專利名稱：模塊式的膜殼、膜殼元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜殼元件，所述膜殼元件由內(nèi)部元件、纖維纏繞部和外殼構(gòu)成，本發(fā)明 還涉及所述膜殼元件的制造方法。
背景技術(shù)：
獲得飲用水和水處理變得越來越重要。對于通過海水脫鹽以及處理微咸水來獲取 飲用水多數(shù)使用反滲透法、也稱為逆滲透法，或者采用納米和超過濾法。為了實施滲透法或 者為了過濾水或其它液體，經(jīng)常使用膜元件形式的膜。通常此時采用卷式(螺旋)膜，對于 卷式膜，膜片繞一滲透管纏繞。所纏繞的膜元件裝入一耐壓的膜殼/殼體中，所述膜殼通常 承受在16至IOObar的數(shù)量大小的工作壓力。通常，如在海水或微咸水脫鹽設(shè)備中使用的 膜殼容納多個串聯(lián)設(shè)置、相互連接的膜元件。用于反滲透的膜殼這里具有例如1至7米的 長度并具有適于容納2. 5、4、8和16英寸的膜元件的直徑。特別是在納米和超過濾中這些 尺寸與相應(yīng)的使用區(qū)域相關(guān)地變化。如可用于反滲透的膜元件例如由EP 0 601 301 Bl已 知。由于壓力載荷對于其中裝入膜元件的膜殼提出了很高的要求。與例如壓力管不 同，膜殼必須承受較高的力，因為對于反滲透法工作壓力例如為16至84bar。此外膜殼的圓 柱體/缸體必須承受封閉的頂端的力，所述力特別是在端部區(qū)域與徑向壓力相疊加。與壓 力管不同，膜殼還必須具有高的精度，由此膜元件可以裝入膜殼中。對于膜殼因此需要小得 多的制造公差，并且殼體必須在沿著軸線的任何位置都具有接近圓形的橫截面并具有相同 的尺寸。為了實現(xiàn)這種高精度，目前為止膜殼基本上是通過校準的鋼心軸或在采用校準的 內(nèi)襯的情況下手工制造。相應(yīng)的方法例如由EP 0 422 457 Bl已知。這里描述的方法例如如下進行a.將預制的內(nèi)襯管鋸短至希望的長度并安裝到一支承心軸上。b.然后將鋸短的元件張緊到一機器上，該機器使內(nèi)襯均勻地旋轉(zhuǎn)。手動地將用聚 酰胺浸漬的玻璃纖維施加到管上，同時使所述管機動地旋轉(zhuǎn)。然后在一往復運動的滑塊運 動的同時使所述管旋轉(zhuǎn)，直至構(gòu)成多個完整覆蓋的層。使含玻璃纖維的物料在內(nèi)襯上硬化。 在旋轉(zhuǎn)的情況下通過UV(紫外)光照射或在爐中為時數(shù)個小時來實現(xiàn)硬化。對于已硬化的 膜殼，對端部進行修邊和打磨。c.可選地在另一個步驟中，用UV硬化的聚合物物料覆蓋聚酰胺物料，以實現(xiàn)視覺 上舒適的外殼。這種方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)在整個長度上具有幾乎一致的直徑并沒有不圓度的膜殼 元件，但為此通過這種方法膜殼只能以每天較少的件數(shù)制造。因為這種具有多個必須以手 工進行的步驟，該方法還比較耗時。所述多個工作步驟包含很多手動進行的工作并且由于 要對沉重、大體積的部件進行操作，這些工作步驟是非常耗時的。此外，一個工位還要求有 很多用于運輸和存放這些部件的空間。此外，在制造相應(yīng)的膜殼時，必須注意，與以脫鹽的水接觸的內(nèi)置的管不能含有危害健康的、可能從管上被沖刷下來的物質(zhì)。此外，整個殼體不允許光和紫外(UV)線透過，因 為光和紫外線有時可能會刺激藻類或細菌的生長。目前為止已知的方法還要求，要根據(jù)使用目的和使用地點按不同的長度和直徑制 造管形的膜殼。相應(yīng)地在庫存中必須存放很多不同類型和規(guī)格的膜殼和管狀的膜殼元件， 它們是針對不同的壓力等級、長度和直徑設(shè)計的。簡單的壓力管例如用于天然氣管道或水管，因此是埋入地下的。相應(yīng)地在視覺上 的表面特性上只有較低的要求。與此相反，對于膜殼在視覺品質(zhì)上卻提出了高要求。表面 必須光滑并盡可能平整，以及具有視覺上吸引人的外觀。因此，與壓力管的情況不同，對于 膜殼視覺上高質(zhì)量的外殼是必須的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種膜殼元件，這種膜殼元件能夠經(jīng)濟地制造并同時具有 高精度和美觀的外部表面。膜殼元件此外還應(yīng)不允許光和紫外線透過，并具有耐受光照和 天氣變化的外殼，并且在內(nèi)部由對于食品領(lǐng)域或飲用水領(lǐng)域不危害健康的材料組成。膜殼 的結(jié)構(gòu)應(yīng)使得能夠以較少的部件數(shù)量實現(xiàn)各種不同的膜殼變型方案。此外膜殼元件還應(yīng)能 夠以簡單的方式裝入膜殼中，同時對頂端實現(xiàn)耐高壓的密封并承受在壓力負載下出現(xiàn)的徑 向和軸向的力。本發(fā)明的目的還在于，提供一種方法，利用該方法能夠經(jīng)濟地以極高的均勻性制 造較大數(shù)量的膜殼元件，這些膜殼元件具有對于膜殼必要要的非常高的精度。所述目的根據(jù)本發(fā)明通過一種圓柱形的膜殼元件來實現(xiàn)，這種膜殼元件包括由塑 料組成的內(nèi)部元件、纖維纏繞部(纖維強化的層)和外殼，其特征在于，-在內(nèi)部元件上施加由纖維組成的基本上徑向的纏繞部作為纖維強化的層，以及-在纖維強化的層上施加外殼，所述外殼包括至少兩個拉力元件。其它實施形式是各從屬權(quán)利要求的內(nèi)容或在下面說明。根據(jù)本發(fā)明作為用于纖維強化的層的纖維(強化纖維)使用礦物纖維，例如玻璃 纖維、玄武巖纖維，織物纖維或塑料纖維，例如凱夫拉爾(Kevlar)纖維、碳纖維、聚合物纖 維或高度交聯(lián)或帶涂層的塑料纖維。纖維強化的層優(yōu)選覆蓋內(nèi)部元件的整個表面，就是說， 覆蓋表面地施加所述徑向的纏繞部。內(nèi)部元件優(yōu)選是內(nèi)襯或內(nèi)部的空心型材。特別優(yōu)選的是，內(nèi)襯是擠出制成的，就是 說，用擠出法由塑料制成的。所述內(nèi)部的空心型材優(yōu)選用擠拉成型法制成。擠拉成型法和擠 出法相同是一種連續(xù)的制造工藝。在這種方法中，首先引導纖維通過帶有可硬化的聚合物， 優(yōu)選熱固性的聚合物，如環(huán)氧樹脂和聚酯的浴，然后在通過加熱工具和通過UV硬化裝置時 發(fā)生硬化。用于根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件的擠拉成型的空心型材例如由和纖維強化的層相同 的纖維構(gòu)成，其中，內(nèi)部的空心型材中的纖維沿膜殼元件軸線延伸。根據(jù)本發(fā)明也可以采用 其它用傳統(tǒng)的方法制成的內(nèi)部元件，但這些方法不是特別優(yōu)選的。圓柱形的膜殼元件優(yōu)選由以下部分構(gòu)成-內(nèi)襯，所述內(nèi)襯是擠出的，就是說是由塑料用擠出法制成的，-纖維纏繞部，所述纖維纏繞部具有在內(nèi)襯上的熱塑性的基體，所述基體例如是帶 有聚丙烯涂層的纖維強化的層，并且作為基本上徑向的由纖維，例如玻璃纖維帶組成的纏繞部與熱塑性的基體保持在一起，以及-外殼，所述外殼位于纖維強化的層上，所述層按擠出法施加并包含至少兩個拉力 元件，以及-安裝在膜殼端部上的頂端或凸緣式的結(jié)構(gòu)，用于容納端板系統(tǒng)。在一個實施形式中，外殼包括管型材/空心型材形式的空心體，所述空心體用于 裝入軸向的拉力元件。所述管型材還用于保護拉力元件不受環(huán)境影響。用于容納拉力元件 的空心型材優(yōu)選包夾在礦物纖維強化的層和外殼之間。在另一個實施形式中，由礦物纖維 或塑料纖維組成的拉力元件在外殼的制造過程中同時裝入。施加到根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件上的表層優(yōu)選由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡膠 (ABS)組成。所述外殼用于確保實現(xiàn)視覺上美觀、均勻的表面，以便使膜殼具有最佳的外觀 并保證具有良好的UV耐受性。膜殼由此是不可透光以及UV不可透過的。除了由ABS制成 以外，外殼也可以由其它熱塑性材料制成。外殼優(yōu)選是具有在2至4mm之間的層厚的連貫的塑料層。根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件中的拉力元件優(yōu)選是拉桿或拉索。拉桿或拉索優(yōu)選由鋼、 優(yōu)質(zhì)合金鋼或由帶有熱塑性或熱固性的基體的纖維組成的復合材料。在一個優(yōu)選的實施形 式中，在根據(jù)本發(fā)明的膜殼中使用四個拉力元件，這些拉力元件特別優(yōu)選地按分別相同的 間距彼此平行地設(shè)置，以實現(xiàn)均勻的力分布。為了確保實現(xiàn)均勻的外殼，為了將拉力元件裝 入外殼中，優(yōu)選在外殼制造過程中嵌入空心型材，拉力元件支承在所述空心型材中。這些用 于容納拉力元件的空心型材包夾在纖維強化的層和外殼之間。所述空心型材例如可以由擠 出的塑料制成。在一個實施形式中，外殼通過這樣型材替代，這種型材已經(jīng)包括用于裝入拉 力元件的型廓，并直接在制造方法的連續(xù)的部分中成型地“擠出覆蓋”在礦物纖維強化的層 上。圓柱形(管形)的膜殼元件根據(jù)本發(fā)明是指這樣的管狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)耐高壓并 且例如包含用于過濾或滲透的膜。根據(jù)本發(fā)明的圓柱形的膜殼元件優(yōu)選在這樣的方法中制造，該方法至少包括以下 步驟1.優(yōu)選由沒有玻璃纖維成分的PP用擠出法連續(xù)地制造內(nèi)襯并使其冷卻，2.當還在擠出生產(chǎn)線上時加熱冷卻的內(nèi)襯，使得表面熔化，3.只是徑向地用玻璃纖維纏繞已熔化的表面，4.在連續(xù)的處理過程之后，在玻璃纖維層上施加表層以形成外殼，以及5.這里在外殼中置入至少兩個、優(yōu)選四個拉桿，所述拉桿承受軸向力。所述制造例如通過以下步驟完成1.優(yōu)選由具有小粘度(MFR(熔體流動速率)為0. 25g/10min)的聚丙烯均聚物連 續(xù)地用擠出法制造內(nèi)襯，并使其冷卻，2.當還在擠出生產(chǎn)線上時加熱冷卻的內(nèi)襯，使得只有表面熔化，3.主要是徑向地用具有或沒有熱塑性基體的玻璃纖維纏繞內(nèi)襯已熔化的表面，其 中纖維與內(nèi)襯表面上的熔體嵌牢，4.在連續(xù)的處理過程之后，在玻璃纖維層上施加表層以形成外殼，以及5.這里在外殼或外殼型材中置入至少兩個、優(yōu)選四個用于拉力元件的空心型材，所述拉力元件應(yīng)用于承受軸向力。然后這樣制造的圓柱形膜殼元件可以切割到任意的長度。以后在根據(jù)本發(fā)明的圓柱形的膜殼元件上安裝管頭部，即帶有拉力元件的端部 段。在本發(fā)明的一個實施形式中，采用薄壁的管作為內(nèi)襯，如在EP 0442457 Bl中記載 的管。在根據(jù)本發(fā)明的圓柱形的膜殼元件中的內(nèi)襯或按本發(fā)明的方法制造的內(nèi)襯優(yōu)選由聚 乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPO)、聚酰胺改性的聚苯醚、聚苯乙烯改 性的聚苯醚、ABS或聚偏氟乙烯聚合物(PVDF)或其它熱塑性材料組成。本發(fā)明的目的還通過一種用于制造圓柱形的膜殼元件的方法來實現(xiàn)，所述方法包 括以下步驟1.連續(xù)地制造徑向地用纖維纏繞的內(nèi)襯，其中在制造纏繞的內(nèi)襯時優(yōu)選進行以下 步驟a.通過在擠出生產(chǎn)線上連續(xù)地擠出來制造內(nèi)襯，b.接著連續(xù)地冷卻內(nèi)襯，c.重新加熱內(nèi)襯的剛剛冷卻的表面，使所述表面熔化并優(yōu)選同時基本上徑向地用 纖維、優(yōu)選用玻璃纖維，優(yōu)選是玻璃纖維(粗)紗(roving)或帶覆蓋表面地纏繞內(nèi)襯并使 其與內(nèi)襯相連，所述纖維玻璃纖維紗或帶與PP基體保持在一起，以及d.接著將內(nèi)襯冷卻到軟化溫度以下，2.向用纖維纏繞的內(nèi)襯上施加外殼或外殼型材，其中，外殼具有至少兩個置入的 拉力元件或用于容納拉力元件的空心型材。在步驟1. c.中通過內(nèi)襯材料與纖維的熔融連接或通過內(nèi)襯材料通過對紗的熱塑 性浸漬實現(xiàn)的熔融連接使纖維與內(nèi)襯的表面連接。形成外殼或外殼型材的制造這里優(yōu)選在相同的進行內(nèi)襯擠出和纏繞的生產(chǎn)線上 同樣按連續(xù)的制造過程進行。通過膜殼端頭連接的拉力元件只要不是直接在制造膜殼時置 入，則此時插入穿過在外殼中成型的空心型材。如果采用拉桿作為拉力元件，則這樣封閉空 心型材的端部，使得不會出現(xiàn)腐蝕。在所述方法的一較不優(yōu)選的實施形式中，在經(jīng)過根據(jù)步驟1的所述連續(xù)的方法之 后，在施加外殼之前，將圓柱形的膜殼元件切割成具有最終長度的段。特別優(yōu)選的是，管狀的膜殼元件切割成具有1至iaii長度，優(yōu)選iaii長度的段。在 一個實施形式中，這里拉力元件、特別是作為纖維束裝入纖維強化的層和外殼之間。在另一 個實施形式中，將用于容納拉力元件的空心型材直接擠出到纖維強化的層上。內(nèi)襯熔化的表面徑向地用纖維纏繞。所述纖維優(yōu)選是玻璃纖維，所述玻璃纖維預 處理成用聚丙烯粘結(jié)的帶，其中加熱進行到230°c。所述方法的特別之處在于，用纖維進行 的纏繞基本上徑向地進行，并由此沿徑向方向?qū)崿F(xiàn)了高強度，而不是如傳統(tǒng)的膜殼常見的 那樣必須較為復雜、高成本且耗費材料地施加一定數(shù)量的交叉層。用于根據(jù)本發(fā)明的圓柱形的膜殼元件或用于根據(jù)本發(fā)明的方法中的纖維優(yōu)選是 玻璃纖維或玻璃纖維紗，特別優(yōu)選地是用熱塑性材料粘結(jié)的、處理成玻璃纖維帶的玻璃纖 維紗。這種礦物纖維的玻璃纖維層由玻璃纖維紗組成，對優(yōu)選通過熱塑性“粘結(jié)”預處理成 帶的所述玻璃纖維紗進行預浸。所述熱塑性材料優(yōu)選由這樣的材料組成，這種材料形成與為內(nèi)襯和外殼的應(yīng)用所選擇的材料的熱的粘結(jié)連接。壓力管中的力在直徑上、即在徑向方向上的作用的強度是沿軸向方向的兩倍。因 此最大的力作用在膜殼的徑向纏繞部上。礦物纖維在徑向纏繞中在內(nèi)部壓力線受到拉伸載 荷。與常見的鋼相比，常見的E玻璃纖維已經(jīng)具有5-6倍的較高的拉伸強度，因此通過徑向 的纏繞確保了高的拉伸載荷。特別是在考慮到用于海水脫鹽的、具有常見的84bar的工作 壓力和為6的安全系數(shù)的膜殼時，根據(jù)本發(fā)明的膜殼相對于具有交叉纏繞部的傳統(tǒng)膜殼具 有重要的優(yōu)點，因為這里在纏繞厚度較小時也可以實現(xiàn)要求的壓力載荷。由于裝入根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件中的膜元件或過濾元件，所述膜殼元件在內(nèi)直徑 上必須是高精度的，并且對于202mm的內(nèi)直徑只具有最大+/-0. 2的小公差，而對于406mm 的內(nèi)直徑具有最大+/-0. 3mm的公差。此外，在根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件中不允許出現(xiàn)不圓 度，因為這會在移入和移出膜/過濾器時導致嚴重的問題。為了實現(xiàn)這種精度和均勻度，在 制造8英寸的大內(nèi)襯時，擠出機以0. 5m-lm每分鐘的進給量運行。這種進給兩使得能夠在 較短的路段上無應(yīng)力地設(shè)計熔體的停留時間和壓力，其冷卻、以及內(nèi)襯的牽引以及特別是 校準，使得在接下來表面的熔化和用纖維纏繞時膜殼元件不再變形。優(yōu)選內(nèi)襯的表面只熔 化較小的深度。與此相反，對于常見的管，直線速度例如為每分鐘5m或更多。利用傳統(tǒng)的手動的方法，與膜殼使用時所處的壓力等級相關(guān)，通常每天(M小時) 制造約25個長度為6m的膜殼元件。與此相比，使用根據(jù)本發(fā)明的方法出人意料地在保持 相同的質(zhì)量和精度的情況下通常允許每天制造約120和250個膜殼元件。此外，本發(fā)明的內(nèi)容還涉及一種側(cè)聯(lián)/側(cè)接口(sicbport)膜殼元件，這種膜殼元 件由內(nèi)元件、例如內(nèi)襯和注塑外殼構(gòu)成，所述內(nèi)襯用纖維、優(yōu)選玻璃纖維纏繞，其特征在于，-內(nèi)部元件是塑料元件，所述塑料元件只是徑向地用纖維纏繞，優(yōu)選用如前面所述 的玻璃纖維紗纏繞，以及-在注塑外殼和纖維強化的層之間裝入至少兩個拉力元件。根據(jù)本發(fā)明的側(cè)聯(lián)元件集成在分開的管頭/凸緣中或構(gòu)造成分開的元件。在傳統(tǒng) 的膜殼中，為了進行側(cè)向供應(yīng)在為此預先強化的殼壁中鉆出孔口。根據(jù)本發(fā)明的側(cè)聯(lián)元件 因此使得可以實現(xiàn)靈活的使用而不必相應(yīng)地加強膜殼。根據(jù)本發(fā)明的側(cè)聯(lián)膜殼元件在其結(jié)構(gòu)上基本上對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的圓柱形的膜 殼元件。但所述圓柱形的膜殼元件僅用于容納膜元件，而所述側(cè)聯(lián)元件使得可以對膜元件 或過濾器沿徑向方向進行沖流，或者說使得液體可以側(cè)向入流或流出，并且使得可以安裝 連接接口。側(cè)聯(lián)膜殼元件的各個構(gòu)件，即內(nèi)襯、礦物纖維強化層和注塑外殼基本上對應(yīng)于在 圓柱形膜殼元件中所描述的各構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的側(cè)聯(lián)膜殼元件優(yōu)選用具有以下步驟的方法制造·用注塑法制造內(nèi)襯，·用礦物纖維纏繞內(nèi)襯，以及·用注塑法在礦物纖維加強的層上制造外殼。根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件和側(cè)聯(lián)元件可以組裝成膜殼。膜裝入其中的模塊式的膜殼 至少包括以下膜殼元件-一個或多個根據(jù)本發(fā)明的圓柱形膜殼元件，-必要時一個或多個根據(jù)本發(fā)明的側(cè)聯(lián)膜殼元件，
-必要時用于側(cè)向流入和提取的接頭配件，球閥元件和配件，-兩個膜殼端頭/凸緣，它們通過拉力元件保持在一起，以及-至少兩個(自密封)端蓋(Entkappe)組件。采用根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件有利地允許實現(xiàn)一種作為模塊式系統(tǒng)的膜殼的結(jié)構(gòu)。 根據(jù)本發(fā)明的制造方法使得可以在經(jīng)濟上有利地制造用于兩個壓力等級膜殼元件，即用于 最高例如31bar的膜殼和最高84bar的膜殼。因為圓柱形的膜殼元件可以單獨地鋸短到 不同的長度，因此不再需要存儲不同壓力等級和長度的膜殼元件，只庫存具有7m的最大長 度、兩個壓力等級的管就足夠了。此外，為了制造最簡單結(jié)構(gòu)的整個膜殼，僅還需要接頭配 件和端蓋組件，它們對于兩種系統(tǒng)是相同的。由此必須庫存的不同種類的部件明顯更少，并 可以明顯降低庫存量。根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件和利用根據(jù)本發(fā)明的方法制造的膜殼元件具有這樣的優(yōu) 點，通過徑向的纏繞，圓柱形的、管狀的元件的層厚是可變的。徑向的纏繞同時實現(xiàn)了高強 度和穩(wěn)定性，因為在膜殼元件的所有區(qū)域內(nèi)確保了均勻的纖維層。通過徑向的纏繞膜殼本 身可以承受所有徑向力。通過位于外殼中的拉力元件實現(xiàn)對軸向力的承受。根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件優(yōu)選用于以下應(yīng)用領(lǐng)域納米過濾、超過濾、離子交換和逆 滲透/反滲透。對于過濾法或反滲透法給膜殼裝填膜元件。如果用注塑的底部代替膜殼端 頭/凸緣，則可以在采用根據(jù)本發(fā)明的膜殼元件的情況下實現(xiàn)這樣箱或容器。所述箱或容 器為了離子交換裝填有合適的離子交換劑，例如離子交換樹脂。


下面根據(jù)后面的附圖舉例說明本發(fā)明。其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的膜殼的分解視圖，圖2示出圖1的膜殼在凸緣的區(qū)域內(nèi)的橫向側(cè)面的俯視圖，以及，圖3a、b示出根據(jù)圖1的膜殼的縱向剖視圖。
具體實施例方式如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的膜殼1的中央的元件是圓柱形的膜殼元件2。該膜殼元 件作為最內(nèi)側(cè)的層具有一內(nèi)襯3，還具有圍繞所述內(nèi)襯的纖維加強的層4。圍繞所述纖維加 強層布設(shè)外殼5。在外殼5中可以看到在四個角上的空心型材6。這些空心型材用于容納 拉桿7。在膜殼元件2的兩個端部處示出側(cè)聯(lián)元件8。用于容納側(cè)聯(lián)口 10的開口 9位于側(cè) 聯(lián)元件中。除了所述開口以外，還設(shè)有在側(cè)聯(lián)元件8的周邊上分布的凹口 11，所述凹口可 以鉆出，并由于容納另外的側(cè)聯(lián)口。膜殼1此外還設(shè)有兩個凸緣/膜殼端頭12，四個拉桿7 固定在所述凸緣/膜殼端頭上。這里沒有示出用于封閉膜殼的端蓋。圖2示出膜殼1在凸緣12的區(qū)域的側(cè)面的俯視圖。四個拉桿7分別位于空心型 材6的空腔中。圖3a示出膜殼沿如圖2所示的軸線X_X的縱向剖視圖。圓柱形的膜殼元件2位 于中間的區(qū)域中，該膜殼元件由內(nèi)襯3、纖維加強的層4和外殼5構(gòu)成。在外部區(qū)域中，膜殼 元件終止于凸緣12。在圖3中還示出沿軸線H-H的另一個縱向剖視圖。這里具有空心型材 6的外殼5位于內(nèi)襯3和纖維強化的層4的上方。分布在空心型材6中的拉桿7固定在凸緣12中，以便使得能夠通過拉桿承受軸向的拉力。附圖標記列表1膜殼2圓柱形的膜殼元件3內(nèi)襯4纖維加強的層5外殼6空心型材7拉桿8側(cè)聯(lián)元件9開口10側(cè)聯(lián)11凹口12凸緣/膜殼端頭
權(quán)利要求
1.圓柱形的膜殼元件，所述膜殼元件包括內(nèi)部元件、纖維纏繞部和外殼，其特征在于， 在內(nèi)部元件上施加由纖維組成的徑向的纏繞部，以及在纖維層上施加外殼，所述外殼包含 至少兩個軸向的拉力元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜殼元件，其特征在于，采用礦物纖維、織物纖維或塑料纖 維、優(yōu)選是玻璃纖維作為用于纖維強化的層的纖維。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一項所述的膜殼元件，其特征在于，所述內(nèi)部元件是內(nèi)襯或內(nèi) 部的空心型材。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜殼元件，其特征在于，內(nèi)襯是擠出的或者內(nèi)部的空心型材 用擠拉成型法制成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一項所述的膜殼元件，其特征在于，外殼包含空心型材，拉力元 件支承在這些空心型材中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一項所述的膜殼元件，其特征在于，用于容納拉力元件的空心 型材或拉力元件本身包夾在礦物纖維強化的層和外殼之間。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一項所述的膜殼元件，其特征在于，拉力元件是拉桿，優(yōu)選是 由金屬制成的拉桿，或者是拉索，優(yōu)選是由玻璃纖維、凱芙拉纖維或碳纖維制成的拉索，和/ 或膜殼元件包含恰好四個拉力元件。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一項所述的膜殼元件，其特征在于，纖維層由玻璃纖維構(gòu)成，優(yōu) 選由熱塑性材料浸漬或未浸漬的玻璃纖維紗組成。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一項所述的膜殼元件，其特征在于，所述內(nèi)襯由聚乙烯(PE)、 聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPO)、聚酰胺改性的聚苯醚、聚苯乙烯改性的聚苯 醚、ABS、聚偏氟乙烯聚合物(PVDF)或其它熱塑性材料組成。
10.用于制造圓柱形的膜殼元件的方法，該方法至少包括以下步驟1.連續(xù)地制造沿徑向用纖維纏繞的內(nèi)襯，2.施加外殼，其中外殼具有至少兩個置入的軸向的拉力元件或一外殼型材，軸向的拉 力元件能夠事后裝入在所述外殼型材中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在步驟1期間，順序進行以下過程a.通過利用擠出生產(chǎn)線進行的擠出來制造內(nèi)襯b.冷卻內(nèi)襯，c.加熱內(nèi)襯的表面，使所述表面熔化并優(yōu)選同時沿徑向用纖維、優(yōu)選玻璃纖維，優(yōu)選是 玻璃纖維紗或帶覆蓋表面地纏繞內(nèi)襯并使其與內(nèi)襯材料相連，以及d.接著將內(nèi)襯冷卻到軟化溫度以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11之一項所述的方法，其特征在于，用連續(xù)的方法e.用另一個由熱塑性材料制成的層、優(yōu)選用ABS或PP包繞用纖維纏繞的內(nèi)襯。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12之一項所述的方法，其特征在于，向纖維強化的層和外殼之 間裝入擠出的空心型材，用于容納拉力元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13之一項所述的方法，其特征在于，制造根據(jù)權(quán)利要求1至9 之一項所述的膜殼元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14之一項所述的方法，其特征在于，外殼或外殼型材同樣連續(xù) 地擠出。
16.側(cè)聯(lián)膜殼元件，所述側(cè)聯(lián)膜殼元件由內(nèi)襯和注塑外殼構(gòu)成，所述內(nèi)襯沿徑向用纖維 纏繞，其特征在于，內(nèi)襯是塑料元件，所述塑料元件沿徑向用纖維纏繞；以及，在注塑外殼和 纖維層之間裝入至少兩個拉力元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的側(cè)聯(lián)膜殼元件，其特征在于，所述纖維是玻璃纖維和/或所 述內(nèi)襯由PE、PP、PVC、PP0、聚酰胺改性的聚苯醚、聚苯乙烯改性的聚苯醚、ABS、PVDF或其他 熱塑性材料組成。
18.用于制造根據(jù)權(quán)利要求16至17之一項所述的側(cè)聯(lián)膜殼元件的方法，其特征在于， 在制造時進行以下步驟1.用注塑法制造內(nèi)襯，2.用纖維沿徑向纏繞內(nèi)襯，3.用注塑法在纖維層上制造外殼。
19.模塊式的膜殼，所述膜殼由以下部分構(gòu)成至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至9之一項 所述的膜殼元件；至少兩個膜殼端頭/凸緣，用于固定拉力元件；至少兩個自密封的端蓋組 件；以及，必要時一個或多個根據(jù)權(quán)利要求16或17之一項所述的側(cè)聯(lián)元件；以及必要時用 于側(cè)向流入或提取的接頭配件、球閥元件或配件。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一項所述的膜殼元件的應(yīng)用，用于構(gòu)造用于納米過濾、超過 濾或反滲透的膜殼或容器/箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膜殼元件(2)，所述膜殼元件包括內(nèi)部元件(3)、纖維纏繞部(4)和外殼(5)，還涉及一種所述膜殼元件的制造方法。所述外殼還包含至少兩個拉力元件。所述膜殼元件由于其結(jié)構(gòu)在徑向和軸向載荷方面都提供了高的耐壓強度。通過連續(xù)的制造方法可以在保持高精度和均勻性的同時制造大的件數(shù)。所述膜殼元件應(yīng)用于用在納米過濾、超過濾、離子交換和反滲透的應(yīng)用領(lǐng)域的膜殼。
文檔編號F16L9/128GK102046270SQ200880129411
公開日2011年5月4日 申請日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者尼爾斯·克納佩, 霍爾格·克納佩 申請人:霍爾格·克納佩