[发明专利]用于热质传递的板、框及螺旋缠绕式膜模块

说明书

技术领域

本发明整体涉及膜模块，并且更具体地讲涉及膜模块的制造和布置及其用途。

背景技术

基于膜的流体隔离系统（例如，渗透和全蒸发）是现有技术中众所周知的。通常，这些系统包括多个通过管件连接在一起的组件，它们会增加系统的复杂性和总体尺寸。另外，需要将各种组件通过管件连接在一起导致需要更多的组件（例如，阀、配件等）并使此类系统产生另外的缺点（例如，额外的组件成本和管件泄漏）。

此外，这些常规系统往往被布置成供单一应用（例如，单次通过或单一工艺类型）。因此，在需要执行多个工艺和/或单一工艺类型的附加阶段是所需的时，将需要另外的部件和管件连接，这将再次增加系统的复杂性和尺寸。具体地讲，需要将多个模块以串联和/或并行方式通过管件连接在一起以适合特定的应用，并且一旦构造好后，就不能容易地修改以例如适应系统要求的变化或修复缺陷。

发明内容

因此，可能有利的是将多个基于膜的工艺整合到单一模块中以减少系统的管件连接和总体尺寸。本发明的各种膜模块允许将多个基于膜的系统制造并布置成单一、简化的模块，这些模块易于组装、最大程度减少管件连接并产生更小的总体占有面积。这些膜模块的模块化性质还允许膜和/或膜组合件的可交换性，从而有利于模块的维护、维修和/或定制。

在一个方面，本发明涉及一种膜模块，包括多个第一膜板、多个第二膜板、多个膜片以及第一和第二盖板。每个膜板包括围绕其周边的至少一部分设置并限定入口、出口及其之间的流路的联锁机构以及限定在其中形成的开口的平坦表面。至少一个膜片设置在第一和第二膜板的每一个的平坦表面上并对应于其中形成的开口。所述多个第一和第二膜板通过它们的联锁机构彼此固定并以交替模式布置。第一盖板设置在组装好的膜板之下并固定到膜板中的至少一个并且第二盖板设置在组装好的膜板之上并固定到膜板中的至少一个。

在另一个方面，本发明涉及一种膜模块，包括多个膜板、多个膜片以及第一和第二盖板。每个膜板包括细长主体，所述细长主体具有第一端、第二端以及限定大致居中开口的基本上平坦的表面；第一入口，所述第一入口在基本上平坦的表面中形成并邻近细长主体的第一端设置；第一出口，所述第一出口在基本上平坦的表面中形成并邻近细长主体的第二端设置；第二入口，所述第二入口在基本上平坦的表面中形成；第二出口，所述第二出口在基本上平坦的表面中形成；第一联锁机构，所述第一联锁机构围绕细长主体的第一侧的周边的至少一部分设置并在第一入口与第一出口之间限定第一流路；以及第二联锁机构，所述第二联锁机构围绕细长主体的第二侧的周边的至少一部分设置并在第二入口与第二出口之间限定第二流路。至少一个膜片设置在膜板的每一个上并对应于由其平坦表面限定的开口。所述多个膜板通过联锁机构彼此固定并以交替模式180°异相布置，使得交替的第一入口和第一出口流体连通以及交替的第二入口和第二出口流体连通并且第一和第二流路相继地交替。第一盖板设置在组装好的膜板之下并固定到膜板中的至少一个并且第二盖板设置在组装好的膜板之上并固定到膜板中的至少一个。在一个实施方案中，第二入口邻近细长主体的第一端设置并且第二出口邻近细长主体的第二端设置。在另一个实施方案中，第二入口邻近细长主体的第二端设置并且第二出口邻近细长主体的第一端设置。

在前述方面的多种实施方案中，膜模块包括至少一个歧管组合件，所述歧管组合件固定到组装好的膜板以将至少两个工艺流通过第一和第二入口及出口导入导出膜模块。在一些实施方案中，所述至少一个歧管组合件包括设置在盖板的至少一个上并与膜板的第一和第二入口流体连通的第一歧管组合件以及设置在盖板的至少一个上并与膜板的第一和第二出口流体连通的第二歧管组合件。膜模块可包括另外的入口和出口以适应多个工艺流，并且可将任何数量的歧管组合件用于适应多个工艺流。

作为另外一种选择或除此之外，膜模块组合件可包括具有第一和第二入口以及第一和第二出口的壳体，其中膜模块设置在壳体内使得壳体的第一入口和第一出口与第一膜板入口和第一膜板出口流体连通并且壳体的第二入口和第二出口与第二膜板入口和第二膜板出口流体连通。在一个或多个实施方案中，壳体可由柔性或者说是可膨胀材料制成。柔性壳体在其中将膜模块浸没并且流体可通过模块“鼓泡”的应用中可能是有利的。膜模块还可以包括多个网片，其中至少一个网片设置在相邻的膜板之间，例如，第一和第二膜板对之间。第一和第二盖板可通过机械紧固件彼此固定，从而夹持第一和第二膜板的组合件。在一些实施方案中，第一和第二膜板可具有顶部表面和底部表面并且联锁机构设置在各膜板的顶部表面和底部表面两者上。