CN111225733A - 水处理过滤器模块以及用于制造水处理过滤器模块的螺旋股线的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理过滤器模块、用于制造水处理过滤器模块用螺旋股线的装置和方法、以及用于制造间隔件的方法，并且根据本发明的一个方面，提供了水处理过滤器模块，其包括用于过滤原水的膜和层合至所述膜并提供用于使原水通过所述膜的多个通道的间隔件，其中所述间隔件包括在第一方向上延伸的第一构件和在与所述第一方向不同的第二方向上延伸并设置成通过与所述第一构件相交而形成间隔件单元的第二构件，所述第一构件和所述第二构件中的至少一者以具有预定半径的预定螺距的螺旋形状围绕延伸方向卷绕。

Description

水处理过滤器模块以及用于制造水处理过滤器模块的螺旋股 线的装置和方法

技术领域

本发明涉及水处理过滤器模块、用于制造水处理过滤器模块用螺旋股线的装置和方法、以及用于制造间隔件的方法。

本申请要求基于2017年11月3日提交的韩国专利申请第10-2017-0145694号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

水处理过滤器模块是用于除去来自原水的杂质的装置。

近来，由于环境污染等，水处理技术已变得重要，特别地，使用反渗透的膜水处理模块可以用于通过除去聚合物、胶体和粒子(颗粒)来净化原水。

通过利用压力使具有高浓度的溶液向低浓度移动的过程被称为“反渗透”，利用该原理用于通过仅使水分子通过半透膜来净化水的装置被称为反渗透膜水处理模块。此时，半透膜是“反渗透膜过滤器”并且通过将这些过滤器模块化而获得的模块是反渗透膜过滤器模块。

作为这样的反渗透膜过滤器模块，使用螺旋卷绕的分离膜模块。

螺旋卷绕的分离膜模块具有其中交替层合有膜和间隔件的结构。膜执行过滤杂质的功能。

图1是常规间隔件10的平面图，图2是示出图1所示的间隔件10中的代表性流动的分析结果。

参照图1，间隔件10形成原水通过其流入膜中的通道。例如，间隔件10具有网状的网结构。具体地，间隔件10包括以交叉方式布置的多根股线11以形成原水可以通过的间隔件单元12。

另一方面，如图2所示，当引入原水时，由于由间隔件引起的流动扰动而产生压差，这增加了能量成本。

特别地，参照图2，在许多股线11相交的接触点处的量增加，并且在相应区域中出现漩涡(whirlpool)。该漩涡现象增加压力损失。在图2中，附图标记F表示主要流动方向。

此外，由于水渗透通量而必然在膜附近出现浓差极化，其中由于该现象变得更严重，因此膜附近的渗透压增加，并且透水性降低。

因此，需要设计能够产生低压差并减轻浓差极化现象的间隔件。

另一方面，在常规类型的间隔件中，已使用挤出，但以这种方式难以制造各种类型的间隔件，并且当将注射成型用于精确的形状控制时，因为必须制造模具，所以存在生产成本增加的问题。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供水处理过滤器模块、水处理过滤器模块用螺旋股线、以及用于制造可以产生低压差并减轻浓差极化现象的间隔件的装置和方法。

技术方案

为了解决上述目的，根据本发明的一个方面，提供了水处理过滤器模块，其包括：用于过滤原水的膜；和间隔件，该间隔件层合至膜并提供用于使原水通过膜的多个通道，其中间隔件包括在第一方向上延伸的第一构件；和第二构件，该第二构件在与第一方向不同的第二方向上延伸并设置成通过与第一构件相交而形成间隔件单元，第一构件和第二构件中的至少一者围绕延伸方向卷绕成具有预定半径的预定螺距的螺旋形状。

此外，根据本发明的另一个方面，提供了用于制造水处理过滤器模块的螺旋股线的装置，其包括：挤出喷嘴；其上卷绕有从挤出喷嘴挤出的股线的旋转辊；用于旋转辊的轴向移动和旋转的第一驱动部；和用于调节旋转辊的旋转速度和轴向移动速度以调节卷绕在旋转辊上的螺旋股线的螺距的控制部。

此外，根据本发明的另一个方面，提供了用于制造水处理过滤器模块的螺旋股线的装置，其包括：挤出喷嘴；其上卷绕有从挤出喷嘴挤出的股线的旋转辊；用于旋转辊的旋转的第二驱动部；用于使挤出喷嘴沿旋转辊的轴向方向移动的第三驱动部；和用于调节旋转辊的旋转速度和挤出喷嘴的轴向移动速度以调节卷绕在旋转辊上的螺旋股线的螺距的控制部。

此外，根据本发明的另一个方面，提供了用于制造水处理过滤器模块的螺旋股线的方法，其包括以下步骤：通过挤出喷嘴挤出股线；以及使旋转辊旋转并同时使旋转辊和挤出喷嘴中的至少一者沿旋转辊的轴向方向移动，从而将股线以螺旋形状卷绕在旋转辊上以形成螺旋股线。

根据本发明的又一个方面，还提供了用于制造水处理过滤器模块的间隔件的方法，其包括以下步骤：通过挤出喷嘴挤出股线；使旋转辊旋转并同时使旋转辊和挤出喷嘴中的至少一者沿旋转辊的轴向方向移动，从而将股线以螺旋形状卷绕在旋转辊上以形成螺旋股线；以及将多根螺旋股线以交叉方式布置而没有任何接触点以制造间隔件。

有益效果

如上所述，与本发明的至少一个实例相关的水处理过滤器模块、水处理过滤器模块用螺旋股线、以及用于制造间隔件的装置和方法具有以下效果。

通过用具有预定半径和螺距的螺旋股线构成形成间隔件的股线，可以将流动引导至膜的表面，由于消除交叉区域中的接触点而可以防止漩涡出现，并且可以使压力损失最小化。

在制造螺旋股线时，可以抑制生产成本增加。

附图说明

图1是常规间隔件的平面图。

图2是示出图1所示的间隔件中的代表性流动的分析结果。

图3和图4是示出构成与本发明的一个实例相关的水处理过滤器模块的间隔件的图。

图5示出了使用图4所示的间隔件的分析结果。

图6是用于说明用于制造与本发明的一个实例相关的水处理过滤器模块用螺旋股线的装置和方法的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的一个实例的水处理过滤器模块、水处理过滤器模块用螺旋股线、以及用于制造间隔件的装置和方法。

此外，相同或相应的部件被给予相同或相似的附图标记而无论附图标记如何，其中将省略多余的说明，并且为了便于说明，所示的各组成构件的尺寸和形状可以被放大或缩小。

图3和图4是示出构成与本发明的一个实例相关的水处理过滤器模块的间隔件100的图，图5示出了使用图4所示的间隔件100的分析结果。

与本发明的一个实例相关的水处理过滤器模块包括用于过滤原水的膜和层合至膜并提供用于使原水通过膜的多个通道(也称为“间隔件单元”)的间隔件100。

膜可以由能够实现反渗透现象的各种材料形成。

间隔件100包括在第一方向上延伸的第一构件110和在与第一方向不同的第二方向上延伸并设置成通过与第一构件110相交而形成间隔件单元130的第二构件120。

第一构件110和第二构件120中的每一者为上述股线，其可以由树脂材料形成，特别地，可以由相同的树脂材料形成，例如，可以由聚乙烯(PE)树脂、聚丙烯(PP)树脂、或其组合形成。此外，第一构件110和第二构件120可以具有大致圆形(或椭圆形)截面并且可以具有50μm至200μm的直径。

第一构件110和第二构件120中的至少一个构件以具有预定半径的预定螺距(p)的螺旋形状围绕延伸方向(中心轴A)卷绕。即，第一构件110和第二构件120中的至少一者为基于中心轴(A)的螺旋卷绕的螺旋股线。

此外，第一构件110和第二构件120各自具有围绕延伸方向(中心轴)卷绕的具有预定半径的预定螺距的螺旋形状。

此外，第一构件110和第二构件120可以为基于中心轴(A)沿相同旋转方向卷绕的螺旋股线。另外，第一构件110和第二构件120可以为沿不同旋转方向卷绕的螺旋股线。

此外，第一构件110和第二构件120可以具有相同的半径和相同的螺距。

螺距(p)可以为1800μm至3000μm。如果螺距(p)具有小于所述数值范围的值，则成本过度增加，而如果螺距(p)具有大于所述数值范围的值，则在包装时流动通道减少可能严重。

此外，半径可以为100μm至500μm。如果半径具有小于所述数值范围的值，则压力损失变得过高，而如果半径具有大于所述数值范围的值，则水处理过滤器模块的半径变得过大并因此效率降低。

另一方面，第一构件110和第二构件120可以交叉并布置成在交叉区域(C)中没有任何接触点。间隔件100通过第一构件110和第二构件120的螺旋形状也可以仅以交叉布置的状态保持间隔件单元130而在交叉区域中没有任何单独的结合。

此外，第一构件110和第二构件120可以交叉并布置成使得间隔件单元130具有大致菱形形状。

参照图5，可以确定在交叉区域中出现向上和向下流动而没有漩涡。

通过图1所示的间隔件和图4所示的间隔件来分析压差。

在图1的间隔件中，股线之间的距离为2750μm，在图4的间隔件中，螺旋股线的螺距为2750μm。此时，图1的间隔件中的压差为约1032Pa，图4的间隔件中的压差被解释为665Pa。

在下文中，将详细地描述用于制造具有与第一构件110和第二构件120相同结构的螺旋股线和间隔件的装置和方法。

图6是用于说明用于制造与本发明的一个实例相关的水处理过滤器模块用螺旋股线的装置200和方法的示意图。

参照图6，与第一实例相关的用于制造水处理过滤器模块的螺旋股线的装置200包括挤出喷嘴210、其上卷绕有从挤出喷嘴210挤出的股线的旋转辊220、用于旋转辊220的轴向移动和旋转的第一驱动部240、和用于调节旋转辊220的旋转速度(w)和轴向移动速度(v)以调节卷绕在旋转辊220上的螺旋股线的螺距(p)的控制部250。

根据第一实例，股线从挤出喷嘴210挤出，挤出的股线螺旋卷绕在旋转辊220上，从而制成螺旋股线。此时，第一驱动部230通过使旋转辊220旋转并同时进行旋转辊220的轴向移动来调节卷绕在旋转辊220上的螺旋股线的螺距(p)。

或者，用于制造与本发明的第二实例相关的水处理过滤器模块的螺旋股线的装置200包括挤出喷嘴210、其上卷绕有从挤出喷嘴210挤出的股线的旋转辊220、用于旋转辊220的旋转的第二驱动部、用于使挤出喷嘴110沿旋转辊220的轴向方向移动的第三驱动部240、和用于调节旋转辊220的旋转速度和挤出喷嘴210的轴向移动速度以调节卷绕在旋转辊上的螺旋股线的螺距的控制部250。在该实例中，与第一实例的第一驱动部230不同，第二驱动部被设置成仅驱动旋转辊220的旋转。

根据第二实例，股线从挤出喷嘴210挤出，挤出的股线螺旋卷绕在旋转辊220上，从而制成螺旋股线。此时，第二驱动部被设置成使旋转辊旋转，第三驱动部240被设置成通过使挤出喷嘴210沿旋转辊220的轴向方向移动来调节卷绕在旋转辊220上的螺旋股线的螺距。

即，不同之处在于，第一实例中的轴向移动目标是旋转辊220，第二实例中的轴向移动目标是挤出喷嘴210。

使用具有上述结构的制造装置200的制造方法是用于制造水处理过滤器模块的螺旋股线的方法，其包括以下步骤：通过挤出喷嘴挤出股线；以及使旋转辊220旋转并同时使旋转辊220和挤出喷嘴210中的至少一者沿旋转辊的轴向方向移动，从而将股线以螺旋形状卷绕在旋转辊220上以形成螺旋股线。

此时，为了调节螺旋股线的螺距(p)，形成螺旋股线的步骤还可以包括调节旋转辊220的旋转速度(w)和轴向移动速度(v)的步骤。

用于使用螺旋股线制造水处理过滤器模块用间隔件的方法包括以下步骤：通过挤出喷嘴挤出股线，使旋转辊旋转并同时使旋转辊和挤出喷嘴中的至少一者沿旋转辊的轴向方向移动，从而将股线以螺旋形状卷绕在旋转辊上以形成螺旋股线，以及将多根螺旋股线以交叉方式布置而没有任何接触点以制造间隔件。

出于说明性目的公开了如上所述的本发明的优选实例，本领域技术人员可以在本发明的思想和范围内对其进行修改、改变和添加，并且应认为这样的修改、改变和添加落在所附权利要求内。

工业适用性

根据本发明，通过用具有预定半径和螺距的螺旋股线构成形成间隔件的股线，可以将流动引导至膜的表面，由于消除交叉区域中的接触点而可以防止漩涡出现，并且可以使压力损失最小化。

Claims (10)

1.一种水处理过滤器模块，包括用于过滤原水的膜；和

间隔件，所述间隔件层合至所述膜并提供用于使原水通过所述膜的多个通道，

其中所述间隔件包括在第一方向上延伸的第一构件；和

第二构件，所述第二构件在与所述第一方向不同的第二方向上延伸并设置成通过与所述第一构件相交而形成间隔件单元，以及

所述第一构件和所述第二构件中的至少一者围绕延伸方向卷绕成具有预定半径的预定螺距的螺旋形状。

2.根据权利要求1所述的水处理过滤器模块，

其中所述第一构件和所述第二构件各自具有围绕延伸方向卷绕的具有预定半径的预定螺距的螺旋形状。

3.根据权利要求2所述的水处理过滤器模块，

其中所述第一构件和所述第二构件沿相同的旋转方向卷绕。

4.根据权利要求2所述的水处理过滤器模块，

其中所述第一构件和所述第二构件沿不同的旋转方向卷绕。

5.根据权利要求2所述的水处理过滤器模块，

其中所述第一构件和所述第二构件具有相同的半径和相同的螺距。

6.根据权利要求5所述的水处理过滤器模块，

其中所述螺距为1800μm至3000μm。

7.根据权利要求5所述的水处理过滤器模块，

其中所述半径为100μm至500μm。

8.根据权利要求2所述的水处理过滤器模块，

其中所述第一构件和所述第二构件交叉并布置成没有任何接触点。

9.根据权利要求8所述的水处理过滤器模块，

其中所述第一构件和所述第二构件交叉并布置成使得所述间隔件单元具有菱形形状。

10.一种用于制造根据权利要求1所述的水处理过滤器模块的间隔件的方法，包括以下步骤：

通过挤出喷嘴挤出股线；

使旋转辊旋转并同时使所述旋转辊和所述挤出喷嘴中的至少一者沿所述旋转辊的轴向方向移动，从而将所述股线以螺旋形状卷绕在所述旋转辊上以形成螺旋股线；以及

将多根螺旋股线以交叉方式布置而没有任何接触点以制造间隔件。

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