[实用新型]一种鞘层气流均匀供气流道结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝的供气装置，尤其是涉及用于静电纺丝的一种鞘层气流均匀供气流道结构。

背景技术

近几年来，静电纺丝技术以其连续、方便、快速、工艺简单、成本低廉的特点逐渐成为纳米纤维制造的主流技术；静电纺丝纳米纤维具有形貌可控、比表积大、透气性好等诸多优势，己在过滤材料、防护材料、酶载体、传感器膜等领域获得了广泛应用。提高静电纺丝纳米纤维产量，实现多射流喷射是目前加速静电纺丝产业化应用的研究重点(J.C.Almekinders and C.Jones.Multiple jet electrohydrodynamic spraying and applications[J].J.Aerosol.Sci.,1999,17:969-971)。多喷嘴纺丝喷射是实现多射流静电纺丝最简单与方便的手段。静电纺丝中纺丝喷嘴上加载有高压静电纺，各喷头之间易产生电场抑制干扰，且空间电场分布不均匀而导致各个喷头的喷射状态不一致，难以保证各个喷嘴同时进行持续稳定的射流喷射；再者，射流之间的静电排斥作用也增加了射流的不稳定性，从而导致各个喷头所喷射获得的纳米纤维形态尺寸差异很大，影响了所制备纳米纤维品质的提高。

通过引入辅助气流(Zhmayev E.,ChoD.,Joo Y.L.Nanofibers from gas-assisted polymer melt electrospinning[J].Polymer,2010,51(18):4140-4144)，利用辅助气体的拉伸力加快静电纺丝速度，可以进一步提高静电纺丝效率，并且进一步细化纳米纤维，减小电纺纳米纤维直径。辅助气流在下层经过鞘气气孔聚焦作用于射流，在射流喷射过程中起到整流作用，减弱射流之间的排斥作用，提高射流喷射稳定性，促进电纺纳米纤维在收集板上的均匀分布，改善静电纺丝纳米纤维品质。

提高各个喷嘴四周鞘层气流的均匀性，确保各喷嘴在相同或相似鞘层气流的拉伸作用下进行均匀射流喷射，是辅助气流静电纺丝技术研究的重点。

发明内容

本实用新型的目的旨在提供可提升各个喷嘴四周辅助气流的均匀性，以适应大面积辅助气体静电纺丝喷射供气需求的一种鞘层气流均匀供气流道结构。

本实用新型设有辅助气体进气口、分流管道、一级缓冲气室、一级辅助气流通道、二级缓冲气室、二级辅助气流通道、气流缓冲腔、鞘气气孔阵列、辅助气体出气口、纺丝针头、纺丝喷嘴；

所述辅助气体进气口与外部供气装置相连接，辅助气体进气口与复数个分流管道连接，各个分流管道均匀分布在辅助气体进气口四周，每个分流管道与各个一级缓冲气室一一对应连接；各个一级缓冲气室上分别均匀地设有复数个一级辅助气流通道并连接至二级缓冲气室；二级缓冲气室上分别均匀设有复数个二级辅助气流通道并连接至气流缓冲腔；复数个鞘气气孔阵列均布在气流缓冲腔下方，鞘气气孔阵列连接到辅助气体出气口；气流缓冲腔内设有纺丝针头，纺丝针头的数量与鞘气气孔阵列中气孔的数量一一对应；纺丝针头上的纺丝喷嘴处于鞘气气孔阵列中气孔中。

所述纺丝针头等距分布。

鞘气气孔由圆锥台和圆柱组成狭长型气体通道并与纺丝针头和纺丝喷嘴同轴装配。

所述缓冲气室与气流缓冲腔之间可设有隔板。

所述纺丝喷嘴可采用普通注射器针头，每个针头下方均设有鞘气气孔结构，鞘气气孔由锥形台和圆柱两部分组成狭长型气体通道，与纺丝针头同轴布置。

所述分流管道的节点处可分出复数个支路管道，各个支路管道的长度可相同且对称分布。

本实用新型提供一种用于大规模静电纺丝的辅助气体流道结构，实现多个纺丝喷嘴周围辅助气体流速的均匀分布,以达到对静电纺丝射流均匀约束的目的。为实现辅助气体的均匀分流，本实用新型的流道最好对称布置。辅助气体进气口与外部供气装置相连接，辅助气体由布置于气道上方的辅助气体进气口处流入，在辅助气体向下传输过程中通过分流管道进行分流。每个分流管道节点设有两个分支管道，分支管道长度相同且对称布置，以实现辅助气流的向下均匀传输。

辅助气体经过分流管道后进入一级缓冲气室。为减小辅助气流之间的干扰，控制辅助气体的流速，一级缓冲气室内设有隔板，每个分流管道分别对应于一个缓冲区域，置于该区域的中心位置。经过一级缓冲气室作用后，出气口数量增加为分流管道数量的四倍，其中每四个出气口为一组，以所对应的进气口为中心沿对角线等距阵列排布。