超滤膜组件与过滤装置的制作方法

1.本发明涉及超滤膜技术领域，特别是涉及一种超滤膜组件与过滤装置。


背景技术：

2.随着水处理行业技术的发展，出现了超滤膜技术。超滤膜技术从工作原理上分为内压式超滤膜元件与外压式超滤膜元件，从外形结构可分为柱式、帘式以及平板式。一般地，外压柱式超滤膜元件包括外壳、及设于外壳内的中空纤维超滤膜丝。外壳的底部设有进水口，进水口通常为垂直于膜元件外壳的底面设置(也就是法向设置进水口)，进水口进入的原水便直接沿着中空纤维超滤膜丝的延伸方向流动，外壳的顶部设有产水口，外壳的内壁面通常为光滑壁面，未设置流体结构。
3.请参阅图1，图1示意出了传统的原水在外壳内流动并进入到中空纤维超滤膜丝122的状态示意图，原水通过进水口进入到外壳内，并缓慢地流动到产水口形成稳态，原水在外壳内流动过程中会进入到中空纤维超滤膜丝122的内部，由中空纤维超滤膜丝122对原水进行过滤后向外排出。然而，原水中的胶体、颗粒物等杂质易滞留沉积在中空纤维超滤膜丝122的外表面，从而影响中空纤维超滤膜丝122表面通量，降低中空纤维超滤膜丝122的寿命，加速超滤膜元件的反洗频率。


技术实现要素：

4.基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种超滤膜组件与过滤装置，它能够减少中空纤维超滤膜丝外表面杂质沉积，从而提升膜元件的抗污染能力。
5.其技术方案如下：一种超滤膜组件，所述超滤膜组件包括：滤壳，所述滤壳的一端为进水端，另一端为出水端，所述进水端设有原水总进口，所述出水端设置有净水总出口和排污总出口；和置于所述滤壳内的滤芯，所述滤芯包括形成于所述滤壳内的净水室和置于所述净水室内的中空纤维超滤膜丝，所述净水室的壁上设置有与所述原水总进口连通的原水进口、与所述净水总出口连通的净水出口和与所述排污总出口连通的排污出口，所述中空纤维超滤膜丝一端的管口封闭，另一端管口与所述净水出口连通，所述净水室的内壁面上设有呈螺旋式布置的扰流凸起，所述扰流凸起从所述净水室的其中一端延伸到所述净水室的另一端。
6.上述的超滤膜组件在工作时，原水通过进水端的原水总进口进入，通过原水进口进入到净水室内，由净水室的一端流动至净水室的另一端的流动过程中，净水室的内壁上的扰流凸起对原水起到扰流作用，使得原水在净水室内部形成加速螺旋式的液体流动状态，能大大提升液体湍动能，膜丝外表面形成螺旋向上并切向过滤流体状态，这种流体状态将有利于中空纤维超滤膜丝过滤过程中的自清洁，使得能大大减少膜丝表面杂质沉积，从而提升膜元件的抗污染能力。
7.在其中一个实施例中，所述扰流凸起为两个以上，两个以上扰流凸起间隔布置。
8.在其中一个实施例中，所述扰流凸起为所述净水室内壁面上的非等距螺旋线，且
靠近于所述进水端的螺旋线螺距大于靠近于所述出水端的螺旋线螺距。
9.在其中一个实施例中，靠近于所述进水端的螺旋线螺距到靠近于所述出水端的螺旋线螺距逐渐增大。
10.在其中一个实施例中，所述原水进口设置于所述净水室的侧壁上，所述原水总进口至所述原水进口的方向为沿着所述净水室的切向方向设置；所述净水出口与所述排污出口均位于所述净水室靠近于所述出水端的端面壁上。
11.在其中一个实施例中，所述进水端还设有清洗总接口，所述净水室的壁上设置有与所述清洗总接口连通的清洗接口。
12.在其中一个实施例中，在所述滤壳的进水端和出水端内分别密封连接有第一封头和第二封头，由所述滤壳内壁、所述第一封头和所述第二封头围成所述净水室，所述中空纤维超滤膜丝沿所述滤壳轴向设置，所述中空纤维超滤膜丝的两端分别固定在所述第一封头和所述第二封头上；所述原水进口设置于所述第一封头上，所述净水出口和所述排污出口设置于所述第二封头上；所述扰流凸起设置于所述滤壳的内壁上。
13.在其中一个实施例中，所述滤壳包括两端开口的筒体、分别套接在所述筒体两端外部的第一端盖和第二端盖；所述原水总进口设置于所述第一端盖上，所述净水总出口和所述排污总出口设置于所述第二端盖上。
14.在其中一个实施例中，所述第一端盖包括第一盖头、及与所述第一盖头可拆卸连接的第一连接筒，所述第一连接筒与所述筒体的一端套接连接；所述第二端盖包括第二盖头、与所述第二盖头可拆卸连接的第二连接筒，所述第二连接筒与所述筒体的另一端套接连接。
15.一种过滤装置，所述过滤装置包括所述的超滤膜组件。
16.上述的超滤膜组件在工作时，原水通过进水端的原水总进口进入，通过原水进口进入到净水室内，由净水室的一端流动至净水室的另一端的流动过程中，净水室的内壁上的扰流凸起对原水起到扰流作用，使得原水在净水室内部形成加速螺旋式的液体流动状态，能大大提升液体湍动能，膜丝外表面形成螺旋向上并切向过滤流体状态，这种流体状态将有利于中空纤维超滤膜丝过滤过程中的自清洁，使得能大大减少膜丝表面杂质沉积，从而提升膜元件的抗污染能力。
附图说明
17.构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为传统的原水在外壳内流动并进入到中空纤维超滤膜丝的状态示意图；
20.图2为本发明一实施例的超滤膜组件的其中一视角结构图；
21.图3为图2在a
‑
a方向的剖视结构示意图；
22.图4为图3在b处的放大结构示意图；
23.图5为图3在c处的放大结构示意图；
24.图6为本发明一实施例的超滤膜组件的另一视角结构图；
25.图7为图6在d
‑
d方向的剖视结构示意图；
26.图8为图7的另一视角结构图；
27.图9为本发明一实施例的超滤膜组件的滤壳的结构示意图；
28.图10为本发明一实施例的超滤膜组件的滤壳的剖面结构示意图；
29.图11为本发明一实施例的净水室内原水沿着其中一个中空纤维超滤膜丝流动的状态示意图。
30.10、超滤膜组件；11、滤壳；111、原水总进口；112、净水总出口；113、排污总出口；114、清洗总接口；115、筒体；116、第一端盖；1161、第一盖头；1162、第一连接筒；1163、第一螺母；117、第二端盖；1171、第二盖头；1172、第二连接筒；1173、第二螺母；12、滤芯；121、净水室；1211、原水进口；1212、净水出口；1213、排污出口；1214、扰流凸起；1215、清洗接口；122、中空纤维超滤膜丝；13、第一封头；14、第二封头；15、排污管。
具体实施方式
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
32.参阅图2至图5，图2示出了本发明一实施例的超滤膜组件10的其中一视角结构图，图3示出了图2在a
‑
a方向的剖视结构示意图，图4示出了图3在b处的放大结构示意图，图5示出了图3在c处的放大结构示意图。本发明一实施例提供的一种超滤膜组件10，超滤膜组件10包括：滤壳11和置于滤壳11内的滤芯12。滤壳11的一端为进水端，另一端为出水端。进水端设有原水总进口111，出水端设置有净水总出口112和排污总出口113。滤芯12包括形成于滤壳11内的净水室121和置于净水室121内的中空纤维超滤膜丝122。净水室121的壁上设置有与原水总进口111连通的原水进口1211、与净水总出口112连通的净水出口1212和与排污总出口113连通的排污出口1213。中空纤维超滤膜丝122一端的管口封闭，另一端管口与净水出口1212连通。净水室121的内壁面上设有呈螺旋式布置的扰流凸起1214，扰流凸起1214从净水室121的其中一端延伸到净水室121的另一端。
33.请参阅图3至图5与图11，图11示出了本发明一实施例的净水室121内原水沿着其中一个中空纤维超滤膜丝122流动的状态示意图。上述的超滤膜组件10在工作时，原水通过进水端的原水总进口111进入，通过原水进口1211进入到净水室121内，由净水室121的一端流动至净水室121的另一端的流动过程中，净水室121的内壁上的扰流凸起1214对原水起到扰流作用，使得原水在净水室121内部形成加速螺旋式的液体流动状态，能大大提升液体湍动能，膜丝外表面形成螺旋向上并切向过滤流体状态，这种流体状态将有利于中空纤维超滤膜丝122过滤过程中的自清洁，使得能大大减少膜丝表面杂质沉积，从而提升膜元件的抗污染能力。
34.请参阅图4、图5、图9与图10，图9示出了本发明一实施例的超滤膜组件10的滤壳11的结构示意图，图10示出了本发明一实施例的超滤膜组件10的滤壳11的剖面结构示意图。
在一个实施例中，扰流凸起1214为两个以上，两个以上扰流凸起1214间隔布置。具体而言，扰流凸起1214例如为图9中所示意出的六个，六个扰流凸起1214等间隔地布置于净水室121的内壁面上。当然了，扰流凸起1214也可以是其它数量，例如为1个、2个、3个、4个、5个等等，在此不进行限定，可以根据实际需求来进行设置，当扰流凸起1214的数量较多时，能提高对净水室121内原水的扰流效果。
35.请参阅图9与图10，在一个实施例中，扰流凸起1214为净水室121内壁面上的非等距螺旋线，且靠近于进水端的螺旋线螺距大于靠近于出水端的螺旋线螺距。如此，由进水端进入到净水室121的原水进口1211处原水势能较大，较大螺距的螺旋线有利于引导水流进行螺旋流动，靠近于出水端的螺旋线螺距较小，螺旋程度密集，有利于进一步提升净水室121内净水出口1212处的原水螺旋流动的湍流动能，从而使得整个滤壳11内原水均保持较好的湍流状态，以实现更好地滤除膜丝表面的杂质，从而提升膜元件的抗污染能力。
36.在一个实施例中，靠近于进水端的螺旋线螺距到靠近于出水端的螺旋线螺距逐渐增大。如此，能使得整个滤壳11内原水均保持较好的湍流状态，以实现更好地滤除膜丝表面的杂质，从而提升膜元件的抗污染能力。
37.需要说明的是，作为一个可选的方案，本实施例中的扰流凸起1214也可以为净水室121内壁面上的等距螺旋线，在此不进行限定。此外，螺旋线螺距设计主要是依据超滤膜组件10的大小、超滤流量、原水杂质成分等参数相应调整。螺旋线螺距具体如何设计可以根据实际需求来定，本实施例中不进行限定，且螺旋线螺距的任何设计形式均在本案保护范围。
38.传统地，外壳上的进水口为法向设置，进水口进入的原水便直接沿着中空纤维超滤膜丝122的延伸方向流动。如此，由进水口进入到外壳内的原水直接充满外壳，无法在外壳内形成涡旋湍流状态，较低湍流强度不利于中空纤维超滤膜丝122的外表面自清洁。
39.参阅图5至图8，图6示出了本发明一实施例的超滤膜组件10的另一视角结构图，图7示出了图6在d
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d方向的剖视结构示意图，图8示出了图7的另一视角结构图。进一步地，原水进口1211设置于净水室121的侧壁上，原水总进口111至原水进口1211的方向为沿着净水室121的切向方向设置。净水出口1212与排污出口1213均位于净水室121靠近于出水端的端面壁上。如此，原水由原水总进口111输入到原水进口1211，并通过原水进口1211沿着净水室121的切向方向输入到净水室121内，产生离心加速作用下形成涡流状态，提升了进水的湍动能，能减小原水中杂质沉积于膜丝表面。此外，结合于净水室121内壁面的呈螺旋式的扰流凸起1214，能有利于实现原水在净水室121内沿着螺旋方向流动，将有利于中空纤维超滤膜丝122过滤过程中的自清洁，使得能大大减少膜丝表面杂质沉积，从而提升膜元件的抗污染能力。
40.参阅图4与图8，在一个实施例中，进水端还设有清洗总接口114，净水室121的壁上设置有与清洗总接口114连通的清洗接口1215。如此，一般正常工作状态时，使得清洗总接口114保持于关闭状态；当需要对超滤膜组件10进行清洗处理时，将清洗总接口114与外部的压缩空气连通，使得压缩通气通过清洗总接口114、清洗接口1215进入到净水室121内部以对膜丝进行清洗，以及对净水室121的壁进行清洗处理。
41.请参阅图3至图5，在一个实施例中，在滤壳11的进水端和出水端内分别密封连接有第一封头13和第二封头14。由滤壳11内壁、第一封头13和第二封头14围成净水室121。中
空纤维超滤膜丝122沿滤壳11轴向设置，中空纤维超滤膜丝122的两端分别固定在第一封头13和第二封头14上。原水进口1211设置于第一封头13上，净水出口1212和排污出口1213设置于第二封头14上。扰流凸起1214设置于滤壳11的内壁上。此外，具体而言，中空纤维超滤膜丝122的数量为若干个，若干个中空纤维超滤膜丝122均匀间隔地布置于净水室121内。
42.再参阅图1，在一个实施例中，滤壳11包括两端开口的筒体115、分别套接在筒体115两端外部的第一端盖116和第二端盖117。原水总进口111设置于第一端盖116上，净水总出口112和排污总出口113设置于第二端盖117上。此外，具体而言，超滤膜组件10还包括设置于第二端盖117内的排污管15，排污出口1213通过排污管15与排污总出口113对接连通，这样净水室121内的浓水通过排污出口1213排放到排污管15中，由排污管15输送到排污总出口113，通过排污总出口113向外排放，这样便能实现浓水与净水完全分离开来。
43.再参阅图1，进一步地，第一端盖116包括第一盖头1161、及与第一盖头1161可拆卸连接的第一连接筒1162，第一连接筒1162与筒体115的一端套接连接。第二端盖117包括第二盖头1171、与第二盖头1171可拆卸连接的第二连接筒1172，第二连接筒1172与筒体115的另一端套接连接。如此，将第一端盖116设置为可拆卸连接的第一盖头1161与第一连接筒1162，这样在装配过程中，可以拆卸掉第一盖头1161，能便于进行第一端盖116内部的第一封头13与中空纤维超滤膜丝122的安装操作。
44.再参阅图1，进一步地，第一端盖116还包括第一螺母1163，第一连接筒1162的端部外壁上设有与第一螺母1163相适应的第一螺纹，第一螺母1163套设于第一连接筒1162上。第一盖体的外壁上设有第一台阶，第一螺母1163一端口壁设有与第一台阶相适应的第一凸缘，第一凸缘与第一台阶相抵触配合。同样地，第二端盖117还包括第二螺母1173，第二连接筒1172的端部外壁上设有与第二螺母1173相适应的第二螺纹，第二螺母1173套设于第二连接筒1172上。第二盖体的外壁上设有第二台阶，第二螺母1173一端口壁设有与第二台阶相适应的第二凸缘，第二凸缘与第二台阶相抵触配合。
45.请参阅图2至图5，在一个实施例中，一种过滤装置，过滤装置包括上述任一实施例超滤膜组件10。
46.上述的超滤膜组件10在工作时，原水通过进水端的原水总进口111进入，通过原水进口1211进入到净水室121内，由净水室121的一端流动至净水室121的另一端的流动过程中，净水室121的内壁上的扰流凸起1214对原水起到扰流作用，使得原水在净水室121内部形成加速螺旋式的液体流动状态，能大大提升液体湍动能，膜丝外表面形成螺旋向上并切向过滤流体状态，这种流体状态将有利于中空纤维超滤膜丝122过滤过程中的自清洁，使得能大大减少膜丝表面杂质沉积，从而提升膜元件的抗污染能力。
47.需要说明的是，在侵权对比中，该“扰流凸起1214”可以为“滤壳11的一部分”，即“扰流凸起1214”与“滤壳11的其他部分”一体成型制造；也可以与“滤壳11的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“扰流凸起1214”可以独立制造，再与“滤壳11的其他部分”组合成一个整体。如图9或图10所示，一实施例中，“扰流凸起1214”为“滤壳11”一体成型制造的一部分。
48.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
49.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
51.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
52.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
54.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。