專利名稱：一種大通量高納污量的折疊式濾芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種過(guò)濾濾芯，尤其涉及一種可以持續(xù)保持大通量和高納污量折 疊式濾芯。
背景技術(shù)：
濾芯式過(guò)濾廣泛應(yīng)用于水處理和各種工藝過(guò)程中，而濾芯則分為熔噴濾芯，線繞 濾芯和折疊濾芯等。折疊濾芯是由超細(xì)纖維制成的具有一定空隙結(jié)構(gòu)的薄膜組合、無(wú)紡布 和塑料網(wǎng)層格等組成，采用先進(jìn)的熱熔和焊接工藝經(jīng)過(guò)拉伸、打褶、濾材邊封、固定內(nèi)芯外 罩、熔封端蓋等流程制作而成。這種濾芯具有過(guò)濾精度高、過(guò)濾面積大，納污容量高和可多 次反沖洗使用和高壓滅菌消毒等特點(diǎn)，是目前發(fā)展最快速的一種過(guò)濾技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于 化工、醫(yī)藥、能源、環(huán)保等領(lǐng)域的多種精密過(guò)濾過(guò)程中。折疊式濾芯的折疊形狀有弧形、W波紋形、鋸齒形、瓦楞形等，濾芯材質(zhì)有高分子 纖維材料和金屬膜材料等。無(wú)論采用何種折疊方式，目的都是為了增加濾芯內(nèi)濾膜面積。面 積增加則濾芯的納污容量就增加，從而其使用壽命就得到延長(zhǎng)。濾芯的使用壽命和濾膜面 積之間的關(guān)系如下Le/Lo = (Ae/Ao)N, 1 彡 N 彡 2其中Le是濾芯延長(zhǎng)后的壽命，Lo是濾芯原使用壽命，Ae濾面積增加后的面積，Ao 濾芯原面積。由上式可以看出，增加濾芯濾膜面積一倍，濾芯使用壽命可以延長(zhǎng)達(dá)四倍。通 常地，折疊式濾芯的褶數(shù)多達(dá)幾十甚至上百個(gè)，以此來(lái)獲得較大的過(guò)濾面積，提高濾芯的納 污容量。為此，無(wú)論是采用W型褶還是弧形褶，折疊式濾芯的折疊褶間都是緊密排列，以盡 可能地增加折疊褶數(shù)，即增加濾芯濾膜面積。折疊式濾芯一般由纖維濾膜、塑料網(wǎng)層格以及塑料材質(zhì)的濾芯骨架組成。塑料網(wǎng) 層格分別用在進(jìn)水和出水側(cè)，起到導(dǎo)流布水的作用。由于采用折疊褶式設(shè)計(jì)，進(jìn)水和出水靠 塑料網(wǎng)層格提供的空隙通過(guò)，流道皆狹窄，如圖5、6、6a所示。一般應(yīng)用的塑料網(wǎng)層格是熱 熔法制造的，兩組塑料絲一般粗細(xì)相同，交角一般為90°，如圖6所示。當(dāng)兩層這種普通塑 料網(wǎng)層格疊合在一起時(shí)，留下供水流通過(guò)的縫隙更加狹小，如圖示5，在大流量時(shí)就會(huì)造成 壓差過(guò)高。網(wǎng)格在折疊褶處網(wǎng)格上塑料絲互相疊合后，由此導(dǎo)致濾芯過(guò)濾壓差過(guò)高。特別 是在進(jìn)水側(cè)，當(dāng)被截留的污染物積聚在折褶處后，使本已狹窄的流道更加流動(dòng)不暢，造成過(guò) 濾壓力升高，通量下降，使用壽命降低。CN92244291. 6提供了一種多功能折疊式過(guò)濾芯，折疊式膜堆內(nèi)側(cè)置有筒形增厚導(dǎo) 流層，中心集水管外側(cè)表面具有導(dǎo)流槽，以增大濾液流量、減小阻力。這樣的設(shè)計(jì)部分改善 了進(jìn)水側(cè)折疊褶入口處的水流分布及流體阻力問(wèn)題，但并沒(méi)有解決折疊褶內(nèi)流道狹窄的問(wèn)題。CN200810138261.4提供了一種高過(guò)濾通量折疊濾芯的制作方法，在板式濾膜的 兩側(cè)面分別附著一層彈性支撐網(wǎng)格，用折疊機(jī)將其折疊成圓弧狀濾膜，再將濾膜兩端粘合 在一起形成圓柱狀，用內(nèi)層不銹鋼網(wǎng)和外層不銹鋼網(wǎng)將濾膜加固定型，最后用濾芯固定封頭將圓柱狀的濾膜頂端和底端密封固定，做成圓筒式的折疊濾芯。支撐網(wǎng)格的彈性作用會(huì) 使濾膜折疊成圓弧形狀，避免了以往折疊形狀造成的死角，大大增加了濾膜的過(guò)濾通量，但 是，該發(fā)明的濾芯水流流道狹窄，過(guò)濾壓差高，濾膜需要反復(fù)反沖洗，縮短了濾芯的使用壽 命。CN200820059126. 6提供了一種親水性聚四氟乙烯微孔膜折疊式濾芯，由過(guò)濾介質(zhì) 層、內(nèi)支撐筒和外支撐筒構(gòu)成，過(guò)濾介質(zhì)層折疊成翅片后圍繞在內(nèi)支撐筒的外圓周上，過(guò)濾 介質(zhì)層的折疊線平行于內(nèi)支撐筒的軸向，外支撐筒套設(shè)在過(guò)濾介質(zhì)層構(gòu)成的圓筒外側(cè)，過(guò) 濾介質(zhì)層由一層長(zhǎng)纖維無(wú)紡布、一層細(xì)短纖維無(wú)紡布、一層聚四氟乙烯親水性微孔濾膜和 一層平面導(dǎo)流網(wǎng)疊合構(gòu)成，細(xì)短纖維無(wú)紡布設(shè)置在濾膜的上游，長(zhǎng)纖維無(wú)紡布設(shè)置在細(xì)短 纖維無(wú)紡布的上游，平面導(dǎo)流網(wǎng)設(shè)置在濾膜的下游，任意相鄰的兩個(gè)翅片的徑向端面均焊 接連接。細(xì)短纖維無(wú)紡布起到預(yù)過(guò)濾及保護(hù)濾膜的作用，增加了濾芯的納污量；長(zhǎng)纖維無(wú)紡 布增強(qiáng)折疊層的挺括性；平面導(dǎo)流網(wǎng)減少了流體阻力，提高了濾芯的流量，同時(shí)克服了纖維 脫落。但是該設(shè)計(jì)同樣沒(méi)能解決翅片內(nèi)和相鄰兩個(gè)翅片間由于導(dǎo)流網(wǎng)格疊壓造成的流道狹 窄，流體阻力過(guò)高，造成過(guò)濾壓差高的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題提供一種大通量折疊濾芯，本 實(shí)用新型制備的濾芯進(jìn)水和出水端水流分布更均勻，濾芯中各個(gè)凸褶的過(guò)濾通量基本相 同，降低了過(guò)濾流體阻力，延長(zhǎng)了濾芯使用壽命。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型一方面提供一種大通量折疊式濾芯，包 括中心管；過(guò)濾介質(zhì)層，圍繞中心管折疊成具有多個(gè)疊置的弧形折疊褶的過(guò)濾圓筒；外殼，套設(shè)在過(guò)濾介質(zhì)層的外圍；上、下端蓋，封閉在中心管、過(guò)濾介質(zhì)層和外殼的兩端；其中，過(guò)濾介質(zhì)層包括過(guò)濾層和位于過(guò)濾層兩側(cè)的塑料網(wǎng)層。其中，過(guò)濾層由至少2層過(guò)濾材料組成。其中，上端蓋將中心管、過(guò)濾介質(zhì)層和外殼組成的濾芯密封，下端蓋用于與水流管 道相連接。其中，塑料網(wǎng)層由經(jīng)線塑料絲和緯線塑料絲熱熔粘結(jié)組成，經(jīng)線塑料絲的直徑大 于緯線塑料絲的直徑。特別是，經(jīng)線塑料絲或緯線塑料絲由聚乙烯、聚丙烯或尼龍制成。其中，經(jīng)線塑料絲的直徑為0. 5-1. 5mm，緯線塑料絲的直徑為0. 1-0. 5mm。特別是，經(jīng)線、緯線塑料絲分別在兩個(gè)不同的平面內(nèi)彼此平行排列，即經(jīng)線塑料絲 在第一平面內(nèi)彼此平行排列，緯線塑料絲在第二平面內(nèi)彼此平行排列，其中，在第一平面內(nèi) 相鄰兩根經(jīng)線塑料絲之間的垂直距離為5-10mm ；在第二平面內(nèi)相鄰兩根緯線塑料絲之間 的垂直距離為l_5mm。其中，所述塑料網(wǎng)層中的經(jīng)線塑料絲與緯線塑料絲交叉排列，其中交叉排列形成 的銳角α的角度<90°，優(yōu)選為30-75°，進(jìn)一步優(yōu)選為45-60°。
4[0024]特別是，所述塑料網(wǎng)層中的緯線塑料絲與過(guò)濾層貼合在一起，經(jīng)線塑料絲遠(yuǎn)離過(guò)
濾層ο其中，過(guò)濾介質(zhì)層的折疊褶呈弧形，過(guò)濾層之間的鄰接塑料網(wǎng)層的經(jīng)線塑料絲或 緯線塑料絲之間在垂直于中心管軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，以便使相鄰折疊褶之間的間隙保 持最大。特別是，所述的相對(duì)疊合是指經(jīng)線塑料絲或緯線塑料絲在垂直于中心管軸線的平 面內(nèi)塑料絲之間沿直徑相對(duì)，形成疊合，以便使相鄰折疊褶之間的間隙保持最大，即形成的 水流流道的間隙為經(jīng)線塑料絲或緯線塑料絲的直徑的2倍。其中，經(jīng)線塑料絲在垂直于中心管軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合。其中，所述過(guò)濾層由4-6層過(guò)濾材料層組成。特別是，所述過(guò)濾材料按照過(guò)濾精度沿著水流方向由低到高的順序依次排列。通過(guò)具有不同過(guò)濾精度的過(guò)濾材料組合，使濾膜層間形成具有梯度過(guò)濾精度的立 體過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)，從而使濾芯在工作時(shí)，按照分級(jí)方式使整個(gè)濾層都能充分發(fā)揮作用，形成典型 的深層過(guò)濾方式。這種設(shè)計(jì)提高了濾層的納污量，也大幅度的延長(zhǎng)了濾芯的使用壽命。其中，過(guò)濾材料層的過(guò)濾精度為1-100 μ m，優(yōu)選為1_20 μ m。特別是，所述的過(guò)濾材料選擇有機(jī)纖維膜材料、無(wú)機(jī)纖維膜材料或金屬纖維膜材 料。其中，所述的有機(jī)纖維膜材料選擇聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍; 所述無(wú)機(jī)纖維膜材料選擇玻璃纖維、碳纖維、石棉；所述金屬纖維膜材料選擇金屬絲網(wǎng)或燒 結(jié)金屬多孔材料。所述燒結(jié)金屬多孔材料選擇粉末燒結(jié)金屬不銹鋼、鈦。其中，過(guò)濾介質(zhì)層的弧形折疊裙的弧度為I π，優(yōu)選為I π °特別是，塑料網(wǎng)層中的經(jīng)線塑料絲的伸展方向與過(guò)濾介質(zhì)層折疊成弧形的折疊褶 的弧度伸展方向一致，即經(jīng)線塑料絲的彎曲弧度與折疊褶的弧度相同，也即說(shuō)經(jīng)線塑料絲
的弧度為務(wù)“,優(yōu)選為去π _魯π。折疊成弧形折疊褶的過(guò)濾介質(zhì)層中的塑料網(wǎng)層中的經(jīng)線塑料絲的伸展方向由濾 芯中心向外沿呈輻射狀螺旋形延伸，并與水流在折疊褶內(nèi)與折疊褶間的流動(dòng)方向一致，使 得濾芯進(jìn)水和出水端水流分布更均勻，濾芯中各個(gè)凸褶的過(guò)濾通量基本相同。本實(shí)用新型的大通量濾芯具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型的大通量高納污量折疊式濾芯采用了弧形折疊褶設(shè)計(jì)，與普通W型 直線折疊褶設(shè)計(jì)比較，濾芯進(jìn)水和出水端水流分布更均勻，濾芯中各個(gè)凸褶的過(guò)濾通量基 本相同，在不犧牲濾膜面積的情況下，降低流體阻力，延長(zhǎng)濾芯使用壽命；而普通W型直線折疊褶設(shè)計(jì)中，濾芯的水流分布不均勻，褶根處水通量大，而褶頂 處水通量小。水通量分布的不均勻，會(huì)造成濾芯使用壽命的縮短；2、本實(shí)用新型濾芯的過(guò)濾面積和總納污容量高，本實(shí)用新型的折疊弧形結(jié)構(gòu)的濾 芯對(duì)于同樣體積和褶數(shù)的其他形狀的濾芯，弧形折疊褶設(shè)計(jì)比普通W型直線折疊褶設(shè)計(jì)濾 膜的裝填密度提高30%以上；3、本實(shí)用新型的折疊式濾芯中采用了結(jié)構(gòu)獨(dú)特的網(wǎng)格支撐層，為水流提供了一個(gè)較大的導(dǎo)流通道，降低了過(guò)濾壓差，延長(zhǎng)濾芯使用壽命；4、本實(shí)用新型的折疊式濾芯單支濾器過(guò)濾面積3-9. 5m2，濾芯精度1_100 μ m,最大 通量可達(dá)100M7H，最大允許壓差0. 34Mpa(80°C )。
圖1是本實(shí)用新型大通量濾芯的軸向剖視圖；圖2是本實(shí)用新型大通量濾芯的橫截面視圖；圖2a是圖1中A部的局部放大圖；圖2b是沿圖2中線A-A的局部剖視放大示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的W形直線折疊濾芯的橫截面剖視圖；圖4是本實(shí)用新型的塑料網(wǎng)層的局部示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)格支撐層設(shè)計(jì)示意圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)的塑料網(wǎng)層的局部示意圖；圖6a圖6中沿B-B方向的剖視示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1.外殼；2.中心管；3.過(guò)濾介質(zhì)層；3a.網(wǎng)格支撐層；3b.過(guò)濾層； 3c.折疊褶；4.水流流道；5.水流；6.經(jīng)線塑料絲；7.緯線塑料絲；8.塑料網(wǎng)層；10.上端 蓋；11.下端蓋
具體實(shí)施方式
如圖l、2、2a、2b所示，本實(shí)用新型的大通量濾芯由過(guò)濾介質(zhì)層3，中心管2、外殼1 和上、下端蓋10、11組成，過(guò)濾介質(zhì)層3圍繞濾芯的中心管2的外圓周表面?zhèn)日郫B成弧形結(jié) 構(gòu)的折疊褶3c，過(guò)濾介質(zhì)層3的兩端粘合在一起，由此形成圍繞中心管2的圓筒狀結(jié)構(gòu)，外 殼1套設(shè)在由過(guò)濾介質(zhì)層3折疊構(gòu)成的圓筒狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)，其中過(guò)濾介質(zhì)層3包括過(guò)濾層 3b和位于過(guò)濾層兩側(cè)的塑料網(wǎng)層8，過(guò)濾層3b由至少2層的過(guò)濾材料層組成，中心管2和 外殼1的上端焊接固定上端蓋10，中心管2和外殼1的下端焊接固定下端蓋11。濾芯的上端蓋封閉，下端蓋設(shè)有孔，用于與水流管道相連接。過(guò)濾介質(zhì)層3的折疊線與中心管2的軸線相平行，其過(guò)濾層3b由4-6層過(guò)濾材料 層組成。過(guò)濾材料層的過(guò)濾精度為1-100 μ m，優(yōu)選為1_20 μ m，相鄰兩層過(guò)濾材料層的過(guò) 濾精度不同，過(guò)濾材料層的過(guò)濾精度沿著水流流過(guò)濾芯的方向由低到高的順序排列，例如， 過(guò)濾材料層為4層時(shí)，其精度由低到高依次是20 μ m、15 μ m、10 μ m、5 μ m ；又如，過(guò)濾材料層 為6層時(shí)，其精度由低到高依次是60 μ m、50 μ m、40 μ m、30 μ m、20 μ m、10 μ m。通過(guò)具有不同過(guò)濾精度的過(guò)濾材料組合，使濾膜層間形成具有梯度過(guò)濾精度的立 體過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)，從而使濾芯在工作時(shí)，按照分級(jí)方式使整個(gè)濾層都能充分發(fā)揮作用，形成典型 的深層過(guò)濾方式。這種設(shè)計(jì)提高了濾層的納污量，也大幅度的延長(zhǎng)了濾芯的使用壽命。過(guò)濾材料選擇有機(jī)纖維膜材料、無(wú)機(jī)纖維膜材料或金屬纖維膜材料。其中，有機(jī) 纖膜維材料選擇聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍；無(wú)機(jī)纖維膜材料選擇玻璃纖 維、碳纖維、石棉；所述金屬纖維膜材料選擇金屬絲網(wǎng)或燒結(jié)金屬多孔材料，燒結(jié)金屬多孔 材料選擇粉末燒結(jié)金屬不銹鋼、鈦。
6[0059]如圖2a、2b、4所示，網(wǎng)格支撐層3a由兩層塑料網(wǎng)層8疊合形成，塑料網(wǎng)層8由圓 柱狀的經(jīng)線塑料絲6和緯線塑料絲7熱熔后粘結(jié)而成，經(jīng)線塑料絲的直徑大于緯線塑料絲 的直徑。其中經(jīng)線塑料絲6的直徑為0. 5-1. 5mm ；緯線塑料絲7的直徑為0. 1-0. 5mm。經(jīng)線、緯線塑料絲6、7分別在不同的平面內(nèi)平行排列，即經(jīng)線塑料絲在第一平面 內(nèi)彼此平行排列，緯線塑料絲在第二平面內(nèi)彼此平行排列，其中，在第一平面內(nèi)相鄰兩根經(jīng) 線塑料絲6之間的垂直距離為5-10mm ；在第二平面內(nèi)相鄰兩根緯線塑料絲7之間的垂直距 離為l~5mm0塑料網(wǎng)層8中的兩組塑料絲即經(jīng)線塑料絲6、緯線塑料絲7呈交叉排列，其交叉形 成銳角a，g卩a <90°，優(yōu)選為30-75°，最優(yōu)選為45-60°。塑料網(wǎng)層8的經(jīng)線塑料絲6或緯線塑料絲7由聚乙烯、聚丙烯或尼龍制成。過(guò)濾介質(zhì)層3折疊形成弧形折疊褶3c的過(guò)程中，過(guò)濾介質(zhì)層3的過(guò)濾層3b兩側(cè) 黏附的塑料網(wǎng)層8相互疊合，其中折疊褶過(guò)濾介質(zhì)層3的塑料網(wǎng)層8中的經(jīng)線塑料絲6在 垂直于中心管2軸線的平面內(nèi)(即圖2所示的截面)相對(duì)疊合，如圖2a、2b所示，即在垂直 于中心管2軸線的平面內(nèi)經(jīng)線塑料絲6沿直徑兩兩相對(duì)疊合，形成網(wǎng)格支撐層3a，以便使相 鄰折疊褶之間的間隙保持最大，即形成的水流流道的間隙為經(jīng)線塑料絲直徑的2倍。過(guò)濾介質(zhì)層3的折疊形成的弧形結(jié)構(gòu)的折疊褶3c的弧度為
權(quán)利要求一種折疊式濾芯，包括中心管(2)；過(guò)濾介質(zhì)層(3)，圍繞中心管折疊成具有多個(gè)疊置的弧形折疊褶的過(guò)濾圓筒；外殼(1)，套設(shè)在過(guò)濾介質(zhì)層(3)的外圍；上、下端蓋(10，11)，封閉在中心管、過(guò)濾介質(zhì)層和外殼的兩端；其特征是過(guò)濾介質(zhì)層(3)包括過(guò)濾層(3b)和位于過(guò)濾層兩側(cè)的塑料網(wǎng)層(8)。
2.如權(quán)利要求1所述的濾芯，其特征是所述塑料網(wǎng)層(8)由經(jīng)線塑料絲(6)和緯線塑 料絲(7)熱熔粘結(jié)組成，經(jīng)線塑料絲(6)直徑大于緯線塑料絲(7)直徑。
3.如權(quán)利要求2所述的濾芯，其特征是所述經(jīng)線塑料絲(6)的直徑為0.5-1.5mm，所述 緯線塑料絲(7)的直徑為0. 1-0. 5mm。
4.如權(quán)利要求2或3所述的濾芯，其特征是所述塑料網(wǎng)層中的經(jīng)線塑料絲(6)與緯線 塑料絲(7)交叉排列，其中交叉排列形成的銳角α的角度<90°。
5.如權(quán)利要求2或3所述的濾芯，其特征是所述的折疊褶(3c)的橫截面呈弧形，過(guò)濾 層(3b)之間的鄰接塑料網(wǎng)層(8)的經(jīng)線塑料絲(6)或緯線塑料絲(7)之間在垂直于中心 管(2)軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，以便使相鄰折疊褶之間的間隙保持最大。
6.如權(quán)利要求2或3所述的濾芯，其特征是所述經(jīng)線塑料絲(6)或緯線塑料絲(7)由 聚乙烯、聚丙烯或尼龍制成。
7.如權(quán)利要求1至3任一所述的濾芯，其特征是所述過(guò)濾層(3b)由4-6層過(guò)濾材料層 疊而成。
8.如權(quán)利要求7所述的濾芯，其特征是所述過(guò)濾層(3b)的過(guò)濾材料按照過(guò)濾精度沿著 水流方向由低到高的順序依次排列。
9.如權(quán)利要求1至3任一所述的濾芯，其特征是所述弧形折疊褶(3c)的弧度為1 2—π -— π。3 3
10.如權(quán)利要求1至3任一所述的濾芯，其特征是所述過(guò)濾材料選擇有機(jī)纖維膜材料、 無(wú)機(jī)纖維膜材料或金屬纖維膜材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高通量濾芯，包括過(guò)濾介質(zhì)層(3)，中心管(2)、外殼(1)和上、下端蓋(10，11)，過(guò)濾介質(zhì)層(3)折疊成弧形折疊褶，將弧形折疊褶圍繞中心管(2)疊置，形成整體的過(guò)濾圓筒，外殼(1)套設(shè)在過(guò)濾圓筒的外側(cè)，其中，過(guò)濾介質(zhì)層包括過(guò)濾層(3b)和位于過(guò)濾層兩側(cè)的塑料網(wǎng)層(8)，所述過(guò)濾層由至少2層的過(guò)濾材料(3d)組成，中心管(2)和外殼(1)的上、下端固定連接上、下端蓋。本實(shí)用新型的高通量折疊濾芯的流道寬闊、流體阻力相對(duì)較小，濾芯進(jìn)水和出水端水流分布更均勻，比普通W型直線折疊褶設(shè)計(jì)濾膜的裝填密度提高30％以上，過(guò)濾面積和總納污容量高，濾芯的使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)B01D29/23GK201727994SQ20102025505
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者李光輝, 陸方 申請(qǐng)人:浙江瑞普環(huán)境技術(shù)有限公司