CN101703891B - 支撑式管式膜组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支撑式管式膜组件，包括顺次固定连接的待滤液进口端盖、外壳和待滤液出口端盖，外壳内设有平行放置的管式膜，外壳上设有透过液出口，外壳内还设有与管式膜数量相同的支撑管，一根支撑管内放置一根管式膜，外壳的两端均设有固定装置，固定装置包含盖板、花盘和压板。本发明通用性强，即能够在高压的情况下使用、使用寿命长、构造简单、拆装方便且便于维修。

Description

支撑式管式膜组件

技术领域

本发明涉及环境水处理技术和膜分离技术领域，特别涉及一种支撑式管式膜组件。

背景技术

膜分离技术是以半透膜为选择障碍层，以膜两侧的压力差为传质动力，利用各组分透过膜的孔径不同，允许混合物中某些组分透过而保留其他组分，从而达到分离目的的技术。

现有的膜分离组件形式主要有：平板式、中空式、卷式和管式。平板膜单位膜面积小、过滤效率差且装卸膜困难；中空膜和卷式膜易堵塞且不易清洗，不适用于高粘度、高固含量及进水水质要求低的体系；管式膜过滤性能较强且装卸简单、不易堵塞，因此，常用于高粘度、高固含量及进水水质要求低的体系。

现有的管式膜组件由三部分组成：外壳、管式膜和环氧树脂。由于管式膜的直径较大，导致管式膜组件的装填密度小于中空纤维组件和卷式膜组件，因此，管式膜组件往往以加大长度的方式弥补这一不足，其长度一般在3600mm至5000mm之间。当多根管式膜相互平行的、裸露的放置在外壳内，仅靠外壳两端固化的环氧树脂提供一点微量的支撑力时，工作中的管式膜元件就易发生弯曲变形，从而导致待滤液流体在管式膜组件内通过方式也因此发生改变，在管壁内部产生额外摩擦力。

现有管式膜的膜体外侧支撑多采用无纺材料带子螺旋缠绕而成，在制造时相邻无纺材料带子之间有相邻的边，通过热封工艺把无纺材料螺旋缠绕时重叠的边焊接到一起形成管状支撑体，最后在管内侧涂覆铸膜液形成管式膜。这种管式膜制备工艺导致相邻无纺材料带子焊接的地方在外界压力下容易断裂造成膜组件不能使用。当管式膜组件内管式膜发生弯曲变形后，更增加了焊缝断裂的可能，必将影响管式膜的使用。

在常用几种膜组件形式中，常规管式膜组件端头多采用环氧树脂密封，这主要考虑到环氧树脂固化后其优良的物化惰性。但采用环氧密封方式的管式膜组件有两个缺点：其一，随着料液体系温度的增加，环氧树脂与膜组件之间的黏附力会减弱，从而导致整个管式膜组件的强度变弱，这就限制了管式膜组件用于高温物料体系的处理；其二，这种技术最大的缺点是膜组件的一次性使用，由于环氧树脂固化后有很好的物化惰性，管式膜组件成为一体，在膜组件使用中，当整个膜组件中一只或几只管式膜破裂将导致整个组件无法使用，这一技术弱点既增加了使用成本，也浪费了大部分可用资源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有管式膜组件通用性低、使用寿命短的技术问题，提供一种过滤效果好、通用性强、拆装方便、结实耐用的支撑式管式膜组件。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种支撑式管式膜组件，包括顺次固定连接的待滤液进口端盖、外壳和待滤液出口端盖，外壳内设有平行放置的管式膜，外壳上还设有透过液出口，外壳内还设有与外壳轴平行的支撑管，其数量与管式膜相同，每根支撑管内放置一根管式膜，支撑管管壁上设有至少一个的小孔，管式膜长于支撑管；待滤液进口端盖和外壳之间、外壳和待滤液出口端盖之间均设有固定装置，固定装置包含盖板以及位于盖板外侧的花盘和压板，花盘位于盖板和压板之间，三者紧贴并通过紧固件连接；所述盖板、花盘和压板上均设有位置对应的孔，盖板上孔的直径等于支撑管的外径，花盘和压板上孔的直径不小于管式膜的外径；支撑管的两端分别插入盖板上位置对应的孔中，支撑管与盖板的连接处为密封连接，管式膜的两端穿过盖板和花盘上的孔，插入压板上位置对应的孔中。

工作时，从待滤液进口端盖向管式膜组件内倒入待滤液，通过管式膜过滤待滤液，过滤后的透过液流入管式膜与支撑管之间，再顺着支撑管管壁上的小孔流入外壳内，最终从透过液出口排出。在管式膜外套上一层支撑管，能够加大对管式膜的支撑力，从而克服管式膜易弯曲变形的缺点，也使得管式膜组件能够在高压的情况下使用，普通的管式膜组件只能耐受0.4-0.6MPa的压强，而本发明管式膜组件能耐受1MPa的压强；外壳两端的固定装置能起到固定支撑管和管式膜的作用，同时又进一步增强了支撑管对管式膜的支撑作用，而盖板与支撑管之间的密封连接，如焊接，更能起到密封效果，使待滤液不能顺着盖板与支撑管之间的间隙流入外壳内。花盘和压板主要起支撑、固定管式膜的作用。花盘较软，垫在压板和盖板中间，能使三者更容易紧贴，且还能在管式膜端头起到一定的密封作用；压板较重，压在花盘上能加强对管式膜的固定作用。因此，花盘和压板上孔的直径不会大于管式膜外径太多，能达到紧配合的效果最好。当管式膜损坏时，只要松开固定装置上的紧固件，将花盘和压板取下，即可拔掉坏的管式膜，换入新的、型号相同的管式膜继续使用，装卸便捷。此外，这种仅需替换管式膜、其它部件均能反复使用的结构，也延长了管式膜组件的使用寿命。一般管式膜组件的使用寿命为一年，而本发明管式膜组件的使用寿命为三年，大大节约了生产成本。

此外，为了提高过滤效果，防止过滤时待滤液直接渗漏到支撑管内，所述支撑管两端的管口与管式膜之间还设有密封件，所述密封件由密封圈和衬圈组成。这样，即使管式膜与花盘和压板之间有空隙，待滤液也会被挡在密封圈之上，不会进入支撑管。

为进一步为加大支撑管的支撑力度，支撑管管壁上的小孔不能太大，由于一般的管式膜直径在5-50mm之间，而支撑管直径比管式膜略粗，因此，支撑管上小孔直径范围在0.1-2mm之间。当支撑管越粗时，管壁上设置的小孔可以适当的大一点。

为进一步为加大支撑管的支撑力度、保证管式膜组件的过滤效果，支撑管的内径与管式膜的外径比值大于1，小于等于1.5。支撑管的内径与管式膜外径的大小相差太大，不仅支撑力度会减弱，而且会减少整个管式膜组件中装载的管式膜数量，从而影响管式膜组件的过滤效果，因此，越细的管式膜，选用的支撑管也越细，例如，5mm的管式膜可选用5.5mm的支撑管。

为进一步加强对管式膜的支撑、密封作用，花盘和压板上孔的直径等于管式膜的外径。

本发明的优点在于：管式膜组件的通用性强，即能够在高压的情况下使用、使用寿命长、构造简单、拆装方便且便于维修。

附图说明

图1是本发明支撑式管式膜组件的剖面图。

图2是图1沿A-A向的截面图。

图3是本发明支撑式管式膜组件的截面图。

图4是本发明密封件、花盘和压板局部放大的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明支撑式管式膜组件通过螺栓4将待滤液进口端盖8-1、外壳5和待滤液出口端盖8-2顺次固定连接，其连接处也可使用O型圈密封，外壳5外壁上还设有透过液出口19，待处理的待滤液通过待滤液进口端盖8-1及待滤液出口端盖8-2进出管式膜组件，待滤液过滤后得到的透过液通过透过液出口19排出外壳。

外壳5内设有37根平行于外壳5内壁放置的管式膜9，每一根管式膜9上均套有一根支撑管7；待滤液进口端盖8-1和外壳5之间、外壳5和待滤液出口端盖8-2之间均设有固定装置，固定装置包含盖板6、花盘10和压板11，三者上设有位置相对应的开孔，其中，盖板6可采用焊接技术固化在外壳5两端。

盖板6用于固定支撑管7，支撑管7的两端分别插入盖板6上位置对应的孔中，盖板6上孔的直径等于支撑管7的外径，两者连接处通过焊接固定，这样不仅起到端头密封的作用，防止待滤液顺着盖板6与支撑管7之间的间隙流入外壳5内，同时也更易于使支撑管7平行于外壳5，达到增强支撑管对管式膜支撑力的效果。

花盘10和压板11用以固定管式膜9的位置，管式膜9的两端穿过盖板6和花盘10上的孔，插入压板11上位置对应的孔中，花盘10和压板11上孔的直径等于管式膜9的外径。

如图2所示，盖板6的四周设有6个孔2，通过孔2可以将盖板6、花盘10和压板11用螺栓3顺次紧贴固定，盖板中部设有37个孔1，可用以容纳支撑管7的插入。

如图3所示，支撑管7管壁上开设有均匀的小孔18，该小孔的直径一般在0.1-2mm之间，分离后得到的过待滤液顺着小孔可流入外壳5内。

如图4所示，每一个支撑管7两端的管口与管式膜9之间，均设有一组密封件保证管式膜9端头的密封，密封件由密封圈15和衬圈16。

组件运行时，从待滤液进口端盖8-1进入管式膜组件的待滤液通过压板11的开孔流入管式膜9，通过管式膜9分离出需要的过待滤液，过待滤液透过管式膜9进入支撑管7，再通过支撑管7上的小孔18流入外壳5内汇集，最终由透过液出口19流出。未透过管式膜9的料液顺着管式膜9由待滤液出口端盖8-2流出组件，进行循环过滤。一旦有管式膜损坏，将花盘10和压板11取下，装入新的管式膜9，再将花盘10和压板11装上，即可继续使用。

Claims (5)

1.一种支撑式管式膜组件，包括顺次固定连接的待滤液进口端盖(8-1)、外壳(5)和待滤液出口端盖(8-2)，外壳(5)内设有平行放置的管式膜(9)，外壳(5)上还设有透过液出口(19)，其特征是：外壳(5)内还设有与外壳(5)轴向平行的支撑管(7)，其数量与管式膜(9)相同，每根支撑管(7)内放置一根管式膜(9)，支撑管(7)管壁上设有至少一个的小孔，管式膜(9)长于支撑管；待滤液进口端盖(8-1)和外壳(5)之间、外壳(5)和待滤液出口端盖(8-2)之间均设有固定装置，固定装置包含盖板(6)、花盘(10)和压板(11)，由外壳(5)向两个端盖方向依次为盖板(6)、花盘(10)和压板(11)，三者紧贴并通过紧固件连接；所述盖板(6)、花盘(10)和压板(11)上均设有位置对应的孔，盖板(6)上孔的直径等于支撑管(7)的外径，花盘(10)和压板(11)上孔的直径不小于管式膜(9)的外径；支撑管(7)的两端分别插入盖板(6)上位置对应的孔中，支撑管(7)与盖板的连接处为密封连接，管式膜(9)的两端穿过盖板(6)和花盘(10)上的孔，插入压板(11)上位置对应的孔中，所述支撑管(7)两端的管口与管式膜(9)之间还设有密封件。

2.根据权利要求1所述的支撑式管式膜组件，其特征是：所述密封件由密封圈(15)和衬圈(16)组成。

3.根据权利要求1或2所述的支撑式管式膜组件，其特征是：支撑管(7)管壁上小孔直径范围在0.1-2mm之间。

4.根据权利要求1或2或3所述的支撑式管式膜组件，其特征是：支撑管(7)的内径与管式膜(9)的外径比值大于1，小于等于1.5。

5.根据权利要求1或2或3所述的支撑式管式膜组件，其特征是：花盘(10)和压板(11)上孔的直径等于管式膜(9)的外径。

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