本發(fā)明涉及靜電紡絲技術(shù)，特別是一種龍卷風(fēng)式靜電紡絲噴頭。

背景技術(shù)：

靜電紡絲是一種近年來發(fā)展較快的納米纖維制備方法，通過該方法獲得的納米纖維具有一系列優(yōu)良的性能，例如超高的比表面積、良好的靈敏度、生物相溶性等，可用于制造傳感器、藥物載體、人造血管、過濾材料等產(chǎn)品，在化工、醫(yī)療、環(huán)保、快速消費(fèi)品等領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。

靜電紡絲原通常使用按配方混合好的聚合物溶液和熔體作為原材料，在特定的裝置中進(jìn)行。該裝置一般由原料注入設(shè)備、高壓電源、噴射裝置和接收裝置幾部分組成。噴射裝置和接收裝置分別接高壓電源正負(fù)極。原料以液滴形式注入噴射裝置，在高壓電場(chǎng)作用下于噴射裝置出口處形成泰勒錐，當(dāng)電場(chǎng)力作用大于泰勒錐表面張力時(shí)，泰勒錐尖端形成噴射細(xì)流。帶電細(xì)流在電場(chǎng)力作用下落向接收裝置，同時(shí)溶劑蒸發(fā)，最終在接收裝置上纏繞，形成納米纖維氈。

盡管納米纖維性能優(yōu)良，但靜電紡絲低下的生產(chǎn)效率嚴(yán)重制約了這一技術(shù)在市場(chǎng)上的推廣應(yīng)用。目前靜電紡絲噴頭主要分為有針和無針兩類。使用針頭作為噴射裝置可以獲得形狀良好的泰勒錐，但針頭易堵塞；多針頭有利于提高效率，但多針頭間電場(chǎng)互相干擾，影響納米纖維質(zhì)量。無針噴頭是靜電紡絲設(shè)備發(fā)展的方向，通過一次性產(chǎn)生多個(gè)泰勒錐或微液滴來提高納米纖維生產(chǎn)效率，然而自由液面無針噴頭生成的納米纖維不易控制方向。此外，液滴形成速率也直接影響電紡絲效率，同一時(shí)刻泰勒錐或微液滴越多，形成的纖維也越多。以往研究中，用目篩或網(wǎng)孔等結(jié)構(gòu)來獲取微液滴，容易堵塞，清洗不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種龍卷風(fēng)式靜電紡絲噴頭，以滿足提高靜電紡絲效率、控制出絲方向、便于清洗的需求。

本發(fā)明的構(gòu)思是：該靜電紡絲噴頭主要由錐形外殼、外殼封蓋、錐螺桿、螺桿密封圈、螺桿驅(qū)動(dòng)裝置、推進(jìn)裝置、供氣裝置、高壓電源、接收裝置幾部分組成。錐形外殼側(cè)面開有溶液進(jìn)料口。配置好的溶液通過推進(jìn)裝置按一定速度注入錐形外殼中。錐形外殼與外殼封蓋通過螺釘連接。錐螺桿置于錐形外殼中。驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)錐螺桿旋轉(zhuǎn)。外殼封蓋上開有氣孔，供氣裝置通過管路、氣孔將氣體注入錐形外殼。

液滴注入錐形外殼后，錐螺桿高速轉(zhuǎn)動(dòng)，錐形外殼內(nèi)腔形成類似于龍卷風(fēng)的氣流，在氣流作用下，液滴與液滴之間，液滴與噴嘴內(nèi)腔內(nèi)壁之間發(fā)生反復(fù)碰撞，破裂成為尺寸更小的微液滴，即將注入的液體霧化，同時(shí)打開氣閥，高壓氣體通過管路、氣孔進(jìn)入錐形外殼內(nèi)腔，將微液滴由錐形外殼底端開孔噴出，在電場(chǎng)力及高壓氣體作用下，微液滴被拉伸成為納米纖維，收集到噴頭下端的接收裝置上。

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種龍卷風(fēng)式靜電紡絲噴頭，包括一個(gè)錐形外殼、一個(gè)錐螺桿、一個(gè)外殼封蓋、一個(gè)螺桿密封圈、一套螺桿驅(qū)動(dòng)裝置、一套推進(jìn)裝置、一套供氣裝置、一套高壓電源、一個(gè)接收裝置。所述錐形外殼側(cè)面開有孔，與所述推進(jìn)裝置連接；所述推進(jìn)裝置中裝有配置好的溶液；所述錐形外殼底端為開口圓柱體，便于控制出絲方向；所述錐形外殼頂端開有六個(gè)螺紋孔；所述外殼封蓋為臺(tái)階形，下邊沿處開有六個(gè)孔，通過螺釘將所述外殼封蓋安裝到所述錐形外殼上；所述外殼封蓋頂端開有六個(gè)氣孔，氣孔通過管路連接到所述供氣裝置上；外殼封蓋頂端還開有所述錐螺桿安裝孔及所述螺桿密封圈安裝孔；所述錐螺桿上端為圓柱體安裝桿，中間為臺(tái)階面，下端為帶葉片的錐螺桿；所述錐螺桿的圓柱體安裝桿穿過所述外殼封蓋上的錐螺桿安裝孔與所述驅(qū)動(dòng)裝置連接；所述錐螺桿在所述驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)下高速轉(zhuǎn)動(dòng)；所述螺桿密封圈安裝在所述外殼封蓋上，確保所述錐螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)密封；所述高壓電源正極與所述錐形外殼連接，負(fù)極與所述接收裝置連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)通過錐螺桿高速旋轉(zhuǎn)，將推進(jìn)裝置輸入液滴分離成若干微小帶電液滴，同時(shí)紡出大量納米纖維；

(2)輸入高壓氣體，同時(shí)將大量微液滴快速排出錐形外殼，提高紡絲效率；

(3)錐形外殼底端設(shè)計(jì)成圓柱形，避免微液滴在排出時(shí)成傘狀噴射，有利于控制紡絲方向；

4)錐形外殼與外殼封蓋設(shè)計(jì)為可拆卸式，便于清洗；

5)外殼封蓋頂部高壓氣體進(jìn)氣孔布置在一個(gè)環(huán)上，使得錐形外殼內(nèi)腔氣體流向均勻，微液體噴出時(shí)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中錐形外殼示意圖。

圖3是圖1中錐螺桿示意圖。

圖4是圖1中外殼封蓋示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。

參見圖1～圖4，本龍卷風(fēng)式靜電紡絲噴頭特征在于：一種龍卷風(fēng)式靜電紡絲噴頭，包括一個(gè)錐形外殼(1)、一個(gè)錐螺桿(2)、一個(gè)外殼封蓋(10)、一個(gè)螺桿密封圈(8)、一套螺桿驅(qū)動(dòng)裝置(6)、一套推進(jìn)裝置(11)、一套供氣裝置(4)、一套高壓電源(15)、一個(gè)接收裝置(16)。其特征在于：所述錐形外殼(1)側(cè)面開有孔(12)，與所述推進(jìn)裝置(11)連接；所述推進(jìn)裝置(11)中裝有配置好的溶液；所述錐形外殼(1)底端為開口圓柱筒，便于控制出絲方向；所述錐形外殼(1)頂端開有六個(gè)螺紋孔；所述外殼封蓋(10)為臺(tái)階形，下邊沿處開有六個(gè)孔，通過螺釘將所述外殼封蓋(10)安裝到所述錐形外殼(1)上；所述外殼封蓋(10)頂端開有六個(gè)氣孔(9)，所述氣孔(9)通過管路連接到所述供氣裝置(4)上；外殼封蓋(10)頂端還開有所述錐螺桿(2)安裝孔及所述螺桿密封圈(8)安裝孔；所述錐螺桿(2)上端為圓柱體安裝桿，中間為臺(tái)階面，下端為帶葉片的錐螺桿；所述錐螺桿(2)的圓柱體安裝桿穿過所述外殼封蓋(10)上的錐螺桿安裝孔與所述驅(qū)動(dòng)裝置(6)連接；所述錐螺桿在所述驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)下高速轉(zhuǎn)動(dòng)；所述螺桿密封圈(8)安裝在所述外殼封蓋(10)上，確保所述錐螺桿(2)旋轉(zhuǎn)時(shí)密封；所述高壓電源(15)正極與所述錐形外殼(1)連接，負(fù)極與所述接收裝置(16)連接。

工作原理如下：

將本裝置安裝在靜電紡絲機(jī)上，錐形外殼(1)頂部有螺紋孔(13)，外殼封蓋(10)下端有安裝孔(14)，錐形外殼(1)與外殼封蓋(10)通過螺釘連接；錐螺桿(2)安裝在錐螺桿(2)內(nèi)腔，錐螺桿(2)穿過外殼封蓋(10)與驅(qū)動(dòng)裝置(6)連接，錐螺桿(2)與外殼封蓋(10)接觸處通過螺桿密封圈(8)密封；外殼封蓋(10)上有六個(gè)氣孔(9)；供氣裝置(4)通過氣閥(5)、氣孔(9)向錐形外殼(1)內(nèi)腔充入高壓氣體；高壓電源(15)正負(fù)極分別與錐形外殼(1)、接收裝置(16)連接，產(chǎn)生高壓電場(chǎng)。

高壓電源(15)上電，當(dāng)推進(jìn)裝置(11)通過孔(12)將溶液注入錐形外殼(1)內(nèi)腔時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置(6)帶動(dòng)錐螺桿(2)高速旋轉(zhuǎn)，在錐形外殼(1)內(nèi)腔內(nèi)形成類似于龍卷風(fēng)的氣流，氣流攪動(dòng)注入液滴發(fā)生反復(fù)旋轉(zhuǎn)、碰撞，使液滴破裂成為微米級(jí)小液滴，打開供氣裝置(4)，調(diào)節(jié)氣閥(5)，控制供氣速度，高壓氣體通過氣孔(9)注入錐形外殼(1)內(nèi)腔，將小液滴由錐形外殼(1)底端噴出，在高壓電場(chǎng)、高壓氣體作用下，小液滴被拉伸，溶劑揮發(fā)，形成納米纖維收集到接收裝置(16)上，錐形外殼(1)下端為開口圓柱筒形狀，避免小液滴噴出時(shí)發(fā)散，保持垂直向下的方向脫離錐形外殼(1)，從而控制紡絲方向。

錐螺桿(2)含有螺紋部分的錐度與錐形外殼(1)的一致，尖頭部分的錐度比錐形外殼(1)大。尖頭部分末端含有一個(gè)錐齒輪。

上述具體實(shí)施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落在本方面的保護(hù)范圍。