CN115532061A - 一种过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物过滤技术领域，公开了一种过滤装置，包括两片沿第一方向间隔平行设置的夹板以及夹设于两片夹板中间的过滤膜包，过滤膜包包括至少一层进液导流层、至少一层出液导流层及至少一层过滤膜层，进液导流层及出液导流层沿第一方向呈交错层叠设置，且相邻的进液导流层及出液导流层之间通过过滤膜层连通，过滤膜包上开设有均沿第一方向延伸的进液通道、出液通道及回流通道，进液通道及回流通道分别位于过滤膜包沿第二方向上相对的两侧，进液导流层连通进液通道与回流通道，出液导流层与出液通道相连通。本发明能够避免过滤膜层表面出现滤渣堆积，与垂直过滤的方式相比，极大地提高了过滤效率。

Description

一种过滤装置

技术领域

本发明涉及生物过滤技术领域，特别是涉及一种过滤装置。

背景技术

分离纯化是获得高纯度、高活性生物制药产品不可或缺的一个步骤，膜分离是其中常用的技术，可对特定分子量的物质进行过滤，这一过程使用的膜包括微滤膜、超滤膜与纳滤膜，依靠稳定的压力和流速，通过膜的孔径实现筛分作用，迫使大分子物质被截留，小分子成分被滤出，因此能够完成有效成分的分离、浓缩、纯化。

膜分离组件包括泵、膜包、管线、压力阀等，其中膜包是以导液网作为支撑，以过滤膜为过滤介质，依靠压强差为推动力进行过滤的核心部件。膜包中过滤膜之间通过导液网分隔，从而形成流道。目前，常见的膜包基本过滤单元为过滤膜层-导液网形成的堆叠结构，导液网都是平面结构，导液网对液体有导流的作用，过滤膜层与导液网间形成畅通的流道，该类过滤膜包都属于垂直式过滤，使用时过滤原液垂直穿过过滤膜，随着过滤的进行，滤膜的过滤效率会越来越低。

发明内容

本发明的目的是：设计一种在过滤的同时对过滤膜层表面进行冲刷的切向流过滤装置，能够保持其过滤效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种过滤装置，包括两片沿第一方向间隔平行设置的夹板以及夹设于两片所述夹板中间的过滤膜包，所述过滤膜包包括至少一层进液导流层、至少一层出液导流层及至少一层过滤膜层，所述进液导流层及所述出液导流层沿所述第一方向呈交错层叠设置，且相邻的所述进液导流层及所述出液导流层之间通过所述过滤膜层连通，所述过滤膜包上开设有均沿所述第一方向延伸的进液通道、出液通道及回流通道，所述进液通道及所述回流通道分别位于所述过滤膜包沿第二方向上相对的两侧，所述进液导流层连通所述进液通道与所述回流通道，所述出液导流层与所述出液通道相连通；

其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

优选的，所述夹板、所述进液导流层、所述出液导流层及所述过滤膜层均沿所述第二方向延伸。

优选的，所述过滤膜包具有多个所述进液通道及多个所述回流通道，各所述进液通道与各所述回流通道分别在所述过滤膜包沿所述第二方向上相对的两侧一一对应设置，且其中的任意两个通过所述进液导流层相互连通。

优选的，所述过滤膜包具有多个出液通道，所述出液通道位于所述过滤膜包沿第二方向上相对的两侧，且所述出液通道与所述进液通道和/或所述回流通道沿第三方向上相互交错间隔设置，其中，所述第三方向分别垂直于所述第一方向及所述第二方向。

优选的，所述进液通道的直径大于所述出液通道的直径。

优选的，所述过滤膜包包括至少两层的所述进液导流层及至少三层的所述出液导流层。

优选的，所述过滤膜包与所述夹板之间设有硅胶垫片。

优选的，所述进液导流层及所述出液导流层均设有呈多孔立体结构的导流网。

优选的，所述夹板上开设有多个用于连接管道的接口，各所述接口分别与所述进液通道、所述出液通道及所述回流通道一一对应连通。

优选的，两片所述夹板通过螺栓固定连接，所述螺栓位于所述过滤膜包的外侧。

本发明实施例一种过滤装置与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明实施例的过滤装置过滤时，过滤原液通过进液通道进入过滤膜包，在进液导流层中流动，在进液压力下往进液导流层两侧的过滤膜层移动，形成过滤效果，穿过过滤膜层的液体经出液导流层的导流作用从出液通道排出得到过滤液，剩余部分无法穿过过滤膜层，则沿出液导流层继续移动，经另一侧进入回流通道流出得到回流液，回流液可继续泵送至与过滤原液混合再次进入过滤膜包中进行过滤或浓缩。在该过程中，过滤原液在过滤的同时对过滤膜层的表面具有冲刷的作用，将滤渣通过进液导流层经回流通道排出，避免了过滤膜层表面出现滤渣堆积，与垂直过滤的方式相比，极大地提高了过滤效率。

附图说明

图1是本发明实施例过滤装置的轴测图；

图2是本发明实施例过滤装置的俯视图；

图3是图2中A-A方向的截面图；

图4是图2中B-B方向的截面图；

图5是图2中C-C方向的截面图；

图6是本发明实施例过滤装置的分解示意图；

图7是本发明实施例过滤装置过滤时的液体流动示意图。

图中，1、夹板；11、接口；

2、过滤膜包；21、进液导流层；22、出液导流层；23、过滤膜层；24、进液通道；25、出液通道；26、回流通道；

3、导流网；

4、螺栓；

5、硅胶垫片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图所示，在本发明中，x方向为第一方向，y方向为第二方向，z方向为第三方向，其中，x方向、y方向及z方向两两相互垂直。

如图1和图3所示，本发明实施例优选实施例的一种过滤装置，包括两片沿第一方向间隔平行设置的夹板1以及夹设于两片所述夹板1中间的过滤膜包2，所述过滤膜包2包括至少一层进液导流层21、至少一层出液导流层22及至少一层过滤膜层23，所述进液导流层21及所述出液导流层22沿所述第一方向呈交错层叠设置，且相邻的所述进液导流层21及所述出液导流层22之间通过所述过滤膜层23连通，所述过滤膜包2上开设有均沿所述第一方向延伸的进液通道24、出液通道25及回流通道26，所述进液通道24及所述回流通道26分别位于所述过滤膜包2沿第二方向上相对的两侧，所述进液导流层21连通所述进液通道24与所述回流通道26，所述出液导流层22与所述出液通道25相连通；

其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

该过滤膜包2为多层堆叠结构，具体地，过滤膜包2的基本过滤单元可以由出液导流层22-过滤膜层23-进液导流层21-过滤膜层23-出液导流层22组成，过滤膜层23内设有过滤膜，过滤膜可以为超滤膜或微滤膜等，根据用途选择滤膜孔径；导流层内设有导流网3，导流网3无过滤作用，仅起到支撑过滤膜、形成液体流动通道的作用，各层之间通过粘黏过滤膜及导流网3的周围进行粘合固定，过滤膜包2内含有多个基本过滤单元，基本过滤单元彼此之间的出液导流层22可以共用。在本实施例中，图2中的左侧大孔均为回流通道26，右侧大孔均为进液通道24，小孔均为出液通道25。

过滤时，如图7所示，过滤原液通过进液通道24进入过滤膜包2，在进液导流层21中流动，在进液压力下往进液导流层21两侧的过滤膜层23移动，形成过滤效果，穿过过滤膜层23的液体经出液导流层22的导流作用从出液通道25排出得到过滤液，剩余部分无法穿过过滤膜层23，则沿出液导流层22继续移动，经另一侧进入回流通道26流出得到回流液，回流液可继续泵送至过滤膜包2中进行过滤或浓缩。在该过程中，过滤原液在过滤的同时对过滤膜层23的表面具有冲刷的作用，将滤渣通过进液导流层21经回流通道26排出，避免了过滤膜层23表面出现滤渣堆积，与垂直过滤的方式相比，能够保证过滤效率持续稳定。

进一步地，所述夹板1、所述进液导流层21、所述出液导流层22及所述过滤膜层23均沿所述第二方向延伸。此时过滤原液沿进液导流层21流动方向也是过滤膜层23的切线方向，对过滤膜层23的表面冲刷效果最佳，切向流能够避免过滤膜层23表面滤渣堆积，保证过滤效率稳定。

进一步地，如图5所示，所述过滤膜包2具有多个所述进液通道24及多个所述回流通道26，各所述进液通道24与各所述回流通道26分别在所述过滤膜包2沿所述第二方向上相对的两侧一一对应设置，且其中的任意两个通过所述进液导流层21相互连通。设有多个进液通道24与多个回流通道26，彼此之间形成对流，能够提高对过滤膜层23表面的冲刷效果。

进一步地，如图2和图4所示，所述过滤膜包2具有多个出液通道25，所述出液通道25位于所述过滤膜包2沿第二方向上相对的两侧，且所述出液通道25与所述进液通道24和/或所述回流通道26沿第三方向上相互交错间隔设置，其中，所述第三方向分别垂直于所述第一方向及所述第二方向。具体地，出液通道25设于过滤膜包2沿第二方向上相对的两侧，也可单独设于一侧，在任一侧上，出液通道25与同在该侧的回流通道26或进液通道24交错间隔设置，便于液体排出，同时避免影响其切向冲刷的效果。

进一步地，所述进液通道24的直径大于所述出液通道25的直径，根据进液量与出液量设置，便于形成压力差。

进一步地，所述过滤膜包2包括至少两层的所述进液导流层21及至少三层的所述出液导流层22，具体地，过滤膜包2在第一方向上的两外侧可以为过滤膜层23，当过滤膜包2包括两层进液导流层21及三层出液导流层22时，其具体结构为过滤膜层23-出液导流层22-过滤膜层23-进液导流层21-过滤膜层23-出液导流层22-过滤膜层23-进液导流层21-过滤膜层23-出液导流层22-过滤膜层23，两外侧为过滤膜层23可以防止因外侧的导流层与夹板1之间形成缝隙而发生漏液，避免未经过滤的过滤原液从出液通道25流出。

进一步地，所述过滤膜包2与所述夹板1之间设有硅胶垫片5，能够支撑过滤膜包2，在过滤膜包2与夹板1之间形成隔离，保证过滤膜包2与夹板1之间贴合紧密避免漏液。

进一步地，所述进液导流层21及所述出液导流层22均设有呈多孔结构的导流网3，所述导流网3有多个筛孔，能够提供过滤原液或过滤后液体的流动的通道，且对过滤膜层23之间形成支撑效果。

进一步地，如图6所示，所述夹板1上开设有多个用于连接管道的接口11，各所述接口11分别与所述进液通道24的两端、所述出液通道25的两端及所述回流通道26的两端一一对应连通，接口11突出于夹板1设置，方便连接过滤原液管道、过滤后液体的管道等。本过滤装置使用的是微滤膜、超滤膜或纳滤膜，滤膜薄，且过滤孔径小，过滤时，进出液之间的压差较大，将导致过滤膜包2内压力大，滤膜鼓起而影响过滤过程。过滤膜包2两侧的夹板1将对过滤膜包2起夹持固定作用，保持过滤膜包2的形状。同时，进液通道24、出液通道25及回流通道26贯穿夹板1和过滤膜包2，因此过滤膜包2内的液体通过夹板1上的开孔进出，保证不漏液。

进一步地，两片所述夹板1通过螺栓4固定连接，所述螺栓4位于所述过滤膜包2的外侧，能够固定过滤膜包2，使其形成完整的过滤装置，且便于安装拆卸。

综上，本发明实施例提供一种过滤装置，其过滤时，过滤原液通过进液通道24进入过滤膜包2，在进液导流层21中流动，在进液压力下往进液导流层21两侧的过滤膜层23移动，形成过滤效果，穿过过滤膜层23的液体经出液导流层22的导流作用从出液通道25排出得到过滤液，剩余部分无法穿过过滤膜层23，则切向移动，经另一侧回流通道26流出得到回流液，回流液可继续泵送至与过滤原液混合再次进入过滤膜包2中进行过滤或浓缩。在该过程中，过滤原液在过滤的同时对过滤膜层23的表面具有切向冲刷的作用，形成的切向流经回流通道26排出，避免了过滤膜层23表面出现滤渣堆积，与垂直过滤的方式相比，极大地提高了过滤效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种过滤装置，其特征在于，包括两片沿第一方向间隔平行设置的夹板以及夹设于两片所述夹板中间的过滤膜包，所述过滤膜包包括至少一层进液导流层、至少一层出液导流层及至少一层过滤膜层，所述进液导流层及所述出液导流层沿所述第一方向呈交错层叠设置，且相邻的所述进液导流层及所述出液导流层之间通过所述过滤膜层连通，所述过滤膜包上开设有均沿所述第一方向延伸的进液通道、出液通道及回流通道，所述进液通道及所述回流通道分别位于所述过滤膜包沿第二方向上相对的两侧，所述进液导流层连通所述进液通道与所述回流通道，所述出液导流层与所述出液通道相连通；

其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

2.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述夹板、所述进液导流层、所述出液导流层及所述过滤膜层均沿所述第二方向延伸。

3.如权利要求2所述的过滤装置，其特征在于，所述过滤膜包具有多个所述进液通道及多个所述回流通道，各所述进液通道与各所述回流通道分别在所述过滤膜包沿所述第二方向上相对的两侧一一对应设置，且其中的任意两个通过所述进液导流层相互连通。

4.如权利要求3所述的过滤装置，其特征在于，所述过滤膜包具有多个出液通道，所述出液通道位于所述过滤膜包沿第二方向上相对的两侧，且所述出液通道与所述进液通道和/或所述回流通道沿第三方向上相互交错间隔设置，其中，所述第三方向分别垂直于所述第一方向及所述第二方向。

5.如权利要求4所述的过滤装置，其特征在于，所述进液通道的直径大于所述出液通道的直径。

6.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述过滤膜包包括至少两层的所述进液导流层及至少三层的所述出液导流层。

7.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述过滤膜包与所述夹板之间设有硅胶垫片。

8.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述进液导流层及所述出液导流层均设有呈多孔立体结构的导流网。

9.如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述夹板上开设有多个用于连接管道的接口，各所述接口分别与所述进液通道、所述出液通道及所述回流通道一一对应连通。

10.如权利要求1～9中任一项所述的过滤装置，其特征在于，两片所述夹板通过螺栓固定连接，所述螺栓位于所述过滤膜包的外侧。

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