CN204982156U - 一种便携手持式纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携手持式纺丝装置，其包括溶液容器，溶液容器包括筒体和活塞，活塞将筒体分隔为气压腔和溶液腔，溶液腔的下方设置有连通溶液腔内部的针头，所述针头的外表面套有气室，针头的末端穿过气室的第三出气口后伸出气室后针头和第三出气口同轴安装后形成同轴喷头系统，所述气室设置有第二进气口。通过改变活塞的推力从而改变纺丝溶液进给速度，根据伯努利原理，气体在从高压到低压的快速降压情况下其气体速度会迅速增大。因此，在由针头和第三出气口构成的同轴喷头内外高低压作用下会在针尖形成圆锥形状的液滴。高速气流粘性力克服液滴表面张力使聚合物纳米纤维从针尖拉伸出来形成射流，最终聚合物纳米纤维沉积在收集装置上。

Description

一种便携手持式纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及微纳加工领域中的一种纺丝装置，特别是一种利用溶液吹气纺丝原理的便携手持式纺丝装置。

背景技术

现如今，产生纳米纤维的方法主要有静电纺丝技术和溶液吹气纺丝（solutionblowspinning）两种，静电纺丝原理是：聚合物溶液或者熔体在高压电场的作用下产生射流，使之从针尖喷射而出，形成聚合物溶液的射流。随着溶剂的快速挥发，射流迅速固化并在接收器上形成相互交错的纳米纤维。静电纺丝技术由于其生产效率受到电场、磁场等不可控因素的干扰限制了静电纺丝产业化的发展。溶液吹纺技术是聚合物溶液产生微纳米纤维的一种创新方法，它利用高速气流作为纤维成形的驱动力。溶液吹纺的原理是：同轴喷头针尖的聚合物溶液液滴在高速气流的作用下，急剧伸张和蒸发形成溶液射流，最终沉积在收集装置上。溶液气纺技术所产生的纤维直径和静电纺丝技术产生的纤维直径相当，但在效率上却有极大的提高，它可以有较大的溶液进给率来提高纺丝效率。在同等加工要求的条件下，溶液吹纺技术相比静电纺丝技术有安全性高以及效率高等优点，同时，溶液吹纺技术的纳米纤维接收，可以不需要导电的收集器来收集纳米纤维，使得其运用前景更加广阔。特别是应用于生物材料、防护材料以及药物输送材料有着较好的市场前景。现代装置都趋向于小型化、智能化发展，纺丝技术也不例外，对于未来的防护以及医护材料更需要更加方便简单的装置来实现快速的纳米纤维成形。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种便携手持式纺丝装置。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：一种便携手持式纺丝装置，其包括溶液容器，所述溶液容器包括筒体和活塞，所述活塞将筒体分隔为上部的气压腔和下部用于盛放溶液的溶液腔，所述溶液腔的下方设置有连通溶液腔内部的针头，所述针头的外表面套有气室，针头的末端穿过气室的第三出气口后伸出气室后针头和第三出气口同轴安装后形成同轴喷头系统，所述气室设置有第二进气口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述气压腔上设置有第一进气口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述筒体的上端敞口，筒体的敞口端螺纹连接有上盖，所述第一进气口设置在上盖的上端面。

作为上述技术方案的进一步改进，所述筒体的下端螺纹连接有下盖，所述下盖的内壁和筒体的下部外表面之间形成气室，所述第三出气口位于下盖的底部，所述针头的末端穿过第三出气口后伸出下盖外，所述第二进气口位于下盖的侧壁上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述筒体的下端面设置有安装槽，所述针头的一端安装在安装槽内后与溶液腔内部连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述安装槽的外套有一环形槽。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括设置在溶液容器外的气罐，所述气罐上设置有第一出气口、第二出气口和第三进气口，所述第一出气口通过管道与第一进气口连通，所述第二出气口通过管道与第二进气口连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一出气口和第一进气口之间设置有第一调压阀，所述第二出气口和第二进气口之间设置有第二调压阀。

作为上述技术方案的进一步改进，所述气罐上设置有气压表，所述第一出气口位于气罐的上端，所述第二出气口位于气罐的下端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述溶液容器上设置有把手。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中的溶液腔装有纺丝溶液，通过推动筒体内部的活塞致使活塞推动纺丝溶液挤出，针头的末端穿过气室的第三出气口后伸出气室后针头和第三出气口同轴安装后形成同轴喷头系统，通过第二进气口往气室内通气压后从第三出气口流出形成高速气流，在活塞的压力作用下，纺丝溶液从针头挤出形成小型圆锥形状液滴。在气室同轴高速气流的作用下，小液滴受高速气流作用拉伸和蒸发，最终在收集装置上沉积形成纳米纤维。本实用新型利用高速气流作为纤维成形的驱动力，避免了传统静电纺丝利用高压电源所带来的高压危险。本实用新型装置在合适的喷射压力下可以有较大的溶液进给率，可以提高纺丝的效率。本实用新型是一种简单、安全、方便的纳米纤维制造装置，避免了传统纺丝装置利用高压电压进行纺丝的危险性，是一种相对安全和环保的便携式纺丝装置。本实用新型应用于生物材料、防护材料以及药物输送材料的生产中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本实用新型的正视图；

图2是本实用新型的侧视图；

图3是本实用新型的等轴视图；

图4是本实用新型中溶液容器的剖视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

参照图1～图4，一种便携手持式纺丝装置，其包括溶液容器1，所述溶液容器1包括筒体2和活塞7，所述活塞7将筒体2分隔为上部的气压腔20和下部用于盛放溶液的溶液腔21，所述溶液腔21的下方设置有连通溶液腔21内部的针头40，所述针头40的外表面套有气室41，针头40的末端穿过气室41的第三出气口后伸出气室41后针头40和第三出气口43同轴安装后形成同轴喷头系统，所述气室41设置有第二进气口42。

进一步作为优选的实施方式，所述气压腔20上设置有第一进气口31。

进一步作为优选的实施方式，所述筒体2的上端敞口，筒体2的敞口端螺纹连接有上盖3，上盖3的内壁是螺纹结构以便拆卸，方便溶液容器1加液。所述第一进气口31设置在上盖3的上端面。

进一步作为优选的实施方式，所述筒体2的下端螺纹连接有下盖4，下盖4内壁设有螺纹和密封圈，方便更换不同型号的针头40以及保证气室41的密封性。所述下盖4的内壁和筒体2的下部外表面之间形成气室41，所述第三出气口43位于下盖4的底部，所述针头40的末端穿过第三出气口43后伸出下盖4外，所述第二进气口42位于下盖4的侧壁上。

进一步作为优选的实施方式，所述筒体2的下端面设置有安装槽，所述针头40的一端安装在安装槽内后与溶液腔21内部连通。

进一步作为优选的实施方式，所述安装槽的外套有一环形槽44。

进一步作为优选的实施方式，还包括设置在溶液容器1外的气罐5，所述气罐5上设置有第一出气口51、第二出气口52和第三进气口53，所述第一出气口51通过管道与第一进气口31连通，所述第二出气口52通过管道与第二进气口42连通。

进一步作为优选的实施方式，所述第一出气口51和第一进气口31之间设置有第一调压阀54，第一调压阀54用来调节进入溶液容器1的气体压力间接调节纺丝溶液的进给速度，所述第二出气口52和第二进气口42之间设置有第二调压阀55，通过第二调压阀55来控制气室41压力的大小。

进一步作为优选的实施方式，所述气罐5上设置有气压表50，气压表50用来显示气罐5内部的实时压力。所述第一出气口51位于气罐5的上端，所述第二出气口52位于气罐5的下端。

进一步作为优选的实施方式，所述溶液容器1上设置有把手6。

主要工作原理：通过第一调压阀54调节第一进气口31的气体压力来改变活塞7的推力从而改变纺丝溶液进给速度，溶液吹纺是基于在同轴喷头系统中针头40出口的液滴受到降压的高速气流作用下快速伸张和蒸发的原理。根据伯努利原理，气体在从高压到低压的快速降压情况下其气体速度会迅速增大。因此，在由针头40和第三出气口43构成的同轴喷头内外高低压作用下会在针尖形成圆锥形状的液滴。高速气流粘性力克服液滴表面张力使聚合物纳米纤维从针尖拉伸出来形成射流，最终聚合物纳米纤维沉积在收集装置上。

实际工作流程如下：气源通过气罐5的第三进气口53将气源储存在气罐5中，气罐5的第一出气口51和第二出气分别为供给溶液容器1进给纺丝溶液和为纺丝喷射提供驱动力，第一出气口51通过管道与第一调压阀54连接后，该管道从调压阀接到第一进气口31。筒体2里装有纺丝溶液，通过第一调压阀54调节气罐5输出到溶液容器1进气口的气源压力。在气压腔20内部，由于气体压力的作用，气压推动活塞7致使活塞7推动纺丝溶液挤出。气罐5的第二出气口52通过管道连接第二调压阀55最后接入第二进气口42后与气室41连通，第三出气口43与针头40构成同轴喷头系统，在合适的气压作用下，纺丝溶液从针头40挤出形成小型圆锥形状液滴。在气室41同轴高速气流的作用下，小液滴受高速气流作用拉伸和蒸发，最终在收集装置上沉积形成纳米纤维。

以上是对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种便携手持式纺丝装置，其特征在于：其包括溶液容器，所述溶液容器包括筒体和活塞，所述活塞将筒体分隔为上部的气压腔和下部用于盛放溶液的溶液腔，所述溶液腔的下方设置有连通溶液腔内部的针头，所述针头的外表面套有气室，针头的末端穿过气室的第三出气口后伸出气室后针头和第三出气口同轴安装后形成同轴喷头系统，所述气室设置有第二进气口。

2.根据权利要求1所述的便携手持式纺丝装置，其特征在于：所述气压腔上设置有第一进气口。

3.根据权利要求2所述的便携手持式纺丝装置，其特征在于：所述筒体的上端敞口，筒体的敞口端螺纹连接有上盖，所述第一进气口设置在上盖的上端面。

4.根据权利要求2所述的便携手持式纺丝装置，其特征在于：所述筒体的下端螺纹连接有下盖，所述下盖的内壁和筒体的下部外表面之间形成气室，所述第三出气口位于下盖的底部，所述针头的末端穿过第三出气口后伸出下盖外，所述第二进气口位于下盖的侧壁上。

5.根据权利要求2所述的便携手持式纺丝装置，其特征在于：所述筒体的下端面设置有安装槽，所述针头的一端安装在安装槽内后与溶液腔内部连通。

6.根据权利要求5所述的便携手持式纺丝装置，其特征在于：所述安装槽的外套有一环形槽。

7.根据权利要求2~6任一项所述的便携手持式纺丝装置，其特征在于：还包括设置在溶液容器外的气罐，所述气罐上设置有第一出气口、第二出气口和第三进气口，所述第一出气口通过管道与第一进气口连通，所述第二出气口通过管道与第二进气口连通。

8.根据权利要求7所述的便携手持式纺丝装置，其特征在于：所述第一出气口和第一进气口之间设置有第一调压阀，所述第二出气口和第二进气口之间设置有第二调压阀。

9.根据权利要求7所述的便携手持式纺丝装置，其特征在于：所述气罐上设置有气压表，所述第一出气口位于气罐的上端，所述第二出气口位于气罐的下端。

10.根据权利要求1~6任一项所述的便携手持式纺丝装置，其特征在于：所述溶液容器上设置有把手。