CN205821540U - 一种梯形波阵列的静电纺丝喷头及静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种梯形波阵列的静电纺丝喷头及静电纺丝装置，包括喷头主体，所述喷头主体具有一输出平面以及设有至少三组输出结构，各组输出结构包括开设在输出平面上的四个喷孔以及分别连接在喷孔上的针式喷嘴，每组输出结构的四个喷孔分别位于一梯形的顶点上，后一组输出结构相对于前一组输出结构中心对称，相邻组输出结构共用一个喷孔从而该喷孔作为两组输出结构的对称中心，各针式喷嘴等高。本实用新型相对于喷嘴呈线性阵列轨迹布置的现有技术来说，各喷嘴之间相互电场影响较小，各喷嘴电场强度差异较小，并且各喷嘴的电场强度也较大。本实用新型可应用于静电纺丝。

Description

一种梯形波阵列的静电纺丝喷头及静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝领域，特别是涉及一种梯形波阵列的静电纺丝喷头及静电纺丝装置。

背景技术

申请号为200910031948.2的发明专利公开了一种阵列多喷头静电纺丝设备，利用在平面上呈线性矩形阵列布置的多个喷头进行纺丝，可实现电纺纤维膜材的大批量生产。

然而经过长时间的使用后，技术人员发现当喷头呈矩形阵列布置后，各喷头尖端的电场会相互影响、干扰，使得不同喷头之间电场差异较大导致纺丝不均；甚至某些喷头电场不足以到达临界纺丝值。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种梯形波阵列的静电纺丝喷头。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种梯形波阵列的静电纺丝喷头，包括喷头主体，所述喷头主体具有一输出平面以及设有至少三组输出结构，各组输出结构包括开设在输出平面上的四个喷孔以及分别连接在喷孔上的针式喷嘴，每组输出结构的四个喷孔分别位于一梯形的顶点上，后一组输出结构相对于前一组输出结构中心对称，相邻组输出结构共用一个喷孔从而该喷孔作为两组输出结构的对称中心，各针式喷嘴等高。

作为本实用新型的进一步改进，每组输出结构中相邻喷孔的间距相等。

本实用新型还提供一种静电纺丝装置，其采用的技术方案是：

一种静电纺丝装置，包括溶液箱、连接在溶液箱出口的导管和上述的静电纺丝喷头，所述喷头主体上设有进液口，所述进液口通过喷头主体内的出液通道连通喷孔，所述进液口外接导管。

本实用新型的有益效果是：相邻组的输出结构共用一个喷孔并以该喷孔呈对称中心后，各相邻喷孔的连线构成一梯形波轨迹，从而连接在喷孔上的针式喷嘴的轨迹也为梯形波，相对于喷嘴呈线性阵列轨迹布置的现有技术来说，各喷嘴之间相互电场影响较小，各喷嘴电场强度差异较小，并且各喷嘴的电场强度也较大。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是静电纺丝喷头的俯视图；

图2是静电纺丝喷头的侧视图；

图3是静电纺丝装置的示意图；

图4是传统技术喷头阵列布置的示意图；

图5是图4中传统喷头阵列布置方式的电场仿真结果示意图；

图6是本实用新型电场仿真结果示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示的梯形波阵列的静电纺丝喷头，包括喷头主体3，该喷头主体3在内部具有一出液通道，用于将外部的纺丝液导入。另外，喷头主体3上具有一输出平面以及该喷头主体3上设有至少三组的输出结构，所述的输出结构用于收集并将从出液通道进入的纺丝液喷射以纺丝。

实施例中，每组输出结构均包括开设在输出平面上的四个喷孔以及分别连接在喷孔上的针式喷嘴4，如附图中并未对喷孔进行标号，然而本领域技术人员很容易理解，喷孔与针式喷嘴4是重叠的。针式喷嘴4远离喷孔的末端为针尖，该种针式喷嘴4为本领域常用的喷头结构，在此不作详细的描述。每组输出结构的针式喷嘴4都是等高的，而且，不同组输出结构的各针式喷嘴也是等高的，也即所有的针式喷嘴4均相对于输出平面来说等高。

上述的每组输出结构的四个喷孔分别位于一梯形的顶点上，也即依次将相邻的两个喷孔连线后，连线的轨迹会构成一个梯形。参考图1，每个虚线框所包括的四个喷孔及四个针式喷嘴作为一组输出结构，那么，后一组输出结构相对于前一组输出结构中心对称，并其相邻组输出结构共用一个喷孔42，从而该喷孔42作为两组输出结构的对称中心。

当三组或者更多组的输出结构呈如上述的结构进行阵列布置后，若将所有相邻的喷孔通过线段相连，那么，在输出平面上，这些连线即构成一梯形波轨迹这种轨迹，具有该轨迹喷孔、针式喷嘴轨迹的静电纺丝喷头的能大大减少各针式喷嘴电场的相互影响，并提高针式喷嘴尖端的电场强度。

进一步优选的，每组输出结构中相邻喷孔的间距相等，也即四个喷孔分别位于一等腰梯形的四个顶点上，并且该等腰梯形的腰和较短的上底边长度相等。由此，静电纺丝喷头中，所有喷孔中两两相邻的间距相等，这种等间距的结构更有利于减少电场的相互影响以及提高针式喷嘴尖端的电场强度

以下通过电场仿真来将本实施例与传统喷头阵列布置方式进行对比。

仿真参数如下：针式喷嘴直径0.5mm，长度为15mm，相邻喷嘴间距为20mm，材料为不锈钢，针式喷嘴数为16个。静电纺丝喷头离并未图示的收集装置距离为100mm，收集装置宽为100mm，长为200mm，厚为2mm，材料为铝。仿真软件为comsol，仿真电压为20kv；所取电场均为喷嘴尖端1mm处电场。

对比仿真的喷嘴41成双排线性阵列布置，如图4所示。喷嘴直径0.5mm，长度为15mm，相邻喷嘴间距为20mm，材料为不锈钢，喷嘴数为16个。安装喷嘴41的静电纺丝喷头离并未图示的收集装置距离为100mm，收集装置宽为100mm，长为200mm，厚为2mm，材料为铝。仿真软件为comsol，仿真电压为20kv；所取电场均为喷嘴尖端1mm处电场。

对比图5和图6的结果可知，本实施例的针式喷嘴仿真最小电场强度约为1.493×10⁶V/m，最大电场强度约为1.870×10⁶V/m，两者相差约为0.377×10⁶V/m；而双排线性阵列分布喷嘴的最小电场强度约为1.402×10⁶V/m，最大电场强度约为1.826×10⁶V/m，两者相差约为0.424×10⁶V/m；可见，本实施例的排布结构使得各喷嘴电场影响较小，喷嘴上具有更大的电场强度，并且电场差异较小，从而实施例的排布结构更适合用于阵列喷嘴纺丝。

另外，图3为使用上述静电方式喷头的一种静电纺丝装置，其在喷头主体3上设有进液口，进液口通过喷头主体3内的出液通道连通喷孔，进液口外接有导管2和溶液箱1。

以上所述只是本实用新型优选的实施方式，其并不构成对本实用新型保护范围的限制。

Claims (3)

1.一种梯形波阵列的静电纺丝喷头，包括喷头主体(3)，其特征在于：所述喷头主体(3)具有一输出平面以及设有至少三组输出结构，各组输出结构包括开设在输出平面上的四个喷孔以及分别连接在喷孔上的针式喷嘴(4)，每组输出结构的四个喷孔分别位于一梯形的顶点上，后一组输出结构相对于前一组输出结构中心对称，相邻组输出结构共用一个喷孔从而该喷孔作为两组输出结构的对称中心，各针式喷嘴(4)等高。

2.根据权利要求1所述的梯形波阵列的静电纺丝喷头，其特征在于：每组输出结构中相邻喷孔的间距相等。

3.一种静电纺丝装置，其特征在于：包括溶液箱(1)、连接在溶液箱(1)出口的导管(2)和权利要求1或2所述的静电纺丝喷头，所述喷头主体(3)上设有进液口，所述进液口通过喷头主体(3)内的出液通道连通喷孔，所述进液口外接导管(2)。