自由液面静电纺丝装置

技术领域

本申请涉及静电纺丝技术领域，具体涉及自由液面静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。

现有技术中，例如公开号为CN218756181U公开了一种风车式自动补液的多自由液面静电纺丝装置，包括：旋转平台；沿旋转平台的轴线呈环形阵列设在其上的至少两个纺丝槽，每个纺丝槽底部设有重量检测件，重量检测件与驱动件信号连接；供电装置，与纺丝槽电连接；接收装置，设置在纺丝槽顶部；供液装置，设置在旋转平台一侧，与重量检测件信号连接，供液装置包括圆盘式旋转架以及安装在其外周上的至少两个储液器，储液器与纺丝槽一对一设置，储液器下方设有用于使储液器倾斜的顶出件。

上述方案，通过将纺丝槽设置在旋转平台上，在位于旋转平台一侧的圆盘旋转架的外周上安装多个与纺丝槽呈一对一设置的储液器，当位于纺丝槽下方的重量检测件检测到对应纺丝槽和其内部盛放的纺丝液的重量和减轻，发出信号以使驱动件和圆盘式旋转架驱动对应的纺丝槽和储液器旋转至预设的对接位置，顶出件基于重量检测件的检测结果推动储液器以使储液器倾斜并向对应纺丝槽倾倒纺丝液，储液器与纺丝槽为呈一对一设置的多个，可以同时添加多种纺丝液，但是不同溶液在自由液面静电纺丝过程中所需的电场强度会因溶液性质、溶液浓度、纤维要求等因素而有所差异，如果在相同的电场强度下，不同溶液可能会形成具有不同形态的纤维，比如高粘度的溶液可能形成较短、较粗的纤维，而低粘度的溶液则可能形成较长、较细的纤维。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了自由液面静电纺丝装置，以便于在自由液面静电纺丝过程中不同溶液可以在各自适配的电场强度下进行纺丝。

本发明是这样实现的：

自由液面静电纺丝装置，包括：箱体、驱动件、传送件、金属片、接收件、变压件、盛液机构和检测控制机构；驱动件设置于箱体内；传送件传动连接于驱动件；金属片设置于箱体内；接收件设置于传送件的上方，且接收件接地；变压件与金属片电性连接；多个盛液机构分别设置于传送件上；检测控制机构与变压件连接。

另外，本发明提供的上述技术方案中的自由液面静电纺丝装置还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，驱动件包括：支撑架、第一电机、第一齿轮、第二齿轮和转轴；支撑架固定连接于箱体的内底壁；第一电机固定连接于支撑架；第一齿轮传动连接于第一电机的输出端；第二齿轮与第一齿轮相啮合；转轴固定连接于第二齿轮。

在上述技术方案中，传送件包括：支杆、转轮和传送带；支杆固定连接于箱体的内底壁；两个转轮对称设置，且其中一个转轮固定连接于转轴，另一个转轮转动连接于支杆；传送带传动连接于两个转轮。

在上述技术方案中，接收件包括：伸缩杆、支撑环、转筒、第二电机和接收板；四个伸缩杆固定连接于箱体的内顶壁；支撑环固定连接于伸缩杆的输出端；两个转筒 分别转动连接于支撑环；第二电机的输出端传动连接于转筒；接收板传动连接于两个转筒。

在上述技术方案中，变压件包括：高压电源和变频器，高压电源设置于传送带的一侧；变频器与高压电源连接，且变频器与检测控制机构连接。

在上述技术方案中，盛液机构包括：盛液件、拆卸件和缓冲件；盛液件设置于传送带上；拆卸件设置于两个盛液件之间；缓冲件设置于传送带上，且缓冲件的位置与盛液件的位置相对应。

在上述技术方案中，盛液件包括：盛液板、凹槽、外螺纹管、盛液桶、输液管和输液泵；盛液板固定连接于传送带；凹槽呈半球形，且凹槽开设于盛液板上方；外螺纹管固定连接于盛液板的下方；盛液桶内开设有内螺纹，且盛液桶的内螺纹与外螺纹管螺纹连接；输液管的一端连通于盛液桶，输液管的另一端连通于凹槽；输液泵与输液管相连通，且输液泵与检测控制机构连接。

在上述技术方案中，拆卸件包括：插槽、插块、插孔和螺栓；插槽开设于传送带和盛液板上；插块固定连接于盛液板，且插块与插槽配合设置；插孔开设于传送带和盛液板上，且插孔的位置与插槽的位置相对应；螺栓与插孔配合设置。

在上述技术方案中，缓冲件包括：支撑槽、移动板和弹簧；支撑槽固定连接于传送带；移动板限位滑动连接于支撑槽的内壁；弹簧设置于支撑槽与移动板之间。

在上述技术方案中，检测控制机构包括：温湿度传感器、红外加热灯和控制器；温湿度传感器设置于箱体内；红外加热灯设置于箱体内；控制器设置于箱体的外壳上，分别与温湿度传感器、红外加热灯和排风扇连接。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

通过在箱体内设置有驱动件，通过驱动件带动传送件进行转动，在传送件上设置有盛液机构，然后通过变电件对金属片进行供电，然后将接收件接地，在金属片与接收件之间形成静电场，随着传送件的转动，当盛液机构与金属片接触时，盛液机构内的纺丝溶液在静电场的作用下，克服聚合物液面的表面张力，在聚合物液面形成泰勒锥，并进一步形成射流，射流在电场力的作用下被拉细成纳米纤维，通过将盛液机构设置有多个，可以实现放置不同种类的纺丝溶液，当盛液机构内放置同种溶液时，则无需改变电场的强度，当盛液机构内放置不同种溶液时，每当盛液机构接触到金属片时，检测控制机构控制变电件改变金属片的输入电压，进而改变金属片与接收件之间形成静电场强度，从而实现在自由液面静电纺丝过程中不同溶液可以在各自适配的电场强度下进行纺丝，使得纺丝效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式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发明的某些实施例，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为本发明自由液面静电纺丝装置的整体结构示意图；

图2为本发明自由液面静电纺丝装置的盛液机构水的示意图；

图3为本发明自由液面静电纺丝装置的盛液机构的爆炸图；

图4为本发明自由液面静电纺丝装置的缓冲件的剖视图。

图中：100、箱体；110、驱动件；111、支撑架；112、第一电机；113、第一齿轮；114、第二齿轮；115、转轴；120、传送件；121、支杆；122、转轮；123、传送带；130、金属片；140、接收件；141、伸缩杆；142、支撑环；143、转筒；144、接收板；150、变压件；200、盛液机构；210、盛液件；211、盛液板；212、凹槽；213、外螺纹管；214、盛液桶；215、输液管；220、拆卸件；221、插槽；222、插块；223、插孔；224、螺栓；230、缓冲件；231、支撑槽；232、移动板；233、弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

自由液面静电纺丝装置，如图1-4所示，包括：箱体100、驱动件110、传送件120、金属片130、接收件140、变压件150、盛液机构200和检测控制机构；驱动件110设置于箱体100内；传送件120传动连接于驱动件110；金属片130设置于箱体100内；接收件140设置于传送件120的上方，且接收件140接地；变压件150与金属片130电性连接；多个盛液机构200分别设置于传送件120上；检测控制机构与变压件150连接。

通过在箱体100内设置有驱动件110，通过驱动件110带动传送件120进行转动，在传送件120上设置有盛液机构200，然后通过变压件150对金属片130进行供电，然后将接收件140接地，在金属片130与接收件140之间形成静电场，随着传送件120的转动，当盛液机构200与金属片130接触时，盛液机构200内的纺丝溶液在静电场的作用下，克服聚合物液面的表面张力，在聚合物液面形成泰勒锥，并进一步形成射流，射流在电场力的作用下被拉细成纳米纤维，通过将盛液机构200设置有多个，可以实现放置不同种类的纺丝溶液，当盛液机构200内放置同种溶液时，则无需改变静电场的强度，当盛液机构200内放置不同种溶液时，每当盛液机构200接触到金属片130时，检测控制机构控制变电件150改变金属片130的输入电压，进而改变金属片130与接收件140之间形成静电场强度，从而实现在自由液面静电纺丝过程中不同溶液可以在各自适配的电场强度下进行纺丝，使得纺丝效果更好。

需要说明的是，金属片130的长度与两个盛液机构200之间的距离相同，可以满足当其中一个盛液机构200接触金属片130时，没有其他的盛液机构200接触金属片130，也就是说，当一个盛液机构200脱离金属片130时，另一个盛液机构200可以正好接触金属片130，进而可以满足不同溶液可以在各自适配的电场强度下进行纺丝，同时金属片130可拆卸的连接在箱体100内，可根据两个盛液机构200之间的距离进行更换。

在本发明的实施例中，如图1-4所示，驱动件110包括：支撑架111、第一电机112、第一齿轮113、第二齿轮114和转轴115；支撑架111固定连接于箱体100的内底壁；第一电机112固定连接于支撑架111；第一齿轮113传动连接于第一电机112的输出端；第二齿轮114与第一齿轮113相啮合；转轴115固定连接于第二齿轮114。

在本发明的实施例中，如图1-4所示，传送件120包括：支杆121、转轮122和传送带123；支杆121固定连接于箱体100的内底壁；两个转轮122对称设置，且其中一个转轮122固定连接于转轴115，另一个转轮122转动连接于支杆121；传送带123传动连接于两个转轮122；

通过第一电机112带动第一齿轮113进行转动，因第二齿轮114与第一齿轮113啮合，故第一齿轮113带动第二齿轮114以及其上的转轴115进行转动，在转轴115的同一水平线上设置有支杆121，转轮122分别套接在转轴115和支杆121上，转轴115转动带动其上的转轮122进行转动，因在两个转轮122上套接传送带123，进而另一个转轮122在支杆121上转动，为了避免传送带123上的盛液机构200上纺丝液可以稳定的纺丝，可调节一个适合的转动速度进行传动。

在本发明的实施例中，如图1-4所示，接收件140包括：伸缩杆141、支撑环142、转筒143、第二电机和接收板144；四个伸缩杆141固定连接于箱体100的内顶壁；四个支撑环142分别固定连接于伸缩杆141的输出端；两个转筒143 分别转动连接于支撑环142；第二电机（图中未显示）的输出端传动连接于转筒143；接收板144传动连接于两个转筒143。

通过将接收板144上端连接有伸缩杆141，可以改变接收板144与金属片130之间的距离，因为金属片130处所接收的电压恒定时，改变接收板144与金属片130之间的距离也可以改变两者之间的静电场强度，当变频器出现故障，还需要改变接收板144与金属片130之间的静电场强度时，可以利用伸缩杆141临时进行调整一下，进而改变两者之间的静电场强度，达到该纺丝溶液所需的静电场强度，然后通过将接收板144设计为可传送的，可以在箱体100外接接收辊或者其他可以接收装置可以将纺丝完成的纤维进行加工并收集。

在本发明的实施例中，如图1-4所示，变压件150包括：高压电源和变频器，高压电源设置于传送带123的一侧；变频器与高压电源连接，且变频器与检测控制机构连接。

通过在传送带123的一侧设置有金属片130，金属片130与高压电源连接，当需要对同一种溶液进行纺丝时，可根据这种溶液所需求的静电场强度设定好固定的输入电压，即可在金属片130与接收板144之前形成稳定的静电场，如果需要对不同种溶液进行纺丝时，根据每种溶液所需的不同的静电场强度，通过检测控制机构控制变频器定时的输入不同的电压，进而在金属片130与接收片144之间形成不同的静电场强度，从而适用不同的溶液。

在本发明的实施例中，如图1-4所示，盛液机构200包括：盛液件210、拆卸件220和缓冲件230；盛液件210设置于传送带123上；拆卸件220设置于两个盛液件210之间；缓冲件230设置于传送带123上，且缓冲件230的位置与盛液件210的位置相对应。

在本发明的实施例中，如图1-4所示，盛液件210包括：盛液板211、凹槽212、外螺纹管213、盛液桶214、输液管215和输液泵；盛液板211固定连接于传送带123；凹槽212呈半球形，且凹槽212开设于盛液板211上方；外螺纹管213固定连接于盛液板211的下方；盛液桶214内开设有内螺纹，且盛液桶214的内螺纹与外螺纹管213螺纹连接；输液管215的一端连通于盛液桶214，输液管215的另一端连通于凹槽212；输液泵（图中未显示）与输液管215相连通，且输液泵与检测控制机构连接。

通过将所需的纺丝溶液装入盛液桶214内，然后将盛液桶214安装到盛液板211的下方，输液管215通过输液泵将盛液桶214的纺丝液输送到盛液板211上的凹槽212内，通过检测控制机构控制输液泵间歇的对凹槽212进行供液，保证盛液板211旋转到与金属片130接触时，凹槽212内盛有纺丝液。

在本发明的实施例中，如图1-4所示，拆卸件220包括：插槽221、插块222、插孔223和螺栓224；插槽221开设于传送带123和盛液板211上；插块222固定连接于盛液板211，且插块222与插槽221配合设置；插孔223开设于传送带123和盛液板211上，且插孔223的位置与插槽221的位置相对应；螺栓224与插孔223配合设置。

通过将其中一个盛液板211的一端的插块222插入传送带123上插槽221内，然后用螺栓224插入插孔223内进而完成将一个盛液件210安装到传送带123上，然后另一个盛液板211的一侧固定连接有插块222，插入已经固定的盛液件210，然后使用螺栓224进行固定连接，当纺丝过程需要宽度不同的纤维网时，可连接多个盛液板211，进而实现多个凹槽212内的纺丝液同时进行纺丝，从而实现不同宽度的纤维网。

在本发明的实施例中，如图1-4所示，缓冲件230包括：支撑槽231、移动板232和弹簧233；支撑槽231固定连接于传送带123；移动板232限位滑动连接于支撑槽231的内壁；弹簧233设置于支撑槽231与移动板232之间。

通过将支撑槽231固定连接于传送带123上，支撑槽231的开口呈倒“凸”型，支撑槽231的内壁与盛液板211和盛液桶214相互贴合，当传送带123带动盛液板211进行转动时，凹槽212内的纺丝液溶液随盛液板211转动一定程度上会产生晃动，为了避免纺丝溶液在凹槽212内晃动导致纺丝溶液溢出，在支撑槽231的底部滑动连接有移动板232，盛液桶214的底部与移动板232抵触，并在移动板232和支撑槽231之间设置有弹簧233，在弹簧233的弹力作用下，对盛液板211和盛液桶214转动过程中晃动程度得到一定的缓冲，进而使得纺丝过程更加稳定。

需要说明的是，金属片130、支撑槽231和盛液板211的制作材料为导电金属，例如铜、铁等，在此不做具体限定，根据实际情况而定，但是传送带123以及其他相关部件均为绝缘材料做成，避免导电产生其他静电场，影响纺丝效果。

在本发明的实施例中，如图1-4所示，检测控制机构包括：温湿度传感器、红外加热灯和控制器；温湿度传感器设置于箱体100内；红外加热灯设置于箱体100内；控制器设置于箱体100的外壳上，分别与温湿度传感器、红外加热灯和排风扇连接，控制器的型号为STM32，在纺丝过程中，箱体100内的温度、湿度都有可能影响纺丝效果，进而在箱体100内设置有温湿度传感器，当温度或者湿度高于或者低于指定范围时，温湿度传感器通过分别控制开启或者关闭红外加热灯可以对箱体100是否进行加热，可以控制启动或者排风扇对箱体100内是否进行散热，并且可以外接一台除湿机，可以对箱体100进行除去湿气。

实施过程：通过在箱体100内设置有第一电机112，第一电机112带动第一齿轮113进行转动，第一齿轮113带动第二齿轮114以及其上的转轴115进行转动，在转轴115的同一水平线上设置有支杆121，转轮122分别套接在转轴115和支杆121上，转轴115转动带动其上的转轮122进行转动，因而套接在两个转轮122上传送带123也进行转动，进而传送带123上固定连接的多个盛液板211与支撑槽231也随之进行转动，然后启动高压电源对金属片130进行供电，将接收板144接地，当需要对同一种溶液进行纺丝时，可根据这种溶液所需求的静电场强度设定好固定的输入电压，即可在金属片130与接收板144之前形成稳定的静电场，如果需要对不同种溶液进行纺丝时，根据每种溶液所需的不同的静电场强度，通过控制器控制变频器定时的输入不同的电压，进而在金属片130与接收片145之间形成不同的静电场强度，从而适用不同的溶液的纺丝需求，随着传送带123的转动，当支撑槽231与金属片130接触时，支撑槽231连接的盛液板211内的纺丝溶液在静电场的作用下，克服聚合物液面的表面张力，在聚合物液面形成泰勒锥，并进一步形成射流，射流在电场力的作用下被拉细成纳米纤维，通过将盛液件210设置为可拆卸连接的，当需要纺出较宽的纤维网时，可将两个盛液件210连接并固定，进而可以满足不同宽度的纤维网的需求，并且为了避免盛凹槽212内的纺丝液晃动而溢出，在支撑槽211内设置有缓冲件230，在弹簧233的弹力作用下，防止了纺丝液的溢出，进而该装置实现了自由液面静电纺丝过程中不同溶液可以在各自适配的电场强度下进行纺丝，使得纺丝效果更好。

需要说明的是，第一电机112、第二电机、输液泵、温湿度传感器、红外加热灯和排风扇的具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，故不再详细赘述。

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