一種新型中空纖維膜濾芯、過濾裝置及凈水壺的制作方法
【專利摘要】一種新型中空纖維膜濾芯、過濾裝置及凈水壺，包括凈水單元、產水管、濾芯殼，凈水單元包括中空纖維膜（1）、密封層(2)。所述中空纖維膜由多條中空纖維膜絲匯聚而成，中空纖維膜絲繞成“U形”，其特征是所述密封層結構為密閉中空立方體，密封層上設有開口，開口貫通密封層，所述密封層中空立方體安放在濾芯中，密封層在濾芯中間固定，密封層底部外表面與濾芯殼底上表面保持間距。本實用新型濾芯具有中空纖維膜組件填充密度高、料液側壓降低的特征。同時具有框板式濾芯料液流速高、抗污染、易清洗的特征。濾芯制作成本低，有較高的產水速度，膜的使用效率高，污垢不易沉積，便于清洗維護。
【專利說明】一種新型中空纖維膜濾芯、過濾裝置及凈水壺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種中空纖維膜濾芯，具體涉及一種具有新型結構的中空纖維膜濾芯。
[0002]本實用新型還涉及使用上述中空纖維膜濾芯的罐壺形凈水器和罐式或臺架式過濾裝置。
【背景技術】
[0003]膜分離技術是一種廣泛應用于溶液或氣體物質分離、濃縮和提純的分離技術。膜壁微孔密布，原液在一定壓力下通過膜的一側，溶劑及小分子溶質透過膜壁為濾出液，而大分子溶質被膜截留，達到物質分離及濃縮的目的。在凈水行業(yè)中，使用中空纖維膜做成濾芯來過濾凈化水質的技術被廣泛運用。
[0004]公知的中空纖維膜濾芯有二種形式，一種是將多根中空纖維膜絲聚集在一起，用密封材料密封中空纖維膜絲兩端。讓中空纖維膜絲均勻分散在密封材料中。并讓中空纖維膜絲一端內管保持封閉，另一端膜絲內管的保持暢通。膜絲兩端分別與濾芯殼體用密封材料密封固定；另一種濾芯如圖2所示，是將中纖維膜絲繞成“U”形，多根中空纖維膜絲聚集在一起，用密封材料密封固定“U”形開口端，并保持膜絲管暢通。中空纖維膜絲均勻分散在密封材料中，膜絲“U”形開口端與濾芯殼體用密封材料密封固定。這二種中空纖維膜濾芯的共同特點是，濾芯形狀均為長管狀，未凈化水經過膜絲管壁濾膜過濾后，所得凈水化從中空纖維膜管開口端流出；中空纖維膜內管開口端與殼體間的密封固定材料制作的密封層為平板狀結構；中空纖維膜管開口端在凈水裝置下端固定。采用上述中空纖維膜濾芯存在幾個問題。
[0005]一是，中空纖維膜絲管穿過的密封端，由于中空纖維膜的分布數(shù)量受到密封端平面面積大小限制，特別是凈水裝置為長管狀結構時，其密封端平面面積小，填充密度一定的情況下，分布的中空纖維膜管數(shù)量少，凈水化的產水通道小，凈水裝置產水速度低。
[0006]其次，在凈水過程中，由于上述中空纖維管開口端在凈水裝置下端，膜在凈水裝置下方固定。在重力作用下，未凈化水中的污垢沉積在底部。這使得膜絲的根部容易積存污垢，沉積的污垢不易離開，污垢逐漸堆積起來，向上積累，遮擋減少了膜絲的有效過濾面積，使得濾芯不易清洗，效率降低。
[0007]再者，上述中空纖維膜濾芯，多根中空纖維膜絲聚集在一起，為提高過濾效率，膜絲要求有較高的填充密度，膜絲束膜絲間上下緊密排列在一起，膜絲表面與未凈化水接觸不充分，膜絲在凈水時受水流影響產生的相對運動程度較低。這使得污垢容易在膜絲表面沉積，造成膜面堵塞，膜的效率降低。

【發(fā)明內容】

[0008]為解決以上問題，本實用新型提供一種新型中空纖維膜濾芯、過濾裝置及凈水壺，該濾芯有較多的產水通道，膜絲的根部不在濾芯底部，膜絲表面與未凈水化接觸充分，膜絲在凈水時受水流影響產生的相對運動程度高。
[0009]為達上述目的，本實用新型的技術方案是:一種新型中空纖維膜濾芯，如圖1所示，包括凈水單元、產水管、濾芯殼，所述凈水單元包括中空纖維膜(I)、密封層(2)。所述中空纖維膜由多條中空纖維膜絲匯聚成而成，中空纖維膜絲繞成“U形”;所述密封層結構為密閉中空立方體，密封層上設有開口，開口貫通密封層，開口數(shù)量不小于I條；所述密封層在濾芯中間固定，密封層底部外表面與濾芯殼底上表面保持間距。密封層底外表面與濾芯殼底上表面的間距h不小于5mm。中空纖維膜絲“U形”開口端從密封層外穿過密封層內表面，并用密封層固定，膜絲內管保持暢通，產水管連接到密封層開口上。
[0010]所述中空纖維膜可使用反滲透膜、納米濾膜、超濾膜和微濾膜。材料包括聚乙烯、聚丙烯、纖維素，醋酸纖維素、聚偏氟乙烯等，以及他們的復合材料。所述密封層，由粘合材料固化形成，粘合材料包括環(huán)氧樹脂、聚氨脂樹脂、聚烯烴樹脂等。所述中空立方體可以是空心球體、空心圓柱體或其它不規(guī)則中空立方體。為便于多個串聯(lián)使用和產品制造，本實用新型優(yōu)選空心圓柱體。
[0011]本實用新型圓柱密封層濾芯，如圖5所示，包括凈水單元、產水管。凈水單元如圖
3、圖4所示，包括中空纖維膜1、密封層2。產水管包括進水孔8、導向柱12。密封層由粘合材料凝固成空心圓柱體，密封層在濾芯中間固定，其與濾芯外殼4內壁保持間距，其間距(h)不小于5mm，密封層設兩開口，開口上下貫通。中空纖維膜絲I繞成“U形”，膜絲“U形”開口端從密封層外表面穿過密封層到其內表面。中空纖維膜用密封層固定，膜絲內管保持暢通。所述密封層內表面設有導向槽7,產水管外表面設有導向柱12,密封層通過導向槽7、導向柱12套裝在產水管上，密封層、產水管可單獨安裝、拆卸。產水管3上設有定位裝置11，凈水單元密封層的上下端面通過密封圈10由密封蓋9壓緊密封，密封蓋9與產水管螺接。
[0012]未凈化水5從中空纖維膜絲外表面進入中空纖維膜內管，中空纖維膜內管的凈化水通過產水管進水孔8進入產水管，過濾除去細菌或微生物在內的直徑在0.1um或者更細微的微粒，達到凈化水質目的。凈化水6由產水管收集使用。
[0013]本濾芯凈水單元可以單個使用，也可多個串聯(lián)使用，還可以多個串聯(lián)加并聯(lián)使用。
[0014]本實用新型濾芯，所述密封層變傳統(tǒng)平板狀結構為空心立體結構。這使得本濾芯密封層有更大的表面積。以直徑IOOmm高IOOmm的圓柱形濾芯為例:采用如圖2所示的平板狀結構其密封層表面積為nr2=3.14X50X50=7850mm2 ;若采用如圖5所示的中空圓柱體結構，該濾芯可做成一內徑為22mm,外徑為27mm,高IOOmm的密封層,其圓柱體內表面積為2 3irh=2X3.14X22X 100=13816mm2 (圓柱體二端表面積不計)，后者表面積是前者的1.76倍。在相同的填充密度下，其表面可分布更多的中空纖維膜絲，凈化水的產水通道多，凈水裝置產水速度快。
[0015]本實用新型濾芯，密封層在濾芯中間固定，其外表面與濾芯外殼內壁保持距離，密封層與外殼零接觸，未凈化水側膜絲與密封層結合部遠離濾芯底部，不同于如圖2所示傳統(tǒng)濾芯密封層與中空纖維膜在濾芯底部固定，密封層與濾芯外殼直接觸，未凈化水側膜絲與密封層結合部位于濾芯底部，因此在重力作用下，沉積在濾芯底部的污垢，不會積存在本濾芯密封層外表面的膜絲根部。這使得膜絲的有效過濾面積不易減少，膜的使用效率高。
[0016]進一步，上述濾芯通過產水管可以與殼體以螺紋、密封圈連接。各部件可以很容易地進行安裝和拆除，濾芯容易清洗，膜組件的更換成本較低。
[0017]再者，上述中空纖維膜濾芯，多根中空纖維膜絲平行聚集在一起，固定在密封層四周，密封層形成中空立體結構，多個濾芯可以串并聯(lián)使用，在產水管導流作用下，膜組件會產生強制性流動。膜絲束浮于未凈化水中，膜絲表面與未凈化水接觸充分。膜絲在凈水時受水流影響產生的相對運動程度較高。這使得污垢不易在膜絲表面沉積，膜的使用效率高。
[0018]進一步，本實用新型濾芯膜過濾單元采用中空纖維膜，濾芯的制作成本低于管式和框板式膜。
[0019]本實用新型濾芯具有中空纖維膜組件填充密度高、料液側壓降低的特征，同時具有框板式濾芯料液流速高、抗污染、易清洗的特征。本濾芯制作成本低，有較高的產水速度，膜的使用效率高，污垢不易沉積，便于清洗維護。
[0020]此外，本實用新型還涉及使用上述中空纖維膜濾芯的壺形凈水器和罐式或臺架式過濾裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0022]圖1是本實用新型中空纖維濾芯結構示意圖
[0023]圖2是傳統(tǒng)中空纖維濾芯示意圖
[0024]圖3、圖4是本實用新型濾芯模組結構示意圖
[0025]圖5是本實用新型濾芯元件示意圖
[0026]圖6、圖7是本實用新型濾芯產水管示意圖
[0027]圖8是本實用新型濾芯臺架式過濾裝置示意圖
[0028]圖9是本實用新型濾芯罐式過濾裝置示意圖
[0029]圖10是本實用新型濾芯壺形過濾裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0030]一種新型中空纖維膜濾芯，如圖5所示，包括凈水單元、產水管。凈水單元包括中空纖維膜1、密封層2。產水管如圖6、圖7所示，包括進水孔8、導向柱12、導向柱支柱13。密封層由粘合材料凝固成空心圓柱體，密封層在濾芯中間固定，密封層上設有開口，開口貫通密封層，開口數(shù)量不小于I條；所述密封層在濾芯中間固定，密封層底部外表面與濾芯殼底上表面保持間距，間距為25mm。中空纖維膜絲I繞成“U形”，膜絲“U形”開口端從密封層外表面穿過密封層到其內表面。中空纖維膜用密封層固定，膜絲內管保持暢通。產水管3上設有定位裝置11，凈水單元通過導向槽7、導向柱12套裝在產水管上，凈水單元密封層的上下端面通過密封圈10由密封蓋9壓緊密封，密封蓋9與產水管螺接。
[0031]未凈化水5從中空纖維膜絲外表面進入中空纖維膜內管，中空纖維膜內管的凈化水通過產水管進水孔8進入產水管，過濾除去細菌或微生物在內的直徑在0.1um或者更細微的微粒，達到凈化水質目的。凈化水6由產水管收集使用。
[0032]本濾芯凈水單元可以單個使用，也可多個串聯(lián)使用，還可以多個串聯(lián)加并聯(lián)使用。
[0033]實施案例一
[0034]一種臺架式過濾裝置，如圖8所示，包括本發(fā)明凈水單元14、產水管15、未凈化水5。本過濾裝置由2個凈水單元14串聯(lián)組成一過濾單元，多個過濾單元并聯(lián)安裝成臺架式過濾裝置；凈水單元(14)、產水管(15)可單獨安裝、拆卸。本過濾裝置安裝在未凈化水池中。未凈化水5通過過濾單元過濾，得到凈化水。凈水化由產水管收集使用。
[0035]本裝置模塊化過濾單元更換便捷，具有中空纖維膜和框板式過濾裝置優(yōu)點，適用于水處理量較大的場合。
[0036]實施案例二
[0037]一種罐式筒狀過濾裝置，如圖9所示，包括本實用新型凈水單元14、殼體16、未凈化水進口 17、產水管3、排污口 18。3組凈水單元14上下串聯(lián)地安裝在產水管3上，凈水單元14、產水管3可單獨安裝、拆卸。未凈化水5通過未凈化水進口 17進入，經凈水單元14過濾后，凈化水6由產水管3出口輸出。
[0038]本裝置可以單個使用代替家用凈水器凈水濾芯，也可以多個以串、并聯(lián)的方式安裝安裝在自來水管線上，還可以以增壓泵增壓方式促進未凈化水通過濾芯過濾。
[0039]實施案例三
[0040]一種凈水壺，如圖10所示，包括壺體19、前置過濾盒20，其特征是不少于I個凈水單元14上下串聯(lián)安裝在前置過濾盒下端；凈水單元14與前置過濾盒20可單獨安裝、拆卸。過濾組件間螺接，并用密封圈密封。所述凈水濾盒盒體上下貫通。
[0041]第一濾盒21內裝銀離子活性碳過濾介質，濾除水中異味、氯氣、農藥殘留等；第二濾盒22內裝有KDF55金濾媒介質。KDF55是一種高純度的銅鋅合金。它是利用銅和鋅在水中的氧化還原反應，或者說是一種電化學反應，來濾除水中的重金屬，如(鉛、汞、銅、鐵等)、氯、硫化氫。
[0042]未凈化水經第一濾盒、第二濾盒后，經本實用新型中空纖維膜濾芯過濾，去除直徑在0.1um或者更細微的微粒，達到凈化水質目的。凈水化進入壺體下部貯存使用。由于本實用新型中空纖維膜濾芯凈水速度快，特別適用于依靠水位壓力差，不用外力增壓的凈水壺。
[0043]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為實用新型的保護范圍，這些都不會影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。
【權利要求】
1.一種新型中空纖維膜濾芯，包括凈水單元、產水管、濾芯殼，凈水單元包括中空纖維膜(I)、密封層(2)，所述中空纖維膜由多條中空纖維膜絲匯聚而成，中空纖維膜絲繞成“U形”，其特征是所述密封層結構為密閉中空立方體，密封層上設有開口，開口貫通密封層，所述密封層在濾芯殼的中間固定，密封層底部外表面與濾芯殼底上表面保持間距。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型中空纖維膜濾芯，其特征是所述中空立方體為空心球體、或空心圓柱體或其它不規(guī)則中空立方體。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型中空纖維膜濾芯，其特征是所述密封層上設有開口，開口數(shù)量不小于I道。
4.根據(jù)權利要求1所述的新型中空纖維膜濾芯，其特征是密封層底部外表面與濾芯殼底上表面的間距(h)不小于5mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的新型中空纖維膜濾芯其特征是，所述密封層內表面設有導向槽(7)，產水管外表面設有導向柱(12)，密封層通過導向槽(7)、導向柱(12)套裝在產水管上，密封層、產水管可單獨安裝、拆卸。
6.根據(jù)權利要求1所述的新型中空纖維膜濾芯其特征是，所述凈水單元可以單個使用，也可多個串聯(lián)使用，還可以多個串聯(lián)加并聯(lián)使用。
7.一種臺架式過濾裝置，包括本實用新型凈水單元(14)、產水管(15)、未凈化水(5)，其特征是本過濾裝置由不少于2組的過濾單元并聯(lián)構成，所述過濾單元由不少于2組的凈水單元(14)串聯(lián)組成；凈水單元(14)、產水管(15)可單獨安裝、拆卸。
8.一種罐式筒狀過濾裝置，包括本實用新型凈水單元(14)、殼體(16)、未凈化水進口(17)、產水管(3)、排污口(18)，其特征是不少于2個的凈水單元(14)上下串聯(lián)安裝在產水管(3)上；凈水單元(14)、產水管(3)可單獨安裝、拆卸。
9.一種凈水壺，包括壺體(19)、凈水單元(14)、前置過濾盒(20)，其特征是凈水單元(14)安裝在前置過濾盒下端；凈水單元(14)與前置過濾盒(20)可單獨安裝、拆卸。
【文檔編號】B01D63/02GK203564969SQ201320629047
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權日:2013年10月12日
【發(fā)明者】顏小平, 呂靜, 張海渝 申請人:重慶喜爾創(chuàng)科技有限責任公司