CN220048786U - 一种喷嘴 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种喷嘴，属于纤维薄膜制备装置技术领域；喷嘴包括壳体，壳体开设有浆料注入口和渐变流道，渐变流道和浆料注入口连通，沿壳体长度方向，渐变流道在壳体厚度方向上相对的第一侧壁和第二侧壁的间距逐渐减小，渐变流道的出口呈狭缝状；通过渐变流道的设置，浆料经由浆料注入口进入渐变流道后，渐变流道在壳体厚度方向上相对的第一侧壁和第二侧壁由于是相向倾斜设置的，能够同时向浆料施加剪切力，能够提升浆料内纤维的取向效果。并且在使用时，喷嘴和膜带间存在间隙，浆料在从喷嘴出口经间隙落到膜带上时，该间隙能够向浆料施加剪切力，进一步的提升浆料内纤维的取向效果。

Description

一种喷嘴

技术领域

本申请涉及纤维薄膜制备装置技术领域，具体而言，涉及一种喷嘴。

背景技术

在制备取向纤维薄膜领域，目前的主要方法是通过刮刀对纤维粉与各种助剂配制而成的浆料施加剪切力而使纤维定向排布，以制成的取向纤维薄膜。此种方法仅有浆料与刮刀接触的一面具有剪切梯度，若生产的薄膜厚度超过了剪切梯度，则剪切梯度以外的纤维就不能取向，这时需要调整更快的刮涂速度来提升剪切力，但提升刮涂速度会缩短膜带在隧道炉中的烘烤时间，为此还需要再增设隧道炉以保证膜带在隧道炉中有足够的烘烤时间，这无疑增加了生产成本。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种喷嘴，以提升纤维的取向效果。

本申请实施例提供了一种喷嘴，喷嘴包括壳体，壳体开设有浆料注入口和渐变流道，渐变流道和浆料注入口连通，沿壳体长度方向，渐变流道在壳体厚度方向上相对的第一侧壁和第二侧壁的间距逐渐减小，渐变流道的出口呈狭缝状。

在上述实施过程中，通过渐变流道的设置，浆料经由浆料注入口进入渐变流道后，渐变流道在壳体厚度方向上相对的第一侧壁和第二侧壁由于是相向倾斜设置的，能够同时向浆料施加剪切力，能够提升浆料内纤维的取向效果。并且在使用时，喷嘴和膜带间存在间隙，浆料在从喷嘴出口经间隙落到膜带上时，该间隙能够向浆料施加剪切力，进一步的提升浆料内纤维的取向效果。

作为一种可选的实施方式，沿壳体长度方向，渐变流道在壳体宽度方向上相对的第三侧壁和第四侧壁的间距逐渐增大。

在上述实施过程中，由于第三侧壁和第四侧壁的间距是逐渐增大，能够减小浆料在渐变流道内的堆积区域，减少浆料在渐变流道内的堆积，进而降低对制备产品的性能影响。

作为一种可选的实施方式，渐变流道的入口的大小和浆料注入口的大小相匹配；和/或

浆料注入口的截面呈圆形；和/或

渐变流道的出口截面呈长方形。

在上述实施过程中，通过使渐变流道的入口的大小和浆料注入口的大小相匹配，且使浆料注入口的截面呈圆形，进一步的减小浆料在渐变流道内的堆积区域，进而减少浆料在渐变流道内的堆积。

作为一种可选的实施方式，沿壳体长度方向，第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁平滑过渡。

在上述实施过程中，平滑过渡的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁同样能够减小浆料在渐变流道内的堆积区域，进而减少浆料在渐变流道内的堆积。

作为一种可选的实施方式，浆料注入口的截面面积大于渐变流道出口的截面面积。

在上述实施过程中，由于浆料注入口的截面面积大于渐变流道出口的截面面积，浆料注入口进入的浆料能够对渐变流道内的浆料产生挤压力，对应的第一侧壁和第二侧壁对浆料产生的剪切力也就更大，有利于浆料中纤维的取向效果。

作为一种可选的实施方式，第一侧壁和壳体长度方向的夹角α与第二侧壁和壳体长度方向的夹角β相等；和/或

第一侧壁和壳体长度方向的夹角α为5～30°。

在上述实施过程中，控制第一侧壁和壳体长度方向的夹角α、第二侧壁和壳体长度方向的夹角β均在5～30°有利于对浆料施加剪切力。

作为一种可选的实施方式，浆料注入口的截面呈圆形，浆料注入口的半径R不小于3mm；渐变流道的出口截面呈长方形，沿壳体的厚度方向，长方形的边长L不大于2mm；沿壳体长度方向，渐变流道的长度S＝R/tanα-L/(2*tanα)。

在上述实施过程中，由于渐变流道的长度S满足S＝R/tanα-L/(2*tanα)，使浆料中的纤维在渐变流道内有足够的空间和时间在剪切力的作用下实现取向，进而使得产品薄膜中的纤维有较好的取向效果。

作为一种可选的实施方式，沿壳体长度方向，渐变流道的长度S为10～15mm。

在上述实施过程中，渐变流道的长度S在10～15mm之间时，能够满足目前大部分厚度的产品薄膜中的纤维的取向需求。

作为一种可选的实施方式，喷嘴还包括狭缝流道，狭缝流道连通渐变流道的出口，狭缝流道的形状和大小与渐变流道的出口相匹配。

在上述实施过程中，狭缝流道的设置能够使得浆料中的纤维在渐变流道内取向后稳定一段时间，然后再流出喷嘴落到膜带上，经过稳定过后的浆料更有利于产品薄膜中的纤维取向效果。

作为一种可选的实施方式，壳体包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分均开设有用以围合形成浆料注入口和渐变流道的槽，第一部分和第二部分可拆卸的连接。

在上述实施过程中，通过将整个壳体分体成可拆卸连接的第一部分和第二部分，能够降低整个喷嘴的制备难度，同时也便于对喷嘴内部各腔体例如渐变流道等的清洗。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的喷嘴的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的喷嘴的爆炸示意图；

图3为本申请实施例提供的第一部分的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第二部分的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的喷嘴的侧视图；

图6为本申请实施例提供的第一侧壁、第二侧壁和壳体长度方向的夹角α和β的示意图；

图7为本申请实施例1提供的采用刮刀取向制得的薄膜的取向度测试结果图；

图8为本申请实施例1提供的采用喷嘴制得的薄膜的取向度测试结果图；

图9为本申请实施例2提供的采用刮刀取向制得的薄膜的表面取向度测试结果图；

图10为本申请实施例2提供的采用喷嘴制得的薄膜的表面取向度测试结果图；

图11为本申请实施例2提供的采用刮刀取向制得的薄膜的截面取向度测试结果图；

图12为本申请实施例2提供的采用喷嘴制得的薄膜的截面取向度测试结果图。

图标：1-喷嘴；11-第一部分；12-第二部分；13-连接部；14-浆料注入口；15-渐变流道；151-第一侧壁；152-第二侧壁；153-第三侧壁；154-第四侧壁；16-狭缝流道；2-入料管；x-壳体长度方向；y-壳体宽度方向；z-壳体厚度方向。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，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。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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申请中的具体含义。

在制备取向纤维薄膜领域，目前的主要方法是通过刮刀对纤维粉与各种助剂配制而成的浆料施加剪切力而使纤维定向排布，以制成的取向纤维薄膜。此种方法仅有浆料与刮刀接触的一面具有剪切梯度，若生产的薄膜厚度超过了剪切梯度，则剪切梯度以外的纤维就不能取向，这时需要调整更快的刮涂速度来提升剪切力，但提升刮涂速度会缩短膜带在隧道炉中的烘烤时间，为此还需要再增设隧道炉以保证膜带在隧道炉中有足够的烘烤时间，这无疑增加了生产成本。

发明人意图提供一种在正常速度下就能够提高纤维取向效果的途径。

如图1至图5所示，本申请实施例提供了一种喷嘴1，喷嘴1包括壳体，壳体开设有浆料注入口14和渐变流道15，渐变流道15和浆料注入口14连通，沿壳体长度方向x，渐变流道15在壳体厚度方向z上相对的第一侧壁151和第二侧壁152的间距逐渐减小，渐变流道15的出口呈狭缝状。

浆料注入口14的截面形状可以为圆形、多边形等，浆料注入口14与入料管2连通，以接收浆料。

沿壳体长度方向x，渐变流道15在壳体厚度方向z上相对的第一侧壁151和第二侧壁152的间距逐渐减小是指：渐变流道15在厚度方向和长度方向构成平面的截面呈梯形状，且沿壳体长度方向x逐渐缩小，如图5所示。

渐变流道15的出口呈狭缝状是指渐变流道15的出口在喷嘴1宽度方向上的长度远大于在喷嘴1厚度方向的长度。

该喷嘴1通过渐变流道15的设置，浆料经由浆料注入口14进入渐变流道15后，渐变流道15在壳体厚度方向z上相对的第一侧壁151和第二侧壁152由于是相向倾斜设置的，能够同时向浆料施加剪切力，能够提升浆料内纤维的取向效果。并且在使用时，喷嘴1和膜带间存在间隙，浆料在从喷嘴1出口经间隙落到膜带上时，该间隙能够向浆料施加剪切力，进一步的提升浆料内纤维的取向效果。

在一些实施例中，如图1至4所示，沿壳体长度方向x，渐变流道15在壳体宽度方向y上相对的第三侧壁153和第四侧壁154的间距逐渐增大。

沿壳体长度方向x，渐变流道15在壳体宽度方向y上相对的第三侧壁153和第四侧壁154的间距逐渐增大是指：渐变流道15在宽度方向和长度方向构成平面的截面呈梯形状，且沿壳体长度方向x逐渐扩大。

由于第三侧壁153和第四侧壁154的间距是逐渐增大，能够减小浆料在渐变流道15内的堆积区域，减少浆料在渐变流道15内的堆积，进而降低对制备产品的性能影响。

进一步的，渐变流道15的入口的大小和浆料注入口14的大小相匹配；浆料注入口14的截面呈圆形；渐变流道15的出口截面呈长方形。通过使渐变流道15的入口的大小和浆料注入口14的大小相匹配，且使浆料注入口14的截面呈圆形，进一步的减小浆料在渐变流道15内的堆积区域，进而减少浆料在渐变流道15内的堆积。

在一些实施例中，沿壳体长度方向x，第一侧壁151、第二侧壁152、第三侧壁153和第四侧壁154平滑过渡。平滑过渡的第一侧壁151、第二侧壁152、第三侧壁153和第四侧壁154同样能够减小浆料在渐变流道15内的堆积区域，进而减少浆料在渐变流道15内的堆积。

在一些实施例中，浆料注入口14的截面面积大于渐变流道15出口的截面面积。由于浆料注入口14的截面面积大于渐变流道15出口的截面面积，浆料注入口14进入的浆料能够对渐变流道15内的浆料产生挤压力，对应的第一侧壁151和第二侧壁152对浆料产生的剪切力也就更大，有利于浆料中纤维的取向效果。

在一些实施例中，如图6所示，第一侧壁151和壳体长度方向x的夹角α与第二侧壁152和壳体长度方向x的夹角β相等，进一步的，第一侧壁151和壳体长度方向x的夹角α为5～30°。控制第一侧壁151和壳体长度方向x的夹角α、第二侧壁152和壳体长度方向x的夹角β均在5～30°有利于对浆料施加剪切力。

在一些实施例中，浆料注入口14的截面呈圆形，浆料注入口14的半径R不小于3mm；渐变流道15的出口截面呈长方形，沿壳体的厚度方向，长方形的边长L不大于2mm；沿壳体长度方向x，渐变流道15的长度S＝R/tanα-L/(2*tanα)。由于渐变流道15的长度S满足S＝R/tanα-L/(2*tanα)，使浆料中的纤维在渐变流道15内有足够的空间和时间在剪切力的作用下实现取向，进而使得产品薄膜中的纤维有较好的取向效果。通常，沿壳体长度方向x，渐变流道15的长度S为10～15cm。渐变流道15的长度S在10～15cm之间时，能够满足目前大部分厚度的产品薄膜中的纤维的取向需求。

在一些实施例中，喷嘴1还包括狭缝流道16，狭缝流道16连通渐变流道15的出口，狭缝流道16的形状和大小与渐变流道15的出口相匹配。

狭缝流道16可以理解为渐变流道15出口的延伸段，狭缝流道16的长度一般为3～8mm。

狭缝流道16的设置能够使得浆料中的纤维在渐变流道15内取向后稳定一段时间，然后再流出喷嘴1落到膜带上，经过稳定过后的浆料更有利于产品薄膜中的纤维取向效果。

在一些实施例中，如图2至4所示，壳体包括第一部分11和第二部分12，第一部分11和第二部分12均开设有用以围合形成浆料注入口14、渐变流道15和狭缝流道16的槽，第一部分11和第二部分12可拆卸的连接。

第一部分11和第二部分12上开设的槽是对称设置的，第一部分11和第二部分12相贴合的面与浆料注入口14、渐变流道15和狭缝流道16的对称面相重合。

第一部分11和第二部分12可拆卸的连接的方式可以为螺钉连接、卡接、插销连接等方式。

通过将整个壳体分体成可拆卸连接的第一部分11和第二部分12，能够降低整个喷嘴1的制备难度，同时也便于对喷嘴1内部各腔体例如渐变流道15等的清洗。

在一些实施例中，喷嘴1还包括连接部13，连接部13和入料管2连接，同时第一部分11和第二部分12可以与连接部13连接，第一部分11和第二部分12与连接部13的连接方式可以均为可拆卸连接的方式，也可以是第一部分11和第二部分12中的一个与连接部13固定连接，另一个与连接部13可拆卸连接。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

为进一步证明本喷头的效果，下面将以碳纤维浆料和BT2纤维浆料来制备薄膜来举例说明效果。

实施例1

纤维浆料配方以质量份数计如下表所示：

分别采用现有技术(刮刀取向)和本申请实施例提供的喷嘴来进行制膜，制膜参数控制如下表所示：

	间隙(μm)	速度(mm/s)
			刮刀取向	80	40
喷嘴	80	40

对两种方式制得的薄膜进行取向度测试，结果下表及图7、图8所示。

由上表及图7、图8可得，采用本申请实施例提供的喷嘴来进行制膜，产品薄膜的取向度明显高于现有技术制得的薄膜。

实施例2

纤维浆料配方以质量份数计如下表所示：

分别采用现有技术(刮刀取向)和本申请实施例提供的喷嘴来进行制膜，制膜参数控制如下表所示：

	间隙(μm)	速度(mm/s)
			刮刀取向	80	40
喷嘴	80	40

对两种方式制得的薄膜进行取向度测试，结果下表及图9、图10、图11和图12所示。

	表面取向度	截面取向度
			刮刀取向	84％	58％
喷嘴	97％	94％

由上表及图9、图10、图11和图12可得，采用本申请实施例提供的喷嘴来进行制膜，产品薄膜的取向度明显高于现有技术制得的薄膜。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷嘴，其特征在于，所述喷嘴包括壳体，所述壳体开设有浆料注入口和渐变流道，所述渐变流道和所述浆料注入口连通，沿所述壳体长度方向，所述渐变流道在所述壳体厚度方向上相对的第一侧壁和第二侧壁的间距逐渐减小，所述渐变流道的出口呈狭缝状。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，沿所述壳体长度方向，所述渐变流道在所述壳体宽度方向上相对的第三侧壁和第四侧壁的间距逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述渐变流道的入口的大小和所述浆料注入口的大小相匹配；和/或

所述浆料注入口的截面呈圆形；和/或

所述渐变流道的出口截面呈长方形。

4.根据权利要求3所述的喷嘴，其特征在于，沿所述壳体长度方向，所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁平滑过渡。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述浆料注入口的截面面积大于所述渐变流道出口的截面面积。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述第一侧壁和所述壳体长度方向的夹角α与所述第二侧壁和所述壳体长度方向的夹角β相等；和/或

所述第一侧壁和所述壳体长度方向的夹角α为5～30°。

7.根据权利要求6所述的喷嘴，其特征在于，所述浆料注入口的截面呈圆形，所述浆料注入口的半径R不小于3mm；所述渐变流道的出口截面呈长方形，沿所述壳体的厚度方向，所述长方形的边长L不大于2mm；沿所述壳体长度方向，所述渐变流道的长度S＝R/tanα-L/(2*tanα)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的喷嘴，其特征在于，沿所述壳体长度方向，所述渐变流道的长度S为10～15mm。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴还包括狭缝流道，所述狭缝流道连通所述渐变流道的出口，所述狭缝流道的形状和大小与所述渐变流道的出口相匹配。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述壳体包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分均开设有用以围合形成所述浆料注入口和渐变流道的槽，所述第一部分和所述第二部分可拆卸的连接。