[发明专利]螺旋缠绕的错流过滤器

说明书

相关申请的交叉参考

本申请根据专利合作条约第八条要求2008年9月29日提交的美国临时专利申请No.61/100,917的优先权，所述美国临时专利申请的内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及改善的螺旋错流(cross-flow)过滤器以及涉及螺旋错流过滤器的方法。

背景技术

错流过滤是一种隔膜过滤，其可在流体携带有一定量的可能造成“死端”过滤器栓塞的固体材料时使用。错流过滤不同于死端过滤。在死端过滤中，供给物穿过隔膜或滤床，滞留物滞留在隔膜或滤床中，并穿过隔膜或滤床释放滤得物。通常，在死端过滤中，供给流体离开过滤器的唯一方法是穿过隔膜。然而，在错流过滤中，供给物在供给物与隔膜另一侧的滤得物之间存在一些压力、浓度或其它差异的状态下穿过过滤器隔膜(沿过滤器隔膜的切线)。小于隔膜小孔尺寸的材料作为滤得物穿过隔膜。一部分供给物作为滞留物滞留在隔膜中或上，而其余供给流在不穿过隔膜或滞留在隔膜中或上的情况下在供给侧通过过滤器。离开过滤器的未得到过滤的供给流保持与滤得物分离，并可穿过过滤器循环回去。该操作模式可用于具有引起“堵塞(blinding)”风险的固体粒子的供给物。堵塞是滞留物在隔膜上的累积损害和/或减小过滤器的有效性。对于死端过滤，固体材料可快速堵塞过滤表面，从而导致供给流不能够再穿过隔膜，致使过滤器失效。对于错流过滤，流体主体在隔膜上的切向运动使过滤表面上的滞留颗粒被切向的供给流去除。这意味着与死端过滤器相比，错流过滤器能够在相对较高的固体粒子载荷下以降低的堵塞率连续操作。

错流过滤装置可呈多种形状，包括板、中空纤维、管和螺旋。螺旋错流过滤装置可包括以“果冻卷”型设计缠绕在渗透管上的过滤介质。当从“螺旋”过滤器的端部观察时，过滤元件的各叶片的端缘形成由绕中心轴回转但与中心轴距离逐渐增大的点描绘出的平面曲线。各“叶片”大致是中空的，如同由过滤介质做成的“封套”。在螺旋错流过滤器中，供给流体平行于渗透管流动。供给流经过过滤介质进入叶片“封套”中的一个。被过滤的流体或渗透物穿过介质，并在叶片“封套”内在介质之间螺旋运动，并进入渗透管。渗透物穿过渗透管离开过滤器，并与独立离开过滤器的其余供给流保持分离。

错流隔膜过滤技术已在全球范围内的工业中得到广泛使用。错流过滤可用于例如微滤、超滤、纳米过滤和逆向渗透。然而，仍然存在对错流过滤装置进行改进的需要。

发明内容

本公开中所描述的实施例包括一种螺旋错流过滤器，该螺旋错流过滤器包括圆筒形外侧壳体和同轴地布置在上述壳体内并沿径向偏离所述壳体的圆筒形渗透管。所述过滤器还可包括设置在外侧壳体与渗透管之间的环带内的环形褶皱过滤元件。所述过滤元件可包括复合过滤材料，所述复合过滤材料包括邻近外侧壳体的第一层的隔膜材料和邻近渗透管的第二层的渗透分隔材料。所述过滤器还可包括第一层的供给分隔物、第二层的隔膜、和第三层的渗透性分隔物。所述过滤元件的褶皱可限定出多个沿周向间隔开的放射状叶片，各个叶片包括位于邻近渗透管的近端边缘的附接部。所述多个叶片可以“螺旋”构造缠绕在渗透管上。

应该理解的是，所公开的发明并不局限于发明内容中所描述的实施例。本发明旨在包含处于仅由权利要求限定出的本发明的范围内的各种变型和其它主题。

附图说明

通过参考附图能够更好地理解所公开的非限制性实施例的各种特性和特征，附图中：

图1是根据本公开的螺旋错流过滤器的实施例的示意性分解透视图；

图2是构成图1所示错流过滤器的复合过滤元件的隔膜和渗透分隔材料的示意图；

图3是图2所示材料的复合层状结构(sandwich)的示意图，以部分褶皱构造示出；

图4是图1所示错流过滤器的示意性局部截面图，示出了附接至渗透管的过滤元件的褶皱复合层状结构的边缘；

图5是图1所示错流过滤器的示意性局部透视图，示出了附接至渗透管的过滤元件的褶皱复合层状结构的边缘；

图6是图1所示错流过滤器的示意性局部透视图，示出了附接至渗透管并具有供给分隔物的过滤元件的褶皱复合层状结构的边缘；

图7是图1所示错流过滤器的端盖的示意性端视图；而

图8是沿图7中的线“A-A”所取的示意性截面图，示出了附接至螺旋过滤器的端盖。

具体实施方式