CN102350112A - 一种错流过滤滤芯组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可减小滤管外表面过滤压力梯度的错流过滤滤芯组件。该错流过滤滤芯组件包括安装在外壳内的至少一根采用外进内出方式进行过滤的滤管，该滤管的外侧腔体通过挡板分隔成多个顺序连接的流道，由这些流道所构成的过滤通道整体上是在沿滤管外圆周旋转并朝其轴向延伸的。由于过滤通道整体上具有螺旋形特点，因此待过滤溶液在过滤通道内的流动方向具有沿滤管外圆周旋转的分量，可对溶液中的固体杂质形成切向冲击，从而阻止滤饼形成，减小滤管外表面过滤压力梯度，使得滤管外表面各处的过滤压力分布更为均衡，进而增加过滤稳定性能、延长滤管寿命、提高过滤通量。

Description

一种错流过滤滤芯组件

技术领域

本发明涉及一种错流过滤滤芯组件。 

背景技术

本申请的申请人在CN201643834U的专利文献中公开了一种用于错流过滤的滤芯组件，该滤芯组件的外壳内安装有一组内外套接的内滤管和外滤管，待过滤介质从内滤管和外滤管之间经过而使内滤管和外滤管分别以外进内出方式和内进外出方式进行过滤，该结构可产生较大的过滤面积。进一步研究发现，当待过滤溶液的固液比偏高时，固体杂质会在内滤管的外表面迅速累积并形成如图1所示的滤饼层，导致内滤管表面的过滤压力梯度增加，并造成局部过滤压力过大，这种过滤压力不平衡现象最终将导致过滤稳定性降低、滤管局部堵塞或不可逆污染以及过滤通量下降等问题。 

发明内容

本发明旨在提供一种可减小滤管外表面过滤压力梯度的错流过滤滤芯组件。 

为此，该错流过滤滤芯组件包括安装在外壳内的至少一根采用外进内出方式进行过滤的滤管，该滤管的外侧腔体通过挡板分隔成多个顺序连接的流道，由这些流道所构成的过滤通道整体上是在沿滤管外圆周旋转并朝其轴向延伸的。 

由于过滤通道整体上具有上述的螺旋形特点，因此待过滤溶液在过滤通道内的流动方向具有沿滤管外圆周旋转的分量，可对溶液中的固体杂质形成切向冲击，从而阻止滤饼形成，减小滤管外表面过滤压力梯度，使得滤管外表面各处的过滤压力分布更为均衡，进而增加过滤稳定性能、延长滤管寿命、提高过滤通量。 

考虑到较大的过滤面积的要求，外壳内安装有至少一组内外套接的内滤管和外滤管，待过滤介质从内滤管和外滤管之间经过而使内滤管和外滤管分别以外进内出方式和内进外出方式进行过滤，所述挡板安装在内滤管和外滤管之间并在其中形成所述的过滤通道。 

为了形成具有螺旋状特点的过滤通道，所述挡板为螺旋挡板，该螺旋挡板的旋转轴与滤管的中心轴线重合。螺旋挡板可看作是由一个扁形的横截面沿一螺旋线扫描而成的三维实体，该横截面的高度即为螺旋挡板的厚度，宽度即为螺旋挡板的宽度。将挡板设计为上述结构后，过滤通道即形成为一个螺旋状的通道。 

所述挡板也可以是由多块沿滤管轴向间隔排列的横挡板所构成，这些横挡板上开有位置不同的孔或缺口。此外，部分或全部的横挡板通过轴向连接筋连成一个整体，可提高挡板的结构强度。由于不同的横挡板上所开设的孔或缺口的位置不同，因此待过滤溶液从一块横挡 板上的孔或缺口朝另一块横挡板上的孔或缺口流动时，必然存在沿滤管外圆周方向的运动。 

本发明的技术效果是： 

1)由于压力是过滤的唯一动力，在滤管外表面各处的过滤压力分布趋于一致的情况下，滤管各处的通量一致，避免了局部因超过临界通量或临界压力和造成的堵塞和衰减，因而过滤的稳定性会增加；另外，由于流体的旋转，剪切力增加，所以滤芯上的浓差极化现象基本消失，过滤的稳定性也随之增加。 

2)当压力分布不均时，滤管表面局部压力过大而大多数部位没有达到所需压力，因此滤管的大部分面积的过滤通量没有达到理想状态，造成总的通量降低；而当滤管外表面过滤压力梯度得以改善后，过滤通量达到理想状态。另外，由于流体旋转产生的离心力也作用在滤芯的表面，促使通量增加。 

3)当滤管外表面各处的过滤压力分布趋于一致时，可以避免滤管局部堵塞或不可逆污染，延长滤芯的使用寿命。 

附图说明

图1为在滤管表面形成滤饼的过滤状态模拟图，该图中示出了流速分布和压力分布。 

图2为本发明实施例1的立体分解图。 

图3为本发明实施例1的立体组合图(带有局部剖视)。 

图4为本发明实施例1的半剖视图。 

图5为本发明实施例2的半剖视图。 

图6为本发明实施例3的半剖视图。 

图3～图5中的箭头表示待过滤溶液的流动方向。 

图中标记为：外滤管1、内滤管2、螺旋挡板3、横挡板4、流道5、过滤通道6。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。 

如图2～图5所示的旋流式错流过滤滤芯组件，其外壳内安装有至少一组内外套接的内滤管2和外滤管1，待过滤介质从内滤管2和外滤管1之间经过从而使内滤管2和外滤管1分别以外进内出方式和内进外出方式进行过滤，内滤管2和外滤管1之间安装有挡板，通过所述挡板将该滤管的外侧容腔分隔成多个顺序连接的流道5，由这些流道5所构成的过滤通道6整体上是在沿滤管外圆周旋转并朝其轴向延伸的。由于内滤管2和外滤管1同时过滤，故该滤芯组件的过滤面积较单层滤管提高一倍；当单层滤管的过滤面积足够时，完全可以只安装一根采用外进内出方式进行过滤的滤管，此时挡板仍安装在滤管外侧容腔内，该容腔由外壳和滤管之间形成。该过滤通道6上具有螺旋式分布的特点，因此待过滤溶液在过滤通道 6内的流动方向具有一个沿滤管圆周的旋转分量，可对溶液中的固体杂质形成切向冲击，从而阻止滤饼形成，减小内滤管2外表面过滤压力梯度，使得内滤管2外表面各处的过滤压力分布更为均衡，进而增加过滤稳定性能、延长滤管寿命、提高过滤通量。 

实施例1 

如图2～图4所示，上述内滤管2和外滤管1之间的挡板为一块螺旋挡板3，该螺旋挡板3的旋转轴与滤管的中心轴线重合；根据内滤管2和外滤管1的直径等参数，将螺旋挡板3的螺距设定为2cm，宽度设定为1cm，安装时直接将螺旋挡板3轴向放入内滤管2和外滤管1之间的容腔内。分别用该滤芯组件和抽掉螺旋挡板3的滤芯组件过滤浓度相同的硫酸钴溶液，本实施例的滤芯组件的过滤通量增加30％，反冲周期延长50％，过滤稳定性明显增加。 

实施例2 

如图5所示，上述内滤管2和外滤管1之间的挡板是由多块沿滤管轴向间隔排列的横挡板4所构成，这些横挡板4上开有作为介质流动通道的孔或缺口；根据内滤管2和外滤管1的直径等参数，将横挡板4的间距设定为1.5cm，宽度设定为1cm，安装时分别将各横挡板4安装在内滤管2和外滤管1之间的容腔内。分别用该滤芯组件和取掉横挡板4的滤芯组件过滤浓度相同的硫酸钴溶液，本实施例的滤芯组件的过滤通量增加20％，反冲周期延长50％，过滤稳定性明显增加。 

实施例3 

在实施例2的基础上通过轴向连接筋7将各横挡板4连成一个整体，以便各横挡板4的安装，并提高结构强度。 

Claims (5)

1.一种错流过滤滤芯组件，包括安装在外壳内的至少一根采用外进内出方式进行过滤的滤管，其特征在于：该滤管的外侧腔体通过挡板分隔成多个顺序连接的流道(5)，由这些流道(5)所构成的过滤通道(6)整体上是在沿滤管外圆周旋转并朝其轴向延伸的。

2.如权利要求1所述的错流过滤滤芯组件，其特征在于：外壳内安装有至少一组内外套接的内滤管(2)和外滤管(1)，待过滤介质从内滤管(2)和外滤管(1)之间经过而使内滤管(2)和外滤管(1)分别以外进内出方式和内进外出方式进行过滤，所述挡板安装在内滤管(2)和外滤管(1)之间并在其中形成所述的过滤通道(6)。

3.如权利要求1或2所述的错流过滤滤芯组件，其特征在于：所述挡板为螺旋挡板(3)，该螺旋挡板(3)的旋转轴与滤管的中心轴线重合。

4.如权利要求1或2所述的错流过滤滤芯组件，其特征在于：所述挡板是由多块沿滤管轴向间隔排列的横挡板(4)所构成，这些横挡板(4)上开有位置不同的孔或缺口。

5.如权利要求4所述的错流过滤滤芯组件，其特征在于：部分或全部的横挡板(4)通过轴向连接筋(7)连成一个整体。

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