CN107715696A - 一种压力式中空纤维膜组件及其端头密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压力式中空纤维膜组件及其端头密封结构，属于中空纤维膜组件的设计制造及应用领域，密封结构包括封头、罗筒及端盖，端盖及罗筒分别设置于封头的两侧；封头的外部具有封头外齿，封头外齿的边沿设置有第一定位槽；罗筒的内侧设置有罗筒内齿，罗筒内齿的边沿设置有第二定位槽。压力式中空纤维膜组件应用上述密封结构。压力式中空纤维膜组件可以被拆分成完全独立的滤芯和壳体，不仅可以分别制作，而且还易于组装和拆卸，有助于简化和改进制造工艺、提高浇铸质量和生产效率，也有利于延长膜组件使用寿命。

Description

一种压力式中空纤维膜组件及其端头密封结构

技术领域

本发明涉及中空纤维膜组件的设计制造及应用领域，具体而言，涉及一种压力式中空纤维膜组件及其端头密封结构。

背景技术

中空纤维膜组件主要分为两大类，即压力式膜组件和浸没式膜组件。同浸没式膜组件相比，压力式膜组件的单件膜面积和通量要高得多，应用范围也较广，除水处理净化领域外，还广泛用于化工、食品及其它行业中的各种特种分离过程。

目前市场上常见的压力式中空纤维膜组件绝大部分采用铸封法将中空纤维膜丝的两端分别浇铸在壳体两端(双端浇铸)，也有少数只浇铸一端(单端浇铸)。这种用树脂将膜丝和壳体端头浇铸一体的铸封法制造工艺具有粘结牢固、密封可靠的优点，但也存在一些难于克服的缺点：(1)浇铸过程相对复杂，可视性及可控性较低，不利于提高浇铸质量和生产效率；(2)更重要的是，铸封法制造工艺决定了中空纤维膜组件结构上的先天缺陷(滤芯和膜壳不可拆分)及其实用功能上的局限(污堵或损伤的滤芯无法拆出清洗/修补)。因此，此类膜组件在应用过程中一旦出现断丝或无法清洗恢复的污堵(可能性极高)，会因无法修补或清洗恢复而只能整体报废，因此大大缩短了膜组件的使用寿命，给用户造成很大不便和经济损失。

为克服上述问题，中国专利201120392633.3、201220433211.0 和201521135064.9公布三种具有不同内部结构的可拆卸压力式中空纤维膜组件，克服了传统压力式膜组件滤芯和膜壳无法拆分的固有缺陷，可以解决污堵损伤滤芯的清洗和维修问题。但这三种膜组件结构上还有一个共同特点，即膜滤芯都是单端浇铸开口，另一端封堵，因此只能单端产水。据中国专利201320616360.5和相关研究报道确认，同单端产水方式相比，膜组件双端产水方式不仅产水率高出58-76％以上，而且在抗污染、跨膜压差、曝气、反清洗效果等方面也有明显优势，尤其在高产水条件下。这显然不利于可拆卸单端产水滤芯在一些重要领域的推广应用，例如，加长膜组件以降低曝气能耗和增加膜丝长度以提高单件膜面积/通量的大型或超大型压力式中空纤维膜组件的制造和应用。要突破现有可拆卸中空纤维膜组件单端产水的局限，必须在膜组件的制造过程中采用双端浇铸/产水的可拆卸滤芯，但如何将可拆卸双端产水滤芯的至少一端的封头顺利穿过膜组件外壳并最终实现可靠持久的密封方式，至今仍然是一个悬而未决的技术难题。

发明内容

本发明提供了一种压力式中空纤维膜组件及其端头密封结构，旨在解决现有技术中压力式中空纤维膜组件存在的上述问题。

本发明实施例是这样实现的：

一种压力式中空纤维膜组件，包括柱管、封头、罗筒及端盖，所述柱管内设置有多根中空纤维膜丝，所述柱管的两端设置有所述封头，所述封头的外端面设置有所述端盖，所述封头的外侧设置有所述罗筒，所述罗筒套设于所述柱管的外部；

至少一个所述封头为齿槽型封头，齿槽型封头的外部具有至少两个封头外齿，所述封头外齿沿环形设置于齿槽型封头的外部，封头外齿的边沿设置有第一定位槽；所述罗筒的内侧设置有至少两个罗筒内齿，所述罗筒内齿沿环形设置于罗筒的内部，罗筒内齿的边沿设置有第二定位槽；

所述封头外齿与罗筒内齿相错开时使得封头能够穿过罗筒，旋转封头使封头外齿与罗筒内齿相重叠，且第一定位槽与第二定位槽相重合形成插销槽，通过定位插销能够将封头固定并与罗筒连接。

可选地，其中一个封头为齿槽型封头，另一个封头为台阶型封头；所述台阶型封头的外侧具有环形的台阶，所述台阶的外径大于所述罗筒内齿的内径。

可选地，两个所述封头均为齿槽型封头，所述封头外齿的外径大于罗筒内齿的内径；所述封头外齿之间形成封头外槽，所述罗筒内齿之间形成罗筒内槽。

进一步地，所述端盖靠近封头的一侧具有端盖定位槽，所述定位插销的一部分延伸出所述插销槽并插入所述端盖定位槽；端盖的外部及罗筒的外部通过环形的卡箍相卡接。

进一步地，所述封头上设置有环形的第一密封圈槽，所述第一密封圈槽位于封头外齿的内侧，所述第一密封圈槽处设置有封头密封圈；所述罗筒上设置有环形的第二密封圈槽，所述第二密封圈槽位于罗筒内齿的外侧，所述第二密封圈槽处设置有罗筒密封圈。

进一步地，所述端盖的端部设置有连通柱管内部的第一通口，所述端盖的侧部设置有连通柱管内部的第二通口，所述罗筒的侧部设置有连通柱管内部的第三通口。

进一步地，所述封头的中部具有圆筒，所述圆筒的内侧相对地开设有两个卡槽。

进一步地，所述封头外齿与罗筒内齿的结构一致；所述封头外齿与罗筒内齿重叠时所述封头的端面与罗筒的端面处于同一平面；所述第一定位槽及第二定位槽的断面均为长方形。

进一步地，所述中空纤维膜丝是用有机高分子聚合物制成的外压式或内压式中空纤维膜丝；所述封头用聚氯乙烯或ABS塑料制成；所述中空纤维膜丝的端部与封头用树脂浇铸为一体，所述树脂为聚氨酯树脂，或者树脂底层为环氧树脂表层为聚氨酯树脂。

一种压力式中空纤维膜组件端头密封结构，包括封头、罗筒及端盖，所述端盖及罗筒分别设置于封头的两端；

所述封头的外部具有至少两个封头外齿，所述封头外齿沿环形设置于齿槽型封头的外部，封头外齿的边沿设置有第一定位槽；所述罗筒的内侧设置有至少两个罗筒内齿，所述罗筒内齿沿环形设置于罗筒的内部，罗筒内齿的边沿设置有第二定位槽；

所述封头外齿与罗筒内齿相错开时使得封头能够穿过罗筒，旋转封头使封头外齿与罗筒内齿相重叠，且第一定位槽与第二定位槽相重合形成插销槽，通过定位插销能够将封头固定并与罗筒连接。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的压力式中空纤维膜组件，兼具进出口配置灵活性；压力式中空纤维膜组件由于采用了上述端头密封结构而可以被拆分成完全独立的滤芯和壳体，不仅可以分别制作，而且还易于组装和拆卸，这既有助于简化和改进制造工艺、提高浇铸质量和生产效率，也有利于延长膜组件使用寿命，因为污堵受损滤芯可以拆出来清洗修复、反复使用；压力式中空纤维膜组件滤芯两端的封头均因受到罗筒内齿的牢固支撑，不再需要传统压力式中空纤维膜组件滤芯上常用的那根粗大的支撑管，从而明显简化了膜组件的内部结构，有利于水流畅通和降低污堵；压力式中空纤维膜组件还因齿槽型封头能够顺利穿过壳体而可以采用双端产水滤芯，解决了可拆卸单端产水膜组件产水率低及其它性能欠佳的问题；最后，压力式中空纤维膜组件由于罗筒和端盖上均设有齐备的进出口，因此可以灵活配置进出口以满足不同的应用需求。

本发明通过上述设计得到的压力式中空纤维膜组件端头密封结构，在结构设计上利用滤芯封头外侧和壳体罗筒内侧的独特结构及其相互间的巧妙适配结合，最终通过端面密封方式同时实现压力式中空纤维膜组件两端的滤芯进水侧和产水侧之间的密封以及壳体内测和外侧之间的密封；而且由于这种新型端头密封结构而实现的端面密封方式，使得密封圈在膜组件组装拆卸过程中不会受到任何磨损，因此可以确保膜组件密封的可靠性和持久性，能够有效解决传统压力式中空纤维膜组件面临的各种问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件端头密封结构的示意图；

图2A是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件中齿槽型封头结构示意图；

图2B是图2A的A-A剖视图；

图3A是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件中台阶型封头结构示意图；

图3B是图3A的A-A剖视图；

图4A是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件中罗筒结构示意图；

图4B是图4A的A-A剖视图；

图5A是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件中齿槽型封头穿过罗筒时封头外齿与罗筒内槽适配示意图；

图5B是图5A的A-A剖视图；

图6A是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件中齿槽型封头受到罗筒支撑时封头外齿与罗筒内齿相互重叠的示意图；

图6B是图6A的A-A剖视图；

图7是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件整体结构示意图；

图8是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件的中空纤维膜组件滤芯结构示意图；

图9A是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件中柱管/ 罗筒粘结体的结构示意图；

图9B是本发明实施方式提供的压力式中空纤维膜组件中的壳体结构示意图；

图10A是本发明所使用的旋转卡具的示意图(手柄开放状态)；

图10B是本发明所使用的旋转卡具的示意图(手柄闭合状态)。

图标：1-封头；1.1-封头外齿；1.2-封头外槽；1.3-第一密封圈槽； 1.4-封头密封圈；1.5-第一定位槽；1.6-卡槽；2-中空纤维膜丝；3-端盖；3.1-端盖定位槽；3.2-第一通口；3.3-第二通口；4-罗筒；4.1-罗筒内齿；4.2-罗筒内槽；4.3-第二密封圈槽；4.4-罗筒密封圈；4.5-第二定位槽；4.6-定位齿；4.7-插销槽；4.8-定位插销；4.9-第三通口； 5-卡箍；6-柱管；10-旋转卡具；10.1-手柄；10.2-卡丁。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1。

本实施例提供了一种压力式中空纤维膜组件，请参阅图1及图7，这种压力式中空纤维膜组件包括柱管6、封头1、罗筒4及端盖3，柱管6内设置有多根中空纤维膜丝2，柱管6的两端设置有封头1，封头1的外端面设置有端盖3，封头1的外侧设置有罗筒4，罗筒4 套设于柱管6的外部；

封头1为齿槽型封头1，请参阅图2A及图2B，齿槽型封头1的外部具有至少两个封头外齿1.1，封头外齿1.1沿环形设置于齿槽型封头1的外部，封头外齿1.1的边沿设置有第一定位槽1.5；

请参阅图4A及图4B，罗筒4的内侧设置有至少两个罗筒内齿 4.1，罗筒内齿4.1沿环形设置于罗筒4的内部，罗筒内齿4.1的边沿设置有第二定位槽4.5；

请参阅图5A及图5B，封头外齿1.1的外径大于罗筒内齿4.1的内径；封头外齿1.1之间形成封头外槽1.2，罗筒内齿4.1之间形成罗筒内槽4.2。封头外齿1.1与罗筒内齿4.1相错开时使得封头1能够穿过罗筒4，旋转封头1使封头外齿1.1与罗筒内齿4.1相重叠，(请参阅图6A及图6B)，且第一定位槽1.5与第二定位槽4.5相重合形成插销槽4.7，通过定位插销4.8能够将封头1与罗筒4连接。端盖3、封头1、罗筒4及柱管6连接后的结构请参阅图9A及图9B。

或者，其中一个封头1为齿槽型封头1，另一个封头1为台阶型封头1；请参阅图3A及图3B，台阶型封头1的外侧具有环形的台阶，台阶的外径大于罗筒内齿4.1的内径，因此在任意位置均可受到罗筒 4内齿的牢固支撑。

端盖3靠近封头1的一侧具有端盖定位槽3.1，定位插销4.8的一部分延伸出插销槽4.7并插入端盖定位槽3.1；端盖3的外部及罗筒4的外部通过环形的卡箍5相卡接。封头1上设置有环形的第一密封圈槽1.3，第一密封圈槽1.3位于封头外齿1.1的内侧，第一密封圈槽1.3处设置有封头密封圈1.4；罗筒4上设置有环形的第二密封圈槽4.3，第二密封圈槽4.3位于罗筒内齿4.1的外侧，第二密封圈槽 4.3处设置有罗筒密封圈4.4。

此外，现有压力式中空纤维膜组件普遍存在的另一突出问题是，结构设计上缺乏必要的灵活性，即膜组件的进出水口的相对位置通常是固定不变的，而不同用户的现场需求则往往是灵活多变的。举例来说，若某一品牌压力式膜组件的进水口设在膜组件下端的底部，产水口和浓水口则分别设在上端的侧面和顶部，而用户原有膜架结构却要求膜组件进水口位于膜组件下端的侧面，产水口和浓水口分别位于膜组件上端的顶部和侧面，或二者均位于侧面。碰到这种情况，客户要么改变原有膜架结构来满足膜组件固定结构的要求，要么只能放弃考虑该品牌而另寻其它适合于自己原有膜架结构的膜组件品牌。这种的无奈状况不仅给用户带来极大不便，而且也给膜组件制造商造成不必要的商业利益损失。

在本实施例中，端盖3的端部设置有连通柱管6内部的第一通口 3.2，端盖3的侧部设置有连通柱管6内部的第二通口3.3，罗筒4的侧部设置有连通柱管6内部的第三通口4.9。

上述外压式双端产水中空纤维膜组件具备可供选择的两个进水口(进水端端盖3上的第一通口3.2和进水端罗筒4上的第三通口 4.9)，三个产水口(产水端端盖3上的第一通口3.2和第二通口3.3 以及进水端端盖3上的第二通口3.3)和两个浓水口(产水端罗筒4上的第三通口4.9和产水端端盖3上的第一通口3.2)；用户可根据其现场需要选择不同位置的进水口、产水口和浓水口，未选用进出口可封堵备用。

需要的时候，上述外压式双端产水中空纤维膜组件也可用作单端产水膜组件，只需将可供选择的三个产水口根据膜架设计封堵两个即可。因此，此膜组件兼具双端产水和单端产水的功能，可供用户根据实际需要灵活选择应用。

封头1的中部具有圆筒，圆筒的内侧相对地开设有两个卡槽1.6。请参阅图10A及图10B，通过旋转卡具10能够对封头1产生旋转调节。

封头外齿1.1与罗筒内齿4.1的结构一致；封头外齿1.1与罗筒内齿4.1重叠时封头1的端面与罗筒4的端面处于同一平面；第一定位槽1.5及第二定位槽4.5的断面均为长方形。中空纤维膜丝2是用有机高分子聚合物制成的外压式或内压式中空纤维膜丝，有机高分子聚合物聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜或聚丙烯腈；封头1用聚氯乙烯或ABS塑料制成；请参阅图8，中空纤维膜丝2的端部与封头1 用树脂浇铸为一体，树脂为聚氨酯树脂，或者树脂底层为环氧树脂表层为聚氨酯树脂；柱管6直径范围为100-350mm。

罗筒4内径较小的一端内侧下半部设有内齿4.1和内槽4.2，并且与上述齿槽型封头的外槽1.2和外齿1.1完全对应适配；请参阅图 6A和图6B，罗筒4能够让齿槽型封头1在适配位置顺利穿过，与罗筒4粘结一体的柱管6也能够让齿槽型封头1在任意位置顺利穿过；罗筒4端面设有一个环形的第二密封圈槽4.3、两个第二定位槽4.5 和两个端盖定位齿4.6；齿槽型封头1在适配位置依次穿过进水端罗筒4、柱管6和产水端罗筒4后，可以在旋转卡具驱使下旋转一定角度，使得封头外齿1.1与罗筒内齿4.1完全重叠，实现封头1在罗筒内的牢固支撑，同时封头1端面和罗筒端面将处于同一平面，两个端面上的第一定位槽1.5和第二定位槽4.5将组成一个方形定位插销槽，用于封头定位；此时将封头定位插销4.8、封头密封圈1.4、罗筒密封圈4.4、端盖3和卡箍5分别放置到位，再锁紧卡箍，即可同时实现滤芯进水侧和产水侧之间的密封以及壳体内侧和外侧之间的密封。

滤芯包括若干中空纤维膜丝2及其两端的封头1和封头密封圈 1.4；中空纤维膜丝2是由有机高分子聚合物制成的外压式或内压式中空纤维膜丝(本发明主要以外压式膜丝为例)，有机高分子聚合物包括但不局限于聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)；齿槽型和台阶型封头1由PVC或ABS 注塑成型；滤芯采用树脂将中空纤维膜丝两端分别同两个封头1各浇铸成一体，树脂可以是全用聚氨酯树脂或底层用环氧树脂表层用聚氨酯树脂；滤芯浇铸完成后可根据需要既可双端开口产水，也可单端开口产水；柱管、罗筒、端盖均用PVC或ABS注塑而成；

柱管6的两端均可以插入罗筒4内径较大一端并用适合胶水粘结密封，形成柱管/罗筒粘结体；柱管/罗筒粘结体允许齿槽型封头1在适配位置顺利穿过罗筒4，在任意位置顺利穿过柱管6；壳体进水端罗筒4侧面设有一个第三通口4.9(需要时可封堵备用)；产水端罗筒 4侧面设有一个第三通口4.9(需要时可封堵备用)；壳体进水端端盖 3底部设有一个进水兼进气口3.2，端盖侧面设有一个第二通口3.3(需要时可封堵备用或用作进水口)；壳体产水端端盖3顶部设有一个浓水口3.2(需要时可封堵备用或用作顶部产水口)，端盖侧面设有一个第二通口3.3(需要时可封堵备用)；

本发明中空纤维膜组件进出口的配置完全基于外压式中空纤维膜丝，若膜组件涉及内压式中空纤维膜丝，进出口需根据进水端和产水端作相应调整；

滤芯和柱管/罗筒粘结体分别制作完成后，可将滤芯一端的齿槽型封头1在适配位置放入柱管进水端的罗筒4，并缓慢抬起进水端罗筒使齿槽型封头在柱管内缓慢下滑至柱管6产水端的罗筒4，此时将封头旋转卡具的卡丁端插入柱管内齿槽型封头1的圆筒，并将卡具上的卡丁10.2对准内孔下部的卡槽1.6，捏住手柄10.1使卡丁10.2与卡槽1.6紧密配合，通过旋转卡具旋转齿槽型封头1，直至封头外齿 1.1与罗筒内槽4.2完全对应，此时可将齿槽型封头顺利拉出罗筒，再旋转封头直至封头外齿1.1和罗筒内齿4.1完全重叠；此时齿槽型封头1受到罗筒内齿的牢固支撑，并且齿槽型封头端面和罗筒端面同处于一个平面上，而且封头和罗筒端面上的四个长方形槽将会形成两个方形端封头定位插销槽4.7，此时将封头定位插销4.8、封头密封圈 1.4、罗筒端面密封圈4.4、端盖3和卡箍5分别放置到位，再锁紧卡箍，至此产水端组装完毕；滤芯另一端无论是齿槽型还是台阶型封头，都需要用封头旋转卡具将此封头端面上的第一定位槽1.5调来对准罗筒端面的第二定位槽4.5(旋转调节此封头时必须确保壳体内所有中空纤维膜丝垂直向下)，此时齿槽型封头外齿1.1也必然与罗筒内齿 4.1完全重叠；此时将封头定位插销4.8、封头密封圈1.4、罗筒端面密封圈4.4、端盖3和卡箍5分别放置到位，锁紧卡箍；至此压力式中空纤维膜组件整体组装完毕；膜组件组装完成后滤芯两端的封头将获得壳体两端罗筒内齿的牢固支撑，因此不再需要传统滤芯中央的那根粗大支撑管，导致的内部结构大大简化；

上述组装完成的压力式中空纤维膜组件需要清洗和修补滤芯时，可按以下程序拆卸：拧松膜组件两端卡箍5上的螺母，取下卡箍5 和端盖3，然后用旋转卡具旋转壳体产水端的齿槽型封头1，直至其外齿1.1与罗筒内槽4.2完全对应，此时将该齿槽型封头1往罗筒内按压的同时用旋转卡具将壳体另一端的台阶型或齿槽型封头同步往外拉，直至柱管内齿槽型封头1顶到柱管进水端的罗筒内齿，细心分开此端的中空纤维膜丝，并小心将旋转卡具插入并旋转仍在柱管内的封头，直至该封头外齿1.1与罗筒内槽4.2完全对应，便可将该封头从罗筒内顺利拉出，至此膜组件拆卸完毕。

本发明还提供以上各种形式的压力式中空纤维膜组件在压力式中空纤维膜组件制造过程中和水处理应用中的用途。

本发明的压力式中空纤维膜组件，兼具进出口配置灵活性；压力式中空纤维膜组件由于采用了上述端头密封结构而可以被拆分成完全独立的滤芯和壳体，不仅可以分别制作，而且还易于组装和拆卸，这既有助于简化和改进制造工艺、提高浇铸质量和生产效率，也有利于延长膜组件使用寿命，因为污堵受损滤芯可以拆出来清洗修复、反复使用；压力式中空纤维膜组件滤芯两端的封头均因受到罗筒内齿的牢固支撑，不再需要传统压力式中空纤维膜组件滤芯上常用的那根粗大的支撑管，从而明显简化了膜组件的内部结构，有利于水流畅通和降低污堵；压力式中空纤维膜组件还因齿槽型封头能够顺利穿过壳体而可以采用双端产水滤芯，解决了可拆卸单端产水膜组件产水率低及其它性能欠佳的问题；最后，压力式中空纤维膜组件由于罗筒和端盖上均设有齐备的进出口，因此可以灵活配置进出口以满足不同的应用需求。

实施例2：

本实施例提供了一种压力式中空纤维膜组件端头密封结构，请参阅图1，其包括封头、罗筒及端盖，端盖及罗筒分别设置于封头的两侧；

封头的外部具有至少两个封头外齿，封头外齿沿环形设置于齿槽型封头的外部，封头外齿的边沿设置有第一定位槽；罗筒的内侧设置有至少两个罗筒内齿，罗筒内齿沿环形设置于罗筒的内部，罗筒内齿的边沿设置有第二定位槽；

封头外齿与罗筒内齿相错开时使得封头能够穿过罗筒，旋转封头使封头外齿与罗筒内齿相重叠，且第一定位槽与第二定位槽相重合形成插销槽，通过定位插销能够将封头与罗筒连接。

这种压力式中空纤维膜组件端头密封结构，在结构设计上利用滤芯封头外侧和壳体罗筒内侧的独特结构及其相互间的巧妙适配结合，最终通过端面密封方式同时实现压力式中空纤维膜组件两端的滤芯进水侧和产水侧之间的密封以及壳体内测和外侧之间的密封；而且由于这种新型端头密封结构而实现的端面密封方式，使得密封圈在膜组件组装拆卸过程中不会受到任何磨损，因此可以确保膜组件密封的可靠性和持久性，能够有效解决传统压力式中空纤维膜组件面临的各种问题。

实施例3：

压力式中空纤维膜组件端头密封结构是滤芯封头1与壳体罗筒4 之间形成的一种端面密封结构，由封头密封圈1.4、罗筒密封圈4.4、封头定位插销4.8、端盖定位齿4.6和卡箍5构成。封头密封圈1.4 实现滤芯进水侧和产水侧之间的密封，而罗筒密封圈4.4则实现膜组件壳体内侧和外侧之间的密封。由于在膜组件的组装和拆卸过程中，两个密封圈均不会受到任何摩擦损伤，因此这种端面密封将非常可靠持久，而且更换密封圈也简便易行。实现端面密封结构的必须解决两个基本问题，一是膜组件滤芯的至少一端的封头1顺利穿过柱管/罗筒体粘结体后再实现可靠密封，二是滤芯封头在膜组件壳体内的牢固支撑。本发明在结构设计上，利用封头外侧和罗筒内测的互补适配性结构，创造性地解决了上述问题。

封头1有两种外形结构，一种是外侧上半部具有两个以上封头外齿1.1和封头外槽1.2的齿槽型封头(本发明以两齿槽为例)，另一种是外侧上半部完整无齿槽的台阶型封头；齿槽型和台阶型封头的端面均设有一个第一密封圈槽1.3和两个第一定位槽1.5，并在封头圆筒下部设有两个对应的卡槽1.6，用于封头在罗筒内需要旋转时作为旋转卡具的卡丁10.2对应的卡槽；

罗筒4内径较小的一端内侧下半部设有罗筒内齿4.1和罗筒内槽 4.2，并且与上述齿槽型封头的封头外槽1.2和外齿1.1完全对应适配；罗筒4能够让齿槽型封头1在适配位置顺利穿过，与罗筒4粘结一体的柱管6也能够让齿槽型封头1在任意位置顺利穿过；罗筒4端面设有一个第二密封圈槽4.3、两个第二定位槽4.5和两个端盖定位齿4.6；齿槽型封头1在适配位置依次穿过进水端罗筒4、柱管6和产水端罗筒4后，可以在旋转卡具驱使下旋转一定角度，使得封头外齿1.1与罗筒内齿4.1完全重叠，实现封头1在罗筒内的牢固支撑，同时封头 1端面和罗筒端面将处于同一平面，两个端面上的第一定位槽1.5和 4.5将组成一个方形定位插销槽4.7，用于封头定位；此时将封头定位插销4.8、封头密封圈1.4、罗筒密封圈4.4、端盖3和卡箍5分别放置到位，再锁紧卡箍，即可同时实现滤芯进水侧和产水侧之间的密封以及壳体内侧和外侧之间的密封。

实施例4：

一种外压式双端产水中空纤维膜组件，包括膜组件滤芯上的外压式中空纤维膜丝2及其两端的封头1和封头密封圈1.4，以及壳体上的柱管6及其两端的罗筒4、罗筒密封圈4.4、封头定位插销、端盖3 和卡箍5。

外压式中空纤维膜丝2的两端分别同两个齿槽型封头1用聚氨酯树脂浇铸，在树脂经隔夜固化后，将两个封头顶端浇铸层均切去约 8mm，使所有膜丝露出开口，至此双端产水滤芯制作完毕。

用适合胶水将两个罗筒同一根柱管粘结一体，并确保密封不漏，得到柱管/罗筒粘结体。将上述滤芯任意一端的齿槽型封头1在适配位置放入柱管/罗筒粘结体的进水端罗筒4，并缓慢抬起进水端罗筒使齿槽型封头在柱管内缓慢下滑至产水端罗筒4，此时将封头旋转卡具的卡丁端插入柱管内齿槽型封头1的圆筒，并将卡具上的卡丁10.2 对准内孔下部的卡槽1.6，通过旋转卡具旋转齿槽型封头1，直至封头外齿1.1与罗筒内槽4.2完全对应，此时可将齿槽型封头顺利拉出罗筒，再旋转封头直至封头外齿1.1和罗筒内齿4.1完全重叠；此时齿槽型封头1受到罗筒内齿的牢固支撑，并且齿槽型封头端面和罗筒端面同处于一个平面上，而且封头和罗筒端面上的四个长方形槽将会形成两个方形端封头定位插销槽4.7，此时将封头定位插销4.8、封头密封圈1.4、罗筒密封圈4.4、端盖3和卡箍5分别放置到位，再锁紧卡箍，至此产水端组装完成。用封头旋转卡具旋转进水端的齿槽型封头1，使其端面上的第一定位槽1.5对准罗筒端面的第二定位槽4.5 (旋转调节此封头时必须确保壳体内所有中空纤维膜丝垂直向下)，此时齿槽型封头外齿1.1也必然与罗筒内齿4.1完全重叠；再将封头定位插销4.8、封头密封圈1.4、罗筒密封圈4.4、端盖3和卡箍5分别放置到位，锁紧卡箍；至此双端产水压力式中空纤维膜组件整体组装完毕。

上述外压式双端产水中空纤维膜组件具备可供选择的两个进水口(进水端端盖上的第一通口3.2和进水端罗筒上的第三通口4.9)，三个产水口(产水端端盖上的第二通口3.3和3.2以及进水端端盖上的第二通口3.3)和两个浓水口(产水端罗筒上的第三通口4.9和产水端端盖上的第一通口3.2)；用户可根据其现场需要选择不同位置的进水口、产水口和浓水口，未选用进出口可封堵备用。

需要的时候，上述外压式双端产水中空纤维膜组件也可用作单端产水膜组件，只需将可供选择的三个产水口根据膜架设计封堵两个即可。因此，此膜组件兼具双端产水和单端产水的功能，可供用户根据实际需要灵活选择应用。

实施例5：

一种外压式单端产水中空纤维膜组件，包括膜组件滤芯上的外压式中空纤维膜丝2及其两端的封头1和封头密封圈1.4，以及壳体上的柱管6及其两端的罗筒4、罗筒密封圈4.4、封头定位插销、端盖3 和卡箍5。

外压式中空纤维膜丝2的两端分别同两个齿槽型封头1用聚氨酯树脂浇铸，在树脂经隔夜固化后，将一个封头顶端浇铸层均切去约 8mm，使所有膜丝露出开口，至此单端产水滤芯制作完毕。

用适合胶水将两个罗筒同一根柱管粘结一体，并确保密封不漏，得到柱管/罗筒粘结体。将上述单端产水滤芯切削开口一端的齿槽型封头1在适配位置放入柱管/罗筒粘结体一端的罗筒4，并缓慢抬起此端罗筒使齿槽型封头在柱管内缓慢下滑至产水端罗筒4，此时将封头旋转卡具10的卡丁端插入柱管内齿槽型封头1的圆筒，并将卡具上的卡丁10.2对准内孔下部的卡槽1.6，通过旋转卡具10旋转齿槽型封头1，直至封头外齿1.1与罗筒内槽4.2完全对应，此时可将齿槽型封头顺利拉出罗筒，再旋转封头直至封头外齿1.1和罗筒内齿4.1 完全重叠；此时齿槽型封头1受到罗筒内齿的牢固支撑，并且齿槽型封头端面和罗筒端面同处于一个平面上，而且封头和罗筒端面上的四个长方形槽将会形成两个方形端封头定位插销槽4.7，此时将封头定位插销4.8、封头封头密封圈1.4、罗筒密封圈4.4、端盖3和卡箍5 分别放置到位，再锁紧卡箍，至此产水端组装完成。用封头旋转卡具 10旋转进水端的齿槽型封头1，使其端面上的第一定位槽1.5对准罗筒端面的第二定位槽4.5(旋转调节此封头时必须确保壳体内所有中空纤维膜丝垂直向下)，此时齿槽型封头外齿1.1也必然与罗筒内齿 4.1完全重叠；再将封头定位插销4.8、封头封头密封圈1.4、罗筒密封圈4.4、端盖3和卡箍5分别放置到位，锁紧卡箍；至此单端产水压力式中空纤维膜组件整体组装完毕。

上述外压式单端产水中空纤维膜组件具备可供选择的三个进水口(进水端端盖上的第一通口3.2和第二通口3.3以及进水端罗筒上的第三通口4.9)，两个产水口(产水端端盖上的第一通口3.2和第二通口3.3)，两个浓水口(产水端罗筒上的第三通口4.9以及产水端端盖上的第一通口3.2)；用户可根据其现场需要选择不同位置的进水口、产水口和浓水口，未选进出口可封堵备用。

上述外压式单端产水中空纤维膜组件只能用于单端产水。

实施例6：

一种内压式中空纤维膜组件，包括膜组件滤芯上的内压式中空纤维膜丝2及其两端的封头1和封头密封圈1.4，以及壳体上的柱管6 及其两端的罗筒4、罗筒密封圈4.4、封头定位插销、端盖3和卡箍5。

内压式中空纤维膜丝2的两端分别同两个齿槽型封头1用聚氨酯树脂浇铸，在树脂经隔夜固化后，将两个封头顶端浇铸层均切去约8mm，使所有膜丝露出开口，至此内压式中空纤维膜滤芯制作完毕。

用适合胶水将两个罗筒同一根柱管粘结一体，并确保密封不漏，得到柱管/罗筒粘结体。将内压式中空纤维膜滤芯任意一端的齿槽型封头1在适配位置放入柱管/罗筒粘结体一端的罗筒4，并缓慢抬起此端罗筒使齿槽型封头在柱管内缓慢下滑至另一端罗筒4，此时将封头旋转卡具10的卡丁端插入仍在柱管内的齿槽型封头1的圆筒，并将卡具上的卡丁10.2对准内孔下部的卡槽1.6，通过旋转卡具10旋转齿槽型封头1，直至封头外齿1.1与罗筒内槽4.2完全对应，此时可将齿槽型封头顺利拉出罗筒，再旋转封头直至封头外齿1.1和罗筒内齿4.1完全重叠；此时齿槽型封头1受到罗筒内齿的牢固支撑，并且齿槽型封头端面和罗筒端面同处于一个平面上，而且封头和罗筒端面上的四个长方形槽将会形成两个方形端封头定位插销槽4.7，此时将封头定位插销4.8、封头密封圈1.4、罗筒密封圈4.4、端盖3和卡箍 5分别放置到位，再锁紧卡箍，至此该端组装完成。用封头旋转卡具 10旋转调节未穿过柱管的齿槽型封头1，使其端面上的第一定位槽 1.5对准罗筒端面的第二定位槽4.5(旋转调节此封头时必须确保壳体内所有中空纤维膜丝垂直向下)，此时齿槽型封头外齿1.1也必然与罗筒内齿4.1完全重叠；再将封头定位插销4.8、封头密封圈1.4、罗筒端面罗筒密封圈4.4、端盖3和卡箍5分别放置到位，锁紧卡箍；至此单端产水压力式中空纤维膜组件整体组装完毕。

上述内压式中空纤维膜组件具备可供选择的两个进水口(进水端端盖上的第一通口3.2和第二通口3.3)，二个产水口(两个罗筒上的第三通口4.9)，两个浓水口(产水端端盖上的第一通口3.2和第二通口3.3)；用户可根据其现场需要选择不同位置的进水口、产水口和浓水口，未选进出口可封堵备用。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力式中空纤维膜组件，其特征在于，包括柱管、封头、罗筒及端盖，所述柱管内设置有多根中空纤维膜丝，所述柱管的两端设置有所述封头，所述封头的外端面设置有所述端盖，所述封头的外侧设置有所述罗筒，所述罗筒套设于所述柱管的外部；

至少一个所述封头为齿槽型封头，齿槽型封头的外部具有至少两个封头外齿，所述封头外齿沿环形设置于齿槽型封头的外部，封头外齿的边沿设置有第一定位槽；所述罗筒的内侧设置有至少两个罗筒内齿，所述罗筒内齿沿环形设置于罗筒的内部，罗筒内齿的边沿设置有第二定位槽；

所述封头外齿与罗筒内齿相错开时使得封头能够穿过罗筒，旋转封头使封头外齿与罗筒内齿相重叠，且第一定位槽与第二定位槽相重合形成插销槽，通过定位插销能够将封头固定并与罗筒连接。

2.根据权利要求1所述的压力式中空纤维膜组件，其特征在于，其中一个封头为齿槽型封头，另一个封头为台阶型封头；所述台阶型封头的外侧具有环形的台阶，所述台阶的外径大于所述罗筒内齿的内径。

3.根据权利要求1所述的压力式中空纤维膜组件，其特征在于，两个所述封头均为齿槽型封头，所述封头外齿的外径大于罗筒内齿的内径；所述封头外齿之间形成封头外槽，所述罗筒内齿之间形成罗筒内槽。

4.根据权利要求1所述的压力式中空纤维膜组件，其特征在于，所述端盖靠近封头的一侧具有端盖定位槽，所述定位插销的一部分延伸出所述插销槽并插入所述端盖定位槽；端盖的外部及罗筒的外部通过环形的卡箍相卡接。

5.根据权利要求1所述的压力式中空纤维膜组件，其特征在于，所述封头上设置有环形的第一密封圈槽，所述第一密封圈槽位于封头外齿的内侧，所述第一密封圈槽处设置有封头密封圈；所述罗筒上设置有环形的第二密封圈槽，所述第二密封圈槽位于罗筒内齿的外侧，所述第二密封圈槽处设置有罗筒密封圈。

6.根据权利要求1或4所述的压力式中空纤维膜组件，其特征在于，所述端盖的端部设置有连通柱管内部的第一通口，所述端盖的侧部设置有连通柱管内部的第二通口，所述罗筒的侧部设置有连通柱管内部的第三通口。

7.根据权利要求1所述的压力式中空纤维膜组件，其特征在于，所述封头的中部具有圆筒，所述圆筒的内侧相对地开设有两个卡槽。

8.根据权利要求1所述的压力式中空纤维膜组件，其特征在于，所述封头外齿与罗筒内齿的结构一致；所述封头外齿与罗筒内齿重叠时所述封头的端面与罗筒的端面处于同一平面；所述第一定位槽及第二定位槽的断面均为长方形。

9.根据权利要求1所述的压力式中空纤维膜组件，其特征在于，所述中空纤维膜丝是用有机高分子聚合物制成的外压式或内压式中空纤维膜丝；所述封头用聚氯乙烯或ABS塑料制成；所述中空纤维膜丝的端部与封头用树脂浇铸为一体，所述树脂为聚氨酯树脂，或者树脂底层为环氧树脂表层为聚氨酯树脂。

10.一种压力式中空纤维膜组件端头密封结构，其特征在于，包括封头、罗筒及端盖，所述端盖及罗筒分别设置于封头的两端；

所述封头的外部具有至少两个封头外齿，所述封头外齿沿环形设置于齿槽型封头的外部，封头外齿的边沿设置有第一定位槽；所述罗筒的内侧设置有至少两个罗筒内齿，所述罗筒内齿沿环形设置于罗筒的内部，罗筒内齿的边沿设置有第二定位槽；

所述封头外齿与罗筒内齿相错开时使得封头能够穿过罗筒，旋转封头使封头外齿与罗筒内齿相重叠，且第一定位槽与第二定位槽相重合形成插销槽，通过定位插销能够将封头固定并与罗筒连接。