CN102834166B - 过滤膜组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造膜组件的方法，包括：多个平行并排设置的、伸长的过滤元件（1），其每个具有纵向通道（1.1）；围绕过滤元件（1）的壳体（7）以及在壳体（7）与过滤元件（1）之间的聚集室（9）。

Description

过滤膜组件及其制造方法

本发明涉及一种过滤膜组件。这种膜组件包括伸长的过滤元件，该过滤元件从至少一个纵向通道穿过并且由多孔材料构成，例如由陶瓷构成。此外，该组件包括壳体，该壳体围绕过滤元件并且与过滤元件一起形成聚集室。

这种组件如下地工作：待处理的介质被引入每个纵向通道的其中一个端部中，该介质为所谓的未滤出物。在未滤出物的路径上，滤出物穿过纵向通道的壁面以及过滤元件的多孔材料，到达在过滤元件与壳体之间的所述的聚集室并且从那里作为滤出物排出。未滤出物在纵向通道的另外的端部上排出并且必要时回引至纵向通道的首次提及的端部，以便因此形成循环。纵向通道的壁面涂覆有同样一定程度可透过的材料。通常非常薄的层通常形成实际的过滤装置。

唯一的过滤元件具有多个纵向通道(多通道元件)。多个这样的多通道元件组合并且由此形成膜组件。

在过滤元件的端侧的端部上有端侧板。该板形成在壳体与过滤元件之间的环形室的边界，更确切地说，环形室对外部周围环境密封，至少是液密的。密封会有问题，因为在工作期间不同的温度处于主导，这些温度引起部件的膨胀和收缩，更确切地说以不同方式膨胀和收缩。端侧的界板例如可以由不锈钢构成。

从EP0270051B1以及DE69019552T2中公开了实施例。EP1374979A2描述了一种过滤膜组件，其具有多个套管状的单个过滤毛细管，其在端部利用浇注材料聚束。DE60024966T2公开了一种带有多个同心的过滤管的热塑性过滤涡形装置。US2008/0035270A1涉及一种带有多个纤维的过滤膜组件，其端部通过环绕浇注聚束。US2007/0144716A1描述了一种具有多孔膜的装置，其端部通过浇注一体式地接合。

本发明所基于的任务是构建上述结构类型之一的组件，使得在壳体与过滤元件之间的连接是绝对密封的并且在工作期间也保持密封，并且制造成本低。

该任务通过如下方案来解决。

一种过滤膜组件，包括：多个伸长的过滤元件，其分别具有多个纵向通道；围绕所述过滤元件的壳体，其中所述过滤元件在其两个端部区域中被材料环绕浇注，其中，

所述材料在硬化之后形成包围所述多个过滤元件的安装环，

壳体推移到安装环上并且与安装环密封地连接或者通过在唯一的浇注过程中的制造而与两个安装环之一是一体式的，使得所述过滤元件构建为扁平膜，以及在所述过滤元件之间存在扁平的且宽的中间空间，所述纵向通道的壁面涂覆以过滤材料，使得待过滤的介质能够通过所述纵向通道引导，并且滤出物能够穿过中间空间和通过安装环在壳体与扁平膜之间形成的聚集室引导，

其中，所述扁平膜具有垂直于所述纵向通道的平坦的横截面，所述平坦的横截面是扁平形的。

一种用于制造如上所述的过滤膜组件的方法，其中，该方法包括如下步骤：将塑料构成的浇注材料施加到多个扁平膜过滤元件的一个端部区域上，使得所述浇注材料将所述多个扁平膜过滤元件在端部侧包覆并且在此形成安装环；将所述浇注材料硬化；将塑料构成的浇注材料施加到所述多个扁平膜过滤元件的另一个端部区域上，使得所述浇注材料将所述多个扁平膜过滤元件在另一端部侧包覆并且在此形成安装环；将壳体推移到安装环上；将安装环相对壳体密封。

本发明的基本思想在于，由塑料构成的浇注材料例如热塑性塑料尤其是聚合物施加到过滤元件的端部区域上。塑料因此隔离过滤元件之间的中间空间。塑料形成安装环，安装环(又在过滤元件的端部区域中)围绕过滤元件。

表述“塑料”可以在最为宽泛的意义下理解。这样，例如也考虑热固性塑料或双组分塑料如环氧化物或丙烯酸盐。

该方法在过滤元件的束的两个端部上实施，使得形成两个安装环。然后，壳体推移到两个安装环上并且由此推移到过滤元件束上。

在根据本发明的多通道元件的情况下，安装环首先安置在过滤元件的一端部上，并且随后安置在过滤元件的另一端部上，其又由塑料浇注材料构成。在安置之后，在两种情况中让塑料浇注材料硬化。同样过程在其他端部上进行。随后，又将壳体推移到两个安装环上。

壳体可以由与安装环相同的材料形成。壳体甚至可以与两个安装环之一是一体式的，更确切地通过在唯一的浇注过程中制造。

所述结构类型的具有陶瓷过滤元件的过滤设备中的已知的问题在于热作用情况下不同强度的膨胀。当使用不同热膨胀系数的材料时，始终存在该问题。

因此建议的是，至少在安装环之一上将壳体的支承装置构建为浮动支承体，使得在陶瓷部分与壳体之间不出现不允许的热应力。

壳体可以设置有用于输送或排出介质的接头，例如针对待处理的介质(所谓的未滤出物)或针对处理过的介质(滤出物)。如果壳体由热塑性材料制造，则合适的是浇注连接管。

参照附图更为详细地阐述了本发明。其中详细地示出了如下内容：

图1以透视图示出了陶瓷构成的单个中空纤维(套管(意大利面条状Spaghetti))。

图2以垂直轴线的横截面示出了三条组合成束的套管。

图3示出了套筒包围的套管束。

图4以示意图示出了图3的对象，其中一端部浸入槽中，该槽包含浇注材料。

图5示出了在浇注材料硬化之后的带根据图3的套筒的束。

图6以透视图示出了多通道元件的端部区域。

图7示出了设置有安装环的图6的对象。

图8以俯视图并且部分剖切地示出了完整的过滤设备，该过滤设备在壳体中包括多个过滤元件。

图9以正视图并且部分剖切地示出了另一过滤装置。

图10以俯视图示出了根据图9的装置。

图11以横截面示出了根据本发明的具有五个扁平膜的过滤设备的实施形式。

图1中所示的套管元件1由陶瓷构成。套管元件包围纵向通道1.1。图2中示出的套管束包括三条套管1，其分别具有纵向通道1.1。三条套管包含在空腔1.2间。

图3示出了套筒2包围的套管1的束。套筒2具有多个穿通部2.1，使得在空腔1.2与外部环境之间存在导通的连接，其中空腔分别在彼此相邻的套管1之间。

图4示意性地阐明了安装环3的安置(也参见图5)。为此目的，图3的对象用其一端部浸入浇注材料4中，浇注材料在槽5中。浇注材料4由塑料构成，例如由热塑性材料构成或由合成树脂构成。浇注材料在图3的对象浸入之后通过穿通部2.1侵入套管1中的空腔1.2中并且填充空腔。在浇注材料硬化之后形成图5中所示的对象，因此形成由套筒2包围的具有安装环3的套管束。

对于过滤过程而言需要纵向通道1.1保持敞开。这可以以不同方式实现。如果该束的下部端面是绝对平坦的并且与槽5的底部平齐，则可以避免浇注材料侵入纵向通道1.1中。此外，纵向通道1.1的端部可以设置栓塞，但这是费事的并且复杂的。最后，该束可以在达到根据图5的状态之后在其下部上通过剪切而缩短了所期望的段，因为浇注材料由于纵向通道的直径小而不过多地侵入纵向通道中。

图6示出了带有纵向通道6.1的多通道元件6的端部区域。元件6由陶瓷构成。该元件的横截面为六边形。在此，其他横截面也是可能的，例如为圆形的或椭圆的。

安装环的安置在多通道元件的情况下与在套管元件的情况一样进行。参见图4和5。然而在此唯一且仅涉及安装环3的安置。而在图2所示的束的情况下不再涉及类似空腔1.2的空腔的填充。

安装环3在任何情况下都牢固地在套管束上或在单通道元件上。现在必须制造与壳体的结合(Vereinigung)。在图8中看到完成的过滤装置。在此情况下，多个多通道元件6被壳体7包围。代替多通道元件6也可以设置套管元件。

壳体7在所示的实施形式中由热塑性材料构建。在此涉及构建支承环3的材料。壳体7和支承环3在唯一的浇注过程中制造并且因此为一体式的。这总是适用于下部安装环3.1，其在一定程度上形成壳体7的底部。然而并不适用于上部安装环3.2。在上部安装环与壳体的上部端部之间存在接合部，使得在上部安装环3.2与壳体7之间可以轴向相对运动。由此也保证了壳体7在过滤装置工作期间可以以不同于壳体所包围的部件(即多通道元件6)的程度膨胀。

但在该位置上也需要密封件。参见O形环8。O形环装入上部安装环3.2的外周中。其已经在安装环3.2的浇注过程中注入到该安装环中。

各个多通道元件6被聚集室9包围。

壳体7包括下部盖板7.1和上部盖板7.2。此外，在壳体7的圆柱体部分上模制有两个出口套接管，即下部出口套接管7.3和上部出口套接管7.4。

根据图8的过滤装置如下工作：

待过滤的介质(未滤出物)通过下部盖板7.1流向多通道元件6的下端侧。在那里，介质流入纵向通道6.1并且流经纵向通道。介质随后从纵向通道6.1的上部端部排出并且到达上部盖板7.2。

在该路径上，滤出物横向于纵向通道6.1中的流动方向穿过各个多通道元件6的多孔陶瓷材料并且到达聚集室9。滤出物从那里到达下部出口7.3以及上部出口7.4。

已知地，进入上部盖板7.2中的未滤出物可以进行循环，并且输送给另外的或同一过滤装置，在过滤装置中进行另外的过滤过程。

图9和10中所示的过滤装置又具有由热塑性材料构成的壳体。过滤元件1为套管结构类型。

图11中所示的过滤装置的可替选的实施形式具有在该图中未示出的与图9和10中的壳体类似的壳体。然而，多通道元件并不是圆形的(“管状膜”)而是以五个总体上扁平的元件6a-6e形式构建(“扁平膜”)，在其之间存在扁平的并且宽的中间空间10。在此，扁平膜6a和6e以及扁平膜6b和6d相同地构建，然而彼此镜像地设置。总体上，扁平膜6a-6e的外部轮廓与进入管状壳体的插入部匹配。应理解的是，在其他未示出的实施形式中也可以使用其他数目的扁平膜。

两个外部扁平膜6a和6e的横截面具有典型的圆形区段的形状，其一侧由圆形弧而另一方面由圆形弦形成边界。内部扁平膜6b、6c和6d分别由圆形弧和两个圆形弦形成边界。所有五个扁平膜6a-6e的高度h相同。其在图11中出于示出原因仅针对图11中的上部扁平膜6b而绘出。在此也应理解的是，在未示出的实施形式中也可以使用其他横截面，例如椭圆形的或自由形式的横截面。在每个扁平膜6a-6e中存在多个纵向通道6.1，其中在图1中出于示出原因仅一个设置有附图标记。纵向通道6.1在此具有大致方形的横截面，但其也可以具有其他横截面。

根据图11的实施形式的制造和材料与前面的实施形式相同。首先，以所希望的方式和方法并且以彼此间所期望的距离设置扁平元件6a-6e。随后，扁平膜6a-6e的轴向端部以塑料材料浇注，如示例性结合图4和图5中的其他实施例所示并且参照上面所描述的那样。在轴向端部上形成相应的安装环，其中在图11中仅可看到其中一个端侧的安装环3.1。塑料材料在扁平膜6a-6e的轴向端部上也在中间空间10中，由此可靠地且持久地形成中间空间。

功能也基本上对应于如已在上面结合管状膜6所示的功能。在待过滤的介质通过纵向通道引导期间，滤出物通过中间空间10和经由安装环3.1形成的在壳体与扁平膜6a-6e之间的中间空间引导。

Claims (12)

1.一种过滤膜组件，包括：

多个分离的伸长的过滤元件(6a-6e)，其分别具有多个纵向通道(6.1)；围绕所述过滤元件(6a-6e)的管状壳体(7)，

其中所述过滤元件(6a-6e)所有一起在其两个端部区域中被一体式塑料材料环绕浇注，使得所述塑料材料直接接触所有过滤元件，其特征在于，

所述塑料材料在硬化之后形成包围所述多个过滤元件(6a-6e)的安装环(3)，

壳体(7)推移到安装环(3)上并且与安装环密封地连接或者通过在唯一的浇注过程中的制造而与两个安装环之一是一体式的，

所述过滤元件构建为扁平膜，以及在所述过滤元件之间存在中间空间(10)，所述中间空间(10)的宽度延伸远远大于其高度延伸，

所述纵向通道(6.1)的壁面涂覆以过滤材料，使得待过滤的介质能够通过所述纵向通道(6.1)引导，并且滤出物能够穿过中间空间(10)和通过安装环(3)形成在壳体(7)与扁平膜之间的聚集室(9)引导，

其中，所述过滤膜组件包括多个扁平膜，每个扁平膜具有垂直于所述纵向通道的平坦的横截面，每个横截面的边界包括圆的弦，所述圆的直径小于包围所述多个过滤元件的安装环的直径；

其中，所述扁平膜的外轮廓大体适应于用在管状壳体(7)中；

所述扁平膜的平坦的横截面的圆的弦关于所述安装环内的中心轴镜像对称地设置；

在扁平膜的平坦的横截面中，在所述圆的弦的对面设置有另一圆的弦或圆形弧。

2.根据权利要求1所述的过滤膜组件，其特征在于，壳体(7)由塑料构成。

3.根据权利要求1或2所述的过滤膜组件，其特征在于，壳体(7)分别具有用于未滤出物以及滤出物的接头。

4.根据权利要求1或2所述的过滤膜组件，其特征在于，三个密封元件浇注到安装环(3)上。

5.根据权利要求1或2所述的过滤膜组件，其特征在于，所述扁平膜为圆形区段形。

6.根据权利要求1或2所述的过滤膜组件，其特征在于，所述壳体(7)由热塑性塑料或热固塑料或双组分塑料构成。

7.一种用于制造根据上述权利要求1至6之一所述的过滤膜组件的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

将塑料构成的浇注材料(4)施加到多个扁平膜过滤元件(6a-6e)的一个端部区域上，使得所述浇注材料将所述多个扁平膜过滤元件(6a-6e)在端部侧包覆并且在此形成安装环(3)；

将所述浇注材料(4)硬化；

将塑料构成的浇注材料(4)施加到所述多个扁平膜过滤元件(6a-6e)的另一个端部区域上，使得所述浇注材料将所述多个扁平膜过滤元件(6a-6e)在另一端部侧包覆并且在此形成安装环(3)；

将壳体(7)推移到安装环(3)上；

将安装环(3)相对壳体(7)密封。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述过滤元件(6a-6e)的端部区域浸入浇注材料(4)中。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，使用套管来形成安装环(3)。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，至少安装环(3)的壳面以机械方式处理。

11.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，分别至少一个密封圈一体浇入安装环中。

12.根据权利要求7所述的过滤膜组件，其特征在于，所述浇注材料是由热塑性塑料、热固塑料或双组分塑料构成。