CN103619759A - 渗透过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种渗透过滤设备，其包括具有待过滤的水的入口孔以及过滤后的水的出口孔的外罩；在外罩中介于入口孔和出口孔之间的第一过滤装置；介于第一过滤装置和出口孔之间的第二过滤装置；腔室，其限定在过滤装置和如下装置之间，该装置用来对所述腔室排气以便排出与将通过过滤装置被过滤的液体流一起收集在腔室中的气体；其特征在于第一过滤装置包括可更换的滤筒，外罩包括用于滤筒的底座，形成在分隔元件中，分隔元件在所述设备（1）之内将接收待过滤的水的第一容器与接收过滤后的水的第二容器中分开，并且其中滤筒被可拆卸地容纳，并且所述腔室限定在滤筒和底座之间。

Description

渗透过滤系统

技术领域

本发明的主题是包括在主要权利要求前序部分中提及的特征的渗透过滤器设备类型。

背景技术

在渗透过滤器设备中，由于过滤基本上在重力作用下发生，要过滤的流体受到的气压梯度相当低。过滤器装置一般包括多层活性炭、离子交换树脂以及由于其各自表面张力可引起空气被捕集在过滤器层的相似材料。这进而导致一些劣势。第一劣势是，当过滤器截留空气时，要过滤的液体通流的有用横截面减小，使流动变慢。这导致过滤后的水的低流速以及过滤所需时间随之发生的延长。

第二劣势（其加重了第一劣势）是由于捕集空气的过滤器层的这些区域不参与过滤，导致形成滤床的材料的不均匀（差的）利用的事实所致。这导致滤筒过早耗尽和/或易导致其使用寿命结束的故障。

加拿大专利CA2350292通过在过滤材料的相邻层之间提供过滤排气腔室克服这些劣势，通过过滤排气腔室，捕集在过滤器中的空气可通过排气管排出。在许多情况下，这些过滤器包括两层或更多层过滤材料；最后一层由中空纤维组成，中空纤维具有如下已知特性：其保留微生物、细菌以及囊孢，从而减少过滤后的水的微生物及细菌载量。这种层通常是最昂贵的，但幸运地是，通常具有相对长的使用寿命，一般比活性炭或离子交换层长。然而，当过滤元件形成为整体式滤筒，一旦达到使用寿命最短的组件的使用期限，其必须被更换，因此浪费了具有较长使用寿命的其他组件的未耗尽过滤能力。而且，不可能使用可同样用于其他过滤设备的标准化过滤元件来构成过滤层。

在描述过滤系统的专利申请JP2000042536中描述了另一种解决方案，在其中有两个单独的可更换滤筒。该过滤系统还包括排气管道，其在过滤后的液体从第一滤筒出来的位置处形成，允许在第二滤筒中捕集的空气排出。

然而，通过从第一滤筒出来的过滤后的水施加的压力不允许空气的有效排放，并且因此不解决上述在使用滤筒时过滤操作缓慢和均匀性差的问题。

发明内容

本发明所基于的问题是提供在结构上和功能上设计的过滤设备，来克服关于所述现有技术讨论的所有劣势。该问题通过本发明通过与根据所附权利要求而形成的过滤设备来解决。

附图说明

通过对本发明一些实施例的详细描述，本发明的特性和优势将更清楚，这些实施例通过参照附图的非限制性示例得以描述，其中：

图1是根据本发明过滤设备的第一实施例的示意剖面图；

图2是根据本发明过滤设备的第二实施例的示意剖面图；

图3是图2的细节透视图；

图4是根据本发明过滤设备的第三实施例的示意剖面图；

图5是根据本发明过滤设备的第四实施例的示意剖面图；

图6是示出从上面看的图5的细节俯视图；

图7和图8分别是根据本发明过滤设备的第五和第六实施例的示意剖面图。

具体实施方式

在附图中，渗透过滤设备，总体用1表示，是如下类型的：其具有外罩2，例如罐形外罩2，分隔元件4依靠带凸缘的支撑3悬置在其中并且将接收过滤后的水的第二容器6与接收待过滤的水的第一容器5分开。

待过滤的水的流径被限定在分隔元件4中，并且通过第一和第二过滤装置10、11在第一和第二容器5、6之间延伸，第一和第二过滤装置10、11是按顺序布置的并且水在重力作用下流过它们。

第一过滤装置10包括可更换的滤筒，在至少一些以下描述实施例中，其可以为传统已知类型，例如，是从本申请人的专利申请WO2009/000374或WO2010/116543的描述中已知的类型，其内容通过引用合并于此。在图1的具体示例中，滤筒包括在外围边缘14区域连在一起的上部12和下部13，外围边缘14放射状地向外突出并且构成密封，借助于其，滤筒10密封安装于在分隔元件4的底部中形成的底座17的口部16。与装备有开口18的滤筒上部12一起，口部16在流径中限定待过滤的水的入口孔。下部13包括滤床，其用已知的方式由从活性炭、盐类、离子交换树脂等中选定的混合材料构成。

底座17包括外围壳体19和基底20。腔室21被限定在底座17和滤筒的下部13的外壳之间。排气装置（总体上用22表示）用于排出捕集在腔室21中的空气或气体，从而提高通过滤筒10的滤床的水的流量。排气装置22包括排气管23，排气管23限定排气管道，并且从在滤筒的两个突体24之间包括的凹槽23a区域中的滤筒10的下部的基底延伸，通滤筒的大部分并且通过滤床。在两个突体24的区域中，滤筒还具有洞，但是在附图中未示出，这些洞面向腔室21，用于过滤后的水从第一过滤装置的出口。

在本实施例中，排气管在上部12附近的滤筒10内部终结。网眼过滤器25或者，优选地，在气体排放方向开放并且在相反方向关闭的单向阀装置26，在排气管23的末端装配。在图3示出的阀装置，由包括凸膜27的盘型阀26（其凹面面向排气管的基底）形成，其中切割出一条或更多条狭缝28来形成两个或更多（优选四个）通常当阀关闭时互相支撑的瓣状物29，但是瓣状物29通过弹性变形可打开，沿着膜突起的方向分开，以便允许气体排出。

而且，应当指出，即使有网眼过滤器，网眼的尺寸会基本足够小，以便限制流体流在重力作用下从上部容器出来，同时允许进入排气管的空气的排放。

孔30在底座17的基底20中形成，用作从第一过滤装置10向第二过滤装置11过滤的水的出口。

孔30装备有附加过滤器31，例如筛式过滤器，其用来保留滤床从第一过滤装置逸入腔室21的任何颗粒，并且孔在分隔元件4的输出端具有套环32。所述附加过滤器31可限定第二过滤装置的不可拆卸部分。

因此第二过滤装置包括外壳33，其可通过快速装配连接来与套环32接合，例如，螺栓连接34或卡口/卡销（bayonet）连接，乃至简单的过盈配合，以便允许第二过滤装置11从分隔元件4单独拆除。第二过滤装置11优选地但非绝对地由中空纤维过滤器35组成，例如在允许如通过逆向渗透处理过的水的微滤的CA2350292中描述的。

第二过滤装置的寿命一般显著比第一过滤装置的使用寿命长，并且，通过上述结构，其可单个更换。

在本发明的第三实施例中，参考图4所描述的，排气管23一直延伸到滤筒的上部12附近，在这里其插入具有开放基底（但是在其他情况下是关闭的）的上腔室38，以便引起虹吸效应，以致排放的气体可排进腔室38，并且可从滤筒10向上通过腔室38的开放基底排出，没有未过滤的水或滤床颗粒进入排气管23。

在本发明另一变体中，参考图5所描述的，为接收待过滤的水，腔室21通过在排气腔室21和上部容器5之间延伸的导管40排气。导管40由在滤筒的壳体和分隔元件4中的其底座之间的接合区中形成的校准凹槽41在口部16附近组成，并且可完全地在分隔元件4中形成，完全地在滤筒10的外围边缘14中形成，或者部分地在两个组件之一中形成并且部分地在另一组件中形成。在第二种情况下，参考图7所描述的，导管由通过滤筒10的外围边缘14延伸的简单的校准洞42构成。在最后两个实施例中，导管可导致少量的未过滤的水绕过第一过滤装置进入腔室21。然而，这种影响可通过更精细的通道43消除，其在图8中示出，其延伸到容器之外来接收待过滤的水，因此在过滤装置1之外排放。

装置1操作如下。

由于相对于在容器5中的水的自由表面的静压头，待过滤的水进入上部容器5并且经过第一过滤装置10的滤床。然而，产生的压力是轻微的，并且，由于流径包括几层过滤层，每一层对水流提供一些阻力，主要由于水-气界面的表面张力，气泡在滤床中生成，并且不能通过滤床逸出并且不能由此再次升入上部容器。如果这些气泡不排出，滤床的使用将会不均匀，因为气泡影响的区域将不能用于过滤。而且，由于通过滤床的流体流的可用横截面会因为气泡占用区域的存在而减小，所以滤筒的有用流速会大大减小。然而，使用所述方案，气泡向下传送，以便收集在腔室21中，由此其可通过排气管23和/或排气导管41、42、43排放。应该理解，因此形成的可更换滤筒不仅适合于装配在具有叠加层（例如所描述的那样）的过滤设备内，而且还可装配在如下设备中：其中第二过滤装置是非可拆卸类型和/或其中上述排气问题较小程度地出现。因此，能够制造标准化滤筒，其可装配在如上所述的具有多个（或多层）过滤器的过滤设备内，并且可装配在其中提供有可更换滤筒10构成的单个过滤装置的传统设备中。

而且，第一过滤装置适合于与第二过滤装置分开维护，因为它们在结构上互相独立构造，并且因此滤筒10比起中空纤维过滤器11可能更频繁地更换，因此允许改进对后者的使用寿命的利用。尤其是，为生产经济的利益，上述优势可在不根本修改传统过滤设备和/或可更换滤筒的结构的情况下实现。

Claims (13)

1.一种渗透过滤设备（1），其包括：

-分隔元件（4），其在所述设备（1）之内将接收待过滤的水的第一容器（5）与第二容器（6）中分离，并且其适合于在所述第一和第二容器（5、6）之间形成待过滤的水的流径；

-底座（17），其在所述流径中在所述分隔元件（4）中形成，用于可拆卸地容纳第一过滤装置（10），所述第一过滤装置（10）包括可更换的滤筒；以及

-出口孔（30），其在所述底座（17）中形成，用于被所述第一过滤装置（10）过滤的水；

其特征在于另外包括：

-第二过滤装置（11），其被放置在所述出口孔（30）中；

-腔室（21），当所述滤筒被容纳在所述底座（17）中时，所述腔室（21）在所述滤筒的外壳（13）和所述底座（17）之间形成，所述腔室（21）位于所述过滤装置（10、11）之间；以及

-用于所述腔室（21）的排气装置（23），其用来排出与将通过所述过滤装置（10、11）被过滤的液体流一起收集在所述腔室（21）中的气体。

2.根据权利要求1所述的过滤设备（1），其中所述第二过滤装置（11）包括可拆卸的过滤器（35），其能够与所述出口孔（30）的接合部分（32）接合。

3.根据权利要求1或2所述的过滤设备（1），其中所述第二过滤装置（11）包括中空纤维过滤器（35）。

4.根据权利要求1至4中的任何一项所述的过滤设备（1），其中所述排气装置包括至少延伸部分通过所述滤筒（10）的排气管（23）。

5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的过滤设备（1），其中所述排气装置包括导管（40），其延伸通过所述底座（17）的口部（16），并且在所述腔室（21）和在所述底座（16）与所述滤筒（10）的壳体之间的接合区域中的所述上部容器（5）之间延伸。

6.根据权利要求1至4中的任何一项所述的过滤设备（1），其中所述滤筒（10）具有与所述底座（17）的口部（16）接合的边缘（14），并且所述排气装置包括延伸通过所述边缘（14）的导管（40）。

7.根据权利要求5或6所述的过滤设备（1），其中所述导管（40）以校准通道（41、42）的形式制成。

8.根据权利要求1至4中的任何一项所述的过滤设备（1），其中所述排气装置包括导管（41、43），其延伸通过所述底座（17）的口部（16），并且延伸到接收待过滤的水的所述容器（5）的顶部之外。

9.根据前述权利要求的任何一项所述的过滤设备（1），其中所述第二过滤装置（11）包括不可拆卸类型的附加过滤器（31）。

10.根据权利要求4所述的过滤设备（1），其中在气体排出的方向开放并且在相反方向关闭的单向阀装置（26）被插入在所述管（23）中。

11.根据权利要求10所述的过滤设备（1），其中所述阀装置包括带有狭缝膜（27）的盘形阀（26）。

12.根据权利要求2至11中的任何一项所述的过滤设备（1），其中所述第二过滤装置（35）包括与所述出口孔（30）接合的快速装配装置。

13.根据权利要求12所述的过滤设备（1），其中所述连接部分（32）包括用于与所述第二过滤装置（35）快速接合的螺纹套环。

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