表面也几乎和面向超声波发生源的表面一样能获得良好的清洗效果。

由于超声波清洗可以在流体静止时进行，清洗完毕再将过滤器内含有高浓度截留物的流体排出过滤器，所以，本发明带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器清洗时所消耗的流体很少，而且很容易做到不停机就可以清洗，实现连续过滤功能。

附图说明

图1为本发明的实施例一结构示意图。

图2为图1的A-A截面剖视图。

图3为本发明的实施例二结构示意图。

图4为本发明的实施例三结构示意图。

图5为本发明的实施例四结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明进行详细的描述，但应当理解这里的详细描述并不构成对本发明保护范围的限制。

实施例一：结合图1和图2所示，本实施例带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器，包括超声波电源、可承受压力的过滤器壳体、装于壳体内的微孔陶瓷滤芯和装于壳体上的超声波振子25。

所述的超声波电源和超声波振子25因采用公知技术，故图中未画超声波电源，超声波振子25也未画详图。超声波振子25与本体14采用一种既可保证过滤器壳体的密封性又不阻碍超声波振子25振动的结构。该结构包括超声波振子盒26、超声波振子25、柔性密封件27、螺钉28和超声波振子座16，所述的超声波振子座16上设有螺钉孔和可装入超声波振子25的通孔，该振子座16焊接在过滤器本体14上；所述的柔性密封件27具有其中间可包覆在超声波振子25其边上可被超声波振子盒26压紧并通过螺钉28拧紧密封的形状；超声波振子25设置在振子盒26内。

所述的过滤器壳体由本体14和封头8组成，所述的封头8可以是平封头，也可以是椭圆封头，也可以是碟形封头，也可以是球面封头，本实施例采用平封头；该封头8的上方设有排气口9，排气口9的位置应能保证液位线15高于微孔陶瓷的最高处；封头8的中间内侧表面设有可供堵头5装入的短管6；本体14的左下方设有排污口24，本体右部下方设有过滤器进口21，右部中间设有可装配集流管2的通孔，其中进口21与排污口24相呼应，以便可利用流体动能将超声波清洗下来的微孔陶瓷截留物冲向排污口24，再从排污口24排出过滤器；本体14和封头8通过密封圈13、螺栓10、螺母11和垫圈12密封连接；本体14的下方还设有支座22。

所述的微孔陶瓷滤芯由多片中间有通孔的板状两面过滤微孔陶瓷1套装在集流管2上构成。所述的集流管2是一根圆管，其一端通过堵头5封闭，另一端为过滤器的出口，其中部套装微孔陶瓷片1的部分开有进料孔或进料槽，在该部分的始端(即开始套装第一片微孔陶瓷1处)的附近在无孔槽的集流管一侧设有和集流管2焊接固定的定位环17，在该部分的末端(即套装最后一片微孔陶瓷1处)的附近在无孔槽的集流管一侧设有螺纹，该集流管2的右部还设有在其装入本体14右端中间孔时能进行定位并能压紧密封圈19使其与本体14密封的环板18。所述的两面过滤微孔陶瓷1是圆形的均质微孔陶瓷板片，其在厚度方向的中间设有相互连通并与两个侧面和周边均有一定距离的网状导流通道23，该通道23与中间的通孔连通，在紧靠所述通孔两端附近的表面装有密封圈3，在紧靠该密封圈3处装有压紧环4。所述的压紧环4和密封圈3均套装在集流管2上，以便将集流管2上开有孔槽的部分与原料腔中的流体隔开并使之密封。微孔陶瓷1通过定位环17定位，各微孔陶瓷1之间通过密封圈3和与之相接触的压紧环4密封，最后由压紧环4和锁紧螺母7拧紧固定。微孔陶瓷滤芯装配后，在集流管2的右端套上密封圈19，再将其插入本体14右端中间的通孔，然用螺母20拧紧固定，最后在装封头8时将左端的堵头5插入短管6。

实施例二：结合图3所示，本实施例带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器，包括超声波电源、可承受压力的过滤器壳体、装于壳体内的微孔陶瓷滤芯和装于壳体上的超声波振子25。

所述的超声波电源和超声波振子与实施例一相同，超声波振子设置在过滤器壳体的侧壁上，超声波振子与壳体的安装方式也和实施例一相同，不再赘述。

所述的过滤器壳体由本体50和封头34等零件组成，所述的封头34可以是平封头，也可以是椭圆封头，也可以是碟形封头，也可以是球面封头，本实施例采用平封头；本体50和封头34通过密封圈33、螺栓31、螺母32和垫圈30密封固定连接；本体50的上方设有排气口36，排气口36的位置应能保证液位线35高于微孔陶瓷的最高处；本体50的中下部设有进口40和排污口29，进口40与排污口29相呼应，以便可利用流体动能将超声波清洗下来的微孔陶瓷截留物冲向排污口29，再从排污口29排出过滤器；本体50的下端设有可装配螺母42的开口，该开口处设有端盖48，端盖48上设有过滤器出口49，端盖48通过螺栓47、螺母46、垫圈45和密封圈43将该开口封闭；本体50的下部还设有支座44。

所述的微孔陶瓷滤芯由多个管状微孔陶瓷件密封固定在孔板39上构成。该管状微孔陶瓷件由管状微孔陶瓷37和连接件38组成，管状微孔陶瓷37的一端封闭，另一端与该连接件38密封连接，该连接件38上设有可与孔板39密封固定连接的螺纹管，该螺纹管内部与管状微孔陶瓷内部相通；管状微孔陶瓷件通过密封圈41和螺母42与孔板39实现密封固定连接。孔板39的周边再与过滤器本体50密封固定。

实施例三：结合图4所示，本实施例的超声波振子25设置在封头上，超声波振子25发射出的超声波先穿过空气再进入液体中，其余要求与实施例二相同。

实施例四：结合图5所示，本实施例的平封头设有向下延伸的短管51，超声波振子座52焊接在短管51的下端，以便使超声波振子25发射出的超声波直接进入液体，其余要求与实施例三相同。

Claims (4)

1.一种带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器，包括超声波电源、承受压力的过滤器壳体、装于超声波振子盒内的超声波振子和装于壳体内的微孔陶瓷滤芯，其特征在于：壳体上设有超声波振子座，超声波振子盒从过滤器壳体外部密封固定在超声波振子座上，柔性密封件包覆超声波振子并与之密封，柔性密封件的周边被超声波振子盒压紧，装配后所述的柔性密封件既对过滤器壳体进行了密封又不会阻碍超声波振子的振动。

2.按照权利要求1所述的带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器，其特征在于：过滤器壳体上的排气口低于过滤器最高处，过滤器清洗时液体不充满过滤器内腔。

3.按照权利要求1所述的带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器，其特征在于：所述的微孔陶瓷滤芯中的微孔陶瓷是板状两面过滤微孔陶瓷。

4.按照权利要求1所述的带有超声波清洗装置的微孔陶瓷过滤器，其特征在于：所述的微孔陶瓷滤芯中的微孔陶瓷是管状微孔陶瓷。

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