一种过滤分液器的制作方法

本发明涉及一种实验装置，特别涉及一种过滤分液器。

背景技术：

过滤器是实验室常用的固液分离装置，根据其原理的不同可以分为重力过滤器、离心过滤器等。其中重力过滤器利用固液混合物在自身重力作用下透过过滤介质排出，常用的常压过滤的方法是采用普通玻璃漏斗做过滤器，用过滤网做过滤介质，将混合物进行过滤，得到滤液和留在过滤网上的固体颗粒。分液漏斗是实验室常采用的分液装置，用于将两种互不混溶的液体分离。.

在很多实验中都包括过滤和分液两个步骤。例如，在一个试验中需要将含有水、油和岩石粉末的固液混合物进行分离的时候，通常需要先要对固液混合物进行过滤将岩石粉末过滤出来，然后再将水、油混合液进行分液分离。这样，过滤和分液通常需要在过滤器和分液漏斗中进行，操作复杂，耗时长。同时，混合物会残留在过滤器的内壁上，而混合液残留在分液漏斗的内壁上，虽然在单个装置上的残留物可能较少，但两个装置的残留物的累积还是会较大程度影响试验结果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题为如何缩短过滤和分液的总体时间、简化过滤和分液的操作。

针对上述技术问题，本发明提出了一种过滤分液器，包括：顶端设置有进料口且底部设置有出液口的杯体，位于杯体内且将进料口和出料口分隔开来的过滤网组，从出液口向背离所述进料口方向延伸的透明管以及安装在透明管上的阀门，在杯体内在过滤网组与杯体的底部之间形成用于容纳滤液的滤液腔。

在一个具体的实施例中，过滤网组包括外缘抵接于杯体的内周壁且在杯体的深度方向依次排列的多个过滤网，多个过滤网中越靠近出液口的过滤网，其网孔 的最小横截面积越小。

在一个具体的实施例中，在多个过滤网中最靠近进料口的过滤网的网孔的横截面向靠近出液口的方向渐缩。

在一个具体的实施例中，在多个过滤网中最靠近出液口的过滤网包括均设置有直条形的通孔且依次层叠的多层过滤网片，

各过滤网片中的通孔的一端与该过滤网片相邻的过滤网片的通孔的一端对接，相互对接的两个通孔的延伸方向不平行以形成弯曲的网孔。

在一个具体的实施例中，过滤网的数量大于或等于3，最靠近出液口的过滤网与最靠近进料口的过滤网之间的过滤网的网孔的横截面积向靠近进料口的方向渐缩。

在一个具体的实施例中，过滤分液器还包括设置在过滤网组背离出液口一侧的风扇装置，风扇装置朝向出液口方向出风。

在一个具体的实施例中，风扇装置包括设置在杯体内的且轴线平行于杯体深度方向的风扇叶轮、从风扇叶轮的中心沿风扇叶轮的轴线向背离出液口方向延伸的主轴以及驱动主轴转动的第一电机。

在一个具体的实施例中，过滤分液器还包括设置在滤液腔内的滤液搅拌轮，滤液搅拌轮用于将滤液腔内的滤液混合均匀。

在一个具体的实施例中，滤液搅拌轮与主轴同轴，主轴的一端连接滤液搅拌轮。

在一个具体的实施例中，过滤分液器还包括设置在过滤网组中的滤网背离出液口一侧的筛分搅拌轮，筛分搅拌轮的转轴与主轴同轴。

在一个具体的实施例中，过滤分液器还包括设置在杯体内且竖直的多个隔板，多个隔板将杯体内滤液腔的上方空间分隔为多个竖直的通道。

在一个具体的实施例中，过滤分液器还包括设置在杯体的外壁上的振动部件。

固液混合物从进料口进入到过滤分液器的杯体中，固液混合物通过过滤网组时，固体颗粒被过滤到过滤网组上，滤液流入到滤液腔内。滤液在滤液腔内静止分层后，可以操作阀门对滤液进行分液操作以将滤液分离开。由此可见，固液混合物能在过滤分液器实现过滤和分液操作，简化了过滤和分液操作，减少了过滤和分液的总时长。另外，由于过滤和分液均在过滤分液器内实现，滤液损耗小， 得出的试验结果更准确。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明的一种实施方式的过滤分液器的全剖示意图；

图2为图1中的一级过滤网的局部放大示意图；

图3为图1中的二级过滤网的局部放大示意图；

图4为图1中的三级过滤网的局部放大示意图；

图5为图1中的一级过滤网与橡胶密封圈的局部放大图；

图6为图1中的固定框架与橡胶密封圈的局部放大图；

图7为本发明的一种优选实施方式的过滤分液器的全剖示意图；

图8为图7中G-G向的全剖示意图；

图9为本发明的一种优选实施方式的过滤分液器的全剖示意图；

图10为图9中的筛分搅拌轮的结构示意图；

图11为本发明的一种优选实施方式的过滤分液器的全剖示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1显示了本发明的一种实施例中的过滤分液器的示意图。过滤分液器包括杯体10、杯盖120、风扇装置、过滤网组、透镜管以及阀门241。杯体10呈桶状。杯体10优选为圆桶状。杯体10的顶部开口，该开口为杯口。杯体10的侧壁设置有进料口100。杯体10的底部设置有出液口11。该进料口100靠进杯体10的杯口。优选地，杯体10的侧壁透明。杯盖120盖合在杯体10的杯口上。杯盖120构造成盘状，盖合在杯体10的杯口上。优选地，杯盖120为圆盘形。过滤网组用于过滤固体颗粒。

风扇装置包括风扇叶轮131、主轴13、第一电动机111、第一减速器112、固定框架12。第一电动机111和第一减速器112可以布置在杯盖120上方。第一电动机111与第一减速器112传动连接，第一电动机111的输出轴与第一减速器112的输入轴相连。第一减速器112与杯体10相对固定。例如，第一减速器112 固定在杯盖120上。优选地，第一减速器112为同轴减速器。风扇装置向下方出风。

风扇叶轮131包括轮盘和叶片。叶片呈桨叶状均匀地分布在轮盘的外周面上。主轴13连接于轮盘。主轴13与轮盘同轴。主轴13的上端穿过杯盖120的顶部而与第一减速器112传动连接。优选地，主轴13与杯盖120同轴设置。

固定框架12设置在杯体10内。优选地，固定框架12设置在进料口100的上方。固定框架12呈大致的盒形框架结构。固定框架12的顶部和底部通风。固定框架12的侧部抵接于杯体10。例如，固定框架12包括顶板和底板，顶板和底板呈网格结构。还例如，固定框架12的顶部和底部均设置成横梁结构。风扇叶轮131设置在固定框架12内。固定框架12对风扇叶轮131进行限位，避免风扇叶轮131在其轴向晃动。

过滤网组包括多个过滤网。多个过滤网均呈盘状。多个过滤网的外缘均抵接于杯体10的内周壁。多个过滤网上均设置有连通过滤网相对两侧的网孔。优选地，过滤网垂直于杯体10的深度方向。过滤网优选为不锈钢网。多个过滤网分别为一级过滤网141、二级过滤网142、三级过滤网143。一级过滤网141、二级过滤网142、三级过滤网143在深度方向上依次排列，其中，一级过滤网141最靠近进料口100。一级过滤网141、二级过滤网142、三级过滤网143的网孔的最小横截面积依次减小。在杯体10内过滤网组与杯体10底部之间的空腔为滤液腔。

透明管15一端接通于出液口11。透明管15的另一端向下延伸。透明管15通常由透明材料制成，该透明材料例如可以是透明玻璃或透明塑料。阀门241设置在透明管15的管路上。阀门241用于关闭或打开透明管15。

将包含油、水、固体颗粒的混合物从进料口100放入到杯体10内，依次经过一级过滤网141、二级过滤网142、三级过滤网143而将混合物中的固体颗粒滤除，剩余的滤液流入到滤液腔内。由于一级过滤网141、二级过滤网142、三级过滤网143的网孔的最小横截面积依次减小，固体颗粒的粒径进行了筛分，即一级过滤网141上方的固体颗粒的粒径最大，二级过滤网142与一级过滤网141之间的固体颗粒粒径比二级过滤网141上方的固体颗粒的粒径小，二级过滤网142与三级过滤网143之间的固体颗粒的粒径最小。在过滤过程中，打开风扇装置，风扇装置向下吹风。气流竖直向下吹向混合物的液面。这样，气流给混合物施加向下的压力促进混合物加速过滤，减少过滤时间。

当过滤完成后，关闭风扇装置，使得滤液腔内的油-水混合的滤液静置分层。当滤液分层后，进行分液操作：将第一个量杯放在透明管15的下端，打开透明管15上的阀门241，水沿透明管15都流入到第一个量杯，当水油界面到达阀门241处后关闭阀门241。然后将第二个量杯放置到透明管15的下端，打开阀门241，油沿透明管15都流入到第二个量杯。这样就完成了分液。当透明管15进行排液时，还可以同时打开风扇装置以加速排液，缩短排液时间。

分液完成后，打开风扇装置，对过滤网组上附着的固体颗粒进行风干，减少固体颗粒干燥的时间。快速风干固体颗粒可以避免固体颗粒板结在一起，便于回收固体颗粒。

由此，采用过滤分液器对两液相和一固态的混合物进行分离时，过滤和分液均在过滤分液器中进行，简化了试验流程，使得过滤和分液操作更简便。而且在过滤分液器中一次性进行过滤和分液比在两个装置中分别进行过滤和分液操作中残留在装置中的滤液损失更小。另外，由于设置有一级过滤网141、二级过滤网142、三级过滤网143，在过滤的同时还完成了对固体颗粒的筛选，进一步减少了试验时间。

如图2所示，一级过滤网141的网孔的横截面向靠近出液口11的方向渐缩。这样，网孔孔有利于粒径较小的固体颗粒物通过一级过滤网141。一级过滤网141上的网孔优选为漏斗状。一级过滤网141的网孔可以是内壁为圆锥面的网孔，网孔直径较大的一端朝上。即该网孔垂向截面呈梯形，垂向截面的上底长度大于下底长度。

如图3所示，二级过滤网142的网孔的横截面积向靠近进料口100的方向渐缩。这样，网孔有利于阻止粒径较大的固体颗粒物通过过滤网进入下一级过滤过程。二级过滤网142的网孔可以是内壁为圆锥面的网孔，网孔直径较大的一端朝下。即该网孔垂向截面呈梯形，垂向截面的下底长度大于上底长度。

如图4所示，三级过滤网143包括层叠的多层过滤网片。每层过滤网片中均设置有直条形的通孔。相邻的两个过滤网片的通孔的延伸方向不同。分别位于相邻的两个过滤网片上的两个通孔相互靠近的一端对接在一起。不同滤片上的通孔依次对应对接在一起形成弯曲的网孔。曲折的网孔有利于防止固体颗粒物进入滤液腔内。同时，在回收附着在三级过滤网143上的固体颗粒时，可以将多层过滤网片拆分开来，这样能更容易将固体颗粒从三级过滤网143上剥离下来。

优选地，过滤分液器还包括保温层221和加热部件。保温层环绕杯体10的外周壁设置。加热部件设置在保温层与杯体10之间。保温层例如可以是岩棉保温毡层、酚醛泡沫板或聚苯乙烯泡沫塑料板。加热部件设置在保温层与杯体10之间。加热部件可以是电热丝。加热部件对杯体10加热以促进滤液的充分混合，另外还可以加速烘干潮湿的固体颗粒物，防止其结块。

优选地，过滤分液器还包括振动部件230。振动部件230可以设置在杯体10的外壁上。振动部件230也可以设置在保温层221的外壁上。振动部件230优选为旋转离心式振动器。振动部件230在过滤过程中施加振动，能有效促进固体颗粒的进一步筛分。振动部件230在滤液进行分液的前期进行振动，能加速滤液分层。

优选地，过滤分液器设置有两个阀门241，两个阀门241均设置在透明管15的管路上。两个阀门241分隔开来。这样设置能方便对两液相的滤液的进行分离操作。

优选地，杯体10上设置有把手，实验人员可以通过把手方便的拿取过滤分液器。

在一个优选的实施例中，如图7所示，一级过滤网141、二级过滤网142和三级滤网143将杯体10内部空间分隔成从上至下的一级滤腔251、二级滤腔252、沉淀腔253和滤液腔254。过滤分液器还包括多个隔板144。多个隔板144平行于杯体10的深度方向。多个隔板的一个侧面相互抵接，另多个隔板的一个侧面抵接于杯体10的内壁。

隔板从三级滤网143延伸至一级过滤网141的上方。在本实施例中，隔板组包括3个隔板144，3个隔板144绕杯体10的轴线等分圆周排列，这样就形成了3个由上而下的过滤通道。这样，隔板144将一级滤腔251、二级滤腔252、沉淀腔253成若干个独立的过滤筛分腔室。具体是过滤网组还包括隔板组，隔板组包括至少2个从过滤网组套轴向外延伸至过滤网组外缘的隔板144，隔板144将一级滤腔251、二级滤腔252和沉淀腔253分别分隔成对应数量的分腔室，上下相邻的分腔室相互连通形成由上而下的过滤通道。图8示出了本方案的优选方式，即隔板组包括3个隔板144，3个隔板144绕轴线等分圆周排列，这样就形成了3个自上而下的过滤通道。在使用过滤分液杯时，可以只使用一个上述过滤通道，也可以同时使用3个过滤通道。本方案并不限于以上3个过滤通道的方案，还可 以是其它更多的等分或不等分设置方案，例如利用隔板144分隔成4个以上绕轴线等分或不等分圆周排列的方案，从而形成4个以上等截面面积或不等截面面积的过滤通道。为了加强过滤分液杯的使用效率，增加其一次工序能够处理的固液混合物种类或者在处理一种固液混合物的情况下减少过滤面积的使用，

在一个优选地实施例中，过滤分液器还包括设置在滤液腔内的滤液搅拌轮151。主轴13穿过过滤网组而连接到滤液搅拌轮151上。滤液搅拌轮151与主轴13同轴设置。滤液搅拌轮151在进行滤液静止分层前，可以将两相滤液充分混合。

在一个优选地实施例中，过滤分液器还包括设置在滤液腔内的滤液搅拌轮151和与滤液搅拌轮151同轴的滤液搅拌轮轴。主轴13不连接滤液搅拌轮151。滤液胶搅拌轮轴从滤液搅拌轮151的中部伸出。主轴13为管状。滤液搅拌轮轴插入到主轴13而与第一减速器112传动连接。主轴13与滤液搅拌轮轴同轴设置。第一减速器112能以不同的速度分别驱动主轴13和滤液搅拌轮轴转动。这样，即便风扇叶轮快速转动也不会使得滤液腔内的滤液飞溅。同时，可以将两相滤液充分混合。

在一个优选地实施例中，主轴13为管状结构。过滤分液器还包括与主轴13同轴的支撑杆。支撑杆贯穿多个过滤网，并与过滤网固定连接。支撑杆的一端插入到主轴13内而固定到第一减速器112上。这样，支撑杆就将过滤网组内的过滤网支撑起来，防止过滤网的中部下垂。

在一个优选地实施例中，如图9所示，过滤分液器还包括多个筛分搅拌轮161、162。筛分搅拌轮的轴线均平行于杯体10的深度方向。如图10所示，筛分搅拌轮包括基轮162以及从基轮162径向向外延伸的多个支腿163，优选采用六个将圆周等分排列的支腿163。支腿163的截面可以呈“U”，有利于将堆高的固体颗粒物推平，但本方案并不限于上述具体的结构，和可以是其它能够起到类似功能的结构，例如采用两个以上支腿，采用将上述圆周不等分排列的支腿等。多个筛分搅拌轮中，一级筛分搅拌轮161设置在一级滤腔251下部靠近一级过滤网141的部位，二级筛分搅拌轮162设置在二级滤腔252下部靠近二级过滤网142的部位。多个筛分搅拌轮均与主轴13同轴，主轴13向下延伸穿一级筛分搅拌轮与一级筛分搅拌轮和二级筛分搅拌轮相互连接，主轴13转动可以带动一级筛分搅拌轮和二级筛分搅拌轮转动。这样，筛分搅拌轮可以将堆积在过滤网上的固体颗粒物摊平挤压，从而促使其通过过滤网，以提高固体颗粒的筛分度。

筛分搅拌轮还可以采用另一种传动方式。筛分搅拌轮不与主轴13相连接，主轴13为管状。过滤分液器还包括筛分搅拌轮轴。筛分搅拌轮轴与主轴13同轴。筛分搅拌轮轴的一端穿过一级筛分搅拌轮和二级筛分搅拌轮并与一级筛分搅拌轮和二级筛分搅拌轮形成固定连接。筛分搅拌轮轴的另一端插入到主轴13而与第一减速器112传动连接。优选地，滤液搅拌轮轴设置成管状，滤液搅拌轮轴插入到主轴13内并且其一端与第一减速器112形成传动连接。筛分搅拌轮轴插入到滤液搅拌轮轴中，筛分搅拌轮的一端与第一减速器112形成传动连接。这样，可以将风扇叶轮、滤液搅拌轮151和筛分搅拌轮之间按需求可以设定不同的转速。更优选地，筛分搅拌轮轴和主轴13均为管状。筛分搅拌轮轴、主轴13和滤液搅拌轮轴均同轴。筛分搅拌轮轴一端插入主轴13内并与第一减速器112传动连接。滤液搅拌轮轴的一端插入筛分搅拌轮轴内并与第一减速器112传动连接。这样第一减速器112可以同时驱动筛分搅拌轮轴、主轴13和滤液搅拌轮轴，并且筛分搅拌轮轴、主轴13和滤液搅拌轮轴之间的转速可以不相同。

在一个优选地实施例中，过滤分液器还包括用于驱动杯体10转动的离心驱动装置和转轴支架。转轴支架设置在杯体10的杯底的中部。离心驱动装置包括第二减速器172、第二电动机171。第二电动机171连接于第二减速器172的输入轴。第二减速器172的输出轴固定连接于转轴支架。该输出轴的轴线与杯体10的轴线重合。离心驱动装置可以带动杯体10绕其轴线旋转。这样，离心驱动装置驱动杯体10旋转时能加强混合物的筛分和混合效果。更优选地，在动力装置乙驱动旋转的过程中，杯体10的轴线与重垂线呈30°角。这种倾斜旋转的方案更有利于筛分和混合分液。

在一个优选地实施例中，如图5所示，过滤分液器还包括设置在过滤网与杯体10的内壁之间的橡胶密封圈14。橡胶密封圈14用于防止不同层的固体颗粒物没有通过过滤网而从边缘的缝隙运动到下层筛分空间。橡胶密封圈14优选构造为内壁上设置有环形凹槽的环形件。橡胶密封圈14固定在杯体10的内壁上。过滤网的边缘嵌入到橡胶密封圈14内。这样设置后，橡胶密封圈14可以固定住过滤网而避免过滤网脱落或晃动。另外，在振动部件230振动杯体10时，由于杯体10和过滤网之间的橡胶密封圈14起到缓冲作用，过滤网与杯体10之间磕碰产生的噪声被减小，甚至被消除。优选地，如图6所示，在固定框架12的外周壁上套装橡胶密封圈14，使得固定框架12与杯体10之间形成缓冲层，减少风扇 装置工作产生的噪声，以及振动部件230振动时杯体10与杯体10之间由于碰撞产生的噪声。同时，固定框架12的外周壁嵌入到橡胶密封圈14时，可以被固定到杯体10上。

在一个优选地实施例中，过滤分液器还包括闸门211。闸门211设置在进料口100上以开关进料口100。在分液搅拌轮、风扇叶轮和筛分搅拌轮转动时关闭闸门，这样就不会有混合物从进料口100溅出。同时，外界的杂质也难以进入到杯体10内。阀门211的一端嵌入到杯体10的侧壁内，并可以上下滑动。优选地，闸门上设有闸门推手，以方便向上推开闸门，向下关闭闸门。优选地，阀门211上端伸入杯本10壁内的部分可以与杯本体壁形成接触摩擦配合，防止闸门轻易下滑。

本发明还包括过滤分液器的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：将固液混合物输入杯体10中，混合物中的固体颗粒被一级过滤网、二级过滤网和三级过滤网滤出，混合物中的液体沉入滤液腔内。固液混合物可以从杯体10开口处加入其内，也可以通过在杯体10外壁上部开一个进料口100，从这个进料口100向杯体1内加入混合物。

步骤二：驱动滤液搅拌轮151旋转，开启加热部件和振动部件，使滤液腔内的滤液充分混合，静置分层，打开透明管15，分批放出杯体10内的液体。加热部件保证滤液恒温或保持滤液在特定的温度下或温度范围内，滤液搅拌轮151和振动部件使滤液进行充分混合。过滤完成后进行静置分层，可以通过开关透明管15上的阀门，使得经分层的滤液顺利分离。

步骤三：驱动风扇叶轮、一级筛分搅拌轮和二级筛分搅拌轮旋。一级过滤网、二级过滤网和三级过滤网上的固体颗粒物被烘干，一级过滤网和二级过滤网上的固体颗粒进一步筛分。风扇叶轮促使固体颗粒物通过过滤网，并且防止其潮湿结块，还可以促使滤液排除杯体10底部，筛分搅拌轮能够将堆积在过滤网上的固体颗粒物摊平并适当挤压，促使其通过过滤网，同时，加热部件促使过滤网上固体颗粒混合物中的水分挥发，防止其结块，振动部件同样促使其通过过滤网，增强筛分效果。

步骤四：关闭风扇叶轮、保温烘干外壁、振动部件、一级筛分搅拌轮和二级筛分搅拌轮。从杯体10中取出动力过滤装置，将一级过滤网、二级过滤网和三级过滤网上的固体颗粒物分类保存。在滤液完全排除杯体10时，可以将动力过 滤装置取出杯体10，将每层过滤网上的固体颗粒物按照设定粒径的数值分类收集保存。

为了加强过滤分液器过滤筛分和混合的效果，在上述运作过程中还可以通过在杯体10外部施加旋转力达到以上目的，具体是在杯体10底部还连接有离心驱动装置，在步骤一和步骤二中开启离心驱动装置，使得杯体10绕动力装置乙输出轴旋转，增强固体颗粒物过滤和液体混合效果。进一步，可以在使杯体10的中轴线与重垂线呈30°角的状态下，进行旋转操作。

过滤分液器在进行过滤分液的同时进行固体颗粒的筛分工序，其中风扇叶轮部件的引入不仅可以促进滤液排除杯体，还能够起到对待筛分固体颗粒物促进通过过滤网和风干分散的作用，多级的过滤网结构，不仅将固体颗粒物和滤液分离，而且还能够将滤出的固体颗粒物按照其粒径的不同进行分类筛分，独特的杯体旋转还能促进混合和筛分。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。