用于净水设备的膜堆和净水设备的制作方法

1.本技术涉及净水技术领域，具体设计一种用于净水设备的膜堆和净水设备。


背景技术：

2.净水设备采用电渗析技术对水质过滤具有诸多优势，例如，使用过程中噪声小、废水少、无需频繁换芯、水质种类多元。
3.相关技术中，为了保证电渗析过程中膜堆能够正常工作，往往采用较厚的钢板作为挤压板材将膜组紧紧挤压在一起，避免水流从膜组周围的缝隙处泄露，然而，钢板易生锈，降低挤压能力，膜堆长时间运行时会存在压力不足从而漏水的风险，由于钢板具有导电性，避免电极板对外漏电，钢板与电极板之间往往还需要额外设置绝缘隔板，增加产品的制造成本，此外，钢板重量较大，从而搬运和组装膜堆较为麻烦。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的一个目的在于提出一种用于净水设备的膜堆，该用于净水设备的膜堆的紧密性佳，长期使用不易渗水，而且结构简单、重量轻，易于搬运和组装。
6.本发明还提出一种具有上述优点的净水设备，该净水设备安全性佳，不易发生渗水和漏电风险。
7.根据本发明第一方面实施例的用于净水设备的膜堆，包括：膜组，所述膜组包括相对设置的阳离子交换膜和阴离子交换膜；电极组，所述电极组包括正电极板和负电极板，所述正电极板设于所述膜组的一侧，所述负电极板设于所述膜组的另一侧；导流板，所述导流板包括第一格网、第二格网和第三格网，所述第一格网设于所述负电极板与所述阳离子交换膜之间，所述第二格网设于所述阳离子交换膜和所述阴离子交换之间，所述第三格网设于所述阴离子交换膜与所述正电极板之间；第一纤维压板和第二纤维压板，所述第一纤维压板压接于所述正电极板上，所述第二纤维压板压接于所述负电极板上。
8.根据发明实施例的用于净水设备的膜堆，通过在正电极板和负电极板远离膜组的一侧分别压接纤维压板，从而持续向膜组、电极组和导流板施加稳定的预压力，保证膜堆长时间运行，降低漏水风险，提高膜堆的安全性。
9.另外，根据本发明上述实施例的用于净水设备的膜堆，还可以具有如下附加的技术特征：
10.根据本发明的一些实施例，所述第一纤维压板和所述第二纤维压板为环氧树脂碳纤维压板或玻璃纤维增强尼龙压板。
11.根据本发明的一些实施例，所述第一纤维压板和所述第二纤维压板的水平投影面积覆盖所述膜组、所述电极组和所述导流板的水平投影面积。
12.可选实施例中，膜堆还包括：螺母和螺杆，所述第一纤维压板和所述第二纤维压板超出所述膜组、所述电极组和所述导流板的区域设有定位孔，所述螺杆分别穿过所述第一
纤维压板和所述第二纤维压板的定位孔，所述螺母锁合于所述螺杆的自由端。
13.根据本发明的一些实施例，所述第一纤维压板和所述第二纤维压板与所述电极组胶合，所述第一纤维压板和所述第二纤维压板上分别设有对应的卡槽，所述膜堆还包括卡合于所述卡槽内的卡箍。
14.根据本发明的一些实施例，所述第一纤维压板与所述正电极板之间，所述第二纤维压板与所述负电极板之间设有绝缘隔板。
15.可选实施例中，所述绝缘压板与所述第一纤维压板或第二纤维压板的横向宽度和纵向高度相同。
16.根据本发明的一些实施例，所述导流板具有交错设置的高面和低面，所述高面贴合于所述阳离子交换膜或所述阴离子交换膜，所述低面形成网孔。
17.可选实施例中，所述导流板的周向形成密封面，所述密封面贴合于所述阳离子交换膜、所述阴离子交换膜、所述正电极板和所述负电极板上。
18.根据本发明的一些实施例，所述膜堆设有至少一个进水口、淡水出口和浓水出口，所述膜堆内设有进水通道、淡水通道和浓水通道，所述进水通道与所述进水口相通，所述淡水通道与所述淡水出口相通，所述浓水通道与所述浓水出口相通。
19.可选实施例中，所述进水口设于上侧，所述淡水出口和所述浓水出口处于下侧。
20.可选实施例中，所述膜堆具有多个膜组，所述膜组串联设置。
21.根据本发明的一些实施例，膜堆的周面设有胶层。
22.可选实施例中，所述胶层为固化胶，所述固化胶均匀涂布于所述膜组的周面。
23.可选实施例中，所述胶层为胶带，所述胶带缠绕在所述膜组的周面。
24.根据本发明第二方面实施例的净水设备包括上述实施例的膜堆，由于根据本发明实施例的膜堆具有漏水风险低和安全性高的优点，因此，根据本发明实施例的净水设备也具有漏水风险低和安全性高的优点。
25.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.图1是根据本发明一些实施例的膜堆的立体图；
27.图2是根据本发明一些实施例的膜堆中各个部分的截面图；
28.图3是根据本发明一些实施例的膜堆中各个部分的平面图；
29.图4是根据本发明一些实施例的膜堆水平截面图；
30.图5是根据本发明一些实施例的膜堆的结构示意图；
31.图6是根据本发明一些实施例的净水设备的结构示意图。
32.附图标记：
33.净水设备1000；
34.膜堆100；进水口101；淡水出口102；浓水出口103；进水通道104；淡水通道105；浓水通道105；
35.膜组10；阳离子交换膜11；阴离子交换膜12；
36.电极组20；正电极板21；负电极板22；
37.导流板30；第一格网31；第二格网32；第三格网33；密封面301；
38.第一纤维压板41；第二纤维压板42；定位孔43；
39.绝缘隔板50；
40.螺杆61；螺母62；
41.胶层70；
42.前置滤芯200；
43.后置滤芯300；
具体实施方式
44.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
45.参照图1-图6所示，根据本发明实施例的用于净水设备1000的膜堆100，大体包括：膜组10、电极组20、导流板30、第一纤维压板41和第二纤维压板42。
46.其中，如图1结合图2和图3所示，膜堆100中可以包括一个或一个以上的膜组10，每个膜组10包括相对设置且极性相反的阳离子交换膜11和阴离子交换膜12。阳离子交换膜11和阴离子膜交替设置。举例而言，在膜堆100具有两个膜组10的情况，离子交换膜可以如下排布：阳-阴-阳-阴。
47.电极组20包括正电极板21和负电极板22，正电极板21设于膜组10的一侧，负电极板22设于膜组10的另一侧。也就是，膜组10排布于正电极板21和负电极板22之间，其中，正电极板21与阴离子交换膜12相对设置，负电极板22与阳离子交换膜11相对设置。
48.导流板30包括第一格网31、第二格网32和第三格网33，第一格网31设于负电极板22与阳离子交换膜11之间，第二格网32设于阳离子交换膜11和阴离子交换之间，第三格网33设于阴离子交换膜12与正电极板21之间。流体可以通过第一格网31、第二格网32、第三格网33、阳离子交换膜11和阴离子交换膜12，在外加直流电场的作用下，阳离子向阴极迁移，先后通过阳离子交换膜11和第一格网31；阴离子向阳极迁移，先后通过阴离子交换膜12和第三格网33，从而在膜堆100内大致形成浓水室和淡水室，浓水室对外输送浓水，淡水室对外输送淡水。
49.第一格网31、第二格网32和第三格网33上形成的网孔，可以起到导流和引流作用，而且第一格网31、第二格网32和第三格网33还能对离子交换膜起到支撑作用，即导流板30的硬度大于离子交换膜的硬度。离子交换膜被夹设在两个格网之间，不易出现形变，从而可以长期稳定地进行电渗析，提高膜堆100的使用寿命。
50.为保证膜组10和电极组20之间具有可靠的预压力，防止水流从膜堆100周围的缝隙处泄露。在正电极板21远离膜组10的一侧压接有第一纤维压板41，负电极板22远离膜组10的一侧压接有第二纤维压板42。相比于传统的钢板而言，纤维压板不会生锈，因此，纤维压板施加于膜组10、电极组20和导流板30的预压力会持续保持不变，从而可以保证膜堆100长时间运行，降低漏水风险，提高膜堆100的安全性。
51.此外，相比于钢板而言，纤维压板的密度小，重量轻，在达到相同预压力的情况下，钢板的总重量为11.4千克，而纤维压板的总重量为1.126千克。
52.简言之，根据发明实施例的用于净水设备1000的膜堆100，通过在正电极板21和负电极板22远离膜组10的一侧分别压接纤维压板，从而持续向膜组10、电极组20和导流板30施加稳定的预压力，保证膜堆100长时间运行，降低漏水风险，提高膜堆100的安全性。
53.在本发明的一些可选实施例中，第一纤维压板41和第二纤维压板42为环氧树脂碳纤维压板。碳纤维压板具有不生锈、质量轻、耐用且可塑性强的优点，在浸泡环氧树脂之后，又具有不导电的优点，因此，使用环氧树脂碳纤维作为压接板，可以保证压接板具有持久的预压力，防止电极组对外漏电，提高膜堆100的安全性，又能降低膜堆100的重量
54.在本发明的一些可选实施例中，第一纤维压板41和第二纤维压板42为玻璃纤维增强尼龙压板。玻璃纤维增强尼龙压板是以树脂为基料，玻璃纤维为增强材料、添加各种加工助剂，经熔融剪切(或熔融包覆)混炼制得的纤维增强塑料。玻璃纤维增强尼龙压板具有不导电、结构稳定、拉伸和弯曲强度佳等特性，因此，玻璃纤维增强尼龙作为压板，可以保证压接板具有持久的预压力，防止膜堆100渗水和电极板对外漏电，提高膜堆100的安全性。
55.在本发明一些实施例中，如图4所示，第一纤维压板41和第二纤维压板42的水平投影面积覆盖膜组10、电极组20和导流板30的水平投影面积。也就是，第一纤维压板41和第二纤维压板42的上端超出膜组10、电极组20和导流板30的上端，第一纤维压板41和第二纤维压板42的下端超出膜组10、电极组20和导流板30的下端，第一纤维压板41和第二纤维压板42的左端超出膜组10、电极组20和导流板30的左端，第一纤维压板41和第二纤维压板42的右端超出膜组10、电极组20和导流板30的右端，从而通过第一纤维压板41和第二纤维压板42从两侧全面抵接在电极组20上，压紧膜组10和导流板30，防止膜堆100的两侧向外渗水，且减少水流向电极组20，压紧膜组10和导流板30的外周方向向流动。
56.当然，可以理解的是，膜组10、电极组20和导流板30共同形成的层叠密封结构的外周上还有设有其他密封结构，用于防止外界灰尘或微生物进入膜堆100内，提高净化水的卫生状况，防止膜堆100内的流体对外渗出。膜组10、电极组20和导流板30的周向上也可以涂覆密封胶，密封胶通常采用无毒食品级且不易老化材料制成。
57.进一步可选实施例中，膜堆100还包括：螺母61和螺杆62，第一纤维压板41和第二纤维压板42超出膜组10、电极组20和导流板30的区域设有定位孔43，螺杆61分别穿过第一纤维压板41和第二纤维压板42的定位孔43，螺母62锁合于螺杆61的自由端。通过螺杆61和螺母62的配合，将膜堆100内的电极组20、膜组10和导流板30进行压实，保证膜堆100内的水流沿着导流板30导流方向流动，减少水流向外渗透的能力。
58.在本发明的另一些可选实施例中，第一纤维压板41和第二纤维压板42与电极组20胶合，而第一纤维压板41和第二纤维压板42上分别设有对应的卡槽，膜堆100还包括卡合于卡槽内的卡箍。即首先将第一纤维压板41和第二纤维压板42采用密封胶粘合于电极组20上，然后再通过卡箍卡合于卡槽内，通过卡箍的卡接力和胶合力来保证第一纤维压板41和第二纤维压板42对膜堆100内膜组10、电极组20和导流板30的挤压力，从而有效防止膜堆100对外渗水。
59.在本发明的另一些可选实施例中，如图1结合图2和图3所示，第一纤维压板41与正电极板21之间，第二纤维压板42与负电极板22之间设有绝缘隔板50。绝缘隔板50用于防止正电极板21或负电极板22在使用过程中对外漏电，通过绝缘隔板50将正电极板21和负电极板22与外界隔离，有效提高膜堆100的安全性。可以理解的是，在第一纤维压板41和第二纤
维压板42为不具有导电性的环氧树脂碳纤维压板或玻璃纤维增强尼龙压板的情况下，绝缘隔板50可以设置，也可以不设置。
60.优选地，绝缘压板50与第一纤维压板41和第二纤维压板42的横向宽度和纵向高度相同。由此，可以提高隔离效果，进一步提高膜堆100的安全性
61.在本发明的另一些实施例中，导流板30具有交错设置的高面和低面，高面贴合于阳离子交换膜11或阴离子交换膜12，低面形成网孔。这样，水流自由穿梭于离子交换膜和格网之间，保证水流的稳定顺畅地流动。导流板30的高面可以起到支撑离子交换膜的作用，防止离子交换膜形变。
62.进一步可选地，导流板30的周向形成密封面301，密封面301贴合于阳离子交换膜11、阴离子交换膜12、正电极板21和负电极板22上。导流板30的密封面301与阳离子离子交换膜11、阴离子交换膜12、正电极板21、负电极板22和绝缘隔板50之间形成封水墙，可以阻止流体向膜堆100周向扩散。
63.在发明的另一些实施例中，如图1结合图4和图5所示，膜堆100设有至少一个进水口101、淡水出口102和浓水出口103，膜堆100内设有进水通道103、淡水通道104和浓水通道105，进水通道103与进水口101相通，淡水通道104与淡水出口102相通，浓水通道105与浓水出口103相通。通过进水通道103将待净化的水流引进膜堆100内，随着水流在膜堆100内流动，膜堆100大致被分成淡水室和浓水室，淡水室与淡水通道104流通，浓水室与浓水通道105流通。其中，进水口101可以包括两个或两个以上，通过多个进水口101同时向膜堆100输送原水，以满足膜堆100的进水量要求。
64.进一步可选实施例中，如图4所示，进水口101设于上侧，淡水出口102和浓水出口103处于下侧。这样，进入膜堆100内的水流可以自上向下流动，达到充分的电渗析，提高净化效果。
65.在发明的一个具体实施例中，如图2和图3所示，膜堆100内只有一个膜组10，原水从负极侧的上侧流进，淡水和浓水从正极侧的下侧流出，第一纤维压板41、绝缘隔板50、第一格网31、阳离子交换膜11、第二格网32、阴离子交换膜12和第三格网33的上侧形成进水通道，第一纤维压板41、绝缘隔板、第一格网31、阳离子交换膜11、第二格网32、阴离子交换膜12和第三格网33的下侧形成淡水通道，第二格网32、阴离子交换膜12、第三格网33、正电极板21的下侧形成浓水通道。也就是说，膜堆100工作时，原水自上下，从负极侧向正极侧方向流动，其中，在膜堆100正极侧具有绝缘隔板50和第二纤维压板42进行封堵的情况下，正电极板21可以形成进水通道，也可以不形成进水通道。可以理解的是，上述仅是示意性的，并不是对本发明实施例的限制，在膜堆100包括多个膜组10的情况，首尾的膜组10将形成与进水口、淡水出口和浓水出口连通的通道，膜组10之间还需要借助连接管来实现不同膜组10之间水流的连通，以实现多次电渗析的目的。
66.进一步可选地，膜堆100具有多个膜组10，膜组10串联设置。即水流在流淌进入膜堆100之后，经过多级膜组10反复电渗析，从而进一步提供膜堆100的净化效果。
67.可以理解的是，如图6所示，根据本发明实施例的净水设备1000还可以包括前置滤芯200和后置滤芯300，前置滤芯200与膜堆100进水口101连接，后置滤芯300与淡水出口102连接。这样，前置滤芯200可以对原水中的杂质进行去除，膜堆100电渗析之后的淡水经过后置滤芯300过滤之后，可以改善水质，提高饮用水的口感。
68.本领域技术人员可以理解的是，随着膜堆100长时间运行，膜堆100内部会发生变化，而且第一纤维压板41和第二纤维压板42长期在压力较大的环境下工作时也会发生一定的形变和老化。
69.为此，在本发明的另一些实施例中，如图4所示，膜组10的周面设有胶层70，胶层70将阴/阳离子交换膜或阴/阳离子交换膜与导流板30的周面粘结在一起，防止外面的细菌进入膜堆100内部，也避免膜堆100内的水流向外渗漏，从而进一步提高膜堆100的密封性。
70.可选地，胶层70可以为固化胶，固化胶均匀涂布于膜组10的周面。其中，固化胶可以为pur胶(湿气固化反应型聚氨酯热熔胶)、双组分聚氨酯ab胶或聚氨酯粘合密封胶。举例而言，当使用pur胶时，可以利用胶枪将其加热软化30分钟，使用时将胶枪通入高压氮气将pur胶挤压出来，然后利用pp板将其均匀涂敷在膜组10的周面，10min之后pur胶外表面基本凝固，24小时之后完全固化。
71.可选地，胶层70为胶带，胶带缠绕在膜组70的周面。胶带的主要成分可以为丙烯酸-乙烯共聚薄膜，胶黏剂的成分为聚氨酯。胶带可以缠绕多层，从而有效阻隔膜堆100与外界之间相通，防止外面的细菌进入膜堆100内部，也避免膜堆100内的水流向外渗漏，从而进一步提高膜堆100的密封性。
72.根据本发明实施例的净水设备1000包括上述实施例的膜堆100，由于根据本发明实施例的膜堆100具有漏水风险低和安全性高的优点，因此，根据本发明实施例的净水设备1000也具有漏水风险低和安全性高的优点。
73.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
74.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
75.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
76.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
77.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
78.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。