[发明专利]模块式的膜壳、膜壳元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜壳元件，所述膜壳元件由内部元件、纤维缠绕部和外壳构成，本发明还涉及所述膜壳元件的制造方法。

背景技术

获得饮用水和水处理变得越来越重要。对于通过海水脱盐以及处理微咸水来获取饮用水多数使用反渗透法、也称为逆渗透法，或者采用纳米和超过滤法。为了实施渗透法或者为了过滤水或其它液体，经常使用膜元件形式的膜。通常此时采用卷式(螺旋)膜，对于卷式膜，膜片绕一渗透管缠绕。所缠绕的膜元件装入一耐压的膜壳/壳体中，所述膜壳通常承受在16至100bar的数量大小的工作压力。通常，如在海水或微咸水脱盐设备中使用的膜壳容纳多个串联设置、相互连接的膜元件。用于反渗透的膜壳这里具有例如1至7米的长度并具有适于容纳2.5、4、8和16英寸的膜元件的直径。特别是在纳米和超过滤中这些尺寸与相应的使用区域相关地变化。如可用于反渗透的膜元件例如由EP 0 601 301 B1已知。

由于压力载荷对于其中装入膜元件的膜壳提出了很高的要求。与例如压力管不同，膜壳必须承受较高的力，因为对于反渗透法工作压力例如为16至84bar。此外膜壳的圆柱体/缸体必须承受封闭的顶端的力，所述力特别是在端部区域与径向压力相叠加。与压力管不同，膜壳还必须具有高的精度，由此膜元件可以装入膜壳中。对于膜壳因此需要小得多的制造公差，并且壳体必须在沿着轴线的任何位置都具有接近圆形的横截面并具有相同的尺寸。为了实现这种高精度，目前为止膜壳基本上是通过校准的钢心轴或在采用校准的内衬的情况下手工制造。

相应的方法例如由EP 0 422 457 B1已知。这里描述的方法例如如下进行：

a.将预制的内衬管锯短至希望的长度并安装到一支承心轴上。

b.然后将锯短的元件张紧到一机器上，该机器使内衬均匀地旋转。手动地将用聚酰胺浸渍的玻璃纤维施加到管上，同时使所述管机动地旋转。然后在一往复运动的滑块运动的同时使所述管旋转，直至构成多个完整覆盖的层。使含玻璃纤维的物料在内衬上硬化。在旋转的情况下通过UV(紫外)光照射或在炉中为时数个小时来实现硬化。对于已硬化的膜壳，对端部进行修边和打磨。

c.可选地在另一个步骤中，用UV硬化的聚合物物料覆盖聚酰胺物料，以实现视觉上舒适的外壳。

这种方法虽然能够实现在整个长度上具有几乎一致的直径并没有不圆度的膜壳元件，但为此通过这种方法膜壳只能以每天较少的件数制造。因为这种具有多个必须以手工进行的步骤，该方法还比较耗时。所述多个工作步骤包含很多手动进行的工作并且由于要对沉重、大体积的部件进行操作，这些工作步骤是非常耗时的。此外，一个工位还要求有很多用于运输和存放这些部件的空间。

此外，在制造相应的膜壳时，必须注意，与以脱盐的水接触的内置的管不能含有危害健康的、可能从管上被冲刷下来的物质。此外，整个壳体不允许光和紫外(UV)线透过，因为光和紫外线有时可能会刺激藻类或细菌的生长。

目前为止已知的方法还要求，要根据使用目的和使用地点按不同的长度和直径制造管形的膜壳。相应地在库存中必须存放很多不同类型和规格的膜壳和管状的膜壳元件，它们是针对不同的压力等级、长度和直径设计的。

简单的压力管例如用于天然气管道或水管，因此是埋入地下的。相应地在视觉上的表面特性上只有较低的要求。与此相反，对于膜壳在视觉品质上却提出了高要求。表面必须光滑并尽可能平整，以及具有视觉上吸引人的外观。因此，与压力管的情况不同，对于膜壳视觉上高质量的外壳是必须的。

发明内容

本发明的目的是，提供一种膜壳元件，这种膜壳元件能够经济地制造并同时具有高精度和美观的外部表面。膜壳元件此外还应不允许光和紫外线透过，并具有耐受光照和天气变化的外壳，并且在内部由对于食品领域或饮用水领域不危害健康的材料组成。膜壳的结构应使得能够以较少的部件数量实现各种不同的膜壳变型方案。此外膜壳元件还应能够以简单的方式装入膜壳中，同时对顶端实现耐高压的密封并承受在压力负载下出现的径向和轴向的力。

本发明的目的还在于，提供一种方法，利用该方法能够经济地以极高的均匀性制造较大数量的膜壳元件，这些膜壳元件具有对于膜壳必要要的非常高的精度。

所述目的根据本发明通过一种圆柱形的膜壳元件来实现，这种膜壳元件包括由塑料组成的内部元件、纤维缠绕部(纤维强化的层)和外壳，其特征在于，

-在内部元件上施加由纤维组成的基本上径向的缠绕部作为纤维强化的层，以及

-在纤维强化的层上施加外壳，所述外壳包括至少两个拉力元件。

其它实施形式是各从属权利要求的内容或在下面说明。