穿孔機和對膜進行穿孔的方法
【技術領域】
[0001]本發明整體上涉及對膜進行穿孔，所述膜特別地旨在應用在用于液體(諸如，廢水處理中的廢水)充氧的通風裝置中。在這種應用中，加壓氣體(例如，空氣或其它含氧氣體)被迫使穿過膜中的穿孔，同時發生液體的微泡曝氣。已穿孔的膜還可以用作過濾膜等。
[0002]本發明在第一方面中涉及通過穿孔機對膜進行穿孔的方法。本發明在第二方面中涉及一種用于對由熱塑塑料制成的膜進行穿孔的穿孔機，其中，穿孔機包括至少一根針和支承件。支承件布置成用以接收和支承所述膜，其中，所述至少一根針和支承件分別沿著朝向彼此以及遠離彼此的方向相互移動，與此同時膜被穿孔。
【背景技術】
[0003]長期以來本領域中就已知用于通風裝置的穿孔膜，但是在實踐中其被證實難以向用于通風裝置的膜提供最優的穿孔。通風裝置膜及其穿孔(也表示為孔、狹縫等)與廣泛的需求有關，原因在于穿孔具有一致的尺寸/形狀/功能決定膜適當地發揮功能。因為加壓空氣將選擇穿過產生小阻力的開口，所以膜的功能完全取決于穿孔的一致性。如果開口尺寸分布較大，則將面臨這樣的風險，即，過大的氣泡從某些開口排放出來，而其它開口卻沒有排放任何氣泡。優選的是在膜底側上的空氣壓力盡可能低的情況下工作，以便于節能并且降低膜上的負荷，但是同時需要產生均勻尺寸的空氣泡并且使得所述空氣泡穿過膜的整個穿孔表面，傳統上這需要更高的空氣壓力。
[0004]通常使用一根或者若干根針對這種類型的膜、通風裝置膜、過濾膜等進行穿孔，所述針穿過膜，同時產生穿孔/孔。在一些應用中，自由地安裝膜，而膜必須在留有足夠邊緣的情況下穿透膜，這是因為膜由于其彈性而撓曲。在其它應用中，通過近似軟材料(諸如，橡膠或者泡沫橡膠)支持膜，針在穿透膜之后穿入所述近似軟材料，以確保針已經完全穿過膜。一些膜支承材料至少部分地阻止膜撓曲。所產生的孔/穿孔的形狀變得非常不可預測并且差別很大，而且難以獲得所需的一致性。實際上，往往由于針的末端磨損，因而膜在內部以及在底側處破裂開而不是被穿刺，因此現有技術的孔面臨“撕裂”的風險。結果，空氣難以穿過孔，此外，各個孔的尺寸難以受控/不可能受控。
[0005]在US 4，964，992中例示了上述內容，該文獻示出了對膜(S卩，由支承件相應地支持的自由安裝的膜)進行穿孔的上述兩種不同方式。這種膜是旨在用于除了通風之外的其它用途的過濾膜。需要提及的是，概括地說US 4，964，992描述了在按壓針通過膜之前能夠加熱針，以防止在已經拉出針之后孔重新關閉，這部分地解決了上述問題。
[0006]在膜中產生適于通風的小孔的另一種方式是使用激光束。然而，這種技術非常昂貴，另外對分布非常敏感。必須自由安裝膜，從而不破壞支承件，并且激光束的焦點必須準確位于膜的下邊緣上，但是膜中的微弱振動都將導致孔尺寸出現大變化。
[0007]發明目的
[0008]本發明旨在避免現有技術方法中的上述劣勢和不足之處，以及提供一種改進的方法。
[0009]本發明的主要目的是提供一種具有如在前言中所限定類型的改進方法，所述改進方法對分布不敏感并且使得所產生的孔的尺寸范圍及其小地發散乃至不發散。
[0010]本發明的另一目的是提供一種方法，所述方法簡單、并且不受操作者經驗或者由針產生的孔的數量的影響。
[0011]本發明的其它目的是提供一種不需要昂貴設備來實施的方法。
【發明內容】
[0012]根據本發明，通過如在前言中限定的方法和穿孔機至少實現了主要目的，在各獨立權利要求中限定了所述方法和穿孔機的創造性特征。在各從屬權利要求中限定了本發明的優選實施例。
[0013]根據本發明的第一方面，提供了一種用于對膜進行穿孔的方法，其中，所述方法包括以下步驟:a)將由熱塑塑料制成的膜放置到支承件上，所述支承件的溫度Tu低于膜的熔化溫度TMM;b)使得所述支承件和溫度T N被加熱到超過膜的熔化溫度T mm的所述至少一根針沿著朝向彼此的方向移動，與此同時所述至少一根針穿刺膜；c) 一旦所述至少一根針與支承件接觸，則使得所述至少一根針和支承件停止相互移動；d)使得所述至少一根針和所述支承件沿著遠離彼此的方向移動；和e)從支承件移除已穿孔的膜。
[0014]根據本發明的第二方面，提供了一種用于對膜進行穿孔的穿孔機，其特征在于，支承件的溫度Tu低于膜的熔化溫度TMM，并且所述至少一根針的溫度Tn超過膜的熔化溫度Tmm,其中，穿孔機包括這樣的機構，一旦所述至少一根針與支承件接觸，則所述機構使得所述至少一根針和支承件停止沿著朝向彼此的方向相互移動。
[0015]因此，本發明是基于這樣的理解的，S卩，通過每次恰好均在相同位置處使得針和支承件停止相互運動，將由于膜停靠在支承件上而導致形成針以及膜的良好限定并且準確的相互運動。
[0016]而且，已經意識到的是，已加熱的針和更冷的支承件將在針和支承件之間的接觸點的區域中使得膜因溫差而受控且良好限定地熔化。因此，穿孔將取決于膜的熔化，而不取決于強有力地穿透膜，也不取決于針的尖頂。
[0017]根據本發明的優選實施例，針相對于支承件移動，這尤其使得借助于例如包括大量徑向伸出針的可旋轉單元能夠連續實施穿孔(類似于組裝線)。
[0018]根據本發明的優選實施例，支承件的熱量傳遞能力高于膜。熱量傳遞能力之間的巨大差異使得降低了這樣時間段的影響，在所述時段期間，針和支承件相互接觸以獲得具有特定尺寸的孔。
[0019]根據本發明的優選實施例，針包括圓化自由端部，所述圓化自由端部的半徑小于膜的厚度的一半。因此，相對鈍的針將在膜中產生良好限定的孔，并且鈍的針不會如尖頭針一樣對磨損敏感或者承受與尖頭針一樣多的磨損。
[0020]根據本發明的優選實施例，通過流體冷卻支承件，以確保支承件沒有被已加熱的針加熱。
[0021]根據其余從屬權利要求以及針對優選實施例的以下詳細描述，本發明的其它優勢和創造性特征將顯而易見。
【附圖說明】
[0022]參照附圖，根據優選實施例的以下詳細描述，將更全面地理解本發明的上述及其它特征和優勢，其中:
[0023]圖1是膜穿孔之前的針、膜和支承件的示意性剖視側視圖；
[0024]圖2是對應于圖1的示意性剖視側視圖，其中，針已經使得膜穿孔并且保持與支承件接觸；
[0025]圖3是對應于圖1和2的示意性剖視側視圖，其中，針和支承件已經沿著遠離彼此的方向移動并且顯現出了膜的穿孔；
[0026]圖4是膜的已穿孔的示意性俯視平面圖；
[0027]圖5是根據優選實施例的針和支承件的示意性剖視側視圖，其中，針和支承件相互間隔開；和
[0028]圖6是對應于圖5的示意性剖視側視圖，其中，針和支承件相互接觸。
【具體實施方式】
[0029]本發明涉及膜(例如，通風裝置膜或者過濾膜)的穿孔。將結合用于通風的膜來描述本發明，但絕不限于此。首先參照圖1-3，其公開了對由熱塑塑料制成的膜I進行本發明穿孔的不同順序。膜I在穿孔時在室溫條件下或在周圍溫度條件下可以是柔軟且具有彈性的或者是硬的。膜I在室溫條件下通常是柔軟且具有彈性的。
[0030]用于對膜I進行穿孔的穿孔機包括支承件3和至少一根針2，所述至少一根針和支承件分別沿著朝向彼此以及遠離彼此的方向相互移動。支承件3布置成在通過針2對膜I進行穿孔期間接收和支承所述膜I。優選的是，所述至少一根針2能夠相對于支承件3移動，還可以設想相反的情況，其中支承件能夠相對于所述至少一根針2移動，或者所述至少一根針2和所述支承件3 二者分別能夠沿著朝向彼此的方向以及遠離彼此的方向移動。
[0031]穿孔機優選地包括大量針2，其中，所述大量針可以布置成從承載件4平行伸出或者可以布置成從可旋轉的承載件徑向伸出。
[0032]在圖1中，膜I放置在支承件3上，并且針2和支承件3被定位成相互間隔開。支承件3應當具有溫度Tu,所述溫度低于膜I的熔化溫度1?。膜I的熔化溫度Tmm取決于所選擇的熱塑塑料。然而，所述熔化溫度通常介于150°C至250°C的范圍內。因此，膜I具有與支承件3接觸的第一表面5和面向針2的第二表面6，所述第一表面和所述第二表面優選地相互平行。當膜I應用在通風裝置中時，膜I的第一表面5將優選地構成膜I的底側，結果是膜I的第二表面6將面向液體。膜I的厚度優選大于0.5mm并且小于3_。
[0033]此后使得針2和支承件3沿著朝向彼此的方向移動，以便通過針2獲得膜I的穿孔。針2應當被加熱至超過膜I的熔化溫度Tmm的溫度T NO
[0034]因此，隨著針穿過膜1，所述膜將逐漸被局部熔解。例如，可以通過電或者通過與熱元件接觸而加熱針。針2的溫度1；通常介于250°C至350°C的范圍內。針2的溫度T N優選低于膜I的分解溫度TMS，以消除膜在穿孔期間起火的風險。針2的溫度1；優選能夠調節，以便于能夠在同一穿孔機中對由具有不同熔化溫度的不同材料制成的膜進行穿孔。
[0035]支承件優選由平整且堅硬的材料(例如，金屬或陶瓷材料)制成，并且所述至少一根針2的溫度1；優選低于支承件3的熔化溫度T UM，以便于消除支承件3在與針2接觸時變形的風險。
[0036]