CN110215843A - 一种中空纤维膜组件的自动化加工***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中空纤维膜组件的自动化加工***及方法，所述中空纤维膜组件的自动化加工***，包括：膜丝容置腔、膜丝装填装置、盘整传输装置和膜丝封装装置，所述膜丝装填装置和膜丝封装装置分别设置于盘整传输装置的两端；所述膜丝装填装置用于将放置于膜丝容置腔中的若干膜丝进行两端对齐；所述膜丝封装装置用于对膜丝容置腔进行灌胶封装；所述盘整传输装置用于将膜丝容置腔从膜丝装填装置输送至膜丝封装装置。本发明实现了中空纤维膜组件的自动化生产，整个生产过程人工干预较少，通过设备可以对膜组件的生产过程精确化操控；该方法简单，使用耗材少，可应用于多种膜分离组件的制造加工。

Description

一种中空纤维膜组件的自动化加工***及方法

技术领域

本发明属于膜组件加工技术领域，尤其涉及一种中空纤维膜组件的自动化加工***及方法。

背景技术

膜式分离技术被广泛应用于海水淡化、水处理、生物医疗以及许多其他现代工业技术领域。

膜组件是各种膜分离工业的关键部件，其加工工艺和相关设备具有重要的经济价值。这其中使用有机膜作为膜组件主体材料的工艺占大约50％。有机膜具有耐腐蚀和成本低的突出优势。但目前有机中空纤维膜的组件，其加工工艺比较依赖人工操作，人工成本占比较高，加工出的组件性能一致性差，单位时间单位成本产量较低。随着劳动力成本的持续增长，当前膜组件的成本下降只能依靠提高组件生产工艺的自动化来实现。

公开号为CN104552371B的中国发明专利公布了一种生产中空纤维膜组件的方法及其装置，主要解决了低填充密度规则排列中空纤维膜组件的自动化加工问题，但是目前海水淡化等主流生产工艺中采用的中空纤维膜组件具有填充密度高，膜丝排布随机的特征，该文献提供的技术方案不适用于高填充密度组件的自动化加工。并且该专利并未涉及整个加工过程的自动化。

因此，研发出一种自动化生产高填充密度的中空纤维膜组件的成套工艺和装置，成为膜分离技术应用领域的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中存在的缺陷，提供一种中空纤维膜组件的自动化加工***及方法，以实现高填充密度的中空纤维膜组件的自动化生产和加工。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种中空纤维膜组件的自动化加工***，包括：膜丝容置腔、膜丝装填装置、盘整传输装置和膜丝封装装置，所述膜丝装填装置和膜丝封装装置分别设置于盘整传输装置的两端；

所述膜丝容置腔中设有一个或多个沿轴向贯通的孔洞，所述孔洞用于放置膜丝；膜丝容置腔的两端设有外螺纹；膜丝容置腔的侧面开设有灌胶口，所述灌胶口用于供膜丝封装装置进行灌胶封装；

所述膜丝装填装置用于将放置于膜丝容置腔中的若干膜丝进行两端对齐；所述膜丝封装装置用于对膜丝容置腔进行灌胶封装；所述盘整传输装置用于将膜丝容置腔从膜丝装填装置输送至膜丝封装装置；

所述膜丝装填装置包括激光切割机构、离心风机和可拆卸式接头；所述可拆卸式接头的一端通过密封管路与离心风机的抽风口连接，可拆卸式接头的另一端设有内螺纹，用于与膜丝容置腔的一端可拆卸地螺纹连接；可拆卸式接头内设有沿截面布置的金属丝网，所述金属丝网的网眼小于膜丝的直径；所述激光切割机构用于对膜丝容置腔另一端露出的膜丝末端进行切割。

进一步地，所述盘整传输装置包括多个传动辊和安装于传动辊上的传送皮带，所述传动辊由电机同步传动，驱动传送皮带传动；所述传送皮带上设有用于固定膜丝容置腔的卡槽。

进一步地，所述膜丝封装装置包括自动灌胶机、保护壳、自动紧固装置、膜丝封头、封头推送器和离心机；

所述自动紧固装置连接于离心机上，用于将膜丝容置腔与离心机固定，以进行离心处理；

所述膜丝封头呈盖体状，其内侧壁上设有内螺纹；

所述封头推送器用于将两个膜丝封头分别螺纹紧固于膜丝容置腔的两端，以及用于将膜丝封头从膜丝容置腔上卸下；

所述自动灌胶机用于通过膜丝容置腔上的灌胶口，向膜丝容置腔内部灌胶；

所述保护壳环绕设置于离心机和自动紧固装置***，用于在对膜丝容置腔进行离心处理时，防止物件甩出。

进一步地，还包括第一机械手和第二机械手，所述第一机械手用于将膜丝容置腔的一端与可拆卸式接头螺纹连接，还用于将膜丝容置腔从可拆卸式接头上卸下并放置到盘整传输装置上；所述第二机械手用于将膜丝容置腔从盘整传输装置上移动到膜丝封装装置的自动紧固装置上。

进一步地，所述膜丝封头由聚四氟乙烯材料制成，并经过脱模剂处理。

一种使用以上所述的***进行中空纤维膜组件自动化加工的方法，包括以下步骤：

S1、膜丝装载：通过第一机械手将膜丝容置腔的一端旋入可拆卸式接头，使两者螺纹紧固，向膜丝容置腔中送入一定量的膜丝；

S2、膜丝对齐：启动离心风机，从而使膜丝容置腔中的膜丝端部对齐；离心风机启动一端时间后，激光切割机构将膜丝容置腔另一端露出的膜丝末端进行切割，从而使膜丝的另一端对齐；

S3、膜丝容置腔输送：第一机械手将膜丝容置腔从可拆卸式接头中旋出卸下，并放入盘整输送装置中，通过盘整输送装置将装载有膜丝的膜丝容置腔输送到膜丝封装装置处；

S4、灌胶：第二机械手将装载有膜丝的膜丝容置腔输送到膜丝封装装置的自动紧固装置上，由自动紧固装置固定；封头推送器将两个膜丝封头分别推送至膜丝容置腔的两端并螺纹紧固；自动灌胶机通过膜丝容置腔上的灌胶口，向膜丝容置腔内部灌胶；

S5、离心处理：灌胶完毕后，封头推送器抽离，并启动离心机以对膜丝容置腔进行离心处理；离心处理一段时间后，封头推送器将膜丝封头从膜丝容置腔上卸下，第二机械手将膜丝容置腔取出；

S6、干燥和成型：将灌胶后的膜丝容置腔自然干燥，胶体完全固化后利用机器自动进行端头切割和拧盖工艺。

本发明与传统的中空纤维膜组件加工工艺相比，减少了人工干预的环节。通过对膜丝容置腔的结构改造，利用自动化设备实现了膜丝束的对齐环节和灌胶封装环节，从而大大提高了中空纤维膜组件的生产效率。本发明实现了中空纤维膜组件的自动化生产，整个生产过程人工干预较少，通过设备可以对膜组件的生产过程精确化操控；该方法简单，使用耗材少，可应用于多种膜分离组件的制造加工。

附图说明

图1是本发明实施例一中的膜丝装填装置的工作原理图。

图2是本发明实施例一中的盘整传输装置的结构示意图。

图3是本发明实施例一种的膜丝封装装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体的实施例对发明的技术方案进行详细说明。

实施例一

如图1至图3所示，本发明提供的一种中空纤维膜组件的自动化加工***包括：膜丝容置腔1、膜丝装填装置、盘整传输装置和膜丝封装装置，所述膜丝装填装置和膜丝封装装置分别设置于盘整传输装置的两端；

其中，所述膜丝容置腔1是中空纤维膜组件的外壳主体部分，是中空纤维膜组件生产过程中常用到的模具，在本实施例中，对膜丝容置腔1的结构进行了改进，以实现生产自动化。具体地，在本实施例中，所述膜丝容置腔1中设有一个或多个沿轴向贯通的孔洞，所述孔洞用于放置膜丝；膜丝容置腔1的两端设有外螺纹；膜丝容置腔1的侧面开设有灌胶口，所述灌胶口用于供膜丝封装装置进行灌胶封装。

所述膜丝装填装置用于将放置于膜丝容置腔1中的若干膜丝进行两端对齐；所述膜丝封装装置用于对膜丝容置腔1进行灌胶封装；所述盘整传输装置用于将膜丝容置腔1从膜丝装填装置输送至膜丝封装装置。

如图1所示，所述膜丝装填装置包括激光切割机构2、离心风机4和可拆卸式接头6；所述可拆卸式接头6的一端通过密封管路与离心风机4的抽风口连接，可拆卸式接头6的另一端设有内螺纹，用于与膜丝容置腔1的一端可拆卸地螺纹连接；可拆卸式接头6内设有沿截面布置的金属丝网3，所述金属丝网3的网眼小于膜丝的直径，用于阻挡膜丝；所述激光切割机构2设置于可拆卸式接头6的相对面，用于对膜丝容置腔1另一端露出的膜丝末端进行切割。

如图2所示，所述盘整传输装置包括多个传动辊10和安装于传动辊10上的传送皮带8，所述传动辊10由电机同步传动，驱动传送皮带8传动；所述传送皮带8上设有用于固定膜丝容置腔1的卡槽9。

如图3所示，所述膜丝封装装置包括自动灌胶机14、保护壳11、自动紧固装置12、膜丝封头16、封头推送器13和离心机15。

所述自动紧固装置12连接于离心机15上，用于将膜丝容置腔1与离心机15固定，以进行离心处理；

所述膜丝封头16呈盖体状，其内侧壁上设有内螺纹；本实施例中所述膜丝封头16由聚四氟乙烯材料制成，并经过脱模剂处理，脱模剂不与环氧树脂胶水结合，可以使环氧树脂不粘接于膜丝封头16之上，具体可以采用聚硅氧烷等表面活性材料作为脱模剂。

所述封头推送器13用于将两个膜丝封头16分别螺纹紧固于膜丝容置腔1的两端，以及用于将膜丝封头16从膜丝容置腔1上卸下；

所述自动灌胶机14包括胶罐和灌胶头，用于通过膜丝容置腔1上的灌胶口，向膜丝容置腔1内部灌胶；

所述保护壳11环绕设置于离心机15和自动紧固装置12***，用于在对膜丝容置腔1进行离心处理时，防止物件甩出。

进一步地，本发明实施例提供的中空纤维膜组件的自动化加工***还包括第一机械手5和第二机械手，所述第一机械手5用于将膜丝容置腔1的一端与可拆卸式接头6螺纹连接，还用于将膜丝容置腔1从可拆卸式接头6上卸下并放置到盘整传输装置上；所述第二机械手用于将膜丝容置腔1从盘整传输装置上移动到膜丝封装装置的自动紧固装置12上。

本实施例的工作过程及工作原理如下：

首先，第一机械手5将膜丝容置腔1的一端旋入可拆卸式接头6，使两者螺纹紧固。接着，人工向膜丝容置腔1中送入一定量的膜丝，膜丝的长度略长于膜丝容置腔1。然后启动离心风机4，在密封管路内形成负压，从而使膜丝容置腔1中的膜丝向可拆卸式接头6的一端运动；由于可拆卸式接头6内设有能够将膜丝挡住的金属丝网3，从而实现了膜丝的一端对齐。通过离心风机4的抽吸预紧，膜丝在膜丝容置腔1中的排布会更加均匀，且被刚性化，能够大幅避免膜丝在后续的灌胶过程中变形或损坏。离心风机4启动一端时间后，激光切割机构2将膜丝容置腔1另一端露出的膜丝末端进行切割，从而实现膜丝的另一端对齐。至此，膜丝的装载和对齐工作完成，第一机械手5将膜丝容置腔1从可拆卸式接头6中旋出卸下，并放入盘整输送装置中。

所述盘整输送装置上的卡槽9将膜丝容置腔1规则排列并固定，进而将装载有膜丝的膜丝容置腔1输送到膜丝封装装置处。

第二机械手将装载有膜丝的膜丝容置腔1输送到膜丝封装装置的自动紧固装置12，所述自动紧固装置12自动将膜丝容置腔1锁紧固定。接着，封头推送器13将两个膜丝封头16分别推送至膜丝容置腔1的两端并螺纹紧固。然后，自动灌胶机14通过膜丝容置腔1上的灌胶口，向膜丝容置腔1内部灌胶；灌胶完毕后，封头推送器13抽离，并启动离心机15以对膜丝容置腔1进行离心处理，使膜丝容置腔1内的胶体充分均匀分布。离心处理一段时间后，封头推送器13将膜丝封头16从膜丝容置腔1上卸下，第二机械手将膜丝容置腔1取出。

最后，将灌胶后的膜丝容置腔1放置在架子上自然干燥，胶体完全固化后利用机器自动进行端头切割和拧盖工艺，从而完成组件制造过程。

本实施中，所有机构运动都可以采取电脑自动化控制，实现了高质量中空纤维膜组件的自动化生产；使用本实施例的***生产的膜组件具有内部膜丝排布均匀的特点，同时由于中空纤维膜丝被刚性化，因此极大地改善了灌胶过程带来的膜丝变形和损坏问题。本实施例适用于生产多种形式的膜组件，可广泛用于生产海水淡化用膜组件、透析用膜组件、除湿用膜组件等。

实施例二

本实施例提供了一种使用实施例一所述的***进行中空纤维膜组件自动化加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、膜丝装载：通过第一机械手5将膜丝容置腔1的一端旋入可拆卸式接头6，使两者螺纹紧固，向膜丝容置腔1中送入一定量的膜丝；

S2、膜丝对齐：启动离心风机4，从而使膜丝容置腔1中的膜丝端部对齐；离心风机4启动一端时间后，激光切割机构2将膜丝容置腔1另一端露出的膜丝末端进行切割，从而使膜丝的另一端对齐；

S3、膜丝容置腔输送：第一机械手5将膜丝容置腔1从可拆卸式接头6中旋出卸下，并放入盘整输送装置中，通过盘整输送装置将装载有膜丝的膜丝容置腔1输送到膜丝封装装置处；

S4、灌胶：第二机械手将装载有膜丝的膜丝容置腔1输送到膜丝封装装置的自动紧固装置12上，由自动紧固装置12固定；封头推送器13将两个膜丝封头16分别推送至膜丝容置腔1的两端并螺纹紧固；自动灌胶机14通过膜丝容置腔1上的灌胶口，向膜丝容置腔1内部灌胶；

S5、离心处理：灌胶完毕后，封头推送器13抽离，并启动离心机15以对膜丝容置腔1进行离心处理；离心处理一段时间后，封头推送器13将膜丝封头16从膜丝容置腔1上卸下，第二机械手将膜丝容置腔取出；

S6、干燥和成型：将灌胶后的膜丝容置腔1自然干燥，胶体完全固化后利用机器自动进行端头切割和拧盖工艺。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种中空纤维膜组件的自动化加工***，其特征在于，包括：膜丝容置腔、膜丝装填装置、盘整传输装置和膜丝封装装置，所述膜丝装填装置和膜丝封装装置分别设置于盘整传输装置的两端；

所述膜丝容置腔中设有一个或多个沿轴向贯通的孔洞，所述孔洞用于放置膜丝；膜丝容置腔的两端设有外螺纹；膜丝容置腔的侧面开设有灌胶口，所述灌胶口用于供膜丝封装装置进行灌胶封装；

所述膜丝装填装置用于将放置于膜丝容置腔中的若干膜丝进行两端对齐；所述膜丝封装装置用于对膜丝容置腔进行灌胶封装；所述盘整传输装置用于将膜丝容置腔从膜丝装填装置输送至膜丝封装装置；

所述膜丝装填装置包括激光切割机构、离心风机和可拆卸式接头；所述可拆卸式接头的一端通过密封管路与离心风机的抽风口连接，可拆卸式接头的另一端设有内螺纹，用于与膜丝容置腔的一端可拆卸地螺纹连接；可拆卸式接头内设有沿截面布置的金属丝网，所述金属丝网的网眼小于膜丝的直径；所述激光切割机构用于对膜丝容置腔另一端露出的膜丝末端进行切割。

2.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件的自动化加工***，其特征在于，所述盘整传输装置包括多个传动辊和安装于传动辊上的传送皮带，所述传动辊由电机同步传动，驱动传送皮带传动；所述传送皮带上设有用于固定膜丝容置腔的卡槽。

3.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件的自动化加工***，其特征在于，所述膜丝封装装置包括自动灌胶机、保护壳、自动紧固装置、膜丝封头、封头推送器和离心机；

所述自动紧固装置连接于离心机上，用于将膜丝容置腔与离心机固定，以进行离心处理；

所述膜丝封头呈盖体状，其内侧壁上设有内螺纹；

所述封头推送器用于将两个膜丝封头分别螺纹紧固于膜丝容置腔的两端，以及用于将膜丝封头从膜丝容置腔上卸下；

所述自动灌胶机用于通过膜丝容置腔上的灌胶口，向膜丝容置腔内部灌胶；

所述保护壳环绕设置于离心机和自动紧固装置***，用于在对膜丝容置腔进行离心处理时，防止物件甩出。

4.根据权利要求3所述的中空纤维膜组件的自动化加工***，其特征在于，还包括第一机械手和第二机械手，所述第一机械手用于将膜丝容置腔的一端与可拆卸式接头螺纹连接，还用于将膜丝容置腔从可拆卸式接头上卸下并放置到盘整传输装置上；所述第二机械手用于将膜丝容置腔从盘整传输装置上移动到膜丝封装装置的自动紧固装置上。

5.根据权利要求3所述的中空纤维膜组件的自动化加工***，其特征在于，所述膜丝封头由聚四氟乙烯材料制成，并经过脱模剂处理。

6.一种使用权利要求4所述的***进行中空纤维膜组件自动化加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、膜丝装载：通过第一机械手将膜丝容置腔的一端旋入可拆卸式接头，使两者螺纹紧固，向膜丝容置腔中送入一定量的膜丝；

S2、膜丝对齐：启动离心风机，从而使膜丝容置腔中的膜丝端部对齐；离心风机启动一端时间后，激光切割机构将膜丝容置腔另一端露出的膜丝末端进行切割，从而使膜丝的另一端对齐；

S3、膜丝容置腔输送：第一机械手将膜丝容置腔从可拆卸式接头中旋出卸下，并放入盘整输送装置中，通过盘整输送装置将装载有膜丝的膜丝容置腔输送到膜丝封装装置处；

S4、灌胶：第二机械手将装载有膜丝的膜丝容置腔输送到膜丝封装装置的自动紧固装置上，由自动紧固装置固定；封头推送器将两个膜丝封头分别推送至膜丝容置腔的两端并螺纹紧固；自动灌胶机通过膜丝容置腔上的灌胶口，向膜丝容置腔内部灌胶；

S5、离心处理：灌胶完毕后，封头推送器抽离，并启动离心机以对膜丝容置腔进行离心处理；离心处理一段时间后，封头推送器将膜丝封头从膜丝容置腔上卸下，第二机械手将膜丝容置腔取出；

S6、干燥和成型：将灌胶后的膜丝容置腔自然干燥，胶体完全固化后利用机器自动进行端头切割和拧盖工艺。