CN205133797U - 静电纺丝设备的湿度控制系统 - Google Patents

Abstract

一种静电纺丝设备的湿度控制系统，属于静电纺丝领域，用于解决现有静电纺丝设备的气室内，由于环境湿度不可控，易导致纺丝变粗或纤维导电、滴液等问题，技术要点是：包括主控制器、湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器和蜂鸣器，其中，湿度检测传感器、除湿机和超声波加湿器安装于静电纺丝箱内，主控制器分别与湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器、蜂鸣器连接。效果是：可在静电纺丝过程中对湿度环境进行有效地感湿、除湿、加湿、湿度显示以及湿度报警等控制。

Description

静电纺丝设备的湿度控制系统

技术领域

本实用新型属于静电纺丝领域，尤其涉及一种静电纺丝设备的湿度控制系统。

背景技术

静电纺丝法是一种简单高效的通过静电力作用制备纳米纤维的方法。静电纺丝技术是从电喷技术发展演化而来的，即在高压静电场作用下，聚合物熔体或溶液的导电液滴可以发生高速喷射，形成聚合物纤维的过程。静电纺丝过程中，通过使带有电荷的高分子熔体或溶液在高压静电场中喷射、拉伸、劈裂、挥发固化，最终形成纤维状特质的过程，是目前制备一维纳米结构敏感材料的重要方法之一。静电纺丝法所制备的纳米纤维以其优异的物理特性被广泛应用于生产生活的各个领域，随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。

静电纺丝过程中，纺丝纤维的形成过程非常复杂，影响静电纺丝纤维形貌和性质的参数有很多，改变静电纺丝工艺参数，在同一台静电纺丝装置上，可能获得不同的纤维形貌。静电纺丝法的制备过程极为复杂，对静电纺丝过程产生影响的因素众多，主要归纳为三类：一类是来自静电纺丝装置，如静电纺丝过程中的高压电源所提供的静电压的大小，收集板与喷丝口之间的距离，位置，收集板的形状、面积，喷丝口的个数、直径、横截面积及喷丝口的带电极性等因素。静电纺丝装置参数对静电纺丝过程起着决定性因素，研究人员不断的改进静电纺丝装置，以获得不同形貌和结构的纳米纤维，以满足不同行业领域、不同人们的需求。第二类来自静电纺丝前驱液的性质。如溶液的表面张力，电导率，溶液中有机溶剂的溶解度，溶液的黏弹力，溶液的重量及流速等，这一类影响因素可以由实验人员根据实际情况进行调节，以获得最佳的纺丝效果；第三类影响静电纺丝过程的因素来自当前的环境。如环境湿度，压力，温度，清洁度，周围磁场、电场的影响等。实验表明，环境湿度直接影响纺丝纤维直径，对纺丝的正常进行十分重要，过大的环境湿度会导致电场间导通，产生危险。国内纺丝设备大多没有专门实施例湿度控制装置，多数只是对温度进行控制，但为制备高性能的静电纺丝，对湿度进行控制就显得十分必要了。环境湿度对纺丝过程的影响有如下几点：(1)当环境湿度大于40％RH时，纳米纤维直径变粗，(2)当环境温度大于50％RH时，纺丝不能正常进行，如出现纤维导电、滴液等现象，甚至会发生危险。(3)当环境湿度小于20％RH时也不利于纺丝的正常进行，故系统环境指标为保持湿度在为20～35％RH范围内为宜，不同的纺丝材料，其导电性和吸湿性不同，具体某种材料的纺丝环境的湿度设备值可为一个介于20～35％RH之间的固定值，也可以是20～35之间的一个小的湿度调节范围。

实用新型内容

为了解决现有静电纺丝设备的气室内，由于环境湿度不可控，易导致纺丝变粗或纤维导电、滴液等问题，本实用新型提供了一种静电纺丝设备的湿度控制系统，使静电纺丝过程中对湿度环境进行有效地感湿、除湿、加湿控制。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种静电纺丝设备的湿度控制系统，包括主控制器、湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器和蜂鸣器，其中，湿度检测传感器、除湿机和超声波加湿器安装于静电纺丝箱内，主控制器分别与湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器、蜂鸣器连接。

进一步的，湿度检测传感器实时检测静电纺丝箱内湿度信号，且将该信号传输至主控制器，主控制器基于静电纺丝箱内恒定的湿度设定值，或一个设定的湿度范围，该湿度信号与控制器的设定值相比较，控制器输出分程控制信号。

更进一步的，所述系统包括上位机，上位机具有人机交互界面，并用于人机交互操作，实时显示湿度设定值和湿度测量值。

更进一步的，所述主控制器为PLC，且使用PLC的PID调节模块对气室内的湿度进行闭环控制。

有益效果：本实用新型所述的静电纺丝设备的湿度控制系统，在静电纺丝过程中对湿度环境进行有效地感湿、除湿、加湿、湿度显示以及湿度报警等控制。使得静电纺丝环境湿度可以被有效监测和控制，纺丝过程顺利进行，实现10～60％RH湿度范围内密闭环境下的有效湿度控制，将湿度调节至静电纺丝工艺的最佳湿度范围和设定湿度值。该系统除湿效果显著，有效满足了静电纺丝工艺对湿度控制的要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图示意图；

图2为本实用新型所述闭环控制系统的方框图。

具体实施方式

实施例1：一种静电纺丝设备的湿度控制系统，包括主控制器、湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器、蜂鸣器和上位机。

湿度检测传感器、除湿机和超声波加湿器安装于静电纺丝设备的气室内，主控制器分别与湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器、蜂鸣器连接。

湿度检测传感器实时检测静电纺丝箱内湿度信号，且将该信号传输至主控制器，主控制器基于静电纺丝箱内恒定的湿度设定值，或一个设定的湿度范围，该湿度信号与控制器的设定值相比较，控制器输出分程控制信号。

如果湿度偏高，主控制器的输出减小，超声波加湿器输出减小，直到关闭，如果湿度仍不能满足要求，主控制器输出继续减小，启用除湿机除湿；如果湿度过低，主控制器输出增加，关小除湿机，如果仍然不能满足湿度要求，就继续关小除湿机，直到除湿机完全关闭，并开启加湿器为止。

控制器通过异向分程满足湿度对象要求，当静电纺丝箱内的湿度低于10％RH,而加湿器已开到最大，系统不能继续加湿时，或静电纺丝箱内的湿度高于60％RH，而除湿机开至最大时，主控制器将控制蜂鸣器鸣响，并调用主控制器中断，停止对除湿机和超声波加湿器的信号输出，说明此时的设备工作功率不能满足天气要求，实验不能继续。此外，湿度超过60％RH时，高压静电纺丝实验存在危险，也必须断电，该处断电控制仍有主控制器实现。

上位机具有人机交互界面，并用于人机交互操作，实时显示湿度设定值和湿度测量值。所述主控制器为PLC，且使用PLC的PID调节模块对气室内的湿度进行闭环控制。

其中：可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员，为工业控制应用而实施例制造的，早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。虽然如今的PLC早已不仅仅能够实现逻辑控制的任务，但是人们出于习惯，仍称其为PLC，只不过中文名称里将逻辑去出，称为可编程控制器。本实施例使用西门子公司生产的S7-300型PLC，它属于中型PLC，采用模块化结构，应用范围十分广泛。

湿敏元件是最简单的湿度传感器，湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类，本实施例采用HM1500湿度传感器，其属于电容式，具体来说它是一种线性电压输出式集成湿度传感器。

除湿的方法十分丰富，最常用的方法是通风保持干燥。室内除湿更有效的办法是选用不同种类的除湿机，除湿机因其工作原理的不同被分为冷冻式除湿机、轮转式除湿机和电渗透式除湿机。大多数家用除湿机都是冷冻式除湿机，本实施例所选用的除湿方法属于冷冻式除湿机范畴。

加湿的方式十分丰富，传统加湿是将水洒在地上，利用水分自然蒸发以达到增加空气湿度的目的。现代主要利用加湿器进行加湿。通过不同的使用范围，加湿器可分为工业用、商用和家用三种。工业上普遍使用热蒸发型加湿器，商业上一般使用的是超声波加湿器。家用加湿器很多都选择纯净型加湿器。本实施例采用超声波加湿器，加湿模块主要由电源单元(同加湿单元)、超声波换能器、水池以及风机构成。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.静电纺丝设备的湿度控制系统，其特征在于：包括主控制器、湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器和蜂鸣器，其中，湿度检测传感器、除湿机和超声波加湿器安装于静电纺丝箱内，主控制器分别与湿度检测传感器、除湿机、超声波加湿器、蜂鸣器连接。

2.如权利要求1所述的静电纺丝设备的湿度控制系统，其特征在于，湿度检测传感器实时检测静电纺丝箱内湿度信号，且将该信号传输至主控制器，主控制器基于静电纺丝箱内恒定的湿度设定值，或一个设定的湿度范围，该湿度信号与控制器的设定值相比较，控制器输出分程控制信号。

3.如权利要求2所述的静电纺丝设备的湿度控制系统，其特征在于，还包括上位机，上位机具有人机交互界面，并用于人机交互操作，实时显示湿度设定值和湿度测量值。

4.如权利要求1或2或3所述的静电纺丝设备的湿度控制系统，其特征在于，所述主控制器为PLC，且使用PLC的PID调节模块对气室内的湿度进行闭环控制。