CN102238997A - 用于密封膜组件的方法 - Google Patents

Abstract

在一种用于密封膜组件的方法中，将密封件(4)或密封剂引入保持住管束(2)的顶板(3)与保持住顶板(3)的装配圈(10)之间。作为替换，提供含有石英砂的密封剂，用于封闭顶板中的裂纹。

Description

用于密封膜组件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于密封膜组件的方法，特别是用于密封以下这些膜组件，即，在这些膜组件中，带有大量特别是多孔的、具有膜的管或空心纤维的管束或空心纤维束在端侧上由顶板收嵌和密封闭合。

背景技术

在此，使用由合成材料、复合合成材料构成的，必要时也是带有层式结构的、由陶瓷或金属构成的管、管束，特别是空心纤维束。

在燃料电池中，在一束这种管或空心纤维内进行燃料成分的输送，因此，这种作为微型反应器设计的小管通常也设有膜，通过这些膜，相互反应的燃料成分得以分开。

此类管束的另一个应用领域是由有机再生原料构成的，例如由生物乙醇构成的动力燃料的提纯。如果生物乙醇流过构成半透膜的管，那么通过膜脱去存在于生物乙醇中的水。这种膜组件例如在PCT/EP2006/001467中有所介绍。

这种管束通过灌封而在端侧上收嵌和闭合在顶板内。由此，管束的端部彼此围绕，并在使用密封圈的情况下同时向着壳体、管道或这类部件实现密封闭合。为进行灌封，使用合成树脂例如环氧树脂，或如在PCT/DE2007/000020中所阐释的那样，使用金属或合金。

使用带有自然不同的热膨胀系数的不同材料会导致巨大的热负荷，这种热负荷可能造成裂纹、断裂或更多诸如此类的现象，进而造成在顶板区域内的不密封性，这经常导致整个装置的失效。

除了由于有缺陷的或安放不当的密封圈而引起的频繁的不密封性外，经常也出现顶板的断裂。在此，可以区分出两种典型的断口形状。第一种断口形状是呈环形的、呈半月形的断裂，这种断裂在轴向上在顶板的外层延伸。

径向断裂在光学检测灌封顶面时显现得并不明显。但如果取下保持住顶板的装配圈的话，这些裂纹是清晰可见的。这些裂纹明显出现在装配圈与顶板之间的密封圈下，并传播到顶板的结晶区段内，在此多次分叉，并一定会造成顶板整块折断。

为识别经常会导致不密封性的这种缺陷必需的是，松开装配圈，从壳体取下带有管束的顶板并使其经受目视检查。

如果确定缺陷，那么简单地更换膜组件的这些内装件。这种做法是耗费的且昂贵的。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种方法，利用该方法能以简单方式重新密封所述类型的不密封进而功能变差或发生故障的膜组件。

为了修复通过在此类膜组件的顶板中径向延伸的裂纹导致的有缺陷的密封而提出各种方法。特别是作以下设想，即，为密封径向裂纹而在保持住管束的顶板与保持住顶板的装配圈之间引入附加的密封件。这种相对此外常用的O形圈而言在装配圈与顶板之间在轴向上延伸的附加的密封件可以按照密封圈的类型，优选以密封带的形式例如单独构造成，或通过填塞到顶板与装配圈之间的间隙中的密封剂来构造成。

如果实施为单独构造的、在轴向上延伸的密封带结构，则该密封带取代(有缺陷的)O形圈，并且此外，可靠地封闭在顶板内在轴向上处于O形圈前的径向裂纹。如果确定在轴向上裂纹形成超过O形圈，或O形圈例如开裂或变形而完全不能使用，那么在压力下引入的密封剂可以在轴向上穿过O形圈填满装配圈与顶板之间的径向间隙以及用于O形圈本身的环形槽，并且必要时在顶板的整个轴向延伸上将顶板密封。

此外，在使用单独构成的密封圈情况下的结构设计方案中，设置有具有呈T形的横截面的由聚四氟乙烯构成的这种密封圈，其中，该密封圈的一个臂安装在顶板与装配圈之间，并且另外两个臂由辅助圈在轴向上向着顶板的上侧顶紧，并在径向上向着装配圈的内侧顶紧。

由此，除了密封在轴向上处于顶板与装配圈之间的O形圈前的径向裂纹和/或断口外，也可以密封开头所阐释的顶板的半月形外缘侧和轴向延伸的裂纹。

此外，通过这些措施消除顶板与装配圈之间的O形圈的功能缺陷，而无需强制性地更换该O形圈。

在使用例如由聚四氟乙烯(PTFE)构成的、在截面上呈T形的这种密封圈时，优选为将该密封圈进行填塞，从而使得该密封圈的材料也尽可能填满顶板内出现的裂纹、孔或诸如此类。为此可以作如下设置，即，将辅助圈在轴向上向着顶板顶紧，例如通过抵着覆盖顶板的罩的弹簧的力来顶紧。作为选择或附加，可以通过辅助圈的几何形状，例如基于波形金属环的应用，既在径向上也在轴向上产生弹簧力。

如果在顶板与装配圈的内侧之间的间隙以密封剂填塞，那么弹性持久的硅树脂优选为密封材料，这种硅树脂具有高耐热性，并且是无溶剂的。

为提高这种密封剂的机械和化学抵抗能力，此外作如下设置，即，对密封剂添加石英砂，该石英砂的粒度自然需要匹配于裂纹尺寸。

附图说明

现借助附图对按照本发明的方法进行详细阐释，在附图中仅示意性地表示出实施例。在附图中：

图1示出穿过用于阐释依据本发明的方法的第一膜组件的部分的且简化的剖面；以及

图2示出另一剖面。

具体实施方式

为了密封在图2中以剖面简化表示出的、带有保持住管束2或单管的顶板3的膜组件1，设置有单独构造成的附加密封圈4，该密封圈既密封在依据箭头5的周边上的裂纹，也密封位于外面的依据箭头6在轴向上延伸的裂纹。

密封圈4在横截面上基本上是呈T形的构型。三臂密封圈4的一个臂7在轴向上带状延伸，并且在径向上在顶板3的外侧8与保持住顶板3的装配圈10的内侧9之间延伸。由此，例如当常用密封圈11的功能没有得到保证时，密封圈4的这个在轴向上成带状地延伸的臂7既可以密封顶板3的依据箭头5的径向裂纹和/或断口，也可以承担该常用密封圈11的功能。

密封圈4的另一个臂12覆盖顶板3的上侧13进而也覆盖在该处出现的、依据箭头6的在轴向上到达顶板3深处中的裂纹。

密封圈4的第三臂14如臂7那样贴靠在装配圈10的内侧9上并由辅助圈15向装配圈10的内侧顶紧。优选的是，将臂7和平放在上侧13上的臂12在轴向上进行填塞，并且然后这些臂填满在上侧13中所述轴向延伸的裂纹和在周边上径向延伸的裂纹，这些裂纹在轴向上处于密封圈11的前面，在图2中处于该密封圈的上方。

有效的是，在这种背景下密封圈由聚四氟乙烯、PTFE构成。

为通过辅助圈15建立密封圈4的尽可能高的轴向贴紧力，可以将该辅助圈在轴向上向着顶板顶紧，例如通过抵着在附图中未示出的覆盖顶板的罩的弹簧来顶紧。

作为对前面阐释的方法的替换或附加，裂纹、断开或诸如此类可以利用密封剂特别是硅树脂基础上的密封剂来填充，这种密封剂弹性持久，具有高耐热性并且是无溶剂的。这种密封剂可以是优选地还添加适当粒度的石英砂的硅橡胶或这类物质。

如果以这种方式利用所引入的密封剂29来修复在膜组件23的顶板22的上侧21内的例如裂纹(在图2中未按比例示出)，那么对于膜组件23的新密封而言足够的是，在顶板22与装配圈24之间的环形间隙同样利用密封剂25来填塞，必要时同样在轴向上经过损坏的密封圈26。在顶板22的周边上的裂纹以这种方式来可靠地封闭，并且密封圈26的功能缺陷得到消除。

有利的是，在所阐释的方法中，这些方法可以根据所出现的损坏各自自身地或以适当的组合来使用。

Claims (9)

1.用于密封膜组件的方法，其特征在于，将附加的密封件(4、25)引入保持住管束(2)的顶板(3)与保持住所述顶板(3)的装配圈(10)之间。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密封件是单独构造成的、在轴向上带状延伸的密封圈(4)。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，所述密封圈(4)具有呈T形的横截面，将所述密封圈(4)的一臂(7)在径向上引入顶板(3)与所述装配圈(10)之间，并且将另外两个臂(12、14)由辅助圈(15)在轴向上向着顶板(3)的上侧(13)顶紧，并在径向上向着所述装配圈(10)的内侧(9)顶紧。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，所述辅助圈在轴向上向着顶板顶紧。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，所述辅助圈通过抵着覆盖所述顶板的罩的弹簧的力来顶紧。

6.按权利要求3至5之一或多项所述的方法，其特征在于，由于所述辅助圈的几何形状该辅助圈本身具有弹簧作用。

7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密封件是填塞的密封剂(25)。

8.用于密封膜组件的方法，其特征在于，所述顶板的轴向延伸的裂纹利用密封剂(29)来封闭。

9.按前述权利要求之一或多项所述的方法，其特征在于，对所述密封剂添加石英砂。

Images