CN219333802U - 一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构，属于机械设计技术领域，采用软胶和硬胶先后浇铸的双层浇铸结构，两种胶分界面为切割面，模具为从中间分开的两半式结构；模具内部设有软、硬胶浇铸区，软胶浇铸区的底部设有软胶注胶口；硬胶浇铸区侧面设有第一、第二密封圈槽和定位槽，第一密封圈槽和第二密封圈槽之间设有硬胶注胶口，该结构可有效保证膜组件的良好密封性；由于软胶硬度相对不高，且两种材料相容性及粘合力不高，因此对切割刀片所需要的力会降低，同时切割时产生的摩擦热也会降低，大大减小对膜丝断面的破坏，减少硬胶树脂的剥离；刀片磨损也大幅降低。本实用新型降低了后续切割的难度，同时浇铸的树脂易脱模且操作简单。

Description

一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构

技术领域

本实用新型属于机械设计技术领域，尤其涉及一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构。

背景技术

用于气体分离的中空纤维膜组件一般是由成千上万根具有分离效果的中空纤维膜丝、包裹膜丝的膜壳及两端的环氧封头组成的。保证膜组件的气密性良好以及切割后封头膜丝的高开孔率可有效提高膜组件整体的气体分离性。

膜丝浇铸完成后，通常要用切割机对固化后坚硬的环氧和其中包埋的膜丝进行整体切割，由于空气分离膜组件的装填率较高，膜丝尺寸较小，且膜丝柔而软，因此当两者同时切割的时候，难度是很大的，易出现膜丝端面切口变形，树脂被剥离，甚至切割后的粉尘会封堵膜丝端头，且组件直径越大的封头，对切割的要求越高。

实用新型内容

为了解决相关技术中易出现膜丝端面切口变形，树脂被剥离，甚至切割后的粉尘会封堵膜丝端头，且组件直径越大的封头，对切割的要求越高的问题，本实用新型提供一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构，所述技术方案如下：

一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构，该浇铸装置为软胶和硬胶先后浇铸的双层浇铸结构，两种胶的分界面为切割面，模具为从中间分开的两半式结构，两半式结构通过紧固件紧固来形成完整的浇铸模具，模具内部设有软胶浇铸区和硬胶浇铸区，软胶浇铸区的底部设有软胶注胶口；硬胶浇铸区的侧面自下而上设有第一密封圈槽、第二密封圈槽和定位槽，第一密封圈槽的高度大于切割面的高度，第一密封圈槽和第二密封圈槽用于放置O型密封圈，定位槽用于使膜壳与中空纤维膜组件的端盖紧密卡接，第一密封圈槽和第二密封圈槽之间还设有硬胶注胶口。

可选地，模具底部为圆滑的圆台结构，且底部面积小于中空纤维膜丝的有效面积。

可选地，模具内部所有角和连接处均为倒圆角结构。

可选地，软胶的邵氏硬度为65～75HD；硬胶的邵氏硬度为75～90HD。

可选地，软胶为弹性体树脂，硬胶为热固性树脂。

可选地，软胶耐热性低于硬胶耐热性。

可选地，软胶为热塑性聚氨酯弹性体。

可选地，硬胶为环氧树脂。

可选地，密封圈为O型密封圈。

可选地，两半式结构通过螺栓紧固。

本实用新型提供的一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构，采用软胶和硬胶分别浇铸的模式，两种胶的分界面为切割面，由于软胶的硬度相对不高，且两种材料相容性及粘合力不高，因此对切割刀片所需要的力会降低，同时切割时产生的摩擦热也会降低，大大减小对膜丝断面的破坏，减少硬胶树脂的剥离；刀片的磨损也会大幅降低。两半式组合模具更易脱模，且操作简单。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构剖面图；

图2为本实用新型实施例提供的一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构俯视图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式和附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型提供一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其中，浇铸结构采用软胶和硬胶先后浇铸的双层浇铸结构，两种胶的分界面为切割面，模具的结构为从中间分开的两半式，并在分膜面的两侧各采用两个螺栓紧固来形成完整的浇铸模具。设置两个注胶口，软胶注胶口位于模具底部，硬胶注胶口位于模具侧面，硬胶和膜壳预留密封圈槽，该结构可有效保证膜组件的密封性良好，通过双层浇铸的浇铸面来降低后续切割的难度，同时浇铸的树脂易脱模且操作简单。

本实用新型提供一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构，请参见图1和图2，该浇铸装置为软胶和硬胶先后浇铸的双层浇铸结构，两种胶的分界面为切割面(切割面采用横向虚线来标识)，模具为从中间分开的两半式结构，分膜面11(分膜面采用纵向虚线来标识)的两侧各采用两个螺栓紧固两半式结构来形成完整的浇铸模具3，螺栓固定的两半式组合模具更易脱模，且操作简单。

模具3内部设有软胶浇铸区4和硬胶浇铸区7，其中，软胶浇铸区4的底部设有软胶注胶口1；硬胶浇铸区7的侧面自下而上设有第一密封圈槽5、第二密封圈槽6和定位槽8，第一密封圈槽5的高度大于切割面的高度，第一密封圈槽5和第二密封圈槽6用于放置O型密封圈，定位槽8用于使膜壳9与中空纤维膜组件的端盖紧密卡接，这样一来，浇铸时两个凹槽可以与模具3进行卡槽定位，切割后可以与端盖进行粘合，既可以保证硬胶与膜壳9的粘结紧密，膜壳9与端盖连接紧密，也可以保证端盖与硬胶和膜壳都可以通过O型密封圈进一步紧密连接，确保整体膜组件的密封性良好。

第一密封圈槽5和第二密封圈槽6之间还设有硬胶注胶口2。中空纤维膜丝10捆扎后，装入膜壳9内，中空纤维膜丝10连同膜壳9放入模具3中，中空纤维膜丝10深入模具3底部，膜壳9在模具3的硬胶浇铸区7定位卡住。浇铸完成后取下模具3，切掉软胶部分，端盖与膜壳9和硬胶通过定位槽8定位，通过第一密封圈槽5和第二密封圈槽6的O型密封圈密封。

软胶的邵氏硬度一般在65～75HD之间，软胶可为弹性体树脂，比如采用热塑性聚氨酯弹性体等。

硬胶的邵氏硬度一般在75～90HD之间，此部分为膜组件的封头部分，可采用硬度较高、力学性能和耐热性较好的环氧树脂。硬胶可选择性添加一些辅料，如稀释剂、脱模剂、功能性填料、特种固化剂、偶联剂等。

本实用新型先浇铸软胶，后浇铸硬胶。

硬胶的玻璃化转变温度大于150℃，软胶的玻璃化转变温度大于100℃，软胶耐热性低于硬胶。

软胶浇铸前粘度不高，可降低膜丝对其的虹吸效应。软胶中可以加入蜡等内脱模剂，帮助浇铸材料脱模，同时也可以降低软胶与硬胶之间的相容性，因此，切割机比较容易将软胶的封头那面切掉。此外，模具3底部为圆滑的圆台结构，且底部面积小于中空纤维膜丝10的有效面积，因此，封端后的中空纤维膜丝10无法抵达模具3底部，中空纤维膜丝10与软胶注胶口1会留有一定的空间，让软胶更容易浸入到中空纤维膜丝10中。

离心浇铸前，将所需数量的中空纤维膜丝10捋顺、捆扎在一起，并进行封端处理，防止在浇铸时纤细的中空纤维膜丝10被浇铸树脂胶虹吸堵住膜孔，之后装入膜壳9内。在两半式结构的模具3的内壁涂上一层薄薄的脱模剂，膜壳9上的凹槽与模具3上的凸起定位卡住，并通过模具3上的螺栓进行固定，防止在离心过程中膜壳9被离心力甩进模具3内部。将模具3、膜壳9和中空纤维膜丝10固定在离心机上，准备好软胶，准备开始第一步浇铸。

将计算好一定量的软胶热塑性聚氨酯弹性体，加入到切割面的位置，同时混入0.5wt％的蜡以帮助脱模，降低与硬胶的相容性。离心机启动后，从软胶注胶口1将软胶注入到模具3中，固化完成后，再将计算好一定量的硬胶如环氧树脂，从硬胶注胶口2注入到模具3中，加入量为从切割面到模具3端面处，离心浇铸填充满整个模具3，固化后脱模取出。此时用切割机从两个浇铸材料的接触面处进行切割，可以达到既容易切割，又不损伤中空纤维膜丝10端面以及产生大量粉尘堵住膜丝10端头。

采用常规硬胶环氧树脂进行单层浇铸的膜组件封头，固化完成后硬胶硬度为85，用3000r/min的圆盘刀进行切割，切时产生大量粉尘，切完用显微镜观察端面的开孔率及膜丝断面形态，发现开孔率大概在70～80％，部分膜丝断面受压变成椭圆形，部分膜丝断面边缘被粉尘和环氧晶体堵住。

而采用本实用新型提供的一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构，采用热塑性聚氨酯弹性体的软胶加环氧树脂的硬胶，进行双层浇铸的膜组件封头，固化完成后硬胶硬度为85，软胶硬度为70，用3000r/min的圆盘刀进行切割，切时粉尘量大大降低，切完用显微镜观察端面的开孔率及膜丝断面形态，膜丝的开孔率在95％以上，且断面较好地保持了圆孔形状，膜丝边缘几乎没有粉尘和环氧晶体。

本实用新型的浇铸装置采用软胶和硬胶分别浇铸的模式，两种胶的分界面为预备切割的切割面，由于软胶的硬度相对不高，且两种材料相容性及粘合力不高，因此对切割刀片所需要的力会降低，同时切割时产生的摩擦热也会降低，此两者的同时降低就会大大减小对膜丝断面的破坏，减少硬胶树脂的剥离；此外，刀片的磨损也会大幅降低，从浇铸端入手降低后续切割的难度是较为理想的思路。另外，模具底部采用圆滑的圆台结构设计，且底部面积小于膜丝的有效面积，因此，封端后的膜丝无法抵达模具底部，膜丝与注胶口会留有一点空间，让软胶更容易浸入到膜丝中，螺栓固定的两半式组合模具更易脱模，且操作简单。

以上仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，该浇铸装置为软胶和硬胶先后浇铸的双层浇铸结构，两种胶的分界面为切割面，模具为从中间分开的两半式结构，两半式结构通过紧固件紧固来形成完整的浇铸模具，模具内部设有软胶浇铸区和硬胶浇铸区，软胶浇铸区的底部设有软胶注胶口；硬胶浇铸区的侧面自下而上设有第一密封圈槽、第二密封圈槽和定位槽，第一密封圈槽的高度大于切割面的高度，第一密封圈槽和第二密封圈槽用于放置密封圈，定位槽用于使膜壳与中空纤维膜组件的端盖紧密卡接，第一密封圈槽和第二密封圈槽之间还设有硬胶注胶口。

2.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，模具底部为圆滑的圆台结构，且底部面积小于中空纤维膜丝的有效面积。

3.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，模具内部所有角和连接处均为倒圆角结构。

4.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，软胶的邵氏硬度为65～75HD；硬胶的邵氏硬度为75～90HD。

5.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，软胶为弹性体树脂，硬胶为热固性树脂。

6.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，软胶耐热性低于硬胶耐热性。

7.根据权利要求5所述的中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，软胶为热塑性聚氨酯弹性体。

8.根据权利要求5所述的中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，硬胶为环氧树脂。

9.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，密封圈为O型密封圈。

10.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件封头的浇铸结构，其特征在于，两半式结构通过螺栓紧固。

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