CN220746156U - 一种同轴纺丝设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同轴纺丝设备，包括纺丝模块，纺丝模块包括纺丝喷头，纺丝喷头包括同轴设置的内针管与外针管，外针管套设在内针管的外围；纺丝模块还包括和内针管连通的核层溶液腔，和/或，和外针管连通的壳层溶液腔；核层溶液腔和/或壳层溶液腔具有缓冲区，缓冲区被配置为使核层溶液或壳层溶液的流速变缓以均匀地传输至纺丝喷头。本实用新型中的同轴纺丝设备，通过在核层溶液腔和壳层溶液腔内设置缓冲区，使得核层溶液和壳层溶液分别经过缓冲区后流速变缓以均匀地流动至纺丝喷头，避免了溶液槽内的液体直接涌至纺丝喷头导致出液不均匀的问题，提高了纺丝质量。

Description

一种同轴纺丝设备

技术领域

本实用新型属于静电纺丝技术领域，具体涉及一种同轴纺丝设备。

背景技术

静电纺丝技术是一种可以直接且连续制备聚合物纳米纤维的方法。静电纺丝的纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高等优良特性，可以有效保护生物的活性成分，在食品和生物医学领域引起了研究者的持续关注，已在药物控释，生物组织工程和创伤修复，功能食品和食品的活性包装等方面得到了广泛的应用。同轴静电纺丝是单轴静电纺丝的一种改进形式，具有双喷嘴同轴的特点，利用同轴静电纺丝可将2种或2种以上的聚合物溶液合成具有多样形态和应用的纳米纤维，如中空纤维、核壳纤维和多层纤维。核壳纤维可以将不可纺的物质包裹，并制备成纳米纤维膜，这在很大程度上提高了纤维材料的应用范围和性能。

然而，现有的同轴纺丝设备的纺丝喷头一般都直接和溶液槽连通，由于溶液槽具有一定的深度，溶液槽内的纺丝液流动至纺丝喷头的过程中没有固定的溶液走向，导致纺丝喷头出液不均匀，影响纺丝质量。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种改进的同轴纺丝设备。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种同轴纺丝设备，包括纺丝模块，所述纺丝模块包括纺丝喷头，所述纺丝喷头包括同轴设置的内针管与外针管，所述外针管套设在所述内针管的外围；所述纺丝模块还包括和所述内针管连通的核层溶液腔，和/或，和所述外针管连通的壳层溶液腔；

所述核层溶液腔和/或所述壳层溶液腔具有缓冲区，所述缓冲区被配置为使核层溶液或壳层溶液的流速变缓以均匀地传输至所述纺丝喷头。

优选地，所述缓冲区至少包括被配置为供所述核层溶液或所述壳层溶液自下至上依次流过的两层缓冲腔，位于上方的缓冲腔的容积大于位于下方的缓冲腔的容积。

进一步地，所述缓冲区包括自上至下依次设置的第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔，且所述第一缓冲腔、所述第二缓冲腔和所述第三缓冲腔为长方形槽体，所述第一缓冲腔的长度大于所述第二缓冲腔的长度，所述第二缓冲腔的长度大于所述第三缓冲腔的长度。

更进一步地，所述第一缓冲腔下表面的中心点、所述第二缓冲腔下表面的中心点及所述第三缓冲腔下表面的中心点在同一条直线上。

更进一步地，所述第一缓冲腔和所述第二缓冲腔之间设有第一隔板，所述第二缓冲腔和所述第三缓冲腔之间设有第二隔板；所述第一隔板和所述第二隔板由导电材料制成。

更进一步地，所述第一隔板和所述第二隔板由铁或不锈钢制成，所述第一隔板和所述第二隔板上设有多个均匀分布的引流孔。

更进一步地，所述纺丝喷头还包括核层导液腔和设置在所述核层导液腔外围的壳层导液腔；所述核层导液腔的一端和所述核层溶液腔的第一缓冲腔连通，所述核层导液腔的另一端和所述内针管连通；

所述壳层导液腔上开设有进液口，所述壳层溶液腔的上方设有出液口，所述出液口和所述壳层溶液腔的第一缓冲腔连通，所述进液口和所述出液口通过引流管连通，所述壳层导液腔还和所述外针管连通。

优选地，所述壳层溶液腔设置在所述核层溶液腔的上方；所述纺丝喷头的数量为多个，多个所述纺丝喷头沿着所述壳层溶液腔的长度方向等间距设置。

优选地，所述核层溶液腔和所述壳层溶液腔的侧边分别设有取液口，所述取液口通过蠕动泵和储液瓶连通，所述蠕动泵为双向蠕动泵。

优选地，所述同轴纺丝设备还包括承托模块和驱动模块，所述承托模块用于承托所述纺丝模块，所述驱动模块用于驱动所述承托模块运动以带动所述纺丝模块运动；所述承托模块上设有承托架，所述承托架上设有用于和所述纺丝模块相配合的卡接槽；所述驱动模块和所述承托模块通过滚珠丝杠固定连接。

本实用新型采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

本实用新型中的同轴纺丝设备，通过在核层溶液腔和壳层溶液腔内设置缓冲区，使得核层溶液和壳层溶液分别经过缓冲区后流速变缓以均匀地流动至纺丝喷头，避免了溶液槽内的液体直接涌至纺丝喷头导致出液不均匀的问题，提高了纺丝质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例中同轴纺丝设备的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中纺丝模块、承托模块和驱动模块的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例中纺丝模块的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例中纺丝模块的俯视图；

图5为图4中沿A-A向的剖视示意图；

图6为图5中A处的局部放大示意图；

图7为本实用新型实施例中承托模块和驱动模块的立体结构示意图；

其中，1、纺丝模块；2、纺丝喷头；21、内针管；22、外针管；23、核层导液腔；24、壳层导液腔；25、进液口；3、核层溶液腔；4、壳层溶液腔；41、出液口；51、第一缓冲腔；52、第二缓冲腔；53、第三缓冲腔；54、第一隔板；55、第二隔板；56、引流孔；61、取液口；62、蠕动泵；7、承托模块；71、承托架；72、卡接槽；8、驱动模块；81、滚珠丝杠。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

如图1至图7所示，本实施例中的同轴纺丝设备包括纺丝模块1、承托模块7和驱动模块8。其中，纺丝模块1包括纺丝喷头2。纺丝喷头2包括同轴设置的内针管21和外针管22，外针管22套设在内针管21的外围。纺丝模块1还包括和内针管21连通的核层溶液腔3以及和外针管22连通的壳层溶液腔4。在其它一些实施例中，纺丝模块1包括核层溶液腔3和壳层溶液腔4两者中的任一个，具体此处不做限定。

核层溶液腔3和壳层溶液腔4分别设有缓冲区。缓冲区被配置为使核层溶液和壳层溶液的流速变缓以均匀地传输至纺丝喷头2。在其它一些实施例中，核层溶液腔3和壳层溶液腔4中的任一个设有缓冲区，具体此处不做限定。具体地，缓冲区至少包括被配置为供核层溶液和壳层溶液自下至上依次流过的两层缓冲腔，位于上方的缓冲腔的容积大于位于下方的缓冲腔的容积。进一步地。如图5所示，缓冲区包括从上至下依次设置的第一缓冲腔51、第二缓冲腔52和第三缓冲腔53。本实施例中的第一缓冲腔51、第二缓冲腔52和第三缓冲腔53均为长方形槽体(大致为长方体结构)，第一缓冲腔51的长度大于第二缓冲腔52的长度，第二缓冲腔52的长度大于第三缓冲腔53的长度。其中，缓冲腔的长度具体如图5所示沿左右方向的长度。长方形槽体可以使得液体从下方向上流动的过程中，填满同一层缓冲腔之后再继续向上一层缓冲腔流动，溶液分布更加均匀。在其它一些实施例中，缓冲腔也可以为其它结构，例如圆柱形、锥形等，具体此处不做限定。核层溶液腔3和壳层溶液腔4内还可根据需要设置密封圈(图中未示出)以防止溶液外渗。

更进一步地，第一缓冲腔51下表面的中心点(即下表面长方形对角线的交点)、第二缓冲腔52下表面的中心点和第三缓冲腔53下表面的中心点在同一条直线上。每一层缓冲腔的层高为0.5-1.5cm，进一步地，每一层的缓冲腔的层高可以设置为1cm。缓冲腔的高度可以根据溶液的粘度进行调整，一般情况下，溶液粘度越小，需要流平的高度就越高。本实施例中，核层溶液腔3和壳层溶液腔4内部的缓冲区大致呈阶梯结构，溶液从第三缓冲腔53向上流动至第二缓冲腔52再到第一缓冲腔51最终流动到纺丝喷头2，这样层层流动的方式，改变了原有无序的溶液走向，使溶液更均匀地流向上方，使得纺丝喷头2处出液更加均匀，进而使内针头21和外针头22出来的溶液流量一致，使纺丝更加均匀。

第一缓冲腔51和第二缓冲腔52之间设有第一隔板54，第二缓冲腔52和第三缓冲腔53之间设有第二隔板55。其中，第一隔板54和第二隔板55由导电材料制成，本实施例中，第一隔板54和第二隔板55由铁或不锈钢制成。第一隔板54和第二隔板55上设有多个均匀分布的引流孔56。溶液经引流孔56流动至位于上层的缓冲腔。

如图6所示，纺丝喷头2还包括核层导液腔23和设置在核层导液腔23外围的壳层导液腔24。核层导液腔23的一端和核层溶液腔3的第一缓冲腔51连通，核层导液腔23的另一端和内针管21连通。壳层导液腔24上开设有进液口25，壳层溶液腔4的上方设有出液口41，出液口41也可以设置为针管结构。出液口41和壳层溶液腔4的第一缓冲腔51连通，进液口25和出液口41通过引流管连通。壳层导液腔24还和外针管22连通。

本实施例中，为了减小同轴纺丝设备整体的体积，将壳层溶液腔4设置在核层溶液腔3的上方。为了提高纺丝的效率，实现大规模生产，纺丝喷头2的数量可以设置为多个，多个纺丝喷头2沿着壳层溶液腔4的长度方向等间距设置。如图1至图3所示，纺丝模块1具体包括两列纺丝喷头2，各纺丝喷头2等间距设置。

如如图1和图2所示，核层溶液腔3和壳层溶液腔4的侧边分别设有取液口61。取液口61通过蠕动泵62和储液瓶(图中未示出)连通。蠕动泵62为双向蠕动泵。当需要纺丝时，溶液从储液瓶经蠕动泵62流动至核层溶液腔3或壳层溶液腔4。当纺丝结束时，核层溶液腔3和壳层溶液腔4内的溶液还可以分别通过蠕动泵62流回储液瓶，以实现溶液的回收再利用，溶液损耗低。且本实施例中的核层溶液腔3和壳层溶液腔4均可拆卸，清洗方便。

如图7所示，同轴纺丝设备还包括承托模块7和驱动模块8。承托模块7用于承托纺丝模块1，驱动模块8用于驱动承托模块7运动以带动纺丝模块1运动。承托模块7上设有承托架71，承托架71上设有用于和纺丝模块1相配合的卡接槽72。纺丝模块1的下底面设有凸起部，凸起部可卡入卡接槽72中。驱动模块8和承托模块7通过滚珠丝杠81固定连接。滚珠丝杠81用于将旋转运动转化成直线运动，驱动模块8的驱动电机转动，通过滚珠丝杠81带动承托模块7做往复运动，使得纺丝模块1也做往复运动，纺丝更加均匀。纺丝模块1、承托模块7和驱动模块8的壳体大都由绝缘材料制成，例如特氟龙。

以下对本实施例中同轴纺丝设备的具体操作过程进行介绍：

打开蠕动泵62连接的驱动电机，使溶液从储液瓶经蠕动泵62分别流动至核层溶液腔3和壳层溶液腔4。溶液依次从第三缓冲腔53流至第二缓冲腔52再流动到第一缓冲腔51直至进入到纺丝喷头2内，观察内针管21和外针管22是否有溶液冒出，等到内针管21和外针管22均有溶液冒出后，将蠕动泵62的转速调整至需要的速度。打开驱动模块8连接的驱动电机，使得纺丝模块1开始做往复运动。核层溶液从内针管21冒出，被壳层溶液包裹后，在电场力作用下，溶剂挥发，拉伸成丝。需要注意的是，同轴纺丝设备的底面距离上方纺丝接受面的距离需保持在30cm以上，以防止被高压电击穿。纺丝结束后可以改变蠕动泵62的转动方向以实现溶液的回收。

综上所述，本实施例中的同轴纺丝设备具有如下优点：

1、通过在核层溶液腔和壳层溶液腔内设置缓冲区，使得核层溶液和壳层溶液分别经过缓冲区后流速变缓以均匀地流动至纺丝喷头，避免了溶液槽内的液体直接涌至纺丝喷头导致出液不均匀的问题，提高了纺丝质量；

2、第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔均为长方形槽体，长方形槽体可以使得液体从下方向上流动的过程中，填满同一层缓冲腔之后再继续向上一层缓冲腔流动，溶液分布更加均匀；这样层层流动的方式，改变了原有无序的溶液走向，使溶液更均匀地流向上方；

3、通过设置多个纺丝喷头可以提高纺丝的效率，实现大规模生产，且核层溶液腔和壳层溶液腔均可拆卸，清洗方便；

4、纺丝结束后可以改变蠕动泵的转动方向以实现溶液的回收，溶液损耗低。

如本说明书和权利要求书中所示，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同轴纺丝设备，包括纺丝模块，所述纺丝模块包括纺丝喷头，所述纺丝喷头包括同轴设置的内针管与外针管，所述外针管套设在所述内针管的外围；所述纺丝模块还包括和所述内针管连通的核层溶液腔，和/或，和所述外针管连通的壳层溶液腔；

其特征在于，

所述核层溶液腔和/或所述壳层溶液腔具有缓冲区，所述缓冲区被配置为使核层溶液或壳层溶液的流速变缓以均匀地传输至所述纺丝喷头。

2.根据权利要求1所述的同轴纺丝设备，其特征在于，所述缓冲区至少包括被配置为供所述核层溶液或所述壳层溶液自下至上依次流过的两层缓冲腔，位于上方的缓冲腔的容积大于位于下方的缓冲腔的容积。

3.根据权利要求2所述的同轴纺丝设备，其特征在于，所述缓冲区包括自上至下依次设置的第一缓冲腔、第二缓冲腔和第三缓冲腔，且所述第一缓冲腔、所述第二缓冲腔和所述第三缓冲腔为长方形槽体，所述第一缓冲腔的长度大于所述第二缓冲腔的长度，所述第二缓冲腔的长度大于所述第三缓冲腔的长度。

4.根据权利要求3所述的同轴纺丝设备，其特征在于，所述第一缓冲腔下表面的中心点、所述第二缓冲腔下表面的中心点及所述第三缓冲腔下表面的中心点在同一条直线上。

5.根据权利要求3所述的同轴纺丝设备，其特征在于，所述第一缓冲腔和所述第二缓冲腔之间设有第一隔板，所述第二缓冲腔和所述第三缓冲腔之间设有第二隔板；所述第一隔板和所述第二隔板由导电材料制成。

6.根据权利要求5所述的同轴纺丝设备，其特征在于，所述第一隔板和所述第二隔板由铁或不锈钢制成，所述第一隔板和所述第二隔板上设有多个均匀分布的引流孔。

7.根据权利要求3所述的同轴纺丝设备，其特征在于，所述纺丝喷头还包括核层导液腔和设置在所述核层导液腔外围的壳层导液腔；所述核层导液腔的一端和所述核层溶液腔的第一缓冲腔连通，所述核层导液腔的另一端和所述内针管连通；

所述壳层导液腔上开设有进液口，所述壳层溶液腔的上方设有出液口，所述出液口和所述壳层溶液腔的第一缓冲腔连通，所述进液口和所述出液口通过引流管连通，所述壳层导液腔还和所述外针管连通。

8.根据权利要求1所述的同轴纺丝设备，其特征在于，所述壳层溶液腔设置在所述核层溶液腔的上方；所述纺丝喷头的数量为多个，多个所述纺丝喷头沿着所述壳层溶液腔的长度方向等间距设置。

9.根据权利要求1所述的同轴纺丝设备，其特征在于，所述核层溶液腔和所述壳层溶液腔的侧边分别设有取液口，所述取液口通过蠕动泵和储液瓶连通，所述蠕动泵为双向蠕动泵。

10.根据权利要求1所述的同轴纺丝设备，其特征在于，所述同轴纺丝设备还包括承托模块和驱动模块，所述承托模块用于承托所述纺丝模块，所述驱动模块用于驱动所述承托模块运动以带动所述纺丝模块运动；所述承托模块上设有承托架，所述承托架上设有用于和所述纺丝模块相配合的卡接槽；所述驱动模块和所述承托模块通过滚珠丝杠固定连接。