[其他]由一个多孔芯子、树脂管板和自锁式螺旋卷绕空心纤维卷组成的组件

说明书

本申请书中要求权利的发明是在执行美国政府合同№14-34-0001-0501（OWRT）过程中作出的。

美国专利4，080，296公开一种空心纤维渗透器装置，它能单独地每天生产250，000加仑处理水。该装置包括选择性渗透的空心纤维段的一个加长的有序卷，此空心纤维段穿过一个中心的压力平衡的管板并环绕着包含一个同轴布置的渗透水出流导管的一个贯穿的进水管制成，此出流导管经过径向布置的错流管与管板中的渗透水集流孔相连。所得到的组件封闭在一个长丝卷绕的壳体里，此壳体仅被从其两端伸出的管子所打断。空心纤维卷的端部封装在树脂壁件里，此壁件不起管板的作用，但用来把纤维卷锁定在芯子上并在纤维卷每端处的纤维段部分之间保持径向间隙。诸如纤维卷绕之类的手段可用来束缚纤维卷和/或改善进水在纤维段之间流动的均匀性。

上述类型的装置，即所谓“量子模件”，构成渗透器技术中的明显进展，但是如果端部树脂壁件-“封闭端‘管板’”-能够省却则更好些。这就是说，封装在端部壁件中的纤维卷部分是非生产性的，但是如果它们不这样封装则可用于渗透。不过，在没有这种壁件或技术等价的束缚手段时，就不大清楚如何去实现必要的锁定和留间隔了。

在空心纤维段的大直径卷的螺旋卷绕-一种否则会很吸引人的制作纤维卷的方法-中遇到的一个问题是，在靠近卷端处形成凸起或“隆起”。这就是说，当卷绕方向在形成中的卷的端部改变时，作为换向的结果，组件取哑铃形，通常称为“狗骨头”形。这种形状妨碍壳体壁与纤维卷的直径较小部分之间的空间的有效利用，并且还增加了流动分布的问题。

当位于卷绕每端纤维换向处之下的芯子部分直径不恒定时，狗骨头形问题被加剧，即使直径变化不突然，即在若干英寸的芯子段上均匀分布时也是如此。

一种“避免”狗骨头问题的已知方法是，把纤维卷做得较长并在端部凸起的内侧形成壁件，然后切掉每个壁件的足够部分以便把它变成管板，凸起的纤维卷部分也同时被切掉;这当然是十分浪费的。另一种方法是不让纤维（单纱、束、粗纱或带）在换向处绕过芯子（真正的螺旋卷绕），而是通过在结构的每端在分离的长丝上以这样的方式沿圆周卷绕，即在换向时纤维段绕着这些长丝起圈，以较小的卷绕角近似螺旋卷绕;结果得到某些，但大为减小的狗骨头形。由于能够利用螺旋卷绕而不求助于端部捆扎，对于狗骨头形纤维卷来说纤维消耗或固定是非常合乎要求的。

绕制大纤维卷中的另一个问题（当纤维浸湿时此问题特别严重）是纤维卷的滑动和塌陷，即纤维卷不稳定性。通过在芯子端部包括突然减小的直径及在这样提供的环形“肩部”或“阶梯”上并超过它卷绕，可以固定小直径的纤维卷。然而这不足以使大直径纤维卷稳定。

就本发明人所知，先有技术并未提出大直径螺旋卷绕纤维卷可以简单地通过变换在绕轴旋转的芯子上绕制螺旋卷时所涉及的参数来实现稳定和自锁。然而，即使这样做了，依然存在着这些参数是否仍被保持在约束范围内的问题，这些约束是当纤维是比较脆的空心纤维而制成的纤维卷必须在渗透分离装置中有效工作时所强加的。

本发明的主要目的在于提供一种组件，它可以用于渗透器并包括一个多孔芯子，一个压力平衡的管板和一个稳定的大直径螺旋卷绕的空心纤维卷，此纤维卷自锁在芯子上并具有带圆形端部的圆柱形压力容器的一般形状。

一个必然结果的目的在于省却用来束缚纤维卷端部和在纤维卷内保持均匀的纤维间隔的单独的手段。

另一个目的在于避免纤维和封装材料的浪费。

另一个目的在于最大限度利用纤维卷本身。

一个附加的目的在于提供一种上述类型的组件，其中穿过纤维卷（纤维之间）的流动本来就是比较均匀的。

此外，一个目的在于充分利用“从外向内”进水流动的优点。

图1是本发明的一个组件的理想化透视图，此组件仅包括一个空心芯子，一个可渗透空心纤维段的螺旋卷绕卷和一个布置在中间的环形树脂壁件，此壁件可通过钻孔、切削等变成一个管板。确定纤维卷表面层的一部分交织的纤维被放大画出。

图2以取于包括芯子轴线的平面中的截短的竖直剖面画出一个渗透器。芯子-管板-纤维卷内组件的两个重要特征在于（1）在纤维卷端没有壁件（封闭端“管板”），（2）纤维卷是螺旋卷绕卷，它被编成四个“组织”，每个组织都由许多用本发明的方法制成的“纤维层”组成。该组件已由基本上与图1所示相同的本发明之一衍生出来，但在芯子中包括一个进水进口接头、一个中心错流块、一个渗透水出流管和一个同轴的盐水出流接头。图2中仅画出组成纤维卷的右上部分的那些纤维层部分。纤维卷右上部分的放大图示于图2A。