CN205461838U - 磁悬浮三维振动膜 - Google Patents

Abstract

本实用新型磁悬浮三维振动膜为一种用于液体过滤分离、浓缩回收的膜设备，它利用永磁体同名磁极间的相互排斥力使膜组件悬浮于空中，由电磁力驱动膜组件产生三维多向振动。对膜组件内的膜孔截留物形成三维振打，在垂直膜面方向上对截留物的振打最为有效；振打使截留物无法在膜表面沉积、避免膜孔污堵，使膜孔保持畅通、膜组件得以高通量运行。膜组件悬浮于空中，只需很小驱动力即可产生三维振动，高效节能。设备中无机械运动件，结构紧凑稳定可靠、高效运行；采用模块化设计，易于组合，方便工程应用。

Description

磁悬浮三维振动膜

技术领域

本实用新型磁悬浮三维振动膜涉及一种用于液体过滤分离、浓缩回收的膜设备。

背景技术

膜分离技术兼有过滤、分离、浓缩的功能，被广泛应用于食品、医药、生物、石油、水处理等领域；膜分离采用错流过滤形式，原液以一定流速沿滤膜表面流过，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜形成渗透液，而大于膜截留分子量的物质不能透过膜则形成浓缩液。膜分离技术是一种纯物理过程，具有过滤简单、易于控制、低能耗的特征，是分离学科中的重要方法之一。

在膜过滤过程中被膜截留的大分子量物质容易在膜表面形成沉积，降低了膜的渗透通量、影响了膜的性能。为了保持膜的通透性更好地发挥膜的性能，出现了高频振动膜技术，它主要由振动电机、扭力杆、膜组件构成；位于底部的振动电机提供振动源，中间扭力杆的顶端安装有膜组件；启动振动电机后上方的膜组件产生与电机频率一致的共振，振动力量将膜表面截留物推开避免沉积、保持膜通量。高频振动膜利用膜组件产生的共振使膜片产生振动，能量利用率低，只能在水平平面内产生二维振动，无法在垂直方向上产生更为有效的振动；高频振动膜存在结构复杂、设备细高，对截留物的清除不够彻底，能耗高的不足。

实用新型内容

本实用新型磁悬浮三维振动膜涉及一种用于液体过滤分离、浓缩回收的膜设备，它利用磁力使膜组件悬浮并实现三维振动，振动力对膜孔截留物形成三维振打，避免膜孔污堵，保持膜孔通量。

磁悬浮三维振动膜由框架(1)、膜组件(2)、水平振动电磁铁(3)、膜组件侧面永磁体(4)、柔性支撑(5)、原液进口管(6)、渗透液出口管(7)、电缆(8)、电控箱(9)、膜组件底部永磁体(10)、垂直振动电磁铁(11)、膜组件底部悬浮永磁体(12)、框架底部悬浮永磁体(13)、浓缩液出口管(14)组成；带有一定压力的原液进入膜组件，大于膜孔截留分子量的物质不能透过膜孔而形成浓缩液排出膜组件，小于膜孔截留分子量的物质则透过膜孔形成渗透液排出膜组件；其特征在于：膜组件(2)在悬浮永磁体同名磁极相互排斥力作用下悬浮于空中，振动电磁铁对膜组件施加脉冲电磁推力，实现膜组件三维振动；在三维振动力作 用下膜组件内的截留物无法在膜片表面形成沉积，使膜孔保持畅通、维持膜孔通量。

膜组件(2)在空中的悬浮由永磁体同名磁极间的相互排斥力克服膜组件自身重力而实现。

电磁铁通电后产生与其正对且固定于膜组件(2)上的永磁体同名磁极，该同名磁极间的相互排斥力驱动膜组件产生振动。

由电控箱(9)向各电磁铁提供脉冲电流，通过对电磁铁电流的控制即可实现膜组件(2)在X、Y、Z三轴任一轴向内的单一振动或多轴合成振动；调节脉冲电流即可调整膜组件(2)的振动频率、振幅，使膜组件获得最佳处理效果。

柔性支撑(5)一端固定于框架(1)上，另一端与膜组件壳体(2-1)相连，它能保持膜组件稳定并在振动时提供水平方向回复力；膜组件垂直振动回复力由膜组件自身重力提供。

具有一定压力的原液通过管道从上部进入膜组件，大于膜截留分子量的物质不能透过膜孔而形成浓缩液从下部排出，小于膜截留分子量的物质则透过膜孔形成渗透液从上部排出。

磁悬浮三维振动膜利用强磁体磁力使膜组件在空中悬浮，再利用三维电磁力驱动膜组件实现水平X轴、水平Y轴、垂直Z轴三维方向叠加振动，三维振动力使截留物悬浮于膜面、不能在膜表面沉积，有效保持膜孔畅通、维持膜的过滤通量。

附图说明

图1为磁悬浮三维振动膜结构轴测透视图。

图2为磁悬浮三维振动膜俯视平面图。

图3为磁悬浮三维振动膜膜组件底部仰视平面图。

图4为磁悬浮三维振动膜框架下部水平截面平面图。

具体实施方法

磁悬浮三维振动膜由框架(1)、膜组件(2)、水平振动电磁铁(3)、膜组件侧面永磁体(4)、柔性支撑(5)、原液进口管(6)、渗透液出口管(7)、电缆(8)、电控箱(9)、膜组件底部永磁体(10)、垂直振动电磁铁(11)、膜组件底部悬浮永磁体(12)、框架底部悬浮永磁体(13)、浓缩液出口管(14)组成；膜组件(2)插在框架中央，通过柔性支撑(5)与框架(1)连接。

框架(1)呈长方体形，水平截面为正方形，由非磁性金属材料加工制造，用于安装膜组件、永磁体、电磁铁；框架垂直面上安装有水平振动电磁铁(3)，底部安装有框架底部悬浮永磁体(13)和垂直振动电磁铁(11)。

膜组件(2)由膜组件壳体(2-1)、膜片、进出管口构成，用于对液体进行过滤分离；带 有一定压力的待处理原液从原液进口管(6)进入，透过膜孔的渗透液从上部渗透液出口管(7)排出，被膜孔截留的浓缩液则从下部浓缩液出口管(14)排出。膜组件外部侧面的上部、下部安装有膜组件侧面永磁体(4)；底部安装有膜组件底部永磁体(10)和膜组件底部悬浮永磁体(12)。

水平振动电磁铁(3)安装于框架(1)的上部和下部，用于产生X轴、Y轴水平方向的脉冲电磁力。

膜组件侧面永磁体(4)固定于膜组件壳体(2-1)侧面的上部和下部，且与水平振动电磁铁(3)正对，采用强磁性永磁材料制造。

柔性支撑(5)一端固定于框架上，另一端与膜组件壳体(2-1)相连，它能够保持膜组件稳定并在膜组件振动时提供回复力。

垂直振动电磁铁(11)安装于框架(1)底部，用于产生Z轴垂直方向的脉冲电磁力。

膜组件底部永磁体(10)固定于膜组件底部，与垂直振动电磁铁(11)正对，采用强磁性永磁材料制造。

框架底部悬浮永磁体(13)安装于框架(1)底部，采用强磁性永磁材料制造。

膜组件底部悬浮永磁体(12)固定于膜组件底部，与框架底部悬浮永磁体(13)正对，采用强磁性永磁材料制造。

电缆(8)连接电控箱(9)与各电磁铁，电力经由电缆传至电磁铁。

电控箱(9)向电磁铁提供脉冲电流，使水平振动电磁铁(3)和垂直振动电磁铁(11)产生脉冲电磁力。电控箱带有电流调节和变频功能，可以根据不同工况使电磁铁产生不同力量、不同频率的电磁力，获得最佳处理效果。

膜组件悬浮实现

磁悬浮三维振动膜中实现膜组件悬浮功能的零部件有：膜组件底部悬浮永磁体(12)、框架底部悬浮永磁体(13)，它们上下正对；相对面为同名磁极，同名磁极间的相互排斥力使膜组件克服重力作用而悬浮于空中。

膜组件三维振动实现

从电控箱(9)发出的脉冲电流使水平振动电磁铁(3)产生产生X轴、Y轴水平方向脉冲电磁力，使垂直振动电磁铁(11)产生Z轴垂直方向的脉冲电磁力。

膜组件侧面永磁体(4)与水平振动电磁铁(3)正对，电磁铁通电后产生与永磁体同名磁性，磁场排斥力将膜组件(2)在水平平面内推开；电磁铁断电后即失去磁性，膜组件(2)在柔性支撑(5)作用下回复原位，如此循环形成膜组件在水平平面内X轴、Y轴方向的振 动。

膜组件底部永磁体(10)与垂直振动电磁铁(11)正对，电磁铁通电后产生与永磁体同名磁性，磁场排斥力将膜组件(2)向上推起；电磁铁断电后即失去磁性，膜组件(2)在重力作用下回落，如此循环形成膜组件在垂直平面内Z轴方向的振动。

通过对电磁铁脉冲电流的控制即可实现膜组件(2)在X、Y、Z三维轴向的单一振动或合成振动，在垂直方向上的振动效果最为有效；调节电磁铁脉冲电流参数即可调整膜组件(2)振动状态，以达到最佳效果。

膜组件工作过程

带有一定压力的待处理原液从原液进口管(6)进入膜组件(2)，透过膜孔的渗透液从上部渗透液出口管(7)排出，被膜孔截留的浓缩液则从下部浓缩液出口管(14)排出。

磁悬浮三维振动膜工作时膜组件(2)带动内部膜片一起振动，对截留物形成三维振打力使截留物悬浮于膜面、无法在膜面沉积，有效保持膜孔畅通、维持膜通量；膜组件可以维持高滤速，处理效率提高。

技术特点：

1.膜组件无需消耗能源依靠强磁体的磁力即可实现悬浮。

2.膜组件处于悬浮状态，只需很小电磁驱动力即可实现振动，高效节能。

3.三维振打力对膜孔截留物的清除更为彻底、避免膜孔污堵，提高膜处理效率。

4.利用电磁力驱动产生三维振动，无机械运动件，安全可靠、易于操作。

5.无需化学药剂对膜进行清洗，无二次污染、运行费用低。

6.采用模块化设计，结构紧凑、易于组合。

本实用新型磁悬浮三维振动膜利用永磁体同名磁极间的排斥力量使膜组件实现悬浮，由电磁力驱动膜组件产生三维多向振动，对膜组件内的截留物形成三维振打，在垂直方向上对截留物的振打最为有效，使截留物悬浮于膜面、无法沉积，使膜孔保持畅通、避免污堵，滤速得以提高；膜组件处于磁悬浮状态，只需很小驱动力即可产生三维振动，高效节能。设备中无机械运动件，结构紧凑稳定可靠、高效运行、易于调节；采用模块化设计，组合灵活，方便工程应用。

Claims (5)

1.磁悬浮三维振动膜，由框架(1)、膜组件(2)、水平振动电磁铁(3)、膜组件侧面永磁体(4)、柔性支撑(5)、原液进口管(6)、渗透液出口管(7)、电缆(8)、电控箱(9)、膜组件底部永磁体(10)、垂直振动电磁铁(11)、膜组件底部悬浮永磁体(12)、框架底部悬浮永磁体(13)、浓缩液出口管(14)组成；带有一定压力的原液进入膜组件，大于膜孔截留分子量的物质不能透过膜孔而形成浓缩液排出膜组件，小于膜截留分子量的物质则透过膜孔形成渗透液排出膜组件；其特征在于：膜组件(2)在悬浮永磁体同名磁极相互排斥力作用下悬浮于空中，振动电磁铁对膜组件施加脉冲电磁推力，实现膜组件三维振动；在三维振动力作用下膜组件内的截留物无法在膜片表面形成沉积，使膜孔保持畅通、维持膜孔通量。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮三维振动膜，其特征在于：膜组件(2)在空中的悬浮由永磁体同名磁极间的相互排斥力克服膜组件自身重力而实现。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮三维振动膜，其特征在于：电磁铁通电后产生与其正对且固定于膜组件(2)上的永磁体同名磁极，该同名磁极间的相互排斥力驱动膜组件产生振动。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮三维振动膜，其特征在于：由电控箱(9)向各电磁铁提供脉冲电流，通过对电磁铁电流的控制即可实现膜组件(2)在X、Y、Z三轴任一轴向内的单一振动或多轴合成振动；调节脉冲电流即可调整膜组件(2)的振动频率、振幅，使膜组件获得最佳处理效果。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮三维振动膜，其特征在于：柔性支撑(5)一端固定于框架(1)上，另一端与膜组件壳体(2-1)相连，它能保持膜组件稳定并在振动时提供水平方向回复力；膜组件垂直振动回复力由膜组件自身重力提供。