陶瓷膜微滤卫生反冲装置

技术领域

本发明涉及陶瓷微滤，特别是一种陶瓷膜微滤卫生反冲装置，以实现陶瓷膜的反向冲刷，减轻膜污染，恢复膜通量。

背景技术

陶瓷微滤过程用于分离杂质、澄清物料。由于处理的产品中含有比陶瓷膜孔径大或接近的微米级颗粒，设备运行一段时间后，不可避免的造成颗粒在膜表面的附着，造成膜孔堵塞，进而膜通量降低，生产效率下降。当生产效率下降到一定程度，需要停机清洗。减缓膜孔的堵塞，一方面是加强物料在膜表面的循环速度，提高剪切力，这种方法在一定程度上有效，因为随流速的增加，设备运行能耗是指数级增大，而且会影响泵和膜芯的寿命。

除此之外，考虑用反冲的方式，在生产过程中改善膜的堵塞，部分恢复膜的通量。目前较常用的是气压反冲，使用到气体缓冲罐，存在较大的清洗隐患，达不到卫生要求，尤其是在食品饮料行业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷膜微滤卫生反冲装置，该装置旨在实现陶瓷微滤过程中的反冲，能将陶瓷膜清洗干净，符合食品饮料行业的卫生要求。

本发明的技术解决方案如下：

一种陶瓷微滤卫生反冲装置，其特点在于包含卫生反冲阀、机械两位五通压空阀、气压调节阀和连接管路，所述的卫生反冲阀包含弹簧气缸、反冲阀腔、阀杆和阀座、阀腔法兰、连接支架、导向杆，所述的卫生反冲阀，安装在陶瓷微滤的清液出口，

所述的弹簧气缸由气缸壳体、内部空压隔板、内部弹簧、上压空接头和下压空接头组成，所述的空压隔板将所述的气缸分为上下两个气缸，其中上气缸设置上压空接头，所述的下气缸设置所述的下压空接头；

所述的反冲阀腔为圆柱形腔，包括阀腔底口和阀腔侧口；

所述的阀杆和阀座包括阀座密封圈、阀座，所述的所述的阀杆处于所述的阀座中心的垂直位置，所述的阀座在所述的内部弹簧的弹力下，处于下压状态，所述的阀座与所述的反冲阀腔内壁通过所述的阀座密封圈形成滑动密封；

所述的腔体法兰包括密封圈、螺栓、PTFE唇形密封圈和法兰中心孔；

所述的腔体法兰位于所述的反冲阀腔的上部并通过所述的螺栓紧固，所述的腔体法兰通过四周的密封圈加强法兰和反冲阀腔之间的密封，使所述的反冲阀腔的上部封闭起来，所述的法兰中心孔使所述的阀杆通过，两者之间通过所述的PTFE唇形密封圈密封，使两者间的相对运动不会生产任何泄露；

所述的连接支架包括螺栓；

所述的反冲阀腔的上端由所述的阀腔法兰并通过所述的密封圈密封，底部有物料进入的阀腔底口，上端的侧面为物料输出的阀腔侧口，所述的阀杆位于所述的卫生反冲阀腔的中轴位置；所述的连接支架的上端通过螺栓与所述的气缸的底部相连，所述的连接支架的下端通过螺栓依次将所述的腔体法兰、反冲阀腔相连，使整个反冲阀构成一个整体，所述的空压隔板中间通过内部弹簧延伸下来的导向杆和位于所述的连接支架中的所述的阀杆和阀座的阀杆的上端通过螺纹相互连接并固定，所述的阀座在所述的内部弹簧的弹力下，处于下压状态；

所述的气缸的上压空接头和下压空接头通过连接管路分别与所述的五通压空阀的输出端口相连，所述的气压调节阀的输入端口通过所述的连接管路与与压空源相连，所述的气压调节阀的输出端与所述的五通压空阀的输入端口相连，所述的卫生反冲阀，安装在陶瓷微滤的清液出口，清液流经反冲阀的底口，经反冲阀腔后从所述的阀腔侧口流出，所述的阀腔侧口通过下游连接管路与所述的陶瓷微滤设备的输入口相连，所述的机械两位五通阀的两个供气口，通过压空软管分别连接所述的上压空接头和下压空接头。

所述的底部物料进口，和上端侧面的物料出口之间的圆柱腔体就是反冲过程的容积，所述的圆柱腔的直径是物料进出口直径的2倍以上，目的是为了增大反冲容积，提高反冲效果；阀腔容积的范围为100ml到2000ml，依据对应的陶瓷膜的大小来选择。

一种陶瓷微滤过程的卫生反冲装置，包含：卫生反冲阀、机械两位五通压空阀、气压调节阀、连接管路等。卫生反冲阀是反冲装置的核心，安装在陶瓷微滤的清液出口，清液流经反冲阀的底口，经反冲阀腔后从反冲阀侧口流出。机械两位五通阀的两个供气口，通过压空软管分别连接卫生反冲阀气缸的上下压空接头，来控制反冲阀的反冲动作和打开动作。气压调节阀安装在两位五通阀的供气管线上，通过压空软管和两位五通阀连接。

当下压空接头通入设定压力的压缩空气时，气缸的内弹簧受压缩，阀座上提，反冲阀打开，清液流出；反之阀座下压，反冲阀关闭，阀腔内的清液被推到膜的浓液侧，实现反冲动作，弹簧张力协同压空推力，加强了流体反冲的力量和速度。

圆柱腔的直径是物料进出口直径的2倍以上，目的是为了增大反冲容积，提高反冲效果。

所述的阀杆和阀座位于反冲阀腔内部，阀杆和阀座是一整体，阀座由位于它中心的垂直向上的阀杆带动，阀座四周和反冲阀腔内壁贴合，在阀座U型密封的适度挤压下，形成良好的活塞效果。

所述的腔体法兰位于反冲阀腔的上部，使其上部封闭起来，四周有密封圈，加强法兰和反冲阀腔之间的密封，两者之间螺栓紧固；法兰中心有孔，使阀杆通过，两者之间的PTFE唇形圈密封，使两者间的相对运动不会生产任何泄露。

所述的连接支架位于气缸和腔体法兰之间，并由螺栓分别固定上面的气缸和下面的腔体法兰，使整个反冲阀构成一个整体。气缸中间延伸下来的导向杆，位于连接支架的中间位置，它和下面的阀杆通过螺纹相互连接。

本发明的技术效果如下：

本发明陶瓷膜微滤卫生反冲装置只需通过数次脉冲动作，就能将陶瓷膜清洗干净并符合食品饮料行业的卫生要求。

附图说明

图1是本发明陶瓷膜微滤卫生反冲装置的结构示意图。

图2是图1中局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1，图1是本发明陶瓷膜微滤卫生反冲装置的结构示意图。由图可见，本发明陶瓷微滤卫生反冲装置，包含卫生反冲阀1、机械两位五通压空阀2、气压调节阀3和连接管路，所述的卫生反冲阀1包含弹簧气缸v1、反冲阀腔v2、阀杆和阀座v3、阀腔法兰v4、连接支架v5、导向杆v6，所述的卫生反冲阀1，安装在陶瓷微滤的清液出口，

所述的弹簧气缸v1由气缸壳体、内部空压隔板、内部弹簧、上压空接头v1a和下压空接头v1b组成，所述的空压隔板将所述的气缸分为上下两个气缸，其中上气缸设置上压空接头v1a，所述的下气缸设置所述的下压空接头v1b；

所述的反冲阀腔v2为圆柱形腔，包括阀腔底口v2a和阀腔侧口v2b；

所述的阀杆和阀座v3包括阀座密封圈v3a、阀座v3b，所述的所述的阀杆处于所述的阀座v3b中心的垂直位置，所述的阀座v3b在所述的内部弹簧的弹力下，处于下压状态，所述的阀座v3b与所述的反冲阀腔v2内壁通过所述的阀座密封圈v3a形成滑动密封；

所述的腔体法兰v4包括密封圈V4a、螺栓v4b、PTFE唇形密封圈v4c和法兰中心孔v4d；

所述的腔体法兰v4位于所述的反冲阀腔v2的上部并通过所述的螺栓v4b紧固，所述的腔体法兰v4通过四周的密封圈v4a加强法兰和反冲阀腔v2之间的密封，使所述的反冲阀腔v2的上部封闭起来，所述的法兰中心孔v4d使所述的阀杆通过，两者之间通过所述的PTFE唇形密封圈v4c密封，使两者间的相对运动不会生产任何泄露；

所述的连接支架v5包括螺栓v5a；

所述的反冲阀腔v2的上端由所述的阀腔法兰v4并通过所述的密封圈V4a密封，底部有物料进入的阀腔底口v2a，上端的侧面为物料输出的阀腔侧口v2b，所述的阀杆位于所述的卫生反冲阀腔v2的中轴位置；所述的连接支架v5的上端通过螺栓v5a与所述的气缸v1的底部相连，所述的连接支架v5的下端通过螺栓v4b依次将所述的腔体法兰v4、反冲阀腔v2相连，使整个反冲阀构成一个整体，所述的空压隔板中间通过内部弹簧延伸下来的导向杆v6和位于所述的连接支架v5中的所述的阀杆和阀座v3的阀杆的上端通过螺纹相互连接并固定，所述的阀座v3b在所述的内部弹簧的弹力下，处于下压状态；

所述的气缸v1的上压空接头V1a和下压空接头V1b通过连接管路分别与所述的五通压空阀2的输出端口相连，所述的气压调节阀3的输入端口通过所述的连接管路与与压空源相连，所述的气压调节阀3的输出端与所述的五通压空阀2的输入端口相连，所述的卫生反冲阀1，安装在陶瓷微滤的清液出口，清液流经反冲阀的底口v2a，经反冲阀腔v2后从所述的阀腔侧口v2b流出，所述的阀腔侧口v2b通过下游连接管路与所述的陶瓷微滤设备的输入口相连，所述的机械两位五通阀2的两个供气口，通过压空软管分别连接所述的上压空接头V1a和下压空接头V1b。

所述的底部物料进口v2a和上端侧面的物料出口v2b之间的圆柱腔体就是反冲过程的容积，所述的圆柱腔的直径是物料进出口直径的2倍以上，目的是为了增大反冲容积，提高反冲效果；阀腔容积的范围为100ml到2000ml，依据对应的陶瓷膜的大小来选择。

本发明的工作过程如下：本发明反冲装置的运行主要分为打开、反冲两个主要的动作状态。

在微滤陶瓷膜清液出口连接卫生反冲阀1的阀腔下口V2a，阀腔侧口V2c连接下游管路。

如果上压空接头V1a进气，气缸v1的导向杆V6连同与之固定的阀杆和阀座V3下行；如果下压空接头V1b进气，气缸v1的导向杆V6连同与之固定的阀杆和阀座V3上行。

气缸v1的上压空接头V1a和下压空接头V1b的气源，来自一个机械两位五通阀2，随机械两位五通阀的动作，气缸v1的两个压空接头会一个进气，另一个排气。两位五通阀的上游通过压空软管连接气压调节阀3，压缩空气的气压被调节阀3减压到7bar后，通过机械两位五通阀2的动作换向，经压空软管进入反冲阀的气缸v1。默认状态下，经减压的压缩空气通过两位五通阀，输送压缩空气到气缸V1的下压空接头V1b，使反冲阀1处于打开状态，此时上压空接头V1a则处于排气状态。

在生产的大部分时间卫生反冲阀1处于打开状态，透过陶瓷微滤的清液流经反冲阀阀腔V2的底部入口V2a，再经阀腔侧口V2b流出，去到下游的管路和目标。

每隔一段时间当陶瓷膜设备的膜表面出现一定程度的污堵时，即关闭反冲阀1，阀座V3b将反冲阀腔V2内的清液，经阀腔底部口V2a反方向快速推进陶瓷微滤膜的浓液侧，来达到减轻陶瓷膜表面污堵的目的，进而恢复陶瓷膜的通量。

根据微滤陶瓷膜的面积大小，配置不同尺寸的反冲阀。每次反冲体积量，即阀腔容积可从100ml到2000ml不等。气缸v1弹簧加压缩空气的合力作用，反冲动作过程的时间少于0.1秒，通常生产过程中设定10-15分钟反冲一次。

反冲过程结束后，机械两位五通阀2恢复初始位置，压缩空气切换到气缸V1的下口V1a，反冲阀阀杆和阀座V3也返回到初始打开位置。清液重新流经反冲阀腔v2继续陶瓷微滤的生产。

反冲阀1的清洗和陶瓷膜设备的清洗同步进行。在陶瓷膜设备清洗的过程中，反冲洗阀由于其卫生设计，只需在每个清洗步骤开关2-3次即可实现自身清洗。

实验表明，本发明陶瓷膜微滤卫生反冲装置只需通过数次脉冲动作，就能将陶瓷膜清洗干净并符合食品饮料行业的卫生要求。