[发明专利]用于流体过滤系统的过滤元件

说明书

发明领域

本发明大体涉及用于过滤流体、气体和其他流体材料的系统和方法，且具体地，本发明涉及具有带有缠绕在其上的渗透载体片材料的交叉流动的芯管（cross-flow core tube）的过滤元件，及形成用在流体过滤系统中的此类材料以便从此类流体过滤系统去除滤过的流体的方法。

发明背景

在流体过滤系统例如纳米过滤、超滤、正向渗透、反渗透过滤系统和其他类似过滤和/或液体或气体转移工艺中，流体材料诸如水或其他液体通常通过过滤元件，在所述过滤元件中液体被清除掉可能包含在其中的微粒和其他污染物材料。例如，在反渗透型过滤系统中，通常将过滤元件容纳在压力容器内，所述压力容器在压力容器的入口侧具有一个或多个流管。所述流管提供用于待清洁以被引入过滤元件的供给水或其他流体材料的入口。所述过滤元件本身通常包括螺旋缠绕的膜过滤元件，所述螺旋缠绕的膜过滤元件通常包括在其膜表面内的两层半透膜材料之间的渗透载体片材料，所述膜表面背对渗透载体片材料，形成“叶片”结构。该叶片结构通常在三个侧面被关闭并且缠绕芯管以形成过滤元件。叶片结构的外部通常处于进入流体的进给压力，而叶片结构的内部处于大气压力。

过滤元件的渗透载体片材料通常界定一系列通道或凹槽，当流体流穿过半透膜时，渗透物（滤过的液体或其他流体材料）将通过该系列通道或凹槽，所述半透膜从渗透物过滤微粒和其他污染物材料。渗透物通常经由渗透载体片材料的通道被排出并被供入居中定位的芯管，过滤元件缠绕在该芯管上。芯管通常包括沿着其长度隔开的一系列孔，用于接收渗透物或已净化的流体，渗透物或已净化的流体进入芯管的孔，并沿着芯管的中心通路被引导并被引出过滤元件，用于收集。

过去，常规的渗透载体片材料通常是由针织品材料制成的，针织品材料包括由环氧树脂或三聚氰胺包覆的聚酯或类似的包覆的纱线材料形成的针织织物材料，通常在专用针织机上形成。编织此类针织品材料的互连线圈的工艺通常也需要使用较细的丹尼尔纱线，这由于针脚形成的几何形状而更多地需要编织更多的纱线，且因此生产这样针织品材料比使用较粗丹尼尔的相同聚合物的织物固有地更加昂贵。这些针织品材料还通常被编织成界定在其间的通道的一系列纵向延伸的肋，并且渗透物沿着所述通道被引导向芯管的孔。然而，大多数常规的过滤系统的芯管通常仅包括有限数量的开口，用于接纳沿着渗透载体片材料通道通过的已净化的水或其他渗透物材料，用于收集。这些孔通常相对于渗透载体片材料的通道的宽度被较宽地隔开，且因此大多数渗透载体片材料需要具有稍微多孔的肋，和/或需要包括横向流动通道，所述横向流动通道根据需要提供穿过肋的交叉流动路径，使得渗透物可以到达芯管的孔。没有这种交叉流动功能的渗透载体片材料通常基本上限制渗透物流到芯并且显著地减小过滤元件内的元件通量。

因此，可以看出，对解决本领域中上述的和其他相关和不相关的问题的用于过滤系统的具有芯管和渗透载体片材料的过滤元件存在需求。

发明概述

简短地描述，本发明通常涉及改进过滤元件及其部件，诸如渗透载体片材料和交叉流动的芯管结构，以供用于流体过滤系统，诸如反渗透、纳米过滤、超滤、正向渗透和促进快速和有效去除已净化的渗透物流的其他类似的过滤和/或液体或气体转移系统。交叉流动的芯管被设计成配合在通常包括一个或多个膜片的类型的螺旋卷绕或缠绕的过滤元件内并向其提供支撑，所述膜片具有渗透载体片材料和布置在其相对侧上的间隔物，且交叉流动的芯管还使得能够使用较宽种类的渗透载体片材料。还可以使用具有根据本发明的原理形成的改进的交叉流动的芯管和渗透载体片材料的其他类型的过滤元件和过滤系统。