一种溶液静电纺丝的供液装置的制作方法

本发明涉及静电纺丝领域，尤其是一种溶液静电纺丝的供液装置。

背景技术

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，纳米纤维由于具有很大的比表面积、特殊的表面效应等特性使得纳米纤维广泛用于过滤材料、生命科学、防护服装以及纳米传感器等领域；静电纺丝技术是生产纳米纤维最为简单、有效的方法之一，常见的静电纺丝法包括溶液静电纺丝法和熔体静电纺丝法，目前技术上比较成熟且应用较多的是溶液静电纺丝法，目前市面上常见的溶液静电纺丝设备多将纺丝液配置好后装入注射器中，然后通过注射器将纺丝液挤出，这种供液方式需要每次在纺丝液使用完之后进行停机补充，不仅操作起来麻烦，而且严重影响纺丝的效率，另外，在进行溶液静电纺丝研究的过程中，经常需要对纺丝液的浓度进行改变，以观察不同浓度下的纺丝情况，传统的供液装置需要不断的停机，并向注射器中加入各种浓度的手工配制的纺丝液，不仅影响了实验研究的速度，而且人工配制的纺丝液浓度可能存在较大误差，影响实验研究结果的准确性，再者，溶液静电纺丝的溶剂多为有毒的有机溶剂，会对配制纺丝液的操作人员健康产生威胁。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提供一种电子化控制的、可自动补充纺丝液、并且可自动配制不同浓度纺丝液的溶液静电纺丝的供液装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种溶液静电纺丝的供液装置，包括驱动单元、供液单元和控制单元；驱动单元包括左螺杆组、右螺杆组、左步进电机组、右步进电机组、推进板，所述左螺杆组和右螺杆组均包含前后设置的两个螺杆，左步进电机组和右步进电机组均包含前后设置的两个步进电机，左螺杆组的两个螺杆分别与左步进电机组的两个步进电机连接，右螺杆组的两个螺杆分别与右步进电机组的两个步进电机连接，推进板对应左螺杆组和右螺杆组设置左右两个，每个推进板上设有两个螺纹孔，同一螺杆组的两个螺杆分别穿过同一推进板的两个螺纹孔，并通过螺纹相互配合；供液单元包括左供液筒、右供液筒、分别安装在左供液筒和右供液筒内部的两个活塞、底端分别与两个活塞连接且顶端分别与左右两个推进板连接的活塞杆以及同时连接左供液筒出口和右供液筒出口的螺旋混合管，左供液筒左下角接有第一液体补充管，第一液体补充管上安装有只能向左供液筒侧开放的第一单向阀，右供液筒右下角接有第二液体补充管，第二液体补充管上安装有只能向右供液筒侧开放的第二单向阀；控制单元包括控制面板、限位开关、与控制面板、左步进电机组、右步进电机组、限位开关通信连接的控制器，限位开关的数量为4个，分别设置在左螺杆组和右螺杆组前侧螺杆的顶部以及左供液筒和右供液筒上沿的前侧。

与现有技术相比本发明实施方式所提供的一种溶液静电纺丝的供液装置的有益效果是，本发明采用两组步进电机驱动的精密螺杆带动两个供液筒进行供液，并在两个供液筒中分别装入浓缩纺丝液和纺丝溶剂，通过控制单元可以控制两组步进电机的转速和转速比，进而改变两个供液筒的供液速度和供液速度比，从而改变供液装置的供液量和纺丝液浓度，本发明设置于两个供液筒出口相连的螺旋混合管，可以保证来自两个供液筒的液体充分混合，保证纺丝液的均一性，本发明设置了与两个供液筒分别连接的带有单向阀的液体补充管，可在供液筒内的液体用完后通过步进电机反转带动活塞向上运动，抽取新的液体进行补充，本发明采用控制器、控制面板、限位开关组成的控制单元进行电子化控制，可精确的控制步进电机的转速和转速比，进而精确的控制供液量和纺丝液浓度，限位开关让控制单元可以在推进板到达极限位置时第一时间做出纺丝液补充或停止补充的反应，响应速度快，控制精度高。

优选的，上述的一种溶液静电纺丝的供液装置，还包括水平设置的上固定板和下固定板，上固定板和下固定板通过支柱连接，左步进电机组、右步进电机组、左供液筒、右供液筒均固定设置在下固定板的上表面，下固定板四角处设有4个安装孔，上固定板上对应左螺杆组和右螺杆组的4个螺杆的位置处设置有4个通孔，左螺杆组和右螺杆组的4个螺杆顶部分别插入4个通孔中，控制器和控制面板固定设置在上固定板的上表面。

其有益效果是，上固定板和下固定板的设置不仅可以起到对各组件的支撑和保护作用，还可以将左螺杆组和右螺杆组进行精准的定位，保证左螺杆组和右螺杆组与推进板的精密配合，使推进板能沿着左螺杆组和右螺杆组稳定的上下推进。

优选的，上述的一种溶液静电纺丝的供液装置，螺旋混合管为螺旋状的中空金属管，螺旋圈数为1-10圈。

其有益效果是，通过设置螺旋状的螺旋混合管，可以使从左供液筒和右供液筒中挤出的液体进行充分均匀的混合，保证纺丝液的均一性。

优选的，上述的一种溶液静电纺丝的供液装置，螺旋混合管底部还安装有料液分布器，料液分布器为中空的圆盘结构，顶部与螺旋混合管底端连通，底部设有静电纺丝喷头接口。

其有益效果是，可以在料液分布器底部安装多个静电纺丝喷头，提升纺丝效率，料液分布器的中空圆盘结构可使内部的纺丝液均匀的分布，并均匀的输送给各个静电纺丝喷头，保障各静电纺丝喷头的正常工作。

优选的，上述的一种溶液静电纺丝的供液装置，控制面板上设有显示屏和控制按键，显示屏显示左步进电机组的转速、右步进电机组的转速以及左步进电机组和右步进电机组的转速比例。

其有益效果是，通过显示屏可方便的观察左步进电机组的转速、右步进电机组的转速和转速比，进而了解纺丝液的供给速度和混合浓度，通过控制按键可直接对左步进电机组的转速、右步进电机组的转速以及两步进电机组的转速比进行调节，实现纺丝液供给速度和纺丝液浓度的控制。

优选的，所述左步进电机组的两个步进电机同步运作，所述右步进电机组的两个步进电机同步运作。

其有益效果是，左步进电机组和右步进电机组各自的两个电机同步运作，可以保证左右两个推进板各自独立运动，并且时刻保持水平。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明示意图；

图2为本发明主视图；

图3为本发明右视图；

图4为本发明俯视图；

图5为图1中a区域的局部放大示意图；

图6为本发明卸去活塞杆部分的示意图；

图7为本发明活塞杆部分的示意图；

图8为本发明控制面板的结构示意图。

图中1.控制面板，2.上固定板，3.支柱，4.活塞杆，5.右步进电机组，6.第二液体补充管，7.第二单向阀，8.安装孔，9.螺旋混合管，10.料液分布器，11.左步进电机组，12.下固定板，13.左供液筒，14.左螺杆组，15.推进板，16.限位开关，17.右螺杆组，18.右供液筒，19.控制器，20.第一单向阀，21.第一液体补充管，22.螺纹孔，23.活塞，24.显示屏，25.启动按钮，26.混合比例增加键，27.混合比例减小键，28.供液速度增加键，29.供液速度减小键。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的具体结构、工作原理的内容，下面结合附图对本发明做进一步的说明，但是以下实施例仅用于说明本发明，不用来限制本发明的范围。对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据此附图和实施例获得其他的实施例，都属于本发明的保护范围。

一种溶液静电纺丝的供液装置，包括驱动单元、供液单元和控制单元，其中，驱动单元包括左螺杆组14、右螺杆组17、左步进电机组11、右步进电机组5、推进板15，所述左螺杆组14和右螺杆组17均包含前后设置的两个螺杆，左步进电机组11和右步进电机组5均包含前后设置的两个步进电机，左螺杆组14的两个螺杆分别与左步进电机组11的两个步进电机连接，右螺杆组17的两个螺杆分别与右步进电机组5的两个步进电机连接，推进板15对应左螺杆组14和右螺杆组17设置左右两个，每个推进板15上设有两个螺纹孔，同一螺杆组的两个螺杆分别穿过同一推进板15的两个螺纹孔，并通过螺纹相互配合；供液单元包括左供液筒13、右供液筒18、分别安装在左供液筒13和右供液筒18内部的两个活塞23、底端分别与两个活塞23连接且顶端分别与左右两个推进板15连接的活塞杆4以及同时连接左供液筒13出口和右供液筒18出口的螺旋混合管9，左供液筒13左下角接有第一液体补充管21，第一液体补充管21上安装有只能向左供液筒13侧开放的第一单向阀20，右供液筒18右下角接有第二液体补充管6，第二液体补充管6上安装有只能向右供液筒18侧开放的第二单向阀7；控制单元包括控制面板1、限位开关16、与控制面板1、左步进电机组11、右步进电机组5、限位开关16通信连接的控制器19，限位开关16的数量为4个，分别设置在左螺杆组14和右螺杆组17前侧螺杆的顶部以及左供液筒13和右供液筒18上沿的前侧。

在本实施例中，上述的一种溶液静电纺丝的供液装置，还包括水平设置的上固定板2和下固定板12，上固定板2和下固定板12通过支柱3连接，左步进电机组11、右步进电机组5、左供液筒13、右供液筒18均固定设置在下固定板12的上表面，下固定板12四角处设有4个安装孔8，上固定板2上对应左螺杆组14和右螺杆组17的4个螺杆的位置处设置有4个通孔，左螺杆组14和右螺杆组17的4个螺杆顶部分别插入4个通孔中，控制器19和控制面板1固定设置在上固定板2的上表面。

在本实施例中，上述的一种溶液静电纺丝的供液装置，螺旋混合管9为螺旋状的中空金属管，螺旋圈数为4圈。

在本实施例中，上述的一种溶液静电纺丝的供液装置，螺旋混合管9底部还安装有料液分布器10，料液分布器10为中空的圆盘结构，顶部与螺旋混合管9底端连通，底部设有静电纺丝喷头接口。

在本实施例中，上述的一种溶液静电纺丝的供液装置，控制面板1上设有显示屏24和控制按键，显示屏24显示左步进电机组11的转速、右步进电机组5的转速以及左步进电机组11和右步进电机组5的转速比例，以附图8中附图标记25～29表示各控制按键，其中：启动按钮25、混合比例增加键26、混合比例减小键27、供液速度增加键28、供液速度减小键29。

在本实施例中，所述左步进电机组11的两个步进电机同步运作，所述右步进电机组5的两个步进电机同步运作。

本发明使用时，通过安装孔8将供液装置安装在工作位置，将第一液体补充管21和第二液体补充管6分别与浓缩纺丝液储罐和纺丝溶剂储罐连接，接通电源后通过控制面板1上的混合比例增加键26和混合比例减小键27调节左步进电机组11和右步进电机组5的转速比，进而实现两种液体的混合比例的控制，进而控制纺丝液的浓度，通过供液速度增加键28和供液速度减小键29对左步进电机组11和右步进电机组5的转速进行等比例调节实现供液速度的控制，调节好纺丝液浓度和供液速度后，按下控制面板1上的启动按钮25，左步进电机组11驱动左螺杆组14转动，带动左供液筒13中的活塞23向下推进，将左供液筒13中的浓缩纺丝液挤出，右步进电机组5驱动右螺杆组17转动，带动右供液筒18中的活塞23向下推进，将右供液筒18中的纺丝溶剂挤出，浓缩纺丝液和纺丝溶剂在螺旋混合管9中混合后，经料液分布器10分配给每个静电纺丝喷头，静电纺丝喷头将混合后的纺丝液挤出进行纺丝，随着左供液筒13和右供液筒18中液体的挤出，两个供液筒中的推进板15不断向下运动，当某一个供液筒内的推进板15下降到下临界位置时，推进板15会触动相应的供液筒上沿前侧的限位开关16，该限位开关16向控制器19发送电信号，控制器19接收该电信号后，立即控制相应的步进电机组反向转动，带动相应的螺杆组反向转动，使该供液筒内的活塞向上运动，通过相应的液体补充管抽取液体进行补充，同时控制器19控制另一步进电机组停止转动，暂停供液，当进行液体补充的供液筒中的推进板15上升到上临街位置时，推进板15会触动相应的螺杆组顶部的限位开关16，该限位开关16向控制器19发送电信号，控制器19接收该电信号后，立即控制相应的步进电机组停止转动，完成该供液筒的液体补充，短暂停顿2秒钟后，控制器19重新控制左步进电机组11和右步进电机组5按照设定转速和转速比转动，继续进行静电纺丝的供液操作。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。