CN104401806A - 一种中空脱气膜丝卷绕装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中空脱气膜丝卷绕装置，包括导丝装置、变向器和卷绕装置，其中卷绕装置中含有张力控制器和驱动滚筒壳体转动的电机，保证了脱气膜丝中空结构免受破坏，变向器上的第二导丝轮作匀速的往复运动，保证了脱气膜丝在滚筒上均匀有序卷绕，滚筒壳体上的挡板之间距离可调，能有效控制脱气膜丝的卷绕宽度，本装置收集的膜丝分散性好，极大的缩短萃取中空脱气膜中有机溶剂的时间。

Description

一种中空脱气膜丝卷绕装置

技术领域

本发明涉及一种中空脱气膜丝滚筒式收集器。

背景技术

脱气膜是一种用于从液体中分离气体组分或向液体中添加气体组分的高分子聚合物微孔膜。这种膜越来越多的应用在化学、生物化学或医疗等多种领域中。

脱气膜是利用热致相分离的方法制备而成，具体步骤如下：首先在高温下制备混合均匀的高分子溶液，然后溶液通过中空纤维模头喷出形成初生丝，初生丝在冷却液中先后发生相分离和固化，最后通过卷绕设备收集成卷。收集成卷的脱气膜丝需要在萃取液中浸泡以便萃取脱气膜丝中的大量有机溶剂，此外为了后续加工的方便，还需将卷绕的脱气膜丝进行解卷成束状膜丝。

针对上述脱气膜的制备过程，一个符合要求的卷绕装置需具备以下几个功能：不能破坏中空纤维的结构，常见的生产过程中容易出现压扁中空脱气膜丝、折弯中空脱气膜丝等现象，压扁多是因为张力过大引起的，折弯多是因为卷绕直径过小造成的；能够在较短的时间内充分除去中空脱气膜丝中的有机溶剂，由于中空脱气膜丝紧密的卷绕在滚筒上，所以通常在萃取液中浸泡的时间比较长才能充分的萃取有机溶剂；能够顺利的将卷绕的中空脱气膜丝解卷成长度相等的脱气膜丝束以便后续加工。

在DE2833493中描述了一种中空微孔膜丝的卷绕方法，在此法中，通过一个导丝轮将中空微孔膜丝卷绕至卷轴上，该方法无法控制膜丝的张力，且卷绕时的张力波动极易传递至前道工序影响相分离的发生从而影响膜丝结构的稳定。

在US4708799中描述了一种中空脱气膜丝的卷绕方法，在此法中，从冷却液中固化之后的脱气膜丝经过若干个导丝轮和一个松紧调节臂然后卷绕成卷，该方法可以有效的控制张力但是却无法保证膜丝的结构不受破坏且萃取的过程较复杂，需在0.5-0.8bar压力下以5-8L/min的流量用乙醇冲洗且耗时达三个小时，既耗时又浪费了大量的乙醇萃取剂。在CN1121896C和CN1141169C中脱除中空脱气膜丝的有机溶剂是在60℃的异丙醇中浸泡达6个小时才可脱除干净。

在CN102489169A中描述了一种中空纤维膜的平直卷绕装置，该装置解决了中空纤维膜在纺膜中采用圆形卷绕使中空膜因弧形造成膜壁内弧与外弧长短不一、孔径不均的难题。该卷绕装置包括传动部分、拨叉部分和平直卷绕轮盘三部分。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种中空脱气膜丝卷绕装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中空脱气膜丝卷绕装置，包括导丝装置、变向器和卷绕装置，其中变向器位于导丝装置和卷绕装置之间；

所述导丝装置包括导丝板和三个第一导丝轮，第一导丝轮安装在导丝板上，且三个第一导丝轮呈正三角形排列；

所述卷绕装置由滚筒壳体、两块挡板、多根圆柱形支架、轴承、连杆、外部支架、底板、张力控制系统和第一电机组成，两根外部支架上端共同连接轴承，下端均固定安装在底板上；圆柱形支架一端固定在轴承上，另一端与滚筒壳体相连，多根圆柱形支架从轴承向外呈中心辐射状分布，支撑滚筒壳体；张力控制系统由张力传感器、张力控制器和张力制动器组成，张力传感器和张力制动器分别于张力控制器相连，张力传感器安装在轴承的一侧，张力制动器安装在轴承的另一侧，并与第一电机的输出端相连，第一电机通过张力制动器驱动轴承转动；张力控制系统和第一电机均通过外置电源供电；张力传感器检测滚筒壳体上膜丝的张力，并将张力信号转换成电流信号传递给张力控制器，通过张力控制器来控制张力制动器，使得张力与张力制动器输出的扭矩呈反比关系；两块挡板安装在滚筒壳体外表面上；

所述变向器包括支架、滑块、导轨、第二导丝轮、障碍物；导轨安装在两根支架上，导轨上安装有滑块和两个障碍物，且滑块位于两个障碍物之间，滑块和两个障碍物可在导轨上左右移动，第二导丝轮固定在滑块上；所述滑块安装有控制器、传感器和第二电机，控制器、传感器和第二电机均通过外接电源供电；控制器与第二电机相连，控制第二电机的运动方向；第二电机输出端与滑块相连，驱动滑块左右运动；传感器与控制器相连，当滑块接触到障碍物时，传感器接收到该信号，并将信号传送给控制器，控制器控制第二电机变换运动方向，第二电机驱动滑块反方向运动。

进一步地，所述滚筒壳体外径为50-200cm、壁厚为1-10mm。

进一步地，变向器为光杆排线器。

本发明的有益效果如下：

（1）保证了脱气膜丝在滚筒上均匀有序卷绕；

（2）保证了脱气膜丝中空结构免受破坏；

（3）保证了脱气膜丝能够轻易取下；

（4）可以任意控制脱气膜丝的卷绕宽度；

（5）可以任意控制脱气膜丝束的长度；

（6）可以极大的缩短萃取脱气膜丝中有机溶剂的时间。

附图说明

图1为一种中空脱气膜丝卷绕收集装置结构示意图；

图2为卷绕装置的结构示意图；

图3为变向器的结构示意图；

图中，导丝装置1、变向器2、卷绕装置3、中空脱气膜丝4、导丝板11、第一导丝轮12、支架21、滑块22、导轨23、第二导丝轮24、障碍物25、滚筒壳体31、挡板32、圆柱形支架33、轴承34、连杆35、外部支架36、底板37。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，下述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明，此外应理解，在阅读了本发明内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在权利要求书所限定的范围内。

如图1，一种中空脱气膜丝卷绕装置，其包括导丝装置1、变向器2和卷绕装置3，其中变向器2位于导丝装置1和卷绕装置3之间。

所述导丝装置1包括导丝板11和三个第一导丝轮12，第一导丝轮12安装在导丝板11上，且三个第一导丝轮12呈正三角形排列，正三角形边长为50cm，这种一上一下的排列方式有利于脱气膜丝的顺利导向。

如图2所示，所述卷绕装置3由滚筒壳体31、两块挡板32、多根圆柱形支架33、轴承34、连杆35、外部支架36、底板37、张力控制系统（未画出）和第一电机（未画出）组成，两根外部支架36上端共同连接轴承34，下端均固定安装在底板37上；圆柱形支架33一端固定在轴承34上，另一端与滚筒壳体31相连，多根圆柱形支架33从轴承34向外呈中心辐射状分布，支撑滚筒壳体31；张力控制系统由张力传感器、张力控制器和张力制动器组成，张力传感器和张力制动器分别于张力控制器相连；张力传感器安装在轴承的一侧，用于检测轴承的扭矩（即膜丝的张力），张力制动器一端安装在轴承的另一侧，同时另一端与第一电机的输出端相连，第一电机通过张力制动器驱动轴承34的转动；张力控制系统和第一电机均通过外置电源供电；张力传感器检测滚筒壳体31上膜丝的张力，并将张力信号转换成电流信号传递给张力控制器，通过张力控制器来控制张力制动器，使得张力与张力制动器输出的扭矩呈反比关系。张力控制器和第一电机的引入，有效避免了由于张力过大导致脱气膜丝压扁等问题。

所述张力控制系统中的张力传感器、张力控制器和张力制动器均为现有技术，其中，张力传感器可以采用以下产品：武汉楚鹰科技开发有限公司（STS-030）、苏州爱发迈思机电科技有限公司（RMGZ123A）、江苏新力科技实业有限公司（GAD100）；张力控制器可以采用以下产品：武汉楚鹰科技开发有限公司（ST-3400）、瑞安市永成电子有限公司（yc-b-600）、深圳龙海传动机械配件有限公司（KTC828）；张力制动器可以采用以下产品：无锡城邦减速机有限公司（POD-05）、东莞市台机减速机有限公司（TJ-POC-C-0.5Kg）、广州嘉而杰自动化设备有限公司（ZKB-2.5BN），但不限于上述产品。

所述滚筒壳体外径为50-200cm、壁厚为1-10mm，解决了现有技术中因卷绕直径过小而造成折弯等问题，保证了脱气膜丝中空结构免受破坏，此外，还可以通过调节滚筒的直径大小，获得所需长度的脱气膜丝束。

两块挡板32安装在滚筒壳体31外表面上，可根据实际情况调节两块挡板32之间的距离，以控制脱气膜丝的卷绕宽度。

如图3所示，所述变向器2包括支架21、滑块22、导轨23、第二导丝轮24、障碍物25；导轨23安装在两根支架21上，导轨23上安装有滑块22和两个障碍物25，且滑块22位于两个障碍物25之间，滑块22和两个障碍物25可在导轨23上左右移动，第二导丝轮24固定在滑块22上；所述滑块22安装有控制器、传感器和第二电机，控制器、传感器和第二电机均通过外接电源供电；控制器与第二电机相连，控制第二电机的运动方向；第二电机输出端与滑块22相连，驱动滑块22左右运动；传感器与控制器相连，当滑块22接触到障碍物25时，传感器接收到该信号，并将信号传送给控制器，控制器控制第二电机变换运动方向，第二电机驱动滑块22反方向运动。由此，第二导丝轮24在导轨23作匀速的往复运动，保证了脱气膜丝在滚筒上均匀有序卷绕。

变向器2可以采用现有的光杆排线器（上海启庞实业有限公司，型号GP15C）。

该装置的工作过程如下：由热致相分离方法制备的聚丙烯中空脱气膜丝4从左到右依次经过三个第一导丝轮12，然后经过变向器2上的第二导丝轮24，最终缠绕在滚筒壳体31上；张力传感器实时检测轴承34上的扭矩（即间接检测滚筒壳体31表面脱气膜丝的张力，因为膜丝的张力影响轴承上的扭矩），并以此控制张力制动器的输出扭矩，使得张力与滚筒壳体31的转速呈反比关系，保证聚丙烯中空脱气膜丝4不被压扁或被拉断。滑块22内部的控制器控制滑块在导轨23上作匀速的往复运动，使得聚丙烯中空脱气膜丝4最终整齐均匀的排列在滚筒壳体31上；当达到10000圈数之后停止转动滚筒，然后用一锋利的刀片沿滚筒表面轴向切割所述脱气膜丝，即得到由10000根长度为πD（D为滚筒外径）组成的中空脱气膜丝束。将所得的聚丙烯中空脱气膜丝束在异丙醇中60℃下浸泡，由于经该装置收集后的膜丝束分散性好，浸泡0.5h即可完全的去除有机溶剂。

Claims (3)

1.一种中空脱气膜丝卷绕装置，其特征在于，包括导丝装置（1）、变向器（2）和卷绕装置（3），其中变向器（2）位于导丝装置（1）和卷绕装置（3）之间；

所述导丝装置（1）包括导丝板（11）和三个第一导丝轮（12），第一导丝轮（12）安装在导丝板（11）上，且三个第一导丝轮（12）呈正三角形排列；

所述卷绕装置（3）由滚筒壳体（31）、两块挡板（32）、多根圆柱形支架（33）、轴承（34）、连杆（35）、外部支架（36）、底板（37）、张力控制系统和第一电机组成，两根外部支架（36）上端共同连接轴承（34），下端均固定安装在底板（37）上；圆柱形支架（33）一端固定在轴承（34）上，另一端与滚筒壳体（31）相连，多根圆柱形支架（33）从轴承（34）向外呈中心辐射状分布，支撑滚筒壳体（31）；张力控制系统由张力传感器、张力控制器和张力制动器组成，张力传感器和张力制动器分别与张力控制器相连，张力传感器安装在轴承（34）的一侧，张力制动器安装在轴承（34）的另一侧，并与第一电机的输出端相连，第一电机通过张力制动器驱动轴承（34）转动；张力控制系统和第一电机均通过外置电源供电；张力传感器检测滚筒壳体（31）上膜丝的张力，并将张力信号转换成电流信号传递给张力控制器，通过张力控制器来控制张力制动器，使得张力与张力制动器输出的扭矩呈反比关系；两块挡板（32）安装在滚筒壳体（31）外表面上；

所述变向器（2）包括支架（21）、滑块（22）、导轨（23）、第二导丝轮（24）、障碍物（25）；导轨（23）安装在两根支架（21）上，导轨（23）上安装有滑块（22）和两个障碍物（25），且滑块（22）位于两个障碍物（25）之间，滑块（22）和两个障碍物（25）可在导轨（23）上左右移动，第二导丝轮（24）固定在滑块（22）上；所述滑块（22）安装有控制器、传感器和第二电机，控制器、传感器和第二电机均通过外接电源供电；控制器与第二电机相连，控制第二电机的运动方向；第二电机输出端与滑块（22）相连，驱动滑块（22）左右运动；传感器与控制器相连，当滑块（22）接触到障碍物（25）时，传感器接收到该信号，并将信号传送给控制器，控制器控制第二电机变换运动方向，第二电机驱动滑块（22）反方向运动。

2.根据权利要求1所述的一种中空脱气膜丝卷绕装置，其特征在于，所述滚筒壳体（31）外径为50-200cm、壁厚为1-10mm。

3.根据权利要求1所述的一种中空脱气膜丝卷绕装置，其特征在于，变向器（2）为光杆排线器。