专利名称：空心丝型膜组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空心丝型膜组件，其中一种空心丝型膜元件可更换地容纳在外壳内，该空心丝型膜组件不仅主要用于生产过程，诸如药品、酶、发酵产品、各种食品及类似产品的分离、浓缩、精炼及类似的过程，也适用于地表水和地下水的工业应用及类似应用中的水处理，例如净化、提纯、灭菌及类似的处理，以及涉及各种类型污水的水处理领域。
背景技术：
空心丝型膜组件可在极广泛的领域应用，例如水处理、气体分离、浸透气化分离及类似的应用领域，以及药品和食品工业的生产过程，因为与平板式、螺旋式和管式型膜组件比较，空心丝型膜组件单位体积具有更大的有效型膜面积。致于空心丝型膜组件的结构，通常应用的是这样的组件，其中，若干空心丝组成的束容纳在圆筒形塑料外壳中以支承空心丝束，束的两端，用树脂例如环氧树脂、聚氨脂或类似树脂粘接，使其与外壳密封在一起，然后，将两端树脂粘接部部分切割以形成空心丝的开口部。
然而，空心丝和外壳粘接一体的组件存在这样的问题，如果空心丝堵塞或损坏，包括空心丝和外壳两者的整个组件必须除去而更换新组件，即使外壳处于仍可充分使用的状态。反之，如果外壳因破损或类似原因不能使用，而空心丝仍处于可用状态，存在同样的问题。
基于这一理由，推荐一种空心丝型膜组件，其中空心丝式元件(滤芯)可更换地容纳在外壳内。在此系统中，空心丝型膜组件容易与外壳分离。因此，如果空心丝式薄膜元件和外壳之其中任一发生问题，可以通过只更换其中一个有问题者，继续使用组件。
作为这种膜芯容纳在可拆卸的外壳中的分离膜组件，已推荐了各种形式的组件并已经在使用中。然而，不常使用的是具有分离功能的空心丝式组件，该组件在亚微细粒或更小的诸如精密过滤和超精过滤中，具有高度增强的分离功能，并在单位体积具有大的有效膜面积。
迄今为止，在空心丝型膜组件中，其中一束端部用树脂密封的空心丝型膜容纳在一外壳中，该外壳的侧壁上具有供流体的进口/出口，外壳圆周面上的进口/出口，在内压模式的组件中通常用于从外壳导出滤液。但是，有时为清洗薄膜上的污物，引入一种所谓反向流清洗。在反向流清洗中，流体，例如滤液，在由进口/出口而来的向后压力作用下流入，从而，一种与通常方向相反方向上的过滤通过空心丝型膜进行。在这种向后的流体流中，流体流的力作用在空心丝型膜束上，使其弯曲或使空心丝型膜移动。因此，空心丝元件从空心丝元件束和树脂密封部的边缘处破裂。在发生空心丝型膜破裂处，处理后的流体泄漏至滤液侧，这造成不良后果。
为解决这一问题，日本专利公报特开昭63-158103和特开昭62-144709提出一种环形元件以保护空心丝型膜。然而，由于环形元件/凸起包围空心丝型膜束，在这种情况下存在更多空穴，这种空穴损坏空心丝型膜组件的致密性。再者，由于突出部直接接触空心丝，空心丝型膜可能损坏。此外，日本专利特开平08-206468提出一种空心丝型膜保护板以保护空心丝型膜，这与上述两公开号相比较。其致密性肯定优越。但是，包括前面提及的两个专利在内的这些建议，均用所建议的元件作为保护元件，元件的数量增加，组件的结构和制造复杂，这是组件成本上升的原因之一。
另一方面，例如，日本专利特公昭3-54405公开了一种特殊的芯式空心丝型膜组件。在此公开文献中，所说明的是一束空心丝的密封，容纳空心丝束的盒(外壳)可以避免泄漏或流体混合，这是芯式空心丝型膜组件的一个重要技术问题。为此目的，作为现有技术也予以说明。
(1)一种方法，该方法在空心丝的中心设置一实心杆，并从实心杆向密封部施加必要的力，
(2)一种方法，该方法将一束空心丝装入一坚固套(一种为芯元件用的圆筒形盒)中，并从盒对密封部施加必要的力，以及提示，作为解决现有技术存在问题的解决方法，(3)一种方法，该方法用紧固元件将芯元件两端粘接部(树脂)紧固。
然而，在所有这些现有技术中，用于容纳空心丝束的芯元件的圆筒形盒(容器)是插入一外壳，外壳和芯元件被粘接部在两端密封。因此，在两端粘接部要求高的尺寸精度和光洁度以保证密封特性，此外，需要实现此的生产装置和工作。特别是，由于外壳和容纳在外壳内的芯元件均分别制成本质上沿纵向对称，存在着芯元件可从外壳的任一端插入的自由度，但正由于这一优点使得难于保证密封性能。更具体说，由于密封元件是制成居中插入式，并不是设置在端盖部与芯元件的外圆周面之间，而在端盖部与芯元件的端面之间，难于使密封元件保持在预定位置，良好的密封特性可能难于保证。
另一方面，日本专利实开平3-26326建议一种密封外壳和芯元件的方法，该方法使用一种设置在芯元件圆筒形盒外的密封元件。在此方法中，一芯元件的空心丝束的两端部用树脂粘接，以与一可渗透圆筒形整体密封，然后，两端树脂粘接部被切成空心丝开口部，该芯元件容纳于外壳，外壳的一端盖是可拆卸的。外壳与芯元件的密封使用一密封元件，该密封元件设置在芯元件外圆周的槽中。
因此，密封元件的保持得以保证。但在此组件中，由于外壳只有一端盖是可拆卸的，组件的装配是将端盖卸下、将芯元件从开口插入、然后将端盖装上外壳。于是，在此方法中，存在这样的问题，外壳的可拆卸部只在一侧，而芯元件的安装和取出只从所述一个方向。就是说，可拆卸的端盖只能从一个方向设置，该方向能保证更换芯元件所需的空间。再者，芯元件只能从可拆卸端盖处检查或将整个芯元件从外壳拉出检查。这样，组件的使用和组件的设计受到限制。
本发明的主要目的之一在于提供一种廉价、可靠的空心丝型膜组件，其结构简单，生产方便，这是通过使用芯盒本身也作为空心丝的保护层和减少元件数量实现的。
本发明的另一主要目的在于提供一种廉价、可靠的空心丝型膜组件，其装配和检测容易，而这正是对于该组件在何处设置和如何设置的严厉限制，其价格低廉，具有极好的密封特性，并允许重复使用外壳。
深入研究工业空心丝型膜组件的上述问题，结果发现，在芯式空心丝型膜组件中，其中芯元件包括一束空心丝设置在圆筒形盒中，圆筒形盒具有供液体流通的通水孔，束的两端用树脂固定在盒内。该芯元件被插入液体密封的圆筒形外壳中，外壳具有可拆卸的端盖装置，并至少在一处具有流体的进口/出口，可以利用芯的圆筒形盒也作为空心丝的保护，这样获得一种价格低廉、可靠性高的芯式空心丝型膜组件，其结构简单，生产方便，如果插入圆筒形外壳的芯元件的圆筒形盒的通水孔不直接处于设置在圆筒形外壳圆周面的流体进口/出口下面的话，并进而导出本发明。
就是说，本发明为一空心丝型膜组件，包括芯元件，其中一束空心丝型膜容纳在一圆筒形盒中，用数个通水孔使液体通过，空心丝型膜束的两端粘接在用树脂制成的圆筒形盒内；和一圆筒形外壳，以对液体密封的方式容纳芯元件，外壳具有可拆卸的端盖装置，用于更换芯元件，并至少在一处具有流体进口/出口，空心丝型膜组件的结构是，芯元件上的通水孔设置成不是直接位于圆筒形外壳的流体进口/出口的一内表面的下方，而是远离该内表面。
此外，本发明的发明人已发现本发明的效果可进一步加强，可通过提供一通水孔以将液体通向圆筒形盒树脂粘接(密封)部和空心丝束间的边界附近，以使死区例如液留(puddle)最小，此外，上述结构中插入外壳中的芯元件的圆筒形盒的通水孔，没有一个是直接处于设置在外壳圆周面上的流体进口/出口下面。此外，发明人已发现可容易地和可靠地确定圆筒形外壳上液体出口/进口和芯元件上通水孔的位置，这可借助于在芯元件一端部设置一标记，以表明与通水孔或通水孔间的中点必需的间隙，并借助于使用可拆卸端盖部控制芯元件液体密封部，即，借助于允许芯元件上的标记出现在圆筒形外壳。
在根据本发明的芯式空心丝型膜组件中，空心丝型膜束两端部容纳在具有通水孔的圆筒形盒中的芯元件，是使用树脂固定在圆筒形外壳中，是以对液体密封而插入具有可拆卸端盖装置的外壳。圆筒形盒具有通水孔以使已通过空心丝型膜的过滤液或供给空心丝型膜的原始液顺利通过是足够好的。可以希望的是通过液体的阻力尽可能减小，使盒的强度不受伤害，以便有效的膜内压差可作用在空心丝型膜上。例如，使用一种具有大量圆孔的塑料盒。容纳在圆筒形盒内空心丝型膜束的两端部，通常作为一种方法执行，借助于使空心丝型膜组件的空心丝端面的成形而成形，据此，两端部与盒粘接一体而密封，使用的是硬化树脂例如环氧树脂、尿烷或类似树脂，此后，树脂粘接的远边部的两端均切去使空心丝的端部开口。
在本发明中，芯元件的圆筒形盒上的通水孔不设置在邻近圆筒形外壳圆筒形面上的流体出口/进口而是远离此处。为实现这种设置，通水孔之间在芯盒圆周方向和轴向的距离，可为外壳圆周面上流体出口/进口内径的1.2倍或更大的倍数。此外，距离刚好在圆筒形外壳上流体出口/进口中心下面一点最近的芯元件上的通水孔，距该点的距离可大于圆筒形外壳上流体出口/进口内径的0.6倍或更大。顺便说说，在圆筒形盒上的通水孔设置成成对孔在圆周方向相邻，通水孔沿轴向的距离、以及一对通水孔之间和相邻另一对通水孔与所述一对通水孔之间的圆周距离(即，在圆周方向通水孔间的较长距离)可设置成大于流体出口/进口内径的1.2倍或更大的倍数。
因此，圆筒形盒没有开通水孔的那一部分刚好处于圆筒形外壳圆周面上流体出口/进口的下面，并起到空心丝保护板的作用，可以避免空心丝型膜被从/向外壳的流体出口/进口的液流所产生的振动所损坏。因此，可以实现一种廉价可靠的芯式空心丝型膜组件，该组件减少了保护空心丝的元件数，简化了组件结构，同时易于生产。此外，致于芯元件上沿轴向最远的通水孔，其最远的开口边可设置在芯元件树脂粘接部的内边，即，所述通水孔可设置在邻近树脂粘接部和空心丝型膜束之间的边界处。因此这种组件结构的死区例如液留最小，这进一步增强了本发明的效益，从而提供了一种高可靠性的芯式空心丝型膜组件。
此外，在本发明中，芯元件和外壳两者均可沿纵向具有对称结构。此外，所需对液体密封的元件可设置在芯元件圆筒形盒两端外圆周上所设的相应的槽内，密封元件与外壳接触不是通过体(躯干部)，而是通过可拆卸的端盖装置的内表面。因此，组件的装配和检测变得容易，且密封元件在预定位置的保持可以改善。因此，可获得一种廉价的芯式空心丝型膜组件，该组件具有良好密封性能，而又不受安装方式和安装位置的限制。
除上述特点外，已发现本发明的效益借助于下述方面得以增强(1)对液体紧密密封的密封元件为O形圈，该密封元件设置来用于对芯元件圆筒形盒的两端外圆周紧密密封，密封槽为矩形槽，该槽具有矩形横截面，在芯元件圆筒形盒的两端制出。槽深为O形圈厚度的60％至80％，槽宽为O形圈厚度的130％至175％。
(2)数个矩形槽在芯元件圆筒形盒两端外圆周制出。数个O形圈对应于矩形槽。相邻矩形槽的距离和圆筒形盒端面距相邻矩形槽间的距离各为O形圈厚度的60％至80％。
(3)端盖装置本质上为圆筒形，在与密封元件相接触的内表面上，沿纵向具有20°至30°的锥度，于是，端盖具有一开口，其大端面向外壳，小端面向端盖装置。
(4)芯元件圆筒形盒在外圆周的两端具有较小的外径，即，设置密封元件部位的直径小于躯干部的直径，两端的外圆周直径的公差等于或小于躯干部外径公差的一半。
(5)端盖装置在与外壳接触面处具有一环形凸起。环形凸起的延伸长度为2mm至5mm，从接触面向外壳内延伸并与外壳端部内表面配合。
在根据本发明的芯式空心丝型膜组件中，芯元件被插入具有对液体密封的可拆卸端盖装置的外壳，芯元件的空心丝型膜束的两端部容纳在可透水圆筒形盒中，用树脂固定在圆筒形盒中。圆筒形盒具有水通道可能是足够好的，这样已通过空心丝型膜的过滤液或供入空心丝型膜的原始液能顺利通过。可希望的是，圆筒形盒采用使液体通过具有小阻力，从而有效的膜内压差可作用在空心丝型膜，只要圆筒形盒的强度不损坏。例如，使用具有大量通水孔(通通水孔，最好是圆孔)的塑料圆筒形盒。
此外，容纳在圆筒形盒中的空心丝型膜束的两端部，用通常用作对空心丝型膜组件的空心丝型膜的端面执行成形的方法处理，基于此，两端部通过与圆筒形盒，使用硬化树脂诸如环氧树脂、聚氨脂或类似树脂粘接在一起而密封，此后，空心丝的端部借助于切断两端树脂粘接部的远端部而开口。不过，最好安排成这样，切割加工后树脂粘接部是在圆筒形盒内，而树脂粘接部的外端面对齐圆筒形盒的端面，或者，如果伸出外壳外面，则从圆筒形盒端面伸出的距离在10mm内。
用于容纳芯元件的外壳在纵向方向的两端分别具有供给口，以借助压力向空心丝内腔供给液体；收集口，以收集浓缩液体，躯干部(本体)和可拆卸地安装在躯干部的端盖装置安装在纵向两端。外壳躯干部具有这样一种装置，该装置至少具有一出口以引出已穿过芯元件的过滤液，最好是两个出口分别设置在靠近外壳躯干部的两端部。不过，不必指出在每一出口处盒中的液流方向是相反的，其中过滤液是借助于从空心丝型膜外施加压力而被引导。
在本发明的芯式空心丝型膜组件中，芯元件和外壳均为纵向对称结构，所需以保证对液体紧密密封的密封元件设置在芯元件圆筒形盒外圆周的两端，外壳是通过可拆卸的端盖装置的内表面与密封元件接触。芯元件和外壳两者的纵向对称结构，以及芯元件与外壳间的密封方式，对于从外壳的任一端装卸芯元件起重要的作用。不过，无论是芯元件还是外壳必须严格对称，直至组件的基本功能不受影响，例如关于在圆筒形盒上制出的通水孔、指示标记和采样口。
此外，所需以保证对液体紧密密封的密封元件设置在芯元件圆筒形盒外圆周的两端。最好，两端部的外圆直径小于芯元件圆筒形盒躯干部的直径，且端部外径公差等于或小于圆筒形盒躯干部直径的一半，最好为其四分之一。通过提供此种结构，可保证满意的尺寸精度和表面光洁度，这借助于只对芯元件圆筒形盒两端部外圆周进行精加工实现，这对于密封装置有直接的贡献，即使是使用加工精度低的廉价材料，例如拉制圆筒形塑料管材，作为芯元件圆筒形盒的躯干部，对密封装置也不起实质性的作用。这是芯式组件从生产低成本芯元件的观点出发的一个重要方面，因为芯元件使用后就扔掉，不像外壳那样(要重复使用)。
圆筒形盒两端的外圆周的外径小于芯元件的圆筒形盒躯干部的外径，密封元件设置在该芯元件的圆筒形盒上，该外圆周可处于圆筒形盒的端面的内侧，其宽度使密封元件得以安装，通常此宽度从圆筒形盒的端面起计不超过50mm。
此外，由于芯元件圆筒形盒躯干部的外径大于圆筒形盒两端部的外径，所形成的差值具有防止芯元件与外壳端盖部超过要求的连接。因此，芯元件圆筒形盒两端部外圆密封元件安装表面的宽度，及其与躯干部的直径差，应根据外壳端盖装置与密封元件接触部的形状改变。
此外，设置在芯元件圆筒形盒两端部外圆周的密封元件最好是O形圈(成O形)。O形圈的厚度取决于密封元件设置面的宽度、圆筒形盒躯干部的高度差和外壳端盖装置与密封元件接触部的形状。
O形圈通过与在芯元件圆筒形盒端部外圆制出的槽接合而固定在预定位置。为避免设置在外壳上的O形圈脱落和损坏而导致密封失效，密封槽最好是矩形，槽深为O形圈厚度的60％至80％，槽宽为O形圈厚度的130％至175％。此外为获得更好的密封特性，最好在每一端部设置数个至少两个O形圈，这是由于在一对O形密封圈之间可形成一空气层。最好这些密封圈设置在尽可能靠近芯元件的端面，密封圈间的间距尽可能小，从而使死区尽可能减少。不过，由于槽与端面的距离和槽间距较小，支承槽的壁变薄，存在槽壁破碎或断裂的问题。因此，槽间距和槽与圆筒形盒端面间的距离最好为O形圈厚度的60％至80％。
此外，由于外壳上与设置在芯元件上密封元件接触的部位，是在可拆卸的端盖装置的内表面。因此，外壳体的内径可设置成足够大于芯元件的外径。在向外壳体装入或从外壳体卸去芯元件时外壳体不可能与密封圈因摩擦而使其损坏。不存在从外壳体的任一端装卸芯元件的任何困难，即使芯元件圆筒形盒的躯干部的外径大于密封元件。
此外，外壳端盖装置上与设置在芯元件上的密封元件接触的内表面，最好是圆筒形，该圆筒形具有在纵向为20°至30°的锥度，从而在面向外壳一侧较大开口，在端盖一侧较小。这作为一种合适的结构，当组件装配是插入芯元件圆筒形盒时，顺利地插入圆筒形盒，直至芯元件接触密封部位，由于锥度结构，不用精确地使芯元件的中心对准端盖的中心，特别是使用这样的一个力(10kgf或更小)，设置在并不具有锥度结构的圆筒形芯元件的圆筒形盒上的密封元件不被损伤或破坏。
外壳的可拆卸端盖装置与外壳体连接，其间插入密封元件，用V形箍或螺钉加压固定，形成对液体的密封。最好端盖装置在端盖装置和外壳体接触面上，具有一环形凸起，从接触面向外壳体延伸至少2mm至5mm。此外，该凸起的内表面，最好与在端盖与芯元件间端盖上限定密封表面的内表面(此表面可能有锥度)连续。当端盖装置通过压力装入外壳体，此凸起可容易地引导外壳体和端盖进入正常接触部位，不必严格地使端盖对准外壳体，这对于避免密封元件的损伤和破坏，保证外壳体与端盖间接触的液体紧密密封非常有用。
如上所述，本发明之芯式空心丝型膜组件允许对组件装配容易、检测方便，不对组件的设置处所和如何安装提出限制，价格低廉，密封性能极好。此外，通过重复使用外壳，廉价的薄膜分离处理得以实现。
另一方面，本发明可提供一种包括芯元件的芯式空心丝型膜组件，容纳在液体可渗透之圆筒形盒中空心丝型膜束的两端部，用树脂固定在圆筒形盒内，芯元件以对液体紧密密封地插入外壳中，外壳的两端具有可拆卸的端盖装置，其中，组件具有数个O形圈作为密封元件，夹放在芯元件和外壳间，以保证对液体的紧密密封，芯元件的圆筒形盒，在其两端外圆周设有数个矩形槽以设置O形圈，矩形槽深为O形圈厚度的60％至80％，矩形槽宽为O形圈厚度的130％至175％，相邻矩形槽间距和圆筒形盒端面至矩形槽间的距离为O形圈厚度的60％至80％，圆筒形盒两端部外圆周外径公差为圆筒形盒躯干部外径公差的一半。因此，随着获得芯式空心丝型膜组件高度的装配自由度，使因自由度而可能变得难于改善的密封性能，确可得到改进。
对附图的简要说明
图1为说明本发明之空心丝型膜组件一实施例的带局部剖的侧视图；图2为本发明空心丝型膜组件之芯元件的带局部剖的侧视图；图3为说明根据本发明之空心丝型膜组件第二实施例带局部剖的侧视图；图4为图3空心丝型膜组件所用芯元件带局部剖的侧视图；和图5为说明图3空心丝型膜组件所用外壳与芯元件关系的带局部剖的侧视图。
本发明的最佳实施方式现对本发明通过图示实施例给予详细说明，这些实施例并非对本发明范围的限制。实施例1下面，对本发明之芯式空心丝型膜组件，参考附图给予说明。但是，本发明并不局限于此实施例。
图1为本说明发明之空心丝型膜组件一实施例的带局部剖的侧视图，图2为此实施例中芯元件带局部剖的侧视图。
在图1和图2中，空心丝型膜组件M主要包括圆筒形体1(由钢制成)，构成外壳；金属端盖3、3，用于封闭体的两端开口；空心丝型膜芯元件2，容纳在外壳中；V形箍连接器4、4，用于将金属端盖3、3紧固在体1的两端形成一组合状态并在外壳的内部形成对液体紧密密封。
特别参看图2，空心丝型膜芯元件2包括圆筒形盒6，具有大量通水孔5、5...，用于通过沿轴向对称地形成的液体；一束空心丝型膜束7，由大量空心丝组成，容纳在圆筒形盒中；粘接的端部8，在此，空心丝型膜束7和圆筒形盒6，通过用环氧树脂或聚氨脂粘接而密封成一体，粘接部8在两端部分地被切割以打开空心丝的端部。此外，标号9a和9b表示两个槽，在圆筒形盒6的两端部外圆周上制出，标号10表示一圆筒形网，介于圆筒形盒6和空心丝型膜束7之间。
图1所示空心丝型膜组件代表使用内压过滤模式的情况。标号11a和11b表示O形圈，设置在芯元件2圆筒形盒6上制成的槽9a和9b中(见图2)。O形圈在压力作用下与端盖3的内表面接触，以保证组件内紧密液体分离，通过空心丝型膜束7分为原液侧和过滤液侧。标号12表示原液进口，标号13表示浓缩液出口，标号14、14表示过滤液出口，作为流体的进口/出口。由于在外壳两端的端盖为分离式，和芯元件在轴向是对称的，芯元件2可从任一方向拆卸。
如图1和2所示，在大量通水孔5、5...之外，在两端的通水孔5a设置成其最外开口边在树脂粘接部8的内侧边，即，设置在邻近树脂粘接部8和空心丝型膜束7间的边界处。因此，提供一种组件结构使死区例如液留减至最小。此外，芯元件2的圆筒形盒6的通水孔的间距，沿圆周方向和沿轴向，各设置为外壳圆周上作为流体进口/出口的过滤液出口14内径的1.2倍，或大于其内径的更多倍(圆周方向的孔间距较大)。因此，当芯元件2通过插入圆筒形外壳设置时，芯元件2的通水孔不允许接近刚好在圆筒形外壳圆周面上过滤液出口14下面的一点，这可通过转动芯元件2实现。在此，芯元件2的两端设有位置指示标记(未示出)，表明通水孔5、5在圆周方向间距的中心，位置指示标记比最靠近端部所设置的通水孔更接近端面。因此，圆筒形外壳的任一方向，芯元件2均可装卸，指示标记适合于将圆筒形外壳的流体进口/出口设置就位。
因此，芯元件上没有制出通水孔部分，刚好设置在圆筒形外壳圆筒形面上流体进口/出口14下面，因此，起空心丝保护板的作用，避免因振动而损坏空心丝，这种振动是由于从/向外壳上流体进口/出口的液流所产生。例如，通水孔5的直径设置为15mm，通水孔沿轴向的间距J设置为100mm，沿圆周方向的间距S设置为80mm(圆周方向的较长的孔间距)，过滤液出口14的内径设置为60mm。通水孔圆周方向的间距S设置为过滤液出口14的内径的1.2倍或大于其内径的更多倍。流体出口14的中心本质上处于沿轴向和圆周方向通水孔的间距中心。因此，通水孔5(它们的开口边)距流体出口/进口14的中心的距离，为流体进口/出口14内径的0.6倍或大于该内径更多倍(见图1) 。
如上所述，根据实施例1，芯元件上未开通水孔的部分起空心丝保护板的作用保护空心丝型膜，以抵抗从/向流体进口/出口的液流，这是通过使该未开通水孔部分刚好设置在圆筒形外壳圆筒形面上流体进口/出口下面而实现的。此外，组件采用这样的结构，在所述芯元件上众多通水孔中，在两端的通水孔设置在接近树脂粘接部和空心丝束间边界处，从而死区例如液留最少。因此，细菌的产生与生长得以避免。总之，可提供一种廉价可靠的芯式空心丝型膜组件，该组件减少了许多用于保护空心丝的元件，结构简化，同时，其生产方便。实施例2下面对本发明空心丝型膜组件第二实施例参考附图给予说明。
图3为说明根据本发明之空心丝型膜组件实施例2的带局部剖的侧视图。图4为图3所示空心丝型膜组件所用芯元件带局部剖的侧视图。图5为说明图3所示空心丝型膜组件所用外壳和芯元件关系的带局部剖的侧视图。
首先，图3所示空心丝型膜组件代表一种使用内压过滤模式。在图3中，空心丝型膜组件M主要包括圆筒形金属外壳体A，构成外壳；金属端盖3、3，作为端盖装置；和空心丝型膜芯元件B，可更换地容纳在外壳中。此组件的组成，是将空心丝型膜芯元件B插入外壳A，将端盖C、C紧固在外壳体A的两端(开口部)，用V形箍连接器21、21实现对液体紧密密封。在此，芯元件B和外壳各自在纵向本质上是对称的，特别是，在两端的端盖C、C为分离式。因此，芯元件B可从外壳体A的任一方向装卸。
其次，如图3至4所示，芯元件B是将缠绕在网23中数个空心丝型膜的丝束F容纳在圆筒形盒22中，用一种树脂例如环氧树脂或聚氨脂，将丝束的两端与圆筒形盒2和网23粘接密封成一体，并在两端树脂粘接部G切去一部分以将空心丝端部开口。另外，标号27代表大量通水孔。以使圆筒形盒B内形成的液体通过。
在此，由于所用芯元件B圆筒形盒22是市场上买得到的圆筒形塑料管，该塑料管由挤压制成，直径为165mm±0.5mm，只在很少部位加工。只需将两端部精确加工至直径为163.4mm±0.05mm，并将矩形槽D、D加工出，以容纳对液体密封的O形圈，这样在端部形成的台阶可用于防止圆筒形盒进入端盖。
此外，为密封芯元件B的圆筒形盒22，双O形圈(自由状态下的厚度为3.53mm，直径为159.05mm)对应于矩形槽D、D。此处，通过将容纳O形圈的矩形槽D、D的宽度设置为4.7mm至4.9mm(O形圈厚度的133至139％)，槽深为2.23mm至2.43mm(O形圈厚度的63至69％)，槽间距2mm(O形圈厚度的57％)，圆筒形盒22端面至相邻矩形槽D的距离为3mm，(O形圈厚度的85％)，当组件使用过程中内部压力改变，和更换芯元件B时，O形圈脱落的现象可以避免。此外，在芯元件B插入外壳后，使用端盖C、C从两端将外壳的开口封闭，端盖的内表面在压力作用下与设置在芯元件B圆筒形盒上的O形圈E、E接触。因此，原液侧与过滤液侧被液体紧密密封所分离，其中，原液侧的原液从端盖C流入，并经过空心丝型膜束F流出端盖C，过滤液侧的过滤液，经过空心丝型膜流出圆筒形盒22的通水孔27，并流出外壳体A上的液体进口/出口。
其次，在图5中，端盖C内表面容纳芯元件B圆筒形盒22的区域设有10°至20°的锥度(图5中标注为T)，在面向外壳体A一侧孔直径较大，端盖C一侧孔直径较小。因此，芯元件B的圆筒形盒22可容易地插入端盖C，所使用的力不致使设置在圆筒形盒22上O形圈E、E扭曲，即，该力为10kgf或更小。此外，端盖C在与外壳体A接触面处设有环形凸起26，该环形凸起向外壳体延伸3mm。因此，当外壳体A与端盖C装配时，环形凸起26配入外壳体A的内圆，从而避免位移，并使能在直立或横向状态下容易定位。
如上所述，根据实施例2，端盖部和芯元件可从外壳任一端拆卸。因此，可提供一种很廉价的芯式空心丝型膜组件，因为，没有涉及何处安装和如何安装或为何种设备安装组件的限制，这使得组件易于运用，芯元件可使用廉价的材料，还因为外壳可重复使用。此外，可为芯元件圆筒形盒和外壳的端盖部、为外壳和端盖部的密封保证高可靠性和耐久性，并保证装卸时简单、精确的可操作性。
权利要求
1.一种空心丝型膜组件，包括芯元件，其中，一束空心丝型膜容纳在圆筒形盒内，具有数个通水孔，用于通过液体，空心丝型膜束的两端部用树脂粘接在圆筒形盒上，和圆筒形外壳，对液体紧密密封地容纳芯元件，该外壳具有可拆卸的端盖装置，用于更换芯元件，该外壳还至少在一处具有流体出口/进口；芯元件上的通水孔不是直接位于圆筒形外壳上流体出口/进口的内表面的下侧，而是远离该内表面。
2.如权利要求1所述的空心丝型膜组件，其中，芯元件上的通水孔沿圆周方向和沿轴向彼此的间距为流体出口/进口内径的1.2倍或大于该直径更多倍，芯元件上最靠近圆筒形外壳的液体出口/进口中心的通水孔设置在距该中心的距离为圆筒形外壳的流体出口/进口内径的0.6倍或大于该内径的更多倍。
3.如权利要求1所述的空心丝型膜组件，其中，芯元件上的通水孔设置成沿圆周方向相邻通水孔成对设置；通水孔间沿轴向的距离，一对通水孔与相邻一对通水孔沿圆周方向的距离，各为流体出口/进口内径的1.2倍或大于该内径的更多倍；芯元件上最接近圆筒形外壳液体出口/进口中心的通水孔，远离所述中心的距离为流体出口/进口内径的O.6倍或大于该内径更多倍。
4.如权利要求2或3所述的空心丝型膜组件，其中，芯元件上的通水孔在圆筒形盒上沿轴向对称制出。
5.如权利要求1所述的空心丝型膜组件，其中，在芯元件上沿轴向最外的通水孔，其最外开口边设置在芯元件树脂粘接部的内侧边。
6.如权利要求1所述的空心丝型膜组件，其中，芯元件的至少一端部具有一位置指示标记，以相对于圆筒形外壳的流体出口/进口定位，此位置指示标记，在圆周方向，几乎处于最接近端部的通水孔之间距的中心或一对通水孔之间距的中心，在轴向，比最靠近端部的通水孔更接近端部。
7.如权利要求1所述的空心丝型膜组件，其中，芯元件和外壳两者均为纵向对称结构，芯元件圆筒形盒的两端部均设置在邻近端盖装置的内表面，端部外圆周设有槽，密封元件设置在槽内，与端盖装置的内表面形成对液体紧密密封，密封元件为O形圈，槽为矩形槽，槽深为O形圈厚度的60％至80％，槽宽为O形圈厚度的130％至175％。
8.如权利要求7所述的空心丝型膜组件，其中，数个矩形槽在芯元件圆筒形盒端部的外圆周制出，数个O形圈设置在相应的矩形槽中，相邻矩形槽间的距离，和圆筒形盒端面至与邻近所述端面的矩形槽间的距离为O形圈厚度的60％至80％。
9.如权利要求7和8其中之一所述的空心丝型膜组件，其中，端盖装置本质上为一圆筒形，该圆筒形在与密封元件接触的内表面外具有相对于纵向呈20°至30°的锥度，于是，该圆筒形面向外壳端直径较大，而面向端盖装置端直径较小。
10.如权利要求7所述的空心丝型膜组件，其中，在芯元件的圆筒形盒两端部的外径小于圆筒形盒躯干部的外径，两端部外径的公差等于或小于躯干部外径公差的一半。
11.如权利要求7所述的空心丝型膜组件，其中，端盖装置与外壳接触的接触面上具有一环形凸起，环形凸起从接触表面向外壳至少突出2mm至5mm，并配入外壳端部的内圆周。
全文摘要
一种空心丝型膜组件M,包括:芯元件2,其中空心丝型膜束存放在一圆筒形盒中,该圆筒形盒具有数个可通水孔5、5…,空心丝型膜束的两端部用树脂固定在圆筒形盒内;和外壳(壳1),该外壳紧密地存放芯元件,具有端盖装置,可卸去一端盖以更换芯元件,在外壳某位置还至少具有流体进口/出口,其中,圆筒形盒上的可通水孔远离刚好处于流体出口/进口下面的内表面位置。
文档编号B01D63/02GK1272070SQ99800749
公开日2000年11月1日 申请日期1999年5月6日 优先权日1998年5月14日
发明者长谷川崇吉, 松本吉正 申请人:莱先膜系统株式会社