CN110923833A - 一种旋转型纳米纤维制取装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转型纳米纤维制取装置，其内的装料器皿包括喷嘴以及均为中空结构的上矩型壳、下矩型壳，上、下矩型壳上下连接为一体结构，上、下矩型壳的交接处与多个喷嘴相连接，上、下矩型壳的内部共构成一个与喷嘴相通的器内腔，该器内腔的内部设置有纤维源，上矩型壳的顶部上方设置有上加热器，下矩型壳的底部下方设置有下加热器，下矩型壳的底部经底部轴承与旋转轴相连接，旋转轴上近下加热器的部位设置有导热室，导热室的顶部、侧部分别设置有缓冲层。本设计不仅不需要施加高压电场、不受传导率约束，而且加热效果较好，生产效率较高，可调性较强。

Description

一种旋转型纳米纤维制取装置

技术领域

本发明涉及一种纺织设备，尤其涉及一种旋转型纳米纤维制取装置，具体适用于提高纺织用纳米纤维的生产效率。

背景技术

纳米纤维是指直径在几十到几百纳米的超细纤维，它具有非常大比表面积、超细孔隙度、良好的机械特性等其它纤维所不能拥有的独特优势。近年来，纳米纤维广泛用于纺织材料、组织工程支架、过滤介质、纳米传感器、复合材料等领域。

纳米纤维的制备吸引着国内外专家学者的关注。到目前为止，制备纳米纤维的方法有许多种，如拉伸法、微相分离、模板合成、自组装、静电纺丝等，其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。但静电纺丝也存在以下固有缺陷：首先，制备过程中需要施加高压电场，成本高，安全问题需要额外关注；其次，生产效率低；再次，溶液需要一定比例的溶剂使溶液具有一定传导率，会导致污染。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的需要施加高压电场、受传导率约束的缺陷与问题，提供一种不需要施加高压电场、不受传导率约束的旋转型纳米纤维制取装置。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种旋转型纳米纤维制取装置，包括装料器皿与旋转轴，所述装料器皿的内部设置有纤维源，装料器皿的底部与旋转轴的顶部相连接；

所述纤维源为聚合物，所述装料器皿包括喷嘴以及均为中空结构的上矩型壳、下矩型壳，上矩型壳、下矩型壳上下连接为一体结构，上矩型壳、下矩型壳的交接处与多个喷嘴相连接，上矩型壳、下矩型壳的内部共构成一个与喷嘴相通的器内腔，该器内腔的内部设置有纤维源；所述上矩型壳的顶部上方设置有上加热器，下矩型壳的底部下方设置有下加热器，下矩型壳的底部与底部轴承相连接，底部轴承的内部与旋转轴的顶端相连接，旋转轴的底端穿经下加热器后延伸至下加热器的正下方；所述旋转轴上近下加热器的部位设置有导热室，导热室的顶部、侧部分别设置有缓冲层，导热室的内部设置有测温传感器，该测温传感器与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，所述信号发射器与主控室进行信号连接；

所述测温传感器包括金属外壳、输入电源线、输出电源线、绝缘柱与感温片，所述输入电源线的一端与信号发射器电路连接，输入电源线的另一端穿过金属外壳的左壁后延伸至金属外壳的内部，输出电源线的一端与电源电路连接，输出电源线的另一端穿过金属外壳的右壁后延伸至金属外壳的内部，输出电源线的另一端位于输入电源线的另一端的正下方，输入电源线上近其另一端的部位与绝缘柱的底部相连接，绝缘柱的顶部与感温片的中部相连接，感温片的左端与金属外壳顶壁上设置的左顶壁相连接，感温片的右端则水平延伸至金属外壳顶壁上设置的右顶壁的正下方，右顶壁高于左顶壁设置，且在左顶壁、右顶壁之间开设有进温口。

所述进温口的长度短于感温片的长度。

所述右顶壁的正下方设置有感温片的右端，感温片的右端的正下方设置有输入电源线的另一端，输入电源线的另一端的正下方设置有输出电源线的另一端。

所述上加热器包括上驱动轴与上散热罩，所述上驱动轴的底端与上散热罩的顶部相连接，上散热罩的底部覆盖于上矩型壳的顶部的正上方。

所述上散热罩包括上左竖热部、上中平热部与上右竖热部，所述上中平热部的两端与上左竖热部、上右竖热部的顶端均垂直连接，上中平热部的中部与上驱动轴的底端垂直连接，上矩型壳位于上左竖热部、上中平热部、上右竖热部所围成的上加热空间内。

所述下加热器包括下左竖热部、下中平热部与下右竖热部，下中平热部的两端与下左竖热部、下右竖热部的底端垂直连接，下中平热部位于下矩型壳的正下方，旋转轴的顶端穿经下中平热部的中部后与底部轴承的内部相连接，底部轴承位于下中平热部、下矩型壳之间。

所述下左竖热部、下中平热部、下右竖热部共围成一个下加热空间，所述底部轴承、下矩型壳均位于下加热空间内。

所述喷嘴包括依次连接的朝外口、中承部与朝内口，中承部为外窄内宽的圆锥台结构，朝外口的直径小于朝内口的直径，射出嘴的外部空间依次经朝外口、中承部、朝内口后与装料器皿的内部相通。

所述上加热器的底部边缘位于中承部的正上方，所述下加热器的顶部边缘位于中承部的正下方。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种旋转型纳米纤维制取装置中，装料器皿的内部设置有聚合物，装料器皿的侧壁上开设有与其内部相通的喷嘴，装料器皿的上下方分别设置有上加热器、下加热器，装料器皿的底部与旋转轴的顶端相连接，使用时，上加热器、下加热器对装料器皿内的聚合物进行加热，使其成为熔融状态，以得到熔融液体，熔融液体具有一定的表面张力且分子缠结处于一个合理范围，同时，旋转轴带动装料器皿作高速回转运动，熔融液体在喷嘴处形成泰勒锥，当离心力大于黏弹力和表面张力时，熔融液体被拉伸以形成纳米纤维，并射在外部的收集装置上以方便收集。因此，本发明不需要施加高压电场、不受传导率约束，能生成纺织用的纳米纤维，且生产效率较高。

2、本发明一种旋转型纳米纤维制取装置中，装料器皿喷嘴以及均为中空结构的上矩型壳、下矩型壳，上矩型壳、下矩型壳上下连接为一体结构，上矩型壳、下矩型壳的交接处与多个喷嘴相连接，该设计利于加热，利于聚合物熔融状态的形成，且利于熔融液体向喷嘴流动，从而提高纤维的生成效率。因此，本发明的加热效果较好，生成效率较高。

3、本发明一种旋转型纳米纤维制取装置中，上加热器中上左竖热部、上中平热部、上右竖热部所围成的上加热空间覆盖于上矩型壳的正上方，下加热器中下左竖热部、下中平热部、下右竖热部所围成的下加热空间覆盖于下矩型壳的正下方，该设计能扩大加热范围，提高加热均匀度，利于聚合物熔融状态的形成，此外，上驱动轴还能驱动上散热罩上下运动或转动，以适应不同的加热需求。因此，本发明的加热效果较好，可调性较强。

4、本发明一种旋转型纳米纤维制取装置中，旋转轴上近下加热器的部位设置有导热室，导热室的顶部、侧部分别设置有缓冲层，导热室的内部设置有测温传感器，该测温传感器与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，所述信号发射器与主控室进行信号连接，使用时，测温传感器经导热室对装料器皿附近的温度进行监控，一旦温度过高，会损害纳米纤维的生成质量时，就会导通测温传感器、信号发射器、电源所在的电路回路，再由信号发射器发信号给主控室以停止运行。因此，本发明能自动温控，控制效率较高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中装料器皿的俯视图。

图3是图1中测温传感器的结构示意图。

图中：纤维源1、装料器皿2、上矩型壳21、下矩型壳22、喷嘴23、朝外口24、中承部25、朝内口26、器内腔27、旋转轴3、底部轴承31、导热室32、缓冲层33、上加热器4、上驱动轴41、上散热罩42、上左竖热部43、上中平热部44、上右竖热部45、上加热空间46、下加热器5、下左竖热部51、下中平热部52、下右竖热部53、下加热空间54、测温传感器6、金属外壳61、左顶壁611、右顶壁612、进温口613、输入电源线62、输出电源线63、绝缘柱64、感温片65。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图3，一种旋转型纳米纤维制取装置，包括装料器皿2与旋转轴3，所述装料器皿2的内部设置有纤维源1，装料器皿2的底部与旋转轴3的顶部相连接；

所述纤维源1为聚合物，所述装料器皿2包括喷嘴23以及均为中空结构的上矩型壳21、下矩型壳22，上矩型壳21、下矩型壳22上下连接为一体结构，上矩型壳21、下矩型壳22的交接处与多个喷嘴23相连接，上矩型壳21、下矩型壳22的内部共构成一个与喷嘴23相通的器内腔27，该器内腔27的内部设置有纤维源1；所述上矩型壳21的顶部上方设置有上加热器4，下矩型壳22的底部下方设置有下加热器5，下矩型壳22的底部与底部轴承31相连接，底部轴承31的内部与旋转轴3的顶端相连接，旋转轴3的底端穿经下加热器5后延伸至下加热器5的正下方；所述旋转轴3上近下加热器5的部位设置有导热室32，导热室32的顶部、侧部分别设置有缓冲层33，导热室32的内部设置有测温传感器6，该测温传感器6与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，所述信号发射器与主控室进行信号连接；

所述上加热器4包括上驱动轴41与上散热罩42，所述上驱动轴41的底端与上散热罩42的顶部相连接，上散热罩42的底部覆盖于上矩型壳21的顶部的正上方。

所述上散热罩42包括上左竖热部43、上中平热部44与上右竖热部45，所述上中平热部44的两端与上左竖热部43、上右竖热部45的顶端均垂直连接，上中平热部44的中部与上驱动轴41的底端垂直连接，上矩型壳21位于上左竖热部43、上中平热部44、上右竖热部45所围成的上加热空间46内。

所述下加热器5包括下左竖热部51、下中平热部52与下右竖热部53，下中平热部52的两端与下左竖热部51、下右竖热部53的底端垂直连接，下中平热部52位于下矩型壳22的正下方，旋转轴3的顶端穿经下中平热部52的中部后与底部轴承31的内部相连接，底部轴承31位于下中平热部52、下矩型壳22之间。

所述下左竖热部51、下中平热部52、下右竖热部53共围成一个下加热空间54，所述底部轴承31、下矩型壳22均位于下加热空间54内。

所述喷嘴23包括依次连接的朝外口24、中承部25与朝内口26，中承部25为外窄内宽的圆锥台结构，朝外口24的直径小于朝内口26的直径，射出嘴23的外部空间依次经朝外口24、中承部25、朝内口26后与装料器皿2的内部相通。

所述上加热器4的底部边缘位于中承部25的正上方，所述下加热器5的顶部边缘位于中承部25的正下方。

使用时，本设计通过上加热器4、下加热器5的加热使装料器皿2中的聚合物成为熔融状态，并得到熔融液体，熔融液体具有一定的表面张力且分子缠结处于一个合理范围，当旋转轴3带动装料器皿2作高速回转运动时，熔融液体在喷嘴23处形成泰勒锥，当离心力大于黏弹力和表面张力时，熔融液体被拉伸以形成纳米纤维，并射在四周的收集装置上以方便收集。同时，在纳米纤维的收集过程中，测温传感器6经金属外壳61直接监测装料器皿2附近的温度，一旦超过设定温度，感温片65会发生形变，感温片65向下弯曲，下弯的感温片65经绝缘柱64带动输入电源线62下行，当下行的输入电源线62与位于其正下方的输出电源线63相接触时，电路导通，从而导通测温传感器6、信号发射器、电源所在的电路回路，再由信号发射器发信号给主控室以停止运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (9)

1.一种旋转型纳米纤维制取装置，包括装料器皿(2)与旋转轴(3)，所述装料器皿(2)的内部设置有纤维源(1)，装料器皿(2)的底部与旋转轴(3)的顶部相连接，其特征在于：

所述装料器皿(2)包括喷嘴(23)以及均为中空结构的上矩型壳(21)、下矩型壳(22)，上矩型壳(21)、下矩型壳(22)上下连接为一体结构，上矩型壳(21)、下矩型壳(22)的交接处与多个喷嘴(23)相连接，上矩型壳(21)、下矩型壳(22)的内部共构成一个与喷嘴(23)相通的器内腔(27)，该器内腔(27)的内部设置有纤维源(1)；所述上矩型壳(21)的顶部上方设置有上加热器(4)，下矩型壳(22)的底部下方设置有下加热器(5)，下矩型壳(22)的底部与底部轴承(31)相连接，底部轴承(31)的内部与旋转轴(3)的顶端相连接，旋转轴(3)的底端穿经下加热器(5)后延伸至下加热器(5)的正下方；所述旋转轴(3)上近下加热器(5)的部位设置有导热室(32)，导热室(32)的顶部、侧部分别设置有缓冲层(33)，导热室(32)的内部设置有测温传感器(6)，该测温传感器(6)与信号发射器、电源位于同一个电路回路中，所述信号发射器与主控室进行信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种旋转型纳米纤维制取装置，其特征在于：所述进温口(613)的长度短于感温片(65)的长度。

3.根据权利要求2所述的一种旋转型纳米纤维制取装置，其特征在于：所述右顶壁(612)的正下方设置有感温片(65)的右端，感温片(65)的右端的正下方设置有输入电源线(62)的另一端，输入电源线(62)的另一端的正下方设置有输出电源线(63)的另一端。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种旋转型纳米纤维制取装置，其特征在于：所述上加热器(4)包括上驱动轴(41)与上散热罩(42)，所述上驱动轴(41)的底端与上散热罩(42)的顶部相连接，上散热罩(42)的底部覆盖于上矩型壳(21)的顶部的正上方。

5.根据权利要求4所述的一种旋转型纳米纤维制取装置，其特征在于：所述上散热罩(42)包括上左竖热部(43)、上中平热部(44)与上右竖热部(45)，所述上中平热部(44)的两端与上左竖热部(43)、上右竖热部(45)的顶端均垂直连接，上中平热部(44)的中部与上驱动轴(41)的底端垂直连接，上矩型壳(21)位于上左竖热部(43)、上中平热部(44)、上右竖热部(45)所围成的上加热空间(46)内。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种旋转型纳米纤维制取装置，其特征在于：所述下加热器(5)包括下左竖热部(51)、下中平热部(52)与下右竖热部(53)，下中平热部(52)的两端与下左竖热部(51)、下右竖热部(53)的底端垂直连接，下中平热部(52)位于下矩型壳(22)的正下方，旋转轴(3)的顶端穿经下中平热部(52)的中部后与底部轴承(31)的内部相连接，底部轴承(31)位于下中平热部(52)、下矩型壳(22)之间。

7.根据权利要求6所述的一种旋转型纳米纤维制取装置，其特征在于：所述下左竖热部(51)、下中平热部(52)、下右竖热部(53)共围成一个下加热空间(54)，所述底部轴承(31)、下矩型壳(22)均位于下加热空间(54)内。

8.根据权利要求1、2或3所述的一种旋转型纳米纤维制取装置，其特征在于：所述喷嘴(23)包括依次连接的朝外口(24)、中承部(25)与朝内口(26)，中承部(25)为外窄内宽的圆锥台结构，朝外口(24)的直径小于朝内口(26)的直径，射出嘴(23)的外部空间依次经朝外口(24)、中承部(25)、朝内口(26)后与装料器皿(2)的内部相通。

9.根据权利要求8所述的一种旋转型纳米纤维制取装置，其特征在于：所述上加热器(4)的底部边缘位于中承部(25)的正上方，所述下加热器(5)的顶部边缘位于中承部(25)的正下方。

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