CN109457312A - 中空纤维膜纺丝机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中空纤维膜纺丝机,包括：搅拌器、熔料罐、纺丝罐、芯液罐、喷丝板、凝固浴槽、张力调控槽、绕丝机、连接管路、仪表和阀门；搅拌器一端置于熔料罐内；熔料罐经连接管路连接纺丝罐；纺丝罐经连接管路连接喷丝板；喷丝板经连接管路分别连接芯液罐和凝固浴槽；凝固浴槽、张力调控槽和绕丝机顺序放置。本发明中张力调控槽安装了两套张力控制系统：动滑轮组和摆动轮，分别连接张力感应器，滑轮组为大张力调节轮，可在张力感应器的控制下移动，张力感应器感应到张力的较大变化时，可自主改变滑轮转速和动滑轮组的位置，而摆动轮可进行张力微调，两套张力控制系统协同调整中空纤维膜丝在张力调控槽中的存留量，将中空纤维膜丝张力调整其数值范围。

Description

中空纤维膜纺丝机

技术领域

本发明涉及一种中空纤维膜生产技术领域，尤其涉及一种中空纤维膜纺丝机。

背景技术

膜分离技术是一种广泛应用于溶液或气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。膜壁微孔密布，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而大分子溶质被膜截留，达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，膜不易被堵塞，可连续长期使用。过滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能。

中空纤维膜是分离膜的一种重要形式。中空纤维膜的外径为0.2～2.5mm,内外径之比为2～4,管壁布满微孔，微孔孔径和孔密度均可调节，因此，中空纤维膜的截留分子量可达几百至几十万。中空纤维膜组件是比表面积最大的组件形式，结构简单，易检漏、易清洗，操作方便。中空纤维膜在饮用水、污水处理及回用、制药、酿造、餐饮、化工等领域得到广泛应用。

传统中空纤维膜采用相转化法制备，为聚合物的均质多孔材料，耐受压力有限(一般不高于0.15MPa)、长期使用易带来纤维结构变化或者断丝等疲劳性损伤。伴随着应用领域的拓展，填充筋、网的高强度中空纤维膜逐渐成为高污染水的核心处理材料。但是普通的纺丝机结构简单，铸膜液进入凝固浴后发生相转化，然后经若干个导辊(被动轮)至末端的卷绕辊(主动轮)，全线无张力控制系统，仅依靠卷绕辊转速调整全线纤维张力，其不足之处如下：(1)卷内外纤维张力不一，放卷后纤维回弹率不一致，造成纤维长度差别大。(2)随着卷绕量增大，线张力增加，易造成纤维直径变化；(3)中空纤维复合膜(加衬、加网、加筋等)在缠绕过程中易发生绕线松紧不一，过松过紧都会造成纤维不均匀且长短不一；(4)填充的衬/网/筋易错位或者发生轴向割裂。

中国专利授权公告号：CN202786552U。公开了一种集成式中空纤维膜纺丝机；包括搅拌装置、熔融脱泡装置、挤压喷丝装置、凝固成型装置和纺丝装置，所述挤压喷丝装置包括设置在熔融脱泡装置的反应釜底端的齿轮泵，所述齿轮泵的进口与反应釜内部连通，所述齿轮泵的出口处设有喷丝机构，所述挤压喷丝装置还包括设置于反应釜底端的铸膜液计量装置。

由此可见，所述集成式中空纤维膜纺丝机存在以下问题：全线无张力控制系统，仅依靠卷绕辊转速调整全线纤维张力。

发明内容

为此，本发明提供一种中空纤维膜纺丝机，用以克服现有技术中全线无张力控制系统的问题。

为实现上述目的，本发明提供的中空纤维膜纺丝机，包括：搅拌器、熔料罐、纺丝罐、芯液罐、喷丝板、凝固浴槽、张力调控槽、绕丝机、连接管路、仪表和阀门；

进一步地，从熔料罐上方的进料口加入仿似原料，关闭所有阀门，打开熔料罐上的加压阀，同时观察熔料罐上的压力表，达到所需要的压力后，关闭加压阀，启动控温加热装置，设定所需要的温度，启动传动装置，带动搅拌器工作；

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，由熔料罐、搅拌器、控温加热装置、连接管路、仪表和阀门单独组成一个运行的单元，仪表安置在熔料罐上方，有利于准确的控制压力和温度，更精确地控制铸膜液的状态；

进一步地，将铸膜液从熔料罐的出料口，经过连接管路转移至纺丝罐，关闭熔料罐上的加压阀，打开纺丝罐上的加压阀，观察纺丝罐上的压力表，达到所需要的压力后，打开纺丝罐下的出料阀，铸膜液经过连接管路送至过滤器，喷丝板安装在可升降固定支架上，通过调节可升降固定支架，可调整喷丝板与凝固浴间干纺程长度；

进一步地，打开芯液罐上的加压阀，通过流量计将芯液罐中的芯液通到喷丝板上，喷丝板挤出中空纤维膜丝进入凝固浴槽；

进一步地，打开凝固浴槽底部的进水口，同时也打开凝固浴槽上方的出水口，通过绕丝定滑轮，将中空纤维膜丝绕至张力调控槽；

现有技术中的纤维膜丝通过机械转动收集，由于机械的力量是持续的，破坏了纤维膜丝的张力；本发明中张力调控槽里面膜丝导入一端顶部设有定滑轮，膜丝导出一端顶部设有摆动轮，槽内设有绕丝动滑轮组。所述绕丝动滑轮组包括在张力调控槽内的上下七个轮子，上排三个动滑轮，下排四个定滑轮，上排动滑轮可升降，可从水面以下降至与定滑轮平行。所述摆动轮摆动范围为45°至135°。所述张力调控槽底部设有进水口和流量控制阀，所述张力调控槽尾部上端设有出水口和流量控制阀。在张力调控槽中，根据需要调整纤维膜丝的张力；

进一步地，纤维膜丝从张力调控槽经滑轮组传送至绕丝机上，绕丝机安置在一水槽内，打开水槽下方的进水口和上方的出水口，使纤维膜丝缠绕在绕丝机上，最大限度地保护好纤维膜丝。

本发明的有益效果是：(1)张力调控槽上安装有两套张力控制系统：滑轮组分别连接张力感应器，可进行两个数量级的张力调，(2)动滑轮组为大张力调节轮，每个滑轮均为主动轮，也可在张力感应器的控制下在张力调控槽中上下移动。张力感应器感应到张力的较大变化时，可自主改变滑轮转速和动滑轮组的位置，调整纤维在张力调控槽中的存留量，将纤维张力调整至规定的数值范围；(3)摆动轮为辅助张力调节轮，摆动轮为主动轮，可通过改变转速，或者位置，在规定的角度范围(45-135°)内进行张力微调；(4)可以选择性地穿几个滑轮，有利于高张力膜，如加衬、加筋膜的张力调整；(5)可以通过改变穿纤维方式，改变纤维在张力调控槽中的倾斜角度。

本发明全程简单易行、污染低，利用两套张力调控系统对纤维膜的张力进行了最大的保护和控制，得到的中空纤维膜具有产品力学强度好、长短均匀，性能一致性好。

附图说明

图1为本发明中控纤维膜纺丝机的原理结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，中空纤维膜纺丝机,包括搅拌器8、熔料罐2、纺丝罐10、芯液罐20、喷丝板19、凝固浴槽23、张力调控槽27、绕丝机33、连接管路、仪表和阀门；将原料加入到熔料罐2内，给熔料罐2施加一定压力和一定的温度，通过搅拌器8的搅拌，然后经连接管路将原料转移至纺丝罐10中，在纺丝罐10施加一定的压力和温度，经过滤器将原料转移至喷丝板19上，喷丝板19挤出中空纤维膜丝进入凝固浴槽23，通过滑轮组和水流的输送，将中空纤维膜丝输送至张力调控槽27，在张力调控槽27经过滑轮组和水流将中空纤维膜丝输送至绕丝机33，收集缠绕在绕丝轮上。

具体而言，搅拌器8包括传动装置1，其中，传动装置1连接搅拌器8；搅拌器8置于熔料罐2内部，经传动装置1就可以控制搅拌器8的搅拌速度。

具体而言，熔料罐2包括：进料口3、加压阀7、压力表6和出料口9；从进料口3加入纺丝原料，关闭所有阀门，打开加压阀7，观察压力表6到所需压力后关闭加压阀7，启动控温加热装置一，设定所需温度，启动传动装置1，带动搅拌器8工作；依次打开出料口9、加压阀7，转移至纺丝罐10。

具体而言，纺丝罐10包括：加压阀15、压力表14、出料阀16、过滤器17、喷丝板19和可升降固定支架18；原料转移至纺丝罐10，关闭加压阀7，打开加压阀15，观察压力表14达到需要压力，打开出料阀16，铸膜液经过滤器17，根据需要调节喷丝板19在可升降固定支架18上位置。

具体而言，芯液罐20包括：加压阀21和流量计22；打开加压阀21，通过流量计22将芯液罐20中的芯液通到喷丝板；喷丝板19挤出中空纤维膜丝进入凝固浴槽23。

具体而言，凝固浴槽23包括：绕丝定滑轮26A、绕丝定滑轮26B、绕丝定滑轮26C、进水口24和出水口25；打开进水口24和出水口25，喷丝板19挤出中空纤维膜丝进入凝固浴槽23，通过绕丝定滑轮26A、绕丝定滑轮26B、绕丝定滑轮26C，再绕至张力调控槽。

具体而言，张力调控槽27包括：绕丝定滑轮28A、绕丝定滑轮28B、绕丝动滑轮28B1、绕丝定滑轮28C、绕丝动滑轮28C1、绕丝定滑轮28D、绕丝动滑轮28D1、绕丝定滑轮28E、摆动轮28F、进水口29和出水口30；通过绕丝定滑轮28A、绕丝定滑轮28B、绕丝动滑轮28B1、绕丝定滑轮28C、绕丝动滑轮28C1、绕丝定滑轮28D、绕丝动滑轮28D1、绕丝定滑轮28E、摆动轮28F，其中三个绕丝动滑轮均浸没在水槽上端，摆动轮处于135°位置，启动绕丝机组31～35，收集缠绕在绕丝轮上膜丝。

具体实施方式如下，

实施例1：

从进料口3加入纺丝原料，关闭所有阀门，打开加压阀7，观察压力表6到所需压力后关闭加压阀7，启动控温加热装置一～控温加热装置五，设定所需温度，启动传动装置1，带动搅拌器8工作。依次打开出料口9、加压阀7和进料口13，将铸膜液从进料口13转移至纺丝罐10，关闭加压阀7。打开加压阀15，观察压力表14到需要压力，打开出料阀16，铸膜液经过滤器17。根据需要调节喷丝板19在可升降固定支架18上位置。打开加压阀21，通过流量计22将芯液罐20中的芯液通到喷丝板。打开进水口24和出水口25，喷丝板19挤出中空纤维膜丝进入凝固浴槽23，通过绕丝定滑轮26A、绕丝定滑轮26B、绕丝定滑轮26C，再绕至张力调控槽，通过绕丝定滑轮28A、绕丝定滑轮28B、绕丝动滑轮28B1、绕丝定滑轮28C、绕丝动滑轮28C1、绕丝定滑轮28D、绕丝动滑轮28D1、绕丝定滑轮28E、摆动轮28F，其中三个绕丝动滑轮均浸没在水槽上端，摆动轮处于135°位置，启动绕丝机组31～35，收集缠绕在绕丝轮上膜丝。

实施例2：

重复实施例1中从进料口到凝固浴槽23的方法，通过绕丝定滑轮26A、绕丝定滑轮26B、绕丝定滑轮26C，再绕至张力调控槽，通过绕丝定滑轮28A、绕丝定滑轮28B、绕丝动滑轮28B1、绕丝定滑轮28C、绕丝动滑轮28C1、绕丝定滑轮28D、绕丝动滑轮28D1、绕丝定滑轮28E、摆动轮28F，其中三个绕丝动滑轮均浸没在水槽中端，摆动轮处于90°位置，启动绕丝机组31～35，收集缠绕在绕丝轮上膜丝。

实施例3：

重复实施例1中从进料口到凝固浴槽23的方法，通过绕丝定滑轮26A、绕丝定滑轮26B、绕丝定滑轮26C，再绕至张力调控槽，通过绕丝定滑轮28A、绕丝定滑轮28B、绕丝定滑轮28C、绕丝定滑轮28D、绕丝定滑轮28E、摆动轮28F，其中摆动轮处于45°位置，启动绕丝机组31～35，收集缠绕在绕丝轮上膜丝。

所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中空纤维膜纺丝机,其特征在于，包括搅拌器(8)、熔料罐(2)、纺丝罐(10)、芯液罐(20)、喷丝板(19)、凝固浴槽(23)、张力调控槽(27)、绕丝机(33)、连接管路、仪表和阀门，其中，

所述搅拌器(8)一端置于所述熔料罐(2)内；

所述熔料罐(2)经所述连接管路连接所述纺丝罐(10)；

所述纺丝罐(10)经所述连接管路连接所述喷丝板(19)；

所述喷丝板(19)经所述连接管路分别连接所述芯液罐(20)和所述凝固浴槽(23)；

所述凝固浴槽(23)、所述张力调控槽(27)和所述绕丝机(33)顺序放置。

2.根据权利要求1所述中空纤维膜纺丝机，其特征在于，所述搅拌器(8)包括传动装置(1)，其中，

所述传动装置(1)连接所述搅拌器(8)；

所述搅拌器(8)置于所述熔料罐(2)内部。

3.根据权利要求1所述中空纤维膜纺丝机，其特征在于，所述熔料罐(2)包括进料口(3)、加压阀(7)、压力表(6)和出料口(9)，其中，

所述进料口(3)、所述加压阀(7)和所述压力表(6)安装在所述熔料罐(2)上端；

所述熔料罐(2)下端连接所述出料口(9)，所述出料口(9)经所述连接管路连接所述纺丝罐(10)。

4.根据权利要求1所述中空纤维膜纺丝机，其特征在于，所述纺丝罐(10)包括加压阀(15)、压力表(14)、出料阀(16)、过滤器(17)、喷丝板(19)和可升降固定支架(18)，其中，

所述加压阀(15)和压力表(14)安装在所述纺丝罐(10)上端；

所述纺丝罐(10)下方安装了所述出料阀(16)、所述过滤器(17)、所述可升降固定支架(18)；

所述喷丝板(19)安装在所述可升降固定支架(18)上。

5.根据权利要求1所述中空纤维膜纺丝机，其特征在于，所述芯液罐(20)包括加压阀(21)和流量计(22)，其中，

所述芯液罐(20)连接所述加压阀(21)，所述加压阀(21)通过所述连接管路连接所述加压阀(7)；

所述芯液罐(20)连接所述流量计(22)，所述流量计(22)经所述连接管路连接所述喷丝板(19)。

6.根据权利要求1所述中空纤维膜纺丝机，其特征在于，所述凝固浴槽(23)包括绕丝定滑轮(26A)、绕丝定滑轮(26B)、绕丝定滑轮(26C)、进水口(24)和出水口(25)，其中，

所述绕丝定滑轮(26A)和绕丝定滑轮(26B)安装在凝固浴槽(23)底部，所述绕丝定滑轮(26C)安装在所述凝固浴槽(23)外壁上方。

7.根据权利要求1所述中空纤维膜纺丝机，其特征在于，所述张力调控槽(27)上设置有张力控制系统，其用于将膜丝的张力控制在预设范围内。

8.根据权利要求7所述中空纤维膜纺丝机，其特征在于，所述张力控制系统包括连接张力感应器的绕丝滑轮组。

9.根据权利要求8所述中空纤维膜纺丝机，其特征在于，所述绕丝滑轮组包括：绕丝定滑轮(28A)、绕丝定滑轮(28B)、绕丝动滑轮(28B1)、绕丝定滑轮(28C)、绕丝动滑轮(28C1)、绕丝定滑轮(28D)、绕丝动滑轮(28D1)、绕丝定滑轮(28E)和摆动轮(28F)；

所述绕丝定滑轮(28A)、所述绕丝定滑轮(28B)、所述绕丝定滑轮(28C)和所述绕丝定滑轮(28D)固定安装在所述张力调控槽(27)内，改变膜丝作用力方向；

所述绕丝动滑轮(28B1)、所述绕丝动滑轮(28C1)、所述绕丝动滑轮(28D1)和所述摆动轮(28F)分别安装所述张力感应器，在所述张力感应器控制下可自主改变转速和位置，将膜丝的张力控制在预设范围内。

10.根据权利要求1所述中空纤维膜纺丝机，其特征在于，所述绕丝机(33)包括水槽(32)、绕丝定滑轮(31)、绕丝轴、电机、进水口(34)和出水口(35)，其中，

所述绕丝定滑轮(31)安装在所述水槽(32)外壁上端；

所述进水口(34)在所述水槽(32)底角，所述出水口(35)在所述水槽(32)顶角。