CN1229170C - 内有循环回路的过滤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种待处理流体的切向过滤装置，它在外壳(2)中包括：隔离件(15)，安装在第一连通室(11)内，与相邻的定位板(4)作密封连接，将该室分成外面的第容积(V1)和里面的第二容室(V2)，且与上述双向回路连通。本隔离件包括一介于第一容室(V1)和第二容室(V2)之间的连通通道(24)，内部安装循环泵的滑板(23)，其传动轴(25)伸出第一室(11)以外并连接传动马达(26)；及保护壳(13)，与相邻的定位板(4)作密封装配，是第一连通室(11)的边界，且与穿过的滑板(23)的传动轴(25)密封。

Description

内有循环回路的过滤装置
技术领域
在此描述的发明，其技术领域和分子或微粒的分离有关，它应用一般叫做隔膜的分离元件，这种元件适合于分离待处理流体介质中所含分子或颗粒。
本发明对于一般的待处理流体介质的过滤，具体说是毫微过滤、超滤、细微过滤等方面特别适用。
背景技术
在目前的技术水平下，过滤流体的设备有好几种。例如，过滤设备可包括至少一个，通常二个过滤装置，每个过滤装置在其外壳中有一系列管状过滤元件，它们互相平行且其两端与定位板固定并且密封。每个过滤元件至少有一条待处理流体的循环通道。由于滤液在过滤元件外表面流出，过滤元件为流体提供切向过滤，因而可在定位板和外壳之间的收集容室中回收。
二台过滤装置串接安装在循环回路内，在此回路中，循环泵通过传送待处理流体的进口管、和回收流过过滤元件的流体(被称为滞留物)的回流管，而与过滤装置连接。循环泵确保待处理流体在过滤元件内高速流动，这时产生切应力将沉积在隔膜通孔表面的材料重新分散。
必须注意，这种防堵塞作用发生在由两台过滤装置、及用于待处理流体的进口管及回流管相串接的循环回路之中。就流体的处理而言，这种设备是满意的。但这种设备需要安装有几条管子和接头的循环回路，因而生产成本较高。此外，这种设备尺寸较大。
为了试图改正这些缺点，专利申请EP0217568提出一种过滤装置，在其外壳中包括一系列管状过滤元件，它们互相平行且其两端穿过定位板并密封。每根过滤元件都有至少一个待处理流体的环流通道，且将该流体过滤，其目的是在过滤元件外周面流出滤液，随后回收到位于定位板及外壳之间的收集容室中。每根过滤元件的一端通到使出路与回路连通的连通室，以便待处理流体可在二个不同系列的过滤元件中流动。整个循环回路外接使待处理流体循环的泵。因此这样的装置需要接在外的循环泵，因而提高其制造成本，加大了尺寸。
发明内容
本发明试图通过提出一种切向过滤流体的装置来改正以前技术的缺点，目的是降低生产成本，缩小尺寸，同时保持高的过滤量。
为了达到此目的，本发明提出的切向过滤装置将液体分成滤液和滞留物，该装置在其外壳中包括：
---至少一根待处理流体的入口管，
---至少一根滞留物的出口管，
---一系列的互相平行布置的管状过滤元件，每一该元件的端部穿过定位板且与其密封，每根过滤元件包括至少一个待处理流体的循环通道，并且为此流体提供过滤作用，以便在过滤元件外表面流出滤液，滤液随后收集到位于定位板和外壳之间的收集容室中，
---至少一根与滤液收集溶剂连通的滤液出口管，
---及，第一连通室，各过滤元件的一端通向此连通室，且该连通室在出路与回路之间提供至少一个用于待处理流体的循环回路。
根据本发明，本装置包括：
■隔离件：
---安装在第一连通室内，与相邻定位板密封，把该连通室分成第一和第二容室，它们的外边界和内边界是本隔离件，且与两向的流体管路连通；
---包括一条位于第一容室和第二容室之间的连通通道，
---内部安装循环泵的涡轮，涡轮的传动马达轴伸出第一室以便连接传动马达。
■及一保护壳，与相邻的定位板密封，形成第一连通室的边界且与穿过的涡轮传动轴密封。
附图说明
本发明的各种其他特点可参看附图从下面的说明中明白，图中示出本发明典型组合及操作的实例。
图1是本发明装置应用的一个实例的纵剖面图。
图2是沿图1的II-II线剖开的近似横截面图。
图3是根据本发明所述装置第一变形实例的局部剖开的正视图。
图4是图3所示装置的底视图。
图5是根据本发明所述第二变形实例的正剖面图。
具体实施方式
图1及图2示出可为任何一种待处理流体提供切向过滤的装置或组件1。装置1在其外壳2中包括一系列互相平行延伸的管状过滤元件3。每根过滤元件3的截面外形有如六边形或圆形。各过滤元件3包括至少一条通道31，它平行于过滤元件的纵轴线。通道31的表面覆盖至少一层分离层(未示)，目的是与通道内环流的流体介质接触，一或多层分离层的特性视要达到的分离或过滤能力而定。
过滤元件3的两端安装到固定在外壳2内的定位板4上。在经典结构中，每块定位板4上有通过管状过滤元件3的孔5。每个孔5有密封件，可将过滤元件3固定在定位板4上且流体密封。定位板4本身与外壳2形成收集容室6，用于收集离开过滤元件3的外圆表面的滤液。此收集容室6通过至少一个，在实施例中为二个出口管7来传送滤液。在所示实施例中，每个滤液出口管7是一段管子，连接到组成外壳2一部分的套管9上，套管9的两端各固定定位板4。因此，套管9与定位板4形成收集容室6的边界。
过滤装置1还包括在外壳之内的第一连通室11，第一连通室11越过一块定位板4外而与过滤元件3的一端相通，而过滤元件3的另一端越过另一定位板4外而通向第二连通室12。如在图1中清楚示出的，第一室11被限制在安装到套管9上面的保护壳13内，而第二连接室12则限制在其相邻的定位板4和安装到套管9及/或定位板4上的密封盖14之间。因此，外壳2由套管9、保护壳13及密封盖14组成。
在所示实例中，装置1包括一隔离件15，它安装在第一连通室11内，将第一室11分成第一容室V1和第二容室V2，第一容室V1用于把待处理流体沿初始方向f1输送到第一系列s1的过滤元件3；第二容室V2用于回收在第二系列s2的过滤元件3中沿与第一方向f1相反的第二方向f2流动的液体。因此，例如，隔离件15可以这样方式密封到相邻定位板4上，使第一室11的容积分成第一容室V1和第二容室V2，在所示实例中它们分别位于该隔离件的内侧和外侧。必须明白，属于第一系列的过滤元件3与第二系列的过滤元件3不同。按照优选的实施方式，隔离件15以这样方式来安装，使系列s1、s2的过滤元件3有大致相等的根数。在所示实例中，共有108根过滤元件3分布在6个圆环上。如图2可清楚看到，系列s1和s2各有54根过滤元件3。在此实例中，属于系列s1的过滤元件3位于隔离件15的延长线所形成的假想套管里面，而属于第二系列s2的过滤元件3位于该假想套筒3的外面。
在图1所示的实例中，隔离件15的形状像是安装在相邻定位板4上的锥形套管所形成的漏斗。管子17从固定套管16延伸的管子17穿过保护壳13并且密封。若要将待处理流体供应到第一容室V1，以确保第一系列S1的过滤元件3中的流体沿f1方向循环，在所示实例中，可将隔离件15的管子17连接到循环泵(未示)。因此，管子17用作待处理流体的入口管E。第一连通室11的第二容室V2与出口管S连通，以便使滞留物回流到循环泵入口。
上述过滤装置1的运行可直接得自前面的说明。
循环泵出来的待处理流体未送到第一容室V1，即隔离件15的内部。微处理流体进入第一系列s1的过滤元件3的通道31。待处理流体于是沿第一方向f1在第一系列管形元件3中流动，并随后进入第二连通室12。应当指出，一部分待处理流体以滤液形式离开过滤元件3的外表面并被收集容室6回收。回收到第二连通室12中的待处理流体然后在第二系列s2的过滤元件3中流动，因为以下事实，即第二容室V2与循环泵入口连通。待处理流体于是在第二系列s2的过滤元件3中沿与第一方向f1相反的第二方向f2流动。在此回程中，第二系列s2的过滤元件3的外表面流出的滤液被回收到收集容室6中。
因此，这一装置1包括待处理流体的完整环路，使它与应用二台串联安装过滤组件的设备比，能减少必要的连接管路。待处理流体在被认为是沿第一方向f1流出和沿第二方向f2回流或流入的通路或回路中流动。在所考虑的实例中，位于隔离件15延伸的理想壳体内的过滤元件3使流体沿第一方向流动，而在隔离件15延伸的理想壳体外装配的过滤元件则沿第二方向f2流动。当然，将泵的排出口直接接到出口S1同时将隔离件15的管子17连接循环泵的入口管，则第一和第二系列的过滤元件中流体的流向可以相反。
应当指出，过滤元件分成二个系列s1、s2，包括它们的数量相等，使每根过滤元件3中的流量相等。环流速率在切向防堵塞中是主要参数，在各根过滤元件3中的值也相同。
根据本发明，其原理在上面已说明的过滤装置1适合于包括一台循环泵。图3及图4示出本发明过滤装置1的第一变型，图中所示为垂直放置状态。为了简单起见，与图1及图2中所述相同的元件用相同编号。在此实例中，装置1在外壳2中也包括一系列过滤元件3，其两端用密封件20密封装配在定位板4上。滤液收集容室6被与定位板4密封的套管9包围。在此实例中，收集容室6连接密封盖14中的二个滤液出口7。为此，密封盖14可有二个孔21，它们一方面通过图中未示，但在密封盖14内的通道，与滤液出口连接，另一方面与在图中未示在相邻定位板4中且通向收集容室6的孔连通。这样，不包括出口7的套管9实现起来就简单了。
在此实例中，隔离件15内部形成循环泵的涡轮23的壳体22的边界。在此实例中，隔离件15的形状像高顶礼帽，密封在相邻的定位板4上。隔离件15的内部形成第二容室V2的边界，其外部和保护壳13一起形成第一容室V1的边界。保护壳13可作成二个部件131、132，它们用紧固件133互相接合并与定位板4连接。在隔离件15中的连通通道24确保待处理流体在容积V1、V2之间流动。涡轮23包括一根与传动马达26连接的传动轴25，马达安装在保护壳13的部件132上且可转动。传动轴25安装时最好与套管9的轴线对中，套管9中的过滤元件3沿套管轴线周围有规律的分布。保护壳13当然有一传动轴15的密封通道。
如图1及图2所示实例的说明一样，第一容室V1如下面所说那样将待处理流体延第一方向送到第一系列s1的过滤元件3中，而第二容室V2将沿与第一方向相反的第二方向在与第一系列s1的过滤元件3不同的第二系列s2的过滤元件3中流动的流体回收。应当注意，在此实例中，属于第一系列s1的过滤元件3位于隔离件15延长的假想套管的外侧，而属于第二系列s2的过滤元件3位于隔离元件15延长的假想套管的里侧。第一、第二系列s1、s2的过滤元件3，其根数分别为18、19。
另一优点是，第二连室12在密封盖14内，密封盖14装有待处理流体的入口E，滞留物排出口S，及上述的滤液出口7。第二连通室12的边界是相邻的定位板4，第二连通室12将待处理流体送到第二系列s2的过滤元件3，然后当流体已流入第一系列S1的过滤元件3中再将流体回收。第二连通室外12连接流体进口E并连接排出通过环流通道33的滞留物的出口S。
在所示实例中，密封盖14包括一实心段34，它使进口E与出口S隔开且形成室12的部边界，室12还被伸长段35包围。在一简单构造型式中，实心段34可取消，伸长段35也可取消。这时，连通室12占据密封盖14内部较大部分容积。
图3和4所示的装置1，其运行可直接从前面的说明得知。待处理流体通过入口E进入，并由涡轮23运转的作用，先经第二连通室12吸入第二系列s2的过滤元件3中。流体于是在第二系列s2的过滤元件3中上升，到第一室11的第二容室V2，循环回路的出路至此形成。在通过涡轮23的容积之后，待处理流体通过连通通道24并进入第一容室V1，以便指向第一系列s1的过滤元件3，至此构成循环回路的回流管路。流体流过第一系列s1的过滤元件3后被回收到第二连通室12，于是一方面分配给第二系列s2的过滤元件3，一方面分配给滞留物排出口S。
本装置1的运行因而与图1及2中所示装置的运行一样。这样的装置不仅包括待处理流体的循环回路，而且包括循环泵，从而进一步降低回路的需要量。密封盖14，保护壳13、定位板4、隔离件15及套管9最好以注射或模压塑料制造，加入增强纤维更好。
在前一实例中，泵吸入流体，经过第二系列s2的过滤元件；再经第一系列s1的过滤元件排出。当然改变涡轮转向可使流体经第一系列s1的过滤元件3吸入并经第二系列S2的过滤元件3排出。
图5示出根据本发明实现的装置，其中流体的循环回路的流程之一由包括至少一根管子40。在所示实例中，第二系列s2的过滤元件3取消了，管子40安装在外壳2内并且共轴，更精确地说安装在套管9内，并且安装在两定位板4之间。在此实例中，最后系列s2的过滤元件3安装在管40外面。
本发明的该装置，其运行和前面所述一样。在使用吸入泵的情况下，经入口E进入的待处理液体被吸进管子40并进入第一室11的第二容室V2。流体然后按上述进入第一容室V1，再流经第一系列s1的过滤元件。
当然也可改变涡轮转向，使流体在回路中改变方向。这时密封的管子40置于外围，从而与套管一起成为密封的环形空间的边界。过滤元件3于是置于密封的管子的里面。可应用几根管子40。这时第一系列s1的过滤元件3可被一根密封的管子取代，管子外径等于过滤元件3的外径，在这种结构中，待处理流体经这几根密封的管子并排入第二系列s2的过滤元件中。这样，一根或几根管子40置于循环回路的出路中。

Claims (10)

1.切向过滤的装置，将流体分成滤液和滞留物，该装置在其外壳(2)中包括：
---至少一个待处理流体的入口(E)；
---至少一个排出滞留物的出口(S)；
---一系列管状过滤元件(3)，这些元件(3)互相平行且其二端穿过定位板(4)并密封，每根过滤元件(3)包括至少一个待处理流体的流动通道(31)且对该流体进行过滤，以便在过滤元件的外周表面流出滤液，滤液回收到介于定位板(4)和外壳(2)之间的收集容室(6)中，
---至少一个滤液出口(7)，该出口与滤液收集容室(6)连通，
---及，第一连通室(11)，各过滤元件的一端通向此连通室，且该连通室在出路与回路之间提供至少一个用于待处理流体的循环回路，
其特征在于，它包括：
·隔离件(15)：
 ---安装在第一连通室(11)内，与相邻的定位板(4)密封连接，将该室分成外面的第一容室(V1)和里面的第二容室(V2)，第一、二容积(V1、V2)与出路及回路连通，
---包括一条介于第一容室(V1)和第二容室(V2)之间的连通通道(24)，
---内部安装一台循环泵的涡轮(23)，其上所装传动轴(25)伸出第一室(11)外并与传动马达(26)连接，
·以及保护壳(13)，此壳与相邻的定位板(4)密封，形成第一连通室(11)的边界且与穿过的涡轮(23)的传动轴(25)密封。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：过滤元件(3)分成布置在待处理流体出路中的第一系列(s1)和布置在待处理液体回路中的第二系列(s2)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：过滤元件(3)放置在待处理液体的回路中，而出路由至少一根直接连到入口(E)的管子(40)组成。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：管子(40)在外壳(2)内侧作同心布置，且安装在二块定位板(4)之间。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：隔离件(15)安装得使第一及第二系列(s1、s2)的过滤元件(3)的数目大致相等。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：传动轴(25)与套管(9)共轴，传动马达(26)支承在保护壳(13)上。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：它包括第二连通室(12)，其边界是密封盖(14)和并非是第一连通室(11)边界的定位板，该第二连通室(12)将流体传送到出路并将流经回路的待处理流体回收。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：形成第二连通室(12)边界的密封盖(14)装有：
一待处理流体的入口(E)，
一排出滞留物的出口(S)，
一及滤液出口(7)，它通过相邻定位板(4)和密封盖(14)中的孔与滤液收集容室(6)连通。
9.如权利要求1或8中所述的装置，其特征在于：二块定位板(4)用形成滤液收集容室(6)边界的套管(9)在它们中间连接。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于：保护壳(13)、定位板(4)、隔离件(15)及套管(9)都用塑料制作。
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