一種便於加電的非金屬轉軸的製作方法

2023-05-01 23:05:51

本發明涉及一種便於加電的非金屬轉軸，特別是一種用於旋轉式無針頭靜電紡絲髮射極的非金屬轉軸，屬於納米纖維製備領域。

背景技術：

納米纖維狹義上是指直徑在100nm以下的纖維，具有比表面積大、孔隙率高等特點，被廣泛應用於高效過濾材料、創傷敷料、組織工程、複合材料、電池電極及微納米器件等領域。

靜電紡絲是通過高壓直流電源產生的電場力拉伸聚合物溶液或熔體來製備納米纖維的方法，是製備納米纖維的最有效技術之一。目前，用於批量化生產納米纖維的靜電紡絲技術主要有兩種，即多針頭式和無針頭式，無針頭靜電紡絲技術是利用高壓電場在自由液體表面直接形成噴射流的紡絲方法，不存在針頭堵塞、針頭間相互靜電幹擾等問題，可大大提高靜電紡絲產量，因此，無針頭靜電紡絲技術得到深入研究與不斷發展，例如，轉輥式、旋轉圓盤、旋轉螺旋線圈、「金字塔型」、磁濺射法、氣泡法等，其中，具有不同形狀紡絲髮射極的旋轉式無針頭靜電紡絲裝置得到廣泛應用。目前大多數旋轉式無針頭靜電紡絲裝置都是金屬轉軸，通過電刷直接對金屬轉軸加電而使靜電紡絲髮射極帶電荷是目前常用的方法，但是，金屬轉軸加電後也發生電荷分布，產生的電場影響紡絲髮射極的電場，進而影響紡絲效果，同時，也會造成能源浪費。因此，使用非金屬轉軸實現旋轉式無針頭靜電紡絲具有重要意義，而如何為具有非金屬轉軸的旋轉式靜電紡絲髮射極加電且儘量減小對紡絲髮射極電場的影響是一個亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是，提供一種便於加電的非金屬轉軸，用於旋轉式無針頭靜電紡絲髮射極，以減小對電場的影響和能源浪費，並防止發生電線纏繞。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，一種便於加電的非金屬轉軸，包括支撐套管、支撐套管端蓋、中心軸、卡簧、軸承、固定環和軸承座。所述支撐套管為中空圓柱硬管，靜電紡絲髮射極套在所述支撐套管上，所述支撐套管上平行於軸線等間距開多個孔；所述支撐套管端蓋開有與所述支撐套管端面尺寸相同的圓槽，所述支撐套管兩端嵌入兩個所述支撐套管端蓋的圓槽中組成一體(統稱為輥筒)；所述中心軸穿入所述支撐套管和所述支撐套管端蓋組成的輥筒中，所述中心軸按軸段粗細分別定義為軸段1、軸段2、軸段3，所述中心軸中間最粗軸段1的兩端面正好與兩個所述支撐套管端蓋的端面平齊，用緊定螺釘將所述支撐套管端蓋與所述中心軸固定，所述中心軸一端(記作左端)軸段上開有鍵槽，另一端(記作右端)開有中心孔，靠近中心孔一側的所述支撐套管端蓋兩端面外側的軸段上分別開孔(分別記作孔1和孔2)，並均與中心孔相交；所述卡簧安裝在所述中心軸右端軸段2的軸肩處；所述軸承與所述中心軸軸段2配合，所述中心軸右端的軸承與所述卡簧接觸；所述固定環為一金屬環形薄片，尺寸與所述軸承外圈相同，並安裝在所述軸承與所述軸承座的配合接觸面上。

作為優選方案，所述支撐套管、支撐套管端蓋、中心軸、軸承座均為耐腐蝕、高強度的非金屬絕緣材料，以減少對靜電紡絲髮射極電場的影響。

作為優選方案，如果靜電紡絲髮射極為非連續單體結構，則所述支撐套管上平行於軸線開孔的個數N等於單體結構數量，如果靜電紡絲髮射極為連續結構(如螺旋結構)，則N等於1，且該孔儘量靠近右端支撐套管端蓋。

本發明便於加電的非金屬轉軸，關鍵是金屬導線的連接方法，具體步驟如下：將金屬導線一端與靜電紡絲髮射極連接，將金屬導線另一端從所述支撐套管上的小孔穿入到所述支撐套管內部，並將其從孔1穿入所述中心軸，從孔2引出，並將導線繫到所述卡簧的圓孔中；所述固定環在安裝前，將一金屬導線一端繫到所述固定環上，另一端從所述軸承座的軸承孔上方的小孔中穿出，然後再將所述固定環安裝在所述中心軸右端軸承與所述軸承座的配合接觸面上；這樣，直流高壓電源的電極夾在從軸承座穿出的導線上，便可以將電壓通過所述軸承、卡簧及與卡簧連接的導線傳到靜電紡絲髮射極上。

與現有具有金屬轉軸的旋轉式無針頭靜電紡絲裝置相比，本發明便於加電的非金屬轉軸由耐腐蝕、高強度的非金屬絕緣材料製成，應用于于旋轉式無針頭靜電紡絲髮射極的非金屬轉軸，能夠有效減小對靜電紡絲髮射極電場的影響和能源浪費，同時，金屬導線連接方法簡單、巧妙，有效避免了電線纏繞問題。

附圖說明

圖1為本發明便於加電的非金屬轉軸一種實施例的整體結構示意圖；

圖2為本發明便於加電的非金屬轉軸一種實施例的整體接線局部爆炸立體圖；

圖3為本發明便於加電的非金屬轉軸一種實施例的支撐套管端蓋零件圖；

圖4為本發明便於加電的非金屬轉軸一種實施例靜電紡絲髮射極為非連續單體結構的局部爆炸接線示意圖；

圖5為本發明便於加電的非金屬轉軸一種實施例靜電紡絲髮射極為連續結構的局部爆炸接線示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及其附圖進一步敘述本發明：

本發明提供了一種便於加電的非金屬轉軸(參見圖1～3)，包括支撐套管11、支撐套管端蓋21、中心軸31、卡簧41、軸承51、固定環61和軸承座71。

所述支撐套管11、支撐套管端蓋21、中心軸31、軸承座71均為耐腐蝕、高強度的非金屬絕緣材料(如PTFE、PP等)，所述支撐套管11為中空圓柱硬管，靜電紡絲髮射極套在所述支撐套管11上，所述支撐套管11外徑與靜電紡絲髮射極的內徑相等，所述支撐套管上平行於軸線等間距開多個孔；所述支撐套管端蓋21開有與所述支撐套管11端面尺寸相同的圓槽，所述支撐套管11兩端嵌入兩個所述支撐套管端蓋21的圓槽中組成一體(統稱為輥筒)；所述中心軸31穿入所述支撐套管11和所述支撐套管端蓋21組成的輥筒中，所述中心軸31按軸段粗細分別定義為軸段1、軸段2、軸段3，所述中心軸31中間最粗軸段1的兩端面正好與兩個所述支撐套管端蓋21的端面平齊，用緊定螺釘將所述支撐套管端蓋21與所述中心軸31固定，所述中心軸31一端(記作左端)軸段上開有鍵槽，另一端(記作右端)開有中心孔，靠近中心孔一側的所述支撐套管端蓋21兩端面外側的軸段上分別開孔(分別記作孔1和孔2)，並均與中心孔相交；所述卡簧41安裝在所述中心軸31右端軸段2的軸肩處；所述軸承51與所述中心軸31軸段2配合，所述中心軸31右端的軸承51與所述卡簧41接觸；所述固定環61為一金屬環形薄片，尺寸與所述軸承51外圈相同，並安裝在所述軸承51與所述軸承座71的配合接觸面上。

本發明便於加電的非金屬轉軸，關鍵是金屬導線的連接方法，具體步驟如下(參見圖2)：將金屬導線15一端與靜電紡絲髮射極連接，將金屬導線15另一端從支撐套管11上的小孔穿入到支撐套管11內部，並將其從孔1穿入中心軸31，從孔2引出，並將導線15繫到卡簧41的圓孔中；所述固定環61在安裝前，將一金屬導線65一端繫到固定環61上，另一端從所述軸承座71軸承孔上方的小孔中穿出，然後再將固定環61安裝在軸承51與所述軸承座71的配合接觸面上；這樣，直流高壓電源的電極夾在從軸承座71穿出的導線65上，便可以將電壓通過軸承51、卡簧41及與卡簧41連接的導線15傳到靜電紡絲髮射極上。

本發明便於加電的非金屬轉軸能夠有效減小對靜電紡絲髮射極電場的影響和能源浪費，同時，金屬導線連接方法簡單、巧妙，有效避免了電線纏繞問題。

當然，本發明創造並不局限於上述實施方式，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可做出等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。

下面給出本發明的具體實施例。具體實施例僅用於進一步說明本發明，不構成對本發明申請權利要求的限制。

實施例1：

靜電紡絲髮射極為非連續單體結構，如圖4所示，具體為8個等間距排列的圓盤形靜電紡絲髮射極12，則所述支撐套管11上平行於軸線開8個3mm直徑的小孔，分別與8個等間距排列的圓盤形靜電紡絲髮射極12對應，將8根金屬導線一端分別與圓盤形靜電紡絲髮射極12連接，然後將8根導線分別從所述支撐套管11上對應的小孔中引入支撐套管11內部，並擰成一股導線15後從中心軸31上的孔1穿入中心軸31，從孔2引出，並將導線15繫到卡簧41的圓孔中；所述固定環61在安裝前，將一金屬導線65一端繫到固定環61上，另一端從所述軸承座71軸承孔上方的小孔中穿出，然後再將固定環61安裝在軸承51與所述軸承座71的配合接觸面上；這樣，直流高壓電源的電極夾在從軸承座71穿出的導線65上，便可以將電壓通過軸承51、卡簧41及與卡簧41連接的導線15傳到圓盤形靜電紡絲髮射極12上。

實施例2：

靜電紡絲髮射極為連續結構，如圖5所示，具體為螺旋葉片式靜電紡絲髮射極13，則所述支撐套管11上距離右端支撐套管端蓋左端面10mm處開1個3mm直徑的小孔，將1根金屬導線一端與螺旋葉片式靜電紡絲髮射極13連接，金屬導線15另一端從所述支撐套管11上對應的小孔中引入支撐套管11內部，從中心軸31上的孔1穿入中心軸31，從孔2引出，並將導線15繫到卡簧41的圓孔中；所述固定環61在安裝前，將一金屬導線65一端繫到固定環61上，另一端從所述軸承座71軸承孔上方的小孔中穿出，然後再將固定環61安裝在軸承51與所述軸承座71的配合接觸面上；這樣，直流高壓電源的電極夾在從軸承座71穿出的導線65上，便可以將電壓通過軸承51、卡簧41及與卡簧41連接的導線15傳到螺旋葉片式靜電紡絲髮射極13上。