专利名称：一种拉伸-热定型装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及中空纤维膜制造设备技术，具体为ー种拉伸-热定型装置。该装置主要用于制备中空纤维膜。
背景技术：
中空纤维膜是分离膜中的重要品种之一，因其装填密度大、不需要支撑材料、生产エ艺简单、装置可小型化等诸多优点在膜分离技术领域得到广泛应用。拉伸成孔法是制备分离膜材料的重要方法之一。一般以聚烯烃类材料制备的中空纤维膜都采用单轴拉伸制孔的方法。如经熔融纺丝得到的聚丙烯中空纤维在低于高分子的熔融温度、高于起始的退火温度下进行拉伸、热定型，可以形成具有狭长缝隙的多孔互联网络的聚丙烯中空纤维微孔滤膜。当采用多机台连续拉伸、热定型エ艺吋，中空纤维膜容易被拉伸辊挤压变形，影响其圆整度，以致影响其加工后的膜组件的流体力学性能；常规间歇法制备中空纤维膜的拉伸、热定型装置容易保持中空纤维原有的圆整度，但随着拉伸过程的进行，
所需拉伸温度的不断调整比较困难，限制了其应用范围。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，设计ー种拉伸-热定型装置。该装置用于制备中空纤维膜，具有结构简单、操作方便，可满足聚丙烯、聚こ烯膜材料以及其它依赖于拉伸致孔的热致相中空纤维膜的拉伸、热定型エ艺要求，容易实现程序化控制，可保证所得中空纤维膜具有良好的分离性能，并同时具有优良的圆整度。本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计ー种拉伸-热定型装置，该装置用于制备中空纤维膜，由机架和安装在机架上的拉伸系统、加热系统和传动控制系统组成，其特征在于加热系统位于拉伸系统的上方；所述拉伸系统包括一根正反丝杠、三根光杠和左右対称的两套拉伸机构；所述三根光杠包括水平安装、空间相互平行的前、后和下三根光杠，从光杠的端面或侧面看，三根光杠构成倒三角形布置，正反丝杠位于该倒三角形的形心，并与传动控制系统连接；所述拉伸机构包括定位套管、丝杠套管、拉伸导杆和丝束挂钩； 正反丝杠安装在机架上，在正反丝杠的正反螺纹处分别安装有左右丝杠套管，定位套管安装在下光杠上，安装位置与左右丝杠套管安装位置垂直对齐，拉伸导杆的下端穿过丝杠套管安装在定位套管上，丝束挂钩安装在拉伸导杆的上端；
所述加热系统主要由一个加热箱和与其连接的左右两套丝杠升降机构组成；丝杠升降机构主要由升降丝杠和丝杠套管组成，所述升降丝杠分别垂直安装在机架的上部两侧，丝杠套管分别套在升降丝杠上，并且丝杠套管与加热箱的两侧相连接；由传动机构控制升降丝杠同向旋转，带动加热箱上下运动或者定时停留；所述加热箱的中部为倒置的凹槽，凹槽内的顶部安装有远红外加热板；所述凹槽的深度和宽度与所述拉伸导杆的长度和直径匹配设计，凹槽的长度与所述拉伸导杆的最大拉伸距离相匹配。与现有技术相比，本发明拉伸-热定型装置设计了可以上下移动，并在其高度方向的中部设有倒置凹槽型的加热箱，凹槽内的顶部装有远红外加热板，加热箱中的中空纤维可以在具有温度梯度场的环境中进行拉伸-热定型，可保证所得中空纤维膜具有良好的分离性能，并同时具有优良的圆整度，且结构简单、操作方便，可满足聚丙烯、聚乙烯膜材料以及其它依赖于拉伸致孔的热致相中空纤维膜的拉伸、热定型工艺要求，容易实现程序化控制。
图I为本发明拉伸-热定型装置一种实施例的组成系统结构示意图2为本发明拉伸-热定型装置一种实施例的拉伸系统结构示意图；其中，(a)为拉伸系统结构示意图；(b)为拉伸系统结构左视示意图3为本发明拉伸-热定型装置一种实施例的加热系统结构示意图；其中，(a)为加热系统结构不意图；(b)为加热系统结构左视不意图；(c)为加热系统结构右视意图4为本发明拉伸-热定型装置一种实施例的热箱结构示意图。其中，Ca)为加热箱结构示意图；(b)为加热箱A-A剖面结构示意图；(c)为加热箱结构俯视示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。具体实施例只是为了进一步清楚说明本发明拉伸-热定型装置的具体结构，不构成对本申请权利要求的限制。本发明设计的拉伸-热定型装置(简称装置，参见图1-4)用于制备中空纤维膜，由机架3和安装在机架3上的拉伸系统I、加热系统2和传动控制系统组成，其特征在于加热系统2位于拉伸系统I的上方(参见图I);所述拉伸系统包括一根正反丝杠11、三根光杠16 和左右对称的两套拉伸机构；所述三根光杠16包括水平安装、空间相互平行的前、后和下三根光杠161、162和163，从光杠16的端面或侧面看，三根光杠16构成倒三角形布置，正反丝杠11位于该倒三角形的形心，并与传动控制系统连接；所述光杠16均具有支撑作用， 其中下光杠163同时还具有对左右拉伸导杆14、14’的定向作用(参见图2);所述左右拉伸机构包括左右定位套管12、12’、左右丝杠套管13、13’、左右拉伸导杆14、14’和左右丝束挂钩15、15’;正反丝杠11安装在机架3左右两端、在正反丝杠11的正反螺纹处分别安装有左右丝杠套管13、13’，左右定位套管12、12’安装在下光杠163上，安装位置与左右丝杠套管
13、13’安装位置垂直对齐，左右拉伸导杆14、14’的下端分别穿过左右丝杠套管13、13’、并分别安装左右定位套管12、12’上，左右丝束挂钩15、15’分别安装在左右拉伸导杆14、14’ 的上端。本发明所述传动控制系统为现有技术。所述加热系统2主要由一个加热箱21和与其连接的左右两套丝杠升降机构组成； 丝杠升降机构主要由左右两套升降丝杠22、22’和丝杠套管23、23’组成(参见图3、4);所述左右升降丝杠22、22’分别垂直安装在机架3的上部两侧，左右丝杠套管23、23’分别套在左右单向丝杠22、22’上，并且左右丝杠套管23、23’分别与加热箱21的两侧相连接；由传动控制系统控制左右升降丝杠22、22^同向旋转，带动加热箱2向上或向下运动或者定时停留；所述的加热箱21的中部为倒置的凹槽24，凹槽24内的顶部安装有远红外加热板25 ； 所述凹槽24的深度和宽度与所述的左右拉伸导杆14、14’的长(高)度和直径匹配设计，凹槽24的长度与所述的左右拉伸导杆14、14’的最大拉伸距离相匹配(参见图3)。本发明加热箱21本身为现有技术。本发明装置设计的正反丝杠11为两端具有正反螺纹的丝杠，正反丝杠11的转动可同时控制对称安装的左右两个拉伸导杆14、lf的左右反向移动。当正反丝杠11沿某ー个方向旋转时，正反螺纹同时都会做反向转动，一个做正向转动，另ー个做反向转动；或者一个做反向转动，另ー个做正向转动，进而带动两个拉伸导杆14、14’做反向(相互远离) 移动、或相向(均向中心)移动，实现拉伸或复位的功能。所述前、后和下三根支撑光杠161、 162和163水平安装，空间上(光杠16端面或侧面看)构成倒三角形布置，正反丝杠11位于该倒三角形的形心，并与传动控制系统连接，大大减小了正反丝杠11的转动阻力，使拉伸导杆14、14'左右移动自由，便于拉伸过程的实现和控制，降低了能耗，延长了拉伸-热处理装置的使用寿命。本发明装置的左右拉伸导杆14、14’的下端分别穿过左右丝杠套管13、13’，并分别与下光杠163上的左右定位套管12、12'相连接，以使拉伸导杆14、14'只可左右移动， 且移动更平稳，同时也不能上下移动或窜动。为了避免误操作，损坏机器，本发明装置的进ー步特征是在所述两根拉伸导杆14、 14'之间允许的最大エ艺距离和最小エ艺距离相对应位置的光杠163上设置行程开关。所述行程开关的位置是可以移动，即可以根据拉伸エ艺的要求在光杠上左右移动后再固定， 方便控制中空纤维膜的拉伸比。同样道理，为了确保装置运行安全，本发明装置的进ー步特征是在所述加热箱21 下降最低位置和上升最高位置对应的机架3上安装行程开关。本发明的中空纤维膜拉伸-热定型装置实现了在一台设备上完成不同拉伸速度、 不同拉伸倍数和与之相匹配的不同温度要求下的中空纤维拉伸-热定型过程；本发明容易实现程序化控制，可用于制备品质优良的聚烯烃以及需要拉伸致孔的其它热致相中空纤维分离膜。
本发明装置的工作原理和过程是在拉伸-热定型加工时，首先将成绞的聚丙烯中空纤维原丝丝束挂在左右丝束挂钩15、15'上，然后指令加热箱21开始升温，达到エ艺预定温度后，拉伸系统I的正反丝杠11开始缓慢旋转，左右两个丝杠套管13、13’及固定在上面的左右拉伸导杆14、14'分别向左右(分离)移动，纤维在室温下开始拉伸，根据拉伸エ艺的要求，控制拉伸倍数和拉伸速度；室温拉伸结束后，控制加热箱21上下位置的左右升降丝杠22、22'也开启后旋转，通过丝杠套管23、23'使已加热的加热箱21向下移动，加热箱21 的凹槽24自上而下逐步罩住左右丝束挂钩15、15'、被拉伸的聚丙烯中空纤维原丝及左右拉伸导杆14、14'的上半部分，根据拉伸-热定型エ艺对不断提高的温度要求，可以控制加热箱21的下降速度、或/和控制在某ーエ艺温度下的停留时间，即可使中空纤维逐渐出现所要求的拉伸微孔；由于热空气密度小，冷空气密度大，冷空气不易向上流动，在所述凹槽 24内沿竖直方向向上会形成ー个温度越来越高的温度梯度场。拉伸-热定型过程中随着加热箱21的向下移动，可以良好满足随着拉伸-热定型的进行需要越来越高温度梯度场的 エ艺要求。然后反向操作，再使加热箱21上升复位，左右拉伸导杆14、14'分别向中心(相聚)移动，即可从左右丝束挂钩15、15'上取下产品聚丙烯中空纤维微孔滤膜。本发明未述及之处适用于现有技术。
权利要求
1.一种拉伸-热定型装置，该装置用于制备中空纤维膜，由机架和安装在机架上的拉伸系统、加热系统和传动控制系统组成，其特征在于加热系统位于拉伸系统的上方；所述拉伸系统包括一根正反丝杠、三根光杠和左右对称的两套拉伸机构；所述三根光杠包括水平安装、空间相互平行的前、后和下三根光杠，从光杠的端面或侧面看，三根光杠构成倒三角形布置，正反丝杠位于该倒三角形的形心，并与传动控制系统连接；所述拉伸机构包括定位套管、丝杠套管、拉伸导杆和丝束挂钩；正反丝杠安装在机架上，在正反丝杠的正反螺纹处分别安装有左右丝杠套管，定位套管安装在下光杠上，安装位置与左右丝杠套管安装位置垂直对齐，拉伸导杆的下端穿过丝杠套管安装在定位套管上，丝束挂钩安装在拉伸导杆的上端;所述加热系统主要由一个加热箱和与其连接的左右两套丝杠升降机构组成；丝杠升降机构主要由升降丝杠和丝杠套管组成，所述升降丝杠分别垂直安装在机架的上部两侧，丝杠套管分别套在升降丝杠上，并且丝杠套管与加热箱的两侧相连接；由传动控制系统控制升降丝杠同向旋转，带动加热箱上下运动或者定时停留；所述加热箱的中部为倒置的凹槽， 凹槽内的顶部安装有远红外加热板；所述凹槽的深度和宽度与所述拉伸导杆的长度和直径匹配设计，凹槽的长度与所述拉伸导杆的最大拉伸距离相匹配。
2.根据权利要求I所述的拉伸-热定型装置，其特征在于在所述两根拉伸导杆之间允许的最大工艺距离和最小工艺距离相对应位置的光杠上设置行程开关。
3.根据权利要求I所述的拉伸-热定型装置，其特征在于在所述加热箱下降最低位置和上升最高位置对应的机架上安装行程开关。
4.根据权利要求I所述的拉伸-热定型装置，其特征在于根据拉伸-热定型工艺对不断提高的温度要求，可以控制加热箱的下降速度、或/和控制在某一工艺温度下的停留时间，在所述凹槽内沿竖直方向向上会形成一个温度越来越高的温度梯度场。
全文摘要
本发明公开一种拉伸-热定型装置，该装置用于制备中空纤维膜，由机架和安装在机架上的拉伸系统、加热系统和传动控制系统组成，其特征在于加热系统位于拉伸系统的上方；所述拉伸系统包括一根正反丝杠、三根光杠和左右对称的两套拉伸机构；三根光杠构成倒三角形布置，正反丝杠位于该倒三角形的形心，并与传动控制系统连接；所述加热系统主要由一个加热箱和与其连接的左右两套丝杠升降机构组成；由传动控制系统控制升降机构的丝杠同向旋转，带动加热箱上下运动或者定时停留；加热箱的中部为倒置的凹槽，凹槽内的顶部安装有远红外加热板；凹槽的深度和宽度与拉伸导杆的长度和直径匹配设计，凹槽的长度与拉伸导杆最大拉伸距离相匹配。
文档编号D02J1/22GK102605505SQ201210099989
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者安树林, 张宇峰, 肖长发, 骆霁月 申请人:天津工业大学