CN103153427B - 液体脱气薄膜接触器、元件、系统及相关方法 - Google Patents

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Abstract

在至少某些实施例中，本发明指向接触器、元件、系统、及/或制造方法、及/或使用方法，这些使用方法包括将液体脱气。在至少特别可能的优选实施例中，接触器或模块被整体地封装，具有平面盘形端盖、和圆筒形外壳或壳体，该圆筒形外壳或壳体接收和支撑薄膜结构。在至少特别可能的优选实施例中，平面盘形端盖的每一个具有在其中的中心开口，具有在其中的另一个开口，及在外壳或壳体中由至少一个保持元件，如卡环或锁紧环，保持到位，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接收气体端部端口或螺纹管。在至少特别可能的优选实施例中，整体封装薄膜结构在外壳或壳体中由颠倒封装过程封装到位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，以使封装物凹入。

Description

液体脱气薄膜接触器、元件、系统及相关方法
对于相关申请的交叉参考
本申请要求在2010年9月28日提交的、授予Taylor等的美国临时专利申请No.61/387,292的优先权和其利益，该临时专利申请由此完全包括在这里以供参考。
技术领域
本申请涉及薄膜接触器或模块和它们的制造和使用方法。在至少选中实施例中，本发明指向液体脱气薄膜接触器或模块和/或它们的制造和/或使用方法。按照至少选中实施例、例子或方面，本发明指向液体脱气薄膜接触器、元件、系统、及/或它们的制造方法和/或其使用方法。在至少某些实施例中，本发明指向用空心纤维薄膜接触器或模块将液体脱气，该液体具有夹杂或溶解气体。在至少特别可能的优选实施例中，接触器或模块被整体地封装，具有平面盘形端盖、和圆筒形外壳或壳体，该圆筒形外壳或壳体接收和支撑薄膜结构，该薄膜结构包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板或封装物，该管隔板或封装物固定空心纤维的每个端部，并且粘结到外壳或壳体的内部上。在至少特别可能的优选实施例中，平面盘形端盖的每一个具有在其中的中心开口，具有在其中的另一个开口，及适于在所述圆筒形外壳或壳体中由至少一个保持元件，如卡环或锁紧环，保持到位，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接收气体端部端口或螺纹管，该至少一个保持元件接收在圆筒形外壳或壳体内部中的凹槽中。在至少特别可能的优选实施例中，整体封装薄膜结构在外壳或壳体中由颠倒封装过程封装到位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，以使封装物凹入，并且然后修整封装物的端部，及优选地使用内圆车床装置打开空心纤维的端部。
发明的背景
薄膜接触器可以用于多种目的，包括但不限于：从液体除去夹杂气体；将液体去泡；过滤液体；及将气体添加到液体中。薄膜接触器已知用在多种不同用途中，例如，当从印刷时使用的油墨中除去夹杂气体时，可以使用薄膜接触器。
薄膜接触器也可以提供完成气体/液体、和液体/液体(它可包括液体/溶解固体)分离的装置。薄膜接触器典型地用来将两种不互溶流体相，例如第一液体和第二液体、或气体和液体，带到彼此接触，以实现一种或多种成分从一种流体到另一种的分离和/或转移。
空心纤维薄膜接触器典型地包括一束微孔空心纤维、和刚性壳体或外壳，该刚性壳体或外壳包围纤维束。壳体可以设有四个流体端口：用来引入第一流体的进口、用来排出第一流体的出口、用来引入第二流体的进口、及用来排出第二流体的出口。空心纤维可以在外壳内在两个端部上都封装，以形成聚合物管隔板，这些聚合物管隔板具有纤维孔，这些纤维孔在每个端部上通到壳体的公共第一和第二端盖部分中。在“管侧”或“孔腔侧”接触器中，第一端盖可以包含用于第一流体的进口，该第一流体指示为“管侧”或“孔腔侧”流体，因为它是穿过纤维的内部孔腔的流体。第二端盖包含用来排出孔腔侧流体的出口。第二流体-指示为“壳体侧”流体，典型地通过进口和出口端口进入和离开外壳，该进口和出口端口布置在管隔板之间，借此，壳体侧流体接触纤维的外表面。壳体侧流体流过在纤维束的纤维之间的空隙，并且可以定向成，与纤维长度平行或垂直地流动。作为例子，授予Prasad等的美国专利No.5,352,361可能有助于在壳体内跨过空气纤维薄膜的流体接触的背景理解，该专利全部包括在这里以供参考。
在壳体侧接触器中，接触器可以包括中心芯部，该中心芯部穿过端盖，并且具有第一端部，该第一端部用作用于第一流体的进口，该第一流体指示为“壳体侧”流体，因为它是越过空心纤维的外部或壳体的流体。第一端盖可以包含用于第二流体的进口，该第二流体指示为“管侧”或“孔腔侧”流体，因为它是穿过纤维的内部孔腔的流体。第二端盖包含用来排出孔腔侧流体的出口。第一流体-指示为“壳体侧”流体，典型地通过开孔芯部的进口和出口端口(敞开端部)进入和离开外壳，并且典型地离开和重新进入在管隔板之间的芯部中的开孔，借此，壳体侧流体接触纤维的外表面。壳体侧流体流过在纤维束的纤维之间的空隙，并且可以定向成，与纤维长度平行或垂直地流动。
因为管隔板将孔腔侧流体与壳体侧流体分离，所以孔腔侧流体不与壳体侧流体混合，并且只有在孔腔侧流体与壳体侧流体之间的转移通过空心纤维的壁发生。在纤维壁中的细孔通常填充有两种流体之一的静止层，由于表面张力和/或压力差效应，阻止其它流体进入孔中。质量转移和分离通常由扩散引起，这种扩散典型地由在两相之间的转移物质的浓度差驱动。典型地，跨过薄膜不发生对流或体积流动。
在气体/液体分离的情况下，薄膜接触器典型地用疏水空心纤维微孔薄膜构造。由于薄膜是疏水的并且具有非常小的孔，所以液体将不容易穿过孔。这样，薄膜起惰性支架的作用，该惰性支架使液和气相直接接触，而没有分散。在两相之间的质量转移由气体物质的分压差支配，这些气体物质被转移。
对于液体系统，在每个孔处的液体/液体界面典型地通过薄膜和液相压力的适当选择而不动。在这种情况下，薄膜也起惰性支架的作用，以促进两个不互溶相的直接接触，而没有混合。
这样的已知薄膜接触器可用于各种用途，包括成分与流体的分离或将一种流体的成分转移到另一种流体。例如，薄膜接触器可用来从流出流中除去污染物。在多种工业过程中，作为副产品产生污染流出流。鉴于环境担心、和/或改进过程效率的努力，常常希望的是，从流出流中除去一种或多种污染物，从而污染物不污染环境，不利地影响设备，或者从而它可以再循环。现有工业过程必须频繁地升级，以减少环境排放和/或提高效率。因此，常常产生对于过程和系统的需要，该过程和系统可对于现有设备经济地更新，以减小排放、保护设备、再循环、或改进效率。
几个因素在薄膜接触器的设计中是重要的，这些因素包括分离特性、成本、压降、重量、及效率。跨过接触器的压降应该很低，以减少对于较昂贵高压设备、对于另外的泵、或对于诸如此类的需要。低压降在更新项目中可能特别重要，在这种场合，薄膜接触器要添加在流出过程流的排出点处，因为在这个点处的过程压力典型地为大气压力或接近大气压力。质量转移的高效率是希望的，以便减小接触器的尺寸。轻重量是希望的以便降低安装和维护成本，并且在海上用途中可能特别重要。至少某些现有薄膜接触器已经发现，对于特定用途、对于极端条件、或诸如此类，在满足这些目标方面较不完全满意。例如，典型薄膜接触器的壳体部分显著地增加它们的重量和费用。壳体型接触器也典型地必须在升高压力下操作。相应地，对于新或改进薄膜接触器的需要存在，该新或改进薄膜接触器对于在特定用途中的使用、对于在极端条件下的使用，具有优于已知薄膜接触器的改进特性，具有降低成本、及/或诸如此类。本发明的至少选中实施例可能正是指向微孔空心纤维薄膜装置和/或方法的提供，该微孔空心纤维薄膜装置和/或方法解决和/或满足这些和/或其它需要、难题或问题。
能够分离流体的挡板式薄膜接触器是众所周知的，例如，见美国专利No.5,264,171、No.5,352,361、及No.5,938,922，这些专利的每一个全部包括在这里以供参考。至少某些这样的接触器可以包括开孔中心管、围绕管的多根空心纤维、固定空心纤维的端部的管隔板、位于管隔板之间的挡板、及围绕管、纤维、管隔板、及挡板的壳体。除在No.5,938,922专利中公开的之外，纤维在挡板处通常是敞开的，从而有穿过空心纤维孔腔从一块管隔板到另一块的流体连通。No.5,938,922专利公开为，使纤维在挡板处封闭，以防止在管隔板之间的纤维中点附近穿过空心纤维孔腔的流体连通。
能够将流体分离，例如将溶解气体与水分离，的这样的接触器具有多种工业用途。这些用途包括：用于锅炉或发电厂涡轮机的防锈系统；用于饮用水、冷却水、或热水管线的防锈系统；用于电子工业的超纯水源(例如，在制造期间清洗半导体晶片)；超声波清除过程；用于食品处理的水源；、及诸如此类。
以上用途的两种可能具有特别的兴趣。它们是水管线的防锈和用于电子工业的超纯水源。在每种用途中，溶解氧气从水的除去极为重要。在水管线的防锈中，氧气与来自管线的溶解铁或铁反应，以形成可能沉淀的铁锈。在饮用水中，铁锈沉淀是不吸引人的，并且引起污斑；并且在管线中，它可引起管子的堵塞。在用于电子工业的超纯水中，水用来在制造期间清洗半导体晶片。在清洗水中的溶解氧气可侵蚀晶片的表面，并且毁坏它；它也可涂敷晶片表面，并且防止有效清洗。相应地，来自水的溶解气体的除去可能极为重要。
因此，有开发用于液体脱气的新的或改进的接触器、模块及/或系统的需要。
而且，薄膜接触器的当前设计对于某些用途是有效的，但可能具有某些问题或限制，这些问题或限制例如与如下有关：大流量液体和/或高压液体，如在约50gpm或更大下和/或在约100psi或更大下的水，的脱气；高压额定值；ASME代码额定值；客户熟悉度和接受度；高成本；大重量；金属或其它腐蚀性材料的使用；模块性；本身可更换封闭筒；开端口选项；模块尺寸；模块阵列尺寸；高压筒；过长纤维；液体流量；气体浓度变化；不允许商业生产；要求螺栓或v形带状夹具；不具有圆柱形形状、和/或诸如此类。
大流量、高压薄膜接触器很长已经是对于薄膜开发者的感兴趣主题。例如，选择气体转移薄膜接触器可处置大流量(高达400gpm)和高压(高达100psi)液体，由Liqui-Cel business ofMembrana-Charlotte开发和制造，其是位于北卡罗莱纳州Charlotte市的Celgard,LLC公司的分支。
除例如Extr-FlowTM薄膜接触器系统的最近使用之外，最大规模工业脱气系统仍然利用非常大真空塔来使水、海水等脱气。例如，发电厂和海上油井设备典型地使用巨大真空塔(30英尺高或更大)来将水、过程用水，储罐水、海水、盐水等脱气。
新的或改进的液体脱气薄膜接触器或模块可以允许比较小、模块式脱气模块用在工业过程中、用在发电厂处、用在海上油井设备或钻井平台上，以替换或增强真空塔，以提供模块性和可替换筒的好处，以降低成本，以减小复杂性，以消除螺栓或v形带状夹具，及/或诸如此类。相应地，有对于如下的需要：新或改进液体脱气薄膜接触器或模块、和/或其制造和/或使用方法；新或改进高压液体脱气薄膜接触器或模块、和/或其制造和/或使用方法；新或改进高压液体脱气系统；及/或诸如此类。
发明内容
按照至少选中实施例、例子或方面，本发明解决和/或满足以上需要和/或其它需要、难题或问题，并且指向、涉及、或保证：新或改进过程和系统，它可对现有设备经济地更新，以减少排放、保护设备、再循环、或改进效率；新或改进薄膜接触器，对于在特定用途中的使用、对于在极端条件下的使用，具有优于已知薄膜接触器的改进特性，具有降低成本、减小复杂性、及/或诸如此类；新或改进微孔空心纤维薄膜装置和/或方法；用于从水中除去溶解气体的新或改进方法；用于液体脱气的新或改进接触器、模块及/或系统；对于大流量液体和/或高压液体，如在约50gpm或更大下和/或在约100psi或更大下的水，的脱气有效的薄膜接触器的新或改进设计，具有高压额定值、ASME代码额定值、客户熟悉度和接受度、低成本、小重量、金属或其它腐蚀性材料的有限使用、模块性、本身可更换封闭筒或模块、开端口选项、较小模块尺寸、紧凑模块阵列、高压筒或模块、不太长纤维、允许商业生产、不要求螺栓或v形带状夹具、具有圆柱形形状、等等；大流量、高压薄膜接触器；新或改进液体脱气薄膜接触器或模块，它们允许比较小、模块式、脱气模块用在工业过程中、在发电厂处、在海上油井设备或钻井平台上，以替换或增强真空塔，以提供模块性和可替换筒的好处，以降低成本，以减小复杂性，以消除螺栓或v形带状夹具，及/或诸如此类；新或改进液体脱气薄膜接触器或模块、和/或其制造和/或使用方法；新或改进高压液体脱气薄膜接触器或模块、和/或其制造和/或使用方法；新或改进高压液体脱气系统和/或方法；和/或诸如此类。
按照至少选中实施例、例子或方面，本申请涉及薄膜接触器或模块和它们的制造和使用方法。在至少选中优选实施例中，本发明指向液体脱气薄膜接触器或模块和/或它们的制造和/或使用方法。按照至少选中实施例、例子或方面，本发明指向新或改进的液体脱气薄膜接触器、元件、系统、及/或它们的制造方法和/或其使用方法。在至少某些实施例中，本发明指向用一个或多个空心纤维薄膜接触器或模块将液体脱气的接触器、模块、系统及/或方法，该液体具有夹杂或溶解气体。在至少特别可能的优选实施例中，接触器或模块被整体地封装，具有平面盘形端盖、和圆筒形外壳或壳体，该圆筒形外壳或壳体接收和支撑薄膜结构，该薄膜结构包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板或封装物，该管隔板或封装物固定空心纤维的每个端部，并且粘结到外壳或壳体的内部上。在至少特别可能的优选实施例中，平面盘形端盖的每一个具有在其中的中心开口，具有在其中的另一个开口，及适于在所述圆筒形外壳或壳体中由至少一个保持元件，如卡环或锁紧环，保持到位，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接收气体端部端口或螺纹管，该至少一个保持元件接收在圆筒形外壳或壳体内部中的凹槽中。在至少特别可能的优选实施例中，整体封装薄膜结构在外壳或壳体中由颠倒封装过程封装到位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，以使封装物凹入，并且修整封装物的端部，及优选地使用内圆车床装置打开空心纤维的端部，并且也可以包括使用内圆车床装置加工或形成：较大直径段，用来接收端盖；凹槽，用来接收卡环；及扩口进口，用来促进端盖和卡环的插入。
按照至少选中实施例、目的、例子或方面，本申请指向或提供：薄膜接触器或模块和它们的制造和使用方法；液体脱气薄膜接触器或模块和/或它们的制造和/或使用方法；液体脱气薄膜接触器、元件、系统、及/或它们的制造方法和/或其使用方法；用空心纤维薄膜接触器或模块将液体脱气，该液体具有夹杂或溶解气体；接触器或模块，它被整体地封装，具有平面盘形端盖、和圆筒形外壳或壳体，该圆筒形外壳或壳体接收和支撑薄膜结构，该薄膜结构包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板或封装物，该管隔板或封装物固定空心纤维的每个端部，并且粘结到外壳或壳体的内部上；平面盘形端盖，每个具有在其中的中心开口，具有在其中的另一个开口，及适于在圆筒形外壳或壳体中由至少一个保持元件，如卡环或锁紧环，保持到位，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接收气体端部端口或螺纹管，该至少一个保持元件接收在圆筒形外壳或壳体内部中的凹槽中；整体封装薄膜结构，在外壳或壳体中由颠倒封装过程封装到位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，以使封装物凹入，并且然后修整封装物的端部，及优选地使用内圆车床装置打开空心纤维的端部；和/或诸如此类。
在至少特别可能的优选实施例中，接触器外壳、壳体、箱壳、或本体从标准PVC、ABS、聚丙烯、钢、或不锈钢管(优选地，管材，该管材将用环氧树脂粘结，以促进整体封装)中选择，如1″至24″(标称管子尺寸)(标称直径)标准PVC、ABS、钢、或不锈钢管，优选地2″至24″(标称管子尺寸)Schedule80PVC管或2″至24″(标称管子尺寸)Schedule40PVC管，更优选地4″至20″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管，及最优选地6″至18″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管。
至少某些现有接触器使用薄膜筒制成，这些薄膜筒加工成具有管隔板或空心纤维，这些管隔板或空心纤维端接成与筒的端部平齐。相反，本发明的至少选中可能优选实施例具有管隔板和/或空心纤维，这些管隔板和/或空心纤维端接成深深地凹入在外壳中，这要求新过程的开发和使用，该新过程用来修整或切削封装物、管隔板、及/或纤维，这些封装物、管隔板、及/或纤维深深地凹入在外壳中。按照本发明的至少一个可能优选实施例，通过数控(NC)车床加工，如借助于锥形刀片的车床精加工，使封装物、管隔板、及/或空心纤维深深地凹入在外壳中。
按照本发明的至少选中特别可能优选实施例，外壳优选地是约8″标称管尺寸Schedule80PVC管，薄膜优选地使用颠倒封装技术整体地封装在外壳中，所以封装物在外壳中凹入，封装物优选地通过例如数控(NC)车床加工(优选地没有初始粗加工或另外的精加工操作)而加工成深深地凹入在外壳中，接触器或模块长度优选地通过选择较短或较长外壳长度(例如，关于作为外壳的8″标称直径Schedule80PVC管，可以将外壳长度选择成是约10″至60″，优选地约20″至50″，更优选地约24″至36″)而容易缩短或延伸，并且/或者端盖优选地压装到位和用卡环保持到位(不需要螺栓或v形带状夹具)，并且可以用Arbor Press压机安装。
在至少选中实施例中，本发明指向加压液体脱气薄膜接触器和/或它们的制造和/或使用方法。在至少某些实施例中，本发明指向用空心纤维薄膜接触器将高压液体脱气，该高压液体具有一种或多种夹杂或溶解气体。优选地，接触器具有高压外壳或壳体，该高压外壳或壳体包围至少一个薄膜元件，优选地整体封装壳体侧液体挡板式薄膜元件，包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板、以及圆筒形外壳、壳体或箱壳，该管隔板固定空心纤维的每个端部。更优选地，空心纤维的孔腔与吹扫气(sweep gas,残气)(strip gas，贫气)、真空、或两者流体连通，并且待脱气(或去泡)的液体经开孔芯部的敞开端部进入接触器和通过芯部开孔径向离开，跨越空心纤维的外部(壳体侧部或壳体侧)，选择性地越过至少一块挡板和跨越空心纤维的另一个部分的外部，通过开孔返回到芯部，及以较少溶解或夹杂气体离开接触器。夹杂或溶解气体从液体穿过空心纤维薄膜扩散或通过，并且进入孔腔中。
在至少选中实施例中，本发明指向液体脱气薄膜接触器，该液体脱气薄膜接触器具有外壳或壳体，这些外壳或壳体优选地从标准PVC、ABS、聚丙烯、钢、或不锈钢管(优选地，管材，该管材将用环氧树脂粘结，以促进整体封装)中选择，如1″至24″(标称管子尺寸)(标称直径)标准PVC、ABS、钢、或不锈钢管，优选地2″至24″(标称管子尺寸)Schedule80PVC管或2″至24″(标称管子尺寸)Schedule40PVC管，更优选地4″至20″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管，及最优选地6″至18″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管。这样的管段外壳优选地加工或修改，以接收端盖和卡环。端盖优选地包括液体和气体(或渗透物)端部端口，使液体端口优选地适于在压力下操作，并且使渗透物或气体端口优选地适于在真空或减压条件下正确地起作用。
在至少某些实施例中，本发明指向用薄膜接触器将液体脱气，该液体具有溶解或夹杂气体(一种或多种)，该薄膜接触器包括一个或多个集成封装空心纤维薄膜元件。优选地，接触器具有至少一个薄膜元件、多个空心纤维薄膜、管隔板、选择性挡板、喷嘴装置、及气体端口装置，该至少一个薄膜元件包括开孔芯部，该管隔板固定所述空心纤维的每个端部，该喷嘴装置可操作地将芯部连接到被脱气的液体，该气体端口装置可操作地将空心纤维的内部连接到吹扫气、贫气及/或真空。更优选地，空心纤维孔腔与吹扫气(贫气)、真空、或两者流体连通，并且待脱气(或去泡)的液体经开孔芯部的敞开端部进入接触器，并且径向离开芯部开孔，跨越在外壳或壳体内的薄膜的外部，选择性地越过挡板和跨越在壳体内的薄膜的其它部分的外部，通过其它开孔重新进入芯部，及以较少夹杂或溶解气体离开接触器。这样，接触器是壳体侧液体接触器，并且溶解或夹杂气体从液体穿过薄膜扩散并且进入孔腔中(并且通过侧部或端部气体或真空端口出去)。
按照本发明的至少选中实施例，本新或改进薄膜接触器、模块、系统、及/或方法克服现有接触器的缺陷，对于某些用途是有效的，适于大流量液体和/或高压液体的脱气，具有高压额定值，具有ASME代码额定值，将具有中等客户熟悉度和可接受度，成本比较低，重量比较小，不使用金属或其它侵蚀性材料，不使用螺栓或v形带状夹具，具有改进或标准外壳模块尺寸，具有改进模块阵列尺寸，具有一个或多个高压接触器，不具有太长纤维，允许商业生产，和/或诸如此类。
按照本发明的至少某些实施例，新或改进液体脱气薄膜接触器允许比较小、模块式脱气模块用在工业过程中，用在发电厂处，用在海上油井设备或钻井平台上，替换或增强真空塔，提供模块性和可替换性的好处，及/或诸如此类。相应地，本发明的至少某些实施例提供新或改进液体脱气薄膜接触器，该新或改进液体脱气薄膜接触器满足对于新或改进液体脱气薄膜接触器、模块、系统、和/或其制造和/或使用方法的需要。
按照本发明的至少选中实施例，改进液体脱气薄膜接触器或模块包括标准尺寸管的长度或截面的外壳、和其中的至少一个脱气元件。可能优选的是，外壳是标准高压管(优选地加工、更新或修改，以接收和保持端盖)，由例如PVC、ABS、聚丙烯、钢、或不锈钢管等制成，具有例如100、150、200、或250psi或更高的管压力额定值，及具有在每个端部处的端盖、和在其中的整体封装壳体侧液体脱气薄膜元件、结构或单元。
按照本发明的至少选中实施例，优选的是，液体脱气接触器例如在如下条件下操作：约5至200psig，优选地，10至100psig，更优选地，10至90psig，及最优选地10至60psig的壳体侧液体压力；和负14.7psig至约正60psig，优选地，负14.7psig至正30psig，更优选地，负10psig至正15psig，最优选地约负5psig的孔腔侧气体真空或压力(为了理解术语：psi=磅每平方英寸，psig=磅每平方英寸表压，psia=磅每平方英寸绝对压力，psig=psia+14.7psi，14.7psia=正常大气压，-14.7psig=0psia=最低可能负压或绝对真空)。
在至少一个实施例中，这样一种集成封装液体薄膜元件可以包括开孔中心管、第一垫、选择性挡板、及在每个端部处的封装物，该第一垫包括多个第一空心纤维薄膜，这些多个第一空心纤维薄膜每个具有第一端部和第二端部，该第一端部和第二端部两者都是敞开的，该选择性挡板将空心纤维垫分离成两个区域。第一和第二薄膜端部是例如敞开的，以允许贫气或吹扫气通过其。可能优选的是，挡板由中心管连接器和由环氧树脂形成，该中心管连接器接合中心管的第一和第二段，该环氧树脂涂敷在中心管连接器上在垫或束的中心中，同时穿过空心纤维垫的整个厚度缠绕形成坝或块。也可能优选的是，封装物由环氧树脂制成，并且在封装以后，修整或切去封装物的端部，以形成敞开第一端部和第二纤维端部。
按照至少一个实施例，中心管形成在薄膜元件的每个端部中的开口，并且沿其长度开孔，以保证液体流过开孔或径向开口并且流越空心纤维。在薄膜元件的每个端部中的中心管开口适于与在接触器的端盖中的相应液体端口或喷嘴流体连通。例如，喷嘴的一个端部可以用来将管端部开口与喷嘴或端口相连接。
按照至少一个实施例，优选外壳是一段或一节8″标称直径Schedule80PVC管。
按照至少一个实施例，两个或更多个8″直径脱气模块的阵列由模块形成，这些模块包括一段或一节8″标称直径Schedule80PVC管的外壳。
而且，本薄膜接触器可以供给用于多种用途的模块选项，并且它们实际上可放在建筑物的任何区域中。它们可以迅速地替换在新系统以及多个较旧系统中的强制通风除气器或真空塔。
本薄膜接触器优选地使用可买到可加工材料(例如，PVC、ABS、钢、或不锈钢(SS)外壳；Delrin、PVC、ABS、FRP、SS、Noryl、或钢端盖；环氧树脂封装物；及聚丙烯空心纤维)。封装材料优选地是环氧树脂，环氧树脂用在多种其它产品中，并且在现场已经证明数年。优选高性能X40和X50微孔疏水聚丙烯空心纤维对于溶解CO2和O2从水中除去都是非常成本有效的。
这样的优选装置可以清洁得足以用在半导体设备的构成环路中。更明确地说，它们可以用来给巨大构成系统脱氧和给在TFT设备中使用的巨大水流脱氧。另外，它们可以在混合床或EDI技术之前供给用来除去二氧化碳(CO2)的溶液，以消除或减少化学制品使用，并且改进离开这些技术的水质。它们也可以用在锅炉给水用途中，用于氧气(O2)除去，以保护锅炉和管路不受腐蚀。在锅炉用途中，它们也可以具有较低操作成本，因为排污频率降低，并且对于接触器系统操作要求较少能量。
对于材料、产品设计、使用及更换进行的优选变化允许优选装置对于多种巨大工业和构成用途的更有利经济性。如果纯度和FDA顺应性在最终使用用途中是重要的，则高纯度8×20或8×40薄膜接触器实施例适合这些最终使用。
按照至少选中的可能优选实施例，本薄膜接触器(或模块)利用数千根微孔聚烯烃(PO)空心纤维，如疏水聚丙烯(PP)或聚甲基戊烯(PMP、或聚(4-甲基-1-戊烯))，或者利用编织成阵列的空心纤维，这些空心纤维由如下制成：聚偏氟乙烯(PVDF)；微孔疏水PVDF；聚偏氟乙烯的共聚物，如聚偏氟乙烯和六氟丙烯(PVDF:HFP)的共聚物；其它聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丁烯)；聚砜类(例如，聚砜、聚醚砜、聚芳基砜)；纤维素和其衍生物；对聚苯氧(PPO)；PFAA；PTFE；其它氟化聚合物；酰胺；聚醚酰亚胺(PEI)；聚酰亚胺；聚酰胺酰亚胺；及或等等，该阵列绕分配管缠绕，该分配管具有中心挡板。在优选操作期间，液体流越空心纤维的壳体侧部或壳体侧(外侧)。优选设计将挡板包括在接触器(或筒)中的空心纤维束的中部中，该挡板将液体引导成径向跨过阵列。贫气或真空，或者分离地或者组合地，施加在空心纤维的孔腔侧部或孔腔侧(内侧)上。
因为其疏水性质，薄膜起惰性支架的作用，以允许在气和液相之间的直接接触，而没有分散。通过相对于气体流将较高压力施加到液体流上，在液体中的溶解气体穿过孔行进。
本发明的薄膜接触器可以在世界各地用来：将氧气(O2)、二氧化碳(CO2)及氮气(N2)添加到在半导体、电力、医药、摄影、食品和饮料、及多种其它工业中的不同液体中，或者将氧气(O2)、二氧化碳(CO2)及氮气(N2)从这些不同液体中除去。这样的接触器也可以用来将气体添加到液体中，以增强超声波(megasonic cleaning)清除。饮料工业指望薄膜接触器得到碳酸化作用、氮化作用及O2除去。这些仅反映各种用途的几个例子，在这些用途中，可以使用本薄膜接触器。
另外，Membrana-Charlotte供给液体环式真空泵、排泄器及Orbisphere传感器，以完成这样的薄膜接触器。
本发明的至少选中实施例指向用薄膜接触器将液体脱气。具有溶解气体的液体被引入到接触器中，该接触器连接到贫气和/或真空源上。接触器(或多个接触器的系统或阵列)优选地具有开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板、及壳体，该管隔板固定纤维的每个端部，该壳体具有气体和液体开口。壳体包围纤维、管隔板、及芯部。空心纤维孔腔与贫气和/或真空源流体连通。液体经芯部的敞开端部进入接触器，径向离开芯部，穿过在壳体内的薄膜，重新进入芯部，及离开接触器(或模块)。溶解气体由此从液体穿过薄膜扩散到孔腔中。离开接触器或接触器阵列的脱气或去泡液体可以具有小于100ppb，优选地，小于50ppb，更优选地，小于20ppb的溶解气体含量(或残余O2)。
按照本发明的某些实施例，提供有用来将液体脱气的新颖接触器、接触器阵列及/或系统，该系统包括一个或多个这样的接触器或阵列。
按照本发明的至少一个实施例，接触器包括开孔芯部、多个微孔空心纤维、及壳体、外壳或箱壳。纤维围绕芯部，并且具有两个端部。管隔板固定纤维的端部。挡板位于管隔板之间。空心纤维是在挡板处敞开或关闭的空心纤维。壳体、外壳或箱壳包围纤维、管隔板、及挡板。
按照本发明的至少另一个实施例，用来将液体脱气的系统包括液体源、真空源、及至少一个接触器，该液体源包含气体，该至少一个接触器包括开孔芯部、多根微孔空心纤维、挡板、及壳体、外壳或箱壳。液体源与芯部的一个端部流体连通。真空源通过管隔板与空心纤维的孔腔流体连通。流体从芯部出去，穿过纤维，绕过挡板，穿过纤维，及返回芯部。
按照本发明的至少一个目的，提供有新或改进螺旋型空心纤维薄膜织物-包含接触器和模块，这些接触器和模块包含流动-导向挡板，用于分离和其它相接触用途。
本发明的至少选中实施例的另一个目的是，提供这样的接触器和模块，在这些接触器和模块中，流动-导向挡板轴向定位成，增强流体贯穿空心纤维束的径向流动。
本发明的至少某些实施例的又一个目的是，提供这样的接触器和模块，在这些接触器和模块中，进给流体流断续地导向到芯部的一部分附近并且/或者导向成通过芯部的该部分，并且以后向外导向到束的周缘。
本发明的至少特定实施例的再一个目的是，提供多种接触器和模块设计，这些多种接触器和模块设计产生径向进给流体流动图案，对于特别希望的薄膜接触体系，可选择这些径向进给流体流动图案。
本发明的至少某些实施例的另外目的是，提供用来建造改进接触器和/或模块的方法。
另外的目的可以在下面的讨论中陈述。
本发明的至少某些实施例指向，用多个高压薄膜接触器的串联或并联阵列或系统将诸如水之类的液体脱气。将具有溶解气体的液体引入到阵列或系统的接触器中，并且将接触器连接到吹扫气、贫气、及/或真空源上。优选地，每个接触器具有至少一个薄膜元件、多个空心纤维薄膜、管隔板、及圆筒形外壳或壳体，该至少一个薄膜元件包括开孔芯部，该管隔板固定所述纤维的每个端部。壳体大体包围纤维、管隔板、及芯部。更优选地，空心纤维孔腔与吹扫气、贫气、及/或真空源流体连通。液体经喷嘴进入接触器-该喷嘴连接到芯部的敞开端部上，径向离开芯部，穿过在壳体内的薄膜，绕流至少一块挡板，及经另一个喷嘴离开接触器，该另一个喷嘴连接到芯部的另一个敞开端部上。溶解气体由此从液体穿过薄膜扩散到孔腔中。离开多个高压薄膜接触器的阵列或系统的液体可以具有小于10ppb的溶解气体含量。多个高压薄膜接触器的阵列或系统优选地是至少三个高压薄膜接触器的滑板安装或板台安装移动阵列，该至少三个高压薄膜接触器每个具有高压外壳或壳体、和整体封装在其中的至少一个薄膜元件。优选阵列或系统具有多个这样的高压薄膜接触器。
尽管优选薄膜接触器或模块用于液体脱气，但本发明的薄膜接触器可以用于多个目的，包括但不限于：从液体除去夹杂气体，将液体去泡，过滤液体，及/或将气体添加到液体中；作为完成气体/液体、和/或液体/液体(它可包括液体/溶解固体)分离的装置；将两种不互溶流体相，例如第一液体和第二液体、或气体和液体，带到彼此接触，以实现一种或多种成分从一种流体到另一种的分离和/或转移；和/或诸如此类。
优选空心纤维薄膜接触器可以包括一束微孔空心纤维、和刚性壳体或外壳，该刚性壳体或外壳包围纤维束。壳体或外壳可以设有四个液体端口：用来引入第一流体的进口、用来排出第一流体的出口、用来引入第二流体的进口、及用来排出第二流体的出口。空心纤维在两个端部上在壳体或外壳内都封装，以形成聚合物管隔板，这些聚合物管隔板具有纤维孔，这些纤维孔在每个端部上通到壳体或外壳的公共第一和第二端盖部分中。
根据本发明的至少选中实施例，提供螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器的改进，包括：
1)模块外壳或壳体，由标准管的修改段形成；
2)一对端盖，适于配合在所述模块外壳的端部中；
3)液体端部端口，在所述端盖的每一个中；
4)至少一个气体端口，在所述端盖的至少一个中(或者在所述模块外壳的侧部中，该侧部在模块外壳的一个端部附近)；
5)至少一个薄膜元件，整体地封装在所述模块外壳中，并且包括：
a.多个空心纤维薄膜，每个具有孔腔，所述薄膜形成织物状阵列，在该织物状阵列中，空心纤维大体是相互平行的，并且构成织物纬线，及按间隔开关系由丝线保持，这些丝线构成织物经线；
b.阵列在轴线上缠绕成螺旋-缠绕薄膜束，该轴线与空心纤维大体平行，该螺旋-缠绕薄膜束具有两个束端部、和圆柱形外表面；
c.两个束端部的每一个在树脂封装材料中封装，该树脂封装材料用来将束端部密封到相邻单块管隔板中，在两块管隔板之间的束的一部分没有封装材料，以形成壳体侧区域，及空心纤维的孔腔端部暴露，并且与束的外部连通，这些孔腔端部构成束端部的第一束端部；
d.模块壳体、箱壳或外壳具有第一和第二外壳端部和圆筒形外壳内部，并且适当地成形，以包含薄膜束，管隔板(封装物)使第一束端部与圆筒形外壳内部隔离，该管隔板(封装物)与第一外壳端部相邻，但从其向内凹入，第一束端部与圆筒形外壳内部密封，包含束的所述模块外壳限定两个区域，这两个区域通过薄膜相互连通，这两个区域包括：(i)壳体侧空间，在管隔板之间的束的部分的外部并且在外壳内；和(ii)孔腔侧空间，包括空心纤维孔腔和第一束端部；
6)其中，所述端盖的第一个的内部正面和与第一薄膜束端部相邻的所述模块外壳的内部、与圆筒形外壳内部和第一束端部一起，密封第一模块外壳端部，并且限定第一腔室，该第一腔室与薄膜孔腔连通；
7)其中，所述端盖的第二个的内部正面和与第二薄膜束端部相邻的所述模块外壳的内部、与圆筒形外壳内部和第二束端部一起，密封第二模块外壳端部，并且限定第二腔室，该第二腔室与薄膜孔腔连通；
8)所述液体端部端口可操作地连接到所述薄膜的壳体侧空间上，并且布置成，容许通过其的流体注入和退出；及
9)至少一个气体端口与第一和第二腔室的至少一个连通，并且布置成，容许通过其的气体注入和退出。
以上改进螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
1)至少两个气体端口，使一个气体端口在所述端盖的至少每一个的每一个中，或者在所述模块外壳的、在其每一个端部附近的每一侧中。
以上改进螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
1)至少两个这样的模块，形成阵列或系统。
以上改进螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
1)在所述薄膜中的空心芯轴，具有纵向轴线和圆柱形外表面、轴向孔、及沿表面的开孔，这些开孔与孔连通。
以上改进螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
1)空心纤维的孔腔端部的两个都暴露，并且与束的外部连通。
以上改进螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
1)其中，所述模块外壳是一段修改标准管，如一段8″通常直径Schedule80PVC管。
以上改进螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
1)其中，如果薄膜失效，则模块外壳和端盖将包含和约束薄膜。
本发明的至少选中实施例也提供用于以上螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块和/或筒的制造和/或使用的方法。
按照本发明的至少选中实施例，至少某些目的提供接触器或模块，这些接触器或模块对于某些用途是有效的，适于大流量液体和/或高压液体的脱气，具有高压额定值，具有ASME代码额定值，将具有客户熟悉度和可接受度，具有较低成本，具有较小重量，不使用金属或其它侵蚀性材料，具有模块性，具有端口选项，具有不同模块尺寸，具有不同模块阵列尺寸，不具有太长纤维，具有大液体流量，允许商业生产，和/或诸如此类。
按照本发明的至少选中实施例，至少某些目的提供非金属、模块式、大流量、中压或高压薄膜接触器，这些非金属、模块式、大流量、中压或高压薄膜接触器已经是对于薄膜开发者的感兴趣主题，可代替或增强巨大真空塔，以将水、海水等脱气(例如，在发电厂处、在海上油井设备上、或在类似地方，将水、过程用水、储罐水、海水、盐水、等等脱气)。
按照本发明的至少选中实施例，至少某些目的提供改进的液体脱气薄膜接触器，该改进的液体脱气薄膜接触器允许比较小、模块式、脱气模块用在工业过程中、用在发电厂处、用在海上油井设备或钻井平台上，以替换或增强真空塔，以提供模块性和可替换筒的好处，及/或提供改进液体脱气薄膜接触器、和/或其制造和/或使用方法，和/或诸如此类。
本申请涉及薄膜接触器或模块和它们的制造和使用方法。在至少选中实施例中，本发明指向液体脱气薄膜接触器或模块和/或它们的制造和/或使用方法。在至少某些实施例中，本发明指向用空心纤维薄膜接触器或模块将高压液体脱气，该高压液体具有夹杂或溶解气体。在至少特别可能的优选实施例中，接触器或模块被整体地封装，具有平面盘形端盖、和高压圆筒形外壳或壳体，该高压圆筒形外壳或壳体接收和支撑整体封装薄膜结构，该整体封装薄膜结构包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板或封装物，该管隔板或封装物固定空心纤维的每个端部，并且粘结到外壳或壳体的内部上。在至少特别可能的优选实施例中，平面盘形端盖的每一个具有在其中的中心开口，并且在所述圆筒形外壳或壳体中由至少一个保持元件，如卡环或锁紧环，保持定位，该中心开口适于接收端部端口或喷嘴，该至少一个保持元件接收在圆筒形外壳或壳体内部中的加工凹槽中。在至少特别可能的优选实施例中，整体封装薄膜结构在外壳或壳体中由颠倒封装过程封装定位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，并且修整封装物的端部，及优选地使用内圆车床装置打开空心纤维的端部，这些空心纤维凹入在外壳中。
另外的实施例和/或各种实施例可以在下面的讨论中描述或详细说明，并且在附属权利要求书中限定。
附图说明
为了说明本发明的实施例、例子或方面起见，在附图中表示有目前可能优选的形式；然而，要理解，本发明不限于表示的准确实施例、方面、布置、及/或工具。
图1是本发明至少一个实施例的示范模块或接触器的示意纵向横截面说明；
图2是图1的模块或接触器的放大部分示意纵向横截面说明；
图3是图1的模块或接触器的立体图说明；
图4是图1和图3的模块或接触器的侧视图说明；
图5是图1和图3的模块或接触器的端视图；
图6是按照本发明至少一个实施例的示范生产过程在第一生产阶段期间示范封装前体或中间体的示意纵向横截面说明；
图7是按照图6的示范生产过程在第二生产阶段期间示范加工前体或中间体的示意纵向横截面说明；
图8是按照本发明至少一个实施例的图1和图3的示范模块式外壳或壳体的示意纵向横截面说明；
图9是图8的外壳的端视图；
图10是按照本发明至少一个实施例的图1和图3的示范喷嘴或液体端口元件的示意立体图说明；
图11、图12及图13是图10的喷嘴的相应侧视图、横截面图及端视图，并且图12是沿在图13中的线A-A取得的图13的喷嘴的横截面；
图14和图15是图6的封装前体的相应横截面图和端视图，并且图14是沿在图15中的线B-B取得的图15的封装前体的横截面；
图16、图17及图18是图7的加工前体的相应立体图、横截面图及部分放大图，并且图18是由在图17中的线C指示的外壳的部分的放大图；
图19和图20是按照本发明至少一个实施例的图1和图3的示范端盖的相应横截面图和端视图，并且图19是沿在图20中的线D-D取得的图20的端盖的横截；
图21和图22是图1和图6的示范两件中心管的至少一个实施例的一半的相应侧视图和端视图；
图23和图24是图1和图6的示范组装两件中心管的至少一个实施例的相应侧视图和端视图；
图25和图26是示范实心中心管连接器的相应侧视图和端视图，该示范实心中心管连接器适于接合如图1和图23所示的两个中心管段；
图27A至图27D是示范过程和设备的相应示意横截面图说明，该示范过程和设备用来将端盖卡环插入在本发明至少一个实施例的外壳中；
图28A至图28D是示范过程和设备的相应示意横截面图说明，该示范过程和设备用来将保持夹放置在本发明至少一个实施例的喷嘴上；
图29是穿过空心纤维薄膜一部分的气体转移的示意放大横截面说明；
图30、图31及图32是在相应示范吹扫气或残气模式(Sweep Gas Mode)、真空模式(VacuumMode)、以及Combo模式(Combo Mode)中模块使用的示意说明；
图33和图34是相应示范并联和串联接触器构造的示意说明；
图35和图36是按照本发明的相应示范侧和端部气体端口实施例的选中示范液体和气体端口构造的相应示意部分立体图说明；
图37是空心纤维薄膜阵列的例子的示意高度放大表面视图；
图38是空心纤维薄膜的示意立体端视图，该空心纤维薄膜像来自图37的空心纤维薄膜；
图39是图38的空心纤维的外部(壳体侧)的一部分的示意放大表面视图；
图40是按照本发明的至少一个实施例的特定示范多重接触器构造或接触器阵列的示意说明；及
图41和图42是本发明至少一个实施例的模块或接触器的一个特定例子的示意示范数据图表。
具体实施方式
参照其中类似附图标记指示类似元素的附图，在图1中表示有本发明至少一个实施例的模块或接触器100，如液体脱气薄膜接触器，的一个实施例。模块100包括圆筒形外壳或容器110、中心端部端口或喷嘴112、114、端盖116、118、端盖锁120、122、及端部端口或开口124、126(如适于接收1″管的螺纹端部的1″NPT开口)。最优选地，模块适于液体脱气，并且端口或喷嘴112、114是液体端口，这些液体端口依据通过装置100的液体流动的方向，适于优选地分别接收待被脱气、去泡等的液体，或者排出脱气或去泡液体，并且端部端口或开口124、126适于优选地分别接收、排出、除去、或连接到吹扫气、贫气、真空(待连接到真空源或泵上)、或等(见例如图30至图32)的至少一个上，以促进夹杂或溶解气体(一种或多种)的除去或控制。
尽管它可能没有以上优选，但模块100可能适于将一种或多种气体添加到液体，并且中心端部端口或喷嘴112、114可以分别是液体端口，以接收待处理或改性的液体、或者排出处理液体，并且气体端口或开口124、126可以是气体端口，以分别接收或除去二氧化碳、氮气等，以连接到气体源或泵等上，以促进气体(一种或多种)的控制或添加。
尽管它可能仍然没有以上优选，但模块100可能适于控制或将水分添加到气体或空气流，并且端部端口或喷嘴112、114可以是液体端口，以接收水，并且端部端口或开口124、126可以是气体端口，以分别接收和除去吹扫气、贫气、空气等，及/或者用于待连接到真空上(待连接到真空源或泵上)的一个或两者，以促进水蒸汽、湿度等的创建、添加、除去、和/或控制。
尽管它可能还没有以上优选，但端部端口或喷嘴112、114可以是气体端口，并且端部端口或开口124、126可以是液体端口。尽管它可能仍然较不优选，但端部端口112、114可以是液体端口，并且端部端口124、126可以是液体端口，或者端部端口112、114可以是气体端口，并且端部端口124、126也可以是气体端口。
对于至少某些用途，优选布置可以是液体和气体的逆流流动。例如，液体可以从端口112流到端口114，而气体从端口126流到端口124，或者液体可以从端口114流到端口112，而气体从端口124流到端口126。对于至少某些其它用途，优选布置可以是液体和气体的公共方向流动。例如，液体可以从端口112流到端口114，而气体从端口124流到端口126，或者液体可以从端口114流到端口112，而气体从端口126流到端口124。对于至少某些另外其它用途，优选布置可以是液体从一个液体端口到另一个端口的流动，而气体从两个气体端口抽出。例如，两个气体端口124和126可以连接到真空上(如连接到真空泵上)。对于至少某些另外用途，优选布置可以是液体从一个液体端口到另一个端口的流动，而气体强迫进入两个气体端口。例如，两个气体端口124和126可以连接到气体的源或供给源上，该气体待引入到液体中(如为了碳酸化、氮化等)。
多种工业具有在液体中除去、添加或控制溶解气体的需要。这里所表示和描述的模块或接触器100和类似薄膜接触器可用在这样的工业中，其中，气体需要除去、控制或添加。换句话说，有多种薄膜脱气和气体转移用途，其中，可使用目前液体除气器。
参照图1至图6，模块100可以包括薄膜结构、元件或单元130，该薄膜结构、元件或单元130优选地包括圆柱形壳体、箱壳或外壳110的中心部分132，该中心部分132具有内表面134(见图8和图9)。另外，薄膜结构130包括封装物138、140，该封装物138、140用来密封在箱壳内部134与中心管154之间的结构130的端部，用来固定空心纤维的端部，及用来形成管隔板。封装物138、140具有相应中心端部开口142、144，这些相应中心端部开口142、144优选地由中心管154的内部限定。
如图1、图2及图10至图13所示，模块100优选地包括喷嘴112和114，这些喷嘴112和114包括相应第一端部146、148、隆起部分150、及第二端部152，这些相应第一端部146、148适于与中心管开口142、144配对或者配合在其中，该第二端部152适于接收在端盖118中的开口136中，并且与液体源或供给源，如标准附件或凸缘153(例如，2″标准管接头，如图1所示)，相配对或接收其。而且，喷嘴112和114可以具有例如1″NPT开口，以接收1″管的螺纹端部。
如图1、图2及图6所示，薄膜结构130也优选地包括中心管154、挡板155及薄膜垫156。
图1表示是4端口模块的示范模块或接触器100，该4端口模块具有两个中心端部或壳体侧端口或喷嘴112、114和两个其它端部或孔腔侧端口或开口124、126。按照可能最优选实施例，外壳或壳体110优选地是一段或一节标准管，像例如24″长度的8″标称直径Schedule80PVC管，该标准管优选地在每个端部上修改或加工，以在其中接收和保持端盖116、118。对于油井设备或海上钻井平台脱气用途，优选的是，使用非金属、耐腐蚀外壳110。
图3、图4及图5表示图1的模块100。
优选地，模块100的外壳或壳体110具有细长恒定直径中心开口部分132和加大直径端部部分162、164(见图1、图2、图7、及图16至图19)、扩口端部166、168、及环形保持凹槽170、172。按照至少一个实施例，端盖116、118通过例如在端盖中的凹槽119中的相应o形圈密封在开口162、164中。扩口端部开口166、168适于接收端盖116、118和端盖锁或环120、122，这些端盖锁或环120、122配合在凹槽170、172中，以将端盖在外壳110中固定到位，使端部端口112、114到位，并且由中心管154的相应端部142、144接收。喷嘴112、114的隆起部分150和台肩180限定相应端部146、148可插入在相应中心管开口142、144中的最大值。喷嘴端部146、148优选地也包括例如o形圈凹槽182、184，这些o形圈凹槽182、184用来接收相应o形圈，这些相应o形圈与中心管154的端部形成液体不透过密封。
另外，喷嘴112、114由卡环或锁紧环或保持夹186、188在端盖116、118中的开口136中锁定到位，这些卡环或锁紧环或保持夹186、188接收在喷嘴112、114中的相应凹槽187中。
如以上描述的那样，优选模块100具有非常简单而非常有效的构造。壳体侧流体或液体与孔腔侧流体或气体分离(除在薄膜界面处之外)。优选地，在可能的场合，使用标准材料和零件。例如，标准o形圈和锁紧环与定制或修改零件，如外壳、端盖、喷嘴、及中心管，一起使用。依据模块最终使用或用途，可能需要使用不同的端部端口、喷嘴、侧部端口、及/或开口。
尽管中心管154可以是单件开孔管(具有或没有中心塞或限流器)，如图1、图6、图7、及图21至图26所示，但优选的是，中心管154由至少三个零件制成：第一开孔管部分190、第二开孔管部分192、及实心管连接器194。如表示的那样，管连接器194优选地具有相应螺纹端部191和193，这些相应螺纹端部191和193适于与在管190和192的端部中的内螺纹配对，这些端部与连接器194相邻。而且，管连接器194优选地具有隆起中心开凹槽部分195，该隆起中心开凹槽部分195用来隔离管190、192，并且随着薄膜垫或织物绕管154包裹，用来帮助由例如环氧树脂形成挡板155，并且帮助挡板155在形成之后保持到位。类似地，管190、192的每一根可以优选地在与连接器194相对的端部附近包括肋或凹槽202，用来在将薄膜垫或织物绕管154包裹和放置在箱壳132中之后，帮助由例如环氧树脂形成封装物138、140，并且帮助封装物138、140在形成之后保持到位。优选地，管190、192的每一根在端部中具有光滑开孔自由内表面，该端部适于接收喷嘴112、114的相应端部146、148。
薄膜垫156优选地由挡板155分离成两个薄膜部分196和198。例如，如果待脱气的液体正在从端部端口112到端部端口114流过模块100，则液体流过在端部端口112中的开口113，流过在管190中的开口142，通过在管190中的开孔或开口200流出，绕例如在薄膜垫部分196中的空心纤维流动，流越挡板155(在挡板155与箱壳内部134之间)，绕例如在薄膜垫部分198中的空心纤维流动，流过在管192中的开孔或开口200，流过在管192中的开口144，及通过在喷嘴114中的开口115流出。在这个例子中，管190是液体分配管，并且管192是液体收集管。
在另一个例子中，待脱气的液体正在从端部端口114到端部端口112流过模块100，液体流过在端部端口114中的开口115，流过在管192中的开口144，通过在管192中的开孔或开口200流出，绕例如在薄膜垫部分198中的空心纤维流动，流越挡板155(在挡板155与箱壳内部134之间)，绕例如在薄膜垫部分196中的空心纤维流动，流过在管190中的开孔或开口200，流过在管190中的开口142，及通过在喷嘴112中的开口113流出。在这个例子中，管192是液体分配管，并且管190是液体收集管。
尽管图1、图6及图7表示在模块100的外壳110中的单个集成封装薄膜单元或结构，在其中有单块挡板，但想到，可以使用两个或更多个单元、两块或更多块挡板、其它挡板构造、没有挡板、和/或诸如此类。
尽管优选的是，使用一个薄膜单元，该薄膜单元在其中具有挡板薄膜，但要理解，可使用无挡板或多挡板构造。例如，短模块的薄膜垫可以是无挡板的，而长模块的那些薄膜垫可以包括两个或更多个挡板。
参照图27A-27D，示意表示有示范压装型过程300，该示范压装型过程300用来将卡环120或122放置在外壳110中的相应凹槽170、172中，以锁定在外壳110中的相应端盖116或118。如表示的那样，柱塞302用来将环122穿过扩口开口168压装，并且压装到凹槽172中。扩口开口168帮助压缩环122，直到它到达凹槽172，并且可向外膨胀和锁定在凹槽172中。相同过程可用于环120。这样的卡环如果需要，则可以典型地用平片改锥除去。
参照图28A-28D，示意表示有示范压装型过程400，该示范压装型过程400用来将卡环186或188放置在喷嘴112或114中的相应凹槽187中，以将相应喷嘴和端盖116或118锁定到位。如表示的那样，柱塞402与适配器或安装锥404一道用来将环188压装在锥404的锥形上部部分406上，以使环伸展，将它沿适配器404的侧部推动，及将它释放到在喷嘴114中的凹槽187上和其中。锥形部分406帮助扩展环188，所以它套在喷嘴114上和沿其配合，直到它到达凹槽187，并且可向内收缩和锁定在凹槽187中。相同过程可用于环186。这样的卡环如果需要，则可以典型地用平片改锥除去。
想到的是，压装型过程300和400可组合，以同时将环122和188放置到位。这可通过使用适配器404和将柱塞402与柱塞302组合而完成。同一组合过程可用于环120和186，并且可以用Arbor Press完成。
参照图1至图5，注意，接触器或模块100优选地是自主薄膜接触器，具有合理的装运、搬运、安装、及更换尺寸和重量。这样的接触器可以使得建造或保持这样的模块的系统或阵列容易。按照可能优选例子，8″标称直径接触器的长度是40″或更小，并且16″标称直径接触器的长度是20″或更小。
参照图1、图2及图12，喷嘴或端口112、114每个有具有保证通过其流体流动的中心开口113、115。
参照图29，优选地为了诸如水之类的液体脱气，空心纤维是疏水微孔薄膜，这些疏水微孔薄膜具有孔，这些孔阻塞液体通路，但允许气体和蒸汽的通过或转移。
图30、图31及图32表明模块或接触器的各种使用或模式(吹扫气、真空、或两者)。
图33和图34表示相应并联和串联接触器构造。
图35表示本发明至少一个实施例的侧部气体端口构造模块600，该侧部气体端口构造模块600具有侧部气体端口布置。模块600具有外壳610、端盖612、及端盖锁614、端部端口616、及侧部端口618。
图36表示本发明至少一个实施例的优选端部气体端口模块700，该优选端部气体端口模块700具有端部气体端口布置。模块700具有外壳710、端盖712、及端盖锁714、端部端口716、及端部气体端口718。
如在图37中示意表示的那样，优选空心纤维薄膜阵列940包括多根空心纤维942，例如空心纤维，这些多根空心纤维942由交叉线946连接，例如由聚丙烯线连接，这些交叉线946沿它们的长度间隔开。示范空心纤维可以具有约300μm的外径。
在图38中，一根这样的空心纤维942可以具有例如约300μm的外径和约200至220μm的内径。
如图39所示，优选空心纤维942可以具有缝隙状微孔948，这些缝隙状微孔948具有例如0.03μm的平均孔尺寸。这样的空心纤维可以是聚丙烯，并且由环境友好干拉伸过程制成。
图40表明按照本发明的至少一个实施例的优选特定多重接触器构造或阵列。这种特定构造特别良好地适于使用模块或接触器和N2吹扫气和真空组合(Combo Mode)将水脱气。尽管仅表示三个接触器，但要理解，可以使用更多或更少接触器。按照本发明的特定方面，这种特定构造特别良好地适于替换或增强常规真空塔。例如，在这种特定构造中使用多个脱气模块或接触器(优选地具有非金属外壳)和N2吹扫气和真空可容易地生产脱气的水。
尽管特定气体端口或端口密封设计不受限制，但优选的是气体端口密封设计，该气体端口密封设计关于正和负压都将工作。
聚合物元件的一些可以从例如如下选择：聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、耐冲性聚苯乙烯(HIPS)、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、及聚碳酸酯(PC)。
按照至少一个例子，用于主要元件的优选材料如下：
模块外壳-PVC、ABS、聚乙烯、钢、不锈钢(SS)…将用环氧树脂粘结的任何材料
中心管-ABS、PVC
中心管连接器-ABS、PVC
壳侧端部端口或喷嘴(液体端口)-Noryl、ABS、Delrin(乙缩醛)、钢、SS
孔腔侧端部端口(气体端口)-1″螺纹管(PVC、ABS、钢、SS)
端盖-Delrin、PVC、ABS、CPVC、FRP、SS、Noryl、钢
用于空心纤维阵列的螺纹-PP
空心纤维-Celgard X-40PP
封装物-环氧树脂、热塑性塑料
根据至少一个颠倒封装实施例，空心纤维垫通过如下方法嵌入/封装在树脂中：将空心纤维垫的原料引入到外壳中。在第一步骤中，将柱塞或塞子放置在外壳的一个端部中，并且然后在外壳绕其中芯轴线正在自旋的同时，经开口将暂时或可除去液体或胶引入到外壳中。结果，暂时或可除去液体或胶形成层，空心纤维的端部嵌入在该层中。在第二步骤中，将液体可硬化树脂引入到外壳中，并且通过离心作用，在暂时或可除去液体或胶的第一层上形成树脂层，从而将空心纤维在一段中沿在纤维端部附近的纤维长度嵌入在树脂层中。在树脂的硬化之后，除去暂时或可除去液体或胶和塞子，并且将空心纤维嵌在硬化树脂中，从而纤维延伸使它们的端部超越树脂层。然后，将纤维端部修整，以形成凹入管隔板，使纤维的敞开端部在外表面上。这个过程对于其它凹入管隔板重复。
封装或热固材料可以包括但不限于环氧树脂、聚氨基甲酸酯、及热塑性塑料。环氧树脂是优选的。这里所使用的热塑性塑料是指当暴露于热量时软化并且当冷却到室温时返回其原始状态的高聚物；术语通常应用于合成物，如聚氯乙烯、尼龙、氟碳聚合物、线型聚乙烯、聚氨基甲酸酯预聚物、聚苯乙烯、聚丙烯、及纤维素和丙烯酸树脂。示范热塑性塑料包括聚烯烃，如聚丙烯和聚乙烯。
不同封装方法可以用来形成封装或管隔板。这样的不同封装方法包括但不限于模压封装、离心封装、及重力封装。
在至少某些实施例中，本发明指向将液体脱气的接触器、模块、系统、及/或方法。在至少特别可能的优选实施例中，接触器或模块被整体地封装，具有平面盘形端盖、和圆筒形外壳或壳体，该圆筒形外壳或壳体接收和支撑薄膜结构。在至少特别可能的优选实施例中，平面盘形端盖的每一个具有在其中的中心开口，具有在其中的另一个开口，及在外壳或壳体中由至少一个保持元件，如卡环或锁紧环，保持到位，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接收气体端部端口或螺纹管。在至少特别可能的优选实施例中，整体封装薄膜结构在外壳或壳体中由颠倒封装过程封装到位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，以使封装物凹入。
本申请涉及薄膜接触器或模块和它们的制造和使用方法。在至少选中实施例中，本发明指向液体脱气薄膜接触器或模块和/或它们的制造和/或使用方法。在至少某些实施例中，本发明指向用一个或多个空心纤维薄膜接触器或模块将液体脱气的接触器、模块、系统、及/或方法，该液体具有夹杂或溶解气体。在至少特别可能的优选实施例中，接触器或模块被整体地封装，具有平面盘形端盖、和高压圆筒形外壳或壳体，该高压圆筒形外壳或壳体接收和支撑薄膜元件或结构，该薄膜元件或结构包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板或封装物，该管隔板或封装物固定空心纤维的每个端部，并且粘结到外壳或壳体的内部上。在至少特别可能的优选实施例中，平面盘形端盖的每一个具有在其中的中心开口，具有在其中的另一个开口，及适于在圆筒形外壳或壳体中由至少一个保持元件，如卡环或锁紧环，保持定位，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接收气体端部端口或喷嘴，该至少一个保持元件接收在圆筒形外壳或壳体内部中的凹槽中。在至少特别可能的优选实施例中，整体封装薄膜结构在外壳或壳体中由颠倒封装过程封装到位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，以提供凹入封装物，并且然后通过修整封装物的端部，和优选地使用内圆车床装置(该内圆车床装置可优选地到达外壳中，以修整凹入封装物或管隔板)打开空心纤维的端部，并且也可以包括使用内圆车床装置加工或形成：较大直径段，用来接收端盖；凹槽，用来接收卡环；及扩口进口，用来促进端盖和卡环的插入。
在至少特别可能的优选实施例中，接触器外壳、壳体、箱壳、或本体从标准PVC、CPVC、ABS、聚丙烯、钢、或不锈钢管(优选地，管材，该管材将用环氧树脂粘结，以促进整体封装)中选择，如1″至24″(标称管子尺寸)(标称直径)标准PVC、ABS、钢、或不锈钢管，优选地2″至24″(标称管子尺寸)Schedule80PVC管或2″至24″(标称管子尺寸)Schedule40PVC管，更优选地4″至20″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管，及最优选地6″至18″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管。
至少某些现有薄膜筒形成或加工成，具有管隔板或空心纤维，这些管隔板或空心纤维端接成与筒的端部平齐。相反，本发明的至少选中可能优选实施例具有封装物、管隔板及/或空心纤维，这些封装物、管隔板和/或空心纤维端接成深深地凹入在模块外壳中(例如，在例如8″标称直径Schedule80PVC管或外壳中至少1″、优选地至少2″、及更优选地3″或更大的凹入)。按照至少选中可能优选实施例，使用内部修整或切削装置，如内圆车床，将深深地凹入的封装物、管隔板、及/或空心纤维修整或切削，该内圆车床可到达外壳中(例如，在例如作为外壳的8″标称直径Schedule80PVC管中至少1″、优选地至少2″、及更优选地3″或更大的凹入)。按照本发明的至少一个可能优选实施例，通过数控(NC)车床加工，如借助于锥形刀片的车床精加工，使封装物、管隔板、和/或空心纤维深深地凹入在外壳中。
按照本发明的至少选中的特别可能的优选实施例，外壳是加工或修改1″至24″(标称管子尺寸)(标称直径)标准PVC、ABS、钢、或不锈钢管，优选地，2″至24″(标称管子尺寸)Schedule80PVC管或2″至24″(标称管子尺寸)Schedule40PVC管，较优选地4″至20″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管，更优选地6″至18″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管，及最优选地约8″标称管子尺寸Schedule80PVC管，薄膜优选地使用颠倒封装技术整体地封装在外壳中，所以封装物在外壳中凹入，封装物优选地通过例如数控(NC)车床加工(优选地没有初始粗加工或另外的精加工操作)而加工成深深地凹入在外壳中，接触器或模块长度优选地通过选择较短或较长外壳长度(例如，关于作为外壳的8″标称直径Schedule80PVC管，可以将外壳长度选择成是约10″至60″，优选地约20″至50″，更优选地约24″至36″)而容易缩短或延伸，端盖优选地是平面盘形端盖或板，这些平面盘形端盖或板配合在外壳内部，并且/或者优选地将端盖压装到位和用卡环保持到位(不需要螺栓或v形带状夹具)，并且可以用Arbor Press压机安装。
按照本发明的至少选中实施例，优选的是，液体脱气接触器例如在如下条件下操作：约5至200psig，优选地，10至100psig，更优选地，10至90psig，及最优选地，10至60psig的壳体侧液体压力；和负14.7psig至约正60psig，优选地，负14.7psig至正30psig，更优选地，负10psig至正15psig，最优选地，约负5psig的孔腔侧气体真空或压力(为了理解术语：psi=磅每平方英寸，psig=磅每平方英寸表压，psia=磅每平方英寸绝对压力，psig=psia+14.7psi，14.7psia=正常大气压，-14.7psig=0psia=最低可能负压或绝对真空)。
在至少选中实施例中，本发明指向高压液体脱气薄膜接触器和/或它们的制造和/或使用方法。在至少某些实施例中，本发明指向用空心纤维薄膜接触器将高压液体脱气，该高压液体具有一种或多种夹杂或溶解气体。优选地，接触器具有高压外壳、箱壳或壳体，该高压外壳、箱壳或壳体包围至少一个薄膜元件或结构，优选地整体封装壳体侧液体挡板式薄膜元件，包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板，该管隔板将空心纤维的每个端部固定到圆筒形外壳、壳体或箱壳上。更优选地，空心纤维的孔腔与吹扫气(贫气)、真空、或两者流体连通，并且待脱气(或去泡)的液体经开孔芯部的敞开端部进入接触器和通过芯部开孔径向离开，跨越空心纤维的外部(壳体侧部或壳体侧)，选择性地越过至少一块挡板和跨越空心纤维的另一个部分的外部，通过开孔返回到芯部，及以较少溶解或夹杂气体离开接触器。夹杂或溶解气体从液体穿过空心纤维薄膜扩散或通过，并且进入孔腔中。
在至少选中实施例中，本发明指向高压液体脱气薄膜接触器，该高压液体脱气薄膜接触器具有高压外壳或壳体，这些高压外壳或壳体优选地从标准PVC、ABS、聚丙烯、钢、或不锈钢管(优选地，管材，该管材将用环氧树脂粘结，以促进整体封装)中选择，如1″至24″(标称管子尺寸)(标称直径)标准PVC、ABS、钢、或不锈钢管，优选地2″至24″(标称管子尺寸)Schedule80PVC管或2″至24″(标称管子尺寸)Schedule40PVC管，更优选地4″至20″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管，及最优选地6″至18″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管。这样的管段外壳优选地加工或修改，以接收端盖和卡环。端盖优选地包括液体和气体(或渗透物)端部端口或喷嘴，使液体端口或喷嘴优选地适于在压力下操作，并且使渗透物或气体端口优选地适于在真空或减压条件下起作用。
在至少选中实施例中，本发明指向改进的、独特的及/或低成本的液体脱气薄膜接触器、模块或系统、它们的制造方法、及/或其使用方法。在至少某些实施例中，本发明指向借助于薄膜接触器或模块的流体薄膜处理，如将液体充气或脱气(或去泡)，该液体具有溶解或夹杂气体(一种或多种)。优选地，接触器具有压力外壳，该压力外壳包围至少一个薄膜结构、元件或单元，该至少一个薄膜结构、元件或单元优选地包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板、及选择性挡板，该管隔板固定所述空心纤维的每个端部。优选地，薄膜结构是壳体侧液体脱气结构，在该壳体侧液体脱气结构中，空心纤维孔腔与吹扫气、真空、或两者流体连通，并且待脱气的液体经开孔芯部的敞开端部进入接触器，径向离开芯部开孔，跨越在外壳内的薄膜的外部(孔腔侧)，及以较少溶解或夹杂气体离开接触器。溶解气体优选地从液体穿过微孔薄膜扩散到孔腔中。
在至少一个实施例中，可能优选薄膜结构被整体地封装，并且包括开孔中心管、薄膜垫、选择性挡板、及在每个端部处的封装物，该薄膜垫包括多个一种或多种类型的空心纤维薄膜，这些多个一种或多种类型的空心纤维薄膜每个具有第一端部和第二端部，该第一端部和第二端部两者都是敞开的，该选择性挡板将空心纤维垫分离成两个区域。第一和第二薄膜端部是例如敞开的，以允许贫气或吹扫气通过其。可能优选的是，挡板由一件中心管的或至少一个连接器的中心管塞和由环氧树脂形成，该至少一个连接器接合多件中心管的至少第一和第二段，该环氧树脂涂敷在中心管连接器上在垫或束中，优选地在垫或束的中心中，同时穿过空心纤维垫的至少一部分，优选地大体整个厚度缠绕，由此形成坝或块。也可能优选的是，封装物由环氧树脂制成，并且在封装以后，切去封装物的端部，以形成敞开第一和第二端部(管隔板)。
按照至少一个实施例，中心管形成在薄膜结构的每个端部中的轴向开口，并且沿其长度开孔，以提供使液体通过开孔流出并且流越空心纤维的径向开口。在薄膜结构的每个端部中的轴向开口适于与在模块的端盖中的液体端口或喷嘴流体连通。例如，相应细长喷嘴可以用来将对应轴向开口与液体供给源相连接。
按照本发明的一个可能优选方面，提供有商业可行液体脱气接触器，该商业可行液体脱气接触器具有圆筒形外壳或壳体、和其中的至少一个整体封装薄膜结构。
按照本发明的另一个可能优选方面，提供有商业可行液体脱气接触器，该商业可行液体脱气接触器具有外壳，该外壳由一段或一节修改标准管制成，该一段或一节修改标准管适于在其每个端部中接收端盖。
按照本发明的又一个可能优选方面，提供有商业可行液体脱气接触器，该商业可行液体脱气接触器具有整体封装薄膜结构，使深深凹入的管隔板在圆筒形外壳或壳体中。
按照本发明的再一个可能优选方面，发现的是，使用希望长度的标准PVC、ABS、钢、或不锈钢管，可建造商业可行高压液体脱气接触器，该希望长度的标准PVC、ABS、钢、或不锈钢管修改，以在其中接收和保持端盖。
本发明的可能优选的薄膜接触器可以使得成为可能的是，将气体转移到水流或从水流转移气体，而没有分散。这样的薄膜接触器可以包含数千根微孔聚烯烃空心纤维，例如疏水聚丙烯空心纤维，这些空心纤维使用聚丙烯线编织成阵列(见图37)，该聚丙烯线绕分配管和收集管(开孔中心管的相应部分)缠绕。空心纤维优选地排列在均匀敞开包装中，允许较大流动容量和全部薄膜表面区域的利用。因为空心纤维优选地是疏水的，所以水流将不透过孔。通过相对于气体流将较高压力施加到水流上，使气体/液体界面在孔处不动。不像诸如填充塔之类的分散相接触器，目前可能优选薄膜接触器在流量的整个操作范围上提供用于转移的恒定界面面积。
本发明的可能优选薄膜接触器可以包括一束微孔空心纤维、刚性壳体或外壳、及端盖，该刚性壳体或外壳包围纤维束，该端盖在外壳的每个端部处。端盖可以设有四个液体端口：用来引入第一流体的进口、用来排出第一流体的出口、用来引入第二流体的进口、及用来排出第二流体的出口。空心纤维在两个端部上都封装，在外壳内凹入，以形成聚合物管隔板，这些聚合物管隔板具有纤维孔，这些纤维孔在每个端部上通到接触器的公共第一和第二端盖部分中。尽管不是优选的，但在“管侧”或“孔腔侧”类型接触器中，第一端盖可以包含用于第一流体的进口，该第一流体指示为“管侧”或“孔腔侧”流体，因为它是穿过纤维的内部孔腔的流体。第二端盖包含用来排出孔腔侧流体的出口。第二流体-指示为“壳体侧”流体，典型地通过进口和出口端口进入和离开外壳，该进口和出口端口布置在管隔板之间，借此壳体侧流体接触纤维的外表面。壳体侧流体流过在纤维束的纤维之间的空隙，并且可以定向成，与纤维长度平行或垂直地流动。
在优选“壳体侧”接触器中，接触器可以包括中心芯部，该中心芯部穿过薄膜结构，并且具有第一端部，该第一端部用作用于第一流体的进口，该第一流体指示为“壳体侧”流体，因为它是越过空心纤维的外部或壳体的流体。第一端盖可以包含用于第二流体的进口或端口，该第二流体指示为“管侧”或“孔腔侧”流体，因为它是穿过纤维的内部孔腔的流体。第二端盖包含用来排出孔腔侧流体的出口。第一流体-指示为“壳体侧”流体，可以经相应进口和出口端口或喷嘴进入和离开端盖-这些相应进口和出口端口或喷嘴可操作地连接到开孔芯部的敞开端部上，并且典型地离开和重新进入在管隔板之间的芯部中的开孔，借此壳体侧流体接触纤维的外表面。壳体侧流体流过在纤维束的纤维之间的空隙，并且可以定向成，与纤维长度平行和/或垂直地流动。
因为管隔板将孔腔侧流体与壳体侧流体分离，所以孔腔侧流体不与壳体侧流体混合，并且典型地只有在孔腔侧流体与壳体侧流体之间的转移通过空心纤维的壁发生。在纤维壁中的细孔通常填充有两种流体之一的静止层，由于表面张力和/或压力差效应，阻止其它流体进入孔中。质量转移和分离通常由扩散引起，这种扩散由在两相之间的转移物质的浓度差驱动。典型地，跨过薄膜不发生对流或体积流动。
空心纤维优选地由诸如聚丙烯之类的聚烯烃制成，并且也可以由如下制成：聚甲基戊烯(PMP、或聚(4-甲基-1-戊烯))；聚偏氟乙烯(PVDF)；微孔疏水PVDF；聚偏氟乙烯的共聚物，如聚偏氟乙烯和六氟丙烯(PVDF:HFP)的共聚物；其它聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丁烯)；聚砜类(例如，聚砜、聚醚砜、聚芳基砜)；纤维素和其衍生物；对聚苯氧(PPO)；PFAA；PTFE；其它氟化聚合物；酰胺；聚醚酰亚胺(PEI)；聚酰亚胺；聚酰胺酰亚胺(PAI)；其组合、混合物或共聚物；和/或等等。
尽管可能优选本薄膜接触器利用微孔薄膜，但分离原理与诸如过滤和气体分离之类的其它薄膜分离显著地不同。关于这样的优选空心薄膜接触器，没有通过孔的对流流动，这种对流流动发生在其它薄膜分离中。代之以，优选薄膜起惰性支架的作用，该惰性支架使液和气相直接接触，而没有分散。在两相之间的质量转移由气相的压力完全支配。因为优选空心纤气器及真空塔，高的量级。这种表面面积对于体积的高水平，对于给定性能水平，导致接触器/系统尺寸的急剧减小。
注意，尽管挡板式薄膜设计显得是优选的，但对于目前描述的薄膜接触器，显得有三种设计变形。挡板式薄膜设计使用绕中心挡板的径向液体流动路径。液体在空心纤维的外侧(壳体侧部或壳体侧)流动。NB、或无挡板设计不利用中心挡板，而它仍然是径向流动装置。关于无挡板设计的液体出口端口位于装置的中部，而不是如在挡板式设计中那样在接触器端部处。NB接触器的一个端部加盖，并且允许液体从中心分配管向外或径向穿过纤维流动。这种变形显得最好适于真空操作。第三变形或设计允许在空心纤维内部(孔腔侧部或孔腔侧)的液体流动。这些装置不是径向流动装置，并且显得最好适于小流量用途。
目前可能优选范围接触器可以利用几种纤维类型之一，如PP、PMP、或PVDF，这些纤维类型可以良好地适于用于水的吸收/洗提技术。PVDF纤维可以较好地处置添加到海水中的卫生消毒剂。薄膜具有比X-50厚的壁以及小的内径，并且推荐用于氧气除去。X-50薄膜具有稍微薄的壁以及较大的内径。(见图38和39)这种特征与X-40薄膜相比，允许较大量二氧化碳除去。
下面是和X-50空心纤维的比较。
表1：和X-50空心纤维比较
可能第三种纤维变形-微孔聚烯烃，引入在用于低表面张力流体的气体转移的较小接触器中，并且流体始终在这些装置中的壳体侧流动。此外，为了在水中氧化物质的较好平衡，已经引入微孔PVDF纤维。另外，XIND纤维引入在较大工业接触器中，并且适应非FDA脱气用途。
当在诸如充气或碳酸化作用、等等之类的气体吸收用途中，使用挡板式或无挡板薄膜接触器时，将气体引入在空心纤维薄膜的内侧(孔腔侧)中，并且将液相引入到空心纤维的外侧(壳体侧)。气体的分压和水温控制在液相中溶解的气体量。当在这种用途中使用孔腔侧液体薄膜接触器(非径向流动装置)时，将液体引入到孔腔侧，而将气体引入到壳体侧。
当在诸如去碳酸或去氧之类的气体洗提用途中使用挡板式或无挡板薄膜接触器时，将真空或洗提气体或其组合施加到空心纤维的孔腔侧。将液体流引入到纤维的外侧。将气体的分压降低，以从液相除去溶解气体。当在这种用途中使用孔腔侧液体薄膜接触器(非径向流动装置)时，将液体引入到孔腔侧，而将气体/真空施加到壳体侧。
按照本发明的至少选中实施例、目的、例子或方面，本发明指向或提供液体脱气薄膜接触器、元件、系统、和/或它们的制造方法和/或其使用方法。
按照至少某些实施例、目的、例子或方面，本发明指向或提供薄膜接触器、模块及/或系统及/或它们的制造和/或使用方法，这些使用方法包括将液体脱气。
按照至少某些实施例、目的、例子或方面，本发明指向或提供如下：
一种液体脱气薄膜接触器或模块，包括：
在圆筒形外壳中的整体封装薄膜结构，使薄膜结构的端部在外壳中凹入。
一种液体脱气薄膜接触器或模块，包括：
平面盘形端盖，在其中具有液体和气体端口。
一种液体脱气薄膜接触器或模块，包括：
在圆筒形外壳中的整体封装薄膜结构，使薄膜结构的端部在外壳中凹入，薄膜结构包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板或封装物，该该管隔板或封装物固定空心纤维的每个端部，并且粘结到外壳或壳体的内部上。
一种液体脱气薄膜接触器或模块，包括：
平面盘形端盖，在其中具有液体和气体端口，平面盘形端盖的每一个具有在其中的中心开口，具有在其中的另一个开口，及适于在所述圆筒形外壳或壳体中由至少一个保持元件，如卡环或锁紧环，保持到位，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接收气体端部端口或管，该至少一个保持元件接收在圆筒形外壳或壳体内部中的凹槽中。
一种液体脱气薄膜接触器或模块，包括：
整体封装薄膜结构，在外壳或壳体中由颠倒封装过程封装到位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，并且修整封装物的端部，及优选地使用内圆车床装置打开空心纤维的端部。
一种液体脱气薄膜接触器或模块，包括：
改制管段，包括较大直径段、凹槽、及扩口进口，该较大直径段用来接收端盖，该凹槽用来接收卡环，该扩口进口用来促进端盖和卡环的插入，该改制管段优选地使用内圆车床装置修改。
一种液体脱气薄膜接触器或模块，包括：
接触器外壳、壳体、箱壳、或本体，从标准PVC、ABS、聚丙烯、钢、或不锈钢管(优选地，管材，该管材将用环氧树脂粘结，以促进整体封装)中选择，如1″至24″(标称管子尺寸)(标称直径)标准PVC、ABS、钢、或不锈钢管，优选地2″至24″(标称管子尺寸)Schedule80PVC管或2″至24″(标称管子尺寸)Schedule40PVC管，更优选地4″至20″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管，及最优选地6″至18″(标称管子尺寸)Schedule80灰色PVC管。
一种螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，包括：
模块外壳，由改制管段制成；
一对端盖，适于配合在所述模块外壳的端部中；
液体端部端口，在所述端盖的每一个中；
至少一个气体端口，在所述端盖的至少一个中，或者在所述模块外壳的在其一个端部附近的侧部中；
至少一个薄膜结构，适于配合在所述模块外壳中，每个薄膜结构包括：
a.多个空心纤维薄膜，每个具有孔腔，所述薄膜形成织物状阵列，在该织物状阵列中，空心纤维大体是相互平行的，并且构成织物纬线，及按间隔开关系由丝线保持，这些丝线构成织物经线；
b.阵列在轴线上缠绕成螺旋-缠绕薄膜束，该轴线与空心纤维大体平行，该螺旋-缠绕薄膜束具有两个束端部、和圆柱形外表面；
c.两个束端部的每一个在树脂封装材料中封装，该树脂封装材料用来将束端部密封到相邻单块管隔板中，在两块管隔板之间的束的一部分没有封装材料，以形成壳体侧区域，及空心纤维的孔腔端部暴露，并且与束的外部连通，这些孔腔端部构成束端部的第一束端部；
d.模块壳体、箱壳或外壳具有第一和第二外壳端部和圆筒形外壳内部，并且适当地成形，以包含薄膜束，管隔板(封装物)使第一束端部与圆筒形外壳内部隔离，该管隔板(封装物)相对于第一外壳端部凹入，第一束端部与圆筒形外壳内部密封，包含束的所述模块外壳限定两个区域，这两个区域通过薄膜相互连通，这两个区域包括：(i)壳体侧空间，在管隔板之间的束的部分的外部，并且在外壳内；和(ii)孔腔侧空间，包括空心纤维孔腔和第一束端部；
其中，所述端盖的第一个的内部正面和与第一管隔板相邻的所述模块外壳的内部、与圆筒形外壳内部和第一束端部一起，密封第一模块外壳端部，并且限定第一腔室，该第一腔室与薄膜孔腔连通；
其中，所述端盖的第二个的内部正面和与第二管隔板相邻的所述模块外壳的内部、与圆筒形外壳内部和第二束端部一起，密封第二模块外壳端部，并且限定第二腔室，该第二管隔板从第二外壳端部凹入，该第二腔室与薄膜孔腔连通；
所述液体端部端口可操作地连接到薄膜结构的壳体侧空间上，并且布置成，容许通过其的流体注入和退出；及
至少一个气体端口与第一和第二腔室的至少一个连通，并且布置成，容许通过其的气体注入和退出。
以上螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
至少两个气体端口，使一个气体端口在所述端盖的至少每一个的每一个中，或者在所述模块外壳的、在其每一个端部附近的每一侧中。
以上螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
在所述薄膜结构的每一个中的空心芯轴，具有纵向轴线和圆柱形外表面、轴向孔、及沿表面的开孔，这些开孔与孔连通。
以上高压螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
空心纤维的孔腔端部的两个都暴露，并且与束的外部连通。
以上螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
其中，所述模块外壳是一节或一段标准管。
以上螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
其中，标准管修改，以接收和保持端盖。
以上螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器，还包括：
其中，如果薄膜结构失效，则模块外壳和端盖将包含和约束薄膜结构。
一种用来将液体脱气的系统，包括：以上液体脱气模块的至少一个。
一种这里所表示或描述的液体脱气薄膜接触器、模块、系统、或方法。
一种这里所表示或描述的液体脱气薄膜接触器、模块、元件、系统、或相关方法。
本发明可以按其它形式实施，而不脱离其精神和基本属性，并且相应地，应该对附属权利要求书进行参考，而不是对以上说明书进行参考，如在本发明的范围中指示的那样。

Claims (20)

1.一种液体脱气薄膜接触器或模块，其包括：
圆筒形外壳或壳体，其由一段改制管制成，
至少一个整体封装的空心纤维薄膜结构，其设置在所述圆筒形外壳中，使所述薄膜结构的各端部凹入所述外壳中，离每个所述外壳的端部至少1″，以及
相应盘形端盖，其适于被接收在每个敞开端部中。
2.根据权利要求1所述的液体脱气薄膜接触器或模块，其中，所述薄膜结构在所述外壳中凹入成，离每个端部至少2″的凹入。
3.根据权利要求1所述的液体脱气薄膜接触器或模块，其中，所述盘形端盖每一个在其中具有液体和气体端口的至少一个，并且适于在所述圆筒形外壳中由至少一个保持元件保持定位，该至少一个保持元件容纳在所述圆筒形外壳的内部中的凹槽中。
4.根据权利要求3所述的液体脱气薄膜接触器或模块，其中，所述保持元件是卡环或锁紧环。
5.根据权利要求1所述的液体脱气薄膜接触器或模块，其中，所述盘形端盖每一个具有在其中的中心开口和在其中的另一个开口，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接收气体端部端口或管。
6.根据权利要求1所述的液体脱气薄膜接触器或模块，其中，所述整体封装薄膜结构包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板、或封装物，该管隔板或封装物固定空心纤维薄膜的每个端部，并且粘结到所述外壳的内部。
7.根据权利要求1所述的液体脱气薄膜接触器或模块，其中，所述整体封装薄膜结构在所述外壳中由颠倒封装过程封装到位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，并且修整封装物的端部，及使用切削装置打开空心纤维薄膜的端部，以产生凹入管隔板。
8.根据权利要求1所述的液体脱气薄膜接触器或模块，其中，所述圆筒形外壳的管段由改制管段形成，该改制管段在每个端部中包括较大直径段、凹槽、及扩口进口，该较大直径段用来接收端盖，该凹槽用来接收卡环，该扩口进口用来促进端盖和卡环的插入。
9.根据权利要求8所述的液体脱气薄膜接触器或模块，其中，所述管段从标准PVC、ABS、聚丙烯、钢、不锈钢、或其它管材中选择，这些将用环氧树脂粘结，以促进整体封装。
10.一种螺旋型空心纤维薄膜织物--包含模块或接触器，其包括：
模块外壳，其由改制管段制成；
一对端盖，其适于配合在所述模块外壳的端部中；
液体端部端口，其在所述端盖的每一个中；
至少一个气体端口，其在所述端盖的至少一个中，或者在所述模块外壳的在其一个端部附近的侧部中；
至少一个薄膜结构，其适于配合在所述模块外壳中，每个薄膜结构包括：
a.多个空心纤维薄膜，每个具有孔腔，所述薄膜形成织物状阵列，在该织物状阵列中，空心纤维薄膜大体是相互平行的，并且构成织物纬线，及按间隔开关系由丝线保持，这些丝线构成织物经线；
b.该阵列在轴线上缠绕成螺旋-缠绕薄膜束，该轴线与空心纤维薄膜大体平行，该螺旋-缠绕薄膜束具有两个束端部、和圆柱形外表面；
c.两个束端部的每一个在树脂封装材料中封装，该树脂封装材料用来将束端部密封到相邻单块管隔板中，在两块管隔板之间的束的一部分没有封装材料，以形成壳体侧区域，及空心纤维的孔腔端部暴露，并且与束的外部连通，这些孔腔端部构成束端部的第一束端部；
d.模块外壳具有第一和第二外壳端部和圆筒形外壳内部，并且适当地成形，以包含薄膜束，管隔板使第一束端部与圆筒形外壳内部隔离，该管隔板相对于第一外壳端部凹入，第一束端部与圆筒形外壳内部密封，包含束的所述模块外壳限定两个区域，这两个区域通过薄膜相互连通，这两个区域包括：(i)壳体侧空间，在管隔板之间的束的部分的外部，并且在外壳内；和(ii)孔腔侧空间，包括空心纤维薄膜孔腔和第一束端部；
其中，所述端盖的第一个的内部面和与第一管隔板相邻的所述模块外壳的内部、与圆筒形外壳内部和第一束端部一起，密封第一模块外壳端部，并且限定第一腔室，该第一腔室与薄膜孔腔连通；
其中，所述端盖的第二个的内部面和与第二管隔板相邻的所述模块外壳的内部、与圆筒形外壳内部和第二束端部一起，密封第二模块外壳端部，并且限定第二腔室，该第二管隔板从第二外壳端部凹入，该第二腔室与薄膜孔腔连通；
所述液体端部端口可操作地连接到薄膜结构的壳体侧空间上，并且布置成，容许通过其的流体注入和退出；及
至少一个气体端口与第一和第二腔室的至少一个连通，并且布置成，容许通过其的气体注入和退出。
11.根据权利要求10所述的螺旋型空心纤维薄膜织物--包含模块或接触器，其中，所述管隔板由封装物形成。
12.根据权利要求10所述的螺旋型空心纤维薄膜织物--包含模块或接触器，还包括：
至少两个气体端口，一个气体端口在所述端盖的至少每一个的每一个中，或者在所述模块外壳的、在其每一个端部附近的每一侧中。
13.根据权利要求10所述的螺旋型空心纤维薄膜织物--包含模块或接触器，还包括：
在所述薄膜结构的每一个中的空心芯轴，其具有纵向轴线和圆柱形外表面、轴向孔、及沿表面的开孔，这些开孔与轴向孔连通。
14.根据权利要求10所述的螺旋型空心纤维薄膜织物--包含模块或接触器，还包括：
空心纤维薄膜的孔腔端部的两个都暴露，并且与束的外部连通。
15.根据权利要求10所述的螺旋型空心纤维薄膜织物--包含模块或接触器，还包括：
其中，所述模块外壳是一节或一段标准管，该一节或一段标准管修改成，接收和保持端盖。
16.根据权利要求15所述的螺旋型空心纤维薄膜织物--包含模块或接触器，还包括：
其中，如果薄膜结构失效，则模块外壳和端盖将包含和约束薄膜结构。
17.一种用来将液体脱气的系统，包括：根据权利要求10所述的至少一个模块或接触器。
18.根据权利要求17所述的系统，包括：根据权利要求10所述的至少两个模块或接触器。
19.一种整体封装的空心纤维薄膜接触器，其包括：
平面盘形端盖，
高压圆筒形外壳，其接收和支撑薄膜元件，该薄膜元件包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板，该管隔板固定空心纤维薄膜的每个端部，并且粘结到外壳的内部，
平面盘形端盖的每一个具有在其中的中心开口，具有在其中的另一个开口，及适于在圆筒形外壳中由至少一个保持环保持定位，该中心开口适于接收液体端部端口，该另一个开口适于接收气体端部端口，该至少一个保持元件接收在圆筒形外壳内部的凹槽中，
整体封装薄膜元件在外壳中由颠倒封装过程封装定位，该颠倒封装过程包括使用可除去柱塞，以提供凹入封装物，并且通过修整封装物的端部，及使用内圆车床装置打开空心纤维的端部，
外壳包括较大直径段、凹槽、及扩口进口，该较大直径段用来接收端盖，该凹槽用来接收卡环，该扩口进口用来促进端盖和卡环的插入。
20.根据权利要求19所述的整体封装的空心纤维薄膜接触器，其中，该内圆车床装置可到达外壳内，以修整凹入封装物或管隔板。
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