WO2014059954A1 - Vorrichtung zur herstellung eines hohlfaserbündels und herstellungsverfahren desselben - Google Patents

Vorrichtung zur herstellung eines hohlfaserbündels und herstellungsverfahren desselben Download PDF

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WO2014059954A1
WO2014059954A1 PCT/CZ2013/000105 CZ2013000105W WO2014059954A1 WO 2014059954 A1 WO2014059954 A1 WO 2014059954A1 CZ 2013000105 W CZ2013000105 W CZ 2013000105W WO 2014059954 A1 WO2014059954 A1 WO 2014059954A1
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spacer
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Miroslav RAUDENSKÝ
Tomáš VESELÝ
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Vysoké učeni technické v Brně
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    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B01D63/026—Wafer type modules or flat-surface type modules

Definitions

  • the invention relates to a device for producing a hollow fiber bundle, which has a frame structure, which is formed by longitudinal limbs, which are connected at both ends by horizontal sleepers, which with the
  • the invention relates to a method for producing a hollow fiber bundle by means of this device.
  • Bundles of organic hollow fibers are used as exchange surfaces in heat exchangers and as pore membranes in filter apparatuses.
  • a heat exchanger based on hollow fibers makes it possible to concentrate a large exchange area in a small volume. The ratio of the exchange surface to the
  • Filter apparatus are used, a known method is used.
  • the ends of the fibers arranged in a bundle are coated in a resin matrix, e.g. from a setting polymer or epoxy embedded.
  • the matrix is cut transversely to the fiber direction, thereby exposing the entrances into the Faseraushöhlungen. In this way, integrated flanges are formed at both ends of the bundle.
  • the hollow fiber bundle here becomes a fixed part of a frame on which the bundle was formed.
  • the rectangular frame has two opposite legs which are thinner compared to the remaining legs.
  • a hollow fiber is wound and embedded in resin matrix. After setting the matrix, entry into the cavities is exposed by cutting through the matrix.
  • a modular element for composite exchangers in which the fibers extend parallel and with stochastic division.
  • a parallel arrangement of the hollow fibers in a heat exchanger is only advantageous if the direction and velocity of the medium outside the fibers is stabilized. In some embodiments of the heat exchanger, however, may be cheaper if the fibers float loosely in the heat exchanger.
  • the invention is based on the object to develop a device for producing a hollow fiber bundle for the ultimately mentioned application and manufacturing method of the bundle.
  • a device for producing a hollow fiber bundle which has a frame structure, which is formed by longitudinal limbs, which are connected at both ends by horizontal sleepers, which form a U-profile with the longitudinal legs.
  • Device is composed of two identical frames, which are releasably connected in a relative mirror-symmetrical position with adjacent sills, wherein the U-profiles are closed at one end of the frame with releasable tabs whose width with the width of the threshold in
  • a component of the device is formed by distance lamellae, which are positioned between the threshold and the tab and determine the pitch of the fiber rows.
  • guide grooves are made on the inner walls of the longitudinal limbs for guiding the slats.
  • the slats are roughened.
  • a method for producing a hollow fiber bundle by means of the illustrated device is that a hollow fiber on thresholds of the device at Compliance with the horizontal division is wrapped in rows. After winding up a row, spacer lamellae are placed on the row of hollow fibers on both sides, and then further hollow fiber rows blocked by the spacer lamellae are wound until the U-profiles are stowed. Thereafter, the spacer blades and the hollow fibers are clamped on both sides by tabs and a free, limited by the threshold, tab and spacer blades space is embedded with a liquid hardenable casting compound. After curing, the protruding ends of the hollow fibers are cut off and the tabs are removed. The frames are unfolded, the bundle is excluded and the spacer blades are pushed out. Thereafter, entries are made in the Faseraushöhl Heidelberg
  • Fig. 1 shows an apparatus for producing a hollow fiber bundle in
  • Fig. 2 shows the device of FIG. 1 in section, u. z. with wound up
  • Fig. 3 shows the same device with distance blades in a rear position.
  • the device according to Fig. 1 is composed of two frames 1, which are detachably connected in a relative mirror-symmetrical position.
  • the frame 1 are formed by longitudinal legs 2, which are connected at both ends by horizontal sleepers 3, which form a U-profile with the longitudinal legs 1.
  • the thresholds 3 of the two frames 1 are adjacent to each other.
  • the U-profiles at one end of the frame 1 are completed with releasable tabs 4, whose width substantially coincides with the width of the threshold 3.
  • a part of the device form between the threshold 3 and the tab 4 positioned spacer blades. 5
  • a hollow fiber bundle is produced by means of the described device such that a hollow fiber 6 on sleepers 3 of the device in compliance with
  • Fig. 2 and Fig. 3 shows that the space for the molding compound 7 can be provided either in front of the row of distance blades 5 or behind the row.

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Abstract

Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlfaserbündels hat eine Rahmenkonstruktion, welche durch Längsschenkel (2) gebildet ist, die an beiden Enden durch waagerechte Schwellen (3) verbunden sind, welche mit den Längsschenkeln (2) ein U-Profil bilden. Die Vorrichtung ist aus zwei Rahmen (1) zusammengestellt, die in einer relativ spiegelsymmetrischen Lage mit aneinander anliegenden Schwellen (3) lösbar verbunden sind, wobei die U-Profile an einem Ende des Rahmens (1) mit lösbaren Laschen (4) abgeschlossen sind, deren Breite mit der Breite der Schwelle (3) im Wesentlichen übereinstimmt.

Description

Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlfaserbündels und Herstellungsverfahren desselben
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlfaserbündels, die eine Rahmenkonstruktion hat, welche durch Längsschenkel gebildet ist, die an beiden Enden durch waagerechte Schwellen verbunden sind, welche mit den
Längsschenkeln ein U-Profil bilden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserbündels mittels dieser Vorrichtung.
Bündel organischer Hohlfasern werden als Austauschflächen in Wärmeaustauschern und als Porenmembranen in Filterapparaten benutzt. Ein Wärmeaustauscher auf Basis von Hohlfasern ermöglicht es, eine große Austauschfläche in einem kleinen Volumen zu konzentrieren. Das Verhältnis der Austauschfläche zum
Austauschervolumen übertritt mehrfach ein entsprechendes Verhältnis, das bei gangbaren Rohrwärmeaustauschern vorhanden ist.
Bei der Herstellung von Hohlfaserbündeln, die bei Wärmeaustauschern und
Filterapparaten verwendet werden, wird ein bekanntes Verfahren verwendet. Bei diesem Verfahren werden die Enden der in einem Bündel angeordneten Fasern in einer Harzmatrix, z.B. aus einem abbindendem Polymer oder Epoxid, eingebettet. Nach Abbinden der Matrix wird die Matrix quer zur Faserrichtung durchgeschnitten, und dadurch werden die Eintritte in die Faseraushöhlungen freigelegt. Auf diese Weise entstehen integrierte Flansche an beiden Enden des Bündels.
Ein derartiges Verfahren, sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung, sind in der GB 1472227 beschrieben. Das Hohlfaserbündel wird hier zu einem festen Teil eines Rahmens, an dem das Bündel gebildet wurde. Der rechteckige Rahmen hat zwei gegenüberliegende Schenkel, die im Vergleich zu den restlichen Schenkeln dünner profiliert sind. An diesen dünnen Schenkeln wird eine Hohlfaser aufgewickelt und in Harzmatrix eingebettet. Nach Abbinden der Matrix wird der Eintritt in die Aushöhlungen durch Durchschneiden der Matrix freigelegt. Auf diese Weise entsteht ein Baukastenelement für zusammengesetzte Austauscher, in dem die Fasern parallel und mit stochastischer Teilung verlaufen. Eine parallele Anordnung der Hohlfasern in einem Wärmeaustauscher ist nur dann vorteilhaft, wenn die Richtung und Geschwindigkeit des Mediums außerhalb der Fasern stabilisiert ist. In manchen Ausführungen der Wärmeaustauscher kann dagegen günstiger sein, wenn die Fasern locker im Wärmeaustauscher schweben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlfaserbündels für die letztlich angeführte Anwendung und Herstellungsverfahren des Bündels zu entwickeln.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlfaserbündels gelöst, die eine Rahmenkonstruktion hat, welche durch Längsschenkel gebildet ist, die an beiden Enden durch waagerechte Schwellen verbunden sind, welche mit den Längsschenkeln ein U-Profil bilden. Diese
Vorrichtung ist aus zwei gleichen Rahmen zusammengestellt, die in einer relativen spiegelsymmetrischen Lage mit aneinander anliegenden Schwellen lösbar verbunden sind, wobei die U-Profile an einem Ende des Rahmens mit lösbaren Laschen abgeschlossen sind, deren Breite mit der Breite der Schwelle im
Wesentlichen übereinstimmt.
Ein Bestandteil der Vorrichtung ist von Distanzlamellen gebildet, die zwischen der Schwelle und der Lasche positioniertet sind und die Teilung der Faserreihen bestimmen.
Um die Montage der Vorrichtung zu vereinfachen, sind Führungsnuten an den inneren Wänden der Längsschenkel zur Führung der Lamellen ausgeführt.
Um eventuellen Faserrutsch bei der Montage zu verhindern, sind die Lamellen aufgeraut.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserbündels mittels der dargestellten Vorrichtung besteht darin, dass eine Hohlfaser auf Schwellen der Vorrichtung bei Einhaltung der horizontalen Teilung in Reihen gewickelt wird. Nach Aufwinden einer Reihe werden auf die Reihe von Hohlfasern beiderseits Distanzlamellen aufgelegt, und darauf werden weitere durch die Distanzlamellen gesperrte Hohlfaserreihen bis zum Verstauen der U-Profile gewickelt. Danach werden die Distanzlamellen und die Hohlfasern beiderseits durch Laschen geklemmt und ein freier, durch die Schwelle, Lasche und Distanzlamellen begrenzter Raum wird mit einer flüssigen aushärtbaren Gussmasse eingebettet. Nach deren Aushärten werden die herausragenden Enden der Hohlfasern abgeschnitten und die Laschen abgenommen. Die Rahmen werden ausgeklappt, das Bündel wird ausgenommen und die Distanzlamellen werden ausgeschoben. Danach werden Eintritte in die Faseraushöhlungen durch
Durchschneidung der ausgehärteten Gussmasse quer zur Faserrichtung freigelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlfaserbündels in
Zentralprojektion,
Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Schnitt, u. z. mit aufgewickelten
Hohlfasern, mit Laschen und mit Distanzlamellen in einer vorderen
Lage, und
Fig. 3 dieselbe Vorrichtung mit Distanzlamellen in einer hinteren Lage.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist aus zwei Rahmen 1 zusammengestellt, die in einer relativen spiegelsymmetrischen Lage lösbar verbunden sind. Die Rahmen 1 sind durch Längsschenkel 2 gebildet, die an beiden Enden durch waagerechte Schwellen 3 verbunden sind, die mit den Längsschenkeln 1 ein U-Profil bilden. Die Schwellen 3 der beiden Rahmen 1 liegen aneinander. Die U-Profile an einem Ende des Rahmens 1 sind mit lösbaren Laschen 4 abgeschlossen, deren Breite mit der Breite der Schwelle 3 im Wesentlichen übereinstimmt. Einen Bestandteil der Vorrichtung bilden zwischen der Schwelle 3 und der Lasche 4 positionierte Distanzlamellen 5. Ein Hohlfaserbündel wird mittels der beschriebenen Vorrichtung derart hergestellt, dass eine Hohlfaser 6 auf Schwellen 3 der Vorrichtung bei Einhaltung der
horizontalen Teilung in Reihen gewickelt wird. Nach Aufwinden einer Reihe wird eine Distanzlamelle 5 beiderseits auf die Reihe im Abschnitt der Schwelle 3 aufgelegt, und darauf werden weitere durch Distanzlamellen 5 gesperrte Hohlfaserreihen gewickelt. Nach Verstauen der U-Profile werden die Hohlfasern 6 und die Distanzlamellen 5 durch Laschen 4 geklemmt und der freie, durch die Schwelle 3, Lasche 4 und Distanzlamellen 5 begrenzte Raum wird mit einer flüssigen aushärtbaren Gussmasse 7 eingebettet. Nach deren Aushärten werden die herausragenden Enden der Hohlfasern 6 abgeschnitten, die Laschen 4 abgenommen, die Rahmen 1
ausgeklappt, das Bündel der Fasern 6 wird ausgenommen und die Distanzlamellen 5 werden ausgeschoben. Danach werden durch Durchschneidung der ausgehärteten Gussmasse 7 quer zur Faserrichtung die Eintritte in die Faseraushöhlungen freigelegt. Aus Fig. 2 und Fig. 3 geht hervor, dass der Raum für die Gussmasse 7 entweder vor der Reihe von Distanzlamellen 5 oder hinter der Reihe vorgesehen werden kann.
Um die Montage der Hohlfaserbündels in der Vorrichtung zu vereinfachen, sind Führungsnuten 8 für die Distanzlamellen 5 an den inneren Wänden der
Längsschenkel 1 ausgeführt und Längskannten der Distanzlamellen 5 aufgeraut.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlfaserbündels, die eine
Rahmenkonstruktion hat, welche durch Längsschenkel (2) gebildet ist, die an beiden Enden durch waagerechte Schwellen (3) verbunden sind, die mit den Längsschenkeln (2) ein U-Profil bilden, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zwei Rahmen (1) zusammengestellt ist, die in einer relativ spiegelsymmetrischen Lage mit aneinander anliegenden Schwellen (3) lösbar verbunden sind, wobei die U-Profile an einem Ende des Rahmens (1) mit lösbaren Laschen (4)
abgeschlossen sind, deren Breite mit der Breite der Schwelle (3) im Wesentlichen übereinstimmt.
2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bestandteil der Vorrichtung Distanzlamellen (5) sind, die zwischen der Schwelle (3) und der Lasche (4) positioniert sind und die Teilung der Faserreihen bestimmen.
3. Die Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
Führungsnuten (8) zur Führung der Distanzlamellen (5) an den inneren Wänden der Längsschenkel (2) ausgeführt sind.
4. Die Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lamellen (5) aufgeraut sind.
5. Ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserbündels mittels der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlfaser (6) auf schwellen (3) der Vorrichtung bei Einhaltung der horizontalen Teilung in Reihen gewickelt wird, nach Aufwinden einer Reihe Distanzlamellen (5) auf die Reihe der Hohlfasern (6) beiderseits aufgelegt werden und darauf weitere durch die Distanzlamellen (5) gesperrte Hohlfaserreihen bis zum Verstauen der U-Profile gewickelt werden, wonach die Distanzlamellen (5) und die Hohlfasern (6) beiderseits durch Laschen (4) geklemmt werden und ein freier, durch die Schwelle (3), Lasche (4) und Distanzlamellen (5) begrenzter Raum mit einer flüssigen aushärtbaren
Gussmasse (7) eingebettet wird, nach deren Aushärten herausragende Enden der Hohlfasern (6) abgeschnitten und die Laschen (4) abgenommen werden, wonach die Rahmen (1) ausgeklappt, das Bündel ausgenommen und die Distanzlamellen (5) ausgeschoben werden, wonach durch Durchschneidung der ausgehärteten Gussmasse (7) quer zur Faserrichtung Eintritte in die Faseraushöhlungen freigelegt werden.
PCT/CZ2013/000105 2012-10-17 2013-09-13 Vorrichtung zur herstellung eines hohlfaserbündels und herstellungsverfahren desselben WO2014059954A1 (de)

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