專利名稱：一種拉伸-熱定型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中空纖維膜制造設(shè)備技術(shù)，具體為ー種拉伸-熱定型裝置。該裝置主要用于制備中空纖維膜。
背景技術(shù)：
中空纖維膜是分離膜中的重要品種之一，因其裝填密度大、不需要支撐材料、生產(chǎn)エ藝簡單、裝置可小型化等諸多優(yōu)點在膜分離技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。拉伸成孔法是制備分離膜材料的重要方法之一。一般以聚烯烴類材料制備的中空纖維膜都采用單軸拉伸制孔的方法。如經(jīng)熔融紡絲得到的聚丙烯中空纖維在低于高分子的熔融溫度、高于起始的退火溫度下進(jìn)行拉伸、熱定型，可以形成具有狹長縫隙的多孔互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的聚丙烯中空纖維微孔濾膜。當(dāng)采用多機(jī)臺連續(xù)拉伸、熱定型エ藝吋，中空纖維膜容易被拉伸輥擠壓變形，影響其圓整度，以致影響其加工后的膜組件的流體力學(xué)性能；常規(guī)間歇法制備中空纖維膜的拉伸、熱定型裝置容易保持中空纖維原有的圓整度，但隨著拉伸過程的進(jìn)行，
所需拉伸溫度的不斷調(diào)整比較困難，限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計ー種拉伸-熱定型裝置。該裝置用于制備中空纖維膜，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可滿足聚丙烯、聚こ烯膜材料以及其它依賴于拉伸致孔的熱致相中空纖維膜的拉伸、熱定型エ藝要求，容易實現(xiàn)程序化控制，可保證所得中空纖維膜具有良好的分離性能，并同時具有優(yōu)良的圓整度。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計ー種拉伸-熱定型裝置，該裝置用于制備中空纖維膜，由機(jī)架和安裝在機(jī)架上的拉伸系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和傳動控制系統(tǒng)組成，其特征在于加熱系統(tǒng)位于拉伸系統(tǒng)的上方；所述拉伸系統(tǒng)包括一根正反絲杠、三根光杠和左右対稱的兩套拉伸機(jī)構(gòu)；所述三根光杠包括水平安裝、空間相互平行的前、后和下三根光杠，從光杠的端面或側(cè)面看，三根光杠構(gòu)成倒三角形布置，正反絲杠位于該倒三角形的形心，并與傳動控制系統(tǒng)連接；所述拉伸機(jī)構(gòu)包括定位套管、絲杠套管、拉伸導(dǎo)桿和絲束掛鉤； 正反絲杠安裝在機(jī)架上，在正反絲杠的正反螺紋處分別安裝有左右絲杠套管，定位套管安裝在下光杠上，安裝位置與左右絲杠套管安裝位置垂直對齊，拉伸導(dǎo)桿的下端穿過絲杠套管安裝在定位套管上，絲束掛鉤安裝在拉伸導(dǎo)桿的上端；
所述加熱系統(tǒng)主要由一個加熱箱和與其連接的左右兩套絲杠升降機(jī)構(gòu)組成；絲杠升降機(jī)構(gòu)主要由升降絲杠和絲杠套管組成，所述升降絲杠分別垂直安裝在機(jī)架的上部兩側(cè)，絲杠套管分別套在升降絲杠上，并且絲杠套管與加熱箱的兩側(cè)相連接；由傳動機(jī)構(gòu)控制升降絲杠同向旋轉(zhuǎn)，帶動加熱箱上下運動或者定時停留；所述加熱箱的中部為倒置的凹槽，凹槽內(nèi)的頂部安裝有遠(yuǎn)紅外加熱板；所述凹槽的深度和寬度與所述拉伸導(dǎo)桿的長度和直徑匹配設(shè)計，凹槽的長度與所述拉伸導(dǎo)桿的最大拉伸距離相匹配。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明拉伸-熱定型裝置設(shè)計了可以上下移動，并在其高度方向的中部設(shè)有倒置凹槽型的加熱箱，凹槽內(nèi)的頂部裝有遠(yuǎn)紅外加熱板，加熱箱中的中空纖維可以在具有溫度梯度場的環(huán)境中進(jìn)行拉伸-熱定型，可保證所得中空纖維膜具有良好的分離性能，并同時具有優(yōu)良的圓整度，且結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可滿足聚丙烯、聚乙烯膜材料以及其它依賴于拉伸致孔的熱致相中空纖維膜的拉伸、熱定型工藝要求，容易實現(xiàn)程序化控制。


圖I為本發(fā)明拉伸-熱定型裝置一種實施例的組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明拉伸-熱定型裝置一種實施例的拉伸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中，(a)為拉伸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；(b)為拉伸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)左視示意圖3為本發(fā)明拉伸-熱定型裝置一種實施例的加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中，(a)為加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；(b)為加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)左視不意圖；(c)為加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)右視意圖4為本發(fā)明拉伸-熱定型裝置一種實施例的熱箱結(jié)構(gòu)示意圖。其中，Ca)為加熱箱結(jié)構(gòu)示意圖；(b)為加熱箱A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；(c)為加熱箱結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明。具體實施例只是為了進(jìn)一步清楚說明本發(fā)明拉伸-熱定型裝置的具體結(jié)構(gòu)，不構(gòu)成對本申請權(quán)利要求的限制。本發(fā)明設(shè)計的拉伸-熱定型裝置(簡稱裝置，參見圖1-4)用于制備中空纖維膜，由機(jī)架3和安裝在機(jī)架3上的拉伸系統(tǒng)I、加熱系統(tǒng)2和傳動控制系統(tǒng)組成，其特征在于加熱系統(tǒng)2位于拉伸系統(tǒng)I的上方(參見圖I);所述拉伸系統(tǒng)包括一根正反絲杠11、三根光杠16 和左右對稱的兩套拉伸機(jī)構(gòu)；所述三根光杠16包括水平安裝、空間相互平行的前、后和下三根光杠161、162和163，從光杠16的端面或側(cè)面看，三根光杠16構(gòu)成倒三角形布置，正反絲杠11位于該倒三角形的形心，并與傳動控制系統(tǒng)連接；所述光杠16均具有支撐作用， 其中下光杠163同時還具有對左右拉伸導(dǎo)桿14、14’的定向作用(參見圖2);所述左右拉伸機(jī)構(gòu)包括左右定位套管12、12’、左右絲杠套管13、13’、左右拉伸導(dǎo)桿14、14’和左右絲束掛鉤15、15’;正反絲杠11安裝在機(jī)架3左右兩端、在正反絲杠11的正反螺紋處分別安裝有左右絲杠套管13、13’，左右定位套管12、12’安裝在下光杠163上，安裝位置與左右絲杠套管
13、13’安裝位置垂直對齊，左右拉伸導(dǎo)桿14、14’的下端分別穿過左右絲杠套管13、13’、并分別安裝左右定位套管12、12’上，左右絲束掛鉤15、15’分別安裝在左右拉伸導(dǎo)桿14、14’ 的上端。本發(fā)明所述傳動控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)。所述加熱系統(tǒng)2主要由一個加熱箱21和與其連接的左右兩套絲杠升降機(jī)構(gòu)組成； 絲杠升降機(jī)構(gòu)主要由左右兩套升降絲杠22、22’和絲杠套管23、23’組成(參見圖3、4);所述左右升降絲杠22、22’分別垂直安裝在機(jī)架3的上部兩側(cè)，左右絲杠套管23、23’分別套在左右單向絲杠22、22’上，并且左右絲杠套管23、23’分別與加熱箱21的兩側(cè)相連接；由傳動控制系統(tǒng)控制左右升降絲杠22、22^同向旋轉(zhuǎn)，帶動加熱箱2向上或向下運動或者定時停留；所述的加熱箱21的中部為倒置的凹槽24，凹槽24內(nèi)的頂部安裝有遠(yuǎn)紅外加熱板25 ； 所述凹槽24的深度和寬度與所述的左右拉伸導(dǎo)桿14、14’的長(高)度和直徑匹配設(shè)計，凹槽24的長度與所述的左右拉伸導(dǎo)桿14、14’的最大拉伸距離相匹配(參見圖3)。本發(fā)明加熱箱21本身為現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明裝置設(shè)計的正反絲杠11為兩端具有正反螺紋的絲杠，正反絲杠11的轉(zhuǎn)動可同時控制對稱安裝的左右兩個拉伸導(dǎo)桿14、lf的左右反向移動。當(dāng)正反絲杠11沿某ー個方向旋轉(zhuǎn)時，正反螺紋同時都會做反向轉(zhuǎn)動，一個做正向轉(zhuǎn)動，另ー個做反向轉(zhuǎn)動；或者一個做反向轉(zhuǎn)動，另ー個做正向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動兩個拉伸導(dǎo)桿14、14’做反向(相互遠(yuǎn)離) 移動、或相向(均向中心)移動，實現(xiàn)拉伸或復(fù)位的功能。所述前、后和下三根支撐光杠161、 162和163水平安裝，空間上(光杠16端面或側(cè)面看)構(gòu)成倒三角形布置，正反絲杠11位于該倒三角形的形心，并與傳動控制系統(tǒng)連接，大大減小了正反絲杠11的轉(zhuǎn)動阻力，使拉伸導(dǎo)桿14、14'左右移動自由，便于拉伸過程的實現(xiàn)和控制，降低了能耗，延長了拉伸-熱處理裝置的使用壽命。本發(fā)明裝置的左右拉伸導(dǎo)桿14、14’的下端分別穿過左右絲杠套管13、13’，并分別與下光杠163上的左右定位套管12、12'相連接，以使拉伸導(dǎo)桿14、14'只可左右移動， 且移動更平穩(wěn)，同時也不能上下移動或竄動。為了避免誤操作，損壞機(jī)器，本發(fā)明裝置的進(jìn)ー步特征是在所述兩根拉伸導(dǎo)桿14、 14'之間允許的最大エ藝距離和最小エ藝距離相對應(yīng)位置的光杠163上設(shè)置行程開關(guān)。所述行程開關(guān)的位置是可以移動，即可以根據(jù)拉伸エ藝的要求在光杠上左右移動后再固定， 方便控制中空纖維膜的拉伸比。同樣道理，為了確保裝置運行安全，本發(fā)明裝置的進(jìn)ー步特征是在所述加熱箱21 下降最低位置和上升最高位置對應(yīng)的機(jī)架3上安裝行程開關(guān)。本發(fā)明的中空纖維膜拉伸-熱定型裝置實現(xiàn)了在一臺設(shè)備上完成不同拉伸速度、 不同拉伸倍數(shù)和與之相匹配的不同溫度要求下的中空纖維拉伸-熱定型過程；本發(fā)明容易實現(xiàn)程序化控制，可用于制備品質(zhì)優(yōu)良的聚烯烴以及需要拉伸致孔的其它熱致相中空纖維分離膜。
本發(fā)明裝置的工作原理和過程是在拉伸-熱定型加工時，首先將成絞的聚丙烯中空纖維原絲絲束掛在左右絲束掛鉤15、15'上，然后指令加熱箱21開始升溫，達(dá)到エ藝預(yù)定溫度后，拉伸系統(tǒng)I的正反絲杠11開始緩慢旋轉(zhuǎn)，左右兩個絲杠套管13、13’及固定在上面的左右拉伸導(dǎo)桿14、14'分別向左右(分離)移動，纖維在室溫下開始拉伸，根據(jù)拉伸エ藝的要求，控制拉伸倍數(shù)和拉伸速度；室溫拉伸結(jié)束后，控制加熱箱21上下位置的左右升降絲杠22、22'也開啟后旋轉(zhuǎn)，通過絲杠套管23、23'使已加熱的加熱箱21向下移動，加熱箱21 的凹槽24自上而下逐步罩住左右絲束掛鉤15、15'、被拉伸的聚丙烯中空纖維原絲及左右拉伸導(dǎo)桿14、14'的上半部分，根據(jù)拉伸-熱定型エ藝對不斷提高的溫度要求，可以控制加熱箱21的下降速度、或/和控制在某ーエ藝溫度下的停留時間，即可使中空纖維逐漸出現(xiàn)所要求的拉伸微孔；由于熱空氣密度小，冷空氣密度大，冷空氣不易向上流動，在所述凹槽 24內(nèi)沿豎直方向向上會形成ー個溫度越來越高的溫度梯度場。拉伸-熱定型過程中隨著加熱箱21的向下移動，可以良好滿足隨著拉伸-熱定型的進(jìn)行需要越來越高溫度梯度場的 エ藝要求。然后反向操作，再使加熱箱21上升復(fù)位，左右拉伸導(dǎo)桿14、14'分別向中心(相聚)移動，即可從左右絲束掛鉤15、15'上取下產(chǎn)品聚丙烯中空纖維微孔濾膜。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種拉伸-熱定型裝置，該裝置用于制備中空纖維膜，由機(jī)架和安裝在機(jī)架上的拉伸系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和傳動控制系統(tǒng)組成，其特征在于加熱系統(tǒng)位于拉伸系統(tǒng)的上方；所述拉伸系統(tǒng)包括一根正反絲杠、三根光杠和左右對稱的兩套拉伸機(jī)構(gòu)；所述三根光杠包括水平安裝、空間相互平行的前、后和下三根光杠，從光杠的端面或側(cè)面看，三根光杠構(gòu)成倒三角形布置，正反絲杠位于該倒三角形的形心，并與傳動控制系統(tǒng)連接；所述拉伸機(jī)構(gòu)包括定位套管、絲杠套管、拉伸導(dǎo)桿和絲束掛鉤；正反絲杠安裝在機(jī)架上，在正反絲杠的正反螺紋處分別安裝有左右絲杠套管，定位套管安裝在下光杠上，安裝位置與左右絲杠套管安裝位置垂直對齊，拉伸導(dǎo)桿的下端穿過絲杠套管安裝在定位套管上，絲束掛鉤安裝在拉伸導(dǎo)桿的上端;所述加熱系統(tǒng)主要由一個加熱箱和與其連接的左右兩套絲杠升降機(jī)構(gòu)組成；絲杠升降機(jī)構(gòu)主要由升降絲杠和絲杠套管組成，所述升降絲杠分別垂直安裝在機(jī)架的上部兩側(cè)，絲杠套管分別套在升降絲杠上，并且絲杠套管與加熱箱的兩側(cè)相連接；由傳動控制系統(tǒng)控制升降絲杠同向旋轉(zhuǎn)，帶動加熱箱上下運動或者定時停留；所述加熱箱的中部為倒置的凹槽， 凹槽內(nèi)的頂部安裝有遠(yuǎn)紅外加熱板；所述凹槽的深度和寬度與所述拉伸導(dǎo)桿的長度和直徑匹配設(shè)計，凹槽的長度與所述拉伸導(dǎo)桿的最大拉伸距離相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉伸-熱定型裝置，其特征在于在所述兩根拉伸導(dǎo)桿之間允許的最大工藝距離和最小工藝距離相對應(yīng)位置的光杠上設(shè)置行程開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉伸-熱定型裝置，其特征在于在所述加熱箱下降最低位置和上升最高位置對應(yīng)的機(jī)架上安裝行程開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉伸-熱定型裝置，其特征在于根據(jù)拉伸-熱定型工藝對不斷提高的溫度要求，可以控制加熱箱的下降速度、或/和控制在某一工藝溫度下的停留時間，在所述凹槽內(nèi)沿豎直方向向上會形成一個溫度越來越高的溫度梯度場。
全文摘要
本發(fā)明公開一種拉伸-熱定型裝置，該裝置用于制備中空纖維膜，由機(jī)架和安裝在機(jī)架上的拉伸系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和傳動控制系統(tǒng)組成，其特征在于加熱系統(tǒng)位于拉伸系統(tǒng)的上方；所述拉伸系統(tǒng)包括一根正反絲杠、三根光杠和左右對稱的兩套拉伸機(jī)構(gòu)；三根光杠構(gòu)成倒三角形布置，正反絲杠位于該倒三角形的形心，并與傳動控制系統(tǒng)連接；所述加熱系統(tǒng)主要由一個加熱箱和與其連接的左右兩套絲杠升降機(jī)構(gòu)組成；由傳動控制系統(tǒng)控制升降機(jī)構(gòu)的絲杠同向旋轉(zhuǎn)，帶動加熱箱上下運動或者定時停留；加熱箱的中部為倒置的凹槽，凹槽內(nèi)的頂部安裝有遠(yuǎn)紅外加熱板；凹槽的深度和寬度與拉伸導(dǎo)桿的長度和直徑匹配設(shè)計，凹槽的長度與拉伸導(dǎo)桿最大拉伸距離相匹配。
文檔編號D02J1/22GK102605505SQ201210099989
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者安樹林, 張宇峰, 肖長發(fā), 駱霽月 申請人:天津工業(yè)大學(xué)