[发明专利]一种自调节背压控制装置和采用该装置的过滤系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

为了解决目前存在的上述问题，本发明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：

本发明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，本发明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。

本发明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，本发明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。

所述技术方案如下：

根据本发明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发明的范围内。