CN115029798A - 一种纺丝喷射设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纺丝喷射设备，包括：座体，其内部设有压力腔，压力腔的侧壁上设有至少两个安装孔，安装孔贯穿于压力腔的侧壁，安装孔的内壁上设有内螺纹；射针，射针的数量与安装孔的数量相同，每一个安装孔内均设有一个射针，射针包括管体，管体具有第一端和第二端，管体的外圆周面上靠近第一端设有外螺纹，管体的第一端设于安装孔内，外螺纹与内螺纹螺纹连接，管体的第二端伸出至座体外部，管体内设有喷射腔，喷射腔沿管体的延伸方向贯穿管体，喷射腔与压力腔相连通；泵，其具有排液口，排液口与压力腔相连通，泵用于向压力腔内导入聚合物溶液。本发明可提高生产效率，降低设备操作难度，以及适用于多种形状的接收底板。

Description

一种纺丝喷射设备

技术领域

本发明涉及纺丝装置技术领域，特别涉及一种纺丝喷射设备。

背景技术

纳米纤维复合膜材料可以通过多种生产工艺获得，其中静电纺丝是适合稳定量产，材料适用性较高的一种流行生产工艺。静电纺丝所用到的设备为纺丝喷射设备，纺丝喷射设备能够将纺丝喷射至接收底板上。具体的，纺丝喷射设备包括座体和设于座体上的射针，座体的内部设有压力腔，压力腔用于容纳聚合物溶液。生产时，通过对压力腔内的聚合物溶液施加压力，可使聚合物溶液从射针中喷出至接收底板上，以制备聚合物纤维。用静电纺丝法制得的纤维比传统的纺丝法制得的纤维细的多，直径一般在几十纳米至几微米之间，最小直径可以达到1nm。

现有的纺丝喷射设备多为单针结构，即一个座体上只设有一个射针，在大批量生产的时候，就需要使用多个纺丝喷射设备进行工作，一旦某一个纺丝喷射设备内聚合物溶液的压力数值产生偏差，就会影响产品品质，导致操作难度大，生产效率低下。

发明内容

本发明的目的在于解决目前纺丝喷射设备操作难度大、生产效率低下的技术问题。本发明提供了一种纺丝喷射设备，可降低设备操作难度，提高生产效率。

本发明的实施方式提供了一种纺丝喷射设备，包括：

座体，其内部设有压力腔，压力腔的侧壁上设有至少两个安装孔，安装孔贯穿于压力腔的侧壁，安装孔的内壁上设有内螺纹；

射针，射针的数量与安装孔的数量相同，每一个安装孔内均设有一个射针，射针包括管体，管体具有第一端和第二端，管体的外圆周面上靠近第一端设有外螺纹，管体的第一端设于安装孔内，外螺纹与内螺纹螺纹连接，管体的第二端伸出至座体外部，管体内设有喷射腔，喷射腔沿管体的延伸方向贯穿管体，喷射腔与压力腔相连通；

泵，其具有排液口，排液口与压力腔相连通，泵用于向压力腔内导入聚合物溶液。

根据本发明的另一具体实施方式，压力腔的侧壁上还设有限位槽，限位槽的数量与安装孔的数量相同，各限位槽的轴线分别与各安装孔的轴线重合，且限位槽的直径大于安装孔的直径，限位槽与安装孔之间形成一台阶面；射针还包括设于管体的第一端的限位凸台，限位凸台位于限位槽内，限位凸台与台阶面相接触。

根据本发明的另一具体实施方式，限位凸台的直径与限位槽的直径相等，限位凸台上设有承压面，承压面朝向压力腔的内部，承压面与压力腔的侧壁齐平。

根据本发明的另一具体实施方式，安装孔包括沿安装孔延伸方向依次设置的第一孔体和第二孔体，第二孔体位于第一孔体和限位槽之间，第一孔体、第二孔体和限位槽的直径依次增大且轴线重合；管体上靠近第一端的外圆周面上设有第二螺纹头，管体、第二螺纹头和限位凸台的直径依次增大且轴线重合；第二螺纹头插入于第二孔体内，外螺纹设于第二螺纹头的外圆周面上，管体穿过第一孔体并伸出至第一孔体外部，管体的外径与第一孔体的直径相等。

根据本发明的另一具体实施方式，管体的第二端设有锥形部，锥形部内设有锥形腔，锥形腔与喷射腔相连通，沿第一方向，锥形部和锥形腔的直径逐渐减小，第一方向与管体的延伸方向相平行，且第一方向由第一端指向第二端。

根据本发明的另一具体实施方式，各射针均布于座体上。

根据本发明的另一具体实施方式，泵与座体之间设有注射机构，泵能够将聚合物溶液导入至注射机构内，注射机构用于对其内部的聚合物溶液施加压力，以使聚合物溶液导入至压力腔内。

根据本发明的另一具体实施方式，注射机构包括：

筒体，与座体相连，筒体的内部设有容纳腔，容纳腔的侧壁上设有进液口，进液口沿其延伸方向贯穿容纳腔的侧壁，泵的排液口、进液口、容纳腔和压力腔相互连通；

活塞，设于容纳腔内；

电缸，其驱动端与活塞相连，电缸用于带动活塞沿筒体的延伸方向往复移动。

根据本发明的另一具体实施方式，座体上设有第一螺纹头，座体通过第一螺纹头与筒体螺纹连接。

根据本发明的另一具体实施方式，还包括第一驱动机构，第一驱动机构与座体直接或间接相连，第一驱动机构用于带动座体沿第二方向往复移动，第二方向与管体的延伸方向相垂直。

根据本发明的另一具体实施方式，还包括第二驱动机构，第二驱动机构与座体直接或间接相连，第二驱动机构用于带动座体沿第三方向往复移动，第三方向分别与管体的延伸方向和第二方向相垂直。

相比于现有技术本发明具有以下有益效果：

本发明通过在一个座体上设置多个射针，可增大一台纺丝喷射设备在单位时间内喷射聚合物溶液的量，从而达到提高生产效率的效果；并且，当压力腔内的聚合物溶液受到压力时，聚合物溶液会同时被挤压至各射针的喷射腔内，使各喷射腔中的聚合物溶液受到的压力一致，从而可避免由于各射针喷射出的聚合物溶液的压力不一致所导致的产品品质差的问题，减小操作难度；此外，通过将射针与座体螺纹连接，可方便操作人员根据实际生产需求调节射针的数量，当需要减少射针数量时，只需将多余的射针从座体上拧下，随后利用螺纹堵头将拧下射针后的安装孔进行封堵即可，从而可使设备满足不同的生产需求，并且能够适用于多种形状的接收底板，便于实验开发。

附图说明

图1示出本发明一实施例中座体与射针相配合的外观示意图；

图2示出图1的左视图；

图3示出本发明一实施例提供的射针的结构示意图；

图4示出本发明一实施例提供的座体的剖视图；

图5示出图1的剖视图；

图6示出本发明一实施例提供的纺丝喷射设备的剖视图。

附图标记：

1.座体；11.压力腔；12.安装孔；121.第一孔体；122.第二孔体；123.内螺纹；124.台阶面；13.限位槽；14.第一螺纹头；2.射针；21.管体；211.喷射腔；22.第二螺纹头；221.外螺纹；23.限位凸台；231.承压面；24.锥形部；241.锥形腔；3.注射机构；31.筒体；311.容纳腔；312.进液口；32.活塞；33.电缸；4.泵。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

参考图1、图5，本发明的实施方式提供了一种纺丝喷射设备，包括：

座体1，其内部设有压力腔11，压力腔11的侧壁上设有至少两个安装孔12，安装孔12贯穿于压力腔11的侧壁，安装孔12的内壁上设有内螺纹123；

射针2，射针2的数量与安装孔12的数量相同，每一个安装孔12内均设有一个射针2，射针2包括管体21，管体21具有第一端和第二端，管体21的外圆周面上靠近第一端设有外螺纹221，管体21的第一端设于安装孔12内，外螺纹221与内螺纹123螺纹连接，管体21的第二端伸出至座体1外部，管体21内设有喷射腔211，喷射腔211沿管体21的延伸方向贯穿管体21，喷射腔211与压力腔11相连通；

泵4，其具有排液口，排液口与压力腔11相连通，泵4用于向压力腔11内导入聚合物溶液。

具体的，聚合物溶液由聚合物材料和溶剂混合制成，其中，聚合物材料可以为聚丙烯腈PAN、PVDF、PU、PVP、PVB中的一种或多种混合，溶剂可以为N-二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、乙醇、水中的一种或多种混合。

本发明实施方式通过在一个座体1上设置多个射针2，当需要进行纺丝时，利用泵4将聚合物溶液导入至座体1的压力腔11内，使聚合物溶液同时从多个射针2中喷出，从而可增大一台纺丝喷射设备在单位时间内喷射聚合物溶液的量，达到提高生产效率的效果；并且，当压力腔11内的聚合物溶液受到压力时，聚合物溶液会被同时挤压至各射针2的喷射腔211内，使各喷射腔211中的聚合物溶液受到的压力一致，从而可避免由于各射针2喷射出的聚合物溶液的压力不一致所导致的产品品质差的问题，减小操作难度；此外，通过将射针2与座体1螺纹连接，可方便操作人员根据实际生产需求调节射针2的数量，当需要减少射针2数量时，只需将多余的射针2从座体1上拧下，随后利用螺纹堵头将拧下射针2后的安装孔12进行封堵即可，从而可使设备满足不同的生产需求，并且能够适用于多种形状的接收底板，便于实验开发。

可选地，压力腔11的侧壁上还设有限位槽13，如图4所示，限位槽13的数量与安装孔12的数量相同，各限位槽13的轴线分别与各安装孔12的轴线重合，且限位槽13的直径大于安装孔12的直径，限位槽13与安装孔12之间形成一台阶面124；射针2还包括设于管体21的第一端的限位凸台23，如图3所示，限位凸台23位于限位槽13内，限位凸台23与台阶面124相接触。本实施方式通过在管体21的第一端设置限位凸台23，并使限位凸台23与台阶面124相接处，可利用限位凸台23及台阶面124承受压力腔11内聚合物溶液对射针2所产生的沿第一方向(如图5中所示的X方向)的压力，从而避免因聚合物溶液对射针2的压力过大而损伤外螺纹221与内螺纹123，破坏射针2与座体1之间的螺纹连接。其中，第一方向与管体21的延伸方向相平行，且第一方向由第一端指向第二端。

可选地，限位凸台23的直径与限位槽13的直径相等，限位凸台23上设有承压面231，承压面231朝向压力腔11的内部，承压面231与压力腔11的侧壁齐平，如图5所示。采用上述技术方案，可防止限位凸台23的圆周面与限位槽13的圆周面之间，以及承压面231与压力腔11的侧壁之间存在间隙，从而减少聚合物溶液的残留，使聚合物溶液能够在压力的作用下完全流出。

可选地，安装孔12包括沿安装孔12延伸方向依次设置的第一孔体121和第二孔体122，第二孔体122位于第一孔体121和限位槽13之间，如图4所示；第一孔体121、第二孔体122和限位槽13的直径依次增大且轴线重合；管体21上靠近第一端的外圆周面上设有第二螺纹头22，管体21、第二螺纹头22和限位凸台23的直径依次增大且轴线重合，如图3所示；第二螺纹头22插入于第二孔体122内，外螺纹221设于第二螺纹头22的外圆周面上，管体21穿过第一孔体121并伸出至第一孔体121外部，管体21的外径与第一孔体121的直径相等。通过将第二螺纹头22的直径设置为大于管体21直径，并将第二螺纹头22插入于第二孔体122内，可利用第二螺纹头22与第二孔体122相贴合的端面来承受聚合物溶液对射针2所产生的沿第一方向的压力，从而进一步避免因聚合物溶液对射针2的压力过大而损伤外螺纹221与内螺纹123。

可选地，参考图5，管体21的第二端设有锥形部24，锥形部24内设有锥形腔241，锥形腔241与喷射腔211相连通，沿第一方向，锥形部24和锥形腔241的直径逐渐减小。通过设置锥形部24，可增大聚合物溶液的喷射速度，并且能够节省射针2的制造原料。

可选地，参考图2，各射针2均布于座体1上，可使聚合物溶液均匀的喷射出来。

可选地，参考图6，泵4与座体1之间设有注射机构3，泵4能够将聚合物溶液导入至注射机构3内，注射机构3用于对其内部的聚合物溶液施加压力，以使聚合物溶液导入至压力腔11内。

可选地，注射机构3包括：

筒体31，与座体1相连，筒体31的内部设有容纳腔311，容纳腔311的侧壁上设有进液口312，进液口312沿其延伸方向贯穿容纳腔311的侧壁，泵4的排液口、进液口312、容纳腔311和压力腔11相互连通；

活塞32，设于容纳腔311内；

电缸33，其驱动端与活塞32相连，电缸33用于带动活塞32沿筒体31的延伸方向往复移动。

当需要进行纺丝时，聚合物溶液通过泵4传输至容纳腔311内，随后电缸33带动活塞32运行，活塞32对容纳腔311内的聚合物溶液进行加压，使聚合物溶液在压力的作用下被推送至压力腔11内部，并最终通过从各喷射腔211中喷出。本实施方式通过设置注射机构3，可对施加于聚合物溶液的压力及聚合物溶液的喷射速度进行调节，从而满足多种生产需求，增强设备的适用性。

可选地，参考图1，座体1上设有第一螺纹头14，座体1通过第一螺纹头14与筒体31螺纹连接。

可选地，还包括第一驱动机构，第一驱动机构与座体1直接或间接相连，第一驱动机构用于带动座体1沿第二方向(如图2中所示的Y方向)往复移动，第二方向与第一方向相垂直。

可选地，还包括第二驱动机构，第二驱动机构与座体1直接或间接相连，第二驱动机构用于带动座体1沿第三方向(如图2中所示的Z方向)往复移动，第三方向分别与第一方向和第二方向相垂直。

通过设置第一驱动机构和第二驱动机构，可利用第一驱动机构和第二驱动机构带动座体1及注射机构3沿第二方向和第三方向运行，从而能够实现自动将纺丝喷射设备调整至合适的位置。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种纺丝喷射设备，其特征在于，包括：

座体，其内部设有压力腔，所述压力腔的侧壁上设有至少两个安装孔，所述安装孔贯穿于所述压力腔的侧壁，所述安装孔的内壁上设有内螺纹；

射针，所述射针的数量与所述安装孔的数量相同，每一个所述安装孔内均设有一个所述射针，所述射针包括管体，所述管体具有第一端和第二端，所述管体的外圆周面上靠近所述第一端设有外螺纹，所述管体的第一端设于所述安装孔内，所述外螺纹与所述内螺纹螺纹连接，所述管体的第二端伸出至所述座体外部，所述管体内设有喷射腔，所述喷射腔沿所述管体的延伸方向贯穿所述管体，所述喷射腔与所述压力腔相连通；

泵，其具有排液口，所述排液口与所述压力腔相连通，所述泵用于向所述压力腔内导入聚合物溶液。

2.如权利要求1所述的纺丝喷射设备，其特征在于，所述压力腔的侧壁上还设有限位槽，所述限位槽的数量与所述安装孔的数量相同，各所述限位槽的轴线分别与各所述安装孔的轴线重合，且所述限位槽的直径大于所述安装孔的直径，所述限位槽与所述安装孔之间形成一台阶面；所述射针还包括限位凸台，所述限位凸台设于所述管体的第一端，所述限位凸台位于所述限位槽内，所述限位凸台与所述台阶面相接触。

3.如权利要求2所述的纺丝喷射设备，其特征在于，所述限位凸台的直径与所述限位槽的直径相等，所述限位凸台上设有承压面，所述承压面朝向所述压力腔的内部，所述承压面与所述压力腔的侧壁齐平。

4.如权利要求3所述的纺丝喷射设备，其特征在于，所述安装孔包括沿所述安装孔延伸方向依次设置的第一孔体和第二孔体，所述第二孔体位于所述第一孔体和所述限位槽之间，所述第一孔体、所述第二孔体和所述限位槽的直径依次增大且轴线重合；所述管体上靠近所述第一端的外圆周面上设有第二螺纹头，所述管体、所述第二螺纹头和所述限位凸台的直径依次增大且轴线重合；所述第二螺纹头插入于所述第二孔体内，所述外螺纹设于所述第二螺纹头的外圆周面上，所述管体穿过所述第一孔体并伸出至所述第一孔体外部，所述管体的外径与所述第一孔体的直径相等。

5.如权利要求1至4任一项所述的纺丝喷射设备，其特征在于，所述管体的第二端设有锥形部，所述锥形部内设有锥形腔，所述锥形腔与所述喷射腔相连通，沿第一方向，所述锥形部和所述锥形腔的直径逐渐减小，所述第一方向与所述管体的延伸方向相平行，且所述第一方向由所述第一端指向所述第二端。

6.如权利要求1至4任一项所述的纺丝喷射设备，其特征在于，各所述射针均布于所述座体上。

7.如权利要求1至4任一项所述的纺丝喷射设备，其特征在于，所述泵与所述座体之间设有注射机构，所述泵能够将所述聚合物溶液导入至所述注射机构内，所述注射机构用于对其内部的聚合物溶液施加压力，以使所述聚合物溶液导入至所述压力腔内。

8.如权利要求7所述的纺丝喷射设备，其特征在于，所述注射机构包括：

筒体，与所述座体相连，所述筒体的内部设有容纳腔，所述容纳腔的侧壁上设有进液口，所述进液口沿其延伸方向贯穿所述容纳腔的侧壁，所述泵的所述排液口、所述进液口、所述容纳腔和所述压力腔相互连通；

活塞，设于所述容纳腔内；

电缸，其驱动端与所述活塞相连，所述电缸用于带动所述活塞沿所述筒体的延伸方向往复移动。

9.如权利要求8所述的纺丝喷射设备，其特征在于，所述座体上设有第一螺纹头，所述座体通过所述第一螺纹头与所述筒体螺纹连接。

10.如权利要求1至4任一项所述的纺丝喷射设备，其特征在于，还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述座体直接或间接相连，所述第一驱动机构用于带动所述座体沿第二方向往复移动，所述第二方向与所述管体的延伸方向相垂直。

11.如权利要求10所述的纺丝喷射设备，其特征在于，还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述座体直接或间接相连，所述第二驱动机构用于带动所述座体沿第三方向往复移动，所述第三方向分别与所述管体的延伸方向和所述第二方向相垂直。

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