一种有线与无线测温结合式离心熔体静电纺丝装置的制作方法

本发明属于纺丝领域和机械领域，涉及一种有线与无线测温结合式离心熔体静电纺丝装置。

背景技术：

离心静电纺丝是纺丝领域最近十几年迅猛发展起来的高效纺丝方法，它结合了离心纺丝和静电纺丝方法的优势，同时将两种方法的装置融合在一起，成为一种高效的制备性能良好纤维的纺丝方法。根据纺丝原材料的状态，离心静电纺丝分为离心溶液静电纺丝和离心熔体静电纺丝。离心熔体静电纺丝能够直接采用固体纺丝原材料直接进行熔融纺丝，同时其装置在常规离心静电纺丝装置的基础上增添了加热部件和控温部件。其装置同时结合了高压电源、驱动电机和高温加热部件，装置更加复杂，对装置的安全性要求更高。

另外，熔体纺丝的关键和困难点就是如何精确的测温，并且精确的控制温度。现在常用的测温方法主要有两种，有线测温和红外无线测温。在早期的关于离心熔体静电纺丝的专利中CN104088024A，一种新型的离心熔体静电纺丝装置以及CN103215662A，一种间断式离心熔体静电纺丝装置都采用的是红外无线测温。红外无线测温装置比较安全，但同时存在测温误差较大，反馈温度滞后的问题。另外一种测温方式是采用有线热电偶的测温方式，在专利CN103215664A，一种离心式静电纺丝装置采用的有线热电偶测温方式。这种方式反馈温度较快，静态测温时比较准确，但在离心熔体静电纺丝装置中，由于有线热电偶是与高速旋转部件接触的，所以在动态测温时有线热电偶存在测温误差大，有线热电偶测温时摩擦会引起电线铰断的安全问题。

离心熔体静电纺丝装置是对动态旋转纺丝部件进行实时的测温。如何将复杂的离心熔体静电纺丝装置简易化，将有线测温与无线测温相结合，将动态测温转换为相对静态测温，成为本发明的关键点，也是纺丝工业化未来前进的重要一步。

技术实现要素：

本发明提出一种有线与无线测温结合式离心熔体静电纺丝装置，主要包括温控箱、收集圈、高压发生器、电磁加热圈、螺钉式有线热电偶、无线测温传感器、旋转甩盘、旋转甩盘端盖、纺丝针头、绝缘隔板、驱动电机、变频器、支架台。其中所述的旋转甩盘端盖上端中央位置设有固定盒，用螺钉固定。下端非中央位置设有深入式固定环。其中所述的固定盒的一面开设有固定盒通线孔，固定盒用来盛装固定无线测温传感器。其中所述的深入式固定环用来拧入螺钉式有线热电偶探头端，螺钉式热电偶的探头高度正好位于所需测温部件的位置。螺钉式热电偶的另一端用来连接无线测温传感器。旋转甩盘端盖上的所有部件与旋转甩盘同步旋转。其中所述的温控箱通过电线连接电磁加热圈，然后以无线方式接收无线测温传感器反馈的温度信号，将动态测温转换为测温装置与纺丝装置同步旋转的相对静态测温。其中所述的高压发生器正极连接到收集圈上，收集圈放置于绝缘隔板上端，位于旋转甩盘四周。电磁加热圈位于绝缘隔板下端，电磁加热圈为环形状，中间为中空。变频器连接驱动电机，驱动电机通过电磁加热圈的中空位置连接旋转甩盘。旋转甩盘、旋转甩盘端盖、收集圈、绝缘隔板和电磁加热圈都位于支架台上。其中无线测温传感器、螺钉式有线热电偶和旋转甩盘端盖上的所有部件组成高效、精准的温度反馈系统。其中所述的旋转甩盘是能够均匀加热的超薄甩盘，旋转甩盘中央开设有凸起，凸起四周形成环形流道，环形流道的受热位置与电磁加热圈环形对应，因此材料受热快而且均匀。旋转甩盘四周均匀开设四个螺纹孔，用针头转换器能够连接不同规格的四个纺丝针头，保证了离心熔体静电纺丝的高效性。整套温度反馈系统将无线测温传感器与有线的螺钉式热电偶相结合，然后整套温度反馈系统和旋转甩盘同步旋转，将动态测温转为相对的静态测温。

这样的无线测温与有线测温相结合，其优势明显，1、彻底解决了离心熔体静电纺丝中精确测温的问题；2、整套纺丝装置安全高效，完全不存在热电偶电线铰断的问题。

附图说明

图1是本发明一种有线与无线测温结合式离心熔体静电纺丝装置结构示意图

图2是本发明中有线与无线测温结合的关键部位结构示意图

图3是本发明中旋转甩盘端盖的示意图

图4是本发明中旋转甩盘的示意图

图5是本发明中无线测温传感器的示意图

图中： 1-温控箱；2-收集圈；3-高压发生器；4-变频器；5-支架台；6-无线测温传感器；7-螺钉式有线热电偶；8-旋转甩盘端盖；9-旋转甩盘；10-可拆卸式纺丝针头；11-电磁加热圈；12-绝缘隔板；13-驱动电机；14-地线；15-深入式固定环；16-特制的固定盒；17-固定针头的螺纹孔；18-端盖上的加料孔；19-固定盒通线孔；20-旋转甩盘流道；21-无线测温传感器的接收端。

具体实施

以下将参照附图对本发明作进一步阐述。本发明提供一种有线与无线测温结合式离心熔体静电纺丝装置，如图1所示，主要包括温控箱1、收集圈2、高压电源3、变频器4、支架台5、无线测温传感器6、螺钉式有线热电偶7、特质的旋转甩盘端盖8、旋转甩盘9、纺丝针头10、电磁加热圈11、绝缘隔板12、驱动电机13、地线14。首先温控箱1与电磁加热圈12以有线方式连接，另外温控箱1以无线的方式接受无线测温传感器6反馈的温度信号。无线测温传感器6以有线方式与螺钉式有线热电偶7连接。然后无线测温传感器6和螺钉式有线热电偶7分别固定于旋转甩盘端盖8的不同位置。通过螺钉式有线热电偶8的测温探头能够实现接触式精准测温，再通过无线测温传感器6以无线方式将反馈的温度传输给温控箱1。这种采用有线接触式测温，并用无线传输温度信号的方式，能够使整套装置实现同步旋转。将动态测温转换相对静态测温，不仅避免了螺钉式有线热电偶7的铰断，而且测温更加精准。另外将高压电源3的正极连接在收集圈2上，变频器4控制驱动电机13，然后驱动电机13通过联轴器与旋转甩盘9连接。如图所示基本部件都固定于支架台6上，支架台接地线13。如图2中所示，无线测温传感器6固定于端盖上的固定盒内16，螺钉式有线热电偶7拧入于端盖上深入式固定环内15。如图3和图4所示，端盖上深入式固定环15和端盖上的加料孔18的位置与旋转甩盘流道20位置相对应，并未处于中央位置，并且旋转甩盘流道20的中央有圆环凸起来避免材料在此受热，这样的环形旋转甩盘流道与底部的电磁加热圈的环形圈对应，其作用是材料能够均匀受热，受热温度更加精准。旋转甩盘9四周均布四个固定纺丝针头的螺纹孔17，用来连接可拆卸式纺丝针头10，四个纺丝针头10保证了整套装置的高效性，整套装置能够拆卸，清洗起来更加方便。

开始离心静电纺丝时，先打开温控箱1将旋转甩盘9加热到所需温度，然后通过端盖上加料孔18加入纺丝原材料，等材料加热到设定温度，启动高压电源3，再启动变频器4开始纺丝。等纺丝完成以后，先关闭高压电源3再关闭变频器4，然后收集纤维，拆卸清理装置。