穿孔机和对膜进行穿孔的方法
【技术领域】
[0001]本发明整体上涉及对膜进行穿孔，所述膜特别地旨在应用在用于液体(诸如，废水处理中的废水)充氧的通风装置中。在这种应用中，加压气体(例如，空气或其它含氧气体)被迫使穿过膜中的穿孔，同时发生液体的微泡曝气。已穿孔的膜还可以用作过滤膜等。
[0002]本发明在第一方面中涉及通过穿孔机对膜进行穿孔的方法。本发明在第二方面中涉及一种用于对由热塑塑料制成的膜进行穿孔的穿孔机，其中，穿孔机包括至少一根针和支承件。支承件布置成用以接收和支承所述膜，其中，所述至少一根针和支承件分别沿着朝向彼此以及远离彼此的方向相互移动，与此同时膜被穿孔。
【背景技术】
[0003]长期以来本领域中就已知用于通风装置的穿孔膜，但是在实践中其被证实难以向用于通风装置的膜提供最优的穿孔。通风装置膜及其穿孔(也表示为孔、狭缝等)与广泛的需求有关，原因在于穿孔具有一致的尺寸/形状/功能决定膜适当地发挥功能。因为加压空气将选择穿过产生小阻力的开口，所以膜的功能完全取决于穿孔的一致性。如果开口尺寸分布较大，则将面临这样的风险，即，过大的气泡从某些开口排放出来，而其它开口却没有排放任何气泡。优选的是在膜底侧上的空气压力尽可能低的情况下工作，以便于节能并且降低膜上的负荷，但是同时需要产生均匀尺寸的空气泡并且使得所述空气泡穿过膜的整个穿孔表面，传统上这需要更高的空气压力。
[0004]通常使用一根或者若干根针对这种类型的膜、通风装置膜、过滤膜等进行穿孔，所述针穿过膜，同时产生穿孔/孔。在一些应用中，自由地安装膜，而膜必须在留有足够边缘的情况下穿透膜，这是因为膜由于其弹性而挠曲。在其它应用中，通过近似软材料(诸如，橡胶或者泡沫橡胶)支持膜，针在穿透膜之后穿入所述近似软材料，以确保针已经完全穿过膜。一些膜支承材料至少部分地阻止膜挠曲。所产生的孔/穿孔的形状变得非常不可预测并且差别很大，而且难以获得所需的一致性。实际上，往往由于针的末端磨损，因而膜在内部以及在底侧处破裂开而不是被穿刺，因此现有技术的孔面临“撕裂”的风险。结果，空气难以穿过孔，此外，各个孔的尺寸难以受控/不可能受控。
[0005]在US 4，964，992中例示了上述内容，该文献示出了对膜(S卩，由支承件相应地支持的自由安装的膜)进行穿孔的上述两种不同方式。这种膜是旨在用于除了通风之外的其它用途的过滤膜。需要提及的是，概括地说US 4，964，992描述了在按压针通过膜之前能够加热针，以防止在已经拉出针之后孔重新关闭，这部分地解决了上述问题。
[0006]在膜中产生适于通风的小孔的另一种方式是使用激光束。然而，这种技术非常昂贵，另外对分布非常敏感。必须自由安装膜，从而不破坏支承件，并且激光束的焦点必须准确位于膜的下边缘上，但是膜中的微弱振动都将导致孔尺寸出现大变化。
[0007]发明目的
[0008]本发明旨在避免现有技术方法中的上述劣势和不足之处，以及提供一种改进的方法。
[0009]本发明的主要目的是提供一种具有如在前言中所限定类型的改进方法，所述改进方法对分布不敏感并且使得所产生的孔的尺寸范围及其小地发散乃至不发散。
[0010]本发明的另一目的是提供一种方法，所述方法简单、并且不受操作者经验或者由针产生的孔的数量的影响。
[0011]本发明的其它目的是提供一种不需要昂贵设备来实施的方法。
【发明内容】
[0012]根据本发明，通过如在前言中限定的方法和穿孔机至少实现了主要目的，在各独立权利要求中限定了所述方法和穿孔机的创造性特征。在各从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。
[0013]根据本发明的第一方面，提供了一种用于对膜进行穿孔的方法，其中，所述方法包括以下步骤:a)将由热塑塑料制成的膜放置到支承件上，所述支承件的温度Tu低于膜的熔化温度TMM;b)使得所述支承件和温度T N被加热到超过膜的熔化温度T mm的所述至少一根针沿着朝向彼此的方向移动，与此同时所述至少一根针穿刺膜；c) 一旦所述至少一根针与支承件接触，则使得所述至少一根针和支承件停止相互移动；d)使得所述至少一根针和所述支承件沿着远离彼此的方向移动；和e)从支承件移除已穿孔的膜。
[0014]根据本发明的第二方面，提供了一种用于对膜进行穿孔的穿孔机，其特征在于，支承件的温度Tu低于膜的熔化温度TMM，并且所述至少一根针的温度Tn超过膜的熔化温度Tmm,其中，穿孔机包括这样的机构，一旦所述至少一根针与支承件接触，则所述机构使得所述至少一根针和支承件停止沿着朝向彼此的方向相互移动。
[0015]因此，本发明是基于这样的理解的，S卩，通过每次恰好均在相同位置处使得针和支承件停止相互运动，将由于膜停靠在支承件上而导致形成针以及膜的良好限定并且准确的相互运动。
[0016]而且，已经意识到的是，已加热的针和更冷的支承件将在针和支承件之间的接触点的区域中使得膜因温差而受控且良好限定地熔化。因此，穿孔将取决于膜的熔化，而不取决于强有力地穿透膜，也不取决于针的尖顶。
[0017]根据本发明的优选实施例，针相对于支承件移动，这尤其使得借助于例如包括大量径向伸出针的可旋转单元能够连续实施穿孔(类似于组装线)。
[0018]根据本发明的优选实施例，支承件的热量传递能力高于膜。热量传递能力之间的巨大差异使得降低了这样时间段的影响，在所述时段期间，针和支承件相互接触以获得具有特定尺寸的孔。
[0019]根据本发明的优选实施例，针包括圆化自由端部，所述圆化自由端部的半径小于膜的厚度的一半。因此，相对钝的针将在膜中产生良好限定的孔，并且钝的针不会如尖头针一样对磨损敏感或者承受与尖头针一样多的磨损。
[0020]根据本发明的优选实施例，通过流体冷却支承件，以确保支承件没有被已加热的针加热。
[0021]根据其余从属权利要求以及针对优选实施例的以下详细描述，本发明的其它优势和创造性特征将显而易见。
【附图说明】
[0022]参照附图，根据优选实施例的以下详细描述，将更全面地理解本发明的上述及其它特征和优势，其中:
[0023]图1是膜穿孔之前的针、膜和支承件的示意性剖视侧视图；
[0024]图2是对应于图1的示意性剖视侧视图，其中，针已经使得膜穿孔并且保持与支承件接触；
[0025]图3是对应于图1和2的示意性剖视侧视图，其中，针和支承件已经沿着远离彼此的方向移动并且显现出了膜的穿孔；
[0026]图4是膜的已穿孔的示意性俯视平面图；
[0027]图5是根据优选实施例的针和支承件的示意性剖视侧视图，其中，针和支承件相互间隔开；和
[0028]图6是对应于图5的示意性剖视侧视图，其中，针和支承件相互接触。
【具体实施方式】
[0029]本发明涉及膜(例如，通风装置膜或者过滤膜)的穿孔。将结合用于通风的膜来描述本发明，但绝不限于此。首先参照图1-3，其公开了对由热塑塑料制成的膜I进行本发明穿孔的不同顺序。膜I在穿孔时在室温条件下或在周围温度条件下可以是柔软且具有弹性的或者是硬的。膜I在室温条件下通常是柔软且具有弹性的。
[0030]用于对膜I进行穿孔的穿孔机包括支承件3和至少一根针2，所述至少一根针和支承件分别沿着朝向彼此以及远离彼此的方向相互移动。支承件3布置成在通过针2对膜I进行穿孔期间接收和支承所述膜I。优选的是，所述至少一根针2能够相对于支承件3移动，还可以设想相反的情况，其中支承件能够相对于所述至少一根针2移动，或者所述至少一根针2和所述支承件3 二者分别能够沿着朝向彼此的方向以及远离彼此的方向移动。
[0031]穿孔机优选地包括大量针2，其中，所述大量针可以布置成从承载件4平行伸出或者可以布置成从可旋转的承载件径向伸出。
[0032]在图1中，膜I放置在支承件3上，并且针2和支承件3被定位成相互间隔开。支承件3应当具有温度Tu,所述温度低于膜I的熔化温度1?。膜I的熔化温度Tmm取决于所选择的热塑塑料。然而，所述熔化温度通常介于150°C至250°C的范围内。因此，膜I具有与支承件3接触的第一表面5和面向针2的第二表面6，所述第一表面和所述第二表面优选地相互平行。当膜I应用在通风装置中时，膜I的第一表面5将优选地构成膜I的底侧，结果是膜I的第二表面6将面向液体。膜I的厚度优选大于0.5mm并且小于3_。
[0033]此后使得针2和支承件3沿着朝向彼此的方向移动，以便通过针2获得膜I的穿孔。针2应当被加热至超过膜I的熔化温度Tmm的温度T NO
[0034]因此，随着针穿过膜1，所述膜将逐渐被局部熔解。例如，可以通过电或者通过与热元件接触而加热针。针2的温度1；通常介于250°C至350°C的范围内。针2的温度T N优选低于膜I的分解温度TMS，以消除膜在穿孔期间起火的风险。针2的温度1；优选能够调节，以便于能够在同一穿孔机中对由具有不同熔化温度的不同材料制成的膜进行穿孔。
[0035]支承件优选由平整且坚硬的材料(例如，金属或陶瓷材料)制成，并且所述至少一根针2的温度1；优选低于支承件3的熔化温度T UM，以便于消除支承件3在与针2接触时变形的风险。
[0036]