穿孔機(jī)和對(duì)膜進(jìn)行穿孔的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體上涉及對(duì)膜進(jìn)行穿孔，所述膜特別地旨在應(yīng)用在用于液體(諸如，廢水處理中的廢水)充氧的通風(fēng)裝置中。在這種應(yīng)用中，加壓氣體(例如，空氣或其它含氧氣體)被迫使穿過(guò)膜中的穿孔，同時(shí)發(fā)生液體的微泡曝氣。已穿孔的膜還可以用作過(guò)濾膜等。
[0002]本發(fā)明在第一方面中涉及通過(guò)穿孔機(jī)對(duì)膜進(jìn)行穿孔的方法。本發(fā)明在第二方面中涉及一種用于對(duì)由熱塑塑料制成的膜進(jìn)行穿孔的穿孔機(jī)，其中，穿孔機(jī)包括至少一根針和支承件。支承件布置成用以接收和支承所述膜，其中，所述至少一根針和支承件分別沿著朝向彼此以及遠(yuǎn)離彼此的方向相互移動(dòng)，與此同時(shí)膜被穿孔。
【背景技術(shù)】
[0003]長(zhǎng)期以來(lái)本領(lǐng)域中就已知用于通風(fēng)裝置的穿孔膜，但是在實(shí)踐中其被證實(shí)難以向用于通風(fēng)裝置的膜提供最優(yōu)的穿孔。通風(fēng)裝置膜及其穿孔(也表示為孔、狹縫等)與廣泛的需求有關(guān)，原因在于穿孔具有一致的尺寸/形狀/功能決定膜適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮功能。因?yàn)榧訅嚎諝鈱⑦x擇穿過(guò)產(chǎn)生小阻力的開(kāi)口，所以膜的功能完全取決于穿孔的一致性。如果開(kāi)口尺寸分布較大，則將面臨這樣的風(fēng)險(xiǎn)，即，過(guò)大的氣泡從某些開(kāi)口排放出來(lái)，而其它開(kāi)口卻沒(méi)有排放任何氣泡。優(yōu)選的是在膜底側(cè)上的空氣壓力盡可能低的情況下工作，以便于節(jié)能并且降低膜上的負(fù)荷，但是同時(shí)需要產(chǎn)生均勻尺寸的空氣泡并且使得所述空氣泡穿過(guò)膜的整個(gè)穿孔表面，傳統(tǒng)上這需要更高的空氣壓力。
[0004]通常使用一根或者若干根針對(duì)這種類型的膜、通風(fēng)裝置膜、過(guò)濾膜等進(jìn)行穿孔，所述針穿過(guò)膜，同時(shí)產(chǎn)生穿孔/孔。在一些應(yīng)用中，自由地安裝膜，而膜必須在留有足夠邊緣的情況下穿透膜，這是因?yàn)槟び捎谄鋸椥远鴵锨?。在其它?yīng)用中，通過(guò)近似軟材料(諸如，橡膠或者泡沫橡膠)支持膜，針在穿透膜之后穿入所述近似軟材料，以確保針已經(jīng)完全穿過(guò)膜。一些膜支承材料至少部分地阻止膜撓曲。所產(chǎn)生的孔/穿孔的形狀變得非常不可預(yù)測(cè)并且差別很大，而且難以獲得所需的一致性。實(shí)際上，往往由于針的末端磨損，因而膜在內(nèi)部以及在底側(cè)處破裂開(kāi)而不是被穿刺，因此現(xiàn)有技術(shù)的孔面臨“撕裂”的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果，空氣難以穿過(guò)孔，此外，各個(gè)孔的尺寸難以受控/不可能受控。
[0005]在US 4，964，992中例示了上述內(nèi)容，該文獻(xiàn)示出了對(duì)膜(S卩，由支承件相應(yīng)地支持的自由安裝的膜)進(jìn)行穿孔的上述兩種不同方式。這種膜是旨在用于除了通風(fēng)之外的其它用途的過(guò)濾膜。需要提及的是，概括地說(shuō)US 4，964，992描述了在按壓針通過(guò)膜之前能夠加熱針，以防止在已經(jīng)拉出針之后孔重新關(guān)閉，這部分地解決了上述問(wèn)題。
[0006]在膜中產(chǎn)生適于通風(fēng)的小孔的另一種方式是使用激光束。然而，這種技術(shù)非常昂貴，另外對(duì)分布非常敏感。必須自由安裝膜，從而不破壞支承件，并且激光束的焦點(diǎn)必須準(zhǔn)確位于膜的下邊緣上，但是膜中的微弱振動(dòng)都將導(dǎo)致孔尺寸出現(xiàn)大變化。
[0007]發(fā)明目的
[0008]本發(fā)明旨在避免現(xiàn)有技術(shù)方法中的上述劣勢(shì)和不足之處，以及提供一種改進(jìn)的方法。
[0009]本發(fā)明的主要目的是提供一種具有如在前言中所限定類型的改進(jìn)方法，所述改進(jìn)方法對(duì)分布不敏感并且使得所產(chǎn)生的孔的尺寸范圍及其小地發(fā)散乃至不發(fā)散。
[0010]本發(fā)明的另一目的是提供一種方法，所述方法簡(jiǎn)單、并且不受操作者經(jīng)驗(yàn)或者由針產(chǎn)生的孔的數(shù)量的影響。
[0011]本發(fā)明的其它目的是提供一種不需要昂貴設(shè)備來(lái)實(shí)施的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)如在前言中限定的方法和穿孔機(jī)至少實(shí)現(xiàn)了主要目的，在各獨(dú)立權(quán)利要求中限定了所述方法和穿孔機(jī)的創(chuàng)造性特征。在各從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于對(duì)膜進(jìn)行穿孔的方法，其中，所述方法包括以下步驟:a)將由熱塑塑料制成的膜放置到支承件上，所述支承件的溫度Tu低于膜的熔化溫度TMM;b)使得所述支承件和溫度T N被加熱到超過(guò)膜的熔化溫度T mm的所述至少一根針沿著朝向彼此的方向移動(dòng)，與此同時(shí)所述至少一根針穿刺膜；c) 一旦所述至少一根針與支承件接觸，則使得所述至少一根針和支承件停止相互移動(dòng)；d)使得所述至少一根針和所述支承件沿著遠(yuǎn)離彼此的方向移動(dòng)；和e)從支承件移除已穿孔的膜。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于對(duì)膜進(jìn)行穿孔的穿孔機(jī)，其特征在于，支承件的溫度Tu低于膜的熔化溫度TMM，并且所述至少一根針的溫度Tn超過(guò)膜的熔化溫度Tmm,其中，穿孔機(jī)包括這樣的機(jī)構(gòu)，一旦所述至少一根針與支承件接觸，則所述機(jī)構(gòu)使得所述至少一根針和支承件停止沿著朝向彼此的方向相互移動(dòng)。
[0015]因此，本發(fā)明是基于這樣的理解的，S卩，通過(guò)每次恰好均在相同位置處使得針和支承件停止相互運(yùn)動(dòng)，將由于膜?？吭谥С屑隙鴮?dǎo)致形成針以及膜的良好限定并且準(zhǔn)確的相互運(yùn)動(dòng)。
[0016]而且，已經(jīng)意識(shí)到的是，已加熱的針和更冷的支承件將在針和支承件之間的接觸點(diǎn)的區(qū)域中使得膜因溫差而受控且良好限定地熔化。因此，穿孔將取決于膜的熔化，而不取決于強(qiáng)有力地穿透膜，也不取決于針的尖頂。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，針相對(duì)于支承件移動(dòng)，這尤其使得借助于例如包括大量徑向伸出針的可旋轉(zhuǎn)單元能夠連續(xù)實(shí)施穿孔(類似于組裝線)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，支承件的熱量傳遞能力高于膜。熱量傳遞能力之間的巨大差異使得降低了這樣時(shí)間段的影響，在所述時(shí)段期間，針和支承件相互接觸以獲得具有特定尺寸的孔。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，針包括圓化自由端部，所述圓化自由端部的半徑小于膜的厚度的一半。因此，相對(duì)鈍的針將在膜中產(chǎn)生良好限定的孔，并且鈍的針不會(huì)如尖頭針一樣對(duì)磨損敏感或者承受與尖頭針一樣多的磨損。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)流體冷卻支承件，以確保支承件沒(méi)有被已加熱的針加熱。
[0021]根據(jù)其余從屬權(quán)利要求以及針對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)造性特征將顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]參照附圖，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，將更全面地理解本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)勢(shì)，其中:
[0023]圖1是膜穿孔之前的針、膜和支承件的示意性剖視側(cè)視圖；
[0024]圖2是對(duì)應(yīng)于圖1的示意性剖視側(cè)視圖，其中，針已經(jīng)使得膜穿孔并且保持與支承件接觸；
[0025]圖3是對(duì)應(yīng)于圖1和2的示意性剖視側(cè)視圖，其中，針和支承件已經(jīng)沿著遠(yuǎn)離彼此的方向移動(dòng)并且顯現(xiàn)出了膜的穿孔；
[0026]圖4是膜的已穿孔的示意性俯視平面圖；
[0027]圖5是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的針和支承件的示意性剖視側(cè)視圖，其中，針和支承件相互間隔開(kāi)；和
[0028]圖6是對(duì)應(yīng)于圖5的示意性剖視側(cè)視圖，其中，針和支承件相互接觸。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明涉及膜(例如，通風(fēng)裝置膜或者過(guò)濾膜)的穿孔。將結(jié)合用于通風(fēng)的膜來(lái)描述本發(fā)明，但絕不限于此。首先參照?qǐng)D1-3，其公開(kāi)了對(duì)由熱塑塑料制成的膜I進(jìn)行本發(fā)明穿孔的不同順序。膜I在穿孔時(shí)在室溫條件下或在周圍溫度條件下可以是柔軟且具有彈性的或者是硬的。膜I在室溫條件下通常是柔軟且具有彈性的。
[0030]用于對(duì)膜I進(jìn)行穿孔的穿孔機(jī)包括支承件3和至少一根針2，所述至少一根針和支承件分別沿著朝向彼此以及遠(yuǎn)離彼此的方向相互移動(dòng)。支承件3布置成在通過(guò)針2對(duì)膜I進(jìn)行穿孔期間接收和支承所述膜I。優(yōu)選的是，所述至少一根針2能夠相對(duì)于支承件3移動(dòng)，還可以設(shè)想相反的情況，其中支承件能夠相對(duì)于所述至少一根針2移動(dòng)，或者所述至少一根針2和所述支承件3 二者分別能夠沿著朝向彼此的方向以及遠(yuǎn)離彼此的方向移動(dòng)。
[0031]穿孔機(jī)優(yōu)選地包括大量針2，其中，所述大量針可以布置成從承載件4平行伸出或者可以布置成從可旋轉(zhuǎn)的承載件徑向伸出。
[0032]在圖1中，膜I放置在支承件3上，并且針2和支承件3被定位成相互間隔開(kāi)。支承件3應(yīng)當(dāng)具有溫度Tu,所述溫度低于膜I的熔化溫度1?。膜I的熔化溫度Tmm取決于所選擇的熱塑塑料。然而，所述熔化溫度通常介于150°C至250°C的范圍內(nèi)。因此，膜I具有與支承件3接觸的第一表面5和面向針2的第二表面6，所述第一表面和所述第二表面優(yōu)選地相互平行。當(dāng)膜I應(yīng)用在通風(fēng)裝置中時(shí)，膜I的第一表面5將優(yōu)選地構(gòu)成膜I的底側(cè)，結(jié)果是膜I的第二表面6將面向液體。膜I的厚度優(yōu)選大于0.5mm并且小于3_。
[0033]此后使得針2和支承件3沿著朝向彼此的方向移動(dòng)，以便通過(guò)針2獲得膜I的穿孔。針2應(yīng)當(dāng)被加熱至超過(guò)膜I的熔化溫度Tmm的溫度T NO
[0034]因此，隨著針穿過(guò)膜1，所述膜將逐漸被局部熔解。例如，可以通過(guò)電或者通過(guò)與熱元件接觸而加熱針。針2的溫度1；通常介于250°C至350°C的范圍內(nèi)。針2的溫度T N優(yōu)選低于膜I的分解溫度TMS，以消除膜在穿孔期間起火的風(fēng)險(xiǎn)。針2的溫度1；優(yōu)選能夠調(diào)節(jié)，以便于能夠在同一穿孔機(jī)中對(duì)由具有不同熔化溫度的不同材料制成的膜進(jìn)行穿孔。
[0035]支承件優(yōu)選由平整且堅(jiān)硬的材料(例如，金屬或陶瓷材料)制成，并且所述至少一根針2的溫度1；優(yōu)選低于支承件3的熔化溫度T UM，以便于消除支承件3在與針2接觸時(shí)變形的風(fēng)險(xiǎn)。
[0036]