專(zhuān)利名稱(chēng)：用于淡化和過(guò)濾的膜的制造技術(shù)
用于淡化和過(guò)濾的膜的制造技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于淡化和過(guò)濾膜的制造。
技術(shù)背景在世界上很多地方，淡化的海水和淡化的咸水是僅有的飲用水源。當(dāng)前，另一個(gè)水源是大量未利用的從工廠流到污水處理廠的污水。 這兩個(gè)水源通常最多被處理成使水具有通常所說(shuō)的"河水水質(zhì)"，然 后允許這種水流入河流，因此水不能進(jìn)行再使用。使用中的淡化方法有多種，常見(jiàn)的一種利用半滲透性材料，該半 滲透性材料允許水通過(guò)，但將任何剩下的固體和溶解的固體都留下。 淡化之前通常是過(guò)濾步驟，以去除大塊固體。這種淡化器使用通常所說(shuō)的"膜"。每個(gè)膜包括多穿孔的芯管和 多個(gè)長(zhǎng)方形葉片，這些長(zhǎng)方形葉片被固定于芯管，然后繞芯管纏繞。 每個(gè)葉片沿著三個(gè)邊封閉并沿著第四邊敞開(kāi)。葉片沿著第四邊固定于 芯管。在每個(gè)葉片內(nèi)設(shè)有間隔物，以防止葉片倒塌。在葉片之間也設(shè) 有間隔物。待處理的水流入葉片之間的溶解固體保留通道，滲透穿過(guò) 葉片材料，進(jìn)入葉片內(nèi)的滲透通道，并從滲透通道流入管內(nèi)。鹽水沿 著膜從一端流到另一端，保留在通道中，并通過(guò)鹽水出口流出。本發(fā)明的目的在于提供一種用于淡化和過(guò)濾的改進(jìn)的膜，和一種 制造這種膜的改進(jìn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種螺旋纏繞膜，其包括允許 水通過(guò)但阻止固體和/或溶解的固體通過(guò)的材料的細(xì)長(zhǎng)幅材，并且該細(xì) 長(zhǎng)的幅材被折疊成Z字形的形式，以產(chǎn)生由反向彎曲部相互相連接的 多個(gè)折疊層；和穿孔的管，幅材形成疊層的端部固定于該管，所述疊 層繞該管纏繞，在層與層之間有間隔物，這些間隔物保持層與層分開(kāi)， 以形成水流通道，橫對(duì)所述彎曲部的交替的水流通道的端部被密閉， 所述的交替通道在其徑向外端被反向的彎曲部封閉并在其徑向內(nèi)端與 該管的穿孔連通。該螺旋纏繞膜還可包括與所述彎曲部一致的、延伸橫穿過(guò)幅材的 加強(qiáng)帶，每個(gè)加強(qiáng)帶在各自彎曲部的兩側(cè)上延伸。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造螺旋纏繞膜的方法， 該方法包括Z字形地折疊細(xì)長(zhǎng)的幅材，從而產(chǎn)生多個(gè)疊層，在幅材中 層與層之間具有反向的彎曲部，該幅材是允許水通過(guò)但阻止固體和/或 溶解的固體通過(guò)的材料；將間隔物插入成形疊層的每個(gè)頂層與放置在 該頂層上的層之間的間隙中，所述間隔物從疊層的相對(duì)側(cè)交替地插入； 將疊層的頂層和底層的自由端連接于該管；以及繞該管纏繞疊層。該方法還可包括沿著幅材的邊沿施加粘合劑的步驟，使得交替的 間隙沿著橫對(duì)彎曲部的疊層的邊沿被封閉。為了加固幅材，可將條帶粘附于幅材，各條帶在幅材的寬度方向 延伸并以這樣的間距相隔開(kāi)當(dāng)在折疊和堆疊中在幅材中產(chǎn)生反向的彎曲部時(shí)，它是條帶粘附在該幅材上并在其上形成了所述彎曲部的幅 材這部分。該方法還可包括在幅材的長(zhǎng)度方向來(lái)回往復(fù)移動(dòng)一頭部，并將幅 材從該頭部送出，以形成連續(xù)的層。為了便于形成所述層，該方法可包括下面的步驟從幅材相對(duì)的邊沿前推桿部，以覆蓋當(dāng)前的最頂層，
以及沿著相反的方向移動(dòng)頭部，以抵靠著已被向前推進(jìn)的桿拉動(dòng)幅材。 所述桿優(yōu)選為可旋轉(zhuǎn)輥的形式。


圖1是包括圓柱形殼體的反滲透水淡化裝置的視圖；圖2是圖1的裝置的縱向、直徑截面剖視圖，為了便于說(shuō)明，示 出了一些分開(kāi)的部件；圖3是圖1的裝置的更大比例的"分解的"剖視圖；圖4是形成端部封閉件的部件的"分解"視圖；圖5是示出裝配的端部封閉件的剖視圖；圖6示出了圖1的反滲透淡化裝置的膜的構(gòu)造；圖7概略地示出了制造螺旋纏繞膜的方法；和圖8進(jìn)一步示出了螺旋纏繞膜的制造。
具體實(shí)施方式
首先參照?qǐng)D1，所示的反滲透水淡化裝置10包括圓柱形殼體12 和端部封閉件結(jié)構(gòu)14，在圖1中只能看到端部封閉件14中的一個(gè)。在 殼體12內(nèi)(見(jiàn)圖2和3)有三個(gè)端對(duì)端螺旋地纏繞的反滲透膜16.1， 16.2， 16.3。在下文中將對(duì)這種膜的構(gòu)造進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。為了達(dá) 到本說(shuō)明圖2和圖3的目的，應(yīng)當(dāng)指出每個(gè)膜16.1、 16.2、 16.3包括用 半滲透性材料的葉片20纏繞的芯管18。在每個(gè)膜16上游是流量分配盤(pán)22。在WO 97/21630的說(shuō)明書(shū)中 對(duì)盤(pán)22進(jìn)行了更充分的描述。兩個(gè)短管24端對(duì)端地連接三個(gè)芯管18， 這樣滲透穿過(guò)葉片20的半滲透性材料的水能夠流至膜16.1的芯管的出 口端。管塞26封閉膜16.3的芯管18的一端，該端遠(yuǎn)離連接膜16.3的 芯管和膜16.2的芯管的短管24。殼體12產(chǎn)生于從一端到另一端逐漸變細(xì)的細(xì)長(zhǎng)心軸(未示出)上， 這種逐漸變細(xì)是為了便于殼體12從心軸上拆下。為了進(jìn)一步便于殼體的拆下，心軸可以是鍍鉻的鋼，以產(chǎn)生光滑的表面。為了制造殼體12，兩種可定型樹(shù)脂成分被混合。該樹(shù)脂混合物必 須能夠被噴射、噴涂或以其他方式施加于心軸的表面，以形成層。樹(shù) 脂一旦被定型就必須具有一定彈性，使得它沿著殼體的長(zhǎng)度方向能夠 拉伸，樹(shù)脂還必須具有記憶功能，使得在拉伸之后能夠恢復(fù)到原來(lái)的 長(zhǎng)度。玻璃纖維的粗紗被從一個(gè)或多個(gè)巻軸上展開(kāi)，穿過(guò)樹(shù)脂槽，然后 穿過(guò)刮削器，以去除過(guò)量的樹(shù)脂。該槽和刮削器組成巻繞頭(未示出)。 粗紗的自由端被按壓在心軸上的粘性樹(shù)脂層上，使得它們粘在一起。 然后旋轉(zhuǎn)心軸，以將粗紗從巻軸拉出，同時(shí)巻繞頭沿著心軸來(lái)回往復(fù) 運(yùn)動(dòng)，使得粗紗被施加在心軸的整個(gè)長(zhǎng)度上。一旦利用樹(shù)脂涂覆的粗紗部分殼體厚度被纏繞，電的線圈(未示 出)被纏繞到成形殼體的該部分上。然后利用樹(shù)脂涂敷的粗紗的纏繞繼續(xù)進(jìn)行。電的線圈因而被植入殼體壁內(nèi)。在WO 98/30501的說(shuō)明書(shū) 中對(duì)這些的功能進(jìn)行了描述。一旦殼體具有需要的壁厚，其外部利用膠涂層覆蓋，以獲得需要 的表面光潔度。殼體的合適材料是內(nèi)部涂層(襯里)URCO/6414A+B粗紗DR 2400tex樹(shù)脂SP4578 Hardener SP4578-1每個(gè)具有多個(gè)沿圓周延伸的外部凸緣(見(jiàn)圖4和5)的兩個(gè)環(huán)28，在纏繞開(kāi)始之前分別被滑動(dòng)到心軸的每端上。彈性層從一個(gè)環(huán)延伸到 另一個(gè)。環(huán)28在進(jìn)行纏繞時(shí)被嵌入殼體12的端部中。由于凸緣30，
環(huán)28與殼體的玻璃纖維加強(qiáng)材料聯(lián)鎖，并且不能相對(duì)其移動(dòng)。在圖3和圖4中，環(huán)28示為與殼體12分離。每個(gè)環(huán)28的"印記"示于殼體 12內(nèi)。每個(gè)環(huán)28還具有沿內(nèi)圓周延伸的凹槽32 (具體見(jiàn)圖4)。多部件環(huán)34 (也在圖4中最清楚地示出)配合到每個(gè)環(huán)28內(nèi)。 每個(gè)環(huán)34包括三個(gè)或四個(gè)弓形部件并且環(huán)34裝配在環(huán)28內(nèi)。每個(gè)環(huán) 34的每個(gè)部件具有端到端延伸的外部肋。當(dāng)環(huán)34被裝配時(shí)，部件肋合 作以形成與環(huán)28的凹槽32聯(lián)鎖的圓周地延伸的肋36。另一個(gè)環(huán)38配合在每個(gè)環(huán)34內(nèi)。環(huán)38具有沿其圓周間隔的軸向 延伸穿過(guò)該環(huán)38的孔40。圓頂形端蓋42.1、 42.2通過(guò)螺栓44緊固于環(huán)38，螺栓44穿過(guò)孔 40被擰入端蓋42.1、 42.2的螺紋盲孔46 (圖4和5)中。端蓋42.1具 有兩根穿過(guò)它的管48和50，而另一端蓋42.2具有一根穿過(guò)它的管52。圖4和圖5中示出的端部封閉件的部件的裝配順序如下。端蓋42.2 被插入殼體12的端部，穿過(guò)嵌入的環(huán)28。環(huán)34然后被裝配到嵌入環(huán) 28的里面，使得肋36與凹槽32聯(lián)鎖并阻擋端蓋42.2。環(huán)38然后被插 入已裝配的環(huán)34中，并且螺栓44穿過(guò)環(huán)38被并擰入端蓋42.2的螺紋 盲孔46中。環(huán)38使環(huán)34張開(kāi)并迫使肋36進(jìn)入凹槽32中。待淡化的水通過(guò)管48進(jìn)入并流入圖2所示的左側(cè)盤(pán)22的上游空 間。從膜16.1的鹽保留通道出現(xiàn)的水流過(guò)盤(pán)22中居中的那一個(gè)，并流 入膜16.2，然后流至膜16.3。鹽水流過(guò)管52，而滲透的水流過(guò)管50。在圖6中以較大的比例示出了管18，還示出了膜的兩個(gè)葉片20。 示出了管18中的大量穿孔中的兩個(gè)，表示為54。應(yīng)當(dāng)理解的是，穿孔54是沿著管18成排排列的。葉片20是允許水通過(guò)但阻止溶解的固體傳輸?shù)陌霛B透性材料。固 體保留通道56中的間隔物表示為58，滲透通道60中的間隔物表示為 62。圖6中示出的膜按照?qǐng)D7中所示地來(lái)制造。半滲透性材料的幅材 64從巻軸66送出，并由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頭部(未示出)來(lái)回(圖7中從左 到由)移動(dòng)，使得幅材被層疊成Z字形的結(jié)構(gòu)，從而形成多個(gè)在圖7 中表示為68、 68.1、 68.2、 68.3等的層。帶70在層疊前被施加于幅材 64。在每層68落到疊層上之前，合適的間隔物58或62被插入。從一 側(cè)插入的間隔物58是固體保留通道56的間隔物，而從另一側(cè)送入的 間隔物62是滲透通道60的間隔物，在滲透通道60中有凈化過(guò)的水。 每個(gè)層68由反向的彎曲部或"發(fā)夾"式彎曲部與相鄰的層68相連。 該彎曲部表示為72， 74。橫向的加強(qiáng)帶70以預(yù)定的間距固定于幅材64。該帶70在幅材的 寬度方向，即管18的長(zhǎng)度方向延伸橫穿過(guò)幅材。帶70在圖6中最清 楚地示出，并由在管18長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的頭部來(lái)施加。成行的粘合劑在各層形成通道60的面上被施加于幅材64的兩個(gè) 邊沿區(qū)域。這樣，每個(gè)通道60沿著一個(gè)邊沿被左手側(cè)的一個(gè)彎曲部(表 示為74)封閉，在該彎曲部處幅材64在疊層的邊沿在自身上折回，并 沿著另外兩個(gè)邊沿被成行的粘合劑封閉。每個(gè)通道60沿著其剩下的邊 沿即沿著面向管18的邊沿敞開(kāi)。容納待處理的水的通道56在三側(cè)敞開(kāi)，沿一側(cè)被幅材64中交替 的反向彎曲部(表示為72)封閉。
層疊的幅材64的內(nèi)側(cè)邊沿向外敞開(kāi)，并且幅材的前端和尾端沿著兩個(gè)相鄰的直線粘附于管18。管18中大部分孔因此與疊層的通道60 連通。疊層此時(shí)包圍管18，葉片20徑向向外伸出。一旦前端和尾端以這種方式被固定，層疊的幅材如箭頭A所示繞 管18纏繞，以形成隨后被滑入殼體12內(nèi)的膜。正如將會(huì)清楚看到的，加強(qiáng)帶70是在幅材中反向的彎曲部72、 74形成的地方，并且防止當(dāng)水在壓力下被供入殼體12時(shí)纏繞膜在彎曲 部處裂開(kāi)。為了便于進(jìn)行折疊，設(shè)置了兩組輥76.11等和76.21等，和兩組輥 78.11等和78.21等。如圖8所示，輥76.11等和76.21等在幅材64彼此相對(duì)的兩側(cè)上。 和輥76.21等一樣，輥76.11等相互豎直地間隔開(kāi)。在輥組76.11等中 每個(gè)輥與輥組76.21等中的一個(gè)輥水平對(duì)齊。同樣地，輥78.11等和78.21等在幅材64的相對(duì)兩側(cè)上。輥組78.11等和78.21等的輥也相互豎直地間隔開(kāi)。當(dāng)從正面看時(shí)(圖8)，每個(gè)輥組78.11等和78.21等的每個(gè)輥位 于輥組76.11等和76.21等的相鄰輥之間的中間高度處。一旦幅材的最低層68.1就位，最低的輥76.11和76.12被向內(nèi)移 動(dòng)，以覆蓋幅材64的邊沿部分。運(yùn)動(dòng)著以形成層68.1等的頭部然后運(yùn) 動(dòng)到右邊(從圖7中看)。幅材64因此圍繞前推的輥76.11、 72.21被拉動(dòng)。
一旦頭部到達(dá)其在圖7中右邊的行程端點(diǎn)，但在其改變方向之前，最低的輥78.11和78.21被向前推。在頭部改變方向時(shí)，幅材64抵靠 著78.11禾卩78.21被拉動(dòng)。將會(huì)理解的是，每次頭部在每個(gè)方向到達(dá)其行程的端點(diǎn)后，輥組 76.11等和76.21等的下一組輥，或組輥78.11等和78.21的下一組輥被 向前推。這保證層被精確地形成。將會(huì)理解的是，封閉幅材64邊沿區(qū)域的成行的粘合劑能夠在輥組 的輥?zhàn)觾?nèi)測(cè)被施加，如圖8中列80所示。粘合劑施加頭(未示出)能 夠設(shè)置在巻軸66和輥82之間。或者，當(dāng)輥組的輥被取回時(shí)，成行的 粘合劑能夠施加得更靠近幅材的邊沿。盡管可旋轉(zhuǎn)的輥是優(yōu)選的，但也可以使用優(yōu)選為圓形橫截面的桿， 幅材抵靠著該桿由頭部拉動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種螺旋纏繞膜，其包括允許水通過(guò)但阻止固體和/或溶解的固體通過(guò)的材料的細(xì)長(zhǎng)幅材，所述細(xì)長(zhǎng)的幅材被折疊成Z字形的形式，以產(chǎn)生由反向的彎曲部相連接的多個(gè)層的疊層；和穿孔的管，形成所述疊層的所述幅材的端部固定于所述管，所述疊層繞所述管纏繞，在所述層與層之間有間隔物，所述間隔物保持所述層與層分開(kāi)，以形成水流通道，交替的水流通道的橫對(duì)所述彎曲部的所述端部被密閉，所述交替通道在其徑向外端被反向的彎曲部封閉并在其徑向內(nèi)端與所述管的多個(gè)所述穿孔連通。
2. 如權(quán)利要求l所述的螺旋纏繞膜，還包括加強(qiáng)帶，所述加強(qiáng)帶 延伸橫穿過(guò)所述幅材與所述彎曲部重合，每個(gè)帶在各自的彎曲部的兩 側(cè)上延伸。
3. —種制造螺旋纏繞膜的方法，該方法包括Z字形地折疊細(xì)長(zhǎng) 的幅材，從而產(chǎn)生在所述幅材中層與層之間具有反向彎曲部的多個(gè)層 的疊層，所述幅材是允許水通過(guò)但阻止固體和/或溶解的固體通過(guò)的材 料；將間隔物插入所述疊層的每個(gè)頂層與放置在所述頂層上的層之間 的間隙中，所述間隔物從所述疊層的相對(duì)側(cè)交替地插入；將所述疊層 的所述頂層和底層的自由端連接于穿孔的管；以及繞所述管纏繞所述 疊層。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，還包括沿著所述幅材的邊沿施加粘 合劑的步驟，以使得交替的間隙沿著橫對(duì)所述彎曲部的所述疊層的那 些邊沿被封閉。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，為了加固所述幅材，將 帶粘附于所述幅材，所述帶沿著所述幅材的寬度方向延伸并以這樣的 間距相隔開(kāi)使得當(dāng)在折疊和層疊期間在所述幅材中產(chǎn)生反向的彎曲 部時(shí)，所述帶粘附在所述幅材上的位置是具有形成于其中的所述彎曲 部的所述幅材的部分。
6. 如權(quán)利要求3、 4或5所述的方法，包括沿著所述幅材的長(zhǎng)度方向來(lái)回往復(fù)移動(dòng)頭部，并且將所述幅材從所述頭部送出，以形成連 續(xù)的層。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，包括從所述幅材相對(duì)的邊沿向前推 進(jìn)桿的步驟，以覆蓋當(dāng)前的最頂層，以及將所述頭部移到相反的方向， 以抵靠著已被向前推進(jìn)的所述桿拉動(dòng)所述幅材。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述桿為可旋轉(zhuǎn)輥的形式。
全文摘要
公開(kāi)了一種螺旋纏繞膜，其包括允許水通過(guò)但阻止固體和/或溶解的固體通過(guò)的材料的細(xì)長(zhǎng)幅材。該幅材被折疊成Z字形的形式，以產(chǎn)生由反向的彎曲部(72，74)相連接的多個(gè)層的疊層(68.1，68.2等)。設(shè)置穿孔的管(18)，形成疊層的幅材的端部固定于該穿孔的管。該疊層繞穿孔管纏繞，在層與層(68.1，68.2等)之間有間隔物(58，62)。這些間隔物保持層與層分開(kāi)，以形成水流通道(56，60)。交替的水流通道(60)的橫對(duì)彎曲部(72，74)的端部被密閉。這些通道在其徑向外端被反向的彎曲部(74)也被封閉。這些通道沿著其徑向內(nèi)邊沿與管(20)的穿孔(54)連通。在彎曲部(72，74)的內(nèi)測(cè)設(shè)置加強(qiáng)帶(70)。
文檔編號(hào)B01D69/06GK101151089SQ200680010734
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月29日
發(fā)明者威廉·格拉哈姆 申請(qǐng)人:格拉哈姆泰克技術(shù)新加坡私人有限公司