技术领域本发明涉及过滤净化领域，具体涉及一种过滤元件及过滤装置。
背景技术：
目前，在过滤净化领域，以布料或柔性金属膜为代表的柔性过滤材料，因具有厚度较薄、过滤通量较大等优点而被广泛应用，但其结构强度较弱，在过滤和反冲工况下均易产生变形。为了提高过滤材料的结构强度，目前常用的做法是增设支撑框架，该支撑框架通常由大多由纵横交叉的钢条焊接而成，并对过滤材料进行单向支撑，以承受在过滤压差下产生的冲击力。然而，在工业生产中，过滤材料通常是在高温高压及强腐蚀性等环境较为恶劣的工况下使用的，在过滤材料的表面极易形成滤饼，这意味着过滤材料再生过程中，其反冲压力及流速均较大，仅具备单向支撑的过滤材料难以承受高压高流速的反冲工况下由拉应力或压应力以及交变应力产生的较大横向力和纵向力冲击，从而导致过滤材料易产生变形，过滤效率和反冲再生效果较差，过滤材料因表面受力不均匀而发生损坏等情况，大幅缩短了过滤材料的使用寿命。
技术实现要素：
本发明提供了一种过滤元件及过滤装置，旨在提高过滤材料的结构强度，使过滤材料在高压高流速的反冲工况和压差较大的过滤工况下使用时，具有双向抗冲击能力。本发明的过滤元件，包括具有原料流体侧和净化流体侧的过滤材料，流体从原料流体侧向净化流体侧流动时过滤材料处于正向过滤状态，流体从净化流体侧向原料流体侧流动时过滤材料处于反向再生状态，还设有过滤材料的双向支撑系，所述双向支撑系包括在与所述过滤材料的原料流体侧和净化流体侧相应的表面对应设置的第一支撑单元和第二支撑单元，所述过滤材料设置于第一支撑单元与第二支撑单元之间，所述第一支撑单元设有沿相对而置的过滤材料的原料流体侧表面延伸并具有通过性的第一面支撑部，所述第二支撑单元设有沿相对而置的过滤材料的净化流体侧表面延伸并具有通过性的第二面支撑部。当过滤材料处于正向过滤状态，所述第一面支撑部和第二面支撑部能逆着流体流动的方向对过滤材料进行双重支撑，同理，当过滤材料处于反向再生状态时，所述第一面支撑部和第二面支撑部依然能逆着流体流动的方向对过滤材料进行双重支撑。利用所述双向支撑系对过滤材料的原料流体侧和净化流体侧均进行支撑，能起到双向强化、双重支撑的目的，在过滤材料处于正向过滤状态或反向再生状态时，该双向支撑系至少具有以下两方面有益效果：一是利用第一面支撑部和第二面支撑部将过滤材料保持于其间，同时起到面支撑的作用，使过滤材料的表面受力均匀，避免过滤材料发生变形，二是第一面支撑部和第二面支撑部还能够共同吸收在拉应力或压应力下流体对过滤材料产生的纵向力和横向力，以进一步避免过滤材料受力损坏。需要说明的是，所述双向支撑系包括在与所述过滤材料的原料流体侧和净化流体侧相应的表面对应设置的第一支撑单元和第二支撑单元，指的是第一支撑单元位于原料流体侧，第二支撑单元位于净化流体侧。所述反向再生是指常见的利用反冲介质进行反冲清洁。所述过滤材料是由过滤膜构成，所述第一面支撑部和第二面支撑部由密布通孔的支撑板或支撑网构成。所述过滤膜优选由柔性多孔金属箔构成。该柔性多孔金属箔可以采用申请号为201510153116.3的中国专利申请中记载的柔性多孔金属箔的制备方法制成，或采用现有的其它类似方法进行制作。该柔性多孔金属箔的平均孔径、孔隙率等参数都非常适合作为本发明中的过滤材料，并且因为柔性多孔金属箔具有的本身柔性使得制作简便，也让采用了这样的柔性多孔金属箔制成的过滤材料可具有更高强度、耐受更高温度或者耐受更强化学腐蚀性的基础。采用密布通孔的支撑板或支撑网，一方面能对过滤材料形成更大的支撑面积，使过滤元件在使用时支撑应力均匀分散，避免过滤材料因受力不均而发生损坏，另一方面，还能避免影响过滤材料的过滤通量。将第一面支撑部和第二面支撑部的孔隙率设置成≥70％是较优的选择。此外，所述第一面支撑部还可以起到预过滤的作用。在上述对过滤材料进行双向强化的前提下，为了使本申请的过滤元件具有自清洁的功能而采取的技术方案是：至少所述第一面支撑部与过滤材料为活动连接，第一面支撑部能对附着在原料流体侧上的滤出物进行机械破坏。由于流体在从原料流体侧向净化流体侧运动的过程中，至少部分滤出物会附着在原料流体侧，流体从净化流体侧向原料流体侧运动时能起到反向再生清洁的作用，但当滤出物沉积较多形成滤饼时，反向再生清洁并不能彻底清除滤饼，而利用第一面支撑部对过滤材料的原料流体侧进行支撑的同时，则能同时作为机械式清洁部件，使第一面支撑部相对于过滤材料的原料流体侧表面运动时即可对滤出物进行机械破坏，以彻底清除滤出物沉积后形成的滤饼，起到自清洁的作用，并且第一面支撑部对滤出物进行机械破坏一方面可以与过滤材料的反向再生过程同步进行，以提高清洁效率，另一方面还可以与正常过滤状态同步进行，使过滤材料长期保持高效过滤。一种较优的实施方案是，所述第一支撑单元设有与所述第一面支撑部连接的第一连接配件，所述第二支撑单元设有与所述第二面支撑部连接的第二连接配件，过滤材料与第二面支撑部通过所述第二连接配件密封连接成一体，通过所述第一连接配件与第二连接配件之间的活动配合实现第一面支撑部与过滤材料之间的活动连接。这样的结构组装方便，使过滤材料和第二面支撑部经第一连接配件连接后能够相对固定，结构稳定性较好。优选的，该过滤元件为空心过滤元件，第一支撑单元和第二支撑单元分别套设于过滤材料的内外两侧，所述第一连接配件包括设于第一面支撑部两端的第一首部接头和第一尾部接头，所述第二连接配件包括设于第二面支撑部两端的第二首部接头和第二尾部接头，所述第一首部接头和第二首部接头之间至少周面呈间隙配合以使第一面支撑部能相对于过滤材料的周面旋转运动。所述第二面支撑部和过滤材料与第二首部接头之间可通过粘接或焊接的方式连接成一体，以在提高结构稳定性的同时实现密封。所述第二首部接头可以沿远离过滤材料的方向延伸，并设置有安装台阶面，所述第一首部接头上可设有与该安装台阶面相对应的结构。所述第一首部接头和第二首部接头之间也可以轴向成间隙配合以使第一面支撑部能相对于过滤材料的轴向运动。进一步的，至少所述第一面支撑部与相对而置的过滤材料的原料流体侧表面保持间距。将第一面支撑部与原料流体侧表面保持一定间距设置，一方面更加有利于过滤材料再生时第一面支撑部相对于过滤材料的活动，另一方面保持一定间距的设置还能够起到更好的破坏滤饼架桥的作用。由于第一面支撑部通常是在当沉积在原料流体侧的滤出物形成的滤饼厚度超过第一面支撑部与原料流体侧之间的间距时，清洁效果较佳，故经测试得知，该间距在0.5～1mm时既能保证较好的清洁效果，又能避免过滤材料因滤饼厚度过厚而对过滤效率造成较大影响。本发明还提供了一种过滤装置，包括多个上述的过滤元件，各过滤元件彼此间隔设置，所述过滤元件包括具有原料流体侧和净化流体侧的过滤材料，流体从原料流体侧向净化流体侧流动时过滤材料处于正向过滤状态，流体从净化流体侧向原料流体侧流动时过滤材料处于反向再生状态，还设有过滤材料的双向支撑系，所述双向支撑系包括在与所述过滤材料的原料流体侧和净化流体侧相应的表面对应设置的第一支撑单元和第二支撑单元，所述过滤材料设置于第一支撑单元与第二支撑单元之间，所述第一支撑单元设有沿相对而置的过滤材料的原料流体侧表面延伸并具有通过性的第一面支撑部，所述第二支撑单元设有沿相对而置的过滤材料的净化流体侧表面延伸并具有通过性的第二面支撑部。在上述对过滤材料进行双向强化的前提下，为了使本申请的过滤装置具有高效自清洁的功能，还设有在驱动力作用下将各过滤元件的第一支撑单元依次串联成一体的传递联动部。利用所述传递联动部实现带动各第一支撑单元同步运动，以实现高效自清洁。优选的，所述传递联动部为与各第一支撑单元依次配合连接的链状、绳状或带状传动件；或者所述传递联动部为将各第一支撑单元依次连接形成平面连杆机构以在驱动力作用下联动的传动杆，经所述传动杆依次传动连接的三个第一支撑单元大体呈V字型分布。例如，当所述传递联动部为链状传动件是优选采用链条结构，较为方便的是将第一面支撑单元设置成圆筒状，在实际应用时，使链条依次与第一面支撑单元的周面配合，链条的输入端连接主动轴，通过驱动力(例如由电机或手动)向主动轴输送动力，使链条带动各第一面支撑单元的第一面支撑部同步运动，并且均相对于各过滤元件的过滤材料旋转运动，从而对各过滤材料的原料流体侧的滤出物施加机械破坏力，以达到清洁的目的。当所述传递联动部为传动杆时，其工作原理类似于：利用外力(例如手动力)扳动转盘上的手柄，以使转盘在手柄的带动下旋转运动。例如，每个第一面支撑部连接有两个传动杆，并且相互传动的两个第一面支撑部之间的两个传动杆相互搭接；当第一个第一面支撑部旋转运动时，其连接的传动杆也同步旋转，并向与该传动杆搭接的第二个第一面支撑部连接的传动杆施加周向力，从而带动第二个第一面支撑部做旋转运动，以进行机械式清除滤饼。各第一支撑单元的第一面支撑部至少能在传递联动部作用下相对于过滤材料联动旋转。采用联动旋转以进行过滤材料再生的方式，使用方便，劳动强度低，不仅具有较好的清洁效果，还具有较高的机械效率。经测试，传递联动部只需带动各第一面支撑部在3～5°范围内旋转即可高效并彻底清除滤饼，有利于运行成本低。本发明的过滤元件及过滤装置，至少具有以下有益效果：1、具有双向强化，双重支撑的效果，能够极大的提高过滤材料在高压高流速反向再生和高压过滤流体作用下的抗冲击能力；2、过滤材料的表面受力均匀，不易发生变形或损坏，能够极大的提高过滤材料的使用寿命，减小过滤材料的更换成本；3、采用双向支撑系的第一面支撑部和第二面支撑部还能够共同吸收在拉应力或压应力下流体对过滤材料产生的纵向力和横向力，以进一步避免过滤材料受力损坏；4、利用第一面撑部可起到预过滤的作用；5、利用可活动的第一面支撑部能够在过滤材料处于正向过滤状态和反向再生状态时，同步进行机械式清除滤饼，具有极佳的过滤材料再生效果。以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。附图说明图1为本发明过滤元件的一种结构示意图。图2为图1中过滤元件的使用原理图。图3为本发明过滤元件的另一种结构示意图。图4为图3中E处放大图。图5为图3中F处放大图。图6为使用了图3中过滤元件的过滤装置的结构示意图。图7为图6中传递联动部的一种结构示意图。图8为图6中传递联动部的另一种结构示意图。具体实施方式实施例1：如图1所示过滤元件，包括具有原料流体侧101和净化流体侧102的过滤材料100，流体从原料流体侧101向净化流体侧102流动时过滤材料100处于正向过滤状态，流体从净化流体侧102向原料流体侧101流动时过滤材料100处于反向再生状态，还设有过滤材料100的双向支撑系，所述双向支撑系包括在与所述过滤材料100的原料流体侧101和净化流体侧102相应的表面对应设置的第一支撑单元和第二支撑单元，所述过滤材料100设置于第一支撑单元与第二支撑单元之间，所述第一支撑单元设有沿相对而置的过滤材料100的原料流体侧101表面延伸并具有通过性的第一面支撑部210，所述第二支撑单元设有沿相对而置的过滤材料100的净化流体侧102表面延伸并具有通过性的第二面支撑部310。如图2所示为上述过滤元件使用原理图，例如，将其整体看做一个气体过滤装置D，该气体过滤装置D上设有进气口A，排气口C，反冲介质入口B，该气体过滤装置D内设有上述图1中所示过滤元件，当气流从进气口A进入气体过滤装置D后，从原料流体侧101向净化流体侧102流动以实现过滤并从排气口C排出，在此过程中，过滤材料100处于正向过滤状态，第一面支撑部210和第二面支撑部310能逆着气流流动的方向对过滤材料100进行双重支撑。当反冲介质从入口B进入气体过滤装置，从净化流体侧102向原料流体侧101流动时，过滤材料100处于反向再生状态，第一面支撑部210和第二面支撑部310同样能逆着反冲介质流动的方向对过滤材料100进行双重支撑，以此达到双向强化的目的。一方面，第一面支撑部210和第二面支撑部310将过滤材料100保持于其间，同时起到面支撑的作用，使过滤材料100的表面受力均匀，能避免过滤材料100发生变形，另一方面，第一面支撑部210和第二面支撑部310还能够共同吸收在拉应力或压应力下流体对过滤材料100产生的纵向力和横向力，以进一步避免过滤材料100受力损坏。所述过滤材料100由过滤膜构成，优选是由柔性多孔金属箔构成，所述第一面支撑部210和第二面支撑部310由密布通孔的支撑板或支撑网构成。采用密布通孔的支撑板或支撑网，一方面能对过滤材料100形成更大的支撑面积，使过滤元件在使用时支撑应力均匀分散，避免过滤材料100因受力不均而发生损坏，另一方面，还能在避免影响过滤材料100的过滤通量的同时起到预过滤的作用。将第一面支撑部210和第二面支撑部310的孔隙率在≥70％范围内一般根据实际所针对的过滤环境、设计的过滤效率和过滤通量进行具体的设定，通常为75％～85％。实施例2：在实施例1的基础上，如图3～5所示过滤元件S1，在上述对过滤材料100进行双向强化的前提下，为了使过滤元件S1同时具有自清洁的功能，所述第一面支撑部210与过滤材料100为活动连接，第一面支撑部210能相对于过滤材料100的原料流体侧101表面运动，从而对附着在原料流体侧101上的滤出物进行机械破坏。所述第一支撑单元设有与所述第一面支撑部210连接的第一连接配件，所述第二支撑单元设有与所述第二面支撑部310连接的第二连接配件，过滤材料100与第二面支撑部310通过所述第二连接配件密封连接成一体，通过所述第一连接配件与第二连接配件之间的活动配合实现第一面支撑部210与过滤材料100之间的活动连接。该过滤元件S1为空心过滤元件S1，第一支撑单元和第二支撑单元分别套设于过滤材料100的内外两侧，所述第一连接配件包括设于第一面支撑部210两端的第一首部接头221和第一尾部接头222，所述第二连接配件包括设于第二面支撑部310两端的第二首部接头321和第二尾部接头322，所述第一首部接头221和第二首部接头321之间周面呈间隙配合以使第一面支撑部210能相对于过滤材料100的周面旋转运动。所述第二面支撑部310和过滤材料100与第二首部接头321之间可通过粘接或焊接的方式连接成一体，以在提高结构稳定性的同时实现密封。所述第二首部接头321可以沿远离过滤材料100的方向延伸，并设置有安装台阶面，所述第一首部接头221上可设有与该安装台阶面相对应的结构。所述第二首部接头321还可连接有安装接头323，以便于将该过滤元件S1安装在过滤装置中，所述安装接头323与第二首部接头321之间通过螺纹连接以便拆装，在两者的连接处还设有密封件。所述第二尾部接头322可以是轴向截面呈U形的封闭端盖，以使该过滤元件S1形成周面过滤，轴向一端开口的结构。需要说明的是，所述第二尾部接头322也可以设置成空心结构。所述第一面支撑部210与相对而置的过滤材料100的原料流体侧101表面保持间距，一方面更加有利于过滤材料100再生时第一面支撑部210相对于过滤材料100的活动，另一方面保持一定间距的设置还能够起到更好的破坏滤饼架桥的作用。由于第一面支撑部210通常是在当沉积在原料流体侧101的滤出物形成的滤饼厚度超过第一面支撑部210与原料流体侧101之间的间距时，清洁效果较佳，经测试得知，该间距在0.6～8mm时为较优的选择，这样既能保证较好的清洁效果，又能避免过滤材料100因滤饼厚度过厚而对过滤效率造成较大影响。利用上述第一面支撑部210对过滤材料100的原料流体侧101进行支撑的同时，能作为机械式清洁部件，起到自清洁的作用，有利于彻底清除滤出物沉积后形成的滤饼，并且第一面支撑部210对滤出物进行机械破坏一方面可以与过滤材料100的反向再生过程同步进行，以提高清洁效率，另一方面还可以与正常过滤状态同步进行，使过滤材料100长期保持高效过滤。实施例3：在实施例2的基础上，如图6所示，将实施例2中的多个过滤元件S1置于具有外壳502、进料口500、排出口501、反冲介质进口505的内腔中，即可实现多个过滤元件S1同时过滤，具有较高的过滤效率。该过滤装置中，各过滤元件S1彼此间隔设置，所述过滤元件S1包括具有原料流体侧101和净化流体侧102的过滤材料100，由过滤材料100将外壳502的内腔分隔形成原料腔503和净化腔504，流体从原料腔503经原料流体侧101向净化流体侧102流动进入净化腔504时过滤材料100处于正向过滤状态，反冲介质从进口505进入净化腔504后，经净化流体侧102向原料流体侧101流动时过滤材料100处于反向再生状态，还设有过滤材料100的双向支撑系，所述双向支撑系包括在与所述过滤材料100的原料流体侧101和净化流体侧102相应的表面对应设置的第一支撑单元和第二支撑单元，所述第一支撑单元设有沿相对而置的过滤材料100的原料流体侧101表面延伸并具有通过性的第一面支撑部210，所述第二支撑单元设有沿相对而置的过滤材料100的净化流体侧102表面延伸并具有通过性的第二面支撑部310，当过滤材料100处于正向过滤状态或反向再生状态时，所述第一面支撑部210和第二面支撑部310均能逆着流体流动的方向对过滤材料100进行双重支撑。在上述过滤装置中，还设有在驱动力作用下将各过滤元件S1的第一支撑单元依次串联成一体的传递联动部400。利用所述传递联动部400实现带动各第一支撑单元同步运动，以实现高效自清洁。如图7所示，所述传递联动部400为与各第一支撑单元依次配合连接的链状、绳状或带状传动件；该链状、绳状或带状传动件可由驱动件600(图7中为驱动轴)驱动，各第一支撑单元的第一面支撑部210能在传递联动部400作用下相对于过滤材料100联动旋转，过滤材料100相对保持静止，以破坏沉积在过滤材料100表面过滤无形成的滤饼架桥，实现高效自清洁。采用联动旋转以进行过滤材料100再生的方式，使用方便，劳动强度低，不仅具有较好的清洁效果，还具有较高的机械效率。经测试，传递联动部400只需带动各第一面支撑部210旋转约4°即可高效并彻底清除滤饼，有利于运行成本低。实施例4：在实施例3的基础上，如图8所示，所述传递联动部400为将各第一支撑单元依次连接形成平面连杆机构以在驱动力作用下联动的传动杆，经所述传动杆依次传动连接的三个第一支撑单元大体呈V字型分布。在实际应用时，每个第一面支撑部210连接有两个传动杆，并且相互传动的两个第一面支撑部210之间的两个传动杆相互搭接；可由外置或内置的驱动件600(本实施例中为气缸)带动第一个面支撑部210的一个传动杆运动，使该第一面支撑部210旋转运动，与此同时，与该第一面支撑部210连接的另一个传动杆也同步旋转，并向与该传动杆搭接的第二个第一面支撑部210连接的传动杆施加周向力，从而带动第二个第一面支撑部210做旋转运动，依次类推，即可使各个第一面支撑部210相对于过滤材料100同步旋转运动，以实现高效自清洁。