空心纤维过滤舱的制作方法

专利名称:空心纤维过滤舱的制作方法
本发明系关于水净化器中使用的空心纤维过滤舱。
空心纤维过滤膜具有优良的过滤性能，因而传统地被用在水的净化中，如高纯度工业用水，饮用水和医用无菌水的制备。
装有空心纤维过滤膜并用在水净化器中的最普通的过滤舱，其结构如下，做过滤用的空心纤维是被装置在一圆筒形的壳体内，以形成一个U形式样，或取长串形式，其一端闭合，并由一个象聚氨酯这样的紧固件固定住，而不阻塞它们的敞开端。在处理大量工业用水的地方，若使用了空心纤维过滤舱，在先有技术中是採取增加其中的空心纤维的数量或长度的办法。
当每个单位面积的空心纤维的数量增加时，通过的水量也增多，直到某一定的点，均与所用的空心纤维的数量成比例。但是如果空心纤维的安装密度太高时，通过水量就不能与所用的空心纤维的数量成比例的增加了，这是因为进入空心纤维束的内部的水的通路遇到了大的阻力。另一方面，当空心纤维的长度增加时，由于滤膜的面积增加了，所通过的水就变得更多了，然而空心纤维的内径和过滤膜性能之间的关系指出，如果长度超过一定的限度，在空心纤维内膛中的流水通道的阻力就变成了限制因素，通过的水就不能增加了。
然而，在有些应用场合中，希望使用尽可能设计紧凑的空心纤维过滤舱，来处理大量的水。在这些应用中，就不可能再使用已知的常规型的空心纤维过滤舱了。
本发明的目的之一是提供一个具有全新结构的空心纤维过滤舱，它能克服上述缺点，并适用于工业用水的净化器中。
本发明的另一个目的是提供一个能有效利用空心纤维过滤膜，并且结构紧凑的空心纤维过滤舱。
本发明的目的还在于提供一种空心纤维过滤舱，它不仅结构坚固，同时也能以包括几个串接在一起的空心纤维过滤舱所组成的组装形式，来减少其所占用的空间。
根据本发明所提供的空心纤维过滤舱。它包括有(a)两个环形结构，(b)实质上以直线方式，装置在环形结构之间的过滤用的大量空心纤维，(c)两个紧固件，每个都附加在一个环形构件的内表面上，以捆扎和固定空心纤维并使其两端保持开通，(d)一个分隔构件。用来在由空心纤维两个敞开的末端所限定的两个出口平面的之中一个处形成一个过滤收集室，以及(e)一个或多个过滤导管，用来把过滤收集物从过滤收集室导通到另一个出口平面。
图1为实施本发明的空心纤维过滤舱的局部剖视示意图。
图2为按照本发明的另一实施例，由三个空心纤维过滤舱串接在一起而形成的空心纤维过滤组合体的剖面视图。
图3为一加固环的平面视图，它可以按照本发明的需要，配置在空心纤维过滤舱内。
图4系沿图3的A-A线所取的截面视图。
本发明的空心纤维过滤舱，将参考附图在下文中详述。
如图1所示，本发明的空心纤维过滤，基本上其组成部分为环形构件1和1′，坚固件2，过滤用的大量空心纤维3，形成一个过滤收集室4的分隔构件5，以及过滤导管6，还有支撑件7，以及根据需要的其它适用构件。
环形构件1是把空心纤维过滤舱安放在水净化器中的支撑部件，用来支撑整个舱。该环形物件1典型的是环状形式，但也可以为矩形或其它截面形状。其外围可以根据过滤舱在水净化器中安装方式有任意不同的形状。另一个环形构件1′起过滤收集室4的支撑部件的作用。固定空心纤维3的紧固件2接在每个环形构件1和1′的内表面上，同时紧固件把需要净化的水和已经净化的水隔离开，以便使空心纤维起到过滤器膜的作用。通过紧固件2把大量的空心纤维3以直线的方式捆扎和固定起来，并使其两端保持敞开。这些紧固件2的制做材料可从聚氨酯、环氧树酯、非饱和聚酯树酯和硅胶中选取。
本发明的空心纤维过滤舱中，出口平面9和10是由空心纤维3的敞开的两端来限定的。环形构件中的1′上附加了一个分隔件5，通过分隔件5在出口平面10处形成一个用来收集已过滤水的过滤收集室4。为把过滤收集室4里的过滤收集的水导通到空心纤维3的另一敞开端所限定的出口平面9去，并和那里的过滤收集的水结合在一起，备有一个基本上延伸贯通两个紧固件2的每一个中心的过滤导管6。这个过滤导管6也起连接构件的作用，把两个环形构件1和1′连接固定住，以组成一个空心纤维过滤舱。此外也可备有多个导管。而过滤导管6的内径，通常至少要10倍于空心纤维3的内径，当然，这也取决于所提供的导管的数量。此外，如图1所表明那样，一个筒形的支撑件7可用来起到保护空心纤维3并防止其缠绞在一起的作用，同时也承担了连接环形构件1和1′的作用。在圆筒状的支撑构件7上，必需备有作为进水口的孔隙8。此外，也可以把环形构件1和1′，圆筒形的支撑构件7甚至于分隔构件5组合成一个集成结构。要知道支撑构件7并不限于圆筒形状，也可以取包括如几个圆柱形在内的任意其它形状。
在具有上述结构的本发明的空心纤维过滤舱中，仅需在每个舱的无过滤收集室4的一侧，备有一个过滤输出口。这主要是因为过滤导管6是通过紧固件2来置放的。因此在多个空心纤维过滤舱合并在一起的空心纤维过滤舱单元里，单元和舱间的连接数能减少一半。然而，用空心纤维来过滤时，空心纤维内径和过滤膜的渗透率之间的关系一般表明当空心纤维的长度增加时，其内在渗透性的增加程度较少。在同样的工作条件下，普通的过滤膜的面积成倍增加时，其渗透率也成倍增加。然而对空心纤维而言，其渗透率并不由于膜的面积加倍而增加一倍。由于空心纤维的几何尺寸(内径)和其渗透性能之间的关系，实际上其渗透率的增加是小于成倍的关系。由于这种情况，随着空心纤维的长度的增加，其渗透率降低的程度就比较大、在图1的空心纤维过滤舱中，空心纤维3是以直线方式装置在其中的，它的两端保持敞开，与使用长度相同而一端闭合的空心纤维的空心纤维过滤舱相比，导致压力损失的空心纤维的长度减少一半，这就使得滤膜的每个单位面积的渗透率相应地增加。
此外，如果以直线方式装置的空心纤维3适当的松散一些，位于过滤区内的空心纤维3就有足够的空隙。因此，要处理的水能容易地到达位于空心纤维过滤舱中心部位的空心纤维上，结果使空心纤维过滤舱的全部空心纤维3，都能均匀而有效地得到利用。
因此，具有上述结构的本发明的空心纤维过滤舱，能有效地利用其中的全部空心纤维，其结果就成了一个设计紧凑的空心纤维过滤舱，减少了舱单元所占的空间。
图2系根据本发明的另一实施例，由三个空心纤维过滤舱串接在一起而组成的空心纤维过滤舱组合体。如图2所示，按照本发明把几个空心纤维过滤舱串接在一起，形成数公尺长的空心纤维过滤舱组合体，如图所示的实施例中，第一个舱的过滤收集室20(位于左侧)与第2个舱的出口平面23相接在一起，而第2个舱的过滤收集室21同样相接于第3个舱的出口平面24处(位于右侧)。这些空心纤维过滤舱除了分隔构件17至19外，在结构上都相同。换句话说，第一个和第二个舱的分隔构件17和18，也起连接件的作用，分别把各自的舱连接到相邻的一个舱上，而第三个舱的分隔构件19，仅起到形成一个过滤收集室的基本功能。因此，如果采用的分隔构件17至19可以拆卸的话，结构相同的空心纤维过滤舱即可以单独使用，也可以串接在一起形成一个组合体使用。
而且在图示的实施例中，每个舱的两侧都对称，为把该舱组合体装于水净化器中，有一个按装构件25可拆装地装在第一个舱的环形构件11上。
如上所述，虽然可以有多个过滤导管，为简单舱的结构，最好如图1和图2所示那样，用一个过滤导管。
然而，在通过紧固件中心，分别附加到位于该舱两端的环形构件的内表面、安置过滤导管的地方，在运输、按装和使用过程中所产生的振动和(或)应力都集中到过滤导管和紧固件之间的衔接处，因此在这些衔接处就可能脱开，其结果会造成紧固件丧失分隔功能，而在极端的情况下，该舱的本身有可能被损坏。已经发现随着舱的尺寸或串接在一起的舱的数量的增加，这个趋势就变得更加明显。
在图2所示的实施例中，这个问题是由使用附加到每个环形构件11至16上的加固环26来解决的。图3为加固环26的一个实施例的平面视图，图4为沿用图3的A-A线所取的截面视图。加固环26的凸出部位27和28，是分别为了附加到过滤导管和环形构件上去的，同时备有被安置的空心纤维穿过的开孔29。开孔29的数量可根据需要任意选取，但不得少于2个，然而，为了制造方便，最好是3个到5个开孔。凸出部位27最好用有足够的长度(l)的圆柱形状，这样它不仅可以起到保持过滤导管在紧固件中的位置的作用，而且也可以减少从过滤导管传递到连接构件的应力，如上所述。由于加固环26的目的是用来减少过滤导管传递到连接构件的应力，所以加固环26制做材料，最好选用硬树脂和金属。虽然在空心纤维过滤舱的两个环形构件上，最好都附加上加固环26，但已发现在没有过滤收集室的一侧，只加上一个加固环，对预防紧固件和过滤导管之间的隔开就有显著效果。
构成本发明空心纤维过滤舱的构件(如环形构件和过滤导管)可用任何有足够机械强度和耐用性的材料制作，但是最好是能够燃烧而不会放出有害气体的碳氢树脂，其它最好用聚碳酸脂，聚苯乙烯和ABC树脂等。
本发明空心纤维过滤舱中作过滤用的空心纤维3可由各种材料做的空心纤维组成，例如纤维素、聚烯烃、聚砜、聚乙烯醇以及pMMA。而最好选用多孔的聚烯烃膜制成的空心纤维，因它有优良的过滤性能和耐久性。特别是，最好选用适于滤除细微胶体颗粒，并能承受回洗时所施加的外力的膜所制成的空心纤维。回洗通常用来对阻塞的滤膜做再生处理，而恢复其过滤功能。这样的空心纤维的例子，如聚乙烯空心纤维，它是三菱人造纤维(Mitsu bishi Rayen)有限公司的市售商品，其商品名称为聚乙烯烃空心纤维EHF。
本发明提供的空心纤维过滤舱，能有效的利用空心纤维膜，结构简单耐用，便于生产并容易组合装配。
所以本发明使得有可能生产出设计紧凑的空心纤维过滤舱单元，从而减少了它所占的空间，并进而提供了经济的水净化器，因为其结构简单和组装容易，因此适用于工业上应用。
权利要求
1.一种空心纤维过滤舱，它包括(a)两个环形结构件，(b)以基本上直线方式安置在所说的两个环形结构件之间，且用来过滤的大量空心纤维，(c)两个紧固件，每一个都连接到每个环形构件内表面上，把所说的空心纤维捆扎和固定住，并且空心纤维的两端保持敞开，(d)一个分隔构件，该构件在由所说的空心纤维敞开的两端所限定的两个出口平面中的一个之处，形成一个过滤收集室，(e)一个或一个以上的过滤导管，它把在所说的过滤收集室内的过滤收集物连通到另一个出口平面。
2.按照权利要求
1所述的空心纤维过滤舱，其中过滤导管是以和所说的空心纤维相同的方式被所述紧固件固定住。
3.按照权利要求
1所述的空心纤维过滤舱，其中还包括一个支撑构件，来支撑和连接上述的两个环形构件。
4.按照权利要求
3所述的空心纤维过滤舱，其中所述支撑构件是由其侧壁上有孔隙的圆筒形部件组成的。
5.按照权利要求
1所述的空心纤维过滤舱，其中至少要在一个所说的环形构件中，附加上一个在所说的紧固件中固定上述过滤导管位置用的加固环。
6.按照权利要求
1所述的空心纤维过滤舱，其中所说的分隔构件，系用来与按权项1的另一个空心纤维过滤舱的环形构件相连接，该环形构件位于没有过滤收集室的一侧，而所说的过滤收集室就是由分隔构件和所述另一个空心纤维过滤舱的相邻的出口平面形成的。
7.一种空心纤维过滤舱组合体，它是由多个根据项1所说的空心纤维过滤舱组成的。它们是以权项6所述的方式串接在一起的。
专利摘要
所发明的为一结构新颖的空心纤维过滤舱，其中过滤用的大量空心纤维是按直线方式配置的。空心纤维的两端限定了两个出口平面，在一个出口平面处形成了一个过滤收集室，为了把过滤收集室和另一个出口平面导通，备有一个或几个过滤导管。
文档编号B01D63/04GK85104838SQ85104838
公开日1986年4月10日 申请日期1985年6月24日
发明者武村徹, 吉田晴彦, 高桥洋, 藤永好和, 冈本正司 申请人:三菱人造丝株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan