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外壓中空纖維膜組件的制作方法

文檔序號:5029504閱讀:441來源:國知局
專利名稱:外壓中空纖維膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及膜分離技術(shù),具體為外壓中空纖維膜組件,國際專利分類號擬為B01D65/10。
膜分離技術(shù)和裝置現(xiàn)已被廣泛用于化工、生物、醫(yī)藥、食品、飲料、水處理等工業(yè)領(lǐng)域中,是現(xiàn)代技術(shù)中重要的一種。膜組件是膜技術(shù)和裝置的核心部件。它的性能多少和好壞直接表現(xiàn)為膜系統(tǒng)或裝置性能的優(yōu)劣。國外最新的外壓膜組件,如日本旭化成公司產(chǎn)品(參見圖5),已對目前使用的外壓膜組件作了改進(jìn)一是膜組件的上澆鑄端仍為中空纖維膜開孔型,而下澆鑄端設(shè)計為閉孔型;二是在下澆鑄端設(shè)計有多個導(dǎo)流孔。這種膜組件設(shè)計使膜系統(tǒng)工作路線有所改變,即封閉膜組件下側(cè)口,使工作料液從下端口通過導(dǎo)流孔進(jìn)入膜組件內(nèi),經(jīng)膜過濾,濾過液從膜組件上端口流出,濃縮液從膜組件上側(cè)口排出。這種設(shè)計的優(yōu)點是從膜組件下端口注入料液比從其下側(cè)口注入料液對外壓中空纖維膜而言,料液分布均勻,工作壓力均勻,中空纖維膜有效使用率較高,避免產(chǎn)生死角(從下側(cè)口注入料液時,相對而言其入口處的料液流速快,壓力大,膜效率較高;而其入口對側(cè)處的料液流速慢,壓力小,膜效率較低,特別是膜組件直徑增大時差別更為明顯),膜分離效果和效率都可以提高。
但這種膜組件也存在著以下不足一是作為膜裝置核心部件的膜組件有一個閑置的下側(cè)口,功能利用不足;二是當(dāng)設(shè)計膜裝置清洗系統(tǒng)需要利用下側(cè)口時,該處中空纖維膜因液體或氣體的高速流動沖擊而容易受損傷,且澆鑄時該處中空纖維膜也容易靠近下側(cè)口,使流體流路變窄;三是由于濃縮液在上側(cè)口附近的流速突然變快,壓力增大,也容易損壞中空纖維膜,且澆鑄時該處中空纖維膜同樣容易靠近上側(cè)口,使流體流路變窄,特別是制造大口徑膜組件時情況更為嚴(yán)重,影響了膜組件的功效和壽命?,F(xiàn)有膜組件的不足直接影響到膜系統(tǒng)或膜裝置功能的充分發(fā)揮,也不利于膜裝置大規(guī)模、連續(xù)化的工業(yè)生產(chǎn)。
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,設(shè)計一種新型的外壓中空纖維膜組件,它可以在膜分離工作和在線清洗膜組件時,保護(hù)膜纖維,提高清洗效果,進(jìn)而增強(qiáng)膜分離效能,適用于連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。
本實用新型的目的是如下實現(xiàn)的設(shè)計一種外壓中空纖維膜組件,包括套管和其上、下端蓋以及填充在其內(nèi)的外壓中空纖維膜,其上澆鑄端處的外壓中空纖維膜開孔,其下澆鑄端處的外壓中空纖維膜閉孔,且下澆鑄端上有多個導(dǎo)流孔,其特征設(shè)計是在下澆鑄端靠近下側(cè)口的內(nèi)側(cè)處安裝有擋片,在上澆鑄端的上側(cè)口相應(yīng)位置處安裝有擋圈。
本實用新型膜組件特征設(shè)計是在下澆鑄端靠近下側(cè)口的內(nèi)側(cè)處安裝有擋片,并在上澆鑄端的上側(cè)口相應(yīng)位置處安裝有擋圈。設(shè)計擋片和擋圈的主要目的一是保護(hù)上、下側(cè)口處的膜纖維;二是保證上、下側(cè)口處的流體流路暢通。具體應(yīng)用是把膜組件的下側(cè)口接在膜裝置的清洗回路中。當(dāng)膜工作一定時間需要清洗時,利用下端口打入壓縮空氣,震蕩空氣清洗膜纖維,洗后液體從下側(cè)口排出。這種清洗是在線的,可以提高膜分離效能,適于連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。但使用現(xiàn)有技術(shù)的膜組件存在一個問題清洗后液體從下側(cè)口流出時,一方面由于下側(cè)口處的液體流速快,容易傷害該處的膜纖維;另一方面也影響污染物的排凈,降低膜纖維的分離效果,不利于長時間連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。本實用新型只簡單地分別在膜組件上、下澆鑄端靠近上、下側(cè)口的內(nèi)側(cè)或相應(yīng)位置處設(shè)計安裝了擋片和擋圈,就可以巧妙地解決了上述問題,使膜組件現(xiàn)有資源(閑置的下側(cè)口)得到了充分利用,有效地保護(hù)了膜纖維,進(jìn)而使膜裝置的連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)也得以實際有效地進(jìn)行。
下面結(jié)合實施例及其附圖進(jìn)一步詳述本實用新型。


圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本實用新型下澆鑄端4’上導(dǎo)流孔11的分布結(jié)構(gòu)示意圖(
圖1的B向視圖);圖3是本實用新型的擋片10在膜組件內(nèi)安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖(
圖1的A--A視圖);圖4是本實用新型的半圓形擋片10結(jié)構(gòu)示意圖;圖5是對比現(xiàn)有技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
本實用新型是在現(xiàn)有膜組件(參見圖5)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)設(shè)計(參見
圖1、5),即在現(xiàn)有的外壓中空纖維膜組件,包括套管2和其上、下端蓋3、3’以及填充在其內(nèi)的外壓中空纖維膜1(簡稱中空纖維膜、膜纖維或膜),其上澆鑄端4處的中空纖維膜1開孔,其下澆鑄端4’處的中空纖維膜1閉孔,且在下澆鑄端4’上有多個導(dǎo)流孔11,其特征設(shè)計是在下澆鑄端4’靠近下側(cè)口7的內(nèi)側(cè)處安裝有擋片10,在所述上澆鑄端4的上側(cè)口6相應(yīng)位置處安裝有擋圈9。
擋片10的形狀設(shè)計對實現(xiàn)本實用新型目的有一定的影響。實施例設(shè)計為弧形(如
圖1、3所示)。擋片10的長度和有效高度(即不包括安裝在下澆鑄端4’內(nèi)的高度)要與所述下側(cè)口7的直徑相匹配,一般可比下側(cè)口7的直徑大3-20毫米,厚度沒有特殊要求,在滿足擋片強(qiáng)度的條件下越薄越好。實施例的擋片10也可以為半圓形(如圖4所示),其結(jié)構(gòu)尺寸也應(yīng)與下側(cè)口7的直徑相匹配,并稍大些。擋片10的安裝位置也十分重要。它應(yīng)當(dāng)安裝在膜組件下澆鑄端4’靠近下側(cè)口7的內(nèi)側(cè)處。擋片10與下側(cè)口7內(nèi)口的距離要設(shè)計好。該距離太大,將會減少中空纖維膜1在套管2內(nèi)的數(shù)量,相對減少了膜組件的工作效率;而如果太小,改進(jìn)作用將不明顯,影響本實用新型目的的完美實現(xiàn)。該距離也與膜組件的直徑有關(guān),直徑大的膜組件,該距離也相應(yīng)地大。3-9英寸膜組件該距離較理想的設(shè)計是3-30毫米。實施例6英寸膜組件該距離設(shè)計為20毫米。還應(yīng)當(dāng)說明的是擋片10所謂的“安裝”實際是指與中空纖維膜1于下澆鑄端4’一同澆注。
本實用新型還在所述的上澆鑄端4與上側(cè)口6相應(yīng)位置處安裝有擋圈9(參見
圖1)。在上澆鑄端4處增加設(shè)計擋圈9的目的是保護(hù)上側(cè)口6附近處的膜纖維1,避免上側(cè)口6處的濃縮液因流速快,壓力大,容易引起對該處膜纖維1的傷害,以提高膜組件的使用壽命;同時也可克服因澆鑄時該處膜纖維1容易靠近上側(cè)口6,使流體流路變窄的弊病,保證膜裝置連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。也因此,擋圈9與上側(cè)口6內(nèi)口的距離應(yīng)當(dāng)與所述的擋片10與下側(cè)口7內(nèi)口之間的距離要求一樣。這同時也決定了擋圈9的直徑尺寸,即套管2的內(nèi)徑減去所述的距離就是所述擋圈9的直徑。擋圈9的安裝位置與膜組件的中心重合。同理,擋圈9的有效高度應(yīng)當(dāng)比上側(cè)口6的直徑稍大。
為了保證料液由膜組件下口8進(jìn)入膜組件后在套管2內(nèi)所有的膜纖維1上分布均勻,導(dǎo)流孔11的均勻分布乃是關(guān)鍵。本實用新型的進(jìn)一步特征是對所述導(dǎo)流孔11的分布進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計,即在圓形導(dǎo)流孔、孔徑相等的基礎(chǔ)上,把導(dǎo)流孔11由現(xiàn)有的直線型分布設(shè)計為環(huán)形(當(dāng)膜組件直徑尺寸較大,如5--9英寸時為多圈環(huán)行分布;而當(dāng)膜組件直徑尺寸較小,如3或4英寸時,也可以為圓形分布,即單環(huán))均勻分布(參見圖2)。圓形分布或環(huán)形內(nèi)圈分布的導(dǎo)流孔11的數(shù)目應(yīng)當(dāng)設(shè)計為3個或4個,不能出現(xiàn)只有一個中心孔的情況,而且不論圓形或是環(huán)行分布,任意相鄰兩個導(dǎo)流孔11之間的距離差都不應(yīng)當(dāng)超過30%。導(dǎo)流孔11的孔徑大小與數(shù)目的多少雖與膜組件的直徑尺寸直接相關(guān),但更重要的是與其是否均勻分布直接相關(guān)。導(dǎo)流孔11的孔徑越小,分布越容易均勻,但澆鑄加工越困難;導(dǎo)流孔11的孔徑越大,分布相對越不容易均勻,但澆鑄加工相對越容易。因此,導(dǎo)流孔11的孔徑大小應(yīng)當(dāng)適度掌握,通常為6-20mm。本實用新型實施例6英寸膜組件設(shè)計導(dǎo)流孔11的孔徑為12毫米,數(shù)目為12個,分為內(nèi)外兩圈,內(nèi)圈設(shè)計為4個。顯然,為達(dá)到均勻分布的目的,導(dǎo)流孔11的設(shè)計并不為實施例所限制。
本實用新型膜組件的工作原理是,當(dāng)膜分離工作時,料液從下端口8通過均布的導(dǎo)流孔11進(jìn)入套管2的腔內(nèi),經(jīng)膜纖維1的分離作用后,濾過液從上端口5流出;而濃縮液則從上側(cè)口6排出。當(dāng)需要在線清洗膜組件時,則通過下端口8打入壓縮空氣,以震蕩清洗膜組件套管2內(nèi)的膜纖維1。洗后液側(cè)從下側(cè)口7排出(參見
圖1)。
本實用新型的膜組件結(jié)構(gòu)適用于3-9英寸外壓式中空纖維膜組件,特別適用于大口徑膜組件,例如6英寸和9英寸膜組件,可用于規(guī)?;?、連續(xù)化生產(chǎn)的膜裝置。以5英寸直徑的膜組件為例,實驗表明,現(xiàn)有膜組件在線以每小時6立方米的振蕩空氣量也沒辦法清洗干凈,而采用本實用新型僅需每小時4立方米的振蕩空氣量,即可在線清洗干凈,恢復(fù)膜纖維的正常使用通量,從而實現(xiàn)膜裝置的高效地連續(xù)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種外壓中空纖維膜組件,包括套管(2)和其上、下端蓋(3)、(3’)以及填充在其內(nèi)的外壓中空纖維膜(1),其上澆鑄端(4)處的外壓中空纖維膜(1)開孔,其下澆鑄端(4’)處的外壓中空纖維膜(1)閉孔,且在下澆鑄端(4’)上有多個導(dǎo)流孔(11),其特征是在所述下澆鑄端(4’)靠近下側(cè)口(7)的內(nèi)側(cè)處安裝有擋片(10),在所述上澆鑄端(4)的上側(cè)口(6)相應(yīng)位置處安裝有擋圈(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外壓中空纖維膜組件,其特征是所述的擋片(10)為弧形或半圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的外壓中空纖維膜組件,其特征是所述的導(dǎo)流孔(11)呈環(huán)形均勻分布,其內(nèi)圈導(dǎo)流孔(11)的數(shù)目為3個或4個,且任意相臨兩個導(dǎo)流孔(11)之間的距離差不超過30%。
專利摘要本實用新型涉及外壓中空纖維膜組件。在原有外壓中空纖維膜組件,包括套管和其上、下端蓋以及填充在其內(nèi)的外壓中空纖維膜,其上澆鑄端處的中空纖維膜開孔,其下澆鑄端處的中空纖維膜閉孔,且下澆鑄端上有多個導(dǎo)流孔,其特征設(shè)計是在下澆鑄端靠近下側(cè)口的內(nèi)側(cè)處安裝有擋片,在上澆鑄端的上側(cè)口相應(yīng)位置處安裝有擋圈。本實用新型可以在膜分離工作和在線清洗膜組件時,保護(hù)膜纖維,提高清洗效果,進(jìn)而增強(qiáng)膜分離效能,適用于連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號B01D63/02GK2491096SQ01229169
公開日2002年5月15日 申請日期2001年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月26日
發(fā)明者呂曉龍 申請人:天津膜天膜工程技術(shù)有限公司
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