过滤膜组件及其构成的过滤器的制作方法

本实用新型涉及液体过滤技术领域，具体涉及一种过滤膜组件及其构成的过滤器。

背景技术：

现有技术中的过滤膜组件多为平板式结构或管式结构，现有技术中的过滤膜组件由于自身结构的局限性，在使用时存在运行压力大、产量低、需要的流体通道大、冲刷流量大、泵的耗能较高，由此导致过滤膜组件在使用过程中过滤效果不理想，由其构成的过滤器的过滤效果也不好。

技术实现要素：

本实用新型主要目的在于提供一种过滤膜组件，以解决现有技术中过滤膜组件过滤效果不理想的技术问题。

本实用新型过滤膜组件，包括膜元件，包括膜元件，所述膜元件为由多孔金属膜构成的一侧开口的中空结构，还包括覆盖于膜元件外部的湍流格网结构。多孔金属膜具备在与其他膜同等过滤精度下更低的过滤阻力，更大的过滤通量；液体通过本实用新型中的膜元件时，由于湍流格网结构的特殊网孔结构设计，液体流过湍流格网时会产生强烈的湍流漩涡,能对膜表面形成持续有效的冲刷,剥离附着在膜表面的污染物。同时，多孔金属膜可在过滤液体的扰动下产生振动，可减少污染物附着的厚度，具备自清洁功能。由此能够达到理想的过滤效果。湍流格网结构的网孔的开孔方向与膜元件表面液体流动方向垂直。

进一步地，它包括至少两个所述膜元件，所述膜元件为中空板状结构，相邻膜元件通过湍流格网结构连为整体。中空板状结构的流道更小，流道面积减少，需要的冲刷流量也相应减少。因此，能在更低的膜面冲刷速度下运行，减少泵的流量输出，效降低运行费用。相邻膜元件之间设置湍流格网结构，使得液体通过本实用新型中的中空板状结构时，由于膜元件之间的湍流格网结构的特殊设计，使得膜元件之间的流道面积减少，液体冲刷流量进一步减少。

进一步地，所述中空板状结构的前后两面为多孔金属膜片、一侧面为开口、另一侧面以及上下面均为封闭面。由此使得液体只能通过前后两面的多孔金属膜片进入膜元件并过滤，过滤后的液体从一侧面流出，由此提高了液体过滤效率。

进一步地，所述湍流格网结构包括设置于多孔金属膜片外侧的格网以及设置于格网两侧的密封面。由此在压力的作用下，通过格网一端进入膜元件之间的液体经过多孔金属膜过滤之后直接进入到膜元件内部，未穿过多孔金属膜的液体从湍流格网结构另一端排出，提高了液体过滤效率。

进一步地，所述格网为蜂窝状格网。格网在此结构设计下能够实现上述流道面积减少，冲刷流量减少,剥离附着在膜表面的污染物，减少污染物附着的厚度，具备自清洁功能等效果。

进一步地，所述中空板状结构内部设有流通格网结构。由此，当过滤一段时间之后，需要对膜元件内部进行反洗，反洗过程中通入的反洗液也能够在流通格网结构的作用下产生湍流旋涡由内向外穿过多孔金属膜，能够持续冲刷中空板状结构的内膜表面，实现对中空板状结构的有效清洁。流通格网结构的网孔的开孔方向与膜元件表面液体流动方向垂直。

进一步地，所述多孔金属膜是由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成的薄片。上述多孔金属膜具备在与其他膜同等过滤精度下更低的过滤阻力，更大的过滤通量等特性。

本实用新型还提供了一种过滤器，包括外壳、设置于外壳内的过滤膜组件，所述外壳包括原液腔、与原液腔相连的净液腔，所述原液腔设有原液进口、原液出口，所述净液腔设有净液进口、净液出口，所述过滤膜组件为上述过滤膜组件，所述过滤膜组件中中空板结构一侧开口与所述净液进口连通，所述净液腔还设有反洗口。本实用新型中的过滤器在上述结构下，待过滤的液体先从原液进口进入过滤器内部，液体通过本实用新型中的膜过滤组件，多孔金属膜具备在与其他膜同等过滤精度下更低的过滤阻力，更大的过滤通量；液体通过本实用新型中的膜元件时，由于湍流格网结构的特殊网孔结构设计，液体流过湍流格网时会产生强烈的湍流漩涡,能对膜表面形成持续有效的冲刷,剥离附着在膜表面的污染物。同时，多孔金属膜可在过滤液体的扰动下产生振动，可减少污染物附着的厚度，具备自清洁功能。由此能够达到理想的过滤效果，因此提高了本实用新型中过滤器的过滤效率，改善了过滤器的过滤效果。长时间过滤之后，膜元件的膜面仍会有污染物附着影响过滤通量，因此需要进行反洗。反洗是通过向清液腔压入清洁液体，清洁液体从流通格网结构穿过多孔金属膜，将金属膜表面的污染物剥离。通过反洗口通入清洁液体能够对膜元件内部进行反冲洗清洁。

进一步地，所述原液腔与净液腔为左右结构设置，所述原液进口设置于原液腔底，所述原液出口设置于原液腔顶，所述净液进口位于原液腔与净液腔连接处，所述净液出口设置于净液腔顶，所述反洗口设置于净液腔底。上述结构使得本实用新型的过滤效果以及清洗效果最佳。

进一步地，所述原液进口处设有进口挡板，所述原液出口处设有出口挡板。由此可以避免膜组件被直接冲击，同时也能够起到均匀分配液体的作用。

可见，本实用新型过滤膜组件在使用时相比于现有的过滤膜组件在同等过滤精度下多孔金属膜具备在与其他膜同等过滤精度下更低的过滤阻力，更大的过滤通量；液体通过本实用新型中的膜元件时，由于湍流格网结构的特殊网孔结构设计，液体流过湍流格网时会产生强烈的湍流漩涡,能对膜表面形成持续有效的冲刷,剥离附着在膜表面的污染物。同时，多孔金属膜可在过滤液体的扰动下产生振动，可减少污染物附着的厚度，具备自清洁功能。由此能够达到理想的过滤效果。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型中膜元件的主视图。

图2为图1中沿A-A线的截面示意图。

图3为图1中沿B-B线的截面示意图。

图4为本实用新型中过滤膜组件的主视图。

图5为图4中沿C-C线的截面示意图。

图6为图4中沿D-D线的截面示意图。

图7为本实用新型中带有法兰结构的过滤膜组件的主视图。

图8为本实用新型中带有法兰结构的过滤膜组件的侧视图。

图9为本实用新型中带有法兰结构的过滤膜组件的俯视图。

图10为本实用新型中过滤器的结构示意图。

图11为图10中I的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

(1)本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

(2)下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

(3)关于对本实用新型中术语的说明。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“第一”、“第二”等是用于区别容易引起混同的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“过滤精度”是指以微米级颗粒计数的过滤效率。术语“膜通量”是指膜分离过程的一个重要工艺运行参数，是指单位时间内通过单位膜面积上的流体量。术语“有效细孔膜层厚度”是指是指决定分离精度的膜层。多孔金属膜主要分为基体和有效膜层，基体孔径很大，有效膜层孔径小决定着分离精度。术语“膜面切向流”是指沿膜元件表面切线方向流动的液体。

过滤膜组件，包括膜元件，所述膜元件为由多孔金属膜构成的一侧开口的中空结构，还包括覆盖于膜元件外部的湍流格网结构。

它包括至少两个所述膜元件，所述膜元件为中空板状结构，相邻膜元件通过湍流格网结构连为整体。

所述中空板状结构的前后两面为多孔金属膜片11、一侧面为开口、另一侧面以及上下面均为封闭面12。

所述湍流格网结构包括设置于多孔金属膜片11外侧的格网以及设置于格网两侧的密封面21。

所述格网为蜂窝状格网。

所述中空板状结构内部设有流通格网结构。

所述多孔金属膜是由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成的薄片。

过滤器，包括外壳、设置于外壳内的过滤膜组件，所述外壳包括原液腔31、与原液腔31相连的净液腔32，所述原液腔31设有原液进口311、原液出口312，所述净液腔32设有净液进口321、净液出口322，所述过滤膜组件为上述的过滤膜组件，所述过滤膜组件的中空结构一侧开口与所述净液进口321连通，所述净液腔32还设有反洗口323。

所述原液腔31与净液腔32为左右结构设置，所述原液进口311设置于原液腔31底，所述原液出口312设置于原液腔31顶，所述净液进口321位于原液腔31与净液腔32连接处，所述净液出口322设置于净液腔32顶，所述反洗口323设置于净液腔32底。

所述原液进口311处设有进口挡板3110，所述原液出口312处设有出口挡板3120。

本具体实施方式中的过滤膜组件中的膜元件个数为两个，实际数量可以根据使用者具体的过滤需求而定。本具体实施方式中过滤膜组件中的膜元件为板式膜元件，也可以根据实际使用需求设计为筒式结构。

图1为本实用新型中膜元件的主视图。图2为图1中沿A-A线的截面示意图。图3为图1中沿B-B线的截面示意图。如图1-3所示，膜元件为方形板状结构，所述膜组件包括平行设置的前后两片多孔金属膜片，所述前后两片多孔金属膜片的上下面以及一侧面均为封闭面12，所述封闭面12可以为填充的用于连接两片多孔金属膜片的密封胶面，也可以为焊接两片多孔金属膜片的上下端及其一侧形成的焊接面，所述膜组件另外一侧为开口状。所述两片多孔金属膜片之间设有第一格网13，所述第一格网13为蜂窝状格网，蜂窝状格网可以选择不锈钢材料或铝制材料构成的格网，第一格网13可以通过周边一圈粘胶或焊接形式设置于两片多孔金属膜片之间。

图4为本实用新型中过滤膜组件的主视图。图5为图4中沿C-C线的截面示意图。图6为图4中沿D-D线的截面示意图。如图4-6所示，过滤膜组件整体呈方形板状结构，过滤膜组件包括至少两个上述的膜元件，膜元件之间平行设置，相邻膜元件之间设有第二格网22，所述第二格网22也为蜂窝状格网，蜂窝状格网可以选择不锈钢材料或铝制材料构成的格网，第二格网22可以通过周边一圈粘胶或焊接形式设置于相邻两个膜元件的多孔金属膜片之间。所述第二格网22的左右两侧设有密封面21，所述密封面21可以为填充的用于连接相邻膜元件的多孔金属膜片的密封胶面，也可以为焊接相邻膜元件的多孔金属膜片的两侧形成的焊接面，所述第二格网22的上下两侧均为开口侧。

图7为本实用新型中带有法兰结构的过滤膜组件的主视图。图8为本实用新型中带有法兰结构的过滤膜组件的侧视图。图9为本实用新型中带有法兰结构的过滤膜组件的俯视图。如图7-9所示，本实用新型中带有法兰结构的过滤膜组件，法兰结构用于过滤膜组件的安装，所述过滤膜组件的开口一侧的端口一周焊接有第一法兰41，所述第一法兰41上设有若干个法兰孔410，过滤膜组件的首个膜元件和尾个膜元件的外侧多孔金属膜片上均增加设有第二格网22，由此能够进一步降低过滤膜组件的膜污染问题，此处的第二格网22两侧也需要设置密封面21。

图10为本实用新型中过滤器的结构示意图。图11为图10中I的放大结构示意图。如图10-11所示，本实用新型中过滤器包括外壳、设置于外壳内的过滤膜组件，外壳包括原液腔31、净液腔32，所述原液腔31与净液腔32为左右结构设置，所述原液腔31设有原液进口311、原液出口312，所述净液腔32设有净液进口321、净液出口322，所述过滤膜组件为上述的过滤膜组件，所述过滤膜组件中中空板结构一侧开口与所述净液进口321连通，所述净液腔32还设有反洗口323。所述原液进口311设置于原液腔31底，所述原液出口312设置于原液腔31顶，所述净液进口321位于原液腔31与净液腔32连接处，所述净液出口322设置于净液腔32顶，所述反洗口323设置于净液腔32底。所述净液腔32上与原液腔31连通一侧的端口一周与第二法兰43相连，所述原液腔31上与净液腔32连通一侧的端口一周与第三法兰43相连，净所述原液腔31、过滤膜组件、净液腔32之间通过法兰连接。所述原液进口311处设有进口挡板3110，所述原液出口312处设有出口挡板3120。本具体实施方式中原液腔31的体积大于净液腔32的体积，原液腔31为一个罐装体，净液腔32为管状体。

如图10中箭头指向为液体流向，本实用新型过滤器在正常工作下，先关闭反洗口323，在对液体进行过滤时，首先待滤液体从原液进口311处进入原液腔31，液体在流入时受到进口挡板3110的缓冲，之后待滤液体进入到过滤膜组件区域，在压力作用下待滤液体首先流入到第二格网22，在第二格网22中产生强烈的旋涡形成湍流，之后分别经过多孔金属膜片11过滤后进入到膜元件内部形成清液，即净液。之后所得清液通过净液进口321进入到净液腔32，所述净液腔32中的清液经过净液出口322后排出。本发明工作一段时间后，膜元件表面仍会有污染物附着影响过滤通量，需要进行反洗。反洗是通过反洗口323压入清洁液体，清洁液体从流通第一格网13穿过多孔金属膜，将多孔金属膜表面的污染物剥离。

本具体实施方式中所述多孔金属膜是由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成的薄片，尤其可以选择Al系金属间化合物材料构成的多孔金属膜，其具备耐酸碱、耐氧化、耐硫化等性能。所述多孔金属膜的厚度为5～1500μm、平均孔径为0.05～100μm，孔隙率为15～70％。多孔金属膜为非对称结构，有效细孔膜层厚度可为100μm，过滤精度可达0.1μm。其根据柯肯达尔效应成孔，成孔光滑，曲折因子小，因此上述多孔金属膜具备在与其他膜同等过滤精度下更低的过滤阻力，更大的过滤通量等特性。

所述第一格网13与第二格网14均为多孔的网状结构，第一格网13与第二格网14的上的网孔的开孔方向均与膜元件表面液体流动方向垂直，即与膜面切向流方向垂直，具体来说液体流动方向包括清洁液进入膜元件的方向以及原液进入原液腔的方向。所述第一格网13和所述第二格网14中网孔的孔径为8-25mm，壁厚为3-8mm。

本发明实施了一下几组试验，第一组采用厚度5μm、平均孔径0.05μm、孔隙率15％的多孔金属膜，采用孔径为8mm、壁厚为3mm的第一格网13和第二格网14；第二组采用厚度为200μm、平均孔径20μm、孔隙率为35％的多孔金属膜，采用孔径为15mm、壁厚为5mm的第一格网13和第二格网14；第三组采用厚度为1500μm、平均孔径100μm、孔隙率为70％的多孔金属膜，采用孔径为25mm、壁厚为8mm的第一格网13和第二格网14。

本申请人通过上述对比实验得出，现有技术中采用陶瓷或金属材质的平板式过滤膜组件及管式过滤膜组件，其在运行时，运行压力一般在0.1-0.6MPa，膜通量仅有50-200L/m²·kgf·h，且需要3-5m/s的膜面切向流冲刷,才能避免膜过渡污染，其膜过滤效果不佳，耗能较大，生产成本较高。而本发明在工作时，相对其他无机膜，膜通量可达500-2000L/(m²·kgf·h)，运行压力＜0.1Mpa，膜面切向流的冲刷速度＜3m/s，只需要0.01-0.05MPa压力状态下反洗，快速剥离附着在膜表面的污染物，可减少污染物附着的厚度，具备自清洁功能。能够快速恢复膜通量，由此能够达到理想的过滤效果，提高生产效率。

除此之外，在过滤器的原液腔31可以连通压缩气体供给设备，可定期向过滤液体中充入约0.05MPa的压缩空气，例如每十分钟通入20s，0.05MPa压缩空气。压缩空气在流体中形成气泡，这些气泡在进入湍流网格结构后会发生破裂，破裂时对膜表面产生强烈的冲击，使得污染物脱离多孔金属膜，达到清洁膜元件的目的。