CN108866661B - 一种转动式喷制纳米纤维的装置 - Google Patents
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Abstract
一种转动式喷制纳米纤维的装置，其内的内料仓包括外器壳、内壳腔与至少两个喷丝头，外器壳的内部开设有内壳腔，内壳腔中设置有纺织丝源，外器壳的侧壁上连接有与内壳腔相通的喷丝头，外器壳的顶、底部分别设置有上、下加热装置，上加热装置的中部开设有滑动纵槽，该滑动纵槽与位于其内部的滑动管进行上下滑动配合，滑动管的底端穿经容料顶口后延伸至内壳腔中，滑动管的顶端上延至上加热装置的正上方，滑动管内的管腔与内壳腔相通，下加热装置的底部与驱动主轴的顶端相连接。本设计不仅生产效率较高、加热效果较好、收集效果较好，而且可调性较强、稳定性较强、产品形式多样。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织用丝的制造装置，尤其涉及一种转动式喷制纳米纤维的装置，具体适用于提高纳米纤维的生产效率。
背景技术
纳米纤维是指直径在几十到几百纳米的超细纤维，它具有非常大比表面积、超细孔隙度、良好的机械特性等其它纤维所不能拥有的独特优势。近年来，纳米纤维广泛用于纺织材料、组织工程支架、过滤介质、纳米传感器、复合材料等领域。
纳米纤维的制备吸引着国内外专家学者的关注。到目前为止，制备纳米纤维的方法有许多种，如拉伸法、微相分离、模板合成、自组装、静电纺丝等，其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。但静电纺丝也存在以下固有缺陷：首先，制备过程中需要施加高压电场，成本高，安全问题需要额外关注；其次，生产效率低；再次，溶液需要一定比例的溶剂使溶液具有一定传导率，会导致污染。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的生产效率较低的缺陷与问题，提供一种生产效率较高的转动式喷制纳米纤维的装置。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种转动式喷制纳米纤维的装置，包括内料仓与驱动主轴，所述内料仓的内部设置有纺织丝源，内料仓的外部与驱动主轴相连接；
所述内料仓包括外器壳、内壳腔与至少两个喷丝头，所述外器壳的内部开设有内壳腔，内壳腔中设置有纺织丝源，外器壳的侧壁上连接有与内壳腔相通的喷丝头，外器壳的顶部、底部分别设置有上加热装置、下加热装置，上加热装置的中部开设有滑动纵槽，该滑动纵槽与位于其内部的滑动管进行上下滑动配合，滑动管的底端穿经容料顶口后延伸至内壳腔中，滑动管的顶端上延至上加热装置的正上方，滑动管内的管腔与内壳腔相通，下加热装置的底部与驱动主轴的顶端相连接；所述驱动主轴的底端经底网仓与底驱动轴的顶部相连接，底网仓的侧围为网络状结构，底驱动轴的侧壁与底固定层内设置的底转动槽的内壁相接触，底驱动轴的底部位于底固定层的正下方，底固定层的顶部与收集装置的底部相连接，内料仓位于收集装置的内部，底网仓内近底网仓、底驱动轴交接处的部位设置有横固定板，该横固定板的顶部设置有外温监测仓，该外温监测仓的内部设置有一个测温传感器，该测温传感器与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，且信号发射器与主控室进行信号连接；
所述测温传感器包括金属外壳、输入电源线、输出电源线、固定梁、旋转梁、活动导电柱、固定导电槽、蜡块，且固定梁、旋转梁的制造材料均为绝缘材料；所述金属外壳的顶壁上开设有一个进温口，该进温口的内壁与嵌入其内部的蜡块相粘接，蜡块与位于其正下方的旋转梁的右部正对设置，旋转梁的中部与固定梁的顶部相铰连，固定梁的底部与金属外壳的底壁的内表面相连接，旋转梁的左部与活动导电柱的底部相连接，活动导电柱的顶部与同轴的固定导电槽的槽口正对设置，固定导电槽为上窄下宽的梯型单向开口结构，槽口宽于活动导电柱的直径，固定导电槽高于活动导电柱设置，固定导电槽的侧部经绝缘块与金属外壳顶壁、左壁的内表面相连接；所述输入电源线的一端与信号发射器电路连接，输入电源线的另一端依次穿过金属外壳的左壁、绝缘块后与固定导电槽的左侧壁相连接，所述输出电源线的一端与电源电路连接，输出电源线的另一端依次穿过金属外壳的底壁、旋转梁的左部后与活动导电柱的底部相连接。
所述旋转梁的左部经水平中间部后与竖直中间部的底部相连接，该竖直中间部的顶部与活动导电柱的底部相连接。所述水平中间部与竖直中间部底部之间的夹角是90度，所述水平中间部与旋转梁左部之间的夹角是钝角。
所述活动导电柱上近其顶部的部位设置有限位条。
所述滑动管的侧围上位于上加热装置上方的部位与限位板垂直连接，限位板的底面与限位弹簧的顶端相连接，限位弹簧的底端下延至上加热装置的正上方。
所述限位板为环形结构；所述限位弹簧的数量至少为三个，且绕限位板均匀设置。
所述滑动管的侧围上位于滑动纵槽内的部位开设有与管腔相通的调料口，该调料口的长度小于滑动纵槽的长度。
所述上加热装置为环形结构，包括同心的外加热环、内中空环，滑动管的外部套装有滑动纵槽，滑动纵槽的外部套装有内中空环，内中空环的外壁与外加热环的内壁相连接。
所述喷丝头包括依次连接的对腔口、中部管与对外口，中部管为外窄内宽的圆锥台结构，对外口的直径小于对腔口的直径，喷丝头的外部空间依次经对外口、中部管、对腔口后与内壳腔相通。
所述下加热装置的底部与驱动轴承的顶部相连接，驱动轴承的中部开设有轴承槽，该轴承槽与插入其内部的驱动主轴的顶端相连接。
所述收集装置包括多根相互平行的蛇型曲杆，蛇型曲杆的底端与底固定层的顶部相连接，蛇型曲杆的顶端经伸缩器与上固定板的底面相连接，上固定板的顶面的中部开设有上空环以供滑动管的顶部穿经而过。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种转动式喷制纳米纤维的装置中，内料仓的内部设置有纺织丝源，内料仓上设置有与其内部相通的喷丝头，内料仓的上下方分别设置有上加热装置、下加热装置，内料仓的外部与驱动主轴相连接，使用时，上加热装置、下加热装置对内料仓内的纺织丝源，如聚合物等进行加热，使其成为熔融状态，以得到熔融液体，熔融液体具有一定的表面张力且分子缠结处于一个合理范围，同时，驱动主轴带动内料仓作高速回转运动，熔融液体在喷丝头处形成泰勒锥，当离心力大于黏弹力和表面张力时，熔融液体被拉伸以形成纳米纤维，并射在外部的收集装置上以方便收集。因此，本发明不仅不需要施加高压电场、不受传导率约束，而且生产效率较高。
2、本发明一种转动式喷制纳米纤维的装置中，内料仓包括外器壳、内壳腔与喷丝头，外器壳顶部上设置的上加热装置的中部开设有滑动纵槽，该滑动纵槽与位于其内部的滑动管进行上下滑动配合，滑动管的底端穿经容料顶口后延伸至内壳腔中，滑动管的顶端上延至上加热装置的正上方，滑动管内的管腔与内壳腔相通，使用时，随着纳米纤维的不断产生，内壳腔中的纺织丝源会不断减少，滑动管就会逐渐下滑以填充减少的纺织丝源所占据的原本空间，此时，滑动管有两种用途，一个是从内壳腔的内部对纺织丝源进行加热，提高受热均匀度，生成高质量的熔融液体，另一种是向内壳腔添加外来物质，以对熔融液体进行调整，从而对生成的纳米纤维进行调整，丰富产品的样式。因此，本发明不仅加热效果较好、产品质量较高，而且可调性较强、产品形式多样。
3、本发明一种转动式喷制纳米纤维的装置中，滑动管的侧围上位于上加热装置上方的部位与限位板垂直连接，限位板的底面与限位弹簧的顶端相连接，限位弹簧的底端下延至上加热装置的正上方，该设计能对滑动管的下行距离进行限定，确保其不会对内壳腔内熔融液体的产生造成不利影响，同时，限位弹簧的设计还能缓冲滑动管的下行冲击力，减弱其对内壳腔内熔融液体的冲击，确保滑动管效果的正常发挥。因此，本发明的稳定性较强。
4、本发明一种转动式喷制纳米纤维的装置中，底网仓内近底网仓、底驱动轴交接处的部位设置有外温监测仓，该外温监测仓的内部设置有一个测温传感器，该测温传感器与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，使用时，测温传感器经外温监测仓对内料仓附近的温度进行监控，一旦温度过高，会损害纳米纤维的生成质量时，就会导通测温传感器、信号发射器、电源所在的电路回路，再由信号发射器发信号给主控室以停止运行。因此，本发明能自动温控，控制效率较高。
5、本发明一种转动式喷制纳米纤维的装置中，收集装置包括多根相互平行的蛇型曲杆，蛇型曲杆的底端与底固定层的顶部相连接，蛇型曲杆的顶端经伸缩器与上固定板的底面相连接，使用时，蛇型曲杆能在水平方向形成阻拦层，避免收集后的纳米纤维的下滑造成堆积，影响产品质量，同时，还可以根据需求，通过伸缩器的上下运动调整蛇型曲杆的弯曲弧度，以收集更多形态的纳米纤维，此外，底网仓的侧围为网络状结构，网络状结构不阻碍内外温度的平衡，底网仓的最小宽度大于内料仓的最大宽度，利于对内料仓周边环境温度的监测，确保产品质量。因此，本发明的收集效果较好，产品质量较高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中内料仓、上加热装置、下加热装置的结构示意图。
图3是图1中内料仓的俯视图。
图4是图1中测温传感器的结构示意图。
图中：纺织丝源1、内料仓2、外器壳21、内壳腔22、喷丝头23、对腔口231、中部管232、对外口233、容料顶口24、驱动主轴3、驱动轴承31、轴承槽32、上加热装置4、滑动纵槽41、滑动管42、管腔421、限位板43、限位弹簧44、调料口45、外加热环46、内中空环47、下加热装置5、测温传感器6、金属外壳61、进温口611、输入电源线62、输出电源线63、固定梁64、旋转梁65、水平中间部651、竖直中间部652、活动导电柱66、限位条661、固定导电槽67、绝缘块671、槽口672、蜡块68、底网仓7、底驱动轴71、横固定板72、外温监测仓73、底固定层8、底转动槽81、上固定板82、上空环83、收集装置9、蛇型曲杆91、伸缩器92。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图4，一种转动式喷制纳米纤维的装置，包括内料仓2与驱动主轴3，所述内料仓2的内部设置有纺织丝源1，内料仓2的外部与驱动主轴3相连接；
所述内料仓2包括外器壳21、内壳腔22与至少两个喷丝头23，所述外器壳21的内部开设有内壳腔22，内壳腔22中设置有纺织丝源1，外器壳21的侧壁上连接有与内壳腔22相通的喷丝头23，外器壳21的顶部、底部分别设置有上加热装置4、下加热装置5，上加热装置4的中部开设有滑动纵槽41，该滑动纵槽41与位于其内部的滑动管42进行上下滑动配合，滑动管42的底端穿经容料顶口24后延伸至内壳腔22中，滑动管42的顶端上延至上加热装置4的正上方，滑动管42内的管腔421与内壳腔22相通，下加热装置5的底部与驱动主轴3的顶端相连接；所述驱动主轴3的底端经底网仓7与底驱动轴71的顶部相连接，底网仓7的侧围为网络状结构，底驱动轴71的侧壁与底固定层8内设置的底转动槽81的内壁相接触，底驱动轴71的底部位于底固定层8的正下方，底固定层8的顶部与收集装置9的底部相连接，内料仓2位于收集装置9的内部，底网仓7内近底网仓7、底驱动轴71交接处的部位设置有横固定板72，该横固定板72的顶部设置有外温监测仓73，该外温监测仓73的内部设置有一个测温传感器6，该测温传感器6与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，且信号发射器与主控室进行信号连接；
所述测温传感器6包括金属外壳61、输入电源线62、输出电源线63、固定梁64、旋转梁65、活动导电柱66、固定导电槽67、蜡块68，且固定梁64、旋转梁65的制造材料均为绝缘材料；所述金属外壳61的顶壁上开设有一个进温口611，该进温口611的内壁与嵌入其内部的蜡块68相粘接，蜡块68与位于其正下方的旋转梁65的右部正对设置，旋转梁65的中部与固定梁64的顶部相铰连，固定梁64的底部与金属外壳61的底壁的内表面相连接，旋转梁65的左部与活动导电柱66的底部相连接，活动导电柱66的顶部与同轴的固定导电槽67的槽口672正对设置，固定导电槽67为上窄下宽的梯型单向开口结构，槽口672宽于活动导电柱66的直径，固定导电槽67高于活动导电柱66设置，固定导电槽67的侧部经绝缘块671与金属外壳61顶壁、左壁的内表面相连接；所述输入电源线62的一端与信号发射器电路连接，输入电源线62的另一端依次穿过金属外壳61的左壁、绝缘块671后与固定导电槽67的左侧壁相连接，所述输出电源线63的一端与电源电路连接，输出电源线63的另一端依次穿过金属外壳61的底壁、旋转梁65的左部后与活动导电柱66的底部相连接。
所述旋转梁65的左部经水平中间部651后与竖直中间部652的底部相连接，该竖直中间部652的顶部与活动导电柱66的底部相连接。所述水平中间部651与竖直中间部652底部之间的夹角是90度，所述水平中间部651与旋转梁65左部之间的夹角是钝角。
所述活动导电柱66上近其顶部的部位设置有限位条661。
所述限位板43为环形结构；所述限位弹簧44的数量至少为三个，且绕限位板43均匀设置。
所述滑动管42的侧围上位于滑动纵槽41内的部位开设有与管腔421相通的调料口45，该调料口45的长度小于滑动纵槽41的长度。
所述上加热装置4为环形结构，包括同心的外加热环46、内中空环47，滑动管42的外部套装有滑动纵槽41，滑动纵槽41的外部套装有内中空环47，内中空环47的外壁与外加热环46的内壁相连接。
所述喷丝头23包括依次连接的对腔口231、中部管232与对外口233，中部管232为外窄内宽的圆锥台结构，对外口233的直径小于对腔口231的直径，喷丝头23的外部空间依次经对外口233、中部管232、对腔口231后与内壳腔22相通。
所述下加热装置5的底部与驱动轴承31的顶部相连接，驱动轴承31的中部开设有轴承槽32，该轴承槽32与插入其内部的驱动主轴3的顶端相连接。
所述收集装置9包括多根相互平行的蛇型曲杆91，蛇型曲杆91的底端与底固定层8的顶部相连接，蛇型曲杆91的顶端经伸缩器92与上固定板82的底面相连接，上固定板82的顶面的中部开设有上空环83以供滑动管42的顶部穿经而过。
使用时，本设计通过上加热装置4、下加热装置5的加热使内料仓2中的纺织丝源1，如聚合物等成为熔融状态，并得到熔融液体，熔融液体具有一定的表面张力且分子缠结处于一个合理范围，当驱动主轴3带动内料仓2作高速回转运动时，熔融液体在喷丝头23处形成泰勒锥，当离心力大于黏弹力和表面张力时，熔融液体被拉伸以形成纳米纤维，并射在四周的收集装置9上以方便收集。此外，在纳米纤维的生成过程中，测温传感器6经金属外壳61直接监测内料仓2附近的温度，一旦温度超过设定温度，升温的金属外壳61会经进温口611对蜡块68进行加热，使得蜡块68逐渐软化，脱离与进温口611的粘接，并在重力的作用下下坠，下坠的蜡块68落入旋转梁65上，旋转梁65的右端被蜡块68下压，旋转梁65的左端升起，并带动其上连接的活动导电柱66上行，直至活动导电柱66插入固定导电槽67的槽口672内，且形成紧密接触（活动导电柱66、固定导电槽67为过盈配合）后，此时，输入电源线62、输出电源线63被联通，电路导通，从而导通测温传感器6、信号发射器、电源所在电路回路，再由信号发射器发信号给主控室以停止运行，确保纳米纤维的质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (7)
1.一种转动式喷制纳米纤维的装置，包括内料仓（2）与驱动主轴（3），所述内料仓（2）的内部设置有纺织丝源（1），内料仓（2）的外部与驱动主轴（3）相连接，其特征在于：
所述内料仓（2）包括外器壳（21）、内壳腔（22）与至少两个喷丝头（23），所述外器壳（21）的内部开设有内壳腔（22），内壳腔（22）中设置有纺织丝源（1），外器壳（21）的侧壁上连接有与内壳腔（22）相通的喷丝头（23），外器壳（21）的顶部、底部分别设置有上加热装置（4）、下加热装置（5），上加热装置（4）的中部开设有滑动纵槽（41），该滑动纵槽（41）与位于其内部的滑动管（42）进行上下滑动配合，滑动管（42）的底端穿经容料顶口（24）后延伸至内壳腔（22）中，滑动管（42）的顶端上延至上加热装置（4）的正上方，滑动管（42）内的管腔（421）与内壳腔（22）相通，下加热装置（5）的底部与驱动主轴（3）的顶端相连接；所述驱动主轴（3）的底端经底网仓（7）与底驱动轴（71）的顶部相连接，底网仓（7）的侧围为网络状结构，底驱动轴（71）的侧壁与底固定层（8）内设置的底转动槽（81）的内壁相接触，底驱动轴（71）的底部位于底固定层（8）的正下方，底固定层（8）的顶部与收集装置（9）的底部相连接，内料仓（2）位于收集装置（9）的内部，底网仓（7）内近底网仓（7）、底驱动轴（71）交接处的部位设置有横固定板（72），该横固定板（72）的顶部设置有外温监测仓（73），该外温监测仓（73）的内部设置有一个测温传感器（6），该测温传感器（6）与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，且信号发射器与主控室进行信号连接；
所述测温传感器（6）包括金属外壳（61）、输入电源线（62）、输出电源线（63）、固定梁（64）、旋转梁（65）、活动导电柱（66）、固定导电槽（67）、蜡块（68），且固定梁（64）、旋转梁（65）的制造材料均为绝缘材料；所述金属外壳（61）的顶壁上开设有一个进温口（611），该进温口（611）的内壁与嵌入其内部的蜡块（68）相粘接，蜡块（68）与位于其正下方的旋转梁（65）的右部正对设置，旋转梁（65）的中部与固定梁（64）的顶部相铰连，固定梁（64）的底部与金属外壳（61）的底壁的内表面相连接，旋转梁（65）的左部与活动导电柱（66）的底部相连接，活动导电柱（66）的顶部与同轴的固定导电槽（67）的槽口（672）正对设置，固定导电槽（67）为上窄下宽的梯型单向开口结构，槽口（672）宽于活动导电柱（66）的直径，固定导电槽（67）高于活动导电柱（66）设置，固定导电槽（67）的侧部经绝缘块（671）与金属外壳（61）顶壁、左壁的内表面相连接；所述输入电源线（62）的一端与信号发射器电路连接，输入电源线（62）的另一端依次穿过金属外壳（61）的左壁、绝缘块（671）后与固定导电槽（67）的左侧壁相连接，所述输出电源线（63）的一端与电源电路连接，输出电源线（63）的另一端依次穿过金属外壳（61）的底壁、旋转梁（65）的左部后与活动导电柱（66）的底部相连接；
所述滑动管（42）的侧围上位于上加热装置（4）上方的部位与限位板（43）垂直连接，限位板（43）的底面与限位弹簧（44）的顶端相连接，限位弹簧（44）的底端下延至上加热装置（4）的正上方；所述限位板（43）为环形结构；所述限位弹簧（44）的数量至少为三个，且绕限位板（43）均匀设置；
所述收集装置（9）包括多根相互平行的蛇型曲杆（91），蛇型曲杆（91）的底端与底固定层（8）的顶部相连接，蛇型曲杆（91）的顶端经伸缩器（92）与上固定板（82）的底面相连接，上固定板（82）的顶面的中部开设有上空环（83）以供滑动管（42）的顶部穿经而过。
2.根据权利要求1所述的一种转动式喷制纳米纤维的装置，其特征在于：所述旋转梁（65）的左部经水平中间部（651）后与竖直中间部（652）的底部相连接，该竖直中间部（652）的顶部与活动导电柱（66）的底部相连接；所述水平中间部（651）与竖直中间部（652）底部之间的夹角是90度，所述水平中间部（651）与旋转梁（65）左部之间的夹角是钝角。
3.根据权利要求2所述的一种转动式喷制纳米纤维的装置，其特征在于：所述活动导电柱（66）上近其顶部的部位设置有限位条（661）。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种转动式喷制纳米纤维的装置，其特征在于：所述滑动管（42）的侧围上位于滑动纵槽（41）内的部位开设有与管腔（421）相通的调料口（45），该调料口（45）的长度小于滑动纵槽（41）的长度。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种转动式喷制纳米纤维的装置，其特征在于：所述上加热装置（4）为环形结构，包括同心的外加热环（46）、内中空环（47），滑动管（42）的外部套装有滑动纵槽（41），滑动纵槽（41）的外部套装有内中空环（47），内中空环（47）的外壁与外加热环（46）的内壁相连接。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种转动式喷制纳米纤维的装置，其特征在于：所述喷丝头（23）包括依次连接的对腔口（231）、中部管（232）与对外口（233），中部管（232）为外窄内宽的圆锥台结构，对外口（233）的直径小于对腔口（231）的直径，喷丝头（23）的外部空间依次经对外口（233）、中部管（232）、对腔口（231）后与内壳腔（22）相通。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种转动式喷制纳米纤维的装置，其特征在于：所述下加热装置（5）的底部与驱动轴承（31）的顶部相连接，驱动轴承（31）的中部开设有轴承槽（32），该轴承槽（32）与插入其内部的驱动主轴（3）的顶端相连接。
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