一种中空纤维膜丝的自动操纵装置的制作方法

本发明属于气液膜分离技术领域，具体涉及一种中空纤维膜丝的自动操纵装置。

背景技术

膜式分离技术被广泛应用于海水淡化、水处理、生物医疗以及更多其他现代工业技术领域。膜组件是各种膜分离工业的关键部件，其加工工艺和相关设备具有重要的经济价值。但目前，采用中空纤维膜的组件，其加工工艺主要存在不能机械化和组件性能一致性差等缺陷。随着膜分离技术应用越来越广，对膜组件加工的自动化和组件本身的质量提出更高的要求。

膜组件难以自动化加工的一个重要原因是采用有机物制造的中空纤维膜不如陶瓷膜那样具有刚性。在较小的作用力下膜就会发生弯曲变形。

中国发明专利104874292a公开了一种抗污染、易清洗的中空纤维膜组件及制备方法，主要使用手工方法进行加工，没有实现过程的自动化。中国发明专利cn101450284公开了一种高效中空纤维膜组件装置及方法，通过在纤维之间加入隔网来实现纤维的规则排列和防止运行时的膜丝缠绕，并未实现自动化加工的要求，但通过隔热网的加热将使运行阻力增大。

因此，研发出一种自动化、可生产规则排列中空纤维膜组件的工艺和装置，成为膜分离技术应用领域的迫切需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中中空纤维膜无法实现制备过程的自动化生产的缺陷和不足，提供一种中空纤维膜丝的自动操纵装置。本发明提供的中空纤维膜丝的自动操纵装置通过牵引机、膜丝支架组件、膜丝抓取机构、驱动机构等的配合作用，可实现膜丝自动穿入膜丝支架和牵引器并形成规则排列，整个工艺过程人工干预过程较少，耗材使用少，所制造出的组件质量较高，可应用于多种膜分离组件的制造加工。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种中空纤维膜丝的自动操纵装置，包括依次排列设置的第一膜丝牵引机、用于固定膜丝的膜丝支架组件和第二膜丝牵引机，所述膜丝支架组件包括均上部开口的第一膜丝支架和第二膜丝支架，所述第一膜丝牵引机、第一膜丝支架、第二膜丝支架、第二膜丝牵引机上均设置有与膜丝相匹配的膜丝孔；

所述自动操纵装置还包括膜丝抓取机构、驱动所述膜丝抓取机构、第二膜丝牵引机、第二膜丝支架和第一膜丝支架互相靠近或远离的第一驱动机构、用于剪断膜丝的剪切机构和用于灌胶的灌胶机构；所述膜丝抓取机构包括负压提供装置，所述负压提供装置上连通有中空部件；所述中空部件与所述膜丝孔相匹配，且可穿过所述膜丝孔。

本发明提供的中空纤维膜丝的自动操纵装置通过如下过程实现膜丝的自动抓取和牵引。首先，第一驱动机构驱动膜丝抓取机构向第二膜丝牵引机运动，使得中空部件依次穿过膜丝孔，与第一膜丝牵引机的膜丝接触；然后利用负压抓取膜丝后，驱动膜丝抓取机构腔远离第二膜丝牵引机，进而带动膜丝依次穿过膜丝支架组件和第二膜丝牵引机，然后驱动第一膜丝支架和第二膜丝支架相互靠近或远离得到合适的膜丝长度，利用灌胶机构从膜丝支架组件的上部开口处及膜丝孔处灌胶，使得膜丝与支架固定及膜丝与膜丝之间固定，利用剪切机构剪断膜丝，从而实现膜丝的自动化排列固定。

优选地，所述负压提供装置包括密闭腔体，所述密闭腔体内设置有真空泵。

真空泵的设置可实现密闭腔体在常压--负压状态之间进行切换，实现中空部件的抓取。

优选地，所述中空部件为毛细管。

毛细管可较好地实现对膜丝的抓取。

毛细管的材质和直径（内径）可根据实际生产需要进行选取。

优选地，所述毛细管为金属材质；所述毛细管的直径为1~2mm。

为了实现中空部件和负压提供装置之间的较好密闭连接，两者可选用现有技术中常用的一些连接方式进行连接。

优选地，所述中空部件与所述负压提供装置过盈配合连接，并用胶水密封。

中空部件的数量及排列方式可根据实际需要进行选择。

优选地，所述中空部件的数量为多个，且成单排或多排排列。

优选地，所述第一驱动机构包括设置于所述膜丝抓取机构、第二膜丝牵引机、第二膜丝支架和第一膜丝支架下方的第一滚轮、设置于所述膜丝抓取机构、第二膜丝牵引机、第二膜丝支架和第一膜丝支架之间的第一导轨和驱动所述第一滚轮沿所述第一导轨运动的控制器。

滚轮、导轨和控制器之间的配合可较好地实现膜丝抓取机构对膜丝的抓取。

本领域常规的用于剪断膜丝的部件和用于灌胶的部件均可用于本发明中。

优选地，所述剪切机构为膜丝剪。

更为优选地，膜丝剪为激光切割机。

优选地，所述灌胶机构为灌胶机。

更为优选地，所述灌胶机包括依次连通的胶水混合器、蠕动泵和输送管。

输送管可将胶水输送至膜丝支架组件及膜丝上，实现膜丝与膜丝支架组件，及膜丝与膜丝之间的固定。

本发明还请求保护另一种类似结构的中空纤维膜丝的自动操纵装置，包括依次排列设置的第一膜丝牵引机、用于固定膜丝的膜丝支架组件和第二膜丝牵引机，所述膜丝支架组件包括上部可开合第一膜丝支架和第二膜丝支架，所述第一膜丝牵引机、第一膜丝支架、第二膜丝支架、第二膜丝牵引机上均设置有与膜丝相匹配的膜丝孔；

所述自动操纵装置还包括膜丝抓取机构、驱动所述第一膜丝支架、第二膜丝支架、膜丝抓取机构和第二膜丝牵引机互相靠近或远离的第一驱动机构、用于剪断膜丝的剪切机构、用于灌胶的灌胶机构和用于驱动所述第一膜丝牵引机靠近或远离所述膜丝支架组件的第二驱动机构，并当所述第一膜丝牵引机、膜丝支架组件和第二膜丝牵引机接触时，所述膜丝孔形成端面开口的膜丝通道；所述膜丝抓取机构包括负压提供装置，所述负压提供装置上开设有吸取口，所述吸取口与所述膜丝通道相匹配。

本发明提供的中空纤维膜丝的自动操纵装置通过如下过程实现膜丝的自动抓取和牵引。首先，在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动作用下，第一膜丝牵引机、膜丝支架组件、第二膜丝牵引机和膜丝抓取机构相接触，并形成完整的膜丝通道，利用吸取口，在负压条件下对膜丝进行抓取，驱动膜丝抓取机构远离第二膜丝牵引机，使得膜丝依次穿过膜丝支架组件和第二膜丝牵引机；然后利用驱动机构驱动各部件相分离，使得膜丝保持所需的长度后，利用灌胶机构从膜丝支架组件的上部开口处及膜丝孔处灌胶，使得膜丝与支架固定及膜丝与膜丝之间固定，利用剪切机构剪断膜丝，从而实现膜丝的自动化排列固定。

优选地，所述第一膜丝支架和第二膜丝支架均包括上下嵌套的上部支架和下部支架；所述膜丝孔设置于所述下部支架上。

上下嵌套的设计可较好地实现膜丝支架上部的开合。

更为优选地，所述上部支架上还设置有膜丝孔，所述上部支架和下部支架上的膜丝孔重叠。

优选地，所述负压提供装置包括密闭腔体，所述密闭腔体内设置有真空泵。

真空泵的设置可实现密闭腔体在常压--负压状态之间进行切换，实现中空部件的抓取。

吸取口的数量及排列方式可根据实际需要进行选择。

优选地，所述吸取口的数量为多个，且成单排或多排排列。

优选地，所述第一驱动机构包括设置于所述膜丝抓取机构、第二膜丝牵引机、第二膜丝支架和第一膜丝支架下方的第一滚轮、设置于所述膜丝抓取机构、第二膜丝牵引机、第二膜丝支架和第一膜丝支架之间的第一导轨和驱动所述第一滚轮沿所述第一导轨运动的控制器。

滚轮、导轨和控制器之间的配合可较好地实现膜丝抓取机构对膜丝的抓取。

本领域常规的用于剪断膜丝的部件和用于灌胶的部件均可用于本发明中。

优选地，所述剪切机构为膜丝剪。

更为优选地，膜丝剪为激光切割机。

优选地，所述灌胶机构为灌胶机。

更为优选地，所述灌胶机包括依次连通的胶水混合器、蠕动泵和输送管。

输送管可将胶水输送至膜丝支架组件及膜丝上，实现膜丝与膜丝支架组件，及膜丝与膜丝之间的固定。

优选地，所述第二驱动机构包括设置于所述第一膜丝牵引机下方的第二滚轮，设置于所述第一膜丝牵引机和膜丝支架组件之间的第二导轨和驱动所述第二滚轮沿所述第二导轨运动的控制器。

滚轮、导轨和控制器的设置可较好的实现膜丝通道的形成及得到合适的膜丝长度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的中空纤维膜丝的自动操纵装置通过牵引机、膜丝支架组件、膜丝抓取机构、驱动机构等的配合作用，可实现膜丝自动穿入膜丝支架和牵引器并形成规则排列，整个工艺过程人工干预过程较少，耗材使用少，所制造出的组件质量较高，可应用于多种膜分离组件的制造加工。

附图说明

图1为实施例1提供的中空纤维膜丝的自动操纵装置的结构示意图；

图2为实施例1中密闭腔体的结构示意图；

图3为实施例1中单排毛细管的结构示意图；

图4为实施例1中多排毛细管的结构示意图；

图5为实施例1中单排结构的膜丝支架组件的结构示意图；

图6为实施例1中另一单排结构的膜丝支架组件的结构示意图；

图7为实施例1中多排结构的膜丝支架组件的结构示意图；

图8为实施例1中灌胶机的结构示意图；

图9为实施例2提供的中空纤维膜丝的自动操纵装置的结构示意图；

图10为实施例2中密闭腔体的结构示意图；

图11为实施例2中单排结构的第一膜丝支架的结构示意图；

其中，1为第一膜丝牵引机，2为膜丝支架组件，201为第一膜丝支架，2为第二膜丝支架，3为第二膜丝牵引机，4为膜丝抓取机构，401为密闭腔体，402为吸取口，403为中空部件，404为真空泵，5为第一驱动机构，501为第一滚轮，502为第一导轨，6为剪切机构，7为灌胶机构，701为胶水混合器，702为蠕动泵，703为输送管，8为第二驱动机构，801为第二滚轮，802为第二导轨，9为膜丝。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图和具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，当原件被称为“设置于”、“安设于”另一元件，它既可以直接在另一元件上，也可以存在居中的元件。当一个元件认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或可能同时存在居中元件。

实施例1

本实施例提供一种中空纤维膜丝的自动操纵装置，如图1，包括依次排列设置的第一膜丝牵引机1、用于固定膜丝的膜丝支架组件2和第二膜丝牵引机3，膜丝支架组件2包括平行设置且上部开口的第一膜丝支架201和第二膜丝支架202，第一膜丝牵引机1、第一膜丝支架201、第二膜丝支架202、第二膜丝牵引机3上均设置有与膜丝相匹配的膜丝孔；自动操纵装置还包括膜丝抓取机构4、驱动膜丝抓取机构4、第二膜丝牵引机3、第二膜丝支架202和第一膜丝支架201互相靠近或远离的第一驱动机构5、用于剪断膜丝的剪切机构6和用于灌胶的灌胶机构7；膜丝抓取机构4包括负压提供装置和中空部件403，具体地，负压提供装置包括的密闭腔体401，和设置于密闭腔体401内的真空泵404；密闭腔体401的侧壁上开设有吸取口402，吸取口402上连通有中空部件403；中空部件与膜丝孔相匹配，且可穿过膜丝孔。

如图2，中空部件403可根据膜丝、与膜丝相匹配的膜丝孔进行选取，并与密闭腔体实现良好的连接。在本实施例中，中空部件403为毛细管，毛细管与密闭腔体401过盈配合连接，并用胶水密封。为了实现更好的抓取，毛细管为金属材质；其直径（内径）为1~2mm。

根据实际需要，毛细管的数量可为一个或多个，在本实施例中提供两种毛细管的排列形式：

如图3，毛细管单排等间距排列；相应的，膜丝支架组件上的膜丝孔也与毛细管的数量和位置相匹配。如图5和6，为两种膜丝支架组件的结构示意图。其中，如图4，膜丝支架组件包括平行设置的第一膜丝支架201和第二膜丝支架202，第一膜丝支架201和第二膜丝支架202均为内部中空及上部开口的方形容腔状，其上均开设有相对应的膜丝孔。另一种膜丝支架组件的结构如图5，第一膜丝支架201和第二膜丝支架202上均开设有镂空槽，膜丝孔设置于槽内形成等距排列结构。

如图4，毛细管多排等间距排列，相应的，膜丝支架组件上的膜丝孔也与毛细管的数量和位置相匹配，如图7。

在本实施例中，第一驱动机构5包括设置于密闭腔体401、第二膜丝牵引机3、第二膜丝支架202和第一膜丝支架201下方的第一滚轮501、设置于密闭腔体401、第二膜丝牵引机3、第二膜丝支架202和第一膜丝支架201之间的第一导轨502和驱动第一滚轮501沿第一导轨502运动的控制器。

滚轮、导轨和控制器之间的配合可较好地实现第二膜丝牵引机3、密闭腔体401、第二膜丝支架202和第一膜丝支架201之间相远离或靠近，实现膜丝抓取机构对膜丝的抓取。

在本实施例中，剪切机构6为膜丝剪，具体的，可为激光切割机。

在本实施例中，灌胶机构7为灌胶机，如图8，灌胶机包括依次连通的胶水混合器701、蠕动泵702和输送管703。输送管703可将胶水输送至膜丝支架组件及膜丝上，实现膜丝与膜丝支架组件，及膜丝与膜丝之间的固定。

本发明提供的中空纤维膜丝的自动操纵装置可对膜丝自动抓取和牵引，实现自动化规则排列，具体实现过程如下：首先，第一驱动机构的控制器驱动密闭腔体沿导轨向第二膜丝牵引机运动，使得毛细管依次穿过膜丝孔，与第一牵引机上的膜丝接触；然后利用真空泵提供负压，抓取膜丝后，控制器驱动密闭腔体远离第二膜丝牵引机，进而带动膜丝依次穿过膜丝支架组件和第二膜丝牵引机，然后驱动第一膜丝支架和第二膜丝支架相互靠近或远离得到合适的膜丝长度，利用灌胶机构从膜丝支架组件的上部开口处及膜丝孔处灌胶，使得膜丝与支架固定及膜丝与膜丝之间固定，利用剪切机构剪断膜丝，从而实现膜丝的自动化排列固定。

实施例2

本实施例提供另一种中空纤维膜丝的自动操纵装置，如图9，包括依次排列设置的第一膜丝牵引机1、用于固定膜丝的膜丝支架组件2和第二膜丝牵引机3，膜丝支架组件2包括上部可开合的第一膜丝支架201和第二膜丝支架202，第一膜丝牵引机1、第一膜丝支架201、第二膜丝支架202、第二膜丝牵引机3上均设置有与膜丝相匹配的膜丝孔；自动操纵装置还包括膜丝抓取机构4、驱动膜丝抓取机构4、第二膜丝牵引机3、第二膜丝支架202和第一膜丝支架201互相靠近或远离的第一驱动机构5、用于剪断膜丝的剪切机构6、用于灌胶的灌胶机构7和用于驱动第一膜丝牵引机1靠近或远离膜丝支架组件2的第二驱动机构8，并当第一膜丝牵引机1、膜丝支架组件2和第二膜丝牵引机3接触时，膜丝孔形成端面开口的膜丝通道；膜丝抓取机构4包括负压提供装置和吸取口402；具体地，如图10，负压提供装置包括的密闭腔体401，和设置于密闭腔体401内的真空泵404；密闭腔体401的侧壁上开设有吸取口402，吸取口402与膜丝通道相匹配。

吸取口402可根据膜丝、与膜丝相匹配的膜丝孔进行选取。

根据实际需要，吸取口402的数量可为一个或多个，在本实施例中提供两种吸取口402的排列形式：单排等间距排列和多排等间距排列。相应的，膜丝支架组件2上的膜丝孔也与吸取口402数量和位置相匹配。

如图11，为第一膜丝支架201的结构示意图，当然，第二膜丝支架202的结构与此相同。第一膜丝支架201包括上下嵌套的上部支架和下部支架，上部支架和下部支架上均设置有膜丝孔，当两者叠放时，膜丝孔互相重叠，其与其它部件靠近接触时，形成端面开口的膜丝通道。

在本实施例中，第一驱动机构5包括设置于密闭腔体401、第二膜丝牵引机3、第二膜丝支架202和第一膜丝支架201下方的第一滚轮501、设置于密闭腔体401、第二膜丝牵引机3、第二膜丝支架202和第一膜丝支架201之间的第一导轨502和驱动第一滚轮501沿第一导轨502运动的控制器。

滚轮、导轨和控制器之间的配合可较好地实现第二膜丝牵引机3、密闭腔体401、第二膜丝支架202和第一膜丝支架201之间相远离或靠近，实施按膜丝抓取机构对膜丝的抓取。

在本实施例中，剪切机构6为膜丝剪，具体的，可为激光切割机。

在本实施例中，灌胶机构7为灌胶机，如图8，灌胶机包括依次连通的胶水混合器701、蠕动泵702和输送管703。

在本实施例中，第二驱动机构8包括设置于第一膜丝牵引机1下方的第二滚轮801，设置于第一膜丝牵引机1和膜丝支架组件2之间的第二导轨802和驱动第二滚轮801沿第二导轨802运动的控制器。

本发明提供的中空纤维膜丝的自动操纵装置可对膜丝自动抓取和牵引，实现自动化规则排列，具体实现过程如下：首先，第一驱动机构和第二驱动机构的控制器驱动密闭腔体、膜丝牵引机和膜丝支架组件沿导轨运动至相互接触并使得膜丝孔形成两端开口的膜丝通道，吸取口与一端的膜丝通道先贴合，然后利用真空泵提供负压，使得膜丝通道内形成负压抓取膜丝，然后利用控制器驱动各部件相远离使得膜丝保持所需的长度后，将上部支架拿开，使得下部支架开口，利用灌胶机构从膜丝支架组件的上部开口处及膜丝孔处灌胶，使得膜丝与支架固定及膜丝与膜丝之间固定，利用剪切机构剪断膜丝，从而实现膜丝的自动化排列固定。

本发明提供的中空纤维膜丝的自动操纵装置通过牵引机、膜丝支架组件、膜丝抓取机构、驱动机构等的配合作用，可实现膜丝自动穿入膜丝支架和牵引器并形成规则排列，整个工艺过程人工干预过程较少，耗材使用少，所制造出的组件质量较高，可应用于多种膜分离组件的制造加工。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。