過濾膜支架和過濾裝置的制造方法

本發明涉及流體組分過濾、分離和提純領域中的過濾裝置，具體而言，涉及一種過濾膜支架和包括該過濾膜支架的過濾裝置。

背景技術：
現有的過濾膜支架，其支架本體位于液面之下，且支架本體上的過水縫隙相同，由于不同液位處的水壓不同，導致各過水縫隙處的過水量不同，不利于動態過濾膜的形成和穩定。

技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明一個方面的目的在于提供一種過濾膜支架，其上不同液位處的過水間隙的過水量趨于一致，有利于動態過濾膜的形成和穩定。本發明另一方面的目的在于，提供一種包括上述過濾膜支架的過濾裝置。有鑒于此，本發明提供了一種過濾膜支架，其包括過濾膜支架本體，所述過濾膜支架本體的內部開設有上端開口的清水通道，所述過濾膜支架本體的側壁上開設有多個供流體流過的間隙，每一所述間隙均沿水平方向設置，并均與所述清水通道連通，多個所述間隙沿豎直方向排布，且位于上方的所述間隙的過水截面積大于位于下方的所述間隙的過水截面積。在本發明的上述實施例中，過濾膜支架本體上開設有清水通道和多個間隙，清水通道與間隙相連通，流體可自間隙通過，并流入清水通道內，由于位于上方的間隙的過水截面積大于位于下方的所述間隙的過水截面積，再加上上方間隙處的水壓較下方間隙處的水壓小，使得上下方間隙處的過水量趨于一致，這樣，由流體中的大分子物質、顆粒等形成的動態過濾膜時，由于流經上下間隙的流體的量相同，即形成動態過濾膜的大分子物質、顆粒等的量一致，使得在過濾膜支架的上下方能夠同時形成動態過濾膜，并保持動態過濾膜的穩定。綜上，通過設置水壓大處的間隙的過水截面積小，水壓小處的間隙的過水截面積大，使得各間隙處的過水量一致，有利于流體中的大分子物質、顆粒等形成動態過濾膜，并保持動態過濾膜的穩定。另外，本發明提供的上述實施例中的過濾膜支架還可以具有如下附加技術特征：根據本發明的一個實施例，位于上方的所述間隙的高度大于位于下方的所述間隙的高度。根據本發明的一個實施例，沿豎直向上的方向，所述間隙的高度從下向上逐漸增大。根據本發明的一個實施例，所述過濾膜支架本體包括多個子本體，每一所述子本體上均設有多個所述間隙，且沿豎直向上的方向，同一所述子本體上的多個所述間隙的高度相同，不同所述子本體上的所述間隙的高度從下向上逐漸增大。根據本發明的一個實施例，所述過濾膜支架本體包括：至少三個依次疊放的疊片，所述疊片的內部設置有通孔，多個所述疊片的所述通孔連接構成所述過濾膜支架本體的所述清水通道，相鄰所述疊片之間設置有支撐件，以使所述相鄰疊片之間形成供流體流過的所述間隙，且位于上方的所述支撐件的高度大于位于下方的所述支撐件的高度；密封板，所述密封板位于所述過濾膜支架本體的下端，并密封所述清水通道的下端；和連接件，所述連接件將多個所述疊片和所述密封板連接在一起構成所述過濾膜支架本體。根據本發明的一個實施例，所述支撐件為設置在所述疊片上的凸起，每一所述疊片上均設置有所述凸起。根據本發明的一個實施例，相鄰所述疊片的外端面不平齊，和/或，相鄰所述疊片的內端面不平齊。根據本發明的一個實施例，所述過濾膜支架本體為空心的柱體，所述柱體的所述空心構成所述過濾膜支架本體的所述清水通道，所述柱體側壁上開設有多個貫穿所述柱體側壁的所述間隙。根據本發明的一個實施例，所述柱體側壁的外壁面不平齊，和/或，所述柱體側壁的內壁面不平齊。本發明另一方面的實施例提供了一種過濾裝置，包括罐體和上述任一實施例所述的過濾膜支架，所述過濾膜支架設置在所述罐體內。附圖說明本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是根據本發明一個實施例所述的過濾膜支架的剖視結構示意圖；圖2是圖1的A部結構的一種實施例的放大示意圖；圖3是圖1的B部結構的一種實施例的放大結構示意圖；圖4是圖1的A部結構的另一種實施例的放大示意圖；圖5是圖1的B部結構的另一種實施例的放大結構示意圖。其中，圖1至圖5中附圖標記與部件名稱之間的對應關系為：1過濾膜支架，10過濾膜支架本體，100疊片，1000通孔，1001凸起，101清水通道，102間隙，103密封板，104柱體。具體實施方式為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是，本發明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。下面參照圖1至圖5描述根據本發明一些實施例所述過濾膜支架。如圖1、圖2和圖3所示，本發明提供的過濾膜支架1，包括過濾膜支架本體10，所述過濾膜支架本體10的內部開設有上端開口的清水通道101，所述過濾膜支架本體10的側壁上開設有多個供流體流過的間隙102，每一所述間隙102均沿水平方向設置，并均與所述清水通道101連通，多個所述間隙102沿豎直方向排布，且位于上方的所述間隙102的過水截面積(垂直于流體的流動方向)大于位于下方的所述間隙102的過水截面積。在本發明的上述實施例中，過濾膜支架本體上開設有清水通道和多個間隙，清水通道與間隙相連通，流體可自間隙通過，并流入清水通道內，由于位于上方的間隙的過水截面積大于位于下方的所述間隙的過水截面積，再加上上方間隙處的水壓較下方間隙處的水壓小，使得上下方間隙處的過水量趨于一致，這樣，由流體中的大分子物質、顆粒等形成的動態過濾膜時，由于流經上下間隙的流體的量相同，即形成動態過濾膜的大分子物質、顆粒等的量一致，使得在過濾膜支架的上下方能夠同時形成動態過濾膜，并保持動態過濾膜的穩定。綜上，通過設置水壓大處的間隙的過水截面積小，水壓小處的間隙的過水截面積大，使得各間隙處的過水量一致，有利于流體中的大分子物質、顆粒等形成動態過濾膜，并保持動態過濾膜的穩定。在本發明的一些實施例中，如圖2和圖3所示，位于上方的所述間隙102的高度D1大于位于下方的所述間隙的高度D2，進而有利于保證上方間隙的過水截面積大于下方間隙的過水截面積。在一具體示例中，沿豎直向上的方向，所述間隙102的高度從下向上逐漸增大，間隙高度的逐漸增大，與水壓的逐漸減小相配合，使得流經各間隙的流體的通量一致。在另一些示例中，所述過濾膜支架本體10包括多個子本體，每一所述子本體上均設有多個所述間隙102，且沿豎直向上的方向同一所述子本體上的多個所述間隙102的高度相同，不同所述子本體上的所述間隙102的高度從下向上逐漸增大。考慮到每一個子本體上的高度差較小，為了便于制造及安裝，將過濾膜支架上每一子本體上的間隙設計為相同高度，將不同子本體上的間隙設計為不同的高度，并保持從下向上，間隙的高度逐漸增大。在圖1至圖3所示的示例中，所述過濾膜支架本體10包括兩個所述子本體。當然，過濾膜支架本體包括的子本體的數量，可根據實際需要，自行設定。在本發明的一具體實施例中，如圖1至圖3所示，所述過濾膜支架本體包括：至少三個依次疊放的疊片100、密封板103和連接件(圖中未示出)。其中，如圖2和圖3所示，所述疊片100的內部設置有通孔1000，多個所述疊片100的所述通孔1000連接構成所述過濾膜支架本體10的清水通道101，相鄰所述疊片100之間設置有支撐件，以使所述相鄰疊片100之間具有供流體流過的所述間隙102，且位于上方的所述支撐件的高度D1大于位于下方的所述支撐件的高度D2；所述密封板位于所述過濾膜支架本體10的下端，并密封所述清水通道101的下端；所述連接件將多個所述疊片100和所述密封板連接在一起構成所述過濾膜支架本體10。進一步，如圖2和圖3所示，相鄰所述疊片100的外端面不平齊，相鄰所述疊片100的內端面不平齊。本發明提供的過濾膜支架，相鄰疊片的外端面不平齊，使過濾膜支架的外壁面形成溝槽。當流體由過濾膜支架的外壁面經由疊片間的間隙流入清水通道時，就會撞擊疊片，并在溝槽處形成湍流。湍流對流體中的粒子施加與主體流體方向相反的作用力，使得粒子進行小幅度的往復運動并停留在支架表面附近。這樣，粒子在溝槽中的湍流和主體流體流動的共同作用下，停留在距離支架本體外壁面的設定距離處，隨著粒子逐漸聚集在過濾膜支架外壁面外的設定距離處，它們直接與流體中外加的絮凝劑或者表面活性劑等試劑共同作用，在支架外壁面設定的距離處形成動態過濾膜，或者使粒子直接在基膜(由支架外壁面支撐的)上形成次生膜。此外，溝槽中的湍流使得支架表面附近的動態過濾膜或者基膜上的次生膜產生小幅度的不規則往復運動，及時地對動態過濾膜或者次生膜進行了清潔，實時地控制了膜的污染，避免膜被污物污染。相鄰疊片的內端面不平齊，即清水通道的直徑不一致、產生變化，則過濾后的流體在支架本體內的清水通道內流動時，當通道突然由大直徑變為小直徑時，由于流體壓力差的瞬時變化等，部分流體會沿著疊片間的間隙回流，產生回流作用力，進一步強化溝槽處的湍流，從而進一步對動態過濾膜或者基膜上的次生膜形成支撐和清潔作用。相鄰疊片之間設置有支撐件，使相鄰疊片之間具有足夠的間隙，也同時保證了溝槽的寬度，進而保證了在溝槽處能夠產生較強的湍流，使得動態過濾膜或者次生膜能夠保持在距離支架外壁面附近的設定距離；位于上方的支撐件的高度大于位于下方的支撐件的高度，且上方的水壓小于下方的水壓，保證了流經各間隙的流體的通量相同，進而使得支架表面附近的動態過濾膜或者基膜上的次生膜保持一致，使得過濾膜上下方的過濾效果一致。需要說明的是，在過濾膜的厚度和密實度未達到預設值時，過濾膜不能對污染的流體進行有效地過濾，此時流經疊片表面的流體為污染的流體；當過濾膜的厚度和密實度達到預設值時，能夠對污染的流體進行有效地過濾，此時流經疊片表面的流體為過濾后的潔凈的流體。優選地，所述支撐件為設置在所述疊片100上的凸起，每一所述疊片100上均設置有所述凸起。通過在疊片上設置凸起，使相鄰疊片之間具有足夠的間隙，從而保證了溝槽的寬度，進而保證了在溝槽處能夠產生較強的湍流，即保證了湍流能夠產生較強的作用力，使過濾膜保持在設定距離，同時凸起的設置，保證了流經各間隙的水通量的一致。在本發明的另一具體實施例中，如圖4和圖5所示，所述過濾膜支架本體10為空心的柱體104，所述柱體104的所述空心構成所述過濾膜支架本體10的清水通道101，所述柱體側壁上開設有多個貫穿所述柱體側壁的所述間隙102，且位于上方的所述間隙102的高度D1大于位于下方的所述間隙102的高度D2，有利于在上下方的不同水壓的作用下，各間隙保持通水量一致。進一步，如圖4和圖5所示，所述柱體側壁的外壁面不平齊，所述柱體的內側壁不平齊，柱體側壁的外壁面不平齊，使過濾膜支架的外壁面處形成溝槽，流體流經溝槽時會在溝槽處形成湍流，流體中的粒子在溝槽中的湍流和主體流體流動的共同作用下，停留在距離支架本體外壁面的設定距離處，形成動態過濾膜，或者使粒子直接在基膜(由支架外壁面支撐的)上形成次生膜，且湍流使動態過濾膜或者基膜上的次生膜產生小幅度的不規則往復運動，對動態過濾膜或者次生膜進行了清潔，避免膜被污物污染；柱體側壁的內壁面不平齊，則過濾后的流體在支架本體內的清水通道內流動時，流體會沿著疊片間的間隙回流，強化溝槽處的湍流，從而進一步對動態過濾膜或者基膜上的次生膜形成支撐和清潔作用。本發明另一方面的實施例提供了一種過濾裝置(圖中未示出)，包括罐體(圖中未示出)和上述任一實施例所述的過濾膜支架1，所述過濾膜支架1設置在所述罐體內，并具有上述任一實施例所述的過濾膜支架的全部有益效果。綜上所述，本發明提供的過濾膜支架，通過設置位于過濾膜支架上方的間隙的過水截面積大于位于下方的間隙的過水截面積，即設置下方水壓大處的間隙的過水截面積小，上方水壓小處的間隙的過水截面積大，使得在水壓和過水截面積的共同作用下，過濾膜支架上各間隙處的過水量一致，有利于流體中的大分子物質、顆粒等形成動態過濾膜，并保持動態過濾膜的穩定。在本發明中，術語“多個”是指兩個或兩個以上。在本說明書的描述中，術語“一個實施例”、“一些實施例”、“具體實施例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或實例。而且，描述的具體特征、結構、材料或特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。