CN110446540A - 过滤器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过滤器组件，其中过滤器具有多个超微孔，超微孔在过滤器的厚度方向上开孔，并处于相对于含有固体异物的流体的流动方向水平或倾斜地延伸的状态，且微孔具有从其上游端到下游端逐渐变化的锥形，过滤器可连通地安装在分支管道的上游端，该分支管道插入到含有固体异物的流体流经的流动管道的一部分中，从而与流动管道一起形成经过过滤器的过滤流动路径和不经过过滤器的非过滤流动路径。

Description

过滤器组件
背景
技术领域
本发明涉及一种过滤器组件，该过滤器组件被配置成过滤固体材料，例如过滤细颗粒和微生物，更具体的，涉及一种具有不会被固体材料堵塞的过滤孔的过滤器组件。
背景技术
过滤器是通过将板状或管状制成的多孔板放置在供流体流过的管状部分中而形成的，以过滤含有在流动流体中的异物。
当这种过滤器被连续的应用于过滤过程时，异物附着并被卡在过滤器形成的孔中，孔被堵塞。
在公开号为10-2006-0037051的韩国专利中公开了一种用于防止这种孔堵塞的过滤器。
所公开的过滤器包括圆柱形支撑架，该圆柱形支撑架具有形成在其侧表面上的开口和围绕支撑架的侧表面并且彼此重叠的多个薄板。此外，在薄板中形成有多个微孔，微孔在厚度方向的中心位置具有最小直径，薄板的表面形成有凹槽，该凹槽配置为连接微孔，该表面与面向支撑架侧的表面相反，从而提高过滤效率。
此外，在公开的过滤器中，被卡在微孔中的异物通过在与过滤方向相反的方向上喷射的空气脉冲去除。
发明内容
技术问题
然而，在上述公开过滤器中，过滤器形成的微孔的开设方向与流体的传输方向平行，并且形成为限定微孔的内壁具有沙漏形状，其在直径上扩大、缩小再扩大。因此，存在的问题是，在过滤过程经常因微孔内壁附着有异物而停止的状态下，微孔需要频繁地被空气脉冲反洗。
此外，上述公开的过滤器还存在的问题是，附着在位于过滤方向上游端的微孔内壁上的异物不会通过反洗而与微孔的内壁分离。
本发明的目的是解决上述问题。
解决问题的方案
本发明提供一种过滤器组件，其中过滤器具有多个微孔，即开口，微孔在过滤器的厚度方向上开孔，并处于相对于含有固体异物的流体的流动方向水平或倾斜地延伸的状态，且微孔具有从其上游端到下游端逐渐变窄的锥形，过滤器可连通地安装在分支管道的上游端，该分支管道插入到含有固体异物的流体流经的流动管道的一部分中，从而与流动管道一起形成经过过滤器的过滤路径和不经过过滤器的非过滤路径。因此本发明能够解决上述问题。
本发明的有益效果
在本发明中，通过上述解决问题的方案，含有异物的流体被过滤器分为过滤流体和未过滤流体，相比较，流体与卡在开口中的异物上游侧的暴露表面的接触比与卡在开口中的异物下游侧的暴露表面的接触更多，因此流体在上游侧的暴露表面比在下游侧的表露表面上流动的更快。因此基于伯努利原理的提升力使得卡在开口中的异物与开口分离，提升力是相对于卡在开口中的异物而产生的。因此，即使流体的过滤过程进行了很长时间，形成在过滤器中的开口也不会被堵塞，从而提供了能够在不更换过或清洗过滤器的情况下，连续地进行过滤过程的效果。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的过滤器组件的组装透视图。
图2是图1的过滤器组件的分解透视图。
图3是示出应用图1中过滤器组件的过滤装置的概念图。
图4至图8是示出图1中过滤器组件的其他实施例的概念图。
图9是示出图1中过滤器组件和图3中过滤装置的另一实施例的概念图。
图10是示出图1中过滤器组件的另一实施例的概念图。
图11和图12是示出图1中过滤器组件的另一些实施例的概念图。
图13是示出图3中过滤器装置的另一实施例的概念图。
具体实施方式
在下文中，将参考附在本文的图1至图3详细描述根据本发明的一个实施例的过滤器组件。
在图1中，根据本发明的一个实施例的过滤器组件用数字100表示。
如图1和图2所示，过滤器组件100包括：流动管道10，该流动管道可连通地插入到传输管道(未示出)一部分中，含有异物的流体在传输管道中传输；分支管道20，例如，形成为一种皮托管，其尺寸小于流动管道10的尺寸，并插入到流动管道10的一部分中，并且与流动管道10一起在流动管道10内形成两条流动路径，这样使得分支管道20的上游端布置在流动管道10的内部，下游端布置在流动管道10的外部；过滤部30，连接到设置在流动管道10中的分支管道20的上游端，相对于流体流动的方向倾斜地延伸，并且在流动管道10的上游端处与流动管道10的下游端相连通；第一阀40，设置在位于流动管道10的外部的分支管道20的下游端；供气管道50，具有下游端和上游端，供气管道50的下游端与位于第一阀40上游侧的分支管道20的下游端可连通地连接，供气管道50的上游端与气体供应源(未示出)可连通地连接；以及第二阀60，插入到供气管道50的一部分中。
分支管道20具有能够配置出非过滤流动路径和过滤流动路径的尺寸和形状，非过滤流动路径用于流动含有异物的流体，该流体流经流动管道10的上游端并且不经过过滤部30，过滤流动路径用于流动异物被从中过滤的流体。
过滤部30包括：中空的锥形的过滤器32，具有多个微孔31，微孔31以间隔为例如1μm或者更小的间距形成为点阵的图案，过滤器32通过使金属板弯曲成圆锥形或通过树脂材料注塑而形成，从而使其顶点部分设置在流体流动方向的上游侧；多个肋33，固定地内接在圆锥形的过滤器32上以支撑圆锥形的过滤器32；以及连接器34，具有上游端和下游端，上游端固定到多个肋33的基端，下游端可连通地连接到分支管道20的上游端。
形成在过滤器32上的多个微孔31在过滤器32的厚度方向上开孔，微孔31具有锥形，锥形的尺寸从上游端到下游端逐渐减小。例如，每个微孔31的上游端的尺寸在10-100μm的范围内，下游端尺寸在1-10μm的范围内。
圆锥形的过滤器基端侧的尺寸(宽度)与圆锥形的过滤器32在流动方向上的长度的比率例如为1:2。
如果过滤器32由金属制成，则过滤器32可由具有优异耐化学性的镍合金材料制成，并且可以通过化学镀的方法将镍合金材料制成的金属过滤器32用钨合金镀至0.5至5μm的厚度来形成，以提高耐化学性至更高的水平，或者也可以采用具有耐化学性和耐久性的树脂材料，如PP，PE，或者PC制成。
流动管道10和分支管道20可通过化学镀的方法镀上厚度为10至40μm的钨合金，以增加耐腐蚀性。
如图3所示，配置成上述的过滤器组件100可应用于过滤装置200中。
过滤装置200包括：泵230和过滤器组件100的流动管道10，泵230和流动管道10在流体流动的方向上顺次地插入在循环管道220的一部分中，循环管道220具有上游端和下游端，循环管道220的上游端可连通地连接到存储流体的流体存储罐210的下部，循环管道220的下游端可连通地连接到流体存储罐210的上部；过滤流体存储罐(未示出)与过滤器组件100的分支管道20的下游端连接；以及气体供应源(未示出)，与过滤器组件100的供气管道50的上游端连接。
应用配置成上述的过滤器组件100的过滤装置200可以如下操作。
首先，当泵230在第一阀40打开且第二阀60关闭的状态下操作时，含有固体异物的流体从流体存储罐210中流出，流向流动管道10的上游端，以面向过滤部30。在这里，在朝向过滤部30输送的流体中流经过滤部30的多个微孔31的流体被输送到过滤器组件100的分支管道20的下游端，以作为过滤流体存储在过滤流体存储罐中，流体中10μm及以上的固体异物被过滤出。此外，在朝向过滤部30输送的流体中不流经过滤部30的多个微孔31的流体是含有10μm或更大的固体异物的流体，不流经多个微孔31的流体经过流动管道10的下游端以及循环管道220的下游端返回流体存储罐210的过程重复进行。因此，存储在流体存储罐210中的流体作为被过滤的流体被供应到过滤流体存储罐中，从中过滤出10μm或更大的固体异物。
当继续这样的过程时，固体异物可能会卡在具有锥形形状的多个微孔31中。然而，流体不流经过滤器32而沿着过滤器32的外表面流动而与卡在微孔31中的固体异物接触的区域大于流体流经过滤器32并沿着过滤器32的内表面流动而与卡在微孔31中的固体异物接触的区域。因此，由于相对于被卡在多个微孔中的异物产生的提升力，被卡在多个微孔中的异物与多个微孔分离，并且返回到流体存储罐210中。因此，即使流体的过滤过程持续了很长一段时间，在过滤部30中形成的多个微孔31也不会被堵塞，从而可以在不更换过或清洗过滤器的情况下连续进行过滤过程。
即使在形成在过滤部30中的多个微孔31被固体异物堵塞时，当泵230停止时，第一阀40关闭，第二阀60打开，比空气轻的气体(例如氦气)经由供气管道50反向进入过滤部30，并进入流动管道10的上游端，使得过滤部30可以被反洗。因此，过滤器组件100可提供连续进行过滤过程的操作效果，而不更换或清洁过滤器。
此外，由于过滤部30的过滤器是锥形的，所以含有异物的流体与过滤器32之间的碰撞被最小化，从而可以稳定地维持含有固体异物的流体的流动。
当多个微孔31的下游端的尺寸为3μm时，可以产生饮用水(未被地面上的化学物质污染的水)，并且当其尺寸在10至50μm的范围内时，可以生产压载水。
此外，过滤器组件100和具有该过滤器组件的过滤装置200可以应用于废水处理工艺，半导体工艺，其他颗粒分离工艺等。
尽管过滤器组件100的流动管道10被描述为直接连接上述实施例的过滤装置200的泵230，但是本发明不限于此，并且为了增加相对于被卡在多个微孔中的异物产生的提升力，如图13所示，可以在泵230和流动管道10之间插入文丘里管250。
如果文丘里管250插入在泵230和流管10之间，从泵230中排出的含有固体异物的流体的流速在流体流经文丘里管250时迅速增加，并且流体沿着过滤器32的外表面流动而在多个微孔中产生较大的提升力。因此，优选地，被卡在多个微孔中的异物进一步可靠地与多个微孔分离，并且形成在过滤部30中的多个微孔不会被进一步堵塞。
在文丘里管250插入在泵230和流动管道10之间的情况下，如果第三阀221安装在位于流动管道10下游侧的循环管道220的一部分中，第四阀251安装在与泵230的出口连接的文丘里管250的第一入口处，第五阀252安装在文丘里管250的第二入口处，外部空气通过负压引入第二入口，这从可以通过调节第一，第三，第四或第五阀的开度以调节在多个微孔中产生的提升力的大小的观点来看是优选的。
尽管在上述实施例中，过滤器组件100的过滤器部30被描述为圆锥形，但本发明并不限于此，作为另一个实施例，如图4所示，过滤部30可以具有圆顶形状，如图5所示，具有管状形状，该管状形状具有形成在其外围的多个微孔31，或如图6所示，具有组合类型，其中圆锥形部分和管状部分相互连接。
尽管分支管道20被描述为以皮托管的形式连接到流动管道10上，也就是说，分支管道20的上游端以这样的方式连接到流动管道10上，以使得分支管道20的上游端沿着平行于上述描述的实施例中流体流动的方向延伸，但是本发明并不限于此。在另一实施例中，如图7所示，在分支管道20的上游端沿垂直于流体在流动管道10中的流动方向延伸的状态下，过滤部30的过滤器32形成为板状以安装在分支管道20的上游端，以倾斜于流体的流动方向。
另外，作为另一实施例，如图8所示，在分支管道20的上游端沿垂直于流体在流动管道10中的流动方向延伸的状态下，过滤部30的过滤器32形成为板状并安装在分支管道20的上游端，且过滤器32与流体的流动方向平行。
此外，在上述实施例的过滤器组件100中，分支管道20被描述为以L形皮托管的形式连接到流动管道10的一部分中，但本发明并不限于此，如图9所示，L形皮托管型分支管道20可以用直管型分支管道20'代替。在这里，分支管道20'的上游端可以可连通地插入到流动管道10中，分支管道20'的下游端可以设置在流动管道10的外部，分支管道20'的下游端与过滤流体存储罐(未示出)可连通地连接。此外，在第一阀40设置在分支管道20'的下游端的状态下，供气管道50的下游端可与位于第一阀40上游侧的分支管道20'的下游端部分可连通地连接，供气管道50的上游端与气体供应源(未示出)可连通地连接，第二阀60可插入到供气管道50的一部分中。
此外，在上述实施例中，圆锥形过滤部30被描述为直接可连通地连接到分支管道20的上游端，但是本发明不限于此，作为另一种实施例，如图9所示，为了使流体的流动阻力最小化，在分支管道20'的上游端设有收缩管20a，收缩管20a具有向其下游端逐渐减小的尺寸，以便圆锥形过滤部30可与之可连通地连接。
在上述实施例中，只有泵230和过滤器组件100的流动管道10被描述为按照流体的流动方向顺次连接在循环管道220的一部分中，但是本发明并不限于此，如图9所示，第三阀221可插入位于流动管道10下游侧的循环管道220的一部分中，以调节通过第一阀40排出的过滤流体的流速和压力。
另外，在上述实施例中，在流动管道10在整个长度上具有相同尺寸并且一个L形皮托管型分支管道20插入流动管道10的一部分的状态下，圆锥形的过滤器32被描述为安装在一个分支管道20的上游端，但是本发明不限于此。如图10所示，在流动管道10是通过从上游侧到下游侧尺寸逐渐减小的多个部分流动管道连接而形成的情况下，多个分支管道20中的每一个插入到多个部分流动管道中的每一个的一部分中。另外，多个分支管道管20和多个圆锥形的过滤器32具有形成非过滤流动路径和过滤流动路径的尺寸和形状，多个圆锥形的过滤器32分别安装在多个分支管道20的每个的上游端，非过滤流动路径用于流动含有异物的流体，该流体流经多个部分流动管道的上游端流动并且不流经多个过滤器32，过滤流动路径用于流动异物被从中过滤的流体。在图10的实施例的过滤器组件中，由于被过滤的流体流经分支管道，这从可通过流动管道的整个长度稳定地维持恒定流速的观点来看是优选的。
另外，如果安装在图10的实施例中的过滤器组件中的多个圆锥形的过滤器32具有多个彼此不同尺寸的微孔31，那么流体中的颗粒可以根据尺寸分离和排出。
另外，在上述实施例中，过滤器32被描述为仅安装在分支管道20上，但是如图11所示，过滤器32具有锥形，尺寸从上游端到下游端逐渐减小，其上游端固定于流动管道10，其下游端固定于分支管道20的上游端，并且多个微孔31可形成在其周边表面上。如果流动管道10的下游端从图11的状态弯曲，如图12所示，则分支管道20不以L形皮托管型插入流动管道10的一部分中，分支管道成为直管型分支管道20'。因此，分支管道20'的下游端可经过流动管道10的弯曲部分。
尽管本发明已在考虑上述实施例的基础上进行了描述，但明显的是，在本发明精神和范围内，本发明可包括各种过滤器和含有过滤器的过滤器组件，以覆盖所有的修改和等同物，而不限于上述实施例。

Claims (6)

1.一种过滤器组件，包括：
流动管道，供含有固体异物的流体流动；
分支管道，具有比所述流动管道的尺寸小的尺寸，并且以上游端设置在所述流动管道10的内部，下游端设置在所述流动管道10的外部的状态插入到所述流动管道的一部分中，从而与所述流动管道一起形成两个相互分离的流动路径；以及
过滤器，包括多个开口，所述开口是在所述过滤器的厚度方向上开孔的微孔，并具有从上游端到下游端尺寸逐渐减小的锥形，所述过滤器安装在所述分支管道的上游端，并且插入两个流动路径中的一者，所述过滤器处于被设置成相对于含有固体异物的流体在流动路径的上游端的流动方向平行延伸或倾斜延伸的状态。
2.根据权利要求1所述的过滤器组件，
其中，如果所述过滤器安装在与流体流动方向平行延伸的所述分支管道的上游端，则所述过滤器具有中空圆锥形或圆顶形，所述过滤器的基端安装在所述分支管道的上游端，顶点部分处于安装在流体流动方向的上游侧的状态，所述开口形成在外周壁上，所述开口为多个所述微孔；或者所述过滤器具有管状形状，所述过滤器的基端安装在所述分支管道的上游端，所述开口形成在外周壁上，所述开口为多个所述微孔；或者所述过滤器具有组合类型，其中圆锥形和管状形状在流体的流动方向上彼此顺次连接；或者所述过滤器具有锥形，所述开口形成在外周壁上，所述开口为多个所述微孔，所述过滤器处于如下状态：上游端固定在所述流动管道上，下游端固定在所述分支管道上，从上游端到下游端尺寸逐渐减小；或者
其中，如果所述过滤器安装在与流体流动方向垂直延伸的所述分支管道的上游端，则所述过滤器具有板形，平行或倾斜于流体流动方向延伸。
3.根据权利要求1所述的过滤器组件，
其中，所述流动管道可连通地插入传输管道的一部分中，所述传输管道用于传输含有固体异物的流体，
其中，第一阀设置在所述分支管道的设置于所述流动管道外部的部分的下游端，
其中，供气管道的下游端与位于所述第一阀上游侧的分支管道的下游端可连通地连接，所述供气管道的上游端与供气源可连通地连接，以及
其中，第二阀插入所述供气管道的一部分中。
4.根据权利要求3所述的过滤器组件，
其中，泵和过滤器组件的流动管道在流体流动的方向上顺次地插入在循环管道的一部分中，所述循环管道具有上游端和下游端，所述循环管道的上游端可连通地连接到流体存储罐的下部，所述循环管道的下游端可连通地连接到所述流体存储罐的上部，
其中，过滤流体存储罐与所述分支管道的下游端连接，以及
其中，第三阀插入位于所述流动管道下游侧的所述循环管道的一部分中。
5.根据权利要求2所述的过滤器组件，
其中，在所述流动管道是通过从上游侧到下游侧尺寸逐渐减小的多个部分流动管道连接而形成的情况下，多个分支管道中的每一个插入到所述多个部分流动管道中的每一个的一部分中，以及
其中，所述多个分支管道和多个圆锥形的过滤器具有形成非过滤流动路径和过滤流动路径的尺寸和形状，所述多个圆锥形的过滤器分别安装在所述多个分支管道的每个的上游端，非过滤流动路径用于流动含有异物的流体，该流体流经所述多个部分流动管道的上游端并且不经过所述多个过滤器，过滤流动路径用于流动异物被从中过滤的流体。
6.根据权利要求4所述的过滤器组件，
其中，在所述泵和所述流动管道之间设置有文丘里管，以及
其中，第四阀安装在所述文丘里管的第一入口处，所述第一入口与所述泵的出口连接，第五阀安装在所述文丘里管的第二入口处，外部空气通过负压引入所述第二入口。
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