CN112442742A - 一种旋转式无针纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于静电纺丝技术领域，尤其涉及一种旋转式无针纺丝装置，包括装置本体，装置本体上设置有中空圆盘、转动齿轮和溶液槽，中空圆盘上设置有电极丝，转动齿轮可带动中空圆盘转动，从而带动中空圆盘上的电极丝转动；溶液槽设置在所述中空圆盘下方，且中空圆盘在转动时总有位于下部的一部分处于所述溶液槽内，从而使中空圆盘上的电极丝可以在溶液槽内的溶液中走过，且旋转出液面时带出部分液体。本发明所述纺丝装置采用了旋转式电极，制作方便，电极丝纺丝场强均匀，而且能保证纺丝过程中纺丝溶液物理或化学性质的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于静电纺丝技术领域，尤其涉及一种旋转式无针纺丝装置。
背景技术
静电纺丝是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。
静电纺丝技术是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形-即泰勒锥，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。
近年来静电纺丝工艺在产业界得到了越来越多的重视，因其极细的纤维直径，高比表面积和高孔隙率的特点，已经在生物医用，能源电池，过滤材料等多领域得到了广泛的应用。其中非针式静电纺丝因其较大的产量，其在工业界的应用也更加广泛。申请号为200780032749，专利名称为“回转式纺丝电极”的中国发明专利中，公开了一种回转式纺丝电极，该发明主要阐述回转式电极丝，该电极是使用一根或多跟金属丝构成的环状闭合电极，通过两端端面上6个开口或槽固定金属丝，并使得端面均匀分布的金属丝与传动轴同心，电极整体转动，在转动中使得每一根金属丝都可以在溶液中走过，并旋转出液面时带出部分液体，金属丝上的带电液体在电场中运动受到电场拉伸力，当旋转到电场力克服液体表面张力时，从而进行纺丝。上述回转式纺丝电极结构简单，成本低廉，但是该电极溶液过多暴露于空气中，溶液物理或化学性质容易改变，导致纺丝过程不稳定；且在长时间工作时，纺丝液存储盒内的溶液浓度和性质会发生变化从而影响静电纺丝的均匀性。
发明内容
针对上述现有技术中存在的纺丝电极溶液过多暴露于空气中，溶液物理或化学性质容易改变，纺丝不稳定的问题，本发明提供了一种旋转式无针纺丝装置，通过设置电极盖板，极大减少溶液暴露面积，中空圆盘之外的空间同样盖以盖板，最大程度减少溶液与空气的直接接触。溶液从溶液流进口进入到溶液槽内进行暂存，在该区域通过电极转动带出溶液并进行纺丝，然后纺过的溶液从溶液流出口排出到溶液槽之外，使得纺丝区域内溶液一直更新交替，保证溶液物理或化学性质保持一直不变，从而保证静电纺丝的均匀性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旋转式无针纺丝装置，包括装置本体，所述装置本体上设置有中空圆盘、转动齿轮和溶液槽，所述中空圆盘上设置有电极丝，所述转动齿轮可带动中空圆盘转动，从而带动中空圆盘上的电极丝转动；所述溶液槽设置在所述中空圆盘下方，且所述中空圆盘在转动时总有位于下部的一部分处于所述溶液槽内，从而使中空圆盘上的电极丝可以在溶液槽内的溶液中走过，且旋转出液面时带出部分液体。
所述装置本体上还设置有电极内盖板和电极外盖板，所述电极内盖板覆盖在中空圆盘内侧和转动齿轮顶点上方的空腔内；所述电极外盖板整体高于溶液流出口，并用于覆盖溶液槽暴露部分。通过设置电极盖板，极大减少溶液暴露面积，中空圆盘之外的空间同样盖以盖板，最大程度减少溶液与空气的直接接触，从而保证溶液物理或化学性质的稳定，进而保证纺丝过程的稳定。
所述溶液槽设置有溶液流出口和溶液流进口，所述溶液流出口设置在溶液槽底部，所述溶液流进口设置在溶液槽两侧内壁中间位置，且不高于电极内盖板与电极外盖板。溶液通过溶液流进口进入纺丝区域然后经过电极丝带动纺丝，纺过的溶液从溶液流出口流出，从而保证纺丝溶液时刻更新，进而保证纺丝溶液的物理或化学性质的稳定，从而保证长时间工作时静电纺丝的均匀性。
作为优选，所述中空圆盘上设置有齿轮，所述中空圆盘上的齿轮与所述转动齿轮可以啮合运转，所述转动齿轮可带动中空圆盘转动，从而带动中空圆盘上的电极丝转动。
所述转动齿轮中心处设置有旋转轴，且转动齿轮与旋转轴同轴转动。所述旋转轴与转动齿轮键槽连接，保证旋转轴与转动齿轮不发生相对滑动，并使之可以同轴转动，但不局限于该方式它可以发生的变形为螺纹，粘连等一切可以固定，且保持转动齿轮与旋转轴不发生相对滑动从而整体运转的连接方式，其中转动齿轮亦可以与旋转轴做为一体存在而不是作为两个部件。
作为优选，所述中空圆盘内侧设有内齿轮，所述转动齿轮位于所述中空圆盘内部，且所述中空圆盘的内齿轮与转动齿轮可以啮合运转。
作为优选，所述转动齿轮位于中空圆盘圆心以下。
作为优选，所述中空圆盘外侧设有外齿轮，所述转动齿轮位于所述中空圆盘下方，且所述中空圆盘的外齿轮与转动齿轮可以啮合运转。
作为优选，所述中空圆盘至少对称设置有两个，且各个中空圆盘均同轴转动；所述电极丝是均匀分布在中空圆盘上的金属丝，或者是设置在两个中空圆盘之间的圆盘或弹簧。
作为优选，所述中空圆盘与溶液槽之间设有滚轴，所述滚轴长度与中空圆盘外尺寸距离相同，所述滚轴随中空圆盘一起转动减少摩擦力。
本发明采用了旋转式电极的纺丝方式，制作方便，电极丝纺丝场强均匀，而且保证了纺丝过程中溶液物理或化学性质的稳定。
有益效果
本发明公开了一种旋转式无针纺丝装置，采用旋转轴与电极丝不同轴的方式进行连接和传动，中空圆盘中间采用镂空，传动齿轮处于中空圆盘中心线以下，传动齿轮与中空圆盘在底侧啮合，上方空间产生空腔，在空腔位置放置盖板，极大减少溶液暴露面积，中空圆盘之外的空间同样盖以盖板，最大程度减少溶液与空气的直接接触，从而保证溶液物理或化学性质的稳定，进而保证纺丝过程的稳定。
本发明所述的旋转式无针纺丝装置在工作时，纺丝溶液从溶液流进口进入到溶液暂存区域，在该区域通过电极转动带出溶液并进行纺丝，然后纺过的溶液从溶液流出口排出到溶液槽之外，使得纺丝区域内溶液一直更新交替，从而保证纺丝溶液时刻更新，进而保证纺丝溶液的物理或化学性质的稳定，从而保证长时间工作时静电纺丝的均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例1所述旋转式无针纺丝装置的主视图；
图2为本发明实施例1所述旋转式无针纺丝装置的后视图；
图3为本发明实施例1所述旋转式无针纺丝装置的剖面结构示意图；
图4为本发明实施例2所述旋转式无针纺丝装置的剖面结构示意图；
图中：1、装置本体；2、中空圆盘；3、转动齿轮；4、溶液槽；5、电极丝；6、电极内盖板；7、电极外盖板；8、溶液流出口；9、溶液流进口；10、滚轴；11：旋转轴。
具体实施方式
以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
实施例1
一种旋转式无针纺丝装置，如图1-3所示，包括装置本体1，所述装置本体上设置有中空圆盘2、转动齿轮3和溶液槽4，所述中空圆盘上设置有电极丝5，所述转动齿轮可带动中空圆盘转动，从而带动中空圆盘上的电极丝转动；所述溶液槽设置在所述中空圆盘下方，且所述中空圆盘在转动时总有位于下部的一部分处于所述溶液槽内，从而使中空圆盘上的电极丝可以在溶液槽内的溶液中走过，且旋转出液面时带出部分液体。
所述装置本体上还设置有电极内盖板6和电极外盖板7，所述电极内盖板覆盖在中空圆盘内侧和转动齿轮顶点上方的空腔内；所述电极外盖板整体高于溶液流出口，并用于覆盖溶液槽暴露部分。通过设置电极盖板，极大减少溶液暴露面积，中空圆盘之外的空间同样盖以盖板，最大程度减少溶液与空气的直接接触，从而保证溶液物理或化学性质的稳定，进而保证纺丝过程的稳定。
所述溶液槽设置有溶液流出口8和溶液流进口9，所述溶液流出口设置在溶液槽底部，所述溶液流进口设置在溶液槽两侧内壁中间位置，且不高于电极内盖板与电极外盖板。溶液通过溶液流进口进入纺丝区域然后经过电极丝带动纺丝，纺过的溶液从溶液流出口流出，从而保证纺丝溶液时刻更新，进而保证纺丝溶液的物理或化学性质的稳定，从而保证长时间工作时静电纺丝的均匀性。
所述中空圆盘外侧设有外齿轮，所述转动齿轮位于所述中空圆盘下方，且所述中空圆盘的外齿轮与转动齿轮可以啮合运转，所述转动齿轮可带动中空圆盘转动，从而带动中空圆盘上的电极丝转动。
所述转动齿轮中心处设置有旋转轴，且转动齿轮与旋转轴同轴转动。所述旋转轴与转动齿轮键槽连接，保证旋转轴与转动齿轮不发生相对滑动，并使之可以同轴转动，但不局限于该方式它可以发生的变形为螺纹，粘连等一切可以固定，且保持转动齿轮与旋转轴不发生相对滑动从而整体运转的连接方式，其中转动齿轮亦可以与旋转轴做为一体存在而不是作为两个部件。
所述中空圆盘对称设置有两个，且各个中空圆盘均同轴转动；所述电极丝是设置在两个中空圆盘之间的圆盘或弹簧。
所述中空圆盘与溶液槽之间设有滚轴10，所述滚轴长度与中空圆盘外尺寸距离相同，所述滚轴随中空圆盘一起转动减少摩擦力。
本发明采用了旋转式电极的纺丝方式，制作方便，电极丝纺丝场强均匀，而且保证了纺丝过程中溶液物理或化学性质的稳定。
本实施例所述装置在工作时，通过旋转轴转动，带动转动齿轮转动并以配合关系使中空圆盘在溶液槽中匀速转动，从而使电极丝通过进入溶液槽中的溶液，并带出溶液，当电极丝向上运转的过程中逐渐受到更大的电场力，直到电场力克服液体表面张力拉伸出丝。往复循环，该装置效率高的同时并保证溶液时刻在更新，溶液暴露面积足够小，溶液物理化学性质基本不发生改变。溶液通过溶液流进口进入纺丝区域然后经过电极丝带动纺丝，纺过的溶液从溶液流出口流出，从而保证纺丝溶液时刻更新，进而保证纺丝溶液的物理或化学性质的稳定，从而保证长时间工作时静电纺丝的均匀性。
实施例2
一种旋转式无针纺丝装置，如图4所示，包括装置本体1，所述装置本体上设置有中空圆盘2、转动齿轮3和溶液槽4，所述中空圆盘上设置有电极丝5，所述转动齿轮可带动中空圆盘转动，从而带动中空圆盘上的电极丝转动；所述溶液槽设置在所述中空圆盘下方，且所述中空圆盘在转动时总有位于下部的一部分处于所述溶液槽内，从而使中空圆盘上的电极丝可以在溶液槽内的溶液中走过，且旋转出液面时带出部分液体。
所述装置本体上还设置有电极内盖板6和电极外盖板7，所述电极内盖板覆盖在中空圆盘内侧和转动齿轮顶点上方的空腔内；所述电极外盖板整体高于溶液流出口，并用于覆盖溶液槽暴露部分。通过设置电极盖板，极大减少溶液暴露面积，中空圆盘之外的空间同样盖以盖板，最大程度减少溶液与空气的直接接触，从而保证溶液物理或化学性质的稳定，进而保证纺丝过程的稳定。
所述溶液槽设置有溶液流出口8和溶液流进口9，所述溶液流出口设置在溶液槽底部，所述溶液流进口设置在溶液槽两侧内壁中间位置，且不高于电极内盖板与电极外盖板。溶液通过溶液流进口进入纺丝区域然后经过电极丝带动纺丝，纺过的溶液从溶液流出口流出，从而保证纺丝溶液时刻更新，进而保证纺丝溶液的物理或化学性质的稳定，从而保证长时间工作时静电纺丝的均匀性。
所述中空圆盘内侧设有内齿轮，所述转动齿轮位于所述中空圆盘内部，且所述中空圆盘的内齿轮与转动齿轮可以啮合运转，所述转动齿轮位于中空圆盘圆心以下。所述转动齿轮可带动中空圆盘转动，从而带动中空圆盘上的电极丝转动。
所述转动齿轮中心处设置有旋转轴，且转动齿轮与旋转轴同轴转动。所述旋转轴与转动齿轮键槽连接，保证旋转轴与转动齿轮不发生相对滑动，并使之可以同轴转动，但不局限于该方式它可以发生的变形为螺纹，粘连等一切可以固定，且保持转动齿轮与旋转轴不发生相对滑动从而整体运转的连接方式，其中转动齿轮亦可以与旋转轴做为一体存在而不是作为两个部件。
本发明采用了旋转式电极的纺丝方式，制作方便，电极丝纺丝场强均匀，而且保证了纺丝过程中溶液物理或化学性质的稳定。
电极丝均匀的分布在中空圆盘的外圆上，同样电极丝可以变形为所有可以固定到圆盘上且中间留有中空空间的圆盘。通过旋转轴转动，带动齿轮转动并以配合关系使中空圆盘在溶液槽中匀速转动，电极丝通过进入溶液槽中的溶液，并带出溶液，当电极丝向上运转的过程中逐渐受到更大的电场力，直到电场力克服液体表面张力拉伸出丝。往复循环，该装置效率高的同时并保证溶液时刻在更新，溶液暴露面积足够小，溶液物理化学性质基本不发生改变。溶液通过溶液流进口进入纺丝区域然后经过电极丝带动纺丝，纺过的溶液从溶液流出口流出，从而保证纺丝溶液时刻更新，进而保证纺丝溶液的物理或化学性质的稳定，从而保证长时间工作时静电纺丝的均匀性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种旋转式无针纺丝装置，其特征在于：包括装置本体，所述装置本体上设置有中空圆盘、转动齿轮和溶液槽，所述中空圆盘上设置有电极丝，所述转动齿轮可带动中空圆盘转动，从而带动中空圆盘上的电极丝转动；所述溶液槽设置在所述中空圆盘下方，且所述中空圆盘在转动时总有位于下部的一部分处于所述溶液槽内，从而使中空圆盘上的电极丝可以在溶液槽内的溶液中走过，且旋转出液面时带出部分液体。
2.根据权利要求1所述的旋转式无针纺丝装置，其特征在于，所述装置本体上还设置有电极内盖板和电极外盖板，所述电极内盖板覆盖在中空圆盘内侧和转动齿轮顶点上方的空腔内；所述电极外盖板整体高于溶液流出口，并用于覆盖溶液槽暴露部分。
3.根据权利要求2所述的旋转式无针纺丝装置，其特征在于，所述溶液槽设置有溶液流出口和溶液流进口，所述溶液流出口设置在溶液槽底部，所述溶液流进口设置在溶液槽两侧内壁中间位置，且不高于电极内盖板与电极外盖板。
4.根据权利要求1所述的旋转式无针纺丝装置，其特征在于，所述中空圆盘上设置有齿轮，所述中空圆盘上的齿轮与所述转动齿轮可以啮合运转，所述转动齿轮可带动中空圆盘转动，从而带动中空圆盘上的电极丝转动；所述转动齿轮中心处设置有旋转轴，且转动齿轮与旋转轴同轴转动。
5.根据权利要求4所述的旋转式无针纺丝装置，其特征在于，所述中空圆盘内侧设有内齿轮，所述转动齿轮位于所述中空圆盘内部，且所述中空圆盘的内齿轮与转动齿轮可以啮合运转。
6.根据权利要求5所述的旋转式无针纺丝装置，其特征在于，所述转动齿轮位于中空圆盘圆心以下。
7.根据权利要求5所述的旋转式无针纺丝装置，其特征在于，所述中空圆盘外侧设有外齿轮，所述转动齿轮位于所述中空圆盘下方，且所述中空圆盘的外齿轮与转动齿轮可以啮合运转。
8.根据权利要求1所述的旋转式无针纺丝装置，其特征在于，所述中空圆盘至少对称设置有两个，且各个中空圆盘均同轴转动；所述电极丝是均匀分布在中空圆盘上的金属丝，或者是设置在两个中空圆盘之间的圆盘或弹簧。
9.根据权利要求1所述的旋转式无针纺丝装置，其特征在于，所述中空圆盘与溶液槽之间设有滚轴，所述滚轴随中空圆盘一起转动减少摩擦力。
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