专利名称：蜂房式罐装中空纤维膜分离设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种蜂房式罐装中空纤维膜分离设备，主要应用于自来水处理、城市分质供水、城市中水深度净化回用、食品酿造业的产品浓缩除杂、医药业的药液提纯除菌等液态物质分离净化工程，是能够实现不同分离精度的液态物质分离设备。
背景技术：
目前，公知的膜分离设备是由中空纤维膜组件、设备支架、管道等组成。中空纤维膜组件多为圆管柱状结构，被过滤的原(料)液在一定压力作用下流经中空纤维膜表面，透过液渗透到中空纤维膜另一侧，截流下来的物质被浓缩成为浓缩液。但是单一组件工作效率低，所构成的净化分离设备成本高，占地空间大，过滤过程中原(料)液消耗严重；在正常运行中，系统压力要求及中空纤维膜组件构成形态影响了原(料)液平行于中空纤维膜表面的流速，降低了对中空纤维膜表面的冲刷性能，且中空纤维膜组件因浓缩物污染出现性能衰减后不易清洗恢复，清洗过程繁琐、清洗时间较长，造成极大的财力、物力浪费。
发明内容
为了克服现有的中空纤维膜过滤设备的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种蜂房式罐装中空纤维膜分离设备，该过滤设备主要由蜂房式罐装中空纤维膜分离设备及附带的压控式自动汽液混合清洗系统构成，不仅工作效率高为公知设备的2～3倍、构成设备成本低为公知设备的60％、占地少为公知设备的50％，更能降低原(料)液消耗，并且当膜组件因浓缩物污染出现性能衰减后可实现压控式自动汽液混合清洗，操作简单，清洗消耗仅为公知设备的30％，设备的性能短时间内即可清洗恢复。
本实用新型的目的是这样实现的一种蜂房式罐装中空纤维膜分离设备，包括容器罐和中空纤维膜组件，所述容器罐由上、下隔板分隔成相互密封的上罐室、中间罐室、下罐室，容器罐的中心轴向有一中心管，该中心管贯穿中间罐室、上罐室，其顶端自容器罐的顶端孔中伸出，该中心管的顶端口为原(料)液入口，该中心管位于中间罐室的管壁上有若干通孔，在中间罐室内围绕所述中心管均布安装有若干中空纤维膜组件，每支中空纤维膜组件的内腔有多根开口向上的U形中空纤维膜，每支中空纤维膜组件的外壳上部的壳体壁上有进液孔，该进液孔将中间罐室与中空纤维膜组件的内腔连通；每支中空纤维膜组件顶端有透过液出口连通上罐室，底端有浓缩液出口连通下罐室，所述上罐室的罐壁上有透过液总出口，下罐室底部的罐壁上有浓缩液总出口。
所述上、下隔板有供中心管穿置的中心孔，环绕该中心孔均布有与所述中空纤维膜组件相同数量的圆孔，所述中心管的底端位于下罐室的部分以螺帽封堵，中心管的顶端以螺母锁紧于容器罐的顶端孔，所述中空纤维膜组件的顶部和底部具有螺纹，每支中空纤维膜组件顶部和底部分别穿置于上、下隔板相对应的一个圆孔中，并套上密封圈后以螺母紧固连接。
所述容器罐由罐帽和罐体构成，该罐帽和罐体的法兰边之间夹持紧固所述上隔板，该上隔板与所述罐帽、罐体的法兰边之间有密封圈，所述罐体下部的内壁上有环形平台，所述下隔板放置在该环形平台上，下隔板和环形平台之间有密封圈。
所述每支中空纤维膜组件的内腔的上部浇铸有环氧树脂，内腔中每根U形中空纤维膜的顶端的两个开口露出于环氧树脂的顶面。
所述中间罐室的罐壁上有排气接口，该排气接口、原(料)液入口、透过液总出口、浓缩液总出口都与压控式自动汽液混合清洗系统连接；该压控式自动汽液混合清洗系统结构为原(料)液入口经原(料)液供液管与液泵的输出端连通，液泵的输入端与原(料)液池连通，原(料)液供液管上装有电磁阀，透过液总出口连通透过液出液管，透过液出液管上装有电磁阀；浓缩液总出口一路经供气管与气泵连通，另一路连通浓缩液出液管，供气管上装有逆止阀，浓缩液出液管上装有电磁阀；排气接口经排气管一路连通压力开关，另一路连通排气阀，所述压力开关和电磁阀都与控制电路连接。
本实用新型有以下积极有益效果中空纤维膜组件按蜂房式结构罐装在一起，集成化程度较高，减少占地空间，成本低廉，使得单位体积的设备性能大有提高；工作效率极高；中空纤维膜抗污染、抗堵塞性能较好，易清洗，使用寿命更长；每支中空纤维膜组件的外壳与上、下隔板密封连接，使上罐室成为透过液室，下罐室为浓缩液室；组件之间没有管道连接，降低了成本，杜绝了跑帽滴漏及串路现象；消除了公知设备运行过程中的诸多不良影响因素，在原(料)液浓度较高时可保持恒久稳定的溶剂溶质分离效果。附带的压控式自动气液混合清洗系统可同时自动实现正向清洗及反向清洗，延长了系统使用寿命，缩短了清洗时间，提高了清洗效果，可控制设备内部的原(料)液及透过液流向流速，提高中空纤维膜表面的冲刷性能，延长了中空纤维膜组件的使用寿命。大规模使用时可实现微机自控运行！
图1是本实用新型的蜂房式罐装中空纤维膜分离设备一实施例的总装图。
图2是图1中一支中空纤维膜组件的结构剖视图；图3是图2中一根U形中空纤维膜的放大示意图；图4是图3的俯视图；图5是图1的上隔板的俯视图；图6是图2中环氧树脂的俯视局部放大图；图7是本实用新型的压控式自动气液混合清洗系统一实施例的原理图。
图8是本实用新型的控制电路的一实施例的原理图。
具体实施方式
附图编号1.罐帽 2.罐体3.罐足4.上罐室， 5.中间罐室6.下罐室7.上隔板 8.下隔板9.中空纤维膜组件 10.原(料)液入口11.透过液总出口12.浓缩液总出口(高压气体入口)13.排气接口14.螺母 15.螺母16.螺帽17.中心管18.U形中空纤维膜 19.浓缩液出口 20.透过液出口21.通孔22.进液孔 23.环形平台24.中心孔 25.圆孔 26.螺栓27.环氧树脂28.原(料)液供液管 29.液泵30.原(料)液池 31.透过液出液管 32.供气管33.气泵34.浓缩液出液管 35.逆止阀36.排气管 37.排气阀 38.旁通管39.排浓阀 40.回流管T1.时钟控制器 T2/T3.延时继电器KA1/KA2/KA3.小继电器 1KH.热保护器P1.压力开关1KM.交流接触器DA/DB/DC/DD.电磁阀 KPA.压力表请参照图1，本实用新型是一种蜂房式罐装超滤设备，包括容器罐和中空纤维膜组件，容器罐由罐帽1和罐体2构成，该罐帽1和罐体2的法兰边之间夹持上隔板7，并以螺栓26做紧固连接，上隔板7与罐帽1、罐体2的法兰边之间有密封圈。罐体2下部的内壁上有环形平台23，所述下隔板8放置在该环形平台23上，下隔板8和环形平台23之间有密封圈。
容器罐被上隔板7、下隔板8分隔成相互密封的上罐室4、中间罐室5、下罐室6，上罐室4为透过液室，下罐室6为浓缩液室，容器罐的中心轴向有一中心管17，该中心管17自下罐室6向上贯穿中间罐室5、上罐室4，该中心管17的顶端自容器罐的顶部孔中伸出，该中心管17的顶端口10为原(料)液入口，该中心管17位于中间罐室5的管壁上有若干通孔21将中心管17的管腔与中间罐室5连通，在中间罐室5内环绕中心管17按蜂房式结构均布安装有若干中空纤维膜组件9，每支中空纤维膜组件9的内腔里有多根开口向上的U形中空纤维膜18，每支中空纤维膜组件9的外壳上部的壳体壁上有进液孔22，进液孔22将中间罐室5与中空纤维膜组件的内腔连通；每支中空纤维膜组件9的顶端有透过液出口20连通上罐室4，底端有浓缩液出口19连通下罐室6；上罐室4的罐壁上有透过液总出口11，下罐室6底部的罐壁上有浓缩液总出口12。
请参照图5，上隔板7有供中心管17穿置的中心孔24，环绕该中心孔24均匀布置有与所述中空纤维膜组件9相同数量的圆孔25，下隔板8上也开有与上隔板7相对应的中心孔和圆孔，上隔板7和下隔板8实际上是两块筛板，请参照图1，中心管17的底端位于下罐室6的部分以螺帽16封堵，中心管17的顶端以螺母15锁紧于容器罐的顶端孔，中空纤维膜组件9的顶部和底部具有螺纹，每支中空纤维膜组件9顶部和底部分别穿置于与上、下隔板7、8相对应的一个圆孔25中并套上密封圈后以螺母14紧固连接。
请参照图2、图3、图4、图6，每支中空纤维膜组件内腔的上部浇铸有环氧树脂27，内腔中每根U形中空纤维膜18的顶端的两个开口露出于环氧树脂27的顶面。
请参照图7，中间罐室5的罐壁上有排气接口13、该排气接口13与所述的原(料)液入口10、透过液总出口11、浓缩液总出口12都与压控式自动汽液混合清洗系统连接；该压控式自动汽液混合清洗系统的结构为原(料)液入口10经原(料)液供液管28与液泵29的输出端连通，液泵29的输入端与原(料)液池30连通，原(料)液供液管28上装有电磁阀DA，透过液总出口11连通透过液出液管31，透过液出液管31上装有电磁阀DC；浓缩液总出口12一路经供气管32与气泵33连通，另一路连通浓缩液出液管34，气泵33可以采用空气压缩机，供气管32上装有逆止阀35，浓缩液出液管34上装有电磁阀DB；排气接口13经排气管36一路连通压力开关P1，另一路连通排气阀37，压力开关P1和电磁阀DA、DB、DC、DD都与控制电路连接。
在图1中，中心管17穿过上隔板7的中心孔24，并采用填焊将接触部位焊死，中心管17位于上、下隔板间的部分管壁加工通孔21，中心管17的下端穿过下隔板8的中心孔，安装完中空纤维膜组件9后，穿过下隔板8的中心管17末端加密封胶垫后用中心管封堵螺帽16紧固压实；每支中空纤维膜组件9两端加密封垫后穿过上、下隔板的相对应的圆孔，再加密封垫后用组件锁紧螺母14紧固；中空纤维膜组件9外壳上有进液孔22的一端向上，组件内部的中空纤维膜为U形形状，即每根中空纤维18的两个端头皆在组件9的上端，上、下隔板7、8与罐体2的上、下接合部位安放大密封圈。罐帽1套过中心管17落于上隔板7，罐帽1与上隔板7的接合部位安放大密封圈。罐帽1顶端与中心管17之间缝隙的密封是靠中心管锁紧螺母15压紧密封圈实现。最后用紧固螺栓将罐帽1、上隔板7、罐体2密封紧固，如此可控制原(料)液通过中心管17进入中间罐室5，再通过中空纤维膜组件9上端的进液孔进入中空纤维膜组件9，之后快速向中空纤维膜组件9下端的浓缩液出口19流动，使得原(料)液在中空纤维膜组件9内部的有限空间内平行于中空纤维膜18表面的冲刷力大有提高，从而延长了中空纤维膜组件9的使用寿命。
在图7所示实施例中，每次开机都先执行预定时间内的系统清洗，清洗时间过后系统进入正常工作状态。系统电源接通后，启动原(料)液或清洗液增压泵浦；正常工作时，系统原(料)液供液管28上的电磁阀DA开启，浓缩液出液管34上的电磁阀DB关闭，浓缩液出液管34的旁通管38上的电磁阀DD开启，限制浓缩液排量，透过液出液管31上的电磁阀DC延时数秒开启。在液泵29带动下，原(料)液经中心管17注入中间罐室5的中空纤维膜组件9中，在压力作用下透过液渗透到中空纤维膜18的内侧空腔中，自中空纤维膜18两个端头上的开口流出，再通过透过液出口20进入透过液罐室4，再由透过液总出口11流出容器罐。
请参照图7和图8，系统运行到预设的清洗时段时，交流接触器1KM吸合，启动液泵29；时钟控制器T1将停止向延时继电器T2供电，几秒钟后，恢复向延时继电器T2供电，延时继电器T2的常闭触点通过小继电器KA1使系统原(料)液供液管28上的电磁阀DA开启，其余电磁阀关闭。此时清洗液在液泵29的带动下经中心管17注入中间罐室5的中空纤维膜组件9中，并蓄积压力；同时，气泵33产生的高压气体经供气管32上的逆止阀35由浓缩液出口12进入下罐室6，在压力作用下由中空纤维膜组件9的浓缩液出口19向上进入位于中间罐室5中的中空纤维膜组件9中，在气液混合振荡及压力作用下，U形中空纤维膜18呈松散状态晃动，附着其上的污物浓缩物随之脱落。当系统压力蓄积到一定值时，中空纤维膜18内侧的透过液及上罐室4的透过液与中间罐室5的原(料)液压力近乎相等，待系统压力蓄积到压力开关P1的设定切换动作要求时，压力开关P1的切换控制通过小继电器KA1、KA2的动作使系统原(料)液供液管28上的电磁阀DA关闭，浓缩液出液管34上的电磁阀DB开启，此时中空纤维膜组件9中脱落下来的污物浓缩物随压力快速释放急速经浓缩液出口12排出，实现正向清洗。同时，延时继电器T3延时闭合，通过小继电器KA3使透过液出液管31上的电磁阀DC延时数秒开启，使上罐室4适时失压，系统内蓄积高压瞬间释放形成的负压虹吸作用使得中空纤维膜18内侧及上罐室4中的透过液反向渗透，在实现正向清洗的同时自动实现了独特的反向清洗过程。
系统压力释放使得压力开关P1复位，系统再次重复蓄压、释放过程，如此反复清洗直至延时继电器T2完成延时并吸合，系统进入正常的过滤、浓缩工作状态。系统工作过程中，如果出现非正常超压，热保护器1KH将起到断电停机保护作用。
图7所示的实施例中，浓缩液出液管34一路与排浓阀39连通，另一路经回流管40与原(料)液池30连通。该循环系统可以产生倍浓的效果。
图8是本实用新型控制电路一实施例的电路原理图，它可实现各管道上的电磁阀的按指定顺序适时开启和关闭，控制电路也可采用可编程序控制器，通过编程，同样可完成图8所示的用时间继电器实现的程序逻辑控制。
权利要求1.一种蜂房式罐装中空纤维膜分离设备，包括容器罐和中空纤维膜组件，其特征在于所述容器罐由上、下隔板分隔成相互密封的上罐室、中间罐室、下罐室，容器罐的中心轴向有一中心管，该中心管贯穿中间罐室、上罐室，其顶端自容器罐的顶端孔中伸出，该中心管的顶端口为原(料)液入口，该中心管位于中间罐室的管壁上有若干通孔，在中间罐室内围绕所述中心管均布安装有若干中空纤维膜组件，每支中空纤维膜组件的内腔有多根开口向上的U形中空纤维膜，每支中空纤维膜组件的外壳上部的壳体壁上有进液孔，该进液孔将中间罐室与中空纤维膜组件的内腔连通；每支中空纤维膜组件顶端有透过液出口连通上罐室，底端有浓缩液出口连通下罐室，所述上罐室的罐壁上有透过液总出口，下罐室底部的罐壁上有浓缩液总出口。
2.根据权利要求1所述的蜂房式罐装中空纤维膜分离设备，其特征在于所述上、下隔板有供中心管穿置的中心孔，环绕该中心孔均布有与所述中空纤维膜组件相同数量的圆孔，所述中心管的底端位于下罐室的部分以螺帽封堵，中心管的顶端以螺母锁紧于容器罐的顶端孔，所述中空纤维膜组件的顶部和底部具有螺纹，每支中空纤维膜组件顶部和底部分别穿置于上、下隔板相对应的一个圆孔中，并套上密封圈后以螺母紧固连接。
3.根据权利要求1所述的蜂房式罐装中空纤维膜分离设备，其特征在于所述容器罐由罐帽和罐体构成，该罐帽和罐体的法兰边之间夹持紧固所述上隔板，该上隔板与所述罐帽、罐体的法兰边之间有密封圈，所述罐体下部的内壁上有环形平台，所述下隔板放置在该环形平台上，下隔板和环形平台之间有密封圈。
4.根据权利要求1所述的蜂房式罐装中空纤维膜分离设备，其特征在于所述每支中空纤维膜组件的内腔的上部浇铸有环氧树脂，内腔中每根U形中空纤维膜的顶端的两个开口露出于环氧树脂的顶面。
5.根据权利要求1所述的蜂房式罐装中空纤维膜分离设备，其特征在于所述中间罐室的罐壁上有排气接口，该排气接口、原(料)液入口、透过液总出口、浓缩液总出口都与压控式自动汽液混合清洗系统连接；该压控式自动汽液混合清洗系统结构为原(料)液入口经原(料)液供液管与液泵的输出端连通，液泵的输入端与原(料)液池连通，原(料)液供液管上装有电磁阀，透过液总出口连通透过液出液管，透过液出液管上装有电磁阀；浓缩液总出口一路经供气管与气泵连通，另一路连通浓缩液出液管，供气管上装有逆止阀，浓缩液出液管上装有电磁阀；排气接口经排气管一路连通压力开关，另一路连通排气阀，所述压力开关和电磁阀都与控制电路连接。
专利摘要一种蜂房式罐装中空纤维膜分离设备，其容器罐由上、下隔板分隔成上、中间和下罐室，容器罐的中心轴向有一根中心管，该中心管的顶端口为原液入口，该中心管位于中间罐室的管壁上有若干通孔，在中间罐室内围绕中心管均布安装有若干中空纤维膜组件，这些组件的内腔有多根开口向上的U形中空纤维膜，每支中空纤维膜组件的外壳上部的壳体壁上有进液孔，顶端有透过液出口连通上罐室，底端有浓缩液出口连通下罐室，上罐室的罐壁上有透过液总出口，下罐室底部的罐壁上有浓缩液总出口，本实用新型减少了占地空间，使得单位体积的设备性能大有提高；附带的压控式自动汽液混合清洗系统实现在气液高频振荡下可同时自动正向及反向清洗，延长了系统使用寿命，缩短了清洗时间，提高了清洗效果。
文档编号B01D63/04GK2681813SQ0320920
公开日2005年3月2日 申请日期2003年9月8日 优先权日2003年9月8日
发明者董立群, 杜兵 申请人:北京鼎创源膜技术开发有限公司, 杜兵, 董立群