一种纺丝喷头快速切换的静电纺丝装置的制作方法

1.本发明涉及静电纺丝领域，特别是一种纺丝喷头快速切换的静电纺丝装置。


背景技术：

2.静电纺丝工艺简单、容易操控、成本较低、材料来源广泛，所制备得到的纤维膜具有直径小、孔隙率高、比表面积大、通透性高等特点，是近年来比较流行的一种制造纳米纤维的方法。
3.目前大部分的批量化静电纺丝装置主要采用多通道形成多喷头的方式来提高静电纺丝产能(魏亮,孙润军,刘呈坤,等.一种静电纺丝喷头及具有其的静电纺丝系统)，但由于在纺丝过程中，喷头会发生堵塞的情况，喷头需要整体更换，使得纺丝生产中断，影响纺丝的效率和产能。
4.有些静电纺丝装置采用喷头可单独更换的模式(卢麒麟,冉琳琳,陈世超,等.基于静电纺丝的纳米纤维膜制备系统:,cn212582041u[p].2021.)，但喷头更换依然存在需要暂停生产，进行喷头更换，影响纺丝产能。


技术实现要素：

[0005]
为此，需要提供一种纺丝喷头快速切换的静电纺丝装置，解决现有静电纺丝无法快速切换喷头，影响静电纺丝效率的问题。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供了一种纺丝喷头快速切换的静电纺丝装置，包括固定上喷头、快切下喷头、切换安装板、切换驱动单元，所述切换安装板位于固定上喷头的下方，所述切换安装板上安装有多个所述快切下喷头，所述切换驱动单元用于驱动切换安装板上的快切下喷头位置与固定上喷头位置相对应，并使得快切下喷头由下至上嵌入固定上喷头内侧，
[0007]
所述快切下喷头为卷簧筒结构，所述切换安装板上设有多个卷簧驱动单元，所述快切下喷头与所述卷簧驱动单元一一对应，所述卷簧驱动单元用于调节快切下喷头的松紧程度以调整快切下喷头的外直径的大小。
[0008]
进一步，所述切换安装板上设有安装孔，所述快切下喷头固定在安装孔内，所述快切下喷头的卷簧筒结构包括内侧固定端和外侧松紧端，所述内侧固定端与安装孔的底边相固定，所述外侧松紧端连接有拉紧条，所述切换安装板上安装孔的侧面设有导向槽，所述导向槽与拉紧条位置相对应，所述拉紧条延伸进入导向槽内，所述卷簧驱动单元通过驱动拉紧条在导向槽内滑动以调节快切下喷头的松紧程度。
[0009]
卷簧筒的内侧为固定端，当外侧面拉紧时，由于内侧固定，卷簧筒呈收紧的趋势，从而使得外直径变小，进而便于快切下喷头快速嵌入固定上喷头内。
[0010]
进一步，所述拉紧条的末端设有高密度质量块，所述卷簧驱动单元用于驱动快切下喷头旋转，高密度质量块在离心力的作用下拉紧拉紧条，进而改变快切下喷头的外直径。快切下喷头在高速自转下，高密度质量块沿着导向槽远离圆心移动，拉紧卷簧，从而使得喷
头直径变小。
[0011]
进一步，所述切换安装板上设有安装槽，所述安装槽内设有自转圆筒，所述自转圆筒的内部形成所述安装孔，所述导向槽设置在自转圆筒的侧面上，所述自转圆筒的外侧面和安装槽的内侧面之间设有转动轴承，所述自转圆筒的外侧面套设有转动齿轮，所述卷簧驱动单元包括自转电机，所述自转电机的输出轴与转动齿轮通过齿轮相啮合。自转电机通过转动齿轮带动自转圆筒进行高速转动，此时快切下喷头位于自转圆筒内，同样也进行高速自转，而高密度质量块在离心力的作用下沿导向槽滑动，进而拉紧卷簧。
[0012]
进一步，所述卷簧驱动单元为牵引气缸，所述牵引气缸位于导向槽内，所述牵引气缸的输出轴与拉紧条的末端相连接。牵引气缸收缩和伸长能够直接牵引快切下喷头的卷簧筒结构进行收紧和放松。
[0013]
进一步，所述卷簧驱动单元为电磁铁，所述电磁铁上设有缠绕有导电绕组，所述拉紧条的末端固定有拉紧磁铁。导电绕组通电之后，电磁铁产生磁场，与拉紧磁铁相互吸引从而拉紧条卷簧，使得快切下喷头收缩，导电绕组短电之后电磁铁失去磁场，快切下喷头直径增大，以使得快切下喷头紧贴固定上喷头的内侧面。
[0014]
进一步，所述安装孔的底部固定有环形的凸板，所述凸板的内侧边上固定有定位插柱，所述快切下喷头的外侧松紧端的底边设有定位插槽，所述定位插柱嵌入定位插槽内。所述环形的凸板起到支撑固定快切下喷头的作用，所述定位插柱和定位插槽的相配合从而对内侧固定端进行固定。
[0015]
进一步，所述快切下喷头包括上圆筒部和下锥台部，所述安装孔与下锥台部的形状相适应，所述上圆筒部嵌入固定上喷头内，所述拉紧条位于上圆筒部的底边。
[0016]
进一步，所述切换安装板为圆盘结构，多个所述快切下喷头在切换安装板上呈周向分布，所述切换驱动单元包括竖向移动电机、竖向移动滑轨、转动电机和转动轴，所述转动电机滑动设置在竖向移动滑轨上，所述竖向移动电机的输出轴与转动电机连接，所述转动轴与转动电机的输出轴连接，所述转轴与切换安装板的中心相连接。
[0017]
进一步，多个所述快切下喷头在切换安装板上呈阵列分布，所述切换驱动单元包括竖向移动电机、竖向移动滑轨、横向电机、横向移动滑轨和连接块，所述横向移动滑轨上滑动设置在竖向移动滑轨上，所述连接块滑动设置在横向移动滑轨上，所述横向电机的输出轴与连接块连接。
[0018]
竖向移动电机与转动电机或横向移动滑轨的组合配合不同的快切下喷头分布方式，便于更换快切下喷头。
[0019]
上述技术方案具有以下有益效果：
[0020]
本发明中，快切下喷头为卷簧筒结构，卷簧筒在卷簧驱动单元的调节下，可以实现不同程度的松紧，卷簧筒收紧后，外直径的大小结构变小，使得快切下喷头能够嵌入固定上喷头，之后卷簧驱动单元控制卷簧筒放松，快切下喷头的外直径增大，从而使得快切下喷头外侧面能够与固定上喷头的内侧壁相紧贴，配合切换安装板，能够快速完成不同快切下喷头的切换，节省了喷头更换时间，有效的提高了静电纺丝效率。
附图说明
[0021]
图1为实施例1所述静电纺丝装置的整体结构；
[0022]
图2为实施例1所述切换驱动单元的结构图；
[0023]
图3为实施例1所述切换安装板的俯视结构图；
[0024]
图4为实施例1所述快切下喷头的结构图；
[0025]
图5为实施例1所述快切下喷头和卷簧驱动单元的配合结构图；
[0026]
图6为实施例1所述切换安装板安装槽的结构图；
[0027]
图7为实施例2所述快切下喷头和卷簧驱动单元的配合结构图；
[0028]
图8为实施例3所述快切下喷头和卷簧驱动单元的配合结构图；
[0029]
图9为实施例4所述切换驱动单元的结构图；
[0030]
图10为实施例4所述切换安装板的俯视结构图。
[0031]
附图标记说明：
[0032]
1、固定上喷头；
[0033]
2、切换安装板；21、安装孔；22、导向槽；23、凸板；231、定位插柱；24、安装槽；25、自转圆筒；26、转动轴承；27、转动齿轮；
[0034]
3、切换驱动单元；31、竖向移动电机；32、竖向移动滑轨；33、转动电机；34、转动轴；35、横向电机；36、横向移动滑轨；37、连接块；
[0035]
4、卷簧驱动单元；41、自转电机；42、牵引气缸；43、电磁铁；44、导电绕组；
[0036]
5、快切下喷头；51、内侧固定端；511、定位插槽；52、外侧松紧端；53、拉紧条；54、上圆筒部；55、下锥台部；56、高密度质量块；57、拉紧磁铁；
[0037]
6、供液单元；7、高压电源；8、收集装置。
具体实施方式
[0038]
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
[0039]
实施例1
[0040]
请参阅图1-6，本实施例公开了一种纺丝喷头快速切换的静电纺丝装置，包括固定上喷头1、快切下喷头5、切换安装板2、切换驱动单元3，所述切换安装板2位于固定上喷头1的下方，所述切换安装板2上安装有多个所述快切下喷头5，所述切换驱动单元3用于驱动切换安装板2上的快切下喷头5位置与固定上喷头1位置相对应，并使得快切下喷头5由下至上嵌入固定上喷头1内侧。
[0041]
所述快切下喷头5为卷簧筒结构，所述切换安装板2上设有多个卷簧驱动单元4，所述快切下喷头5与所述卷簧驱动单元4一一对应，所述卷簧驱动单元4用于调节快切下喷头5的松紧程度以调整快切下喷头5的外直径的大小。
[0042]
本实施例中，静电纺丝装置具体使用时，还包括供液单元6、高压电源7和收集装置8，所述固定上喷头1与供液单元6相连通，高压电源7连接固定上喷头1为静电纺丝溶液提供高电压，所述收集装置8位于切换安装板2，用于接收静电纺丝的成品。
[0043]
所述切换安装板2为圆盘结构，多个所述快切下喷头5在切换安装板2上呈周向分布，所述切换驱动单元3包括竖向移动电机31、竖向移动滑轨32、转动电机33和转动轴34，所述转动电机33滑动设置在竖向移动滑轨32上，所述竖向移动电机31的输出轴与转动电机33连接，所述转动轴34与转动电机33的输出轴连接，所述转轴与切换安装板2的中心相连接。
[0044]
所述切换安装板2上设有安装孔21，所述快切下喷头5固定在安装孔21内，所述快切下喷头5的卷簧筒结构包括内侧固定端51和外侧松紧端52，所述内侧固定端51与安装孔21的底边相固定，所述外侧松紧端52连接有拉紧条53，所述切换安装板2上安装孔21的侧面设有导向槽22，所述导向槽22与拉紧条53位置相对应，所述拉紧条53延伸进入导向槽22内，所述卷簧驱动单元4通过驱动拉紧条53在导向槽22内滑动以调节快切下喷头5的松紧程度。
[0045]
卷簧筒的内侧为固定端，当外侧面拉紧时，由于内侧固定，卷簧筒呈收紧的趋势，从而使得外直径变小，进而便于快切下喷头5快速嵌入固定上喷头1内。
[0046]
所述安装孔21的底部固定有环形的凸板23，所述凸板23的内侧边上固定有定位插柱231，所述快切下喷头5的外侧松紧端52的底边设有定位插槽511，所述定位插柱231嵌入定位插槽511内。所述环形的凸板23起到支撑固定快切下喷头5的作用，所述定位插柱231和定位插槽511的相配合从而对内侧固定端51进行固定。
[0047]
所述快切下喷头5包括上圆筒部54和下锥台部55，所述安装孔21与下锥台部55的形状相适应，所述上圆筒部54嵌入固定上喷头1内，所述拉紧条53位于上圆筒部54的底边。
[0048]
所述拉紧条53的末端设有高密度质量块56，所述卷簧驱动单元4用于驱动快切下喷头5旋转，高密度质量块56在离心力的作用下拉紧拉紧条53，进而改变快切下喷头5的外直径。快切下喷头5在高速自转下，高密度质量块56沿着导向槽22远离圆心移动，拉紧卷簧，从而使得喷头直径变小。
[0049]
如图4，本实施例中，在卷簧驱动单元4不施加外力时，快切下喷头5此时外径最大，拉紧条53靠近快切下喷头5的部分弯曲一段距离。
[0050]
所述切换安装板2上设有安装槽24，所述安装槽24内设有自转圆筒25，所述自转圆筒25的内部形成所述安装孔21，所述导向槽22设置在自转圆筒25的侧面上，所述自转圆筒25的外侧面和安装槽24的内侧面之间设有转动轴34承26，所述自转圆筒25的外侧面套设有转动齿轮27，所述卷簧驱动单元4包括自转电机41，所述自转电机41的输出轴与转动齿轮27通过齿轮相啮合。自转电机41通过转动齿轮27带动自转圆筒25进行高速转动，此时快切下喷头5位于自转圆筒25内，同样也进行高速自转，而高密度质量块56在离心力的作用下沿导向槽22滑动，进而拉紧卷簧。
[0051]
本实施例中，自转圆筒25的外侧面设有两个转动轴34承26，转动轴34承26的外圈套与切换安装板2固定，转动轴34承26的内圈套与自转圆筒25相固定，转动齿轮27位于两个转动轴34承26之间，自转电机41固定在切换安装板2的底面，自转电机41的输出轴向上延伸，自转电机41的输出轴上设置齿轮与转动齿轮27啮合。
[0052]
本实施例中，多个快切下喷头5的直径可以设置为相同或不同，不同直径的喷头设置时，静电纺丝装置不仅可以快速切换新的快切下喷头5，同时还可以生产不同直径的纺丝纤维。
[0053]
本实施例中，使用的是单一固定上喷头1进行纺丝。
[0054]
本发明的另一种实施方式，设置多个固定上喷头1，多个快切下喷头5分组设置，每组的快切下喷头5数量能够与多个固定上喷头1相对应，从而使用时能够同时进行多个喷头的静电纺丝。
[0055]
实施例2
[0056]
请参阅图7，本实施例公开了一种纺丝喷头快速切换的静电纺丝装置，与实施例1
不同的点是，所述卷簧驱动单元为牵引气缸42，所述牵引气缸42位于导向槽22内，所述牵引气缸42的输出轴与拉紧条53的末端相连接。牵引气缸42收缩和伸长能够直接牵引快切下喷头5的卷簧筒结构进行收紧和放松。
[0057]
实施例3
[0058]
请参阅图8，本实施例公开了一种纺丝喷头快速切换的静电纺丝装置，与实施例1不同的点是，所述卷簧驱动单元为电磁铁43，所述电磁铁43上设有缠绕有导电绕组44，所述拉紧条53的末端固定有拉紧磁铁57。导电绕组44通电之后，电磁铁43产生磁场，与拉紧磁铁57相互吸引从而拉紧条53卷簧，使得快切下喷头5收缩，导电绕组44短电之后电磁铁43失去磁场，快切下喷头5直径增大，以使得快切下喷头5紧贴固定上喷头1的内侧面。
[0059]
本实施例中，可以通过控制导电绕组44通电电流的大小，来控制卷簧的收紧程度。
[0060]
实施例4
[0061]
请参阅图9-10，本实施例公开了一种纺丝喷头快速切换的静电纺丝装置，与实施例1不同的点是，多个所述快切下喷头5在切换安装板2上呈阵列分布，所述切换驱动单元包括竖向移动电机31、竖向移动滑轨32、横向电机35、横向移动滑轨36和连接块37，所述横向移动滑轨36上滑动设置在竖向移动滑轨32上，所述连接块37滑动设置在横向移动滑轨36上，所述横向电机35的输出轴与连接块37连接。
[0062]
竖向移动电机31与转动电机33或横向移动滑轨36的组合配合不同的快切下喷头5分布方式，便于更换快切下喷头5。
[0063]
以实施例1为例，本发明使用过程如下：
[0064]
初始状态，固定上喷头1与一个快切下喷头5相配合；
[0065]
当该快切下喷头5堵塞或者要更换不同内直径的快切下喷头5时，竖向移动电机31带动切换安装板2下移，该快切下喷头5与固定上喷头1脱离，转动电机33转动，切换安装板2上新的快切下喷头5转动至固定上喷头1下方；
[0066]
自转电机41工作，使得快切下喷头5高速自转，高密度质量块56沿着导向槽22远离圆心移动，拉紧卷簧，从而使得快切下喷头5外直径变小；
[0067]
竖向移动电机31带动切换安装板2上移，快切下喷头5嵌入固定上喷头1内；
[0068]
自转电机41停止工作，快切下喷头5恢复原来的直径，使得快切下喷头5的外直径与固定上喷头1的内侧面相紧贴，继续静电纺丝。
[0069]
本发明中，快切下喷头5为卷簧筒结构，卷簧筒在卷簧驱动单元4的调节下，可以实现不同程度的松紧，卷簧筒收紧后，外直径的大小结构变小，使得快切下喷头5能够嵌入固定上喷头1，之后卷簧驱动单元4控制卷簧筒放松，快切下喷头5的外直径增大，从而使得快切下喷头5外侧面能够与固定上喷头1的内侧壁相紧贴，配合切换安装板2，能够快速完成不同快切下喷头5的切换，节省了喷头更换时间，有效的提高了静电纺丝效率。
[0070]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
或“包含
……”
限定的
要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
[0071]
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。