CN102517654B - 悬臂式纳米纤维静电纺丝系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种悬臂式纳米纤维静电纺丝系统，包括底板，其特征在于：所述底板上设有喷丝装置，所述喷丝装置上方设置有收集装置，所述喷射装置由低速绝缘传动装置驱动以将有机溶液向上喷射到收集装置；所述底板上竖设有两背板，所述收集装置的悬臂与一背板的滑槽相配合，另一背板上设有驱动悬臂上下运动的升降驱动机构，所述喷丝装置和两背板等均采用绝缘材料制作。本发明整个纺丝的有效空间内部没有金属元件，电场分布十分均匀，有利于纺丝的形成；同时，将低速绝缘传动装置的动力输入端和控制端布置在电场之外，纺丝的形成不易受到干扰。

Description

悬臂式纳米纤维静电纺丝系统

技术领域

本发明涉及一种悬臂式纳米纤维静电纺丝系统。

背景技术

由于纳米纤维的尺寸小，通过机械操作得到具有不同排列形式的聚集体是非常困难的。目前，一般采用静电纺丝技术制备纳米纤维，相对于其它可以大量生产纳米纤维的技术具有无法比拟的优点。利用静电纺丝技术加工的高分子材料、无机金属、金属氧化物及非金属盐纳米纤维不下百种，其应用领域涵盖了化工、医药、生物、电子、军事、航空航天等多个领域，其应用前景和发展潜力都是不可估量的。

现有的纳米纤维静电纺丝的收集装置从静电纺丝成型区的顶部垂下，虽然可以实现在成型区内没有金属部件，但是在连续纺丝、成型区高度调节和纳米纤维的收集上并不方便且效果不好。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有利于纺丝的形成和收集的悬臂式纳米纤维静电纺丝系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种悬臂式纳米纤维静电纺丝系统，包括底板，其特征在于：所述底板上设有喷丝装置，所述喷丝装置包括用于盛装有机溶液的溶液槽，所述溶液槽底部设有作用于有机溶液的正电极，所述溶液槽内横设有旋转轴，所述旋转轴上设置有将有机溶液向上喷射到收集装置的旋转喷头，所述溶液槽的旁侧设置有用于驱动旋转轴旋转进而带动旋转喷头旋转的低速绝缘传动装置；所述底板上的一旁侧竖设有两平行的第一背板和第二背板，所述第一背板和第二背板之间设置有隔板，所述第一背板开设有纵向滑槽，所述收集装置的一端设有与纵向滑槽相配合的悬臂，所述悬臂由第二背板上的升降驱动机构驱动其上下运动；所述收集装置设有与负电极相连接且位于溶液槽上方的极板；所述底板、溶液槽、旋转轴、旋转喷头、低速绝缘传动装置、第一背板、第二背板以及隔板均采用绝缘材料制作。

进一步地，所述绝缘材料为绝缘性能良好的ABS、PP或尼龙材料。

进一步地，所述升降驱动机构为由步进电机驱动的滚珠丝杠螺母副结构。

进一步地，所述低速绝缘传动装置包括设置在底板上的传动箱体，所述传动箱体内腔底部设置有一轴承座，所述轴承座上纵向穿设有一动力输入轴，所述动力输入轴的下端部自底板上的通孔向下穿出底板，所述动力输入轴上端部串接有第一锥面摩擦轮，所述第一锥面摩擦轮的上方箱体上水平横设有动力输出轴，所述动力输出轴上安装有与第一锥面摩擦轮传动配合的第二锥面摩擦轮，所述第一锥面摩擦轮的下侧面与轴承座之间设置有一用于迫使第一锥面摩擦轮顶向第二锥面摩擦轮的预紧弹簧，所述动力输出轴通过联轴器与旋转轴相连接，所述底板、传动箱体、轴承座、预紧弹簧、第一锥面摩擦轮、第二锥面摩擦轮和动力输出轴均采用绝缘材料制作。

进一步地，所述预紧弹簧的上端部顶在第一锥面摩擦轮的下侧面上，所述预紧弹簧的下端部顶在轴承盖的上侧面上。

进一步地，所述动力输入轴上端部沿中心轴线方向设置有连接盲孔，所述连接盲孔为非圆形截面孔，所述第一锥面摩擦轮中部下侧设置有连接轴，所述连接轴插接在连接盲孔中且其横截面与连接盲孔相适应，以传递转矩，所述预紧弹簧套设在连接轴的外围。

进一步地，所述绝缘材料为绝缘性能良好的ABS、PP或尼龙材料。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：该悬臂式纳米纤维静电纺丝系统将所有金属部件都布置在高压电场之外，纺丝成型区内的电场分布十分均匀，有利于纺丝的形成；采用悬臂式收集装置，可通过上下调节悬臂的位置以调节纺丝成型区的高度，有利于纺丝的收集。

附图说明

图1为本发明实施例的构造示意图。

图2为图1未安装收集装置时的俯视示意图。

图3为低速绝缘传动装置的结构示意图。

图4为图3的右视示意图。

图5为动力输出轴的俯视示意图。

图中：1—底板，2—传动箱体，3—轴承座，4—动力输入轴，5—第一锥面摩擦轮，6—动力输出轴，7—第二锥面摩擦轮，8—预紧弹簧，9—螺钉，10—锁紧螺钉，11—上轴承，12—下轴承，13—挡圈，14—轴承盖，15—螺钉锁紧，16—连接片，17—锁紧螺栓，18—连接盲孔，21—上半体，22—下半体，23—溶液槽，24—旋转轴，25—旋转喷头，26—低速绝缘传动装置，27—第一背板，28—第二背板，29—隔板，30—纵向滑槽，31—收集装置，32—极板，33—悬臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

参考图1~2，一种悬臂式纳米纤维静电纺丝系统，包括底板，所述底板1上设有喷丝装置，所述喷丝装置包括用于盛装有机溶液的溶液槽23，所述溶液槽23底部设有作用于有机溶液的正电极，所述溶液槽23内横设有旋转轴24，所述旋转轴24上设置有将有机溶液向上喷射到收集装置31的旋转喷头25，所述溶液槽23的旁侧设置有用于驱动旋转轴24旋转进而带动旋转喷头25旋转的低速绝缘传动装置26；所述底板1上的一旁侧竖设有两平行的第一背板27和第二背板28，所述第一背板27和第二背板28之间设置有隔板29，所述第一背板27开设有纵向滑槽30，所述收集装置31的一端设有与纵向滑槽30相配合的悬臂33，所述悬臂33由第二背板28上的升降驱动机构驱动其上下运动；所述收集装置31设有与负电极相连接且位于溶液槽23上方的极板32；所述底板1、溶液槽23、旋转轴24、旋转喷头25、低速绝缘传动装置26、第一背板27、第二背板28以及隔板29均采用绝缘材料制作，所述绝缘材料为绝缘性能良好的ABS、PP或尼龙材料等。

在本实施例中，所述升降驱动机构为由步进电机驱动的滚珠丝杠螺母副结构，其中丝杠安装在第二背板28上的支架和轴承座上，滚珠安装在悬臂33的快速更换连接器内，但不局限于此。

参考图3，所述低速绝缘传动装置26的动力输入端设置于底板1的下方。所述低速绝缘传动装置26包括设置在底板1上的传动箱体2，所述传动箱体2内腔底部设置有一轴承座3，所述轴承座3上纵向穿设有一动力输入轴4，所述动力输入轴4的下端部自底板1上的通孔向下穿出底板1，所述动力输入轴4上端部串接有第一锥面摩擦轮5，所述第一锥面摩擦轮5的上方箱体上水平横设有动力输出轴6，所述动力输出轴6上安装有与第一锥面摩擦轮5传动配合的第二锥面摩擦轮7，所述第一锥面摩擦轮5的下侧面与轴承座3之间设置有一用于迫使第一锥面摩擦轮5顶向第二锥面摩擦轮7的预紧弹簧8，所述动力输出轴6通过联轴器与旋转轴24相连接，所述底板1、传动箱体2、轴承座3、预紧弹簧8、第一锥面摩擦轮5、第二锥面摩擦轮7和动力输出轴6均采用绝缘材料制作。

为了实现传动箱体2与底板1之间的定位与固定，所述传动箱体2经底部的定位销与底板1上的定位孔定位配合，所述传动箱体2经设置在其内腔底部的螺钉9固定在底板1上，所述螺钉采用绝缘材料制作。

针对轴承座的具体结构和具体安装方式作进一步的阐述。所述轴承座3的下端凸缘部经锁紧螺钉10固定在传动箱体2内腔底部，所述轴承座3的中部通孔的上下通口上分别设置有上轴承11和下轴承12，所述下轴承12的外圈与传动箱体2内腔底部之间设置有挡圈13，所述动力输入轴4经轴肩分别与上轴承11和下轴承12轴向定位配合，所述轴承座3上侧面还设置有轴承盖14，所述轴承盖14经螺钉锁紧15在轴承座3上，所述锁紧螺钉10、上轴承11、下轴承12、挡圈13和轴承盖14均采用绝缘材料制作，所述绝缘材料采用绝缘性能良好的ABS、PP或尼龙材料等。

对预紧弹簧8的设置情况作进一步的阐述如下：即所述预紧弹簧8的上端部顶在第一锥面摩擦轮5的下侧面上，所述预紧弹簧8的下端部顶在轴承盖14的上侧面上。

为了便于传动箱体2的制造和安装，所述传动箱体2由上下两半体21、22扣合构成，所述上下两半体21、22经设置在传动箱体2外壁上的连接件实现连接。

参考图4，所述连接件包括一连接片16和两锁紧螺栓17，所述连接片的上下两侧部分别设置有第一螺栓穿孔和第二螺栓穿孔，所述上下两半体上分别设置有与第一螺栓穿孔和第二螺栓穿孔分别对应的第一螺纹孔和第二螺纹孔，所述连接片经两锁紧螺栓分别锁紧在第一螺纹孔和第二螺纹孔上，所述连接片和两锁紧螺栓均采用绝缘材料制作，所述绝缘材料采用绝缘性能良好的ABS、PP或尼龙材料等。

参考图5，进一步阐述动力输入轴上端部与第一锥面摩擦轮的串接方式，所述动力输入轴4上端部沿中心轴线方向设置有连接盲孔18，所述连接盲孔18为非圆形截面孔，连接盲孔18的横截面呈十字形，当然本发明并不局限与图示结构，也可以设置为花键槽和花键轴等连接方式。所述第一锥面摩擦轮6中部下侧设置有连接轴，所述连接轴插接在连接盲孔中且其横截面与连接盲孔18相适应，所述预紧弹簧套10设在连接轴的外围。这种串接方式不仅可以传递转矩，而且由于连接轴和动力输入轴4在轴线方向上可以相对滑动，可以配合预紧弹簧10实现第一锥面摩擦轮6和第二锥面摩擦轮7的传动连接。

当低速绝缘传动装置26工作时，动力通过动力输入轴4带动第一锥面摩擦轮5旋转，而第一锥面摩擦轮5通过预紧弹簧8压住动力输出轴6上与之配合的第二锥面摩擦轮7，通过摩擦传递扭矩，该设计适合在低速条件下传递较小的扭矩。由于采用了绝缘材料设计，整个系统在高压电场环境下不会影响电场的分布情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种悬臂式纳米纤维静电纺丝系统，包括底板，其特征在于：所述底板上设有喷丝装置，所述喷丝装置包括用于盛装有机溶液的溶液槽，所述溶液槽底部设有作用于有机溶液的正电极，所述溶液槽内横设有旋转轴，所述旋转轴上设置有将有机溶液向上喷射到收集装置的旋转喷头，所述溶液槽的旁侧设置有用于驱动旋转轴旋转进而带动旋转喷头旋转的低速绝缘传动装置；所述底板上的一旁侧竖设有两平行的第一背板和第二背板，所述第一背板和第二背板之间设置有隔板，所述第一背板开设有纵向滑槽，所述收集装置的一端设有与纵向滑槽相配合的悬臂，所述悬臂由第二背板上的升降驱动机构驱动其上下运动；所述收集装置设有与负电极相连接且位于溶液槽上方的极板；所述底板、溶液槽、旋转轴、旋转喷头、低速绝缘传动装置、第一背板、第二背板以及隔板均采用绝缘材料制作；所述低速绝缘传动装置包括设置在底板上的传动箱体，所述传动箱体内腔底部设置有一轴承座，所述轴承座上纵向穿设有一动力输入轴，所述动力输入轴的下端部自底板上的通孔向下穿出底板，所述动力输入轴上端部串接有第一锥面摩擦轮，所述第一锥面摩擦轮的上方箱体上水平横设有动力输出轴，所述动力输出轴上安装有与第一锥面摩擦轮传动配合的第二锥面摩擦轮，所述第一锥面摩擦轮的下侧面与轴承座之间设置有一用于迫使第一锥面摩擦轮顶向第二锥面摩擦轮的预紧弹簧，所述动力输出轴通过联轴器与旋转轴相连接，所述底板、传动箱体、轴承座、预紧弹簧、第一锥面摩擦轮、第二锥面摩擦轮和动力输出轴均采用绝缘材料制作。

2.根据权利要求1所述的悬臂式纳米纤维静电纺丝系统，其特征在于：所述绝缘材料为绝缘性能良好的ABS、PP或尼龙材料。

3.根据权利要求1所述的悬臂式纳米纤维静电纺丝系统，其特征在于：所述升降驱动机构为由步进电机驱动的滚珠丝杠螺母副结构。

4.根据权利要求1所述的悬臂式纳米纤维静电纺丝系统，其特征在于：所述预紧弹簧的上端部顶在第一锥面摩擦轮的下侧面上，所述预紧弹簧的下端部顶在轴承盖的上侧面上。

5.根据权利要求1所述的悬臂式纳米纤维静电纺丝系统，其特征在于：所述动力输入轴上端部沿中心轴线方向设置有连接盲孔，所述连接盲孔为非圆形截面孔，所述第一锥面摩擦轮中部下侧设置有连接轴，所述连接轴插接在连接盲孔中且其横截面与连接盲孔相适应，以传递转矩，所述预紧弹簧套设在连接轴的外围。