CN106964259A - 一种空气净化膜分离装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气净化装置，具体地说是一种空气净化膜分离装置及其制作方法。所述装置包括支撑盘I、支撑盘II、支撑杆及多个膜管，其中支撑盘I和支撑盘II分别套设于支撑杆的两端，所述支撑盘I和支撑盘II上相对应地设有多个通气孔，多个膜管与支撑杆平行地设置于所述支撑盘I和支撑盘II之间，各膜管的两端分别与所述支撑盘I和支撑盘II上相对应的两个通气孔连接。本发明体积小，采用多膜管蜂窝结构，大大提高膜的截留分离面积。

Description

一种空气净化膜分离装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及空气净化装置，具体地说是一种空气净化膜分离装置及其制作方法。
背景技术
随着我国城市化的发展，越来越多的人进入城市进入高楼，住进了一个个钢筋混凝土的房子中。房子封闭非常好，人与自然接触的时间越来越少，让房子内部进来新鲜空气，保证人正常的生理需要也就越来越成为一种必要的需求。
现有空气净化装置据所查资料均以净化空气为目的，分吸附过滤或其它方法的收集型以及采用物化方法的氧化还原型，现有第一种收集型的净化装置，收集后的废物需再处理，或换滤蕊或用水冲洗虽然净化了空气但又造成新的污染物，新污染物处理又成为一个麻烦的事情。第二种的氧化还原法如光催化、紫外线、等离子、静电等方法也会产生一些安全及使用不当的问题。目前，比较受欢迎的是膜处理器，但是因膜管采用质地比较柔软的材料，很难涨紧制成管状，因此膜处理器的使用受到了很大的限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种空气净化膜分离装置及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种空气净化膜分离装置，包括支撑盘I、支撑盘II、支撑杆及多个膜管，其中支撑盘I和支撑盘II分别套设于支撑杆的两端，所述支撑盘I和支撑盘II上相对应地设有多个通气孔，多个膜管与支撑杆平行地设置于所述支撑盘I和支撑盘II之间，各膜管的两端分别与所述支撑盘I和支撑盘II上相对应的两个通气孔连接。
所述支撑盘I和支撑盘II结构相同，均包括内盘、外盘及固定套，其中内盘上设有直径由内向外逐渐增大的多个锥形孔，所述外盘上设有与内盘上的锥形孔相对应的多个阶梯孔，所述内盘套设于支撑杆上，所述外盘设置于支撑杆的端部，所述膜管的端部插设于内盘上的锥形孔内、且通过插设于所述锥形孔内的固定套固定，所述固定套的端部与外盘上的阶梯孔定位连接，所述内盘和外盘固定连接。
所述固定套的一端为圆锥面，另一端为圆柱面，所述圆锥面与内盘上的锥形孔配合，所述膜管位于所述圆锥面与内盘上的锥形孔之间，所述圆柱面与所述外盘上的阶梯孔定位连接。
所述外盘的中心设有支撑定位孔，所述支撑杆的端部插设于支撑定位孔内、且通过支撑定位孔定位。
所述外盘的外侧中心位置设有加强筋。
所述内盘和外盘上分别设有相对应的内盘安装标记和外盘安装标记。
所述膜管为复合结构，包括膜及设置于膜外侧的无纺布骨架。
一种空气净化膜分离装置的制作方法，所述方法包括以下几个步骤：
1)制备膜管；
2)将两个内盘分别套设于支撑杆的两端，将各膜管的两端分别插设于两个内盘上相对应的锥形孔内；
3)两个内盘上的各锥形孔内分别插设固定套，通过固定套一端的圆锥面与锥形孔配合，从而使膜管固定；
4)将支撑杆的一端插设于一外盘的支撑定位孔内、且外盘上的外盘安装标记与内盘上的内盘安装标记相对应，各固定套另一端的圆柱面与外盘上相对应的阶梯孔定位连接，将内盘和外盘通过螺栓连接固定，形成支撑盘I；
5)将支撑杆一端的支撑盘I固定在卡具的固定卡盘上，将支撑杆另一端的内盘固定在卡具的移动卡盘上；
6)移动卡盘通过直线执行机构的驱动带动该内盘向下运动，从而使膜管涨紧；
7)支撑杆另一端插设于另一外盘的支撑定位孔内、且外盘上的外盘安装标记与内盘上的内盘安装标记相对应，各固定套另一端的圆柱面与该外盘上相对应的阶梯孔定位连接，将该内盘和该外盘通过螺栓连接固定，形成支撑盘II；
8)将安装完成的膜分离装置由卡具上拆卸下来，再组装到壳体内，所述支撑盘I和支撑盘II的外圆周通过密封圈与壳体密封。
所述卡具包括卡具支架、滑动板、固定卡盘、移动卡盘及直线执行机构，其中固定卡盘设置于卡具支架的顶部，所述卡具支架的两侧设有滑轨，滑动板的两端分别与卡具支架两侧的滑轨滑动连接，移动卡盘设置于滑动板上，直线执行机构设置于卡具支架的底部、且输出端与滑动板连接。
所述膜管为复合结构，包括膜和无纺布骨架，其制备过程是：
第一步：将膜双向拉伸达到设定的要求；
第二步：将膜复合在符合弹力及强度要求的无纺布骨架上；
第三步：通过焊接工艺形成膜管。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明净化效率高，采用分子筛(膜)的方法，分子筛的孔经在0.1-0.5um，细菌微生物的孔经在1um范围左右，加上灰尘本身的过滤作用，本装置产生的净化空气已有较好的效果，经设计可分别达到欧标H11、H12、H13级及更高标准。
2.本发明体积小，采用多膜管蜂窝结构，大大提高膜的截留分离面积，膜管孔直径20mm，在内径160mm的管内可安装36支。
3.本发明膜芯更换频率低，膜本身厚度为0.01-0.03mm左右，非常薄，且膜材质为憎水型PTFE制成，极为光滑，是现有所有材料中最光滑的材质，所以取名塑料王。膜的透气为结构透气，灰尘在膜的表面由于风压差堆积，当排污阀打开加上振动，在负压及振动的条件下绝大多数颗粒均顺管随空气吹到原混合空气环境之中，膜可连续使用，这是膜芯与滤芯最大区别。
4.本发明是一种空气净污分离型净化器，而不是纳污型空气净化器，净化装置用于室内空气的新风补充，净化器的功能是只取干净的空气，将灰尘及细菌等比通过孔经大的粒子挡在原取气环境中，没有形成二次污染。与应用广泛的水净化膜原理一样，同时固定盘可以是方形或圆形。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中内、外盘的分解示意图；
图3为本发明中外盘的结构示意图；
图4为图3中A-A剖视图；
图5为本发明中固定套的结构示意图；
图6为本发明中内盘的结构示意图；
图7为图6中B-B剖视图；
图8为本发明中卡具的结构示意图；
图9为本发明中膜管的工作状态示意图；
图10为本发明中膜管的清灰状态示意图。
其中：1为膜管，2为内盘，21为锥形孔，22为中心孔，23为内盘连接孔，24为内盘安装标记，3为外盘，31为阶梯孔，32为外盘连接孔，33为加强筋，34为膜振动电机的穿线孔，35为外盘安装标记，36为支撑定位孔，37为外盘密封槽，4为连接螺栓，5为固定套，51为圆锥面，52为圆柱面，6为支撑杆，10为卡具支架，11为滑动板，12为滑轨，13为固定卡盘，14为移动卡盘，15为直线执行机构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1-2所示，本发明提供的一种空气净化膜分离装置，包括支撑盘I、支撑盘II、支撑杆6及多个膜管1，其中支撑盘I和支撑盘II分别套设于支撑杆6的两端，支撑盘I和支撑盘II上相对应地设有多个通气孔，多个膜管1与支撑杆6平行地设置于支撑盘I和支撑盘II之间，各膜管1的两端分别与支撑盘I和支撑盘II上相对应的两个通气孔连接。
如图2所示，支撑盘I和支撑盘II结构相同，均包括内盘2、外盘3及固定套5，其中外盘3上设有与内盘2上的锥形孔21相对应的多个阶梯孔31，外盘3的中心设有支撑定位孔36，外盘3上靠近边缘设有与内盘安装标记24相对应的外盘安装标记35，外盘3上还设有多个外盘连接孔32，如图3-4所示。内盘2上设有直径由内向外逐渐增大的多个锥形孔21，内盘2的中心设有中心孔22，靠近边缘设有内盘安装标记24，内盘2上还设有多个内盘连接孔23，如图6-7所示。
内盘2通过中心孔22套设于支撑杆6上，外盘3设置于支撑杆6的端部、且支撑杆6的端部插设于外盘3的支撑定位孔36内，膜管1的端部插设于内盘2上的锥形孔21内、且通过插设于锥形孔21内的固定套5固定，固定套5的端部与外盘3上的阶梯孔31定位连接，内盘2上的内盘连接孔23和外盘3上的外盘连接孔32通过螺栓固定连接。
如图5所示，固定套5的一端为圆锥面51，另一端为圆柱面52，圆锥面51与内盘2上的锥形孔21配合，膜管1位于圆锥面51与内盘2上的锥形孔21之间，圆柱面52与外盘3上的阶梯孔31定位连接。
进一步地，外盘3的外侧中心位置设有加强筋33，以便加固对支撑杆6的支撑定位。
膜管1具有复合结构，其内层为膜，外层为具有一定弹力的无纺布骨架，膜管1的管壁厚为0.3mm，膜厚为0.01-0.03mm厚。
要想得到更洁净的空气，新风空调及净化间空调技术已经非常成熟，主要以过滤吸附为主，随科技的进步，现在的净化间均采用膜分离方法取得净化空气，ePTFE膜由美国杜邦公司杰克森实验室发明是以聚四氟乙烯为原料经膨化拉伸形成的多微孔膜。截面是一种网络结构，在孔的三维结构上有网状联通、孔镶套、孔道弯曲等非常复杂的结构。其摩擦系数小，疏水性强，净化效率极高，便于运用震动和气流吹洗进行长时间使用等特点，为了提高膜的过滤面积及易清洁再利用，本发明中的膜管是用ePTFE膜作为原材料，再经拉伸工艺后与一定弹力的无纺布复合后再形成管膜，然后多管形成一个空气滤芯，使得小滤芯膜分离面积加大，膜内灰尘易吹扫，滤芯使用周期大大加长。
所述空气净化膜分离装置的制作方法，包括以下几个步骤：
1)制备膜管1；
膜管1具有复合结构，其内层为膜，外层为具有一定弹力的无纺布骨架，膜管1的管壁厚为0.3mm，膜厚为0.01-0.03mm厚。
膜管1的制作过程是：
第一步：将膜双向拉伸达到设定的要求；
第二步：将膜复合在符合一定弹力及强度要求的无纺布骨架上；
第三步：通过焊接工艺方式形成膜管，将复合膜形成一定直径及长度的膜管，为下一步工艺做准备；
2)将两个内盘2分别套设于支撑杆6的两端，将各膜管1的两端分别插设于两个内盘2上相对应的锥形孔21内；
3)两个内盘2上的各锥形孔21内分别插设固定套5，通过固定套5一端的圆锥面51与锥形孔21配合，从而使膜管1固定；
4)将支撑杆6的一端插设于一外盘3的支撑定位孔36内、且外盘3上的外盘安装标记35与内盘2上的内盘安装标记24相对应，从而保证外盘3上的阶梯孔31与内盘2上的锥形孔21同轴；各固定套5另一端的圆柱面52与外盘3上相对应的阶梯孔31定位连接，将内盘2和外盘3通过螺栓连接固定，形成支撑盘I；
5)将支撑杆6一端的支撑盘I固定在卡具的固定卡盘13上，将支撑杆6另一端的内盘2固定在卡具的移动卡盘14上；
6)移动卡盘14通过直线执行机构15的驱动带动该内盘2向下运动，从而使膜管1涨紧；
7)支撑杆6另一端插设于另一外盘3的支撑定位孔36内、且外盘3上的外盘安装标记35与内盘2上的内盘安装标记24相对应，各固定套5另一端的圆柱面52与该外盘3上相对应的阶梯孔31定位连接，将该内盘2和该外盘3通过螺栓连接固定，形成支撑盘II；
8)将安装完成的膜分离装置由卡具上拆卸下来，再组装到壳体内，支撑盘I和支撑盘II的外圆周通过密封圈与壳体密封，完成整个装置的装配过程。
如图8所示，所述卡具包括卡具支架10、滑动板11、固定卡盘13、移动卡盘14及直线执行机构15，其中固定卡盘13设置于卡具支架10的顶部，卡具支架10的两侧设有滑轨12，滑动板11的两端分别与卡具支架10两侧的滑轨12滑动连接，移动卡盘14设置于滑动板11上，直线执行机构15设置于卡具支架10的底部、且输出端与滑动板11连接。
直线执行机构15为液压缸或电动缸。
本发明通过移动卡盘14将膜管1涨紧，同时膜管1通过两端的支撑盘I和支撑盘II的支撑，使质地柔软的膜管保持完好的形状。在膜管1涨紧的同时，使固定套5与内盘2上锥形孔21紧配合，保证了膜管1不易脱落。
本发明中膜管更换频率低，膜本身厚度为0.01-0.03mm左右，非常薄，且膜材质为憎水型PTFE制成，极为光滑，是现有所有材料中最光滑的材质，所以取名塑料王。膜的透气为结构透气，灰尘在膜的表面由于风压差堆积，当排污阀打开加上振动，在负压及振动的条件下绝大多数颗粒均顺管随空气吹到原混合空气环境之中，膜可连续使用。
本发明的工作原理是：
在工作时，原空气在风机的吹压下进入膜管1，而此时的膜管下端阀门关闭，空气唯一出路是通过膜管1的壁渗出，v1速度较低，管内压力P0大于管外压力P1，原空气只能通过膜管壁到达膜管外完成空气的净化，如图9所示。这时，膜管内壁上堆上一层由PM2.5、PM10、PM50等不同粒经的灰尘颗粒，形成一层天然灰层过滤层，灰层加强了膜净化的效果。
当灰层达到一定厚度，P0与P1的压差增加，出风量达不到设计值时，需要清灰。这时膜管中的阀门及振动器同时打开，由于风机出风口阻力突然减小，风机风量剧增，膜管中风速二到三倍增加，导至P1大于P0，管外的空气在压差存在下反进入管内，在振动的帮助下附着在内管壁上的灰尘被反吹，由高速气流带走，如图10所示。本发明使得小滤芯膜分离面积加大，膜内灰尘易吹扫，滤芯使用周期大大加长。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空气净化膜分离装置，其特征在于，包括支撑盘I、支撑盘II、支撑杆(6)及多个膜管(1)，其中支撑盘I和支撑盘II分别套设于支撑杆(6)的两端，所述支撑盘I和支撑盘II上相对应地设有多个通气孔，多个膜管(1)与支撑杆(6)平行地设置于所述支撑盘I和支撑盘II之间，各膜管(1)的两端分别与所述支撑盘I和支撑盘II上相对应的两个通气孔连接。
2.根据权利要求1所述的空气净化膜分离装置，其特征在于，所述支撑盘I和支撑盘II结构相同，均包括内盘(2)、外盘(3)及固定套(5)，其中内盘(2)上设有直径由内向外逐渐增大的多个锥形孔(21)，所述外盘(3)上设有与内盘(2)上的锥形孔(21)相对应的多个阶梯孔(31)，所述内盘(2)套设于支撑杆(6)上，所述外盘(3)设置于支撑杆(6)的端部，所述膜管(1)的端部插设于内盘(2)上的锥形孔(21)内、且通过插设于所述锥形孔(21)内的固定套(5)固定，所述固定套(5)的端部与外盘(3)上的阶梯孔(31)定位连接，所述内盘(2)和外盘(3)固定连接。
3.根据权利要求2所述的空气净化膜分离装置，其特征在于，所述固定套(5)的一端为圆锥面(51)，另一端为圆柱面(52)，所述圆锥面(51)与内盘(2)上的锥形孔(21)配合，所述膜管(1)位于所述圆锥面(51)与内盘(2)上的锥形孔(21)之间，所述圆柱面(52)与所述外盘(3)上的阶梯孔(31)定位连接。
4.根据权利要求3所述的空气净化膜分离装置，其特征在于，所述外盘(3)的中心设有支撑定位孔(36)，所述支撑杆(6)的端部插设于支撑定位孔(36)内、且通过支撑定位孔(36)定位。
5.根据权利要求4所述的空气净化膜分离装置，其特征在于，所述外盘(3)的外侧中心位置设有加强筋(33)。
6.根据权利要求4所述的空气净化膜分离装置，其特征在于，所述内盘(2)和外盘(3)上分别设有相对应的内盘安装标记(24)和外盘安装标记(35)。
7.根据权利要求1所述的空气净化膜分离装置，其特征在于，所述膜管(1)为复合结构，包括膜及设置于膜外侧的无纺布骨架。
8.一种根据权利要求6所述装置的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：
1)制备膜管(1)；
2)将两个内盘(2)分别套设于支撑杆(6)的两端，将各膜管(1)的两端分别插设于两个内盘(2)上相对应的锥形孔(21)内；
3)两个内盘(2)上的各锥形孔(21)内分别插设固定套(5)，通过固定套(5)一端的圆锥面(51)与锥形孔(21)配合，从而使膜管(1)固定；
4)将支撑杆(6)的一端插设于一外盘(3)的支撑定位孔(36)内、且外盘(3)上的外盘安装标记(35)与内盘(2)上的内盘安装标记(24)相对应，各固定套(5)另一端的圆柱面(52)与外盘(3)上相对应的阶梯孔(31)定位连接，将内盘(2)和外盘(3)通过螺栓连接固定，形成支撑盘I；
5)将支撑杆(6)一端的支撑盘I固定在卡具的固定卡盘(13)上，将支撑杆(6)另一端的内盘(2)固定在卡具的移动卡盘(14)上；
6)移动卡盘(14)通过直线执行机构(15)的驱动带动该内盘(2)向下运动，从而使膜管(1)涨紧；
7)支撑杆(6)另一端插设于另一外盘(3)的支撑定位孔(36)内、且外盘(3)上的外盘安装标记(35)与内盘(2)上的内盘安装标记(24)相对应，各固定套(5)另一端的圆柱面(52)与该外盘(3)上相对应的阶梯孔(31)定位连接，将该内盘(2)和该外盘(3)通过螺栓连接固定，形成支撑盘II；
8)将安装完成的膜分离装置由卡具上拆卸下来，再组装到壳体内，所述支撑盘I和支撑盘II的外圆周通过密封圈与壳体密封。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述卡具包括卡具支架(10)、滑动板(11)、固定卡盘(13)、移动卡盘(14)及直线执行机构(15)，其中固定卡盘(13)设置于卡具支架(10)的顶部，所述卡具支架(10)的两侧设有滑轨(12)，滑动板(11)的两端分别与卡具支架(10)两侧的滑轨(12)滑动连接，移动卡盘(14)设置于滑动板(11)上，直线执行机构(15)设置于卡具支架(10)的底部、且输出端与滑动板(11)连接。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述膜管(1)为复合结构，包括膜和无纺布骨架，其制备过程是：
第一步：将膜双向拉伸达到设定的要求；
第二步：将膜复合在符合弹力及强度要求的无纺布骨架上；
第三步：通过焊接工艺形成膜管。
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