CN203564969U - 一种新型中空纤维膜滤芯、过滤装置及净水壶 - Google Patents

Abstract

一种新型中空纤维膜滤芯、过滤装置及净水壶，包括净水单元、产水管、滤芯壳，净水单元包括中空纤维膜（1）、密封层(2)。所述中空纤维膜由多条中空纤维膜丝汇聚而成，中空纤维膜丝绕成“U形”，其特征是所述密封层结构为密闭中空立方体，密封层上设有开口，开口贯通密封层，所述密封层中空立方体安放在滤芯中，密封层在滤芯中间固定，密封层底部外表面与滤芯壳底上表面保持间距。本实用新型滤芯具有中空纤维膜组件填充密度高、料液侧压降低的特征。同时具有框板式滤芯料液流速高、抗污染、易清洗的特征。滤芯制作成本低，有较高的产水速度，膜的使用效率高，污垢不易沉积，便于清洗维护。

Description

一种新型中空纤维膜滤芯、过滤装置及净水壶

技术领域

本实用新型涉及一种中空纤维膜滤芯，具体涉及一种具有新型结构的中空纤维膜滤芯。 

本实用新型还涉及使用上述中空纤维膜滤芯的罐壶形净水器和罐式或台架式过滤装置。 

背景技术

膜分离技术是一种广泛应用于溶液或气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。膜壁微孔密布，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而大分子溶质被膜截留，达到物质分离及浓缩的目的。在净水行业中，使用中空纤维膜做成滤芯来过滤净化水质的技术被广泛运用。 

公知的中空纤维膜滤芯有二种形式，一种是将多根中空纤维膜丝聚集在一起，用密封材料密封中空纤维膜丝两端。让中空纤维膜丝均匀分散在密封材料中。并让中空纤维膜丝一端内管保持封闭，另一端膜丝内管的保持畅通。膜丝两端分别与滤芯壳体用密封材料密封固定；另一种滤芯如图2所示，是将中纤维膜丝绕成“U”形，多根中空纤维膜丝聚集在一起，用密封材料密封固定“U”形开口端，并保持膜丝管畅通。中空纤维膜丝均匀分散在密封材料中，膜丝“U”形开口端与滤芯壳体用密封材料密封固定。这二种中空纤维膜滤芯的共同特点是，滤芯形状均为长管状，未净化水经过膜丝管壁滤膜过滤后，所得净水化从中空纤维膜管开口端流出；中空纤维膜内管开口端与壳体间的密封固定材料制作的密封层为平板状结构；中空纤维膜管开口端在净水装置下端固定。采用上述中空纤维膜滤芯存在几个问题。 

一是，中空纤维膜丝管穿过的密封端，由于中空纤维膜的分布数量受到密封端平面面积大小限制，特别是净水装置为长管状结构时，其密封端平面面积小，填充密度一定的情况下，分布的中空纤维膜管数量少，净水化的产水通道小，净水装置产水速度低。 

其次，在净水过程中，由于上述中空纤维管开口端在净水装置下端，膜在净水装置下方固定。在重力作用下，未净化水中的污垢沉积在底部。这使得膜丝的根部容易积存污垢，沉积的污垢不易离开，污垢逐渐堆积起来，向上积累，遮挡减少了膜丝的有效过滤面积，使得滤芯不易清洗，效率降低。 

再者，上述中空纤维膜滤芯，多根中空纤维膜丝聚集在一起，为提高过滤效率，膜丝要求有较高的填充密度，膜丝束膜丝间上下紧密排列在一起，膜丝表面与未净化水接触不充分，膜丝在净水时受水流影响产生的相对运动程度较低。这使得污垢容易在膜丝表面沉积，造成膜面堵塞，膜的效率降低。 

发明内容

为解决以上问题，本实用新型提供一种新型中空纤维膜滤芯、过滤装置及净水壶，该滤芯有较多的产水通道，膜丝的根部不在滤芯底部，膜丝表面与未净水化接触充分，膜丝在净水时受水流影响产生的相对运动程度高。 

为达上述目的，本实用新型的技术方案是：一种新型中空纤维膜滤芯，如图1所示，包括净水单元、产水管、滤芯壳，所述净水单元包括中空纤维膜（1）、密封层(2)。所述中空纤维膜由多条中空纤维膜丝汇聚成而成，中空纤维膜丝绕成“U形”；所述密封层结构为密闭中空立方体，密封层上设有开口，开口贯通密封层，开口数量不小于1条；所述密封层在滤芯中间固定，密封层底部外表面与滤芯壳底上表面保持间距。密封层底外表面与滤芯壳底上表面的间距h不小于5mm。中空纤维膜丝“U形”开口端从密封层外穿过密封层内表面，并用密封层固定，膜丝内管保持畅通，产水管连接到密封层开口上。 

所述中空纤维膜可使用反渗透膜、纳米滤膜、超滤膜和微滤膜。材料包括聚乙烯、聚丙烯、纤维素，醋酸纤维素、聚偏氟乙烯等，以及他们的复合材料。所述密封层，由粘合材料固化形成，粘合材料包括环氧树脂、聚氨脂树脂、聚烯烃树脂等。所述中空立方体可以是空心球体、空心圆柱体或其它不规则中空立方体。为便于多个串联使用和产品制造，本实用新型优选空心圆柱体。 

本实用新型圆柱密封层滤芯，如图5所示，包括净水单元、产水管。净水单元如图3、图4所示，包括中空纤维膜1、密封层2。产水管包括进水孔8、导向柱12。密封层由粘合材料凝固成空心圆柱体，密封层在滤芯中间固定，其与滤芯外壳4内壁保持间距，其间距(h)不小于5mm，密封层设两开口，开口上下贯通。中空纤维膜丝1绕成“U形”，膜丝“U形”开口端从密封层外表面穿过密封层到其内表面。中空纤维膜用密封层固定，膜丝内管保持畅通。所述密封层内表面设有导向槽7，产水管外表面设有导向柱12，密封层通过导向槽7、导向柱12套装在产水管上，密封层、产水管可单独安装、拆卸。产水管3上设有定位装置11，净水单元密封层的上下端面通过密封圈10由密封盖9压紧密封，密封盖9与产水管螺接。 

未净化水5从中空纤维膜丝外表面进入中空纤维膜内管，中空纤维膜内管的净化水通过产水管进水孔8进入产水管，过滤除去细菌或微生物在内的直径在0.1um或者更细微的微粒，达到净化水质目的。净化水6由产水管收集使用。 

本滤芯净水单元可以单个使用，也可多个串联使用，还可以多个串联加并联使用。 

本实用新型滤芯，所述密封层变传统平板状结构为空心立体结构。这使得本滤芯密封层有更大的表面积。以直径100mm高100mm 的圆柱形滤芯为例：采用如图2所示的平板状结构其密封层表面积为πr²=3.14×50×50=7850mm²；若采用如图5所示的中空圆柱体结构，该滤芯可做成一内径为22mm，外径为27mm，高100mm的密封层，其圆柱体内表面积为2πrh=2×3.14×22×100=13816mm²（圆柱体二端表面积不计），后者表面积是前者的1.76倍。在相同的填充密度下，其表面可分布更多的中空纤维膜丝，净化水的产水通道多，净水装置产水速度快。 

本实用新型滤芯，密封层在滤芯中间固定，其外表面与滤芯外壳内壁保持距离，密封层与外壳零接触，未净化水侧膜丝与密封层结合部远离滤芯底部，不同于如图2所示传统滤芯密封层与中空纤维膜在滤芯底部固定，密封层与滤芯外壳直接触，未净化水侧膜丝与密封层结合部位于滤芯底部，因此在重力作用下，沉积在滤芯底部的污垢，不会积存在本滤芯密封层外表面的膜丝根部。这使得膜丝的有效过滤面积不易减少，膜的使用效率高。 

进一步，上述滤芯通过产水管可以与壳体以螺纹、密封圈连接。各部件可以很容易地进行安装和拆除，滤芯容易清洗，膜组件的更换成本较低。 

再者，上述中空纤维膜滤芯，多根中空纤维膜丝平行聚集在一起，固定在密封层四周，密封层形成中空立体结构，多个滤芯可以串并联使用，在产水管导流作用下，膜组件会产生强制性流动。膜丝束浮于未净化水中，膜丝表面与未净化水接触充分。膜丝在净水时受水流影响产生的相对运动程度较高。这使得污垢不易在膜丝表面沉积，膜的使用效率高。 

进一步，本实用新型滤芯膜过滤单元采用中空纤维膜，滤芯的制作成本低于管式和框板式膜。 

本实用新型滤芯具有中空纤维膜组件填充密度高、料液侧压降低的特征，同时具有框板式滤芯料液流速高、抗污染、易清洗的特征。本滤芯制作成本低，有较高的产水速度，膜的使用效率高，污垢不易沉积，便于清洗维护。 

此外，本实用新型还涉及使用上述中空纤维膜滤芯的壶形净水器和罐式或台架式过滤装置。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明： 

图1是本实用新型中空纤维滤芯结构示意图

图2是传统中空纤维滤芯示意图

图3、图4是本实用新型滤芯模组结构示意图

图5是本实用新型滤芯元件示意图

图6、图7是本实用新型滤芯产水管示意图

图8是本实用新型滤芯台架式过滤装置示意图

图9是本实用新型滤芯罐式过滤装置示意图

图10是本实用新型滤芯壶形过滤装置示意图。

具体实施方式

一种新型中空纤维膜滤芯，如图5所示，包括净水单元、产水管。净水单元包括中空纤维膜1、密封层2。产水管如图6、图7所示，包括进水孔8、导向柱12、导向柱支柱13。密封层由粘合材料凝固成空心圆柱体，密封层在滤芯中间固定，密封层上设有开口，开口贯通密封层，开口数量不小于1条；所述密封层在滤芯中间固定，密封层底部外表面与滤芯壳底上表面保持间距，间距为25mm。中空纤维膜丝1绕成“U形”，膜丝“U形”开口端从密封层外表面穿过密封层到其内表面。中空纤维膜用密封层固定，膜丝内管保持畅通。产水管3上设有定位装置11，净水单元通过导向槽7、导向柱12套装在产水管上，净水单元密封层的上下端面通过密封圈10由密封盖9压紧密封，密封盖9与产水管螺接。 

未净化水5从中空纤维膜丝外表面进入中空纤维膜内管，中空纤维膜内管的净化水通过产水管进水孔8进入产水管，过滤除去细菌或微生物在内的直径在0.1um或者更细微的微粒，达到净化水质目的。净化水6由产水管收集使用。 

本滤芯净水单元可以单个使用，也可多个串联使用，还可以多个串联加并联使用。 

实施案例一

一种台架式过滤装置，如图8所示，包括本发明净水单元14、产水管15、未净化水5。本过滤装置由2个净水单元14串联组成一过滤单元，多个过滤单元并联安装成台架式过滤装置；净水单元（14）、产水管（15）可单独安装、拆卸。本过滤装置安装在未净化水池中。未净化水5通过过滤单元过滤，得到净化水。净水化由产水管收集使用。

本装置模块化过滤单元更换便捷，具有中空纤维膜和框板式过滤装置优点，适用于水处理量较大的场合。 

实施案例二

一种罐式筒状过滤装置，如图9所示，包括本实用新型净水单元14、壳体16、未净化水进口17、产水管3、排污口18。3组净水单元14上下串联地安装在产水管3上，净水单元14、产水管3可单独安装、拆卸。未净化水5通过未净化水进口17进入，经净水单元14过滤后，净化水6由产水管3出口输出。

本装置可以单个使用代替家用净水器净水滤芯，也可以多个以串、并联的方式安装安装在自来水管线上，还可以以增压泵增压方式促进未净化水通过滤芯过滤。 

实施案例三

 一种净水壶，如图10所示，包括壶体19、前置过滤盒20，其特征是不少于1个净水单元14上下串联安装在前置过滤盒下端；净水单元14与前置过滤盒20可单独安装、拆卸。过滤组件间螺接，并用密封圈密封。所述净水滤盒盒体上下贯通。

第一滤盒21内装银离子活性碳过滤介质，滤除水中异味、氯气、农药残留等；第二滤盒22内装有KDF55金滤媒介质。KDF55 是一种高纯度的铜锌合金。它是利用铜和锌在水中的氧化还原反应，或者说是一种电化学反应，来滤除水中的重金属，如（铅、汞、铜、铁等）、氯、硫化氢。 

未净化水经第一滤盒、第二滤盒后，经本实用新型中空纤维膜滤芯过滤，去除直径在0.1um或者更细微的微粒，达到净化水质目的。净水化进入壶体下部贮存使用。由于本实用新型中空纤维膜滤芯净水速度快，特别适用于依靠水位压力差，不用外力增压的净水壶。 

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。 

Claims (9)

1.一种新型中空纤维膜滤芯，包括净水单元、产水管、滤芯壳，净水单元包括中空纤维膜（1）、密封层(2)，所述中空纤维膜由多条中空纤维膜丝汇聚而成，中空纤维膜丝绕成“U形”，其特征是所述密封层结构为密闭中空立方体，密封层上设有开口，开口贯通密封层，所述密封层在滤芯壳的中间固定，密封层底部外表面与滤芯壳底上表面保持间距。

2.根据权利要求1所述的新型中空纤维膜滤芯，其特征是所述中空立方体为空心球体、或空心圆柱体或其它不规则中空立方体。

3.根据权利要求1所述的新型中空纤维膜滤芯，其特征是所述密封层上设有开口，开口数量不小于1道。

4.根据权利要求1所述的新型中空纤维膜滤芯，其特征是密封层底部外表面与滤芯壳底上表面的间距(h)不小于5mm。

5.根据权利要求1所述的新型中空纤维膜滤芯其特征是，所述密封层内表面设有导向槽（7），产水管外表面设有导向柱（12），密封层通过导向槽（7）、导向柱（12）套装在产水管上，密封层、产水管可单独安装、拆卸。

6.根据权利要求1所述的新型中空纤维膜滤芯其特征是，所述净水单元可以单个使用，也可多个串联使用，还可以多个串联加并联使用。

7.一种台架式过滤装置，包括本实用新型净水单元（14）、产水管（15）、未净化水（5），其特征是本过滤装置由不少于2组的过滤单元并联构成，所述过滤单元由不少于2组的净水单元（14）串联组成；净水单元（14）、产水管（15）可单独安装、拆卸。

8.一种罐式筒状过滤装置，包括本实用新型净水单元（14）、壳体（16）、未净化水进口（17）、产水管（3）、排污口（18），其特征是不少于2个的净水单元（14）上下串联安装在产水管（3）上；净水单元（14）、产水管（3）可单独安装、拆卸。

9.一种净水壶，包括壶体（19）、净水单元（14）、前置过滤盒（20），其特征是净水单元（14）安装在前置过滤盒下端；净水单元（14）与前置过滤盒（20）可单独安装、拆卸。

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