單孔中空纖維膜噴絲頭及拆卸方法與流程
本發明涉及中空纖維膜制造設備，具體地，涉及一種單孔中空纖維膜噴絲頭及拆卸方法。
背景技術：
中空纖維膜是水處理、血透析、海水淡化、氣體分離、液體分離等領域設備的核心部件，應用于反滲透膜、微濾膜，納濾膜和超濾膜等方面的一種重要新材料，在環保水處理、血透析、氣體分離等領域逐漸得到越來越廣泛的應用。隨著對中空纖維膜的質量和性能要求的提高，需求量的增大，國內現有的生產工藝和設備越來越難于滿足生產需求，大部分依賴進口。
如何能生產出高性能中空纖維膜并提高生產效率，降低生產成本，已成為研究中空纖維膜領域最熱門、也是最關鍵的問題之一。中空纖維膜的生產成型過程，簡要的概述就是將紡絲料液和芯液從噴絲頭基座的不同位置注入噴絲頭，通過噴絲頭內部的特殊結構，從噴絲頭蓋噴出中空纖維絲狀物—俗稱膜絲。從整個制膜過程來看，除制膜設備和工藝參數影響膜絲性能外，噴絲頭的優劣直接影響到膜絲的一些關鍵性能和參數。因此，要獲得合適尺寸、外觀和性能優良的中空纖維膜絲，優質的噴絲頭設計是首要任務。
現有技術中的噴絲頭，具有如下不足：
第一、現在使用的噴絲頭大多沒有緩沖環，這樣不能很好地解決料液不均勻的情況，料液不均勻，膜絲出來厚薄就不一致，這樣一來，膜絲容易斷裂，二來，膜絲過濾水的面積大打折扣，通量達不到設計標準；
第二、對于部分設計是采用多孔豎直進料的方式，但由于豎直方向置有孔，噴絲頭體積無法縮小，無法裝配成模塊式多孔噴絲頭，效率很難提升。
第三、噴絲頭在停機及維護時，需要拆開清洗，使用過的噴絲頭，由于采用精密緊配合及料液在噴絲絲頭腔體中的真空吸附作用，就算把螺絲全拆下，依舊很難拆開，現在基本上是用工具撬開或者需要非常嫻熟技術人員費力開啟，這種方法因為用力不均，噴絲頭芯體易變形，多次拆裝難于保證噴絲頭的同心度，從而使噴絲頭生產出來的膜絲就發生偏心。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種單孔中空纖維膜噴絲頭及拆卸方法。
根據本發明提供的單孔中空纖維膜噴絲頭，包括噴絲頭芯體和噴頭蓋；
其中，所述噴絲頭芯體包括相連接的連接柱體和伸入柱體；所述伸入柱體上設置有緩沖環；
所述噴頭蓋內設置有一上端敞口的料液腔，伸入柱體承插于料液腔內，所述連接柱體與噴頭蓋連接；
所述緩沖環與料液腔的腔壁緊密配合，所述緩沖環設置有緩流孔；或所述緩沖環與所述料液腔的腔壁之間形成緩流環道。
優選地，所述緩沖環為依次相鄰設置的第一層緩沖環和第二層緩沖環；
所述第一層緩沖環上設置有第一層緩流孔，或所述第一層緩沖環與所述料液腔的腔壁之間形成第一層緩流環道；
所述第二層緩沖環上設置有第二層緩流孔，或所述第二層緩沖環與所述料液腔的腔壁之間形成第二層緩流環道。
優選地，所述伸入柱體的底端部設置有針管；
所述噴絲頭芯體內設置有依次連通芯液注入口和芯液流道；所述針管連通所述芯液流道。
優選地，所述噴頭蓋的側面橫向設置有連通料液腔的料液注入口。
優選地，所述料液注入口的最小直徑為Φa，第一層緩流孔的直徑為Φb，第二層緩流孔的直徑為Φc，料液腔的內徑為Φd,第一層緩沖環直徑為Φe，第二層緩沖環直徑為Φf，
其中，當Φd＝Φe＝Φf時，所述第一層緩沖環上設置有第一層緩流孔，所述第二層緩沖環上設置第二層緩流孔時，π(Φa/2)2>2π(Φb/2)2>4π(Φc/2)2；
當Φe和Φf<Φd時，所述第一層緩沖環與所述料液腔的腔壁之間形成第一層緩流環道，所述第二層緩沖環與所述料液腔的腔壁之間形成第二層緩流環道時，π(Φa/2) 2>π((Φd/2)2-(Φe/2)2)，且Φf>Φe；
當Φe<Φd且Φf＝Φd時,所述第一層緩沖環與所述料液腔的腔壁之間形成第一層緩流環道，所述第二層緩沖環上設置第二層緩流孔時，π(Φa/2)2>π((Φd/2)2-(Φe/2)2)>4π(Φc/2)2；
當Φe＝Φd且Φf<Φd時，所述第一層緩沖環上設置有第一層緩流孔，所述第二層緩沖環與所述料液腔的腔壁之間形成第二層緩流環道時，π(Φa/2)2>2π(Φb/2)2>π((Φd/2)2-(Φf/2)2)。
優選地，所述噴頭蓋的底端設置有與料液腔連通且同軸心的噴絲成型孔；
針管穿設在噴絲成型孔內；所述針管與所述噴絲成型孔同軸設置。
優選地，所述連接柱體沿周向方向設置有相連通的沉頭孔、通過孔，所述通過孔設置成第一螺紋孔，所述噴頭蓋設置有與所述第一螺紋孔相對應的第二螺紋孔；
優選地，第一螺紋孔直徑大于第二螺紋孔直徑，第一螺紋孔直徑小于沉頭孔直徑。
所述連接柱體設置有第一銷孔；所述噴頭蓋設置有與所述第一銷孔相對應的第二銷孔。
優選地，所述伸入柱體的底端部與針管銜接處設置有錐狀過渡斜面；
所述料液腔與噴絲成型孔銜接處設置有錐狀過渡坡口。
本發明提供的所述的單孔中空纖維膜噴絲頭的拆卸方法，包括如下步驟：
步驟S1：將第一螺紋孔和第二螺紋孔內的第一螺絲全部拆下后；
步驟S2：在第一螺紋孔內擰入與第一螺紋孔相配的第二螺絲，由于第二螺絲的直徑大于第一螺紋孔，當第一螺絲擰到噴頭蓋處，則將噴頭蓋頂開。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
1、本發明通過設置兩層緩沖環，降低料液在噴絲時的流速，使料液能有充分的時間，充滿整個噴絲頭，使料液更加均勻；
2、本發明通過在沉頭孔的通過孔上設置螺紋，在拆開噴絲頭時，先把螺絲全拆下后，在所有沉頭孔內擰入與通過孔上螺紋相配的螺絲，由于這個螺絲大于噴絲頭上的螺絲孔，當螺絲擰到噴頭蓋處，會把噴頭蓋頂開，為了保證零件不變形，需要依次交替緩慢擰入螺絲，慢慢的把噴頭蓋以幾乎始終與噴絲頭芯體的連接柱體保持平行的方向頂開。這種方法操作簡便，很好地延長了噴絲頭的實用壽命。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：
圖1為本發明第一實施例中單孔中空纖維膜噴絲頭一個方向的結構示意圖；
圖2為圖1沿A-A方向的剖視示意圖；
圖3為圖2沿B-B方向的剖視示意圖；
圖4為圖1中I部分的局部放大示意圖；
圖5(a)、圖5(b)示出了本發明第一實施例中單孔中噴絲頭芯體的結構示意圖；
圖6示出了本發明第一實施例中噴頭蓋的結構示意圖；
圖7示出了本發明第二實施例中單孔中空纖維膜噴絲頭的截面結構示意圖；
圖8(a)、圖8(b)示出了本發明第三實施例中單孔中空纖維膜噴絲頭的截面結構示意圖；
圖9示出了本發明第四實施例中單孔中空纖維膜噴絲頭的截面結構示意圖；
圖10、圖11示出了本發明第五實施例中單孔中空纖維膜噴絲頭的截面結構示意圖；
圖12(a)、12(b)和圖13(a)、13(b)示出了本發明第六實施例中單孔中空纖維膜噴絲頭的截面結構示意圖；
圖14(a)、14(b)示出了本發明第七實施例中單孔中空纖維膜噴絲頭的截面結構示意圖。
圖中：
1-噴絲頭芯體；2-噴頭蓋；10-伸入柱體；11-芯液注入口；12-連接柱體；13-芯液流道；14-第一層緩沖環；15-第二層緩沖環；16-錐狀過渡斜面；17-針管；18-第一層緩流孔；19-第二層緩流孔；21-料液注入口；22-料液腔；23-錐狀過渡坡口；24-噴絲成型孔。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
圖1至圖6示出本發明第一實施例中單孔中空纖維膜噴絲頭的結構示意圖；在本實施例中，本發明提供的單孔中空纖維膜噴絲頭，包括噴絲頭芯體1和噴頭蓋2；
其中，所述噴絲頭芯體1包括相連接的連接柱體12和伸入柱體10；所述伸入柱體10上設置有緩沖環；
所述噴頭蓋2內設置有一上端敞口的料液腔22，伸入柱體10承插于料液腔22內，所述連接柱體12與噴頭蓋2連接；所述緩沖環與料液腔22的腔壁緊密配合；所述緩沖環設置有緩存孔。
所述緩沖環為依次相鄰設置的第一層緩沖環14和第二層緩沖環15；
所述第一層緩沖環14上設置有兩個第一層緩流孔18，所述第二層緩沖環15上設置有四個第二層緩流孔19。
所述伸入柱體10的底端部設置有針管17；
所述噴絲頭芯體內設置有依次連通芯液注入口11和芯液流道13；所述針管17連通所述芯液流道13。
所述噴頭蓋2的側面橫向設置有連通料液腔22的料液注入口21。
所述料液注入口的最小直徑為Φa，第一層緩流孔的直徑為Φb，第二層緩流孔的直徑為Φc，其中，π(Φa/2)2>2π(Φb/2)2>4π(Φc/2)2。
所述噴頭蓋2的底端設置有與料液腔22連通且同軸心的噴絲成型孔24；
針管17穿設在噴絲成型孔24內；所述針管17與所述噴絲成型孔24同軸設置。
所述連接柱體12沿周向方向設置有相連通的沉頭孔、通過孔，所述通過孔設置第一螺紋孔，，所述噴頭蓋2設置有與所述第一螺紋孔相對應的第二螺紋孔；
所述第一螺紋孔直徑大于第二螺紋孔直徑，第一螺紋孔直徑小于沉頭孔直徑。
所述連接柱體12設置有第一銷孔；所述噴頭蓋2設置有與所述第一銷孔相對應的第二銷孔。
所述伸入柱體10的底端部與針管銜接處設置有錐狀過渡斜面16；
所述料液腔22與噴絲成型孔24銜接處設置有錐狀過渡坡口23。
圖7示出根據本發明的第二實施例的單孔中空纖維膜噴絲頭的結構示意圖，本領域技術人員可以將本實施例理解為圖2所示實施例的一個變化例，具體地，本實施例與圖2所示實施例的區別之處在于，在本實施例中，所述第一層緩沖環14與所述料液腔22的腔壁之間形成第一層緩流環道18，所述第二層緩沖環15與所述料液腔22的腔壁之間形成第二層緩流環道19。所述料液注入口的最小直徑為Φa，料液腔22的內徑為Φd，第一層緩沖環14的直徑為Φe，第二層緩沖環15的直徑Φf，π(Φa/2)2>π((Φd/2) 2-(Φe/2)2)，且Φf>Φe。
圖8(a)、8(b)示出根據本發明的第三實施例的單孔中空纖維膜噴絲頭的結構示意圖，本領域技術人員可以將本實施例理解為結合第一實施例和第二實施例的一個變化例，具體地，在本實施例中噴絲頭結構主要區別在于兩層的緩沖環中有一層與料液腔有一定的間隙，并在另外一層緩沖環上設置有緩流孔，并且滿足π(Φa/2)2>π((Φd/2) 2-(Φe/2)2)>4π(Φc/2)2或者π(Φa/2)2>2π(Φb/2)2>π((Φd/2)2-(Φf/2) 2)。
圖9示出根據本發明的第四實施例的單孔中空纖維膜噴絲頭的結構示意圖，本領域技術人員可以將本實施例理解為第二和第三實施例的一個變化例，具體地，本實施例與第二和第三實施例所示實施例的區別之處在于，在本實施例中，第一層緩沖環14和第二層緩沖環15在形成緩沖環道時其端部可設置成圓弧狀。
圖10和圖11示出根據本發明的第五實施例的單孔中空纖維膜噴絲頭的結構示意圖，本領域技術人員可以將本實施例理解為第一至四實施例的一個變化例，具體地，本實施例與第一至四所示實施例的區別之處在于，在本實施例中，第一層緩沖環14的兩側面與伸入柱體10的側壁面之間設置有過渡圓弧；
第二層緩沖環15的上側面與伸入柱體10的側壁面之間設置有過渡圓弧。
圖12(a)、12(b)和圖13(a)、13(b)示出根據本發明的第六實施例的單孔中空纖維膜噴絲頭的結構示意圖，本領域技術人員可以將本實施例理解為第一至五實施例的一個變化例，具體地，本實施例與第一至五所示實施例的區別之處在于，在本實施例中，料液注入口21的數量為4個或多個沿所述噴頭蓋2的周向均勻分布。
圖14(a)、14(b)示出根據本發明的第七實施例的單孔中空纖維膜噴絲頭的結構示意圖，本領域技術人員可以將本實施例理解為第一至六實施例的一個變化例，具體地，本實施例與第一至六所示實施例的區別之處在于，在本實施例中，本發明整體尺寸減小，噴絲頭芯體與噴頭蓋不再設置螺絲孔和銷釘孔，而是采用焊接，粘結等方式連接。
本發明提供的單孔中空纖維膜噴絲頭的拆卸方法，包括如下步驟：
步驟S1：將第一螺紋孔和第二螺紋孔內的第一螺絲全部拆下后；
步驟S2：在第一螺紋孔內擰入與第一螺紋孔相配的第二螺絲，由于第二螺絲的直徑大于第一螺紋孔，當第一螺絲擰到噴頭蓋處，則將噴頭蓋頂開。
為了保證零件不變形，需要依次交替緩慢擰入第二螺絲，慢慢的把噴頭蓋以幾乎始終與噴絲頭芯體的連接體保持平行的方向頂開。這種方法操作簡便，很好地延長了噴絲頭的使用壽命。
本發明提供的單孔中空纖維膜噴絲頭的工作過程具體為，在噴絲過程中，料液從料液注入口21流入噴頭蓋2，在壓力和重力作用下進入料液腔22和第一層緩沖環14構成的第一道環形通道，并在重力作用下通過第一層緩流孔或緩流環道18，流入料液腔22和第二層緩沖環15構成的第二道環形通道，再緩慢勻速通過第二層緩流孔或緩流環道19，均勻的以料液流的形式從噴絲成型孔24噴出。另一方面，芯液從芯液注入口11流入，在壓力和重力的作用下經過芯液流道13，從針管17中流出。
由于針管17的直徑比噴絲成型孔24的直徑小，因此芯液流被料液流圍繞，使得料液流形成管狀，從而在之后工序中形成所需的中空膜纖維絲。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
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