專利名稱：薄膜過濾單元及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液體或氣體介質(zhì)的薄膜過濾單元，具有一束或一任意設(shè)置的大量至少在一個(gè)端面開口的毛細(xì)管薄膜，它們在一在薄膜開口端端部附近區(qū)域內(nèi)澆注到一要硬化成固體頭部的密封層內(nèi)，其中開口的薄膜末端在密封層外側(cè)突出。
背景技術(shù)：
根據(jù)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場合，用于薄膜過濾的毛細(xì)管薄膜可以具有200μm到約5mm的外徑。為了確保在薄膜過濾時(shí)正常的功能，毛細(xì)管薄膜必須無瑕疵地澆注到頭部內(nèi)。其次必須確保，毛細(xì)管薄膜在制造做成鑄件的頭部時(shí)末端不粘接、堵塞或受到機(jī)械損壞。應(yīng)該避免通過切割的機(jī)械加工，因?yàn)樵S多薄膜材料在機(jī)械加工時(shí)散裂成纖維。
在一種由US 5 639 373所知的用來制造具有開頭所述特征的薄膜過濾單元的方法中，薄膜束的末端浸入一液體層中，它硬化成一固體基體。接著在該基體層上涂覆由塑料材料組成的密封層，毛細(xì)管薄膜澆注在塑料材料內(nèi)。在塑料材料硬化后使基體層重新液化并加以去除，這時(shí)毛細(xì)管薄膜的末端露在外面。在毛細(xì)管薄膜緊密排列時(shí)由于毛細(xì)管薄膜之間作用的毛細(xì)力產(chǎn)生工藝方面的問題。當(dāng)薄膜束浸入液體時(shí)根據(jù)所形成的毛細(xì)力的大小，液體在毛細(xì)管薄膜外側(cè)上向上升。在接下來制造頭部時(shí)妨礙塑料材料從外部滲入薄膜纖維束內(nèi)部，不再能保證用塑料材料可靠地包圍各個(gè)薄膜纖維。
在一種由US 6 294 039所知的方法中，待澆注在頭部內(nèi)的薄膜以其自由端插入由細(xì)顆粒固體材料組成的層內(nèi)，在它上面涂覆要硬化成頭部的塑料材料。在頭部硬化后再去除固體物質(zhì)層，這時(shí)毛細(xì)管薄膜的末端露在外面。這種方法因?yàn)橹挥斜容^少數(shù)量的毛細(xì)管薄膜能同時(shí)插入固體物質(zhì)層內(nèi)，所以在工藝方面是有缺點(diǎn)的，因?yàn)橹辉试S材料少量地?cái)D出。
由WO 01/85315已知一種采用揮發(fā)性液體、懸浮液或凝膠的方法，毛細(xì)管薄膜的末端浸入它們里面。接著將毛細(xì)管薄膜澆注在一密封材料內(nèi)。毛細(xì)管薄膜的末端浸在它里面的物質(zhì)具有較高的粘度，以避免由于毛細(xì)力使物質(zhì)顯著的蠕動(dòng)。但是即使在這種方法中也不能防止，物質(zhì)在毛細(xì)管薄膜外側(cè)上略微向上升。因此這里也產(chǎn)生工藝方面的問題。
所述的所有制造方法的共同特點(diǎn)是，在第一個(gè)工步中毛細(xì)管薄膜開口端首先浸入一在毛細(xì)管薄膜澆注期間防止末端與澆注材料接觸的層內(nèi)。在頭部硬化后必須通過去除這個(gè)層使毛細(xì)管薄膜的末端重新外露。因此已知的制造方法比較復(fù)雜。
在EP 0 771 233 B1中介紹了一種制造薄膜過濾單元頭部的方法，其中毛細(xì)薄膜通過澆注模的做成孔板的底部導(dǎo)引。在澆注模內(nèi)加入粘性的澆注材料，它填滿毛細(xì)管薄膜之間的空腔，并硬化成一固體頭部。接著將頭部連同毛細(xì)管薄膜從澆注模中拔出。在最后一個(gè)工步中將頭部切掉，以便打開毛細(xì)管薄膜。在頭部切掉后毛細(xì)管薄膜的開口端與硬化的密封層的外表面接平。對于在機(jī)械加工時(shí)散裂成纖維的毛細(xì)管薄膜這種方法不合適。

發(fā)明內(nèi)容
從所述的問題出發(fā)本發(fā)明的目的是，提供一種具有開頭所述特征的薄膜過濾單元，其頭部可以不用機(jī)械加工方便地?zé)o瑕疵地制造。
按照本發(fā)明這個(gè)目的這樣來實(shí)現(xiàn)，即密封層裝在一間隔件上，它具有一由毛細(xì)管薄膜穿透的而對于待硬化成密封層的澆注材料不能穿透的層。在制造薄膜過濾單元時(shí)適宜于在間隔件朝向毛細(xì)管薄膜開口端的一側(cè)套上一包圍待加工毛細(xì)管薄膜整體或單個(gè)組的壁，它和構(gòu)成底板的間隔件一起構(gòu)成用于密封層的澆注模。在本發(fā)明的范圍內(nèi)還適宜于，在間隔件上生成一凸緣，它構(gòu)成澆注材料的容納空間并可用作澆注模。特別是壁也可以是頭部的整體組成部分，它具有一滲透匯集腔，該腔與從澆注材料突出的開口薄膜末端流體連通。通過灌裝澆注模進(jìn)行頭部的制造，其中間隔件的澆注材料不可穿透層防止?jié)沧⒉牧蠌臐沧⒛Ｖ辛鞒?。這里澆注層的高度這樣確定，使得毛細(xì)管薄膜的開口端不被封閉。用這種方法可以毫無問題地制造無瑕疵的頭部。在本發(fā)明的薄膜過濾單元中可以毫無問題地實(shí)現(xiàn)毛細(xì)管薄膜的形成構(gòu)造的布局，例如星形、環(huán)形或矩形的幾何形狀。這些布局允許例如在運(yùn)行期間通過中央吹氣來清洗毛細(xì)管薄膜。通過間隔件可以確保在各個(gè)毛細(xì)管薄膜之間一規(guī)定的距離。由此保證，每個(gè)單個(gè)毛細(xì)管薄膜被澆注材料無瑕疵地包圍。此外間隔件可以配備用來吹氣的輸入管。
間隔件可以由孔板組成，它的孔基本上無縫隙地包圍毛細(xì)管薄膜。在這種情況下毛細(xì)管薄膜穿過孔板的孔。接著在間隔件頂面上涂覆澆注材料?？装蹇梢岳缬山饘倩蛩芰匣驈椥泽w材料組成。
在本發(fā)明范圍內(nèi)還適宜于，間隔件由柔性塑料帶組成，它具有孔或側(cè)面槽，以安裝毛細(xì)管薄膜。塑料帶可以螺線形卷繞，或者塑料帶各段可以合并成一多層的捆(paket)。
本發(fā)明另一種結(jié)構(gòu)設(shè)想，間隔件具有一由細(xì)顆粒固體和/或軟的物質(zhì)和/或薄膜組成的功能層，它在澆注過程前被毛細(xì)管薄膜的末端刺穿。這里例如在毛細(xì)管直徑較大時(shí)適宜于，首先用一種物質(zhì)封閉薄膜開口端，這種物質(zhì)在刺穿后可以方便地重新去除。功能層可以設(shè)置在一配備孔的基體上。
所述薄膜過濾單元的制造方法也是本發(fā)明的內(nèi)容。在這種方法中毛細(xì)管薄膜以伸出的末端裝在間隔件內(nèi)，間隔件具有一由毛細(xì)管薄膜穿透而對于澆注材料是不可穿透的層。然后在間隔件上涂覆由粘性澆注材料組成的密封層，它填滿在間隔件頂面突出的各毛細(xì)管薄膜之間直至薄膜末端下方一定高度處的空腔，并硬化成一固體頭部。權(quán)利要求8至16描述了這種方法的優(yōu)選方案。


下面借助于實(shí)施例對本發(fā)明加以詳細(xì)說明。附圖示意表示圖1在制造過程中的按本發(fā)明的薄膜過濾單元；圖2至5本發(fā)明原理的其他結(jié)構(gòu)方案；
圖6圖3的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式
附圖表示一用于液體或氣體介質(zhì)的薄膜過濾單元，它具有一束或任意設(shè)置的大量至少一端開口的毛細(xì)管薄膜1，它們在一在薄膜開口端2端部附近的區(qū)域內(nèi)澆注到一要硬化成固體頭部的密封層3內(nèi)。由視圖可以看到，薄膜開口端2在密封層3的頂面突出，亦即在頭部的外側(cè)突出。密封層3以其背面毛細(xì)管薄膜1開口端2的一側(cè)貼在間隔件4朝上的一側(cè)上。間隔件4具有一被毛細(xì)管薄膜1穿透而對于待硬化成密封層3的澆注材料不可穿透或至少基本上不可穿透的層。在圖1的實(shí)施例中間隔件4由一孔板組成，它的孔5基本上無間隙地包圍毛細(xì)管薄膜。根據(jù)結(jié)構(gòu)，孔板的孔或孔的一部分?jǐn)U大或伸長。用毛細(xì)管薄膜裝載孔板可以例如通過插入或拉入進(jìn)行。
在制造薄膜過濾單元時(shí)通過將毛細(xì)管薄膜1穿過孔板4的方法將毛細(xì)管薄膜1以伸出的末端裝在孔板4內(nèi)。然后在孔板4頂面上套上壁6，它和構(gòu)成底板的孔板4一起構(gòu)成密封層3的澆注模。接著將由粘性澆注材料組成的密封層3施加在孔板4上。澆注材料填滿毛細(xì)管薄膜1的突出于孔板4頂面的末端之間的空腔，并硬化成固體頭部。其次由圖可見，孔板4的每一個(gè)孔5分別配設(shè)于一個(gè)毛細(xì)管薄膜1。這保證通過澆注材料無瑕疵地包圍每根毛細(xì)管薄膜1。此外由此可以毫無問題地實(shí)現(xiàn)毛細(xì)管薄膜1形成造型的布局。毛細(xì)管薄膜1突出到孔板4之上的末端在涂覆澆注材料時(shí)保持不被封閉。在圖1的實(shí)施例中澆注材料通過一輸入通道7輸送到間隔件4頂面上毛細(xì)管薄膜1旁邊。在本發(fā)明的范圍內(nèi)適宜于，將密封層3分一層或多層涂覆在孔板4上。在多層涂覆密封層時(shí)在涂覆下一個(gè)層之前、底下的一層至少部分硬化。多層結(jié)構(gòu)對密封層3的物理性能起有利的影響。可以采用熱塑性或熱固性塑料，例如聚氨酯或環(huán)氧樹脂，作為澆注材料。在澆注材料硬化后，在必要時(shí)可以去掉壁6。
在圖2的實(shí)施例中，在間隔件4上生成一凸緣8，它構(gòu)成澆注材料的容納空腔。做成帶有凸緣8的間隔件4構(gòu)成一熔模澆注模14。這在本實(shí)施例中具有一個(gè)或多個(gè)孔15，澆注材料通過它們輸入。在本實(shí)施例中，構(gòu)成澆注模14的構(gòu)件附加地配備一管接頭9，它可以用于對薄膜過濾單元進(jìn)行吹氣。在圖3中表示用來輸入澆注材料的另一種優(yōu)選的可能性。這里澆注材料通過管子16輸入，此管子以一環(huán)形間隙包圍構(gòu)件14的管接頭9。
在圖4的實(shí)施例中間隔件4具有一由軟的物質(zhì)組成的功能層10，它可以被毛細(xì)管薄膜1的末端刺穿。功能層10設(shè)置在一配備孔的基體上。代替軟的物質(zhì)也可以采用細(xì)顆粒固體和/或薄膜。
在圖5的實(shí)施例中間隔件4由一柔性塑料帶12組成，它具有用來安裝毛細(xì)管薄膜1的孔或側(cè)向槽13。毛細(xì)管薄膜1裝在塑料帶12的側(cè)向槽13或孔內(nèi)，塑料帶卷成一螺線。代替圖5中所示的螺線形結(jié)構(gòu)，塑料帶12各段也可以合并成一多層的捆。
在本發(fā)明的薄膜過濾單元中可以毫無問題地實(shí)現(xiàn)毛細(xì)管薄膜的形成造型的布局，例如星形、環(huán)形或矩形的幾何形狀。在圖6所示的結(jié)構(gòu)中毛細(xì)管薄膜1集束成扇形。在扇形之間留有空腔，它可以使未凈化的水一直流到薄膜纖維束內(nèi)部。
權(quán)利要求
1.用于液體或氣體介質(zhì)的薄膜過濾單元，具有一束或任意設(shè)置的大量至少在一個(gè)端面開口的毛細(xì)管薄膜(1)，它們在一在薄膜開口端(2)端部附近區(qū)域內(nèi)澆注到要硬化成一固體頭部的密封層(3)內(nèi)，其中薄膜開口端(2)在密封層(3)的外側(cè)突出，其特征為密封層(3)設(shè)置在一間隔件(4)上，該間隔件具有一被毛細(xì)管薄膜(1)穿透的而對于待硬化成密封層(3)的澆注材料不可穿透的層。
2.按權(quán)利要求1的薄膜過濾單元，其特征為間隔件(4)由一孔板組成，它的孔(5)基本上無間隙地包圍毛細(xì)管薄膜(1)。
3.按權(quán)利要求1的薄膜過濾單元，其特征為間隔件(4)由一柔性塑料帶(12)組成，它具有用來安裝毛細(xì)管薄膜(1)的孔或側(cè)向槽(13)。
4.按權(quán)利要求3的薄膜過濾單元，其特征為塑料帶(12)螺線形卷繞，或塑料帶的各段合并成一多層的捆。
5.按權(quán)利要求1的薄膜過濾單元，其特征為間隔件(4)具有一由細(xì)顆粒固體和/或軟的物質(zhì)和/或薄膜組成的功能層，它被毛細(xì)管薄膜的末端刺穿。
6.按權(quán)利要求5的薄膜過濾單元，其特征為功能層設(shè)置在一配備孔的基體內(nèi)。
7.用于制造按權(quán)利要求1至6之任一項(xiàng)的薄膜過濾單元的方法，其中毛細(xì)管薄膜以伸出的末端裝在一間隔件內(nèi)，間隔件具有一被毛細(xì)管薄膜穿透的而對于澆注材料不可穿透的層，以及其中在間隔件上涂覆一由粘性澆注材料組成的密封層，它填滿在間隔件頂面突出的各毛細(xì)管薄膜之間直到薄膜末端下方一定高度處的空腔，并硬化成固體頭部。
8.按權(quán)利要求7的方法，其特征為采用帶孔的板，毛細(xì)管薄膜插入這些孔內(nèi)。
9.按權(quán)利要求8的方法，其特征為每個(gè)孔分別配設(shè)于一個(gè)毛細(xì)管薄膜。
10.按權(quán)利要求7的方法，其特征為間隔件具有一對于澆注材料不可穿透的層，它在毛細(xì)管薄膜裝入時(shí)被刺穿。
11.按權(quán)利要求10的方法，其特征為在毛細(xì)管薄膜裝入時(shí)被刺穿的層由細(xì)顆粒固體、軟的物質(zhì)或薄膜組成。
12.按權(quán)利要求7的方法，其特征為毛細(xì)管薄膜裝在一塑料帶的孔或側(cè)向槽內(nèi)，并將塑料帶卷成螺線形，或?qū)⑺芰蠋У母鞫魏喜⒊衫Α?br> 13.按權(quán)利要求7至12之任一項(xiàng)的方法，其特征為毛細(xì)管薄膜的突出到間隔件上方的末端在涂覆澆注材料時(shí)保持不被封閉。
14.按權(quán)利要求7至13之任一項(xiàng)的方法，其特征為澆注材料輸送到間隔件頂面上毛細(xì)管薄膜的旁邊。
15.按權(quán)利要求7至14之任一項(xiàng)的方法，其特征為澆注材料通過容納澆注材料的構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)孔輸入。
16.按權(quán)利要求7至15之任一項(xiàng)的方法，其特征為密封層分多層涂覆在間隔件上，在涂覆下一個(gè)層之前，底下的一層分別至少部分硬化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于液體或氣體介質(zhì)的薄膜過濾單元，具有一束至少在一個(gè)端面上開口的毛細(xì)管薄膜(1)，它們在一在薄膜開口端(2)端部附近的區(qū)域內(nèi)澆注到一要硬化成固體頭部的密封層(3)內(nèi)，其中薄膜開口端在密封層(3)的外側(cè)突出，密封層(3)設(shè)置在一間隔件(4)上，間隔件具有被毛細(xì)管薄膜(1)穿透的而對于待硬化成密封層(3)的澆注材料不可穿透的層。本發(fā)明的內(nèi)容還有薄膜過濾單元的制造方法。
文檔編號B29C70/84GK1913957SQ200580003373
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月27日
發(fā)明者S·舍費(fèi)爾, K·福森考爾, C·庫爾曼, A·克魯斯 申請人:科赫薄膜系統(tǒng)有限公司