一种基于金属橡胶的固液气三相过滤器及其工作方法与流程

本发明涉及一种基于金属橡胶的固液气三相过滤器及其工作方法，属于过滤技术领域。

背景技术：

随着社会的进步，生活水平以及工业技术水平都有了巨大的发展。在日常生活中与工业中对液体的提纯要求越来越严格，液体中杂质不仅会影响液体的品质与生活体验，还会影响机器的寿命，甚至影响产品的质量。因此，在日常生活与工业领域经常配备有过滤器。

目前常用的过滤器主要有重力过滤器、真空过滤器和加压过滤器。重力过滤器过滤精度差，连续性不好。真空过滤器材质要求严格，成本较高。加压过滤器结构复杂，普适性差。目前过滤器还存在使用周期短，更换滤材繁琐，过滤对象单一的缺点；因此寻找一种替代过滤材料以及相应的过滤结构非常有必要。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用寿命长，制造和维护成本低的基于金属橡胶的固液气三相过滤器及其工作方法，可同时实现固液分离、油水分离和气液分离，连续性好，效率高。

本发明采用以下方案实现：一种基于金属橡胶的固液气三相过滤器，包括机架，所述机架上安装有用以固液分离的固液过滤装置、用以油水分离的液液过滤装置和用以气液分离的气液过滤装置，所述固液过滤装置、液液过滤装置和气液过滤装置三者依次连接，所述固液过滤装置和液液过滤装置内均设置有两级金属橡胶过滤元件，所述气液过滤装置包括气液过滤箱，所述气液过滤箱内设置有油槽和水槽，气液过滤箱上侧面设置有排气格栅，气液过滤箱安装有位于排气格栅下侧的排气风扇。

进一步的，所述固液过滤装置包括固液过滤筒，所述固液过滤筒中部铰接于机架上，所述固液过滤筒上端安装有下大上小的喇叭状筒盖，筒盖上端设置有进液口；所述固液过滤筒内上部安装有流量盘，流量盘下方安装有一上一下的两层金属橡胶过滤元件，所述固液过滤筒下端设置有出液口。

进一步的，所述固液过滤筒内部设置有能相对固液过滤筒转动并连接在一起上安装架和下安装架，上层金属橡胶过滤元件安装于上、下安装架之间，下层金属橡胶过滤元件安装于下安装架下端，所述流量盘包括固定安装于固液过滤筒内壁并位于上层金属橡胶过滤元件上方的固定盘以及贴着固定盘下侧并安装于上安装架上的活动盘。

进一步的，所述固液过滤筒上端内部安装有能相对其转动的活动套体，固液过滤筒上端侧壁开设有横向长孔，所述横向长孔处设置有穿过活动套体并连接于上安装架上端的调节杆以使通过摆动调节杆带动上、下安装架转动。

进一步的，所述固液过滤筒的出液口下方设置有废液槽，固液过滤筒的出液口处安装有t型管，t型管下端接口螺纹连接有废液盖，t型管的侧接口连接有通往液液过滤装置的软管。

进一步的，所述液液过滤装置包括液液过滤箱，液液过滤箱中部设置有将内部分隔成左、右两个过滤室的隔板，所述隔板上开设有连通两个过滤室的过油孔，左过滤室内设置有通过上方液体压力大小实现上下浮动来控制过油孔启闭的一级安装座，所述一级安装座上安装有具备油水分离功能的一级金属橡胶过滤元件，右过滤室侧壁开设有高度低于过油孔的出油口，右过滤室内设置有通过上方液体压力大小实现上下浮动来控制出油口启闭的二级安装座，所述二级安装座上安装有具备油水分离功能的二级金属橡胶过滤元件。

进一步的，所述液液过滤箱内底部设置有集水槽，所述集水槽上设置有出水口，一级安装座上开设有位于一级金属橡胶过滤元件下侧的下水口，一级安装座下方设置有用以向上推动其复位的一级弹簧，二级安装座上也开设有位于二级金属橡胶过滤元件下侧的下水口，二级安装座下方设置有用以向上推动其复位的二级弹簧。

进一步的，所述油槽和水槽为抽屉式结构，所述气液过滤箱侧壁开设有分别位于油槽和水槽上方的进油口和进水口，气液过滤箱侧壁安装有气压表以及用以驱动排气风扇的电机。

本发明另一技术方案：一种如上所述基于金属橡胶的固液气三相过滤器的工作方法，包括以下步骤：（1）在整个过滤器开始工作前，先启动气液过滤装置5中的排气电扇开始工作，溶液进入固液过滤装置过滤掉颗粒度较大的固体杂质；（2）过滤掉固体杂质的溶液进入液液过滤装置中进行油水分离处理；（3）油水分离后的油液和水分别进入气液过滤箱体中的油槽和水槽，在负压作用下，溶在油液与水中的气体通过排气格栅排出，得到纯净的水与油。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）相较于传统的过滤器，由于金属橡胶渗透性好，孔径可控，比表面积大，耐疲劳，有效增加了过滤器使用的寿命，提高了过滤效率和过滤精度；

2）固液过滤装置与液液过滤装置中均设有两级过滤元件，极大保证了过滤精度，同时在固液过滤装置可以调节过滤流量，使得过滤速率可控；

3）液液过滤装置中弹簧的使用，会在过滤器内部形成一个稳定的过滤周期，提高过滤器工作的连续性；

4）实现了固液过滤装置的免拆清洗，并可重复使用，极大减少更换滤材次数；

5）过滤器以液体自身重力与压差作为过滤推动力，可保证过滤的彻底性，气液过滤装置位于最后，可排除过滤过程中容器内气体的影响，确保了过滤的精度。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例构造正视图；

图2是本发明实施例中固液过滤装置内部构造示意图；

图3是本发明实施例中液液过滤装置内部构造示意图；

图4是本发明实施例中气液过滤装置内部构造示意图；

图5是图2中a处放大示意图；

图6是图3中b处放大示意图；

图中标号说明：1-机架、2-固液过滤装置、3-废液槽、4-液液过滤装置、5-气液过滤装置、201-筒盖、202-固液过滤筒、203-活动套体、204-调节杆、205-密封橡胶垫、206-上安装架、207-限位板、208-流量盘、209-上层金属橡胶过滤元件、210-下安装架、211-下层金属橡胶过滤元件、212-限位架、213-t型管、214-废液盖、401-箱盖、402-液液过滤箱、403-隔板、404-一级安装座、405-一级金属橡胶过滤元件、406-一级弹簧、407-二级安装座、408-二级金属橡胶过滤元件、409-二级弹簧、410-集水槽、501-压力表、502-油槽、503-排气格栅、504-气液过滤箱、505-阀门、506-排气风扇、507-水槽、508-电机。

具体实施方式

如图1~6所示，一种基于金属橡胶的固液气三相过滤器，包括机架1，所述机架1上安装有用以固液分离的固液过滤装置2、用以油水分离的液液过滤装置4和用以气液分离的气液过滤装置5，所述固液过滤装置2、液液过滤装置4和气液过滤装置5三者依次连接，所述固液过滤装置2、液液过滤装置4和气液过滤装置5三者在机架上的安装高度依次降低，所述固液过滤装置2和液液过滤装置4内均设置有两级金属橡胶过滤元件，所述气液过滤装置5包括气液过滤箱504，所述气液过滤箱504内设置有油槽502和水槽507，气液过滤箱504上侧面设置有排气格栅503，气液过滤箱504安装有位于排气格栅下侧的排气风扇506，排气风扇将气液过滤箱504内的气体排出时，能够使气液过滤箱504内部产生负压，由于三个过滤装置依次由高到底进行安装，液体重力以及气压差为过滤时液体流动的主要推动力；该固液气三相过滤器兼顾了综合过滤固液气三种物质，连续性好，效率高，使用寿命长，可大大降低维护成本。

在本实施例中，所述固液过滤装置2包括固液过滤筒202，所述固液过滤筒中部铰接于机架上，固液过滤筒202通过一对位于两侧的螺栓铰接于机架上，所述机架上开设有一对位于固液过滤筒202两侧的螺栓孔，所述螺栓从螺栓孔中穿过，固液过滤筒202中部两侧开设有与螺栓螺纹连接的螺纹孔，拧紧螺栓并可以固定住固液过滤筒202，拧松螺栓，便可以推动固液过滤筒202使其绕螺栓转动，以便于对固液过滤筒202内部进行免拆清洗。

在本实施例中，所述固液过滤筒202上端安装有下大上小的喇叭状筒盖201，筒盖201上端设置有进液口，喇叭状的筒盖便于引流，节省了布水器的使用；筒盖201下端内侧设置有内螺纹，便于安装，有利于密封，固液过滤筒202上端外侧设置有外螺纹，筒盖201螺纹连接于固液过滤筒202上端；所述固液过滤筒内上部安装有流量盘208，流量盘208下方安装有一上一下的两层金属橡胶过滤元件（209、211），所述固液过滤筒下端设置有出液口，其中上层金属橡胶过滤元件的孔径较大，下层金属橡胶过滤元件的孔径较小。

在本实施例中，所述固液过滤筒202内部设置有能相对固液过滤筒转动并连接在一起上安装架206和下安装架210，上层金属橡胶过滤元件209安装于上、下安装架之间，下层金属橡胶过滤元件211安装于下安装架210下端，下安装架下端安装于支撑着下层金属橡胶过滤元件211的限位架212，上安装架的下端、下安装架的上、下两端以及限位架均为镂空结构，有利于液体通过；所述流量盘208包括固定安装于固液过滤筒内壁并位于上层金属橡胶过滤元件上方的固定盘以及贴着固定盘下侧并安装于上安装架上的活动盘。

在本实施例中，所述固液过滤筒202上端内部安装有能相对其转动的活动套体203，调节杆凹槽203可在所述固液过滤筒202内转动，可在所述固液过滤筒202内壁自由转动，固液过滤筒202上端侧壁开设有横向长孔，所述横向长孔处设置有穿过活动套体并连接于上安装架上端的调节杆204以使通过摆动调节杆带动上、下安装架转动，所述活动套体203与调节杆204配合处由密封橡胶垫205密封，以防止调节流量时漏液，调节杆朝内一端设置有外螺纹并螺纹连接于上安装架的螺纹孔中，通过摆动调节杆带动上、下安装架转动，进而带动活动盘相对固定盘转动，实现对固定盘上通孔的开度调节，进而实现调节液体的流量。

在本实施例中，所述固液过滤筒202的出液口下方设置有废液槽3，固液过滤筒202的出液口处安装有t型管213，t型管213下端接口螺纹连接有废液盖214，t型管213的侧接口连接有通往液液过滤装置的软管。

过滤开始时，过滤溶液从固液过滤装置筒盖201进液口沿筒盖内壁均匀流入固液过滤筒202内，通过流量盘208，流向上层金属橡胶过滤元件209，颗粒度较大的固体杂质会留在上层金属橡胶过滤元件209中，剩余溶液则继续流向下层金属橡胶过滤元件211，由于下层金属橡胶过滤元件211孔径较小，剩余颗粒度较小的固体杂质会全部留在下层金属橡胶过滤元件211内，废液盖214在过滤过程中始终保持关闭状态，过滤后的溶液通过t型管213侧接口流向液液过滤装置4中。

在对固液过滤装置进行清洗时，拧松与固液过滤筒202两侧的螺栓，此时可任意旋转固液过滤筒202，旋转180°使水平放置，然后再次拧紧螺栓，固液过滤筒202便被再次固定住，清洗时，清洗液从t型管213的侧接口流入，从筒盖201的进液口流出，留存在金属橡胶过滤元件内的固体颗粒杂质随清洗液全部流至废液槽3中。

在本实施例中，所述液液过滤装置4包括液液过滤箱402，液液过滤箱402外侧设有肋板结构，用于将其安装在机架1上，液液过滤箱402上端具有箱盖401，箱盖401与液液过滤箱体402插接连接，液液过滤箱402中部设置有将内部分隔成左、右两个过滤室的隔板403，所述隔板403上开设有连通两个过滤室的过油孔，箱盖401上开设有位于左过滤室上方的进液口；左过滤室内设置有通过上方液体压力大小实现上下浮动来控制过油孔启闭的一级安装座404，所述一级安装座404上安装有具备油水分离功能的一级金属橡胶过滤元件405，右过滤室侧壁开设有高度低于过油孔的出油口，右过滤室内设置有通过上方液体压力大小实现上下浮动来控制出油口启闭的二级安装座407，所述二级安装座上安装有具备油水分离功能的二级金属橡胶过滤元件40。

其中具备油水分离功能的金属橡胶过滤元件是将金属橡胶过滤元件经过表面处理后使其具备油水分离功能，这种表面处理的方式称为碱蚀法，金属橡胶经过碱蚀法处理来制备得到超亲水和水下超疏油金属橡胶，可以高效、快速地分离油水混合物，主要就是将金属橡胶放入氢氧化钠与过硫酸铵溶液中浸泡预定时间；该处理方法属于现有技术，在此不对其原理和过程做具体阐述。

在本实施例中，所述液液过滤箱402内底部设置有集水槽410，所述液液过滤箱402下端与集水槽410插接连接，所述集水槽上设置有出水口，出油口与出水口连接有软管通往气液过滤装置的软管；一级安装座404上开设有位于一级金属橡胶过滤元件下侧的下水口，一级安装座下方设置有用以向上推动其复位的一级弹簧406，二级安装座上也开设有位于二级金属橡胶过滤元件下侧的下水口，二级安装座下方设置有用以向上推动其复位的二级弹簧409，所述一级弹簧406刚度大于所述二级弹簧409刚度，所述左过滤室和右过滤室侧壁分别设置有用以支撑一级弹簧406和二级弹簧409的环形托架；一级安装座404和二级安装座407上分别设置有用以嵌装入一级金属橡胶过滤元件405和二级金属橡胶过滤元件408的沉槽，所述下水口位于沉槽底部，所述沉槽底面为中间低旁边高的斜面，以便于引流。

当溶液进入液液过滤装置4的左过滤室，首先经过一级金属橡胶过滤元件405，由于一级金属橡胶过滤元件405具有油水分离功能，油液会留在一级金属橡胶过滤元件405上侧，而水会透过一级金属橡胶过滤元件405落到集水槽410内，随着一级金属橡胶过滤元件405上方液体量的增加，位于下方的一级弹簧406不断被压缩，进而导致一级安装座404高度不断降低，当降低到一定距离时，起初被一级安装座404挡住过油孔便露出，一级金属橡胶过滤元件405上侧的油液便会通过过油孔流向右过滤室，二级金属橡胶过滤元件408便会过滤出残存在油液中的水分，二级金属橡胶过滤元件408过滤原理与一级金属橡胶过滤元件405相同，随着二级金属橡胶过滤元件408上侧液体量的增加，位于下方的二级弹簧409不断被压缩，进而导致二级安装座407高度不断降低，当降低到一定距离时，起初被二级安装座407挡住出油口便露出，右过滤室内二级金属橡胶过滤元件408上侧的液体便会从出油口流出；当左过滤室内液流出量大于流入量时，一级安装座404又会因为上方液体的减少而整体上升，使得过油孔的开度减小，流向右过滤室的溶液减少，由于左过滤室内溶液流入量保持不变，因此左过滤室内溶液流入量会再次大于流出量，此时一级安装座404又会下降。由此循环往复，形成一个周期，使得过滤的速率趋于稳定，同时保证过滤的精度与连续性。

在本实施例中，气液过滤装置的排气格栅503通过螺钉安装在气液过滤箱体504上，所述油槽502和水槽507为抽屉式结构，以便于取放，所述气液过滤箱侧壁开设有分别位于油槽和水槽上方的进油口和进水口，其分别与液液过滤装置4中出油口和出水口的软管连接，进油口和进水口上安装有阀门505，用以控制进液的通断，气液过滤箱侧壁安装有气压表501以及用以驱动排气风扇506的电机508，所述气压表501用于监测气液过滤箱体504内部气压，而电机508和排气风扇506之间的传动机构可以采用皮带传动。

在整个过滤器开始工作前，先启动气液过滤装置5中的电机508，驱动排气电扇开始工作，进油口和进水口上的阀门505保持开启状态，在整个过滤装置中会形成负压，可以加快过滤的速度，保证过滤的彻底性。液液过滤箱体402完成分离的油液和水分别流入气液过滤箱体504上的进水口与进油口，当全部液体进入气液过滤箱体504后，关闭位于进水口与进油口上的阀门505，保证气液过滤箱504内不会进入其他气体，在负压作用下，溶在油液与水中的气体通过排气格栅503排出，根据气压表501示数判断过滤结束时刻，最后抽出油槽502与水槽507，得到纯净的水与油。

本发明基于金属橡胶的固液气三相过滤器采用新型材料金属橡胶代替传统过滤棉、活性炭、多孔不锈钢等滤材，兼顾了综合过滤固液气三种物质以及双重过滤固液混合液与油水混合液，适用于生活饮用水的过滤，工业循环水的过滤，金属加工中液压油、润滑油的预处理，解决了传统过滤器中滤材使用周期短，更换频繁，过滤精度差的问题；它具有以下几个优点：

1）相较于传统的过滤器，由于金属橡胶渗透性好，孔径可控，比表面积大，耐疲劳，有效增加了过滤器使用的寿命，降低维护成本，提高了过滤效率和过滤精度；

2）固液过滤装置2与液液过滤装置4中均设有两级过滤元件，极大保证了过滤精度，同时在固液过滤装置可以调节过滤流量，使得过滤速率可控；

3）液液过滤装置4中弹簧的使用，会在过滤器内部形成一个稳定的过滤周期，提高过滤器工作的连续性；

4）实现了固液过滤装置的免拆清洗，并可重复使用，极大减少更换滤材次数；

5）过滤器以液体自身重力与压差作为过滤推动力，可保证过滤的彻底性，气液过滤装置位于最后，可排除过滤过程中容器内气体的影响，确保了过滤的精度。

一种如上所述基于金属橡胶的固液气三相过滤器的工作方法，包括以下步骤：（1）在整个过滤器开始工作前，先启动气液过滤装置5中的排气电扇开始工作，进油口和进水口上的阀门505保持开启状态；溶液进入固液过滤装置过滤掉颗粒度较大的固体杂质；过滤溶液从固液过滤装置筒盖201进液口沿筒盖内壁均匀流入固液过滤筒202内，通过流量盘208，流向上层金属橡胶过滤元件209，颗粒度较大的固体杂质会留在上层金属橡胶过滤元件209中，剩余溶液则继续流向下层金属橡胶过滤元件211，由于下层金属橡胶过滤元件211孔径较小，剩余颗粒度较小的固体杂质会全部留在下层金属橡胶过滤元件211内，废液盖214在过滤过程中始终保持关闭状态，过滤后的溶液通过t型管213侧接口流向液液过滤装置4中；

（2）过滤掉固体杂质的溶液进入液液过滤装置中进行油水分离处理；当溶液进入液液过滤装置4的左过滤室，首先经过一级金属橡胶过滤元件405，由于一级金属橡胶过滤元件405具有油水分离功能，油液会留在一级金属橡胶过滤元件405上侧，而水会透过一级金属橡胶过滤元件405落到集水槽410内，随着一级金属橡胶过滤元件405上方液体量的增加，位于下方的一级弹簧406不断被压缩，进而导致一级安装座404高度不断降低，当降低到一定距离时，起初被一级安装座404挡住过油孔便露出，一级金属橡胶过滤元件405上侧的油液便会通过过油孔流向右过滤室，二级金属橡胶过滤元件408便会过滤出残存在油液中的水分，二级金属橡胶过滤元件408过滤原理与一级金属橡胶过滤元件405相同，随着二级金属橡胶过滤元件408上侧液体量的增加，位于下方的二级弹簧409不断被压缩，进而导致二级安装座407高度不断降低，当降低到一定距离时，起初被二级安装座407挡住出油口便露出，右过滤室内二级金属橡胶过滤元件408上侧的液体便会从出油口流出；当左过滤室内液流出量大于流入量时，一级安装座404又会因为上方液体的减少而整体上升，使得过油孔的开度减小，流向右过滤室的溶液减少，由于左过滤室内溶液流入量保持不变，因此左过滤室内溶液流入量会再次大于流出量，此时一级安装座404又会下降，由此循环往复，形成一个周期，使得过滤的速率趋于稳定，同时保证过滤的精度与连续性；（3）油水分离后的油液和水分别进入气液过滤箱体中的油槽和水槽，当全部液体进入气液过滤箱体504后，关闭位于进水口与进油口上的阀门505，保证气液过滤箱504内不会进入其他气体，在负压作用下，溶在油液与水中的气体通过排气格栅排出，最后抽出油槽502与水槽507，得到纯净的水与油。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。