TWI687258B

TWI687258B - 過濾裝置

Info

Publication number: TWI687258B
Application number: TW108116285A
Authority: TW
Inventors: 張芳丕; 吳容銘; 許振洋
Original assignee: 頂程國際股份有限公司
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2020-03-11
Also published as: US20200353385A1; TW202041262A; SG10202002142RA

Abstract

一種過濾裝置包含過濾單元及輸送單元。過濾單元配置以過濾待濾液體，待濾液體以過濾單元之第一切線方向進入過濾單元。輸送單元自過濾單元之外圍抽取待送液體以輸出輸送液體，輸送液體以過濾單元之第二切線方向進入過濾單元。

Description

過濾裝置

本揭露實施例關於一種過濾裝置，特別關於一種可形成可控速螺旋流場之過濾裝置。

在工業上常用濾材來過濾液體以得到所要之濾液，其中濾材具有不同的孔隙度可過濾較大尺寸顆粒。

傳統的過濾方式是讓液體通過濾材，利用濾材內外層濾芯不同的孔隙度來把大尺寸顆粒抓住，讓所要的小尺寸顆粒或乾淨的濾液通過，來達到過濾的效果。由於進料流動的方向與濾液流動的方向大致上皆為濾材的徑向，因此部分大尺寸顆粒雖然會在濾材外層被抓住，但另一部分也會由於進料壓力而往濾材內層流動，很容易因為濾材內層小孔隙被堵塞所產生的壓差而被推往濾材的內部流動，而與乾淨的濾液或含所要小尺寸顆粒的濾液一起流出，造成濾材生命週期降低或過濾效率不彰。

因此，有需要提供一種過濾裝置，能提升過濾效率並延長濾材的生命週期。

本揭露之目的在於提出一種提升過濾效率並延長濾材生命週期之過濾裝置。

根據本揭露之上述目的，提出一種過濾裝置包含過濾單元及輸送單元。過濾單元配置以過濾待濾液體，待濾液體以過濾單元之第一切線方向進入過濾單元。輸送單元自過濾單元之外圍抽取待送液體以輸出輸送液體，輸送液體以過濾單元之第二切線方向進入過濾單元。

在一些實施例中，第一切線方向及/或第二切線方向包含在對應第一切線方向及/或第二切線方向之正切方向上以一角度範圍內偏轉之方向，角度範圍為±20度。

在一些實施例中，待濾液體更以第三切線方向進入過濾單元。

在一些實施例中，輸送液體更以第四切線方向進入過濾單元。

在一些實施例中，待濾液體經由過濾單元之第一位置進入過濾單元，輸送液體經由過濾單元之第二位置進入過濾單元，其中第一位置與第二位置呈對角配置。

在一些實施例中，輸送單元依據待送液體之流速而控制輸送液體之流速。

在一些實施例中，輸送單元依據待送液體之壓力而控制輸送液體之流速。

在一些實施例中，輸送單元依據待送液體之顆粒參數而控制輸送液體之流速。

在一些實施例中，待濾液體進入過濾單元之流速與輸送液體之流速相互配合。

在一些實施例中，過濾裝置更包含一外殼，過濾單元設置於外殼內，外殼具有輸入部與回送部，待濾液體由輸入部進入過濾單元，輸送液體由回送部進入過濾單元。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1‧‧‧過濾裝置

11‧‧‧過濾單元

111‧‧‧外層濾芯

112‧‧‧內層濾芯

113‧‧‧中空部

12‧‧‧輸送單元

121‧‧‧流速偵測器

122a、122b、122c‧‧‧控制元件

123‧‧‧泵浦

124‧‧‧壓力偵測器

125‧‧‧顆粒參數偵測器

126‧‧‧出口

13‧‧‧外殼

131‧‧‧殼體部

132‧‧‧輸入部

133‧‧‧回送部

134‧‧‧輸出部

D1‧‧‧第一切線方向

D2‧‧‧第二切線方向

F‧‧‧固定件

P1‧‧‧第一位置

P2‧‧‧第二位置

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。

[圖1]係依據本揭露一實施例之過濾裝置之過濾單元及液體流動方向的上視示意圖。

[圖2]係圖1之過濾裝置之過濾單元之剖面示意圖，其亦顯示液體流動方向及輸送單元。

[圖3A]至[圖3C]係依據本揭露不同實施例之第一切線方向實質上可具有之範圍的示意圖。

[圖4A]至[圖4C]係依據本揭露不同實施例之輸送單元的方塊示意圖。

[圖5]係依據本揭露一實施例之過濾裝置的透視示意圖。

[圖6]係依據本揭露一實施例之過濾裝置的上視示意圖。

[圖7]係依據本揭露一實施例之過濾裝置的剖面示意圖。

以下仔細討論本揭露的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本揭露之範圍。另外，關於本文中所使用之「第一」、「第二」等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

請參照圖1與圖2，圖1係依據本揭露實施例之過濾裝置1之過濾單元11及液體流動方向的上視示意圖，圖2係圖1之過濾裝置1之過濾單元11之剖面示意圖，其中亦顯示液體流動方向及輸送單元12。在本實施例中，過濾裝置1包含過濾單元11及輸送單元12。

請參照圖1及圖2所示，過濾單元11配置以過濾待濾液體，且待濾液體以過濾單元11之第一切線方向D1進入過濾單元11。在本實施例中，過濾單元11以兩層濾芯為例，過濾單元11包含外層濾芯111以及位於外層濾芯111之內的內層濾芯112，二者呈同心圓設置且相互連結。此外，一般而言，外層濾芯111之孔隙度大於內層濾芯112之孔隙度，藉此外層濾芯111可過濾較大尺寸顆粒，而內層濾芯112可過濾較小尺寸顆粒。過濾單元11所產生的濾液(已過濾液體)可具有較小顆粒或幾乎無顆粒，這可取決於所需應用。過濾單元11更具有中空部113位於內層濾芯112之內，濾液可從中空部113之頂端或底端流出，於此是以濾液從中空部113的底端流出為例作說明。

於此不限制待濾液體如何進入過濾單元11，其可例如藉由外殼之導引、軟管之導引、或加壓馬達之加壓輸送等等。在本實施例中，待濾液體是以第一切線方向D1進入過濾單元11。以下說明第一切線方向D1之定義。待濾液體經由過濾單元11之第一位置P1進入過濾單元11，而第一切線方向D1與過濾單元11之第一位置P1相關。換言之，在選定第一位置P1後，即決定第一切線方向D1為第一位置P1之切線方向。於此，根據業界實務，第一位置P1並非單指一點，而是指一範圍，範圍例如定義為其寬度或長度小於等於過濾單元11之半徑的1/2。

另外，由於上述第一位置P1之定義、或者是製造誤差、或其他原因，本實施例之第一切線方向D1並非專指正切方向，而是實質上在垂直的三軸方向上(X軸、Y軸、與Z軸)可具有一些裕度。這裡的正切方向例如是第一位置P1之中心點到過濾單元之中心之連線的垂直方向。例如，在本揭露一實施例中，第一切線方向D1實質上包含在對應第一切線方向之正切方向上以一角度範圍內偏轉之方向，此角度範圍可為±20度(如圖3A)；在本揭露另一實施例中，此角度範圍可為±15度(如圖3B)；在本揭露另一實施例中，此角度範圍可為±5度(如圖3C)。第一切線方向D1在上述範圍內，皆可某種程度上達到本揭露之優點。

另外，如圖2所示，待濾液體是從過濾單元11之頂部以第一切線方向D1進入，但本揭露並未限制於此，待濾液體可由不同高度進入過濾單元11。甚者，在一些應用上，例如是大尺寸過濾單元或三層以上濾芯之應用上，待濾液體可更以第三切線方向進入過濾單元11，亦即有多個進料口，且進料口可位於不同高度。第三切線方向可同上述第一切線方向D1之定義，於此不再贅述。

請參照圖1及圖2所示，過濾裝置1之輸送單元12自過濾單元11之外圍抽取待送液體以輸出輸送液體，且輸送液體以過濾單元11之第二切線方向D2進入過濾單元11。輸送單元12例如包含泵浦與加壓馬達等等，可自過濾單元11之外圍抽取待送液體並輸出輸送液體，而外圍例如包含由過濾單元11與容置過濾單元11之外殼13(請先參照圖7)之間的空間。在本實施例中，第二切線方向D2可同上述第一切線方向D1之定義，輸送液體經由過濾單元11之第二位置P2進入過濾單元11，而第二切線方向D2與過濾單元11之第二位置P2相關，其他的部分可參照前面說明，故於此不再贅述。

另外，如圖2所示，輸送液體是從過濾單元11之頂部以第二切線方向D2進入，但本揭露並未限制於此，輸送液體可由不同高度進入過濾單元11。甚者，在一些應用上，例如是大尺寸過濾單元或三層以上濾芯之應用上，輸送液體可更以第四切線方向進入過濾單元11，亦即有多個回送口。第四切線方向可同上述第一切線方向D1之定義，於此不再贅述。

此外，如圖1所示，在本實施例中，過濾單元11之第一位置P1與第二位置P2呈對角配置。當然，本揭露未限制於此，第一位置P1與第二位置P2可有另外配置，例如是第一位置P1與第二位置P2之相位角相差45度。

本實施例之輸送單元12可視需要或應用而控制輸送液體之流速，例如是依據待送液體之流速、壓力或顆粒參數而控制輸送液體之流速。以下以一些實施態樣舉例說明之。

如圖4A所示，輸送單元12包含流速偵測器121、控制元件122a及泵浦123，且控制元件122a電性連接流速偵測器121及泵浦123。流速偵測器121配置以偵測待送液體之流速，控制元件122a依據所偵測之流速來控制泵浦123輸出輸送液體之流速。

如圖4B所示，輸送單元12包含壓力偵測器124、控制元件122b及泵浦123，且控制元件122b電性連接壓力偵測器124及泵浦123。壓力偵測器124配置以偵測待送液體之壓力，控制元件122b依據所偵測之壓力來控制泵浦123輸出輸送液體之流速。

如圖4C所示，輸送單元12包含顆粒參數偵測器125、控制元件122c及泵浦123，且控制元件122c電性連接顆粒參數偵測器125及泵浦123。顆粒參數偵測器125配置以偵測待送液體之顆粒參數，例如是大於1微米之顆粒的數量、比例、或其他與顆粒有關之參數。控制元件122c依據所偵測之顆粒參數來控制泵浦123輸出輸送液體之流速。

另外，在一些應用上，輸送單元12可配置以使輸送液體之流速與待濾液體進入過濾單元之流速相互配合。例如，在一模式中，當待濾液體進入過濾單元之流速過慢時，輸送單元12可提高輸送液體之流速；在另一模式中，當待濾液體進入過濾單元之流速增加時，輸送單元12可對應提高輸送液體之流速。此外，在一些應用上，輸送單元12可提供一種清洗模式。例如，在偵測到待濾液體或待送液體之流速過慢時，代表過濾單元11有堵塞情形，輸送單元12可提高輸送液體之流速並持續一段時間，以形成高速螺旋流場來清洗過濾單元11而消除逆壓情況。除了上述情況之外，高速螺旋流場可應用於其他需要的情況中。另外，在一模式中，當待送液體的流速下降時，可同時提升待濾液體進入過濾單元11之流速與輸送液體的流速。

圖5係依據本揭露實施例之過濾裝置1的透視示意圖，圖6係依據本揭露實施例之過濾裝置1的上視示意圖，圖7係依據本揭露實施例之過濾裝置1的剖面示意圖。如圖7所示，過濾裝置1包含過濾單元11、輸送單元12及外殼13。過濾單元11及輸送單元12已詳述如上，於此不再贅述。

如圖6所示，外殼13具有殼體部131、一或多個輸入部132、一或多個回送部133及輸出部134。如圖7所示，殼體部131為中空，過濾單元11容置於殼體部131內。

請同時參照圖6與圖7，輸入部132設置於殼體部131上，並可例如與殼體部131一體成型製成。待濾液體經由輸入部132而以第一切線方向D1進入過濾單元11。輸入部132至少在靠近過濾單元11或殼體部131之一部分係沿第一切線方向D1延伸，以使待濾液體以第一切線方向D1進入過濾單元11。

請繼續參照圖6與圖7，回送部133設置於殼體部131上，並可例如與殼體部131一體成型製成。輸送液體經由回送部133而以第二切線方向D2進入過濾單元11。回送部133至少在靠近過濾單元11或殼體部131之一部分係沿第二切線方向D2延伸，以使待濾液體以第二切線方向D2進入過濾單元11。圖5與圖7雖繪示3個回送部133，但實務上不必要同時使用3個，而是視需求應用之。此外，圖5與圖7雖繪示3個回送部133呈一行配置，但其可有另外的位置配置，例如交錯配置。

如圖5及圖7所示，輸出部134設置於殼體部131之頂側上。於此，輸出部134以殼體部131之開口為例。

在本實施例中，如圖7所示，輸送單元12與殼體13之一部分連結，於此是以輸送單元12位於過濾單元11下方並與殼體部131連結為例。如此使得輸送單元12可直接從過濾單元11之外部，也就是從殼體13與過濾單元11之間的空間抽取待送液體，並且從輸送單元12之出口126排出輸送液體。固定件F與出口126處連通，並用以固定連接於回送部133之輸送管(圖未顯示)，以使輸送液體經由輸送管及回送部133進入過濾單元11。

上述實施例僅為舉例說明，而非用以限制本揭露。在其他實施例中，外殼13可具有多種變化態樣，例如外殼13並無凸出的輸入部132及回送部133，而這些結構僅是由殼體部131之開口加上輸送管構成。或者，在另一實施例中，輸送單元12設置於外殼13外，並藉由輸送管連接外殼13與輸送單元12，這也可縮小外殼13之尺寸。

綜合上述，本揭露提出一種過濾裝置，其使待濾液體以過濾單元之第一切線方向進入過濾單元，並使輸送單元所輸出之輸送液體以過濾單元之第二切線方向進入過濾單元，因而形成螺旋流場，其中此螺旋流場可由輸送單元控制而達到高速螺旋流場。因此，本揭露可大幅降低大尺寸顆粒堵塞內層濾芯的機率，進而提升過濾效果並延長過濾單元之生命週期。

此外，輸送液體之流速不受過濾單元之孔隙度的影響，而是由輸送單元來控制，因而能提供高速有效的螺旋流場，進而能擴大應用範圍並提升產品競爭力，例如本揭露之過濾裝置可應用於大尺寸的過濾單元、多層濾芯的過濾單元、或是可由高速螺旋流場來進行特定的運轉模式等等。

以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。