專利名稱：卷式電除鹽器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種卷式電除鹽器組件，尤其涉及一種端蓋整體包覆，組件密封性改良的卷式電除鹽器組件。
背景技術(shù)：
在電子、電力、生物、制藥化工等諸多領(lǐng)域中，對高純水或者超純水都有著廣泛的需求。EDI(電除鹽)技術(shù)，是近年來出現(xiàn)的一項創(chuàng)新的高/超純水制備技術(shù)。它把傳統(tǒng)的電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點，又彌補(bǔ)了離子交換不能連續(xù)工作、需消耗酸堿再生的不足，這些顯著優(yōu)勢使得該技術(shù)在各個行業(yè)的純水制備中得以迅速地推廣。
電除鹽組件一般包括組件外殼，以及布置于殼體之內(nèi)的正負(fù)電極，位于正負(fù)電極之間的，交替布置的陰、陽離子交換膜，以及由陰陽膜所分隔而成的電極室、濃水室和淡水室。從結(jié)構(gòu)形式而言，電除鹽組件一般可分為板框式結(jié)構(gòu)和卷式結(jié)構(gòu)。如中國專利CN2327675Y，CN2394705Y和美國專利USP6,190,528B1公開了一種螺旋卷式EDI組件，其結(jié)構(gòu)簡單，包括圓筒形外殼，設(shè)于圓筒形外殼內(nèi)部的陰極，陽極，陰陽離子交換膜，淡水室中的離子交換樹脂，及濃水市中的支撐材料。其中，中心管兼作一電極和濃水分布管，離子交換膜及結(jié)構(gòu)支撐材料圍繞中心管呈螺旋卷式纏繞布置。圓筒形組件兩端設(shè)有端蓋，端蓋固定于中心管，端蓋與外殼以及端蓋與中心管間實行密封設(shè)計。
在現(xiàn)有電除鹽組件中，端蓋部分的結(jié)構(gòu)從上至下分為塑料外蓋，金屬增強(qiáng)壓蓋，塑料注塑內(nèi)蓋，位于端蓋下部的組件內(nèi)芯內(nèi)圈和集(配)水板。其中端蓋(金屬增強(qiáng)壓蓋和塑料注塑內(nèi)蓋)通過螺母與組件中心管鎖緊固定。塑料注塑內(nèi)蓋與組件外殼之間，組件內(nèi)芯內(nèi)圈與組件外殼之間，塑料注塑內(nèi)蓋與中心管之間分別設(shè)計有密封結(jié)構(gòu)，密封采用密封圈方式。由此構(gòu)成整個EDI組件的密封體系。在組件使用時，組件內(nèi)部壓力將施加于塑料注塑內(nèi)蓋和金屬增強(qiáng)壓蓋，并主要由金屬增強(qiáng)壓蓋承擔(dān)。由于金屬增強(qiáng)壓蓋(不銹鋼)和塑料注塑內(nèi)蓋是完全分離的結(jié)構(gòu)部件，金屬增強(qiáng)壓蓋(不銹鋼)和塑料注塑內(nèi)蓋只是在組件中心管處鎖緊固定，它們在組件外殼處并無鎖定結(jié)構(gòu)。這樣一來當(dāng)組件內(nèi)壓力增加時，金屬增強(qiáng)壓蓋(不銹鋼)和塑料注塑內(nèi)蓋的外沿會出現(xiàn)形變。當(dāng)組件內(nèi)部壓力增高時，內(nèi)蓋的外沿部分由于壓力的作用會出現(xiàn)外翻現(xiàn)象，這種形變會造成和塑料注塑內(nèi)蓋與組件外殼間的密封不良或失效，從而發(fā)生組件泄漏問題。
組件中淡水與外界之間，和淡水與電極水之間分別只有一道密封結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于密封是采用面密封原理，因此對組件外殼內(nèi)表面密封面處的表面質(zhì)量和外殼的同心度都要求較高。如果組件外殼內(nèi)壁密封面有缺陷，或組件外殼同心度不好，密封圈(如X形密封圈)與殼體內(nèi)壁間的密封就會不良，從而將會造成組件內(nèi)漏(淡水與極水間)，而影響產(chǎn)水水質(zhì)；或者造成組件外漏(淡水與外界間)，影響組件的正常使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型主要是提供了一種整體包覆式的端蓋，其結(jié)構(gòu)合理密封好，抗壓能力好，使得卷式電除鹽器組件的形變小，降低了組件出現(xiàn)內(nèi)漏或外漏現(xiàn)象的可能性；解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的組件端蓋外沿壓力形變問題和組件端蓋密封問題(內(nèi)漏和外漏問題)，以及由此產(chǎn)生的電除鹽器組件操作壓力受到限制，影響組件的操作性能；對組件外殼的內(nèi)表面質(zhì)量以及尺寸精度要求也較高，導(dǎo)致組件外殼制造成本高提高。
本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種有電極的另一極，在中心管和外殼間設(shè)置有交替布置的陰陽離子交換膜，由陰陽離子交換膜分隔出濃水室和淡水室，形成內(nèi)芯，在中心管和外殼上設(shè)置有端蓋，端蓋與中心管間采用連接件連接，端蓋與外殼間設(shè)置有密封圈，所述的端蓋是以鋼件為骨架，外面采用塑料整體包覆成一體。骨架是采用不銹鋼澆鑄技術(shù)產(chǎn)生，可以是整體沖壓成型，也可以是焊接而成，然后利用注塑覆蓋技術(shù)將不銹鋼骨架用電絕緣性的高分子材料將其整體覆蓋，形成一個外形類似原來塑料注塑內(nèi)蓋的新增強(qiáng)壓蓋，將端蓋整體注塑包覆的電絕緣材料可以是可注塑加工的任何高分子材料，如聚烯烴類，工程塑料類，熱塑性彈性體等。不銹鋼骨架的厚度就由2毫米增加到約4厘米，從而大大提高了它的抗繞強(qiáng)度，而且包覆式端蓋可以有效的阻止端蓋的型形變，而且采用電絕緣的塑料作整體澆鑄包覆，也保證了組件的電絕緣性。
作為優(yōu)選，所述的密封圈是由X-型密封圈與O-型密封圈交錯排列構(gòu)成。即X-型密封圈下面設(shè)置O-型密封圈，然后再在下面設(shè)置X-型密封圈，如此反復(fù)交錯排列。
作為優(yōu)選，所述的端蓋的下底邊呈楔形，O-型密封圈就設(shè)置在端蓋與外殼形成的楔形間隙中。采用O-形密封圈的溝槽橫截面為三角形狀，當(dāng)O-型密封圈兩側(cè)受到壓力不同時，必然形成向低壓側(cè)偏移的趨勢，則O-型密封圈受到擠壓形變越來越大，因此而具有“自密封”的作用，降低了對外殼的要求。
作為優(yōu)選，所述的端蓋下底邊的楔形角為5°-75°。
作為優(yōu)選，所述的X-型密封圈有兩個，一個設(shè)置在O-型密封圈上的端蓋與外殼間，一個設(shè)置在O-型密封圈下的外殼與內(nèi)芯內(nèi)圈之間。采用O-形密封圈后，在淡水與濃水間的密封由原來的一道X-形密封圈變成了兩道密封，X-形密封圈和O-形密封圈，對淡水與濃水之間的隔絕起到了“雙保險”的作用，類似地，淡水室與組件外部也具有兩道密封，這樣一來就保險”的作用，類似地，淡水室與組件外部也具有兩道密封，這樣一來就保證了組件不發(fā)生內(nèi)漏或外漏。
作為優(yōu)選，所述的端蓋的骨架是以與中心管相接的中心孔為中心，呈輻射狀均勻布置有加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋的數(shù)目為3-10根。
作為優(yōu)選，所述在端蓋外輪廓呈圓拱狀。此種設(shè)計承壓能力更好。
作為優(yōu)選，所述在端蓋上兩根加強(qiáng)筋之間設(shè)置有淡水和產(chǎn)水進(jìn)出口。
因此，本實用新型不僅提高了卷式電除鹽組件的耐壓性能，從而保證了其操作性能，有效地防止或減輕了組件的內(nèi)漏或外漏現(xiàn)象，同時也降低了制造成本。


附圖1是卷式電除鹽器的整體視圖。
附圖2是卷式電除鹽器的端蓋剖視圖。
附圖3是卷式電除鹽器的密封結(jié)構(gòu)剖視圖。
附圖4是卷式電除鹽器的密封結(jié)構(gòu)剖視圖的放大圖。
附圖5是卷式電除鹽器組件耐壓/密封性試驗裝置示意圖。
具體實施事例下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
實施例1如附圖1或2所示，卷式電除鹽器組件以中心管1為軸心，且將其作為電極的陽極，與其同心的外殼2作為電極的陰極，兩電極設(shè)置有直流電源；在中心管1外有布置有若干個濃、淡水流道，濃、淡水通道間均設(shè)有的網(wǎng)隔板和陰陽離子交換膜，淡水通道內(nèi)還填充有離子交換樹脂，其構(gòu)成組件內(nèi)芯，以中心管1為軸心，將其呈螺旋狀卷制成個圓柱體。在中心管1上方套有拱形端蓋3，將同心的端蓋3套上后，采用螺栓形式將兩者固定。端蓋3是采用不銹鋼增強(qiáng)件作為骨架4整體沖壓成型，然后利用注塑覆蓋技術(shù)將不銹鋼立式支撐筋用電絕緣性的高分子材料，如聚烯烴類，工程塑料類，熱塑性彈性體等將其整體覆蓋，形成一個外形類似原來塑料注塑內(nèi)蓋的新增強(qiáng)壓蓋，其厚度可以達(dá)到4cm。在端蓋3上以中心管1為軸心均勻布置有6根加強(qiáng)筋8，端蓋3上設(shè)置有中心管1濃水進(jìn)出口，淡水和產(chǎn)水進(jìn)出口及測試取樣口。由于端蓋3是采用整體構(gòu)成，這樣的結(jié)構(gòu)配置使得端蓋3尤其是端蓋3邊部的抗撓強(qiáng)度大大提高，提高了整個組件的耐壓性能；而且，采用電絕緣的塑膠作整體澆鑄包覆，也保證了組件的電絕緣性。
端蓋3的下底邊呈楔形，楔形角為45°，在端蓋3與外殼2間形成的楔形間隙7中設(shè)有一個O-型密封圈6，當(dāng)O-型密封圈6兩側(cè)受到壓力不同時，必然形成向低壓側(cè)偏移的趨勢，則O-型密封圈6受到擠壓形變越來越大，因此而具有“自密封”的作用，降低了對外殼的要求。在O-型密封圈6上方，端蓋3與外殼2間還設(shè)置有X-形密封圈5，在O-型密封圈6下方，外殼2與組件內(nèi)芯內(nèi)圈9間也設(shè)有X-形密封圈5(如附圖3、4)。X-形密封圈5和O-形密封圈6，對淡水與濃水之間的隔絕起到了“雙保險”的作用，類似地，淡水室與組件外部也具有有兩道密封，這樣一來就保證了組件不發(fā)生內(nèi)漏或外漏。
將采用本實用新型的端蓋的卷式電除鹽組件與高壓泵、閥門、管道等連接成一套耐壓/密封性試驗裝置(如圖5所示)。
試驗方法高壓泵提供水壓＞10bar，通過球閥BV101調(diào)節(jié)組件淡水進(jìn)水壓力，由壓力表PI01(量程0-10bar)指示；通過球閥BV102調(diào)節(jié)組件淡水出水背壓，由壓力表PI02(量程0-10bar)指示。組件濃水室灌滿水后封堵。從進(jìn)水壓力4.0bar開始測試，保壓5min，觀察密封情況，用塞尺測量內(nèi)蓋與外殼端面的縫隙。每端測固定二點，成90°分布。然后每次進(jìn)水壓力增加0.5bar，直至進(jìn)水壓力增加至10bar，每次分別保持靜壓15min。記錄結(jié)果如下表。
試驗對象整體包覆式增強(qiáng)端蓋共27只，采用雙道密封結(jié)構(gòu)，徑向密封為X-型硅膠圈，角密封為O-型橡膠圈。進(jìn)水壓力從4.0Bar開始測試，穩(wěn)定5min后觀察各處密封點的密封情況，用塞尺測量內(nèi)蓋與外殼端面的縫隙。每端測固定二點，成90°分布。然后分別在6.0Bar和8.0Bar壓力下重復(fù)上述試驗，記錄測量結(jié)果。其耐壓形變量見下表1。
表1.組件壓力測試結(jié)果

測試結(jié)果表明，使用本實用新型的端蓋的卷式電除鹽組件，在操作壓力8.0bar時，經(jīng)過測試試驗的端蓋，未檢查出有塑性變形現(xiàn)象，端蓋外沿形變平均小于1.0mm。對比使用原由分體式端蓋組件壓力測試結(jié)果，當(dāng)壓力為6Bar時，塑料注塑內(nèi)蓋外沿外翻造成的縫隙可達(dá)10mm以上。
權(quán)利要求1.一種卷式電除鹽器組件，包括作為電極一極的中心管(1)和與其同心外殼(2)，外殼(2)上設(shè)有電極的另一極，在中心管(1)和外殼(2)間設(shè)置有交替布置的陰陽離子交換膜，由陰陽離子交換膜分隔出濃水室和淡水室，形成內(nèi)芯，在中心管(1)和外殼(2)上設(shè)置有端蓋(3)，端蓋(3)與中心管(1)間采用連接件連接，端蓋(3)與外殼(2)間設(shè)置有密封圈，其特征在于所述的端蓋(3)是以鋼件為骨架(4)，外面采用塑料整體包覆成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷式電除鹽器組件，其特征在于所述的密封圈是由X-型密封圈(5)與O-型密封圈(6)交錯排列構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的卷式電除鹽器組件，其特征在于所述的端蓋(3)的下底邊呈楔形，O-型密封圈(6)就設(shè)置在端蓋(3)與外殼(2)形成的楔形間隙(7)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的卷式電除鹽器組件，其特征在于所述的端蓋(3)下底邊的楔形角為5°-75°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的卷式電除鹽器組件，其特征在于所述的X-型密封圈(5)有兩個，一個設(shè)置在O-型密封圈(6)上的端蓋(3)與外殼(2)間，一個設(shè)置在O-型密封圈(6)下的外殼與內(nèi)芯內(nèi)圈(9)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的卷式電除鹽器組件，其特征在于所述的端蓋(3)的骨架(4)是以與中心管(1)相接的中心孔為中心，呈輻射狀均勻布置有加強(qiáng)筋(8)，加強(qiáng)筋(8)的數(shù)目為3-10根。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷式電除鹽器組件，其特征在于所述的端蓋(3)的骨架(4)是以與中心管(1)相接的中心孔為中心，呈輻射狀均勻布置有加強(qiáng)筋(8)，加強(qiáng)筋(8)的數(shù)目為3-10根。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的卷式電除鹽器組件，其特征在于所述在端蓋(3)外輪廓呈圓拱狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的卷式電除鹽器組件，其特征在于所述在端蓋(3)上兩根加強(qiáng)筋(8)之間設(shè)置有淡水和產(chǎn)水進(jìn)出口。
專利摘要本實用新型涉及一種端蓋整體包覆，組件密封性改良的卷式電除鹽器組件。包括作為電極一極的中心管和與其同心電極另一極的外殼，在中心管和外殼間設(shè)置有交替布置的陰陽離子交換膜，由陰陽離子交換膜分隔出濃水室和淡水室，形成內(nèi)芯，在中心管和外殼上設(shè)置有端蓋，端蓋與中心管間采用連接件連接，端蓋與外殼間設(shè)置有密封圈，所述的端蓋是以鋼件為骨架，外面采用塑料整體包覆成一體。本實用新型提供了一種整體包覆式的端蓋，其結(jié)構(gòu)合理密封好，降低了組件出現(xiàn)內(nèi)漏或外漏現(xiàn)象的可能性；解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的組件端蓋外沿壓力形變問題和組件端蓋密封問題，以及由此產(chǎn)生的電除鹽器組件操作壓力受到限制，影響組件的操作性能的問題。
文檔編號C02F1/469GK2744671SQ20042011071
公開日2005年12月7日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者李光輝, 潘鴻舞, 巢新民 申請人:浙江歐美環(huán)境工程有限公司