多过滤筒的过滤装置

摘要

本发明提供一种过滤装置，其包括具有入口(14)和出口(16)的壳体以及多个螺旋卷绕的过滤筒(18，24)。过滤筒包括两个过滤层，即输送物间隔层和渗透物间隔层。密封部被设置成防止输送物和渗透物混合，且允许渗透物以死区端过滤模式进行回收。

权利要求

1.一种过滤装置，包括：

壳体，所述壳体包括入口和出口；

多个过滤筒，所述多个过滤筒具有入口装置和出口装置；

所述过滤筒包括穿孔芯部和具有两个相反螺旋端表面的螺旋卷绕的多层材料；

所述多层材料包括通过折叠过滤片材而形成的两个平坦过滤层；

渗透物间隔层和输送物间隔层；

每个过滤层的第一表面接触所述渗透物间隔层，且每个过滤层的第二表面接触所述输送物间隔层；

所述输送物间隔层进行密封，以允许流体输送物进入所述输送物间隔层并流经所述过滤层；以及所述渗透物间隔层进行密封，以接收来自于所述过滤层的渗透物且将渗透物引导到所述穿孔芯部中。

2.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，包括五至六个的过滤筒。

3.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，渗透物间隔层在螺旋卷绕方向上的长度小于约24英寸。

4.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，渗透物间隔层在螺旋卷绕方向上的长度在约16英寸至约20英寸之间。

5.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，渗透物间隔层在螺旋卷绕方向上的长度是约18英寸。

6.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述平坦过滤层是超滤膜。

7.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述平坦过滤层是多微孔膜。

8.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，每个过滤筒的穿孔芯部由一通路连接到壳体的出口。

9.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，壳体入口的流体输送物在过滤筒的顶表面和底表面两者处进入过滤筒，且进入过滤装置的输送物间隔层内。

说明书

多过滤筒的过滤装置

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2008年2月8日提交的美国临时专利申请No.61/065,117的权益，该临时专利申请以引用的方式全文结合到本文中。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种使用多个螺旋卷绕过滤筒的过滤装置。

背景技术

[0004] 在过滤当中，期望最大化过滤面积，同时最小化所采用的过滤器结构的体积。实现该结果的一种常规方法是提供一种由螺旋卷绕的多层材料(该多层材料具有过滤层)所形成的结构，以形成紧密卷绕的筒体，其中液体在一个螺旋端处被引入该筒体中且在相反的螺旋端处被移除。在过滤结构中必须提供这样一种装置，其用于确保所有进入的液体在被移除之前流经过滤介质；也就是说，进入的流体必须防止简单地流经过卷绕的过滤材料之间的空间而不通过过滤介质。这样的一种结构例如在美国专利3,962,097中示出。

[0005] 在螺旋卷绕结构中所面临的一个问题是源自于一些膜(例如超滤膜)在过滤筒结构中发生撕裂的易碎特性。

[0006] 在一种工艺中，螺旋卷绕的过滤器由多层的膜过滤器和筛网形成，其中膜过滤层折叠到其自身上，以形成V型形状和两个过滤层。多片层的膜/筛网堆叠体在平坦方向上粘结，并接着卷拢到穿孔芯部上。多个层由输送和渗透筛网形成。在卷拢操作期间，为了形成螺旋卷绕的过滤器，由于膜层是粘性的，它们趋于起皱而不是滑动经过彼此。结果使得牺牲了持续完整性。流动特性是良好的，因为通过相对短的渗透物通道(约18英寸长)所测量的附带损失是微不足道。

[0007] 在第二种工艺中，单个较长的薄片层(leaf)被用于形成螺旋装置。仅在卷起后形式中施加粘结胶。这将薄片层的数量限制为一个，但是随着被卷起也减少了位于膜上面的应力。在单层模式中，采用该技术所得到的装置表现为是一体的。然而，由于渗透通道较长(约40英寸)，在该通道中主要由高压降所引起的附带损失高到无法接受。

[0008] 因此，非常期望提供一种过滤装置，其使用螺旋卷绕的过滤筒结构，以最小化渗透物流动损失，同时提供令人满意的渗透物生产能力。

发明内容

[0009] 本发明提供一种过滤装置，该过滤装置包括具有入口和出口的壳体、以及布置在壳体内的多个过滤筒。过滤筒包括绕穿孔芯部卷绕的多个平坦层材料。多个平坦层包括两个过滤层，所述两个过滤层通过将平坦过滤片材折叠成V型形状而形成。流体可渗透层被设置成还包括输送物间隔层和渗透物间隔层。过滤层和输送物间隔层被粘结到穿孔芯部。渗透物间隔层被密封，以接收流经过滤层的渗透物并将渗透物引导到穿孔芯部内。输送物间隔层被密封，以接收流体输送物并将输送物引导通过过滤层。过滤筒被密封以防止输送物与渗透物进行混合。

附图说明

[0010] 图1是本发明的过滤装置的透视图。

[0011] 图2是图1的过滤装置的截面图，示出了形成渗透物的流体流动。

[0012] 图3是本发明的过滤筒的分解图。

[0013] 图4是形成本发明的过滤筒的一种方法的示意图。

[0014] 图5是可被使用于本发明的过滤筒中的附加渗透物间隔层的透视图。

[0015] 图6是本发明的过滤筒的局部截面图。

[0016] 图7描述了用于本发明的输送物间隔层和渗透物间隔层的粘结形式。

[0017] 图8是描述了用于本发明的渗透物间隔层的备选粘结形式。

具体实施方式

[0018] 参考图1，本发明的过滤装置10包括壳体12，其具有入口14和出口16、以及多个过滤筒18、20、22、24和26，优选为五个或六个过滤筒。

[0019] 在过滤装置中的流体流动路径将参考图2、3、6和7来描述。如本文所示，进入的流体输送物39通过入口14进入壳体12。流体输送物在过滤筒的顶表面和底表面两者处进入过滤筒18、20、22、24和26(图1)，并且进入到输送物间隔层28。通过使得流体输送物在过滤筒的顶表面和底表面处进入过滤筒，与使流体输送物仅在顶表面或底表面处进入相比，沿输送物路径的不期望压降可被减少。渗透物间隔层32的顶表面30由密封部31从壳体12内部进行密封。过滤层33和34被布置在输送物间隔层28与渗透物间隔层32之间。渗透物间隔层32和输送物间隔层28两者的底表面29和35由密封部36和37进行密封(图7)。输送物间隔层28包括侧密封部43和45。渗透物间隔层32包括侧密封部42。每个过滤筒18、20、22、24和26的外表面用流体不可渗透片材38密封(图2)。进入的流体输送物39填充着过滤筒18、20、22、24和26之间的空间40(图2)，且通过螺旋卷绕的输送物间隔层28进入到这些过滤筒中，如箭头43所示。输送物39流经过滤层33和34以形成渗透物44。渗透物44在渗透物间隔层32内的螺旋路径中行进(如箭头46所示)，且流经芯部50的穿孔48。接着，渗透物通过通路52(图2)行进，并接着通过出口16，如箭头54所示。

[0020] 过滤层可包括由V型过滤片材所形成的一个或多个过滤层。过滤层可在V型结合部55处彼此粘结(图3)。优选的是使用两个V型过滤片材，所述两个V型过滤片材被布置成彼此接触以形成过滤层33和34。

[0021] 参考图4，其中描述了形成根据本发明的螺旋卷绕的多层过滤筒的过程。过滤层33和34例如使用粘结剂在V型结合部形成。过滤层33从辊57展开，过滤层34从辊58展开。输送物间隔层28从辊59展开，且渗透物间隔层32从辊60展开。输送物间隔层28和渗透物间隔层32如图7所示进行密封。

[0022] 过滤层结合部55粘结到芯部50。备选地，渗透物间隔层可包括多个间隔开的密封部61和62(图8)，以促进粘结到芯部50上，同时促进渗透物流经穿孔48。

[0023] 当本发明的过滤筒在螺旋卷绕方向上的长度小于约24英寸、优选在约16至20英寸之间、且最优选地是约18英寸时，具有单个间隔层的过滤筒可提供高效的过滤。

[0024] 参考图5，示出了第二渗透物间隔层32b。第二渗透物间隔层32b被布置成邻近于渗透物间隔层32，且如图4所示地卷绕。结果使得产生了促进渗透物流动的更厚渗透物间隔层。

[0025] 输送物间隔层和渗透物间隔层可包括具有高空隙容积的纺织或无纺材料，其对沿边缘方向、无需高入口压力的合理高速率的流体流动是可渗透的。此外，间隔层的厚度应当足够大，以使得实现相等数量的流体流率，但是不会厚到减少大致用于给定过滤器容积的过滤表面面积和过滤能力。优选的是，间隔层的厚度在约0.020至0.030英寸之间。合适的间隔层包括由两组平行塑料股线所形成的网；在一个布置结构中，一组股线布置在另一组股线表面上并粘结到其上，以使得股线组以一定角度相互交叉。合适的网由E.I.DuPont deNemours&Co.、以商标名“Vexar”进行销售。股线具有大致圆形的截面。当邻近于两个平坦过滤层进行放置时，该结构使得每组股线仅接触一个邻近的过滤层，从而使得流体可容易地进入到间隔层中以及流经两个邻近过滤层之间。

[0026] 过滤层必须足够柔韧，以允许在不使过滤器易碎或易坏的前提下能将其卷绕在芯部周围。虽然许多过滤材料对于该目的来说是足够地柔韧，但是一些过滤材料太脆弱而不能承担其用途，且必须在被用于多层织物之前进行改型或改变。这种过滤材料包括多孔的超滤装置和由诸如纤维素乙酸酯和硝酸纤维素的纤维素脂来形成的过滤器，且具有在亚微米范围内的、小至约0.025微米的平均孔径，其由Millipore Corporation进行市场销售，包括 过滤器、 过滤器、 过滤器、 过滤器、过滤器以及 过滤器。为了使得这些过滤器足够柔韧，它们可层压
在两个柔韧多孔材料之间，所述柔韧多孔材料例如是由聚酯纤维与网粘结剂(其使用诸如聚酯、聚乙烯或聚酰胺纤维的可热封树脂纤维来形成)形成的纺织布料。然而，应当理解的是，本发明并不局限于使用超滤或多微孔的过滤层，而是包括使用任何可卷绕成所示期望结构的平坦过滤介质。

[0027] 所采用的粘结剂的类型和数量要使得粘结剂在施加时将渗透进入过滤层中、但是不会穿过过滤层，从而使得在过滤层的一个表面上的密封不会导致在相反表面上发生密封。对于提供期望的密封来说，环氧基或聚亚安酯基粘结剂是尤其有用的。