CN103459001A - 检查中空纤维过滤模件的方法 - Google Patents
检查中空纤维过滤模件的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103459001A CN103459001A CN2012800161426A CN201280016142A CN103459001A CN 103459001 A CN103459001 A CN 103459001A CN 2012800161426 A CN2012800161426 A CN 2012800161426A CN 201280016142 A CN201280016142 A CN 201280016142A CN 103459001 A CN103459001 A CN 103459001A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole
- sensor
- hollow
- fibre membrane
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 55
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims description 41
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 title abstract description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 71
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 53
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 156
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 11
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 11
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 11
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 abstract 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 6
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 5
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- YLJREFDVOIBQDA-UHFFFAOYSA-N tacrine Chemical compound C1=CC=C2C(N)=C(CCCC3)C3=NC2=C1 YLJREFDVOIBQDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960001685 tacrine Drugs 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 244000144985 peep Species 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000011016 integrity testing Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012260 resinous material Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/28—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
- G01R27/32—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/034—Lumen open in more than two directions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/10—Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
- B01D65/104—Detection of leaks in membrane apparatus or modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/21—Specific headers, end caps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76003—Measured parameter
- B29C2945/76163—Errors, malfunctioning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76003—Measured parameter
- B29C2945/76167—Presence, absence of objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76177—Location of measurement
- B29C2945/76294—Inserts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C45/768—Detecting defective moulding conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
- F28F21/062—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2200/00—Prediction; Simulation; Testing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
通过如下分析中空纤维过滤模件的缺陷：提供膜联管箱组件，其包含联管箱和中空纤维膜，所述联管箱具有由带多个孔的壁限定的穿过所述联管箱的管道，中空纤维膜被插入所述孔中；引导带有传感器的探测器装置通过所述管道；用所述传感器接收传感响应信息，所述传感响应信息含有足以确定缺陷的信息，所述缺陷的形式为没有中空纤维膜的孔、中空纤维膜插入深度不理想的孔、或二者；和然后解读所述传感响应信息以检测这样的缺陷，如果它们存在。
Description
技术领域
本发明涉及检查中空纤维过滤模件的方法，用于正确的纤维布置。
背景技术
中空纤维过滤模件包含多个排列的半透性中空纤维膜，所还膜穿过联管箱(header)的壁。所述联管箱具有充当一个或多个壁的材料，所述壁限定了液体或气体能行进通过的管道。多个中空纤维膜延伸通过所述联管箱的一个或多于一个壁，从而从管道外部延伸到管道内部。通常，树脂类材料(“灌封材料”)将所述中空纤维膜在所述联管箱的壁中密封就位。所述中空纤维膜用来过滤从管道内部穿过所述纤维膜到达管道外部的流体(液体或气体)，或反之亦然。中空纤维过滤模件可用于，例如，膜生物反应器(MBR)应用。
在一种类型的中空纤维过滤模件中，所述联管箱具有许多延伸通过所述壁的孔，使得所述孔提供所述管道内部与外部之间的流体连通。所述孔的尺寸通常稍大于中空纤维膜的横截面，在制造所述中空纤维过滤模件期间，所述中空纤维膜被插入联管箱的孔中。在中空纤维膜插入所述孔中之后，添加灌封材料将所述中空纤维膜密封在孔中。对于中空纤维过滤模件来说，具有数千这种插入并密封在穿过所述联管箱的孔中的中空纤维膜是常见的。
制造中空纤维过滤模件的一种顾虑是中空纤维膜相对于穿过联管箱壁的孔而言放错位置。放错位置包括，例如，未能将中空纤维膜插入孔(空孔)中以及将中空纤维膜插入孔中过深或过浅。空孔构成模件中的缺陷，未过滤的流体能够通过它绕过过滤。中空纤维插入孔中过浅可能导致纤维在灌封之前位移并产生空孔。插入纤维过深可能抑制流体从中空纤维内流过或流动穿过所述管道。在制造之后的中空纤维过滤模件中发现其中诸如这样的缺陷，可能需要丢弃所述模件。在制造模件期间、特别在应用灌封材料之前能够发现这样的缺陷是所希望的，从而允许修复所述缺陷或回收利用模件部件而不是丢弃有缺陷的模件。
检测模件中的缺陷有多种方法。经典的方法利用了穿过完好模件的气流被抑制在低于纤维泡点的压差下的事实(参见，例如ASTM方法D6908-03，题为“水过滤膜系统完好性检验的标准做法(Standard Practicefor Integrity Testing of Water Filtration Membrane Systems)”。表面显现气泡可以用于确定有缺陷的纤维(参见，例如美国专利(US)5918264，PCT公布WO2006037234和日本专利公布JP2007017171、JP2005013947和JP62140607)。类似地，大的检验颗粒透过模件也可以揭示缺陷，在表面附近检测到颗粒可以显示渗漏位置(参见例如US5411682)。有缺陷的模件也可以通过检测从穿过渗漏处的气流发出的噪音(参见，例如US6370943和US20040237654)或通过观察由气流引起的温差(参见，例如JP2010082587和US6766259)来确定。已知的显现方法是将切断的灌封卷状物面的外表面成像，以确定不规则性(参见，例如JP200411389A、JP2006091007A、JP2008246378A和JP7051549)。
虽然有这些已知的检测方法，但仍然需要可用于在制造纤维过滤模件期间、特别是在施加灌封材料之前即时分析中空纤维过滤模件的缺陷的快速方法。甚至更理想的是自动并且与中空纤维插入程序一体化的缺陷检测方法，使得在检测到缺陷时插入过程停止，从而允许在中空纤维过滤模件制造期间即时修复所述缺陷。
发明内容
本发明提供了在中空纤维滤器模件制造期间分析它们的缺陷的问题的解决方案。本发明的分析方法可以在施加灌封材料之前完成。本发明的分析方法可以是自动的，并可以与中空纤维插入程序一体化，使得在检测到缺陷时停止插入过程，从而允许在中空纤维过滤制造期间即时修复所述缺陷。
在第一个方面，本发明是分析中空纤维过滤模件的缺陷的方法，所述方法包括：(a)提供膜联管箱组件，其包含联管箱和中空纤维膜，所述联管箱具有由带多个孔的壁限定的穿过所述联管箱的管道，所述多个孔限定为完全穿过所述壁，并且中空纤维膜被插入孔中；(b)引导包含传感器的探测器装置穿过所述管道；(c)用所述传感器接收传感响应信息，所述传感响应信息含有足以确定缺陷的信息，所述缺陷的形式为没有中空纤维膜的孔、中空纤维膜插入深度不理想的孔、或二者；和(d)解读所述传感响应信息以检测这样的缺陷是否存在。
本发明具有作为在中空纤维过滤模件制造期间确保质量控制的分析方法的效用。
附图说明
图1示出了部分制成的单联管箱过滤模件。
图2示出了包含传感器的探测器装置，所述传感器通过与中空纤维膜物理接触生成传感响应信息。
图3示出了包含传感器的探测器，用于在管道内检测电磁辐射。
图4示出了在管道内的包含照射工具和传感器的探测器。
具体实施方式
“多个”是指两个或更多个。“和／或”是指“和，或者作为可替代”。所有的范围包括端点在内，除非另外指出。“长度”是指最大尺寸，“横截面”垂直于所述长度。
本发明的方法是为了分析包含膜联管箱组件的中空纤维过滤模件(“过滤模件”)。可受益于本发明方法的中空纤维过滤模件包括双联管箱和单联管箱设计二者。图1示出了单联管箱过滤模件1的例子。过滤模件1包含膜联管箱组件(“联管箱”)200。联管箱200是中空的，具有限定管道100的壁50，所述管道贯穿联管箱200。至少一个壁50具有穿透限定的孔55，所述孔提供了从模件1外部到管道100内部的流体连通。中空纤维膜30存在于孔55内。图1中的过滤模件1只有一部分孔55被中空纤维膜30占据，这将是过滤模件制造期间中途的情况。
图1中明显看出，膜联管箱组件(“联管箱”)包含中空的联管箱，它限定了通过所述联管箱的管道。所述联管箱具有至少一个壁延伸在所述管道周围。理想地，所述管道长度大于0.5米，并且长度可以是0.7米或更长，优选比垂直于长度的管道的最小尺寸(即最小的横截面尺寸)大至少5倍，更优选至少十倍。同时所述管道理想地具有至少一个垂直于所述长度的尺寸，其小于10厘米，优选六厘米或更小。理想地，所述管道的横截面面积小于25平方厘米。所述联管箱可以由任何材料制成，但通常由塑料制成。所述材料在它充当中空纤维过滤模件的元件时，应该对它将要暴露的流体是惰性的。
所述联管箱的壁具有多个(通常，数千)限定在其中的孔，所述孔穿透所述壁，提供了管道内部与外部之间的流体连通(也就是说，将管道外部与管道内部连接)。理想的是，一个壁含有二维孔阵列。理想的是，最接近的孔之间的距离小于十毫米，优选小于六毫米。限定穿通所述壁的孔可以在所述联管箱制造期间或之后进行。
中空纤维膜穿过联管箱壁中的孔并具有留在联管箱内的开口端。中空纤维的开口端是在所述过滤模件制造期间被插入每个孔中的膜。取决于插入深度，所述纤维的开口端可以在管道内部延伸或者它可以留在联管箱的壁内(亦即，管道和联管箱外部之间)。所述纤维一旦已经被插入孔中，最好将它保持在位。如果纤维具有大于纤维孔径的大直径，所述纤维可通过摩擦力保持在位。所述纤维可以靠在管道内的表面或壁架上，以免所述纤维穿过孔的程度超过预期。为了帮助纤维位置保持在孔内，将纤维弯曲以引起对孔的张力也是可行的。
制造优质中空纤维过滤模件中的挑战是将数千中空纤维膜可重复地插入联管箱的孔阵列中，同时确保每个孔含有中空纤维膜和每个中空纤维膜停留在孔中适当的深度处并且尽可能快地进行这些。例如，通常期望每分钟将10和2000之间的中空纤维膜插入联管箱的孔中。为了便于制造期间可靠地放置纤维，大孔径是合乎需要的。然而，孔越大，制造期间纤维在该孔内不期望的移动的可能性越大。直径较小的孔对于将纤维保持在位是合乎需要的，但是在制造过程期间更难以可靠地放入中空纤维膜。孔可以是锥形的，以便在靠近联管箱外部处直径较大而在靠近管道内部处直径较小，从而帮助将纤维正确插入每个孔中。
用于本发明的中空纤维膜的类型不是本发明方法的关键。本发明适合于用于包含任何类型的中空纤维膜的膜联管箱组件。典型的中空纤维膜包括从聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚酰胺制备的那些，通常通过已知的相转化法制备。其他的例子包括由聚烯烃例如聚丙烯、聚乙烯和相关共聚物通过已知的刻蚀和拉伸方法制成的膜。所述中空纤维膜的长度通常在0.2米至2米的范围内。
希望所述膜联管箱组件具有完全插穿每个孔并插入所述管道达特定的期望深度的中空纤维膜。希望在使用本发明的方法时，至少一个孔具有正确地完全插过所述孔的中空纤维膜。一旦一个或多个中空纤维膜已经被插入孔中，本发明就可用于检测所述中空纤维膜是否确实被插入它们应该进入的孔中并且它们是否已经插到恰当的深度。
合适的膜联管箱组件包括在每个孔内的中空纤维膜和施加于所述孔以将所述中空纤维膜保持在位的灌封材料。本发明作为检测中空纤维膜是否已被正确插入每个孔中的方法。评价中空纤维膜是否已经“正确插入”每个孔中意味着确定孔是否含有中空纤维膜和／或留在孔中的中空纤维膜是否在所述孔内的恰当深度。缺陷出现在纤维没有正确插入孔中的情况下。一种缺陷形式是应该包含过滤纤维的孔中没有过滤纤维。另一种形式的缺陷是中空纤维膜在孔中，但是不在该孔内的适当的深度处。“适当的深度”的定义将取决于具体的过滤模件，但是对于给定的过滤模件来说，将存在适当的深度。通常，适当的深度将包括可接受的一定范围的深度。在一些实施方式中，适当的深度将包括插入到不要求过滤纤维完全延伸通过壁并伸入联管箱的管道中的深度(即，所述过滤纤维被插入的深度小于所述联管箱壁的厚度)。在其他情况中，适当的深度将要求过滤纤维穿透入联管箱的管道。检测存在于孔中、但是深度不恰当的纤维，能够检测出来是特别有价值的，因为在从联管箱外面检查时它们倾向于显现出被正确插入。因此，本发明的方法从联管箱管道内部分析缺陷，对于检测深度不恰当的纤维特别有价值。同样，从联管箱管道内部检测插入深度是有利的，因为它避免了必须通过附近纤维的遮挡来观察具体的孔。
本发明的方法可用于在过滤模件装配期间或之后分析过滤模件的缺陷。本发明的方法在制造过滤模件期间使用时特别有价值，因为它可用于允许在施加灌封材料之前检测缺陷。在灌封之后确定的缺陷更难以校正，并且如果校正的话，通常导致过滤模件不理想地具有明显的修复迹象。在大量生产的环境中，在灌封之后的模件中检测到缺陷通常导致丢弃所述模件。在施加灌封材料之前检测缺陷，允许在施加灌封材料之前修复缺陷或者可以拆散有缺陷的膜联管箱组件并将部件回收利用于无缺陷的膜联管箱组件中。
本发明的方法理想地在制造过滤模件期间用于分析所述过滤模件。特别地，期望试图将纤维插入孔中时分析有缺陷的纤维定位。在那时，在被分析的孔和纤维周围有更多空间。此外，检测到缺陷可允许自动停止制造过程并修复所述缺陷。在一种实施方式中，在过程中的下一个纤维插入之前，分析每个纤维的正确插入。可替代地，或附加地，在下一系列纤维被插入之前，分析一系列(例如一排)纤维的正确插入或缺陷。在制造期间分析单个纤维或纤维的一维阵列(例如一排)是理想的，优于在已经插入纤维之后分析纤维的二维阵列，这是因为与对纤维的二维阵列可达成的相比，单个纤维和一维阵列更容易分析，并且特别是允许更容易接近缺陷以便弥补所述缺陷。
本发明的方法，不管在过滤模件装配期间或之后使用，都包括将探测器装置(或简称为“探测器”)移动通过所述联管箱的管道。所述探测器装置的尺寸小得足以安装在联管箱的管道内部。所述探测器装置包含传感器。传感器根据它在联管箱内部是否检测到缺陷而接收不同的刺激。所述刺激可以是，例如，存在或不存在与中空纤维膜的物理接触、通过孔或者从管道壁或中空纤维膜反射出的不同量的光。所述刺激在本文中还被称为“传感响应信息”。当所述传感器在联管箱的管道内部移动时，其连续或间断地接收某些点的传感响应信息。所述传感响应信息含有的信息足以确定是否有插入不当的中空纤维膜形式的缺陷。所述方法还包括收集和解读所述传感响应信息，以确定是否存在任何这样的缺陷。
理想的是，控制所述探测器装置通过所述管道的移动，使得可确定被分析的缺陷的孔的位置。通常，可通过在探测器装置移动通过联管箱的管道时跟踪探测器装置和／或探测器装置的传感器的位置来确定待分析的孔的位置。为了最佳控制探测器以了解它的精确位置，理想地在探测器沿着管道的长度移动时，最小化或甚至没有所述探测器在垂直于管道长度的维度中的运动(“垂直运动”)。最小化所述探测器的垂直运动可以用许多不同的方式实现。例如，探测器可以包含加载弹簧的轮子，将其相对于垂直运动而言保持在稳定的位置。可替代地，或附加地，探测器的一部分可以在所述联管箱中进行导向，以在所述探测器移动通过管道时防止或最小化它的垂直运动。例如，所述探测器可以包含安装在管道壁中凹陷内(与其相配)的突起(或反之，所述壁包含突起而所述探测器包含凹陷，或者探测器和壁二者都兼具相配合的凹陷和突起相结合)。理想地，所述探测器的横截面尺寸与所述管道的相应横截面尺寸相差三毫米，优选相差两毫米，更优选相差一毫米，以最小化所述探测器在管道内部时垂直运动的可能性。
本领域的普通技术人员可以确定许多方法中的任何一种在探测器移动通过联管箱的管道时来跟踪所述探测器的位置，所述方法全部在本发明最宽的范围内。例如，在探测器移动通过管道时可以使用机械定位部件(例如螺纹杆，齿轮，步进马达和编码器)。使用管道内已知的参考点来确定探测器的位置也是可能的。例如，探测器上的光传感器可以检测通过管道壁的空孔发出的光并计算所述探测器和传感器到达特定位置经过了多少孔，以确定所述传感器在管道中的位置。
探测器上的传感器可以是“主动式”传感器或“被动式”传感器。主动式和被动式传感器二者都通过接收刺激来“发觉”刺激。主动式传感器基于它接收的刺激产生信号。例如，主动式传感器可以在接收某个量级的刺激后产生电流，而在接收小于某个量级的刺激时不产生电流(或反之)。这样的主动式传感器是数字主动式传感器。主动式传感器也可以是类似物，它接收与所述刺激量级成比例的信号。主动式传感器包括开关和光电二极管。被动式传感器仅仅收集它接收到的刺激，用于引导到另一个装置上进行处理(例如解读或者产生数字或模拟信号、然后解读)。被动式传感器包括接收光的光纤末端，然后将所述光引导通过所述光学纤维进行远程处理。
探测器上的传感器可以是通过物理接触确定某些位置存在过滤纤维、或者如果过滤纤维不存在的话缺乏所述过滤纤维的传感器。这样的传感器是“直接接触式”传感器。合适的直接接触式传感器包括可以推压纤维的装载弹簧的开关(或按钮)。压敏传感器例如US7726197和US7357035中公开的装置也是合适的。本方法可以，例如，包括在尝试插入纤维时，将直接压力传感器定位在孔下方过滤纤维插入的期望深度处。如果所述过滤纤维插入到正确的深度，它将接触到传感器，否则它不会。另一个选项是在已经尝试插入纤维之后，在预定深度移动传感器，以确定所述传感器是否在预定位置接触到所述纤维。所述传感器可以包含电信号发生器，其在纤维接触传感器时产生一种类型的电信号，而在没有与纤维接触时产生不同类型的信号。所述信号可以是不同水平的电流或电位(包括没有电流或电位)。技术人员能够容易地确定使用压敏传感器来确定在预定深度处是否存在过滤纤维的许多不同方式，这些方式全部包含在本发明的最宽范围中。收集和分析发自传感器的信号，以确定在正确的高度处存在或不存在纤维。
图2示出了包含传感器的探测器的实施方式，所述传感器通过与中空纤维膜的物理接触收集传感响应信息。事实上，图2中的探测器包含多个传感器，以便于在管道内的单个位置时检测一排纤维。图2示出了包含传感器20的探测器10。每个传感器20包含杠杆臂22和开关24。如果过滤纤维30被插入到靠到杠杆臂22的正确深度，从而压下或仅仅接触开关24并关闭传感器20内的电路，则允许通过导线26提供给每个传感器20的电流流过所述传感器。如果过滤纤维30插入得不够远(例如，参见过滤纤维30b)，则测不出通过相应的传感器20的电流并发现缺陷。图2中的探测器10沿着具有已知螺纹数的螺纹轨道40移动通过管道，从而通过在探测器10定位中跟踪螺纹杆40经历的转数，提供探测器10在管道内的准确和精确的定位。探测器例如探测器10在插入过滤纤维时可定位在孔下方，以检测该阵列中的纤维被插入到孔中并达到适当的深度。或者，探测器例如探测器10可以在期望包含过滤纤维的孔的下面移动，在这种情况下，如果所述过滤纤维在适当的深度处存在，它将压下杠杆臂22和开关24，产生表明在适当的深度处存在纤维的信号。
传感器还可以包括或是检测缺陷时不需要与过滤纤维膜物理接触的传感器。这样的传感器是“非接触式”传感器。合适的非接触式传感器包括接收或检测气压、声波和／或电磁辐射的那些传感器。非接触式传感器包括下述那些：接收或检测通过联管箱的孔传送的电磁辐射和／或可以用反射或分裂束(break-beam)原理工作，并基于存在或不存在一定量电磁辐射产生信号或仅仅接收并传送所述电磁辐射到另一个装置来处理所述透射，以确定是否存在缺陷。与直接接触式传感器一样，探测器装置可以包含单个传感器或传感器阵列。事实上，探测器装置可以包含至少一个直接接触式传感器和至少一个非接触式传感器的组合。
本发明的方法可利用非接触式传感器来分析缺陷的一种方式是将检测光(一般是但不一定是可见光)的非接触式传感器布置在联管箱的管道内紧靠联管箱中孔的下面，然后从所述联管箱的外部将光照在包含孔的壁上。如果传感器在孔的位置处检测到光，那么这表明中空纤维膜不在孔中。如果传感器不能检测到光，那么这表明孔确实容纳了中空纤维膜。图3示出了这样的探测器和传感器组合的一个例子。图3示出了在联管箱200的管道100内部，具有一对光电二极管传感器20的探测器10。壁50限定孔55。中空纤维膜30穿过一个孔55。从联管箱200外面照射的光可以照射通过没有纤维膜30的孔55并引起来自该孔55下面的光电二极管传感器20的响应。这样的响应将表明在该孔55中没有纤维膜30。在另一个孔55中的纤维30阻止了光透过到达它下面的传感器20，并且该传感器没有产生信号，从而揭示该孔55中存在纤维膜30。为了提高光检测灵敏度，探测器10还可以包含透镜15(和／或孔隙)，其收集通过孔55进入管道100的光并将所述光集中和／或引导到所述孔55下面的传感器20上。发自传感器20的信号可以通过导线26从所述传感器送往计算机或其他分析仪。
图4示出了在本发明的方法中利用非接触式传感器的另一种方法。探测器可以不仅包含传感器，而且包含待检测的信号源。例如，探测器可以包含光源和光的传感器二者。图4中的探测器10包含传感器20以及照射工具300形式的光源二者。探测器10在管道100内并包含照射工具300和传感器20二者。照射工具300和传感器20二者是光学纤维的。将光施加于照射工具300的外部端310，以从内部端320发光。类似地，在传感器20的收集端21上入射的光通过外部端23传送，所述光然后可利用光传感器(例如光电二极管，光电倍增管等)进一步检测和／或分析。探测器10可以在联管箱200的管道100内迁移，以靠近所关注的通过壁50的目标孔55。如果存在通过目标孔55的光，从照射工具300的内部端320发出的光将从中空纤维膜30上反射出，并增加了传感器20的收集端21上入射的光量。如果目标孔55上不存在纤维膜30，那么在传感器20的收集端21上入射的光将较少。根据在收集端21上检测到并通过传感器20传送了多少入射光，将证明目标孔55中存在或不存在纤维膜30。图4示出了为了分析单个孔的缺陷而设计的探测器。然而，探测器10可以包含对应于孔55行列的成行排列的多个传感器20元件和照射工具300，以便同时分析一排孔的缺陷。
所述探测器装置可以包含照相机形式的传感器，所述传感器传送纤维和孔的可视图像，从而允许从管道内部目测检查。目测检查所传送的图像可以通过观察孔的图像可揭示哪个孔没有中空纤维膜。目测检查所传送的图像还可以通过观察沿着所述管道并且通常垂直于中空纤维膜的方向的图像，揭示中空纤维膜的深度。例如，相对于中空纤维膜和限定了穿过的孔的壁二者以45度角取向的照相机(例如Cognex In-SightTM5400牌微型照相机；In-Sight是Cognex Corporation的商标)可以移动通过管道，产生图像用于观察穿过联管箱的壁和穿入所述管道的纤维膜的末端。图像分析可通过操作人员目测检查进行或可以通过计算机利用分析软件例如可得自Cognex Corporation(Natick，MA，USA)的In-SightExplorer自动进行。
探测器装置可以包含多个照相机，一个观察孔而另一个沿着管道观察，从而使确定孔是否缺乏中空纤维膜和中空纤维膜是否插入到适当的深度二者可以同时确定。
所述探测器装置可以包含一种传感器，例如照相机，它检测可见光谱以外的电磁辐射以补充或代替采集可见光谱图像。例如，可以利用红外线或紫外线来采集图像。
同样，探测器可以包含能够感知声振动的一个传感器(或多个传感器)。类似于上面描述的电磁辐射的技术可以用于用声波代替电磁辐射。例如，可以将声波引向联管箱的壁，同时将具有声传感器的探测器移动通过联管箱的管道。声波将穿透没有纤维膜的孔到达所述传感器，当通过没有纤维膜的孔时，将检测到更多或更强的声波。管道内的探测器还可以包含声波发生器以及声传感器，并可以类似于图4所述的实施方式进行操作。声信号的发生和传感之间的时间延迟还可以用来评价距纤维的距离。利用声传感器记录声信号，从而检测孔中存在或不存在中空纤维膜以及中空纤维膜在所述孔内的深度，是可能的。检测声振动可以如电磁辐射类似地用于检测孔中中空纤维膜的存在或不存在以及中空纤维膜在孔内的深度。
收集和解读来自传感器的传感响应信息通过计算机有利地控制。例如，可以通过计算机发出的电子信号控制探测器的移动和来自传感器的传感响应数据收集二者。可替代地，或附加地，传感器可以将传感响应信息以电子信号的形式发送到计算机。计算机然后可以解读所述传感响应信息，以确定缺陷。
此外，在传感器移动通过管道时，计算机对于控制和跟踪所述传感器的位置是有益的。通过利用计算机跟踪传感器的位置以及解读来自传感器的传感响应信息，在传感器移动通过联管箱的管道时，可以迅速检测以确定缺陷的存在和位置。
计算机控制探测器移动通过管道并解读来自所述探测器上的传感器的传感响应信息的一个益处是，本发明的分析方法可以实时整合到用于中空纤维过滤模件的联管箱的制造过程中。也就是说，本发明的方法可以在中空过滤纤维正在被插入联管箱的孔中时，引导带有传感器的探测器通过中空纤维过滤模件的联管箱的管道。然后所述传感器则可以在中空过滤纤维预计被插入之后，立即检测所述中空过滤纤维是否被正确插入孔中。此外，理想地，将计算机控制传感器和解读来自传感器的传感响应信息与计算机控制中空过滤纤维插入联管箱中相关联，以便如果检测到缺陷的话，计算机可以立即终止制造过程，使得缺陷可以修复。
所述探测器和传感器可以是任何尺寸或形状，只要它可以安装在联管箱的管道内。如果探测器设计与管道的尺寸和形状相协调，使得便于传感器准确和可重复地穿过管道，将是理想的。例如，所述联管箱可以具有在管道壁内限定的狭槽，探测器啮合在其中以引导探测器穿过管道。可替代地，或附加地，探测器的形状可以配合管道的形状，使得管道壁符合探测器的形状。
Claims (9)
1.分析中空纤维过滤模件的缺陷的方法，所述方法包括：
(a)提供膜联管箱组件，其包含联管箱和中空纤维膜，所述联管箱具有由带多个孔的壁限定的穿过所述联管箱的管道，所述多个孔限定为完全穿过所述壁，并且中空纤维膜被插入孔中；
(b)引导包含传感器的探测器装置通过所述管道；
(c)用所述传感器接收传感响应信息，所述传感响应信息含有足以确定缺陷的信息，所述缺陷的形式为没有中空纤维膜的孔、中空纤维膜插入深度不理想的孔、或二者；和
(d)解读所述传感响应信息以检测这样的缺陷，如果它们存在。
2.权利要求1的方法，所述方法的特征还在于，通过步骤(a)-(d)分析孔发生在向所述孔施加灌封材料之前。
3.权利要求1的方法，所述方法的特征还在于，在所述探测器装置移动通过所述管道时跟踪其位置。
4.权利要求3的方法，其中计算机控制引导所述探测器装置通过所述管道、跟踪所述传感器装置的位置和解读所述传感响应信息。
5.权利要求1的方法，所述方法的特征还在于，步骤(a)至(d)发生在将中空纤维膜插入所述管道壁的孔中的过程期间。
6.权利要求5的方法，所述方法的特征还在于，在所述探测器装置移动通过所述管道时跟踪其位置并确定任何所述缺陷的位置；其中步骤(a)-(d)和将中空纤维膜插入所述管道壁的孔中的过程是计算机控制的和自动的，使得如果检测到缺陷的话，所述计算机停止中空纤维膜插入过程。
7.权利要求1的方法，其中所述传感器通过检测物理接触、声波或电磁辐射而产生传感响应信息。
8.权利要求7的方法，其中发射体伴随所述探测器装置上的传感器，并且其中所述发射体发射所述传感器能够检测的声波和／或电磁辐射。
9.权利要求1的方法，其中所述传感器装置含有成像传感器，其在所述传感装置移动通过所述管道时传送足以产生所述管道壁的可视图像的数据。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201161469205P | 2011-03-30 | 2011-03-30 | |
| US61/469,205 | 2011-03-30 | ||
| PCT/US2012/029851 WO2012134896A1 (en) | 2011-03-30 | 2012-03-21 | Method for inspecting hollow fiber filtration modules |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103459001A true CN103459001A (zh) | 2013-12-18 |
| CN103459001B CN103459001B (zh) | 2016-01-06 |
Family
ID=45922836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201280016142.6A Expired - Fee Related CN103459001B (zh) | 2011-03-30 | 2012-03-21 | 检查中空纤维过滤模件的方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140015545A1 (zh) |
| CN (1) | CN103459001B (zh) |
| WO (1) | WO2012134896A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111141953A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-05-12 | 武汉工程大学 | 一种绝缘中空纤维膜的交流阻抗测试装置及方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1214841A (en) * | 1967-02-20 | 1970-12-02 | Atomic Energy Authority Uk | Joining plastic materials |
| CN1088846A (zh) * | 1992-11-02 | 1994-07-06 | 梅姆泰克有限公司 | 纤维监控系统 |
| CN1291911A (zh) * | 1998-03-02 | 2001-04-18 | 苏伊士-里昂水务公司 | 中空纤维过滤组件的完整性的监控方法 |
| CN1538872A (zh) * | 2001-08-06 | 2004-10-20 | �̵°µ����ɹ�˾ | 用于检查膜过滤模块的完整性的方法与装置 |
| JP2007017171A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Toray Ind Inc | 中空糸膜モジュールのリーク検出方法および装置 |
| CN1913957A (zh) * | 2004-01-27 | 2007-02-14 | 科赫薄膜系统有限公司 | 薄膜过滤单元及其制造方法 |
| JP2008137005A (ja) * | 2007-12-13 | 2008-06-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 中空糸膜モジュールの製造方法および中空糸膜束の開繊装置 |
| CN101479581A (zh) * | 2006-04-26 | 2009-07-08 | 霍尼韦尔国际公司 | 力传感器封装及其形成方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0613088B2 (ja) | 1985-12-13 | 1994-02-23 | ダイセル化学工業株式会社 | 中空糸型モジユ−ルの無菌リ−ク検出方法 |
| JPH06134268A (ja) | 1992-10-30 | 1994-05-17 | Nok Corp | 中空糸膜モジュールの欠陥位置検出方法およびその装置並びに欠陥補修方法 |
| JPH0751549A (ja) | 1993-08-13 | 1995-02-28 | Nok Corp | 中空糸膜モジュールの封止状態検査方法 |
| JP2004011389A (ja) | 2002-06-11 | 2004-01-15 | Kawashima Kogyosho:Kk | 複層ガラス窓内蔵型遮光機構 |
| US6766259B2 (en) | 2002-07-29 | 2004-07-20 | Baxter International Inc. | System and a method for detecting fiber damage in a dialyzer |
| WO2005001422A2 (en) | 2003-06-06 | 2005-01-06 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Sensor chip and apparatus for tactile and/or flow |
| JP2005013947A (ja) | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Kurita Water Ind Ltd | 膜分離装置 |
| JP2006091007A (ja) | 2004-08-26 | 2006-04-06 | Toray Ind Inc | 中空糸膜モジュール検査装置 |
| WO2006037234A1 (en) | 2004-10-07 | 2006-04-13 | Zenon Environmental Inc. | Method of locating and repairing damaged hollow fiber modules and header assembly |
| JP5315627B2 (ja) | 2007-03-30 | 2013-10-16 | 東レ株式会社 | 中空糸膜モジュールの検査方法 |
| JP2010082587A (ja) | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Nok Corp | 中空糸膜モジュールのリーク検出方法およびリーク検出装置 |
-
2012
- 2012-03-21 US US14/001,624 patent/US20140015545A1/en not_active Abandoned
- 2012-03-21 WO PCT/US2012/029851 patent/WO2012134896A1/en active Application Filing
- 2012-03-21 CN CN201280016142.6A patent/CN103459001B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1214841A (en) * | 1967-02-20 | 1970-12-02 | Atomic Energy Authority Uk | Joining plastic materials |
| CN1088846A (zh) * | 1992-11-02 | 1994-07-06 | 梅姆泰克有限公司 | 纤维监控系统 |
| CN1291911A (zh) * | 1998-03-02 | 2001-04-18 | 苏伊士-里昂水务公司 | 中空纤维过滤组件的完整性的监控方法 |
| CN1538872A (zh) * | 2001-08-06 | 2004-10-20 | �̵°µ����ɹ�˾ | 用于检查膜过滤模块的完整性的方法与装置 |
| CN1913957A (zh) * | 2004-01-27 | 2007-02-14 | 科赫薄膜系统有限公司 | 薄膜过滤单元及其制造方法 |
| JP2007017171A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Toray Ind Inc | 中空糸膜モジュールのリーク検出方法および装置 |
| CN101479581A (zh) * | 2006-04-26 | 2009-07-08 | 霍尼韦尔国际公司 | 力传感器封装及其形成方法 |
| JP2008137005A (ja) * | 2007-12-13 | 2008-06-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 中空糸膜モジュールの製造方法および中空糸膜束の開繊装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103459001B (zh) | 2016-01-06 |
| US20140015545A1 (en) | 2014-01-16 |
| WO2012134896A1 (en) | 2012-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2019049538A (ja) | サンプルの発光及び蛍光測定を行うための装置及び関連する方法 | |
| CN104007067B (zh) | 探测液体中凝块的方法和装置及实验室自动化系统 | |
| RU2016139263A (ru) | Системы и способы кодирования калибровки биосенсора | |
| CN105190225A (zh) | 光纤传感器及其应用 | |
| CN103364374A (zh) | 用于检查石墨烯板的设备和方法 | |
| KR20160030811A (ko) | 피검체의 표면 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 광학 시스템 | |
| CN111351790B (zh) | 一种缺陷检测装置 | |
| TWI468650B (zh) | 光學檢測系統及其光學檢測裝置 | |
| US11428673B2 (en) | Ultrasonic inspection device | |
| CN103459001A (zh) | 检查中空纤维过滤模件的方法 | |
| KR20180137555A (ko) | 부품 검사 장치 및 방법 | |
| CN207502419U (zh) | 玻璃检测系统 | |
| CN206131991U (zh) | 一种基于激光光幕的平面定位装置 | |
| JP2013205332A (ja) | 欠点検査装置および欠点検査方法 | |
| EP3123940A1 (en) | Fluorescent light sensor | |
| US10025077B2 (en) | Device for measuring solution concentration | |
| KR20220153568A (ko) | 입자 측정 장치 및 입자 측정 방법 | |
| JP2018503798A (ja) | 流体力学的集束方法および関連デバイス | |
| EP4369384A1 (en) | Semiconductor error analysis device and semiconductor error analysis method | |
| WO2023002688A1 (ja) | 半導体故障解析装置及び半導体故障解析方法 | |
| KR20200030650A (ko) | 내경 검사 장치 | |
| CN107290353A (zh) | 光阻管路的气泡检测装置及检测方法 | |
| KR20110034837A (ko) | 곤충 눈을 모사한 2차원 방향 감지 광센서 모듈 및 제조방법 | |
| CN206258071U (zh) | 光接收组件、光发生组件、传感器及体积测量装置 | |
| CN115811653B (zh) | 一种成像系统、位置校准方法及成像方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160106 Termination date: 20160321 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |