一种错流式节能液体处理机的制作方法

本发明涉及流体分离设备技术领域，特别是涉及一种错流式节能液体处理机。

背景技术：

随着科技的持续进步，人们对流体的需求量和品质也提出了更高的要求。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，是当今分离科学中最重要的手段之一。比如，在白酒酿造过程中，白酒经加浆水降度后会产生絮状沉淀，因此，过滤效果的好坏将直接关系到最终酒质的好坏，而滤片是影响过滤效果的重要因素之一，故在白酒酿造过程中根据白酒的自身要求进行合理的膜过滤尤为重要。

由于膜过滤过程中浓差极化的存在，膜与本体介质界面或临近膜界面区域处介质的浓度越来越高，在浓度梯度作用下，本体介质中的溶剂不仅难以穿过浓差极化区域，溶质甚至又会由膜面向本体溶液扩散，形成边界层，使流体阻力与局部渗透压增加，从而导致溶剂透过通量下降。为提高膜过滤效率，现有技术中提出了通过打破浓差极化来提高过滤效率的技术方案，如申请号为CN02224060.8，专利名称为膜过滤瞬时脉冲反冲装置所述，现有技术中打破浓差极化的方案一般通过较为复杂的设备加以实现。

技术实现要素：

针对现有具有浓差极化打破功能的过滤设备较为复杂的问题，本发明提供了一种错流式节能液体处理机，该处理机相较于现有过滤设备，设备结构和操作均更为简单，便于推动膜分离技术在工业中进一步推广。

本发明提供的一种错流式节能液体处理机通过以下技术要点来解决问题：一种错流式节能液体处理机，包括分离罐、设置于分离罐内的膜分离组件、出口端与分离罐内部空间相连的进料管、入口端与膜分离组件出料端相连的出料管，还包括两端分别位于分离罐外部和内部空间内的错流管，且错流管位于分离罐内的一端位于膜分离组件的下方，所述错流管上设置有截断阀。

具体的，以上进料管用于向分离罐的内部空间中引入待分离的液体，以上膜分离组件用于实现待分离液体的分离，完成分离的液体由膜分离组件的出料端排至出料管中。以上设置于膜分离组件下方的错流管用于排出分离罐内的液体或实现分离罐内液体的循环，即本处理机正常工作状态下，错流管上的截断阀关闭，错流管处于不使用状态；在膜分离组件工作一段时间后，在膜分离组件表面形成浓差极化时，通过打开错流管上的截断阀，分离罐内原本由进料管出口流至膜分离组件的流体流动状态被打破，这就使得浓差极化区域内的液体在其他液体的冲刷下离开膜分离组件的表面，达到打破浓差极化的目的。本结构中，打破浓差极化均需要通过调节错流管上的截断阀，故本案具有打破浓差极化操作简单的优点；同时，本案中通过在分离罐上连接错流管即可实现打破浓差极化的目的，故本结构区别于传统设备，还具有结构简单的优点；以上浓差极化被打破后，可使得液体的处理效率更高，达到节约液体处理能耗的目的；以上浓差极化被打破后，可使得液体在被过滤过程中，其有效成分不会因为阻碍而受到损伤，故利于保证产品质量；以上浓差极化被打破后，可使得在过滤过程中，液体处理机由始至终均具有较为均衡的过滤能力；以上浓差极化被打破后，可减小膜分离组件工作过程中的受力，可使得膜的使用周期更长，利于降低液体过滤成本；进一步的，将错流管位于分离罐的一端设置于膜分离组件的下方，这样，使得以上错流管不仅可很好的运用于打破浓差极化，同时还使得错流管可作为分离罐的排尽管，即清洗时作为排水管使用。

更进一步的技术方案为：

作为膜分离组件的具体实现形式，所述膜分离组件包括中心管及套设于中心管上的多个分离膜片；

所述出料管的入口端连接在中心管上；

所述分离膜片为内部设置有空腔的片状结构，分离膜片上还设置有贯穿分离膜片两端的管孔，且位于同一分离膜片上的空腔与管孔相通；各分离膜片通过各自上的管孔套设于中心管上，所述中心管的侧壁上还设置有多个连通孔，各分离膜片上的空腔通过不同的连通孔与中心管的中空区域相通。

以上结构形式的膜分离组件便于在中心管上安装较多的分离膜片，同时对分离膜片的结构限定可通过在中心管上层叠设置分离膜片、相邻的分离膜片之间具有间隙的形式，得到较大的膜分离有效面积，即该膜分离组件结构中，待分离的液体可穿过分离膜片的部分可由各分离膜片外侧的各点进入到对应分离膜片的空腔中，再由空腔经中心管上的流通孔进入到中心管内，最后再由出料管排出。

为使得在本处理机结构简单、便于制造的情况下，使得错流管能够较大的改变分离罐内流体的流动状态，还包括固定于中心管或分离罐上的分层板，所述分层板位于分离罐的内部空间中，且分层板位于膜分离组件的正下方，所述进料管的出口端位于分层板的下方，所述分层板的四周与分离罐的内壁之间均有间隙；错流管位于分离罐内的一端的位置位于分层板的边缘与分离膜片的边缘之间；错流管位于分离罐内的管口位于分层板的上方或与分层板的上表面齐平；分离膜片朝下的投影全部落在分层板上。

本结构中，流体经进料管进入到分离罐中后，由于有分层板的阻挡，这就使得流体仅能由分层板的边缘向上流动，在错流管使用时，错流管引导以上向上流动的液体在朝错流管的管口流动，由于分层板四周均有向上流动的液体，故本方式可较为彻底的改变分离罐内流体的流动状态。为使得以上流动状态的改变尽可能的影响到分离膜片的表面区域，优选将错流管位于分离罐中的管口设置于分离膜片边缘的正下方。

作为一种便于实现的膜分离组件装配形式，所述中心管上设置有外螺纹，还包括与中心管螺纹连接的压紧螺母，所述分离膜片被压持于压紧螺母与分层板之间。本方案中，可在中心管上设置两颗压紧螺母，通过将分离膜片压持于两颗压紧螺母之间的形式，完成分离膜片在中心管上的固定；亦可设置一颗压紧螺母，综合上述的分层板的方案，将分离膜片固定于分层板与压紧螺母之间；亦可设置一颗压紧螺母，分离膜片的另一端受分离罐罐体支撑的形式完成分离膜片在中心管上的固定。

作为一种可避免中心管与管孔连接处产生沿着中心管轴线方向泄漏的技术方案，相邻的分离膜片之间均设置有套设于中心管上的密封圈，所述密封圈用于实现中心管与对应管孔处的轴向密封。

作为一种可将分离罐设置为立式容器的实现形式，所述中心管的轴线方向位于竖直方向，且中心管、分离膜片、分离罐三者的轴线共线，所述分离膜片呈圆盘状，所述中心管的上端为封闭端，出料管与中心管的下端相连，分离罐的上端还连接有压力表及排气阀。本方案中，可使得本分离罐及其内部件组成的装配体中心尽可能的位于分离罐的轴线上；本方案中设置的压力表便于检测分离罐罐内压力；设置的排气阀用于本处理机在首次进液时，排出其内的全部或部分空气，以使得液体全部填满分离罐的容置空间或在分离罐内预留出一部分气柱。以上液体全部填满分离罐容置空间的情况适用于液体成分会受气体干扰的目标介质，如过滤白酒；以上在分离罐内预留出一部分气柱适用于液体成分不受气体干扰的目标介质，如过滤酱油、果酒、非酒精饮料等，这样，以上气柱可用于在错流管工作时，在分离罐内压减小的情况下，通过膨胀强化浓差极化消除效果。

进一步的，由于本分离罐为内压容器，在分离罐内有气柱时，气柱可能会逐渐溶解于液体中而变短或消失，优选在排气阀的自由端上连接一个可方便实现排气阀自由端与气源管连接的结构，如气源管快速接头，这样，可通过排气阀向分离罐内补充气体，扩大气柱所占体积。

为实现通过数量少于分离膜片数量的连通孔，实现各分离膜片空腔与中心管内部空间的连通，所述中心管用于与分离膜片相连的部分上设置有长度方向沿着中心管长度方向的凹槽，所述凹槽位于中心管的外侧，且连通孔与所述凹槽相交。这样，以上凹槽可用于连通不同分离膜片的空腔。

进一步的，中心管用于与分离膜片相连的部分采用矩管制作，通过向矩管的各边中央施加压应力，使得矩管的各边中央均向矩管的中心内凹，得到所述的凹槽，同时矩管的转角可用于避免分离膜片相对于中心管转动，即设置为管孔为与矩管尺寸适应的矩形即可，这样，可利于保证分离膜片与中心管连接处的密封效果。

为使得错流管有多个位于分离罐中的管口，以在错流管工作时，尽可能的通过错流管改变分离罐内各处流体的流动状态，利于浓差极化破坏效果，所述错流管位于分离罐内的一端上还连接有分流管，所述错流管与分流管两者的流动空间相通，所述分流管上设置有至少两个管口，且各管口均位于膜分离组件的下方。优选设置有分流管的管口绕中心管环形分布；若分离膜片呈圆盘状，则设置为分流管的管口绕中心管环形均布。

为实现根据分离罐内浓差极化情况，选择是否将分离罐内的液体排至分离罐外部，所述错流管位于分离罐外侧的一端上还连接有三通管，所述三通管的另外两个管口上分别连接有泄放管及连通管，所述连通管的另一端与进料管相连，且泄放管及连通管上均设置有截断阀。本方案中，若分离罐内浓差极化严重，则可通过打开泄放管上的截断阀，通过错流管快速泄放分离罐内流体的方式，使得分离罐内液体流动形态在短时间发生急剧变化来达到破坏浓差极化的目的，但此情况下，被排出的液体若要再利用，需要被重新加压以再次送入分离罐中；在分离罐内浓差极化情况不严重的情况下，通过仅打开连通管上的截断阀，使得流体流进分离罐的形式从全部由进料管中进入变成部分从错流管中进入、或者使部分流体由分离罐中进入到错流管中，再通过连通管进入到进料管，从而再次进入分离罐，以上两种流体通过连通管的方式均可改变分离罐内液体流动形态，达到破坏浓差极化的目的。

作为本领域技术人员，连通管与进料管连接处连通管与进料管的形式决定以上流通管内流体流动方向，如可利于射流泵的原理，在进料管的相应位置设置喇叭口，使得连通管内流体朝进料管流动；利用进料管与连通管普通对接，使得连通管及连通管后端的错流管充当分支管用。

为便于对分离罐内部部件进行检查或检修等，所述分离罐为组合式结构，且至少有一个组成分离罐的部分与组成分离罐的其他部分呈可拆卸连接形式。以上可拆卸连接形式可根据分离罐的大小，如采用法兰连接或卡箍活接等形式。

进一步的，为提高本处理机的可控性，优选在出料管、进料管上均设置截断阀。

本发明具有以下有益效果：

本结构中，打破浓差极化均需要通过调节错流管上的截断阀，故本案具有打破浓差极化操作简单的优点；同时，本案中通过在分离罐上连接错流管即可实现打破浓差极化的目的，故本结构区别于传统设备，还具有结构简单的优点；以上浓差极化被打破后，可使得液体的处理效率更高，达到节约液体处理能耗的目的；进一步的，将错流管位于分离罐的一端设置于膜分离组件的下方，这样，使得以上错流管不仅可很好的运用于打破浓差极化，同时还使得错流管可作为分离罐的排尽管，即清洗时作为排水管使用。

附图说明

图1是本发明所述的一种错流式节能液体处理机一个具体实施例的主视透视图；

图2是本发明所述的一种错流式节能液体处理机一个具体实施例中，反映进料管、分流管、中心管、出料管、错流管与分离罐连接形式的俯视透视图；

图3是本发明所述的一种错流式节能液体处理机一个具体实施例中，反映分离膜片与中心管各自结构及两者装配关系的结构示意图；

图4是本发明所述的一种错流式节能液体处理机一个具体实施例中，中心管的剖视图。

图中的编号依次为：1、排气阀，2、压力表，3、压紧螺母，4、分离罐，5、分离膜片，51、空腔，52、管孔，6、分层板，7、进料管，8、分流管，9、中心管，91，连通孔，10、出料管，11、错流管，12、三通管，13、泄放管，14、连通管，15、密封圈。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1至图4所示，一种错流式节能液体处理机，包括分离罐4、设置于分离罐4内的膜分离组件、出口端与分离罐4内部空间相连的进料管7、入口端与膜分离组件出料端相连的出料管10，还包括两端分别位于分离罐4外部和内部空间内的错流管11，且错流管11位于分离罐4内的一端位于膜分离组件的下方，所述错流管11上设置有截断阀。

具体的，以上进料管7用于向分离罐4的内部空间中引入待分离的液体，以上膜分离组件用于实现待分离液体的分离，完成分离的液体由膜分离组件的出料端排至出料管10中。以上设置于膜分离组件下方的错流管11用于排出分离罐4内的液体或实现分离罐4内液体的循环，即本处理机正常工作状态下，错流管11上的截断阀关闭，错流管11处于不使用状态；在膜分离组件工作一段时间后，在膜分离组件表面形成浓差极化时，通过打开错流管11上的截断阀，分离罐4内原本由进料管7出口流至膜分离组件的流体流动状态被打破，这就使得浓差极化区域内的液体在其他液体的冲刷下离开膜分离组件的表面，达到打破浓差极化的目的。本结构中，打破浓差极化均需要通过调节错流管11上的截断阀，故本案具有打破浓差极化操作简单的优点；同时，本案中通过在分离罐4上连接错流管11即可实现打破浓差极化的目的，故本结构区别于传统设备，还具有结构简单的优点；以上浓差极化被打破后，可使得液体的处理效率更高，达到节约液体处理能耗的目的；进一步的，将错流管11位于分离罐4的一端设置于膜分离组件的下方，这样，使得以上错流管11不仅可很好的运用于打破浓差极化，同时还使得错流管11可作为分离罐4的排尽管，即清洗时作为排水管使用。

实施例2：

如图1至图4所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为膜分离组件的具体实现形式，所述膜分离组件包括中心管9及套设于中心管9上的多个分离膜片5；

所述出料管10的入口端连接在中心管9上；

所述分离膜片5为内部设置有空腔51的片状结构，分离膜片5上还设置有贯穿分离膜片5两端的管孔52，且位于同一分离膜片5上的空腔51与管孔52相通；各分离膜片5通过各自上的管孔52套设于中心管9上，所述中心管9的侧壁上还设置有多个连通孔91，各分离膜片5上的空腔51通过不同的连通孔91与中心管9的中空区域相通。

以上结构形式的膜分离组件便于在中心管9上安装较多的分离膜片5，同时对分离膜片5的结构限定可通过在中心管9上层叠设置分离膜片5、相邻的分离膜片5之间具有间隙的形式，得到较大的膜分离有效面积，即该膜分离组件结构中，待分离的液体可穿过分离膜片5的部分可由各分离膜片5外侧的各点进入到对应分离膜片5的空腔51中，再由空腔51经中心管9上的流通孔进入到中心管9内，最后再由出料管10排出。

为使得在本处理机结构简单、便于制造的情况下，使得错流管11能够较大的改变分离罐4内流体的流动状态，还包括固定于中心管9或分离罐4上的分层板6，所述分层板6位于分离罐4的内部空间中，且分层板6位于膜分离组件的正下方，所述进料管7的出口端位于分层板6的下方，所述分层板6的四周与分离罐4的内壁之间均有间隙；错流管11位于分离罐4内的一端的位置位于分层板6的边缘与分离膜片5的边缘之间；错流管11位于分离罐4内的管口位于分层板6的上方或与分层板6的上表面齐平；分离膜片5朝下的投影全部落在分层板6上。

本结构中，流体经进料管7进入到分离罐4中后，由于有分层板6的阻挡，这就使得流体仅能由分层板6的边缘向上流动，在错流管11使用时，错流管11引导以上向上流动的液体在朝错流管11的管口流动，由于分层板6四周均有向上流动的液体，故本方式可较为彻底的改变分离罐4内流体的流动状态。为使得以上流动状态的改变尽可能的影响到分离膜片5的表面区域，优选将错流管11位于分离罐4中的管口设置于分离膜片5边缘的正下方。

作为一种便于实现的膜分离组件装配形式，所述中心管9上设置有外螺纹，还包括与中心管9螺纹连接的压紧螺母3，所述分离膜片5被压持于压紧螺母3与分层板6之间。本方案中，可在中心管9上设置两颗压紧螺母3，通过将分离膜片5压持于两颗压紧螺母3之间的形式，完成分离膜片5在中心管9上的固定；亦可设置一颗压紧螺母3，综合上述的分层板6的方案，将分离膜片5固定于分层板6与压紧螺母3之间；亦可设置一颗压紧螺母3，分离膜片5的另一端受分离罐4罐体支撑的形式完成分离膜片5在中心管9上的固定。

作为一种可避免中心管9与管孔52连接处产生沿着中心管9轴线方向泄漏的技术方案，相邻的分离膜片5之间均设置有套设于中心管9上的密封圈15，所述密封圈15用于实现中心管9与对应管孔52处的轴向密封。

作为一种可将分离罐4设置为立式容器的实现形式，所述中心管9的轴线方向位于竖直方向，且中心管9、分离膜片5、分离罐4三者的轴线共线，所述分离膜片5呈圆盘状，所述中心管9的上端为封闭端，出料管10与中心管9的下端相连，分离罐4的上端还连接有压力表2及排气阀1。本方案中，可使得本分离罐4及其内部件组成的装配体中心尽可能的位于分离罐4的轴线上；本方案中设置的压力表2便于检测分离罐4罐内压力；设置的排气阀1用于本处理机在首次进液时，排出其内的全部或部分空气，以使得液体全部填满分离罐4的容置空间或在分离罐4内预留出一部分气柱。以上液体全部填满分离罐4容置空间的情况适用于液体成分会受气体干扰的目标介质，如过滤酒；以上在分离罐4内预留出一部分气柱适用于液体成分不受气体干扰的目标介质，这样，以上气柱可用于在错流管11工作时，在分离罐4内压减小的情况下，通过膨胀强化浓差极化消除效果。

进一步的，由于本分离罐4为内压容器，在分离罐4内有气柱时，气柱可能会逐渐溶解于液体中而变短或消失，优选在排气阀1的自由端上连接一个可方便实现排气阀1自由端与气源管连接的结构，如气源管快速接头，这样，可通过排气阀1向分离罐4内补充气体，扩大气柱所占体积。

为实现通过数量少于分离膜片5数量的连通孔91，实现各分离膜片5空腔51与中心管9内部空间的连通，所述中心管9用于与分离膜片5相连的部分上设置有长度方向沿着中心管9长度方向的凹槽，所述凹槽位于中心管9的外侧，且连通孔91与所述凹槽相交。这样，以上凹槽可用于连通不同分离膜片5的空腔51。

进一步的，中心管9用于与分离膜片5相连的部分采用矩管制作，通过向矩管的各边中央施加压应力，使得矩管的各边中央均向矩管的中心内凹，得到所述的凹槽，同时矩管的转角可用于避免分离膜片5相对于中心管9转动，即设置为管孔52为与矩管尺寸适应的矩形即可，这样，可利于保证分离膜片5与中心管9连接处的密封效果。

实施例3：

如图1至图4所示，本实施例以上任意一个实施例提供的任意一个技术方案的基础上作进一步限定：为使得错流管11有多个位于分离罐4中的管口，以在错流管11工作时，尽可能的通过错流管11改变分离罐4内各处流体的流动状态，利于浓差极化破坏效果，所述错流管11位于分离罐4内的一端上还连接有分流管8，所述错流管11与分流管8两者的流动空间相通，所述分流管8上设置有至少两个管口，且各管口均位于膜分离组件的下方。优选设置有分流管8的管口绕中心管9环形分布；若分离膜片5呈圆盘状，则设置为分流管8的管口绕中心管9环形均布。

为实现根据分离罐4内浓差极化情况，选择是否将分离罐4内的液体排至分离罐4外部，所述错流管11位于分离罐4外侧的一端上还连接有三通管12，所述三通管12的另外两个管口上分别连接有泄放管13及连通管14，所述连通管14的另一端与进料管7相连，且泄放管13及连通管14上均设置有截断阀。本方案中，若分离罐4内浓差极化严重，则可通过打开泄放管13上的截断阀，通过错流管11快速泄放分离罐4内流体的方式，使得分离罐4内液体流动形态在短时间发生急剧变化来达到破坏浓差极化的目的，但此情况下，被排出的液体若要再利用，需要被重新加压以再次送入分离罐4中；在分离罐4内浓差极化情况不严重的情况下，通过仅打开连通管14上的截断阀，使得流体流进分离罐4的形式从全部由进料管7中进入变成部分从错流管11中进入、或者使部分流体由分离罐4中进入到错流管11中，再通过连通管14进入到进料管7，从而再次进入分离罐4，以上两种流体通过连通管14的方式均可改变分离罐4内液体流动形态，达到破坏浓差极化的目的。

作为本领域技术人员，连通管14与进料管7连接处连通管14与进料管7的形式决定以上流通管内流体流动方向，如可利于射流泵的原理，在进料管7的相应位置设置喇叭口，使得连通管14内流体朝进料管7流动；利用进料管7与连通管14普通对接，使得连通管14及连通管14后端的错流管11充当分支管用。

为便于对分离罐4内部部件进行检查或检修等，所述分离罐4为组合式结构，且至少有一个组成分离罐4的部分与组成分离罐4的其他部分呈可拆卸连接形式。以上可拆卸连接形式可根据分离罐4的大小，采用法兰连接或卡箍活接等形式。

本实施例中，为提高本处理机的可控性，优选在出料管10、进料管7上均设置截断阀。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。