专利名称：一种中空纤维膜测试组件封装装置及其封装方法
技术领域：
本发明属于中空纤维膜研发和生产领域，涉及中空纤维膜测试组件的封装装置及封装方法。
背景技术：
中空纤维膜已成为一种新型的化工操作单元，已广泛地应用于分离、浓缩、生物制品的纯化、医药、食品工业、污水处理、超纯水的制备、血液透析器、海水淡化、人工肺、有机溶剂脱水及有机溶剂的混合等领域。中空纤维膜随着技术的不断进步，其筛分功能将会得到改进和强化，对人类社会的贡献将会越来越大。在中空纤维膜的生产和研发过程中，对膜丝性能测试是至关重要的一个环节。膜丝纯水通量和截留率等性能的测试都要首先制作测试组件，而封装是制作测试组件的一个至关重要的过程。而且实验室采用的测试组件外观尺寸小，组件封装的精度要求较高。目前一些关于测试组件封装的报道中，大部分采取的是单端封头的方法，即每次封一端，封装介质固化后接着封另一端，这样就造成膜丝在空气中暴露的时间加倍，进而影响膜丝的结构，其封装过程操作复杂，易造成膜丝损伤，且对树脂的硬度要求严格。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，其目的之一是提供一种中空纤维膜测试组件的封装装置，该封装装置易于操作、性能稳定、适合于实验室中空纤维膜测试组件的封装。本发明的另一目的在于提供基于该中空纤维膜测试组件封装装置的封装方法，利用该中空纤维膜测试组件封装装置，采取合理的封装工艺，有效缩短了封装过程中膜丝在空气中暴露时间，尽可能地减免了膜丝的损伤，整个封装工艺操作简单、封装效率高、成本低，且成品率高。本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。中空纤维膜测试组件的封装装置，包括封装舱支架，及设置在封装舱支架上的组件封装舱，所述组件封装舱设有舱壁夹层；在组件封装舱腔内设置有中空纤维膜测试组件机构，中空纤维膜测试组件机构架设在底座上，底座通过轴与变频电机相连；所述组件封装舱外侧壁上分别设置有控制柜和电磁锁，在组件封装舱顶部设置有舱盖。进一步的，本发明装置的特征还在于所述组件封装舱的舱壁夹层填装有保温材料，所述底座下方设置有与控制柜相连的环形电加热管。所述舱盖采用电磁锁和机械扣同时扣紧。所述中空纤维膜测试组件机构包括组件支座，平行分布在组件支座上的若干组灌封介质腔，及与每一组灌封介质腔的两个出口端相连的中空纤维膜测试组件。所述中空纤维膜测试组件组件壳体采用玻璃材料制作，由圆柱形管状的组件壳体主管连接侧壁上的一对壳体支管构成，组件壳体主管内径为8mm，壁厚为1. 5mm，长度为230mm ;在离组件壳体主管两端20mm处对称设置有内径为5mm、壁厚1. 5mm、长度IOmm两组
件壳体支管。所述的中空纤维膜测试组件通过组件壳体两支管分别与每一组灌封介质腔的两个出口端相连。所述底座上设置有四个支座固定杆,通过支座固定杆能固定1、个组件支座。所述每个组件支座通过固定螺母能同时固定f 10支中空纤维膜测试组件。本发明还给出了利用上述装置进行中空纤维膜测试组件封装的方法，该方法包括下述步骤I)通过控制柜控制环形加电热管将组件封装舱加热至25-100°C ；2)将组件壳体主管两端分别套上密封套，将所要测试膜丝用膜丝牵引钩从组件壳体主管一端管口导入组件壳体主管内，得到装有测试膜丝的中空纤维膜测试组件；组件壳体主管两端为进水端，两组件壳体支管为产水端；3)通过固定螺母将若干中空纤维膜测试组件固定到组件支座上，将中空纤维膜测试组件两端的密封套分别对折并用止水夹夹紧；4)将每个中空纤维膜测试组件产水端与所对应的灌封介质腔连接后，向每个灌封介质腔中注入3mL灌封介质；得到中空纤维膜测试组件机构；5)通过四个支座固定杆将步骤4)所得的中空纤维膜测试组件机构固定在底座上，关闭组件封装舱的舱盖；6)通过控制柜设定变频电机转速为50r/min,旋转IOmin后，将转速调整为120 300r/min，旋转固化3h ；7)取出中空纤维膜测试组件机构，拆去中空纤维膜测试组件两端的止水夹，然后将其从组件支座上拆下，将中空纤维膜测试组件两端长出组件壳体的灌封介质切去后将其放入纯水中固化12h，至此测试组件封装完成。进一步的，本发明方法特征还在于所述灌封介质包括但不限于128环氧树脂和聚氨酯树脂，或者是二者以任意比例的混合液。所述密封套是内径为9mm、长度为60mm、壁厚1. 5 3mm的乳胶管或娃胶管。所述的膜丝牵引钩是由直径为O. 5mm的304不锈钢丝弯折而成，长度是300mm。本发明所提供的中空纤维膜测试组件封头机适用于聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、磺化聚砜、醋酸纤维素及聚丙烯等中空纤维超滤膜及微滤膜测试组件的封装。与传统及现有的技术相比较，本发明的优点及有益效果为整个封装系统的操作简单、封装效率高、成品率能达到100% ;在封装过程中膜丝在空气中暴露的时间很短，这样有效减小了膜孔不可逆的收缩；同时整个封装系统的温度恒定，封装过程不受周围环境温度的影响。
图1是中空纤维膜测试组件封装装置外观示意图；图2是中空纤维膜测试组件封装装置剖面示意图；图3是中空纤维膜测试组件机构封装结构示意图4是中空纤维膜测试组件壳体示意图。图中1、封装舱支架；2、组件封装舱；3、电磁锁；4、舱盖；5、控制柜；6、变频电机；7、中空纤维膜测试组件；8、灌封介质腔；9、支座固定杆；10、固定螺母；11、组件支座；12、底座；13、组件壳体主管；14、组件壳体支管；15、环形电加热管；16、舱壁夹层；17、轴。
具体实施例方式下面以一次封装50支灌封介质腔的测试组件为例对本发明作进一步的详细说明，但是实例并不构成对本发明的限制。如附图1、图2所示，该中空纤维膜测试组件的封装装置，包括封装舱支架1，及设置在封装舱支架I上的组件封装舱2，其中，组件封装舱2设有舱壁夹层16，舱壁夹层16填 装有保温材料；在组件封装舱2腔内设置有中空纤维膜测试组件机构，中空纤维膜测试组件机构架设在底座12上，底座12通过轴17与变频电机6相连，在底座12下方设置有与控制柜5相连的环形电加热管15 ;组件封装舱2外侧壁上分别设置有控制柜5和电磁锁3，在组件封装舱2顶部设置有舱盖4，舱盖4采用电磁锁3和机械扣同时扣紧。如图3所示，中空纤维膜测试组件机构包括组件支座U、平行分布在组件支座11上的若干组灌封介质腔8，及与每一组灌封介质腔8的两个出口端相连的中空纤维膜测试组件7。如图4所示，组件壳体采用玻璃材料制作，由圆柱形管状的组件壳体主管13连接侧壁上的一对壳体支管14构成,组件壳体主管13内径为8mm,壁厚为1. 5mm,长度为230mm ；两组件壳体支管14对称设置在距离组件壳体主管13两端头20mm处，组件壳体支管14内径为5mm,壁厚为1. 5mm,长度为10mm。中空纤维膜测试组件7通过组件壳体支管14分别与每一组灌封介质腔8的两个出口端相连(见图3所示)。本发明的组件封装舱2的底座12上设置有四个支座固定杆9，通过支座固定杆9能固定I飞个组件支座11。每个组件支座11通过固定螺母10能同时固定f 10支中空纤维膜测试组件7。下面以一次封装50支中空纤维膜测试组件的封装方法，来进一步说明本发明装置的效果。此例中密封套采用Φ9Χ2πιπι、长度为60mm的乳胶管；灌封介质为128环氧树脂和105聚氨酯树脂。通过控制柜5控制环形加电热管15将组件封装舱2的温度设定到35°C并开始加热，该温度可设范围25 10(TC ;分别在50支组件壳体主管13两端套上乳胶管，用膜丝牵引钩将膜丝从组件壳体主管13 —端牵引入组件壳体主管中，在50支所有准备封装的组件壳体中都装入相应的膜丝，得到装有测试膜丝的中空纤维膜测试组件7 ;组件壳体主管13两端为进水端，两组件壳体支管14为产水端；通过固定螺母10在每个组件支座上固定10支中空纤维膜测试组件7 ;将中空纤维膜测试组件7两端的乳胶管连同乳胶管内的膜丝对折后并用止水夹夹紧，起到密封中空纤维膜测试组件7的作用；将每个中空纤维膜测试组件7的产水端14与所对应的灌封介质腔8的出口端连接后，然后向每个灌封介质腔8中注入3mL的128环氧树脂同105聚氨酯树脂的混合液(128环氧树脂与105聚氨酯树脂的质量比为5:1)，得到中空纤维膜测试组件机构；打开组件封装舱的舱盖4，通过支座固定杆9将所得中空纤维膜测试组件机构固定在底座12上，关闭组件封装舱2的舱盖4 ;通过控制柜5设定变频电机6转速为50r/min，旋转IOmin后，将转速调整为190r/min，旋转固化3h ;关闭变频电机6，等底座2停止转动后打开舱盖4，将中空纤维膜测试组件机构从底座12上取下，拆去中空纤维膜测试组件7两端的止水夹，然后将中空纤维膜测试组件7从组件支座11上拆下，用美工刀将中空纤维膜测试组件7两端长出组件壳体的灌封介质切去后将其放入纯水中固化12h，至此测试组件封装完成。封装其他数量(广50支)的测试组件方法、过程及技术效果皆同上述实例相同。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.中空纤维膜测试组件的封装装置，包括封装舱支架(I)，及设置在封装舱支架(I)上的组件封装舱(2)，其特征在于所述组件封装舱(2)设有舱壁夹层(16);在组件封装舱(2)腔内设置有中空纤维膜测试组件机构，中空纤维膜测试组件机构架设在底座(12)上，底座(12)通过轴(17)与变频电机(6)相连；所述组件封装舱(2)外侧壁上分别设置有控制柜(5)和电磁锁(3 )，在组件封装舱(2 )顶部设置有舱盖(4 )。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜测试组件的封装装置，其特征在于，所述组件封装舱(2)的舱壁夹层(16)内填装有保温材料，所述底座(12)下方设置有与控制柜(5)相连的环形电加热管(15)。
3.根据权利要求1所述的中空纤维膜测试组件的封装装置，其特征在于，所述舱盖(4)采用电磁锁(3)和机械扣同时扣紧。
4.根据权利要求1所述的中空纤维膜测试组件的封装装置，其特征在于所述中空纤维膜测试组件机构包括组件支座(11 )、平行分布在组件支座(11)上的若干组灌封介质腔(8)，及与每一组灌封介质腔(8)的两个出口端相连的中空纤维膜测试组件(7)。
5.根据权利要求4所述的中空纤维膜测试组件的封装装置，其特征在于，所述中空纤维膜测试组件(7)组件壳体采用玻璃材料制作，由圆柱形管状的组件壳体主管(13)连接侧壁上的一对壳体支管(14)构成，组件壳体主管(13)内径为8mm,壁厚为1. 5mm,长度为230mm ;在离组件壳体主管(13)两端20mm处对称设置有内径为5mm、壁厚1. 5mm、长度IOmm两组件壳体支管(14)。
6.根据权利要求4或5所述的中空纤维膜测试组件的封装装置，其特征在于，所述中空纤维膜测试组件(7)通过组件壳体支管(14)分别与每一组灌封介质腔(8)的两个出口端相连。
7.根据权利要求1所述的中空纤维膜测试组件的封装装置，其特征在于，所述底座(12)上设置有四个支座固定杆(9 )，通过支座固定杆(9 )能固定I飞个组件支座(11)。
8.根据权利要求1所述的中空纤维膜测试组件的封装装置，其特征在于，所述每个组件支座(11)通过固定螺母(10)能同时固定f 10支中空纤维膜测试组件(7)。
9.一种基于权利要求1所述装置的中空纤维膜测试组件的封装方法，其特征在于，该方法包括下述步骤 1)通过控制柜(5)控制环形加电热管(15)将组件封装舱(2)加热至25-100°C； 2)将组件壳体主管(13)两端分别套上密封套，将所要测试膜丝用膜丝牵引钩从组件壳体主管(13)—端管口导入组件壳体主管(13)内，得到装有测试膜丝的中空纤维膜测试组件(7);组件壳体主管(13)两端为进水端，两组件壳体支管(14)为产水端； 3)通过固定螺母(10)将若干装有测试膜丝的中空纤维膜测试组件(7)固定到组件支座(11)上，将中空纤维膜测试组件(7)两端的密封套分别对折并用止水夹夹紧； 4)将每个中空纤维膜测试组件(7)产水端(13)与所对应的灌封介质腔(8)连接后，向每个灌封介质腔(8)中注入3mL灌封介质，得到中空纤维膜测试组件机构； 5)通过四个支座固定杆(9)将步骤4)所得的中空纤维膜测试组件机构固定在底座(12)上，关闭组件封装舱(2)的舱盖(4)； 6)通过控制柜(5)设定变频电机(6)转速为50r/min,旋转IOmin后，将转速调整为120 300r/min，旋转固化3h ；7)取出中空纤维膜测试组件机构，拆去中空纤维膜测试组件(7)两端密封套上的止水夹，然后将其从组件支座(11)上拆下，将中空纤维膜测试组件(7)两端长出组件壳体的灌封介质切去，将中空纤维膜测试组件(7)放入纯水中固化12h，至此测试组件封装完成。
10.根据权利要求9所述的中空纤维膜测试组件的封装方法，其特征在于，所述灌封介质包括但不限于128环氧树脂和聚氨酯树脂，或者是二者以任意比例的混合液。
全文摘要
本发明公开了一种中空纤维膜测试组件的封装装置及封装方法，装置包括组件封装舱、在组件封装舱外侧壁上分别设置的控制柜和电磁锁、组件封装舱内底部设置有与变频电机相连的底座、组件支座及组件壳体。方法包括加热组件封装舱温度到设定温度；将组件壳体两端分别套上密封套，将膜丝导入组件壳体中得到中空纤维膜测试组件；将测试组件安装在组件支座上，用止水夹夹紧测试组件两端的密封套，接着将灌封介质注入灌封介质腔内；将组件支座固定到底座上，底座在设定转速下旋转至灌封介质初步固化；取出测试组件，切去长出组件壳体的灌封介质后将其放入纯水中固化12h，封装完成。本发明易于操作、性能稳定、封装效率高、成本低，且成品率高。
文档编号B01D65/10GK103007769SQ20121057084
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者王磊, 柴续斌, 黄丹曦, 黄游, 苗瑞, 李贵军, 孙兵, 容志勇, 吴子平, 吕永涛, 黄臣勇, 王旭东, 周刚 申请人:西安建筑科技大学, 苏州中色德源环保科技有限公司