CN111778569A - 一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，涉及纺丝技术领域，包括机壳，所述机壳内设有电池模组、电压控制板、静电纺丝部件、气体纺丝部件、药液供给部件及纺丝发生装置，所述混合纺丝装置另包括纺丝参数变更部件，所述电池模组通过所述电压控制板分别与所述静电纺丝部件、气体纺丝部件、药液供给部件及纺丝参数变更部件电连，所述纺丝发生装置分别与所述静电纺丝部件、气体纺丝部件及药液供给部件相连接。与传统的静电纺丝装置相比，该装置集成度高、小巧便携，同时使用静电纺丝与溶液喷射纺丝，使得纺丝生产效率远远高于普通的静电纺丝装置，具有很好的应用前景。

Description

一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置

技术领域

本发明涉及纺丝技术领域，具体涉及一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置。

背景技术

目前，静电纺丝装置的纺丝方式主要有单针头纺丝、多针头纺丝和无针头纺丝。单针头纺丝是通过一个针头进行纺丝，影响纺丝结果的主要因素有：纺丝针头的出口内径、纺丝针头和接收板的距离、纺丝电压和溶液的种类及浓度等。作为一种纳米纤维制造技术，由静电纺丝工艺制备的纤维具有直径小、尺寸分布均匀等优点，但同时纺丝效率较低，设备体积较大，限制了静电纺丝技术的发展。

溶液喷射纺丝主要是将纺丝溶液输送到针头喷射出，同时，高压气流在喷丝孔周围形成稳定环吹风，带动溶液细流快速拉伸、运动形成均匀稳定的溶液细流，最终在接收板处形成纳米纤维。与静电纺丝技术相比: 溶液喷射纺丝技术生产效率高，其单针头纺丝速度可达静电纺丝速度的10倍,但是缺点就是溶液射出时，在气流拉伸和溶液射流黏弹力的综合作用下发生弯曲，并发生近似螺旋运动的鞭打扰动，形成的纳米纺丝直径分布不均。

因此，现在需要一种新的方案。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，该装置不仅便于携带、转移，还可以大大提高纺丝速度、提高纺丝质量。

为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，包括机壳，所述机壳内设有电池模组、电压控制板、静电纺丝部件、气体纺丝部件、药液供给部件及纺丝发生装置，所述混合纺丝装置另包括纺丝参数变更部件，所述电池模组通过所述电压控制板分别与所述静电纺丝部件、气体纺丝部件、药液供给部件及纺丝参数变更部件电连，所述纺丝发生装置分别与所述静电纺丝部件、气体纺丝部件及药液供给部件相连接。所述电池模组为锂电池模块，内部有过压保护模块，可以重复充放电。

作为本发明的一种改进，所述静电纺丝部件包括高压逆变发生模块及辅助电极，所述气体纺丝部件包括气泵及气泵调节阀，所述药液供给部件包括药液贮存筒、温控模块及推进模块，所述纺丝参数变更部件包括操控件及微机，所述纺丝发生装置包括外壳及外壳内设有的针头。微机外部包裹有静电屏蔽保护装置。高压逆变发生模块可以产生5kV-30kV电压，功率小于0.6W，对人体无害。

作为本发明的一种改进，所述电压控制板分别与所述高压逆变发生模块、气泵、推进模块、微机及温控模块电连，所述高压逆变发生模块的正极与所述辅助电极电连、负极通过接地线与所述机壳连接，所述气泵、药液贮存筒与所述纺丝发生装置之间均设有输送管，所述气泵与所述纺丝发生装置之间的输送管上设有气泵调节阀，所述微机分别与所述操控件、气泵调节阀、推进模块、温控模块及高压逆变发生模块电连。输送管为硅胶管。

作为本发明的一种改进，所述操控件设于所述机壳外侧，所述微机设于所述机壳内侧，所述辅助电极固定设于所述外壳内底部，所述外壳内顶端中侧竖直设有针头，所述外壳底端中部开有凸台小孔，所述针头底端端部与所述凸台小孔齐平。针头底端端部为尖端。

作为本发明的一种改进，所述针头横截面外径小于所述凸台小孔内径，所述外壳顶端壁上开有气泵接口，一端与所述气泵相连接的输送管的另一端与所述气泵接口相连接，所述针头顶端端部为注液口、底端端部为排液口，所述药液贮存筒出液端通过输送管与所述针头注液口相连，所述药液贮存筒内端设有推进活塞，所述推进模块与所述推进活塞相连接，所述温控模块***所述药液贮存筒内。气泵可产生的最大正压为600kPa，使用气泵调节阀可将纺丝气压最低调节至10kPa。药液贮存筒采用透明材料制备。凸台小孔内径为2-6mm，针头为可拆卸式的金属针头，针头内径为0.16-0.6mm、长度为30-50mm，优选为凸台小孔内径为3mm、针头内径为0.32mm、针头长度为40mm。

作为本发明的一种改进，所述温控模块内部设有加热丝及热电偶，所述机壳外端壁上开有进气孔，所述进气孔通过进气管与所述气泵进气口连接，所述外壳顶端壁上设有透明观察窗，所述推进模块包括电机、电机输出端外接的丝杆导轨及丝杆导轨外部设有的推进滑块，所述推进滑块与所述推进活塞相连接。电机为步进电机。

作为本发明的一种改进，所述操控件为触摸显示屏。

作为本发明的一种改进，所述操控件为机械操作表盘。机械操作表盘上设有操作旋钮。

作为本发明的一种改进，所述辅助电极为环状金属片，且所述辅助电极内径大于所述针头横截面外径。辅助电极直径为20-40mm、长度为10-40mm，优选为辅助电极直径为40mm、长度为40mm。

作为本发明的一种改进，所述辅助电极为螺旋状金属片，所述辅助电极缠绕于所述针头外部。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、摆脱传统的巨大的纺丝设备的限制，可以在极短的时间内实现纳米纺丝的定向沉积，比单一的静电纺丝的速率快，也同时比单一溶液喷射纺丝产出的纺丝质量好，使得制备所得的纳米纤维膜更为均匀；

2、高压逆变发生装置小型化及绝缘化设计，保障装置的安全性；

3、气泵在帮助纺丝成形的同时还使用气流清洁了待沉积表面，预计在便携式快速伤口止血领域有着巨大的潜力。

附图说明

图1为本发明一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置整体结构框架示意图；

图2为所述纺丝发生装置示意图；

附图标记列表：1、机壳；2、电池模组；3、电压控制板；4、纺丝发生装置；5、高压逆变发生模块；6、辅助电极；7、气泵；8、气泵调节阀；9、药液贮存筒；10、温控模块；11、推进模块；12、操控件；13、微机；14、外壳；15、针头；16、输送管；17、气泵接口；18、接地线。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，包括机壳1，所述机壳1内设有电池模组2、电压控制板3、静电纺丝部件、气体纺丝部件、药液供给部件及纺丝发生装置4，所述混合纺丝装置另包括纺丝参数变更部件，所述电池模组2通过所述电压控制板3分别与所述静电纺丝部件、气体纺丝部件、药液供给部件及纺丝参数变更部件电连，所述纺丝发生装置4分别与所述静电纺丝部件、气体纺丝部件及药液供给部件相连接。

所述静电纺丝部件包括高压逆变发生模块5及辅助电极6，所述气体纺丝部件包括气泵7及气泵调节阀8，所述药液供给部件包括药液贮存筒9、温控模块10及推进模块11，所述纺丝参数变更部件包括操控件12及微机13，所述纺丝发生装置4包括外壳14及外壳14内设有的针头15。

所述电压控制板3分别与所述高压逆变发生模块5、气泵7、推进模块11、微机13及温控模块10电连，所述高压逆变发生模块5的正极与所述辅助电极6电连、负极通过接地线18与所述机壳1连接，所述气泵7、药液贮存筒9与所述纺丝发生装置4之间均设有输送管16，所述气泵7与所述纺丝发生装置4之间的输送管16上设有气泵调节阀8，所述微机13分别与所述操控件12、气泵调节阀8、推进模块11、温控模块10及高压逆变发生模块5电连。

所述操控件12设于所述机壳1外侧，所述微机13设于所述机壳1内侧，所述辅助电极6固定设于所述外壳14内底部，所述外壳14内顶端中侧竖直设有针头15，所述外壳14底端中部开有凸台小孔，所述针头15底端端部与所述凸台小孔齐平。

所述针头15横截面外径小于所述凸台小孔内径，所述外壳14顶端壁上开有气泵接口17，一端与所述气泵7相连接的输送管16的另一端与所述气泵接口17相连接，所述针头15顶端端部为注液口、底端端部为排液口，所述药液贮存筒9出液端通过输送管16与所述针头15注液口相连，所述药液贮存筒9内端设有推进活塞，所述推进模块11与所述推进活塞相连接，所述温控模块10***所述药液贮存筒9内。

所述温控模块10内部设有加热丝及热电偶，所述机壳1外端壁上开有进气孔，所述进气孔通过进气管与所述气泵7进气口连接，所述外壳14顶端壁上设有透明观察窗，所述推进模块11包括电机、电机输出端外接的丝杆导轨及丝杆导轨外部设有的推进滑块，所述推进滑块与所述推进活塞相连接。

所述操控件12为触摸显示屏。

所述辅助电极6为环状金属片，且所述辅助电极6内径大于所述针头15横截面外径。

本发明为手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，机壳内的推进模块运作，可通过推进滑块带动推进活塞运动，从而可以实现推动药液贮存筒内的药液进给到针头内。同时高压逆变发生模块产生高压，使环状辅助电极与纺丝接收平面之间产生巨大的电势差，完成静电场的构建。气泵将外界空气压缩后喷射至纺丝发生装置，再从凸台小孔喷出，带动纺丝溶液细流快速拉伸。溶液在气流与电场力的双重作用下形成射流，溶液在喷射过程中迅速蒸发，纺丝劈裂形成纳米纺丝。同时为了保证溶液在喷射时可以迅速挥发完毕，药液贮存筒内设有温控模块，包含加热丝与热电偶，可以将溶液控制一个合适的温度范围内。电池模组、电压控制板、微机及触摸屏用于装置整体的供电、操控。气泵调节阀用于纺丝气压的调控。

实施例2：

与实施例1相似，仅将所述操作件改为机械操作表盘，通过机械操作表盘实现装置内部信息的显示及装置的操控。

实施例3：

与实施例1相似，仅将辅助电极改为套于针头外部的螺旋状金属片，高压逆变发生模块的正极通过导线、辅助电极直接与针头连接，实现静电场的构建。

实施例4：

与实施例1相似，仅将所述操作件改为机械操作表盘及将辅助电极改为套于针头外部的螺旋状金属片，通过机械操作表盘实现装置内部信息的显示及装置的操控，高压逆变发生模块的正极通过导线、辅助电极直接与针头连接，实现静电场的构建。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，包括机壳（1），其特征在于，所述机壳（1）内设有电池模组（2）、电压控制板（3）、静电纺丝部件、气体纺丝部件、药液供给部件及纺丝发生装置（4），所述混合纺丝装置另包括纺丝参数变更部件，所述电池模组（2）通过所述电压控制板（3）分别与所述静电纺丝部件、气体纺丝部件、药液供给部件及纺丝参数变更部件电连，所述纺丝发生装置（4）分别与所述静电纺丝部件、气体纺丝部件及药液供给部件相连接。

2.根据权利要求1所述的一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，其特征在于：所述静电纺丝部件包括高压逆变发生模块（5）及辅助电极（6），所述气体纺丝部件包括气泵（7）及气泵调节阀（8），所述药液供给部件包括药液贮存筒（9）、温控模块（10）及推进模块（11），所述纺丝参数变更部件包括操控件（12）及微机（13），所述纺丝发生装置（4）包括外壳（14）及外壳（14）内设有的针头（15）。

3.根据权利要求2所述的一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，其特征在于：所述电压控制板（3）分别与所述高压逆变发生模块（5）、气泵（7）、推进模块（11）、微机（13）及温控模块（10）电连，所述高压逆变发生模块（5）的正极与所述辅助电极（6）电连、负极通过接地线（18）与所述机壳（1）连接，所述气泵（7）、药液贮存筒（9）与所述纺丝发生装置（4）之间均设有输送管（16），所述气泵（7）与所述纺丝发生装置（4）之间的输送管（16）上设有气泵调节阀（8），所述微机（13）分别与所述操控件（12）、气泵调节阀（8）、推进模块（11）、温控模块（10）及高压逆变发生模块（5）电连。

4.根据权利要求3所述的一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，其特征在于：所述操控件（12）设于所述机壳（1）外侧，所述微机（13）设于所述机壳（1）内侧，所述辅助电极（6）固定设于所述外壳（14）内底部，所述外壳（14）内顶端中侧竖直设有针头（15），所述外壳（14）底端中部开有凸台小孔，所述针头（15）底端端部与所述凸台小孔齐平。

5.根据权利要求4所述的一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，其特征在于：所述针头（15）横截面外径小于所述凸台小孔内径，所述外壳（14）顶端壁上开有气泵接口（17），一端与所述气泵（7）相连接的输送管（16）的另一端与所述气泵接口（17）相连接，所述针头（15）顶端端部为注液口、底端端部为排液口，所述药液贮存筒（9）出液端通过输送管（16）与所述针头（15）注液口相连，所述药液贮存筒（9）内端设有推进活塞，所述推进模块（11）与所述推进活塞相连接，所述温控模块（10）***所述药液贮存筒（9）内。

6.根据权利要求5所述的一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，其特征在于：所述温控模块（10）内部设有加热丝及热电偶，所述机壳（1）外端壁上开有进气孔，所述进气孔通过进气管与所述气泵（7）进气口连接，所述外壳（14）顶端壁上设有透明观察窗，所述推进模块（11）包括电机、电机输出端外接的丝杆导轨及丝杆导轨外部设有的推进滑块，所述推进滑块与所述推进活塞相连接。

7.根据权利要求6所述的一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，其特征在于：所述操控件（12）为触摸显示屏。

8.根据权利要求6所述的一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，其特征在于：所述操控件（12）为机械操作表盘。

9.根据权利要求7或8所述的一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，其特征在于：所述辅助电极（6）为环状金属片，且所述辅助电极（6）内径大于所述针头（15）横截面外径。

10.根据权利要求7或8所述的一种手持式静电与溶液喷射混合纺丝装置，其特征在于：所述辅助电极（6）为螺旋状金属片，所述辅助电极（6）缠绕于所述针头（15）外部。

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