CN113975922A - 一种pvb层压真空系统用过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PVB层压真空系统用过滤装置，它包括排气部、滤气部和集液部，所述排气部底部设置有排气滤网，顶部设置有排气口；所述滤气部底部侧面设置有进气口，外壁设置有冷却管，内部设置有过滤件，所述过滤件为设置在中心轴上的由主螺旋叶片和副螺旋叶片组成的双螺旋叶片，中心轴设置在滤气部的中心可自由旋转，所述双螺旋叶片上设置有数个凸点；所述集液部包括暂存斗和集液筒，暂存斗和集液筒之间设置有隔板，隔板上设置有自由开闭排液孔的排液阀，所述集液筒的筒壁设置有充气阀门，底部设置有排液口。本发明有效降低了PVB胶膜层压析出物在管道及真空泵内的残留量，保证了PVB层压工艺的稳定性，降低了真空设备的故障机率。
Description
技术领域
本发明涉及一种PVB层压真空系统用过滤装置，属于光伏组件生产技术领域。
背景技术
PVB胶膜，即聚乙烯醇缩丁醛薄膜，属于热塑性树脂，具有可重复加工性，无交联反应；具有很强的粘接性能，安全性高于EVA膜；流动性要差，可以防止加工过程中胶膜流溢情况的发生；配方简单，品质控制稳定，保质期长；同时国内玻璃幕墙规范明确提出“应用PVB”的规定，BIPV光伏组件采用PVB代替EVA制作能达到更长的使用寿命。因此PVB胶膜以优良的光学性能、耐高温、低温、机械性能和对无机玻璃良好的粘结性能成为光伏组件生产首选的原材料。
光伏组件的生产一般是按照玻璃—胶膜—电池片—胶膜—玻璃的顺序敷设好后，放入层压机中层压，然后封装。在层压阶段，需要抽取真空确保组件内没有气泡，而胶膜在层压加热过程中，会产生大量的析出物，如果这些析出物在抽取真空的过程中随着抽取气体残留在真空管路、真空泵内，不仅会影响真空腔室内的本底真空度，还会大大缩短真空管道、真空泵的使用寿命。因此在抽真空时，需要对胶膜层压析出物进行过滤分离，保证真空系统抽取气体的洁净度。
目前光伏行业内层压真空系统的过滤方法，主要是针对EVA(聚乙烯-聚醋酸乙烯酯)或POE(聚烯烃)胶膜所设计，EVA胶膜的层压析出物主要包含有醋酸分子、EVA树脂颗粒、交联剂等，POE胶膜的层压析出物主要包含有PO颗粒、交联剂等，而这些层压析出物多为大质量、大颗粒物质，过滤方法都是通过简单的离心、物理过滤、冷凝等方式，将大质量、大颗粒物质分离，从而在过滤方法尾端得到相对洁净的气体，以减小设备负担。并且该方法只是将层压析出物与抽真空的气体进行简单的分离，并未进行有效的隔离或清理，在真空状态下，冷凝的液态物质会再次汽化为蒸汽，极易发生二次污染的情况。与EVA、POE胶膜层压析出物相比，PVB胶膜在层压过程中会析出大量脂类、酯类、水汽等小质量、小颗粒物质，EVA和POE的析出物分子质量、直径均偏大，更易被过滤装置捕捉、分离，而PVB析出的醇类、酯类、水汽等物质，因质量小、密度小，极不易进行分离，若使用现有的EVA和POE采用的单离心过滤方式和结构，小质量的物质无法得到足量的侧向力运动到筒壁；滤网的直径偏大，无法对小物质进行有效拦截，同时滤网采用平面设计，等效截面积不足，在使用过程中极易发生堵塞情况；没有专门用于隔离过滤物的空间，过滤物始终在装置内，小物质极易再次进入真空系统，从而降低装置的过滤效能。因此现有的过滤方法无法对这些小质量、小颗粒物质进行有效过滤，仍会有80％左右的量会进入到真空系统中。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种PVB层压真空系统用过滤装置，解决了PVB胶膜在使用层压机夹胶过程中大量析出物的过滤问题，有效的降低了PVB胶膜层压析出物在管道及真空泵内的残留量，保证了大部份管道及真空泵内的气体洁净度，保证了PVB层压工艺的稳定性、降低了真空设备的故障机率。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案提供了一种PVB层压真空系统用过滤装置，它包括相互连接在一起的排气部、滤气部和集液部，所述排气部为锥形，底部设置有排气滤网，顶部设置有排气口；所述滤气部底部侧面设置有进气口，外壁设置有冷却管，内部设置有过滤件，所述过滤件为设置在中心轴上的由主螺旋叶片和副螺旋叶片组成的双螺旋叶片，中心轴设置在滤气部的中心，所述双螺旋叶片上设置有数个凸点；所述集液部包括暂存斗和集液筒，暂存斗和集液筒之间设置有隔板，隔板上设置有自由开闭排液孔的排液阀，所述集液筒的筒壁设置有充气阀门，底部设置有排液口。
上述过滤装置的使用方法为：将滤气部的进气口与层压真空腔室连接，排气部的排气口与真空泵进气管连接，冷却管的两端分别接入冷却水的进水与回水。
使用过程中气体在装置中的运动过程为：抽真空时，层压真空腔室内的夹杂着胶膜层压析出物的工艺气体从进气口进入滤气部中，工艺气体从滤气部中心轴底部开始向顶部爬升，工艺气体在延中心轴向上导流时，会呈螺旋状行进，此时会形成大约560个重力的离心力，工艺气体内质量密度≥18g/mol的杂质都会被甩在滤气部的内壁上而与气体分离，甩在内壁上的物质由于重力作用掉落进集液部；在爬升过程中，由于双螺旋叶片的干涉，工艺气体会被分为双股螺旋上升气流，两股气流相互纠缠，工艺气体内的杂质会发生碰撞、翻滚，改变杂质的运动方向，使杂质的运动方向不再同气流一起行进；同时在工艺气体向上爬升的通道中，双螺旋叶片上设置的规律排列的凸点，会使工艺气体通过的截面积不停的规律变化，对气体进行扰乱，从而使气体内杂质产生不规律运动，而双螺旋叶片上设置的大量凸点，会对气体中的杂质进行阻挡，偏转杂质运动方向，杂质在凸点间来回撞击，直至动能消减后掉落到滤气部底部进入集液部，从而达到过滤效果。设置在滤气部外壁的冷却管对滤气部及内部的中心轴进行散热，使滤气部内部温度保持在18℃左右，滤气部内部的工艺气体中夹杂的油类、水类杂质会迅速冷凝，依附在滤气部内壁、中心轴、双螺旋叶片的表面，并随着重力作用沿其表面流入集液部。经滤气部冷凝，离心分离，气体纠缠、扰乱陷落处理后的工艺气体，会进入排气滤网进行再一次的增强过滤，进一步去除气体中的杂质。
进一步的，所述排气滤网采用波浪形设计，其截面形状为波浪形，过滤孔的孔径大小为0.5～1μm。其过滤面积可达到滤网平面面积的3倍以上，可保证气体的过滤量，减小对真空泵抽气量的影响。
进一步的，所述冷却管内嵌在滤气部外壁上，可以保证冷却管与滤气部的最大接触面，保证降温性能。所述内嵌方式包括但不限于在滤气部外壁的相应位置进行开槽加工，将冷却管埋置在加工好的槽内，并采用铜焊接工艺进行固定。
进一步的，所述主螺旋叶片的宽度为副螺旋叶片宽度的2～4倍，优选3倍，从而使沿主螺旋叶片导流的气体与沿副螺旋叶片导流的气体，两者之间可以形成双螺旋干涉。
进一步的，所述凸点为直径4～6mm的半球状体。
所述凸点在双螺旋叶片上平行排列，相邻凸点之间的间距为4～8mm。
直径4～6mm的半球状体凸点在双螺旋叶片上等间距平行排列，可以将废气通过的气道宽度形成4～6mm的规律波形变化，废气在沿着凸点行进时，会形成上下左右多方向的波动，气流的行进方向也发生细微的变化，上下方向的气流会形成蛇形扰动、左右方向的气流也会形成蛇形扰动，扰动带动废气内的物质相互碰撞、反弹，撞击向筒壁，同时凸点也会对其进行阻拦，使大部份物质不会随气流方向流向滤网，从而高效的分离气体与颗粒物。
进一步的，所述凸点设置在双螺旋叶片的正反两面，增强了凸点对杂质的撞击效果。
本发明过滤装置的所有部件优选采用紫铜材料进行加工，可加速层压尾气的降温、冷凝，同时具有很好的耐磨、耐腐蚀、耐氧化性能。本发明滤气部内壁、双螺旋叶片表面、凸点表面均涂有疏水、疏油、超耐磨防腐纳米涂层，可避免颗粒撞击造成叶片表面坑洼，减少废物堆积的概率，同时油类、水类物质也不会在表面形成粘连。
经本发明过滤装置滤气部过滤后的杂质会进入暂存斗内暂存，当需要对暂存斗内杂质进行清理时，可以控制排液阀打开排液孔，使杂质从暂存斗进入到集液筒中，然后关闭排液孔，由于此时集液筒内为真空状态，因此需要打开充气阀门，确保集液筒内部的气压与环境气压相同，这样才能轻松打开排液管上的密封件，方便杂质通过集液筒底部设置的排液口排出。
进一步的，所述暂存斗的形状为锥形，更加有利于冷凝物的收集，可避免冷凝物粘附、残留在斗壁。
进一步的，所述排液阀的结构包括但不限制于排液阀片与控制把手的结构形式，排液阀片用于封闭排液孔，把手与排液阀片连接，用于控制排液孔的开闭。
进一步的，为了方便杂质更好的排出，所述排液口连接有排液管，排液管出口设置了密封件。所述密封件包括但不限制于带密封圈的堵头螺栓，密封件以确保优良的密封性为前提。
与现有技术相比，本发明排气部采用锥形设计，处理后的层压尾气排出时，气流通道截面积变化，形成烟囱效应，加大气流的排出流速；排气滤网采用波形折弯压缩技术处理，有效扩大了过滤面积，在保证过滤效果的同时，加大了通气量，减小了对真空泵抽气量的影响；滤气部内双螺旋叶片的结构设计相较现有技术的单螺旋叶片结构，其离心分离效果更好，并且本发明滤气部的过滤原理不仅只是离心分离和冷凝分离，而是将层压尾气的过滤分为离心、纠缠、扰乱陷落、急速冷凝和增强过滤五个过程，保证了气体的高效过滤，确保通过过滤装置分离后的气体内颗粒物质极少，保证了真空系统的安全性，提高了真空设备的寿命。同时针对PVB层压析出物(脂类、酯类、水汽)，本装置通过纠缠、扰乱陷落、急速冷凝和增强过滤相结合的方法，保证PVB层压析出物的过滤效率达到95％。本发明集液部采用暂存斗与集液筒的双斗设计，相较于现有的单斗设计，双斗可分别单独进行工作，可在不停机、不拆卸的情况下将废弃物隔离在真空系统外，因此本发明可以保证在不停机、不拆卸的情况下实现废弃物的清理，实用性更好；同时，本发明可以及时的将废弃物隔离在真空系统外，避免了过滤处理后的废弃物由于无法进行有效隔离或清理，在真空状态下，冷凝的液态物质会再次汽化为蒸汽，造成二次污染的情况。
附图说明
图1为本发明过滤装置的立体结构示意图；
图2为本发明过滤装置排气部的结构示意图；
图3为本发明过滤装置滤气部的结构示意图；
图4为本发明过滤装置滤气部内过滤件的结构示意图；
图5为图4中A的放大示意图；
图6为本发明过滤装置集液部的结构示意图；
图7为本发明过滤装置集液部内隔板的结构示意图；
图8为气体和杂质在滤气部内离心分离的走向示意图；
图9为气体和杂质在滤气部内纠缠分离的走向示意图；
图10为气体和杂质在滤气部内扰乱分离的走向示意图；
图11为增强过滤气体走向示意图。
图中标记：
1-排气部、101-排气口、102-排气滤网；
2-滤气部、201-进气口、202-冷却管、203-中心轴、204-主螺旋叶片、205-副螺旋叶片、206-凸点；
3-集液部、301-暂存斗、302-集液筒、303-隔板、3031-排液孔、3032-排液阀片、3033-把手、304-排液管、305-堵头螺栓。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图7，本发明提供了一种PVB层压真空系统用过滤装置，它包括相互连接在一起的排气部1、滤气部2和集液部3，如图2所示，所述排气部1为锥形，顶部设置有排气口101，底部设置有排气滤网102，排气滤网102采用波形折弯压缩技术处理，其截面形状为波浪形，过滤孔的孔径大小为0.5～1μm，其过滤面积可达到滤网平面面积的3倍以上，可保证气体的过滤量，减小对真空泵抽气量的影响。锥形排气部的设计可加大气流的排出流速。
参见图3至图5，所述滤气部2底部侧面设置有进气口201，进气口201优选采用平开口设计，保证最大气流通过量；滤气部2外壁设置有冷却管202，冷却管优选内嵌在滤气部外壁上，可以保证冷却管与滤气部的最大接触面，保证降温性能。所述内嵌方式包括但不限于在滤气部外壁的相应位置进行开槽加工，将冷却管埋置在加工好的槽内，并采用铜焊接工艺进行固定。滤气部2内部设置有过滤件，所述过滤件为设置在中心轴203上的由主螺旋叶片204和副螺旋叶片205组成的双螺旋叶片，中心轴203设置在滤气部的中心，所述双螺旋叶片上设置有数个凸点206；进一步的是，所述主螺旋叶片204的宽度为副螺旋叶片205宽度的2～4倍，优选3倍，从而使沿主螺旋叶片导流的气体与沿副螺旋叶片导流的气体，两者之间可以形成双螺旋干涉。
进一步的，所述凸点为直径4～6mm的半球状体。
所述凸点在双螺旋叶片上平行排列，相邻凸点之间的间距为4～8mm。
进一步的，所述凸点设置在双螺旋叶片的正反两面，增强了凸点对杂质的撞击效果。
参见图6和图7，所述集液部3包括暂存斗301和集液筒302，暂存斗和集液筒之间设置有隔板303，隔板303上设置有自由开闭排液孔3031的排液阀，所述集液筒的筒壁设置有充气阀门(图中未示出)，底部设置有排液口(图中未示出)。
暂存斗301的形状优选为倒锥形，更加有利于冷凝物的收集，可避免冷凝物粘附、残留在斗壁。
上述排液阀的结构包括但不限制于图7所示的排液阀片3032与把手3033的结构形式，排液阀片3032用于封闭排液孔3031，把手3033与排液阀片3032连接，用于控制排液孔3031的开闭。
进一步的，为了方便杂质更好的排出，所述排液口连接有排液管304，排液管304出口设置了密封件。所述密封件包括但不限制于图6所示的带密封圈的堵头螺栓305。
本发明过滤装置的所有部件优选采用紫铜材料进行加工，可加速层压尾气的降温、冷凝，同时具有很好的耐磨、耐腐蚀、耐氧化性能。本发明滤气部内壁、双螺旋叶片表面、凸点表面均涂有疏水、疏油、超耐磨防腐纳米涂层，可避免颗粒撞击造成叶片表面坑洼，减少废物堆积的概率，同时油类、水类物质也不会在表面形成粘连。
本发明过滤装置的使用方法为：将滤气部的进气口201与层压真空腔室连接，排气部的排气口101与真空泵进气管连接，冷却管202的两端分别接入冷却水的进水与回水。
层压抽真空时，层压真空腔室内的夹杂着胶膜层压析出物的工艺气体从进气口201进入滤气部2中，工艺气体在滤气部2中的运动过程分为离心-纠缠-扰乱陷落-急速冷凝-增强过滤五大步骤：
S1离心：如图8所示，工艺气体在延中心轴向上导流时，中心轴的螺旋结构会使气体形成螺旋上升气流，产生1000转/分钟的转速，根据离心因素公式计算：离心因素＝离心力/重力＝mω2r/mg＝(2×3.1415×16.667)2×0.5/9.8＝560，旋转气流可产生大约560个重力的离心力，气体内的杂物可获得大量的离心力，被甩至滤气部内壁掉落；
S2纠缠：如图9所示，由于不断旋转的双螺旋叶片的干涉，工艺气体会被分为双股螺旋上升气流，两股气流相互纠缠，尾气内的废弃物杂质会发生碰撞、翻滚，改变杂质的运动方向。废弃物杂质的初始运动方向与气流的相同，通过双股螺旋上升气流间的纠缠，使废弃物的运动方向得以改变，不再同气流一起行进，从而达到过滤尾气的效果；
S3扰乱陷落：如图10所示，在尾气气流行进通道中，加入大量的凸点阻挡物，阻挡物进行规律的波形变化，使尾气通过的截面积不停的规律变化，对气体进行扰乱，从而使气体内杂质产生不规律运动；同时，大量涂装有纳米涂层的特定弧度凸点，当杂质撞击到凸点时，运动方向发生偏转，在凸点间来回撞击，直至动能消减后掉落到底部；
S4急速冷凝：设置在滤气部外壁的冷却管对滤气部及内部的中心轴进行散热，使滤气部内部温度保持在18℃左右，滤气部内部的工艺气体中夹杂的油类、水类杂质会迅速冷凝，依附在滤气部内壁、中心轴、双螺旋叶片的表面，并随着重力作用沿其表面流入集液部；
S5增强过滤：S1至S4四个步骤同时进行，经滤气部离心、纠缠、扰乱陷落、急速冷凝处理后的工艺气体，会进入排气滤网102进行再一次的增强过滤，如图11所示，进一步去除气体中的杂质。
经本发明过滤装置滤气部过滤后的杂质会进入暂存斗内暂存，当需要对暂存斗内杂质进行清理时，可以控制排液阀打开排液孔，使杂质从暂存斗进入到集液筒中，然后关闭排液孔，由于此时集液筒内为真空状态，因此需要打开充气阀门，确保集液筒内部的气压与环境气压相同，这样才能轻松打开排液管上的密封件，方便杂质通过集液筒底部设置的排液口排出。
下面以具体实施例来说明本发明过滤装置的过滤效果。
实施例1：
实验所用气体为制备双玻结构的碲化镉发电玻璃(光伏玻璃—PVB胶膜—碲化镉电池片—PVB胶膜—光伏玻璃背板)时层压加热过程中抽真空时所抽取的气体，采用气象色谱分析仪对其进行检测，该气体中层压析出物的含量为30％，在层压加热抽真空前，采用现有的EVA胶膜层压分离技术对气体进行过滤后再进入真空系统，现有的EVA胶膜层压分离技术主要参数为：单螺旋分离，废气转速为200转/分钟，冷凝温度为25℃，对进入真空系统的气体进行检测分析，气体中层压析出物的含量为24％。
实施例2：
实验所用气体同实施例1，在层压加热抽真空前，采用本发明装置对气体进行过滤后再进入真空系统，对进入真空系统的气体进行检测分析，气体中层压析出物的含量为1.5％。
综上可知，现有技术无法对PVB层压析出物进行有效过滤，过滤后，仍会有80％左右的析出物会进入到真空系统中，而本发明装置可对PVB层压析出物进行有效过滤，可保证PVB层压析出物的过滤效率达到95％以上。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：包括相互连接在一起的排气部、滤气部和集液部，所述排气部为锥形，底部设置有排气滤网，顶部设置有排气口；所述滤气部底部侧面设置有进气口，外壁设置有冷却管，内部设置有过滤件，所述过滤件为设置在中心轴上的由主螺旋叶片和副螺旋叶片组成的双螺旋叶片，中心轴设置在滤气部的中心，所述双螺旋叶片上设置有数个凸点；所述集液部包括暂存斗和集液筒，暂存斗和集液筒之间设置有隔板，隔板上设置有自由开闭排液孔的排液阀，所述集液筒的筒壁设置有充气阀门，底部设置有排液口。
2.根据权利要求1所述的一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：所述排气滤网的截面形状为波浪形，过滤孔的孔径大小为0.5～1μm。
3.根据权利要求1所述的一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：所述冷却管内嵌在滤气部外壁上。
4.根据权利要求1所述的一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：所述主螺旋叶片的宽度为副螺旋叶片宽度的2～4倍。
5.根据权利要求1所述的一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：所述凸点为直径4～6mm的半球状体。
6.根据权利要求1或5所述的一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：所述凸点在双螺旋叶片上平行排列，相邻凸点之间的间距为4～8mm。
7.根据权利要求6所述的一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：所述凸点设置在双螺旋叶片的正反两面。
8.根据权利要求1所述的一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：所述暂存斗的形状为锥形。
9.根据权利要求1所述的一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：所述排液阀包括排液阀片和控制排液阀片开闭排液孔的把手。
10.根据权利要求1所述的一种PVB层压真空系统用过滤装置，其特征在于：所述排液口连接排液管，排液管出口设置密封件。
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- 2021-11-12 CN CN202111339176.6A patent/CN113975922A/zh active Pending
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