專利名稱：膜組件以及用于制造膜組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜組件(membrane module)，其包括由多個(gè)陶瓷中空纖維膜組成的捆束(bundle)，該捆束的至少一端具有陶瓷凸緣。具有陶瓷中空纖維膜的膜組件例如可用于分離氣體和液體的分離處理以及用于集中氣體和液體的集中處理。由于表面/體積比相對很大，因此集中和分離處理的效率高。纖維膜的兩端幾乎總有凸緣。
背景技術(shù)：
這種膜組件可從歐洲專利申請EP 0 941 759A中獲知。在這里，凸緣由燒結(jié)的陶瓷坯泥(ceramic paste)制成。燒結(jié)處理相對較貴并且復(fù)雜，因此這樣制造的膜組件也相對較貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種前序部分中所描述類型的膜組件，其可以比公知的膜組件更低廉地制造，并且比公知的膜組件更簡單。為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的膜組件的特征在于，凸緣由混凝土制成?；炷涟ㄒ子诩庸げ⑶业土奶沾刹牧?。在使用由混凝土制成的凸緣的情況下，膜組件適合于在高溫下應(yīng)用，其特別耐化學(xué)腐蝕并且機(jī)械性能很好，因此根據(jù)本發(fā)明的膜組件的應(yīng)用范圍廣、使用壽命高。
關(guān)于混凝土，原則上在市場上可得到的任何混凝土都適合在此使用。凸緣優(yōu)選地由耐火混凝土制成。因此，可以用于更高的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的膜組件的一實(shí)施例的特征在于，凸緣覆蓋有氣密涂層，優(yōu)選為陶瓷涂層或者釉涂層。
本發(fā)明還涉及一種制造根據(jù)本發(fā)明的膜組件的方法，該膜組件由通過多個(gè)陶瓷中空纖維膜組成的捆束構(gòu)成，該捆束的至少一端具有凸緣。這種方法也可以從歐洲專利申請EP 0 941 759A中獲知。
關(guān)于該方法，本發(fā)明的特征在于，首先密封纖維膜的至少一端，隨后在模具中圍繞纖維膜的密封端制造混凝土凸緣，之后等到混凝土硬化(hardening)，最后打開纖維膜的端部。
為了制造凸緣，優(yōu)選地，首先將流態(tài)混凝土(fluid concrete)灌入模具中，隨后將纖維膜組成的捆束的一端放置在流態(tài)混凝土中?？梢允褂美缯惩粱蛘攮h(huán)氧樹脂作為密封劑。凸緣的材料(混凝土)也可以被用作密封劑。通常在混凝土硬化之后，以同樣的方式在纖維膜組成的捆束的另一端上制造第二凸緣。
為了使得纖維膜之間的空間很好地填充混凝土，這是膜組件良好工作所必須的，根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)施例的特征在于，當(dāng)將纖維膜放置到模具中時(shí)，使纖維膜彼此保持一定距離。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)例如可以通過將纖維膜插入具有孔的板中，在這里板與纖維膜的端部保持一定距離，從而使得該板不會進(jìn)入混凝土中。
為了防止纖維膜從混凝土中吸水而降低混凝土的質(zhì)量，根據(jù)本發(fā)明方法的又一實(shí)施例的特征在于，在纖維膜的端部接觸到混凝土之前，將纖維膜放置在液體中一段時(shí)間，優(yōu)選為放置在水中一段時(shí)間。
對于膜組件的尺寸和形狀的精度要求很高。為了獲得具有高精度的膜組件，根據(jù)本發(fā)明方法的又一實(shí)施例的特征在于，在纖維膜組成的捆束放置在模具中之前，首先將它放入管中，之后將該管放入緊密配合的模具中，該管的壁垂直于底部。這樣，可以確保纖維膜垂直于凸緣，從而使得膜組件具有很高的形狀精度。
根據(jù)本發(fā)明方法的又一實(shí)施例的特征在于，在硬化時(shí)，混凝土凸緣保持在水中，之后干燥該混凝土凸緣。
根據(jù)本發(fā)明方法的又一實(shí)施例的特征在于，在硬化之后，鋸掉凸緣和纖維膜的端部，從而打開纖維膜的端部并且將它們切割為正確的長度，之后將該膜組件加熱到至少1000℃，優(yōu)選為1200-1400℃。
根據(jù)本發(fā)明方法的又一實(shí)施例的特征在于，在混凝土硬化時(shí)，模具與混凝土中的纖維膜一起振動。因此，可以用混凝土更好地填充纖維膜之間的空間。此外，優(yōu)選地，在硬化時(shí)，將用于加速硬化處理的催化劑加入混凝土中和/或升高溫度。
優(yōu)選地，在制造膜組件之后，至少對凸緣施加諸如釉涂層之類的氣密涂層，從而使凸緣不透氣。此外，在上釉之前，優(yōu)選地對膜組件進(jìn)行熱處理工藝，從而使得膜組件消除應(yīng)力。
此外，在制成膜組件之后，優(yōu)選地，涂覆纖維膜。


下面將根據(jù)附圖更充分地說明本發(fā)明，該附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施例。在這些附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明方法制造的膜組件的側(cè)視圖；圖2示出了從上方觀察的膜組件的視圖；圖3示出了用于制造膜組件的裝置，其中該裝置拆開以顯示出各部件；圖4示出了從上方觀察的該裝置的模具的視圖；圖5示出了在該方法第一步驟期間其內(nèi)放置有纖維膜的裝置；圖6示出了在該方法第二步驟期間的該裝置。
具體實(shí)施例方式
在圖1和圖2中，以側(cè)視圖和從上方觀察的視圖示出了由通過多個(gè)陶瓷中空纖維膜5組成的捆束3構(gòu)成的膜組件1，該捆束3的各端均具有由耐火混凝土制成的凸緣7、9。關(guān)于混凝土，例如可以使用由荷蘭的Goudkade 16，2802 AA Gouda，Gouda Vuurvast公司制造的Flucon 180 TFF耐火混凝土。纖維膜可以被涂覆或者也可以不被涂覆，并且凸緣可以由陶瓷涂層或釉涂層密封或者也可以不由陶瓷涂層或釉涂層密封?；谙旅鎱⒖紙D3至圖6進(jìn)行的說明，將描述根據(jù)本發(fā)明制造這種膜組件的方法的一實(shí)施例。
在圖3中，示出了用于制造膜組件的裝置11，其中各個(gè)單獨(dú)的部件已經(jīng)被拆開。為了清楚起見，在圖4中示出了從上方觀察的下部部件，即模具13的視圖。裝置11包括模具13和可滑動進(jìn)入緊密配合的模具中的管15。在管的端部17、19處的內(nèi)徑增大一定距離，從而可以將環(huán)21或者環(huán)23放置在其中。
模具13具有底部25和壁27，并且例如由聚丙烯、聚四氟乙烯、涂覆有聚四氟乙烯的鋁或者與用于制造凸緣的鑄塑用料(casting material)不會相互作用或者粘附的任意一種材料制成。壁27的下部33在內(nèi)部35處略微呈錐形，從而便于移出在其中制造的凸緣。為了便于從模具進(jìn)一步移出凸緣，在模具13的底部25上放置小板36，在發(fā)生硬化之后，通過將螺栓37旋入底部25中的具有螺紋的孔38而將該板推開。
壁的上部29的內(nèi)部39為階梯狀，其中上階的內(nèi)徑等于或略微大于管15的外徑。
環(huán)21的內(nèi)壁41的一端呈錐形，而環(huán)23的內(nèi)壁43呈錐形并且與模具13的壁27的下部33的內(nèi)壁35具有相同形狀。管15、環(huán)21和環(huán)23優(yōu)選地由與模具13相同的材料制成。
首先，已經(jīng)被燒制(fire)的陶瓷纖維膜5的端部被放置在水中一段時(shí)間，所以在此之后它們不會從大量的流態(tài)混凝土中吸水，從而不會降低混凝土的質(zhì)量。
接下來，用諸如粘土或者環(huán)氧樹脂之類的粘性密封劑將纖維膜5的端部密封，并將流態(tài)混凝土47(混合有32ml水的400克混凝土粉末)灌入模具13中。在灌注混凝土之前，將小板36放置在模具13中。
為了使得凸緣垂直于纖維膜，首先將纖維膜5保持在環(huán)21中。該環(huán)21放置在預(yù)先滑動進(jìn)入緊密配合的模具13中的管15中，同時(shí)將纖維膜5組成的捆束推入流態(tài)混凝土47中。
隨后，混凝土47可以硬化。在硬化時(shí)，優(yōu)選使混凝土在水中保持24小時(shí)。如有必要，可以通過振動整個(gè)單元和/或給混凝土添加催化劑以加速硬化。此后將螺栓37旋入孔38中，從而使得小板36推動剛由模具13制成的凸緣。隨后，具有環(huán)21的管15從纖維膜組成的捆束3滑出，并且從管15中移走環(huán)21。之后，在室溫下干燥凸緣，或者如果有必要，在升高的大約60℃的溫度下干燥凸緣。
隨后，環(huán)23滑入管15的一端，并且纖維膜組成的捆束3再次滑入該管中，同時(shí)通過附加的環(huán)23夾持已制成的凸緣7，見圖6?，F(xiàn)在，使用與上述相同的方法制造另一個(gè)凸緣，并且具有環(huán)23的管15從纖維膜組成的捆束3滑出。
此后，通過鋸掉其內(nèi)具有纖維膜的密封端的、凸緣的端部45而打開纖維膜5的端部。在已制成膜組件之后，對它進(jìn)行熱處理工藝，從而強(qiáng)化該膜組件并且使其消除應(yīng)力和防止收縮。為此，將膜組件加熱大約22小時(shí)長的時(shí)間，其中的2小時(shí)達(dá)到最高溫度1200到1400℃。最后，將陶瓷涂層或者釉涂層施加于凸緣從而使得它們不透氣，并且也可以將涂層施加于纖維膜。
盡管上面根據(jù)附圖對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)注意到本發(fā)明并不受限于附圖所示的實(shí)施例。本發(fā)明也可擴(kuò)展至權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)的不同于附圖所示實(shí)施例的所有實(shí)施例。因此，例如，提到的環(huán)可以由設(shè)有孔的盤所代替，其中纖維膜可以穿過這些孔放置，從而保持纖維膜彼此以一定距離間隔開，從而可以使流態(tài)混凝土更好地進(jìn)入到纖維膜之間。
權(quán)利要求
1.膜組件，包括由多個(gè)陶瓷中空纖維膜組成的捆束，該捆束的至少一端具有陶瓷凸緣，其特征在于，所述凸緣由混凝土制成。
2.如權(quán)利要求1所述的膜組件，其特征在于，所述凸緣由耐火混凝土制成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的膜組件，其特征在于，所述凸緣覆蓋有氣密涂層。
4.如權(quán)利要求3所述的膜組件，其特征在于，該氣密涂層為陶瓷涂層或者釉涂層。
5.用于制造如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的膜組件的方法，其中該膜組件由通過多個(gè)陶瓷中空纖維膜組成的捆束構(gòu)成，該捆束的至少一端具有凸緣，其特征在于，首先密封所述纖維膜的至少一端，隨后在模具中在所述纖維膜的密封端上制造混凝土凸緣，之后等到混凝土硬化，最后打開所述纖維膜的端部。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，為了制造所述凸緣，首先將流態(tài)混凝土灌入該模具中，之后將所述纖維膜組成的捆束的一端放到流態(tài)混凝土中。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，當(dāng)將所述纖維膜放置到該模具中時(shí)，所述纖維膜彼此保持一定距離。
8.如權(quán)利要求5、6或7所述的方法，其特征在于，在所述纖維膜的一端接觸到混凝土之前，首先將所述纖維膜放置在液體中一段時(shí)間，優(yōu)選放置在水中一段時(shí)間。
9.如上述權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在將所述纖維膜組成的捆束放置在該模具中之前，首先將該捆束放入一管中，之后將該管放置于緊密配合的模具中，該管的壁垂直于底部。
10.如上述權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在硬化所述混凝土凸緣時(shí)將所述混凝土凸緣保持在水中，之后干燥所述混凝土凸緣。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在硬化之后，鋸掉所述凸緣和所述纖維膜的端部，從而打開所述纖維膜的端部并且將它們切割為正確的長度，之后將該膜組件加熱到至少1000℃。
12.如上述權(quán)利要求5至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在混凝土硬化時(shí)，使模具與混凝土中的所述纖維膜一起振動。
13.如上述權(quán)利要求5至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在制造該膜組件之后，至少對所述凸緣施加氣密涂層。
14.如上述權(quán)利要求5至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在制造該膜組件之后，對所述纖維膜進(jìn)行涂覆。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的膜組件的特征在于，其具有混凝土凸緣。這種膜組件是通過以下過程制造的，即，首先使用粘性密封劑密封由多個(gè)陶瓷纖維膜5組成的捆束3的一端，隨后將該捆束3壓入模具中的大量流態(tài)混凝土47中。在大量混凝土47硬化之后，對捆束3的另一端重復(fù)進(jìn)行該處理。最后，通過鋸掉一片凸緣而打開纖維膜5的端部。
文檔編號B01D63/02GK101022880SQ200580024915
公開日2007年8月22日 申請日期2005年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者林斯·艾利·特普斯特拉, 魯?shù)隆ね埂ぜs翰尼斯·迪爾瑞斯, 桑德·約翰尼斯·埃弗斯坦 申請人:篩網(wǎng)Cepa配給有限公司