CN107405575B - 用于制造线束的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造线束的装置和方法，以便用箔(40)缠绕由多个单线构成的具有不规则的横截面的股线(41)并形成圆形的束，特别是用于透析过滤器的制造。

Description

用于制造线束的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种装置和方法，其中特别是例如在用于透析和其他物质交换方法的过滤装置中使用的半渗透的中空线的情况下，用箔缠绕由大量单线构成的股线并且形成近似圆形的横截面。

背景技术

在纺织设备中制造并且随后在旋转的纱框上收集这种线，直到产生由预期数量的单线构成的股线。在常规的制造设备中纱框具有多个分布在圆周处的支架(也称为“尖齿”或“卷绕心轴”)，以便于容纳由此形成多边形的线。然后用箔手工缠绕多边形的各个侧面并且在此形成具有圆形的横截面的股线。在借助箔将股线固定之后，能够从中分出用于深加工的、具有期望的长度的束。这种加工过程需要高昂的人工费用并且容易发生错误。

在例如EP2089304B1中所示的较新的自动化制造设备中，纱框由在末端上只具有两个支架的转动的梁组成。在此产生了线性设计的股线，其被直接用箔缠绕和固定在纱框处。这种装置在实践中被大量使用，以使纱框工序和束的批量生产自动化。

通常将用于过滤装置的中空线制造成波状线，以便于使其互相保持间隔并由此能够均匀地环流，而这会改善物质交换。此外已知的是，通过更高的填充密度(＝线的横截面的总和相比总的过滤横截面积)以及改善的流量分配而改善过滤效率。因此有利的是，在用箔缠绕时，更强烈地挤压股线抵抗线的波形结构的回弹力，以便于得到具有更高的特定效率的过滤装置，而不用扩大薄膜面积、即增加使用的中空线的数量。

加工半渗透性的中空线的特点在于，其因壁厚小(大约0.1mm或更小)而成为非常敏感的产品。当股线中的一万或一万五千根线的一根线卡住或者由于拉力和压力负载被损坏时，例如在线性纱框的情况下，通常每10个或12个由此制造的过滤器无法使用。

此外麻烦的是，特别是线性纱框的情况下，取决于在单个的线中的扩散张力和静电负荷，已盘绕的股线会形成非常不同的横截面。

因此，许多文献中或实践中已知的用于缠绕产品的方法和装置并不合适于这里描述的使用。

已知多种用于使缠绕中空线束机械化或者自动化的解决方案。

在专利文献DE19806293C2和EP2420464B1中建议将箔和股线放到由钢板制成的打开的柔性的槽中，槽随后变形成圆形的横截面；在此通过额外的“折叠机”引导箔，使得其边缘区域重叠。两种实施方式的缺点在于，束的直径只能在相对窄的范围中变化。在调整到具有明显直径差别的束的情况下则必须改造或者更换装置，对此必然使制造中断。另一缺点在于，填充密度受限，因为在更强的压缩、也即在束中更高的内压的情况下，重叠的箔边缘之间或者在箔和线之间的摩擦会大到使箔翘曲。在两个实施方式中可能存在的危险在于，薄板槽通过在打开和关闭时的弯曲交变负载由于疲劳破损而过早地不能使用。

在上面提到的根据EP2420464B1的实施方式中还需要额外的驱动技术和控制技术上的更大花费，因为在槽关闭时，线束改变了其在变化的方向上的高度位置，所以整个卷绕装置或者股线的支架必须持续地跟随。

在申请EP1031526A2中的方法中，在直角的转向边缘上拉伸箔。在此存在的危险在于，箔会遭到损坏或者单个的线会被卷入到两个箔边缘之间的缝隙中。由于这些原因，该方案也只适合于具有较低的填充密度的束。对于深加工而言还存在的缺点在于，焊接的箔边缘并不重叠，而是以直角从束突出。

专利申请EP0490789B1(对应于US5449430)描述了一种方法，用于在滚筒上将中空线卷成垫子，随后将垫子平放到桌上并且卷成束。这个建议并不对应于本发明所涉及的制造方法并且也不允许与上面描述的纱框结构结合。

US802713涉及一种用塑料箔包裹的玻璃纤维增强管或玻璃纤维增强软管的制造。该方法看来不适合制造上述中空线束。

根据US2006/0231193A1的方法指出了为圆柱形部件施加保护层，但是圆柱形部件必须具有固定轮廓。因此应该无法包装中空线-股线。

发明内容

本发明的目的在于提供用于制造线束的装置和方法，其避免了已知的实施方式的上述缺点，并且其特别地实现了

–能够全自动运行，

–也能包装具有不确定的不规则的横截面的股线，

–不用机械改造即可适用于大范围的束径，

–允许具有更高的填充密度的束的制造，

–具有低的结构高度的紧凑设计，

–既能在具有线性纱框也能在具有多边形纱框的设备上运行，

–由此既能直接在纱框上也能在分开的卷绕装置中批量生产束，

–在此不存在单个线卡在箔的边缘之间的危险，

–不由于过早地磨损或者疲劳破损而损坏，和/或

–具有尽可能小的机械成本和控制技术上的花费。

通过具有技术方案1中所示的特征的装置和通过在其他技术方案中提到的方法实现这些目的。

附图说明

借由下面的附图详细阐述本发明的工作方式和优点。

具体实施方式

图1a和图1b简单地示出了装置的工作原理，其中将多个单个的成型区段1～4移动，使得其共同形成封闭的近似圆柱形的形状。

在本实施例中，横截面由两个弯曲的线形成的四个或更多个成型区段1～4分别通过延长臂6～9以能够互相独立转动的方式安装在机座14处。如下这样地选择枢轴点10～13，即当成型区段进行朝向(例如束的)中轴线19的转动移动时，当成型区段近似圆周20时，成型区段的横截面共同形成封闭的线路。

有利的是，除了能够移动的成型区段1～4外还设置另一个与机座14固定连接的成型区段5，其如有必要可以包含吸气装置，以便于在卷绕过程中固定箔。

此外有利的是，在相对于位置固定的成型区段5对称的两侧上分别布置两个能够转动的成型区段。

所有成型区段在轴向方向上延伸股线的全长的量，如有必要可以中断或者设有用于使固定股线或者切开股线的工具进入的缺口。

在包含中轴线19的、此处是水平的平面E之下的单侧将各个成型区段1～4的枢轴点10～13以能够转动的方式安装在纵向延伸的机座14处。在此将两个更加远离束20的成型区段1、4的转动轴线10、13布置得相比于两个接近束20的成型区段2、3的转动轴线11、12距离水平面E以及中轴线19更远。当两个接近束20的成型区段2、3紧贴于束时，两个较远的成型区段1、4转动越过上述成型区段2、3，从而紧贴在束20的远离固定的成型区段5的上侧并且这样挤压束20，以得到整体上近似圆形的横截面。

图2a示出了特殊情况，其中将成型区段1～4设计为圆弧，其曲率半径R对应于中间尺寸的束的曲率半径。圆弧在相对于确定了圆弧的大小的圆心角α的范围向外的两侧沿切线方向延长尺寸“Y”。由此实现了，在如图2c所示的近似圆形的轮廓中，在相邻的圆弧之间不出现边缘尖锐的过渡区。

为了使相邻的邻接面能够相交，参见图3，在其边缘区域中设有缺口。

图2b示出了如下这样的位置：圆弧形的成型区段1～4一直转动，直到其曲率中心(15、16、17、18)位于圆周20的圆心19上。那么，多个圆弧一起自然精确地形成了具有半径R的封闭的圆的圆周。

图2c中可以看到，通过成型区段的其他转动角度也能够形成具有近似圆形的更大或更小的横截面。相邻的圆弧在此以平滑的角度相交，这点的重要性在于，在挤压线时箔在这些位置上不会翘曲。

在所示的实施例中，半径R1和R2与理想的圆周线的最大偏差小于1mm(束径例如为29mm)。

对实践而言允许忽略这个误差，因为制成的束的外周由于被挤压的线的回弹力尽可能地再次调整为圆形。

在这里描述的实施例中，最大和最小的横截面的面积的比例大约为2.5:1。以这个比例如此制造的束的尺寸也是可变的，这例如符合用于透析的不同的过滤器尺寸的市场供应多样性。

也即意味着，有且仅有一个装置就能够制造所有常用的过滤器尺寸。

当设置步进马达或伺服马达作为用于移动成型区段的驱动器时，为了改变直径只须切换附属的定位控制的运行程序，也即，在持续的制造过程中可以不中断地切换成其他尺寸。

图3以将弯曲的平面展开的方式示出了从图2b中的“X”看的视图。因为成型区段会相交，所以在边缘区域中设置缺口21和22，相邻的成型区段中未缺口的区域可以进入缺口中，而不互相阻挡。在图3中将邻接面1和4作为示例示出；相应的设置适用于其他的配对。

在纵轴的方向看在圆周上产生了尽可能封闭的圆柱形状，该形状可以在股线的整个表面上将其包围。

图4示出了作为示例的具有实践可行的尺寸的卷绕装置的结构性的实施方式。成型区段1～4根据装置的结构长度多重地支承在枢轴点10～13处并且与齿扇23～26共轴地连接，齿扇又与位于贯通轴31～34上的齿轮27～30接合。轴根据需要被多重地中间支承并且在一侧上由驱动马达(35、36)驱动。

位置固定的成型区段5与中间接板37连接。其中在多个位置上嵌入吸气装置38，经过贯通管道39用真空供给吸气装置。

成型区段(从轴向方向看)在多个位置处中断，以便于使用于固定股线或者用于切断束的工具可以在那进入。

对于从多边形纱框上的单个束开始到在线性纱框上的10或者12个束的股线而言，装置在束的纵轴的方向上可以实施为具有任意结构长度。通过同类部件的成排设置能够合理的制造装置。

例如图4的实施例中在打开的位置上大约为50mm的低的结构高度也能在窄小的空间状况下，例如当应该用箔直接在多边形纱框上缠绕股线时允许进入。

四个成型区段1到4的驱动马达35、36能够分别被互相独立地驱动并且通过各个导线35’、36’与共同的控制设备S连接。

图5示出了在缠绕和挤压股线时的不同阶段。在图5a的开始位置将成型区段1～4打开，从而箔40和股线41能够放置在此处。特别是在线性纱框的情况下，股线41首先具有不确定的和不规则的轮廓。为了能够可靠地包围股线的所有线，箔的宽度B大于待成型的束的周长。

通过成型区段1～4的转动移动将箔弯曲到其部分地包围股线，其中，箔的一个边缘相比于相对侧首先发生更剧烈的转向(图5b)。在此两个与成型区段5相邻的内侧的成型区段2、3近乎同时向上移动，以便于形成支撑束的近似半圆形的槽，并且随后较外侧的成型区段1、4依次移动到束上，以便在此使箔40以自身重叠的方式在束上闭合。通过对应于图5c到图5f中的较外侧的成型区段1和4的交替的向前和向后转动实现了，箔的外边缘42碰到相对的箔边缘的内侧43并且在此处被内侧43夹紧。这个过程确保了，没有单个的线处于重叠的箔边缘之间，这会使束不可用。在步骤5f之后，股线完全由具有重叠的边缘的箔包围。这仅仅通过成型区段的移动实现，而不必通过额外的工具、例如箔折叠机从外面控制箔来实现。通过成型区段1～4的继续转动还可以继续挤压线，其中重叠的箔边缘必须始终以互相重叠的方式移动。当由于摩擦阻力增加而使箔最后出现翘曲的危险时，则达到极限。

当高频的、短程的和反向的摆动被单个成型区段的闭合运动叠加时，实现了较高的填充密度，这通过建议的步进马达和伺服马达简单地实现。这个方法利用了如下这样的效应，即被挤压的线的弹性特征曲线具有确定的滞后，并且通过挤压产生的内压力并不在所有方向上均匀地传播。由此可以在箔、成型区段和线之间的发生相对移动的区域中暂时地实现了压力下降和因此摩擦的减少。

在已经将股线挤压到预期的直径之后，根据实践中已知的方法这样将其固定，例如将薄膜的重叠的边缘区域互相焊接或者用胶黏带粘牢。接着，直接在卷绕装置中或者在独立的分离装置之外由此剪切具有规定的长度的束。

因此，本发明涉及一种用于制造线束的装置和方法，以便用箔(40)缠绕由多个单线构成的具有不规则的横截面的股线(41)并且形成圆形的束，特别是用于透析过滤器的制造。

这种装置要求能够全自动的运行，能够转换成其他的、差别很大的束的直径而不停止机器，并且实现线的较高的填充密度。

此外有利的是，具有低的结构高度的紧凑的设计，因此也能够在难以进入的位置上、例如直接在常规的多边形纱框上批量生产束。

将多个在机座(14)处以能够转动的方式支承的具有圆弧形的轮廓的成型区段(1、2、3、4)这样转动，即其在较大的角度范围内形成连续的线路，该线路相对于圆形的横截面具有很好的相似性。由此线可以形成具有不同大小的直径的束，而不必更换或机械地改造装置。

通过单个的成型区段的分开定位来这样引导箔(40)，即其完全地包围不规则成型的股线(41)，而单个的线不卡在重叠的边缘区域中。

通过单个的成型区段的闭合运动与摆动重叠实现了较高的填充密度，而不会在挤压束时使箔翘曲。

附图标记说明

1、2、3、4 (可转动的)成型区段

5 (位置固定的)成型区段

6、7、8、9 延长臂

10、11、12、13 枢轴点

14 机座

15、16、17、18 曲率中心

19 圆心(中轴线)

20 圆周

21、22 缺口

23、24、25、26 齿扇

27、28、29、30 齿轮

31、32、33、34 轴

35、36 驱动马达

37 中间接板

38 吸气装置

39 真空管道

40 箔

41 股线

42 箔的外边缘

43 箔的内侧

B 箔的宽度

R 半径

X 图2b中的视角

Y 切向的延长

α 圆心角

Claims (17)

1.一种用于制造线束的装置，所述装置用箔缠绕由多个单线构成的股线并且形成具有近似圆形的横截面的束，其特征在于，至少四个成型区段(1、2、3、4)互相独立地朝向圆心(19)移动并且在此这样引导，即其横截面的轮廓在属于所述圆心(19)的圆周(20)附近共同形成了封闭的近似于圆的线路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单线是用于透析过滤器的半透明的中空线。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

-所述成型区段(1、2、3、4)以能够转动的方式支承在共同的机座(14)处，

-并且额外地设置位置固定的成型区段(5)，

-并且关于成型区段(5)对称地在两侧分别布置两个能够转动的成型区段。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

-所述成型区段(1、2、3、4、5)的横截面具有朝向内侧的圆弧形的轮廓，

-并且所述轮廓在相对于圆心角(α)的范围向外的两侧沿切线方向延长一尺寸(Y)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述成型区段的边缘区域中设置缺口(21、22)，相邻的成型区段的未缺口的边缘区域能够进入所述缺口中，而不互相接触。

6.一种用于制造线束的装置，其中，用箔缠绕由多个单线构成的股线并且形成具有近似圆形的横截面的束，其中在所述装置中以能够朝着圆心(19)移动的方式如下这样安装至少四个成型区段(1、2、3、4)，即其横截面的轮廓在属于所述圆心(19)的圆周(20)附近共同形成了封闭的近似于圆的线路，

其特征在于，可转动地支承在共同的机座(14)处的所述成型区段(1、2、3、4)能够在各枢轴点(10、11、12、13)处被相互独立地驱动，并且，

额外地设置位置固定的成型区段(5)，在成型区段(5)的相对的侧面处，关于成型区段(5)对称地在两侧分别布置两个能够转动的成型区段。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述单线是用于透析过滤器的半透明的中空线。

8.一种用于制造线束的装置，其中，用箔缠绕由多个单线构成的股线并且形成具有近似圆形的横截面的束，其中在所述装置中以能够朝着圆心(19)移动的方式如下这样安装至少四个能够转动的成型区段(1、2、3、4)，即其横截面的轮廓在属于所述圆心(19)的圆周(20)附近共同形成了封闭的近似于圆的线路，

其特征在于，额外地设置位置固定的成型区段(5)，在成型区段(5)的相对的侧面处，关于成型区段(5)对称地在两侧分别布置两个能够转动的成型区段，可转动地支承在共同的机座(14)处的所述成型区段(1、2、3、4)能够在各枢轴点(10、11、12、13)处以如下方式被相互独立地驱动，即在所述位置固定的成型区段(5)的两侧，能够转动的成型区段中的两个较外侧的成型区段(1、4)中的至少一个分别在缠绕股线时能够互相独立地交替地向前和/或向后移动。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述单线是用于透析过滤器的半透明的中空线。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，四个所述成型区段(1、2、3、4)的各个转动轴线(10、11、12、13)布置在包含束(20)的中轴线(19)的平面(E)的单侧。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述平面(E)是水平的平面。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，两个接近所述中轴线(19)的成型区段的转动轴线(11、12)相比于另外两个离所述中轴线(19)更远的成型区段的转动轴线(10、13)布置得离所述平面(E)和/或所述中轴线(19)更近。

13.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，能够转动的成型区段(1、2、3、4)中的至少两个能够分别由各自的驱动部件(35、36)以能够依次转动的方式驱动。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述驱动部件(35、36)是电动机。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，各个所述驱动部件(35、36)通过各个导线(35’、36’)与共同的控制设备(S)连接。

16.一种用于在根据权利要求1到15中任一项所述的装置上制造线束的方法，其特征在于，

两个较外侧的成型区段(1、4)在缠绕股线时交替地向前和/或向后移动，从而使所述箔的外边缘(42)碰到相对的箔侧面的内侧(43)并且在此处被内侧(43)夹紧。

17.一种用于在根据权利要求1到15中任一项所述的装置上制造线束的方法，其特征在于，摆动以如下这样的方式被所述成型区段(1、2、3、4)的闭合运动叠加，即，通过挤压束中的线而产生的内压力在束的横截面的一部分区域中短暂升高并且在另一部分区域中降低。

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