CN1046291A - 液体过滤设备 - Google Patents

Abstract

液体过滤设备含有固定过滤室10，过滤室具有液体进口20和液出口18，α纤维素的中空纤维交联母体的介质30，在干燥状态下松散装入过滤室中，而当液体流过介质时，母体膨胀紧紧地充填在过滤室中。纤维最好是棉绒纤维。

Description

本发明涉及液体过滤设备。

这种类型的过滤设备惯常做成具有液体进口和滤液出口的固定过滤室的形式，固定过滤室中装有过滤介质。例如用于内燃机的油过滤器中，该种介质常常是金属网，而最近则又提出纸过滤介质。金属网介质仅能滤掉较大粒度的颗粒，纸过滤介质易于大面积堵塞。

英国专利2，119，272号公开一种润滑油过滤器，此种过滤器包括一轴向流动的具有环形截面的螺旋缠绕过滤元件，此元件由树脂粘结的纤维素纤维的微孔纸构成，纤维素纤维是由硫酸化的木浆制得的，最好是由软硬木材的混合浆制得，纤维最好定向排列，纸微孔的直径为5-100微米。这种结构比传统过滤器有一些优点，但是还不能除去粒度很小的颗粒。

英国专利2，031，296号是类似的设备，它也描述了轴向流动的螺旋缠绕的纸过滤器元件，此过滤器元件以可拆卸的方式与铸造金属过滤器端部相连，过滤器端部有进口、出口和装配法兰。

英国专利2，018，149号涉及淋巴细胞从悬浮液的分离，它包括使用许多平均直径在10微米-60微米之间的纤维。此专利也未能提供令人完全满意的结果。

英国专利1，301，822号公开了一种分离器，它包括油水都不溶的多孔性纸，多孔性纸两面用含可溶性增强树脂的熟化水浸渍过，增强树脂以薄膜的形式布满纸上，涂复纸的纤维，但基本不会改变纸的多孔特性。多孔纸的纤维也夹带有含氟化合物，因而纸是防油的，如暂时被水润湿也是充分亲水的。

英国专利752，827号用被树脂浸渍过的纸的小颗粒作过滤介质。

英国专利682，400号公开了侧面过滤型的过滤介质，此介质是一叠主要由具有中空纤维并浸过防水介质的材料制成的纸带或纸环。浸渍防水材料仅限于使一小部分的中空纤维填满，以抵消纸环或纸带润湿时产生的彼此不一致，而其余的中空纤维能吸收最大容量的水，并只允许其他的液体，例如油穿过滤器。

英国专利572，256号公开一种油过滤器，其中输入管线几乎全长都被卷成螺旋锥形的纸带套筒或套管包围，过滤材料配置在螺旋锥套管外面的环形容器中。

美国专利4，369，110号公开一种用于内燃机的油过滤器，过滤器内，过滤室填装松散纤维并经由一根针状物加料。

以上这些结构都不能以低廉的价格将小颗粒充分清除或滤掉。

根据本发明，提出了过滤液体用的过滤设备，此设备包括一固定的过滤室，过滤室有液体进口、滤液出口和许多以α纤维素交联母体形式构成的中空纤维，它们在干燥的状态下松散地装入过滤室中，这样当液体流过时，母体会膨胀，因而紧密地充填在过滤室中。

本发明的结构能滤掉粒度很小的颗粒，而且可长期操作也不会出现明显的堵塞现象。

已经发现，使用α纤维素作为过滤介质，效果改进更大。

中空纤维母体的孔径最好在5-500纳米范围内，当母体在干燥状态松散地装入过滤室内时，中空纤维母体间壁的密度应为0.28-0.5克/厘米³。

由棉绒纤维制成的中空心纤维母体就能实现上述的要求。

虽然考虑到纤维能够以各种不同的方式制成母体，但较好的制造方法是在普通的造纸机上将纤维制成纸，随后将纸卷成圆筒形，以形成过滤介质。纸的厚度0.5-2毫米较好，最好是1.1-1.2毫米。

过滤器根据氢键的机理，能够除去少量的多氯联苯（P.C.B）。低氯代的P.C.B具有充分的芳构度，易于与过滤介质的表面形成氢键，因此被阻留下来，并有效地从流体中除去。正是这些低氯代的物质易于成为具有最大致癌性的物质。多氯联苯也会按绝对大多数化学反应中所应用的游离基理论进行降解。依照过滤介质抑制正常自氧化作用的游离基的相同方式，在多氯联苯的游离基降解反应中，过滤介质将起着相同的作用，结果它将有助于将这样的物质和中间体从循环流体中除去。

在较好的结构中，分配器与液体的进口相连，使待过滤的液体能分布在过滤介质的更大表面上。例如将待过滤的液体加在圆筒内过滤介质轴向的一个端面的很大表面上，就能实现上述的要求。过滤室可以是圆筒形的，并具有沿轴向穿过过滤介质中心的进料管。在过滤介质轴向的一个端面和过滤室的一个端壁之间形成的进口通道，以及可以这样来配置分配器，使得多股待过滤的液流射向端壁，液流从端壁折回，再流到过滤介质轴向的一个端面上。

可以用另外的方法将待过滤的液体分配在轴向的端面上。例如料液可以从某一轴向端部加入，通过玫瑰板或多孔板来产生液体分配。

可以用有利的方法来支承过滤介质，由此在过滤介质的另一轴向端面和过滤室的另一端壁之间形成了出口通道，滤液出口又与出口通道相连。

使用由松散堆装α纤维素形成的母体的一个好处是，有很高的形成氢键能力，这种能力能够用天然状态的极性物质进行吸附。已经发现，在控制的条件下，形成密实的α纤维素母体时，作为液烃流体的过滤介质，可以提供特别有利的性质。已经发现，这能够大大地延长机械中所使用的烃油的寿命。对于象柴油这样的燃料，已经发现，这样的过滤器可以防止无定形蜡的沉淀，方法是将无定形的蜡转化为微晶体，而这种微晶体可以避免喷咀和连接管线等的堵塞。还已经发现，即使温度低达-12℃时，这种作用仍可以实现。

也已经注意到，使用硅烷化合物，例如卤烷基硅烷或者烷基甲硅烷酯，将过滤介质硅烷化，可以提供相反的能力。这会产生一种母体，这种母体可以将表面转化为非氢键形态，而这种非氢键形态能排斥极性物质，因此这种母体能够成功地用于乙二醇水溶液和其他的耐火流体的精细过滤。

在未硅烷化状态时，发现α纤维素又能将很细的金属和非金属的颗粒除去，在水和有机酸存在时，能够除去已氧化的成酸物、无机酸和碱性化合物。

为了更容易了解本发明，参照附图，通过实例进行下列的说明，附图仅一帧，它是本发明的一个设备实施例的示意剖面图。

待说明的设备包括了由编号10表示的固定过滤室，过滤室有圆形的下端壁12、圆筒形周壁14和圆锥端壁16。下端壁12装有普通的螺纹套管18，套管18与接收本设备滤液的贮槽相连。进料管20同轴安装在套管中，进料管20的上端装有分配器22，分配器22具有许多排料孔24。

挡板26是一个支承格栅，安装在下端壁12的上方，从而限定了其下的出口通道28。

过滤室10中装填了过滤介质30。该过滤介质是许多中空α纤维素纤维的交联母体，纤维母体的间壁含有孔径分布在5-500纳米的孔，纤维母体的密度为0.28-0.5克/厘米³。这些纤维母体松散地装入过滤室中，装填纤维最好这样来进行，将纤维在普通的造纸机上做成厚度为0.5-2毫米的纸，最好做成厚度为1.1-1.2毫米的纸。制纸的纤维可以是棉绒纤维。然后将纸卷成圆筒形，插入过滤室10中。这样就得到了呈环形的过滤介质的上端面32和下端面34。

当所述设备与待过滤的液体源相接时，液体向上流经进料管20，通过喷孔24向外对着锥形壁16喷射。液体被锥壁阻挡向下折回，均匀地洒落在过滤介质30的上端面32上。当液体往下流时，母体的纤维立即膨胀，因此纤维就紧密地充填在过滤室10中。已经发现，母体纤维能够滤掉粒度低至1微米的颗粒，液体下流时，经受的压力降的确很小。虽然液体在穿过过滤介质时有一些迂回曲折，但总有它们自己的通路。液体流过时过滤介质逐渐溶胀，提供了所需要的均匀的过滤介质。液体流出，进入出口通道28，然后从出口通道穿过孔洞36而进入出口套管18。

Claims (12)

1、液体过滤设备，该设备是一个固定过滤室，过滤室有液体进口、滤液出口、和许多以α纤维素的交联母体形式构成的中空纤维，它们在干燥状态下松散地装入过滤室中，这样当液体流过时，母体会膨胀因而紧密地充填在过滤室中。

2、根据权利要求1的设备，其中中空纤维母体的间壁含有孔径分布为5-500纳米的孔。

3、根据权利要求1的设备，其中，在干燥状态下松散装入过滤室内时，中空纤维母体的密度为0.28-0.5克/厘米³。

4、根据权利要求1的设备，其中所述的中空纤维母体是由棉绒纤维制成的。

5、根据权利要求1的设备，其中所述纤维在造纸机上制成纸，随随后将纸卷成圆筒形，以形成过滤介质。

6、根据权利要求5的设备，其中纸的厚度为0.5-2毫米，最好是1.1-1.2毫米。

7、根据权利要求1的设备，其中还包括与液体相连的分配器，分配器使待过滤的液体能有效地分布在过滤介质的更大表面上。

8、根据权利要求7的设备，其中所述纤维在造纸机上制成纸，随后将纸卷成圆筒形，以形成过滤介质，其中所述的分配器能将待过滤的液体加到所述圆筒形过滤介质的一个轴向端面的很大表面上。

9、根据权利要求8的设备，其中过滤室是圆筒形，并含有轴向穿过介质中心的进料管，在介质的一个轴向端面和过滤室的一个端壁之间形成的进口通道，以及在进口通道中可以这样来配置的分配器，使多股待过滤的液流射向过滤室的一个端壁，液流从端壁折回，再流到介质轴向的一个端面上。

10、根据权利要求9的设备，和此设备还包括支撑介质的装置，即在介质的另一轴向端面和过滤室的另一端壁之间形成了出口通道，过滤器出口与该出口通道相连。

11、根据权利要求1的设备，其中母体被硅烷化过。

12、根据权利要求11的设备，其中母体用卤烷基硅烷或烷基甲硅烷酯处理，使之硅烷化。

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