CN101646481B - 用于气体薄膜分离设备的整体扫掠控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于控制在薄膜分离设备中产生的净化量的方法和装置。所述薄膜分离设备包括薄膜分离部件和扫掠控制部件。在薄膜分离部件内，大部分非渗透气体被从薄膜分离设备中发送出而工作，同时少部分非渗透气体被转移出而用作扫掠气体。所述扫掠气体由随着诸如压缩机的设备而循环的阀控制。因此，当压缩机工作时所述薄膜分离设备工作，而当压缩机不工作时所述薄膜分离设备也不工作。由此，不需要所述薄膜分离设备一直扫掠。

Description

用于气体薄膜分离设备的整体扫掠控制器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年1月31日提交的名称为“用于气体薄膜分离设备的整体扫掠控制器”、序列号为60/898,406的美国临时申请的优先权，将其全部内容并入于此作为引用。

技术领域

本发明主要涉及用于气体薄膜分离设备的整体扫掠控制器。本发明尤其涉及例如利用薄膜干燥器处理压缩空气的整体扫掠控制器。

背景技术

本领域公知的是，可将具有包括在食品包装、药物实验室(pharmaceutical lab)和集成电路制造中的多个用途的压缩空气进行处理以去除污染物和水蒸气。在将压缩空气用于制造系统中之前对该压缩空气进行处理，以从可能损坏最终产品或者通过消耗动力和效率系统而至少增加生产成本的空气中去除水蒸气和污染物。当未处理的压缩空气通过系统时，温度可能降低，而这又可能导致水蒸气冷凝。水的引入可导致空气管路的生锈或渗漏。利用传统的压缩空气处理装备，通过从压缩空气中去除水蒸气可保存系统动力、减少运营费用和提高产品质量。

本领域公知的是，利用薄膜干燥器清洗压缩空气去除了污染物和水蒸气，并且还降低了所述压缩空气的露点，所述露点为在恒定大气压下空气肯定被冷却使水蒸气成分冷凝成水的温度。压缩空气可通过空心纤维束，所述空心纤维可由特别设计为吸引水蒸气的薄膜构成。由此，当压缩空气通过薄膜时，水蒸气被吸收到纤维的内侧并且很快传到薄膜的外层。干燥器由空心薄膜纤维的内侧和外侧之间的水蒸气分压差驱动。为了从薄膜纤维中释放吸收的水蒸气，传统的薄膜干燥器利用一部分干燥的压缩空气去从空心纤维的外侧/渗透侧驱赶出水蒸气，并因此连续扫掠过水蒸气的薄膜。

同样地，其它气体混合物的分离可通过使气体混合物通过其中处于分压差下的空心纤维薄膜来实现，只要存在一种或多种高渗透成分和其它低渗透成分。因而，可通过利用已被除去高渗透成分的流束扫掠系统来净化薄膜。

在传统的空心纤维薄膜气体分离设备中，可利用连续的净化或扫掠来增大驱动系统的压差、改进产品空气的干燥度并且提高薄膜的生产率。然而，连续的薄膜扫掠是非常昂贵的。压缩空气是一种昂贵的媒介并且薄膜干燥器的连续净化浪费资源。通过闭合扫掠出口且允许对薄膜纤维的外侧进行增压，或者通过闭合干燥器出口且允许对薄膜纤维的内侧进行减压的压力循环有时用在传统的薄膜干燥器中，作为控制或停止扫掠流(sweep flow)的手段。此外，压力循环对薄膜纤维加应力并且能够导致纤维失效，产生从空心纤维束的非渗透部分到渗透侧的直接路径，从而需要替换昂贵的薄膜束。在本发明中，在扫掠流的源头处对该扫掠流进行控制，防止压力循环及其对薄膜纤维的损坏作用。

大多数传统的薄膜干燥器以固定速率连续扫掠。已经尝试去减少用于扫掠薄膜的气体量，但是这些先前的系统仍然始终扫掠至少一定量的产品气体。因此，期望仅当将产品从干燥空气出口中取出时干燥选择性扫掠薄膜的系统中的压缩空气，并且这样做不会对薄膜纤维产生压力循环。另一个期望是将作为整体的扫掠气体装置提供给薄膜干燥器以减少空间需求。

发明内容

在很大程度上，通过本发明满足了前述的需要，其中可将整体扫掠控制特征的方案增加到传统的薄膜干燥器中以允许对薄膜的选择性扫掠。本发明的示例实施例在小型扫掠气体装置中设置了整体扫掠控制器。

根据本发明的实施例，薄膜分离设备可具有整体扫掠控制装置，所述薄膜分离设备包括薄膜分离部件，其包括：具有渗透部分和非渗透部分的薄膜；薄膜外壳，其包装薄膜；供给气体入口导管，其连接到薄膜上；以及非渗透产品气体出口导管，其流体地连接到薄膜的非渗透部分上，其中通过非渗透产品气体出口导管将大部分非渗透气体从薄膜分离设备中引导出。

薄膜分离设备还可具有连接到薄膜分离部件上的扫掠控制部件，所述扫掠控制部件包括：扫掠入口导管，其提供从扫掠控制部件到薄膜的非渗透部分的气体连接；阀，其具有多个位置并被连接到所述扫掠入口导管，其中：所述阀的多个位置控制少部分非渗透气体进入孔口的通道，其中将少部分非渗透气体从薄膜外壳内的大部分非渗透气体中转移出，并且所述孔口控制沿着薄膜的渗透部分传递少部分非渗透气体的扫掠流；扫掠出口导管，其连接到薄膜外壳上，并且将扫掠流从扫掠控制部件中带出来；以及扫掠歧管，其连接到薄膜外壳上，其中所述阀连接到所述扫掠歧管上。在示例性实施例中，所述阀可为双位阀，诸如电磁阀。在示例性实施例中，扫掠入口导管可包括在薄膜外壳内的扫掠配件。在本发明的示例性实施例中，密封件安装在扫掠控制部件之间。

在本发明的一些实施例中，薄膜分离设备可具有包括空心纤维束的薄膜。在该实施例中，薄膜的非渗透部分包括非渗透气体流过以到达非渗透产品气体出口的空心纤维束的中心部分。传输管可在薄膜的中心部分，用于将大部分非渗透产品气体从薄膜的非渗透部分传输到非渗透产品气体出口导管。

在可选实施例中，本发明可包括薄膜配件，其连接于薄膜的非渗透部分处，用于使少部分非渗透气体通过扫掠歧管。在示例性实施例中，所述薄膜分离设备的阀可为电磁阀。阀可具有12VAC至480VAC的电压或者可选择地，在6VCD和125VCD之间的电压。本发明还可包括用于密封在薄膜外壳内的扫掠流的顶部束盖和/或用于密封在薄膜外壳内的扫掠流的底部束盖。

在示例性实施例中，阀具有连接到外部设备上的诸如数字控制的电子控制，并且使阀随着所述外部设备的运转而循环打开和闭合。在一些实施例中，外部设备为空气压缩机，以便所述电子控制使阀能够随着空气压缩机的工作循环而改变。此外，有槽六角塞子可螺接到扫掠歧管内。可使用安装托架安装薄膜分离设备。

在本发明的示例性实施例中，薄膜分离设备可包括扫掠控制装置，所述薄膜分离设备包括薄膜分离器件，所述薄膜分离器件包括：分离器件，其用于将渗透部分从非渗透部分分离出来；包装器件，其用于包装所述分离器件；供给入口器件，其用于将供给气体带入到所述设备中；以及非渗透产品气体出口器件，其用于将大部分非渗透产品气体从所述设备中带出来。

薄膜分离设备还可包括扫掠控制器器件，所述扫掠控制器器件包括：扫掠入口器件，其用于将扫掠气体带入到扫掠控制器器件中，其中扫掠气体包括已经从包装器件内的大部分非渗透气体中转移出的少部分非渗透气体。在本发明的示例性实施例中，薄膜分离设备还包括孔口器件，所述孔口器件用于控制扫掠气体进入到薄膜分离器件中且沿着分离器件的渗透部分的通道。薄膜分离设备还可具有阀器件、用于将扫掠气体从扫掠控制装置中带出的扫掠出口器件以及用于将扫掠气体传入到阀器件中的扫掠歧管器件，所述阀器件用于控制扫掠气体从扫掠入口器件进入到孔口器件的通道，其中所述阀器件具有多个位置，并且其中扫掠出口器件连接到包装器件上。

在示例性实施例中，用于将扫掠控制部件改装到薄膜分离容器上的方法可包括：将空心纤维束从所述薄膜分离容器的薄膜分离杯体(bowl)上拆卸下来；将有槽六角塞子从所述薄膜分离容器的中心配件上拆卸下来；将流动孔口从空心纤维束上拆卸下来；以有槽六角塞子替换流动孔口；将中心配件重新安装到薄膜分离容器上；将空心纤维束重新安装到薄膜分离容器上；将流动孔口放置在扫掠控制配件内；将扫掠控制配件螺接到薄膜分离容器上；将扫掠控制歧管安装到薄膜分离容器上，其中扫掠控制歧管连接到且对准到中心配件上；以及将阀安装到扫掠控制歧管上。

在示例性实施例中，使用具有整体扫掠控制装置的薄膜分离设备的方法可包括：使用薄膜分离部件将渗透气体从非渗透气体中分离出来，其包括：使供给气体流入到连接于薄膜分离部件上的供给气体入口导管内；使供给气体流入到具有渗透部分和非渗透部分的薄膜内，其中所述薄膜包装在薄膜外壳中；使非渗透气体流入到流体连接到薄膜的非渗透部分的产品出口导管内，其中通过所述产品出口导管将大部分非渗透气体从薄膜分离设备中引导出。

在示例性实施例中，所述方法还可包括：使少部分非渗透气体流入到连接到薄膜分离部件上的扫掠控制部件内，其包括：使少部分非渗透气体流过连接到薄膜外壳上的扫掠歧管；使少部分非渗透气体流入到扫掠入口导管内，所述扫掠入口导管提供从扫掠控制部件到薄膜的非渗透部分的流体连接；以及使少部分非渗透气体流入到阀内，所述阀具有多个位置且连接到扫掠入口导管和扫掠歧管上，其中：所述阀的多个位置控制少部分非渗透气体进入孔口的通道，其中将少部分非渗透气体从薄膜外壳内的大部分非渗透气体中转移出，并且所述孔口控制沿着薄膜的渗透部分传递少部分非渗透气体的扫掠流；以及使用连接到薄膜外壳上的扫掠出口导管将扫掠流从扫掠控制部件中带出来。

因此为了更好地理解在这里的本发明的详细描述，以及为了更好地认识当前对现有技术的贡献，已经相当广泛地概述了本发明的某些实施例。当然，下面将描述本发明的另外的实施例，并且这些实施例将形成所附权利要求的主题。

在这方面，在详细说明本发明的至少一个实施例之前，应该理解的是，本发明在其应用上不限于在下述描述中所阐述的或在附图中所图示的结构的细节和部件的布置。本发明能够体现除了以各种方式所描述的、实施的和执行的实施例以外的实施方式。此外，应该理解的是，这里所使用的措词、术语和摘要都是为了描述的目的并且不应认为是限制。

同样，本领域的技术人员应该理解的是，易于利用本公开所基于的概念作为用于执行本发明的多个目的的其它结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是权利要求被认为包括在不脱离本发明的精神和范围的限度内某些等同的构造。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的具有整体扫掠控制器的薄膜干燥器的剖视图。

图2提供了图1的薄膜干燥器的整体扫掠控制器的细节剖视图。

图3提供了图1的薄膜干燥器的成角度的剖视图。

图4A提供了图1的整体扫掠控制器及其部件的分解图，而图4B提供了图1的整体扫掠控制器的俯视图。

图5提供了图1中的具有单一或成双预过滤器的薄膜干燥器的正视图。

图6提供了具有传统的扫掠流路径的传统干燥器的剖视图。

图7A提供了根据本发明的实施例的具有整体扫掠控制器部件的干燥器的部件的分解图，而图7B提供了根据本发明的另一个实施例的改装后的薄膜干燥器的正视图。

具体实施方式

本发明的各个实施例规定了具有整体扫掠控制器部件的薄膜气体分离设备。在一些装置中，例如，本发明可用作用于压缩空气薄膜干燥器的整体扫掠控制。然而，应该理解的是，本发明在其应用上不限于压缩空气薄膜干燥器系统，而是例如，本发明在其应用上可为利用产品气体扫掠的其他气体分离系统。现在将参照附图进一步描述本发明的实施例，其中相同的附图标记始终表示相同的零件。

图1为根据本发明的实施例的具有整体扫掠控制器的薄膜干燥器的剖视图。在本发明的示例性实施例中，如图1所示，提供了具有整体扫掠控制器100b的薄膜干燥器100a。示例性实施例包括：扫掠歧管130、用于测定合适量扫掠空气的扫掠控制孔口140、扫掠端口配件145和用于控制扫掠空气的阀135。所述阀135可为诸如电磁阀的双位阀。

在本发明的示例性实施例中，包含水蒸气的压缩空气通过湿空气入口I进入干燥器100a的薄膜头部105。压缩空气穿过薄膜干燥器束110，所述薄膜干燥器束110罩装在薄膜干燥器杯体或壳体115内。可缠绕为螺旋状或其他形状的薄膜干燥器束110被特别设计为吸引水蒸气并且在本发明的一个实施例中可包括空心纤维束。在薄膜干燥器空心纤维110的内侧和薄膜干燥器空心纤维110的外侧之间存在水蒸气分压差，使得水蒸气将移动到空心纤维110的外侧。由此，当压缩空气穿过薄膜纤维的内侧时，水蒸气被吸收到纤维壁的内侧上并且很快穿过纤维的壁到达薄膜纤维110的外部。为了持续过滤和干燥，必须清除薄膜纤维110的外层的水蒸气，如下面进一步描述的。

大部分干燥空气穿过传输管120并且穿过干燥空气出口O而离开干燥器100a。然后，使用产品干燥空气执行工作或者以另外的方式将产品干燥空气用于工业加工和制造。较少部分的产品干燥空气通过薄膜束中心配件125被转移出，所述薄膜束中心配件125也用于使薄膜束110在其外壳115内居中。薄膜束中心配件125被设计为与底部束盖155对准。然后，扫掠空气扫掠通过扫掠歧管130且进入到扫掠阀135中。在本发明的示例性实施例中，扫掠歧管130安装到薄膜杯体115的底部上以使干燥器100a能够连接到扫掠控制器部件100b上，这在图2中可最佳观察到。

图2提供了图1的薄膜干燥器的整体扫掠控制器的细节剖视图。可由扫掠阀135控制扫掠空气，这能够电子地，例如数字地使扫掠基于空气需要量而断续地(on-and-off)循环。如果阀135闭合，则干燥空气将不会扫掠薄膜110，由此减少了损失到外界的空气量。在本发明的其他实施例中，阀135可包括具有多个位置而非仅具有单一打开位置和闭合位置的双位阀。例如，一个这种阀135可为具有多个打开位置的比例电磁阀。因而，可控制扫掠阀135以使其随着系统(未显示)的空气压缩机的工作循环而改变。因为空气通过连续的净化不会损失，因此压缩机的整个运行时间减少了。

有时用于传统薄膜干燥器以控制扫掠流的压力循环给薄膜纤维加应力。加了应力的薄膜纤维更易于失效，这由于从薄膜纤维的高压内侧进入扫掠的空气量增大而使更多的干燥空气产品被损失。在本发明的示例性实施例中，被控制的净化排除了压力循环并且保护薄膜纤维免于过早失效。

当阀135打开时，扫掠路径通过扫掠歧管(也称为扫掠控制歧管)130且进入扫掠孔口(也称为束流孔口(bundle flow orifice))140，然后向上至扫掠控制配件145连续后退，以穿过薄膜干燥器杯体115的内部来从束110的空心薄膜管的外部/渗透侧扫掠出水蒸气。扫掠空气能够穿过在杯体115的下部处的下部空腔117进入。一旦扫掠空气沿纤维束110向上行进，则所述扫掠空气能够穿过在杯体115的上部处的上部空腔119离开。

顶部束盖150和底部束盖155密封在薄膜干燥器杯体115中的扫掠气体。顶部束盖150可位于湿空气入口I与薄膜束110交汇处的点附近。在本发明的示例性实施例中，底部束盖155可直接位于薄膜束中心配件125的上面。由再次加湿的空气构成的扫掠排气通过扫掠出口P离开所述设备。因为阀135是打开的，因此扫掠排气离开扫掠出口P的速度由扫掠孔口140的直径尺寸控制，所述扫掠孔口140测量扫掠空气。扫掠孔口140的直径尺寸可基于使用者的需要而改变。可选择地，阀135可由改变其开口尺寸的阀替换以便其能有助于扫掠气体的测量。由此，阀135向扫掠的电子控制提供了反馈环。在本发明的示例性实施例中，阀135可包括从12伏特的交流电(VAC)到480VAC的电压选择。在本发明的其它实施例中，电压可为6伏特的直流电/连续电流(VDC)到125VDC。

由于扫掠控制器部件仅在将产品从干燥空气出口O中抽出时允许对选择性地扫掠薄膜束110的系统中的压缩空气进行处理，因此本发明可作为节能设备。当空气需要量最小时，节能最多。本发明还提供了对薄膜干燥器110a而言所必需的扫掠气体装置。在紧凑型设计中，扫掠控制器部件可被整体地安装到薄膜干燥器外壳115上，从而减小了空间需求。

在本发明的示例性实施例中，扫掠控制器部件100b可以是内设端口的并且不需要要求额外空间的外部管道，如图3的成角度的视图所示。图3提供了图1的薄膜干燥器的成角度的剖视图。在本发明的示例性实施例中，薄膜干燥器安装托架160可用于安装具有整体扫掠控制器100b的薄膜干燥器100a。

由于扫掠控制器的阀135可被直接连接到压缩机(未显示)上，因此扫掠控制器可以基于压缩机的工作循环而断续地循环。在循环的中断部分，干燥的压缩空气不会损失到外界并且压缩机运行时间减少了。因此，可随着空气的需求量来调整扫掠流，以允许精确的露点控制而无浪费。本发明此外还降低了成本及由于压力循环和随后的纤维失效而致使的薄膜干燥器束110的过早替换。

图4A提供了图1的整体扫掠控制器及其部件的分解图，而图4B提供了装配好的整体扫掠控制器。示例性实施例还可包括适合扫掠控制配件145和扫掠控制歧管130的各种尺寸的O型环465。在改装传统的干燥器(在图4A或4B中未显示)期间，如在下面进一步讨论的，当流动孔口140从其在现有干燥器中的位置转移到其在整体扫掠控制器100b内的位置时，留下一个孔。如在图4A中所示，可使用内六角螺钉470将扫掠控制歧管130连接到阀135上。示例性实施例还可包括能螺接到扫掠控制歧管130上的有槽六角塞子475。有槽六角塞子475的用途是闭合某些实施例的歧管130中的交叉钻孔。

在本发明的示例性实施例中，如在图5中所示，具有整体扫掠控制器100b的薄膜干燥器100a可与传统的预过滤器结合使用，所述预过滤器在空气在薄膜干燥器束110中被处理之前处理空气。图5提供了图1中的具有单一或成双预过滤器的薄膜干燥器的正视图。在单一预过滤器配置的情况下，第一预过滤器580可经由传统的手段连接到薄膜头部105上。在成双预过滤器配置的情况下，第二预过滤器585连接到第一预过滤器580上。然后，预先处理过的空气将进入湿空气入口I并且进入第二预过滤器585。一旦离开第二预过滤器585，预先处理过的空气将进入第一预过滤器580。一旦离开第一预过滤器580，加倍预先处理过的空气将进入具有整体扫掠控制器100b的薄膜干燥器100a并且从干燥空气出口O离开系统。整体扫掠控制器100b仅在需要时输出扫掠排气。在示例性实施例中，可使用安装托架160将成双预处理部件580、585和具有整体扫掠控制器100b的薄膜干燥器100a安装到结构上。

在本发明的示例性实施例中，扫掠控制器部件100b可被改装到现有的薄膜干燥器容器上，诸如图6中所示的具有传统的扫掠流部件600b的传统的干燥器600a。图6提供了具有传统的扫掠流路径的传统的干燥器的剖视图。与用于具有整体扫掠控制器100b的当前干燥器100a内的对应部件一样，同样的编号模式用于传统干燥器的部件。例如，传统的干燥器600a具有干燥器杯体615和薄膜头部605。具有传统的扫掠流部件600b的传统干燥器600a还包括在具有整体扫掠控制器100b的当前干燥器100a中不存在的附加部件。例如，传统的干燥器600a包括偏移六角扫掠塞子688，所述偏移六角扫掠塞子688堵塞杯体底部的偏移孔687并且提供了扫掠从流动孔口640回到束610内的流动路径。

在用于具有传统扫掠流部件600b的传统干燥器600a的传统流动路径中，用有槽六角塞子675堵塞中心配件625以防止气体流过中心配件625。在传统的干燥器600a中，通过使一部分产品干燥气体越过薄膜纤维束610的外部来净化薄膜束610，正如干燥气体扫掠本发明的薄膜束110。传统的干燥器600a具有传统的扫掠部件600b，而非利用整体扫掠控制器调节扫掠，所述扫掠部件600b利用位于束610底部的流动孔口640采用扫掠流的正常测量。这些传统干燥器的主要缺点在于除了普通孔口640外，没有用于控制从净化薄膜的产品气体流中转移出的产品干燥空气的程度的机构。

一般可通过移除且堵塞流动孔口640的孔、以及安装包含流动孔口140的扫掠控制器部件来改装诸如具有传统扫掠流部件600b的干燥器600a的现有薄膜干燥器。首先，在安装扫掠控制器的部件之前，应该将杯体615和束610从薄膜头部605上拆卸下来。然后，应该将偏移六角扫掠塞子688从薄膜杯体615的底部拆卸下来，以及将束组件610从薄膜杯体615上拆卸下来。在改装的示例性实施例中，通过将大约0.5英寸的小的、圆的、钝的物体(未显示)插入到偏移孔687内，并且将固定力施加到物体上直到束610相对于杯体615移动，使薄膜束610在杯体615内变得松动。变松后的薄膜束61O可从薄膜杯体615中小心地滑动。

在将扫掠控制器部件100b改装到现有的薄膜干燥器600a上的示例性实施例中，一旦将薄膜束拆卸，则可将中心扫掠控制配件625从干燥器杯体615的底部拆卸下来。应该将在中心扫掠控制配件625中的有槽六角塞子675拆卸下来，然后应该重新安装配件625并使其固定在一起。如在图7A中所示，应该将流动孔口640从束中拆卸下来并且以有槽六角塞子790替换所述流动孔口640，以便堵塞住为现有模式中的扫掠流动孔口640保留的孔。然后，通过将束610滑动到薄膜杯体615内直到底部束盖655的中心与杯体底部处的扫掠控制配件625完全对准为止，可重新安装薄膜束610。应该转动束610直到薄膜杯体615的偏移孔687和底部束盖655的偏移端口对准为止。然后，应该将稳定压力施加到顶部束盖650上，以便使束610就位在杯体615中。

在将整体扫掠控制器部件100b改装到现有的薄膜干燥器上的示例性实施例中，一旦已经重新安装薄膜束610，则如图7A的细节B所示，可将包括扫掠控制配件145、流动孔口140和密封件465的扫掠控制配件子组件螺接到薄膜杯体615上，以使配件与干燥器薄膜杯体615的底部平齐。在该实施例中，用于扫掠控制特征的中心配件625不容纳塞子。在安装扫掠控制歧管密封件465之后，可将扫掠控制歧管130安装到杯体615的底部。

在将整体扫掠控制器部件100b改装到传统的干燥器600a上的示例性实施例中，则可将阀135连接到扫掠控制歧管130的底部上。在将阀135连接到歧管130的底部上的过程中，在歧管内的交叉钻孔是必须的，以便将阀的入口和出口与歧管的入口和出口连接起来，从而使扫掠能够流过扫掠控制配件子组件。为了塞住在交叉钻孔加工过程中形成的孔，可使用有槽六角塞子475，如图7A所示。

在将扫掠控制器改装到现有的薄膜干燥器上的示例性实施例中，在安装配件125之前，可将O型环465安装在中心扫掠控制配件125的底部上的O型环槽中。在示例性实施例中，将润滑剂应用到所有的O型环/密封件上。因此，如图7B所示重新装配具有传统扫掠部件600b的改装后的传统的干燥器600a。图7A提供了根据本发明的实施例的具有整体扫掠控制器部件的干燥器的部件的分解图，而图7B提供了根据本发明的另一个实施例的改装后的薄膜干燥器的正视图。

根据详细的说明，本发明的许多特征和优点都是明显的，由此，所附的权利要求试图涵盖落入本发明的真正精神和范围内的本发明的所有这些特征和优点。此外，由于众多修正和改变都是本领域技术人员易于想到的，因此不希望将本发明限定在图示及所描述的确切结构和操作中，因此，所有合适的修正和等同物可被认为是落入本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种具有整体扫掠控制装置的薄膜分离设备，包括：

薄膜分离部件，其包括：

薄膜，其具有渗透部分和非渗透部分；

薄膜外壳，其包装所述薄膜；

供给气体入口导管，其连接到所述薄膜上；和

非渗透产品气体出口导管，其流体地连接到所述薄膜的非渗透部分上，其中通过所述非渗透产品气体出口导管将大部分非渗透气体从所述薄膜分离设备中引导出；以及

扫掠控制部件，其连接到所述薄膜分离部件上，所述扫掠控制部件包括：

扫掠入口导管，其提供从所述扫掠控制部件到所述薄膜的非渗透部分的气体连接；

阀，其具有连接到空气压缩机上的电子控制器件，以便所述电子控制器件使所述阀能够随着空气压缩机的工作循环而循环打开或闭合，所述阀具有多个位置并且被连接到所述扫掠入口导管上，其中：

所述阀的多个位置控制少部分非渗透气体进入孔口的通道，其中将少部分非渗透气体从所述薄膜外壳内的大部分非渗透气体中转移出，并且，

所述孔口控制沿着所述薄膜的渗透部分传递所述少部分非渗透气体的扫掠流；

扫掠出口导管，其连接到所述薄膜外壳上，并且将所述扫掠流从所述扫掠控制部件中带出来；以及

扫掠歧管，其连接到所述薄膜外壳上并且连接到所述阀上。

2.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，其中所述薄膜包括空心纤维束。

3.按照权利要求2所述的薄膜分离设备，其中所述薄膜的非渗透部分包括所述非渗透气体流过以到达非渗透产品气体出口的空心纤维束的中心部分。

4.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，其中所述扫掠入口导管包括在所述薄膜外壳内的扫掠配件。

5.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，进一步包括传输管，该传输管在所述薄膜的中心部分，用于将大部分非渗透产品气体从所述薄膜的非渗透部分传输到所述非渗透产品气体出口导管。

6.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，进一步包括薄膜配件，所述薄膜配件连接于所述薄膜的非渗透部分处，用于使少部分非渗透气体通过所述扫掠歧管。

7.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，其中所述阀为双位阀。

8.按照权利要求7所述的薄膜分离设备，其中所述双位阀为电磁阀。

9.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，进一步包括用于密封在所述薄膜外壳内的扫掠流的顶部束盖。

10.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，进一步包括用于密封在所述薄膜外壳内的扫掠流的底部束盖。

11.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，其中所述电子控制是数字的。

12.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，其中所述阀具有12VAC至480VAC的电压。

13.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，其中所述阀具有6VDC至125VDC的电压。

14.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，进一步包括安装在所述扫掠控制部件之间的密封件。

15.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，进一步包括螺接到所述扫掠歧管上的有槽六角塞子。

16.按照权利要求1所述的薄膜分离设备，进一步包括安装托架。

17.一种具有扫掠控制装置的薄膜分离设备，包括：

薄膜分离器件，其包括：

分离器件，其用于将渗透部分从非渗透部分分离出来；

包装器件，其用于包装所述分离器件；

供给入口器件，其用于将供给气体带入到所述设备中；和

非渗透产品气体出口器件，其用于将大部分非渗透产品气体从所述设备中带出来；以及

扫掠控制器器件，其包括：

扫掠入口器件，其用于将扫掠气体带入到所述扫掠控制器器件中，其中所述扫掠气体包括已经从所述包装器件内的大部分非渗透气体中转移出的少部分非渗透气体；

孔口器件，其用于控制所述扫掠气体进入到所述薄膜分离器件中且沿着所述分离器件的渗透部分的通道；

阀器件，其具有连接到空气压缩机上的电子控制器件，以便所述电子控制器件使所述阀器件能够随着空气压缩机的工作循环而循环打开或闭合，用于控制扫掠气体从所述扫掠入口器件进入到所述孔口器件的通道，其中所述阀器件具有多个位置；

扫掠出口器件，其用于将所述扫掠气体从所述扫掠控制装置中带出来，其中所述扫掠出口器件连接到所述包装器件上；以及

扫掠歧管器件，其用于将所述扫掠气体传入到所述阀器件中。

18.一种用于将扫掠控制部件改装到薄膜分离容器上的方法，包括：

将空心纤维束从所述薄膜分离容器的薄膜分离杯体上拆卸下来；

将有槽六角塞子从所述薄膜分离容器的中心配件上拆卸下来；

将流动孔口从所述空心纤维束上拆卸下来；

以所述有槽六角塞子替换所述流动孔口；

将所述中心配件重新安装到所述薄膜分离容器中；

将所述空心纤维束重新安装到所述薄膜分离容器中；

将所述流动孔口放置到扫掠控制配件内；

将所述扫掠控制配件螺接到所述薄膜分离容器上；

将扫掠控制歧管安装到所述薄膜分离容器上，其中所述扫掠控制歧管连接到且对准到所述中心配件上；并且将阀安装到所述扫掠控制歧管上，其中所述阀具有连接到空气压缩机上的电子控制器件，以便所述电子控制器件使所述阀能够随着空气压缩机的工作循环而循环打开或闭合。

19.一种使用具有整体扫掠控制装置的薄膜分离设备的方法，包括：

使用薄膜分离部件将渗透气体从非渗透气体中分离出来，其包括：

使供给气体流入到连接于所述薄膜分离部件上的供给气体入口导管内；

使供给气体流入到具有渗透部分和非渗透部分的薄膜内，其中所述薄膜包装在薄膜外壳中；

使非渗透气体流入到流体连接到所述薄膜的非渗透部分上的产品出口导管内，其中通过所述产品出口导管将大部分非渗透气体从所述薄膜分离设备中引导出；

使少部分非渗透气体流入到连接于所述薄膜分离部件上的扫掠控制部件内，其包括：

使少部分非渗透气体流过连接到所述薄膜外壳上的扫掠歧管；

使少部分非渗透气体流入到扫掠入口导管内，所述扫掠入口导管提供从所述扫掠控制部件到所述薄膜的非渗透部分的气体连接；和

使少部分非渗透气体流入到阀内，所述阀具有连接到空气压缩机上的电子控制器件，以便所述电子控制器件使所述阀能够随着空气压缩机的工作循环而循环打开或闭合，并且所述阀具有多个位置且连接到所述扫掠入口导管和所述扫掠歧管上，其中：

所述阀的多个位置控制少部分非渗透气体进入孔口的通道，其中将少部分非渗透气体从所述薄膜外壳内的大部分非渗透气体中转移出；并且

所述孔口控制沿着所述薄膜的渗透部分传递少部分非渗透气体的扫掠流；以及

使用连接到所述薄膜外壳上的扫掠出口导管将扫掠流从扫掠控制部件带出来。

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