CN114990706A - 一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置及方法，该清理装置包括监测组件和处理组件，处理组件能够基于喷头组件清理前的外壁附着状态输出用于控制喷头组件与相应的第二组件接触及交互情况的控制信号，以通过喷头组件与相应的第二组件之间的相对运动，使得喷头组件能够在第二组件呈线性变化的外侧壁进行滑动摩擦，其中，喷头组件与第二组件接触的相切点位置至少是基于第二组件的结构而确定的；该清理方法至少包括如下步骤：监测组件可以采用图像采集识别等方式获取喷头组件清理前后的外壁附着状态，以发送至与监测组件信号连接的处理组件经运算处理后生成控制信号并判断清理效果。

Description

一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置及方法

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，尤其涉及一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置及方法。

背景技术

随着纳米技术的快速发展，静电纺丝是制备纳米纤维的重要方法之一，受到国内外科研工作者越来越多的关注。由于在静电纺丝过程中，经常把喷头作为发生装置，在采用静电纺丝方法制备纳米纤维的过程中或者结束之后，静电纺丝喷头中或者喷头末端或喷头侧壁的纤维丝溶液容易挥发而出现凝固现象，从而导致喷头堵塞，阻碍喷头进行下一次静电纺丝。

CN103898622B公开了一种静电纺丝装置及其静电纺丝喷头的清洗方法。静电纺丝装置包括注射器推送机构、注射器、静电纺丝喷头、控制系统、运动平台、收集器，注射器安装在运动平台上，注射器推送机构装设在注射器的一端，静电纺丝喷头安装在注射器的另一端，高压直流电源与静电纺丝喷头连接，高压直流电源及运动平台均与控制系统相连，收集器安装在运动平台上，静电纺丝喷头包括连接注射器的喷头上部分及喷头下部分，喷头上部分是中空结构，侧壁设有通孔，喷头下部分是实心锥形，注射器内溶液从通孔渗出，顺着锥形流至喷头末端形成泰勒锥及射流，射流在收集器上收集沉积为纤维。该发明能解决喷头的堵塞问题，且能纺出更细的纤维丝。该发明喷头的清洗方法操作简单方便。

但现有技术仅在检测到纺丝过程中电流持续处于预定值时开始清理工作，检测的准确性可受较多因素的干扰，同时清理工作仅是通过运动平台将静电纺丝喷头送至运动平台旁侧的刷子处往复运动而进行的，并未考虑喷头的结构、喷头与刷子的接触位置、喷头的运动方式等多种因素对清理效果的影响。因此，本领域需要一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置及方法来完成更精准、高效的清理工作。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置及方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明公开了一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置，其包括：

监测组件，用于至少获取喷头组件的外壁附着状态，

处理组件，与监测组件信号连接，以接收监测组件获取的喷头组件的外壁附着状态并进行运算处理。

处理组件能够基于喷头组件清理前的外壁附着状态输出用于控制喷头组件与相应的第二组件接触及交互情况的控制信号，以通过喷头组件与相应的第二组件之间的相对运动，使得喷头组件能够在第二组件呈线性变化的外侧壁进行滑动摩擦，其中，喷头组件与第二组件接触的相切点位置至少是基于第二组件的结构而确定的。

大致呈圆柱形结构的喷头组件能够以轴线方向并行于第二方向的方式悬空设置，并在需要进行清理工作时沿第一方向运动至插入区域以接触于第二组件的外侧壁，在接触位置的纵截面可以看作是圆形结构与线形结构的相切，且相切点的位置是基于第二组件斜度而确定的。对于在第一方向上具有同一高度的喷头组件而言，与同一侧的第二组件接触的相切点在周向上位于第一临界点和第二临界点之间的弧线上，其中，将喷头组件在纵截面上的圆形结构置入以圆心为原点的直角坐标系中，具有最大横坐标和最小横坐标的点为第一临界点，具有最小纵坐标的点为第二临界点，即相切点可以落在第二临界点与相应的第一临界点之间所限定的周向弧线上。第一临界点可以分为具有最大横坐标的最大第一临界点和具有最小横坐标的最小第一临界点。进一步地，第二组件的斜度越大，相切点在限定的周向弧线上的位置越远离于第二临界点；第二组件的斜度越小，相切点在限定的周向弧线上的位置越靠近于第二临界点。优选地，为保证清理效果和工作可行性，第二组件的外侧壁不与第一方向和第三方向并行，即相切点不会落在第一临界点和第二临界点上，只会落在不包括两侧端点的周向弧线上。

根据一种优选实施方式，喷头组件与相应的第二组件之间的相对运动是由响应于处理组件发出的控制信号的运动组件完成的，其中，运动组件能够连接于喷头组件并带动喷头组件进行多维度运动。

进一步地，喷头组件基于运动组件的驱动大致沿第一方向进入插入区域，能够以被两个第二组件的外侧壁阻挡运动路径的方式停止沿第一方向的运动并分别与两个第二组件在第一相切点和第二相切点接触，其中，运动组件在喷头组件与第二组件接触后仍可以向喷头组件施加至少沿第一方向的作用力，使得喷头组件与第二组件的外侧壁接触更加紧密，进而提升喷头组件后续大致沿第二方向运动时相对于第二组件的摩擦力。

根据一种优选实施方式，响应于处理组件发出的控制信号的调节组件能够将若干第二组件以中空区域对接于柱状结构的方式安装在第一组件上，其中，第一组件上间隔排布有若干沿第一方向设置的柱状结构。

优选地，柱状结构的横截面可选用椭圆形结构，且椭圆形结构的长轴可与第二方向并行，短轴可与第三方向并行，以上述方式设置的柱状结构既能够以无尖角的形式保证第二组件的顺畅套设，也可在第二组件受到周向作用力而具有绕轴线旋转的趋势时基于长轴与短轴长度的不同而使得第二组件的旋转趋势受阻，进而避免了因第二组件在柱状结构上的转动而影响清理效果。

优选地，对于横截面呈椭圆形结构的柱状结构，套设于其外侧的第二组件的横截面也可呈椭圆形结构，且长短轴的配置方向可与柱状结构的长短轴配置方向一致。在任意横截面上由长轴对应的两个端点所限定的弧线相比于半圆形结构具有更小的曲率，以使得按照上述方式配置的任一柱状结构能够以长轴限定弧线所在的部分外侧壁区域相向于相邻柱状结构设置，喷头组件在沿第二方向移动至插入区域并在上述部分外侧壁区域与第二组件接触时可具有更大的接触面积，尤其是在喷头组件与第二组件接触后仍继续受到沿第二方向施加的作用力时，使得第二组件上可部分形变的外侧壁基于其自身相对更小的曲率而更容易地通过部分形变进一步增加第二组件与喷头组件之间的接触面积，从而提升后续清理效果。

进一步地，调节组件是基于柱状结构的设置位置而确定第二组件和/或第一组件的相对移动方式的，其中，第一组件的相对移动是固定位置后的柱状结构与底架连接构成的第一组件的整体移动。优选地，调节组件可以基于清理需求对柱状结构的设置位置、第二组件的选型和第二组件与柱状结构的相对连接关系进行综合调控，以使得任意两个相邻第二组件之间形成的插入区域能够满足不同喷头组件的清洗需求。任意两个相邻第二组件受制于间距、斜度、组合方式的影响而可以形成完全不同的插入区域。即调节组件对第二组件和/或第一组件的综合调控可实现对插入区域结构的调节。

根据一种优选实施方式，喷头组件能够与相应的两个第二组件在各自的相切点接触，其中，处理组件能够对两个相切点的位置及两个相切点之间连接构成的弦的长度进行限定。

进一步地，针对不同的清理需求可配置不同斜度的第二组件，以通过构成不同的相切点来完成不同角度的清理。第一相切点和第二相切点所构成的弦的长度可以限定在1/4直径至3/4直径的区间内，优选地，限定在1/3直径至2/3直径的区间内，特别优选地，限定为1/2直径。上述区间是基于第一组件和第二组件的配置方式及预期清理效果等因素进行限定的，第一相切点和第二相切点所构成的弦的长度超出上述区间后，不便于第一组件和第二组件的配置，和/或只能对部分区域进行清理，无法使得清理过程覆盖整个喷头组件外壁。

根据一种优选实施方式，监测组件获取的喷头组件外壁附着状态能够包括干涸纺丝溶液在喷头组件的外壁上的附着长度、附着面积、附着分布中的一个或多个参数，其中，附着面积能够以附着面积比的形式表示。

附着长度为干涸纺丝溶液在喷头组件轴线方向上的最远长度；附着面积(比)为干涸纺丝溶液在喷头组件外壁的附着面积，或是附着面积与外壁周侧总面积的面积比值，由于喷头组件外壁的周侧总面积恒定，则附着面积与附着面积比能够定量换算；附着分布为干涸纺丝溶液在喷头组件外壁不同方位的各区域中的附着厚度。

根据一种优选实施方式，处理组件能够基于监测组件采集的附着长度对运动组件发出控制信号，以带动喷头组件沿第二方向的反方向运动至干涸纺丝溶液的附着区域超出相切点在第一方向上的投影。

本发明通过监测组件对附着长度的监测，使得响应于控制信号的运动组件能够在将喷头组件沿第一方向移动至插入区域内之前，能够使喷头组件沿第二方向的反方向运动至附着区域超出相切点在第一方向上的投影，从而保证与第二组件接触后的喷头组件在沿第二方向运动时第二组件可以从干涸纺丝溶液的端部对喷头组件进行清理。

根据一种优选实施方式，处理组件能够基于监测组件采集的清理过程前后附着面积或附着面积比的变化情况来判断清理效果。

若清理过程前后喷头组件的附着面积基本保持不变或附着面积比远大于零，则表明喷头组件未能与第二组件实现预期的接触和交互，进而导致附着的干涸纺丝溶液无法基于摩擦作用而从喷头组件外壁剥离。

根据一种优选实施方式，处理组件能够基于监测组件采集的附着分布对调节组件发出控制信号，以使得调节组件能够基于喷头组件沿周向的不同方位中各区域的附着厚度，选择适配的第二组件并套设于以相应间距排布的柱状结构中。

优选地，完成选型的两个相邻第二组件在与相应喷头组件接触时产生的第一相切点和第二相切点附近区域大致为干涸纺丝溶液附着厚度最大的区域，其中，第一相切点附近附着厚度最大的区域是指在最大第一临界点与第二临界点之间限定的周向弧线上该方位的区域中附着厚度数值最大，第二相切点附近附着厚度最大的区域是指在最小第一临界点与第二临界点之间限定的周向弧线上该方位的区域中附着厚度数值最大，即第二组件能够针对于干涸纺丝溶液在喷头组件上附着厚度更大的方位进行重点清理，以避免非直接的作用力无法剥离较厚的干涸纺丝溶液，以此提高清理效果。进一步地，处理组件在驱动调节组件在对第二组件进行选型时还需考虑前述的第一相切点和第二相切点所构成的弦长阈值区间，即第二组件的选型至少是基于附着分布和弦长阈值区间等因素综合调控的。

本发明还公开了一种基于线性变化的纺丝喷头清理方法，该纺丝喷头清理方法采用前述任一纺丝喷头清理装置，其中，该纺丝喷头清理方法至少包括如下步骤：

监测组件获取喷头组件清理前的外壁附着状态，以发送至与监测组件信号连接的处理组件经运算处理后生成控制信号；

响应于处理组件发出的控制信号而执行相应操作的调节组件和运动组件能够使喷头组件与第二组件接触并进行交互以剥离附着于喷头组件外壁上的干涸纺丝溶液；

监测组件获取喷头组件清理后的外壁附着状态，以发送至处理组件，处理组件经运算处理后判断清理效果。

根据一种优选实施方式，处理组件判断清理工作未达到预期清理效果时，能够调整输出于运动组件和/或调节组件的控制信号，其中，处理组件能够驱动运动组件带动喷头组件以更靠近于第二组件的方式沿第一方向移至插入区域的深处；处理组件能够驱动调节组件对第一组件和/或第二组件进行调整、更换。

由于喷头组件是静电纺丝工艺中最重要的工作组件之一，其性能的好坏很大程度上决定了纺丝的质量，因此，喷头组件通常会选用性能更好的产品，以提升纺丝的质量。而纺丝喷头清理装置在对喷头组件的侧壁进行清理时，会因为第二组件与喷头组件的接触和交互而使得喷头组件的侧壁造成磨损，在频繁多次的清理工作后势必会影响喷头组件的性能，进而降低了喷头组件的使用寿命并在需要更换新的喷头组件时增加了成本，尤其是对于数排纺丝针头式的喷头组件，其中任一喷头组件与其他喷头组件的性能差异过大时，都会引起纺丝质量的下降。因此，本发明的基于线性变化的纺丝喷头清理装置既可以通过监测组件获取干涸纺丝溶液在喷头组件上的附着分布，使得喷头组件与第二组件能够以尽可能少的交互次数完成清理工作，还可以通过调节组件改变喷头组件与第二组件的相切点位置，以避免喷头组件与第二组件长期在同一相切点接触并交互而造成同一位置的过度摩擦，进而影响喷头组件的性能和使用寿命的情况发生，减缓了喷头组件和/或第二组件的更换频率，降低了成本。

附图说明

图1是本发明的喷头组件在一种优选实施方式中被干涸的纺丝溶液附着的示意图；

图2是本发明的第一组件在一种优选实施方式中的结构示意图；

图3是本发明的第一组件和第二组件在一种优选实施方式中的连接结构示意图；

图4是本发明的任意两个第二组件在一种优选实施方式中的位置关系局部放大图；

图5是本发明的步骤S2在一种优选实施方式中的操作示意图；

图6是本发明的步骤S3在一种优选实施方式中的操作示意图；

图7是本发明的步骤S4在一种优选实施方式中的操作示意图；

图8是本发明的清理装置在一种优选实施方式中的简化模块实体连接关系示意图；

图9是本发明的清理装置在一种优选实施方式中的简化模块信号连接关系示意图。

附图标记列表

1：喷头组件；2：第一组件；3：第二组件；4：调节组件；5：运动组件；6：监测组件；7：处理组件。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

图1是本发明的喷头组件1在一种优选实施方式中被干涸的纺丝溶液附着的示意图；图2是本发明的第一组件2在一种优选实施方式中的结构示意图；图3是本发明的第一组件2和第二组件3在一种优选实施方式中的连接结构示意图；图4是本发明的任意两个第二组件3在一种优选实施方式中的位置关系局部放大图；图5是本发明的步骤S2在一种优选实施方式中的操作示意图；图6是本发明的步骤S3在一种优选实施方式中的操作示意图；图7是本发明的步骤S4在一种优选实施方式中的操作示意图；图8是本发明的清理装置在一种优选实施方式中的简化模块实体连接关系示意图；图9是本发明的清理装置在一种优选实施方式中的简化模块信号连接关系示意图。

本发明提供了一种用于清理纺丝喷头的装置及方法，也可以是一种纺丝喷头的清理装置及清理方法，或一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置及方法，或一种喷头清理装置及其控制方法，或一种线性结构清洁组件及其纺丝喷头。

本发明公开了一种用于清理纺丝喷头的装置，该装置包括间隔排布的清洁组件。

优选地，该装置的清洁组件能够由硬质橡胶插入骨架的至少部分区域构成。

优选地，该装置能够包括由硬质材料制成的骨架，其中，制成骨架的硬质材料包括但不限于金属。

优选地，该装置的骨架以排梳的形式设置，其中，骨架间隔设置有若干沿第一方向延伸的支柱。

优选地，若干支柱能够间隔设置在底架上。

优选地，支柱可以与底架正交设置。

优选地，该装置的若干清洁组件由若干硬质橡胶插入间隔排布的对应支柱构成，其中，硬质橡胶能够以非均匀径向尺寸的方式配置。

优选地，该装置的清洁组件配置的硬质橡胶能够以在第一方向上呈径向尺寸渐增的状态插入对应支柱。

优选地，该装置的若干清洁组件中，任意两个相邻的硬质橡胶之间的距离在第一方向上线性减小。

优选地，该装置的若干清洁组件中，任意两个相邻的硬质橡胶之间的间隙存在至少部分区域能够对纺丝喷头进行卡合。

优选地，该装置的若干清洁组件中，任意两个相邻的硬质橡胶之间的间隙能够允许纺丝喷头沿第一方向运动至端部后再沿第二方向运动以脱离间隙，其中，第一方向与第二方向垂直，纺丝喷头在间隙内沿第一方向运动至端部后无法再继续沿第一方向运动。

优选地，第一方向为支柱远离于底架的一端指向于靠近于底架的一端的方向；底架能够沿与第一方向垂直的第三方向设置；纺丝喷头在清洁组件间运动时可保持延伸方向与第二方向并行，第二方向与第一方向和第三方向均垂直。

本发明还公开了一种用于清理纺丝喷头的方法，其特征在于，所述方法利用用于清理纺丝喷头的装置执行清理工作，其中，所述方法包括如下步骤：

S1.组装用于清理纺丝喷头的装置；

S2.驱动若干间隔设置的纺丝喷头沿第一方向插入至相邻的硬质橡胶之间的间隙；

S3.当纺丝喷头沿第一方向运动至端部后，驱动纺丝喷头沿第二方向运动，以使得纺丝喷头在脱离间隙时能够与相应的硬质橡胶发生滑动摩擦；

S4.附着在纺丝喷头表面的干涸后的纺丝溶液在纺丝喷头与相应的硬质橡胶的滑动摩擦的过程中从纺丝喷头表面脱离。

实施例1

本发明公开了一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置，其至少包括第一组件2和若干第二组件3，其中，若干第二组件3能够以套设的方式连接于第一组件2的不同区域。优选地，第一组件2上用于套设第二组件3的区域可以是若干并行排布的柱状结构，以使得具有中空结构的第二组件3能够沿第一组件2柱状结构的延伸方向插入，从而完成第一组件2与相应第二组件3的连接，其中，将第一组件2柱状结构的延伸方向设定为第一方向。进一步地，第一组件2的柱状结构能够沿单一方向并排间隔地设置于沿第三方向延伸的底架上，其中，第三方向与第一方向垂直。第一方向与第三方向能够构成主平面，与上述主平面垂直的方向可设定为第二方向。

根据一种优选实施方式，套设于第一组件2上的第二组件3至少具有内、外两个侧壁，其中，首尾相连构成闭合环状或类环状结构的内侧壁限定出第二组件3的中空区域，内侧壁的结构及其所限定出的中空区域的结构是与第一组件2的柱状结构相匹配的，匹配是指的第二组件3的中空区域能够容纳第一组件2的任一柱状结构且在第一组件2和相应第二组件3连接后不会轻易地发生相对移动。第二组件3的外侧壁能够与喷头组件1接触并交互，以清理附着于喷头组件1上的干涸纺丝溶液。

优选地，插入柱状结构的第二组件3基于主平面的切割所形成的纵截面可大致呈上底边长小于下底边长的梯形结构，即第二组件3的外侧壁在纵截面上可以呈线性变化，或第二组件3的外侧壁在纵截面上形成的线形与相应第一组件2的柱状结构的轴线之间的垂向距离沿第一方向逐渐增大。进一步地，第二组件3的纵截面所构成的梯形结构可优选为等腰梯形，以使得第二组件3的两外侧壁能够相对均匀地受力；第二组件3的纵截面所构成的梯形结构可不为等腰梯形，以使得第二组件3的两外侧壁能够适应于不同喷头组件1的清理需求。优选地，第二组件3可选用硬度较高的橡胶材质制成，以提高清理效果。

进一步地，若干第二组件3在插入柱状结构后所形成的排梳状结构能够在若干第二组件3之间形成插入空间，其中，插入空间中的物体在第三方向上的运动会被套设有第二组件3的柱状结构所阻挡。喷头组件1可以在插入空间中受限移动，以通过与第二组件3的相互作用实现对喷头组件1的清理。任意两个相邻的第二组件3之间均可形成一个插入区域，即第一组件2与第二组件3的连接所构成的排梳状结构可包含若干个能够容纳喷头组件1的插入区域，使得清理装置可以同时对多个喷头组件1进行清理，且多个喷头组件1能够以串联的方式连接，即本发明的清理装置可适用于数排纺丝针头式的喷头组件1。

优选地，呈线性变化的第二组件3的外侧壁可基于不同的规格具有不同的斜度，其中，斜度可以由第二组件3的纵截面上外侧壁形成的线形与底面形成的线形之间的夹角表示，底面为第二组件3靠近于底架一侧的平面。

大致呈圆柱形结构的喷头组件1能够以轴线方向并行于第二方向的方式悬空设置，并在需要进行清理工作时沿第一方向运动至插入区域以接触于第二组件3的外侧壁，在接触位置的纵截面可以看作是圆形结构与线形结构的相切，且相切点的位置是基于第二组件3斜度而确定的。对于在第一方向上具有同一高度的喷头组件1而言，与同一侧的第二组件3接触的相切点在周向上位于第一临界点和第二临界点之间的弧线上，其中，将喷头组件1在纵截面上的圆形结构置入以圆心为原点的直角坐标系中，具有最大横坐标和最小横坐标的点为第一临界点，具有最小纵坐标的点为第二临界点，即相切点可以落在第二临界点与相应的第一临界点之间所限定的周向弧线上。第一临界点可以分为具有最大横坐标的最大第一临界点和具有最小横坐标的最小第一临界点。进一步地，第二组件3的斜度越大，相切点在限定的周向弧线上的位置越远离于第二临界点；第二组件3的斜度越小，相切点在限定的周向弧线上的位置越靠近于第二临界点。优选地，为保证清理效果和工作可行性，第二组件3的外侧壁不与第一方向和第三方向并行，即相切点不会落在第一临界点和第二临界点上，只会落在不包括两侧端点的周向弧线上。

优选地，若干第二组件3在插入对应柱状结构后所形成的插入空间可以呈对称状态或非对称状态，其中，对称状态和非对称状态的形成是基于第二组件3的选型而确定的，例如，套设于第一组件2的相邻柱状结构的两个第二组件3具有相同斜度，则使得插入空间可以呈对称状态；套设于第一组件2的相邻柱状结构的两个第二组件3具有不同斜度，则使得插入空间可以呈非对称状态。第二组件3的选型可以是基于喷头组件1的配置参数来确定的。

优选地，各个第二组件3不论采用相同或不同的结构，均可具有结构相同的中空区域，且中空区域的结构受限于柱状结构横截面形状及其长度，以使得任一结构的第二组件3可相对地套设于任一柱状结构上，从而实现不同配置参数的喷头组件1的多种清理需求。

根据一种优选实施方式，柱状结构的横截面可以呈圆形、椭圆形、多边形或不规则图形，即柱状结构的结构大致呈以横截面为平面且沿第一方向拉伸而成的立体结构，其中，柱状结构的横截面形状及其在第一方向上的长度可对第二组件3的至少部分区域进行限定，横截面为以第二方向和第三方向所构成的平面切分的截面。

优选地，柱状结构的横截面可选用椭圆形结构，且椭圆形结构的长轴可与第二方向并行，短轴可与第三方向并行，以上述方式设置的柱状结构既能够以无尖角的形式保证第二组件3的顺畅套设，也可在第二组件3受到周向作用力而具有绕轴线旋转的趋势时基于长轴与短轴长度的不同而使得第二组件3的旋转趋势受阻，进而避免了因第二组件3在柱状结构上的转动而影响清理效果。

优选地，对于横截面呈椭圆形结构的柱状结构，套设于其外侧的第二组件3的横截面也可呈椭圆形结构，且长短轴的配置方向可与柱状结构的长短轴配置方向一致。在任意横截面上由长轴对应的两个端点所限定的弧线相比于半圆形结构具有更小的曲率，以使得按照上述方式配置的任一柱状结构能够以长轴限定弧线所在的部分外侧壁区域相向于相邻柱状结构设置，喷头组件1在沿第二方向移动至插入区域并在上述部分外侧壁区域与第二组件3接触时可具有更大的接触面积，尤其是在喷头组件1与第二组件3接触后仍继续受到沿第二方向施加的作用力时，使得第二组件3上可部分形变的外侧壁基于其自身相对更小的曲率而更容易地通过部分形变进一步增加第二组件3与喷头组件1之间的接触面积，从而提升后续清理效果。

根据一种优选实施方式，基于第一组件2的柱状结构排布间距和第二组件3的斜度选型，喷头组件1移动至插入区域后能够在第一方向上的相应高度与对应的两个第二组件3接触，喷头组件1上的两个相切点位置是基于两个第二组件3的斜度确定的，其中，第一相切点位于最大第一临界点与第二临界点之间限定的周向弧线上，第二相切点位于最小第一临界点与第二临界点之间限定的周向弧线上。在喷头组件1的纵截面上，第一相切点和第二相切点在圆形结构中所构成的弦是基于两个相切点在周向弧线上的位置而确定的，其中，两个相切点越靠近于第一临界点，则弦长越长；反之，两个相切点越靠近于第二临界点，则弦长越短。进一步地，由于相切点不会落在第一临界点和第二临界点上，则所构成的弦的长度处在零至圆形结构直径的不包含端点的区间范围内，其中，圆形结构直径也可以是最大第一临界点与最小第一临界点之间的距离。

优选地，两个第二组件3配置为相同斜度的结构时，喷头组件1分别与两个第二组件3接触的第一相切点和第二相切点可在坐标系中具有相同的纵坐标，即在第一方向上具有相同的高度，以使得两个相切点所构成的弦能够并行于最大第一临界点与最小第一临界点构成的直径。

优选地，两个第二组件3配置为不同斜度的结构时，喷头组件1分别与两个第二组件3接触的第一相切点和第二相切点可在坐标系中具有不同的纵坐标，即在第一方向上具有不同的高度，以使得两个相切点所构成的弦能够并行于圆形结构中的其中一条直径，且该直径不是最大第一临界点与最小第一临界点构成的直径。

进一步地，针对不同的清理需求可配置不同斜度的第二组件3，以通过构成不同的相切点来完成不同角度的清理。第一相切点和第二相切点所构成的弦的长度可以限定在1/4直径至3/4直径的区间内，优选地，限定在1/3直径至2/3直径的区间内，特别优选地，限定为1/2直径。上述区间是基于第一组件2和第二组件3的配置方式及预期清理效果等因素进行限定的，第一相切点和第二相切点所构成的弦的长度超出上述区间后，不便于第一组件2和第二组件3的配置，和/或只能对部分区域进行清理，无法使得清理过程覆盖整个喷头组件1外壁。

根据一种优选实施方式，清理装置可包括用于对于第一组件2和/或第二组件3进行配置、更换、拆卸的调节组件4和用于驱动喷头组件1进行多维度运动的运动组件5，其中，调节组件4在基于清理需求对第一组件2和/或第二组件3进行配置调节后可由运动组件5带动喷头组件1运动，进而使得附着于喷头组件1外壁的干涸纺丝溶液被清理。

根据一种优选实施方式，第一组件2和/或第二组件3能够以可拆卸的方式连接于调节组件4，以使得调节组件4能够基于清理需求进行配置方式的调整。

优选地，调节组件4可以调节柱状结构在底架上的设置位置，进而调节第二组件3之间的间距和插入区域的结构。进一步地，调节组件4对于柱状结构位置的调节可以是在底架上设置若干固定槽，以使得柱状结构可以从当前固定槽中拔出并插入至预设位置的固定槽中；也可以是在底架上沿着底架的延伸方向(即第三方向)开设滑轨，以直接驱动柱状结构在滑轨中滑动至预设位置。优选地，调节组件4在将柱状结构移动至预设位置后可使柱状结构相对固定于预设位置，以避免其他外力驱使柱状结构脱离。

优选地，调节组件4可以调节第二组件3相对于柱状结构的位置，即可通过调节组件4至少实现第二组件3与相应柱状结构的连接和分离。进一步地，调节组件4能够驱动第二组件3与第一组件2进行相对移动，使得第二组件3能够沿第一方向套设于柱状结构外侧和/或使得连接于底架的柱状结构能够沿第一方向的反方向插入至第二组件3的中空区域内。

进一步地，调节组件4是基于柱状结构的设置位置而确定第二组件3和/或第一组件2的相对移动方式的，其中，第一组件2的相对移动是固定位置后的柱状结构与底架连接构成的第一组件2的整体移动。优选地，调节组件4可以基于清理需求对柱状结构的设置位置、第二组件3的选型和第二组件3与柱状结构的相对连接关系进行综合调控，以使得任意两个相邻第二组件3之间形成的插入区域能够满足不同喷头组件1的清洗需求。任意两个相邻第二组件3受制于间距、斜度、组合方式的影响而可以形成完全不同的插入区域。即调节组件4对第二组件3和/或第一组件2的综合调控可实现对插入区域结构的调节。

根据一种优选实施方式，调节组件4对第二组件3和/或第一组件2的综合调节方式还需结合喷头组件1的配置参数而确定，例如，以串联的方式连接而构成的数排针头式的喷头组件1的配置参数可包括各喷头组件1的径向尺寸、任意两个相邻喷头组件1之间的间距等。

在考虑各喷头组件1的径向尺寸这一单一变量的情况时，各喷头组件1的径向尺寸的相同或不同均会对任意两个相邻第二组件3的间距和斜度造成影响。相同径向尺寸的喷头组件1可以使得任意两个相邻第二组件3的间距和斜度以相同的结构配置，但在任一喷头组件1的径向尺寸异于其他喷头组件1时，调节组件4仍采用相同的方式对第一组件2和第二组件3进行配置会使得至少部分喷头组件1无法与第二组件3外侧壁接触，其中，径向尺寸较大的喷头组件1可接触于第二组件3外侧壁，而径向尺寸较小的喷头组件1则不能接触于第二组件3外侧壁，使得清理工作无法完全完成。通过调节组件4的综合调节，各喷头组件1能够以大致处于同一水平面的方式接触于相应第二组件3的侧壁，且能够保证其接触位置大致位于第二组件3的最优工作区域。

由于边缘效应，第二组件3的外侧壁可划分为最优工作区域和其他工作区域，优选地，第二组件3的最优工作区域可限定为该第二组件3的外侧壁中相向于相邻第二组件3的至少部分区域，其中，至少部分区域可以在其轴向位置的1/3至2/3的区间内。进一步地，为避免经过重复多次清理工作后喷头组件1对第二组件3外侧壁的同一位置的过度摩擦而导致清理效果降低的情况出现，调节组件4可定期或不定期地对第一组件2和/或第二组件3进行调整，使得喷头组件1在第二组件3上的摩擦位置能够在最优工作区域的限定范围内灵活变动，进而保证了清理效果，其中，调节组件4调整方式可包括通过调节第一组件2的柱状结构之间的间距以调节第二组件3之间的间距，进而改变喷头组件1与相应第二组件3侧壁的接触位置；调节组件4的调整方式还可包括更换斜度不同的第二组件3，进而改变喷头组件1与相应第二组件3侧壁的接触位置。优选地，最优工作区域可选择相比于其他工作区域摩擦系数更高的材质制成或涂覆具有更大摩擦阻力的涂层，以使得最优工作区域能够具有更高的清理效果，同时仅有部分区域采用特殊结构设置也降低了生产成本。

在考虑任意两个相邻喷头组件1之间的间距这一单一变量的情况时，若其间距较小，则可适当缩小第二组件3之间的间距和/或提升第二组件3的斜度；反之，若其间距较大，则可适当增大第二组件3之间的间距和/或降低第二组件3的斜度。进一步地，若无法通过增加第二组件3之间的间距和降低第二组件3的斜度的方式来适应其过大的间距时，调节组件4可以使喷头组件1以不共用第二组件3的方式进行配置，即与任一喷头组件1接触的第二组件3不与其他喷头组件1接触，以便于调节组件4进行合理配置。除了上述情况外，调节组件4可优选地使喷头组件1以共用第二组件3的方式进行配置，以使得用于为第二组件3提供支撑力的柱状结构可以从相对两侧受到大致相同的作用力，进而避免了单一方向受力对柱状结构的影响或需要外部施加反向作用力来抵消柱状结构受到的单一方向作用力，延长了柱状结构的使用寿命且降低了运行成本。

进一步地，喷头组件1的配置参数是基于纺丝需求而调整的，因此，随着喷头组件1配置参数的调整，调节组件4的综合调节方式也随之改变，且上述改变是考虑多个变量的共同作用下进行的综合调节。

根据一种优选实施方式，可实现多维度运动的运动组件5能够驱动喷头组件1大致沿第一方向进入至插入区域，并在插入区域驱动喷头组件1与第二组件3进行接触和交互，使得附着于喷头组件1的干涸纺丝溶液能够被剥离。

优选地，运动组件5可驱动喷头组件1至少沿第一方向、第二方向和第三方向中的任一方向或组合方向进行运动，其中，运动组件5可驱动喷头组件1大致沿第一方向进入插入区域，并大致沿第二方向移出于插入区域，且在移出过程中与第二组件3外侧壁进行摩擦。

进一步地，喷头组件1基于运动组件5的驱动大致沿第一方向进入插入区域，能够以被两个第二组件3的外侧壁阻挡运动路径的方式停止沿第一方向的运动并分别与两个第二组件3在第一相切点和第二相切点接触，其中，运动组件5在喷头组件1与第二组件3接触后仍可以向喷头组件1施加至少沿第一方向的作用力，使得喷头组件1与第二组件3的外侧壁接触更加紧密，进而提升喷头组件1后续大致沿第二方向运动时相对于第二组件3的摩擦力。

根据一种优选实施方式，清理装置可配置有监测组件6，其中，监测组件6可以采用图像采集识别等方式获取喷头组件1清理前后的外壁附着状态，以发送至与监测组件6信号连接的处理组件7经运算处理后生成控制信号并判断清理效果。

优选地，监测组件6获取的喷头组件1外壁附着状态可包括干涸纺丝溶液在喷头组件1的外壁上的附着长度、附着面积(比)、附着分布等参数，其中，附着长度为干涸纺丝溶液在喷头组件1轴线方向上的最远长度；附着面积(比)为干涸纺丝溶液在喷头组件1外壁的附着面积，或是附着面积与外壁周侧总面积的面积比值，由于喷头组件1外壁的周侧总面积恒定，则附着面积与附着面积比能够定量换算；附着分布为干涸纺丝溶液在喷头组件1外壁不同方位的各区域中的附着厚度。

优选地，处理组件7能够基于监测组件6采集的附着长度对运动组件5发出控制信号，响应于控制信号的运动组件5在将喷头组件1沿第一方向移动至插入区域内之前，能够使喷头组件1沿第二方向的反方向运动至附着区域超出相切点在第一方向上的投影，从而保证与第二组件3接触后的喷头组件1在沿第二方向运动时第二组件3可以从干涸纺丝溶液的端部对喷头组件1进行清理。

优选地，处理组件7能够基于清理过程前后的附着面积(比)来判断清理效果，若清理过程前后喷头组件1的附着面积基本保持不变或附着面积比远大于零，则表明喷头组件1未能与第二组件3实现预期的接触和交互，进而导致附着的干涸纺丝溶液无法基于摩擦作用而从喷头组件1外壁剥离。

优选地，处理组件7能够基于监测组件6采集的附着分布对调节组件4发出控制信号，响应于控制信号的调节组件4能够基于喷头组件1沿周向的不同方位中各区域的附着厚度，选择最优斜度的若干第二组件3套设于以相应间距排布的柱状结构中，其中，任意相邻的两个第二组件3的斜度与相应喷头组件1的附着分布的方位相关。优选地，完成选型的两个相邻第二组件3在与相应喷头组件1接触时产生的第一相切点和第二相切点附近区域大致为干涸纺丝溶液附着厚度最大的区域，其中，第一相切点附近附着厚度最大的区域是指在最大第一临界点与第二临界点之间限定的周向弧线上对应的方位中附着厚度数值最大的区域，第二相切点附近附着厚度最大的区域是指在最小第一临界点与第二临界点之间限定的周向弧线上对应的方位中附着厚度数值最大的区域，即第二组件3能够针对于干涸纺丝溶液在喷头组件1上附着厚度更大的方位进行重点清理，以避免非直接的作用力无法剥离较厚的干涸纺丝溶液，以此提高清理效果。进一步地，处理组件7在驱动调节组件4在对第二组件3进行选型时还需考虑前述的第一相切点和第二相切点所构成的弦长阈值区间，即第二组件3的选型至少是基于附着分布和弦长阈值区间等因素综合调控的。

根据一种优选实施方式，监测组件6还可获取喷头组件1与第二组件3的接触情况、第二组件3的外侧壁的磨损程度、干涸纺丝溶液在清理过程后残留于第二组件3上的状态等多种参数，以使得处理组件7可以驱动运动组件5校正喷头组件1的位置，也可以驱动调节组件4对第一组件2和/或第二组件3进行调整、更换。

优选地，处理组件7判断清理工作未达到预期清理效果时，可驱动运动组件5带动喷头组件1以更靠近于第二组件3的方式沿第一方向深入插入区域，以提高喷头组件1对相应两侧第二组件3的压力；还可驱动调节组件4对第一组件2和/或第二组件3进行调整、更换，以避免第二组件3的外侧壁与喷头组件1接触的区域因过度摩擦和/或残留有干涸纺丝溶液而无法提供足以使干涸的纺丝溶液从喷头组件1外壁剥离的摩擦力，进而导致清理效果不佳。

优选地，处理组件7可以采用二维建模和/或三维建模的方式实现清理过程的可视化控制。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本发明公开了一种基于线性变化的纺丝喷头清理方法，该清理方法采用实施例1中任一所述的清理装置，其中，该清理方法至少包括如下步骤：

监测组件6获取喷头组件1清理前的外壁附着状态，以发送至与监测组件6信号连接的处理组件7经运算处理后生成控制信号，其中，外壁附着状态可包括干涸纺丝溶液在喷头组件1的外壁上的附着长度、附着面积(比)、附着分布等参数；

响应于处理组件7发出的控制信号而执行相应操作的调节组件4和运动组件5能够以喷头组件1与第二组件3接触并进行交互以剥离附着于喷头组件1外壁上的干涸纺丝溶液；

监测组件6获取喷头组件1清理后的外壁附着状态，以发送至处理组件7，处理组件7经运算处理后判断清理效果。

进一步地，若处理组件7判断清理过程未达到预期清理效果时，可调整输出于运动组件5和/或调节组件4的控制信号，以提升喷头组件1与第二组件3之间摩擦力的方式进行综合调控。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种基于线性变化的纺丝喷头清理装置，其包括：

监测组件(6)，用于至少获取喷头组件(1)的外壁附着状态，

处理组件(7)，与所述监测组件(6)信号连接，以接收所述监测组件(6)获取的所述喷头组件(1)的外壁附着状态并进行运算处理，

其特征在于，

所述处理组件(7)能够基于所述喷头组件(1)清理前的外壁附着状态输出用于控制所述喷头组件(1)与相应的第二组件(3)接触及交互情况的控制信号，以通过所述喷头组件(1)与相应的所述第二组件(3)之间的相对运动，使得所述喷头组件(1)能够在所述第二组件(3)呈线性变化的外侧壁进行滑动摩擦，其中，所述喷头组件(1)与所述第二组件(3)接触的相切点位置至少是基于所述第二组件(3)的结构而确定的。

2.根据权利要求1所述的纺丝喷头清理装置，其特征在于，所述喷头组件(1)与相应的所述第二组件(3)之间的相对运动是由响应于所述处理组件(7)发出的控制信号的运动组件(5)完成的，其中，所述运动组件(5)能够连接于所述喷头组件(1)并带动所述喷头组件(1)进行多维度运动。

3.根据权利要求1或2所述的纺丝喷头清理装置，其特征在于，响应于所述处理组件(7)发出的控制信号的调节组件(4)能够将若干所述第二组件(3)以中空区域对接于柱状结构的方式安装在第一组件(2)上，其中，所述第一组件(2)上间隔排布有若干沿第一方向设置的柱状结构。

4.根据权利要求1～3任一项所述的纺丝喷头清理装置，其特征在于，所述喷头组件(1)能够与相应的两个第二组件(3)在各自的相切点接触，其中，所述处理组件(7)能够对两个相切点的位置及两个相切点之间连接构成的弦的长度进行限定。

5.根据权利要求1～4任一项所述的纺丝喷头清理装置，其特征在于，所述监测组件(6)获取的喷头组件外壁附着状态能够包括干涸纺丝溶液在喷头组件的外壁上的附着长度、附着面积、附着分布中的一个或多个参数，其中，附着面积能够以附着面积比的形式表示。

6.根据权利要求1～5任一项所述的纺丝喷头清理装置，其特征在于，所述处理组件(7)能够基于所述监测组件(6)采集的附着长度对所述运动组件(5)发出控制信号，以带动所述喷头组件(1)沿第二方向的反方向运动至干涸纺丝溶液的附着区域超出相切点在第一方向上的投影。

7.根据权利要求1～6任一项所述的纺丝喷头清理装置，其特征在于，所述处理组件(7)能够基于所述监测组件(6)采集的清理过程前后附着面积或附着面积比的变化情况来判断清理效果。

8.根据权利要求1～7任一项所述的纺丝喷头清理装置，其特征在于，所述处理组件(7)能够基于所述监测组件(6)采集的附着分布对所述调节组件(4)发出控制信号，以使得所述调节组件(4)能够基于所述喷头组件(1)沿周向的不同方位中各区域的附着厚度，选择适配的所述第二组件(3)并套设于以相应间距排布的柱状结构中。

9.一种基于线性变化的纺丝喷头清理方法，其特征在于，所述纺丝喷头清理方法采用前述任意权利要求之一所述的纺丝喷头清理装置，其中，所述纺丝喷头清理方法至少包括如下步骤：

监测组件(6)获取喷头组件(1)清理前的外壁附着状态，以发送至与监测组件(6)信号连接的处理组件(7)经运算处理后生成控制信号；

响应于处理组件(7)发出的控制信号而执行相应操作的调节组件(4)和运动组件(5)能够使喷头组件(1)与第二组件(3)接触并进行交互以剥离附着于喷头组件(1)外壁上的干涸纺丝溶液；

监测组件(6)获取喷头组件(1)清理后的外壁附着状态，以发送至处理组件(7)，处理组件(7)经运算处理后判断清理效果。

10.根据权利要求9所述的纺丝喷头清理方法，其特征在于，所述处理组件(7)判断清理工作未达到预期清理效果时，能够调整输出于所述运动组件(5)和/或所述调节组件(4)的控制信号，其中，所述处理组件(7)能够驱动所述运动组件(5)带动所述喷头组件(1)以更靠近于第二组件(3)的方式沿第一方向移至插入区域的深处；所述处理组件(7)能够驱动所述调节组件(4)对第一组件(2)和/或第二组件(3)进行调整、更换。

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