专利名称：外压中空纤维膜组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及膜分离技术，具体为外压中空纤维膜组件，国际专利分类号拟为B01D65/10。
膜分离技术和装置现已被广泛用于化工、生物、医药、食品、饮料、水处理等工业领域中，是现代技术中重要的一种。膜组件是膜技术和装置的核心部件。它的性能多少和好坏直接表现为膜系统或装置性能的优劣。国外最新的外压膜组件，如日本旭化成公司产品(参见图5)，已对目前使用的外压膜组件作了改进一是膜组件的上浇铸端仍为中空纤维膜开孔型，而下浇铸端设计为闭孔型；二是在下浇铸端设计有多个导流孔。这种膜组件设计使膜系统工作路线有所改变，即封闭膜组件下侧口，使工作料液从下端口通过导流孔进入膜组件内，经膜过滤，滤过液从膜组件上端口流出，浓缩液从膜组件上侧口排出。这种设计的优点是从膜组件下端口注入料液比从其下侧口注入料液对外压中空纤维膜而言，料液分布均匀，工作压力均匀，中空纤维膜有效使用率较高，避免产生死角(从下侧口注入料液时，相对而言其入口处的料液流速快，压力大，膜效率较高；而其入口对侧处的料液流速慢，压力小，膜效率较低，特别是膜组件直径增大时差别更为明显)，膜分离效果和效率都可以提高。
但这种膜组件也存在着以下不足一是作为膜装置核心部件的膜组件有一个闲置的下侧口，功能利用不足；二是当设计膜装置清洗系统需要利用下侧口时，该处中空纤维膜因液体或气体的高速流动冲击而容易受损伤，且浇铸时该处中空纤维膜也容易靠近下侧口，使流体流路变窄；三是由于浓缩液在上侧口附近的流速突然变快，压力增大，也容易损坏中空纤维膜，且浇铸时该处中空纤维膜同样容易靠近上侧口，使流体流路变窄，特别是制造大口径膜组件时情况更为严重，影响了膜组件的功效和寿命。现有膜组件的不足直接影响到膜系统或膜装置功能的充分发挥，也不利于膜装置大规模、连续化的工业生产。
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，设计一种新型的外压中空纤维膜组件，它可以在膜分离工作和在线清洗膜组件时，保护膜纤维，提高清洗效果，进而增强膜分离效能，适用于连续化工业生产。
本实用新型的目的是如下实现的设计一种外压中空纤维膜组件，包括套管和其上、下端盖以及填充在其内的外压中空纤维膜，其上浇铸端处的外压中空纤维膜开孔，其下浇铸端处的外压中空纤维膜闭孔，且下浇铸端上有多个导流孔，其特征设计是在下浇铸端靠近下侧口的内侧处安装有挡片，在上浇铸端的上侧口相应位置处安装有挡圈。
本实用新型膜组件特征设计是在下浇铸端靠近下侧口的内侧处安装有挡片，并在上浇铸端的上侧口相应位置处安装有挡圈。设计挡片和挡圈的主要目的一是保护上、下侧口处的膜纤维；二是保证上、下侧口处的流体流路畅通。具体应用是把膜组件的下侧口接在膜装置的清洗回路中。当膜工作一定时间需要清洗时，利用下端口打入压缩空气，震荡空气清洗膜纤维，洗后液体从下侧口排出。这种清洗是在线的，可以提高膜分离效能，适于连续化工业生产。但使用现有技术的膜组件存在一个问题清洗后液体从下侧口流出时，一方面由于下侧口处的液体流速快，容易伤害该处的膜纤维；另一方面也影响污染物的排净，降低膜纤维的分离效果，不利于长时间连续化工业生产。本实用新型只简单地分别在膜组件上、下浇铸端靠近上、下侧口的内侧或相应位置处设计安装了挡片和挡圈，就可以巧妙地解决了上述问题，使膜组件现有资源(闲置的下侧口)得到了充分利用，有效地保护了膜纤维，进而使膜装置的连续化工业生产也得以实际有效地进行。
下面结合实施例及其附图进一步详述本实用新型。
图1是本实用新型的整体结构示意图；图2是本实用新型下浇铸端4’上导流孔11的分布结构示意图(
图1的B向视图)；图3是本实用新型的挡片10在膜组件内安装位置结构示意图(
图1的A--A视图)；图4是本实用新型的半圆形挡片10结构示意图；图5是对比现有技术的整体结构示意图。
本实用新型是在现有膜组件(参见图5)的基础上进行的改进设计(参见
图1、5)，即在现有的外压中空纤维膜组件，包括套管2和其上、下端盖3、3’以及填充在其内的外压中空纤维膜1(简称中空纤维膜、膜纤维或膜)，其上浇铸端4处的中空纤维膜1开孔，其下浇铸端4’处的中空纤维膜1闭孔，且在下浇铸端4’上有多个导流孔11，其特征设计是在下浇铸端4’靠近下侧口7的内侧处安装有挡片10，在所述上浇铸端4的上侧口6相应位置处安装有挡圈9。
挡片10的形状设计对实现本实用新型目的有一定的影响。实施例设计为弧形(如
图1、3所示)。挡片10的长度和有效高度(即不包括安装在下浇铸端4’内的高度)要与所述下侧口7的直径相匹配，一般可比下侧口7的直径大3-20毫米，厚度没有特殊要求，在满足挡片强度的条件下越薄越好。实施例的挡片10也可以为半圆形(如图4所示)，其结构尺寸也应与下侧口7的直径相匹配，并稍大些。挡片10的安装位置也十分重要。它应当安装在膜组件下浇铸端4’靠近下侧口7的内侧处。挡片10与下侧口7内口的距离要设计好。该距离太大，将会减少中空纤维膜1在套管2内的数量，相对减少了膜组件的工作效率；而如果太小，改进作用将不明显，影响本实用新型目的的完美实现。该距离也与膜组件的直径有关，直径大的膜组件，该距离也相应地大。3-9英寸膜组件该距离较理想的设计是3-30毫米。实施例6英寸膜组件该距离设计为20毫米。还应当说明的是挡片10所谓的“安装”实际是指与中空纤维膜1于下浇铸端4’一同浇注。
本实用新型还在所述的上浇铸端4与上侧口6相应位置处安装有挡圈9(参见
图1)。在上浇铸端4处增加设计挡圈9的目的是保护上侧口6附近处的膜纤维1，避免上侧口6处的浓缩液因流速快，压力大，容易引起对该处膜纤维1的伤害，以提高膜组件的使用寿命；同时也可克服因浇铸时该处膜纤维1容易靠近上侧口6，使流体流路变窄的弊病，保证膜装置连续化工业生产的顺利进行。也因此，挡圈9与上侧口6内口的距离应当与所述的挡片10与下侧口7内口之间的距离要求一样。这同时也决定了挡圈9的直径尺寸，即套管2的内径减去所述的距离就是所述挡圈9的直径。挡圈9的安装位置与膜组件的中心重合。同理，挡圈9的有效高度应当比上侧口6的直径稍大。
为了保证料液由膜组件下口8进入膜组件后在套管2内所有的膜纤维1上分布均匀，导流孔11的均匀分布乃是关键。本实用新型的进一步特征是对所述导流孔11的分布进行了改进设计，即在圆形导流孔、孔径相等的基础上，把导流孔11由现有的直线型分布设计为环形(当膜组件直径尺寸较大，如5--9英寸时为多圈环行分布；而当膜组件直径尺寸较小，如3或4英寸时，也可以为圆形分布，即单环)均匀分布(参见图2)。圆形分布或环形内圈分布的导流孔11的数目应当设计为3个或4个，不能出现只有一个中心孔的情况，而且不论圆形或是环行分布，任意相邻两个导流孔11之间的距离差都不应当超过30％。导流孔11的孔径大小与数目的多少虽与膜组件的直径尺寸直接相关，但更重要的是与其是否均匀分布直接相关。导流孔11的孔径越小，分布越容易均匀，但浇铸加工越困难；导流孔11的孔径越大，分布相对越不容易均匀，但浇铸加工相对越容易。因此，导流孔11的孔径大小应当适度掌握，通常为6-20mm。本实用新型实施例6英寸膜组件设计导流孔11的孔径为12毫米，数目为12个，分为内外两圈，内圈设计为4个。显然，为达到均匀分布的目的，导流孔11的设计并不为实施例所限制。
本实用新型膜组件的工作原理是，当膜分离工作时，料液从下端口8通过均布的导流孔11进入套管2的腔内，经膜纤维1的分离作用后，滤过液从上端口5流出；而浓缩液则从上侧口6排出。当需要在线清洗膜组件时，则通过下端口8打入压缩空气，以震荡清洗膜组件套管2内的膜纤维1。洗后液侧从下侧口7排出(参见
图1)。
本实用新型的膜组件结构适用于3-9英寸外压式中空纤维膜组件，特别适用于大口径膜组件，例如6英寸和9英寸膜组件，可用于规模化、连续化生产的膜装置。以5英寸直径的膜组件为例，实验表明，现有膜组件在线以每小时6立方米的振荡空气量也没办法清洗干净，而采用本实用新型仅需每小时4立方米的振荡空气量，即可在线清洗干净，恢复膜纤维的正常使用通量，从而实现膜装置的高效地连续化生产。
权利要求1.一种外压中空纤维膜组件，包括套管(2)和其上、下端盖(3)、(3’)以及填充在其内的外压中空纤维膜(1)，其上浇铸端(4)处的外压中空纤维膜(1)开孔，其下浇铸端(4’)处的外压中空纤维膜(1)闭孔，且在下浇铸端(4’)上有多个导流孔(11)，其特征是在所述下浇铸端(4’)靠近下侧口(7)的内侧处安装有挡片(10)，在所述上浇铸端(4)的上侧口(6)相应位置处安装有挡圈(9)。
2.根据权利要求1所述的外压中空纤维膜组件，其特征是所述的挡片(10)为弧形或半圆形。
3.根据权利要求1、2所述的外压中空纤维膜组件，其特征是所述的导流孔(11)呈环形均匀分布，其内圈导流孔(11)的数目为3个或4个，且任意相临两个导流孔(11)之间的距离差不超过30％。
专利摘要本实用新型涉及外压中空纤维膜组件。在原有外压中空纤维膜组件,包括套管和其上、下端盖以及填充在其内的外压中空纤维膜,其上浇铸端处的中空纤维膜开孔,其下浇铸端处的中空纤维膜闭孔,且下浇铸端上有多个导流孔,其特征设计是在下浇铸端靠近下侧口的内侧处安装有挡片,在上浇铸端的上侧口相应位置处安装有挡圈。本实用新型可以在膜分离工作和在线清洗膜组件时,保护膜纤维,提高清洗效果,进而增强膜分离效能,适用于连续化工业生产。
文档编号B01D63/02GK2491096SQ01229169
公开日2002年5月15日 申请日期2001年6月26日 优先权日2001年6月26日
发明者吕晓龙 申请人:天津膜天膜工程技术有限公司