CN104394965B - 灌封方法 - Google Patents

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Abstract

本文披露的是包括多孔膜的过滤膜模块以及与灌封膜模块中的多孔膜的端部相关的方法和结构的方面和实施例。在一个例子中，提供了形成过滤模块的方法。该方法包括将多孔膜的一部分固定在预灌封体中；将预灌封体的至少一部分定位在灌封模具中；将灌封体形成物质引入灌封模具中；使灌封体形成物质包围预灌封体的至少一部分和多孔膜的至少一部分；固化第二灌封体形成物质以形成膜灌封体；和将膜灌封体从灌封模具分离。

Description

灌封方法
相关申请
本申请要求2012年6月28日提交的标题为A POTTING METHOD的澳大利亚临时申请号2012902751的优先权。
技术领域
本文披露的方面和实施例涉及包括多孔膜的过滤膜模块(filtration membranemodule)，并且涉及与灌封膜模块中的多孔膜的端部相关的方法和结构。
背景技术
膜过滤装置被用于从液体例如水中分离粒子、固体和微生物。在膜过滤装置中，液体被驱动穿过膜，同时很大程度上基于尺寸，粒子被拒绝穿过膜。用于移动液体通过膜的驱动力代表性地是流体压力，用膜孔来拒绝粒子穿过膜壁。
代表性地，通过将多孔中空膜(porous hollow membrane)的端部密封在模块灌封体(module pot)中，在通常称作原液(feed)的待过滤输入液体流和通常称作滤出液的已过滤的液体流之间，形成了屏障。为了实现有效的过滤，通常期望保持屏障的完整性。屏障完整性的任何损伤可以导致滤出液流的不希望的污染。
发明内容
根据一个方面，提供了制造具有灌封的端部的多孔膜的方法。该方法包括在第一灌封体中灌封多孔膜来制造预灌封体和将预灌封体固定在第二灌封体中来制造具有灌封的端部的多孔膜。制造预灌封体可以包括：将多孔膜的至少一部分定位在其中具有第一通道形成构造的第一模具中；利用第一灌封体形成物质填充第一模具；固化第一灌封体形成物质；和将固化的第一灌封体形成物质从第一模具和第一通道形成构造分离。产生固定在第二灌封体中的预灌封体可以包括将预灌封体的至少一部分定位在其中具有第二通道形成构造的第二模具中；利用第二灌封体形成物质来填充第二模具；固化第二灌封体形成物质；和将固化的第二灌封体形成物质从第二模具和第二通道形成构造分离。
在一些实施例中，将预灌封体定位在第二模具中提供了第二灌封体形成物质和预灌封体之间的接触。
在一些实施例中，提供环形盘用于将预灌封体定位在第二模具中。
根据另外的方面，提供了用于灌封多孔膜的端部的灌封组件。该组件包括用于制造多孔膜的预灌封的端部的机构。用于制造多孔膜的预灌封的端部的机构包括：用于将多孔膜的至少一部分定位在其中具有第一通道形成构造的第一模具中的机构、用于利用第一灌封体形成物质填充第一模具的机构、和用于将第一灌封体形成物质从第一模具和第一通道形成构造分离的机构。该组件还包括用于制造多孔膜的第二灌封的端部的机构。用于制造多孔膜的第二灌封的端部的机构包括：用于将多孔膜的预灌封的端部的至少一部分定位在其中具有第二通道形成构造的第二模具中的机构、用于利用第二灌封体形成物质填充第二模具的机构、和用于将第二灌封体形成物质从第二模具和第二通道形成构造分离的机构。
在一些实施例中，第二通道形成构造的横截面积小于第一通道形成构造的横截面积。
在一些实施例中，第一模具利用第一灌封体形成物质静止地填充，并且第二模具利用第二灌封体形成物质离心式地填充。
在一些实施例中，第二灌封体包裹预灌封体。
在一些实施例中，第一灌封体形成物质和第二灌封体形成物质包括相同的物质。
在一些实施例中，第一灌封体形成物质和第二灌封体形成物质包括树脂。
在一些实施例中，多孔膜包括中空纤维膜。
在一些实施例中，用于将预灌封体定位在第二模具中的机构提供了第二灌封体形成物质和预灌封体之间的接触。
在一些实施例中，用于将预灌封体定位在第二模具中的机构包括环形盘。
根据另外的方面，提供了通过如以上描述的方法制造的具有灌封的端部的多孔膜。
根据另外的方面，提供了形成过滤模块的方法。该方法包括：将多孔膜的一部分定位在第一灌封模具中；将第一灌封体形成物质引入到第一灌封模具中；使第一灌封体形成物质包围多孔膜的该部分；固化第一灌封体形成物质以形成预灌封体；将预灌封体从第一灌封模具分离；将预灌封体的至少一部分定位在第二灌封模具中；将第二灌封体形成物质引入到第二灌封模具中；使第二灌封体形成物质包围预灌封体的至少一部分和多孔膜的至少一部分；固化第二灌封体形成物质以形成膜灌封体；和将膜灌封体从第二灌封模具分离。
在一些实施例中，该方法还包括在预灌封体中形成孔眼。
在一些实施例中，在预灌封体中形成孔眼包括利用从第一灌封模具的底部向上延伸的指状构件来在预灌封体中形成孔眼。
在一些实施例中，该方法还包括在将第一灌封体形成物质引入第一灌封模具之前，将包括多个孔眼的环形盘定位在第一灌封模具中，和将足够量的第一灌封体形成物质引入到第一灌封模具中以利用第一灌封体形成物质覆盖环形盘的内圆周的至少一部分。
在一些实施例中，将预灌封体从第一模具分离包括利用布置在第一模具的底部中的脱模装置将预灌封体推出第一模具。
在一些实施例中，该方法还包括在第二灌封体形成物质中形成孔眼。
在一些实施例中，在第二灌封体形成物质中形成孔眼包括在第二灌封体形成物质中形成与在预灌封体中形成的孔眼共轴的孔眼。
在一些实施例中，在第二灌封体形成物质中形成孔眼包括在第二灌封体形成物质中形成具有比在预灌封体中形成的孔眼的横截面积小的横截面积的孔眼。
在一些实施例中，在第二灌封体形成物质中形成孔眼包括在第二灌封体形成物质中利用从第二灌封模具的底部向上延伸的指状构件来形成孔眼。
在一些实施例中，该方法还包括将环形盘的外圆周部分的周边区域布置在界定在第二模具的侧壁中的支撑槽中。
在一些实施例中，该方法还包括将膜壳(membrane shell)耦合到膜灌封体，膜壳包围多孔膜的至少一部分。
根据另外的方面，提供了形成过滤模块的方法。该方法包括：将多孔膜的至少一部分定位在其中具有第一通道形成构造的第一模具中；利用第一灌封体形成物质来至少部分地填充第一模具；固化第一灌封体形成物质；将固化的第一灌封体形成物质从第一模具和第一通道形成构造分离以形成预灌封体；将预灌封体的至少一部分定位在其中具有第二通道形成构造的第二模具中；利用第二灌封体形成物质来至少部分地填充第二模具；固化第二灌封体形成物质；和将固化的第二灌封体形成物质从第二模具和第二通道形成构造分离。
在一些实施例中，该方法还包括提供具有比第一通道形成构造的横截面积小的横截面积的第二通道形成构造。
在一些实施例中，第一模具是利用第一灌封体形成物质静止地填充的。
在一些实施例中，第二模具是利用第二灌封体形成物质离心式地填充的。
在一些实施例中，利用第二灌封体形成物质来填充第二模具包括利用足够量的第二灌封体形成物质来填充第二模具，使得第二灌封体形成物质包裹预灌封体。
在一些实施例中，利用第一灌封体形成物质来填充第一模具和利用第二灌封体形成物质来填充第二模具包括利用相同的物质来填充第一模具和第二模具。
在一些实施例中，利用第一灌封体形成物质来填充第一模具和利用第二灌封体形成物质来填充第二模具包括利用不同的物质来填充第一模具和第二模具。
在一些实施例中，该方法还包括将环形盘密封在预灌封体中。
在一些实施例中，该方法还包括通过将环形盘的一部分布置在界定在第二模具的侧壁中的支撑槽中来将预灌封体定位在第二模具中。
根据另外的方面，提供了膜过滤模块。该膜过滤模块包括多孔膜、环形盘和膜壳，多孔膜具有固定在预灌封体中的端部，预灌封体由第一灌封材料形成并且至少部分地被第二灌封材料围绕，环形盘具有固定在第一灌封材料中的内圆周部分和与第二灌封材料接触的外圆周部分，膜壳耦合到第二灌封材料并且与环形盘的外圆周部分接触，膜壳包围多孔膜的至少一部分。
在一些实施例中，膜过滤模块还包括界定在预灌封体中的至少一个孔眼。
在一些实施例中，膜过滤模块还包括界定在第二灌封材料中并且布置在界定在预灌封体中的至少一个孔眼内的孔眼。
在一些实施例中，第一灌封材料是与第二灌封材料相同的材料。
在一些实施例中，第一灌封材料是与第二灌封材料不同的材料。
根据另外的方面，提供了用于灌封多孔过滤膜的***。该***包括被设置为形成预灌封体的第一模具和被设置为接纳在第一模具中形成的预灌封体的第二模具。第一模具包括第一侧壁、耦合到第一侧壁的第一底板、和耦合到第一底板的第一通道形成构造。第二模具包括第二侧壁、耦合到第二侧壁的第二底板、和耦合到第二底板的第二通道形成构造。
在一些实施例中，第二通道形成构造的横截面积小于第一通道形成构造的横截面积。
在一些实施例中，该***还包括耦合到第一底板和第二底板中的一个的脱模装置。
在一些实施例中，该***还包括被设置和安排为将预灌封体定位和固定在第二模具中的环形盘。
附图说明
附图没有有意按照比例绘制。在绘图中，在不同的图中所阐释的每个相同或接近相同的部件由相同的编号代表。为了清楚的目的，可能不是在每张绘图中标注每个部件。在绘图中：
图1是根据一个实施例的具有固定在预灌封体中的灌封的端部的多孔膜的简化的示意性横截面侧视图；
图2是阐释根据一个实施例的其中具有第一通道形成构造的第一模具的透视横截面视图；
图3是根据一个实施例的环形盘的平面图；
图4是根据一个实施例的其中具有第二通道形成构造的第二模具和预灌封体的透视图；
图5是根据一个实施例的具有第二通道形成构造的第二模具和预灌封的多孔膜的简化的示意性横截面侧视图；
图6是阐释根据一个实施例的第二通道形成构造的透视图；
图7是阐释根据一个实施例的在第二灌封体中的预灌封的多孔膜的横截面侧视图；和
图8是阐释根据一个实施例的在第二灌封体中的预灌封体(未示出膜)的透视横截面视图。
具体实施方式
本文披露的过滤膜模块和与灌封膜模块中的多孔膜的端部相关的方面和实施例克服或者改善了现有技术的缺点，并且提供了有用的替代。
本文披露的方面和实施例不限于对下面的描述中阐明的或绘图中的阐释的构造的细节和部件的布置的应用。披露的方面和实施例能够通过不同的方法被实践或者实施。此外，本文使用的措词和术语是用于描述的目的并且不应当被认为是限制性的。“包括(including)”、“包含(comprising)”、“具有(having)”、“含有(containing)”、“涉及(involving)”和它们在本文中的变体意味着包括列在其后的项和它的等同物以及额外的项。
灌封组件提供了用于制造在将多孔膜固定和密封于膜过滤模块中时使用的模块灌封体的机构。多孔膜被固定在模块灌封体内的角度和从模块灌封体退出的角度是重要的设计因素。缠结的或者非均匀的灌封的膜可能是损伤由膜和灌封组件所提供的原液和滤出液之间的屏障的完整性的先兆。
除了密封多孔中空膜的端部，过滤模块灌封体经常被设计成执行进一步的功能，可以通过在灌封体内创造通道来为该功能提供便利。例如，通道可以形成在灌封体中用来固定用于膜模块的结构支撑元件，或者用来提供用于将气体引入到膜模块中的通路。通道，经常包括使用中的原液，在一些***中可以紧临固定的膜。由中空纤维膜的开放端部造成的通道的渗透可破坏原液和滤出液之间的屏障的完整性，引起滤出液流的不希望的污染。类似地，在模块灌封体的形成过程中，当通道形成装置从灌封组件移除时，如果沿着纤维膜的长度的部分邻接通道形成装置，则它们可能处在破坏的风险中。这样的破坏可以损伤中空膜纤维的完整性，在使用过程中引起滤出液流的不希望的污染。本文披露的方面和实施例提供了用于减少中空过滤膜的开放端部可能暴露于膜被固定在其中的膜灌封体中的通道中的原液的可能性的设备和方法。
具有多种方法用于制造具有灌封的端部的多孔膜。在模具中进行膜的静止灌封和离心灌封是两种常用的技术。在静止灌封技术中，在模具大体静止时，灌封材料被引入到膜灌封模具中。在离心灌封方法中，当模具是旋转时，灌封材料被引入到膜灌封模具中，从而依靠离心力，模具的旋转将灌封材料推向旋转模具的端部。
参考绘图，图1是布置在预灌封体3中的多个多孔膜1的横截面侧视图。特别地，图1描述了多个线性的垂直定向的多孔中空纤维膜1，其具有延伸到固化的第一灌封体形成物质20中的近端2。将理解的是，其它形式的多孔膜例如片、垫或者管也可以在不同的实施例中使用。预灌封体3近似于来自杯状模具10(图2)的轮廓的厚盘的形状。预灌封体3被阐释为具有朝着预灌封体的中心向下倾斜的下壁，然而，在其它实施例中，下壁可以是大体平面的或者可以从预灌封体的中心部分向下倾斜到边缘部分。
在预灌封体3中可以看到五个通道21，通道21均匀地隔开，并且在多孔纤维1之间并以与多孔纤维1相同的垂直方向延伸。通道21具有向着预灌封体3的中间逐渐变大的不同大小的孔径。由于通过脱模装置15(图2)留下的印痕，所以中心通道16具有加宽的底部。在其它实施例中，可以呈现更大或者更小数量的通道21，并且通道可以按照不同于所阐释的方式被隔开和定大小。本文披露的实施例不限于任何特定的数量、间距、形状或者大小的通道21。
在图1中，多孔膜1被描述为相互不接触，并且呈现为当定位在图2的第一模具10中时不接触灌封组件的任何其它元件。然而，在其它实施例中，在使用中，多孔膜1可以与其它多孔膜1和/或灌封组件的元件相接触。为了操作的简便，一束多孔膜1可形成为多孔膜1沿着它们的长度相互接触。在不同的实施例中，多孔膜1不是如图1中所描述的线性的，而可以是扭曲或者弯曲的。当被布置为束状和/或当被第一通道形成构造30的多个指状物31移位时，多孔膜1可以采取非线性的形状。
图1描述了环形盘25部分地嵌入预灌封体3的周边中。环形盘25包括在预灌封体3的外部径向延伸的外圆周部分26和在预灌封体3的内部径向延伸的内圆周部分27。孔眼29被展示定位在环形盘的内圆周部分27中。界定在外圆周部分26(图3)中的孔眼28在图1中不可见，因为孔眼28和29在环形盘25内以错开的排列方式被定位。
图2描述了用于将多孔膜1固定在预灌封体3中的设备。第一模具10，也称作预灌封模具，被描述为大致杯形的形状，并且具有侧壁11、底板13和圆形的开放顶部12。将理解的是，第一模具10可以是任何形状，只要它足够接纳灌封组件的另外的元件。例如，第一模具10可以是大体正方形的、矩形的、或者成形为所需的任何其它的规则的或者不规则的多边形。通过提供合适的进入点(未示出)，第一灌封体形成物质20可以在任何物理位置被引入第一模具10。合适的进入点可以，例如，定位在侧壁11中或者底板13中。额外地或者替代性地，第一灌封体形成物质20可以通过第一模具10的开放顶部12被引入第一模具10。
图2描述了包括多个线性的指状物31的第一通道形成构造30，指状物31具有在模具10内从底板13向上延伸的外部锥形的端部32。指状物31被定位在具有单独中心定位的指状物31的三个均匀分布的同心圆中。指状物31具有一系列圆周亦即大圆周35、小圆周36和中圆周37。大圆周指状物35被分配到最内层的同心圆和单独的中心位置。小圆周指状物36被分配到中间的同心圆，并且中圆周指状物37被分配到周边的同心圆。将理解的是，尽管通道形成构造被阐释为包括线性的指状物或者针状物，但是指状物或者针状物可以是任何合适的形状、配置、和/或提供用于在灌封体形成物质中形成通道的横截面形状。进一步地，在一些实施例中，指状物或者针状物的排列和大小不同于所阐释的排列和大小。在一些实施例中，指状物或者针状物可以被安排为不在同心圆中，例如，在规则的阵列中。在一些实施例中，指状物或者针状物可以具有大体上相同的圆周，并且在其它的实施例中，指状物或者针状物的圆周可以随着距模具10的中心的径向距离增加而减小(或者在其它的实施例中，增加)。
图2将第一模具侧壁11、底板13和第一通道形成构造30描述为三个分离的元件。这样的配置顾及在使用时每个元件的实际操作，并且顾及在需要时***元件的替换设计件的能力。将理解的是，在不同的实施例中，可应用替代性的配置。例如，在一些实施例中，第一模具侧壁11、底板13和第一通道形成构造30可以作为一个或多个整体的元件存在。这样的措施将减少灌封组件的零件的数量。
图3中展示了环形盘25的平面图。环形盘25具有外圆周部分26和内圆周部分27，每个部分分别包括多个孔眼28和29。多个孔眼28、29被定位为正交于环形盘25的平面轴，被均匀地隔开，并且以与环形盘25同心的图案被排列。孔眼28、29提供了提高第一灌封体形成物质20(和在一些实施例中，第二灌封体形成物质22)和环形盘之间的附接强度的方法。在其它实施例中，孔眼可以被成形为不同于图3中所阐释的形状，例如，被成形为大体圆形的或者椭圆形的孔眼。在一些实施例中，孔眼可以被排列为不同于图3中所阐释的排列，例如被排列在单个环或者多于两个的同心环中。本文披露的实施例不限于环25中的任何特定的数量、形状，或者排列的孔眼。
将理解的是，在不同的实施例中，可以利用替代的机构来方便环形盘25和第一灌封体形成物质20之间的附接。这些替代的机构可以包括，例如，环形盘25上的一个或者多个槽或者突起，或者确保在构成环形盘25和第一灌封体形成物质20和/或第二灌封体形成物质22的材料之间存在有效的化学结合。
图2描述了环形盘25被定位为与第一模具10同心。环形盘25的外圆周部分26被定位在模具10的侧壁11和底板13的分离元件之间，而内圆周部分27径向地延伸到模具10提供的空腔中。
模具10的侧壁11和底板13通过垂直地延伸穿过侧壁11和底板13的螺丝或者螺栓18、19被夹紧在一起。当螺丝或者螺栓18、19被上紧时，环形盘25的外圆周部分26被夹紧在侧壁11和底板13之间。将理解的是，可以使用任何合适的夹紧装置，例如通过单独的重力的作用或者使用卡紧装置。在一些实施例中，从预灌封体3伸出的凸起可以被夹紧，以将侧壁11和底板13结合在一起。
图2描述了位于第一模具10的底板13中心位置的盘状的脱模装置15。中心通道形成构造穿过脱模装置15的中心。在其它实施例中，脱模装置可以替代性地配置。例如，脱模装置15可以被定位在底板13中没有指状物31的一个区域或多个区域中。在一些实施例中，脱模装置可以包括多个板或者可从底板15的上表面14向上延伸的插针，以将固化的模型从预灌封模具移除。多个板或者插针可以是单独地可替换的，或者在一些实施例中，可以被耦合到共同的底部。
用于制造预灌封体3的方法的实施例包括将一个或者多个多孔膜1的至少一部分定位在其中具有第一通道形成构造30的第一模具10中；利用第一灌封体形成物质20填充第一模具10；固化第一灌封体形成物质20以形成预灌封体3；和将预灌封体3从第一模具10和第一通道形成构造30分离。
当被定位在图2的灌封组件中时，多孔膜1(在图2中未示出)向下延伸到第一模具10中。随着第一灌封体形成物质20的增加，纤维近端2变得被浸没。将理解的是，在不同的实施例中，引入模具10中的第一灌封体形成物质20的量可以是不同的。在一些实施例中，优选的是，预灌封体3包括提供使得覆盖多孔膜近端2的足够量的第一灌封体形成物质20，来实现膜在预灌封体中的可靠的固定和密封。在一些实施例中，当通过最小高度大约为2-5mm的第一灌封体形成物质20来覆盖多孔膜近端2时，实现了膜在预灌封体中的可靠的固定和密封。在其它实施例中，第一灌封体形成物质20的层的厚度可以大于或者小于大约2-5mm。在其它实施例中，第一灌封体形成物质20的层的厚度可以从一个区域到另外的区域变化。在多孔膜包括中空纤维膜的一些实施例中，第一灌封体形成物质20对中空纤维膜的布置在第一模具中的开放端部进行密封。
图2中未示出多孔膜1，然而，在预灌封体3的形成过程中，多孔膜1将被定位的位置可从图1中的多孔膜1的对应位置推断出来。当被定位在第一模具10中时，第一通道形成构造30的多个线性的指状物31在多孔膜1之中并且平行于多孔膜1延伸。多个多孔膜1的近端2按照与多个线性的指状物31相反的方向延伸。线性的指状物31采取了多孔膜1之间的位置，当多孔膜1被引入到预灌封模具中时，或者替代性地，当线性的指状物在将多孔膜1定位在预灌封模具10中之后被引入到预灌封模具中时，线性的指状物31侧向地移位多孔膜1。多个线性的指状物31的部分升高到添加的第一灌封体形成物质20的水平面的上方，以形成穿过第一灌封体形成物质20的通道21。
在图1中描述的预灌封体3中的通道21被提供用来分配多孔膜1之中的清洁气体和/或在使用过程中将待过滤的液体引入到包括多孔膜1的膜模块中。在一些实施例中，位于预灌封体的中部附近的通道21的孔径尺寸大于位于预灌封体的周边附近的通道21，从而在使用过程中通过完成的灌封体的中心区域供应更多的空气和/或液体流。在具有最大密度的多孔膜1的区域中，在一些实施例中，为处于或接近于膜模块的中心的区域，更多的空气流实现更严格的清洁效果。
在一些实施例中，第一灌封体形成物质20被引入到第一模具10中时，与通过离心的方法相反，第一模具10被保持处于静止条件下。在一些实施例中，通过在静止条件下灌封第一模具10中的多孔膜1，可以实现多个优点。例如，与在离心条件下将第一灌封体形成物质20引入第一模具10时相比，当在静止条件下将第一灌封体形成物质20引入第一模具10时，可以减少来自纤维近端2的小空气泡的释放。在一些实施例中，在静止条件下灌封第一模具10中的多孔膜1可以消除来自纤维近端2的小空气泡的释放。这些气泡如果存在于第一灌封体形成物质20中，可能是有问题的，因为它们可导致固化的灌封体的破裂或者完整性的全面的破坏，这在使用过程中可以导致滤出液流的不希望的污染。进一步地，当被静止地灌封时，多孔膜1可以保持相同的形状。一些离心灌封方法可以造成不合需要的非线性的、非齐平的纤维端部2，或者造成布置在灌封体中的纤维的扭曲或者弯曲。这些不合要求地定位的纤维可穿透在固化的灌封体内形成的通道21，并且在使用过程中造成滤出液流的不希望的污染。
当第一灌封体形成物质20已经变成固体、半固体、或者已经固化时，它被从第一模具10和第一通道形成构造30移除，产生了如图1所阐释的包括保留在预灌封体3中的多孔膜1的结构。脱模装置15依靠它与模具10的底板13的可分离性，有助于该分离过程。通过脱模装置15，可以在固化的预灌封体3上施加分离力，以将固化的预灌封体推出预灌封模具并实现固化的预灌封体3和预灌封模具之间的分离。
在图4到图8中，描述了将预灌封的多孔膜1固定在第二灌封体4中的方法的实施例。该方法包括将预灌封体3的至少一部分定位在其中具有第二通道形成构造50的第二模具40中；利用第二灌封体形成物质22填充第二模具40；固化第二灌封体形成物质22；和将固化的第二灌封体形成物质22从第二模具40和第二通道形成构造50分离。
图4和图5将第二模具40描述为具有侧壁41、底板43和圆形开放顶部42的杯状结构。将理解的是，第二模具40可以是任何形状，只要它被设置为足以接纳灌封组件的另外的元件。例如，第二模具40可以是大体正方形形状的、矩形形状的、或者具有任何其它的规则的或者不规则的多边形的横截面的形状，来代替所阐释的横截面为圆形的形状。第二模具40可以具有与第一模具10的横截面形状相似的横截面形状，或者可以被成形为不同于第一模具10。
在一些实施例中，第二模具40的圆形开放顶部42可以被用于将第二灌封体形成物质22引入到第二模具中。在其它实施例中，利用提供合适的进入点，第二灌封体形成物质22可以在任何物理位置被引入第二模具40。在一些实施例中，第二灌封体形成物质22通过离心方法经由底板43中的进入点(未示出)被引入。
图4和图5展示了不具有对应于位于第一模具10的底板13的中心位置的脱模装置15的脱模装置的第二模具40。然而，将理解的是，这样的装置可以被同样应用到第二模具40。
图6描述了包括多个线性的指状物51的第二通道形成构造50，每个指状物51具有锥形的端部52，从布置在如图4中所阐释的第二模具40内的第二模具的底板43向上延伸。第二通道形成构造50的指状物51的定位对应于第一通道形成构造30的指状物31的定位，但是在圆周上分别地较小。从而，当预灌封体3被引入到第二模具40中时，指状物51同心地延伸穿过预灌封体3的通道21。在一些实施例中，通道21的半径或者横截面长度大于指状物51的半径或者横截面长度大约1mm，尽管在其它实施例中，通道21的半径或者横截面宽度大于指状物51的半径或者横截面宽度可以是大于或者小于1mm。在一些实施例中，第二通道形成构造50的指状物51具有一系列的圆周，即大圆周55、小圆周56和中圆周57。在一些实施例中，指状物51的排列和尺寸分布将对应于第一模具10中的指状物31的排列和尺寸分布，用来形成将被灌封在第二模具40中的预灌封体3中的通道21。
图5描述了第二通道形成构造50的多个线性的指状物51在第二模具40中的多孔膜1之中延伸，并且并行于第二模具40中的多孔膜1延伸。线性的指状物51升高到第二灌封体形成物质22(未示出)的水平面的上方，以形成图7和图8中看到的径向地减小的通道23。
将理解的是，替代的第二通道形成构造50的设计可以用来在预灌封体3中形成所需数量的通道21，同时保持提供将预灌封体3有效地固定第二灌封体4中的机构。例如，在一些实施例中，提供的第二通道形成构造50的指状物51少于通道21。在一些实施例中，线性的指状物51中的一个或者多个可以具有与它们所穿过的对应通道21相同的或者大体相同的圆周。如果第二灌封体形成物质22通过接触预灌封体3的外表面的足够的部分来将预灌封体充分地固定，则利用用于阻塞通道21的入口的机构来替代部分或者全部的线性的指状物51是可接受的。这些替代选择的任何组合可以被呈现在不同的实施例中。
图4和图5描述了第二模具侧壁41、底板43和第二通道形成构造50作为三个分离的元件存在。这样的配置顾及在使用时每个元件的实际操作，并且顾及在需要时***元件的替换设计件的能力。将理解的是，在不同的实施例中，第二模具侧壁41、底板43和第二通道形成构造50可以作为一个或者多个整体的元件存在。这样的措施将减少灌封组件的零件的数量。
图4和图5描述了环形盘25的外圆周部分26的延伸到界定在第二模具40的侧壁41内的支撑槽44中的周边区域。预灌封体3，依靠嵌入的环形盘25，被槽44所支撑，使得在第二灌封体形成物质22的添加过程中，该布置在离心机内是稳定的。在第二模具40的侧壁41上，槽44可以被布置在提供沉积足够量的第二灌封体形成物质22的高度，来为灌封的布置实现所需级别的机械稳定性。在一些实施例中，在第二模具40的侧壁41上，槽44可以被布置在距侧壁41的下端部大约10mm的高度处。在其它实施例中，已知替代的模具配置和灌封体形成物质的情况下，替代的高度可以是有效的。
在图4和图5中阐释的实施例中的环形盘25具有额外的功能，即提供用于支撑膜壳或者掩蔽物(screen)17的方法。膜壳或者掩蔽物17可以包括中空的圆柱体或者具有替代的形状的管道，在第二模具40具有非圆形的横截面的实施例中，该替代的形状可以与第二模具40的形状相匹配。膜壳或者掩蔽物17可以包括布置在环形盘25的上表面并且邻接预灌封体3的周边表面的近端。依赖于过滤***的需求，膜壳或者掩蔽物17可以是多孔的或者实心的。
图7和图8描述了多孔膜1被固定在预灌封体3和第二灌封体4中。在一些实施例中，第二灌封体形成物质围绕或者包围预灌封体3的至少一部分。在一些实施例中，第二灌封体形成物质存在于预灌封体3的上表面和下表面两者上，并且也可以覆盖预灌封体3中的通道21的内壁。在一些实施例中，第二灌封体形成物质22完全地包围预灌封体3。在一些实施例中，除了邻接膜壳或者掩蔽物17的预灌封体的周边的部分之外，第二灌封体形成物质22完全地包围预灌封体3。第二灌封体形成物质22也可以包围从预灌封体3向上延伸的多孔膜1的部分，并且可以接触膜壳或者掩蔽物17的一部分。在一些实施例中，第二灌封体形成物质22延伸到环形盘25的上方大约50mm的水平面，尽管在不同的实施例中，第二灌封体形成物质22可以延伸到环形盘25的上方大于或者小于50mm的水平面。第二灌封体形成物质22可以附接到膜壳或者掩蔽物17并且将膜壳或者掩蔽物17固定到预灌封体3。将理解的是，在一些实施例中，不需要将第二灌封体形成物质22完全地包住预灌封体3来机械地稳定第二灌封体4。
图7和图8描述了通道23共轴地延伸穿过预灌封体3的通道21，前者径向地小于后者。在一些实施例中，通道23可以是径向地小于它们各自的所穿过的通道21大约1mm。在其它实施例中，通道23具有与对应的通道21相同的径向尺寸或者横截面尺寸，或者可以具有比对应的通道21小多于或者少于1mm的径向尺寸或者横截面尺寸。在灌封过程中，这样的布置为第二灌封体形成物质22提供了进入以包围预灌封体3的适当的手段。此外，在一些实施例中，第二灌封体形成物质22提供了密封多孔膜1的遭破坏的或者暴露的开放端部的第二手段，从而减少了在完成的过滤模块的使用过程中滤出液流的不希望的污染的可能性。例如，如果膜1的开放端部暴露于通道21的内部容积，则第二灌封体形成物质22可以密封膜1的开放端部，确保在包括膜1的模块的使用过程中原液和滤出液之间的密封。
图7和图8中的多孔膜1被描述为与图1的预灌封体3内的那些多孔膜是相同的配置。将理解的是，在多孔膜1的定位和多孔膜1与第一通道形成机构30的相互作用中的变体的解释同样地可应用于多孔膜1与第二通道形成机构50。
在一些实施例中，将第二灌封体形成物质22离心式地而非静止地添加到第二模具40可以是有利的。利用离心式灌封工艺通过更大的力将第二灌封体形成物质22添加到第二模具40可以实现第二灌封体形成物质22遍及由第二模具40内的元件提供的任何空腔的更有效的分布。当利用离心式灌封工艺将第二灌封体形成物质22添加到第二模具40时，可以在尺寸或者数量上减少、或者消除第二灌封体形成物质22中的不希望的空气鼓泡(airpocket)。然而，将理解的是，在第二模具40保持在静止条件的情况下，第二灌封体形成物质22可以等同地被引入。
灌封体形成物质20、22合意地包括稳固地附接到固定在完成的膜灌封体中的多孔膜的物质。灌封体形成物质还合意地包括向完成的膜灌封体赋予刚度和强度并且在适当时间段内固化的物质。灌封体形成物质合意地是化学上惰性的，并且不由于与液体或者化学清洁溶液接触而降解，与液体接触是指包括灌封体的过滤模块可以用于过滤，与化学清洁溶液接触可以用于清洁多孔膜。此外，灌封体形成物质合意地不随着温度的变化或与液体或化学清洁溶液接触而明显地膨胀或者收缩，与液体接触是指包括灌封体的过滤模块可以用于过滤，与化学清洁溶液接触可以用于清洁多孔膜，使得不发生灌封材料彼此分层或灌封材料与包括膜灌封体的膜模块的其它部分的分层。当多种灌封体形成材料被用来形成膜灌封体时，随着温度的变化或者暴露于不同的液体，该多种灌封体形成材料合意地以大体相同的速率膨胀和收缩，从而该多种灌封体形成材料相互不分层。此外，当多种灌封体形成材料被用于形成膜灌封体时，该多种灌封体形成材料合意地形成相互之间强大的化学键，使得该多种灌封体形成材料相互之间不分层。在一些实施例中，包围膜的进入灌封体的部分的灌封体形成材料展现出至少一些柔性，以在使用过程中适应膜的摆动或者侧向运动而不引起膜与灌封体的剪切。
在一些实施例中，灌封体形成物质可以由树脂构成，例如，聚氨酯(polyurethane)或者环氧树脂(epoxy)，然而，将理解的是，可以使用任何合适的物质。灌封体形成物质可以包括添加剂，例如，以增加灌封体形成物质的柔性。第一灌封体形成物质20可以包括与第二灌封体形成物质22不同的或者相同的材料。例如，在一些实施例中，第一灌封体形成物质20包括比第二灌封体形成物质22更牢固地附接到多孔膜1的材料。进一步地，在一些实施例中，第二灌封体形成物质22包括比第一灌封体形成物质20更柔性的材料。例如，第一灌封体形成材料可以包括环氧树脂或者氨基甲酸乙酯(urethane)，并且第二灌封体形成材料可以包括硅酮材料或者比第一灌封体形成材料的环氧树脂或者氨基甲酸乙酯更柔性的氨基甲酸乙酯。将第二灌封体形成物质22设置为柔性的可以减小由于在使用过程中多孔膜1可能经受横向机械力而使多孔膜1可能与第一灌封体形成物质20剪切的可能性。
由此已描述了至少一个实施例的几个方面，但可以理解的是，对于本领域的技术人员，不同的改变、修改和改进将会容易地发生。这样的改变、修改和改进预期是本披露的一部分，并且预期在本披露的精神和范围之内。相应地，前文的描述和绘图只是为了举例的目的。

Claims (28)

1.一种形成过滤模块的方法，所述方法包括：
将多孔膜的一部分定位在第一灌封模具中；
将第一灌封体形成物质引入到所述第一灌封模具中，所述第一灌封体形成物质包围所述多孔膜的所述部分；
固化所述第一灌封体形成物质以形成预灌封体；
将所述预灌封体从所述第一灌封模具分离；
将所述预灌封体的至少一部分定位在第二灌封模具中；
将第二灌封体形成物质引入到所述第二灌封模具中，所述第二灌封体形成物质包围所述预灌封体的至少一部分和所述多孔膜的至少一部分；
固化所述第二灌封体形成物质以形成膜灌封体；和
将所述膜灌封体从所述第二灌封模具分离；
其中所述第二灌封模具是利用所述第二灌封体形成物质离心地填充的。
2.如权利要求1所述的方法，还包括在所述预灌封体中形成孔眼。
3.如权利要求2所述的方法，其中在所述预灌封体中形成所述孔眼包括利用从所述第一灌封模具的底部向上延伸的指状构件来在所述预灌封体中形成所述孔眼。
4.如权利要求3所述的方法，还包括在将所述第一灌封体形成物质引入所述第一灌封模具之前，将包括多个孔眼的环形盘定位在所述第一灌封模具中，和将足够量的所述第一灌封体形成物质引入到所述第一灌封模具中，以利用所述第一灌封体形成物质覆盖所述环形盘的内圆周的至少一部分。
5.如权利要求4所述的方法，其中将所述预灌封体从所述第一灌封模具分离包括利用布置在所述第一灌封模具的底部中的脱模装置将所述预灌封体推出所述第一灌封模具。
6.如权利要求5所述的方法，还包括在所述第二灌封体形成物质中形成孔眼。
7.如权利要求6所述的方法，其中在所述第二灌封体形成物质中形成所述孔眼包括在所述第二灌封体形成物质中形成与在所述预灌封体中形成的所述孔眼共轴的所述孔眼。
8.如权利要求7所述的方法，其中在所述第二灌封体形成物质中形成所述孔眼包括在所述第二灌封体形成物质中形成具有比在所述预灌封体中形成的所述孔眼的横截面积小的横截面积的所述孔眼。
9.如权利要求8所述的方法，其中在所述第二灌封体形成物质中形成所述孔眼包括利用从所述第二灌封模具的底部向上延伸的指状构件来在所述第二灌封体形成物质中形成所述孔眼。
10.如权利要求9所述的方法，还包括将所述环形盘的外圆周部分的周边区域布置在界定在所述第二灌封模具的侧壁中的支撑槽中。
11.如权利要求10所述的方法，还包括将膜壳耦合到所述膜灌封体，所述膜壳包围所述多孔膜的至少一部分。
12.一种形成过滤膜模块的方法，所述方法包括：
将多孔膜的至少一部分定位在其中具有第一通道形成构造的第一模具中；
利用第一灌封体形成物质至少部分地填充所述第一模具；
固化所述第一灌封体形成物质；
将固化的第一灌封体形成物质从所述第一模具和所述第一通道形成构造分离以形成预灌封体；
将所述预灌封体的至少一部分定位在其中具有第二通道形成构造的第二模具中；
利用第二灌封体形成物质至少部分地填充所述第二模具，所述第二灌封体形成物质包围所述预灌封体的至少一部分和所述多孔膜的至少一部分；
固化所述第二灌封体形成物质；和
将固化的第二灌封体形成物质从所述第二模具和所述第二通道形成构造分离；
其中所述第二模具是利用所述第二灌封体形成物质离心地填充的。
13.如权利要求12所述的方法，还包括提供具有比所述第一通道形成构造的横截面积小的横截面积的所述第二通道形成构造。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述第一模具是利用所述第一灌封体形成物质静止地填充的。
15.如权利要求14所述的方法，其中利用所述第二灌封体形成物质填充所述第二模具包括利用足够量的所述第二灌封体形成物质填充所述第二模具，使得所述第二灌封体形成物质包裹所述预灌封体。
16.如权利要求15所述的方法，其中利用所述第一灌封体形成物质填充所述第一模具和利用所述第二灌封体形成物质填充所述第二模具包括利用相同的物质填充所述第一模具和所述第二模具。
17.如权利要求15所述的方法，其中利用所述第一灌封体形成物质填充所述第一模具和利用所述第二灌封体形成物质填充所述第二模具包括利用不同的物质填充所述第一模具和所述第二模具。
18.如权利要求16或17所述的方法，还包括将环形盘密封在所述预灌封体中。
19.如权利要求18所述的方法，还包括通过将所述环形盘的一部分布置在界定在所述第二模具的侧壁中的支撑槽中，来将所述预灌封体定位在所述第二模具中。
20.一种膜过滤模块，包括：
多孔膜，其具有固定在预灌封体中的端部，所述预灌封体由第一灌封材料形成并且至少部分地被第二灌封材料围绕；
环形盘，其具有固定在所述第一灌封材料中的内圆周部分和与所述第二灌封材料相接触的外圆周部分；和
膜壳，其耦合到所述第二灌封材料并且与所述环形盘的所述外圆周部分相接触，所述膜壳包围所述多孔膜的至少一部分；
其中所述第二灌封材料是被离心地填充在用于形成所述膜过滤模块的模具中的。
21.如权利要求20所述的膜过滤模块，还包括界定在所述预灌封体中的至少一个孔眼。
22.如权利要求21所述的膜过滤模块，还包括界定在所述第二灌封材料中并且布置在界定在所述预灌封体中的所述至少一个孔眼之内的孔眼。
23.如权利要求22所述的膜过滤模块，其中所述第一灌封材料与所述第二灌封材料是相同的材料。
24.如权利要求22所述的膜过滤模块，其中所述第一灌封材料与所述第二灌封材料是不同的材料。
25.一种用于灌封多孔过滤膜的***，所述***包括：
第一模具，其被设置为形成预灌封体，所述第一模具包括：
第一侧壁；
第一底板，其耦合到所述第一侧壁；和
第一通道形成构造，其耦合到所述第一底板；和
第二模具，其被设置为接纳在所述第一模具中形成的所述预灌封体，所述第二模具包括：
第二侧壁；
第二底板，其耦合到所述第二侧壁；和
第二通道形成构造，其耦合到所述第二底板；
其中第二灌封体形成物质被离心地填充到所述第二模具中，所述第二灌封体形成物质包围所述预灌封体的至少一部分。
26.如权利要求25所述的***，其中所述第二通道形成构造的横截面积小于所述第一通道形成构造的横截面积。
27.如权利要求25所述的***，还包括耦合到所述第一底板和所述第二底板中的一个的脱模装置。
28.如权利要求25所述的***，还包括被设置和安排为将所述预灌封体定位和固定到所述第二模具中的环形盘。
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