CN114808164A - 一种离心纺丝的收集装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种离心纺丝的收集装置，包括支撑座、喷液容器与电机，所述喷液容器包括进液管、液腔与喷丝管，所述进液管与所述液腔的上端相连通，所述喷丝管与所述液腔的侧围相连通，所述收集装置还包括收集盘、喷气容器与收集棒，所述喷气容器的下端连接于所述电机的输出轴，所述喷液容器位于所述喷气容器的内部，所述喷气容器的外部环绕有收集棒，所述收集棒的下端连接于所述收集盘，所述收集盘的下端连接于所述支撑座，所述喷气容器包括进气管、气腔与喷气管，所述进气管位于所述进液管的外部且与所述气腔相连通，所述气腔的底部的内端面与所述液腔的底部相连接。本设计引导性较强，纺丝收集效果较好，脱丝效果较佳。
Description
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种离心纺丝的收集装置及其使用方法，具体适用于增强引导性，提高收集效果。
背景技术
纳米纤维是指纤维直径小于1000纳米的超微细纤维，其广泛用于组织工程支架、药物传输、过滤介质、人造血管、生物芯片、纳米传感器、光学、复合材料等领域。现有制造纳米纤维的方法有很多，如拉伸法、模板合成、自组装、微相分离、静电纺丝、离心纺丝等，其中，离心纺丝是以高速旋转的喷丝板、靠离心力的作用将成纤聚合物的溶液或熔体成纤的方法，既可以制备长丝，也可制备短纤维，既可以纺制各向同性的普通聚合物溶液或熔体，也可纺制各向异性的聚合物液晶溶液或熔体。
现有的离心纺丝装置，例如专利CN205617001U公开了一种离心纺丝装置，包括电机、纺丝头和收集棒，纺丝头安装在电机的转轴顶部并由电机带动转动，纺丝头内具有容纳纺丝液的空腔，纺丝头顶部设有注液口，纺丝头侧壁设有与所述空腔连通的喷丝孔，收集棒围绕纺丝头一圈设置，虽然可以实现纺丝纤维的收集，但是纺丝液是离心喷射而出，该装置没有引导性，导致甩出的纤维发生断裂时，无法完全收集到收集棒上，收集效果较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的引导性弱、收集效果差的缺陷与问题，提供一种引导性强、收集效果好的离心纺丝的收集装置及其使用方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：
一种离心纺丝的收集装置，包括支撑座、喷液容器与电机，所述喷液容器包括进液管、液腔与喷丝管，所述进液管与所述液腔的上端相连通，所述喷丝管与所述液腔的侧围相连通，所述收集装置还包括收集盘、喷气容器与收集棒，所述喷气容器的下端连接于所述电机的输出轴，所述喷液容器位于所述喷气容器的内部，所述喷气容器的外部环绕有收集棒，所述收集棒的下端连接于所述收集盘，所述收集盘的下端连接于所述支撑座；
所述喷气容器包括进气管、气腔与喷气管，所述进气管位于所述进液管的外部且与所述气腔相连通，所述气腔的底部的内端面与所述液腔的底部相连接，所述气腔的底部的外端面与所述电机的输出轴垂直连接，所述喷气管位于所述喷丝管的外部且与所述气腔相连通，所述喷丝管依次经气腔的侧围、喷气管后向外延伸至喷气管的外部，所述喷丝管的外周面转动连接有导风动轮，所述导风动轮位于所述喷气管的内部且上端面靠近所述喷气管的出气端；
所述导风动轮为一下端开口的空心壳体，所述导风动轮包括轮内柱、轮外齿，所述轮外齿均匀排列分布于所述轮内柱的外周面，所述轮外齿的外周面、上端面与所述轮内柱的外周面均布置有若干气孔。
所述喷气管包括径向连接的进气部与出气部，所述进气部的内壁直径沿出气方向逐渐减小，所述出气部的内壁直径大于所述进气部上端面的内壁直径，所述导风动轮位于所述出气部的内部。
所述喷丝管的外周面开设有定位槽，所述定位槽内设置有轴承，所述轴承的内圈套设于所述喷丝管，所述轮内柱的内壁连接于所述轴承的外圈。
所述轮外齿呈斜锥状。
所述轮内柱外周面的气孔与所述轮外齿外周面的气孔均沿径向间隔等距设置，所述轮外齿的上端面的气孔呈圆周布置。
所述气孔的直径沿所述喷气管的出气方向逐渐减小。
所述支撑座的外周面开设有环形槽，所述收集盘包括两个轴对称的子收集盘，所述子收集盘包括上盘、中盘、下盘，所述中盘的上端与所述上盘的内壁相连接，所述中盘的下端与所述下盘的外壁相连接，两个所述上盘合围成环形结构，所述收集棒的下端连接于所述上盘的上端面，两个所述下盘合围成环形结构且均通过环形槽与支撑座相连接，两个所述中盘合围成一筒状结构。
所述收集装置还包括弹簧组件，所述弹簧组件包括弹簧与安装板，所述安装板的上端与所述电机相连接，所述弹簧均匀分布于所述安装板与所述支撑座之间，所述弹簧的上端连接于所述安装板的下端，所述弹簧的下端连接于所述支撑座的上端。
所述收集棒的外周面连接有收集罩，所述收集罩为上宽下窄的圆锥筒结构，所述收集罩包括收集部与连接部，所述收集部的下端相对于所述喷丝管设置，所述连接部的中部开设有安装孔，所述连接部通过安装孔连接于所述收集棒。
一种离心纺丝的收集装置的使用方法，所述方法依次包括以下步骤：
步骤一、先通过进液管注入纺丝液，使其充满整个液腔，然后将气体注入到进气管中，再打开电机开关，使喷气容器和喷液容器同时发生转动；
步骤二、纺丝液受离心力的作用向外流动至喷丝管中，同时气流经过喷气管时，带动导风动轮转动，并从气孔喷出，在纺丝液外圈形成一股螺旋高速气流，纺丝液通过离心力、高速气流的作用下进一步细化吹出，并通过收集棒进行收集；
步骤三、先关闭电机，然后取下收集棒和收集盘，再收集和处理收集棒和收集盘上的纺丝纤维。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种离心纺丝的收集装置中，喷气容器和喷液容器同轴转动，喷气管中的气体通过导风动轮，从气孔中喷出，在纺丝液的外圈形成一股高速旋转的气流，使喷丝管喷出的纺丝液受气流的作用引导至收集棒上，气流能对纺丝头喷出的纺丝纤维的覆盖区域进行限定，与现有技术相比，不会形成较大的纤维圈。因此，本发明不仅引导性较强，收集效果较好。
2、本发明一种离心纺丝的收集装置中，进气部的内壁直径沿出气方向逐渐减小，这样使喷气管中的气流逐渐汇聚到导风动轮内部的空间中，同时由于轮外齿呈斜锥状，气流通过时会带动导风动轮转动，导风动轮转动导致气流旋转进一步汇聚并通过气孔喷出，引导性更强，收集效果更好。因此，本发明收集效果较好，引导性较强。
3、本发明一种离心纺丝的收集装置中，通过设置两个子收集盘，这样可以方便从支撑座上拆卸下来，同时收集盘的空腔部分位于喷丝管和收集棒之间，在纺丝过程中，纺丝纤维可能会发生断裂，断裂的纤维下坠并被收集盘收集，有利于后续的处理。因此，本发明具备收纳整理的功能，收集效果较好。
4、本发明一种离心纺丝的收集装置中，通过设置弹簧和收集罩，纺丝时，由于液腔纺丝液逐渐变少，导致自身重量变轻，弹簧逐渐复位，使喷液容器和喷气容器逐渐上升，同时，由于收集罩为上宽下窄的圆锥筒结构，喷丝管上升的同时，与收集罩之间的距离逐渐变短，使收集罩上的纤维由下至上逐渐堆积，纤维的均匀度高且方便取下纺丝。因此，本发明收集效果好，均匀度高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是喷液容器、喷气容器、导风动轮的剖视示意图。
图3是图2中A处的放大图。
图4是喷液容器、喷气容器的剖视示意图。
图5是图4中B处的放大图。
图6是导风动轮的结构示意图。
图7是导风动轮另一个视角的结构示意图。
图8是轮外齿的正视示意图。
图9是轮外齿的侧视示意图。
图10是子收集盘、支撑座的剖视示意图。
图11是上盘、中盘、下盘的剖视示意图。
图12是电机、弹簧组件、支撑座的正视示意图。
图13是收集棒、收集罩的剖视示意图。
图中：收集盘1、子收集盘11、上盘111、中盘112、下盘113、支撑座2、环形槽21、收集棒3、收集罩4、收集部41、连接部42、安装孔43、弹簧组件5、弹簧51、安装板52、电机6、喷气容器7、进气管71、气腔72、喷气管73、进气部731、出气部732、喷液容器8、进液管81、液腔82、喷丝管83、定位槽831、导风动轮9、轮内柱91、轮外齿92、气孔93、轴承94。
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7，一种离心纺丝的收集装置，包括支撑座2、喷液容器8与电机6，所述喷液容器8包括进液管81、液腔82与喷丝管83，所述进液管81与所述液腔82的上端相连通，所述喷丝管83与所述液腔82的侧围相连通，所述收集装置还包括收集盘1、喷气容器7与收集棒3，所述喷气容器7的下端连接于所述电机6的输出轴，所述喷液容器8位于所述喷气容器7的内部，所述喷气容器7的外部环绕有收集棒3，所述收集棒3的下端连接于所述收集盘1，所述收集盘1的下端连接于所述支撑座2；
所述喷气容器7包括进气管71、气腔72与喷气管73，所述进气管71位于所述进液管81的外部且与所述气腔72相连通，所述气腔72的底部的内端面与所述液腔82的底部相连接，所述气腔72的底部的外端面与所述电机6的输出轴垂直连接，所述喷气管73位于所述喷丝管83的外部且与所述气腔72相连通，所述喷丝管83依次经气腔72的侧围、喷气管73后向外延伸至喷气管73的外部，所述喷丝管83的外周面转动连接有导风动轮9，所述导风动轮9位于所述喷气管73的内部且上端面靠近所述喷气管73的出气端；
所述导风动轮9为一下端开口的空心壳体，所述导风动轮9包括轮内柱91、轮外齿92，所述轮外齿92均匀排列分布于所述轮内柱91的外周面，所述轮外齿92的外周面、上端面与所述轮内柱91的外周面均布置有若干气孔93。
所述喷气管73包括径向连接的进气部731与出气部732，所述进气部731的内壁直径沿出气方向逐渐减小，所述出气部732的内壁直径大于所述进气部731上端面的内壁直径，所述导风动轮9位于所述出气部732的内部。
所述喷丝管83的外周面开设有定位槽831，所述定位槽831内设置有轴承94，所述轴承94的内圈套设于所述喷丝管83，所述轮内柱91的内壁连接于所述轴承94的外圈。
参见图6至图9，所述轮外齿92呈斜锥状。
所述轮内柱91外周面的气孔93与所述轮外齿92外周面的气孔93均沿径向间隔等距设置，所述轮外齿92的上端面的气孔93呈圆周布置。
所述气孔93的直径沿所述喷气管73的出气方向逐渐减小。
参见图10至图11，所述支撑座2的外周面开设有环形槽21，所述收集盘1包括两个轴对称的子收集盘11，所述子收集盘11包括上盘111、中盘112、下盘113，所述中盘112的上端与所述上盘111的内壁相连接，所述中盘112的下端与所述下盘113的外壁相连接，两个所述上盘111合围成环形结构，所述收集棒3的下端连接于所述上盘111的上端面，两个所述下盘113合围成环形结构且均通过环形槽21与支撑座2相连接，两个所述中盘112合围成一筒状结构。
参见图12，所述收集装置还包括弹簧组件5，所述弹簧组件5包括弹簧51与安装板52，所述安装板52的上端与所述电机6相连接，所述弹簧51均匀分布于所述安装板52与所述支撑座2之间，所述弹簧51的上端连接于所述安装板52的下端，所述弹簧51的下端连接于所述支撑座2的上端。
参见图13，所述收集棒的外周面连接有收集罩4，所述收集罩4为上宽下窄的圆锥筒结构，所述收集罩4包括收集部41与连接部42，所述收集部41的下端相对于所述喷丝管83设置，所述连接部42的中部开设有安装孔43，所述连接部42通过安装孔43连接于所述收集棒3。
一种离心纺丝的收集装置的使用方法，所述方法依次包括以下步骤：
步骤一、先通过进液管81注入纺丝液，使其充满整个液腔82，然后将气体注入到进气管71中，再打开电机6开关，使喷气容器7和喷液容器8同时发生转动；
步骤二、纺丝液受离心力的作用向外流动至喷丝管83中，同时气流经过喷气管73时，带动导风动轮9转动，并从气孔93喷出，在纺丝液外圈形成一股螺旋高速气流，纺丝液通过离心力、高速气流的作用下进一步细化吹出，并通过收集棒3进行收集；
步骤三、先关闭电机6，然后取下收集棒3和收集盘1，再收集和处理收集棒3和收集盘1上的纺丝纤维。
本发明的原理说明如下：
纺丝时，弹簧51压缩，电机6带动喷液容器8和喷气容器7同轴转动，纺丝液通过喷丝管83喷出，同时，气腔72中的气体通过喷气管73进入导风动轮9内部，气体带动导风动轮9转动，气流从气孔93中喷出，并呈螺旋状环绕于纺丝液外部，使纺丝液能集中收集到收集罩4上，液腔82中因为喷出纺丝液导致重量逐渐变轻，弹簧51慢慢复位，使喷液容器8和喷气容器7同时向上移动，收集的纤维沿收集罩4逐渐上移，当出现纤维断裂的情况，断裂的纤维会落到收集盘1中。待收集完毕后，从收集棒3取下收集罩4，同时，将收集盘1从支撑座2的环形槽21上取下，收集断裂的纤维，进一步提高收集效果。
实施例1：
一种离心纺丝的收集装置，包括支撑座2、喷液容器8与电机6，所述喷液容器8包括进液管81、液腔82与喷丝管83，所述进液管81与所述液腔82的上端相连通，所述喷丝管83与所述液腔82的侧围相连通，所述收集装置还包括收集盘1、喷气容器7与收集棒3，所述喷气容器7的下端连接于所述电机6的输出轴，所述喷液容器8位于所述喷气容器7的内部，所述喷气容器7的外部环绕有收集棒3，所述收集棒3的下端连接于所述收集盘1，所述收集盘1的下端连接于所述支撑座2；所述喷气容器7包括进气管71、气腔72与喷气管73，所述进气管71位于所述进液管81的外部且与所述气腔72相连通，所述气腔72的底部的内端面与所述液腔82的底部相连接，所述气腔72的底部的外端面与所述电机6的输出轴垂直连接，所述喷气管73位于所述喷丝管83的外部且与所述气腔72相连通，所述喷丝管83依次经气腔72的侧围、喷气管73后向外延伸至喷气管73的外部，所述喷丝管83的外周面转动连接有导风动轮9，所述导风动轮9位于所述喷气管73的内部且上端面靠近所述喷气管73的出气端；所述导风动轮9为一下端开口的空心壳体，所述导风动轮9包括轮内柱91、轮外齿92，所述轮外齿92均匀排列分布于所述轮内柱91的外周面，所述轮外齿92的外周面、上端面与所述轮内柱91的外周面均布置有若干气孔93。所述喷气管73包括径向连接的进气部731与出气部732，所述进气部731的内壁直径沿出气方向逐渐减小，所述出气部732的内壁直径大于所述进气部731上端面的内壁直径，所述导风动轮9位于所述出气部732的内部。所述喷丝管83的外周面开设有定位槽831，所述定位槽831内设置有轴承94，所述轴承94的内圈套设于所述喷丝管83，所述轮内柱91的内壁连接于所述轴承94的外圈。所述支撑座2的外周面开设有环形槽21，所述收集盘1包括两个轴对称的子收集盘11，所述子收集盘11包括上盘111、中盘112、下盘113，所述中盘112的上端与所述上盘111的内壁相连接，所述中盘112的下端与所述下盘113的外壁相连接，两个所述上盘111合围成环形结构，所述收集棒3的下端连接于所述上盘111的上端面，两个所述下盘113合围成环形结构且均通过环形槽21与支撑座2相连接，两个所述中盘112合围成一筒状结构。
一种离心纺丝的收集装置的使用方法，所述方法依次包括以下步骤：
步骤一、先通过进液管81注入纺丝液，使其充满整个液腔82，然后将气体注入到进气管71中，再打开电机6开关，使喷气容器7和喷液容器8同时发生转动；
步骤二、纺丝液受离心力的作用向外流动至喷丝管83中，同时气流经过喷气管73时，带动导风动轮9转动，并从气孔93喷出，在纺丝液外圈形成一股螺旋高速气流，纺丝液通过离心力、高速气流的作用下进一步细化吹出，并通过收集棒3进行收集；
步骤三、先关闭电机6，然后取下收集棒3和收集盘1，再收集和处理收集棒3和收集盘1上的纺丝纤维。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述轮外齿92呈斜锥状。所述轮内柱91外周面的气孔93与所述轮外齿92外周面的气孔93均沿径向间隔等距设置，所述轮外齿92的上端面的气孔93呈圆周布置。所述气孔93的直径沿所述喷气管73的出气方向逐渐减小。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述收集装置还包括弹簧组件5，所述弹簧组件5包括弹簧51与安装板52，所述安装板52的上端与所述电机6相连接，所述弹簧51均匀分布于所述安装板52与所述支撑座2之间，所述弹簧51的上端连接于所述安装板52的下端，所述弹簧51的下端连接于所述支撑座2的上端。所述收集棒的外周面连接有收集罩4，所述收集罩4为上宽下窄的圆锥筒结构，所述收集罩4包括收集部41与连接部42，所述收集部41的下端相对于所述喷丝管83设置，所述连接部42的中部开设有安装孔43，所述连接部42通过安装孔43连接于所述收集棒3。
Claims (10)
1.一种离心纺丝的收集装置，包括支撑座(2)、喷液容器(8)与电机(6)，所述喷液容器(8)包括进液管(81)、液腔(82)与喷丝管(83)，所述进液管(81)与所述液腔(82)的上端相连通，所述喷丝管(83)与所述液腔(82)的侧围相连通，其特征在于：所述收集装置还包括收集盘(1)、喷气容器(7)与收集棒(3)，所述喷气容器(7)的下端连接于所述电机(6)的输出轴，所述喷液容器(8)位于所述喷气容器(7)的内部，所述喷气容器(7)的外部环绕有收集棒(3)，所述收集棒(3)的下端连接于所述收集盘(1)，所述收集盘(1)的下端连接于所述支撑座(2)；
所述喷气容器(7)包括进气管(71)、气腔(72)与喷气管(73)，所述进气管(71)位于所述进液管(81)的外部且与所述气腔(72)相连通，所述气腔(72)的底部的内端面与所述液腔(82)的底部相连接，所述气腔(72)的底部的外端面与所述电机(6)的输出轴垂直连接，所述喷气管(73)位于所述喷丝管(83)的外部且与所述气腔(72)相连通，所述喷丝管(83)依次经气腔(72)的侧围、喷气管(73)后向外延伸至喷气管(73)的外部，所述喷丝管(83)的外周面转动连接有导风动轮(9)，所述导风动轮(9)位于所述喷气管(73)的内部且上端面靠近所述喷气管(73)的出气端；
所述导风动轮(9)为一下端开口的空心壳体，所述导风动轮(9)包括轮内柱(91)、轮外齿(92)，所述轮外齿(92)均匀排列分布于所述轮内柱(91)的外周面，所述轮外齿(92)的外周面、上端面与所述轮内柱(91)的外周面均布置有若干气孔(93)。
2.根据权利要求1所述的一种离心纺丝的收集装置，其特征在于：所述喷气管(73)包括径向连接的进气部(731)与出气部(732)，所述进气部(731)的内壁直径沿出气方向逐渐减小，所述出气部(732)的内壁直径大于所述进气部(731)上端面的内壁直径，所述导风动轮(9)位于所述出气部(732)的内部。
3.根据权利要求1所述的一种离心纺丝的收集装置，其特征在于：所述喷丝管(83)的外周面开设有定位槽(831)，所述定位槽(831)内设置有轴承(94)，所述轴承(94)的内圈套设于所述喷丝管(83)，所述轮内柱(91)的内壁连接于所述轴承(94)的外圈。
4.根据权利要求1所述的一种离心纺丝的收集装置，其特征在于：所述轮外齿(92)呈斜锥状。
5.根据权利要求4所述的一种离心纺丝的收集装置，其特征在于：所述轮内柱(91)外周面的气孔(93)与所述轮外齿(92)外周面的气孔(93)均沿径向间隔等距设置，所述轮外齿(92)的上端面的气孔(93)呈圆周布置。
6.根据权利要求5所述的一种离心纺丝的收集装置，其特征在于：所述气孔(93)的直径沿所述喷气管(73)的出气方向逐渐减小。
7.根据权利要求1所述的一种离心纺丝的收集装置，其特征在于：所述支撑座(2)的外周面开设有环形槽(21)，所述收集盘(1)包括两个轴对称的子收集盘(11)，所述子收集盘(11)包括上盘(111)、中盘(112)、下盘(113)，所述中盘(112)的上端与所述上盘(111)的内壁相连接，所述中盘(112)的下端与所述下盘(113)的外壁相连接，两个所述上盘(111)合围成环形结构，所述收集棒(3)的下端连接于所述上盘(111)的上端面，两个所述下盘(113)合围成环形结构且均通过环形槽(21)与支撑座(2)相连接，两个所述中盘(112)合围成一筒状结构。
8.根据权利要求1所述的一种离心纺丝的收集装置，其特征在于：所述收集装置还包括弹簧组件(5)，所述弹簧组件(5)包括弹簧(51)与安装板(52)，所述安装板(52)的上端与所述电机(6)相连接，所述弹簧(51)均匀分布于所述安装板(52)与所述支撑座(2)之间，所述弹簧(51)的上端连接于所述安装板(52)的下端，所述弹簧(51)的下端连接于所述支撑座(2)的上端。
9.根据权利要求8所述的一种离心纺丝的收集装置，其特征在于：所述收集棒的外周面连接有收集罩(4)，所述收集罩(4)为上宽下窄的圆锥筒结构，所述收集罩(4)包括收集部(41)与连接部(42)，所述收集部(41)的下端相对于所述喷丝管(83)设置，所述连接部(42)的中部开设有安装孔(43)，所述连接部(42)通过安装孔(43)连接于所述收集棒(3)。
10.一种权利要求1所述的离心纺丝的收集装置的使用方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步骤：
步骤一、先通过进液管(81)注入纺丝液，使其充满整个液腔(82)，然后将气体注入到进气管(71)中，再打开电机(6)开关，使喷气容器(7)和喷液容器(8)同时发生转动；
步骤二、纺丝液受离心力的作用向外流动至喷丝管(83)中，同时气流经过喷气管(73)时，带动导风动轮(9)转动，并从气孔(93)喷出，在纺丝液外圈形成一股螺旋高速气流，纺丝液通过离心力、高速气流的作用下进一步细化吹出，并通过收集棒(3)进行收集；
步骤三、先关闭电机(6)，然后取下收集棒(3)和收集盘(1)，再收集和处理收集棒(3)和收集盘(1)上的纺丝纤维。
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