CN116497519A - 中空纤维膜组合体及其编织装置 - Google Patents

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倪澄峰
邓智华
甘宇
李兆敏
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Chuangmai Medical Technology Shanghai Co ltd
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Zhejiang Maitong Intelligent Manufacturing Technology Group Co ltd
Chuangmai Medical Technology Shanghai Co ltd
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Abstract

本发明提供一种中空纤维膜组合体及中空纤维膜组合体的编织装置，所述中空纤维膜组合体包括：中空纤维膜以及多根编织纱；所述中空纤维膜包括多个回折段以及多个沿纬向延伸的平行段，经向相邻的所述平行段于纬向的端部通过一个所述回折段连接，经向相邻的所述回折段位于所述平行段于纬向的两端，以使所述中空纤维膜形成连续的回折体；多根所述编织纱沿经向间隔排布，并与所述平行段编织成型。如此配置，各平行段被多根编织纱所限制，相互之间保持均匀的间隔，由此使各平行段均匀地分布，可以得到均匀的中空纤维膜束，从而可使流体更均匀地通过流道，有效地提高了中空纤维膜利用率，延长了中空纤维膜的使用寿命。

Description

中空纤维膜组合体及其编织装置
技术领域
本发明涉及医用器材技术领域，特别涉及一种中空纤维膜组合体及中空纤维膜组合体的编织装置。
背景技术
中空纤维膜和卷式膜相比，由于技术成熟且组件结构简单，相同体积下，比表面积大，被应用于水处理过滤器、人工肾、人工肺等特殊领域。
中空纤维膜在组件制备过程中存在流体分布不均匀，如何保证液体能均匀在中空纤维膜组件中均匀流动且无死角，是非常重要的，这也成为了行业难题。因此在组件浇铸前对膜丝的整理，如何让成千上万根中空纤维膜呈均匀分布状态尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中空纤维膜组合体及中空纤维膜组合体的编织装置，以解决现有中空纤维膜流体分布不均，利用率低等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种中空纤维膜组合体，其包括：中空纤维膜以及多根编织纱；
所述中空纤维膜包括多个回折段以及多个沿纬向延伸的平行段，经向相邻的所述平行段于纬向的端部通过一个所述回折段连接，经向相邻的所述回折段位于所述平行段于纬向的两端，以使所述中空纤维膜形成连续的回折体；
多根所述编织纱沿经向间隔排布，并与所述平行段编织成型。
可选的，所述编织纱于所述平行段的相交处拧转形成圈环，所述圈环环绕所述平行段，且同一所述编织纱形成的所述圈环依次连接。
可选的，多根所述编织纱沿纬向均匀地排布。
可选的，相邻的所述编织纱沿纬向的间距为2mm～10mm。
可选的，多个所述平行段沿经向均匀地排布。
可选的，所述平行段沿纬向的至少一端具有切断位置，多个所述平行段的所述切断位置位于相同的经向位置上。
可选的，所述编织纱的纤度在10D～100D之间。
可选的，经向相邻的所述平行段之间的间距不小于所述中空纤维膜的外径。
可选的，至少一根所述编织纱布置于沿纬向与所述平行段之端部相距不超过10mm的区域内。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种中空纤维膜组合体的编织装置，用于编织如上所述的中空纤维膜组合体；所述中空纤维膜组合体的编织装置包括：中空纤维膜放卷机构、编织纱放卷机构、纬向横移机构及编钩机构；
所述中空纤维膜放卷机构用于供中空纤维膜卷绕，并用于向所述编制机构放出中空纤维膜；
所述编织纱放卷机构用于供编织纱卷绕，并用于向所述编制机构放出编织纱；
所述纬向横移机构用于驱动自所述中空纤维膜放卷机构中放出的中空纤维膜沿纬向往复移动；
所述编钩机构用于驱动自所述编织纱放卷机构中放出的编织纱与所述中空纤维膜编织成型。
可选的，所述中空纤维膜放卷机构与所述编织纱放卷机构均设置在所述编钩机构的上方，所述纬向横移机构沿纬向设置在所述编钩机构的两侧。
可选的，所述中空纤维膜放卷机构包括中空纤维膜卷绕盘与第一伺服电机，所述中空纤维膜卷绕盘用于供中空纤维膜卷绕，所述第一伺服电机与所述中空纤维膜卷绕盘连接，并用于驱动所述中空纤维膜卷绕盘转动，而释放出所述中空纤维膜；所述编织纱放卷机构包括编织纱卷绕盘与第二伺服电机，所述编织纱卷绕盘用于供编织纱卷绕，所述第二伺服电机与所述编织纱卷绕盘连接，并用于驱动所述编织纱卷绕盘转动，而释放出所述编织纱。
可选的，所述纬向横移机构包括第一横移轮、第二横移轮、牵引丝、第三伺服电机和第四伺服电机；所述第三伺服电机与所述第一横移轮连接，用于驱动所述第一横移轮转动；所述第四伺服电机和所述第二横移轮连接，用于驱动所述第二横移轮转动；所述牵引丝盘绕于所述第一横移轮和所述第二横移轮上，并随所述第一横移轮和所述第二横移轮的转动而沿纬向移动，用于拉动中空纤维膜沿纬向往复移动。
可选的，所述牵引丝包括两段相互独立的区段，所述第三伺服电机和所述第四伺服电机分别与一个所述区段连接，从而能够分别控制所述中空纤维膜沿纬向朝向两端的横移速度。
综上所述，在本发明提供的中空纤维膜组合体及中空纤维膜组合体的编织装置中，所述中空纤维膜组合体包括：中空纤维膜以及多根编织纱；所述中空纤维膜包括多个回折段以及多个沿纬向延伸的平行段，经向相邻的所述平行段于纬向的端部通过一个所述回折段连接，经向相邻的所述回折段位于所述平行段于纬向的两端，以使所述中空纤维膜形成连续的回折体；多根所述编织纱沿经向间隔排布，并与所述平行段编织成型。
如此配置，中空纤维膜通过与编织纱一同编织成型，形成的中空纤维膜组合体类似草席结构，其中各平行段被多根编织纱所限制，相互之间保持均匀的间隔，由此使各平行段均匀地分布。后续中空纤维膜组合体的纬向的一端被切除后，可以得到均匀的中空纤维膜束，从而可使流体更均匀地通过流道，有效地提高了中空纤维膜利用率，延长了中空纤维膜的使用寿命。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1是本发明实施例的中空纤维膜组合体的示意图；
图2是本发明实施例的中空纤维膜组合体的编织装置的示意图。
附图中：
10-中空纤维膜；11-回折段；12-平行段；20-编织纱；21-圈环；30-中空纤维膜放卷机构；31-中空纤维膜卷绕盘；32-第一伺服电机；40-编织纱放卷机构；41-编织纱卷绕盘；42-第二伺服电机；50-纬向横移机构；51-第一横移轮；52-第二横移轮；53-牵引丝；54-第三伺服电机；55-第四伺服电机；60-编钩机构；70-机架。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的目的在于提供一种中空纤维膜组合体及中空纤维膜组合体的编织装置，以解决现有中空纤维膜流体分布不均，利用率低等问题。
发明人发现，现有的中空纤维膜一般是中空的管状体(下文将单根的中空纤维膜称为膜丝)，其在使用时一般被制成一束包含许多根膜丝的纤维束，进而纤维束的一端封闭，形成封闭端，另一端利用环氧树脂粘结在一起，形成开口端。原料液在静压差作用下自开口端进入各膜丝的中空管腔内，并通过一根根的膜丝的侧壁而得到过滤。由此，一方面纤维束中膜丝的整理不易，而整理不均匀的膜丝将大大影响原料液通过纤维束时的分布均匀性，由此会影响过滤的效率，也会使一部分的膜丝的利用率降低(原料液通过量少的膜丝)，一部分的中空纤维膜则因过度使用(原料液通过量多的膜丝)而降低使用寿命。另一方面，由于纤维束的开口端需要利用环氧树脂粘结在一起，以使原料液必须经由膜丝的中空管腔中流过，而环氧树脂在粘接时可能会渗漏至膜丝的中空管腔中，降低了一部分膜丝的利用率。
请参考图1，为了解决现有中空纤维膜的膜丝分布不均，本实施例提供一种中空纤维膜组合体，其包括：中空纤维膜10以及多根编织纱20；所述中空纤维膜10包括多个回折段11以及多个沿纬向(图1中为横向)延伸的平行段12，经向(图1中为竖向)相邻的所述平行段12于纬向的端部通过一个所述回折段11连接，经向相邻的所述回折段11位于所述平行段12于纬向的两端，以使所述中空纤维膜10形成连续的回折体；多根所述编织纱20沿经向间隔排布，并与所述平行段12编织成型。
如此配置，中空纤维膜10通过与编织纱20一同编织成型，形成的中空纤维膜组合体类似草席结构，其中各平行段12被多根编织纱20所限制，相互之间保持均匀的间隔，由此使各平行段12均匀地分布。后续中空纤维膜组合体的纬向的一端被切除后，可以得到均匀的中空纤维膜束，从而可使流体更均匀地通过流道，有效地提高了中空纤维膜利用率，延长了中空纤维膜的使用寿命。
进一步的，通过单根的中空纤维膜10连续地回折编织的制造步骤简单，便于工业化生产制备，成品均匀程度高，且由于中空纤维膜组合体是通过单根的中空纤维膜10连续地回折而编织成型，制成的中空纤维膜组合体纬向的两端被回折段11封闭而不需要额外进行封端，简化了生产步骤，还可避免环氧树脂从开口端渗漏进中空腔体的问题，提高了中空纤维膜10的利用率。
优选的，所述编织纱20于所述平行段12的相交处拧转形成圈环21，所述圈环21环绕所述平行段12，且同一所述编织纱20形成的所述圈环21依次连接。制备过程中，可将单根的中空纤维膜10放出并沿纬向延伸形成平行段12，各编织纱20依次在与所述平行段12的相交处拧转形成圈环21。沿纬向达到所需要的宽度后，中空纤维膜10拧转形成回折段11而后继续沿纬向延伸，形成第二根平行段12，各编织纱20继续依次拧转形成圈环21。
优选的，至少一根所述编织纱20布置于沿纬向与所述平行段12之端部相距不超过10mm的区域内。亦即，最靠近平行段12之端部的编织纱20和平行段12之间交点与平行段12之端部之间的距离不大于10mm。与平行段12之端部相距不超过10mm的区域内至少布置一根编织纱20，有利于提高中空纤维膜组合体成品的强度，避免中空纤维膜10在端部被拉伸。
可选的，多根所述编织纱20沿纬向均匀地排布，多个所述平行段12沿经向均匀地排布。在一个示范性的实施例中，相邻的所述编织纱20沿纬向的间距为2mm～10mm。需要说明的，这里编织纱20的间距指相邻两根编织纱20的轴线之间的间距。本领域技术人员可根据实际需求，对相邻的编织纱20沿纬向的间距进行调节，以使中空纤维膜组合体成品符合实际使用的需求。
优选的，经向相邻的所述平行段12之间的间距不小于所述中空纤维膜10的外径。需要说明的，这里经向相邻的平行段12之间的间距，指相邻两个平行段12之间沿经向的轴线距离。如此配置，可保证经向相邻的平行段12不会互相压迫，从而保证中空纤维膜10的内部腔体的完整性，保证流体于其中的传输不受影响。
在一个示范例中，所述中空纤维膜10的材料为聚丙烯、聚乙烯、聚四甲基异戊烯、聚醚砜、聚砜、聚酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或多种的混合，所述编织纱20由丙纶、涤纶、腈纶、锦纶或棉线制成。优选的，所述编织纱20的纤度在10D～100D之间。
进一步的，所述平行段12沿纬向的至少一端具有切断位置(未图示)，多个所述平行段12的所述切断位置位于相同的经向位置上。使用中，制备完成的中空纤维膜组合体的一端可于切断位置被切断而形成开口端，另一端可不做处理，其通过回折段11形成封闭端。切断位置可靠近平行段12沿纬向的端部，也可以与平行段12的端部具有一定的距离。本领域技术人员可根据实际对切断位置进行调整，以满足实际需求。
需要说明的，图1中示出的中空纤维膜组合体中，回折段11、平行段12以及编织纱20的数量和间距仅为一示例而非对中空纤维膜组合体的限定，本领域技术人员可根据实际需求，对中空纤维膜组合体的长度或宽度进行设定，并选取合适的回折段11、平行段12以及编织纱20的数量和间距进行编织。
请参考图2，为了实现中空纤维膜组合体的制备，本实施例还提供一种中空纤维膜组合体的编织装置，其包括：中空纤维膜放卷机构30、编织纱放卷机构40、纬向横移机构50及编钩机构60；可选的，所述中空纤维膜放卷机构30与所述编织纱放卷机构40均设置在所述编钩机构60的上方，所述纬向横移机构50沿纬向(图2中为横向)设置在所述编钩机构60的两侧。所述中空纤维膜放卷机构30用于供中空纤维膜10卷绕，并用于向所述编制机构60放出中空纤维膜10；所述编织纱放卷机构40用于供编织纱20卷绕，并用于向所述编制机构60放出编织纱20；所述纬向横移机构50用于驱动自所述中空纤维膜放卷机构30中放出的中空纤维膜10沿纬向往复移动；所述编钩机构60用于驱动自所述编织纱放卷机构中放出的编织纱20与所述中空纤维膜10编织成型。
下面结合图2示出的示范例，对中空纤维膜组合体的编织装置进行示范性地说明。在图2示出的示范例中，中空纤维膜放卷机构30包括中空纤维膜卷绕盘31与第一伺服电机32，所述中空纤维膜卷绕盘31用于供中空纤维膜10卷绕，所述第一伺服电机32与所述中空纤维膜卷绕盘31连接，并用于驱动所述中空纤维膜卷绕盘31转动，而释放出所述中空纤维膜10。所述编织纱放卷机构40包括编织纱卷绕盘41与第二伺服电机42，所述编织纱卷绕盘41用于供编织纱20卷绕，所述第二伺服电机42与所述编织纱卷绕盘41连接，并用于驱动所述编织纱卷绕盘41转动，而释放出所述编织纱20。可选的，所述中空纤维膜放卷机构30和所述编织纱放卷机构40均可设置于一机架70上。和普通的织物编织相比，由于中空纤维膜10的内部为中空腔体，其承压能力较低。因此本实施例通过编织纱放卷机构40的设置，使编织纱20主动放卷，并与中空纤维膜10的放卷速度相匹配，使得中空纤维膜10与编织纱20编织后，不会勒紧中空纤维膜10，从而避免对中空纤维膜10的中空腔体产生影响。
纬向横移机构50包括第一横移轮51、第二横移轮52、牵引丝53、第三伺服电机54和第四伺服电机55。所述第三伺服电机54与所述第一横移轮51连接，用于驱动所述第一横移轮51转动；所述第四伺服电机55和所述第二横移轮52连接，用于驱动所述第二横移轮52转动。所述牵引丝53盘绕于所述第一横移轮51和所述第二横移轮52上，并随所述第一横移轮51和所述第二横移轮52的转动而沿纬向(图2中为横向)移动。通过所述第三伺服电机54和第四伺服电机55的转动带动所述牵引丝53左右运动，进而牵引丝53的移动能够拉动中空纤维膜10沿纬向往复移动，以形成回折体。较佳的，牵引丝53包括两段相互独立的区段，第三伺服电机54和第四伺服电机55分别与一个区段连接，从而能够分别调节所述中空纤维膜10沿纬向朝向两端的横移速度，可以理解的，在中空纤维膜10移至两端边缘而铺设回折段11时，第三伺服电机54和第四伺服电机55的速度减缓，而在中空纤维膜10处于铺设平行段12时速度增加，保证中空纤维膜10的放卷处于一个相对恒定的线速度，从而保证中空纤维膜10不会被拉伸。优选地，所述牵引丝53为钢丝。
编制机构60用于驱动编织纱20拧转。具体的，在中空纤维膜10每完成一个平行段12的铺设后，编制机构60带动各编织纱20同步地拧转，形成圈环21。进而中空纤维膜10在纬向横移机构50之牵引丝53的拉动下形成回折段11，进而继续沿纬向延伸形成平行段12，如此往复，完成中空纤维膜组合体的编织。
本发明实施例还提供一种中空纤维膜组合体的编织方法，其包括：
步骤S1：沿经向布置多根编织纱20，
步骤S2：沿纬向放卷中空纤维膜10，以形成平行段12；
步骤S3：每完成一个平行段12的铺设后，各编织纱20同步地拧转，以与所述平行段12连接；例如拧转形成圈环21而环绕所述平行段12。
步骤S4：拉动中空纤维膜10回折，形成回折段11，进而继续沿纬向放卷中空纤维膜10，以形成下一个平行段12，返回至步骤S3重复执行，完成中空纤维膜组合体的编织。
综上所述，在本发明提供的中空纤维膜组合体及中空纤维膜组合体的编织装置中，所述中空纤维膜组合体包括：中空纤维膜以及多根编织纱；所述中空纤维膜包括多个回折段以及多个沿纬向延伸的平行段，经向相邻的所述平行段于纬向的端部通过一个所述回折段连接，经向相邻的所述回折段位于所述平行段于纬向的两端，以使所述中空纤维膜形成连续的回折体；多根所述编织纱沿经向间隔排布，并与所述平行段编织成型。如此配置，中空纤维膜通过与编织纱一同编织成型，形成的中空纤维膜组合体类似草席结构，其中各平行段被多根编织纱所限制，相互之间保持均匀的间隔，由此使各平行段均匀地分布。后续中空纤维膜组合体的纬向的一端被切除后，可以得到均匀的中空纤维膜束，从而可使流体更均匀地通过流道，有效地提高了中空纤维膜利用率，延长了中空纤维膜的使用寿命。
需要说明的，上述若干实施例之间可相互组合。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (14)

1.一种中空纤维膜组合体，其特征在于，包括：中空纤维膜以及多根编织纱；
所述中空纤维膜包括多个回折段以及多个沿纬向延伸的平行段，经向相邻的所述平行段于纬向的端部通过一个所述回折段连接，经向相邻的所述回折段位于所述平行段于纬向的两端，以使所述中空纤维膜形成连续的回折体；
多根所述编织纱沿经向间隔排布，并与所述平行段编织成型。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜组合体，其特征在于，所述编织纱于所述平行段的相交处拧转形成圈环，所述圈环环绕所述平行段，且同一所述编织纱形成的所述圈环依次连接。
3.根据权利要求1所述的中空纤维膜组合体，其特征在于，多根所述编织纱沿纬向均匀地排布。
4.根据权利要求3所述的中空纤维膜组合体，其特征在于，相邻的所述编织纱沿纬向的间距为2mm～10mm。
5.根据权利要求1所述的中空纤维膜组合体，其特征在于，多个所述平行段沿经向均匀地排布。
6.根据权利要求1所述的中空纤维膜组合体，其特征在于，所述平行段沿纬向的至少一端具有切断位置，多个所述平行段的所述切断位置位于相同的经向位置上。
7.根据权利要求1所述的中空纤维膜组合体，其特征在于，所述编织纱的纤度在10D～100D之间。
8.根据权利要求1所述的中空纤维膜组合体，其特征在于，经向相邻的所述平行段之间的间距不小于所述中空纤维膜的外径。
9.根据权利要求1所述的中空纤维膜组合体，其特征在于，至少一根所述编织纱布置于沿纬向与所述平行段之端部相距不超过10mm的区域内。
10.一种中空纤维膜组合体的编织装置，用于编织根据权利要求1～9中任一项所述的中空纤维膜组合体；其特征在于，包括：中空纤维膜放卷机构、编织纱放卷机构、纬向横移机构及编钩机构；
所述中空纤维膜放卷机构用于供中空纤维膜卷绕，并用于向所述编制机构放出中空纤维膜；
所述编织纱放卷机构用于供编织纱卷绕，并用于向所述编制机构放出编织纱；
所述纬向横移机构用于驱动自所述中空纤维膜放卷机构中放出的中空纤维膜沿纬向往复移动；
所述编钩机构用于驱动自所述编织纱放卷机构中放出的编织纱与所述中空纤维膜编织成型。
11.根据权利要求10所述的中空纤维膜组合体的编织装置，所述中空纤维膜放卷机构与所述编织纱放卷机构均设置在所述编钩机构的上方，所述纬向横移机构沿纬向设置在所述编钩机构的两侧。
12.根据权利要求10所述的中空纤维膜组合体的编织装置，所述中空纤维膜放卷机构包括中空纤维膜卷绕盘与第一伺服电机，所述中空纤维膜卷绕盘用于供中空纤维膜卷绕，所述第一伺服电机与所述中空纤维膜卷绕盘连接，并用于驱动所述中空纤维膜卷绕盘转动，而释放出所述中空纤维膜；所述编织纱放卷机构包括编织纱卷绕盘与第二伺服电机，所述编织纱卷绕盘用于供编织纱卷绕，所述第二伺服电机与所述编织纱卷绕盘连接，并用于驱动所述编织纱卷绕盘转动，而释放出所述编织纱。
13.根据权利要求10所述的中空纤维膜组合体的编织装置，所述纬向横移机构包括第一横移轮、第二横移轮、牵引丝、第三伺服电机和第四伺服电机；所述第三伺服电机与所述第一横移轮连接，用于驱动所述第一横移轮转动；所述第四伺服电机和所述第二横移轮连接，用于驱动所述第二横移轮转动；所述牵引丝盘绕于所述第一横移轮和所述第二横移轮上，并随所述第一横移轮和所述第二横移轮的转动而沿纬向移动，用于拉动中空纤维膜沿纬向往复移动。
14.根据权利要求13所述的中空纤维膜组合体的编织装置，所述牵引丝包括两段相互独立的区段，所述第三伺服电机和所述第四伺服电机分别与一个所述区段连接，从而能够分别控制所述中空纤维膜沿纬向朝向两端的横移速度。
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