CN1917934B - 过滤构件和构造过滤组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种螺旋形膜过滤构件的联结件(10a，10b)，所述过滤构件具有封装在刚性外缠绕层内的螺旋形膜，所述联结件包括：中心支撑件(12)；从所述中心支撑件向外延伸的多个辐条(20)；圆形轮缘(22)，所述轮缘与所述辐条连接，所述轮缘的面垂直于所述外缠绕层的轴线。所述轮缘包括在其面上的用于接受可压缩密封条(25)的槽(28)和绕其外表面的多个插口(32)，所述插口用于在一对对准保持件(34)在各插口中就位时连接两个面对面的邻接联结件。本发明提供了联结件和过滤构件以及过滤组件的示范性实施例以及相关联的方法。

Description

过滤构件和构造过滤组件的方法

技术领域

本发明一般地涉及过滤，并且更特别地涉及一种用于连接过滤构件的联结件。

背景技术

过滤膜用于从各种流体中移除不必要的微粒或组织。过滤膜的典型用途包括处理和净化饮用水、清洁和处理废水以便处置或再利用、污泥去水、脱盐以及果汁、酒和饮料的澄清。过滤膜包括螺旋形缠绕的、中空纤维和管状膜。最常见的是，螺旋形缠绕的过滤膜封装在坚硬外缠绕层中以形成过滤构件。一个或多个螺旋形缠绕的过滤构件设置在外壳内以形成过滤组件。待处理的流体在压力作用下被促使流入过滤组件的入口端并且通过滤膜。材料在渗透穿过介质的同时被过滤介质阻止，并且被去除以便使用或作进一步处理。

在一种本技术领域公知的过滤组件中，各自包括有紧固在两个反伸缩(anti-telescoping)端件之间的螺旋形缠绕的过滤膜的两个或多个过滤构件以端对端的方式设置在过滤组件外壳中。位于上游侧的各构件的引导端包括绕其外周边的周向盐水密封条，该密封条密封在过滤桶外壳的内表面上。盐水密封条还用于将构件定位在外壳中。另外的过滤构件可以端对端地设置在外壳中以提供更大的组件。

然而，公知技术的构造对过滤能力具有很大的限制。例如，突起的盐水密封条在大直径过滤构件外周面上的摩擦配合使得构件很难插入或拨出外壳，或在需要检测或更换时拆除。由于较大直径的盐水密封条按比例地增加了接触面积和相应地增加了摩擦力，所以构件的直径越大，其插入到外壳中的阻力就越大。在试图将全部具有端对端连接的盐水密封条的多个过滤构件插入到过滤组件的外壳或从其中移除时，上述缺点是综合的。增加插入或移除过滤构件所采用的力可能会导致过滤构件的损坏。

采用螺旋形缠绕的过滤膜来设计系统的另一个因素在于，薄膜在过滤过程中存在的系统压力的作用下具有“伸缩”的固有倾向。在将系统设计成使流体进入螺旋形缠绕膜构件的端部区域时，所述端部区域是敞开的，以允许最大的流体流量。增加过滤膜的直径成比例地增加了膜暴露于系统压力下的横截面积。在压力下，螺旋形膜的中心部可以纵向移动，通常称作“伸缩”。伸缩问题也随着直径增加而增加。

另外，公知技术部分地依赖于过滤构件和外壳之间的盐水密封条的摩擦来将邻近的过滤构件定位在外壳内以及提供构件和外壳之间的密封。因此，如果盐水密封条在组装过程期间损坏，那么不仅会损坏密封作用，而且过滤构件还可能相对于邻近构件移动并且可能损坏分离过程的整体性。大“刷式”盐水密封条或大O环盐水密封条具有上述缺点。还有，人字形或V形盐水密封条在设置于端对端连接的多个构件上时，需要在外壳的一端插入，而在相反端取出。这意味着外壳两端处的大部分底面积必须留出来。

现有技术还试图采用与两个邻接过滤构件重叠的圆周带来进一步将构件保持就位，以及保持可以设置在两个过滤构件端部之间的密封条。这样的结构不会将各构件锁定在一起，因此他们可能会被拉出外壳，并且其不能提供邻近构件之间的正压力密封。

因此，在本技术领域需要一种过滤构件，其可以容易和牢固地互锁在邻近的构件上，并且还允许单个或多个连接的构件容易插入到采用单个盐水密封条的过滤组件外壳中并且从其中取出。

发明内容

本发明涉及一种容易和牢固连接过滤构件同时使盐水与过滤组件外壳的接触面积最小化的装置和方法。各联结件包括中心支撑件，该支撑件带有从中心向轮缘延伸的反伸缩辐条。凸起的垫片或垫绕轮缘外表面的周边隔开，并且包括用于接受保持件连接的插口。槽形成在轮缘的各面上以接受可压缩密封条。因此，可以通过如下方式互锁邻接的联结件，即将密封条设置在面对面的槽中，将各联结件上的垫和插口对准，以及将保持件设置在插口中以使联结件互锁和连接并且防止在构件插入和拆除期间脱开。在垫插入到过滤组件外壳中时，其使得与外壳的接触面积最小化，从而减小了联结件和外壳之间的摩擦力。垫还允许将单个低轮廓盐水密封条用于多个构件上，从而使得与外壳的摩擦阻力比采用多个盐水密封条时碰到到阻力要小。根据本发明的单个盐水密封条可以从外壳的同一端插入和取出。因此，多个过滤构件可以利用较少的密封条牢固地连接到和容易地插入到过滤组件外壳或从其上拆除，并且需要少50％的“自由”占用空间。

在第一示范性实施例中，螺旋形膜封装在刚性外缠绕层内的螺旋形膜过滤构件的联结件包括中心支撑件，该中心支撑件具有多个向外延伸到轮缘的辐条。轮缘可以连接到刚性外缠绕层，并且具有垂直于所述外缠绕层轴线的前和后面。插口绕轮缘外表面的圆周隔开以接受保持件连接，并且绕轮缘的面的槽接受可压缩密封条。因此，通过将各联结件上的槽对准并且将保持件设置在插口对中以使联结件互锁在一起可以将邻近联结件面对面地设置和紧固在一起。邻近联结件面上的槽中的密封件保持在两个联结件之间，从而形成牢固的连接。

在第二示范性实施例中，过滤组件包括位于刚性外缠绕层内的第一螺旋形过滤构件、与所述第一过滤构件连接的第一联结件、位于刚性外缠绕层内的第二螺旋形过滤构件、与所述第二过滤构件连接的第二联结件、定位在所述第一和第二联结件之间槽中的密封条以及设置在所述第一和第二联结件的对准插口中的多个保持件。

在第三实施例中，过滤组件包括多个螺旋形过滤构件和在外壳出口端处的推力衬套以形成完整的组件，其中所述多个螺旋形过滤构件端对端连接在一起并且设置于在入口端处具有压力板和盐水密封条的过滤外壳中。

附图说明

图1是根据本发明实施例的两个联结件的分解透视图。

图2是图1的两个联结件一部分的放大局部透视图，所述两个联结件利用保持件以面-面关系互锁在一起。

图3是根据本发明实施例的过滤组件的间断透视图，其中多个过滤构件端对端连接。

图4是图3中的设置在组件壳体内的过滤组件的放大透视图。

图5是根据本发明实施例的推力衬套的透视图。

图6是图4过滤组件出口端的放大剖视图，其示出了图5的推力衬套在所述组件内的定位。

图7是图4过滤组件入口端的放大剖视图，其示出了压力板和减小轮廓的盐水密封条的定位。

具体实施方式

根据本发明示范性实施例的联结件示出在图1中。各联结件10a、10b包括圆柱状中心支撑件12，所述支撑件具有限定圆形开口14的内表面。如图所示，典型地与渗透适配器18结合的渗透管16可以穿过圆形开口14。辐条20从中心支撑件12的外表面径向向外延伸到圆柱状轮缘22的内表面，所述轮缘22围绕并且连接到辐条20的外端。可以从图6的剖视图中可以很好地看出，各辐条20的前边缘具有稍微凹形的锥度，各辐条20的后边缘基本上为平直的。回到图1，轮缘22具有外部和内部轮缘面24、26。大致U形的槽28绕外面24的周界延伸，以接受互补构造成的可压缩密封条25。

再参考图1，凸起的衬垫或垫30绕轮缘22的外表面延伸。各垫30形成为从轮缘22的外表面向上延伸的截平四面体，四个倾斜的梯形边从轮缘22延伸到垫30的平坦矩形顶面。与外面26邻近的插口32形成在各垫30上以接受将邻近的联结件10互锁的保持件34。在图2中可以很好地理解，各插口32包括圆形的第一部36和矩形的第二部38，它们一起在各垫30中形成锁孔形凹槽。圆形第一部36在其直径处的宽度大于矩形第二部38的宽度(在围绕轮缘的周向上所取的宽度)。

如图1和2所示，狗骨头形的保持件34具有连接较大截头半圆形端部34b的狭窄中心部34a，中心部34a的宽度制成合适的尺寸以配合在插口32的较窄矩形部中，而较大的截头半圆形端部34b制成合适的尺寸以配合在插口32的较大圆形部中。还如图2所示，各半圆形端部34b包括凹口或切口40，其提供缓冲区，以在所述端部受力配合到插口的圆形部36中时能够容纳端部某种程度的压缩。缓冲区还容纳构件之间在纵向方向上的一些有限的膨胀和收缩。

如图3所示，单个过滤构件42包括在两个联结件10a、10b之间延伸并且连接在其上的坚硬的外缠绕层44。在图6中能很好地看出，各过滤构件42包括渗透管50，该渗透管在所述联结件之间延伸，螺旋形缠绕的过滤膜52绕渗透管50缠绕并且填充所述渗透管和硬外部缠绕层之间的区域。再参考图3，多个过滤构件42端对端设置，利用设置在邻接的联结件的对准的插口中的保持件连接邻接的构件。因此，邻近的过滤构件42利用配合在邻接的联结件外面的槽中的可压缩密封条端对端连接。当过滤系统工作时，组件上的压力会使密封条25形成流体紧密密封。

如图6所示，渗透管连接器54是内径稍微大于渗透管50直径的圆柱状管。四个凹槽56a、56b、56c、56d绕连接器54的内表面周向延伸，各凹槽接受O环密封条(未示出)。因此，邻近的过滤构件的渗透管可以通过如下方式连接，即通过将渗透管连接器的大致一半的部分设置在第一渗透管上，以使得两个O环将渗透管连接器与渗透管密封，并且将第二过滤构件的渗透管设置在所述渗透管连接器的剩下一半上，从而以流体密封连通的方式将两个渗透管连接起来。应当理解的是，虽然为了清楚渗透管连接器在图1中被省略，但是渗透管连接器一般存在于各相邻对的联结件10a和10b之间。

如图4所示，过滤组件58包括设置在壳体60中的多个端对端连接的过滤构件42。在图6中能够很好地看到，壳体的端部存在比壳体60的主要部分更厚的加强壁62。现在来看图7，密封条支架64刚性地紧固在位于过滤组件入口端处的联结件10a的轮缘上。密封件支架64绕联结件10a的内表面周向延伸并且包括臂部66，该臂部具有绕其外周界的槽68，低轮廓的V形盐水密封条70定位在所述槽68中。现在返回到过滤组件的相对端部，图6示出了位于壳体60的低压出口端处、在多个端对端过滤构件42之后的推力衬套71。端盖72位于壳体60的出口端并且由卡环74保持就位在端盖锁定槽76中，所述端盖锁定槽绕壳体60的内表面周向延伸。

在图5中可以最好地看到，根据本发明实施例的推力衬套71为一般的圆柱状衬套，圆柱体的一部分被除去而形成“C”形。因此，可以稍微地压缩推力衬套71以使其插入到圆柱状过滤组件壳体中。衬套具有足够的记忆，这样一旦插入，它会回弹到其初始形状以紧密配合在壳体中。形成在推力衬套71中的孔78减少了衬套的重量和材料，并且允许流体流过衬套。

在使用时，邻接的联结件10a、10b设置成与定位在槽28的各面之间的可压缩密封条25面对面的方式。如图2所示，邻接的联结件10a、10b上的垫30和插口32对准，并且保持件34在轻微的压缩下围绕各联结件的周边设置在插口对中。虽然图1示出了各联结件10a、10b上的多个垫30和插口32，但是取决于应用，可以采用任何数量的垫30和插口32。最少两个足以将联结件保持在一起，在具有较高系统压力的应用中可以采用更多的数量。在一个示范性实施例中，在每个联结件上可以采用四个垫。类似地，各插口不需要采用相关的保持件。例如，在周边上具有十二个垫的联结件可以通过采用少于十二个的保持件来连接。取决于应用，可以采用更少数量的保持件来牢固地连接联结件。还有，插口和保持件可以采用不同的形式和形状，只要它们能够在邻接的联结件上提供两个互锁部件即可。保持件和插口的方法避免采用了叶片状的突起部，这种突起部具有一些现有技术联结件的特征并且在使用期间可能断裂。然而，非常需要的是，保持件可被压缩并且具有一定程度的记忆，以使他们可以压配合到插口中。还有，截头端34b可在插口32中容纳工具放置以便拆卸保持件。其他的变型对于本领域技术人员来说是显而易见的并且在本发明的范畴内。最后，截头端34b可容纳联结件一定程度的膨胀和收缩，而没有被移动的危险。

如图3和6所示，单个过滤构件42通过如下方式形成，即将过滤膜52缠绕在渗透管50的周围，在螺旋形缠绕层52上形成坚硬的外缠绕层44(例如，通过涂覆纤维玻璃加强的环氧树脂)并且将联结件10a、10b连接到所述外缠绕层的各端(正常情况下，联结件将嵌入在外缠绕层中)。可以通过利用如图6所示的渗透管连接器54连接多个过滤构件42，以连接邻近的过滤构件42的渗透管50，并且利用可压缩密封条25和保持件34来互锁邻近的联结件10a、10b。应当理解的是，虽然在附图中密封条25示出为分离的构件，但是其可以与其中一个联结件整体形成并且可以由各种材料制成。渗透管连接器54采用设置在各凹槽56a、56b、56c、56d中的O环以流体密封连通的方式连接渗透管50，并且联结件10a、10b之间的可压缩密封条25连接各过滤构件42。多个过滤构件42可以端对端地连接，空间和压力降的考虑决定了用于特定应用的精确数量。

如图6所示，当联结件的垫30插入到过滤组件的壳体60中时，垫30为过滤构件与壳体60的内表面接触的仅有的一部分，旁通的环形区域80形成在过滤组件壳体60和过滤构件42的坚硬外缠绕层44之间。由于垫30为联结件与壳体60接触的仅有部分，所以联结件与壳体60之间的摩擦力被最小化。此外，由于垫30由刚性材料形成，所以他们确保了构件在壳体中的精确居中定位。这免去了在各构件上采用较大盐水密封条来校正不对准的需要并且确保了精确定位。在采用较少垫30的应用中，甚至可以将摩擦力减小得更小。

如图7所示，本应用的盐水密封条70为低轮廓的V形密封条。从过滤组件的入口处的密封条支架64延伸的刚性臂66包括u形槽68，该槽绕臂66的外周周向延伸。盐水密封条70设置在槽68中，以使得V形的开口面向过滤组件的入口端。引导构件上仅有的较小、低轮廓的盐水密封条具有包括上述优点的许多优点。另外，低轮廓盐水密封条70允许过滤介质52具有最大的面积。因此，与传统的盐水密封条构造相比，低轮廓盐水密封条70允许在同样的壳体面积内具有更多的过滤介质52(例如膜)。应该理解的是，本发明的目的可以通过利用例如O环的其他密封构件结构来实现。

在过滤组件的出口端，如图6所示，推力衬套71用于吸收和承受由端对端的过滤构件42的整个组件所施加的纵向压力。如图5所示，在浓缩物从过滤组件壳体60的一侧而不是通过端盖72被除去的应用中，推力衬套中的孔78允许流体通过衬套71。

如上所述，本发明的其中一个优点在于，通过仅仅采用一个盐水密封条和能够显著地减小构件和壳体之间摩擦力的垫30的存在，可以将构件42从壳体60的同一端部插入和拆卸。这在整个装置中减小了“自由”空间的需要。

可以看到，本发明很好地适于过滤构件的容易和牢固的连接，同时最小化了过滤构件在过滤组件壳体中的插入和拆卸工作。其在应用到大直径过滤构件时特别地有利，但是也可应用到所有尺寸的构件上。

当然，本发明可以预见本申请所述实施例的其他偏离，并且这些偏离在本发明的范畴中。例如，虽然在示范性实施例中所述的过滤介质是螺旋缠绕构件，但是还可以采用其他形式的过滤膜。如图6所示的端盖可以由铝或任何其他结实的、重量轻的材料制成。因此，在不偏离本发明范畴的情况下，所述部件的各种材料和构造都可以采用。

如上所述，可以理解，本发明是很好地适于实现上述所有结果和目的以及其他优点的发明，所述其他优点是显而易见的并且是本发明固有的。

由于在不脱离本发明的范畴的情况下本发明可以具有许多可能的实施例，所以可以理解的是，在本文阐述的和在附图中所示的所有内容都被解释为是示例性的，而不具有限制性的含义。

虽然已经示出并且讨论了特定实施例，但是当然可以对本发明进行各种修改，并且本发明不限于在此所述部件和步骤的特定形式或布置，除非这样的限制包括在以下的权利要求书中。此外可以理解的是，某些特征和子组合具有实用性并且可以不参考其他的特征和子组合而被采用。这可以由权利要求书的范畴所预期并且在权利要求书的范畴内。

Claims (7)

1.一种螺旋形膜过滤构件的联结件，所述过滤构件具有封装在细长刚性外缠绕层内的螺旋形膜，所述联结件包括：

中心支撑件；

从所述中心支撑件向外延伸的多个辐条；

轮缘，所述轮缘与所述辐条连接并且形成其半径与所述外缠绕层的半径相对应的圆，所述轮缘具有位于与所述外缠绕层的轴线垂直的平面上的面，所述轮缘还适于连接到所述外缠绕层上；

所述轮缘具有多个插口，所述插口沿其外表面周向隔开以接受互补形状的保持件，

所述轮缘进一步的特征在于，在所述的面上具有适于接收可压缩密封条的槽；

从而当两个所述联结件紧固在两个所述外缠绕层上并且所述密封条设置在所述槽中时，两个所述过滤构件在保持件设置在各插口中时能够以面对面的关系连接并且锁定在一起；

其中，所述插口包括具有第一横截面尺寸的第一部分和具有第二较小横截面尺寸的第二部分，从而当所述保持件设置在两个对准的插口中时，纵向力将施加在两个所述过滤构件上，使得所述过滤构件一起移动。

2.如权利要求1所述的联结件，其中，所述过滤构件适于以端对端的关系设置在壳体内，所述轮缘包括多个从所述外表面延伸的垫，以呈现出与所述壳体啮合的多个接触表面。

3.如权利要求1所述的联结件，其中，所述过滤构件包括延伸通过所述螺旋形膜的中心的渗透管，并且其中所述中心支撑件包括适于接受在所述渗透管上的轮轴。

4.如权利要求1所述的联结件，其中包括保持件，该保持件的构造对应于一对对准的插口的构造。

5.如权利要求1所述的联结件，其中包括设置在所述槽中的可压缩密封条，其在压力下形成液密密封。

6.如权利要求2所述的联结件，其中，所述轮缘的存在插口的部分还包括所述垫。

7.一种螺旋形膜过滤构件的联结件，所述过滤构件具有封装在细长刚性外缠绕层内的螺旋形膜，所述联结件包括：

呈现中心支撑件的装置；

多个从所述呈现中心支撑件的装置向外延伸的辐条；

用于环绕所述辐条并且适于连接到所述外缠绕层的装置，所述环绕装置包括位于与所述呈现中心支撑件的装置的轴线垂直的平面上的面，所述面呈现适于接受可压缩密封条的槽，所述环绕装置包括沿其外表面隔开的多个保持件接受装置，

从而当两个所述联结件紧固到两个所述外缠绕层上并且所述密封条设置在所述槽中时，两个所述过滤构件在保持件装置设置在所述保持件接受装置中时可以以面对面的关系连接并锁定在一起；

其中，所述保持件接受装置包括具有第一横截面尺寸的第一部分和具有第二较小横截面尺寸的第二部分，从而当所述保持件设置在两个对准的保持件接受装置中时，纵向力将施加在两个所述过滤构件上，使得所述过滤构件一起移动。

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