用于隔离流体的设备的空心纤维模块及其制造方法_3

文档序号:8272703阅读:来源:国知局
小到空心纤维的直径,使得其可以紧密地贴合空心纤维的径向外周界侧。通过这种方式,可以实现空心纤维在间隔管中的节省空间的布置。空心纤维的纤维端部可以接着被缩紧。接着,空心纤维可以在空心纤维束中被布置为使得两个相邻空心纤维中的至少一个具有间隔管。
[0046]在该方法的另一有利的扩展方案中,可以将空心纤维关于所述至少一个间隔介质布置为使得所述空心纤维在一个纤维端部处、优选在两个纤维端部处超出所述至少一个间隔介质。在此,空心纤维在垫的波谷或波纹谷底中被布置为使得所述空心纤维至少以一个纤维端部、优选以两个纤维端部超出该垫。在该方法的可替代的扩展方案中,间隔管可以在相应空心纤维上被布置为使得空心纤维至少以一个纤维端部、优选以两个纤维端部超出间隔管。空心纤维可以在与所述至少一个间隔介质连接以后在相应纤维端部处配备流体接线端子。空心纤维束有利地可以以相应纤维端部被注入、尤其是灌封。
【附图说明】
[0047]本发明的另外的优点、特点和细节从下面描述中得出,在该描述中根据附图进一步阐述本发明的实施例。本领域普通技术人员也可以对附图、说明书和权利要求书中以组合式公开的特征适宜地单独进行观察并且概括成合理的另外的组合。附图:
图1至10
示意性地示出了空气湿润器的根据第一实施例的具有多个空心纤维的处于不同制造阶段和方面的空心纤维模块,所述空心纤维布置在波浪形间隔垫中;
图11至23
示出了空气湿润器的根据第二实施例的具有多个空心纤维的处于不同制造阶段和方面的空心纤维模块,所述空心纤维分别布置在织物管中。
[0048]在附图中给相同构件配备相同附图标记。
【具体实施方式】
[0049]在图1至10中示出了根据第一实施例的处于不同制造阶段的空心纤维模块10。图10示出了在端侧开放的空心纤维模块10。空心纤维模块10是燃料电池装置的空气湿润器的一部分。
[0050]空心纤维模块10包括被构造为层状的空心纤维束12,该空心纤维束12布置在模块壳体14中。空心纤维束12具有多个空心纤维16,所述空心纤维16大致彼此平行地布置。空心纤维16具有由部分通透结构构成的壁。在运行中,用水蒸汽饱和化的空气流入空心纤维16。水蒸汽25通过部分通透的壁到达空心纤维16的内部空间中,并且从那里被运送到燃料电池。空心纤维16示例性地布置在三个层18中。每个层18都示例性地具有九个空心纤维16。
[0051]另外,每个层18都具有波浪形的间隔垫20。间隔垫20由非常开放、挠性的无纺材料制成。在本实施例中,间隔垫20由聚丙烯(PP)制成。间隔垫20对于用水蒸汽饱和化的空气是通透性的。
[0052]间隔垫20具有均匀的平行延伸的波浪。所述波浪是借助于压印实现的。波浪在间隔垫20的相对的侧上分别形成波谷22和波峰24。波浪的高度、即波谷24的深度在图2中用双箭头标示。波浪高度24优选为大致3.5mm。波谷22与波峰24之间在间隔垫20的一侧的波浪间隔(其在图1和2中分别由双箭头28来标示)、即波谷22的宽度为大致4_。
[0053]层18的空心纤维16分别布置在间隔垫20的相对侧上的波谷22中。空心纤维16的外直径大致对应于波浪高度26,使得空心纤维16在其纵轴的径向上观察时可以总体上分别完全沉浸到波谷22中。层18的空心纤维16的纵轴布置在一个平面内。通过将空心纤维16交替地布置在相对的侧上,间隔垫20分别隔离相邻的空心纤维16并且将其保持均匀的间隔。空心纤维16如图3、5和7中所示以其两个纤维端部30在相对的横向边缘处超出间隔垫20。
[0054]在间隔垫20的每个横向边缘的区域中,空心纤维16分别借助于固定条32固定在间隔垫20的相应侧上。固定条32由热粘胶制成。固定条32在间隔垫20的相应侧上垂直于空心纤维16的纵轴25、横向于所有空心纤维16延伸。
[0055]在图9和10中处于下方的两个层18分别具有平坦的隔离栅格34。隔离栅格34在与由空心纤维16的纵轴撑开的平面平行的平面内延伸到间隔垫20的整个横向伸展上。在其横向边缘处,隔离栅格34可以分别被空心纤维16的纤维端部30超出。隔离栅格34分别用固定条34粘接在一起,并且因此固定地固定在相应层18的间隔垫20处。在空心纤维束12中,隔离栅格34分别位于具有空心纤维16的两个间隔垫20之间,使得这些空心纤维16彼此隔离。隔离栅格34对于用水蒸汽饱和化的空气是通透性的。
[0056]在空心纤维束12中,层18被布置为使得一个层18的空心纤维16被布置为在与空心纤维16的纵轴垂直的观察方向上处于分别相邻的层18的两个空心纤维16之间。该观察方向在图9中用箭头36和虚线来标示。通过这种方式,空心纤维16总体上被紧密地打包。实现了层序列A-B-A。图9和图10上方和下方的分别形成A层的两个外层8的空心纤维16、波谷22和波峰24在观察方向36上对齐。形成B层的中间层18被布置为在与空心纤维16的纵轴垂直的方向上关于两个外面的层18错开波浪间隔28。
[0057]为了制造空心纤维模块10,间隔垫20和空心纤维16彼此分开地制造。间隔垫20分别具有自身地并在没有空心纤维16的情况下维持其扁平状态的结构。波浪在间隔垫20中被压印。在图1中以俯视图示出了波浪形的间隔垫20之一。图2以侧视图示出了来自图1的在那里的观察方向II上的间隔垫20。
[0058]空心纤维16在间隔垫20的两侧都置入到波谷22中。这在图3和4中予以示出。侧视图的观察方向II在空心纤维16的纵轴的方向上进行示出。
[0059]在间隔垫20的两侧布置有固定条32,并且因此将空心纤维16固定在波谷22中。在间隔垫20中的两个中,相应的隔离栅格34被放置在间隔垫20的一侧,并且与固定条32粘接在一起。这用图7和8来示出。
[0060]预先制造的层18如在图9中以侧视图所示那样在层序列A-B-A中彼此错开地分层。在此,分别在两个相邻的层18之间存在隔离栅格34。
[0061]这样形成的空心纤维束12被置入到模块壳体14中。在端侧开放的空心纤维模块10在图10中以侧视图示出。
[0062]空心纤维16的纤维端部30例如借助于环氧树脂或热粘胶被缩紧(ver0den)。然后,空心纤维16在纤维端部30处以在此不进一步关注的方式被灌封(potten)。在灌封以后,在空心纤维模块10的两个端侧露出空心纤维16的纤维端部30。
[0063]在图11至22中示出了根据第二实施例的处于不同制造阶段的空心纤维模块110。图23示出了在端侧开放的空心纤维模块110。与来自图1至10的第一实施例不同,在第二实施例中,替代于间隔垫20而设置间隔管120,以便将相邻空心纤维16彼此保持一定间隔。每个空心纤维16都被间隔管120包围。
[0064]间隔管120之一在图11中以侧视图示出,并且在图12中,来自图11的间隔管以那里的观察方向XII用轴向视图示出。观察方向XII相应地也适用于来自图14、16、18、20和23的轴向视图。间隔管120是织物管。织物管具有自保持其扁平状态的结构。间隔管120优选地由聚苯硫醚(PPS)制成。间隔管120的直径在如图11和12所示的未伸长的状态下为大致3.2_。在未伸长的状态下,间隔管120的直径大致对应于空心纤维16的外直径。
[0065]空心纤维16如图23所示以层序列A-B-A-B布置在四个层中。通过这种方式,空心纤维16被紧密地打包。层118的至少布置在内部的空心纤维16分别位于相邻层118的两个空心纤维16之间的间隙中。
[0066]与来自图1至10的第一实施例不同,在第二实施例中,层118的空心纤维16未彼此固定。在此,可以放弃如在第一实施例中那样的固定条32和隔离栅格34。间隔管120分别在两个纤维端部30之间的区域中分别完全覆盖、并且除了其流体可透过的网孔以外无空隙地覆盖空心纤维16。通过这种方式,相邻空心纤维16的没有哪个地方直接彼此接触。也就是说,因此可以实现所有相邻空心纤维16之间的均匀间隔。
[0067]为了制造空心纤维模块110,间隔管120和空心纤维16分开制造。
[0068]空心纤维16各个分别配备有间隔管120。为此,如图15和16中所示的安装套管138在纵轴的方向上被引入到间隔管120中。在移入安装套管138时,间隔管120被拉长。为了简化安装套管138的插入,该安装套管138具有锥形地变尖的顶端140。安装套管138是中空的。除
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