板框厢式隔膜星空体育
引言
板框星空体育是一种具有较长历史但仍沿用不衰的间歇式星空体育，其广泛应用于环保、化工、煤炭、石油、食品、制药等行业，在现有的悬浮液混合物分离设备中，按其运作方便、成本造价、脱液效果等综合经济价值因素，板框星空体育是最佳的分离设备之一，其属于间歇式加压过滤机，优点是结构紧凑，过滤面积大，主要用于过滤含固量多的悬浮液，由于它可承受较高的压差，其操作压强一般为0.3-1.0MPa，因此可以过滤细小的颗粒或液体粘度较高的物料，是目前加压过滤机中结构最简单、应用最广泛的机型之一[1]。随着国家对各行各业的环境保护和资源利用要求越来越高，节能、减排、清洁生产、绿色制造的需要也越来越急迫。板框星空体育作为环保应用领域的主要使用设备，在环保要求越来越高的前提下，市场需求预计将会有较大幅度增长。
1.板框星空体育专利概况本文以板框星空体育相关专利数据为基础，检索涵盖了CNABS、DWPI、CNTXT、WOTXT、EPTXT、USTXT数据库中2020年5月之前的全球发明专利申请，由于专利申请可能需要18个月之后公布，因此2018年11月以后的数据仅供参考。通过对国外板框星空体育专利申请进行梳理，其历年申请量变化和主要申请人。从国外按年代分布的专利申请量可以看出，国外对板框星空体育的研究较早，18世纪末就开始对该领域进行研究，20世纪60年代之前专利的申请量较少，但在60年代后申请量增长势头明显，在20世纪80年代对该装置的申请量达到了一个高峰，之后又缓慢下降，在21世纪初达到第二个小高峰，接着在2012年呈现井喷态势，近几年的申请量有所下降。从申请量排名看，奥图泰克和JVK过滤系统公司占据了前两位，且申请量是第三位的奥托昆普公司两倍之多。如图3所示，通过梳理全球专利申请来源发现，该技术领域中的专利申请主要集中在中国，占了全球申请量的38%，其次是德国、英国、法国等欧洲国家，美国的专利申请比例也较大，欧洲是板框式星空体育使用最早的地方，在德国、法国、英国广泛地使用在煤炭工业、化学工业、医疗等过滤行业，经过一百年多年的发展，新一代的板框星空体育相继出现，技术水平不断提高。
国内板式星空体育起步较晚，从1986年至2006年的20年中申请量总体水平低，从2007年开始进入快速增长期，2018年全年申请量达140件以上，受专利公布周期影响，2019年的数据有所下降。由此可见，我国申请人一直持续关注板框星空体育的技术研发。国内专利申请量排名前十的主要申请人。由此可见，我国申请人主体以公司为主，科研院所及高校关注较少。
2.板框星空体育技术发展路线板框星空体育最早出现于欧洲，在德国、法国、英国的各个行业，板框星空体育被广泛使用，包括煤炭、化工、医疗、纺织等领域。多年来，板框星空体育一直在不断发展完善，其结构经历了多代的变化，技术应用水平也得到了很大的提高。板框星空体育的发展可以分为四个阶段：
(1)第一代板框星空体育1910年英国发明了板框式星空体育，其在板框中设置过滤材料，通过挤压滤板对浆料进行过滤，但滤饼里仍然留有很多水分，约为20%-22%。同年，GB191026231A中进一步提出对压滤板进行改进，使金属板具有通过木条固定在两侧的一对金属丝网，这些木条成有锯齿形接头，在底杆的排水槽中设置锥形塞，通过用螺钉或螺栓固定托盘上的木头、金属纽扣或垫圈条来加强托盘。1912年在GB191223867A中提出将格栅构造成具有形成与通道的圆周或侧面基本平行的通道，这些通道被隔断以提供垂直通道，用于进气或排气。这一代的星空体育具有局部加压功能，所以在处理细颗粒度、高粘度的悬浮液脱水时表现出明显的优势。但有仍然存在压滤时间长，处理能力小操作成本高、滤布耗量高、滤板寿命短、间歇生产、维修量大等问题。
(2)第二代板框星空体育针对第一代板框星空体育的缺点在结构上进行了改进，在GB2282722A提出对滤板框架进行改良，将纸或很薄的过滤介质条带的边缘支撑在框架的两侧，滤液流过形成在框架的底部框条中的通道，或者通过条带的开槽而流走；1930年，GB346191A提出将空心加热元件悬挂在框架中进一步干燥滤饼，之后又在加热滤饼方面提出了一系列专利申请；1953年，GB718801A提出在滤板中空的部分至少在其边缘上设置具有包括间隔表面的夹持装置，其能够弹开并接合在孔的边缘的相对两侧上，端口被安装在孔的边缘中，以将所述部分保持在板的平面上，允许容易地将其移除；1960年，GB905098A提出一种借助助滤剂进行过滤的外壳结构类型的滤板；在此期间的改进包括滤板结构（DE881639C、DE940527C、US2594518A）、滤板材质（GB909045A）、多路进料、滤板支撑（GB797880A、 GB820668A）、液压缸、拉开装置及自动化，而且增加了二次压榨，即在开板卸料前增加一次过程时间比较短的机械压榨过程，进一步降低了滤饼中的水分。
(3)第三代板框星空体育1969年德国在DE1960821B中提出了隔膜式滤板，即每块板的一侧具有滤膜，滤膜带有开槽的背面，在板和膜之间形成滤液通道，另一侧是污泥室或隔壁的壁。将膜向下滚动以适合板边缘，并将其锁定在相邻过滤器组之间的分隔平面中。在此种滤板模式下，当浆液充满滤室后，往滤膜和滤板的夹层内压入高压空气，利用滤膜的弹性可以对滤饼进行挤压脱水，同时采用“吹气”程序，用空气来置换滤饼空隙中的滤液，再次降低滤饼中的水分。1980年，日本栗田机械制作所在JPS5794312A中为了提高滤饼的脱水率，通过在压滤膜片的凹部与垂直孔的开口部之间设置间隙以确保滤液通过。19世纪70年代到90年代有关隔膜式星空体育的专利申请非常活跃，主要分布在德国、日本、英国和美国。滤板两侧覆有滤布的塑料隔膜滤板，当充入高压气进行压榨时，隔膜能对滤饼进行充分压榨，死角少，压榨效果好。
(4)第四代板框星空体育萨拉公司设计的VP型星空体育使用了另一种形式的“吹气过程”，经过“挤压过程”的滤饼，颗粒之间的空隙还有一定的水分，可以假设在颗粒之间的空隙为长短或直径不同的毛细管，这些毛细管中的滤液是很难通过“挤压过程”来排出的。于是采用了“吹气”的程序，用压力空气来置换空隙中的滤液，当压力空气进入滤饼的毛细管中后，其中的液体逐渐被空气所取代，滤饼的水分就会降低。在此过程中，中国申请人在已有星空体育基础上也提出了一系列改进，例如针对隔膜星空体育中隔膜使用久了会破裂，整个作业过程较长，排泥时需要一块板、一块板依次移动等缺陷，2010年CN102068840A中提出两个过滤板之间设有弹性压榨框，弹性压榨框与过滤板之间形成密封；华南理工大学在CN108465278A中提出一种滤板可伸缩的高压板框星空体育。针对滤饼含水率高的问题，提出一系列关于带反吹风干的板框星空体育，在每个压滤板都设有软质材质的导气管，进气孔通过导气管与设于星空体育上方的高压空气管连通，降低物料含水率至18%-22%。
3.展望板框式星空体育属于固液分离设备的重要组成部分，其在欧洲的发展过程已经经历了一个多世纪。虽然我们专利制度起步较晚，因此关于板框星空体育的专利申请也相对较晚，但国内研究者很好总结了已有技术，针对现有技术的不足提出了一系列改进，专利申请量不断增长，推动着我国星空体育技术快速发展，其专利保护网也将愈发完善。
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