膜过滤器单元的制作方法

1.本发明涉及一种膜过滤器单元，并且更具体地涉及一种由于其结构和设计而具有更高效率和更长寿命的辊型过滤膜。


背景技术：

2.压力驱动螺旋缠绕膜过滤器广泛用于家用净水器中，以向消费者提供净化水。使用螺旋缠绕膜的优点在于它向消费者提供非常高质量的水。
3.传统上，螺旋缠绕膜元件通过将多个净化膜组缠绕在中心穿孔的已处理水管的周围而形成。净化膜组通过将网状的已处理水引导构件、双重折叠膜和双重折叠膜内部的网状进水引导构件层压而形成。沿着双重折叠膜的内表面形成进水流动通道，并且在相邻的双重折叠膜的外表面之间形成已处理水流动通道。
4.当这种膜元件在操作时，进水从螺旋缠绕膜元件的一端(任一侧表面或外表面)进入进水流动通道。通过使进水穿过膜来获得已处理水。已处理水沿着已处理水引导构件流动，并通过集水孔进入中心已处理水管。未经过滤的剩余水沿着进水引导构件流动并作为浓缩水从螺旋缠绕膜元件的另一端排出。在这种传统的螺旋缠绕膜元件中，主要的问题是结垢、堵塞、截留率下降、性能下降(流量减少或压力升高)，随着时间的推移，杂质积聚并可能容易污染膜，导致膜元件的寿命缩短。
5.已经进行了许多努力来改善螺旋缠绕膜元件的寿命。
6.us4645601a(everpure，1987)公开了一种反渗透系统，该反渗透系统包括适于固定安装在流体供应管线中的头部构件，其中插入了一体式一次性ro单元。渗透单元包括压力容器、附接到压力容器的端部构件和设置在压力容器中并与端部构件可操作地相关联的ro膜模块。
7.us3695446 a(culligan 1972)公开了一种ro膜模块组件，其提供了对各种定位和位置的高度适应性，以及经济的制造和有效的维护。其包括封闭的容器，该容器具有用于所有管道连接的可拆卸的第一端部封闭件，膜模块装置在容器室中可移除地支撑在入口管上,入口管连接第一端部封闭件。该膜模块具有一个或多个模块，每个模块包括主体构件，该主体构件具有延伸超过主体构件的两端的中空管状构件。管状构件的端部上具有连接装置，该连接装置允许模块快速且简单地附接到封闭件装置以及彼此串联。在膜模块管状构件的内径和入口管的外径之间形成产品水通道，该产品水通道用于从膜模块装置中除去产品水。在操作中，进水通过第一端部封闭件装置流入，沿第一方向通过入口管经过膜，在远离封闭件装置的点处进入腔室，反向回流通过腔室并通过膜模块装置，在此产品水在压差下通过膜，并且废水流过膜。然后产品水和废水都通过第一端部封闭件装置流出腔室。
8.us6099735 a(maher kelada，2000)公开了一种家用台面ro装置。它连接到供水装置并包含延伸到出水口的封闭流体处理回路。封闭流体回路流过安装在流动板上的多个可更换的水处理模块，每个模块都具有特定的水处理功能，例如通过使用ro、过滤、碳吸附、离子交换或添加化学物质来去除特定材料以平衡所需的水况。优选地，为了对水进行消毒，该
回路还包括uv灯。
9.us5389260a(clack corp，1995)公开了一种过滤器，其包括过滤元件、位于过滤元件顶部并接合从系统歧管悬垂的凸台的盐水密封件。盐水密封件将与过滤元件的出口连通的盐水排出口与形成在凸台中的未处理水入口隔离开，以确保待处理水通过过滤膜而不是直接从盐水排出口流出。这种构造消除了对外部供给管线的需要，从而简化了系统并防止了系统启动期间的振动。盐水密封件还在结构上加强了过滤元件，便于过滤器的组装，增加了组件的容量，并减少了故障和泄漏的机会。
10.jp2015089536a(toray，2015)公开了一种分离膜元件，其中即使当设置在分离膜模块下游的止回阀损坏时，也可以防止来自渗透侧的回流、背压和污染，并且可以实现比以前更容易的移除，而在检查时不需要人力和时间。在分离膜元件中，包括分离待处理介质的成分的分离膜的膜单元围绕具有多个孔的中心管螺旋缠绕，缠绕膜单元的外周具有通过用外包装覆盖而形成缠绕体的结构，并且使用在中心管的侧表面上存在的多个孔中的最下游部分处的孔的下游侧处设置有止回阀的中心管。
11.jpwo2019146342 a1(toray，2020)公开了一种膜分离系统，其包括彼此连接的分离膜元件，每个分离膜元件包括多个分离膜对，每个分离膜对包括分离膜，每个分离膜具有进水侧表面和渗透侧表面并且被设置成使得进水侧表面彼此面对，其中多个分离膜元件包括第一分离膜元件和第二分离膜元件，并且至少一个第一分离膜元件用作第二分离膜元件的前级。
12.许多膜过滤器单元或者使用化学物质来解决这些问题，例如除垢剂，或者修改过滤单元的设计。然而，它们中的大多数具有复杂或庞大的设计，或者为了缓解这些问题而导致高成本。因此，本发明人已经认识到，需要开发一种螺旋缠绕反渗透膜元件，与传统的螺旋缠绕膜相比，其具有延长的寿命，易于制造、简单、不复杂并且不导致额外的成本。


技术实现要素：

13.根据本发明的第一方面，提供了一种膜过滤器单元，包括：
14.(a)用于容纳膜的过滤器壳体；
15.(b)容纳废水室和中空芯管的内管、容纳纯水室的中间管和容纳进水室的外管，其中内管、中间管和外管同轴布置，并且在过滤器壳体(2)的内壁和定位在过滤器壳体内的其他部件之间形成在过滤器壳体(2)内部，内管(4)由彼此密封配合的中心中空管的至少一部分和中空芯管(7)的至少一部分形成；
16.(c)中空芯管具有在顶端处的顶部开口和在底端处的底部开口，并且具有在其外壁上的集水通道，并且同轴地定位在壳体内，其中顶部开口适于通向废水室；以及
17.(d)膜，其具有内周表面、顶部外周表面、底部外周表面和侧部外周表面；并且围绕芯管布置，使得膜的内周表面围绕芯管螺旋缠绕，并且侧部外周表面能够使原水透过其表面；
18.其中膜具有底盖和顶盖，
19.所述顶盖与膜的顶部外周表面密封接合，并且包括中心通孔，中心通孔适合并密封地装配到芯管，以便于废水通过芯管进入废水室；以及底盖具有跨过芯管的底部开口的底盖中心孔，以允许水从外管穿过膜和底盖中心孔进入芯管的中空部，并且其中，膜(3)的
底盖(9)由与底盖(9)密封接合的底帽(9b)盖帽，并且过滤器壳体(2)的顶帽(2t)包括内壁和外壁，并且其中，两个中空同心管从顶帽(2t)的内壁向下下降，中心中空管(4c)和外周中空管(4p)均具有各自的内壁和外壁。
20.本发明的详细描述
21.本发明提供了一种膜过滤器单元和具有膜过滤器单元的水处理装置，该膜过滤器单元被设计成使得过滤膜具有更高的效率和延长的寿命。
22.本发明的膜过滤器单元包括用于容纳膜的过滤器壳体；容纳废水室和中空芯管的内管、容纳纯水室的中间管和容纳进水室的外管；围绕芯管螺旋缠绕的膜；其中，顶盖和底盖分别与膜的顶部外周表面和底部外周表面密封接合，并且中空芯管在其外表面上具有集水通道。
23.膜过滤器单元的结构和设计使得它解决结垢、堵塞的问题，使得膜具有更高的效率，并且使得膜过滤器单元的寿命延长。本发明人能够以这样的方式设计膜过滤器单元，使得与传统膜过滤器单元相比具有最小的改变，并且因此具有最小的增加成本，以简单且易于工业化的方式解决与膜过滤器单元相关并且如上所述的问题。
24.本发明的应用并不限于以下描述中所阐述的或以下附图中所示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实现。
25.在此使用的术语“包括”、“包含”、“含有”或“具有”及其变型意在涵盖其后列出的项目以及其他项目。除非另有说明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变型被广泛使用，并且涵盖直接和间接的安装、连接、支撑和联接。
26.在本发明的整个描述中，无论在何处通过命名形成管或包围件的结构部件来定义管或包围件，应当理解，所标识的结构部件意味着“至少一部分”，并且该结构部件或结构部件的特别标识的壁不必全部是包围件的一部分，因此当命名这种结构部件或结构部件的特别标识的壁时，应当理解，该结构部件或结构部件的特别标识的壁的至少一部分或部件涉及给定包围件的形成。
27.在本发明的整个描述中，所有的物理结构部件都具有内壁和外壁，并且对内壁和外壁的任何提及应在相应的结构部件的上下文中理解。还应理解，除非另有说明，内壁是指朝向膜过滤器单元内部或膜过滤器单元中心的壁，而另一个壁是指外壁。
28.膜过滤器单元
29.本发明提供了一种膜过滤器单元(1)，包括：
30.(a)用于容纳膜(3)的过滤器壳体(2)；
31.(b)容纳废水室(4a)和中空芯管(7)的内管(4)、容纳纯水室(5a)的中间管(5)和容纳进水室(6a)的外管(6)，其中，内管(4)、中间管(5)和外管(6)同轴布置，并在过滤器壳体(2)的内壁与定位在过滤器壳体内的其他部件之间形成在过滤器壳体(2)内部，内管(4)由彼此密封配合的中心中空管的至少一部分和中空芯管(7)的至少一部分形成；
32.(c)中空芯管(7)具有在顶端(7te)处的顶部开口(7a)和在底端(7be)处的底部开口(7b)，并且具有在其外壁上的集水通道(8)，并且同轴地定位在壳体(2)内部，其中顶部开口(7a)适于通向废水室(4a)；以及
33.(d)膜(3)，其具有内周表面(3a)、顶部外周表面(3b)、底部外周表面(3c)和侧部外周表面(3d)；并且围绕芯管(7)布置，使得膜的内周表面(3a)围绕芯管(7)螺旋缠绕，并且侧
部外周表面(3d)能够使原水透过其表面；
34.其中膜具有底盖(9)和顶盖(10)，
35.顶盖(10)与膜(3)的顶部外周表面(3b)密封接合，并且包括中心通孔(10a)，中心通孔(10a)适于并密封地装配到芯管(7)，以便于废水通过芯管(7)进入废水室(4a)；并且底盖(9)与膜(3)的底部外周表面(3c)接合，膜具有跨过芯管(7)的底部开口(7b)的底盖中心孔(9a)，以允许水从外管(6)通过膜(3)和芯管(7)的底盖中心孔(9a)，并且其中膜(3)的底盖(9)由与底盖(9)密封接合的底帽(9b)覆盖，并且过滤器壳体(2)的顶帽(2t)包括内壁和外壁，并且其中两个中空同心管从顶帽(2t)的内壁向下下降，中心中空管(4c)和外周中空管(4p)分别具有各自的内壁和外壁。
36.优选的是，在装置中使用膜过滤器单元，并且更优选的是，在水处理装置中使用膜过滤器单元，并且最优选的是在净水器中使用。
37.过滤器壳体
38.本发明的膜过滤器单元包括用于容纳膜的过滤器壳体。该过滤器壳体优选地包括具有内壁和外壁的主体、顶帽和底帽。
39.优选地，过滤器壳体的顶帽包括内壁和外壁，并且其中两个中空同心管从顶帽的内壁向下下降，中心中空管和外周中空管各自具有相应的内壁和外壁。
40.主体和顶帽可以通过卡扣配合或阴阳螺纹连接而附接在一起，然而优选地，主体和盖模制在一起。
41.过滤器壳体优选地旨在保持膜壳体并形成由其结构设计包围的腔室。
42.尽管过滤器壳体可以由任何材料制成，但是优选地，其由食品级材料制成，并且更优选地，其由塑料制成，并且最优选地，由透明塑料或聚丙烯材料制成。
43.过滤器壳体优选地设计成防止通过除了用于那些目的入口和出口之外的任何接头的泄漏。
44.中空芯管
45.膜过滤器单元还包括中空芯，该中空芯具有在其外表面上的集水通道并且同轴地定位在壳体内，其中顶部开口适于通向废水室。
46.优选地，中空芯管具有内壁、外壁、顶部边缘和底部边缘。
47.优选地，集水通道位于中空芯管的外壁上，优选地位于具有最大表面积的表面上。优选地，集水通道是密封的，并且从其顶端和底端边缘是不透水的，仅在外壁上优选地在中空芯管的外表面上可透水。优选地，中空芯管的中空部和其外壁上的集水通道从中空芯管内壁的表面彼此不流体连通。优选地，中空芯管的内壁是不透水的。优选地，中空芯管具有优选地靠近顶部开口的顶端和优选地靠近底部开口的底端。进一步优选地，中空芯管的顶端是延伸超过膜的顶盖的那端。进一步优选地，中空芯管的顶端与中心中空管密封接合，并且更优选地，中空芯管的顶端的外壁与中心中空管密封接合以形成内管。进一步优选地，中空芯管的顶端的外壁与中心中空管密封接合以形成内管。进一步优选的是，中空芯管顶端的外壁与中心中空管的内壁密封接合以形成内管。
48.优选地，中空芯管具有面向过滤器壳体的顶帽的顶端和面向过滤器壳体的底帽的底端。优选地，中空芯管在其顶端处与中心中空管密封接合，使得中空芯管的顶部开口通向中心中空管。
49.中空芯管旨在使膜过滤器单元的膜螺旋围绕其缠绕。优选地，膜的内周表面与中空芯管接触并围绕其缠绕。
50.优选地，中空芯管允许已处理水通过中空芯管到达已处理水室，并且因此通过已处理水的出口到达膜过滤器单元的外部。
51.优选地，中空芯管形成内管的一部分。
52.优选地，中空芯管包括仅允许水从中空芯管中的底盖中心孔向上单向流动而不允许反向流动的装置，所述装置优选地位于底端。优选地，仅允许水单向流动的装置是位于底端的单向阀。优选地，单向阀位于中空芯管的底端。
53.进一步优选的是，中空芯管在其外表面上包括多个导流元件，这些导流元件是凹槽。
54.优选地，向上突出的对接柱放置在中空芯管的底部开口处，以将中空芯管保持在适当位置。
55.优选地，中空芯管由食品级材料制成，优选塑料，并且更优选abs、ppe、pvc、ppo或psu。
56.滤膜
57.膜过滤器单元的膜包括内周表面、顶部外周表面、底部外周表面和侧部外周表面；并且围绕芯管布置，使得膜的内周表面围绕芯管螺旋缠绕，并且优选地，侧部外周表面能够使原水透过其表面。
58.优选的是，膜可以是能够围绕中空芯管缠绕的任何螺旋缠绕膜，更优选的是，膜是分离膜或脱盐膜，最优选的是过滤膜或反渗透膜，高度优选的是，膜是反渗透膜。
59.顶盖
60.顶盖与膜的顶部外周表面密封接合。顶盖包括适合并密封地装配到芯管的中心通孔，以便于已处理水通过中空芯管进入废水室。
61.优选地，顶盖向下延伸以覆盖膜的侧部外周表面的一部分。
62.底盖
63.底盖与膜的底部外周表面接合，底盖具有跨过芯管的底部开口的底盖中心孔，以允许水从外管穿过膜和底盖中心孔进入芯管的中空部。
64.优选地，底盖优选地在其边缘处向上延伸，以覆盖膜的侧部外周表面的一部分。
65.优选地，膜的底盖由与底盖密封接合的底帽盖帽。
66.膜连接器
67.膜连接器盖帽膜的顶盖，膜连接器包括朝向中心向上延伸的盖板，以形成升高包围部，其中升高包围部优选地与外周中空管密封接合。优选的是，膜连接器在盖板的中心设置有中心通孔用于芯管。优选的是，膜连接器的中心通孔跨过中空芯管。进一步优选的是，膜连接器的中心通孔的直径大于所述中空芯管的直径。更优选的是，所述膜连接器的中心通孔的直径是中空芯管的直径的至少1.01倍，更优选的是1.05倍，更优选的是1.1倍，更优选地是1.2倍，更优选地是1.5倍，更优选地是1.6倍，更优选地是1.7倍，更优选地是1.8倍，更优选地是1.9倍。
68.进一步优选的是，膜连接器还包括向下裙部，并且更优选地，向下裙部向下延伸以覆盖膜的外侧周边表面的至少一部分。
69.优选地，膜连接器的升高包围部具有内壁和外壁，并且优选地，升高包围部与外周中空管密封接合。优选地，升高包围部的外壁的至少一部分与外周中空管的内壁密封接合。更优选地，膜连接器的升高包围部形成外周中空管的壁的延伸部以形成中间管。进一步优选的是，升高包围部的内壁形成外周中空管的壁的延伸部，以形成中间管。
70.内管、中间管和外管
71.膜过滤器单元包括内管、中间管和外管，并且形成在过滤器壳体内，优选地位于过滤器壳的内壁和定位过滤器壳体内的其它部件之间。内管、中间管和外管优选地围绕过滤器壳体的中心轴线优选地同轴地布置。
72.内管
73.内管容纳废水室和中空芯管，中间管容纳纯水室，外管容纳进水室。
74.优选地，内管由优选地彼此密封地配合的中心中空管的至少一部分和中空芯管的至少一部分形成，更优选地，中心中空管密封地配合到中空芯管的延伸超过膜的顶盖的部分的至少一部分。更优选地，中空芯管的顶端的外壁与中心中空管的内壁密封地接合。
75.内管容纳废水室，用于收集并最终分配废水或废弃水。废水室不是封闭空间，而是与中空芯管流体连通的空间，并且优选地形成在内管的上部，并且更优选地形成在中空芯管上方的空间中。
76.中间管
77.中间管由中心中空管的外壁的至少一部分、中空芯管的外壁的至少一部分、膜连接器的升高包围部的内壁的至少一部分和外周中空管的内壁的至少一部分形成。进一步优选的是，形成外周中空管的基部的顶帽内壁和膜的顶盖的至少一部分形成中间管的一部分。优选的是，已处理水从集水通道中的设置在中空芯管顶端的出口进入中间管。
78.优选地，中间管由中心中空管的至少一部分(优选外壁)和外周中空管的至少一部分(优选内壁)形成。优选地，过滤器壳体的外周中空管的至少一部分，优选地外周中空管的内壁的至少一部分与膜连接器的至少一部分密封地接合，并且更优选地外周中空管与膜连接器的升高包围部的至少一部分密封地接合，并且更优选地与升高包围部的外壁的至少一部分密封地接合。
79.优选地，膜连接器的升高包围部形成外周中空管的壁的延伸部以形成中间管。还优选地，升高包围部的内壁形成外周中空管的壁的延伸部以形成中间管。高度优选地，升高包围部的外壁与外周中空管的内壁密封接合以形成中间管的壁。
80.优选地，中心中空管与中空芯管密封接合以形成中间管的壁。更优选地，中空芯管的至少一部分优选中空芯管的外壁的至少一部分与中心中空管的至少一部分优选中心中空管的内壁的至少一部分密封接合以形成中间管的壁。
81.中间管容纳已处理水室，该已处理水室用于在进水被处理之后收集已处理水，并且已处理水室用于收集并最终将已处理水分配出膜过滤器单元。优选地，中间管本身用作已处理水室。进一步优选地，中间管从集水通道中的设置在中空芯管的顶端的至少一部分中的出口接收已处理水。
82.外管
83.优选地，外管由外周中空管外壁的至少一部分和过滤器壳体的主体的内壁的至少一部分形成。进一步优选地，外管由外周中空管外壁的至少一部分和过滤器壳体的主体的
内壁的至少一部分、过滤器壳体的顶帽的至少一部分和底帽的至少一部分形成。更优选地，外管是形成在过滤器壳体外壁的外周中空管的外壁的至少一部分、过滤器壳体的主体的内壁的至少一部分、过滤器壳体的顶帽的内壁的至少一部分(位于外周中空管从过滤器壳体的顶帽下降的点与顶帽向下下降以与主体合并的点之间)，以及过滤器壳体的底帽的至少一部分之间的包围件。
84.优选地，膜连接器的升高包围部的至少一部分与外周中空管的至少一部分密封接合以形成外管。更优选地，外周中空管的内壁的至少一部分与膜连接器的外壁的至少一部分密封接合以形成外管。
85.优选地，膜连接器与外周中空管密封接合，使得其形成外周中空管的延伸部，使得升高包围部的外壁的至少一部分是外管的一部分。
86.外管容纳进水室，该进水室用于接收进水，优选地用于由膜过滤器单元处理的原水。进水室优选地不是外管内的封闭空间，而是在空间上形成外管的上部，进水在进入形成于过滤器壳体的主体的内壁和膜的侧部外周表面之间的通道或狭缝之前首先进入并填充该空间。
87.水流路径
88.膜过滤器单元中的已处理水流过膜并最终进入已处理水室。进水从外管进入膜的侧部外周表面，穿过膜然后进入中空芯管外表面上的集水通道，在通道中，看到水沿向上方向行进，然后从集水通道中的位于中空芯管顶端的出口进入中间管。然后水收集在已处理水室中，准备从膜过滤器单元分配出来。
89.膜过滤器单元中的废水流过膜并最终进入废水室。进水从外管进入膜的侧部外周表面，穿过膜进入底盖中心孔，到达芯管的中空部，优选地穿过仅允许水在中空芯管中单向流动的装置，并且因此被迫仅在向上的一个方向上移动，进入中空芯管的中空部并进入废水室，准备从膜过滤器单元分配出来。
90.净水器
91.本发明还提供一种净水器，包括：
92.(i)用于接收进水的入口；
93.(ii)预过滤器单元；
94.(iii)机电装置；以及，
95.(iv)膜过滤器单元，包括：
96.a)用于容纳膜的过滤器壳体；
97.b)容纳废水室和中空芯管的内管、容纳纯水室的中间管和容纳进水室的外管，其中内管、中间管和外管同轴地布置在过滤器壳体(2)内部，位于过滤器壳体(2)的内壁与定位在过滤器壳体内的其他部件之间，并且内管(4)由彼此密封配合的中心中空管的至少一部分和中空芯管(7)的至少一部分形成；
98.c)中空芯管，其具有在顶端处的顶部开口和在底端处的底部开口，并且在其外壁上具有集水通道，并且同轴地定位在壳体内，其中顶部开口适于通向废水室；以及
99.d)膜，其具有内周表面、顶部外周表面、底部外周表面和侧部外周表面，并且围绕芯管布置，使得膜的内周表面围绕芯管螺旋缠绕，并且侧部外周表面能够使原水透过其表面；
100.其中膜具有底盖和顶盖，
101.顶盖与膜的顶部外周表面密封接合，并且包括中心通孔，所述中心通孔适合并密封地装配到芯管，以便于废水通过芯管进入废水室；并且底盖具有跨过芯管的底部开口的底盖中心孔，以允许水从外管穿过膜和底盖中心孔进入芯管的中空部，并且其中膜(3)的底盖(9)由与底盖(9)密封接合的底帽(9b)盖帽，并且过滤器壳体(2)的顶帽(2t)包括内壁和外壁，并且其中从顶帽(2t)的内壁，两个中空同心管向下下降，中心中空管(4c)和外周中空管(4p)都具有各自的内壁和外壁。
102.(v)用于已处理水的出口。
103.优选地，机电装置是位于膜过滤器单元上游的泵，以将水驱动到膜过滤器单元中。
104.附图
105.简要描述
106.图1是第一方面的过滤器单元的示意图。
107.图2是第一方面的过滤器单元的示意图，示出过滤器单元内已处理水的水流路径。
108.图3是第一方面的过滤器单元的示意图，示出过滤器单元内废水的水流路径。
109.图4a示出顶盖的立面结构，图4b示出顶盖的截面结构。
110.图6示出膜连接器的等距视图。
111.图7示出具有凹槽(7g)的中空芯管(7)，图7a示出芯管的立面结构，图7b示出芯管的
ⅰ‑ⅰ
截面结构，图7c示出芯管的
ⅱ‑ⅱ
截面结构，图7d示出图7c中被圈出的放大部分，以示出内置于芯管中的止回阀的截面结构。
112.图8示出膜中废水的流动路径。
113.图9示出膜中已处理水的流动路径。
114.详细描述
115.图1示出膜过滤器单元，其包括具有主体(2m)、顶帽(2c)和底帽(2b)用于容纳膜(3)的过滤器壳体(2)；容纳废水室(4a)和中空芯管(7)的内管(4)、容纳纯水室(5a)的中间管(5)和容纳进水室(6a)的外管(6)，其中内管(4)、中间管(5)和外管(6)示出为同轴布置。
116.所示中空芯管(7)在顶端(7te)处具有顶部开口(7a)并且在底端(7be)处具有底部开口(7b)，并且在其外壁上具有集水通道(8)，并且同轴地定位在壳体(2)内部，其中顶部开口(7a)适于通向废水室(4a)。
117.膜(3)示出为具有内周表面(3a)、顶部外周表面(3b)、底部外周表面(3c)和侧部外周表面(3d)；并且围绕芯管(7)布置，使得膜的内周表面(3a)围绕芯管(7)螺旋缠绕，并且侧部外周表面(3d)能够使原水透过其表面。
118.顶盖(10)和底盖(9)示出为分别与膜(3)的顶部外周表面(3b)和底部外周表面(3c)密封接合。顶盖(10)示出为包括适合并密封地装配到芯管(7)的中心通孔(10a)。
119.底盖(9)示出为具有跨过芯管(7)的底部开口(7b)的底盖中心孔(9a)，以允许水从外管(6)穿过膜(3)和底盖中心孔(9a)进入芯管(7)的中空部。
120.图2示出膜过滤器单元(1)中的已处理水穿过膜(3)并最终进入已处理水室(5a)的流动。进水从外管(6)进入膜(3d)的侧部外周表面，穿过膜(3)，然后进入中空芯管(7)的外壁上的集水通道(8)，在通道中，看到水沿向上方向行进，然后从集水通道(8)中的位于中空芯管(7)的顶端(7te)中的出口进入中间管(5)。然后，水收集在已处理水室(5a)中，准备从
膜过滤器单元(1)分配出来。
121.图3示出膜过滤器单元(1)中的废水穿过膜(3)并最终进入废水室(4a)的流动。进水从外管(6)进入膜(3d)的侧部外周表面，穿过膜(3)进入底盖中心孔(9a)，到达芯管(7)的中空部，优选地穿过在中空芯管(7)中仅允许单向水流的装置(7v)，并且因此被迫仅沿向上的一个方向移动，进入中空芯管(7)的中空部，并进入废水室(4a)，准备好从膜过滤器单元(1)分配出来。
122.图4a示出顶盖的立面结构，图4b示出顶盖的截面结构。顶盖(10)示出为包括适合并密封地装配到芯管(7)的中心通孔(10a)。
123.图5示出底盖(9)，其适于与膜(3)的底部外周表面(3c)接合，具有底盖中心孔(9a)。
124.图6示出膜连接器(11)的等距视图，膜连接器示出为包括盖板(11p)和向下裙部(11s)，盖板(11p)朝向中心向上延伸以形成升高包围部(11r)。图中还示出位于盖板(11p)中心的中心通孔(11a)。
125.图7示出具有凹槽(7g)的中空芯管(7)，图7a示出芯管的立面结构，图7b示出芯管的
ⅰ‑ⅰ
截面结构，图7c示出芯管的
ⅱ‑ⅱ
截面结构，图7d示出在图7c中被圈出的放大部分，以示出内置于芯管中的止回阀(7v)的截面结构。
126.图8示出废水在膜(3)中的流动路径，在此示出进水从膜的侧部外周表面(3d)进入，穿过膜(3)，进入底盖中心孔(9a)，然后进入芯管(7)的中空部，然后由于单向阀(7a)的存在而向上移动，并因此进入废水室(4a)。
127.图9示出已处理水在膜(3)中的流动路径，在此示出进水从膜的侧部外周表面(3d)进入，穿过膜(3)，已处理水进入中空芯管(7)的外壁上的集水通道(8)，并且因此通过集水通道(8)的存在于中空芯管(7te)的顶端外壁上的部分而进入中间管。
128.在以上各个部分中提到的本发明的各种特征在适当的情况下经必要的修改后适用于其他部分。因此，在一个部分中指定的特征可以与在其他部分中指定的特征视情况而相结合。添加任何章节标题仅为方便起见，并不旨在以任何方式限制公开的内容。
129.示例
130.示例1
131.进行实验以发现本发明的具有反渗透(ro)膜的膜过滤器单元的性能，并与传统的反渗透(ro)膜过滤器单元进行比较。性能所考虑的参数是膜过滤器单元的盐截留率和渗透物生产率。
132.所使用的控制系统是传统的ro净水器，两个净水器系统都具有水泵、400ro过滤元件和800cc限流器，两个净水器的进水为400tds和25℃。ro过滤器的进水侧的压力为100psi，ro过滤器的进水侧的压力为0psi。如下面给出的表1和2所呈现，记录两者的渗透物生产率和ro盐截留率。
133.表1：本发明的净水器ro过滤器单元
134.[0135][0136]
表2：具有传统ro的净水器
[0137]
渗透物生产率(gpd/psi)ro的标准化产品流率纯水总量(l)ro盐截留率(％)5.3100％086.13.871.7％63893.43.056.6％214293.62.037.7％329093.4
[0138]
从上表中可以清楚地看出，两种净水器都以5.3psi的压力开始，但是对于本发明的净水器ro过滤器单元，即使3571升的水，压力也仅下降到2.4，相比之下，传统ro净水器在3290升时下降为2.0。与本发明的ro过滤器单元相比，传统膜实际上仅在638升纯水下见证3.8psi的下降，本发明的ro过滤器单元在1224升水下经历相同的压力下降，接近638升的两倍。
[0139]
用本发明的净水器ro过滤器单元记录的ro盐截留率非常好，从95％开始，然后增加到97.7％，然后在从净水器分配4667升纯水过程中保持恒定。另一方面，传统的ro净水器具有约86.1％的初始盐截留率，其增加到仅93.4％，然后在从净水器分配3290升纯水过程中保持几乎恒定。因此，在具有本发明的膜过滤器单元的净水器中，总的盐截留率更好。更高的盐截留率意味着在膜过滤器单元的寿命期间得到更安全的水。
[0140]
假设两个ro净水器系统都以100％的流率启动。本发明的净水器ro过滤器单元从1224升水时的71.7％缓慢下降到3571升水时的仅45.2％(超过1224升纯水体积的两倍)。
[0141]
而传统的ro在638升纯水时降至仅71.7，在2142升水时降至56.6％，这比本发明的净水器ro过滤器单元低得多，最终在3290升分配纯水时降至37.7％。流率的这种快速衰减表明传统膜的劣化更快(表2)，而本发明的净水器ro过滤器单元的流率的缓慢下降(表1)意味着膜过滤器单元的寿命更长。

技术特征：
1.一种膜过滤器单元(1)，包括：(a)用于容纳膜(3)的过滤器壳体(2)；(b)容纳废水室(4a)和中空芯管(7)的内管(4)、容纳纯水室(5a)的中间管(5)和容纳进水室(6a)的外管(6)，其中，所述内管(4)、所述中间管(5)和所述外管(6)同轴布置并在所述过滤器壳体(2)的内壁与定位在所述过滤器壳体内的其他部件之间形成在所述过滤器壳体(2)的内部，并且所述内管(4)由彼此密封配合的中心中空管的至少一部分和所述中空芯管(7)的至少一部分形成；(c)所述中空芯管(7)具有在顶端(7te)处的顶部开口(7a)和在底端(7be)处的底部开口(7b)，并且具有在其外壁上的集水通道(8)，并且同轴地定位在所述壳体(2)的内部，其中所述顶部开口(7a)适于通向所述废水室(4a)；以及(d)膜(3)，其具有内周表面(3a)、顶部外周表面(3b)、底部外周表面(3c)和侧部外周表面(3d)；并且围绕所述芯管(7)布置，使得所述膜的所述内周表面(3a)围绕所述芯管(7)螺旋缠绕，并且所述侧部外周表面(3d)能够使原水透过其表面；其中所述膜具有底盖(9)和顶盖(10)，所述顶盖(10)与所述膜(3)的所述顶部外周表面(3b)密封接合，并且包括中心通孔(10a)，所述中心通孔(10a)适合并密封地装配到所述芯管(7)，以便于废水穿过所述芯管(7)进入所述废水室(4a)；并且所述底盖(9)与所述膜(3)的所述底部外周表面(3c)接合，所述底盖(9)具有跨过所述芯管(7)的所述底部开口(7b)的底盖中心孔(9a)，以允许水从所述外管(6)穿过所述膜(3)和所述芯管(7)的所述底盖中心孔(9a)，并且其中所述膜(3)的所述底盖(9)由与所述底盖(9)密封接合的底帽(9b)盖帽，并且所述过滤器壳体(2)的所述顶帽(2t)包括内壁和外壁，并且其中两个中空的同心管从所述顶帽(2t)的所述内壁向下下降，中心中空管(4c)和外周中空管(4p)均具有相应的内壁和外壁。2.如权利要求1所述的膜过滤器单元(1)，其中，所述芯管(7)包括在所述底端(7be)处的单向阀(7v)。3.如权利要求1或2所述的膜过滤器单元(1)，其中，所述芯管(7)在其外壁上包括多个导流元件(7g)，其中所述导流元件是凹槽。4.如前述权利要求中任一项所述的膜过滤器单元(1)，其中，所述过滤器壳体(2)包括具有内壁(2miw)和外壁(2mow)的主体(2m)、顶帽(2t)和底帽(2b)。5.如权利要求4中任一项所述的膜过滤器单元(1)，其中，所述内管(4)由所述中心中空管(4c)和所述中空芯管(7)形成。6.如权利要求5所述的膜过滤器单元(1)，其中，所述内管(4)由彼此密封配合的所述中心中空管(4c)的至少一部分和所述中空芯管(7)的至少一部分形成。7.如前述权利要求5或6中任一项所述的膜过滤器单元(1)，其中，所述外管(5)由所述外周中空管(4p)的外壁的至少一部分和所述过滤器壳体(2miw)的主体的内壁的至少一部分形成。8.如前述权利要求中任一项所述的膜过滤器单元(1)，其中，所述芯管(7)的所述顶端(te)是延伸超过所述顶盖(10)的中心孔(10a)的部分。9.如前述权利要求中任一项所述的膜过滤器单元(1)，其中，所述芯管(7)的顶端(te)在集水通道(8)中具有出口，以允许水进入中间管(5)并进入已处理水室(5a)。
10.如前述权利要求中任一项所述的膜过滤器单元(1)，其中，所述膜过滤器(3)的所述顶盖(10)由膜连接器(11)盖帽，所述膜连接器包括朝向中心向上延伸以形成升高包围部(11b)的盖板，其中，所述升高包围部(11b)与所述外周中空管(4p)密封接合。11.如权利要求10所述的膜过滤器单元(1)，其中膜连接器(11)设有用于所述芯管(7)的中心通孔(11a)。12.如前述权利要求10或11中任一项所述的膜过滤器单元(1)，其中所述中间管(5)由所述中心中空管(4c)的所述外壁的至少一部分、所述中空芯管(7)的外壁的至少一部分、所述膜连接器(11)的升高包围部(11b)的内壁的至少一部分和所述外周中空管(4p)的内壁的至少一部分形成。13.一种净水器，包括如前述权利要求1至12中任一项所述的膜过滤器单元(1)。

技术总结
公开了一种膜过滤器单元(1)，包括：(a)用于容纳膜(3)的过滤器壳体(2)；(b)容纳废水室(4A)和中空芯管(7)的内管(4)、容纳纯水室(5A)的中间管(5)和容纳进水室(6A)的外管(6)，其中，内管(4)、中间管(5)和外管(6)同轴布置并在过滤器壳体(2)的内壁与定位在过滤器壳体内的其他部件之间形成在过滤器壳体(2)的内部，并且内管(4)由彼此密封配合的中心中空管的至少一部分和中空芯管(7)的至少一部分形成；(c)中空芯管(7)具有在顶端(7TE)处的顶部开口(7A)和在底端(7BE)处的底部开口(7B)，并且具有在其外壁上的集水通道(8)，并且同轴地定位在所述壳体(2)的内部，其中顶部开口(7A)适于通向废水室(4A)；以及(d)膜(3)，其具有内周表面(3A)、顶部外周表面(3B)、底部外周表面(3C)和侧部外周表面(3D)；并且围绕所述芯管(7)布置，使得膜的内周表面(3A)围绕芯管(7)螺旋缠绕，并且侧部外周表面(3D)能够使原水透过其表面；其中膜具有底盖(9)和顶盖(10)，顶盖(10)与膜(3)的顶部外周表面(3B)密封接合，并且包括中心通孔(10A)，中心通孔适合并密封地装配到芯管(7)，以便于废水穿过芯管(7)进入废水室(4A)；并且底盖(9)与膜(3)的底部外周表面(3C)接合，底盖具有跨过芯管(7)的底部开口(7B)的底盖中心孔(9A)，以允许水从外管(6)穿过膜(3)和芯管(7)的底盖中心孔(9A)，并且其中膜(3)的底盖(9)由与底盖(9)密封接合的底帽(9B)盖帽，并且过滤器壳体(2)的顶帽(2T)包括内壁和外壁，并且其中两个中空的同心管从顶帽(2T)的内壁向下下降，中心中空管(4C)和外周中空管(4P)均具有相应的内壁和外壁。均具有相应的内壁和外壁。均具有相应的内壁和外壁。


技术研发人员：陈雪方
受保护的技术使用者：浙江沁园水处理科技有限公司
技术研发日：2021.11.02
技术公布日：2023/7/25