一种超细纤维空中喷洒装置

1.本发明涉及熔体静电纺丝设备技术领域，特别是涉及一种超细纤维空中喷洒装置。


背景技术：

2.石油资源分布和需求的不均衡性，促进了海上石油工业和石油运输业的快速发展，同时也增加了溢油事故的几率。海洋溢油污染成为海洋污染的主要类型，对海洋水生环境造成了极大的破坏，而溢油成为石油进入海洋的主要方式，如何对溢油事故进行有效的预防和处理成为治理海洋污染的关键所在。
3.因此，根据石油污染的具体情况，仔细选择处理方案对于有效处理海洋溢油是非常重要的。高分子材料制成的纤维毡具有高孔隙率、高比表面积和疏水亲油等特点，是理想的吸油材料；蓬松的纤维毡有利于提高吸油率，但是目前各海上石油钻井平台及船舶储备的吸油材料都是提前制备并储存的，为了缩小占地面积，大都经过了热压处理，严重影响了吸油倍率。其次，发生海洋溢油事故以后，溢油会在风、海流和波浪的作用下迅速扩散、漂移、分散及乳化，处理难度随时间增长而迅速增大，因此，在溢油发生初期就对油污进行吸附以控制其污染面积就尤为重要。利用船舶等工具将预制吸油材料在溢油海面上铺设速度较慢且存在加速溢油面积扩散的风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种超细纤维空中喷洒装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现在海洋溢油事故发生时及时起飞并大量生产吸收海洋溢油的纤维，实现海洋溢油及船舶油污的快速吸附处理。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种超细纤维空中喷洒装置，包括无人机，所述无人机底部固定安装有底座；所述底座上安装有驱动组件；
6.圆筒；所述圆筒顶部与所述驱动组件传动连接；所述圆筒底部还固定安装有喷洒组件；圆筒底部内壁还固定安装有电极圈；所述电极圈与高压静电发生模块电性连接；
7.所述喷洒组件包括喷头固定盘；所述喷头固定盘底面周向安装有若干个纺丝喷头。
8.所述圆筒外侧转动安装有轴承底托；所述轴承底托与固定支架内侧固定连接；所述固定支架顶端与所述底座固定连接。
9.所述驱动组件包括行星轮驱动电机；所述行星轮驱动电机固定安装在所述底座上；所述行星轮驱动电机的输出端贯穿所述底座及行星轮支架中心，且与太阳轮固定连接；所述太阳轮与至少三个行星轮相啮合；每一所述行星轮均限定于齿轮圈内，且每一所述行星轮均与所述齿轮圈的内齿啮合；每一所述行星轮分别安装在所述行星轮支架的一根支臂末端；
10.所述行星轮支架固定安装在所述底座上；所述齿轮圈固定安装在所述圆筒顶部。
11.任意相邻的两所述行星轮轴心距相同；所述行星轮通过滚动轴承安装在所述行星轮支架上；所述行星轮支架中部通过所述滚动轴承与所述行星轮驱动电机输出轴转动连接。
12.所述圆筒外侧通过滚针轴承与所述轴承底托转动连接。
13.所述喷头固定盘上方设置有挤出机；所述挤出机固定安装在固定支架底部；且所述挤出机关于所述圆筒对称设置有至少一组；所述挤出机出口处设置有针头；所述针头竖直向下设置，且与所述纺丝喷头顶端开设的流入口位置对应。
14.所述纺丝喷头和挤出机外侧均覆设有保温层。
15.所述纺丝喷头底部向外周向延伸形成有弧形凹面；所述纺丝喷头侧壁周向开设有若干流出口；所述流出口形成于所述弧形凹面上方。
16.所述圆筒由绝缘材料制成。
17.本发明公开了以下技术效果：本发明通过无人机在海洋溢油现场使用高分子材料实时制备超细纤维，并将超细纤维喷洒在海洋溢油海面区域，对海洋溢油进行及时吸附回收处理，方便存储，节省空间；其结构简单，质量较小，既节能又环保，能够配置在海洋钻井平台以及原油运输船等场所，一旦发现发生海洋溢油事故，无人机携带纤维发生装置迅速起飞到达事故现场，实现大规模超细纤维的及时制备，迅速对海洋溢油区域进行全面覆盖，吸附海洋溢油，在海洋溢油大规模扩散之前及时高效的控制海洋溢油。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为整体内部结构示意图；
20.图2为整体结构示意图；
21.图3为纺丝喷头结构示意图；
22.图4为驱动组件结构示意图。
23.其中，1、无人机；2、底座；3、固定支架；4、圆筒；5、行星轮驱动电机；6、滚动轴承；7、行星轮；8、滚针轴承；9、轴承底托；10、电极圈；11、高压静电发生模块；12、喷头固定盘；13、纺丝喷头；14、保温层；15、挤出机；16、针头；17、流入口；18、弧形凹面；19、射流；20、流出口；21、太阳轮；22、行星轮；23、齿轮圈；24、行星轮支架。
具体实施方式
24.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。
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
26.本发明提供一种超细纤维空中喷洒装置，包括无人机1，无人机1底部固定安装有底座2；底座2上安装有驱动组件；
27.圆筒4；圆筒4顶部与驱动组件传动连接；圆筒4底部还固定安装有喷洒组件；圆筒4底部内壁还固定安装有电极圈10；电极圈10与高压静电发生模块11电性连接；
28.喷洒组件包括喷头固定盘12；喷头固定盘12底面周向安装有若干个纺丝喷头13。
29.圆筒4外侧转动安装有轴承底托9；轴承底托9与固定支架3内侧固定连接；固定支架3顶端与底座2固定连接。
30.驱动组件包括行星轮驱动电机5；行星轮驱动电机5固定安装在底座2上；行星轮驱动电机5的输出端贯穿底座2及行星轮支架24中心，且与太阳轮21固定连接；太阳轮21与至少三个行星轮22相啮合；每一行星轮22均限定于齿轮圈23内，且每一行星轮22均与齿轮圈23的内齿啮合；每一行星轮22分别安装在行星轮支架24的一根支臂末端；
31.行星轮支架24固定安装在底座2上；齿轮圈23固定安装在圆筒4顶部。
32.任意相邻的两行星轮22轴心距相同；行星轮22通过滚动轴承6安装在行星轮支架24上；行星轮支架24中部通过滚动轴承6与行星轮驱动电机5输出轴转动连接。
33.圆筒4外侧通过滚针轴承8与轴承底托9转动连接。
34.喷头固定盘12上方设置有挤出机15；挤出机15固定安装在固定支架3底部；且挤出机15关于圆筒4对称设置有至少一组；挤出机15出口处设置有针头16；针头16竖直向下设置，且与纺丝喷头13顶端开设的流入口17位置对应。
35.纺丝喷头13和挤出机15外侧均覆设有保温层14。
36.纺丝喷头13底部向外周向延伸形成有弧形凹面18；纺丝喷头13侧壁周向开设有若干流出口20；流出口20形成于弧形凹面18上方。
37.在本发明的一个实施例中，驱动组件的行星轮驱动电机5驱动行星轮7中的太阳轮21转动，从而通过行星轮22带动齿轮圈23的转动，齿轮圈23与圆筒4顶部固连，圆筒4又与喷头固定盘12固连，从而带动喷头固定盘12转动，并控制转动速度；圆筒4由包括环氧树脂和聚四氟乙烯的绝缘材料制成，圆筒4垂直安装于固定支架3；电极圈10由导电材料制成；挤出机15将聚丙烯固体颗粒熔融塑化后变为熔体，持续为纺丝喷头13提供熔体。
38.进一步的，本实施案例涉及的熔体微分静电纺丝法和无人机技术相结合的超细纤维空中喷洒装置使用时，将挤出机15加热后，使挤出机15中的聚丙烯固体颗粒熔融塑化后变为熔体，由于挤出机15外侧有保温层14，所以能保持材料的熔体状态，分别打开行星轮驱动电机5和高压静电发生模块11，行星轮驱动电机5间歇性转动，通过驱动太阳轮21转动带动圆筒4转动，从而带动喷头固定盘12旋转，从而使纺丝喷头13绕圆筒4的中心公转，当纺丝喷头13转动到针头16正下方时，熔体由针头16通过流入口17迅速流入纺丝喷头13中，由于纺丝喷头13外侧有保温层14，所以能使材料保持熔体状态，随着喷头固定盘12的转动，熔体能迅速流入每个纺丝喷头13中，纺丝喷头13下端有数个流出口20，熔体在自身重力及压力作用下，自动从流出口20流出，高压静电发生模块11使得电极圈10带高压静电，该纺丝喷头13感应带电，由于电荷的尖端效应，尖端部位电荷密度较大，尖端附近的电场强度较强，粘附在纺丝喷头13底部环形尖端上的聚合物熔体被极化形成极化电荷，由于纺丝喷头13底部尖端为环形自由界面，射流19根部无位置限制且可在环形曲线上自由移动，因此，携带极化电荷的聚合物熔体在电场力作用下激发并分化形成多股射流19，射流19之间带同种电荷，
互相排斥使射流19发生微小横向位移，最终达到平衡状态即射流19数量一定且大小间隔均匀，射流19在自身重力以及无人机1螺旋桨转动形成的气流作用下，射流19高速向下喷出，固化形成纤维毡，落在溢油海面处，及时吸附海洋溢油，待行星轮驱动电机5带动该纺丝喷头13旋转一周后，行星轮驱动电机5机停止，待纺丝喷头13中的熔体公转一周即将耗尽时，行星轮驱动电机5再次启动，循环往复，保持纺丝喷头13中的熔体充足，形成连续不断的纤维，最后回收吸附海洋溢油后的纤维，挤压释放其中的海洋溢油回收再利用，及时高效的控制海洋溢油。
39.在本发明的一个实施例中，固定支架3包括挤出机15处圆形平台，固定支架3截面为h型结构。
40.在本发明的一个实施例中，挤出机15中还设有螺旋桨对材料进行搅拌，使熔体更加均匀。
41.在本发明的一个实施例中，针头16正上方设有螺杆，螺杆旋转使熔体通过针头缓慢流出，调节挤出机15中螺杆的转速控制熔体的流出速度。
42.在本发明的一个实施例中，纺丝喷头13最下端的弧形凹面18是为了使熔体在纺丝喷头13上分布均匀。
43.本发明提出将大规模超细纤维制备技术与无人机搭载技术结合，实现随时随地批量制备微纳米纤维并由无人机搭载纤维发生装置对海洋溢油表面进行垂直喷涂覆盖，此超细纤维对石油的吸油倍率可达到90g/g，可以及时高效的应对及控制海洋溢油事故。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。