一种静电纺丝器用旋转式纺丝头的制作方法

1.本发明涉及纺丝头技术领域，具体为一种静电纺丝器用旋转式纺丝头。


背景技术：

2.静电纺丝是指聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，其在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。
3.现有的纺丝头存在的缺陷是：
4.1、专利文件cn112501700a公开了一种旋转嵌合静电纺丝装置及纺丝方法，“所述旋转嵌合静电纺丝装置包括外空心圆柱喷丝头与内空心圆柱，用于将纺丝液注入内空心圆柱的注射器，用于控制注射器的数控微量注射泵，与内空心圆柱连接的高压正电极等。向内空心圆柱中注入纺丝液，待纺丝液涨高且液面高于内空心圆柱顶部开口时，打开伺服电机带动外空心圆柱喷丝头旋转，打开连接高压正极，增加电压，在开口上方产生多根静电纺丝射流，开始静电纺丝过程，通过收集装置接收静电纺丝射流。由于纺丝液在不同形态的开口上能形成不同状态的液膜，进而产生不同细度射流，本技术在不使用多种纺丝液不调整纺丝参数的情况下能一步制备四种或多种直径分布且层级分明的纳米纤维膜。”但是本装置中其中的纺丝头本身不处于可拆的状态，其出现问题时，不便于从其附属结构上拆除更换；
5.2、专利文件cn103590121a公开了一种线性射流无喷头式静电纺丝装置，“包括进料机构、原料储存室、纺丝辊筒、辊筒加热装置、纺丝导流片、电机、电极板、高压静电发生器、抽风箱体、抽风机、铺网带及热轧接收装置，纺丝导流片与纺丝辊筒的辊体表面紧密接触，聚合物溶液或熔体附着于纺丝辊筒的辊体表面，当原料随纺丝辊筒旋转至纺丝导流片位置时，便会爬至导流片上，从而在静电场力作用下形成线性射流，纺丝导流片可防止未用完料液回流至原液池中，影响原液浓度。本技术一种线性射流无喷头式静电纺丝装置，结合纺丝辊筒纺丝产量高的优点，引入导流片，即解决了射流不均难题，又实现了纺丝辊筒的辊体自清洁，满足了工业化生产稳定性的根本需求。”但是本装置中，喷涂出来的纳米材料无法呈现螺旋状，影响其样式的多样性；
6.3、专利文件cn108823652a公开了一种熔体静电纺丝装置，“包括供料单元、静电纺丝单元、气氛调节单元和控制单元；供料单元包括送料辊、与送料辊连接的送料步进电机、与送料辊平行设置的压料辊、向送料辊和压料辊之间的空隙供料的纺丝材料辊、纺丝材料加热器；静电纺丝单元包括接地的喷头、可调式高压静电发生模块、与可调式高压静电发生模块的正极连接的电纺纤维收集板；气氛调节单元包括气流加热器；控制单元包括气体流量传感器、温度传感器、控制面板、变压器和控制器。本技术集成化程度高、纺丝材料温度和流量可控、纺丝电压可调、纺丝距离可调、且能连续生产作业，在熔体静电纺丝领域具有较好的应用前景。”但是本装置中，其中主要部件受损严重时，不便于替换，以致影响后续的作业；
7.4、专利文件cn208917353u公开了具有可旋转喷头的静电纺丝装置，“包括注射泵、
多个储液装置、高压电源、接收板、旋转板、转轴以及驱动器；所述旋转板固定于转轴上，所述转轴通过驱动器驱动旋转；所述旋转板上间隔地设有多组纺丝针头，每组纺丝针头均通过一输液管连接至对应的储液装置上，且所有纺丝针头均与高压电源电连接；所述注射泵能够独立地驱动单个储液装置，使其中的纺丝液进入到对应的纺丝针头中。本技术的具有可旋转喷头的静电纺丝装置，可替代现有的多套静电纺丝装置，无需切换静电纺丝装置，操作简便、便于实现自动化，且制备效率高。”但是本装置中，纺丝头本身无法出现自转的现象，影响实际纺丝形态的多样性。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种静电纺丝器用旋转式纺丝头，以解决上述背景技术中提出的问题。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种静电纺丝器用旋转式纺丝头，包括圆底板、支撑板、圆形板和导轨，所述圆底板的顶部安装有两组前后布置的支撑板，两组所述支撑板的顶部安装有圆形板；
10.所述圆形板的顶部安装有导轨；
11.所述导轨的外表面串接有多组均匀布置的纺丝头本体，所述纺丝头本体由上组合环、下组合环、固定块、凹槽、锁止钉和半环形斜齿轮组成，所述上组合环的底部安装有下组合环，所述下组合环的顶部两侧均设置有凹槽，所述上组合环的底部两侧均安装有固定块，且两组固定块的外壁分别与两组凹槽的内壁贴合，两组凹槽的一侧外壁均安装有锁止钉，且两组锁止钉的一端分别贯穿两组固定块的内部，所述上组合环和下组合环的内壁均安装有半环形斜齿轮。
12.优选的，所述上组合环和下组合环的外表面均设置有环形槽，其中一组环形槽的内壁安装有弧形嵌合板，弧形嵌合板的底部安装有连接柱，连接柱的底部安装有衔接板，衔接板的一端安装有固定柱，所述固定柱的底部安装有环形齿轮。
13.优选的，所述圆底板的顶部安装有两组并排布置的支撑件，两组支撑件的顶部均安装有u型板，且u型板的顶部与环形齿轮的底部贴合，圆底板的顶部安装有伺服电机，伺服电机的输出端通过轴安装有直齿轮一，且直齿轮一与环形齿轮之间通过齿槽配位连接。
14.优选的，所述导轨的顶部安装有多组呈环形均匀布置的螺纹杆，多组螺纹杆的外表面均安装有衔接套环，衔接套环的顶部安装有锥形推杆，且锥形推杆的顶部与半环形斜齿轮的内壁贴合。
15.优选的，所述导轨的外表面设置有齿轮槽，圆形板的顶部设置有环形嵌合槽，导轨的底部安装有环形活动板，且环形活动板的外壁与环形嵌合槽的内壁贴合。
16.优选的，所述圆底板的顶部安装有抬升柱，抬升柱的顶部安装有固定圆板，固定圆板的顶部安装有驱动电机，驱动电机的输出端通过轴安装有直齿轮二。
17.优选的，所述直齿轮二与齿轮槽之间通过齿槽配位连接。
18.优选的，所述圆底板的顶部安装有隔离筒，圆底板的顶部安装有固定环，且固定环的内壁与隔离筒的外表面贴合，隔离筒的底壁安装有纤维束，且纤维束的顶部贯穿导轨的内部。
19.优选的，该旋转式纺丝头的工作步骤如下：
20.s1、工作人员将隔离筒置于圆底板之上，并促使其外壁与固定环的内壁贴合，之后将导轨置于圆形板的正上方，而后带动导轨向下移动，促使导轨底部所安装的环形活动板卡合在环形嵌合槽的内部；
21.s2、之后工作人员将纺丝头本体与导轨串接，其中将下组合环置于圆形板的下方，而后将上组合环置于导轨的上方，并促使其处于下组合环的正上方，而后带动两组组合环相对移动，促使上组合环底部所安装的两组固定块分别插入至下组合环顶部两侧所设置的凹槽内部，之后将对应锁止钉对准凹槽的一侧，并对锁止钉施加设定方向的转动力，促使其尾端贯穿凹槽和固定块的内部，用以将上下两组组合环整合成一个整体；
22.s3、启动驱动电机，促使其输出轴按照设定转速朝向设定方向转动，而后其输出轴外表面所安装的直齿轮二可跟随转动，由于直齿轮二与导轨外表面的齿轮槽之间通过齿槽配位连接，故直齿轮二转动的同时，导轨及导轨顶部各部件跟随其转动，当导轨上方多组呈环形均匀布置的锥形推杆在转动的同时，其会对纺丝头本体中的半环形斜齿轮产生推动力，而后此推动力被传递至纺丝头本体本身，促使其绕着导轨和圆形板组合形成的整体外表面自转；
23.s4、启动伺服电机，其输出轴按照设定转速朝向顺时针方向转动，而后带动直齿轮一跟随转动，由于直齿轮一与环形齿轮之间通过齿槽配位组合，故直齿轮一转动的同时，环形齿轮跟随转动，而后通过由固定柱、衔接板和连接柱所组合成的整体将此转动力传递至弧形嵌合板所在处，由于弧形嵌合板与纺丝头本体外表面所设置的环形槽相互卡合，促使弧形嵌合板带动纺丝头本体沿着导轨的外表面进行公转，当纺丝头本体转动至支撑板所在处后，伺服电机带动直齿轮一朝向逆时针方向转动；
24.s5、本装置中若其中一组锥形推杆的外表面磨损过多时，对其施加逆时针方向的转动力，促使衔接套环与螺纹杆之间脱离接触，之后将另一组安装有锥形推杆的衔接套环置于此螺纹杆的顶部，而后对其施加顺时针方向的转动力，促使其与螺纹杆之间紧密贴合。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.1、本发明中，将下组合环置于圆形板的下方，而后将上组合环与下组合环整合，使得二者形成一个完整的环形体，此时上组合环底部所安装的两组固定块分别插入至下组合环顶部两侧所设置的凹槽内部，然后可将对应锁止钉对准凹槽的一侧，并对锁止钉施加设定方向的转动力，促使其尾端贯穿凹槽和固定块的内部，用以将上下两组组合环整合成一个整体，反之取下锁止钉即可分离两组组合环，已达到拆卸的目的；
27.2、本发明中，当工作人员启动伺服电机，其输出轴按照设定转速朝向顺时针或者逆时针方向转动时，而后可带动直齿轮一同步转动，之后环形齿轮在受到外力的带动下朝向设定方向转动时，可通过此整体将转动力传递至弧形嵌合板，而后弧形嵌合板带动纺丝头本体沿着导轨的外表面公转，其公转的同时配合纺丝头本体的自转，可便于让喷涂在纤维束上的纳米材料呈螺旋状；
28.3、本发明中，衔接套环的内部螺纹与螺纹杆外表面所设置的螺纹可相互匹配，继而便于二者之间进行可拆卸组装，当锥形推杆的顶部磨损严重时，可便于更换新的锥形推杆，以便提高自身在跟随导轨转动的同时对半环形斜齿轮所产生的推动力；
29.4、本发明中，启动驱动电机，促使其输出轴按照设定转速带动直齿轮二朝向设定方向转动，由于直齿轮二与导轨外表面的齿轮槽之间通过齿槽配位连接，故直齿轮二转动
的同时，导轨及锥形推杆跟随转动而后多组呈环形均匀布置的锥形推杆可对纺丝头本体中的半环形斜齿轮产生推动力，以便纺丝头本体出现自转。
附图说明
30.图1为本发明的整体结构示意图；
31.图2为本发明圆底板、隔离筒与固定环的安装结构示意图；
32.图3为本发明上组合环与下组合环的安装结构示意图；
33.图4为本发明图1中a处的结构示意图；
34.图5为本发明环形齿轮、伺服电机与直齿轮一的安装结构示意图；
35.图6为本发明螺纹杆、衔接套环与锥形推杆的安装结构示意图；
36.图7为本发明导轨与环形活动板的结构示意图；
37.图8为本发明齿轮槽、驱动电机与直齿轮二的安装结构示意图。
38.图中：1、圆底板；2、支撑板；3、圆形板；4、导轨；5、纺丝头本体；6、上组合环；7、下组合环；8、固定块；9、凹槽；10、锁止钉；11、半环形斜齿轮；12、环形槽；13、弧形嵌合板；14、连接柱；15、衔接板；16、固定柱；17、环形齿轮；18、支撑件；19、伺服电机；20、直齿轮一；21、螺纹杆；22、衔接套环；23、锥形推杆；24、齿轮槽；25、环形嵌合槽；26、环形活动板；27、抬升柱；28、固定圆板；29、驱动电机；30、直齿轮二；31、隔离筒；32、固定环；33、纤维束。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.实施例一
41.如图1和图3所示，一种静电纺丝器用旋转式纺丝头，包括圆底板1、支撑板2、圆形板3和导轨4，圆底板1的顶部安装有两组前后布置的支撑板2，两组支撑板2的顶部安装有圆形板3；
42.圆形板3的顶部安装有导轨4；
43.导轨4的外表面串接有多组均匀布置的纺丝头本体5，纺丝头本体5由上组合环6、下组合环7、固定块8、凹槽9、锁止钉10和半环形斜齿轮11组成，上组合环6的底部安装有下组合环7，下组合环7的顶部两侧均设置有凹槽9，上组合环6的底部两侧均安装有固定块8，且两组固定块8的外壁分别与两组凹槽9的内壁贴合，两组凹槽9的一侧外壁均安装有锁止钉10，且两组锁止钉10的一端分别贯穿两组固定块8的内部，上组合环6和下组合环7的内壁均安装有半环形斜齿轮11。
44.具体的，上下两组组合环之间处于非固定贴合状态，二者之间具备可拆卸性，继而便于将由此组合形成的纺丝头本体5从导轨4的外表面取下，反之纺丝头本体5在与导轨4之间串接时，需要将下组合环7置于圆形板3的下方，而后将上组合环6与下组合环7整合，使得二者形成一个完整的环形体，此时上组合环6底部所安装的两组固定块8分别插入至下组合环7顶部两侧所设置的凹槽9内部，然后可将对应锁止钉10对准凹槽9的一侧，并对锁止钉10
施加设定方向的转动力，促使其尾端贯穿凹槽9和固定块8的内部，用以将上下两组组合环整合成一个整体，其中，纺丝头本体5的外表面安装有纺丝头外套，纺丝头外套可以是矩阵排列的针型纺丝头，其中针头的粗细、排列的密度可以根据纺丝液性质进行调节，反之，其也可是无针型结构，如螺旋叶片型纺丝头，其中螺旋叶片的片数、高度可以根据纺丝液性质进行调节。
45.实施例二
46.如图1、图4和图5所示，上组合环6和下组合环7的外表面均设置有环形槽12，其中一组环形槽12的内壁安装有弧形嵌合板13，弧形嵌合板13的底部安装有连接柱14，连接柱14的底部安装有衔接板15，衔接板15的一端安装有固定柱16，固定柱16的底部安装有环形齿轮17。
47.圆底板1的顶部安装有两组并排布置的支撑件18，两组支撑件18的顶部均安装有u型板，且u型板的顶部与环形齿轮17的底部贴合，圆底板1的顶部安装有伺服电机19，伺服电机19的输出端通过轴安装有直齿轮一20，且直齿轮一20与环形齿轮17之间通过齿槽配位连接。
48.具体的，环形槽12与弧形嵌合板13之间处于非固定贴合状态，故不影响纺丝头本体5的自转，其中连接柱14、衔接板15和固定柱16所组合成的整体可用于连接弧形嵌合板13和环形齿轮17，当环形齿轮17在受到外力的带动下朝向设定方向转动时，可通过此整体将转动力传递至弧形嵌合板13，而后弧形嵌合板13带动纺丝头本体5沿着导轨4的外表面公转，其公转的同时配合纺丝头本体5的自转，可便于让喷涂在纤维束33上的纳米材料呈螺旋状，支撑件18具有一定高度，用于将u型板抬升至设定高度位置，而后方便将环形齿轮17置于合适的高度位置，同时u型板与环形齿轮17之间处于非固定贴合状态，当工作人员启动伺服电机19，其输出轴按照设定转速朝向顺时针或者逆时针方向转动时，而后可带动直齿轮一20同步转动，之后环形齿轮17跟随转动，然后通过由固定柱16、衔接板15和连接柱14所组合成的整体将此转动力传递至弧形嵌合板13所在处，以便对纺丝头本体5施加转动力。
49.实施例三
50.如图1和图6所示，导轨4的顶部安装有多组呈环形均匀布置的螺纹杆21，多组螺纹杆21的外表面均安装有衔接套环22，衔接套环22的顶部安装有锥形推杆23，且锥形推杆23的顶部与半环形斜齿轮11的内壁贴合。
51.具体的，衔接套环22的内部螺纹与螺纹杆21外表面所设置的螺纹可相互匹配，继而便于二者之间进行可拆卸组装，当锥形推杆23的顶部磨损严重时，可对衔接套环22施加设定逆时针方向的转动力，用以将其与螺纹杆21之间脱离接触，而后便于更换另一组新的锥形推杆23，用以提高自身在跟随导轨4转动的同时对半环形斜齿轮11所产生的推动力。
52.实施例四
53.如图1、图3、图7和图8所示，导轨4的外表面设置有齿轮槽24，圆形板3的顶部设置有环形嵌合槽25，导轨4的底部安装有环形活动板26，且环形活动板26的外壁与环形嵌合槽25的内壁贴合。
54.具体的，齿轮槽24能够与直齿轮二30之间通过齿槽配位连接，而后当直齿轮二30本身在外力的带动下转动力，此转动力能够通过齿轮槽24传递至导轨4所在处，促使导轨4跟随转动，之后导轨4顶部各部件同步转动，然后此转动力传递至半环形斜齿轮11所在处，
能够促使纺丝头本体5自转，环形嵌合槽25的设置用于环形活动板26的卡合，且二者之间处于非固定贴合状态，继而不影响导轨4和环形活动板26在外力的带动下沿着环形嵌合槽25的内部转动。
55.圆底板1的顶部安装有抬升柱27，抬升柱27的顶部安装有固定圆板28，固定圆板28的顶部安装有驱动电机29，驱动电机29的输出端通过轴安装有直齿轮二30。
56.直齿轮二30与齿轮槽24之间通过齿槽配位连接。
57.具体的，抬升柱27具有一定高度，用于将驱动电机29抬升至合适的高度位置，固定圆板28为驱动电机29提供了较为充足且稳定的安装位置，驱动电机29启动后，其输出轴可按照设定转速朝向设定方向转动，而后其输出轴外表面所安装的直齿轮二30可跟随转动，而后通过齿轮槽24对导轨4传递转动力。
58.圆底板1的顶部安装有隔离筒31，圆底板1的顶部安装有固定环32，且固定环32的内壁与隔离筒31的外表面贴合，隔离筒31的底壁安装有纤维束33，且纤维束33的顶部贯穿导轨4的内部。
59.具体的，固定环32与圆底板1之间处于固定组装状态，其中隔离筒31与固定环32之间处于非固定贴合状态，隔离筒31在放置时，需要将其置于圆底板1之上，而后带动其向下移动，促使其外壁与固定环32的内壁贴合即可。
60.具体的，该旋转式纺丝头的工作步骤如下：
61.s1、工作人员将隔离筒31置于圆底板1之上，并促使其外壁与固定环32的内壁贴合，之后将导轨4置于圆形板3的正上方，而后带动导轨4向下移动，促使导轨4底部所安装的环形活动板26卡合在环形嵌合槽25的内部；
62.s2、之后工作人员将纺丝头本体5与导轨4串接，其中将下组合环7置于圆形板3的下方，而后将上组合环6置于导轨4的上方，并促使其处于下组合环7的正上方，而后带动两组组合环相对移动，促使上组合环6底部所安装的两组固定块8分别插入至下组合环7顶部两侧所设置的凹槽9内部，之后将对应锁止钉10对准凹槽9的一侧，并对锁止钉10施加设定方向的转动力，促使其尾端贯穿凹槽9和固定块8的内部，用以将上下两组组合环整合成一个整体；
63.s3、启动驱动电机29，促使其输出轴按照设定转速朝向设定方向转动，而后其输出轴外表面所安装的直齿轮二30可跟随转动，由于直齿轮二30与导轨4外表面的齿轮槽24之间通过齿槽配位连接，故直齿轮二30转动的同时，导轨4及导轨4顶部各部件跟随其转动，当导轨4上方多组呈环形均匀布置的锥形推杆23在转动的同时，其会对纺丝头本体5中的半环形斜齿轮11产生推动力，而后此推动力被传递至纺丝头本体5本身，促使其绕着导轨4和圆形板3组合形成的整体外表面自转；
64.s4、启动伺服电机19，其输出轴按照设定转速朝向顺时针方向转动，而后带动直齿轮一20跟随转动，由于直齿轮一20与环形齿轮17之间通过齿槽配位组合，故直齿轮一20转动的同时，环形齿轮17跟随转动，而后通过由固定柱16、衔接板15和连接柱14所组合成的整体将此转动力传递至弧形嵌合板13所在处，由于弧形嵌合板13与纺丝头本体5外表面所设置的环形槽12相互卡合，促使弧形嵌合板13带动纺丝头本体5沿着导轨4的外表面进行公转，当纺丝头本体5转动至支撑板2所在处后，伺服电机19带动直齿轮一20朝向逆时针方向转动；
65.s5、本装置中若其中一组锥形推杆23的外表面磨损过多时，对其施加逆时针方向的转动力，促使衔接套环22与螺纹杆21之间脱离接触，之后将另一组安装有锥形推杆23的衔接套环22置于此螺纹杆21的顶部，而后对其施加顺时针方向的转动力，促使其与螺纹杆21之间紧密贴合。
66.工作原理：启动驱动电机29，促使其输出轴按照设定转速带动直齿轮二30朝向设定方向转动，由于直齿轮二30与导轨4外表面的齿轮槽24之间通过齿槽配位连接，故直齿轮二30转动的同时，导轨4及锥形推杆23跟随转动而后多组呈环形均匀布置的锥形推杆23可对纺丝头本体5中的半环形斜齿轮11产生推动力，而后此推动力被传递至纺丝头本体5本身，促使其绕着导轨4和圆形板3组合形成的整体外表面自转，同时启动伺服电机19，其输出轴按照设定转速带动直齿轮一20朝向顺时针方向转动，之后与直齿轮一20通过齿槽配位连接的环形齿轮17跟随转动，而后通过由固定柱16、衔接板15和连接柱14所组合成的整体将此转动力传递至弧形嵌合板13所在处，促使弧形嵌合板13带动纺丝头本体5沿着导轨4的外表面进行公转，当纺丝头本体5转动至支撑板2所在处后，伺服电机19带动直齿轮一20朝向逆时针方向转动，其中纺丝头本体5沿着导轨4自转的同时配合公转，可便于喷涂在纤维束33上的纳米材料呈螺旋状。
67.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。