CN111282445A - 中空纤维膜膜丝固定方法 - Google Patents
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Abstract
一种中空纤维膜膜丝浇筑工艺过程中固定中空纤维膜膜丝的方法，特别是在膜组件浇筑之前，确定膜丝之间间隔距离和排列形式的方法。进而，以此方法为依据，提出了用于中空纤维膜膜丝固定装置的结构方案。本发明的核心是用超声波焊接的方式，将膜丝的端部逐根焊接在一个塑料薄膜带上，形成一条以塑料薄膜带为纲的“帘式膜”，再将该“帘式膜”卷起来，形成整齐的膜丝集束。本发明的有益之处是：1、适应非常柔软、有弹性的膜丝整理、集束；2、实现了膜丝集束的自动整理成型；3、可以高速运行。4、膜丝之间的间隔可以精确控制；5、耗材和治具特别简单低值；6、可直接用超声波压焊的方式封闭膜丝端口。
Description
技术领域
本发明涉及一种中空纤维膜膜丝浇筑工艺过程中固定中空纤维膜膜丝的方法，特别是在膜组件浇筑之前，确定膜丝之间间隔距离和排列形式的方法。进而，以此方法为依据，提出了用于中空纤维膜膜丝固定装置的结构方案。
背景技术
中空纤维膜绝大多数都是要制成膜组件的，工艺是，先将中空纤维膜膜丝捆扎集束，端部切齐，之后用树脂浇筑端部，成为膜组件。其中，浇筑之前的膜丝固定是关键的一步。
中空纤维膜的膜丝其软硬、挺直程度不同，捆扎的方法也不同。对于挺直程度更好一些的中空纤维膜膜丝，通常用一只富有弹性的约束网套住，两端切齐就可以了，但是，对于柔软的膜丝，这种约束网就难以保障被约束的膜丝集束是平直整齐的。
对于更柔软的膜丝集束和固定，所遇到的问题是膜丝与膜丝之间都随机自由接触、紧密重叠、曲直不一，难以理顺。特别的难题是如何准确控制膜丝间的距离和位置。为此，人们发明了很多方法，例如CN107998890A，2018103329536，这些方法都试图固定膜丝与膜丝之间的距离与位置，为下一步的浇筑定型创造条件。不过这些方案，有的结构复杂、有的需要过多的辅助材料和治具，且均不具适应特别柔软的膜丝，缺乏自动化、成批生产所需要的确定性，很多环节都还要通过手工劳动来完成。
发明内容
本发明的目的在于这对上述问题提出一种中空纤维膜膜丝固定方法，特别是提出在将很柔软的中空纤维膜膜丝制成膜组件时，固定膜丝与膜丝之间相对距离和位置、固定膜组件形状的解决方案，并提出以此为基础的用于中空纤维膜膜丝固定的自动装置的结构方案。
中空纤维膜膜丝固定方法，其实质在于：将一系列中空纤维膜膜丝5与塑料薄膜带2垂直布置，所述膜丝5的表面与塑料薄膜带2的表面接触，用超声波压焊机8的压焊头11逐次把与塑料薄膜带2接触的每根膜丝5的端部都焊接在塑料薄膜带2上，形成以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘，再由收卷芯柱7将已经被焊接了膜丝5的以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘排列折叠、卷绕起来，形成端部被固定的膜丝集束。
进一步的，根据前述的中空纤维膜膜丝固定方法，其特征在于：所述塑料薄膜带2是聚酯塑料薄膜与无纺织物薄膜的双层复合薄膜材料，其宽度为5—20mm，厚度为0.1---2mm。
进一步的，根据前述的中空纤维膜膜丝固定方法，组成用于中空纤维膜膜丝固定的自动装置，其特征在于：放卷辊1上缠绕贮存着塑料薄膜带2，所述塑料薄膜带2被收卷芯柱7拖动向前间断分步运行，
所述膜丝5缠绕贮存在放卷轴10之上，膜丝5的一端被用超声波压焊机8的压焊头11压焊在薄膜带2表面，膜丝5穿过膜丝嘴9，
膜丝嘴9被安装在一个X、Y两个方向行走的移动机构15上，所述移动机构15驱动所述膜丝嘴9，膜丝嘴9牵动膜丝5在上活动柱3和下活动柱4之间绕行，所述上活动柱3和下活动柱4两者形式相同，或是微型气缸或是电磁铁机构，在控制信号驱动下其活动杆伸出或收回，
当塑料薄膜带2停顿时，所述上活动柱3的活动杆伸出，膜丝嘴9牵动膜丝5，将膜丝5绕过所述上活动柱3，膜丝嘴9牵动膜丝5，再将膜丝5绕过下活动柱4，将膜丝5张紧，并与塑料薄膜带2垂直、接触，然后，超声波压焊机8的压头11将膜丝5与塑料薄膜带2压紧、加热、焊接，生成焊盘6，
然后，上活动柱3的活动杆收回，与膜丝5脱离接触，下活动柱4的活动杆收回，与膜丝5脱离接触，被焊接在塑料薄膜带2上的膜丝5被塑料薄膜带2牵动，向前移动一个步距，
然后，上活动柱3的活动杆伸出，下活动柱4的活动杆伸出，膜丝嘴9牵动膜丝5，开始新一轮绕膜丝进程，如此往复，将膜丝的转折部位逐根焊接固定在塑料薄膜带2之上，形成所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘，
所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘被收卷芯柱7折叠、卷绕起来，形成一端被固定的膜丝集束。
进一步的，根据前述的中空纤维膜膜丝固定方法，其特征在于：所述收卷芯柱7至少有两种可供选型的形状，一种是扁片状的，用以将所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘折叠、缠绕成为圆角矩形形式，一种是圆柱状的，用以将所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘折叠、缠绕成为圆柱形式。
进一步的，根据前述的中空纤维膜膜丝固定方法，其特征在于：所述膜丝5的延长方向垂直于地面，利用重力实现自然向下垂直。
进一步的，根据前述的中空纤维膜膜丝固定方法，其特征在于：在所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘的另一端，也就是在所述下活动柱4的方位，也安装一套相同的所述用于中空纤维膜膜丝固定的自动装置，两套装置同时工作，实现对膜丝5两端的固定，形成两端各有一条纲的膜丝帘，经两组收卷芯柱7，制成有两条纲的两端都被固定的膜丝集束。
进一步的，根据前述的中空纤维膜膜丝固定方法，其特征在于：所述超声波压焊机8的压头11对膜丝5的端部进行压焊，直接封闭膜丝5的端部。
附图说明
图1为中空纤维膜膜丝固定方法的原理示意图的正面视图。
图2为中空纤维膜膜丝固定方法的原理示意图的侧面视图。
附图标记：图中，1是放卷辊；2是塑料薄膜带；3是上活动柱；4是下活动柱；5是中空纤维膜膜丝，简称膜丝5；6是焊盘；7是收卷芯柱；8是超声波压焊机；9是膜丝嘴；10是放卷轴；11是超声波压焊机的压头；15是移动机构。
具体实施方案
根据发明内容提出的中空纤维膜膜丝固定方法的原理，可以有很多种具体的实施方案。
实例一：在膜丝5垂直布置的条件下。
移动机构15是一个步进电机或气缸驱动的直线运动装置，在其运动平台上再装一个90度方向运动的微型双柱气缸，微型双柱气缸的工作平台上安装膜丝嘴9。这样，膜丝嘴9就能实现X、Y两个方向的精确移动。膜丝5从膜丝嘴9的中心孔穿过，膜丝嘴9移动时就能带动膜丝在上活动柱3和下活动柱4之间来回绕行，将膜丝挂在两个活动柱之间。
塑料薄膜带2的一端是放卷辊1，另一端被收卷芯柱7牵引，被拉直绷紧，端面平行于地面，宽平面垂直于地面。这样，膜丝5和塑料薄膜带2的宽平面是垂直的，两者紧挨在一起。
塑料薄膜带2推荐使用聚酯薄膜与无纺布的复合材料，一面光滑，一面粗糙，膜丝
5和塑料薄膜带2的光滑面接触。
在塑料薄膜带2和膜丝5的两边，是超声波压焊机8的压头11和垫板，压头11动作，就将塑料薄膜带2和膜丝5焊接在一起，焊接部位会产生焊盘6。焊接完成后，上、下两个活动柱就可以收回，膜丝2的上端被焊接在塑料薄膜带2之上，下端靠重力保持垂直、整齐。
接着，收卷芯柱7转动一个角度，塑料薄膜带2向前移动一个距离，这个距离的长短，决定了膜丝5之间的间隔。
移动机构15 进行新一轮绕丝，系统进入下一周期，直到形成缠绕在收卷芯柱7上的膜丝集束。
实例二：将膜丝5垂直布置的条件下，实现膜丝集束两端固定。
实现膜丝两端固定方式，在于使用相同的两套塑料薄膜带2行走机构和两台超声波压焊机，用一套膜丝移动缠绕机构，上、下两套机构同时动作，就能获得两端都被固定的有两条纲的膜丝帘卷绕成的膜丝集束。
实例三：将膜丝5水平布置的条件下，实现膜丝集束两端固定。
实例一的优点是利用重力保持膜丝自然下垂和整齐，但是不能实现水平方向的布置。实例二实际上已经解决了这个问题，所以，实例三的结构就能直接用来实现膜丝的水平布置，这在有些场合很有必要。
实例四：用超声波压焊机8的压头11，直接压焊膜丝5的端部，将膜丝5的端部封闭。封堵膜丝端部在将膜丝加工成膜丝集束的工艺中是至关重要的一步，通常封堵膜丝端部通常都用石膏或胶水，具有很多弊端，在本实例中，直接用超声波焊接，封闭膜丝端部，节约大量工时，提高了可靠性，同时也实现了膜丝集束工艺的自动化。
可进一步充实和优化之处很多，例如收卷芯柱7的形状决定了膜丝集束端面的形状，如果要装扁长状的芯柱，塑料薄膜带2的位置就会随收卷芯柱7的转动角度发生变化，这就需要在收卷芯柱7之前安装专门的导向和张紧装置，也要在收卷芯柱7的轴部安装自动张力控制机构；可以在收卷过程中点滴快干胶水，进一步保障膜丝集束的稳定可靠。
有益效果
1、可以适应非常柔软、有弹性的膜丝集束成型加工；2、实现了膜丝集束的自动整理成型；3、可以按每秒钟一根膜丝的速度高速运行。4、膜丝之间的间隔可以精确控制；5、耗材和治具特别简单低值；6、可直接用超声波压焊的方式封闭膜丝端口。
Claims (7)
1.中空纤维膜膜丝固定方法，其实质在于：将一系列中空纤维膜膜丝5与塑料薄膜带2垂直布置，所述膜丝5的表面与塑料薄膜带2的表面接触，用超声波压焊机8的压焊头11逐次把与塑料薄膜带2接触的每根膜丝5的端部都焊接在塑料薄膜带2上，形成以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘，再由收卷芯柱7将已经被焊接了膜丝5的以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘排列折叠、卷绕起来，形成端部被固定的膜丝集束。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜膜丝固定方法，其特征在于：所述塑料薄膜带2是聚酯塑料薄膜与无纺织物薄膜的双层复合薄膜材料，其宽度为5—20mm，厚度为0.1---2mm。
3.根据权利要求1所述的中空纤维膜膜丝固定方法，组成用于中空纤维膜膜丝固定的自动装置，其特征在于：放卷辊1上缠绕贮存着塑料薄膜带2，所述塑料薄膜带2被收卷芯柱7拖动向前间断分步运行，
所述膜丝5缠绕贮存在放卷轴10之上，膜丝5的一端被用超声波压焊机8的压焊头11压焊在薄膜带2表面，膜丝5穿过膜丝嘴9，
膜丝嘴9被安装在一个X、Y两个方向行走的移动机构15上，所述移动机构15驱动所述膜丝嘴9，膜丝嘴9牵动膜丝5在上活动柱3和下活动柱4之间绕行，所述上活动柱3和下活动柱4两者形式相同，或是微型气缸或是电磁铁机构，在控制信号驱动下其活动杆伸出或收回，
当塑料薄膜带2停顿时，所述上活动柱3的活动杆伸出，膜丝嘴9牵动膜丝5，将膜丝5绕过所述上活动柱3，膜丝嘴9牵动膜丝5，再将膜丝5绕过下活动柱4，将膜丝5张紧，并与塑料薄膜带2垂直、接触，然后，超声波压焊机8的压头11将膜丝5与塑料薄膜带2压紧、加热、焊接，生成焊盘6，
然后，上活动柱3的活动杆收回，与膜丝5脱离接触，下活动柱4的活动杆收回，与膜丝5脱离接触，被焊接在塑料薄膜带2上的膜丝5被塑料薄膜带2牵动，向前移动一个步距，
然后，上活动柱3的活动杆伸出，下活动柱4的活动杆伸出，膜丝嘴9牵动膜丝5，开始新一轮绕膜丝进程，如此往复，将膜丝的转折部位逐根焊接固定在塑料薄膜带2之上，形成所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘，
所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘被收卷芯柱7折叠、卷绕起来，形成一端被固定的膜丝集束。
4.根据权利要求1、3所述的中空纤维膜膜丝固定方法，组成用于中空纤维膜膜丝固定的自动装置，其特征是：所述收卷芯柱7至少有两种可供选型的形状，一种是扁片状的，用以将所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘折叠、缠绕成为圆角矩形形式，一种是圆柱状的，用以将所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘折叠、缠绕成为圆柱形式。
5.根据权利要求1、3所述的中空纤维膜膜丝固定方法，组成用于中空纤维膜膜丝固定的自动装置，其特征是：所述膜丝5的延长方向垂直于地面，利用重力实现自然向下垂直。
6.根据权利要求1、3所述的中空纤维膜膜丝固定方法，组成用于中空纤维膜膜丝固定的自动装置，其特征是：在所述以塑料薄膜带2为纲的膜丝帘的另一端，也就是所述下活动柱4的方位，也安装一套相同的所述用于中空纤维膜膜丝固定的自动装置，两套装置同时工作，实现对膜丝5两端的固定，形成两端各有一条纲的膜丝帘，经两组收卷芯柱7，制成有两条纲的两端都被固定的膜丝集束。
7.根据权利要求1所述的中空纤维膜膜丝固定方法，其特征在于：所述超声波压焊机8的压头11对膜丝5的端部进行压焊，直接封闭膜丝5的端部。
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