一種大型的中空纖維超濾膜組件的製作方法

2023-07-21 19:15:51 2

專利名稱：一種大型的中空纖維超濾膜組件的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種中空纖維超濾膜組件，具體地說，該組件的形狀構造是大型的，屬於水處理的固液分離的技術領域。
目前膜組件有膜堆、卷式膜和中空纖維膜組件等幾種形式，而中空纖維膜組件在超濾方法應用上尤其普遍。目前中空纖維膜組件均作成Φ75mm、長1m的標準組件，每根組件的填充面積在2.3m2左右。對於一個膜面積為16m2的組件設備，則需要7根組件並聯起來方可勝任，而這7根組件所需零部件很多，包括組件接頭、進水管接頭、管路、閥門等，而且佔地面積也較大，成本也較高，這就不利於設備的小型化、高效能，同時由於成本的原因，膜設備的售價也是較高的，這就削弱了它在市場上的竟爭力，限制了它的廣泛應用。另外，原有7根組件的標準設備，由於主管路具有一定的長度，在實際實施中，7根組件流動狀態不盡相同，使得每根組件的使用壽命也不盡相同。相關專利有J62247296、CN1037180A、85103278、86103358本實用新型專利的目的在於提供一種大型的中空纖維超濾膜組件，從減少膜組件所需材料和體積入手，進而縮小膜設備的外型體積，達到設備的小型化、高效能，同時大幅度降低製作成本，增強膜設備在市場機制中競爭力。
對於一個定型的膜設備，動力泵和連接管路、閥門的大小是一定的，不能更改。若想把體積儘可能的小型化並降低成本，則只能在不減小膜面積的前提下，儘可能地減少膜組件個數，從而減少連接管路的各個附屬零件，減少管路的長度，從而達到膜設備整體體積縮小並成本降低。
本實用新型基於上述構想設計的，把7個單獨的Φ75mm的中空纖維束同時安裝在一根Φ200mm的粗外殼中，長度不變，仍為1m。這樣減少了原來整套組件的管路連接，排成一排的7個獨立的組件縮成了一個只有Φ200mm粗的大組件，整體體積大為縮小。原來連接7個組件的各組件接頭、緊固件、密封件都省掉了，從而實現了設備體積儘可能的小而膜面積儘可能大的構想，製造成本也大為降低。另外，本實用新型由於不存在主管道，7根組件的進出口直接與泵進出口相連，7個組件的流動狀態相同，從而使組件的壽命同一，過濾效率均勻。若哪一個組件出現問題，經過檢漏修補後仍可再用，直至中空纖維全部堵塞此組件才真正報廢。再有，本實用新型的組件兩端設有用於支撐中空纖維束的花盤，該花盤是用ABS工程塑料製成，盤上設多個圓孔，該等圓孔以該花盤圓心為軸心向四周對稱排列。該上下兩個花盤分別與外殼內周邊粘接在一起。由於花盤的存在，使得組件端頭的密封非常堅固嚴密，不會出現一般組件端頭密封樹脂與管殼脫離情況，組件端頭具有很高的強度，能承受很高的壓力，這就為提高組件工作壓力打下基礎。本實用新型的組件兩端頭各用8條螺栓與封頭連接，修補、拆卸簡單方便。
本實用新型不局限於由7個組件縮成一個大組件，也可以根據具體情況或實際需要的膜面積，把組件做成更粗的大組件，粗外殼內可以把更多的直徑為Φ75mm的中空纖維束裝成一個大組件。當然，中空纖維束的直徑不局限於Φ75mm，也可以把中空纖維束變得粗一點或細一點。但是，中空纖維束過粗，則預裝配成圖3所示的形式較難，中空纖維束端頭不易固封，組件中包容的中空纖維數少，即裝填密度低；中空纖維束過細，雖然裝填密度高，但中空纖維束整體強度小，易彎曲折斷。實踐證明，中空纖維束的直徑以Φ40mm-Φ100mm為宜。此外，粗外殼中所包容的中空纖維束的長度也不局限於1m，也可以加長或縮短，但這是有限度的。中空纖維束過短，雖然料液在中空纖維中的流動狀態好，但組件的膜面積小，裝填密度低；中空纖維束過長，雖然組件的膜面積增加，但中空纖維束強度降低，且料液在中空纖維中的流動狀態變差，流動阻力增加，膜易汙染造成過濾速率降低。實踐證明，中空纖維束長度以500mm-1500mm為宜。再有，本實用新型也不局限於組件中所包容的中空纖維束直徑均是一樣粗細，也可以粗細混裝。由幾何原理可知，中空纖維束直徑越小，組件中包容的中空纖維數越多，組件的膜面積越大，裝填密度越高，但工藝複雜，製作難度加大。實踐證明，粗細混裝，即可以使組件的膜面積加大，裝填密度提高，又可以使製作工藝簡單，降低加工難度。
本實用新型提供3張附圖，


圖1為本實用新型的整體裝配圖，圖2為端頭的剖面圖，圖3為中空纖維束的預裝配圖。
本實用新型是這樣實現的，組件外殼為圓柱體，如
圖1所示。圓柱體外殼上下兩端各設有料液進口和出口的端蓋法蘭1，緊固螺栓螺母2，密封墊3，大組件法蘭4，組件透過液出口管5，圓柱體6，中空纖維束端頭7，大組件花盤8，中空纖維束9，密封樹酯10，中空纖維管接頭11。
7束中空纖維束以組件圓心為軸心向四周對稱軸對稱排列，如圖2所示。
本實用新型工作時，由泵出口提供的料液經過組件入口進入大組件中，大組件中所包容的7束中空纖維束由於是以組件的圓心為軸心向四周對稱排列的，所以料液以相同的流速、流量流過每一束中空纖維管束中，從大組件的下端中空纖維的下口流出。在這一流動過程中，料液中比中空纖維孔徑小的物質透過中空纖維壁而匯集於大組件外殼與中空纖維所圍的空間中，從透過液出口6流出，料液中比中空纖維孔徑大的物質透不過纖維膜而從中空纖維絲另一端流出，匯集於下法蘭4所圍的空間從下端出口流出。
為使料液流分布更加均勻，進出口均採用圓錐形圓弧過渡，如
圖1所示。整個組件仍然豎直放置，這樣使得流過中空纖維的料液流動非常均勻，從而使每束中空纖維束中所流過的料液也是相同的，每束中空纖維束的透過速率、效率均勻，壽命同一。若有一根中空纖維束出現問題，經過檢漏修補後仍可繼續使用，直至中空纖維全部堵塞，此組件則真正報廢。此組件兩端頭各用8條螺栓與封頭連接，修補、拆卸比較簡單。
以下結合附圖提供本實用新型的一個實施例。
實施例本實用新型的外型為圓柱體，如
圖1所示，上下兩端各設有料液進口和出口的密封端蓋1，以螺栓螺母2與圓柱體的外殼6緊固，其間設有密封墊3，圓柱體側設有一透過液出口5；在用ABS工程塑料製成的Φ200mm圓柱體的外殼6內裝有7個中空纖維束9，以圓柱體的圓心為軸心對稱排列，如圖2所示。中空纖維束9每一束均用聚乙烯多孔網套包裹成柱狀，如圖3所示，其兩端用樹酯與中空纖維管接頭11澆鑄成一體形成兩個中空纖維束端頭7，兩頭中間的中空纖維裸露。本實用新型大型中空纖維超濾膜組件的上下兩端設有一與七個中空纖維束排列相對應的花盤8，上下兩花盤8之間的距離為1m，中空纖維束上下各端頭7與上下花盤8按上述排列澆鑄連接，上下花盤8與大組件外殼6兩端頭內壁粘接。
按照本專利的技術方案設計製作了一根大組件，連接成一套設備，應用到水處理中，效果很好。對於相同大小膜面積的設備而言，此裝置體積只是其體積的一半，佔地面積也小，真正實現了在不減小設備處理能力的前提下，使設備進一步小型化。組件製作工藝簡單，容易實現流水線生產，製作成本大為降低。又由於組件採用法蘭連接，螺栓緊固，密封性好，修補、拆卸簡單方便。
權利要求1.一種大型的中空纖維超濾膜組件，其特徵在於它包括一內裝有7個但不限於7個40-100mm、長度500-1500mm中空纖維束的圓柱體外殼；一設於該圓柱體外殼上的透過液出口管；兩個分別與該外殼上下兩端粘接的花盤；兩個分別在該外殼上下兩端設料液進口或料液出口的密封端蓋法蘭以及該密封端蓋法蘭與該圓柱體外殼之間以螺栓螺母緊固連接。
2.如權利要求1所述的組件，其特徵在於該圓柱體外殼的直徑為200mm。
3.如權利要求1所述的組件，其特徵在於該圓柱體外殼的長度為500-1500mm。
4.如權利要求1或3所述的組件，其特徵在於該圓柱體外殼較佳長度為1000mm。
5.如權利要求1所述的組件，其特徵在於在該外殼內裝有7個75mm、長1000mm的纖維束。
6.如權利要求1或3所述的組件，其特徵在於該外殼內還可以混裝有7個以上40mm-100mm粗細不等的該中空纖維束。
7.如權利要求1所述的組件，其特徵在於該上下兩花盤上的圓孔以該花盤的圓心為軸心向四周對稱排列。
8.如權利要求1所述的組件，其特徵在於該中空纖維束是以聚乙烯多孔網套包裹成柱狀。
9.如權利要求1所述的組件，其特徵在於該中空纖維束兩端分別用樹脂與中空纖維管接頭澆鑄成一體的中空纖維束端頭。
專利摘要本實用新型涉及一種改進的中空纖維膜組件,在傳統的膜組件基礎上將幾根單一的小型膜組件連成一體,成為一種膜組件體積相對減少,而膜面積相對提高的大型中空纖維膜組件,該組件應用於某些水處理設備中可使設備小型化,提高處理效率,降低設備的製造成本。
文檔編號B01D63/02GK2292597SQ9721509
公開日1998年9月30日 申請日期1997年5月22日 優先權日1997年5月22日
發明者任冬偉, 劉忠洲, 王正軍, 郭學弟, 李秉源 申請人:中國科學院生態環境研究中心