CN113769584B - 一种重离子微孔膜辐照生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种重离子微孔膜辐照生产装置，其特征在于，包括辐照终端；所述辐照终端用于使得处于真空环境的辐照原膜在重离子束流轰击下形成重离子微孔膜；所述辐照终端包括至少一个真空腔体和卷膜装置；每一所述真空腔体内均设置有对应所述卷膜装置，每一所述卷膜装置上卷设有辐照原膜，本发明可以实现重离子微孔膜的高密度辐照生产，可以广泛应用于重离子微孔膜生产领域中。
Description
技术领域
本发明是关于一种重离子微孔膜辐照生产装置，属于重离子微孔膜生产领域。
背景技术
重离子微孔膜是世界上最精密的微孔过滤膜，它是一种多孔的塑料薄膜，膜上面有密密麻麻的小孔，每一个小孔形状和尺寸几乎相同。重离子微孔膜有很多规格，膜厚范围为5～60微米，孔径范围为0.2～15微米，孔密度范围为每平方厘米1～10的9次方个。重离子微孔膜通常采用高能加速器提供的重离子打孔，重离子打孔是重离子微孔膜生产工艺中最为关键的一环，所以在重离子微孔膜的生产中离子束辐照是非常重要的一个生产步骤。
然而，在目前的辐照生产中，没有专用的用于生产的重离子微孔膜辐照装置，生产不出高密度、高质量的重离子微孔膜。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够生产出高密度、高质量重离子微孔膜的重离子微孔膜辐照生产装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种重离子微孔膜辐照生产装置，包括辐照终端；
所述辐照终端用于使得处于真空环境的辐照原膜在重离子束流轰击下形成重离子微孔膜；
所述辐照终端包括至少一个真空腔体和卷膜装置；
每一所述真空腔体内均设置有对应所述卷膜装置，每一所述卷膜装置上卷设有辐照原膜。
进一步地，所述辐照终端还包括滑轨和牵引电机；
所述滑轨设置在所述真空差分装置的外侧；
所述滑轨上设置有所述牵引电机，所述牵引电机用于通过所述滑轨将所述真空腔体牵引至所述真空差分装置的出口。
进一步地，每一所述卷膜装置均包括至少一个放料电机、放料轴、传动轴、收料轴和收料电机；
每一所述真空腔体内均设置有至少一个所述放料轴，每一所述放料轴上均设置有用于对辐照原膜进行放料的对应所述放料电机；
每一所述真空腔体内均设置有至少一个所述收料轴，所述收料轴上设置有用于对辐照原膜进行收料的对应所述收料电机；
所述传动轴设置在所述放料轴与所述收料轴之间，用于对辐照原膜进行传动。
进一步地，所述放料轴与所述收料轴之间间隔设置有放料张力监测轴和收料张力监测轴，所述放料张力监测轴和收料张力监测轴上还设置有张力传感器，用于监测对应监测轴上膜材料的张力。
进一步地，每一所述真空腔体的进口均设置有用于对所述真空腔体的束流入口处进行密封的密封装置。
进一步地，所述密封装置包括若干个限位开关、束流出口密封圈和真空腔体密封圈；
所述滑轨上以及每一所述真空腔体的进口处均设置有用于对所述真空腔体的运动位置进行限位的所述限位开关；
束流管道的出口处间隔设置有所述束流出口密封圈，每一所述真空腔体的进口处均设置有所述真空腔体密封圈，当所述真空腔体运动到工作位置时，所述束流出口密封圈和真空腔体密封圈配合完成密封。
进一步地，所述真空腔体密封圈周向间隔向外延伸设置有橡胶柱，相应地，所述束流出口密封圈上设置有与所述橡胶柱相匹配的橡胶孔，所述真空腔体密封圈的橡胶柱插入到所述束流出口密封圈的橡胶孔完成密封。
进一步地，所述真空腔体一侧设置有开关门用于进行辐照原膜的安放和收取，优选地，所述开关门上设置有卷膜观察窗或视觉观察系统，用于对所述真空腔体内的工作进行查看。
进一步地，还包括真空差分装置；
所述真空差分装置包括依次连接的若干真空室和束流真空管道；
所述若干真空室通过所述束流真空管道依次连接，最后一级真空室的出口通过束流喇叭形传输管道连接所述真空腔体，其中，真空度在所述真空差分装置内采用逐级降低的方式，完成真空度的逐级过渡。
进一步地，所述真空差分装置采用5级差分完成10-6Pa到102Pa的过渡。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明的辐照终端包括至少一个真空腔体，真空腔体可以交替工作，提高重离子微孔膜的生产效率，实现重离子微孔膜的高密度、高质量辐照生产。
2、本发明由于设置有真空差分装置，真空差分装置包括依次连接的若干真空室和束流真空管道，真空度在真空差分装置内采用逐级降低的方式，完成真空度的逐级过渡，能够实现束流的真空差分，提高重离子微孔膜的生产效率。
3、本发明由于设置有真空差分装置、真空腔体和卷膜装置，真空腔体的进口处设置有密封装置，真空腔体内设置有卷膜装置，采用该重离子微孔膜真空辐照终端能够在真空环境内进行辐照原膜的辐照，可以实现重离子微孔膜的高密度辐照生产。
综上所述，本发明可以广泛应用于重离子微孔膜的辐照生产中。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的辐照生产装置的整体结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的辐照生产装置中真空差分装置的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的辐照生产装置中辐照终端的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的辐照生产装置中卷膜装置的结构示意图；
图5是本发明一实施例提供的辐照生产装置中密封装置的结构示意图，其中，图5(a)为束流出口密封圈的结构示意图，图5(b)为真空腔体密封圈的结构示意图。
图中各部件标号如下：
1-束流管道；2-真空差分装置；3-辐照终端；4-真空腔体；5-卷膜装置；6-滑轨；7-牵引电机；
2-1-第一真空室；2-2-第二真空室；2-3-第三真空室；2-4-第四真空室；2-5-第五真空室；2-6-束流真空管道；
5-1-第一放料轴；5-2-第二放料轴；5-3-第一放料电机；5-4-第二放料电机；5-5-第一放料张力监测轴；5-6-第二放料张力监测轴；5-7-第一传动轴；5-8-第二传动轴；5-9-第三传动轴；5-10-第四传动轴；5-11-第一收料张力监测轴；5-12-第二收料张力监测轴；5-13-第一收料轴；5-14-第二收料轴；5-15-第一收料电机；5-16-第二收料电机；
6-1-横向滑轨；6-2-纵向滑轨；
8-1-束流出口密封圈；8-1-1-橡胶孔；8-2-真空腔体密封圈；8-2-1-橡胶柱。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
本发明实施例提供的重离子微孔膜辐照生产装置，通过设置的辐照终端和真空差分装置的结合，组成基于直线加速器的重离子微孔膜辐照生产装置，能够解决重离子微孔膜的辐照问题，实现高密度、高质量的重离子微孔膜辐照。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种重离子微孔膜辐照生产装置，包括束流管道1、真空差分装置2和辐照终端3，其中，辐照终端3包括真空腔体4和卷膜装置5。
束流管道1通过真空差分装置2连接真空腔体4的进口，束流管道1用于将加速器加速后的重离子束流引入真空腔体4内进行辐照，真空差分装置2用于将束流管道1的高真空逐步降低至真空腔体4内的低真空，例如从5E-6Pa降低至1E+2Pa，逐步降低束流管道1的真空度。真空腔体4内设置有卷膜装置5，卷膜装置5上卷设有辐照原膜，处于真空环境的辐照原膜在重离子束流的轰击下形成重离子微孔膜。
在一个优选的实施例中，批量生产核孔膜时，为了提高生产效率，在辐照终端3更换膜材料后需尽快与真空差分装置2连接进行辐照生产。辐照终端3由于腔体体积大、内置膜材料及卷膜装置5气载大，抽至高真空状态需要较长时间，因此综合考虑辐照终端3所能接受的抽气时间和真空差分能力，需要在束流管道1与辐照终端3之间设置10-6Pa到102Pa的真空差分装置2，之后将束流引入真空腔体4内进行辐照。本实施例采用5级差分的方式，分步抽取真空，以此为例，不限于此，可以根据实际需要进行设置。
具体地，在束流管道1的入口与辐照终端3之间，预留约3米空间设置真空差分装置2，实现真空度由10-6Pa到102Pa 8个数量级的过渡。
更具体地，如图2所示，真空差分装置2采用5级差分完成10-6Pa到102Pa的过渡，真空差分装置2包括第一～第五真空室2-1～2-5以及束流真空管道2-6，第一～第五真空室2-1～2-5依次间隔设置，第一～第五真空室2-1～2-5之间通过束流真空管道2-6连接，第五真空室2-5的出口设置为喇叭形。真空度在真空差分装置2内采用逐级降低的方式，完成真空度从10-6Pa到102Pa的过渡。需要说明的是，真空室的具体结构与现有的真空室结构类似，包括有各种泵和调节阀门，在此不做赘述，可以采用现有技术进行实现。进一步地，每一真空室内均设置有真空计，用于进行真空度的监测。
在一个优选的实施例中，如图3所示，该辐照终端3包括两个真空腔体4，每一真空腔体4内均设置有卷膜装置5。具体地，每一真空腔体4的一侧均设置有开关门，便于更换卷膜，可以通过手动方式进行辐照原膜的安放和收取。更具体地，门上均设置有观察窗，观察窗用于观察卷膜装置5的供、收带情况以及观察辐照原膜的辐照情况。更具体地，观察窗处还设置有遮挡板，开关门上还可以设置视觉观察系统，也可以安装摄像头进行远程观察，用于对真空腔体4内的工作进行查看。优选地，每一真空腔体4均可以采用但不限于圆形卧式全不锈钢结构。
在一个优选的实施例中，每一真空腔体4上均可以设置有粗抽阀接口、放气阀接口、调压阀接口、分子泵接口、真空规接口、烘烤电极接口、照明接口、带密封装置的法兰接口和/或张力传感器电极接口。
在一个优选的实施例中，如图4所示，每一卷膜装置5均包括第一放料轴5-1、第二放料轴5-2、第一放料电机5-3、第二放料电机5-4、第一放料张力监测轴5-5、第二放料张力监测轴5-6、第一传动轴5-7、第二传动轴5-8、第三传动轴5-9、第四传动轴5-10、第一收料张力监测轴5-11、第二收料张力监测轴5-12、第一收料轴5-13、第二收料轴5-14、第一收料电机5-15和第二收料电机5-16。
每一真空腔体4内的顶部均平行设置有第一放料轴5-1和第二放料轴5-2，第一放料轴5-1上设置有第一放料电机5-3，第二放料轴5-2上设置有第二放料电机5-4，第一放料电机5-3和第二放料电机5-4用于对辐照原膜进行放料。对应于第一放料轴5-1的位置，每一真空腔体4内的中部均竖向间隔设置有第一放料张力监测轴5-5、第一传动轴5-7、第二传动轴5-8和第一收料张力监测轴5-11。对应于第二放料轴5-2的位置，真空腔体4内的中部还竖向间隔设置有第二放料张力监测轴5-6、第三传动轴5-9、第四传动轴5-10和第二收料张力监测轴5-12，第一放料张力监测轴5-5、第一收料张力监测轴5-11、第二放料张力监测轴5-6和第二收料张力监测轴5-12用于监测对应监测轴上辐照原膜的张力。每一真空腔体4内的底部均平行设置有第一收料轴5-13和第二收料轴5-14，第一收料轴5-13上设置有第一收料电机5-15，第二收料轴5-14上设置有第二收料电机5-16，第一收料电机5-15和第二收料电机5-16用于对经过对应放料张力监测轴、传动轴和收料张力监测轴的辐照原膜进行收料。
具体地，第一放料张力监测轴5-5、第一传动轴5-7、第二传动轴5-8和第一收料张力监测轴5-11以及第二放料张力监测轴5-6、第三传动轴5-9、第四传动轴5-10和第二收料张力监测轴5-12上传动的辐照原膜与束流方向垂直，只有这样才能使束流辐照到膜，形成重离子微孔膜。
更具体地，第一放料张力监测轴5-5、第二放料张力监测轴5-6、第一收料张力监测轴5-11和第二收料张力监测轴5-12均是将张力传感器设置在传动轴上而成，张力传感器用于采集所在传动轴上辐照原膜的张力值。
需要说明的是，本实施例中的卷膜装置5采用两放两收的结构，但可以根据实际需求设置放料和收料的卷轴数，增加同时辐照的辐照原膜数量，具体数量不做限定。
在一个优选的实施例中，该辐照终端3还包括滑轨6和牵引电机7，其中，滑轨6包括横向滑轨6-1和纵向滑轨6-2。滑轨6设置在真空差分装置2的出口外侧，横向滑轨6-1对应真空差分装置2的出口位置，可以使得真空腔体4运动到工作位置进行辐照加工，纵向滑轨6-2可以使得真空腔体4上下往返运动。每一滑轨上均设置有用于牵引真空腔体4运动的牵引电机7，牵引电机7使得真空腔体4可以沿着滑轨进行横向和/或纵向的往复循环运动，将真空腔体4牵引至真空差分装置2的出口处(即工作位置)。
在一个优选的实施例中，每一真空腔体4的束流入口处均设置有密封装置，用于对真空腔体4与真空差分装置2的连接处进行密封。
具体地，如图5所示，密封装置包括若干个限位开关、束流出口密封圈8-1和真空腔体密封圈8-2。横向滑轨和纵向滑轨上以及每一真空腔体4的进口处均设置有限位开关，限位开关用于对真空腔体4的运动位置进行限位，当真空腔体4运动到预定的位置时触发限位开关。真空差分装置2的出口处间隔设置有束流出口密封圈8-1，每一真空腔体4的进口处均设置有真空腔体密封圈8-2，当真空腔体4运动到工作位置时，束流出口密封圈8-1和真空腔体密封圈8-2配合完成密封，此时束流出口密封圈8-1和真空腔体密封圈8-2紧紧相扣。
更具体地，真空腔体密封圈8-2周向间隔向外延伸设置有橡胶柱8-2-1，相应地，束流出口密封圈8-1上设置有与橡胶柱8-2-1相匹配的橡胶孔8-1-1，真空腔体密封圈8-2的橡胶柱8-2-1插入到束流出口密封圈8-1的橡胶孔8-1-1完成密封。
实施例2
下面通过具体实施例详细说明本发明的重离子微孔膜辐照生产装置的使用方法：
1)真空差分装置2将束流管道1的高真空逐步降低至真空腔体4内的低真空。
2)在一真空腔体4内的卷膜装置5上设置辐照原膜，并对该真空腔体4抽真空直至达到预设的真空值。
3)通过牵引电机7经滑轨6将该真空腔体4滑动至真空差分装置2的出口处，即工作位置，使得该真空腔体4的进口与真空差分装置2的出口对接，并通过密封装置进行密封。
4)束流管道1将加速器加速后的重离子束流引入该真空腔体4内，对该真空腔体4内的辐照原膜进行辐照，处于真空环境的辐照原膜在重离子束流的轰击下形成重离子微孔膜。
5)在对该真空腔体4内的辐照原膜进行辐照的同时，对另一真空腔体4内的辐照原膜进行换样，并抽真空直至达到预设的真空值，等待辐照生产。
6)当该真空腔体4内的辐照原膜完成辐照时，通过牵引电机7经滑轨6将该真空腔体4撤离工作位置，将另一真空腔体4运动至工作位置，进入步骤4)，往复循环，直至达到连续辐照工作的要求。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (6)
1.一种重离子微孔膜辐照生产装置，其特征在于，包括辐照终端；
所述辐照终端用于使得处于真空环境的辐照原膜在重离子束流轰击下形成重离子微孔膜；
所述辐照终端包括至少一个真空腔体和卷膜装置；
每一所述真空腔体内均设置有对应所述卷膜装置，每一所述卷膜装置上卷设有辐照原膜；
每一所述卷膜装置均包括至少一个放料电机、放料轴、传动轴、收料轴和收料电机；
每一所述真空腔体内均设置有至少一个所述放料轴，每一所述放料轴上均设置有用于对辐照原膜进行放料的对应所述放料电机；
每一所述真空腔体内均设置有至少一个所述收料轴，所述收料轴上设置有用于对辐照原膜进行收料的对应所述收料电机；
所述传动轴设置在所述放料轴与所述收料轴之间，用于对辐照原膜进行传动；
所述辐照终端还包括滑轨和牵引电机；
还包括真空差分装置；
所述真空差分装置包括依次连接的若干真空室和束流真空管道；
所述若干真空室通过所述束流真空管道依次连接，最后一级真空室的出口通过束流喇叭形传输管道连接所述真空腔体，其中，真空度在所述真空差分装置内采用逐级降低的方式，完成真空度的逐级过渡；
所述真空差分装置采用5级差分完成10-6Pa到102Pa的过渡；
所述滑轨设置在所述真空差分装置的外侧；
所述滑轨上设置有所述牵引电机，所述牵引电机用于通过所述滑轨将所述真空腔体牵引至所述真空差分装置的出口。
2.如权利要求1所述的一种重离子微孔膜辐照生产装置，其特征在于，所述放料轴与所述收料轴之间间隔设置有放料张力监测轴和收料张力监测轴，所述放料张力监测轴和收料张力监测轴上还设置有张力传感器，用于监测对应监测轴上膜材料的张力。
3.如权利要求1所述的一种重离子微孔膜辐照生产装置，其特征在于，每一所述真空腔体的进口均设置有用于对所述真空腔体的束流入口处进行密封的密封装置。
4.如权利要求3所述的一种重离子微孔膜辐照生产装置，其特征在于，所述密封装置包括若干个限位开关、束流出口密封圈和真空腔体密封圈；
所述滑轨上以及每一所述真空腔体的进口处均设置有用于对所述真空腔体的运动位置进行限位的所述限位开关；
束流管道的出口处间隔设置有所述束流出口密封圈，每一所述真空腔体的进口处均设置有所述真空腔体密封圈，当所述真空腔体运动到工作位置时，所述束流出口密封圈和真空腔体密封圈配合完成密封。
5.如权利要求4所述的一种重离子微孔膜辐照生产装置，其特征在于，所述真空腔体密封圈周向间隔向外延伸设置有橡胶柱，相应地，所述束流出口密封圈上设置有与所述橡胶柱相匹配的橡胶孔，所述真空腔体密封圈的橡胶柱插入到所述束流出口密封圈的橡胶孔完成密封。
6.如权利要求4所述的一种重离子微孔膜辐照生产装置，其特征在于，所述真空腔体一侧设置有开关门用于进行辐照原膜的安放和收取，所述开关门上设置有卷膜观察窗或视觉观察系统，用于对所述真空腔体内的工作进行查看。
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