专利名称：纤维收卷机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及中空纤维膜的生产设备，特别涉及中空纤维的收卷机。
背景技术：
膜分离技术是用半透膜作为选择障碍层、在膜的两侧存在一定量的能量差作为动力，允许某些组分透过而保留混合物中其他组分，各组分透过膜的迁移率不同，从而达到分 离目的的技术。膜分离技术在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起。膜分离技术由于兼有 分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控 制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、 电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手 段之一。中空纤维膜是膜分离技术中一种常用的膜，它是将若干条长度一样的中空纤维组 合在一起，两端以封头密封而形成的。中空纤维膜具有容尘量高、温和低剪切力、操作灵活、 成本低、易于放大等优点。为了能快速而高质量地生产中空纤维膜，需要使用纤维收卷机。申请号为200720117832. 7的中国专利公开了一种炭纤维收卷机，包括机架、接丝 轮、导丝轮、调速导丝轮、控制箱、往复箱、滚筒支架、束丝卷筒、摆动架和电机，控制箱内设 置位移传感器和一带有传感磁钢的转轮，位移传感器由微电脑控制电机转速，自动跟踪、自 动调速、自动控制，保证在收卷炭纤维束丝时保持较低、较稳定的线速度。或者在电机轴设 置主动磁盘，在减速器上设置被动磁盘，通过磁传自动跟踪、自动调速、自动控制，保证在收 卷炭纤维束丝时保持较低、较稳定的线速度。该专利设置两圆柱形或锥形拨体，减少了收卷 炭纤维束丝时因剪切和磨擦产生的断丝和起毛。此外，在拨体下方设置展平导丝辊，适用于 大丝束炭纤维的生产。上述专利所公开的纤维收卷机如果要用于中空纤维的收卷，至少存在以下问题只能形成一个纤维卷，但生产中空纤维膜需要是形成一个布满纤维的帘。一次收卷完成后，需要停下机器，手工完成纤维的剪切和进一步的处理，取下已收 卷的纤维后才能重新开机进行下一次的收卷。因为停机时间较长，生产效率较低。作为原材料的中空纤维中含有残留的化学物质，这些残留物会影响中空纤维膜的 质量。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种纤维收卷机，能够按照预定的速度和张力连续自 动地收卷中空纤维膜及其相关纤维状材料。为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种纤维收卷机，包括两个独立的收卷轮，前后平行排布，每个收卷轮可以在电机的带动下独立旋转，旋转过程中纤维被有序地收卷在收卷轮表面；一个驱动装置，连接并驱动两个收卷轮；一个水箱，两个收卷轮中轴以下部分能够浸入该水箱中，该水箱用于在收卷过程 中反复淋洗缠绕在两个收卷轮上的纤维，除去纤维中的残留化学物质；一个液压装置，能够将两个收卷轮同时升起至高出水箱上沿的位置；当其中一个收卷轮缠满纤维以后，液压装置将两个收卷轮同时顶起，升出水面的 两个收卷轮绕中轴旋转180度相互置换位置，另外一个空的收卷轮开始收卷纤维；在两个收卷轮之间有一个自动切割刀，当两个收卷轮相互置换位置后，将连接这 两个收卷轮的纤维切断；每一个收卷轮上具有一个离合器，当不需要该收卷轮旋转的时候，能够通过扳动 离合器使该收卷轮和动力脱离停止运动；一个自动切割装置，用于在一个收卷轮布满纤维后，在计算机的控制下，将该收卷 轮上的纤维切断形成一个由纤维构成的帘。本实用新型实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于收卷机有一个自动切割装置，当一个收卷轮布满纤维后，在计算机控制下，可将纤 维切断，形成一个布满纤维的帘。切断后形成的纤维帘可直接与封头粘合形成最终产品，提 高了生产效率。同时，根据需要可以改变缠绕宽度，形成不同宽度的产品。收卷机有两个可独立旋转的收卷轮，由液压装置升起后可互换位置，当一个收卷 轮布满纤维后，通过两个收卷轮互换位置，使另一个收卷轮马上进入收卷工作状态，从而实 现不间断收卷，提高了工作效率。两个收卷轮中轴以下部分浸入水箱内的水中，收卷过程中缠绕在收卷轮上的纤维 可以在水箱中反复清洗，除去纤维中的残留化学物质。进一步地，通过纤维的张力、超声波、激光等手段控制收卷纤维的速度，使收卷均 速进行，可以使最终得到的纤维帘质地均勻，提高了中空纤维膜产品的质量。进一步地，通过一个机械手的移动控制纤维在收卷轮上的排布，所需的机械结构 体积较小。进一步地，收卷轮的周长与最终产品相匹配，省去了量取尺寸、裁减等工序，简化 了中空纤维膜产品的生产工艺。
图1是本实用新型第一实施方式中纤维收卷机的结构示意图；图2是本实用新型第一实施方式中两个收卷轮浸入水箱中的情况示意图；图3是本实用新型第一实施方式中将两个收卷轮顶起的情况示意图；图4是本实用新型第一实施方式中两个收卷轮绕中轴旋转的情况示意图；图5是本实用新型第一实施方式中两个收卷轮完成180度旋转互换位置后降下到 水箱的情况示意图；图6是本实用新型第一实施方式中两个收卷轮互换位置全部完成后的状态示意 图；图7是本实用新型第一实施方式中将已完成纤维收卷的轮切断并展开形成一个由纤维构成的帘的状态示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化 和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型的实施方式作进一步地详细描述。本实用新型第一实施方式涉及一种纤维收卷机，其结构如图1所示。该纤维收卷 机包括两个独立的收卷轮(1)，前后平行排布，每个收卷轮可以在电机的带动下独立旋 转，旋转过程中纤维被有序地收卷在收卷轮表面。一个驱动装置(3)，连接并驱动两个收卷轮。一个水箱(2)，两个收卷轮(1)中轴以下部分能够浸入该水箱中的清洗液中，如图 2所示，该水箱用于在收卷过程中反复淋洗缠绕在两个收卷轮上的纤维，除去纤维中的残留 化学物质。优选地，清洗液可以是水。当然也可以用其它的清洗液，例如加入特定化学物质 的水。一个液压装置，能够将两个收卷轮同时升起至高出水箱上沿的位置。当其中一个收卷轮缠满纤维以后，液压装置将两个收卷轮同时顶起(如图3所 示)，升出水面的两个收卷轮绕中轴旋转180度相互置换位置(如图4所示)，液压装置再 将两个收卷轮放下(如图5、图6所示)，另外一个空的收卷轮开始收卷纤维。收卷机有两 个可独立旋转的收卷轮，在液压传动机制升起后可互换位置，当一个收卷轮布满纤维后，通 过两个收卷轮互换位置，使另一个收卷轮马上进入收卷工作状态，从而实现不间断收卷，提 高了工作效率。在两个收卷轮之间有一个自动切割刀，当两个收卷轮相互置换位置后，将连接这 两个收卷轮的纤维切断。每一个收卷轮上具有一个离合器，当不需要该收卷轮旋转的时候，能够通过扳动 离合器使该收卷轮和动力脱离停止运动。离合器本身是一种现有技术，本实用新型中不进 行详细说明了。一个自动切割装置，用于在一个收卷轮布满纤维后，在计算机的控制下，将该收卷 轮上的纤维切断形成一个由纤维构成的帘(如图7所示)。切断后形成的纤维帘可直接与 封头粘合形成最终产品，提高了产生效率。同时根据需要可以改变缠绕宽度，形成不同宽度 的产品。—个机械传动装置，用于控制纤维在收卷轮上的排布，在纤维位置固定的情况下， 收卷轮每旋转一圈，整个收卷轮沿着水平方向移动一个指定的距离，使纤维有序地排布在 该收卷轮上。纤维沿着该收卷轮的水平方向移动的指定距离是可以设定的，以适应不同生 产工艺的要求。收卷轮的周长应当与中空纤维膜产品的长度相匹配，这样可以省去量取尺寸、裁 减等工序，简化了中空纤维膜产品的生产工艺。在本实用新型的一个优选例子中，收卷轮的周长为2500mm。当然，收卷轮的周长也可以是其它的尺寸，如2000mm、3200mm等等，只要能 和最终产品的尺寸相匹配就可以了。优选地，纤维是中空纤维，当然本实用新型各实施方式中提出的收卷机方案也可 以用于其它纤维的的收卷。本实用新型第二实施方式涉及一种纤维收卷机。第二实施方式与第一实施方式基本相同，区别主要在于在第一实施方式中，通过机械传动装置控制纤维在收卷轮上的排布，在纤维位置 固定的情况下，收卷轮每旋转一圈，整个收卷轮沿着水平方向移动一个指定的距离，使纤维 有序地排布在该收卷轮上。然而在第二实施方式中，通过机械手控制纤维在收卷轮上的排布。收卷机中有一个机械手，用于控制纤维在收卷轮上的排布，在收卷轮位置固定的 情况下，该收卷轮每旋转一圈，纤维沿着该收卷轮的水平方向移动一个指定的距离，使纤维 有序地排布在该收卷轮上。通过一个机械手的移动控制纤维在收卷轮上的排布，所需的机械结构体积较小。 类似于第一实施方式，纤维沿着该收卷轮的水平方向移动的指定距离是可以设定的。本实用新型第三实施方式涉及一种纤维收卷机。第三实施方式在第一或第二实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于 增加了一个速度控制装置，用于根据纤维的张力来控制收卷轮收卷纤维的速度。速度控制装置中包括一个张力传感器，用于感知纤维的张力，如果张力超过预定 上限则适当减慢收卷轮的收卷速度，如果张力低于预定下限则适当加快收卷轮的收卷速度。张力传感器本身是现有技术，有多种实现方法，所以这里不对张力传感器进行详 细描述了。通过纤维的张力控制收卷纤维的速度，使收卷均速进行，可以使最终得到的纤维 帘质地均勻，提高了中空纤维膜产品的质量。本实用新型第四实施方式涉及一种纤维收卷机。第四实施方式在第一或第二实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于 增加了 一个速度控制装置，用于根据超声波来控制收卷轮收卷纤维的速度。速度控制装置中包括一个超声波测速部件，可以通过超声波在纤维上的传播情况 测量纤维收卷的速度，如果测得的收卷速度超过预定上限，则适当减慢收卷轮的收卷速度， 如果测得的收卷速度低于预定下限则适当加快收卷轮的收卷速度。超声波测速本身是一种现有技术，本申请只是将该技术结合到纤维收卷机中，并 不是对超声波测速技术本身进行创新，因此本申请中不对超声波测速度进行详细描述了。通过超声波控制收卷纤维的速度，使收卷均速进行，可以使最终得到的纤维帘质 地均勻，提高了中空纤维膜产品的质量。本实用新型第五实施方式涉及一种纤维收卷机。第五实施方式在第一或第二实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于 增加了 一个速度控制装置，用于根据激光来控制收卷轮收卷纤维的速度。速度控制装置中包括一个激光测速部件，可以通过激光测量纤维收卷的速度，如果测得的收卷速度超过预定上限，则适当减慢收卷轮的收卷速度，如果测得的收卷速度低 于预定下限则适当加快收卷轮的收卷速度。激光测速本身是一种现有技术，本申请只是将该技术结合到纤维收卷机中，并不 是对激光测速技术本身进行创新，因此本申请中不对激光测速度进行详细描述了。
通过激光控制收卷纤维的速度，使收卷均速进行，可以使最终得到的纤维帘质地 均勻，提高了中空纤维膜产品的质量。第一和第二实施方式中由驱动装置本身保证收卷速度的均勻，而在第三、第四、第 五实施方式中加入了反馈机制，从而使收卷速度的控制更为准确。第三、第四、第五实施方式中提到了三种控制纤维收卷速度的方案，不过本实用新 型并不限于这三种方案，可以理解，也可以使用其它的手段来实现纤维收卷速度的控制。虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和 描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏 离本实用新型的精神和范围。
权利要求一种纤维收卷机，其特征在于，包括两个独立的收卷轮，前后平行排布，每个收卷轮可以在电机的带动下独立旋转，旋转过程中纤维被有序地收卷在收卷轮表面；一个驱动装置，连接并驱动所述两个收卷轮；一个水箱，所述两个收卷轮中轴以下部分能够浸入该水箱中，该水箱用于在收卷过程中反复淋洗缠绕在所述两个收卷轮上的纤维，除去纤维中残留的化学物质；一个液压装置，能够将所述两个收卷轮同时升起至高出水箱上沿的位置；当其中一个收卷轮缠满纤维以后，所述液压装置将所述两个收卷轮同时顶起，升出水面的所述两个收卷轮绕中轴旋转180度相互置换位置，另外一个空的收卷轮开始收卷纤维；在所述两个收卷轮之间有一个自动切割刀，当所述两个收卷轮相互置换位置后，将连接这两个收卷轮的纤维切断；每一个收卷轮上具有一个离合器，当不需要该收卷轮旋转的时候，能够通过扳动离合器使该收卷轮和动力脱离停止运动；一个自动切割装置，用于在一个所述收卷轮布满纤维后，在计算机的控制下，将该收卷轮上的纤维切断形成一个由纤维构成的帘。
2.根据权利要求1所述的纤维收卷机，其特征在于，还包括一个速度控制装置，用于根 据纤维的张力来控制所述收卷轮收卷纤维的速度。
3.根据权利要求1所述的纤维收卷机，其特征在于，还包括一个速度控制装置，用于根 据超声波来控制所述收卷轮收卷纤维的速度。
4.根据权利要求1所述的纤维收卷机，其特征在于，还包括一个速度控制装置，用于根 据激光来控制所述收卷轮收卷纤维的速度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的纤维收卷机，其特征在于，还包括一个机械传动 装置，用于控制纤维在所述收卷轮上的排布，在纤维位置固定的情况下，所述收卷轮每旋转 一圈，整个收卷轮沿着水平方向移动一个指定的距离，使纤维有序地排布在该收卷轮上。
6.根据权利要求5所述的纤维收卷机，其特征在于，所述收卷轮的周长与中空纤维膜 产品的长度相匹配。
7.根据权利要求6所述的纤维收卷机，其特征在于，所述收卷轮的周长为2500mm。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的纤维收卷机，其特征在于，还包括一个机械手， 用于控制纤维在所述收卷轮上的排布，在所述收卷轮位置固定的情况下，该收卷轮每旋转 一圈，该机械手控制纤维沿着该收卷轮的水平方向移动一个指定的距离，使纤维有序地排 布在该收卷轮上。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的纤维收卷机，其特征在于，所述纤维是中空纤维。
专利摘要本实用新型涉及中空纤维膜的生产设备，公开了一种纤维收卷机。本实用新型中，收卷机有一个自动切割装置，当一个收卷轮布满纤维后，在计算机控制下，可将纤维切断，形成一个布满纤维的帘。切断后形成的纤维帘可直接与封头粘合形成最终产品，提高了生产效率。收卷机有两个可独立旋转的收卷轮，由液压装置升起后两轮可互换位置，当一个收卷轮布满纤维后，通过两个收卷轮互换位置，使另一个收卷轮马上进入收卷工作状态，从而实现不间断收卷。两个收卷轮中轴以下部分浸入水箱内的水中，收卷过程中缠绕在收卷轮上的纤维可以在水箱中反复清洗，除去纤维中的残留化学物质。
文档编号B65H79/00GK201634269SQ200920272649
公开日2010年11月17日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者傅传林, 汲江 申请人:上海生物医学工程研究中心