CN106637438B - 供料箱和喷丝机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纺织设备领域，公开了一种供料箱和喷丝机构，用于静电纺丝设备，包括本体和N个液体容纳盒，N为大于或等于2的自然数；本体内设置有增压机构；本体的表面上还形成有N个盒槽，液体容纳盒一一对应地安装在盒槽上，并与增压机构相连接；本体的表面上还形成有N个用于安装静电纺丝设备的喷丝板的插槽，N个喷丝板也一一对应地安装在插槽内，并分别与增压机构和液体容纳盒相连接；增压机构用于向喷丝板和液体容纳盒供压；液体容纳盒内的喷丝液在压力作用下流向喷丝板，喷丝板内的喷丝液在压力作用下喷出。采用了该种供料箱的喷丝机构结构简单，且可以方便地调整纤维中的聚合物的配比。

Description

供料箱和喷丝机构

技术领域

本发明涉及纺织设备领域，特别涉及一种供料箱和喷丝机构。

背景技术

静电纺丝是高分子流体静电雾化的一种特殊形式，其原理在于：在静电产生装置的作用下，电纺液喷丝装置和电纺纤维接收装置之间形成高压静电场，聚合物溶液在喷嘴处形成液滴并被充电，带电液滴在电场力作用下在Taylor锥顶被加速，当电场力足够大时，带电液滴克服表面张力形成带电射流，带电射流在静电纺丝空间运行时，伴随着溶剂的挥发，弯曲和拉伸，最终被接收装置收集，形成随机排列的电纺纤维材料。

静电纺丝可以将大部分聚合物及其共聚物、嵌段共聚物、衍生物等制备成纳米级或微米级纤维，该种纤维具有比表面积高，直径小等优异的性能。取向纳米纤维具有优异的光学、电学性能。此外，纳米纤维纱线提高了纳米纤维束的力学性能，并且可以使其通过机织、针织等进行二次加工。

由于电纺纤维材料具有高比表面积、高孔隙率、高通透性等特性，近年来已经引起广泛关注，并在服装、生物医药、太阳帆、军工(防弹产品)以及光学传感器等方面显示出越来越广泛和重要的应用。

申请号为CN200910031948.2的中国发明专利申请公开了一种阵列多喷头供料箱。其中，电纺液喷丝装置包括喷管和喷头，喷管与电纺液供液装置出口连通，喷头设置于喷管上并与喷管连通，喷头呈阵列排布。

在该设备中，喷丝液通过贮液器和输液泵来提供，并通过供液管连通喷管与输液泵。由于喷管和贮液器是分离设置的，喷管在喷丝时的图形化运动不可避免地会影响到供液管。然而，为了给予喷头足够的喷丝压力，供液管最好为刚性管，这将进一步使得供液管两端的连接结构变得更加复杂。

而且，在该设备中，尽管设置了多个喷头和多个供料装置来实现多种聚合物混纺，其喷头的更换却十分不便。在生产验证阶段，由于纤维中的聚合物的配比需要反复调整，以获得更好的性能。不同的聚合需要使用到不同的喷头，此时，该设备并不能应对频繁变化的工艺需求。而且，即使在大批量生产阶段，也需要不时地对工艺进行调整，该设备也无法胜任。

发明内容

本发明的目的在于提供一种供料箱和喷丝机构，采用了该种供料箱的喷丝机构结构简单，且可以方便地调整纤维中的聚合物的配比。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种供料箱，用于静电纺丝设备，包括本体和N个液体容纳盒，N为大于或等于2的自然数；

本体内设置有增压机构；

本体的表面上还形成有N个盒槽，液体容纳盒一一对应地安装在盒槽上，并与增压机构相连接；

本体的表面上还形成有N个用于安装静电纺丝设备的喷丝板的插槽，N个喷丝板也一一对应地安装在插槽内，并分别与增压机构和液体容纳盒相连接；

增压机构用于向喷丝板和液体容纳盒供压；液体容纳盒内的喷丝液在压力作用下流向喷丝板，喷丝板内的喷丝液在压力作用下喷出。

本发明还提供了一种喷丝机构，用于静电纺丝设备，包括用于喷丝的喷丝板和上述的供料箱。

相对于现有技术而言，将增压机构整合到了供料箱内，并将液体容纳盒和喷丝板都整合在了供料箱上。由于都位于供料箱上，因此可以令供料箱整体移动来获得喷丝图形，使得液体供应部分的管道在设计可连接时无需考虑到喷丝板的运动，进而降低结构的复杂度。

在本发明中，通过将喷丝板安装在插槽内，并与液体容纳盒一一对应，使得每个喷丝板与其对应的液体容纳盒可以使用不同种类的喷丝液，可以适用于复合面料的喷丝工艺。由于喷丝板和液体容纳盒都是可拆卸更换的，因此具有模块化优势，可以方便地通过更换喷丝板和液体容纳盒来调整纤维中的聚合物的配比。

通过本发明所提供的设备所织造的纳米级无纺布，其质量轻，透气性好，可作为过滤材料、隔膜材料使用，能够广泛地应用于医学、卫生、电池、过滤器等诸多领域。

作为优选，增压机构包括本体内形成的腔体以及设置于腔体内的增压泵；

本体内形成有连通盒槽和腔体的第一增压管道，以及连通插槽和腔体的第二增压管道，增压泵通过第一增压管道和第二增压管道分别向液体容纳盒和喷丝板供压。

借由腔体的缓冲可以使得增压管道在稳定的气压下运作。

进一步地，作为优选，本体内形成有两个腔体，分别为第一增压腔和第二增压腔；

第一增压腔和第一增压管道相连通，第二增压腔和第二增压管道相连通。

当分别针对第一增压管道和第二增压管道设置增压腔时，二者的增压压强可以具有更好的区分度，从而适应于需要不同压强时的应用场景。

进一步地，作为优选，第一增压腔和第二增压腔内分别各自连接有一个增压泵；

各自连接有增压泵时，可以针对两个增压腔提供不同的气体压强并可以调整压强的大小。

当然也可以令第一增压腔和第二增压腔共同连接到同一个增压泵，并使得第一增压腔所分到的增压压强小于第二增压腔所分到的增压压强。

相比而言，在喷丝板提供较高的压强可以使得喷丝效果更好，而喷丝液的供应只需具有正常的正向压强就已足够。

另外，作为优选，第二增压腔、第一增压腔、盒槽、插槽在供料箱的本体内自上而下依次分布。

将第一增压腔和第二增压腔都置于供料箱的上半部分，可以简化供料箱的结构。而由于喷丝液较重，将盒槽设置在供料箱的中部，便于稳定供料箱的重心，降低供料箱的材料成本。最后，将喷丝板设置在供料箱的底部，也可以方便喷丝动作。

除此之外，作为优选，第一增压管道的内径大于第二增压管道。当第一增压管道的内径较大时，可以降低第一增压管道内的压力，防止喷丝液从第二增压管道逆流。

另外，作为优选，本体内还形成有两端分别连接插槽和盒槽的供液通道；

液体容纳盒的上部设置有容纳盒气体进口，底部设置有容纳盒液体出口，容纳盒气体进口与增压机构相连接，容纳盒液体出口通过供液通道与喷丝板相连接。

利用设置在本体内部的供液通道来供液，相比于外接管道而言具有更好的稳定性，而且较厚的供液通道也能在较高的供丝液压力下更好地长期稳定工作。

进一步地，作为优选，供液通道内设置有单向阀。利用单向阀也能够防止在喷丝板在高压喷丝的过程中由于压力不均衡导致的喷丝液逆流问题。

同样进一步地，作为优选，液体容纳盒的内径自上而下逐渐减小。较小的内径能够在同等的液位下降速度下获得更高的流速，而上部较大的内径可以增加增压机构所注入的气体的作用面积，提高稳定性。

附图说明

图1是本发明第一实施方式供料箱的立体示意图；

图2是本发明第二实施方式供料箱的正面剖面示意图；

图3是本发明第二实施方式供料箱的侧面透视示意图；

图4是本发明第五实施方式供料箱的侧面透视示意图；

图5是本发明第六实施方式静电纺丝设备的立体示意图；

图6是本发明第六实施方式喷丝板的正面透视示意图。

附图标记说明：

1-本体；1a-盒槽；1b-插槽；1c-增压机构；1c1-第一增压腔；1c2-第二增压腔；1c3-增压泵；1d-第一增压管道；1e-第二增压管道；1f-供液通道；2-液体容纳盒；3-喷丝板；3a-气体腔体；3a1-气体入口；3b-液体腔体；3b1-液体入口；3c-单向通道；3d-喷丝孔；4-单向阀。

具体实施方式

实施方式一

本发明的第一实施方式提供了一种供料箱，用于静电纺丝设备，参见图1所示，包括本体1和N个液体容纳盒2，N为大于或等于2的自然数；

本体1内设置有增压机构1c；

本体1的表面上还形成有N个盒槽1a，液体容纳盒2一一对应地安装在盒槽1a上，并与增压机构1c相连接；

本体1的表面上还形成有N个用于安装静电纺丝设备的喷丝板3的插槽1b，N个喷丝板3也一一对应地安装在插槽1b内，并分别与增压机构1c和液体容纳盒2相连接；

增压机构1c用于向喷丝板3和液体容纳盒2供压；液体容纳盒2内的喷丝液在压力作用下流向喷丝板3，喷丝板3内的喷丝液在压力作用下喷出。

相对于现有技术而言，将增压机构1c整合到了供料箱内，并将液体容纳盒2和喷丝板3都整合在了供料箱上。由于都位于供料箱上，因此可以令供料箱整体移动来获得喷丝图形，使得液体供应部分的管道在设计可连接时无需考虑到喷丝板3的运动，进而降低结构的复杂度。

在本发明中，通过将喷丝板3安装在插槽1b内，并与液体容纳盒2一一对应，使得每个喷丝板3与其对应的液体容纳盒2可以使用不同种类的喷丝液，可以适用于复合面料的喷丝工艺。由于喷丝板3和液体容纳盒2都是可拆卸更换的，因此具有模块化优势，可以方便地通过更换喷丝板3和液体容纳盒2来调整纤维中的聚合物的配比。

通过本发明所提供的设备所织造的纳米级无纺布，其质量轻，透气性好，可作为过滤材料、隔膜材料使用，能够广泛地应用于医学、卫生、电池、过滤器等诸多领域。

另外，在本实施方式中，参见图1所示，液体容纳盒2的内径自上而下逐渐减小。较小的内径能够在同等的液位下降速度下获得更高的流速，而上部较大的内径可以增加增压机构1c所注入的气体的作用面积，提高稳定性。

实施方式二

本发明的第二实施方式提供了一种供料箱，第二实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第二实施方式中，参见图2和图3所示，增压机构1c包括本体1内形成的腔体以及设置于腔体内的增压泵1c3。

具体而言，在本实施方式中，本体1内形成有连通盒槽1a和腔体的第一增压管道1d，以及连通插槽1b和腔体的第二增压管道1e，增压泵1c3通过第一增压管道1d和第二增压管道1e分别向液体容纳盒2和喷丝板3供压。

借由腔体的缓冲可以使得增压管道在稳定的气压下运作。

而且，在本实施方式中，本体1内形成有两个腔体，分别为第一增压腔1c1和第二增压腔1c2；

第一增压腔1c1和第一增压管道1d相连通，第二增压腔1c2和第二增压管道1e相连通。

当分别针对第一增压管道1d和第二增压管道1e设置增压腔时，二者的增压压强可以具有更好的区分度，从而适应于需要不同压强时的应用场景。当然，仅形成一层腔体也能实现本发明的技术目的。

另外，在本实施方式中，本体1内还形成有两端分别连接插槽1b和盒槽1a的供液通道1f；

液体容纳盒2的上部设置有容纳盒气体进口，底部设置有容纳盒液体出口，容纳盒气体进口与增压机构1c相连接，容纳盒液体出口通过供液通道1f与喷丝板3相连接。

利用设置在本体1内部的供液通道1f来供液，相比于外接管道而言具有更好的稳定性，而且较厚的供液通道1f也能在较高的供丝液压力下更好地长期稳定工作。

在本实施方式中，第一增压腔1c1和第二增压腔1c2内分别各自连接有一个增压泵1c3。

各自连接有增压泵1c3时，可以针对两个增压腔提供不同的气体压强并可以调整压强的大小。

另外，在本实施方式中，第二增压腔1c2、第一增压腔1c1、盒槽1a、插槽1b在供料箱的本体1内自上而下依次分布。

将第一增压腔1c1和第二增压腔1c2都置于供料箱的上半部分，可以简化供料箱的结构。而由于喷丝液较重，将盒槽1a设置在供料箱的中部，便于稳定供料箱的重心，降低供料箱的材料成本。最后，将喷丝板3设置在供料箱的底部，也可以方便喷丝动作。

实施方式三

本发明的第三实施方式提供了一种供料箱，第三实施方式与第二实施方式有所不同，主要不同之处在于，在本发明的第二实施方式中，第一增压腔1c1和第二增压腔1c2内分别各自连接有一个增压泵1c3；而在本发明的第三实施方式中，第一增压腔1c1和第二增压腔1c2共同连接到同一个增压泵1c3，并使得第一增压腔1c1所分到的增压压强小于第二增压腔1c2所分到的增压压强。

相比而言，在喷丝板3提供较高的压强可以使得喷丝效果更好，而喷丝液的供应只需具有正常的正向压强就已足够。

实施方式四

本发明的第四实施方式提供了一种供料箱，第四实施方式是第二或三实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第四实施方式中，第一增压管道1d的内径大于第二增压管道1e。

当第一增压管道1d的内径较大时，可以降低第一增压管道1d内的压力，防止喷丝液从第二增压管道1e逆流。

实施方式五

本发明的第五实施方式提供了一种供料箱，第五实施方式是第四实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第五实施方式中，参见图4所示，供液通道1f内设置有单向阀4。

利用单向阀4也能够防止在喷丝板3在高压喷丝的过程中由于压力不均衡导致的喷丝液逆流问题。

值得一提的是，在第一增压管道1d和第二增压管道1e内也可以设置单向阀4或其它的单向机构，来进一步地提高系统稳定性。

实施方式六

本发明的第六实施方式提供了一种喷丝机构，用于静电纺丝设备，参见图5所示，包括用于喷丝的喷丝板3和第一至第五实施方式中任意一实施方式所述及的供料箱。

喷丝板3可以采用多种结构。本实施方式给出了一种适用于该喷丝机构的喷丝板3，参见图6所示，在喷丝板3内自上而下形成有两层腔体，分别为气体腔体3a和液体腔体3b，气体腔体3a设置有气体入口3a1，液体腔体3b设置有液体入口3b1；

气体腔体3a和液体腔体3b通过单向通道3c相连接，液体腔体3b与设置于喷丝板3底部的喷丝孔3d相连通；

其中，液体入口3b1和供料箱的供液通道1f相连通，气体入口3a1和供料箱的第二增压管道1e相连通。喷丝液在第一增压管道1d的增压作用下经过供液通道1f从液体入口3b1进入液体腔体3b，气体在第二增压管道1e的增压作用下从气体入口3a1进入气体腔体3a，经过单向通道3c并进入液体腔体3b，推动喷丝液从喷丝孔3d中喷出。

由于喷丝板3内设置了两层腔体，通过借由气体产生的压力来推动喷丝液，使得喷丝液可以高速地从喷丝孔3d中喷出，降低了对液压泵的要求。而且，由于在本发明中，液体腔体3b和气体腔体3a都集中设置在喷丝板3内，使得喷丝板3得以一体化和模块化，安装和拆卸都更加方便。

相对于现有技术而言，将增压机构1c整合到了供料箱内，并将液体容纳盒2和喷丝板3都整合在了供料箱上。由于都位于供料箱上，因此可以令供料箱整体移动来获得喷丝图形，使得液体供应部分的管道在设计可连接时无需考虑到喷丝板3的运动，进而降低结构的复杂度。

在本发明中，通过将喷丝板3安装在插槽1b内，并与液体容纳盒2一一对应，使得每个喷丝板3与其对应的液体容纳盒2可以使用不同种类的喷丝液，可以适用于复合面料的喷丝工艺。由于喷丝板3和液体容纳盒2都是可拆卸更换的，因此具有模块化优势，可以方便地通过更换喷丝板3和液体容纳盒2来调整纤维中的聚合物的配比。

通过本发明所提供的设备所织造的纳米级无纺布，其质量轻，透气性好，可作为过滤材料、隔膜材料使用，能够广泛地应用于医学、卫生、电池、过滤器等诸多领域。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种供料箱，用于静电纺丝设备，其特征在于，包括本体(1)和N个液体容纳盒(2)，所述N为大于或等于2的自然数；

所述本体(1)内设置有增压机构(1c)；

所述本体(1)的表面上还形成有N个盒槽(1a)，所述液体容纳盒(2)一一对应地安装在所述盒槽(1a)上，并与所述增压机构(1c)相连接；

所述本体(1)的表面上还形成有N个用于安装所述静电纺丝设备的喷丝板(3)的插槽(1b)，N个喷丝板(3)也一一对应地安装在所述插槽(1b)内，并分别与所述增压机构(1c)和所述液体容纳盒(2)相连接；

所述增压机构(1c)用于向所述喷丝板(3)和所述液体容纳盒(2)供压；所述液体容纳盒(2)内的喷丝液在压力作用下流向所述喷丝板(3)，所述喷丝板(3)内的喷丝液在压力作用下喷出。

2.根据权利要求1所述的供料箱，其特征在于：所述增压机构(1c)包括所述本体(1)内形成的腔体以及设置于所述腔体内的增压泵(1c3)；

所述本体(1)内形成有连通所述盒槽(1a)和所述腔体的第一增压管道(1d)，以及连通所述插槽(1b)和所述腔体的第二增压管道(1e)，所述增压泵(1c3)通过所述第一增压管道(1d)和所述第二增压管道(1e)分别向所述液体容纳盒(2)和所述喷丝板(3)供压。

3.根据权利要求2所述的供料箱，其特征在于：所述本体(1)内形成有两个所述腔体，分别为第一增压腔(1c1)和第二增压腔(1c2)；

所述第一增压腔(1c1)和所述第一增压管道(1d)相连通，所述第二增压腔(1c2)和所述第二增压管道(1e)相连通。

4.根据权利要求3所述的供料箱，其特征在于：所述第一增压腔(1c1)和所述第二增压腔(1c2)内分别各自连接有一个增压泵(1c3)；

或者，所述第一增压腔(1c1)和所述第二增压腔(1c2)共同连接到同一个增压泵(1c3)，且所述第一增压腔(1c1)所分到的增压压强小于所述第二增压腔(1c2)所分到的增压压强。

5.根据权利要求3所述的供料箱，其特征在于：所述第二增压腔 (1c2)、所述第一增压腔(1c1)、所述盒槽(1a)、所述插槽(1b)在所述供料箱的本体(1)内自上而下依次分布。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的供料箱，其特征在于：所述第一增压管道(1d)的内径大于所述第二增压管道(1e)。

7.根据权利要求1所述的供料箱，其特征在于：所述本体(1)内还形成有两端分别连接所述插槽(1b)和所述盒槽(1a)的供液通道(1f)；

液体容纳盒(2)的上部设置有容纳盒气体进口，底部设置有容纳盒液体出口，所述容纳盒气体进口与所述增压机构(1c)相连接，所述容纳盒液体出口通过所述供液通道(1f)与所述喷丝板(3)相连接。

8.根据权利要求7所述的供料箱，其特征在于：所述供液通道(1f)内设置有单向阀(4)。

9.根据权利要求7所述的供料箱，其特征在于：所述液体容纳盒(2)的内径自上而下逐渐减小。

10.一种喷丝机构，用于静电纺丝设备，其特征在于：包括用于喷丝的喷丝板(3)和权利要求1至9中任意一项所述的供料箱。