[發明專利]具有彈性線支承結構的平行管形部件

在審

• 申請號: 201380048944.X
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN104640617A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: H·D·W·魯辛克;I·布盧姆;B·布蘭克特;M·H·O·韋格赫伊斯
• 申請（專利權）人: X-FLOW有限責任公司
• 主分類號: B01D63/06
• 分類號: B01D63/06;B01D63/02;C02F3/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 蔣旭榮

本發明涉及一種過濾器模塊，該過濾器模塊包括多個管形薄膜，這些管形薄膜基本相互平行地延伸，且管形薄膜包括用作過濾器的多孔壁。

這種過濾器模塊為已知。它們在基于薄膜過濾的過濾裝置和系統中廣泛使用。在這樣的單元中，薄膜由多孔管形薄膜來形成，這些多孔管形薄膜通常具有基本柱形的外部形狀，并確定了柱形空腔。薄膜的壁形成在柱形空腔和薄膜外部之間的過濾薄膜。過濾設備使用大量這樣的薄膜，因此產生較大的總薄膜區域，流體能夠在該總薄膜區域中通過使得薄膜的內部空腔與它的外部分離而進行過濾。因此能夠將要過濾的流體供給薄膜的外部，且薄膜的過濾作用將在內部空腔中產生濾液。然后，濾液從管形薄膜的空腔中收集，并從過濾裝置排出。這稱為從外部向內過濾。也可以通過將要過濾的流體供給管形薄膜的空腔和在外部收集濾液而交換要過濾的流體的位置。這稱為從內部向外過濾。

這種過濾裝置的有效實施包括過濾器單元，該過濾器單元包括大量薄膜，通常為等長度，其中，這些薄膜在相對較短距離處相互連接在一起，端部通過使得它們封裝在樹脂塊中而保持在一起。因此，薄膜轉變成薄膜塊，最后，在管形薄膜的內部空腔和薄膜的外部之間保持清楚分離。這樣，在從外部向內過濾和從內部向外過濾的情況下，要過濾的流體保持與濾液分離。通常，過濾器裝置包括大量這樣的封裝管形薄膜模塊。

從外部向內過濾有優于從內部向外過濾的某些優點。它向要過濾的流體提供了每個模塊更大薄膜面積的優點。不過，從外部向內過濾也有一些缺點。要過濾的流體的污垢積累在較差確定的幾何結構中。在薄膜相互靠近的位置處，污垢層能夠粘附在兩個薄膜之間。為了進行補救，通常使用空氣清潔，這導致在薄膜上的機械應力，因為空氣清潔依靠使得薄膜振動來除去在它們之間的污垢。空氣清潔還需要消耗能量，通常還需要消耗一些化學藥劑。

當考慮從外部向內過濾時，有兩種可能方式來將要過濾的流體供給薄膜的外部，即所謂的平行流動和所謂的垂直流動(也稱為橫向或真正交叉流動)。在平行流動中，流體沿與薄膜的中心軸線平行的方向沿薄膜流動，在垂直流動中，要過濾的流體垂直于薄膜的中心軸線流動。在平行流動中，要過濾的流體必須通過模塊的封裝部分而進入過濾模塊。這里，薄膜剛性地保持在一起，因此很難獲得要過濾的流體的良好分布。在空氣清潔的情況下，對于空氣也有這樣的問題。不過，已經表明在從外部向內過濾中，垂直流動結構與平行流動結構相比有優點，例如見The?Transverse?Flow?Membrane?Module：Construction，Performance?and?Applications，Futselaar,H.1993.ISBN，9090061932以及Microfiltration：Membrane?development?and?module?design，Roesink?H.D.W，1989，ISBN?909002843-9。與平行流動相比垂直于薄膜的流動能夠更好地除去污垢。通過垂直于薄膜地供給，能夠獲得更好的供給流體分布，并獲得優化的質量或熱量傳遞。不過，垂直流動也有一些缺點。通常，薄膜水平布置。由于膨脹(濕潤、溫度)，薄膜可以膨脹和“懸垂”。這可能使得薄膜相互接觸，從而增加污垢的可能性和降低質量傳遞。另一不希望的效果是由于在出口點的較高力而增加了薄膜破裂的可能性，薄膜在該出口點處離開樹脂包封。還有，在薄膜豎直布置的情況下，它們可能相互接觸，具有類似的負面效果。而且，這可能在薄膜和包封之間的交接面上引起機械應力。因此，薄膜的長度有限。這樣，由于包封而損失相對較大面積，且模塊使得制造復雜，因為有相對大量的包封。

具有水平布置的大量管形薄膜的過濾器單元實例由US5232593和US4959152已知。US5232593介紹了一種模塊，其中，一堆有框架的管形薄膜布置成相互在頂上，以便形成橫向模塊。US4959152介紹了一種分離模塊，該分離模塊由相互堆垛在頂上的管形薄膜板或墊來構成。該板或墊由管形薄膜形成，該管形薄膜在它們的端部處保持在框架中。由于上述問題，在US5232593和US4959152中介紹的薄膜的有用長度限制為最大40-50cm。

EP0345983介紹了一種空心纖維類型的流體處理裝置，例如用于血液透析器、人工肺、血漿分離器等。空心纖維墊通過繩索織物類型的經紗將纖維保持在一起和相互平行而形成。在該申請中介紹的纖維的長度為10cm，因此大約比過濾器單元中所希望的數量級小得多。經紗并不向纖維提供附加的支承(除了將它們保持在一起)，且不適合用于如過濾器單元中所需的更長纖維。