本发明专利技术公开了一种自调节背压控制装置和采用该装置的过滤系统。所述自调节背压控制装置用于在通过感知通过过滤器的料液的粘度的变化自动适应和缓和压力变化。特别地，本发明专利技术涉及一种应用于过滤技术的压力自调节装置，该装置可以感知进料压力的变化，并根据感知到的压力变化自动调节跨膜压或缓和过滤过程中压力的变化，而无需另外的压力监测装置和过程控制系统。更具体地，本发明专利技术的装置通过挤压有弹性的软管以增加背压，并且弹性软管可在较高压力下膨胀以缓和压力变化。本发明专利技术的各种实施例可用于减少切向流过滤系统的跨膜压力变化，或在没有附加压力监测和压力控制机构的情况下调节直流过滤系统中的背压。调节直流过滤系统中的背压。调节直流过滤系统中的背压。
A self-adjusting back pressure control device and a filtration system using the device
【技术实现步骤摘要】
一种自调节背压控制装置和采用该装置的过滤系统
[0001]本专利技术涉及一种自调节背压控制装置和采用该装置的过滤系统，属于过滤压力控制装置领域。
技术介绍
[0002]过滤膜两侧的压力差称为跨膜压(TMP)。跨膜压是过滤的驱动力，对于使用任何介质进行过滤都至关重要。当前的过滤过程控制经常需要压力测量设备和阀门来监测和调整背压以达到合适的压力范围。通常情况下，控制切向流过滤(TFF)至少需要3个压力传感器或压力计来监控进口、出口和滤液压力，然后根据测量的压力，采用滤液出口管道上的阀门来调整回流管压力。
[0003]然而，这些压力控制方法不仅增加了TFF应用的成本、使操作复杂化，而且增加了TFF流路的滞留体积。所述滞留体积是指填充过滤器、连接管、压力传感器和其他流路组成部分(例如接头或连接器)组成的流路的液体体积总和。对于需要低处理倍数。另外，机械控制小内径管路和小流量的背压极其困难，因为它需要对压力控制阀进行细微而精确的调整，才能避免过压和保持压力稳定。
[0004]进一步，在处理小量样品时，一次性压力传感器的成本对于一次性流动路径来说单位生产成本过高，而且自动背压控制系统也很昂贵并且使用起来并不总是容易和可靠。因此，特别是对于小体积TFF应用，非常需要一种简单的装置和简单的机制，特备是本身对压力控制要求不严格的情况下，无需压力监测机制，就可以使TMP达到适当的水平，然后将压力保持在最佳范围内。
[0005]此外，在直流过滤中，泵驱动材料使料液通过过滤器而无需再循环。如果泵以恒定流速驱动料液通过过滤器，过滤通量通常会减慢并且背压会增加。高背压不仅会压缩滤饼，进一步减慢过滤通量，而且存在安全隐患。这种情况下，也需要一个简单的装置来调节直流过滤的进料压力。
技术实现思路
[0006]为了解决目前存在的上述问题，本专利技术提供了一种自调节背压控制装置和适用该装置的过滤系统，所述技术方案如下：
[0007]本专利技术涉及一种自调节背压控制装置和采用该装置的过滤系统，所述过滤压力控制装置，用于在通过过滤器的过滤介质时建立和调节适当的压力变化。特别地，本专利技术涉及一种应用于过滤技术的压力自调节装置，该装置可以感知进料压力的变化，并根据感知到的压力变化自动调节跨膜压或缓和过滤过程中压力的变化，而无需另外的压力监测装置和过程控制系统。更具体地，本专利技术的装置通过挤压有弹性的软管以增加背压，并且弹性软管可在较高压力下膨胀以缓和压力变化。本专利技术的各种实施例可用于减少切向流过滤系统的跨膜压力变化，或在没有附加压力监测和压力控制机构的情况下调节直流过滤系统中的背压。
[0008]本专利技术涉及提供用于在跨膜压力升高到适当范围并在过滤过程中缓和跨膜变化以获得更好的操作结果，并无需通过额外的压力监测装置和压力控制系统的新颖设备和控制方法来解决上述未满足的需求。进一步，本专利技术还公开了在不使用压力传感器和附加压力控制机构的情况下使用所述设备来缓和直流过滤过程的背压变化和缓和过滤过程的TMP升高的方法。
[0009]所述技术方案如下：
[0010]根据本专利技术的用于切向流过滤系统的自调节背压控制装置，在一种实施方式中，该装置包括在回流管路上设置一小段弹性软管或有弹性的微孔，这段软管或微孔提高了流动阻力，可以提升TMP到适当的范围。在压力过高时并且可以膨胀，增加液体流道面积，缓和压力变化。简单改变微孔尺寸和材料都在本专利技术的范围内。
[0011]当液体通过软管时，挤压软管可以缩小管内的流道，从而可以增加液体通过流道的压力降。本专利技术包括一种带有弹性孔的装置，该装置具有弹性孔可以固定并挤压TFF回流软管以增加流体通过的流动阻力，从而在过滤过程开始时将TMP升高到适当的范围。如果在工艺过程中，料液流动阻力增加或跨膜压增加，具有弹性设计的孔可膨胀，增加液体流道面积，并部分调节压力增加，从而导致适度的压力变化。
[0012]根据本专利技术的技术方案，所述自调节背压控制装置包括由高分子聚合物材料形成的弹性孔或由金属、聚合物或金属、聚合物和其他材料的复合材料形成的弹性孔结构。该装置的孔可以固定并挤压一段软切向流过滤料液回流管以增加流动阻力并因此提高跨膜压力，并且它也可以在面对流体压力升高时，扩张而缓和压力升高的幅度以维持夸模压在较小的范围。所述装置的不同尺寸、结构和构造材料均在本专利技术的范围内。
[0013]根据本专利技术的技术方案，作为该装置的变体，另一种实施方式使用弹簧来提供弹性力，用刚性或半刚性的结构来固定并挤压一段软管以产生合适量的跨膜压或背压，并且在压力增加时，弹簧可以收缩来扩大管路的流道，减缓TMP增加并控制TMP到适当的范围。
[0014]根据本专利技术的技术方案，该装置在其他实施例中，该装置使用弹簧和弹性材料来保持和按压软管以实现合适的初始跨膜压力并抑制随着进料压力变化的跨膜压力变化。弹簧和弹性材料的组合可以协同工作，控制压力到更稳定的范围。
[0015]根据本专利技术的一种用于过滤系统的自调节背压控制装置，在一种实施方式中，所述装置包括刚性框架，图1所示为本专利技术的简单实施例之一，如图1所示的自调节背压控制装置包括：刚性框架，所述刚性框架由刚性金属或刚性聚合物或其它刚性材料或复合材料制成；所述刚性框架的一端设置有开口，并且所述刚性框架内部设置有用于置入软管的弹性孔口，所述弹性孔口与所述刚性框架固定连接，并且所述弹性孔口能够由橡胶、硅胶、复合材料或其他材料制成；所述弹性孔口在所述刚性框架的开口侧也设置有开口，所述弹性孔口的开口用于将过滤系统中，例如回流管路上的软管置入所述弹性孔口中；所述装置的弹性孔口能够用于固定并挤压切向流过滤系统中的料液回流管以增加流动阻力并提高跨膜压，并且所述弹性孔口可以在所述回流管内流体压力升高时扩张，进而缓和压力升高的幅度以维持所述跨膜压的范围；所述弹性孔口能够根据过滤系统所使用的管路设置不同大小的多个置入管路的位置，以适应不同的管路或压力要求。
[0016]在一种实施方式中，如图1所示的自调节背压控制装置，所述刚性框架和所述弹性孔口之间设置有中间层，所述中间层由弹性或刚性材料制成，所述中间层用于为所述弹性
孔口增加弹性；所述弹性孔口和所述中间层能够由相同或不同的材料或复合材料制成，并且所述弹性孔口和所述中间层的材料能够采取不同的形态，包括中空结构、多孔结构或组合结构，以达到所需的压力控制效果。
[0017]在一种实施方式中，所述刚性框架能够设置为一端开口的方形结构，所述弹性孔口固定设置于方形的刚性框架内部。
[0018]在一种实施方式中，所述刚性框架内部的所述弹性孔口可以有多个不同的管路安装位置，适用于不同的应用需要。进一步，根据本专利技术的构思，还可以根据实际的需要简单地改变所述装置结构的几何形状、改变材料、结构及添加额外的部件。
[0019]在一种实施方式中，本专利技术一种用于过滤系统的自调节背压控制装置由如图2示出，如图2所示的自调节背压控制装置包括：所述装置包括：上框架、下框架、以及弹簧，所述上框架和下框的两端均设置有螺栓和螺母以进行固定连接，所述上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自调节背压控制装置，其特征在于，所述装置包括：刚性框架，所述刚性框架由刚性金属或刚性聚合物或其它刚性材料或复合材料制成；所述刚性框架的一端设置有开口，并且所述刚性框架内部设置有用于固定软管的弹性孔口，所述弹性孔口与所述刚性框架固定连接，并且所述弹性孔口能够由橡胶、硅胶、复合材料或其他材料制成；所述弹性孔口在所述刚性框架的开口侧也可设置有开口，所述弹性孔口的开口用于将过滤系统中回流管路上的软管置入所述弹性孔口中；所述装置的弹性孔口能够用于固定并挤压切向流过滤系统中的料液回流管以增加流动阻力并提高跨膜压，并且所述弹性孔口可以在所述回流管内流体压力升高时扩张，进而缓和压力升高的幅度以维持所述跨膜压的范围；所述弹性孔口能够根据过滤系统所使用的管路设置不同大小的多个置入管路的位置，以适应不同的管路或压力要求。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刚性框架和所述弹性孔口之间设置有中间层，所述中间层由弹性或刚性材料制成，所述中间层用于调节所述弹性孔口的弹性；所述弹性孔口和所述中间层能够由相同或不同的材料或复合材料制成，并且所述弹性孔口和所述中间层的材料能够采取不同的形态，包括中空结构、多孔结构或组合结构，以达到所需的压力控制效果。3.一种自调节背压控制装置，其特征在于，所述装置包括：上框架、下框架、以及弹簧，所述上框架和下框的两端均设置有螺栓和螺母以进行固定连接，所述上框架和所述下框架之间形成孔口，并且能够在孔口内置入过滤系统中回流管路上的软管；所述螺栓和螺母用于在所述装置中置入软管之后将所述上框架和所述下框架固定连接；所述弹簧设置在所述螺栓上，并且被置于所述螺母与所述上框架之间；所述孔口用于固定并挤压切向流过滤系统中的料液回流管以增加流动阻力并提高跨膜压，并且由于所述上框架和所述下框架的固定连接螺栓上设置有弹簧，从而所述孔口可以在所述回流管内流体压力升高时扩张，进而缓和压力升高的幅度以维持所述跨膜压的范围；所述上框架及所述下框架为刚性或半刚性结构；并且所述装置能够选择一个弹簧或组合弹簧。4.一种自调节背压控制装置，其特征在于，所述装置包括背压控制装置包括：组合式框架；所述组合式框架的上框架和下框架为一体结构，所述上框架和所述下框架在功能段分别设置有弹性件，并且所述弹性件在所述上框架和下框架的功能段之间形成可置入并定位软管的空间；所述组合式框架的上框架和下框架在连接段可由螺栓和螺母固定连接，并且在所述螺栓和螺母的连接处设置有弹簧，所述螺栓和所述螺母用于在所述上框架和所述下框架中置入软管之后将所述上框架和所述下框架固定连接，并且能够调整所述上框架和下框架之间的空间的距离以适应不同尺寸的软管，以及提供不同的背压水平；所述弹簧用于提供合适的弹性力以调节所述上框架和所述下框架之间置入并定位软管的空间的大小；所述组合式框架能够用于固定并挤压切向流过滤系统中的料液回流管以增加流动阻力并提高跨膜压，并且由于所述螺栓和所述螺母的连接处设置有弹簧，从而所述组合式框架能够在所述回流管内流体压力升高时扩张，进而缓和压力升高的幅度以维持所述跨膜压的范围。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述上框架和弹性件之间能够设置中间
层，并且所述下框架和弹性件之间也能够设置中间层，以提高所述组合式框架的功能性，所述中间层可以是固定的，也可以是可拆卸或可变的；并且，所述弹性件和所述中间层可以采用不同的几何形状并使用不同的材料，包括复合材料，以实现适当的弹性，并用于安放和定位不同尺寸的软管，并适用于不同的压力控制需求。并且所述弹性件和/或...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄迎庆，
申请(专利权)人：黄迎庆，
类型：发明
国别省市：
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