CN106567144A - 立体式同轴纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体式同轴纺丝装置，属于静电纺丝领域和机械领域。这套装置整体呈现立体结构，每层结构都能拆卸，不仅能完成高效的同轴纺丝，而且能进行常规的离心纺丝，静电纺丝和离心静电纺丝，并且装置清洗方便。它由上向下主要包括垂直纺丝部件，四针管针头，纺丝端盖，旋转甩盘，同轴纺丝针头，收集圈，高压电源，驱动电机，变频器以及支架台。通过各个部件之间的协调配合，同轴纺丝针头的内外工艺参数能达到分开控制的目的，在重力、离心力和静电力的作用下，能够顺利地实现高效的同轴纺丝。

Description

立体式同轴纺丝装置

技术领域

本发明属于纺丝领域和机械领域，涉及一种立体式的高效同轴纺丝装置。

背景技术

传统的静电同轴纺丝能够制备出性能良好的中空、多孔、核壳等特殊结构的纤维，这些特殊结构的纤维在生物技术、电子产品、传感器、能源、组织工程等领域都有着重要的应用，但是静电同轴纺丝的低效率却限制了其工业化进展。

离心静电纺丝结合了离心力和静电力，相对于静电纺丝方法明显地提高了纺丝效率。但由于离心力需要由旋转装置产生，如果要将离心力加入到静电同轴纺丝装置中，则对于装置的结构要求非常高，现在缺乏巧妙的结构设计来完成这种装置结构。

另外，在高效的同轴纺丝中，如何实现分开控制内外层材料的纺丝工艺参数是成功制备同轴纺丝纤维的关键和困难点。本发明是在多个力作用下的立体式的高效同轴纺丝装置，借助巧妙的结构设计，能够实现分开控制内外工艺参数。这将为同轴纺丝工业的发展提供一定的帮助。

发明内容

本发明提供一种立体式同轴纺丝装置，主要包括垂直纺丝部件、纺丝端盖、旋转甩盘、同轴纺丝针头、导管、四针管针头、高压电源、变频器、驱动电机、支架台、地线以及收集圈，其中，所述的纺丝端盖以螺纹连接到旋转甩盘，旋转甩盘再由驱动电机驱动，并且旋转甩盘的圆周壁均布有四个螺纹孔，四个同轴纺丝针头分别安装到所述各个螺纹孔中，每个同轴纺丝针头具有第一通道和第二通道，并且所述每个同轴纺丝针头具有水平针头和竖直针头，同轴纺丝针头的两个流道进口垂直布置；所述垂直纺丝部件，具有外圆筒和内层，所述外圆筒螺纹连接到纺丝端盖，所述内层中安装有注射器和四针管针头，所述四针管针头连接到所述注射器下端并且与所述同轴纺丝针头的竖直针头对应，并分别通过导管连接到彼此；所述第一通道与所述旋转甩盘连通，所述第二通道通过竖直针头、导管以及四针管针头与所述垂直纺丝部件连通；所述的收集圈位于旋转甩盘四周，所述的高压电源正极连接到收集圈上；收集圈和全部能够旋转的部件都位于支架台上，并且支架台与地线连接。

本发明提出一种立体式同轴纺丝装置。其中，垂直纺丝部件主要是由外圆筒，内金属注射器，螺纹式环形固定杆，可更换式砝码和轴承圈组成。外圆筒固定于旋转甩盘的端盖正中央，中央位置受到的离心力的作用基本忽略。内层由可拆卸式金属注射器构成，金属注射器安插在外圆筒底部的槽口位置，安插以后由外圆筒中央的两个螺纹式环形固定杆限制其移动，并且金属注射器上端开螺纹孔，用来安装砝码。外圆筒内部呈现阶梯型，金属注射器安插在底部槽口，轴承圈安插在最上部的槽口。

在本发明中，注射器能够通过加载不同含量的纺丝溶液来改变其流量，还能通过可拆卸式砝码调节纺丝溶液的流量。可拆卸式砝码处于轴承圈的内部，通过与金属注射器最顶端的螺纹孔对接，保证了重力的有效性，所述砝码通过轴承圈被限制在所述外圆筒的内部的顶端以限制砝码的径向位移，轴承圈的作用能够保证砝码在垂直方向作用力的精准。

本发明提出一种立体式同轴纺丝装置，其中，旋转甩盘四周均匀布置四个螺纹孔，通过针头转换接头与四个同轴纺丝针头配合，其中同轴纺丝针头能够拆卸。因此本装置能够按需求选择不同孔径的同轴纺丝针头或者常规的纺丝针头。注射器下端安置一个四针管针头，同轴纺丝针头的数量也为四个，均匀布置于旋转甩盘四周，这样保证装置的对称性和纺丝的高效性。

本发明提出一种立体式同轴纺丝装置，其中，纺丝针头能够更换，选择常规的纺丝针头，将高压电源加载到收集圈上，纺丝装置接地，在纺丝针头和收集圈之间形成高压电场，能进行常规的离心纺丝，静电纺丝和离心静电纺丝。

本发明提出的立体式同轴纺丝装置与传统的静电同轴纺丝和现有的离心同轴静电纺丝相比，本发明有以下几个优点：1、能够解决静电同轴纺丝低效率的缺点，高效地制备复合结构的特殊纤维膜。2、重力控制的工艺参数和离心静电工艺参数能够分开调控，保证了按照需求调控内外针头的纺丝溶液工艺参数，能够有效的实现同轴纺丝。3、整套装置能够拆卸，不仅能实现同轴纺丝，还能实现常规的离心纺丝，静电纺丝和离心静电纺丝，在不使用旋转电机时能进行中空模式的静电纺丝，而且装置清洗方便。

附图说明

图1是本发明的立体式同轴纺丝装置的结构示意图。

图2是本发明中垂直纺丝部件的透视图。

图3是本发明中旋转甩盘的透明俯视图。

图4是本发明中同轴纺丝针头的透视图。

图5是本发明中垂直纺丝部件固定在端盖上的俯视图。

图6是本发明关键部件的分解图。

图中：1-垂直纺丝部件；2-收集圈；3-四针管针头；4-导管；5-高压电源；6-同轴纺丝针头；7-变频器；8-支架台；9-纺丝端盖；10-旋转甩盘；11-驱动电机；12-地线；13-砝码；14-轴承圈；15-金属注射器；16-外圆筒；17-螺纹式环形固定杆；18-螺纹孔；19-纺丝流道；20-螺纹孔；21-螺纹孔；22-内流道；23-外流道；24-固定件；25-加料口。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明作进一步详细阐述。本发明提供一种立体式同轴纺丝装置，如图1所示主要包括垂直纺丝部件1、收集圈2、四针管针头3、导管4、高压电源5、同轴纺丝针头6、变频器7、支架台8、纺丝端盖9、旋转甩盘10以及驱动电机11。首先垂直纺丝部件1以螺纹方式与纺丝端盖9连接为一体，纺丝端盖9螺纹连接到旋转甩盘10上，同轴纺丝针头6通过针头转换器以螺纹方式连接到旋转甩盘10。同轴纺丝针头包括内流道22和外流道23，四针管针头3通过导管4与同轴纺丝针头6的外流道23连通，同轴纺丝针头6的内流道22与旋转甩盘10的内部连通。这套装置整体都可拆卸，能实现常规的离心纺丝、静电纺丝和离心静电纺丝，也能实现同轴纺丝。如图2，其中，重力操控的垂直纺丝部件1，其内部的金属注射器15安插在外圆筒16的环形底槽中，中间用螺纹式环形固定杆17限制金属注射器15的径向移动。轴承圈14固定在外圆筒16内部的顶端，在竖直方向需要采用宽度较大的轴承圈16，它的作用是减少旋转对砝码13的垂直摩擦，使得重力达到精确的效果。金属注射器15上端开螺纹孔18，砝码13采用特殊加工的下端具有小螺杆的形式，拧紧在金属注射器15上端。这样基本不会受旋转作用而影响重力的大小。同时砝码受轴承圈16的保护，能够保证重力的精度。另外金属注射器15下端连接四针管针头3，能够通过导管同时连接四个同轴纺丝针头6，达到高效纺丝的目的。旋转甩盘10是四流道甩盘，四周开螺纹孔20，有效地连接同轴纺丝针头6。旋转甩盘10整体以螺纹的方式拧在驱动轴上，通过驱动电机11有效控制转速。高压电源5连接在收集圈2上，纺丝装置整体接地，在收集圈2和同轴纺丝针头6之间形成有效高压电场。

具体的安装步骤：首先在金属注射器15内加入纺丝溶液，然后将金属注射器15插入到外圆筒16底槽内，将外圆筒16中央的环形螺纹杆17拧紧来限制金属注射器15径向移动。然后将外圆筒16整体固定在纺丝端盖9上。将四针管针头3安装在金属注射器15底部针头上。然后将纺丝端盖9固定在旋转甩盘10上，将同轴纺丝针头6用针头转换器安装在旋转甩盘10周围的四个螺纹孔21。然后将四针管针头3与同轴纺丝针头6通过导管连接。通过端盖上的加料口25加入另外一种纺丝原材料。然后在金属注射器15上端加载不同重量的砝码13来调节外流道纺丝溶液的工艺参数。然后将收集圈1放置在旋转甩盘10四周，将高压电源线5正极接在收集圈2上，然后开启高压电场。驱动旋转电机11，调节转速，以此来调节内层溶液的工艺参数。

同轴纺丝结束后，先关闭驱动电机11，再关闭高压电源5，取下砝码13，然后收集复合纤维膜。最后将整套装置拆卸下来清理干净。

Claims (3)

1.一种立体式同轴纺丝装置，其特征在于，主要包括垂直纺丝部件、纺丝端盖、旋转甩盘、同轴纺丝针头、导管、四针管针头、高压电源、变频器、驱动电机、支架台、地线以及收集圈，其中，所述的纺丝端盖以螺纹连接到旋转甩盘，旋转甩盘再由驱动电机驱动，并且旋转甩盘的圆周壁均布有四个螺纹孔，四个同轴纺丝针头分别安装到所述各个螺纹孔中，每个同轴纺丝针头具有第一通道和第二通道，并且所述每个同轴纺丝针头具有水平针头和竖直针头；所述垂直纺丝部件，具有外圆筒和内层，所述外圆筒螺纹连接到纺丝端盖，所述内层中安装有注射器和四针管针头，所述四针管针头连接到所述注射器下端并且与所述同轴纺丝针头的竖直针头对应，并分别通过导管连接到彼此；所述第一通道与所述旋转甩盘连通，所述第二通道通过竖直针头、导管以及四针管针头与所述垂直纺丝部件连通；所述的收集圈位于旋转甩盘四周，所述的高压电源正极连接到收集圈上；收集圈和全部能够旋转的部件都位于支架台上，并且支架台与地线连接。

2.根据权利要求1所述的立体式同轴纺丝装置，其特征在于，所述注射器首先安插在垂直纺丝部件外圆筒的底槽中，然后通过螺纹式环形固定杆固定到所述外圆筒。

3.根据权利要求1所述的立体式同轴纺丝装置，其特征在于，还包括砝码，所述砝码位于所述注射器上方，以螺纹连接到所述注射器。