專利名稱：帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器的制作方法
技術領域：
本發明涉及過濾技術領域，尤其是指一種帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器。
背景技術：
作為過濾材料使用的微孔陶瓷，因具備很多優點，例如成本較低，堵塞后可進行清洗，清洗之后流量基本上全部回復，過濾精度不下降，過濾過程自始至終可保持出液(或出氣)質量穩定，等等。所以，目前應用微孔陶瓷作為過濾材料而制成的過濾器已經得到廣泛應用。
微孔陶瓷過濾器運行一段時間后，必然出現堵塞現象。這時，人們通常用器械去除污染物以恢復微孔陶瓷的過濾特性，例如采用刷子、砂片或其它硬物去除污染物。因為污染物不僅堵塞在陶瓷表面，還堵塞在微孔陶瓷的近表面，為了能使微孔陶瓷的過濾特性全部恢復，必須將陶瓷近表面的污染物也徹底去除。要去除這部分污染物，通常連同已污染的近表面陶瓷一起去除。這樣，每清洗一次，微孔陶瓷就會減薄一些，嚴重影響微孔陶瓷的使用壽命。為了提高微孔陶瓷的使用壽命，人們試圖尋找一種既能有效去除污染物，又不會對微孔陶瓷產生明顯損傷的方法。如采用化學方法清洗，對微孔陶瓷幾乎沒有損傷。但是，化學方法清洗效果并不理想，滲入微孔陶瓷內部的清洗液也難于洗凈，而且清洗液的排放還會污染環境。
采用超聲波清洗是一個不錯的選擇。超聲波清洗的機理是利用超聲波在液體中產生的超聲空化作用將物體表面的污物層剝離，從而達到清洗的目的。所謂超聲空化，是指液體在超聲波作用下產生大量的非穩態的微小氣泡和空泡，這些氣泡和空泡隨超聲波的振動反復生成、閉合并迅速變大，閉合時會產生壓強高達幾百乃至幾千帕的微激波，因劇烈碰撞導致氣泡突然爆裂，使氣泡周圍產生上千個大氣壓，這種現象叫空化現象。由于空化現象極易在固體與液體交界面發生，并且空化瞬時在局部產生5000K以上的熱點和上千個大氣壓，不僅能把附著在物體表面和死角內的污染物打散，而且振動加劇液體的脈動和攪拌，更增強了清洗的效果。因此，采用超聲波清洗微孔陶瓷效果非常好，并且對微孔陶瓷的損傷幾乎可以忽略不計。
鑒于超聲波清洗微孔陶瓷有很好的效果，于是人們也設計出了相應的產品。如中國專利號為200320104071.3《陶瓷過濾機的超聲波清洗裝置》就披露了類似的技術。在該專利技術中，陶瓷過濾機是一種固液分離設備(物料脫水設備)，主要由料槽、轉軸和裝于轉軸上的若干圈微孔陶瓷環板組成，每一圈微孔陶瓷環板裝有12塊微孔陶瓷濾板，在微孔陶瓷環板的兩側設有超聲波振子。過濾時，在真空抽吸力和毛細現象作用下，料槽中物料的水分被吸入微孔陶瓷，并在微孔陶瓷表面形成濾餅。清洗時利用裝在微孔陶瓷環板兩側的超聲波振子所產生的超聲波予以徹底清洗，恢復微孔陶瓷的過濾特性。該專利技術用于陶瓷過濾機這種物料脫水設備上，大大提升了該設備的使用性能。但是，該陶瓷過濾機不能給物料加壓，不能適應需要過濾流量很大的場合，例如飲用水、工業用水、酒、飲料、空氣等流體的過濾。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀而提供一種帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器。該過濾器可用于過濾水、酒、飲料、機床冷卻液、空氣等各種流體，去除流體中的細菌和其它顆粒物雜質，提高流體的純凈度。其特點是過濾精度高、單位體積的過濾面積大、過濾阻力小、濾芯堵塞后可以邊清洗邊過濾(即可實現連續過濾)、清洗時濾芯損傷小(即濾芯使用壽命長)、清洗時消耗的流體少、清洗后濾芯通量基本上可全部得到恢復、操作簡單方便。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為一種帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，包括超聲波電源、可承受壓力的過濾器殼體、裝于殼體內的微孔陶瓷濾芯和裝于殼體上的超聲波振子，過濾器殼體上設有進口、出口和排污口，其中進口與排污口相呼應，以便可利用流體動能將超聲波清洗下來的微孔陶瓷截留物沖向排污口，再從排污口排出過濾器。所述的微孔陶瓷濾芯的主要過濾面與重力方向平行，以便清洗下來的截留物能在重力作用下自然下沉，離開陶瓷表面。
所述的超聲波振子和超聲波電源采用現有技術中的公知技術，有關超聲波振子和超聲波電源在現有技術中的公知技術方案已為本領域的普通技術人員所熟知，在此不再贅述。超聲波電源可以設置在過濾器殼體上，也可以設置在過濾器附近，只要將超聲波電源輸出線接到超聲波振子上即可。超聲波振子與過濾器殼體采用一種既可保證過濾器殼體的密封性又不阻礙超聲波振子振動的連接結構。該結構包括超聲波振子盒、超聲波振子、柔性密封件、螺釘和超聲波振子座，所述的超聲波振子座上設有螺釘孔和可裝入超聲波振子的通孔，該振子座焊接在過濾器殼體上；所述的柔性密封件具有其中間可包覆超聲波振子并與之密封其邊上可被超聲波振子盒壓緊并通過螺釘擰緊后可與超聲波振子座密封的形狀；超聲波振子設置在振子盒內。
本發明帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，當用于過濾液體時，還設有排氣口，該排氣口位置高于微孔陶瓷但低于過濾器的最高處，其目的是既要確保液體能全部浸沒微孔陶瓷，又要讓過濾器上方留有適當空氣。該部分空氣用于清洗時緩沖超聲波在液體中產生的壓力波，換句話說，液體必須全部浸沒微孔陶瓷但又不得充滿過濾器內腔。
所述的微孔陶瓷濾芯有兩種基本結構。
微孔陶瓷濾芯的第一種基本結構該微孔陶瓷濾芯包括集流管和套裝在其上的多片中間有通孔的板狀兩面過濾微孔陶瓷，所述的集流管是一根圓管，其一端封閉，另一端為過濾器的出口，其中部套裝微孔陶瓷的部分開有進料孔或進料槽，在該部分的始端(即開始套裝第一片微孔陶瓷處)的附近在無孔槽的集流管一側設有定位環，在該部分的末端(即套裝最后一片微孔陶瓷處)的附近在無孔槽的集流管一側設有螺紋，該集流管的右部還設有可使其與殼體定位并能通過密封圈與殼體密封的環板；所述的兩面過濾微孔陶瓷是均質微孔陶瓷板片，其在厚度方向的中間設有相互連通并與兩側面和周邊均有一定距離的導流通道，該通道與中間的通孔連通；各微孔陶瓷在緊靠所述通孔兩端附近的表面均裝有密封圈，在鄰近的密封圈之間裝有壓緊環，所述的壓緊環和密封圈均套裝在集流管上，以便將集流管上開有孔槽的部分與原料腔中的流體隔開并使之密封。微孔陶瓷通過定位環定位，各微孔陶瓷之間通過密封圈和與之相接觸的壓緊環密封，最后由壓緊環和鎖緊螺母擰緊固定。
過濾時流體從過濾器的進口流入過濾器的殼體內腔，再從各微孔陶瓷的兩個表面和側面分別同時流向微孔陶瓷厚度方向中間的導流通道，再流向集流管內部，最后從集流管的出口即過濾器出口流出。流體在穿過微孔陶瓷表面時，流體中的雜質或污染物被截留在陶瓷表面，從而流體得到凈化。由于采用均質微孔陶瓷，那些尺寸特小以至于微孔陶瓷不能截留的雜質或污染物(例如金屬離子等)，將穿過微孔陶瓷進入集流管，而不會在微孔陶瓷的內部集結而堵塞微孔陶瓷。
所述的板狀兩面過濾微孔陶瓷，其厚度方向中間的導流通道的橫截面尺寸很小(約2毫米)，根據材料力學原理，可以知道即使導流通道處的內壓較高(0.2Mpa～0.3Mpa)，該處微孔陶瓷所承受的內應力仍然很小，微孔陶瓷不會破裂，這就為這種微孔陶瓷濾芯進行反沖洗提供了極大的方便。只要打開排污管路中的排污閥，同時保持集流管中有足夠壓力，就可實現反沖洗功能。
所述的兩面過濾微孔陶瓷本身具有單位體積內過濾面積較大的特性，再加上集流管上套有眾多的兩面過濾微孔陶瓷，且各微孔陶瓷之間的距離較小，所以這種結構的微孔陶瓷過濾器具有相對過濾面積較大，濾芯壽命較長，清洗間隔時間長，過濾時阻力小，流量相對較大等優點。
微孔陶瓷濾芯的第二種基本結構該微孔陶瓷濾芯包括多個管狀微孔陶瓷件和孔板，所述的管狀微孔陶瓷件由管狀微孔陶瓷和連接件組成，管狀微孔陶瓷的一端封閉，另一端與該連接件密封連接，該連接件上設有可與孔板密封固定連接的螺紋管，該螺紋管內部與管狀微孔陶瓷內部相通。管狀微孔陶瓷件通過密封圈和螺母與所述的孔板實現密封固定連接。孔板的周邊再與過濾器殼體密封固定。過濾時流體從管狀微孔陶瓷的外表面進入管狀微孔陶瓷內部，再從所述的螺紋管內部流出，流體在穿過管狀微孔陶瓷表面時，流體中的雜質或污染物被截留在陶瓷表面，從而流體得到凈化。由于孔板上可以較密集地密封固定數量眾多的管狀微孔陶瓷件，所以這種結構的微孔陶瓷過濾器具有相對過濾面積較大，濾芯壽命較長，清洗間隔時間長，過濾時阻力小，流量相對較大等優點。
過濾器的過濾精度由微孔陶瓷決定，可以根據需要，將過濾精度控制在0.15微米和20微米之間的任何精度。由于采用的是均質微孔陶瓷，所以，只要微孔陶瓷不破損，其過濾精度就不會改變，過濾后的流體質量就穩定。
由于本發明帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器的殼體是密閉容器，清洗時，由超聲波產生的壓力波能大小基本不變地向各個方向傳遞，從而使得超聲振動在過濾器內的流體中的波及范圍大大擴大，微孔陶瓷表面各個部位均能不同程度地受到超聲波的輻射作用，即便不是面向超聲波發生源的表面也幾乎和面向超聲波發生源的表面一樣能獲得良好的清洗效果。
由于超聲波清洗可以在流體靜止時進行，清洗完畢再將過濾器內含有高濃度截留物的流體排出過濾器，所以，本發明帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器清洗時所消耗的流體很少，而且很容易做到不停機就可以清洗，實現連續過濾功能。
圖1為本發明的實施例一結構示意圖。
圖2為圖1的A-A截面剖視圖。
圖3為本發明的實施例二結構示意圖。
圖4為本發明的實施例三結構示意圖。
圖5為本發明的實施例四結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合具體附圖對本發明進行詳細的描述，但應當理解這里的詳細描述并不構成對本發明保護范圍的限制。
實施例一結合圖1和圖2所示，本實施例帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，包括超聲波電源、可承受壓力的過濾器殼體、裝于殼體內的微孔陶瓷濾芯和裝于殼體上的超聲波振子25。
所述的超聲波電源和超聲波振子25因采用公知技術，故圖中未畫超聲波電源，超聲波振子25也未畫詳圖。超聲波振子25與本體14采用一種既可保證過濾器殼體的密封性又不阻礙超聲波振子25振動的結構。該結構包括超聲波振子盒26、超聲波振子25、柔性密封件27、螺釘28和超聲波振子座16，所述的超聲波振子座16上設有螺釘孔和可裝入超聲波振子25的通孔，該振子座16焊接在過濾器本體14上；所述的柔性密封件27具有其中間可包覆在超聲波振子25其邊上可被超聲波振子盒26壓緊并通過螺釘28擰緊密封的形狀；超聲波振子25設置在振子盒26內。
所述的過濾器殼體由本體14和封頭8組成，所述的封頭8可以是平封頭，也可以是橢圓封頭，也可以是碟形封頭，也可以是球面封頭，本實施例采用平封頭；該封頭8的上方設有排氣口9，排氣口9的位置應能保證液位線15高于微孔陶瓷的最高處；封頭8的中間內側表面設有可供堵頭5裝入的短管6；本體14的左下方設有排污口24，本體右部下方設有過濾器進口21，右部中間設有可裝配集流管2的通孔，其中進口21與排污口24相呼應，以便可利用流體動能將超聲波清洗下來的微孔陶瓷截留物沖向排污口24，再從排污口24排出過濾器；本體14和封頭8通過密封圈13、螺栓10、螺母11和墊圈12密封連接；本體14的下方還設有支座22。
所述的微孔陶瓷濾芯由多片中間有通孔的板狀兩面過濾微孔陶瓷1套裝在集流管2上構成。所述的集流管2是一根圓管，其一端通過堵頭5封閉，另一端為過濾器的出口，其中部套裝微孔陶瓷片1的部分開有進料孔或進料槽，在該部分的始端(即開始套裝第一片微孔陶瓷1處)的附近在無孔槽的集流管一側設有和集流管2焊接固定的定位環17，在該部分的末端(即套裝最后一片微孔陶瓷1處)的附近在無孔槽的集流管一側設有螺紋，該集流管2的右部還設有在其裝入本體14右端中間孔時能進行定位并能壓緊密封圈19使其與本體14密封的環板18。所述的兩面過濾微孔陶瓷1是圓形的均質微孔陶瓷板片，其在厚度方向的中間設有相互連通并與兩個側面和周邊均有一定距離的網狀導流通道23，該通道23與中間的通孔連通，在緊靠所述通孔兩端附近的表面裝有密封圈3，在緊靠該密封圈3處裝有壓緊環4。所述的壓緊環4和密封圈3均套裝在集流管2上，以便將集流管2上開有孔槽的部分與原料腔中的流體隔開并使之密封。微孔陶瓷1通過定位環17定位，各微孔陶瓷1之間通過密封圈3和與之相接觸的壓緊環4密封，最后由壓緊環4和鎖緊螺母7擰緊固定。微孔陶瓷濾芯裝配后，在集流管2的右端套上密封圈19，再將其插入本體14右端中間的通孔，然用螺母20擰緊固定，最后在裝封頭8時將左端的堵頭5插入短管6。
實施例二結合圖3所示，本實施例帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，包括超聲波電源、可承受壓力的過濾器殼體、裝于殼體內的微孔陶瓷濾芯和裝于殼體上的超聲波振子25。
所述的超聲波電源和超聲波振子與實施例一相同，超聲波振子設置在過濾器殼體的側壁上，超聲波振子與殼體的安裝方式也和實施例一相同，不再贅述。
所述的過濾器殼體由本體50和封頭34等零件組成，所述的封頭34可以是平封頭，也可以是橢圓封頭，也可以是碟形封頭，也可以是球面封頭，本實施例采用平封頭；本體50和封頭34通過密封圈33、螺栓31、螺母32和墊圈30密封固定連接；本體50的上方設有排氣口36，排氣口36的位置應能保證液位線35高于微孔陶瓷的最高處；本體50的中下部設有進口40和排污口29，進口40與排污口29相呼應，以便可利用流體動能將超聲波清洗下來的微孔陶瓷截留物沖向排污口29，再從排污口29排出過濾器；本體50的下端設有可裝配螺母42的開口，該開口處設有端蓋48，端蓋48上設有過濾器出口49，端蓋48通過螺栓47、螺母46、墊圈45和密封圈43將該開口封閉；本體50的下部還設有支座44。
所述的微孔陶瓷濾芯由多個管狀微孔陶瓷件密封固定在孔板39上構成。該管狀微孔陶瓷件由管狀微孔陶瓷37和連接件38組成，管狀微孔陶瓷37的一端封閉，另一端與該連接件38密封連接，該連接件38上設有可與孔板39密封固定連接的螺紋管，該螺紋管內部與管狀微孔陶瓷內部相通；管狀微孔陶瓷件通過密封圈41和螺母42與孔板39實現密封固定連接。孔板39的周邊再與過濾器本體50密封固定。
實施例三結合圖4所示，本實施例的超聲波振子25設置在封頭上，超聲波振子25發射出的超聲波先穿過空氣再進入液體中，其余要求與實施例二相同。
實施例四結合圖5所示，本實施例的平封頭設有向下延伸的短管51，超聲波振子座52焊接在短管51的下端，以便使超聲波振子25發射出的超聲波直接進入液體，其余要求與實施例三相同。
權利要求
1.一種帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，包括超聲波電源、可承受壓力的過濾器殼體和裝于殼體內的微孔陶瓷濾芯，其特征在于所述的過濾器殼體上至少裝有一個可發射能清洗微孔陶瓷表面截留物的超聲波的振子。
2.按照權利要求1所述的帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，其特征在于過濾器殼體上的排氣口低于過濾器最高處，過濾器清洗時液體不充滿過濾器內腔。
3.按照權利要求1所述的帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，其特征在于所述的微孔陶瓷濾芯至少包括一片板狀兩面過濾微孔陶瓷。
4.按照權利要求1所述的帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，其特征在于所述的微孔陶瓷濾芯至少包括一個管狀微孔陶瓷。
5.按照權利要求1所述的帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，其特征在于所述的超聲波振子與殼體采用一種既可保證過濾器殼體的密封又不阻礙超聲波振子振動的連接結構。
6.按照權利要求5所述的帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，其特征在于所述的超聲波振子與殼體的連接結構包括超聲波振子盒、超聲波振子、柔性密封件、螺釘和超聲波振子座，所述的超聲波振子座上設有螺釘孔和可裝入超聲波振子的通孔，該振子座焊接在過濾器殼體上；所述的柔性密封件具有其中間可包覆超聲波振子并與之密封其邊上可被超聲波振子盒壓緊并通過螺釘擰緊后可與超聲波振子座密封的形狀；超聲波振子設置在超聲波振子盒內。
7.按照權利要求4所述的帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，其特征在于所述的超聲波振子設置在殼體的側壁上。
8.按照權利要求4所述的帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，其特征在于所述的超聲波振子設置在殼體的封頭上。
全文摘要
一種帶有超聲波清洗裝置的微孔陶瓷過濾器，包括超聲波電源、可承受壓力的過濾器殼體、裝于殼體內的微孔陶瓷濾芯和裝于殼體上的超聲波振子。該過濾器可用于過濾水、酒、飲料、機床冷卻液、空氣等各種流體，去除流體中的細菌和其它顆粒物雜質，提高流體的純凈度。其特點是過濾精度高、單位體積的過濾面積大、過濾阻力小、濾芯堵塞后可以邊清洗邊過濾(即可實現連續過濾)、清洗時濾芯損傷小(即濾芯使用壽命長)、清洗時消耗的流體少、清洗后濾芯通量基本上可全部得到恢復、操作簡單方便。
文檔編號B01D29/62GK101073727SQ20061008165
公開日2007年11月21日 申請日期2006年5月19日 優先權日2006年5月19日
發明者黃樟焱, 黃瑞中 申請人:黃樟焱