CN1623636A - 一种折叠的管式膜及该管式膜构成的过滤器 - Google Patents

Abstract

一种折叠的过滤膜是采用折叠或封堵的方法将高分子板式膜、各种滤布、滤网、滤纸或者陶瓷膜片等褶叠加工成纵断面是瓦楞形或梯形，再沿长度方向波峰相对往复折叠或单张波峰相对重叠平行排列贴合成整体，或将若干个褶叠的过滤膜和未褶叠的过滤膜按顺序和方向交叉重叠贴合，端面交替封堵，构成立方体折叠的管式膜及过滤器。将其车削成圆柱体，用玻璃纤维树脂缠绕成具有封头和进出口的圆柱体管式膜过滤器，或者直接装于矩形壳体内成为重力式膜过滤器。该过滤膜壁薄且结构牢固，缩小了体积和占地面积并且过滤面积大，生产方法简单，适于制造大型过滤器，产品适用于轻工石化生产、市政和工业给水、循环水和污水处理及空气过滤。

Description

一种折叠的管式膜及该管式膜构成的过滤器

所属技术领域

本发明涉及水处理和石化轻工等领域的过滤和净化技术，尤其是一种折叠的管式膜及该管式膜构成的过滤器。

背景技术

公知的过滤膜，按其原始形状可分为管式膜和平板膜两种。管式膜是以管壁为过滤介质的过滤膜，具有湍流流动，截污能力大，对堵塞不敏感，易清洗，膜管中流体流动的阻力损失小等优点和结构特点，广泛应用于微滤和超滤。管式膜分为中空纤维管(φ1-2.5mm)、窄孔管(φ5-15mm)、大孔管(φ30-50mm)三种。

国内外应用较广的是以制膜液纺丝技术纺制的中空纤维管式超滤膜过滤器。中空纤维管式膜组件装填密度高，制造费用较低，但对堵塞很敏感，只适于过滤经预处理后的低浊度低污染的液体。

微孔过滤多采用管外径大于10mm的烧结管式膜，中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T3068-1997《高分子烧结微孔管式过滤器》中所列有φ_外31×φ_内20×1000、φ38_外×φ_内20×1000和φ50_外×φ_内30×1000三种过滤管规格，用PE、PP、PVDF等高分子塑料粉末烧结的管壁厚5.5-10mm，过滤精度有5μm～100μm共八种，过滤面积有0.5～300m² 16个常用规格，属于压力式过滤器。由于烧结管容易偏心，厚度一般大于2mm。现有管式膜过滤管壁厚，能耗大，容易污染堵塞，水反洗不彻底，单位体积膜面积小，结构复杂，制造困难等缺点。

平板膜应用在板框式膜组件、折叠型筒式膜组件和螺旋卷式膜组件中。螺旋卷式膜组件因流道狭窄、易污染、难清洗等缺点，仅应用于纳滤和反渗透膜组件及部分超滤膜组件，用于深度处理，不适于过滤悬浮固体和浊度较高的液体。折叠的膜过滤器是为了增大过滤面积，把一张膜按一定的尺寸和规格褶叠成百褶型，环绕装于圆筒中制成的筒式膜过滤器，如折叠滤芯、机器的空气过滤器和机油过滤器(油格)等。水处理上常用的标准折叠滤芯是将过滤膜褶叠环绕装在外经2.75″(70mm)、长10″(250mm)的圆筒内的，滤芯内径25mm，也就是说，百褶型过滤膜的褶高约20mm，一个折叠滤芯的过滤面积仅0.5m²，一个较大的过滤器需要多个折叠滤芯串联和并联固定在过滤器内才能做成。单个的折叠滤芯、空气过滤器或油格都有装置小、装填密度小和纳污能力小等缺点，而且其折叠夹角很小，所以流道小，不适于污染较重或浊度较高的流体过滤，折叠筒式膜过滤器应用领域也受到限制。

发明内容

为了克服现有管式膜易堵塞，折叠筒式膜过滤器装置小、装填密度小和纳污能力小等缺点和板式膜在结构、应用方面的不足，本发明借鉴瓦楞纸箱和蜂窝斜管生产类似的工艺技术和装备，将板式膜采用折叠或封堵的方法制成一种折叠的管式膜，制成该管式膜的同时构成管式膜过滤器。该过滤膜结构牢固，可以缩小过滤器的体积和占地面积并且过滤面积大，生产方法简单，适于制造大型过滤器，产品适用于轻工石化生产、市政和工业给水、循环水和污水处理以及空气过滤。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种折叠的过滤膜，其特征在于利用瓦楞纸箱或蜂窝斜管生产或类似的技术和装备，将该过滤膜褶叠加工成截面呈波纹状或梯形状、三角齿状、矩形齿状等其中的一种，再往复折叠或交替封堵制成折叠的管式膜及过滤器。在制成管式过滤器后这种折叠的管式膜是平行排列的，即膜的一侧折成一列进液管(过滤管)，膜的另一侧构成一列相邻的出液管，且进液管和出液管大小、形状相似，不是环绕在圆筒里。用这种方法可以将具有一定厚度和强度的定尺或不定尺长度的高分子板式膜、各种滤布、滤网、滤纸或者陶瓷膜坯制成各种不同用途的过滤器。

上述折叠的管式膜，其特征在于：同一张过滤膜被压制成为若干个互相平行的褶叠单元和若干个与褶叠单元连接为一体的折叠痕迹，相邻两个褶叠单元的波峰相对重叠贴合，两端的折叠痕迹形成两个端面，一个是作为封堵面，另一个端面敞开形成空腔，若干个相邻空腔分别作为该立方体管式膜过滤器的滤前流道和滤后流道，折叠的两层之间可以夹一张网(孔)板或若干与折叠痕迹平行的纤维丝，以增强膜元件的抗压强度。

上述的折叠的管式膜，其特征在于：所说的褶叠单元是单张定尺过滤膜，相邻两个单张定尺过滤膜的波峰相对重叠贴合，膜两端交替封堵形成两个端面，其中一个端面封堵，另一个端面敞开形成空腔，再将与这个敞开端面相邻的端面封堵。敞开的若干个单张定尺过滤膜构成的若干个相邻空腔分别作为该立方体管式膜的滤前流道和滤后流道。封堵的两层之间夹一张网(孔)板或若干与端面平行的纤维丝，以增强膜元件的抗压强度。

上述折叠的管式膜，其特征还在于：所说的过滤膜用一张经过褶叠加工和另一张没有褶叠的膜贴合形成管式膜，一端封堵形成一个单元；将一个单元封堵端对齐重叠贴合在另一个单元上，贴合面上另一端封堵。这样若干个褶叠的过滤膜和未褶叠的过滤膜按顺序和方向交叉重叠贴合，端面交替封堵，形成两个封堵端面和若干滤前流道(管式膜)、滤后流道，构成立方体管式膜过滤器。

上述折叠的过滤膜制作的管式膜，其特征在于：所说的管式膜断面是两个波纹相对的类似圆形或四边形、六边形或三角形。

上述折叠的过滤膜制作的管式膜，其特征在于：所说的贴合是用热熔粘贴、胶合剂粘贴、焊接和缝纫等其中一种方法，使两层膜固定在一起。

用上述管式膜制造的过滤器，其特征在于：所说的立方体管式膜作为膜组件四周用玻璃钢、胶泥或水泥等加固，做成一定强度的外壳，直接安装于矩形壳体内，或者直接安装于矩形池(槽)体内组成过滤器。

用上述管式膜制造的过滤器，其特征在于所说的立方体管式膜四周被车削成圆柱体后，用环氧树脂玻璃纤维缠绕成一个具有两端封头和进出料口的整体管式膜过滤器。

用上述管式膜制造的过滤器，其特征在于该管式膜是瓦楞形滤膜构成的，削磨后安装于筒形壳体内，成为空气过滤器、油格或者家用过滤器。

本发明的有益效果是：

1.本发明的折叠的管式膜是将板式膜折叠或封堵制成的，制成该管式膜的同时构成过滤器。

2.本发明的生产方法简单，适宜工业化生产。利用瓦楞纸箱或蜂窝斜管生产类似的技术和装备，用机械辊压使平板膜成为宽度方向的纵断面形状是波纹形或者梯形的过滤膜，机械压痕折叠、贴合，一张长的板式膜即可制成过滤面积很大的波纹形或者梯形管式膜过滤器。本发明比现有技术烧结的管式微滤膜生产自动化程度高、效率高，产量高，成本低。

3.本发明的管式过滤膜与烧结的管式膜相比，壁厚较薄，以波纹形聚丙烯微滤膜为例，厚度为0.2～0.5毫米，相邻两个褶叠单元形成的过滤管内径为2～20mm，膜的公称孔径很小，不易被污染物堵塞，膜的单位面积透水率和截留量大大提高。

4.本发明的过滤器单位体积过滤面积大，大大缩小了过滤器的体积和占地面积。以膜厚0.3mm，内切圆直径φ3mm聚偏氟乙烯微滤膜为例，φ325×1000过滤器的有效膜面积为33m²；波距6 mm峰高5mm的波纹形聚偏氟乙烯膜与未加工的平板膜制成的φ600×1500、φ800×1500和1000×1000×1000的过滤器的有效膜面积分别为140m²、250m²和500m²，其流道宽敞，阻力小。

4.本发明的管式膜及过滤器结构牢固。本发明过滤膜尽管很薄，过滤管内切圆直径比较小，但波纹相对形成的过滤管内切圆对称的四角相互贴合形成整体，而且折叠的两层之间夹一张网(孔)板或若干与折叠痕迹平行的纤维丝，增强了膜元件的抗压强度。用一张经过褶叠加工和另一张没有褶叠的膜贴合形成管式膜其截面类似三角形，能够保证过滤管结构牢固。

5.本发明的管式膜及过滤器适用范围广。上述管式膜制造的过滤器既可以制成圆筒形压力式过滤器，又可以制成立方体装于池中作为重力式过滤器。适于轻工石化工业生产，也适于给水和污水处理，还适用于除尘和空气过滤净化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是过滤膜一种连续加工过程示意图。

图2是过滤膜另一种连续加工过程示意图。

图3是侧放的折叠的立方体过滤器的侧视图。

图4是侧放的端面封堵的立方体过滤器的侧视图。

图5是用图3、图4所示管式膜加工的一种圆柱过滤器的剖视图。

图中1、过滤膜，2、褶叠的过滤膜，3、折叠或封堵端面，4、滤前流道(管式膜)，5、滤后流道，6、定位线(板)，7、过滤器外壳，8、过滤器封头，9、过滤器进出口。

具体实施方式

本发明的实质是把高分子板式膜、各种滤布、滤网、滤纸或者陶瓷膜坯用机械辊压，使平板膜成为垂直流道方向的纵断面形状是瓦楞形或者梯形的过滤膜，再机械压痕折叠、贴合，一张很长的板式膜即可制成过滤面积很大的瓦楞形或者六角形管式膜，然后以管式膜为膜单元单独或者并联组装过滤器，用于悬浊液体的分离净化。

本发明的一种具体实施方式如图1所示，过滤膜(1)是一条长边远大于短边的具有一定厚度和强度、一定宽度的平板膜，经机械加工成波浪形(瓦楞形)褶叠的过滤膜(2)。例如，采用现有技术生产的厚0.2-0.5mm、宽300-1000mm、不定尺长度的平板过滤膜，采用辊压机械沿过滤膜的长度方向连续辊压出波距为2-20mm，具有前波峰和后波峰的波纹，成为瓦楞形过滤膜。

本发明所述的过滤膜(1)辊压后形成的褶叠的过滤膜(2)纵断面形状包括瓦楞形、梯形状、三角形、矩形。因瓦楞形加工简单，贴合面适中且牢固，过滤面积大而成为本发明的首选方式，梯形是本发明的另一个优选方式。

如图1、图3所示，根据上述瓦楞形过滤膜的长度，确定折痕位置，采用机械压痕往复折叠方式，同一张过滤膜被压制成为若干个互相平行的折叠单元和若干个与折叠单元连接为一体的折叠痕迹，相邻两个折叠单元的波峰相对重叠贴合，两端的折叠痕迹形成两个端面，组成所需尺寸的立方体管式膜过滤器，一个是作为封堵面(3)，另一个端面敞开形成空腔，若干个相邻空腔分别作为该立方体管式膜过滤器(7)的滤前流道(4)和滤后流道(5)。在两层折叠过滤膜(2)的之间夹一张网(孔)板或若干与折叠痕迹平行的纤维丝作为定位线(板)(6)，增强膜元件的抗压强度。

本发明的第二种实施方式图3所示的立方体管式膜过滤器，其中的折叠单元是单张定尺过滤膜，相邻两个单张定尺过滤膜的波峰相对重叠贴合，膜两端形成两个端面(3)，将其中一个端面封堵，另一个端面敞开形成空腔，再将与这个敞开端面相邻的端面封堵。敞开的若干个单张定尺过滤膜构成的若干列相邻空腔分别作为该立方体管式膜的滤前流道(4)和滤后流道(5)。

本发明的第三种实施方式如图2、图4所示，未加工的过滤膜(1)和一张经过加工褶叠的过滤膜(2)贴合形成管式膜，一端封堵形成一个单元；将一个单元封堵端对齐重叠贴合在另一个单元上，贴合面上另一端封堵。这样若干个褶叠的过滤膜(2)和未褶叠的过滤膜(1)按顺序和方向交叉重叠贴合，端面交替封堵，形成两个封堵端面(3)和若干滤前流道(管式膜)(4)、滤后流道(5)，构成立方体管式膜过滤器。这样构成的管式膜其截面类似三角形，能够保证过滤管结构牢固。

将图3、图4的立方体管式膜过滤器四周用玻璃钢、胶泥或水泥等加固，做成一定强度的外壳(7)，直接安装于矩形壳体内，或者直接安装于矩形池(槽)体内组成过滤器。

图5所示，将图3、图4的立方体管式膜过滤器车削成圆柱体后，用环氧树脂玻璃纤维缠绕成一个具有两端封头(8)和进出料口(9)的整体管式膜过滤器，单独或并联用于过滤设备。从图5可以看出，剖视的折叠的过滤膜(2)是一条连续的折叠线，将物料分隔开。

根据本发明的技术优势，用50-200mm宽的增强滤纸辊压波距1-5mm的波纹形过滤膜，采用机械压痕往复褶叠、粘贴构成管式膜单元，削磨后封于滤筒内，成为小型过滤器，可以作为空气过滤器、油格和家用过滤器。

Claims (7)

1.一种折叠的管式膜，其特征在于利用瓦楞纸箱或蜂窝斜管生产和类似的技术和装备，将各种具有一定厚度和强度的定尺或不定尺长度的高分子板式膜、滤布、滤网、滤纸或者陶瓷膜坯，褶叠加工成断面呈瓦楞状或梯形状、三角齿状、矩形齿状等其中的一种，再往复折叠或交替封堵制成折叠的管式膜及过滤器。在制成管式过滤器后这种折叠的管式膜是平行排列的，即膜的一侧折成一列进液管(过滤管)，膜的另一侧构成一列相邻的出液管，且进液管和出液管大小、形状相似，不是环绕在圆筒里。

2.一种用权利要求1所述过滤膜制作的管式膜，其特征在于：根据上述瓦楞形过滤膜的长度，确定折痕位置，采用机械压痕往复折叠方式，同一张过滤膜被压制成为若干个互相平行的折叠单元和若干个与折叠单元连接为一体的折叠痕迹，相邻两个折叠单元的波峰相对重叠贴合，两端的折叠痕迹形成两个端面，组成所需尺寸的立方体管式膜过滤器，一个是作为封堵面(3)，另一个端面敞开形成空腔，若干列相邻空腔分别作为该立方体管式膜过滤器(7)的滤前流道(4)和滤后流道(5)。在两层折叠过滤膜(2)的之间可以夹一张网(孔)板或若干与折叠痕迹平行的纤维丝作为定位线(板)(6)，增强膜元件的抗压强度。

3.根据权利要求1和2所述的管式膜，其特征在于：所述的折叠单元是单张定尺过滤膜，相邻两个定尺过滤膜的波峰相对重叠贴合，膜两端形成两个端面(3)，将其中一个端面封堵，另一个端面敞开形成空腔，再将与这个敞开端面相邻的端面封堵。敞开的若干个单张定尺过滤膜构成的若干列相邻空腔，分别作为该立方体管式膜的滤前流道(4)和滤后流道(5)。在两层褶叠过滤膜(2)的之间可以夹一张网(孔)板或若干与端面平行的纤维丝作为定位线(板)(6)，增强膜元件的抗压强度。

4.根据权利要求1和2所述的管式膜，其特征在于：所说的褶叠的过滤膜(2)和未经过加工过滤膜(1)贴合形成管式膜，截面类似三角形，一端封堵形成一个单元；将一个单元封堵端对齐重叠贴合在另一个单元上，贴合面上另一端封堵。这样若干个褶叠的过滤膜(2)和未褶叠的过滤膜(1)按顺序和方向交叉重叠贴合，端面交替封堵，形成两个封堵端面(3)和若干滤前流道(管式膜)(4)、滤后流道(5)，构成立方体管式膜过滤器。

5.用权利要求2或3或4所述管式膜制造的过滤器，其特征在于所说的立方体管式膜过滤器四周用玻璃钢、胶泥或水泥等加固，做成一定强度的外壳(7)，直接安装于矩形壳体内，或者直接安装于矩形池(槽)体内组成过滤器。

6.用权利要求2或3或4所述管式膜制造的过滤器，其特征在于所说的立方体管式膜被车削成圆柱体后，用环氧树脂玻璃纤维缠绕成一个具有两端封头(8)和进出料口(9)的整体管式膜过滤器，单独或并联用于过滤设备。

7.用权利要求2或3或4所述管式膜制造的过滤器，其特征在于该管式膜是瓦楞形滤膜构成的，削磨后安装于筒形壳体内，成为小型的空气过滤器、油格或者家用过滤器。

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