CN102225263A - 高粘度液体用可拆装错流式过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高粘度液体用可拆装错流式过滤器，包括一具有原液进口及滤清液出口的过滤器外壳，内部设置过滤腔，所述原液进口设于过滤器外壳一端，滤清液出口设于过滤器外壳外表面，所述原液进口及滤清液出口均与过滤腔连通，在过滤腔内设置有将过滤腔分为过滤处理区及残液储存区的孔板，在两孔板上均设有固定过滤管系统的安装孔，所述过滤管系统固定于两孔板之间；所述过滤管系统进口连接原液进口，过滤管系统出口连接残液储存区，残液储存区设置原液残余物排除口，在过滤器外壳还设有与过滤处理区相通的压力表接口。可有效解决高粘度液体过滤的难题。错流结构有效解决了原液残余物在线排除的难题；可拆装结构有效解决了清洗难的问题。

Description

高粘度液体用可拆装错流式过滤器

技术领域

本发明涉及高粘度液体过滤技术领域，特别涉及一种适用于高粘度、高成本的液体，如纺丝液和胶体的过滤和杂质去除的低流阻不锈钢错流式过滤器。

背景技术

高粘度液体是指粘度远大于水的流态，如化学纤维的高聚物溶液的粘度可达几十泊至上百泊。它在过滤过程中往往表现出与低粘度液体不同的特性，因为随着分子量的增加粘度大幅度升高。高粘度液体的表观粘度一般随着剪切速率的增加而降低。高粘度液体的过滤目的主要是除去其中的粒状杂质，这些杂质大部分是多种形态的胶粒和半胶粒、非均质性杂质及来自原料的固体颗粒，杂质的粒度一般为1μm～100μm，大部分小于20μm，极易堵塞过滤介质孔隙。过滤时，这些杂质在过滤介质上先形成滤饼，并逐渐堵塞过滤介质，或沉积在孔道中，或穿过滤孔。高粘度液体的过滤历来是过滤领域的难题。因为设计和选择适合于高粘度液体的过滤介质和过滤器比较困难。一是，必须考虑过滤液体的粘度，以及可能造成的堵塞程度，二是要考虑过滤液体的侵蚀性、过滤精度要求和过滤液体的成本、三是，要考虑过滤速率、压力的极限，以及杂质排放和过滤介质易于清洗再生等。

影响过滤器性能的主要有以下三个方面：1、过滤介质的设计和选择；2、过滤元件的设计和加工；3、过滤器的结构设计。

过滤介质决定了流速和对聚合物中杂质的截留能力。例如，不锈钢丝网，可在低的压差下截留颗粒杂质；烧结金属纤维(无纺介质)，具有高达50％～90％的孔隙率，截留能力很高，寿命也长，过滤精度可达1μm；金属粉末烧结网和陶瓷烧结滤芯，则属深层过滤介质，过滤精度可达0.1μm，价格较高，孔隙率低，对高粘度液体滤阻较大，会导致过滤介质或过滤器的损坏。深层过滤是指被过滤的杂质截留在结构内部，捕获机理基本上基于吸附压紧，而表面过滤则属于直接截拦。高粘度液体，如纺丝液的过滤一般用纺织滤布或10μm～40μm的金属纤维滤网。

过滤元件的结构主要是指将过滤介质加工成一种特定的形状和结构，以便安装、更换和清洗。主要有平整圆筒管状、带折圆筒管状、圆筒烛状、板框状和叶盘状。这些过滤元件既可以是单层的，也可以是多层的，如三明治式的，即上层为保护层，以保护过滤介质；中层为过滤介质层；下层为相对较粗的编织网作支撑层，以防止过滤介质在高压下被破坏。由于清洗比较困难，高粘度液体的过滤一般不用叶盘式过滤元件和带折的过滤介质，而是常用平整圆筒管状过滤元件，或是圆筒烛状过滤元件，或是板框状过滤元件。过滤器种类很多，按过滤的连续性可分为间断式过滤器和连续式过滤器两大类。间歇式过滤是指过滤一段时间后需要将设备停下来，把过滤器，或过滤器中的过滤元件拆卸下来，经清洗、重新安装后，才可以继续进行过滤。这类过滤器拆装往往需人工操作，劳动强度大，而且浪费物料。卷筒式过滤器、碟盘式过滤器和板框式压滤器都是常见间断式过滤器。其中，板框式厢式压滤机的过滤压力可达2.5Mpa，已在粘胶纤维纺丝液的过滤中得到了广泛的应用。

错流过滤本身不是一种新技术，早在二十世纪六十年代初就广泛应用于水过滤和食品加工行业。随着错流过滤技术的发展，在许多领域有代替直流过滤的趋势。但是到目前为止，错流过滤仍然主要用于低粘度液体的过滤，如发酵液过滤、植物提取液过滤、中药提取液过滤等。因为目前错流过滤所用的过滤芯，无论是中空纤维膜还是不锈钢管式膜、或是陶瓷管式膜，其过滤孔径一般都在0.1um以下，而管壁厚度一般在1.5mm左右，均属深层过滤，只能用于低粘度的固液分离和料液澄清，而不能用于高粘度液体，如纺丝液的过滤。因为高粘度液体会将膜孔堵住，使过滤失败。错流过滤器难以用于高粘度液体的另一个原因是，在高压下的密封很困难。目前用于发酵液过滤和植物提取液过滤的不锈钢管式膜过滤器，其过滤膜管与孔板、以及孔板与过滤器的外壳都采用胀焊连接，以防密封件老化或安装不当而导致液体渗漏。将过滤膜管与孔板、以及孔板与过滤器的外壳都焊成一体，对发酵液之类的低粘度液体的过滤是适用的，因为对低粘度液体来说，过滤器的清洗比较容易，清洗时不需要将每一根过滤管都拆下来，只对整个过滤器进行在线清洗或反冲就能将其清洗干净。而对高粘度液体，如纺丝液来说，其清洗工艺要求是，必须将过滤器，甚至每一根过滤管都拆卸下来，用专用清洗机，如超声波清洗机进行彻底清洗，才可重新应用。一是，因为纺丝液的粘度较大，仅靠在线冲刷或反冲，不能将嵌在滤网中的杂质全部清洗下来。二是，有时因为需要更换纺丝液，必须将残存在过滤器内的纺丝液全部清洗出来，才能进行新的生产，此时必须将过滤元件全部拆卸下来，清洗干净，才可重新应用。中国专利ZL200720182533.1介绍了一种错流过滤器的密封装置，指出了当前国内市场上错流过滤器密封存在的困难和问题，提出了利用双O型圈对错流过滤器进行密封，说明了对错流过滤器来说，既要密封又要拆装自如并不是一件容易的事。当然利用双O型圈对高压过滤的密封是有困难的，因为在密封行业都清楚，O型圈不是一种耐高压的密封方式。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种可实现在线随时连续排杂目的，密封效果好的同时又能满足清洗、拆卸和组装方便要求、不易堵塞膜孔的高粘度液体用可拆装错流式过滤器。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高粘度液体用可拆装错流式过滤器，包括一具有原液进口及滤清液出口的过滤器外壳，内部设置过滤腔，所述原液进口设于过滤器外壳一端，滤清液出口设于过滤器外壳外表面，所述原液进口及滤清液出口均与过滤腔连通，在过滤腔内设置有将过滤腔分为过滤处理区及残液储存区的孔板，在两孔板上均设有固定过滤管系统的安装孔，所述过滤管系统固定于两孔板之间；所述过滤管系统进口连接原液进口，过滤管系统出口连接残液储存区，残液储存区设置原液残余物排除口，在过滤器外壳还设有与过滤处理区相通的压力表接口。

上述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，所述过滤管系统由设于孔板之间的彼此平行的过滤网管组成，过滤网管与原液进口平行，所述过滤网管两端分别与过滤腔内孔板上的安装孔固定。

上述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，所述过滤管系统由二级孔板、设于二级孔板上的二级安装孔和二级过滤网管组成，所述两二级孔板分别设置在过滤腔内两孔板的安装孔内，二级孔板与安装孔通过过滤器密封圈、焊接或者粘结密封，在两二级孔板上的相对应的二级安装孔之间装设彼此平行的二级过滤网管。

上述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，所述孔板与过滤器外壳之间采用孔板密封圈密封连接，安装孔与过滤网管之间均通过过滤器密封圈密封连接。

上述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，所述孔板与设于安装孔内的二级孔板之间以及二级安装孔与二级过滤网管之间通过孔板密封圈、焊接或者粘结密封。

上述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，所述孔板上安装孔的数量≤1000。

上述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，所述二级孔板上二级安装孔的数量≤400。

上述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，所述过滤网管由单层金属丝网或者化纤丝网制成；过滤网管直径范围5mm～300mm；网孔孔径为0.5μm～500μm；长度为4cm～140cm。

上述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，所述二级过滤网管由内至外依次由保护层、过滤层和支撑层套接或者烧结而成；二级过滤网管直径范围5mm～300mm；网孔孔径为0.5μm～200μm；长度为4cm～140cm；

上述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，所述原液进口及滤清液出口、原液残余物排除口及压力表接口均设置法兰盘、快速接头卡盘或者螺纹结构。

本发明高粘度液体用可拆装错流式过滤器的优点是：可有效解决高粘度液体过滤的难题。一是，错流结构有效解决了原液残余物在线排除的难题；当过滤器的滤清液一侧的压力下降到一定的数值时，即意味着过滤管被杂质堵塞了，此时只要把原液残余物排除出口的外接阀门打开，即可借助过滤管内的原液和压力将杂质一并排除，每排一次杂质一般可延长工作时间的50％～80％(与前一次相比)。二是，可拆装结构有效解决了清洗难的问题。尽管通过在线排除杂质可以延长工作时间，但是因为过滤的是高粘度液体，累计工作一定时间后，通常还需要将过滤器拆下来，进行彻底的清洗，本发明的可拆装结构，尤其是分级结构有效地解决了这一难题。三是，本发明的过滤器充分利用了表面过滤效应，对高粘度液体中的杂质进行直接截拦，解决了当前管膜材料不适用于高粘度液体的难题。因为当前所用的管膜材料主要依靠深层过滤来捕获杂质，对高粘度液体来说，滤阻太大，很容易造成堵塞，只适应于低粘度液体的过滤。四是，过滤器的体积小，而过滤表面积大，过滤效率高，原液浪费少，特别适应于高成本液体的过滤。

附图说明

图1为本发明实施例1的全剖视图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为孔板的结构示意图；

图4为实施例1中滤网管及二级过滤网管的放大截面示意图；

图5为本发明实施例2的全剖视图；

图6为图5中B-B结构剖视图；

图7为实施例2中二级过滤网管的放大截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

实施例1：

如图1所示，一种高粘度液体用可拆装错流式过滤器，包括一具有原液进口1及滤清液出口2的过滤器外壳3，在该过滤器外壳3的内部设置过滤腔4，原液进口1设于过滤器外壳3的一端，滤清液出口2设于过滤器外壳3的外表面，原液进口1及滤清液出口2均与过滤腔4连通，在过滤腔4内设置有将过滤腔4分为过滤处理区41及残液储存区42的孔板5，孔板5与过滤器外壳3之间通过孔板密封圈9密封，也可采用焊接或者粘结等方式密封

在两孔板5上均设有固定过滤管系统6的安装孔51，过滤管系统6固定于两孔板5之间，安装孔51与过滤网管63之间通过过滤器密封圈64密封，或者采用焊接或粘结等方式密封；过滤管系统进口61连接原液进口1，过滤管系统出口62连接残液储存区42，残液储存区42设置有可将残余物排出的原液残余物排除口7，在过滤器外壳3的外表面还设有与过滤处理区1相通的压力表接口8。本发明过滤器外壳的三个进出口，即原液进口1、滤清液出口2和原液残余物排出口7，根据需要可以增加压力表接口8及反冲接口。其滤清液出口2、压力表接口8和反冲接口一般在过滤器中部，可设计在两个孔板5之间的任意位置。对于尺寸较大的过滤器，各接口可经大小头变径，变至适宜的口径。过滤器外壳所用材料可以是金属材料，或非金属材料，如用不锈钢、钢、铝、铜、ABS塑料、玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料其管形和进出口及接口可以是圆形的，也可以是方形的，可承受压力一般应在0.05MP以上。本发明首选不锈钢圆形管状物，其直径或外切圆直径一般为2cm～150cm，其长度一般为5cm～150cm，过滤器外壳3的两端，以及滤清液出口2和压力表接口8可以均为法兰盘结构，或快速接头卡盘结构，或螺纹结构，也可各不相同。

如图1、2、3、4所示，过滤管系统6由设于孔板5之间的彼此平行的过滤网管63组成，过滤网管63与原液进口1平行，过滤网管63两端分别与过滤腔4内孔板5上的安装孔51固定。本发明所述的孔板5为金属材料，或是非金属材料的片状物，如304或316L不锈钢，或是工程塑料、橡塑材料和陶瓷材料。其轮廓形状应与过滤器外壳3的内腔截面形状相适应，如圆形或方形；本发明首选圆形，其外径与过滤器外壳3的内径相适应，并刚好能在过滤器外壳3内自由移动。孔板5上的安装孔51用于安装过滤网管63。对于小型过滤器，孔板5上可直接安装过滤网管63，孔板5上孔径应与过滤网管63的外径相适应。安装孔51的数量决定过滤网管63安装的根数，孔板5上安装孔51的数量≤1000。本发明使用的孔板密封圈9以及过滤器密封圈64，应为压力自锁密封圈，其外形可以是U型，或Y型，或T型。材料应具有一定的耐腐蚀性、尺寸稳定性和卫生安全性，可以是聚氨酯、硅橡胶、氟橡胶和丁腈橡胶。

如图4所示，本发明所述的过滤网管63可以是由单层或多层金属丝网或化纤丝网制成的管状物，可以是由金属或陶瓷粉末材料烧结而成的多孔管状物。如304或316L不锈钢丝网、铜丝网、尼龙丝网、涤纶丝网过滤管，或是陶瓷材料烧结、或不锈钢粉末烧结过滤管。本发明首选304或316L不锈钢丝的平纹网，或席纹网过滤管。过滤管的直径范围为5mm，网孔的孔径为0.5μm，过滤网管的长度一般为4cm。为提高过滤网管的使用寿命和承压能力，所述的多层金属丝网过滤管，一般由保护层631、过滤层632和支撑层633构成，各层需单套在一起使用，也可以利用丝网烧结技术将各层结合在一起，形成一个整体的过滤网状物。一般情况下，保护层631处在过滤网管63的最内层，网丝略粗，孔径略大，以保护过滤层在清洗时不受损伤；过滤层632则处于内二层，孔径最小，起过滤作用；支撑层633处于最外层，起承压作用。支撑层633可以有一层构成，也可以由二层或三层构成。支撑层633的网丝一般由内向外逐渐变粗。过滤网管63的承压能力一般不低于0.05MP。

实施例2：

本实施中，与实施例1相同部分不再重复，其不同之处在于：过滤网管直径范围100mm；网孔孔径为100μm；长度为60cm。

实施例3：

本实施中，与实施例1、2相同部分不再重复，其不同之处在于：高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其过滤网管直径范围300mm；网孔孔径为500μm；长度为140cm。

实施例4：

如图5、6、7所示，对于大型的过滤器来说，为了便于拆装和清洗，孔板5上的安装孔51中不直接安装过滤管管，而是安装由小孔板与过滤网管63构成得子过滤单元。此时，镶在过滤器外壳3上的孔板5可称为一级孔板，而镶在一级孔板上的小孔板可称为二级孔板10，二级孔板10的外径应与一级孔板的孔径相适应，二级孔板10上二级安装孔11的数量，一般不多于400个。孔板5与过滤器外壳3之间，以及孔板5与过滤网管之间的密封可以采用过滤器密封圈64密封，也可以采用焊接密封，也可以采用胶黏剂粘结密封。一级孔板与二级孔板10之间的密封可以采用过滤器密封圈64密封，也可以采用胶黏剂粘结密封。本实施例中，高粘度液体用可拆装错流式过滤器，过滤管系统6由二级孔板10、设于二级孔板10上的二级安装孔11和二级过滤网管12组成，所述两二级孔板10分别设置在过滤腔4内两孔板5的安装孔51内，二级孔板10的外径与安装孔51的孔径过盈配合，在两二级孔板10的二级安装孔11之间装设彼此平行的二级过滤网管12。孔板5与设于安装孔51内的二级孔板10之间以及二级安装孔11与二级过滤网管12之间通过过滤器密封圈64密封连接，或者通过焊接或者粘结等方式密封。该二级过滤网管12由内至外依次由保护层121、过滤层122和支撑层123套接或者烧结而成；二级过滤网管12直径范围5mm；网孔孔径为0.5μm；长度为4cm；所述二级孔板10上的二级安装孔11的数量≤400。

实施例5；

本实施例中，高粘度液体用可拆装错流式过滤器，过滤管系统6由二级孔板10、设于二级孔板10上的二级安装孔11和二级过滤网管12组成，所述两二级孔板10分别设置在过滤腔4内两孔板5的安装孔51内，二级孔板10的外径与安装孔51的孔径过盈配合，在两二级孔板10的二级安装孔11之间装设彼此平行的二级过滤网管12。孔板5与设于安装孔51内的二级孔板10之间以及二级安装孔11与二级过滤网管12之间通过过滤器密封圈64密封连接，或者通过焊接或者粘结等方式密封。该二级过滤网管12由内至外依次由保护层121、过滤层122和支撑层123套接或者烧结而成；二级过滤网管直径范围100mm；网孔孔径为100μm；长度为60cm；所述二级孔板10上的二级安装孔11的数量≤400。

实施例6：

如图5、6、7所示，本实施例中，高粘度液体用可拆装错流式过滤器，过滤管系统6由二级孔板10、设于二级孔板10上的二级安装孔11和二级过滤网管12组成，所述两二级孔板10分别设置在过滤腔4内两孔板5的安装孔51内，二级孔板10的外径与安装孔51的孔径过盈配合，在两二级孔板10的二级安装孔11之间装设彼此平行的二级过滤网管12。孔板5与设于安装孔51内的二级孔板10之间以及二级安装孔11与二级过滤网管12之间通过过滤器密封圈64密封连接，或者通过焊接或者粘结等方式密封。该二级过滤网管12由内至外依次由保护层121、过滤层122和支撑层123套接或者烧结而成；二级过滤网管直径范围300mm；网孔孔径为200μm；长度为140cm；所述二级孔板10上的二级安装孔11的数量≤400。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高粘度液体用可拆装错流式过滤器，包括一具有原液进口及滤清液出口的过滤器外壳，内部设置过滤腔，其特征在于：所述原液进口设于过滤器外壳一端，滤清液出口设于过滤器外壳外表面，所述原液进口及滤清液出口均与过滤腔连通，在过滤腔内设置有将过滤腔分为过滤处理区及残液储存区的孔板，在两孔板上均设有固定过滤管系统的安装孔，所述过滤管系统固定于两孔板之间；所述过滤管系统进口连接原液进口，过滤管系统出口连接残液储存区，残液储存区设置原液残余物排除口，在过滤器外壳还设有与过滤处理区相通的压力表接口。

2.根据权利要求1所述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其特征是：所述过滤管系统由设于孔板之间的彼此平行的过滤网管组成，过滤网管与原液进口平行，所述过滤网管两端分别与过滤腔内孔板上的安装孔固定。

3.根据权利要求1所述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其特征是：所述过滤管系统由二级孔板、设于二级孔板上的二级安装孔和二级过滤网管组成，所述两二级孔板分别设置在过滤腔内两孔板的安装孔内，二级孔板与安装孔通过过滤器密封圈、焊接或粘结密封，在两二级孔板上的相对应的二级安装孔之间装设彼此平行的二级过滤网管。

4.根据权利要求1或2所述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其特征是：所述孔板与过滤器外壳之间采用孔板密封圈密封连接，安装孔与过滤网管之间均通过过滤器密封圈密封连接。

5.根据权利要求3所述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其特征是：所述孔板与设于安装孔内的二级孔板之间以及二级安装孔与二级过滤网管之间通过过滤器密封圈、焊接或者粘结密封。

6.根据权利要求4所述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其特征是：所述孔板上安装孔的数量≤1000。

7.根据权利要求5所述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其特征是：所述二级孔板上二级安装孔的数量≤400。

8.根据权利要求4所述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其特征是：所述过滤网管由单层金属丝网或者化纤丝网制成；过滤网管直径范围5mm～300mm；网孔孔径为0.5μm～500μm；长度为4cm～140cm。

9.根据权利要求5所述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其特征是：所述二级过滤网管由内至外依次由保护层、过滤层和支撑层套接或者烧结而成；二级过滤网管直径范围5mm～300mm；网孔孔径为0.5μm～200μm；长度为4cm～140cm；

10.根据权利要求7所述的高粘度液体用可拆装错流式过滤器，其特征是：所述原液进口及滤清液出口、原液残余物排除口及压力表接口均设置法兰盘、快速接头卡盘或者螺纹结构。

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