CN105195335A - 一种离心装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心装置,包括机架；转子是可旋转的并安装有容纳产品的工装夹具，固定在旋转驱动机构上；旋转室设置在机架内并容纳所述转盘的立体空间；操作门；旋转驱动机构包括驱动部分固定在旋转室内设置的支撑架上，其具有被驱动和可旋转的驱动轴部分；以及检测部分，检测操作门是否处于关闭状态；其中检测部分，由第一传感器和第二传感器组成，固定在机架上的操作门框内；热风循环部分，其包括：风扇、发热管及设置在机架内的风道；控制装置，其包括：旋转频率的设定、运行时间的设定、所述热风循环的时间及其温度设定、整机的启动、停止及急停。本发明实现单个膜壳灌胶，多个膜组件离心作用，对灌胶的胶量及离心作用的时间进行有效控制。

Description

一种离心装置

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种离心装置，用于在中空纤维膜组件制作过程中胶封工序的离心装置。

背景技术

中空纤维膜分离技术是在二十世纪中期发展起来的一种高新技术，中空纤维膜分离原理近二、三十年来，在世界上得到了飞速的发展，应用领域已非常广泛，主要包括食品工业、饮料工业、乳品工业、生物发酵、生物医药、医药化工、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收以及环境工程等等。中空纤维膜外形像纤维状，具有自支撑作用的膜，原水在中空纤维外侧或内腔加压流动，分别构成外压式与内压式中空膜过滤。决定膜的分离效果的是膜的物理结构，孔的形状和大小。而中空纤维膜组件的制作，由于其制作工艺及装置不同，在保留及充分发挥膜的分离效果及费用方面都有所不同。

在中空纤维膜组件的制作过程中，存在一道将中空纤维膜束与膜壳的一端进行胶封的工序，目前现有技术中的平卧式离心灌胶机，虽然能够实现胶封的工序，但是其结构复杂，在操作过程中存在不足，比如(1)需要灌胶中间槽，而胶槽需要经常清理，费工费时费胶水；(2)胶槽到产品中间连接胶管需经常更换，管中无残胶时不能保证每个产品灌满，而且需经常更换，连接部位容易脱落而造成飞胶；(3)因为是离心式灌胶，胶水分布时存在气隙，而且所有产品内的胶水量分布不均，等等，导致了产品的品质下降、报废率上升，产品使用效果差，不能满足不同客户的需求，而且，不同的产品的胶量不能很好的控制，造成胶水的浪费，生产成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高效率、高质量、低成本、低消耗的用于中空纤维膜组件胶封工序中的离心装置。

为了解决上述技术的不足，本发明采取如下技术方案：一种离心装置，包括：

机架；

转子，其是可旋转的并安装有容纳产品的工装夹具，其固定在旋转驱动机构上；

旋转室，其限定设置在机架内并容纳所述转盘的立体空间；

操作门，其可以选择性地开启和关闭所述旋转室，并设有观察窗口；

旋转驱动机构，其包括：驱动部分固定在旋转室内设置的支撑架上，其具有被驱动和可旋转的驱动轴部分；以及检测部分，其检测所述操作门是否处于关闭状态；其中，所述检测部分，由第一传感器和第二传感器组成，其固定在机架上的操作门框内；

热风循环部分，其包括：风扇、发热管及设置在机架内的风道；

控制装置，其包括：旋转频率的设定、运行时间的设定、所述热风循环的时间及其温度设定、整机的启动、停止及急停。

作为优选，所述机架是由整个框架及密封板组成，构成所述旋转室、所述操作门的门框及所述热风循环部分的风道，并设置有风扇、旋转驱动部分的支撑架。

作为又一优选，所述转子包括转盘、通过销轴连接在转盘上的夹具工装、放置在夹具工装上的产品夹具、靠近旋转驱动机构的一端的四个产品夹具上固定的配重块、固定转盘上的L型限位片与限位块。其中配重块，用于打破工装及夹具在离心过程中的力矩平衡状态；L型限位片，用于限制工装及夹具打破力矩平衡后再转动后，达到制作产品所要求的位置状态，在转子离心作用状态下的最终状态下，所有膜组件胶封的一端均处在同一个旋转半径，即同处在同一个竖直圆柱面上，确保每个膜组件所处离心状态一致；限位块主要防止停车时工装及夹具回落初始状态时夹具撞击旋转驱动机构。

作为又一优选，所述操作门通过铰链的方式固定在机架上，选择性地开启和关闭所述旋转室。

作为又一优选，所述旋转驱动机构的检测部分中第一传感器和第二传感器固定在机架上设置的门框的底部，用来检测操作门的开启与关闭状态。该检测部分，只有检测到所述操作门处于关闭状态，才能保证所述离心装置的正常启动与运行。

作为又一优选，所述旋转驱动机构设置在旋转室内，并通过减振装置以及固定板固定在机架上；旋转轴通过一对圆锥滚子轴承、轴套、圆螺母固定在轴承座上，轴承座固定连接在中间支座上，中间支座固定连接在固定板上；旋转轴，通过联轴器与电动机输出轴相连，用于旋转力矩的输出，所述旋转驱动机构的动力来源于电动机，其输出轴通过联轴器来传递动力。

作为又一优选，所述热风循环部件固定在机架内的支撑架上，位于旋转室的顶部，其由风机、固定板、翅片式发热管、防护罩及设置固定在机架中的风道构成，并与旋转室构成完整的热风循环系统，所述风道，位于机架的三个直角处，其下通口位于旋转室高度的1/3处。

作为又一优选，所述夹具工装上的梯型槽用于限制产品夹具相对于夹具工装的摆动，限位槽用于限制产品夹具相对于夹具工装的转动，产品夹具由圆环、螺纹固定在圆环的L型细杆及焊接在细杆203b上的底板构成。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优势：

本发明实现单个膜壳灌胶，多个膜组件离心作用，对灌胶的胶量及离心作用的时间进行有效控制，与现有离心灌胶方法相比具有如下优势：(1)精确控制灌胶的胶量，避免多余的胶水用量；(2)有效地避免因毛细作用引起的爬胶现象；(3)有效避免胶水中气泡的存在，提高了端封强度和品质；(4)去除了多余的灌胶装置(比如灌胶中间槽、进胶管等)，避免了大量胶水和工时的浪费；(5)有效降低了整个制作工艺的时间，提高中空纤维膜组件的制作效率。

附图说明

图1为根据本发明实施例的离心装置的整体局部剖示意图；

其中，1、机架；2、转子；3、旋转室；4、操作门；5、旋转驱动机构；6、热风循环部分；7、控制装置；

图2A为根据本发明实施例的转子及旋转驱动机构装配及转盘初始状态示意图；

图2B为示出根据本发明实施例的转子离心作用状态下的过程示意图；

图2C为示出根据本发明实施例的转子离心作用状态下的最终状态示意图；

图3为根据本发明实施例的产品夹具的工装示意图；

图4为根据本发明实施例的旋转驱动机构的剖面图；

图5A为根据本发明实施例的又一转盘示意图；

图5B为根据本发明实施例的产品夹具的工装示意图；

图6为根据本发明实施例的产品夹具示意图；

图7为根据本发明实施例的热风循环部件的示意图；

图8A为本发明技术方案所依据的毛细作用的原理示意图；

图8B为本发明技术方案所依据的液态胶水倾斜状态下的液面示意图；

图8C为本发明技术方案所依据的液态胶水离心状态下的液面示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的离心装置作进一步详细的说明：

本发明的离心装置，如图1所示，主要由机架1和操作门4构成；机架1中的构造包括转子2、旋转室3、旋转驱动机构5、热风循环部分6和控制装置7；机架1设置有固定旋转驱动机构5的支撑位置和固定热风循环部分6的支撑位置；操作门4，通过侧边铰链的方式连接在机架1上，其位置设置在机架1的相对的两个侧面，用于遮盖旋转室3，从而形成一个密闭的旋转空间，操作门4上，设置有观察窗口，便于观察旋转室3内的运行情况。

其中转子2固定在旋转驱动机构5中的旋转轴501上；转子2上，主要构造有固定在旋转轴501上的转盘201、通过销轴207连接在转盘201上的夹具工装202、放置在夹具工装202上的产品夹具203、靠近旋转驱动机构5的一端的四个产品夹具203上固定的配重块204、固定转盘201上的L型限位片205与限位块206，如图2A所示；其中，配重块204，用于打破工装及夹具在离心过程中的力矩平衡状态，如图2B所示；L型限位片205，用于限制工装及夹具打破力矩平衡后再转动后，达到制作产品所要求的位置状态，如图2C所示，在此位置状态下，所有膜组件胶封的一端均处在同一个旋转半径，即同处在同一个竖直圆柱面上，确保每个膜组件所处离心状态一致；限位块206，主要防止停车时工装及夹具回落初始状态(图2A)时夹具撞击旋转驱动机构5。

夹具工装202上的梯型槽202a用于限制产品夹具203相对于夹具工装202的摆动，限位槽202b用于限制产品夹具相对于夹具工装202的转动，如图3所示；产品夹具203由圆环203a、螺纹固定在圆环203a的L型细杆203b及焊接在细杆203b上的底板203c，如图6所示；本发明实施例的转子2，构造紧凑，节省空间。

旋转驱动机构5设置在旋转室3内，并通过减振装置(未示出)及固定板505固定在机架2上；旋转轴501通过一对圆锥滚子轴承502、轴套506、圆螺母507固定在轴承座503上，轴承座503固定连接在中间支座504上，中间支座504固定连接在固定板505上；旋转轴501，通过联轴器508与电动机输出轴相连，用于旋转力矩的输出，如图4所示。

图5A和图5B所示的转盘201及夹具工装203，是本发明的又一实施例，此实施例中，不再需要增加配重块204，相比与上一实施例，此实施例的构造相对简单，只不过所容纳的产品有所减少。

热风循环部件6，主要由风机601、固定板602、翅片式发热管604、防护罩604及设置固定在机架1中的风道605构成，并与旋转室3构成完整的热风循环系统，用于满足产品制作过程中的加热需求。

在控制装置7中，主要控制所述离心装置的启动、停止及急停、旋转频率设定、运行时间设定、热风循环温度控制及设定、以及检测部分的第一和第二传感器7a，如图1所示；当传感器7a检测到操作门4处于关闭状态时，控制回路闭合，此时，按下启动按钮即可启动装置；倘若装置在运行过程中，传感器7a检测到操作门4由关闭状态转换到开启状态时，控制回路断开，装置将在较短时间内停止，确保安全操作。

根据上述实施例的离心装置所制作的膜组件的外观形态及测试性能如下：

(1)、纵向切除胶封端面1/4后，胶面基本处于水平状态，说明上述方法有效保证了胶封的上表面处于水平状态，液面无倾斜，使胶水用量缩减最大化；

(2)、纵向切除胶封端面1/4后，膜束内没有发生爬胶现象，说明上述方法有效解决了因毛细作用而引起的爬胶现象；

(3)、纵向切开端封端面1/4后，固化胶水内没有夹杂气泡，说明在离心作用下夹杂在液态胶水中的气泡完全被排出，有效地提高了端封的强度和产品的品质；

(4)、对膜组件进行完整性测试，膜组件的通过率高达97％以上，没有断丝现象，而且没有未灌胶区域出现，说明在离心过程中离心力不会造成膜丝断裂，而且，在离心力的作用下，胶水很密实地充满膜丝间隙内；

(5)、对膜组件进行最大进水压力测试后，测得膜组件在使用中能够承受的最大进水压力为0.2MPa～0.4MPa，完全符合常规膜组件的要求，说明在离心力的作用下，聚氨酯双组份胶水与膜壳内壁的粘合性能比较牢固；

本发明的技术方案所依据的技术原理如下：

(1)、液态胶水具有一定的流动性：即只受自身重力的情况下，液态胶水的液面始终与重力方向垂直(图8B)；

(2)、膜丝束静置在胶水中所出现的毛细现象：即由于膜丝束中膜丝之间形完比较小的间隙，及液态胶水的物理特性，胶水通过润湿作用，沿膜丝外壁上升一定高度h，则液面两侧形成的压力差Δp＝ρgh，产生的作用力F_T＝πr²ρgh(图8A)；

(3)、对单个膜壳内液态胶水在离心状态下的受力分析：即通过离心作用消除因毛细作用产生的作用力F_T，则F_T＜F/sinθ，避免爬胶现象出现的条件为n²R＞g/4π²，其中，n为转速(r/s)，R为旋转半径(m)(图8C)；

以上所述，对本发明实施例的描述，其目的在于让熟悉本领域技术的人员能够清楚的了解本发明的内容并加以实施，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种离心装置，其特征在于，它包括

机架；

转子，其是可旋转的并安装有容纳产品的工装夹具，其固定在旋转驱动机构上；旋转室，其限定设置在机架内并容纳所述转盘的立体空间；

操作门，其可以选择性地开启和关闭所述旋转室，并设有观察窗口；

旋转驱动机构，其包括：驱动部分固定在旋转室内设置的支撑架上，其具有被驱动和可旋转的驱动轴部分；以及检测部分，其检测所述操作门是否处于关闭状态；其中，所述检测部分，由第一传感器和第二传感器组成，其固定在机架上的操作门框内；

热风循环部分，其包括：风扇、发热管及设置在机架内的风道；

控制装置，其包括：旋转频率的设定、运行时间的设定、所述热风循环的时间及其温度设定、整机的启动、停止及急停。

2.根据权利要求1所述的离心装置，其特征在于，所述机架是由整个框架及密封板组成，构成所述旋转室、所述操作门的门框及所述热风循环部分的风道，并设置有风扇、旋转驱动部分的支撑架。

3.根据权利要求1所述的离心装置，其特征在于，所述转子包括转盘、通过销轴连接在转盘上的夹具工装、放置在夹具工装上的产品夹具、靠近旋转驱动机构的一端的四个产品夹具上固定的配重块、固定转盘上的L型限位片与限位块。

4.根据权利要求1所述的离心装置，其特征在于，所述操作门通过铰链的方式固定在机架上，选择性地开启和关闭所述旋转室。

5.根据权利要求1所述的离心装置，其特征在于，所述旋转驱动机构的检测部分中第一传感器和第二传感器固定在机架上设置的门框的底部，用来检测操作门的开启与关闭状态。

6.根据权利要求1所述的离心装置，其特征在于，所述旋转驱动机构设置在旋转室内，并通过减振装置以及固定板固定在机架上；旋转轴通过一对圆锥滚子轴承、轴套、圆螺母固定在轴承座上，轴承座固定连接在中间支座上，中间支座固定连接在固定板上；旋转轴，通过联轴器与电动机输出轴相连，用于旋转力矩的输出，所述旋转驱动机构的动力来源于电动机，其输出轴通过联轴器来传递动力。

7.根据权利要求1所述的离心装置，其特征在于，所述热风循环部件固定在机架内的支撑架上，位于旋转室的顶部，其由风机、固定板、翅片式发热管、防护罩及设置固定在机架中的风道构成，并与旋转室构成完整的热风循环系统，所述风道，位于机架的三个直角处，其下通口位于旋转室高度的1/3处。

8.根据权利要求3所述的离心装置，其特征在于，所述夹具工装上的梯型槽用于限制产品夹具相对于夹具工装的摆动，限位槽用于限制产品夹具相对于夹具工装的转动，产品夹具由圆环、螺纹固定在圆环的L型细杆及焊接在细杆203b上的底板构成。