CN112403281A - 一种中空纤维膜的制备系统及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中空纤维膜的制备系统及其制备方法，属于中空纤维膜制备技术领域，一种中空纤维膜的制备系统，包括沿生产线方向依次设置的碳化硅烧结炉、混料器、真空练泥机、挤出机、干燥箱、以及真空烧结炉，旋转支撑座的顶端固定有混料桶，外齿圈固定套设于混料桶的外侧壁，每个导杆上均滑动连接有导套，每个导套的顶端均固定有弹簧，弹簧的顶端固定于机架内部的顶壁，两个导套之间固定有安装板，安装板的底部固定有搅拌器，推动件位于安装板的上方，推动件与齿轮驱动件之间通过传动件传动连接，齿轮驱动件的底端穿过安装板，且固定有半齿轮。本发明的中空纤维膜的制备系统及其制备方法，混料均匀，制备的中空纤维膜机械强度良好。

Description

一种中空纤维膜的制备系统及其制备方法

技术领域

本发明属于中空纤维膜制备技术领域，尤其涉及一种中空纤维膜的制备系统及其制备方法。

背景技术

中空纤维膜是指外形像纤维状，具有自支撑作用的膜。应用于制药、酿造、餐饮、化工、市政污水回用、医院、小区污水回用、造纸等生产生活污水处理。

中空纤维膜在制备过程中需要进行搅拌混合处理，现有的中空纤维膜制备用混料器的搅拌器不具备高度调节功能，混料不均匀、混料效率低；传统的中空纤维膜制备方法制备所得的中空纤维膜机械强度不佳，且孔隙率少。

发明内容

本发明的目的在于提出一种中空纤维膜的制备系统及其制备方法，混料均匀，制备的中空纤维膜机械强度良好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种中空纤维膜的制备系统，包括沿生产线方向依次设置的碳化硅烧结炉、混料器、真空练泥机、挤出机、干燥箱、以及真空烧结炉，混料器包括机架、旋转支撑座、混料桶、搅拌器、外齿圈、半齿轮、齿轮驱动件、推动件、传动件、导杆、导套、弹簧、以及安装板，机架内部的底壁上固定有旋转支撑座，旋转支撑座的顶端固定有混料桶，外齿圈固定套设于混料桶的外侧壁，机架内部的底壁和顶壁之间固定有两个导杆，两个导杆分别位于混料桶的左右两侧，且每个导杆上均滑动连接有导套，每个导套的顶端均固定有弹簧，弹簧的顶端固定于机架内部的顶壁，两个导套之间固定有安装板，安装板的底部固定有搅拌器，搅拌器的搅拌端延伸至混料桶的内部，机架内部的顶壁的中部固定有推动件，推动件位于安装板的上方，机架内部的顶壁的右侧固定有齿轮驱动件，推动件与齿轮驱动件之间通过传动件传动连接，齿轮驱动件的底端穿过安装板，且固定有半齿轮，半齿轮与外齿圈啮合。

优选地，推动件包括第一伺服电机、第一转轴、以及凸轮，第一伺服电机的前端固定有第一转轴，凸轮固定套设与第一转轴。

优选地，齿轮驱动件包括第一轴承座、第二转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第二轴承座、以及第三转轴，第一轴承座固定于机架内部的顶壁的右侧，第二转轴的后端插入第一轴承座内，第二转轴与第一轴承座转动配合，第一锥齿轮固定套设于第二转轴，机架内部的后侧壁固定有第二轴承座，第三转轴穿过第二轴承座和安装板，第三转轴与第二轴承座转动配合，第三转轴的顶端固定有第二锥齿轮，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，半齿轮固定套设于第三转轴的底端。

优选地，传动件包括主动轮、从动轮、以及皮带，主动轮固定套设于第一转轴，且位于凸轮的前侧，从动轮固定套设于第二转轴，且位于第一锥齿轮的后侧，主动轮和从动轮之间通过皮带传动连接。

优选地，搅拌器包括第二伺服电机、搅拌轴、固定套、第一横板、第二横板、以及连接板，第二伺服电机的底端固定有搅拌轴，搅拌轴的下部固定套设有固定套，固定套外侧壁固定有第一横板和第二横板，第二横板位于第一横板的下方，第一横板和第二横板之间通过连接板连接。

优选地，第一横板和第二横板的长度比为1:0.4-0.7，连接板呈倾斜设置。

优选地，旋转支撑座包括环形滑轨和两个滑块，两个滑块的下部均位于环形滑轨的内部，两个滑块的顶端均固定于混料桶的底部，两个滑块沿环形滑轨的中心线对称设置，且均与环形滑轨滑动配合。

本发明还提供一种中空纤维膜的制备方法，采用如上述任一项的中空纤维膜的制备系统制备，包括以下步骤：S1：将碳化硅粉送入碳化硅烧结炉内进行高温热处理整形，碳化硅烧结炉内气氛为氩气，经1950℃-2100℃保温处理1h后，冷却得碳化硅整形粉，S2：将碳化硅整形粉送入混料器内，并加入溶剂、炭黑、硅粉、以及添加剂搅拌混合均匀，S3：将步骤S2混合均匀的混合物送入真空练泥机进行练泥，然后进行陈腐处理，得陈腐泥料，S4：将步骤S3所得的陈腐泥料经挤出机挤出成型，得生胚，S5：将步骤S4得到的生胚送入干燥箱内进行干燥处理，S6：将干燥处理完毕的生胚送入真空烧结炉内进行烧结处理，真空烧结炉内气氛为氩气，经2150℃-2250℃烧结处理1h后，冷却得中空纤维膜。

优选地，步骤S1中，升温速率为30℃/min。

优选地，碳化硅粉选用绿碳化硅粉。

本发明的有益效果为：

1、通过推动件间歇推动安装板向下运动使得搅拌器向下运动，结合弹簧的设置，使得搅拌器间歇上下运动，进而使得搅拌更彻底，混料更加均匀，通过传动件的传动使得齿轮驱动件驱动半齿轮旋转，带动间歇外齿圈旋转，进而带动混料桶间歇旋转，与搅拌器的间歇上下运动配合，进一步提高混料效率，使得混料更加彻底，均匀，提高产品质量。

2、通过第一横板和第二横板的一长一短设计，并结合倾斜的连接板设计，提高混合效率。

3、通过导杆和导套的设置，使得安装板上下运动更加平稳，进而使得搅拌器上下运动更加平稳；同时导杆起到支撑机架的作用，提高混料器整体结构强度和稳定性。

4、采用绿碳化硅粉作为原料，制备的中空纤维膜的孔径分布呈集中的单峰分布，气孔孔径小且分布更加均匀，颗粒形貌更为圆润，故中空纤维膜机械强度相对更大。

5、制备的中空纤维膜的碳化硅晶粒球形度高，颗粒表面圆滑，过滤压降小，气体更易通过碳化硅中空纤维膜。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

图2是本发明混料器的主视结构示意图。

图3是本发明外齿圈和半齿轮的俯视结构示意图。

图4是本发明搅拌器的主视结构示意图。

图5是本发明旋转支撑座的剖视结构示意图。

附图中的标记为：100-碳化硅烧结炉，200-混料器，300-真空练泥机，400-挤出机，500-干燥箱，600-真空烧结炉，1-机架，2-旋转支撑座，21-环形滑轨，22-滑块，3-混料桶，4-搅拌器，41-第二伺服电机，42-搅拌轴，43-固定套，44-第一横板，45-第二横板，46-连接板，5-外齿圈，6-半齿轮，7-齿轮驱动件，71-第一轴承座，72-第二转轴，73-第一锥齿轮，74-第二锥齿轮，75-第二轴承座，76-第三转轴，8-推动件，81-第一伺服电机，82-第一转轴，83-凸轮，9-传动件，91-主动轮，92-从动轮，93-皮带，10-导杆，11-导套，12-弹簧，13-安装板。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图5所示，本实施例中提供的一种中空纤维膜的制备系统，包括沿生产线方向依次设置的碳化硅烧结炉100、混料器200、真空练泥机300、挤出机400、干燥箱500、以及真空烧结炉600，混料器200包括机架1、旋转支撑座2、混料桶3、搅拌器4、外齿圈5、半齿轮6、齿轮驱动件7、推动件8、传动件9、导杆10、导套11、弹簧12、以及安装板13，机架1内部的底壁上固定有旋转支撑座2，旋转支撑座2的顶端固定有混料桶3，外齿圈5固定套43设于混料桶3的外侧壁，机架1内部的底壁和顶壁之间固定有两个导杆10，两个导杆10分别位于混料桶3的左右两侧，且每个导杆10上均滑动连接有导套11，每个导套11的顶端均固定有弹簧12，弹簧12的顶端固定于机架1内部的顶壁，两个导套11之间固定有安装板13，安装板13的底部固定有搅拌器4，搅拌器4的搅拌端延伸至混料桶3的内部，机架1内部的顶壁的中部固定有推动件8，推动件8位于安装板13的上方，机架1内部的顶壁的右侧固定有齿轮驱动件7，推动件8与齿轮驱动件7之间通过传动件9传动连接，齿轮驱动件7的底端穿过安装板13，且固定有半齿轮6，半齿轮6与外齿圈5啮合。其中，混料桶3顶部固定连通有进料斗，混料桶3底部的中心位置固定有出料阀。需要混料时，打开搅拌器4进行搅拌混合，同时打开推动件8，间歇推动安装板13向下运动使得搅拌器4向下运动，结合弹簧12的设置，使得搅拌器4间歇上下运动，进而使得搅拌更彻底，混料更加均匀，通过传动件9的传动使得齿轮驱动件7驱动半齿轮6旋转，带动间歇外齿圈5旋转，进而带动混料桶3间歇旋转，与搅拌器4的间歇上下运动配合，进一步提高混料效率，使得混料更加彻底，均匀，提高产品质量。通过导杆10和导套11的设置，使得安装板13上下运动更加平稳，进而使得搅拌器4上下运动更加平稳；同时导杆10起到支撑机架1的作用，提高混料器200整体结构强度和稳定性。

进一步的，推动件8包括第一伺服电机81、第一转轴82、以及凸轮83，第一伺服电机81的前端固定有第一转轴82，凸轮83固定套43设与第一转轴82。通过第一伺服电机81转动，带动第一转轴82转动，使得凸轮83转动，凸轮83在转动的过程中，其远心端不断靠近安装板13并向下推动安装板13，然后远离安装板13，结合弹簧12的设置，实现间歇推动安装板13及其上搅拌器4间歇上下运动。

进一步的，传动件9包括主动轮91、从动轮92、以及皮带93，主动轮91固定套43设于第一转轴82，且位于凸轮83的前侧，从动轮92固定套43设于第二转轴72，且位于第一锥齿轮73的后侧，主动轮91和从动轮92之间通过皮带93传动连接。齿轮驱动件7包括第一轴承座71、第二转轴72、第一锥齿轮73、第二锥齿轮74、第二轴承座75、以及第三转轴76，第一轴承座71固定于机架1内部的顶壁的右侧，第二转轴72的后端插入第一轴承座71内，第二转轴72与第一轴承座71转动配合，第一锥齿轮73固定套43设于第二转轴72，机架1内部的后侧壁固定有第二轴承座75，第三转轴76穿过第二轴承座75和安装板13，第三转轴76与第二轴承座75转动配合，第三转轴76的顶端固定有第二锥齿轮74，第二锥齿轮74与第一锥齿轮73啮合，半齿轮6固定套43设于第三转轴76的底端。第一转轴82转动带动主动轮91转动，通过皮带93传动使得被动轮转动，带动第二转轴72转动，使得第一锥齿轮73转动，带动第二锥齿轮74转动，进而带动第三转轴76转动，使得半齿轮6转动，使得外齿圈5每间隔一段时间旋转一定角度。

进一步的，搅拌器4包括第二伺服电机41、搅拌轴42、固定套43、第一横板44、第二横板45、以及连接板46，第二伺服电机41的底端固定有搅拌轴42，搅拌轴的下部固定套43设有固定套43，固定套43外侧壁固定有第一横板44和第二横板45，第二横板45位于第一横板44的下方，第一横板44和第二横板45之间通过连接板46连接。通过第二伺服电机41转动带动搅拌轴42转动，进而使得固定套43转动，带动第一横板44、第二横板45、以及连接板46转动，对混合料进行搅拌混合。

进一步的，第一横板44和第二横板45的长度比为1:0.4-0.7，连接板46呈倾斜设置。通过第一横板44和第二横板45的一长一短设计，并结合倾斜的连接板46设计，提高混合效率。

进一步的，旋转支撑座2包括环形滑轨21和两个滑块22，两个滑块22的下部均位于环形滑轨21的内部，两个滑块22的顶端均固定于混料桶3的底部，两个滑块22沿环形滑轨21的中心线对称设置，且均与环形滑轨21滑动配合。

本实施例还提供一种中空纤维膜的制备方法，采用如上述任一项的中空纤维膜的制备系统制备，包括以下步骤：S1：将绿碳化硅粉送入碳化硅烧结炉100内进行高温热处理整形，碳化硅烧结炉100内气氛为氩气，升温速率为30℃/min，经1950℃-2100℃保温处理1h后，冷却得绿碳化硅整形粉，整形后碳化硅颗粒球形度高，颗粒表面圆滑，粒径分布窄，S2：将绿碳化硅整形粉送入混料器200内，并加入溶剂、炭黑、硅粉、以及添加剂搅拌混合均匀，S3：将步骤S2混合均匀的混合物送入真空练泥机300进行练泥，然后进行陈腐处理，得陈腐泥料，S4：将步骤S3所得的陈腐泥料经挤出机400挤出成型，得生胚，S5：将步骤S4得到的生胚送入干燥箱500内进行干燥处理，S6：将干燥处理完毕的生胚送入真空烧结炉600内进行烧结处理，真空烧结炉600内气氛为氩气，经2200℃烧结处理1h后，冷却得中空纤维膜，当烧结温度逐渐升高时，中空纤维膜的机械强度随之变大，但其孔径大小、开孔孔隙率和氮气通量均随之变小，其中，2200℃为最佳烧结温度。采用绿碳化硅粉作为原料，制备的中空纤维膜的孔径分布呈集中的单峰分布，气孔孔径小且分布更加均匀，颗粒形貌更为圆润，故中空纤维膜机械强度相对更大。并且中空纤维膜的碳化硅晶粒球形度高，颗粒表面圆滑，过滤压降小，气体更易通过碳化硅中空纤维膜。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种中空纤维膜的制备系统，其特征在于：

包括沿生产线方向依次设置的碳化硅烧结炉、混料器、真空练泥机、挤出机、干燥箱、以及真空烧结炉；

所述混料器包括机架、旋转支撑座、混料桶、搅拌器、外齿圈、半齿轮、齿轮驱动件、推动件、传动件、导杆、导套、弹簧、以及安装板；

所述机架内部的底壁上固定有旋转支撑座，所述旋转支撑座的顶端固定有混料桶，所述外齿圈固定套设于所述混料桶的外侧壁；

所述机架内部的底壁和顶壁之间固定有两个导杆，两个导杆分别位于所述混料桶的左右两侧，且每个所述导杆上均滑动连接有导套，每个所述导套的顶端均固定有弹簧，所述弹簧的顶端固定于所述机架内部的顶壁，两个所述导套之间固定有安装板，所述安装板的底部固定有搅拌器，所述搅拌器的搅拌端延伸至所述混料桶的内部；

所述机架内部的顶壁的中部固定有推动件，所述推动件位于所述安装板的上方；

所述机架内部的顶壁的右侧固定有齿轮驱动件，所述推动件与所述齿轮驱动件之间通过传动件传动连接，所述齿轮驱动件的底端穿过所述安装板，且固定有半齿轮，所述半齿轮与所述外齿圈啮合。

2.根据权利要求1所述的中空纤维膜的制备系统，其特征在于：

所述推动件包括第一伺服电机、第一转轴、以及凸轮；

所述第一伺服电机的前端固定有第一转轴，所述凸轮固定套设与所述第一转轴。

3.根据权利要求2所述的中空纤维膜的制备系统，其特征在于：

所述齿轮驱动件包括第一轴承座、第二转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第二轴承座、以及第三转轴；

所述第一轴承座固定于所述机架内部的顶壁的右侧，所述第二转轴的后端插入所述第一轴承座内，所述第二转轴与所述第一轴承座转动配合，所述第一锥齿轮固定套设于所述第二转轴，所述机架内部的后侧壁固定有第二轴承座，所述第三转轴穿过所述第二轴承座和安装板，所述第三转轴与所述第二轴承座转动配合，所述第三转轴的顶端固定有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合，所述半齿轮固定套设于所述第三转轴的底端。

4.根据权利要求3所述的中空纤维膜的制备系统，其特征在于：

所述传动件包括主动轮、从动轮、以及皮带；

所述主动轮固定套设于所述第一转轴，且位于所述凸轮的前侧；

所述从动轮固定套设于所述第二转轴，且位于所述第一锥齿轮的后侧；

所述主动轮和从动轮之间通过皮带传动连接。

5.根据权利要求1所述的中空纤维膜的制备系统，其特征在于：

所述搅拌器包括第二伺服电机、搅拌轴、固定套、第一横板、第二横板、以及连接板；

所述第二伺服电机的底端固定有搅拌轴，所述搅拌轴的下部固定套设有固定套，所述固定套外侧壁固定有第一横板和第二横板，第二横板位于第一横板的下方，第一横板和第二横板之间通过连接板连接。

6.根据权利要求5所述的中空纤维膜的制备系统，其特征在于：

所述第一横板和第二横板的长度比为1:0.4-0.7；

所述连接板呈倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的中空纤维膜的制备系统，其特征在于：

所述旋转支撑座包括环形滑轨和两个滑块；

两个所述滑块的下部均位于所述环形滑轨的内部，两个所述滑块的顶端均固定于所述混料桶的底部；

两个所述滑块沿所述环形滑轨的中心线对称设置，且均与所述环形滑轨滑动配合。

8.一种中空纤维膜的制备方法，其特征在于：采用如权利要求1-7任一项所述的中空纤维膜的制备系统制备，包括以下步骤：

S1：将碳化硅粉送入碳化硅烧结炉内进行高温热处理整形，碳化硅烧结炉内气氛为氩气，经1950℃-2100℃保温处理1h后，冷却得碳化硅整形粉；

S2：将碳化硅整形粉送入混料器内，并加入溶剂、炭黑、硅粉、以及添加剂搅拌混合均匀；

S3：将所述步骤S2混合均匀的混合物送入真空练泥机进行练泥，然后进行陈腐处理，得陈腐泥料；

S4：将所述步骤S3所得的陈腐泥料经挤出机挤出成型，得生胚；

S5：将所述步骤S4得到的生胚送入干燥箱内进行干燥处理；

S6：将干燥处理完毕的生胚送入真空烧结炉内进行烧结处理，真空烧结炉内气氛为氩气，经2150℃-2250℃烧结处理1h后，冷却得中空纤维膜。

9.根据权利要求8所述的中空纤维膜的制备方法，其特征在于：

所述步骤S1中，升温速率为30℃/min。

10.根据权利要求8所述的中空纤维膜的制备方法，其特征在于：

所述碳化硅粉选用绿碳化硅粉。

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