CN104894663B - 一种模块式多孔中空纤维膜喷丝头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块式多孔中空纤维膜喷丝头，包含导流模块和喷丝模块两部分，多个喷丝模块通过螺钉安装于一个导流模块上，组成一套可扩展式的中空纤维膜喷丝头。导流模块包括喷丝头导流基座、芯液导流板和料液导流板，喷丝模块包括进料板和喷丝板，本发明在不增加生产加工和组装难度的基础上，提出了导流模块和喷丝模块的分体式设计，体现了数字化、模块化、柔性化三个方面的优势：数字化是指在不增加生产、技术、工艺难度的基础上，可实现一个喷丝头上喷丝孔数量的无限扩展，突破性提高生产效率；模块化降低生产和组装难度，实现单个模块的维护更换，维修更换容易；柔性化可实现一个喷丝头同时生产多种规格产品，满足客户的需求。

Description

一种模块式多孔中空纤维膜喷丝头

技术领域

本发明涉及到膜分离技术领域，尤其涉及到一种模块式多孔中空纤维膜喷丝头。

背景技术

中空纤维膜是膜分离技术中应用于反渗透膜、微滤膜，纳滤膜和超滤膜等方面的一种重要新材料，在环保水处理等领域逐渐得到越来越广泛的应用。随着对中空纤维膜的质量和性能要求的提高，需求量的增大，国内现有的生产工艺和设备越来越难于满足生产需求，大部分依赖进口。如何能生产出高性能中空纤维膜并提高生产效率，降低生产成本，已成为研究中空纤维膜领域最热门、也是最关键的问题之一。中空纤维膜的生产成型过程，简要的概述就是将纺丝料液和芯液从喷丝头基座的不同位置注入喷丝头，通过喷丝头内部的特殊结构，从喷丝头盖喷出中空纤维丝状物—俗称膜丝。从整个制膜过程来看，除制膜设备和工艺参数影响膜丝性能外，喷丝头的优劣直接影响到膜丝的一些关键性能和参数。因此，要获得合适尺寸、外观和性能优良的中空纤维膜丝，优质的喷丝头设计是首要任务。

目前国内纺制中空纤维膜广泛采用的是单孔喷丝头，而这些现有的喷丝头存在以下问题：

单孔喷丝头纺丝时每次只能出一根丝，生产效率极低，不能规模化大量生产。

大部分该类型喷丝头结构复杂，再次组装精度降低，影响产品质量和浪费大量的调机和维护时间。如专利200420019464.9、2011200281810、、200420019464.9、92215496.1、932222865.8、2013200597367、201420104073公开资料所述。

即使是多孔喷丝头结构，如遇针管堵塞或损坏，必须连同料液、芯液的输入和存储部分一起更换，浪费极大且更换不方便；此外，多孔喷丝头对加工工艺和精度要求极高，在现有的生产能力水平上，同一喷丝头喷丝孔的数量很难有突破性的增长。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明针对以上不足，在不增加生产加工和组装难度的基础上，提出了导流模块和喷丝模块的分体式设计，可实现一个喷丝头上喷丝孔数量的无限扩展，突破性提高生产效率的模块式多孔中空纤维膜喷丝头。

(二)技术方案

本发明的通过如下技术方案实现：一种模块式多孔中空纤维膜喷丝头，包含导流模块和喷丝模块两部分，多个喷丝模块通过螺钉安装于一个导流模块上，其特征在于：导流模块包括通过螺钉依次连接固定的喷丝头导流基座、芯液导流板和料液导流板，所述喷丝头导流基座的四周和中间均匀分布设置有二十八个沉头螺纹孔，所述芯液导流板与料液导流板在与沉头螺纹孔对应位置分别设置有通孔以及螺纹孔一，所述喷丝头导流基座中轴线处对称设置有两个芯液注入口，所述芯液导流板在对应所述芯液注入口处设置有芯液容料腔，在所述芯液容料腔两侧的底部设置有芯液导流孔一，在所述芯液导流板中轴线处设置有一个对称的凹槽一，所述料液导流板在对应所述芯液导流孔一处设置有大小比芯液导流孔一稍大的芯液导流孔二，在所述料液导流板上设置有两个料液容料腔且在料液导流板两个侧面分别设置有连通至料液容料腔的料液注入口，在每个料液容料腔底部中央处设置有三个料液导流孔，在料液导流板顶部中轴线处设置有一个对称的凹槽二，在料液导流板底部设置了6个大小均等的喷丝模块组装凸台，在每个所述喷丝模块组装凸台四周均匀分布设置有十个螺纹孔二，此外，在所述喷丝头导流基座两侧对称设置有四个安装孔，所述喷丝模块包括进料板和喷丝板，所述进料板四周均匀分布设置有十个销钉孔一和十个通孔二，所述喷丝板四周对应位置设置有销钉孔二和螺纹孔三，所述销钉孔二内设置有定位销钉，所述螺纹孔三内设置有紧固螺钉，所述螺纹孔三、通孔二和螺纹孔二之间通过螺栓固定于喷丝模块组装凸台上，所述进料板中轴线上设置了与料液导流板上料液导流孔相连通的料液流入口，在所述进料板中轴线两侧设置了与料液导流板上芯液导流孔二相连通的芯液流道，且在每个芯液流道底部处设置有6个针管安装孔，所述针管安装孔内设置有针管，所述喷丝板内设置有锥体式料液容料腔，在所述锥体式料液容料腔内设置有与针管安装孔对应的喷丝成型孔，针管穿设在喷丝成型孔内并与之同轴，所述锥体式料液容料腔中心位置设置有带有螺牙的清洁口，在所述清洁口处设置有O型密封圈和堵头。

作为一种改进，所述进料板上的销钉孔一和所述喷丝板上的销钉孔二孔内侧均设置有起拔槽孔。

(三)有益效果

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本设计体现了数字化、模块化、柔性化三个方面的优势：数字化是指在不增加生产、技术、工艺难度的基础上，可实现一个喷丝头上喷丝孔数量的无限扩展，突破性提高生产效率；模块化降低生产和组装难度，实现单个模块的维护和更换，维修更换容易；柔性化可实现一个喷丝头同时生产多种规格产品，极大的满足客户的需求。

附图说明

图1是本发明结构侧视图。

图2是导流模块俯视图。

图3是图2中E-E面阶梯剖视图。

图4是喷丝头导流基座轴测图。

图5是芯液导流板。

图6是料液导流板。

图7是喷丝模块俯视图。

图8是图7中A-A面阶梯剖视图。

图9是喷丝板俯视图。

图10是图9中局部放大图。

1-喷丝头导流基座；2-芯液导流板；3-料液导流板；4-进料板；5-喷丝板；6-针管；7-O型密封圈；8-堵头；9-起拔槽孔；11-沉头螺纹孔；12-芯液注入口；13-安装孔；21-通孔一；22-方形芯液容料腔；23-芯液导流孔一；24-凹槽一；31-螺纹孔一；32-芯液导流孔二；33-料液容料腔；34-料液注入口；35-料液导流孔；36-凹槽二；37-喷丝模块组装凸台；38-螺纹孔二；41-销钉孔一；42-通孔二；43-料液流入口；44-芯液流道；45-针管安装孔；51-销钉孔二；52-螺纹孔三；53-锥体式料液容料腔；54-喷丝成型孔；55-清洁口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1至图9所示，该中空纤维膜喷丝头，包括喷丝头导流基座1、芯液导流板2、料液导流板3，进料板4、喷丝板5、针管6、O型密封圈7和堵头8。其中喷丝头导流基座1、芯液导流板2和料液导流板3，通过螺钉旋拧入沉头螺纹孔11、通孔一21和螺纹孔一31锁紧，紧固连接在一起，构成导流模块。而进料板4和喷丝板5则，先由销钉压入销钉孔二51和销钉孔一41定位，起拔槽孔9是为了取拔时方便，再通过螺钉旋拧入螺纹孔三52和通孔二42锁紧，紧固连接安装在一起，构成喷丝模块。多个喷丝模块通过旋入螺纹孔三52的螺钉继续旋入螺纹孔二38，连接安装于一个导流模块上，组成一套可扩展式的中空纤维膜喷丝头。

具体地，如图2至图4所示，喷丝头导流基座1的四周和中间均匀分布设置有二十八个沉头螺纹孔11，在中心轴上设置了两个对称的芯液注入口12。在喷丝头导流基座1两侧对称设置四个安装孔13。

如图2、图3至图5所示，芯液导流板2四周和中间设置有通孔一21，分别与喷丝头导流基座1上沉头螺纹孔11相通。芯液导流板2上对称设置有两个芯液容料腔22，并分别与喷丝头导流基座1上芯液注入口12相连通。在两个芯液容料腔22两侧的底部设置有2×3×2式分布十二个芯液导流孔一23。而在芯液导流板2中轴线处还设置有一个凹槽一24。

如图2、图3和图6所示，料液导流板3四周和中间设置有螺纹孔31，分别与芯液导流板2上通孔一21相通。料液导流板3上设置了十二个尺寸稍大点的芯液导流孔二32与在芯液导流板2上的芯液导流孔一23相连通。在料液导流板3设置有两个料液容料腔33，连通与料液导流板3两个侧面的料液注入口34，在每个料液容料腔33底部中央处设置有三个料液导流孔35，而在料液导流板3顶部中轴线处还设置有一个凹槽二36。在料液导流板3底部设置了六个大小均等的喷丝模块组装凸台37，在每个喷丝模块组装凸台37四周均匀分布设置有用于与喷丝模块连接的十个螺纹孔二38。

如图7和图8所示，进料板4四周均匀分布设置有十个销钉孔一41和十个通孔二42，通孔二42与喷丝模块组装凸台37上的螺纹孔二38相通。进料板4中轴线上设置了与料液导流板3上料液导流孔35相连通的料液流入口43，而在进料板4中轴线两侧设置了与料液导流板3上芯液导流孔二32相连通的芯液流道44，且在每个芯液流道44底部处设置有六个的针管安装孔45，在针管安装孔45内设置有针管6。

如图7至图10所示，喷丝板5均匀分布设置有十个销钉孔二51和十个螺纹孔三52，分别与进料板4上的销钉孔一41和通孔二42相通。喷丝板5内设置有锥体式料液容料腔53，在锥体式料液容料腔53内设置有与针管安装孔45对应的喷丝成型孔54，针管6穿设在喷丝成型孔54内并与之同轴，在锥体式料液容料腔53中心位置设置有带有螺牙的清洁口55，在清洁口55处设置有O型密封圈7和堵头8。

在喷丝过程中，料液从导流模块中的料液导流板两侧的料液注入口34流入喷丝头，在压力作用下进入料液容料腔33，并在重力和压力的作用下流入料液导流孔35，随后，料液进入到喷丝模块中的进料板的料液流入口43，并从料液流入口43进入锥体式料液容料腔53和喷丝成型孔54构成的通道，以料液流的形式从喷丝成型孔54喷出。与此同时，芯液从导流模块中的喷丝头导流基座上的芯液注入口12流入喷丝头，在压力及重力的作用下流入方形芯液容料腔22，随着芯液在方形芯液容料腔22流通扩散，芯液经过芯液导流板2上的芯液导流孔一23、料液导流板3上的芯液导流孔二32和喷丝模块中进料板的芯液流道44构成的通道，流入与针管安装孔45压配成一体的针管6中，使得芯液从针管6中流出。

由于针管6直径比喷丝成型孔54的直径小，因此芯液流被料液流围绕，使得料液流形成管状，从而在之后工序中形成所需的中空膜纤维丝。

根据本发明的喷丝头可以如下进行导流模块组装、喷丝模块组装、喷丝头成品组装。

导流模块组装：将螺钉旋拧入沉头螺纹孔11、通孔一21和螺纹孔一31锁紧组装成导流模块。

喷丝模块组装：将针管6的一头压入进料板上的针管安装孔45内，另一头穿设在喷丝板上的喷丝成型孔54内并与喷丝成型孔54同轴；再通过销钉压入销钉孔二51和销钉孔一41限位，螺钉旋拧入螺纹孔三52和通孔二42锁紧，组装成喷丝模块。

喷丝头成品组装：将所述组装完成的多个喷丝模块上的螺钉旋入导流模块上的螺纹孔二38中锁紧，与所述的组装完成的导流模块，构成喷丝头成品。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (2)

1.一种模块式多孔中空纤维膜喷丝头，包含导流模块和喷丝模块两部分，多个喷丝模块通过螺钉安装于一个导流模块上，其特征在于：导流模块包括通过螺钉依次连接固定的喷丝头导流基座(1)、芯液导流板(2)和料液导流板(3)，所述喷丝头导流基座(1)的四周和中间均匀分布设置有二十八个沉头螺纹孔(11)，所述芯液导流板(2)与料液导流板(3)在与沉头螺纹孔(11)对应位置分别设置有通孔一(21)以及螺纹孔一(31)，所述喷丝头导流基座(1)中轴线处对称设置有两个芯液注入口(12)，所述芯液导流板(2)在对应所述芯液注入口(12)处设置有芯液容料腔(22)，在所述芯液容料腔(22)两侧的底部设置有芯液导流孔一(23)，在所述芯液导流板(2)中轴线处设置有一个对称的凹槽一(24)，所述料液导流板(3)在对应所述芯液导流孔一(23)处设置有大小比芯液导流孔一(23)稍大的芯液导流孔二(32)，在所述料液导流板(3)上设置有两个料液容料腔(33)且在料液导流板(3)两个侧面分别设置有连通至料液容料腔(33)的料液注入口(34)，在每个料液容料腔(33)底部中央处设置有三个料液导流孔(35)，在料液导流板(3)顶部中轴线处设置有一个对称的凹槽二(36)，在料液导流板(3)底部设置了6个大小均等的喷丝模块组装凸台(37)，在每个所述喷丝模块组装凸台(37)四周均匀分布设置有十个螺纹孔二(38)，此外，在所述喷丝头导流基座(1)两侧对称设置有四个安装孔(13)，所述喷丝模块包括进料板(4)和喷丝板(5)，所述进料板(4)四周均匀分布设置有十个销钉孔一(41)和十个通孔二(42)，所述喷丝板(5)四周对应位置设置有销钉孔二(51)和螺纹孔三(52)，所述销钉孔二(51)内设置有定位销钉，所述螺纹孔三(52)内设置有紧固螺钉，所述螺纹孔三(52)、通孔二(42)和螺纹孔二(38)之间通过螺栓固定于喷丝模块组装凸台(37)上，所述进料板(4)中轴线上设置了与料液导流板(3)上料液导流孔(35)相连通的料液流入口(43)，在所述进料板(4)中轴线两侧设置了与料液导流板(3)

上芯液导流孔二(32)相连通的芯液流道(44)，且在每个芯液流道(44)

底部处设置有6个针管安装孔(45)，所述针管安装孔(45)内设置有针管(6)，所述喷丝板(5)内设置有锥体式料液容料腔(53)，在所述锥体式料液容料腔(53)内设置有与针管安装孔(45)对应的喷丝成型孔(54)，针管(6)穿设在喷丝成型孔(54)内并与之同轴，所述锥体式料液容料腔(53)中心位置设置有带有螺牙的清洁口(55)，在所述清洁口(55)处设置有O型密封圈(7)和堵头(8)。

2.根据权利要求1所述的一种模块式多孔中空纤维膜喷丝头，其特征在于：所述进料板(4)上的销钉孔一(41)和所述喷丝板(5)上的销钉孔二(51)孔内侧均设置有起拔槽孔(9)。