CN111821859A - 一种一次性真空过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种一次性真空过滤器，其包括：第一容器、第二容器、连接器和过滤元件，所述的第一容器位于第二容器的上方，所述的第一容器的底部设有连通第二容器的通孔，所述的第一容器和第二容器经由所述的连接器形成流体连通的连接，所述的过滤元件设于所述的第一容器的内底部；所述的过滤元件包括顶层微孔膜和底层微孔膜，所述的顶层微孔膜和底层微孔膜覆盖通孔，所述的顶层微孔膜和底层微孔膜间留有间隙。与现有的过滤器相比，双层微孔膜能够提供更大的过滤面积和纳污容量，相同条件下，能够过滤更多的流体，还能确保较高的过滤速率。

Description

一种一次性真空过滤器

技术领域

本发明属于过滤技术领域，尤其涉及一种过滤器，更具体地说，涉及一种一次性真空过滤器。

背景技术

实验室的科学研究中，常常用一种一次性真空过滤器对生物流体进行过滤处理。该一次性真空过滤器一般包括上容器、连接器和接收瓶，上容器的顶部是敞开的，且底部设有微孔滤膜，连接器侧边设有真空抽气口。使用的时候，上容器和接收瓶间通过连接器形成密封连接，真空设备通过连接器侧边的真空抽气口与接收瓶内形成流体连通，由上容器顶部注入待过滤流体，启动真空设备，对接收瓶抽气，使接收瓶内形成负压，加快流体通过微孔滤膜的速度。

公告号CN103212227B公开了一种真空过滤器，用于生物流体的净化处理，该真空过滤器由量杯、接受瓶和带抽气孔的连接器构成，量杯底部固定有一微孔滤膜。由于该真空过滤器仅包含一片微孔滤膜，其存在过滤面积过小、膜载量不够等问题，且待过滤流体注入时，直接冲击滤膜，对滤膜造成一定的损伤，显而易见地，该真空过滤器的使用寿命也相对较短。专利号US6458278B1公开一种过滤单元，用于实验室和科学研究中的生物流体过滤，该过滤单元包括上容器、下容器和滤盒，滤盒包括支撑元件和平的过滤元件，滤盒通过其支撑元件与上容器的内壁表面形成可拆卸的密封。使用过程中，旧的滤盒从上容器中拆卸，然后更换新的滤盒，能够解决真空过滤器过滤面积过小、膜载量不够的问题。但是，实际使用过程中可能会出现滤盒与上容器内壁间的密封失效问题，进而导致上容器、下容器连通，下容器不能达到预想的负压效果，流体过滤速率下降，此外，还会有少量流体未经滤膜过滤便由上容器与滤盒的狭小间隙流入下容器，流体过滤效果也变差。

发明内容

为解决现有的真空过滤器过滤面积不足、膜载量小，滤膜易受损伤等原因导致的过滤器的过滤效果差及使用寿命短的问题，本发明提供一种一次性真空过滤器。

所述的一次性真空过滤器包括：第一容器、第二容器、连接器和过滤元件，所述的第一容器位于第二容器的上方，所述的第一容器的底部设有连通第二容器的通孔，所述的第一容器和第二容器经由所述的连接器形成流体连通的连接，所述的过滤元件设于所述的第一容器的内底部；所述的过滤元件包括顶层微孔膜和底层微孔膜，且所述的顶层微孔膜和底层微孔膜均覆盖通孔，所述的顶层微孔膜和底层微孔膜间留有间隙。

与现有的真空过滤器相比，本发明提供的过滤器能够解决现有的真空过滤器过滤面积不足、使用寿命短，流体流动阻力大、过滤速率小等问题，由顶层微孔膜和底层微孔膜构成的过滤元件能够提供更大的过滤面积，相同体积的过滤器能够处理更多的流体，延长过滤器的使用寿命；而顶层微孔膜和底层微孔膜间留有一定的间隙，在过滤过程中，顶层微孔膜由于润湿向下靠近底层微孔膜时，不会与底层微孔膜贴得过紧，从而避免过滤元件整体的实际有效孔隙减少，从而能够减小过滤元件对流体的流动阻力，便于流体流动，加快过滤速度。所述的顶层微孔膜和底层微孔膜覆盖通孔，确保流体由第一容器流入第二容器前必须经过顶层微孔膜和底层微孔膜的过滤处理。

作为优选，所述的顶层微孔膜和底层微孔膜间留有的间隙为0.5-2 mm，其能够在提供最大的过滤速率的前提下，保护顶层微孔膜。因为当间隙大于2 mm时，顶层微孔膜由于润湿向下凹陷又得不到底层微孔膜的支撑作用，容易出现顶层微孔膜过早损坏的现象，当间隙小于0.5 mm时，顶层微孔膜润湿后与底层微孔膜贴得过于紧密，过滤速率明显减小。

为提高过滤精度和改善过滤效果，所述的顶层微孔膜的孔径大于底层微孔膜的孔径。作为优选，所述的顶层微孔膜的孔径为1-5 μm，起到预过滤效果，所述的底层微孔膜的孔径为0.2-0.8 μm，起到精细过滤的目的。

进一步地，选用强度较高的材质来制备顶层微孔膜，其能够承受待过滤流体注入时的直接冲击，保护底层微孔膜，延长过滤器的使用寿命。

所述的通孔位于第一容器的底部的中心处，且所述的第一容器的底部朝通孔方向向下倾斜，所述的通孔朝第一容器的外部向下延伸、形成具有一定长度的出液管。

所述的第一容器的内底部设有环绕通孔延伸的上环状焊接面和下环状焊接面，所述的上环状焊接面和下环状焊接面间存在高度差，所述的下环状焊接面的径向尺寸小于上环状焊接面的径向尺寸，所述的底层微孔膜和顶层微孔膜分别焊接于下环状焊接面和上环状焊接面。

所述的上环状焊接面和下环状焊接面可为圆环形、正多边环形或多边环形。

较佳地，还在所述的顶层微孔膜和底层微孔膜间的间隙内设隔板，与所述上环状焊接面和下环状焊接面的形状相对应，所述的隔板的形状为圆形、正多边形或多边形。所述的隔板与第一容器的底部夹持底层微孔膜。所述的隔板具有沿径向延伸且呈等角度辐射状分布的多条第一筋条和环绕隔板中心呈环状的多条第二筋条，所述的第一筋条和第二筋条之间形成孔隙，所述的孔隙用于供液体通过，所述的隔板与第一容器的底部夹持底层微孔膜。所述的隔板与所述的上环状焊接面和下环状焊接面间的内壁间形成径向限位。所述的径向限位指的是隔板的外周接触、抵靠上环状焊接面和下环状焊接面间的内壁，而不能移动；或者，隔板的外周与上环状焊接面和下环状焊接面间的内壁间留有一定的环形空隙，因而隔板能够小幅移动。或者，所述隔板的侧壁设有凹槽，所述凹槽内设置密封圈，所述的隔板通过密封圈与上环状焊接面和下环状焊接面间的内壁间形成可拆卸的密封。

在过滤的时候，顶层微孔膜因为润湿变重，靠近中心区域容易向下凹陷，而所述的隔板则能够起到支撑向下凹陷的顶层微孔膜的作用，防止顶层微孔膜过度变形而损坏。

具体地，所述的底层微孔膜焊接于所述的下环状焊接面上，所述的隔板平放于所述的底层微孔膜的上表面，并与所述的上环状焊接面和下环状焊接面间的侧壁间形成径向限位，所述的顶层微孔膜平放在所述的隔板的上方，并焊接固定于所述的上环状焊接面。所述的隔板的上表面与顶层微孔膜在非过滤状态下存在间隙。

或者，所述的底层微孔膜焊接于所述的下环状焊接面上，所述的隔板平放于所述的底层微孔膜的上表面，隔板的侧壁设有凹槽，凹槽内放置密封圈，所述隔板与所述的上环状焊接面和下环状焊接面间的内壁间形成可拆卸的密封。所述的顶层微孔膜平放在隔板的上方，并焊接固定于所述的上环状焊接面。所述的隔板的上表面与顶层微孔膜在非过滤状态下存在间隙。

更优地，将所述的顶层微孔膜和底层微孔膜分别固定在隔板的上表面和下表面，隔板的侧壁设有凹槽，凹槽内放置密封圈，双层微孔膜和隔板整体与第一容器的底部的内壁间形成可拆卸的密封。

所述的第二容器具有内部容积，用于容纳来自所述的第一容器的洁净滤液，在其顶端设有进液口，而在所述的进液口下方设有一持握部，所述的持握部通过在对应位置处的第二容器的外壁向内凹陷形成，便于握住第二容器。

所述的连接器的主体部分包括内管和外管，所述的第一容器的底端的出液管插入所述的内管，所述的外管与第二容器的进液口间通过螺纹形成密封连接，所述的外管上端设有一台阶。

所述的连接器单独提供，与第一容器一体形成或者与第二容器一体形成。

为提高过滤速率，在所述的外管的侧壁上开设真空抽气口，所述的真空抽气口的内部通道与内管的外壁和外管的内壁间的空间及第二容器的内部空间形成流体连通。通过所述的真空抽气口对第二容器内部抽真空，使得在第二容器内部形成负压，加快流体透过双层微孔膜的速度。

更进一步地，所述的真空抽气口内部还设有透气防水的塞子，所述的塞子起到防尘透气的作用；而在真空抽气口的外周套一延伸管，其用于与真空设备连接。

为提高所述的第一容器与连接器间的密封性，所述的第一容器的出液管的材质的硬度比所述的连接器的材质的硬度大。所述的第一容器的出液管的外径比连接器的内管的内径大0.1-0.2 mm，以在二者间形成过盈密封。

为进一步改善所述的连接器与第二容器间的密封效果，在所述的外管的台阶的内表面和第二容器的进液口的顶端面还设有一环形垫片，环形垫片内周设有至少一个弧形开口。所述的垫片安装完成后，该弧形开口均匀分布于内管的外壁，弧形开口使得真空抽气口与第二容器的内部连通，保证能够对第二容器顺利抽真空。

过滤时，启动真空设备，对第二容器抽真空，使得第二容器内部形成负压，向第一容器内注入待过滤的液体，待过滤液体透过双层微孔膜，污染物被截留，洁净滤液沿第一容器的内底部的导流筋流向通孔和出液管，最终流入第二容器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的过滤器的主视图

图2为本发明一种实施例提供的过滤器的半剖视图

图3为图2的局部放大

图4为第一容器的俯视图

图5为隔板的俯视图

图6为本发明的另一实施例提供的第一容器底部（安装有滤膜和隔板）的半剖视图

图7为图6的局部放大

图1-7中， 1-第一容器，10-导流筋，11-通孔，12-出液管，13-圆孔，14-支撑十字，15-下环状焊接面，16-上环状焊接面，2-第二容器，21-持握部，22-进液口，3-连接器，31-内管，32-外管，33-台阶，34-真空抽气口，35-塞子，36-延伸管，4-盖子，5-过滤元件，51-顶层微孔膜，52-底层微孔膜，6-隔板，61-第一筋条，62-第二筋条，63-孔隙，7-密封圈，8-垫片，81-弧形开口。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的过滤器的结构作进一步的详细说明。

根据本发明的一方面，如图1所示，本发明提供的一次性真空过滤器包括：第一容器1、第二容器2、连接器3和过滤元件5，第一容器1位于第二容器2的上方，第一容器1的底部设有连通第二容器2的通孔11，第一容器1和第二容器2经由连接器3形成流体连通的连接。为避免外界污染物落入第一容器1内部，还在第一容器1的上方开口安装一个盖子4。

过滤元件5设于第一容器1的内底部，其中，过滤元件5包括顶层微孔膜51和底层微孔膜52，且二者均覆盖通孔11，确保流体由第一容器1流入第二容器2前，必须经过两层微孔膜的过滤处理。顶层微孔膜51和底层微孔膜52间留有间隙。与现有的真空过滤器相比，本发明提供的一次性真空过滤器的过滤元件5，能够解决现有的真空过滤器过滤面积不足、使用寿命短，流体流动阻力大、过滤速率小等问题。由于过滤元件5由顶层微孔膜51和底层微孔膜52构成，因而能够提供更大的过滤面积，相同体积的过滤器能够处理更多的流体，延长过滤器的使用寿命；而顶层微孔膜51和底层微孔膜52间留有一定的间隙，在过滤过程中，顶层微孔膜51由于润湿向下靠近底层微孔膜52时，不会与底层微孔膜52贴得过紧，从而避免过滤元件5整体的实际有效孔隙减少，从而能够减小过滤元件5对流体的流动阻力，便于流体流动，加快过滤速率。

顶层微孔膜51和底层微孔膜52间的间隙最佳为0.5-2 mm，因为实际的测试结果表明：当二者的间隙小于0.5 mm时，过滤过程中，顶层微孔膜51因为润湿变重，靠近中心区域向下凹陷而与底层微孔膜52紧紧贴在一起，随着过滤的进行，流体流动的阻力变大，过滤速率逐渐变小；而当二者的间隙大于2 mm时，过滤过程中，顶层微孔膜51因为润湿变重，靠近中心区域向下凹陷，而其与底层微孔膜52间的距离又比较大，底层微孔膜52不能为顶层微孔膜51提供任何支撑作用，这就容易出现顶层微孔膜51过度变形、损坏的问题；当二者的间隙为0.5-2 mm时，过滤过程中，顶层微孔膜51因为润湿变重，靠近中心区域向下凹陷，向底层微孔膜52靠近时，底层微孔膜52能够为顶层微孔膜51提供一定的支撑作用，缓解顶层微孔膜51的变形，但又不会出现顶层微孔膜51和底层微孔膜52贴得过紧的现象，在保证过滤速率的前提下，保护顶层微孔膜51，延长过滤器整体的使用寿命。

进一步地，为提高过滤精度和改善过滤效果，顶层微孔膜51的孔径大于底层微孔膜52的孔径。根据实际应用中的待过滤流体所含污染物的颗粒尺寸分布，顶层微孔膜51的孔径为1-5 μm，起到预过滤效果，底层微孔膜52的孔径为0.2-0.8 μm，起到精细过滤的目的。

此外，选用强度较高的材质来制备顶层微孔膜51，其能够承受待过滤流体注入时的直接冲击，保护底层微孔膜52，延长过滤器的使用寿命。

如图2和图4所示，通孔11位于第一容器1的底部的中心处，且第一容器1的底部朝通孔11方向向下倾斜，通孔11朝第一容器1的外部向下延伸、形成具有一定长度的出液管12。

如图3所示，第一容器1的内底部设有环绕通孔11延伸的上环状焊接面16和下环状焊接面15，上环状焊接面16和下环状焊接面15间存在高度差，下环状焊接面15的径向尺寸小于上环状焊接面16的径向尺寸，底层微孔膜52和顶层微孔膜51分别焊接于下环状焊接面15和上环状焊接面16。上环状焊接面16和下环状焊接面15为圆环形、正多边环形或多边环形。

如图4所示，在第一容器1的内底面上方，设有绕第一容器1的中心均匀分布的多条径向辐射的导流筋10，该导流筋10与第一容器1一体形成，导流筋10的末端与底层微孔膜52的末端对齐，相邻的导流筋10的起始端在中心处连在圆孔13的外缘，圆孔13内设支撑十字14。

每条导流筋10的下表面朝第一容器1的通孔11方向倾斜并紧贴第一容器1的底部的内表面，其引导透过顶层微孔膜51和底层微孔膜52的洁净流体向通孔11和出液管12的方向流动，而导流筋10的上表面水平，起到支撑底层微孔膜52的作用。

较好地，导流筋10的数量可为10,12,15,18,20及24。

如图1和图2所示，第二容器2具有内部容积，用于容纳来自第一容器1的洁净滤液，在其顶端设有进液口22，而在进液口22下方设有一持握部21，持握部21通过在对应位置处的第二容器2的外壁向内凹陷形成，便于握住第二容器2。

单独提供的连接器3的主体部分包括内管31和外管32，第一容器1的底端的出液管12插入内管31，外管32与第二容器2的进液口22间通过螺纹形成密封连接，外管32上端设有一台阶33。

此外，连接器3可与第一容器1一体形成，或者与第二容器2一体形成。

为提高过滤速率，在外管32的侧壁上开设真空抽气口34，真空抽气口34的内部通道与内管31的外壁和外管32的内壁间的空间及第二容器2的内部空间形成流体连通。通过真空抽气口34对第二容器2内部抽真空，使得在第二容器2内部形成负压，加快流体透过双层微孔膜的速率。

为避免外界污染物进入，在真空抽气口34内部还设有透气防水的塞子35，塞子35起到防尘透气的作用；而在真空抽气口34的外周套一延伸管36，其用于与真空设备连接。

为提高第一容器1与连接器3间的密封性，第一容器1的出液管12的材质的硬度比连接器3的材质的硬度大。且第一容器1的出液管12的外径比连接器3的内管31的内径大0.1-0.2 mm，以在二者间形成过盈密封。

为进一步改善连接器3与第二容器2间的密封效果，在外管32的台阶33的内表面和第二容器2的进液口22的顶端面还设有一环形垫片8，环形垫片8内周设有至少一个弧形开口81。垫片8安装完成后，该弧形开口81均匀分布于内管31的外壁，弧形开口81使得真空抽气口34与第二容器2的内部连通，保证能够对第二容器2顺利抽真空。

过滤时，启动真空设备，对第二容器2抽真空，使得第二容器2内部形成负压，向第一容器1内注入待过滤的液体，待过滤液体透过双层微孔膜，污染物被截留，洁净滤液沿第一容器1的内底部的导流筋10流向通孔11和出液管12，最终流入第二容器2。

根据本发明的另一方面，如图5，在顶层微孔膜51和底层微孔膜52间的间隙内还设有隔板6，与上环状焊接面16和下环状焊接面15的形状相对应，隔板6的形状为圆形、正多边形或多边形。隔板6具有沿径向延伸且呈等角度辐射状分布的多条第一筋条61和环绕隔板中心呈环状的多条第二筋条62，第一筋条61和第二筋条62之间形成孔隙63，孔隙63用于供液体通过，6隔板与第一容器1的底部夹持底层微孔膜52。在过滤的时候，顶层微孔膜51因为润湿变重，靠近中心区域容易向下凹陷，而隔板6则能够起到支撑向下凹陷的顶层微孔膜51的作用，防止顶层微孔膜51过度变形而损坏。

具体地，底层微孔膜52焊接于下环状焊接面15上，隔板6平放于底层微孔膜52的上表面，并与上环状焊接面16和下环状焊接面15间的侧壁形成径向限位，顶层微孔膜51平放在隔板6的上方，并焊接固定于上环状焊接面16。径向限位指的是隔板6的外周与上环状焊接面16和下环状焊接面15间的侧壁接触、抵靠，而不能移动；或者，隔板6的外周与上环状焊接面16和下环状焊接面15间的内壁间留有一定的环形空隙，隔板6能够小幅移动。隔板6的上表面与顶层微孔膜51在非过滤状态下存在间隙。

进一步地，底层微孔膜52焊接于下环状焊接面15上，隔板6的侧壁设有凹槽，凹槽内设置密封圈7，隔板6通过密封圈7与上环状焊接面16和下环状焊接面15间的侧壁形成可拆卸的密封，顶层微孔膜51平放在隔板6的上方，并焊接固定于上环状焊接面16。隔板6的上表面与顶层微孔膜51在非过滤状态下存在间隙。

根据本发明的第三方面，如图6和7所示，底层微孔膜52和顶层微孔膜51分别焊接于隔板6的下表面和上表面，隔板6的侧壁设有凹槽，凹槽内放置密封圈7，顶层微孔膜51和底层微孔膜52和隔板6整体与第一容器1的侧壁间形成可拆卸的密封。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造性特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种一次性真空过滤器，包括：第一容器、第二容器、连接器和过滤元件，所述的第一容器位于第二容器的上方，所述的第一容器的底部设有连通第二容器的通孔，所述的第一容器和第二容器经由所述的连接器形成流体连通的连接，所述的过滤元件设于所述的第一容器的内底部，其特征在于：所述的过滤元件包括顶层微孔膜和底层微孔膜，所述的顶层微孔膜和底层微孔膜均覆盖通孔，所述的顶层微孔膜和底层微孔膜间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的一次性真空过滤器，其特征在于，所述的顶层微孔膜和底层微孔膜间的间隙为0.5-2 mm。

3.根据权利要求2所述的一次性真空过滤器，其特征在于，所述的顶层微孔膜的孔径大于底层微孔膜的孔径；或者，所述的顶层微孔膜材质的强度高于底层微孔膜材质的强度。

4.根据权利要求3所述的一次性真空过滤器，其特征在于，所述的顶层微孔膜的平均孔径为1-5 um，所述的底层微孔膜的平均孔径为0.2-0.8 um。

5.根据权利要求1所述的一次性真空过滤器，其特征在于，所述的间隙内设有隔板，所述的隔板上具有供液体通过的孔隙，所述的隔板与第一容器的底部夹持底层微孔膜。

6.根据权利要求5所述的一次性真空过滤器，其特征在于，所述隔板的侧壁与第一容器的内壁形成径向限位，所述的隔板的上表面与顶层微孔膜在非过滤状态下存在间隙；或者，所述隔板的侧壁设有凹槽，所述凹槽内设置密封圈，所述隔板与第一容器的内侧壁形成可拆卸的密封。

7.根据权利要求5所述的一次性真空过滤器，其特征在于，所述的隔板具有沿径向延伸且呈等角度辐射状分布的多条第一筋条和环绕隔板中心呈环状的多条第二筋条，所述的第一筋条和第二筋条之间形成孔隙。

8.根据权利要求1所述的一次性真空过滤器，其特征在于，所述的第一容器的内底部设有环绕通孔延伸的上环状焊接面和下环状焊接面，所述的上环状焊接面和下环状焊接面间存在高度差，所述的下环状焊接面的径向尺寸小于上环状焊接面的径向尺寸，所述的底层微孔膜和顶层微孔膜分别焊接于下环状焊接面和上环状焊接面。

9.根据权利要求8所述的一次性真空过滤器，其特征在于，所述的间隙内设有隔板，所述的隔板上具有供液体通过的孔隙，所述的隔板与上环状焊接面和下环状焊接面之间的侧壁形成径向限位。

10.根据以上任一权利要求所述的一次性真空过滤器，其特征在于，所述的连接器的主体部分包括内管和外管，在所述的外管的侧壁上开设真空抽气口，所述的真空抽气口内部通道与所述的内管的外壁和外管的内壁间的空间及所述的第二容器的内部空间形成流体连通。

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