專利名稱：空心絲型膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心絲型膜組件，其中一種空心絲型膜元件可更換地容納在外殼內(nèi)，該空心絲型膜組件不僅主要用于生產(chǎn)過程，諸如藥品、酶、發(fā)酵產(chǎn)品、各種食品及類似產(chǎn)品的分離、濃縮、精煉及類似的過程，也適用于地表水和地下水的工業(yè)應(yīng)用及類似應(yīng)用中的水處理，例如凈化、提純、滅菌及類似的處理，以及涉及各種類型污水的水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
空心絲型膜組件可在極廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用，例如水處理、氣體分離、浸透氣化分離及類似的應(yīng)用領(lǐng)域，以及藥品和食品工業(yè)的生產(chǎn)過程，因為與平板式、螺旋式和管式型膜組件比較，空心絲型膜組件單位體積具有更大的有效型膜面積。致于空心絲型膜組件的結(jié)構(gòu)，通常應(yīng)用的是這樣的組件，其中，若干空心絲組成的束容納在圓筒形塑料外殼中以支承空心絲束，束的兩端，用樹脂例如環(huán)氧樹脂、聚氨脂或類似樹脂粘接，使其與外殼密封在一起，然后，將兩端樹脂粘接部部分切割以形成空心絲的開口部。
然而，空心絲和外殼粘接一體的組件存在這樣的問題，如果空心絲堵塞或損壞，包括空心絲和外殼兩者的整個組件必須除去而更換新組件，即使外殼處于仍可充分使用的狀態(tài)。反之，如果外殼因破損或類似原因不能使用，而空心絲仍處于可用狀態(tài)，存在同樣的問題。
基于這一理由，推薦一種空心絲型膜組件，其中空心絲式元件(濾芯)可更換地容納在外殼內(nèi)。在此系統(tǒng)中，空心絲型膜組件容易與外殼分離。因此，如果空心絲式薄膜元件和外殼之其中任一發(fā)生問題，可以通過只更換其中一個有問題者，繼續(xù)使用組件。
作為這種膜芯容納在可拆卸的外殼中的分離膜組件，已推薦了各種形式的組件并已經(jīng)在使用中。然而，不常使用的是具有分離功能的空心絲式組件，該組件在亞微細(xì)?；蚋〉闹T如精密過濾和超精過濾中，具有高度增強(qiáng)的分離功能，并在單位體積具有大的有效膜面積。
迄今為止，在空心絲型膜組件中，其中一束端部用樹脂密封的空心絲型膜容納在一外殼中，該外殼的側(cè)壁上具有供流體的進(jìn)口/出口，外殼圓周面上的進(jìn)口/出口，在內(nèi)壓模式的組件中通常用于從外殼導(dǎo)出濾液。但是，有時為清洗薄膜上的污物，引入一種所謂反向流清洗。在反向流清洗中，流體，例如濾液，在由進(jìn)口/出口而來的向后壓力作用下流入，從而，一種與通常方向相反方向上的過濾通過空心絲型膜進(jìn)行。在這種向后的流體流中，流體流的力作用在空心絲型膜束上，使其彎曲或使空心絲型膜移動。因此，空心絲元件從空心絲元件束和樹脂密封部的邊緣處破裂。在發(fā)生空心絲型膜破裂處，處理后的流體泄漏至濾液側(cè)，這造成不良后果。
為解決這一問題，日本專利公報特開昭63-158103和特開昭62-144709提出一種環(huán)形元件以保護(hù)空心絲型膜。然而，由于環(huán)形元件/凸起包圍空心絲型膜束，在這種情況下存在更多空穴，這種空穴損壞空心絲型膜組件的致密性。再者，由于突出部直接接觸空心絲，空心絲型膜可能損壞。此外，日本專利特開平08-206468提出一種空心絲型膜保護(hù)板以保護(hù)空心絲型膜，這與上述兩公開號相比較。其致密性肯定優(yōu)越。但是，包括前面提及的兩個專利在內(nèi)的這些建議，均用所建議的元件作為保護(hù)元件，元件的數(shù)量增加，組件的結(jié)構(gòu)和制造復(fù)雜，這是組件成本上升的原因之一。
另一方面，例如，日本專利特公昭3-54405公開了一種特殊的芯式空心絲型膜組件。在此公開文獻(xiàn)中，所說明的是一束空心絲的密封，容納空心絲束的盒(外殼)可以避免泄漏或流體混合，這是芯式空心絲型膜組件的一個重要技術(shù)問題。為此目的，作為現(xiàn)有技術(shù)也予以說明。
(1)一種方法，該方法在空心絲的中心設(shè)置一實(shí)心桿，并從實(shí)心桿向密封部施加必要的力，
(2)一種方法，該方法將一束空心絲裝入一堅固套(一種為芯元件用的圓筒形盒)中，并從盒對密封部施加必要的力，以及提示，作為解決現(xiàn)有技術(shù)存在問題的解決方法，(3)一種方法，該方法用緊固元件將芯元件兩端粘接部(樹脂)緊固。
然而，在所有這些現(xiàn)有技術(shù)中，用于容納空心絲束的芯元件的圓筒形盒(容器)是插入一外殼，外殼和芯元件被粘接部在兩端密封。因此，在兩端粘接部要求高的尺寸精度和光潔度以保證密封特性，此外，需要實(shí)現(xiàn)此的生產(chǎn)裝置和工作。特別是，由于外殼和容納在外殼內(nèi)的芯元件均分別制成本質(zhì)上沿縱向?qū)ΨQ，存在著芯元件可從外殼的任一端插入的自由度，但正由于這一優(yōu)點(diǎn)使得難于保證密封性能。更具體說，由于密封元件是制成居中插入式，并不是設(shè)置在端蓋部與芯元件的外圓周面之間，而在端蓋部與芯元件的端面之間，難于使密封元件保持在預(yù)定位置，良好的密封特性可能難于保證。
另一方面，日本專利實(shí)開平3-26326建議一種密封外殼和芯元件的方法，該方法使用一種設(shè)置在芯元件圓筒形盒外的密封元件。在此方法中，一芯元件的空心絲束的兩端部用樹脂粘接，以與一可滲透圓筒形整體密封，然后，兩端樹脂粘接部被切成空心絲開口部，該芯元件容納于外殼，外殼的一端蓋是可拆卸的。外殼與芯元件的密封使用一密封元件，該密封元件設(shè)置在芯元件外圓周的槽中。
因此，密封元件的保持得以保證。但在此組件中，由于外殼只有一端蓋是可拆卸的，組件的裝配是將端蓋卸下、將芯元件從開口插入、然后將端蓋裝上外殼。于是，在此方法中，存在這樣的問題，外殼的可拆卸部只在一側(cè)，而芯元件的安裝和取出只從所述一個方向。就是說，可拆卸的端蓋只能從一個方向設(shè)置，該方向能保證更換芯元件所需的空間。再者，芯元件只能從可拆卸端蓋處檢查或?qū)⒄麄€芯元件從外殼拉出檢查。這樣，組件的使用和組件的設(shè)計受到限制。
本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種廉價、可靠的空心絲型膜組件，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)方便，這是通過使用芯盒本身也作為空心絲的保護(hù)層和減少元件數(shù)量實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的另一主要目的在于提供一種廉價、可靠的空心絲型膜組件，其裝配和檢測容易，而這正是對于該組件在何處設(shè)置和如何設(shè)置的嚴(yán)厲限制，其價格低廉，具有極好的密封特性，并允許重復(fù)使用外殼。
深入研究工業(yè)空心絲型膜組件的上述問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在芯式空心絲型膜組件中，其中芯元件包括一束空心絲設(shè)置在圓筒形盒中，圓筒形盒具有供液體流通的通水孔，束的兩端用樹脂固定在盒內(nèi)。該芯元件被插入液體密封的圓筒形外殼中，外殼具有可拆卸的端蓋裝置，并至少在一處具有流體的進(jìn)口/出口，可以利用芯的圓筒形盒也作為空心絲的保護(hù)，這樣獲得一種價格低廉、可靠性高的芯式空心絲型膜組件，其結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)方便，如果插入圓筒形外殼的芯元件的圓筒形盒的通水孔不直接處于設(shè)置在圓筒形外殼圓周面的流體進(jìn)口/出口下面的話，并進(jìn)而導(dǎo)出本發(fā)明。
就是說，本發(fā)明為一空心絲型膜組件，包括芯元件，其中一束空心絲型膜容納在一圓筒形盒中，用數(shù)個通水孔使液體通過，空心絲型膜束的兩端粘接在用樹脂制成的圓筒形盒內(nèi)；和一圓筒形外殼，以對液體密封的方式容納芯元件，外殼具有可拆卸的端蓋裝置，用于更換芯元件，并至少在一處具有流體進(jìn)口/出口，空心絲型膜組件的結(jié)構(gòu)是，芯元件上的通水孔設(shè)置成不是直接位于圓筒形外殼的流體進(jìn)口/出口的一內(nèi)表面的下方，而是遠(yuǎn)離該內(nèi)表面。
此外，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的效果可進(jìn)一步加強(qiáng)，可通過提供一通水孔以將液體通向圓筒形盒樹脂粘接(密封)部和空心絲束間的邊界附近，以使死區(qū)例如液留(puddle)最小，此外，上述結(jié)構(gòu)中插入外殼中的芯元件的圓筒形盒的通水孔，沒有一個是直接處于設(shè)置在外殼圓周面上的流體進(jìn)口/出口下面。此外，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)可容易地和可靠地確定圓筒形外殼上液體出口/進(jìn)口和芯元件上通水孔的位置，這可借助于在芯元件一端部設(shè)置一標(biāo)記，以表明與通水孔或通水孔間的中點(diǎn)必需的間隙，并借助于使用可拆卸端蓋部控制芯元件液體密封部，即，借助于允許芯元件上的標(biāo)記出現(xiàn)在圓筒形外殼。
在根據(jù)本發(fā)明的芯式空心絲型膜組件中，空心絲型膜束兩端部容納在具有通水孔的圓筒形盒中的芯元件，是使用樹脂固定在圓筒形外殼中，是以對液體密封而插入具有可拆卸端蓋裝置的外殼。圓筒形盒具有通水孔以使已通過空心絲型膜的過濾液或供給空心絲型膜的原始液順利通過是足夠好的。可以希望的是通過液體的阻力盡可能減小，使盒的強(qiáng)度不受傷害，以便有效的膜內(nèi)壓差可作用在空心絲型膜上。例如，使用一種具有大量圓孔的塑料盒。容納在圓筒形盒內(nèi)空心絲型膜束的兩端部，通常作為一種方法執(zhí)行，借助于使空心絲型膜組件的空心絲端面的成形而成形，據(jù)此，兩端部與盒粘接一體而密封，使用的是硬化樹脂例如環(huán)氧樹脂、尿烷或類似樹脂，此后，樹脂粘接的遠(yuǎn)邊部的兩端均切去使空心絲的端部開口。
在本發(fā)明中，芯元件的圓筒形盒上的通水孔不設(shè)置在鄰近圓筒形外殼圓筒形面上的流體出口/進(jìn)口而是遠(yuǎn)離此處。為實(shí)現(xiàn)這種設(shè)置，通水孔之間在芯盒圓周方向和軸向的距離，可為外殼圓周面上流體出口/進(jìn)口內(nèi)徑的1.2倍或更大的倍數(shù)。此外，距離剛好在圓筒形外殼上流體出口/進(jìn)口中心下面一點(diǎn)最近的芯元件上的通水孔，距該點(diǎn)的距離可大于圓筒形外殼上流體出口/進(jìn)口內(nèi)徑的0.6倍或更大。順便說說，在圓筒形盒上的通水孔設(shè)置成成對孔在圓周方向相鄰，通水孔沿軸向的距離、以及一對通水孔之間和相鄰另一對通水孔與所述一對通水孔之間的圓周距離(即，在圓周方向通水孔間的較長距離)可設(shè)置成大于流體出口/進(jìn)口內(nèi)徑的1.2倍或更大的倍數(shù)。
因此，圓筒形盒沒有開通水孔的那一部分剛好處于圓筒形外殼圓周面上流體出口/進(jìn)口的下面，并起到空心絲保護(hù)板的作用，可以避免空心絲型膜被從/向外殼的流體出口/進(jìn)口的液流所產(chǎn)生的振動所損壞。因此，可以實(shí)現(xiàn)一種廉價可靠的芯式空心絲型膜組件，該組件減少了保護(hù)空心絲的元件數(shù)，簡化了組件結(jié)構(gòu)，同時易于生產(chǎn)。此外，致于芯元件上沿軸向最遠(yuǎn)的通水孔，其最遠(yuǎn)的開口邊可設(shè)置在芯元件樹脂粘接部的內(nèi)邊，即，所述通水孔可設(shè)置在鄰近樹脂粘接部和空心絲型膜束之間的邊界處。因此這種組件結(jié)構(gòu)的死區(qū)例如液留最小，這進(jìn)一步增強(qiáng)了本發(fā)明的效益，從而提供了一種高可靠性的芯式空心絲型膜組件。
此外，在本發(fā)明中，芯元件和外殼兩者均可沿縱向具有對稱結(jié)構(gòu)。此外，所需對液體密封的元件可設(shè)置在芯元件圓筒形盒兩端外圓周上所設(shè)的相應(yīng)的槽內(nèi)，密封元件與外殼接觸不是通過體(軀干部)，而是通過可拆卸的端蓋裝置的內(nèi)表面。因此，組件的裝配和檢測變得容易，且密封元件在預(yù)定位置的保持可以改善。因此，可獲得一種廉價的芯式空心絲型膜組件，該組件具有良好密封性能，而又不受安裝方式和安裝位置的限制。
除上述特點(diǎn)外，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的效益借助于下述方面得以增強(qiáng)(1)對液體緊密密封的密封元件為O形圈，該密封元件設(shè)置來用于對芯元件圓筒形盒的兩端外圓周緊密密封，密封槽為矩形槽，該槽具有矩形橫截面，在芯元件圓筒形盒的兩端制出。槽深為O形圈厚度的60％至80％，槽寬為O形圈厚度的130％至175％。
(2)數(shù)個矩形槽在芯元件圓筒形盒兩端外圓周制出。數(shù)個O形圈對應(yīng)于矩形槽。相鄰矩形槽的距離和圓筒形盒端面距相鄰矩形槽間的距離各為O形圈厚度的60％至80％。
(3)端蓋裝置本質(zhì)上為圓筒形，在與密封元件相接觸的內(nèi)表面上，沿縱向具有20°至30°的錐度，于是，端蓋具有一開口，其大端面向外殼，小端面向端蓋裝置。
(4)芯元件圓筒形盒在外圓周的兩端具有較小的外徑，即，設(shè)置密封元件部位的直徑小于軀干部的直徑，兩端的外圓周直徑的公差等于或小于軀干部外徑公差的一半。
(5)端蓋裝置在與外殼接觸面處具有一環(huán)形凸起。環(huán)形凸起的延伸長度為2mm至5mm，從接觸面向外殼內(nèi)延伸并與外殼端部內(nèi)表面配合。
在根據(jù)本發(fā)明的芯式空心絲型膜組件中，芯元件被插入具有對液體密封的可拆卸端蓋裝置的外殼，芯元件的空心絲型膜束的兩端部容納在可透水圓筒形盒中，用樹脂固定在圓筒形盒中。圓筒形盒具有水通道可能是足夠好的，這樣已通過空心絲型膜的過濾液或供入空心絲型膜的原始液能順利通過。可希望的是，圓筒形盒采用使液體通過具有小阻力，從而有效的膜內(nèi)壓差可作用在空心絲型膜，只要圓筒形盒的強(qiáng)度不損壞。例如，使用具有大量通水孔(通通水孔，最好是圓孔)的塑料圓筒形盒。
此外，容納在圓筒形盒中的空心絲型膜束的兩端部，用通常用作對空心絲型膜組件的空心絲型膜的端面執(zhí)行成形的方法處理，基于此，兩端部通過與圓筒形盒，使用硬化樹脂諸如環(huán)氧樹脂、聚氨脂或類似樹脂粘接在一起而密封，此后，空心絲的端部借助于切斷兩端樹脂粘接部的遠(yuǎn)端部而開口。不過，最好安排成這樣，切割加工后樹脂粘接部是在圓筒形盒內(nèi)，而樹脂粘接部的外端面對齊圓筒形盒的端面，或者，如果伸出外殼外面，則從圓筒形盒端面伸出的距離在10mm內(nèi)。
用于容納芯元件的外殼在縱向方向的兩端分別具有供給口，以借助壓力向空心絲內(nèi)腔供給液體；收集口，以收集濃縮液體，軀干部(本體)和可拆卸地安裝在軀干部的端蓋裝置安裝在縱向兩端。外殼軀干部具有這樣一種裝置，該裝置至少具有一出口以引出已穿過芯元件的過濾液，最好是兩個出口分別設(shè)置在靠近外殼軀干部的兩端部。不過，不必指出在每一出口處盒中的液流方向是相反的，其中過濾液是借助于從空心絲型膜外施加壓力而被引導(dǎo)。
在本發(fā)明的芯式空心絲型膜組件中，芯元件和外殼均為縱向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，所需以保證對液體緊密密封的密封元件設(shè)置在芯元件圓筒形盒外圓周的兩端，外殼是通過可拆卸的端蓋裝置的內(nèi)表面與密封元件接觸。芯元件和外殼兩者的縱向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，以及芯元件與外殼間的密封方式，對于從外殼的任一端裝卸芯元件起重要的作用。不過，無論是芯元件還是外殼必須嚴(yán)格對稱，直至組件的基本功能不受影響，例如關(guān)于在圓筒形盒上制出的通水孔、指示標(biāo)記和采樣口。
此外，所需以保證對液體緊密密封的密封元件設(shè)置在芯元件圓筒形盒外圓周的兩端。最好，兩端部的外圓直徑小于芯元件圓筒形盒軀干部的直徑，且端部外徑公差等于或小于圓筒形盒軀干部直徑的一半，最好為其四分之一。通過提供此種結(jié)構(gòu)，可保證滿意的尺寸精度和表面光潔度，這借助于只對芯元件圓筒形盒兩端部外圓周進(jìn)行精加工實(shí)現(xiàn)，這對于密封裝置有直接的貢獻(xiàn)，即使是使用加工精度低的廉價材料，例如拉制圓筒形塑料管材，作為芯元件圓筒形盒的軀干部，對密封裝置也不起實(shí)質(zhì)性的作用。這是芯式組件從生產(chǎn)低成本芯元件的觀點(diǎn)出發(fā)的一個重要方面，因為芯元件使用后就扔掉，不像外殼那樣(要重復(fù)使用)。
圓筒形盒兩端的外圓周的外徑小于芯元件的圓筒形盒軀干部的外徑，密封元件設(shè)置在該芯元件的圓筒形盒上，該外圓周可處于圓筒形盒的端面的內(nèi)側(cè)，其寬度使密封元件得以安裝，通常此寬度從圓筒形盒的端面起計不超過50mm。
此外，由于芯元件圓筒形盒軀干部的外徑大于圓筒形盒兩端部的外徑，所形成的差值具有防止芯元件與外殼端蓋部超過要求的連接。因此，芯元件圓筒形盒兩端部外圓密封元件安裝表面的寬度，及其與軀干部的直徑差，應(yīng)根據(jù)外殼端蓋裝置與密封元件接觸部的形狀改變。
此外，設(shè)置在芯元件圓筒形盒兩端部外圓周的密封元件最好是O形圈(成O形)。O形圈的厚度取決于密封元件設(shè)置面的寬度、圓筒形盒軀干部的高度差和外殼端蓋裝置與密封元件接觸部的形狀。
O形圈通過與在芯元件圓筒形盒端部外圓制出的槽接合而固定在預(yù)定位置。為避免設(shè)置在外殼上的O形圈脫落和損壞而導(dǎo)致密封失效，密封槽最好是矩形，槽深為O形圈厚度的60％至80％，槽寬為O形圈厚度的130％至175％。此外為獲得更好的密封特性，最好在每一端部設(shè)置數(shù)個至少兩個O形圈，這是由于在一對O形密封圈之間可形成一空氣層。最好這些密封圈設(shè)置在盡可能靠近芯元件的端面，密封圈間的間距盡可能小，從而使死區(qū)盡可能減少。不過，由于槽與端面的距離和槽間距較小，支承槽的壁變薄，存在槽壁破碎或斷裂的問題。因此，槽間距和槽與圓筒形盒端面間的距離最好為O形圈厚度的60％至80％。
此外，由于外殼上與設(shè)置在芯元件上密封元件接觸的部位，是在可拆卸的端蓋裝置的內(nèi)表面。因此，外殼體的內(nèi)徑可設(shè)置成足夠大于芯元件的外徑。在向外殼體裝入或從外殼體卸去芯元件時外殼體不可能與密封圈因摩擦而使其損壞。不存在從外殼體的任一端裝卸芯元件的任何困難，即使芯元件圓筒形盒的軀干部的外徑大于密封元件。
此外，外殼端蓋裝置上與設(shè)置在芯元件上的密封元件接觸的內(nèi)表面，最好是圓筒形，該圓筒形具有在縱向為20°至30°的錐度，從而在面向外殼一側(cè)較大開口，在端蓋一側(cè)較小。這作為一種合適的結(jié)構(gòu)，當(dāng)組件裝配是插入芯元件圓筒形盒時，順利地插入圓筒形盒，直至芯元件接觸密封部位，由于錐度結(jié)構(gòu)，不用精確地使芯元件的中心對準(zhǔn)端蓋的中心，特別是使用這樣的一個力(10kgf或更小)，設(shè)置在并不具有錐度結(jié)構(gòu)的圓筒形芯元件的圓筒形盒上的密封元件不被損傷或破壞。
外殼的可拆卸端蓋裝置與外殼體連接，其間插入密封元件，用V形箍或螺釘加壓固定，形成對液體的密封。最好端蓋裝置在端蓋裝置和外殼體接觸面上，具有一環(huán)形凸起，從接觸面向外殼體延伸至少2mm至5mm。此外，該凸起的內(nèi)表面，最好與在端蓋與芯元件間端蓋上限定密封表面的內(nèi)表面(此表面可能有錐度)連續(xù)。當(dāng)端蓋裝置通過壓力裝入外殼體，此凸起可容易地引導(dǎo)外殼體和端蓋進(jìn)入正常接觸部位，不必嚴(yán)格地使端蓋對準(zhǔn)外殼體，這對于避免密封元件的損傷和破壞，保證外殼體與端蓋間接觸的液體緊密密封非常有用。
如上所述，本發(fā)明之芯式空心絲型膜組件允許對組件裝配容易、檢測方便，不對組件的設(shè)置處所和如何安裝提出限制，價格低廉，密封性能極好。此外，通過重復(fù)使用外殼，廉價的薄膜分離處理得以實(shí)現(xiàn)。
另一方面，本發(fā)明可提供一種包括芯元件的芯式空心絲型膜組件，容納在液體可滲透之圓筒形盒中空心絲型膜束的兩端部，用樹脂固定在圓筒形盒內(nèi)，芯元件以對液體緊密密封地插入外殼中，外殼的兩端具有可拆卸的端蓋裝置，其中，組件具有數(shù)個O形圈作為密封元件，夾放在芯元件和外殼間，以保證對液體的緊密密封，芯元件的圓筒形盒，在其兩端外圓周設(shè)有數(shù)個矩形槽以設(shè)置O形圈，矩形槽深為O形圈厚度的60％至80％，矩形槽寬為O形圈厚度的130％至175％，相鄰矩形槽間距和圓筒形盒端面至矩形槽間的距離為O形圈厚度的60％至80％，圓筒形盒兩端部外圓周外徑公差為圓筒形盒軀干部外徑公差的一半。因此，隨著獲得芯式空心絲型膜組件高度的裝配自由度，使因自由度而可能變得難于改善的密封性能，確可得到改進(jìn)。
對附圖的簡要說明

圖1為說明本發(fā)明之空心絲型膜組件一實(shí)施例的帶局部剖的側(cè)視圖；圖2為本發(fā)明空心絲型膜組件之芯元件的帶局部剖的側(cè)視圖；圖3為說明根據(jù)本發(fā)明之空心絲型膜組件第二實(shí)施例帶局部剖的側(cè)視圖；圖4為圖3空心絲型膜組件所用芯元件帶局部剖的側(cè)視圖；和圖5為說明圖3空心絲型膜組件所用外殼與芯元件關(guān)系的帶局部剖的側(cè)視圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式現(xiàn)對本發(fā)明通過圖示實(shí)施例給予詳細(xì)說明，這些實(shí)施例并非對本發(fā)明范圍的限制。實(shí)施例1下面，對本發(fā)明之芯式空心絲型膜組件，參考附圖給予說明。但是，本發(fā)明并不局限于此實(shí)施例。
圖1為本說明發(fā)明之空心絲型膜組件一實(shí)施例的帶局部剖的側(cè)視圖，圖2為此實(shí)施例中芯元件帶局部剖的側(cè)視圖。
在圖1和圖2中，空心絲型膜組件M主要包括圓筒形體1(由鋼制成)，構(gòu)成外殼；金屬端蓋3、3，用于封閉體的兩端開口；空心絲型膜芯元件2，容納在外殼中；V形箍連接器4、4，用于將金屬端蓋3、3緊固在體1的兩端形成一組合狀態(tài)并在外殼的內(nèi)部形成對液體緊密密封。
特別參看圖2，空心絲型膜芯元件2包括圓筒形盒6，具有大量通水孔5、5...，用于通過沿軸向?qū)ΨQ地形成的液體；一束空心絲型膜束7，由大量空心絲組成，容納在圓筒形盒中；粘接的端部8，在此，空心絲型膜束7和圓筒形盒6，通過用環(huán)氧樹脂或聚氨脂粘接而密封成一體，粘接部8在兩端部分地被切割以打開空心絲的端部。此外，標(biāo)號9a和9b表示兩個槽，在圓筒形盒6的兩端部外圓周上制出，標(biāo)號10表示一圓筒形網(wǎng)，介于圓筒形盒6和空心絲型膜束7之間。
圖1所示空心絲型膜組件代表使用內(nèi)壓過濾模式的情況。標(biāo)號11a和11b表示O形圈，設(shè)置在芯元件2圓筒形盒6上制成的槽9a和9b中(見圖2)。O形圈在壓力作用下與端蓋3的內(nèi)表面接觸，以保證組件內(nèi)緊密液體分離，通過空心絲型膜束7分為原液側(cè)和過濾液側(cè)。標(biāo)號12表示原液進(jìn)口，標(biāo)號13表示濃縮液出口，標(biāo)號14、14表示過濾液出口，作為流體的進(jìn)口/出口。由于在外殼兩端的端蓋為分離式，和芯元件在軸向是對稱的，芯元件2可從任一方向拆卸。
如圖1和2所示，在大量通水孔5、5...之外，在兩端的通水孔5a設(shè)置成其最外開口邊在樹脂粘接部8的內(nèi)側(cè)邊，即，設(shè)置在鄰近樹脂粘接部8和空心絲型膜束7間的邊界處。因此，提供一種組件結(jié)構(gòu)使死區(qū)例如液留減至最小。此外，芯元件2的圓筒形盒6的通水孔的間距，沿圓周方向和沿軸向，各設(shè)置為外殼圓周上作為流體進(jìn)口/出口的過濾液出口14內(nèi)徑的1.2倍，或大于其內(nèi)徑的更多倍(圓周方向的孔間距較大)。因此，當(dāng)芯元件2通過插入圓筒形外殼設(shè)置時，芯元件2的通水孔不允許接近剛好在圓筒形外殼圓周面上過濾液出口14下面的一點(diǎn)，這可通過轉(zhuǎn)動芯元件2實(shí)現(xiàn)。在此，芯元件2的兩端設(shè)有位置指示標(biāo)記(未示出)，表明通水孔5、5在圓周方向間距的中心，位置指示標(biāo)記比最靠近端部所設(shè)置的通水孔更接近端面。因此，圓筒形外殼的任一方向，芯元件2均可裝卸，指示標(biāo)記適合于將圓筒形外殼的流體進(jìn)口/出口設(shè)置就位。
因此，芯元件上沒有制出通水孔部分，剛好設(shè)置在圓筒形外殼圓筒形面上流體進(jìn)口/出口14下面，因此，起空心絲保護(hù)板的作用，避免因振動而損壞空心絲，這種振動是由于從/向外殼上流體進(jìn)口/出口的液流所產(chǎn)生。例如，通水孔5的直徑設(shè)置為15mm，通水孔沿軸向的間距J設(shè)置為100mm，沿圓周方向的間距S設(shè)置為80mm(圓周方向的較長的孔間距)，過濾液出口14的內(nèi)徑設(shè)置為60mm。通水孔圓周方向的間距S設(shè)置為過濾液出口14的內(nèi)徑的1.2倍或大于其內(nèi)徑的更多倍。流體出口14的中心本質(zhì)上處于沿軸向和圓周方向通水孔的間距中心。因此，通水孔5(它們的開口邊)距流體出口/進(jìn)口14的中心的距離，為流體進(jìn)口/出口14內(nèi)徑的0.6倍或大于該內(nèi)徑更多倍(見圖1) 。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例1，芯元件上未開通水孔的部分起空心絲保護(hù)板的作用保護(hù)空心絲型膜，以抵抗從/向流體進(jìn)口/出口的液流，這是通過使該未開通水孔部分剛好設(shè)置在圓筒形外殼圓筒形面上流體進(jìn)口/出口下面而實(shí)現(xiàn)的。此外，組件采用這樣的結(jié)構(gòu)，在所述芯元件上眾多通水孔中，在兩端的通水孔設(shè)置在接近樹脂粘接部和空心絲束間邊界處，從而死區(qū)例如液留最少。因此，細(xì)菌的產(chǎn)生與生長得以避免。總之，可提供一種廉價可靠的芯式空心絲型膜組件，該組件減少了許多用于保護(hù)空心絲的元件，結(jié)構(gòu)簡化，同時，其生產(chǎn)方便。實(shí)施例2下面對本發(fā)明空心絲型膜組件第二實(shí)施例參考附圖給予說明。
圖3為說明根據(jù)本發(fā)明之空心絲型膜組件實(shí)施例2的帶局部剖的側(cè)視圖。圖4為圖3所示空心絲型膜組件所用芯元件帶局部剖的側(cè)視圖。圖5為說明圖3所示空心絲型膜組件所用外殼和芯元件關(guān)系的帶局部剖的側(cè)視圖。
首先，圖3所示空心絲型膜組件代表一種使用內(nèi)壓過濾模式。在圖3中，空心絲型膜組件M主要包括圓筒形金屬外殼體A，構(gòu)成外殼；金屬端蓋3、3，作為端蓋裝置；和空心絲型膜芯元件B，可更換地容納在外殼中。此組件的組成，是將空心絲型膜芯元件B插入外殼A，將端蓋C、C緊固在外殼體A的兩端(開口部)，用V形箍連接器21、21實(shí)現(xiàn)對液體緊密密封。在此，芯元件B和外殼各自在縱向本質(zhì)上是對稱的，特別是，在兩端的端蓋C、C為分離式。因此，芯元件B可從外殼體A的任一方向裝卸。
其次，如圖3至4所示，芯元件B是將纏繞在網(wǎng)23中數(shù)個空心絲型膜的絲束F容納在圓筒形盒22中，用一種樹脂例如環(huán)氧樹脂或聚氨脂，將絲束的兩端與圓筒形盒2和網(wǎng)23粘接密封成一體，并在兩端樹脂粘接部G切去一部分以將空心絲端部開口。另外，標(biāo)號27代表大量通水孔。以使圓筒形盒B內(nèi)形成的液體通過。
在此，由于所用芯元件B圓筒形盒22是市場上買得到的圓筒形塑料管，該塑料管由擠壓制成，直徑為165mm±0.5mm，只在很少部位加工。只需將兩端部精確加工至直徑為163.4mm±0.05mm，并將矩形槽D、D加工出，以容納對液體密封的O形圈，這樣在端部形成的臺階可用于防止圓筒形盒進(jìn)入端蓋。
此外，為密封芯元件B的圓筒形盒22，雙O形圈(自由狀態(tài)下的厚度為3.53mm，直徑為159.05mm)對應(yīng)于矩形槽D、D。此處，通過將容納O形圈的矩形槽D、D的寬度設(shè)置為4.7mm至4.9mm(O形圈厚度的133至139％)，槽深為2.23mm至2.43mm(O形圈厚度的63至69％)，槽間距2mm(O形圈厚度的57％)，圓筒形盒22端面至相鄰矩形槽D的距離為3mm，(O形圈厚度的85％)，當(dāng)組件使用過程中內(nèi)部壓力改變，和更換芯元件B時，O形圈脫落的現(xiàn)象可以避免。此外，在芯元件B插入外殼后，使用端蓋C、C從兩端將外殼的開口封閉，端蓋的內(nèi)表面在壓力作用下與設(shè)置在芯元件B圓筒形盒上的O形圈E、E接觸。因此，原液側(cè)與過濾液側(cè)被液體緊密密封所分離，其中，原液側(cè)的原液從端蓋C流入，并經(jīng)過空心絲型膜束F流出端蓋C，過濾液側(cè)的過濾液，經(jīng)過空心絲型膜流出圓筒形盒22的通水孔27，并流出外殼體A上的液體進(jìn)口/出口。
其次，在圖5中，端蓋C內(nèi)表面容納芯元件B圓筒形盒22的區(qū)域設(shè)有10°至20°的錐度(圖5中標(biāo)注為T)，在面向外殼體A一側(cè)孔直徑較大，端蓋C一側(cè)孔直徑較小。因此，芯元件B的圓筒形盒22可容易地插入端蓋C，所使用的力不致使設(shè)置在圓筒形盒22上O形圈E、E扭曲，即，該力為10kgf或更小。此外，端蓋C在與外殼體A接觸面處設(shè)有環(huán)形凸起26，該環(huán)形凸起向外殼體延伸3mm。因此，當(dāng)外殼體A與端蓋C裝配時，環(huán)形凸起26配入外殼體A的內(nèi)圓，從而避免位移，并使能在直立或橫向狀態(tài)下容易定位。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例2，端蓋部和芯元件可從外殼任一端拆卸。因此，可提供一種很廉價的芯式空心絲型膜組件，因為，沒有涉及何處安裝和如何安裝或為何種設(shè)備安裝組件的限制，這使得組件易于運(yùn)用，芯元件可使用廉價的材料，還因為外殼可重復(fù)使用。此外，可為芯元件圓筒形盒和外殼的端蓋部、為外殼和端蓋部的密封保證高可靠性和耐久性，并保證裝卸時簡單、精確的可操作性。
權(quán)利要求
1.一種空心絲型膜組件，包括芯元件，其中，一束空心絲型膜容納在圓筒形盒內(nèi)，具有數(shù)個通水孔，用于通過液體，空心絲型膜束的兩端部用樹脂粘接在圓筒形盒上，和圓筒形外殼，對液體緊密密封地容納芯元件，該外殼具有可拆卸的端蓋裝置，用于更換芯元件，該外殼還至少在一處具有流體出口/進(jìn)口；芯元件上的通水孔不是直接位于圓筒形外殼上流體出口/進(jìn)口的內(nèi)表面的下側(cè)，而是遠(yuǎn)離該內(nèi)表面。
2.如權(quán)利要求1所述的空心絲型膜組件，其中，芯元件上的通水孔沿圓周方向和沿軸向彼此的間距為流體出口/進(jìn)口內(nèi)徑的1.2倍或大于該直徑更多倍，芯元件上最靠近圓筒形外殼的液體出口/進(jìn)口中心的通水孔設(shè)置在距該中心的距離為圓筒形外殼的流體出口/進(jìn)口內(nèi)徑的0.6倍或大于該內(nèi)徑的更多倍。
3.如權(quán)利要求1所述的空心絲型膜組件，其中，芯元件上的通水孔設(shè)置成沿圓周方向相鄰?fù)ㄋ壮蓪υO(shè)置；通水孔間沿軸向的距離，一對通水孔與相鄰一對通水孔沿圓周方向的距離，各為流體出口/進(jìn)口內(nèi)徑的1.2倍或大于該內(nèi)徑的更多倍；芯元件上最接近圓筒形外殼液體出口/進(jìn)口中心的通水孔，遠(yuǎn)離所述中心的距離為流體出口/進(jìn)口內(nèi)徑的O.6倍或大于該內(nèi)徑更多倍。
4.如權(quán)利要求2或3所述的空心絲型膜組件，其中，芯元件上的通水孔在圓筒形盒上沿軸向?qū)ΨQ制出。
5.如權(quán)利要求1所述的空心絲型膜組件，其中，在芯元件上沿軸向最外的通水孔，其最外開口邊設(shè)置在芯元件樹脂粘接部的內(nèi)側(cè)邊。
6.如權(quán)利要求1所述的空心絲型膜組件，其中，芯元件的至少一端部具有一位置指示標(biāo)記，以相對于圓筒形外殼的流體出口/進(jìn)口定位，此位置指示標(biāo)記，在圓周方向，幾乎處于最接近端部的通水孔之間距的中心或一對通水孔之間距的中心，在軸向，比最靠近端部的通水孔更接近端部。
7.如權(quán)利要求1所述的空心絲型膜組件，其中，芯元件和外殼兩者均為縱向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，芯元件圓筒形盒的兩端部均設(shè)置在鄰近端蓋裝置的內(nèi)表面，端部外圓周設(shè)有槽，密封元件設(shè)置在槽內(nèi)，與端蓋裝置的內(nèi)表面形成對液體緊密密封，密封元件為O形圈，槽為矩形槽，槽深為O形圈厚度的60％至80％，槽寬為O形圈厚度的130％至175％。
8.如權(quán)利要求7所述的空心絲型膜組件，其中，數(shù)個矩形槽在芯元件圓筒形盒端部的外圓周制出，數(shù)個O形圈設(shè)置在相應(yīng)的矩形槽中，相鄰矩形槽間的距離，和圓筒形盒端面至與鄰近所述端面的矩形槽間的距離為O形圈厚度的60％至80％。
9.如權(quán)利要求7和8其中之一所述的空心絲型膜組件，其中，端蓋裝置本質(zhì)上為一圓筒形，該圓筒形在與密封元件接觸的內(nèi)表面外具有相對于縱向呈20°至30°的錐度，于是，該圓筒形面向外殼端直徑較大，而面向端蓋裝置端直徑較小。
10.如權(quán)利要求7所述的空心絲型膜組件，其中，在芯元件的圓筒形盒兩端部的外徑小于圓筒形盒軀干部的外徑，兩端部外徑的公差等于或小于軀干部外徑公差的一半。
11.如權(quán)利要求7所述的空心絲型膜組件，其中，端蓋裝置與外殼接觸的接觸面上具有一環(huán)形凸起，環(huán)形凸起從接觸表面向外殼至少突出2mm至5mm，并配入外殼端部的內(nèi)圓周。
全文摘要
一種空心絲型膜組件M,包括:芯元件2,其中空心絲型膜束存放在一圓筒形盒中,該圓筒形盒具有數(shù)個可通水孔5、5…,空心絲型膜束的兩端部用樹脂固定在圓筒形盒內(nèi);和外殼(殼1),該外殼緊密地存放芯元件,具有端蓋裝置,可卸去一端蓋以更換芯元件,在外殼某位置還至少具有流體進(jìn)口/出口,其中,圓筒形盒上的可通水孔遠(yuǎn)離剛好處于流體出口/進(jìn)口下面的內(nèi)表面位置。
文檔編號B01D63/02GK1272070SQ99800749
公開日2000年11月1日 申請日期1999年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月14日
發(fā)明者長谷川崇吉, 松本吉正 申請人:萊先膜系統(tǒng)株式會社