成形包覆元件的制作方法

专利名称：成形包覆元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种成形包覆元件，尤其涉及一种具有折叠或者螺旋结构的包覆元件。
背景技术：
体积小、但表面积相对较大的包覆元件或装置被应用于许多工业装置中，比如，被包 覆的柱体(packed column)和冷却塔(cooling tower)。就冷却塔的情况而言，己开发有 多种多样的包覆形状，这些形状采用诸如不锈钢、塑料以及陶瓷为材料。这些变化旨在通 过使以最小的压头损失(head loss)、最大的液流和持续的空间稳定性来促进液体和气体 之间的接触和转移(transfer)的表面积最大化，而使其所将被使用的相关过程最优化。美 国专利6,007,915就记载了这样一种成形的包覆元件的范例。
本发明提供了一种体积相对较小且包含大的裸露表面积的可选择的包覆元件和获得 该包覆元件的方法。该特征有益于促进许多物理和化学过程和反应，其中期待覆盖有不同 液体或材料的表面彼此接触。

发明内容
一方面，本发明提供一种包覆元件，该包覆元件包含至少一张其上具有多处形变的片 材。所述片材能被操作以形成为折叠结构，其中，所述至少一张片材的相邻部分被隔开以 便允许液体、空气和气体中的至少一种从其间流过。所述多处形变被定位和/或成形为能够 阻止所述片材在处于折叠结构中时发生嵌套。
另一方面，所述至少一张片材由可被操作用于形成形变的材料(例如，大致扁平)形 成。在一种可选方面中，所述形变被联结或者物理附着在所述的片材上。
另一方面，所述至少一张片材进一步包含支承层和中空的半透膜，所述中空半透膜在 各端和侧部被密封，从而在其内部限定封闭通道，所述中空半透膜可被操作在所述封闭通 道内保持诸如反应流体的流体，用于与穿越半透膜转移的液体和/或气体发生反应。
另一方面，中空的半透膜联结在支承层上。另一方面，支承层一体形成在半透膜上。另一方面，所述形变形成在中空的半透膜上，从而防止形成螺旋结构或折叠结构时发 生嵌套。
另一方面，所述至少一张片材包含两个半透膜，这两个半透膜被间隔构件隔开，并且 在相对端和侧部被密封，从而在其之间形成封闭通道，该两个半透膜可被操作以在所述封 闭通道内保持诸如反应流通的流体。更进一步，所述形变形成在两个半透膜中的至少一个 上。
另一方面，本发明提供一种制作包覆元件的方法，该方法包含以下步骤(i)设置至 少一张其上包含有多处形变的片材；和(ii)将所述片材折叠以形成折叠结构或者将所述 片材围绕中心轴巻绕成螺旋结构。取决于所期望的介质包覆材料的形状，巻绕的轴线可以 垂直于所述中心轴，也可以与之成一定的角度。所述方法进一步包含在至少一张片材中形 成多个形变的步骤，所述形变至少被进行间隔和成形两者之一从而能够可操作地防止所述 至少一张片材在被巻绕成螺旋结构时发生嵌套。更进一步，所述至少一张片材包含一整张 片材，具有联结到所述一整张片材上或者与之一体形成的中空半透膜的支承层，所述中空 半透膜在各端和侧部被密封，从而在其内部限定封闭通道，中空半透膜可被操作以在所述 封闭通道内保持诸如反应流体的流体。保持在半透膜中的所述反应流体用于与穿越半透膜 转移的液体和/或气体发生反应。
另一方面，所述形变形成在中空的半透膜上，以便防止在形成螺旋结构或者折叠结构 时发生嵌套。
另一方面，所述至少一张片材包含两个半透膜，这两个半透膜被间隔构件隔开，且在 相对端处被密封，从而在其之间形成封闭通道，该两个半透膜可被操作在所述封闭通道内 保持诸如反应流体的流体。更进一步，所述形变形成在两个半透膜中的至少一个上。
在本发明的一个可选方面中，本发明提供一种物质传递装置，该物质传递装置包含一 系列包覆元件，各包覆元件包含至少一张其上包含有多个形变的片材，所述片材能够可操 作地形成折叠结构，其中，所述至少一张片材的相邻部分被隔开，从而允许液体、空气和 气体中的至少一种从其之间流过。所述物质传递装置还可包括中心管道，该中心管道用于 在其上接纳一系列包覆元件。每个包覆元件都如本文所述的那样被形成。
另一方面，所述至少一张片材包含支承层和联结至该支承层或与之一体形成的中空半 透膜，所述中空半透膜在各端和侧部被封闭，从而在其内部限定封闭通道，中空半透膜可 被操作在所述封闭通道内保持诸如反应流体的流体。在封闭通道中的所述反应流体可操作而与穿过半透膜转移的液体和/或气体发生反应。更进一步，所述中空半透膜经由间隔构《牛 与所述半透膜隔开。
另一方面，所述至少一张片材包含两个半透膜，这两个半透膜被间隔构件隔开，且在 相对端和侧部被密封。所述至少一张片材包含形成于其上的形变，且可被操作形成折叠结 构，在该折叠结构中，所述至少一张片材的相邻部分被隔开，以便允许液体、空气和气体 中的至少一种从其之间流过。


参考以下附图，将对本发明作进一步详细说明
图1是本发明的包裹元件一个实施例的俯视图，显示的是具有一系列形变的片材； 图2是图1的片材的侧视图；以及
图3是本发明的呈巻绕螺旋结构的包覆元件的一个实施例的侧视图，显示了片材上形 变的一种结构的非嵌套特征(non-nesting feature)。
具体实施例方式
本发明提供一种包覆元件，该包覆元件包含至少一个其上具有多处形变的片材，所述 片材可被操作而形成为折叠结构，其中，所述至少一个片材的相邻部分被隔开，从而允许 至少一种液体、空气和气体从其之间流过。所述片材上的形变被进行定尺寸和定位中的至 少一个，从而使所述片材不包含任何嵌套部分，即，所述片材的交迭部分并不彼此嵌靠(nest against)或嵌入(nest within)。所述折叠机构的范例例如包括正方形、矩形和多边形。在 一个可选实施例中，包覆元件包含至少一张形成为螺旋型结构的片材，这将在以后作进一 步详细描述。以下将描述，根据一个实施例，所述至少一副片材包含以下构件中的一个 一整张片材(例如的片材，或是有镂孔的片材)；支承层(supporting layer)，具有中 空半透膜(semi-permeable membrane)并被密封以保持流体，被密封而在两者之间形成用 于保持诸如反应流体的流体的封闭通道的两个半透膜。正如以下将要进一步描述的那样， 所述半透膜可联结至支承层或者与之一体形成。
本发明的一个应用在于，通过采用绕中心轴巻绕的表面形成体积相对小而表面积大的 螺旋结构来构建一种大面积的介质包覆材料(media pack)或者包覆元件。可以理解，折 叠机构也可用于这种应用。可以理解，术语"介质包覆材料"和"包覆元件"此处用于指代同 一事物，因而可以互换使用。每个包覆元件由一大张片材形成，该片材整体上大致平坦， 但包含有特定深度和间隔的形变，所述形变的深度和间隔可在垂至于螺旋结构的轴线，即片材的巻绕方向的方向上发生变化。每个形变的深度决定了构成包覆元件的片材的交迭部 分之间的间隔，变化的形状的重复性间隔的选择防止单一形状所必然导致的嵌套。嵌套会 阻塞在接触区域的液体、空气或气体的流动，同时降低接触面的效能。
片材上的突起可被选择成具有不同的形状，以防片材随后在形成螺旋的过程中发生嵌 套，或者可选择地具有相同的形状，但位于可防止任何随后的嵌套的位置。可选择地，突 起包含不同形状和位置的组合，用于防止随后的被缠绕的片材的嵌套。图1显示了一些可 被采用的形状示例。可以理解，这些范例并非出于限制本发明的目的。
在一个实施例中，包覆元件形成为螺旋结构。片材的巻绕形成螺旋结构可以围绕由片 材的一个边缘所形成的中心轴(central axis)进行。可选择地，片材也可以绕由诸如管道 或者管子的独立元件所形成的中心轴巻绕。片材也可被巻绕成垂直于螺旋结构的轴线的平 面，或者片材被巻绕成横穿管道长度的螺旋形式。取决于制造偏好，这种螺旋结构可以协 同缠绕(co wind)，或者交替或者间歇反方向旋转地缠绕。
在片材形成为螺旋结构的实施例中，多个形变优选大致垂至于螺旋结构的轴线。在该 实施例中，螺旋结构可通过将至少一张片材绕中心轴巻绕以形成圆柱体而形成，该圆柱体 的边缘具有垂直于中心轴的平面。可选择地，螺旋结构也可以通过使至少一张片材绕中心 轴巻绕而形成，从而使片材的中心在平行和垂直于中心轴的两个方向上均横穿螺旋结构。 在包覆元件包括两张或者更多片材的其他实施例中，螺旋结构可通过使至少两张片材绕中 心轴巻绕而形成，从而使片材的中心在平行和垂直于中间轴的两个方向均横穿彼此共流 (concurrent)或逆流(counter current)旋转的双螺旋结构。
一种可选择的装配包覆元件的方法是将每个包覆元件往复折叠成方形、矩形、或者其 他或多或少呈多边形的结构，以便形成或多或少致密的包覆元件或介质包覆材料。在该正 方形、矩形或者多边形的结构中，片材上的突起的形状和/或位置防止片材的相邻折叠层嵌 套。
在本发明的又一实施例中，包覆元件或者一系列的包覆元件可被用于物质传递装置 (mass transfer device )。
图2展示的是包覆元件的一个实施例的侧视图，该包覆元件主要以数字10表示，具 有从一个表面14延伸的一系列突起12。包覆元件10的俯视图显示在图1中。图3展示 的是包覆元件10的螺旋结构。
即将产生的传递装置或者反应器可以是垂直塔(vertical tower)，或者是大致水平的
旋转反应器，或者可选择的倾斜反应器。每张片材的宽度，即包覆元件的宽度，可以是即
将产生的反应器的全长，或者包覆元件可以单独包含反应器的螺旋轴长度尺寸的一个相对小的比例。当单个的介质包覆元件并不包含螺旋轴的全长时，它们可被巻绕或者安装在中 心管子或者管道上，该管子或者管道可以作为连接结构，并且也可以作为从螺旋结构的一 端向另一端传输高密度或低密度液体的输送管道。可选择地，物质传递装置可以包含多个 位于物质传递装置内部、彼此串联的包覆元件，且每个包覆元件被独立地固定在该装置内。
在一个实施例中，物质传递装置包含一系列的包覆元件和该一系列包覆元件位于其上 的中心管道，每个包覆元件都具有至少一张其上分布有多处形变的片材。片材可被操作而 形成螺旋结构，其中，至少一张被巻绕的片材的邻近部分彼此隔开，以允许液体、空气和 气体中的至少一种从其之间流过。包覆元件的片材可以绕中心管道巻绕而形成螺旋结构， 或者可选择地绕中心管道折叠。可以理解，位于片材上的形变的功能与上述描述相同，即 防止片材的相邻部分彼此嵌套，无论是在螺旋结构、还是在折叠结构中。物质传递装置还 可进一步包括外部包装材料，该外部包装材料绕一系列包覆元件的外围而形成围绕物。物 质传递装置还可以包含圆柱形或者其他形状的外壳，该外壳的尺寸能将所述的中心管道和 一系列包覆元件容纳于其中。可以理解，物质传递装置也可以不包含上述中心管道。
在一个实施例中，每个所述包覆元件的至少一张片材指的是其上形成有多个形变的一 体结构的片材(比如本质致密的片材、具有纺织结构的片材、具有一个或者多个孔洞的 片材)，以便防止嵌套。
根据另外一个实施例，每个包覆元件的至少一张片材包含支承层(例如，本质致密的 非渗透性支承层)，该支承层具有中空半透膜(例如，该中空半透膜附着至支承层的至少 一部分、 一体形成在支承层的至少一部分上、或者嵌入支承层的至少一部分内)。中空半 透膜优选在每个端和侧部被密封，从而在其内部限定封闭通道。半透膜被构造成在其内部
(例如，封闭通道)容纳并保持诸如循环反应流体(circulating reactant fluid)的流体。在
一个范例中，至少一张片材包含非渗透层，该非渗透层支承至少一个中空管状半透膜，其
中，循环流体被保持在中空管状半透膜内部。如本文所述，循环反应流体可被用于与穿过
半透膜传递的液体和/或气体发生反应。在另一个范例中，至少一张片材包含非渗透性支承
层以及与该支承层附着、结合或者合并的平坦的半透膜。在这种情况下，间隔构件可被用
来提供半透膜和支承层之间的分隔，就像本领域的技术人员所能够理解的那样。
如本文所述，半透膜可被操作而形成形变，或者，形变被单独构建并附着在片材上。
本领域的技术人员能够理解，多种半透材料膜可被用来形成具有一个或者多个半透膜
的片材。本文所述的形成各片材至少一部分的半透膜的范例可在市售的诸如由Steriitdi公
司制造和销售的螺旋巻绕的盒式薄膜(cartridgemembrane)中找到。可用作至少一张片材
的一部分的半透管状膜的范例包括市售的诸如由Membrana或者Paterson Candy公司制造和销售的半透膜。所述半透膜的构造材料包含聚丙烯，或者其他如目前广泛用作构造这些 半透膜的质地牢固的非反应性材料。
' 本领域的技术人员能够理解，取决于需要保持或者排除在外的分子，半透膜在制作成 具有不同尺寸的开孔。比方说，对于汽提塔净气器的半透膜(stripper scrubber membranes)， 孔径尺寸大致在0.02和5微米之间。
本文所述的包含至少一个半透膜、在所述至少一张片材上形成有多个形变的包覆元 件，其一个应用范例包括从流过如本文描述的所述至少一张片材的相邻部分之间的液体、
空气或气体中获取某种液体或气体。比方说， 一个应用包括从存在于包覆元件的至少一张 片材的相邻部分之间的水或者空气中获取氨。在这个范例中，酸性液体被保持在半透膜限 定的封闭通道中并在其中流动，半透膜的外表面与含有氨的气体或者液体接触(间歇地或 者连续地接触，取决于运行环境)。半透膜的外表面被浸湿，由于半透膜孔隙两侧存在浓 度梯度(concentration gradient)，氨离子就会穿过半透膜的孔隙被拉入到包含有酸性液体 的封闭通道中。因此，反应流体被供入膜组件的内部和从膜组件的内部抽出，用以确保反 应物的供应能与期望从膜外的流体和空气中获取的气体或液体(比如氨)在溶液(指反应 流体与氨的混合液)饱和前进行化合。
典型地，己知的半透膜(例如，盒式膜的已知布置)有可能阻塞或者降低流量。 与此相反，在此用在包覆元件内部的半透膜具有许多优点，并且能够防止半透膜的阻 塞。比方说，在介质包覆材料进行旋转的实施例中(例如，旋转的物质传递装置)，介质 包覆材料的旋转确保附着在介质包覆材料上液体或者气体的淤塞能被冲刷掉。这防止微 粒材料的淤塞。此外，转速可变化，以提供额外的冲刷能量。而且，额外的喷头可定位来 间歇地喷淋介质包覆材料，以便降低半透膜上的淤塞。
根据本实施例，形变形成在中空半透膜上，用于防止本文所述的嵌套。如前所述，所 述至少一张具有支承层和半透膜层的片材可被操作而形成螺旋结构，其中，至少一张片材 的相邻部分在螺旋结构形成时相互隔开，从而允许液体、空气、气体中的至少一种从其之 间流过。
根据另外一个实施例，所述至少一张片材包含两个半透膜，所述两个半透膜由间隔构 件分开，并且在每个端部被密封，以便在其之间限定中空的封闭通道。本领域已知的间隔 构件可被采用。本领域的技术人员能够理解，所述两个半透膜可由间隔构件分开。所述 两个半透膜可被操作以将流体(例如，循环反应流体)容纳并保持在中空的封闭通道中。 应当理解，在保持在封闭通道内的反应物是一种以便生成铵盐的酸的情况下，须维持供给 充足化学剂量的反应流体并移走产物。在一个实施例中，物质传递装置包含一系列包覆元件，每个包覆元件均具有至少一张 片材。如前所述，在一个实施例中，所述至少一张片材包含以下构件之一 一整张片材； 具有附着于其上(且经由间隔构件与支承层分开)的半透膜的支承层；或者两层以间隔元 件分开的半透膜层，这些膜在相对端和每个侧部被密封以便保持流体。所述至少一张片 材包含位于其上(比如，半透膜上)的多处形变和一系列包覆元件位于其上的中心管道。
所述物质传递装置还可进一步包括外部包装材料，该外部包装材料绕在所述一系列包 覆元件的外围而形成围绕物。物质传递装置也可以包含圆柱状或者其他形状的外壳，该外 壳的尺寸能将中心管道和一系列包覆元件容纳在其中。可以理解，根据一个实施例，物质 传递装置可以不包含如上所述的中心管道。
本发明的一个应用范例是一种反萃取柱(stripping column):气体被引入柱的底部， 并透过介质升至柱顶，在那里，气体从由竖直螺旋结构形成的柱的顶部透过中心管道传至 柱的底部，气体在该底部处被接至邻近的反应塔以作进一步处理。
本发明的另外一个应用范例是一种洗涤反应器(scrubbingreactor)，在该反应器中， 介质包含至少一张片材，该片材包含以下构件之一至少一个支承层，该支承层具有中空 的半透膜(例如，经由间隔构件将膜与支承层分开)，该中空的半透膜容纳循环流体；或 者两个半透膜，该两个半透膜在其之间限定中空的内部(以间隔构件分开)，并被构造成 将反应流体接纳并保持在内部。如前所述，中空半透膜在侧部和每个端部处被密封，用以 保持循环的反应流体。含有要被除掉的化学物质的气体被引入反应器的上游端，并经过包 含中空半透膜表面的介质到达反应器的下游端，在那里，气体被传递至邻近的反应器以作 进一步处理，或者通过中心管道从由竖直螺旋结构形成的反应器的下游端到达所述底部， 或者通过其他替代的管道装置。应当理解，所述半透膜用于包含一种反应物，该反应物在 其他情况下会以所不期望的效果与被洗气体混合或发生反应。
水平或者倾斜的接触器的另一实施例采用由巻形物构成的包覆元件或介质包覆材料， 所述巻形物具有开放的端部，在端部内可能在介质的各边缘上形成小的唇状物，从而转动 的包覆材料将当作泵，如同时待审的PCT申请PCT/CA2006/001498中所描述的那样，其 中描述了具有密封端部的泵。当芯型(center core)是封闭管道时，被汲取的液体就能够排 入到下游的隔室中。如果设置恰当，这会提高处理效率。当所述隔室足够长时，从中心汲 取的液体可被充分处理，并且仅需一个隔室。
本发明包含以下诸多优点(i)与目前典型的乱堆填料(dumpedpacking)和规整填 料(structuredpacking)相比，使低密度流体的流动包含最少的阻碍，并且更富层流性，结
果使压头损失更低、运行更经济，以空气进行的初始测试表明，在相同的表观空气流速下，压头损失(head loss)相当于观测到的1英寸注册商标为Tri-Pacs的产品的1/3; (ii)通 过本发明获得的单位体积的表面积比目前所能得到的包覆材料略大；(iii)因为不那么昂 贵的材料以及所采用的制造方法，材料成本据信比传统的包覆方式要低；并且(iv)表面 可像同时待审的PCT申请PCT/CA2006/001498的主题内容所述那样结合在水平装置中， 这种设计本身就比传统的物质传递装置具有多项优势。
可以理解，本发明的包覆元件可以包含片材，该片材在片材的一侧表面上具有形变， 或者可选择地也可以在片材的两侧表面上都具有形变。包含在片材中的突起的位置和数量 取决于预想的最终用途以及包覆元件的结构和尺寸。比方说，随着巻绕形成的螺旋结构直 径的增加，用在螺旋结构中包覆元件中的较大片材上面可以包括更多的突起，以便保持片 材的相邻交迭部分之间分离。在另一种不同的结构中，当片材为展开/非巻绕的结构时，片 材可以在其一端比另一端包括更多的突起，以便所述突起在巻绕结构中可操作而起作用。
可用于本发明的包含支承层的包覆元件的材料例如包括聚氯乙烯(PVC)片材、聚对 苯二甲酸二乙醇酯(PET)片材、以及回收聚对苯二甲酸乙二醇酯(RPET)片材。可被用 于包含支承层的包覆元件的其他适宜材料还包括聚乙烯和聚丙烯。然而，可以理解，这些 例子的目的并非在于限定，也可以使用其他对周围液体和/或气体具有适当耐化学性的材 料，比如不锈钢或者其他金属，只要适于作包覆元件、并按本发明所需可被操作巻绕或者 折叠。应当理解，包覆元件的片材可由致密片材、非渗透性片材、或者诸如筛状、编织构 造或者其他类似结构的具有开口或者透孔的片材形成。
根据一种实施方式，用于包覆元件的材料能够被操作而包括所需的形变。比如，片材 材料在片料成形(sheet stock configuration)过程中能够发生形变，或者可选择地，片材能 在其转化成片材时被挤压成理想的形变形状。材料最好相对不易起化学反应，并且对于所
需的操作条件化学性能和尺寸稳定。
可选择地，根据一种实施方式，在形成大致平坦的片材或者半透膜以后，本文所述的 形变联结或者物理附着在片材上。优选用在所需的操作条件下相对不易起化学反应并且化 学性能和尺寸相对稳定的材料形成形变。例如，本文所述的包含所述形变的薄不锈钢带可 以以机械方式附着在PVC片材上，以便在操作温度和应力容易引发PVC形变发生蠕变事 故(creep failure)的情况下提供额外的强度和尺寸稳定性。
由形变片材制成的介质包覆材料必需物理上稳定，这可以通过将相邻的片材相互结合 得以确保。这种结合可以通过物理连接、化学结合或者使所述片材在某些或者全部接触点 彼此融合来获得。应进一步理解，基于多种因素选择形变的尺寸与间隔，这些因素包括片材的刚度特
性(stiffiiesscharacteristics)、气体流量(拖拽)、以及因气液反应生成的液体和固体形成 固体沉积所导致的形成淤积的倾向性。
本发明还提供一种生产包覆元件的方法，包含以下步骤(i)提供至少一张其上形成 有多个形变的片材；和(ii)或者将该至少一张片材绕中心轴巻绕成为螺旋结构，或者将 该片材折叠成为折叠结构。该方法可以包含一个初始步骤，即在至少一张片材上形成有多 个形变，这些形变的间隔与尺寸被设置成能够防止所述至少一张片材在形成螺旋结构或者 折叠结构时发生嵌套。
本发明进一步提供一种大致水平的、转动的物质传递装置，该装置包含至少一个螺旋 形包覆元件(比如，包含循环流体的密封半透膜)，可被操作进行转动，并且包含至少一 张其上包含有多个形变的片材，所述片材可被操作形成螺旋结构，其中，被巻绕的所述至 少一张片材的相邻部分彼此隔开，以便容许液体和气体中的至少一种从其之间流过，所述 螺旋形包覆元件在转动时可被操作用来向上汲取高密度流体。所述转动的物质传递装置可 进一步包含围绕物，该围绕物位于所述至少一张包覆元件的下游，所述高密度流体可被操 作溢出所述至少一个包覆元件而进入所述围绕物。
上段中描述操作结构的替代操作结构包括，将待处理的液体汲取到螺旋形片材的中心 或者包含循环流体的密封半透膜中，并将其分送至螺旋形片材或包含循环流体的半透膜之 间的最内部的开口中。通过使介质包覆材料沿与包裹所述片材形成螺旋结构方向相逆的方 向转动，液体就会被传递到外部，从所述片材排出。
尽管本发明的描述参照了示意性的具体实施方式

和实施例，但这种描述的意图并不意 味着对本发明的限制。因此，在参照本文描述的基础上，各种示意性实施方式的改进以及 本发明的其他实施方式对本领域的技术人员而言是显而易见的。因而认为随附的权利要求 将覆盖这样的改进或者实施例。而且，所有的权利要求经援引均已结合在优选实施方式的 描述中。
所有的出版物、专利和专利申请经援引均整体结合于本文当中，如同每篇出版物、专 利和专利申请被分别和具体说明而整体结合于本文当中一禅。
权利要求
1.一种包覆元件，包含至少一张其上包含有多个形变的片材，该片材可被操作形成螺旋结构，其中，在形成螺旋结构时，所述至少一张片材的相邻部分被隔开，从而允许流体、空气以及一种气体或者多种气体中的至少一类从其之间流过。
2. 如权利要求1所述的包覆元件，其特征在于，所述多个形变彼此隔开一定距离， 该距离防止所述至少一张片材的相邻部分在形成螺旋结构时发生嵌套。
3. 如权利要求要1所述的包覆元件，其特征在于，所述多个形变包含变化形状的形 变，用以防止所述至少一张片材的相邻部分在形成螺旋结构时发生嵌套。
4. 如权利要求1所述的包覆元件，其特征在于，所述多个形变包含变化形状的形变，所述形变彼此隔开一定距离，该距离防止所述至少一张片材的相邻部分在形成螺旋结构时 发生嵌套。
5. 如权利要求1至4中任何一项所述的包覆元件，其特征在于，所述多个变形大致 垂直于所述螺旋结构的轴线。
6. 如权利要求1至5中任何一项所述的包覆元件，其特征在于，所述螺旋结构由绕 着中心轴巻绕所述至少一张片材形成，从而形成具有垂直于所述中心轴的平面的边缘的圆 柱。
7. 如权利要求1至5中任何一项所述的包覆元件，其特征在于，所述螺旋结构由绕 着中心轴巻绕所述至少一张片材形成，从而使得所述片材的中心在平行和垂直于所述中心 轴的方向上横穿所述螺旋结构。
8. 如权利要求1至5中任何一项所述的包覆元件，其特征在于，所述螺旋结构通过 绕着所述中心轴巻绕至少两张片材形成，使得所述片材的中心在平行和垂直于所述中心轴 的方向上横穿彼此共流或者逆流旋转的双螺旋结构。
9. 如权利要求6所述的包覆元件，其特征在于，所述中心轴由所述至少一张片材的 一个边缘定义。
10. 如权利要求6所述的包覆元件，其特征在于，进一步包含定义所述中心轴的管道， 所述至少一张片材绕该中心轴巻绕以形成所述螺旋结构。
11. 如权利要求1至10中任意一项所述的包覆元件，其特征在于，所述至少一张片 材包含支承层和中空半透膜，所述中空半透膜在每个端部和侧部被密封，从而在其内部 形成封闭通道，所述中空半透膜可被操作将流体保持在所述封闭通道内。
12. 如权利要求ll所述的包覆元件，其特征在于，所述半透膜联结在所述支承层上。
13. 如权利要求11所述的包覆元件，其特征在于，所述半透膜与所述支承层一体形成。
14. 如权利要求1所述的包覆元件，其特征在于，所述至少一张片材包含两个半透 膜，这两个半透膜由间隔构件分开，且在相对端和侧部被密封，从而在它们之间形成封闭 通道，所述两个半透膜可被操作将流体保持在所述的封闭通道内。
15. 如权利要求11或14所述的包覆元件，其特征在于，所述形变形成在至少一个半透膜上。
16. —种制作包覆元件的方法，包含以下步骤(i)设置至少一张其上包含有多个形 变的片材；和(ii)绕着中心轴巻绕所述至少一张片材以形成螺旋结构。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述中心轴由所述至少一张片材的一 个边缘定义。
18. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述至少一张片材的巻绕围绕着定义所述中心轴的管道。
19. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包含形成至少一张包含有多个 形变的片材的初始步骤，所述形变被隔开以便可被操作地防止所述至少一张片材在被巻绕 成螺旋结构时发生嵌套。
20. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包含形成至少一张包含有多个 形变的片材的初始步骤，所述形变包括变化形状的形变，所述形变被定位成能够可操作地 防止所述至少一张片材在被巻绕成螺旋结构时发生嵌套。.
21. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述至少一张片材包含以下两组构件 之一支承层和中空半透膜，所述中空半透膜在每个端部和侧部被密封，从而在其内部限定封闭通道，所述中空半透膜能够可操作地将流体保持在所述封闭通道内；以及两个中空半透膜，所述两个半透膜被间隔构件分开，并在相对端和侧部被密封，从而在其之间形成 封闭通道，所述两个半透膜能够可操作地将流体保持在所述封闭通道内。
22. 如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述形变形成在至少一个半透膜上。
23. 如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述半透膜和支承层联结在一起。
24. 如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述半透膜与所述支承层一体形成。
25. —种物质传递装置，其特征在于，包含 一系列包覆元件，每个包覆元件包含至 少一张其上包含有多个形变的片材，所述片材能够可操作地形成螺旋结构，其中，所述至 少一张被巻绕的片材的相邻部分被隔开，从而允许液体、空气以及一种气体或者多种气体 中的至少一类从其之间流过；和中心管道，所述中心管道用于将一系列包覆元件接纳于其上。
26. 如权利要求25所述的物质传递装置，其特征在于，每个包覆元件的每张片材绕 着所述中央管道巻绕以形成螺旋结构。
27. 如权利要求25所述的物质传递装置，其特征在于，所述多个形变彼此隔开一定 距离，所述距离防止所述至少一张片材的相邻部分在形成螺旋结构时发生嵌套。
28. 如权利要求25所述的物质传递装置，其特征在于，所述多个形变包含变化形状 的形变，用以防止所述至少一张片材的相邻部分在形成螺旋结构时发生嵌套。
29. 如权利要求26所述的物质传递装置，其特征在于，所述多个形变包括变化形状 的形变，所述形变彼此隔开一定距离，所述距离防止所述至少一张片材的相邻部分在形成 螺旋结构时发生嵌套。
30. 如权利要求25所述的物质传递装置，其特征在于，进一步包含螺旋形的包装材 料，该螺旋形包装材料绕在所述一系列包覆元件的外部而形成围绕物。
31. 如权利要求25所述的物质传递装置，其特征在于，进一步包含圆柱，该圆柱的 尺寸被设定为在其中容纳所述中心管道和一系列包覆元件。'
32. 如权利要求25所述的物质传递装置，其特征在于，所述至少一张片材包含以下 两组构件之一支承层和附着在该支承层上的中空半透膜，所述中空半透膜在每个端部和 侧部被密封，从而在其内部限定封闭通道，所述中空半透膜能够可操作地将流体保持在所 述封闭通道内；以及两个中空半透膜，所述两个半透膜被间隔构件分开，并在相对端和侧部被密封，从而在其之间形成封闭通道，所述两个半透膜能够可操作地将流体保持在所述 封闭通道内。
33. —种大致水平的转动物质传递装置，其特征在于，包含至少一个螺旋形包覆元件， 所述螺旋形包覆元件可操作转动并包含至少一张其上包含有多个形变的片材，所述片材可 被操作而形成螺旋结构，其中，所述至少一张被巻绕的片材的相邻部分被隔开，从而允i午 液体以及一种气体或者多种气体中的至少一类从其之间流过，在所述螺旋形包覆元件转动 时，所述螺旋形包覆元件能够可操作地向上汲取高密度流体。
34. 如权利要求33所述转动的物质传递装置，其特征在于，进一步包含围绕物，该 围绕物位于所述至少一个包覆元件的下游，所述高密度流体可被操作地溢出所述至少一个 包覆元件而进入所述围绕物。
35. 如权利要求33所述转动的物质传递装置，其特征在于，所述至少一张片材包含 以下两组构件之一支承层和附着在该支承层上的中空半透膜，所述中空半透膜在每个端 部和侧部被密封，从而在其内部限定封闭通道，所述中空半透膜能够可操作地将流体保持 在所述封闭通道内；和两个中空半透膜，所述两个半透膜被间隔构件分开，并在相对端和 侧部被密封，从而在其之间形成封闭通道，所述两个半透膜可操作地将流体保持在所述封 闭通道内。
36. —种包覆元件，其特征在于，包含至少一张其上包含有多个突起的片材，该片材 可操作地形成折叠结构，其中，所述至少一张片材的相邻部分被隔开，从而允许液体、空 气以及一种气体或者多种气体中的至少一类从其之间流过。
37. 如权利要求36所述的包覆原件，其特征在于，所述多个形变彼此隔开一定距离， 所述距离防止所述至少一张片材的相邻部分在折叠时发生嵌套。
38. 如权利要求36所述的包覆元件，其特征在于，所述多个形变包含变化形状的形 变，用以防止所述至少一张片材的相邻部分在折叠时发生嵌套。
39. 如权利要求36所述的包覆元件，其特征在于，所述多个形变包括变化形状的形 变，所述形变彼此隔开一定距离，所述距离防止所述至少一张片材的相邻部分在折叠时发 生嵌套。
40. 如权利要求36所述的包覆元件，其特征在于，所述多个形变形成在所述片材的 一个表面上。
41. 如权利要求36所述的包覆元件，其特征在于，所述至少一张片材的两个表面包 含有多个突起。
42. 如权利要求36至39中任意一项所述的包覆元件，其特征在于，所述多个形变大 致垂直于至少一根折叠轴。
43. 如权利要求36所述转动的包覆元件，其特征在于，所述至少一张片材包含以下 两组构件之一支承层和附着在该支承层上的中空半透膜，该中空半透膜在每个端部和侧 部被密封，从而在其内部限定封闭通道，所述中空半透膜能够可操作地将流体保持在所述 封闭通道内；和两个中空半透膜，所述两个半透膜被间隔构件隔开，并在相对端和侧部被 密封，从而在其之间形成封闭通道，所述两个半透膜能够可操作地将流体保持在所述封闭 通道内。
44. 一种制作包覆元件的方法，包含以下步骤(i)设置至少一张其上包含有多个形 变的片材；和(ii)折叠所述至少一张片材以形成折叠结构。
45. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述折叠机构为正方形、矩形或多边 形中的一种。
46. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，进一步包含形成至少一张包含有多个形 变的片材的初始步骤，所述形变被隔开以便可操作地防止所述至少一张片材在折叠时发生 嵌套。
47. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，进一步包含形成至少一张包含有多个形 变的片材的初始步骤，所述形变包含变化形状的形变，所述形变被定位成可操作地防止所 述至少一张片材在折叠时发生嵌套。
48. 如权利要求44所述转动的包覆元件，其特征在于，所述的至少一张片材包含以 下两组构件之一支承层和附着在该支承层上的中空半透膜，该中空半透膜在每个端部和 侧部被密封，从而在其内部限定封闭通道，所述中空半透膜能够可操作地将流体保持在所 述封闭通道内；和两个半透膜，所述两个半透膜被间隔构件隔开，并在相对端和侧部被密 封，从而在其之间形成封闭通道，所述两个半透膜能够可燥作地将流体保持在所述封闭通 道内。
49. 一种物质传递装置，包含一系列包覆元件，每个包覆元件都包含至少一张其上包 含有多个形变的片材，所述片材能够可操作地形成折叠结构，其中，被折叠的所述至少一张片材的相邻部分被隔开，从而允许液体、空气以及一种气体或者多种气体中的至少一类 从其之间流过；和中心管道，所述中心管道用于将所述一系列包覆元件接纳于其上。
50. 如权利要求49所述的物质传递装置，其特征在于，每个包覆元件的每张片材都 绕着所述中心管道折叠。
51. 如权利要求49所述的物质传递装置，其特征在于，所述多个形变彼此隔开一定 距离，所述距离防止所述至少一张片材的相邻部分在形成折叠结构时发生嵌套。
52. 如权利要求49所述的物质传递装置，其特征在于，所述多个形变包含变化形状 的形变，用以防止所述至少一张片材的相邻部分在形成折叠结构时发生嵌套。
53. 如权利要求49所述的物质传递装置，其特征在于，所述多个形变包括变化形状 的形变，所述形变彼此隔开一定距离，所述距离防止所述至少一张片材的相邻部分在形成 折叠结构时发生嵌套。
54. 如权利要求49所述的物质传递装置，其特征在于，进一步包含外部包装材料， 该外部包装材料绕在所述一系列包覆元件的外部而形成围绕物。
55. 如权利要求49所述的物质传递装置，其特征在于，进一步包含外壳，该外壳的 尺寸能够在其中接纳所述中心管道和 一系列包覆元件。
56. 如权利要求49所述的物质传递装置，其特征在于，所述至少一张片材包含以下 两组构f^之一支承层和附着在该支承层上的中空半透膜，所述半透膜在每个端部和侧部 被密封，从而在其内部限定封闭通道，所述中空半透膜能够可操作地将流体保持在所述封 闭通道内；和两个半透膜，所述两个半透膜被间隔构件隔开，并在相对端和侧部被密封， 从而在其之间形成封闭通道，所述两个半透膜能够可操作地将流体保持在所述封闭通道 内。
57. —种大致水平的转动物质传递装置，其特征在于，包含至少一个包覆元件，所述 包覆元件可操作地转动并包含至少一张其上包含有多个形变的片材，所述片材可被操作形 成折叠结构，其中，被折叠的所述至少一张片材的相邻部分被隔开，从而允许液体以及一 种气体或者多种气体中的至少一类从其之间流过，在所述包覆元件转动时，所述包覆元件 可操作地向上汲取高密度流体。
58. 如权利要求57所述转动的物质传递装置，其特征在于，进一步包含围绕物，该 围绕物位于所述至少一个包覆元件的下游，所述高密度流体可操作地溢出所述至少一个包 覆元件而进入所述围绕物。
59. 如权利要求58所述转动的物质传递装置，其特征在于，所述至少一张片材包含 以下两组构件之一支承层和中空半透膜，所述中空半透膜在每个端部和侧部被密封，从 而在其内部限定封闭通道，并可操作地将流体保持在所述封闭通道内；和两个中空半透膜， 所述两个半透膜被间隔构件分开，并在相对端和侧部被密封，从而在其之间形成封闭通道， 所述两个半透膜可操作地将流体保持在所述封闭通道内。
60. —种转动物质传递装置，其特征在于，包含至少一个螺旋形包覆元件，所述螺旋 形包覆元件可操作地转动并包含至少一张其上包含有多个形变的片材，所述片材可操作地 形成螺旋结构，其中，被巻绕的所述至少一张片材的相邻部分被隔开，从而允许液体以及 一种气体或者多种气体中的至少一类从其之间流过，所述包覆元件可操作地将流体从所述 螺旋结构的中心传递到螺旋结构的外部。
全文摘要
本发明提供一种包覆元件，该包覆元件包括具有多个形变的至少一张片材，该片材可操作以形成折叠或螺旋结构，其中所述只是一张片材的相邻部分被隔开以允许液体、空气和气体中的至少一种从其之间流过。
文档编号B31C99/00GK101622064SQ200880003009
公开日2010年1月6日 申请日期2008年1月25日 优先权日2007年1月26日
发明者肯尼思·哈格迪 申请人:肯尼思·哈格迪