[发明专利]一种便携式熔体静电纺丝装置

权利要求书

1.一种便携式熔体静电纺丝装置，其特征在于主体结构由喷丝部分、手柄部分、低压导线和高压导线组成；喷丝部分的主体结构包括套筒、顶丝、纺丝喷头、加热棒、导柱、导线槽、内隔离保护套、外隔离保护套和高压电极；管状结构的套筒通过三个等间距式设置的顶丝与纺丝喷头连接，其中一个顶丝为中空结构，纺丝喷头的中心设置有圆柱形结构的加热棒，纺丝喷头和加热棒的后端与设置在套筒内部的导柱连接，套筒的外表面下部开设有导线槽，套筒的外围套设有管状结构的内隔离保护套，内隔离保护套的外围套设有外隔离保护套，内隔离保护套与外隔离保护套之间设置有圆环形结构的高压电极；手柄部分的主体结构包括外壳、电源模块、电源线、高压静电模块、电机、扇叶、进气孔、加热丝、调节开关、滚轮支架、上滚轮和下滚轮；内空式结构的外壳的内部底端设置有电源模块，电源模块的一端与伸出外壳的电源线连接，电源模块的另一端与设置在外壳内部的高压静电模块连接，高压静电模块与电机连接，电机与扇叶连接，电机处外壳的侧壁开设有进气孔，外壳内扇叶的上方设置有阵列排布的加热丝，加热丝处外壳的侧壁设置有调节开关，外壳的上部外侧通过滚轮支架分别与上滚轮和下滚轮连接；套筒和内隔离保护套的后端均伸入外壳内分别与外壳的内壁连接，外隔离保护套的后端与外壳的外壁连接，套筒的圆柱端与纺丝喷头和导柱的圆柱端之间的空隙为一号环形腔，内隔离保护套与外隔离保护套之间的空隙为二号环形腔，内隔离保护套与高压电极之间的空隙为三号环形腔，内隔离保护套与外壳之间的空隙为四号环形腔，套筒的锥形端与纺丝喷头的锥形端之间的空隙为锥形腔，低压导线从电源模块引出，穿过导线槽和中空的顶丝后与加热棒连接，高压导线从高压静电模块引出，穿过二号环形腔后与高压电极连接。

2.根据权利要求1所述的便携式熔体静电纺丝装置，其特征在于套筒的后端为圆柱形，前端为内圆锥形；纺丝喷头的前端为外圆锥形，后端为圆柱形，导柱的前端为圆柱形，后端为圆锥形，纺丝喷头圆柱端的直径与导柱圆柱端的直径相同，导柱为管状料棒提供导向作用；导线槽用于容纳和固定低压导线；内隔离保护套的内径与套筒的外径相同，内隔离保护套具有隔热和绝缘作用，能够保护人员和设备安全；外隔离保护套的前端为圆弧倒角设计并伸出纺丝喷头的前端2-20mm，具有隔离静电的作用，能够保护人员安全；高压电极的外径与外隔离保护套的内径相同；导柱、内隔离保护套和外隔离保护套均为隔热绝缘材料，包括陶瓷、聚四氟乙烯和聚醚醚酮；电源模块对市电进行交直流转换和降压处理；电源线能够与市电或锂电池连接；电机为高速电机；进气孔是空气进入外壳的通道；加热丝为热电阻加热丝；调节开关能够调节气流的流速和温度，静电电压，加热丝的温度以及上滚轮和下滚轮的转速；上滚轮和下滚轮为凹轮，上滚轮和下滚轮由外接电机带动，外接电机的导线与低压导线连接。

3.根据权利要求1所述的便携式熔体静电纺丝装置，其特征在于使用时，将电源线与市电连接，电机带动扇叶高速旋转，产生向上的气流，气流经过加热丝的加热后成为热气流，根据设定的纺丝参数，通过调节开关调节并控制热气流的温度和速度，热气流经由四号环形腔依次进入二号环形腔和三号环形腔中呈环形分布，最终从纺丝喷头的前端喷出；同时，将便于储存和携带的由聚合物原料挤出或注射成型的管状料棒送入上滚轮与下滚轮的凹面之间，管状料棒的外径与套筒圆柱端的内径相同，管状料棒被上滚轮和下滚轮的凹面夹紧并被送入套筒，通过调节开关调节上滚轮和下滚轮的转速来调节管状料棒进入套筒的速度，管状棒料到达导柱处在导柱的导向作用下进入一号环形腔，在此之前，加热棒已通电并加热纺丝喷头，到达纺丝喷头处的管状料棒被加热熔融成熔体，熔体在后端管状棒料的前进推动下进入锥形腔，最终在纺丝喷头的锥面尖端形成环形均匀分布，由于导柱的隔热绝缘作用，管状料棒在纺丝喷头后端的部分不会被加热，仍然处于固态；高压电极在高压静电模块的作用下带高压静电，通过调节开关调节静电电压至设定的数值，高压电极与纺丝喷头之间形成高压电场，纺丝喷头的锥面尖端处的熔体在高压电场作用下形成数十个均匀分布射流，环形分布的热气流带动射流向前喷出，使射流形成强烈鞭动效应，射流在鞭动和拉伸作用下被进一步拉伸形成超细纤维，实现超细纤维的批量化制备，转动手柄部分能够实现任意物体表面任意方向的超细纤维喷涂和沉积。