FR2499902A1 - Module de fibres creuses, ainsi que procede et dispositif destines a sa fabrication - Google Patents
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Abstract
MODULE DE FIBRES CREUSES, AINSI QUE PROCEDE ET DISPOSITIF DESTINES A SA FABRICATION. MODULE DE FIBRES CREUSES COMPORTANT UN CONDUIT D'ECOULEMENT 3 REALISE AVEC UNE MASSE DE REMPLISSAGE DURCIE ET DANS LEQUEL DEBOUCHENT DES FIBRES CREUSES COURBES 1 S'ETENDANT DANS LE SENS RADIAL. DES FIBRES CREUSES 1 DEBOUCHENT AUSSI SUR LA SURFACE D'ENVELOPPE DU MODULE, LES EXTREMITES DE CES FIBRES CREUSES ETANT, ELLES AUSSI, ENROBEES OU NOYEES DANS UNE MASSE DE REMPLISSAGE DURCIE QUI CONSTITUE L'ENVELOPPE 4 DU MODULE. APPLICATION: AU TRANSFERT OU ECHANGE DE CHALEUR ETOU DE MATIERE.
Description
Module de fibres creuses, ainsi que procédé et dispo-
sitif destinés à sa fabrication.
La présente invention concerne un module de fibres creuses, qui se compose d'un faisceau ou paquet de fibres creuses de section annulaire et d'un conduit d'écoulement axial constitué par une masse de remplissage ou de scellement durcie, les fibres creuses, qui ont sensiblement la même longueur et se présentent sous forme courbe, s'étendant essentiellement en
direction radiale et étant disposées dans des plans approxi-
mativement perpendiculaires à l'axe longitudinal du module et se croisant lorsqu'elles sont situées dans des plans voisins, en se touchant à leurs points de croisement, module dans le cas duquel les deux extrémités de chaque fibre creuse sont enrobées ou noyées dans une masse de remplissage durcie et dégagées de façon à garantir que le passage d'un écoulement soit possible à travers les fibres creuses, et dans le cas
duquel les fibres creuses débouchent dans le conduit d'écou-
lement axial.
Des dispositifs dans lesquels le transfert de matière ou la transmission d'énergie thermique se font à travers la paroi de fibres creuses, qui fait, le cas échéant, office de membrane, sont connus en soi. Il est aussi connu de disposer les fibres creuses utilisées sous forme de modules de fibres creuses, qui peuvent - de façon similaire aux cartouches de filtres connues - être remplacés rapidement et de manière simple, après épuisement, par des modules de fibres creuses neufs ou régénérés. De tels modules de fibres creuses sont de plus en plus largement utilisés, tant dans les domaines techniques et industriels que pour des applications médicales ou autres, qu'il s'agisse, selon la nature des fibres creuses, d'un pur phénomène de transmission de chaleur, ou d'échange de matière, ou de séparation de matière, ou bien d'une combinaison
de ces phénomènes.
Pour tous les cas o un nettoyage ou une régénération des modules de fibres creuses salis ou épuisés n'est pas possible, et o ceux-ci doivent donc être rebutés après usage, on avait besoin de modules qui soient, d'une part, universellement L. 9990v utilisables et présentent de plus un pouvoir d'échange élevé, et qui, d'autre part, puissent aussi être fabriqués de façon
simple et à un prix avantageux.
Un module de fibres creuses de ce genre est connu par le brevet américain 3 198 335. Ce module présente toutefois, par suite de la disposition des fibres creuses connue par ce document, l'inconvénient de ne permettre d'utiliser que deux fluides pour le transfert de chaleur ou de matière, l'un des fluides parcourant les fibres creuses tandis que l'autre s'écoule autour de celles-ci. Etant donné qu'en outre, dans ce
cas-là, la longueur des fibres creuses est le double de l'épais-
seur du faisceau de fibres, mesurée dans le sens radial, les pertes de charge dans les fibres creuses sont élevées et les débits faibles en conséquence, et, de ce fait, le pouvoir d'échange non satisfaisant. Lorsque l'on utilise ce module connu comme échangeur de chaleur, il se produit de plus un phénomène de rétro-échange, par suite du retour du fluide parcourant les
fibres creuses vers le centre.
La présente invention a par conséquent pour objet de proposer un module de fibres creuses avec lequel les pertes de charge intervenant dans les fibres soient nettement moindres, ce qui permet d'obtenir des pouvoirs d'échange plus élevés, et qui permette en outre de faire participer plus de deux fluides
au transfert de chaleur et/ou de matière.
Pour résoudre ce problème, la présente invention propose un module de fibres creuses du type correspondant à celui qui est décrit au début de la présente demande de brevet, et dans le cas duquel des fibres creuses déteuchent aussisur la- surface d'enveloppe extérieure du module, les extrémités de ces fibres creuses étant, elles aussi, enrobées ou noyées dans une masse
de remplissage ou de scellement durcie qui constitue l'envelop-
pe du module.
Dans le cas d'un mode de réalisation particulièrement préférentiel, chacune des fibres creuses débouche, par l'une de ses extrémités ouvertes, dans le conduit d'écoulement axial, et, par son autre extrémité ouverte, sur la surface d'enveloppe extérieure du module. Avec une telle disposition, les fibres creuses sont relativement courtes, de sorte que les pertes de charge sont minimales dans les fibres dans le cas de ce mode de réalisation. Si l'on procède ainsi, en liaison avec un mode de pose des fibres creuses selon lequel, par une caractéristique additionnelle de la présente invention, les fibres creuses présentent sensiblement la forme d'un arc de cercle, on obtient un module de fibres creuses qui ne doit guère être susceptible
d'être dépassé quant à son pouvoir d'échange et à sa rentabilité.
Lorsque, dans le cas d'un tel mode de réalisation du module de fibres creuses selon la présente invention, le conduit d'écoulement axial est subdivisé, selon la présente invention, en plusieurs chambres par des cloisons disposées parallèlement et/ou perpendiculairement à l'axe longitudinal
du module de fibres creuses, un grand nombre de fluides, cor-
respondant au nombre de chambres constituées par cette subdivi-
sion, peuvent participer au transfert de chaleur ou de matière
au fluide qui s'écoule autour des fibres creuses.
C'est pourquoi une caractéristique de la présente invention prévoit que le conduit d'écoulement axial soit subdivisé en deux ou plusieurs conduits d'écoulement par des cloisons disposées parallèlement à l'axe longitudinal du module de fibres creuses, et une autre caractéristique que le conduit d'écoulement axial soit subdivisé en deux ou plusieurs chambres
par des cloisons disposées perpendiculairement à l'axe longi-
tudinal du module de fibres creuses, et que chaque chambre pr&-
sente au moins une ouverture pour l'entrée ou la sortie du
fluide.
A cette même fin, l'enveloppe du module de fibres creuses selon la présente invention peut porter un nombre
correspondant de cloisons annulaires et/ou en forme de bar-
rettes, du genre nervures ou ailettes, disposées selon une
association qui correspond à la subdivision du conduit d'écou-
lement axial en chambres. Cependant, il est aussi possible d'insérer le module de fibres creuses selon la présente
invention dans un carter subdivisé en conséquence, c'est-à-
dire également en chambres, lequel est de plus pourvu d'un nombre correspondant de raccords destinés à l'arrivée et à la
sortie des fluides qui participent au transfert, vers les dif-
férentes chambres ou hors de celles-ci.
Une caractéristique additionnelle de la présente invention prévoit donc que l'enveloppe du module porte des cloisons en forme de barrettes qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal du module, le nombre et la disposition de ces cloisons correspondant à ceux des cloisons qui subdivisent, comme indiqué plus haut, le conduit d'écoulement axial en deux ou plusieurs conduits d'écoulement, cloisons qui sont disposées parallèlement à l'axe longitudinal du module
de fibres creuses.
Une autre caractéristique additionnelle de la présente invention prévoit donc aussi que l'enveloppe du module porte des cloisons annulaires perpendiculaires à l'axe longitudinal
du module, le nombre et la disposition de ces cloisons corres-
pondant à ceux des cloisons qui subdivisent, comme indiqué plus haut, le conduit d'écoulement axial en deux ou plusieurs chambres, cloisons qui sont disposées perpendiculairement à l'axe
longitudinal du module de fibres creuses.
Dans le cas d'un autre mode de réalisation du module de fibres creuses selon la présente-invention, deux groupes principaux de fibres creuses peuvent être disposés de telle façon que toutes les ouvertures d'une partie des fibres ou de l'un des groupes de fibres creuses débouchent dans le conduit d'écoulement axial, tandis que toutes les ouvertures de l'autre partie des fibres, ou de 1' autre groupe, débouchent sur la surface d'enveloppe extérieure du module de fibres creuses. Un tel mode de réalisation permet, même sans que le conduit d'écoulement axial soit subdivisé en chambres, de réaliser un échange entre trois fluides au total. Par une subdivision du conduit d'écoulement axial en chambres, ainsi
que par une subdivision correspondante de la surface d'envelop-
pe extérieure du module de fibres creuses en zones corres-
pondantes, comme déjà précédemment décrit, on peut, dans ce cas également, augmenter à nouveau à volonté le nombre de
fluides à traiter.
En utilisant, avec ce mode de réalisation, différentes fibres creuses, ayant des propriétés appropriées, pour les deux groupes de fibres, on peut, avec un module de fibres creuses selon la présente invention, et réalisé de cette manière, traiter de façon particulièrement avantageuse des fluides qui
réagissent différemment avec des membranes de nature différente.
De cette manière, on peut dissocier d'un tel fluide à traiter, par exemple, deux substances différentes, ceci simultanément mais séparément, l'une des deux substances séparées étant dérivée dans le conduit d'écoulement axial et l'autre vers la surface
d'enveloppe extérieure du module de fibres creuses.
Le module de fibres creuses peut - comme il est géné-
ralement usuel de le prévoir dans la pratique - présenter, dans le sens de la longueur, une section transversale qui reste inchangée dans sa forme et/ou sa taille. Cependant, il est aussi possible, et particulièrement avantageux dans certaines applications spéciales, de réaliser le module de fibres creuses selon la présente invention de telle manière qu'il présente une section dont la taille et/ou la forme varient dans le sens de la longueur dudit module. C'est ainsi que ledit module de fibres creuses peut, par exemple, avoir la forme d'un cône ou d'une pyramide tronqués, mais aussi, par exemple, la forme d'un barillet ou d'un diabolo. Il n'est pas non plus absolument indispensable que le conduit d'écoulement axial soit adapté au contour extérieur de la section annulaire du faisceau de
fibres creuses.
Pour réduire le temps de séjour du ou des fluides dans
le conduit d'écoulement axial, un corps ou élément de refou-
lement adapté à la forme du conduit peut être logé dans ledit conduit d'écoulement axial, de manière à conférer à celui-ci une section annulaire. Ce corps de refoulement peut alors aussi être réalisé de façon à agrandir ou à réduire le conduit d'écoulement axial annulaire dans le sens de l'écoulement, ce qui veut dire que, dans le cas d'un conduit d'écoulement axial de forme annulaire et circulaire, le corps de refoulement aurait à cet effet, par exemple,la forme d'un cône ou d'un cône tronqué. On entend par section annulaire, aux termes de la
nrésente invention, non seulement une section annulaire circu-
laire, bien qu'on donne généralement la préférence à celle-ci pour des raisons de technique de fabrication, mais aussi, par exemple, une section annulaire ovale ou elliptique, ou bien aussi une section que l'on obtient en arrondissant les angles o Ci;i 7 d'un triangle, d'un rectangle ou d'un carré, ou bien d'un polygone. Pour fabriquer le module de fibres creuses selon la présente invention, on peut utiliser toutes les fibres creuses qui conviennent pour la transmission de chaleur, le transfert
de matière, la séparation de matière et l'échange de matière -
par exemple pour l'osmose, l'osmose inversée, la dialyse, le lavage dia sang, etc-, ces fibres pouvant être produites par un procédé de filage par voie sèche ou par voie humide, ou par extrusion. La section des fibres creuses utilisées peut avoir une forme quelconque, et la dimension de la section des fibres, ainsi que leur épaisseur de paroi, ne sont pas non plus limitées vers le haut ni vers le bas. Les fibres creuses à section circulaire peuvent, par exemple, présenter un diamètre extérieur de quelques,pm, mais aussi de 5 mm et plus. Leur épaisseur de paroi peut, par exemple, être de 5 'm. Pour fabriquer un module de fibres creuses selon la présente invention, prévu pour la transmission de chaleur, ce sont notamment des fibres creuses présentant un taux de transmission de chaleur compris entre 1500 et 4500 W/m Y et plus qui se sont avérées particulièrement avantageuses. Pour augmenter le pouvoir de transmission de chaleur du module de fibres creuses selon la présente invention, il peut alors s'avérer avantageux d'utiliser des fibres creuses contenant des matières bonnes conductrices de la chaleur,
telles que les métaux, le graphite, etc., sous forme de pous-
sière ou de poudre. Les fibres creuses peuvent aussi contenir,
comme alternative ou en supplément, des produits de remplis-
sage, des additifs, des stabilisateurs, de la suie, des colo-
rants, etc. L'utilisation de fibres creuses poreuses permet
d'élargir encore davantage et avantageusement le spectre d'ap-
plication du module de fibres creuses selon la présente invention. En cas d'utilisation du module de fibres creuses selon
la présente invention pour le lavage du sang ou pour l'élimi-
nation de l'alcool contenu dans les boissons, ce sont, par exemple, des fibres creuses présentant une faible perméabilité aux molécules dont le poids moléculaire est supérieur à 100 qui ont donné des résultats exceptionnellement bons, et, dans ce cas, il faut donner la préférence aux fibres creuses 2i4999%&6 présentant une sélectivité maximale, c'est-àdire un pouvoir séparateur particulièrement fort. A titre d'exemple, on peut
produire de telles fibres creuses par régénération de la cellu-
lose à partir de solutions d'ammonium de cuivre-cellulose.
Dans le cadre des dimensions courantes des modules, la taille des modules de fibres creuses selon la présente invention n'est soumise à aucune limite et ceci s'applique à la fois à la longueur et à la section transversale du module. Pour enrober les extrémités des fibres creuses, on
peut utiliser des colles de type courant, des masses de remplis-
sage durcissables, des résines moulables, des éléments spéciaux, etc. Lorsque le module de fibres creuses selon la présente invention est utilisé pour la transmission ou l'accumulation de la chaleur, les fibres creuses peuvent être enrobées, sur toute leur longueur, dans une masse de remplissage bonne
conductrice de la chaleur.
Selon la nature des fibres creuses utilisées pour le module proposé par la présente invention, on peut se servir aussi bien de fluides liquides que de fluides gazeux pour la
transmission de chaleur ou letransfert de matière.
Pour la fabrication du module de fibres creuses selon la présente invention, un procédé particulièrement approprié est caractérisé en ce qu'au moins une fibre creuse, continue ou sans fin, d'une longueur quelconque, est déposée, en forme de boucle, sur une surface réceptrice mise en mouvement, dont le mouvement est tel que chaque point de la surface réceptrice décrit une trajectoire en circuit fermé, la distance entre l'axe perpendiculaire aux trajectoires en circuit fermé et qui passe par le centre de gravité de ces trajectoires et l'axe qui passe perpendiculairement aux boucles de fibres creuses et par le centre de gravité de ces dernières étant supérieure à la distance entre ce dernier axe et chaque point des boucles - 35 de fibres creuses, de sorte que l'on obtient un faisceau ou paquet de fibres creuses d'une hauteur (=longueur) voulue quelconque et d'une section annulaire, en ce que les zones intérieures et extérieures des fibres creuses sont ensuite enrobées ou noyées dans une masse de remplissage durcissable et qu'après durcissement de la masse de remplissage, une partie de celle-ci, allant jusqu'à l'intérieur de la zone du faisceau de fibres creuses, est à nouveau enlevée, à la suite de quoi la fibre creuse continue ou-sans fin (ou les fibres creuses continues), qui aura été disposée par couches pour former le faisceau de fibres creuses précédemment décrit, est scindée en un grand nombre de tronçons de fibre creuse, de longueur identique, dont les extrémités sont enrobées dans la masse de
remplissage durcie et dont les ouvertures sont ainsi dégagées.
Dans le cas d'un mode de réalisation préférentiel du procédé selon la présente invention, la surface réceptrice
exécute un mouvement de rotation autour d'un axe vertical.
Dans le cas d'un mode opératoire particulièrement -15 préférentiel du procédé selon la présente invention, l'on fait
passer au moins une fibre creuse continue à travers un guide-
fil qui se déplace sur une trajectoire circulaire autour d'un axe vertical, et chaque fibre creuse est déposée sur une
surface réceptrice horizontale tournant autour d'un axe verti-
cal, le rayon de la trajectoire circulaire décrite par le guide-fil étant inférieur à la distance entre l'axe de la trajectoire circulaire du guidefil et l'axe de rotation de la
surface réceptrice.
Un module de fibres creuses selon la présente invention peut évidemment aussi être réalisé de telle manière que les boucles de fibres creuses soient déposées sur une surface réceptrice exécutant une trajectoire elliptique ou des mouvements de translation purs et ceci successivement dans des directions différentes, de sorte que chaque point de la surface réceptrice décrit, par exemple, un triangle, un carré, etc. Il est également possible de superposer un mouvement de translation au mouvement de rotation et inversement, pour aboutir, de cette façon, à la réalisation de modules de fibres creuses selon la présente invention avec des sections
de forme quelconque.
Pour la fabrication d'un faisceau ou paquet de fibres creuses convenant pour la réalisation d'un module selon la présente invention, un dispositif tel que celui qui est connu par la demande de brevet allemand 28 09 661 a, par exemple,
fait ses preuves.
Il s'est avéré encore plus avantageux cependant, pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, d'utiliser un dispositif dans le cas duquel, selon la présente invention, un guide-fil est disposé de façon à pouvoir être déplacé sur une trajectoire circulaire horizontale, au-dessous de laquelle est prévue une surface réceptrice mobile, le
rayon de la trajectoire circulaire que doit décrire le guide-
fil étant supérieur à la distance entre le centre de cette trajectoire circulaire et l'axe quipasse par le centre de
gravité de la trajectoire de la surface réceptrice et perpen-
diculairement à celle-ci.
Selon un mode de réalisation particulier de ce dispo-
sitif proposé par la présente invention, le guide-fil est cons-
titué par un galet entraîné ou par une paire de galets entraînés, chaque galet présentant une surface circonférentielle adaptée à la taille et à la forme des fibres creuses utilisées dans chaque cas particulier, notamment une gorge en forme de rainure constituant un conduit ou circuit fermé, de sorte que les fibres creuses peuvent, le cas échéant, être retirées sous une faible tension, par exemple, d'une bobine fournisseuse, sans subir de déformation notable pendant ce retrait, par
exemple être aplaties. La surface des galets est avantageu-
sement munie, entièrement ou partiellement, mais au moins dans ses gorges en forme de rainure qui constituent un conduit fermé, d'un revêtement en un matériau tendre et élastique, tel que le caoutchouc mou ou mousse, une matière plastique, une matière cellulaire, etc. Une caractéristique additionnelle du dispositif selon
la présente invention prévoit que la surface réceptrice hori-
zontale soit disposée de façon à pouvoir tourner autour d'un
axe vertical.
Un tel dispositif, qui effectue simultanément le retrait et le guidage des fibres creuses, peut, par exemple, être très avantageusement installé immédiatement au-dessous d'une machine
à filer produisant les fibres creuses, de sorte que la fabri-
cation du faisceau de fibres creuses approprié pour la réali-
sation du module de fibres creuses selon la présente invention peut avoir lieu directement à la machine à filer, sans détour
ú4 - 999O2
par un dispositif de bobinage de type usuel. Un tel mode opératoire donne, par exemple, des résultats particulièrement bons lors de la fabrication de fibres creuses en polycarbonate, car il y a alors un risque que celles- ci soient comprimées lors de l'enroulement sur des bobines en raison de leur faible rigidité. Le retrait par traction des fils, hors des organes de filace, peut alors aussi, cependant, être effectué à l'aide
d'un injecteur ou d'un autre dispositif de retrait intercalé.
Il n'y a pas contre-indication à ce que la fabrication
1î d'un faisceau de fibres creuses se fasse de la manière précé-
demment décrite s'il est éventuellement nécessaire de procéder à un posttraitement chimique ou physique des fibres creuses, consécutivement à leur production, car un tel post-traitement peut être effectué sur le faisceau de fibres creuses proprement dit ou bien même seulement tout à fait à la fin, c'est-à-dire
sur le module de fibres creuses lui-même.
Le grand avantage du procédé selon la présente invention est, dans tous les cas, que le traitement ménage à l'extrême
les fibres creuses et que leur pose se fait sans tension.
Pour empêcher que les différentes couches de fibres creuses ne se déplacent en glissant vers le côté pendant la fabrication ou pendant le post-traitement du faisceau de fibres creuses, aui a éventuellement lieu en aval, il peut être avantageux de munir la surface réceptrice en mouvement de parois latérales adaptées à la forme et à la taille du faisceau de fibres creuses, c'est-à-dire d'utiliser, par exemple, un dispositif
de pose en forme de cloche, de caisson ou de tube double.
La présente invention permet enoutre aussi de disposer plusieurs modules de fibres creuses selon la présente invention,
en série ou en parallèle, dans un carter commun.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de
la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris
comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin an-
nexé, sur lequel: la figure 1 est une vue d'une fibre creuse déposée sous une forme préférentielle selon la présente invention, la figure 2 et la figure 3 sont des vues schématiques simplifiées d'une coupe transversale à travers des modes de réalisation préférentiels du module de fibres creuses selon 1l la présente invention, la figure 4 est une vue schématique simplifiée et partiellement en perspective d'un module de fibres creuses
selon la présente invention, qui comporte des cloisons paral-
lèles à son axe longitudinal,
la figure 5 est une vue simplifiée d'une coupe longitu-
dinale d'un module de fibres creuses selon la présente invention,
qui comporte des cloisons perpendiculaires à son axe longitu-
dinal, la figure 6 est une vue schématique simplifiée d'un module de fibres creuses selon la présente invention, dont la section
varie dans sa taille dans le sens de la longueur, et qui com-
porte un corps de refoulement disposé dans son conduit d'écou-
lement axial, la figure 7 est une vue schématique simplifiée d'une coupe transversale d'un module de fibres creuses selon la
présente invention, dont la section est sensiblement rectangu-
laire, la figure 8 est une vue schématique simplifiée d'une coupe transversale d'un module de fibres creuses selon la
présente invention, dont la section est sensiblement triangu-
laire et qui comporte un corps de refoulement disposé dans son
conduit d'écoulement axial, ledit conduit étant en forme d'an-
neau circulaire, la figure 9 est unevue schématique simplifiée d'un dispositif destiné à la fabrication d'un faisceau de fibres creuses particulièrement préférentiel pour la réalisation du
module de fibres creuses selon la présente invention.
La figure 1 représente une partie d'une fibre creuse continue ou sans fin 1, déposée sous forme de boucle. On obtient, par exemple, cette disposition de la fibre creuse 1 représentée sur la figure 1 lorsque l'on dépose une fibre creuse continue à l'aide du dispositif représenté sur la figure
9. Pour produire un faisceau de fibres creuses qui soit ap-
proprié pour la réalisation d'un module de fibres creuses selon la présente invention, on peut superposer et disposer, en les décalant d'un angle quelconque, un nombre quelconque de ces couches constituées par des boucles de fibres creuses qui se recouvrent à la manière des tuiles d'un toit, ce qui permet de fabriquer un faisceau de fibres creuses d'une hauteur quelconque et d'une section annulaire qui ne présente
apparemrent pas de vides dans le sens de la longueur.
Lorsque, dans le cas d'un faisceau de fibres creuses réalisé comme précédemment décrit, les zones intérieures et
extérieures des-fibres sont enrobées dans une masse de remplis-
sage durcissable, et lorsque, après durcissement de la masse de remplissage, une partie de celle-ci est enlevée à nouveau jusqu'à l'intérieur de la zone du faisceau de fibres creuses et que la fibre creuse continue, qui constitue le faisceau, est de cette manière scindée en un grand nombre de tronçons de fibre creuse de même longueur, dont les extrémités sont enrobées dans la masse de remplissage durcie et dont les
ouvertures sont ainsi dégagées, on obtient un mode de réali-
sation du module de fibres creuses selon la présente invention qui présente une section telle que représentée schématiquement, de façon simplifiée, sur la figure 2. Ce mode de réalisation présente un conduit d'écoulement axial 2, formé par la masse de remplissage durcie 3, et de section ronde, ainsi que l'enveloppe 4 du module, elle aussi constituée par une masse de remplissage durcie. Dans le cas de ce mode de réalisation,
chacune des fibres creuses 1 débouche, par l'une de ses extré-
mités ouvertes, dans le conduit d'écoulement axial 2, et par son autre extrémité ouverte sur la surface circonférentielle de l'enveloppe 4 du module. La figure 3 est une vue schématique et simplifiée d'une coupe transversale à travers un mode de réalisation du module de-fibres creuses selon la présente invention, dans le cas duquel toutes les ouvertures d'une partie des fibres creuses débouchent dans le conduit d'écoulement axial 2 et toutes les ouvertures de l'autre partie des fibres creuses débouchent sur la surface circonférentielle 5 de l'enveloppe 4 du module, ce qui veut dire que toutes les fibres creuses la de l'un des groupes débouchent dans le conduit d'écoulement axial 2, tandis que toutes les fibres creuses lb de l'autre groupe débouchent sur la surface circonférentielle 5 de l'enveloppe 4 du module. On peut produire un faisceau de fibres creuses convenant pour ce mode de réalisation du module de fibres creuses selon la présente invention, par exemple, par pose simultanée de deux fibres creuses sans fin ou continues, les boucles de fibres creuses qui constituent le premier groupe de fibres creuses la étant déposées sur une surface annulaire plus petite que les boucles de fibres creuses qui constituent le second groupe de fibres creuses lb. Dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure 3, seules leszones intérieures des fibres creuses sont enrobées dans une masse de remplissage durcissable, dans le cas du premier groupe de fibres la, tandis que, dans le second groupe de fibres creuses lb, seules les zones extérieures le sont. Cependant, pour stabiliser le faisceau de fibres creuses, il est aussi possible d'enrober dans une masse de remplissage les zones extérieures du premier groupe de fibres creuses la ou les zones intérieures du second groupe de fibres creuses lb. Mais il faut alors veiller à ne pas endommager accidentellement, et de ce fait ouvrir, ces zones des fibres creuses. Ce mode de réalisation convient, par exemple, pour la dissociation simultanée mais séparée de deux fluides différents, réagissant à des membranes différentes. La figure 4 est une vue d'un mode de réalisation du
module de fibres creuses selon la présente invention repré-
senté sur la figure 2, mais dans le cas duquel le conduit
d'écoulement axial 2 est subdivisé en quatre conduits d'écou-
lement 2a à 2d par des cloisons 6 parallèles à l'axe longitu-
dinal du module de fibres. De plus, quatre cloisons 7, en forme de barrette, parallèles à l'axe longitudinal du module
de fibres creuses, sont disposées sur la surface circonféren-
tielle 5 de l'enveloppe 4 du module, et ce de façon à subdi-
viser le module de fibres creuses selon la présente invention en quatre segments ressemblant à des morceaux ou parts de gâteau. Lorsqu'un tel module est installé dans un carter présentant un nombre approprié de raccords pour l'arrivée et le départ de fluides, on peut, par exemple, utiliser quatre
fluides différents, qui s'écoulent de l'intérieur vers l'ex-
térieur, pour le transfert de chaleur ou de matière à un cinquième fluide qui s'écoule autour des fibres creuses ou
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inversement pour le transfert à partir de ce fluide. Cependant, le parcours à travers les fibres creuses peut aussi avoir lieu de l'extérieur vers l'intérieur, car il est aussi possible de
conférer partiellement aux différents fluides un sens d'écou-
lement opposé. Ainsi que le montrent les figures 1 à 4, en outre, ces modes de réalisation du module ne fibres creuses selonla présente invention comportent des fibres creuses en forme
d'arc de cercle.
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation du module de fibres creuses selon la présente invention, dont le conduit d'écoulement axial 2 est subdivisé en deux chambres 2e et 2f par une cloison 8 disposée perpendiculairement à l'axe longitudinal du module de fibres creuses. La surface circonférentielle 5 de l'enveloppe 4 du module porte une cloison annulaire 9, perpendiculaire à l'axe longitudinal du module, et ceci à la même hauteur que la cloison 8 à l'intérieur du conduit d'écoulement axial 2. Ce mode de réalisation peut être utilisé pour le transfert de chaleur ou de matière de deux différents fluides à un troisième ou inversement. Lorsque le conduit d'écoulement axial 2 est subdivisé en plus de deux chambres par plus d'une cloison 8, les chambres intérieures sont équipées d'une conduite menant
à l'extérieur et destinées à l'arrivée et au départ des fluides.
La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation du module de fibres creuses selon la présente invention, dont la section varie dans sa taille dans le sens de la longueur. Les autres éléments de ce mode de - réalisation correspondent, en ce qui concerne leurs références numériques, à ceux des modes de réalisation déjà représentés
sur les figures 1 à 5. De plus, le mode de réalisation repré-
senté sur la figure 6 comporte, dans le conduit d'écoulement axial 2, un corps de refoulement 10 dont la section varie dans sa taille dans le sens de la longueur, ce qui confère audit conduit d'écoulement axial une section annulaire qui
varie elle aussi dans le sens de la longueur.
La figure 7 représente un mode de réalisation du module de fibres creuses selon la présente invention qui présente une forme de section sensiblement rectangulaire. Par ailleurs, tous les éléments de ce mode de réalisation correspondent, conformément à leurs références numériques, aux éléments
représentés sur les figures 1 à 6.
La figure 8 représente un mode de réalisation du module de fibres creuses selon la présente invention dont la section est sensiblement triangulaire, une section annulaire
étant conférée au conduit d'écoulement axial 2 par la dispo-
sition d'un corps de refoulement 10 de section ronde. Pour les autres éléments de ce mode de réalisation représenté sur la
figure 8, ce qui a été dit lors de la description de la
figure 7 est applicable.
La figure 9 est une vue en plan schématique et simpli-
fiée du dispositif selon la présente invention, destiné à la
fabrication d'un faisceau ou paquet de fibres creuses corres-
pondant à la figure 1.
La représentation se limite aux éléments absolument indispensables pour la compréhension du fonctionnement dudit dispositif, tandis que des éléments tels que le mécanisme
d'entraînement de la paire de galets ou de la surface récep-
trice, etc, ne sont pas représentés pour des raisons de simplification. Le dispositif selon la présente invention, représenté sur la figure 9, comporte une paire de galets entraînés 11,12, dont le galet 12 est représenté en coupe longitudinale. Les deux galets 11,12 présentent une gorge circonférentielle 13 de section semi-circulaire. Les gorges 13 des galets 11,12 constituent ainsi un conduit rond 18, qui convient pour le transport de fibres creuses rondes d'un diamètre approprié. Les deux galets 11,12 sont montés de façon à pouvoir tourner et un mouvement de rotation autour de leurs
axes longitudinaux leur est imprimé par un dispositif d'entraI-
nement non représenté. La paire de galets 11,12 est, en même temps, disposée de façon à pouvoir être déplacée sur une trajectoire circulaire horizontale 14. Une surface réceptrice horizontale 15, de forme ronde, et qui peut tourner autour de son axe central vertical, est située à distance au-dessous de la paire de galets 11,12. La figure 9 indique en outre que le rayon de la trajectoire circulaire 14 décrite par la paire 2A0g999O
de galets 11,12 est inférieur à la distance entre l'axe pas-
sant par le centre 16 de la trajectoire circulaire 14 et l'axe de rotation passant par le centre de rotation 17 de la surface réceptrice 15. Le rayon de la trajectoire circulaire décrite par la paire de galets 11, 12 peut, par exemple, être de 25 mm, et la distance entre les deux axes, par exemple, de 36 mm. Le rayon de la trajectoire circulaire décrite par la paire de galets 11,12 doit, dans tous les cas, être choisi de telle manière que tout pliage ou brisure des fibres creuses à déposer en forme de boucle soit évité avec certitude. Sur demande, le dispositif selon la présente invention, représenté à la figure 9, peut aussi, en outre, être muni d'un équipement permettant d'agrandir de façon appropriée la distance entre la paire de galets 11,12 et la surface réceptrice 15, au fur et
à mesure que l'épaisseur du faisceau de fibres creuses augmente.
Le sens de rotation de la paire de galets 11,12 et celui de la
surface réceptrice 15 peuvent aussi être opposés.
Claims (17)
1. Module de fibres creuses, qui se compose d'un faisceau ou paquet de fibres creuses de section annulaire et d'un conduit d'écoulement axial constitué par une masse de remplissage ou de scellement durcie, les fibres creuses, qui ont sensiblement la même longueur et se présentent sous forme courbe, s'étendant essentiellement en direction radiale et
étant disposées dans des plans approximativement perpendicu-
laires à l'axe longitudinal du module et se croisant lorsqu'el-
les sont situées dans des plans voisins, en se touchant à leurs points de croisement, module dans le cas duquel les deux extrémités de chaaue fibre creuse sont enrobées ou noyées dans une masse de remplissage durcie et dégagées de façon à garantir que le passage d'un écoulement soit possible à travers les
fibres creuses, et dans le cas duquel les fibres creuses dé-
bouchent dans le conduit d'écoulement axial, caractérisé en ce
que des fibres creuses débouchent aussi sur la surface d'en-
veloppe extérieure du module, les extrémités de ces fibres creuses étant, elles aussi, enrobées ou noyées dans une masse
de remplissage ou de scellementdurcie qui constitue l'envelop-
pe du module.
2. Module de fibres creuses selon la revendication 1,
caractérisé en ce que les fibres creuses présentent sensi-
blement la forme d'un arc de cercle.
3. Module de fibres creuses selon l'une quelconque
des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chacune des
fibres creuses débouche, par l'une de ses extrémités ouvertes, dans le conduit d'écoulement axial, et, par son autre extrémité
ouverte, sur la surface d'enveloppe extérieure du module.
4. Module de fibres creuses selon l'une quelconque des
revendications 1 et 2, caractérisé en ce que toutes les ouver-
tures d'une partie des fibres creuses débouchent dans le conduit d'écoulement axial, tandis que toutes les ouvertures
de l'autre partie des fibres débouchent sur la surface d'en-
veloppe extérieure du module de fibres creuses.
5. Module de fibres creuses selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conduit d'écou-
lement axial est subdivisé en deux ou plusieurs conduits
2;- 99992
d'écoulement par des cloisons disposées parallèlement à
l'axe longitudinal du module de fibres creuses.
6. Module de fibres creuses selon l'une quelconque
des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conduit
d'écoulement axial est subdivisé en deux ou plusieurs chambres
par des cloisons disposées perpendiculairement à l'axe longi-
tudinal du module de fibres creuses, et que chaque chambre présente au moins une ouverture pour l'entrée ou la sortie
du fluide.
7. Module de fibres creuses selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'enveloppe du module porte des cloisons en forme de barrettes qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal du module, le nombre et la disposition de ces cloisons correspondant à ceux des cloisons cui subdivisent le conduit
15.d'êcoulement axial en desu ou plusieurs conduits d'écoulement.
8. Module de fibres creuses selon l'une quelconque des
revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'enveloppe du
module porte des cloisons annulaires perpendiculaires à l'axe longitudinal du module, le nombre et la disposition de ces cloisons correspondant à ceux des cloisons qui subdivisent
le conduit d'écoulement axial en deux ou plusieurs chambres.
9. Module de fibres creuses selon l'une quelconque des
revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une
section dont la taille et/ou la forme varient dans le sens
de la longueur dudit module.
10. Module de fibres creuses selon l'une quelconque
des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un corps ou
élément de refoulement est logé dans le conduit d'écoulement axial.
11. Procédé pour la fabrication d'un module de fibres
creuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce qu'au moins une fibre creuse, continue ou sans fin, d'une longueur quelconque, est déposée, en forme de boucle, sur une surface réceptrice mise en mouvement, dont le mouvement est tel que chaque point de la surface réceptrice décrit une trajectoire en circuit fermé, la distance entre l'axe perpendiculaire aux trajectoires en circuit fermé et qui passe par le centre de gravité de ces trajectoires et l'axe
249990Z
qui passe perpendiculairement aux boucles de fibres creuses et par le centre de gravité de ces dernières étant supérieure à la distance entre ce dernier axe et chaque point des boucles de fibres creuses, de sorte que l'on obtient un faisceau ou paquet de fibres creuses d'une hauteur (= longueur) voulue quelconque, en ce que les zones intérieures et extérieures des fibres creuses sont ensuite enrobées ou noyées dans une masse de remplissage durcissable et qu'après durcissement de la masse de remplissage, une partie de celle-ci, allant jusqu'à l'intérieur de la zone du faisceau de fibres creuses, est à nouveau enlevée, à la suite de quoi la fibre creuse continue ou sans fin (ou les fibres creuses continues), qui aura été disposée par couches pour former le faisceau de fibres creuses précédemment décrit, est scindée en un grand nombre de tronçons de fibre creuse, de longueur identique, dont les extrémités sont enrobées dans la masse de remplissage durcie et dont les
ouvertures sont ainsi dégagées.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la surface réceptrice exécute un mouvement de rotation
autour d'un axe vertical.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications
11 et 12, caractérisé en ce que l'on fait passer au moins une fibre creuse continue à travers un guide-fil qui se déplace sur une trajectoire circulaire autour d'un axe vertical, et en ce que chaque fibre creuse est déposée sur une surface réceptrice horizontale tournant autour d'un axe vertical, le rayon de la trajectoire circulaire décrite par le guide-fil étant inférieur à la distance entre l'axe de la trajectoire circulaire du guide-fil et l'axe de rotation de la surface
réceptrice.
14. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon
l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce
qu'un guide-fil est disposé de façon à pouvoir être déplacé sur une trajectoire circulaire horizontale, au-dessous de laquelle est prévue une surface réceptrice mobile, le rayon de la trajectoire circulaire que doit décrire le guide-fil étant inférieur à la distance entre le centre de cette trajectoire circulaire et l'axe qui passe par le centre de
gravité de la trajectoire de la surface réceptrice et perpen-
diculairement à celle-ci.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le guidefil est constitué par un galet entraîné ou par une paire de galets entraînés, chaque galet présentant une surface circonférentielle adaptée à la taille et à la forme des fibres creuses utilisées dans chaque cas particulier, notamment une gorge en forme de rainure constituant un conduit
ou circuit fermé.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la surface des galets est munie, entièrement ou partiellement, mais au moins dans ses gorges en forme de rainure, d'un revêtement en un matériau tendre et élastique, tel que le caoutchouc mou ou mousse, une matière plastique, une matière cellulaire, etc.
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications
14 à 16, caractérisé en ce que la surface réceptrice horizontale est disposée de façon à pouvoir tourner autour d'un axe vertical.
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