由一個多孔芯子,樹脂管板和自鎖式螺旋卷繞空心纖維卷組成的組件制造技術

加長的大直徑螺旋卷繞的空心纖維卷，它是穩定的，不需要＂封閉端管板＂來保持纖維管端部防止滑動并且僅呈現出很小的＂狗骨頭形＂，可以通過這樣控制卷繞參數形成，以致于纖維卷由相繼加長的纖維層的相繼縮短或加長的＂組織＂組成，每個纖維層由（下面的芯子或纖維卷表面的）一個到多個覆蓋層組成．（*該技術在2006年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本申請書中要求權利的專利技術是在執行美國政府合同№14-34-0001-0501(OWRT)過程中作出的。美國專利4，080，296公開一種空心纖維滲透器裝置，它能單獨地每天生產250，000加侖處理水。該裝置包括選擇性滲透的空心纖維段的一個加長的有序卷，此空心纖維段穿過一個中心的壓力平衡的管板并環繞著包含一個同軸布置的滲透水出流導管的一個貫穿的進水管制成，此出流導管經過徑向布置的錯流管與管板中的滲透水集流孔相連。所得到的組件封閉在一個長絲卷繞的殼體里，此殼體僅被從其兩端伸出的管子所打斷。空心纖維卷的端部封裝在樹脂壁件里，此壁件不起管板的作用，但用來把纖維卷鎖定在芯子上并在纖維卷每端處的纖維段部分之間保持徑向間隙。諸如纖維卷繞之類的手段可用來束縛纖維卷和/或改善進水在纖維段之間流動的均勻性。上述類型的裝置，即所謂“量子模件”，構成滲透器技術中的明顯進展，但是如果端部樹脂壁件-“封閉端‘管板’”-能夠省卻則更好些。這就是說，封裝在端部壁件中的纖維卷部分是非生產性的，但是如果它們不這樣封裝則可用于滲透。不過，在沒有這種壁件或技術等價的束縛手段時，就不大清楚如何去實現必要的鎖定和留間隔了。在空心纖維段的大直徑卷的螺旋卷繞-一種否則會很吸引人的制作纖維卷的方法-中遇到的一個問題是，在靠近卷端處形成凸起或“隆起”。這就是說，當卷繞方向在形成中的卷的端部改變時，作為換向的結果，組件取啞鈴形，通常稱為“狗骨頭”形。這種形狀妨礙殼體壁與纖維卷的直徑較小部分之間的空間的有效利用，并且還增加了流動分布的問題。當位于卷繞每端纖維換向處之下的芯子部分直徑不恒定時，狗骨頭形問題被加劇，即使直徑變化不突然，即在若干英寸的芯子段上均勻分布時也是如此。一種“避免”狗骨頭問題的已知方法是，把纖維卷做得較長并在端部凸起的內側形成壁件，然后切掉每個壁件的足夠部分以便把它變成管板，凸起的纖維卷部分也同時被切掉;這當然是十分浪費的。另一種方法是不讓纖維(單紗、束、粗紗或帶)在換向處繞過芯子(真正的螺旋卷繞)，而是通過在結構的每端在分離的長絲上以這樣的方式沿圓周卷繞，即在換向時纖維段繞著這些長絲起圈，以較小的卷繞角近似螺旋卷繞;結果得到某些，但大為減小的狗骨頭形。由于能夠利用螺旋卷繞而不求助于端部捆扎，對于狗骨頭形纖維卷來說纖維消耗或固定是非常合乎要求的。繞制大纖維卷中的另一個問題(當纖維浸濕時此問題特別嚴重)是纖維卷的滑動和塌陷，即纖維卷不穩定性。通過在芯子端部包括突然減小的直徑及在這樣提供的環形“肩部”或“階梯”上并超過它卷繞，可以固定小直徑的纖維卷。然而這不足以使大直徑纖維卷穩定。就本專利技術人所知，先有技術并未提出大直徑螺旋卷繞纖維卷可以簡單地通過變換在繞軸旋轉的芯子上繞制螺旋卷時所涉及的參數來實現穩定和自鎖。然而，即使這樣做了，依然存在著這些參數是否仍被保持在約束范圍內的問題，這些約束是當纖維是比較脆的空心纖維而制成的纖維卷必須在滲透分離裝置中有效工作時所強加的。本專利技術的主要目的在于提供一種組件，它可以用于滲透器并包括一個多孔芯子，一個壓力平衡的管板和一個穩定的大直徑螺旋卷繞的空心纖維卷，此纖維卷自鎖在芯子上并具有帶圓形端部的圓柱形壓力容器的一般形狀。一個必然結果的目的在于省卻用來束縛纖維卷端部和在纖維卷內保持均勻的纖維間隔的單獨的手段。另一個目的在于避免纖維和封裝材料的浪費。另一個目的在于最大限度利用纖維卷本身。一個附加的目的在于提供一種上述類型的組件，其中穿過纖維卷(纖維之間)的流動本來就是比較均勻的。此外，一個目的在于充分利用“從外向內”進水流動的優點。圖1是本專利技術的一個組件的理想化透視圖，此組件僅包括一個空心芯子，一個可滲透空心纖維段的螺旋卷繞卷和一個布置在中間的環形樹脂壁件，此壁件可通過鉆孔、切削等變成一個管板。確定纖維卷表面層的一部分交織的纖維被放大畫出。圖2以取于包括芯子軸線的平面中的截短的豎直剖面畫出一個滲透器。芯子-管板-纖維卷內組件的兩個重要特征在于(1)在纖維卷端沒有壁件(封閉端“管板”)，(2)纖維卷是螺旋卷繞卷，它被編成四個“組織”，每個組織都由許多用本專利技術的方法制成的“纖維層”組成。該組件已由基本上與圖1所示相同的本專利技術之一衍生出來，但在芯子中包括一個進水進口接頭、一個中心錯流塊、一個滲透水出流管和一個同軸的鹽水出流接頭。圖2中僅畫出組成纖維卷的右上部分的那些纖維層部分。纖維卷右上部分的放大圖示于圖2A。圖3是圖2中的錯流塊和一部分滲透水出流管的透視圖。如圖所示，在形成纖維卷和壁件(管板的前身)之前，錯流塊、管子和接頭已裝進芯子中。圖4是一個未完成形式的錯流塊的透視圖，此錯流塊(連同滲透管)可以后插進如圖1中所畫的本專利技術的預制組件的芯子部件中。(通過在芯子和錯流塊內的滲透管部分之間的空間里(按后文介紹的方式)灌注并固化樹脂，錯流塊可以完成并粘接在芯子上)。圖5按圖2A的方式畫出用本專利技術的方法制成的一個較大的纖維卷的一部分，與圖2A中的那些相比，纖維層數量更多并且布置也不同。圖6是僅為了便于理解圓柱卷繞角A與法向、軸向及周向帶寬，或者與“管子”直徑及卷繞一圈的展開直線長度的關系而提供的說明圖。圖7是解釋每個花紋中圍線數C及花紋的行進P的定義的半示意說明圖。此外還表示C與每個覆蓋層中圍線數Z之間的關系。應該指出，在圖2、圖2A和圖5中，每個組織中的最后一個纖維層雖然用稍粗的線畫出，但實際上與相應的其他纖維層并無區別。此外，圖2、圖2A和圖5中的纖維卷由大量的細空心纖維組成，在實際剖面中這些纖維將被切斷成各種角度。然而，試圖在附圖的剖視圖中畫出切斷的纖維端將使得分清纖維層的相對位置和形狀十分困難，而這對理解本專利技術是很重要的。已經發現，通過以這種方式控制纖維的卷繞，即所得到的纖維卷由逐漸加長的“纖維層”的逐漸縮短或加長的“組織”組成，每個纖維層由一個到多個“覆蓋層”組成，可以實現上述目的。這造成每個組織中的狗骨頭部分或隆起的位置向后或向前錯開，以致于依次的隆起不直接疊加而是堆積，從而給出基本上平滑的圓形卷端。它還造成下一層被上一層就地鎖定。通常，將變成管板的樹脂體作為當組件形成時通過在組件大圓上涂布粘性封裝樹脂-它就地固化或允許就地固化-而制成的徑向布置的壁件而包括在組件中。在卷繞及封裝工作完成時，得到的組件在壁件可以變成“活”管板這個意義上是有效的，而且這時組件可以裝入一個完整的滲透器裝置。也可以在組件中裝入一個以上的活管板。此外，即使壁件(封閉端“管板”)按以下定義包括在組件中，仍然可以在很大程度上實現本專利技術的優點，尤其當纖維卷的長度比較大時更是如此。本專利技術的組件可以比較狹義地定義為由一個芯子、一個纖維卷和一個或多個壁件組成的并可適于用作一個滲透器的一個部件的東西。芯子是一個剛性的、大體上圓柱形的加長導管，它有兩個端部段和一個中間多孔段，纖維卷包括以這樣的形狀繞芯子布置的空心纖維段，即兩個大體上圓頂形的端部和一個大體上圓柱形的中間部分，導管的端部段從纖維卷的端部伸出，以及每個壁件是大體上環形的樹脂體，芯子和纖維段穿過它并與它密封連接;纖維段最好呈帶狀作為一系列直徑相繼加大的交叉螺旋線卷繞在芯子上，并卷繞成使纖維卷穩定并自行固定在芯子上，一個或多個壁件中至少有一個可修改成在滲透器中起管板作用，以及每個纖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
通過在一個旋轉的芯子上螺旋卷繞一個或多個空心纖維，形成一個穩定的、自行固定的、具有大體上圓頂形端部的、大體上圓柱形的空心纖維卷的一種方法，該方法包括對卷繞的控制，以致于纖維卷由相繼加長的纖維層的相繼縮短或加長的組織組成，每個纖維層由一個 到多個覆蓋層組成，從而使每個組織的狗骨頭部分的位置沿軸向前后錯開，以致于它們并不疊加而是堆積，以便賦予端部一個基本上光滑的圓形。

【技術特征摘要】
US 1985-6-24 747,6291.通過在一個旋轉的芯子上螺旋卷繞一個或多個空心纖維，形成一個穩定的、自行固定的、具有大體上圓頂形端部的、大體上圓柱形的空心纖維卷的一種方法，該方法包括對卷繞的控制，以致于纖維卷由相繼加長的纖維層的相繼縮短或加長的組織組成，每個纖維層由一個到多個覆蓋層組成，從而使每個組織的狗骨頭部分的位置沿軸向前后錯開，以致于它們并不疊加而是堆積，以便賦予端部一個基本上光滑的圓形。2.權利要求1中所述的方法，還包括不在纖維卷一端位置上形成一個樹脂的、徑向布置的、大體上環形的壁件，纖維和芯子穿過它并與它密封連接。3.權利要求2中所述的方法，它包括A、作為芯子提供一個剛性的、大體上圓柱形的加長導管，它有兩個端部段和一個中間多孔段，B、選擇芯子表面的一個環帶作為制造壁件的基位并且，不是必須地，選擇一個或多個外加的環帶作為制造外加的這種壁件的基位，C、在芯子上通過以下方法形成纖維卷和壁件(1)把空心纖維段的一個或一系列帶子按右旋和左旋螺旋線的交替系列螺旋卷繞在芯子上，每個纖維帶從一個基位的中線附近起始，在同一個或不同基位的中線附近的一個平面內結束，同時(2)在每個基位處向芯子和纖維帶上涂布一種可固化的樹脂，然后繼續向所得到在這些基位處形成的樹脂-纖維體上涂布這樣一種樹脂，以及D、允許或促使樹脂、纖維體固化;卷繞依次按以下階段進行，以便形成纖維卷;在第Ⅰ階段(a)具有大致相等的軸向長度和相繼加大的直徑的若干(Na)個覆蓋層被卷繞，以便產生第一纖維層，它不伸展到芯子的兩端，而且作為在每個端圈的換向部分期間纖維比較局部地疊加的結果，在靠近纖維層每端至少稍為隆起，換向范圍和停頓、Na值及纖維段的張力根據纖維和芯子尺寸選擇，以致于第一纖維層不在芯子上滑動，而且纖維層的非圓柱形端部的錐度足夠陡，以便當第二纖維層象下面的(b)中那樣形成和就位時，保證對疊加的較長的第二纖維層的軸向運動有相當大的阻力;(b)第二纖維層基本上按形成第一纖維層的方式形成，并且有這樣的長度，即第二纖維層伸展到超過第一纖維層的每端;(c)象(b)中那樣增加一系列其他纖維層，直到所得到的第一組織的兩端至少明顯隆起為止，在第Ⅱ階段重復步驟(a)，只是所得到的第一纖維層短于或長于前面的第一纖維層，以及重復步驟(b)和(c)，直到所得到的第二組織至少在端部明顯隆起為止，結果第二組織的隆起峰比前面第一組織的隆起峰靠得更近或離得更遠;在以后的每個階段，象在第Ⅱ階段那樣重復步驟(a)-(c)，相繼的纖維層長度和N值使每個組織...

【專利技術屬性】
技術研發人員：帕特里希亞A西伯斯，
申請(專利權)人：陶氏化學公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]