ИНЖЕКЦИОННОЕ СОПЛО ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРЯДЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПРЯДЕНИЯ, ЕГО ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ
INJECTION NOZZLE FOR ELECTROSPINNING AND ELECTROSPINNING DEVICE USING SAID NOZZLE

Область техники
Изобретение относится в целом к инжекционному соплу для электропрядения и устройству электропрядения, использующему это сопло, а конкретнее - к методике, изобретенной для выборочного осуществления чистого электропрядения либо воздушного электропрядения.
Уровень техники
Как правило, электропрядение используется для производства волокна малого диаметра путем экструдирования заряженного при помощи напряжения раствора для образования волокна.
Электропрядение берет свое начало в электростатическом распылении, в котором капелька воды, образующаяся на кончике капиллярной трубки вследствие поверхностного натяжения воды, заряжается при помощи высокого напряжения, так что из поверхности капли вырывается нить малого диаметра.
Электропрядение основано на явлении, в котором, когда к раствору полимера или расплаву полимера, имеющему достаточно высокую вязкость, прикладывается электростатическая сила, из раствора или расплава образуется волокно. Поскольку электропрядением из раствора для образования волокна можно производить волокна малого диаметра, электропрядение в последние годы используется для производства нановолокон, диаметр которых лежит в диапазоне от нескольких нанометров до нескольких сотен нанометров.
По сравнению с традиционными сверхтонкими волокнами, нановолокна, по существу, имеют высокое отношение поверхности к объему и многообразие поверхностных и структурных характеристик и, соответственно, нановолокна используются в качестве важнейших материалов для высокотехнологичных отраслей промышленности, таких как электрическая, электронная, защиты окружающей среды и биотехнологическая отрасли промышленности, и применение нановолокон расширяется для включения их использования в качестве фильтров в отрасли промышленности по защите окружающей среды, материалов для электрической и электронной отраслей промышленности, медицинских биоматериалов и т.д.
Нановолокна обычно производят, используя инжекционное сопло для электропрядения, через которое экструдируется с использованием воздуха раствор для образования волокна.
Инжекционное сопло для электропрядения включает в себя:
блок экструдирования раствора, который выполнен в теле прядильной машины и экструдирует раствор для образования волокна; и
блок воздушного сопла, выполненный вокруг блока экструдирования раствора в теле прядильной машины и имеющий инжекционное отверстие, простирающееся книзу от периферии блока экструдирования раствора, где раствор для образования волокна, экструдируемый из блока экструдирования раствора, впрыскивается вместе со сжатым воздухом, который был подан вниз от периферии блока экструдирования раствора, через инжекционное отверстие.
Устройство электропрядения включает в себя также коллектор, который собирает волокна, вытянутые из инжекционного сопла для электропрядения.
В устройстве электропрядения инжекционное сопло для электропрядения подсоединено к положительному полюсу, а коллектор подсоединен к отрицательному полюсу, так что между соплом и коллектором создается разница напряжений, которая делает электропрядение возможным.
Соплом для электропрядение можно производить нановолокна, диаметр которых лежит в диапазоне от нескольких нанометров до нескольких сотен нанометров, путем впрыскивания раствора для образования волокна вместе со сжатым воздухом.
В традиционном сопле для электропрядения для осуществления эффективного впрыска конец блока экструдирования раствора углублен в инжекционное отверстие.
Однако когда традиционное сопло для электропрядения используется для выполнения обычного электропрядения, в котором впрыскивается только раствор для образования волокна, волокно, формируемое впрыскиванием раствора для образования волокна, может задерживаться в инжекционном отверстии и может закупоривать инжекционное отверстие.
Соответственно проблема традиционного сопла для электропрядения заключается в том, что его выпуск ограничен производством только нановолокон с диаметрами в диапазоне от нескольких до нескольких сотен нанометров путем вдувания сильно сжатого воздуха.
Кроме того, было предложено другое сопло для электропрядения, в котором конец блока экструдирования раствора выступает за пределы инжекционного отверстия.
Однако в этом сопле для электропрядения протяженность выступания блока экструдирования раствора для осуществления безошибочного электропрядения ограничена 1-3 мм. Из-за ограниченной протяженности выступания этим соплом для электропрядения нельзя выполнять чистое электропрядение, в котором впрыскивается только раствор для образования волокна без вдувания воздуха.
Другими словами, в связанном уровне техники сопло для чистого электропрядения, которым выполняется чистое электропрядение путем впрыскивания только раствора для образования волокна, и сопло для воздушного электропрядения, которым выполняется воздушное электропрядение путем подачи воздуха, производились отдельно и по отдельности использовались.
Поэтому, когда для производства изделия с многообразием структурных слоев, выполненных из волокон различного диаметра, используется устройство электропрядения, использующее и сопло для чистого электропрядения, которым выполняется чистое электропрядение путем впрыскивания только раствора для образования волокна, и сопло для электропрядения, которым осуществляется воздушное электропрядение посредством подачи воздуха, необходимо по отдельности использовать два типа сопел для электропрядения, а это увеличивает вспомогательные расходы и требует частой смены между двумя типами сопел для электропрядения в течение процесса электропрядения.
Кроме того, в традиционном сопле для электропрядения электрод подсоединен непосредственно к телу прядильной машины и позволяет электрическому току течь в растворе для образования волокна, подаваемому в блок экструдирования раствора, так что магнитное поле может утекать из тела прядильной машины наружу. Таким образом, проблема традиционного сопла для электропрядения состоит в том, что соплом нельзя осуществлять устойчивое или эффективное электропрядение, а чтобы компенсировать утечку магнитного поля требуется прикладывать высокое напряжение.
Другой проблемой традиционного сопла для электропрядения является то, что для осуществления прямого подсоединения электрода необходимо при изготовлении сопла использовать металлический материал, который является проводящим материалом, и, соответственно, сопло является тяжелым, а его производственные затраты возросшими.
РАСКРЫТИЕ
Техническая проблема
Таким образом, настоящее изобретение было создано с учетом упомянутых выше проблем, происходящих в предшествующем уровне техники, и задача настоящего изобретения состоит в обеспечении инжекционного сопла для электропрядения и устройства электропрядения, использующего это сопло, которым можно формировать нановолокна малого диаметра и которым можно выборочно осуществлять либо обычное электропрядение (чистое электропрядение), в котором впрыскивается только раствор для образования волокна, либо воздушное электропрядение, в котором раствор для образования волокна впрыскивается вместе с сильно сжатым воздухом.
Техническое решение
Для выполнения упомянутой выше задачи настоящее изобретение обеспечивает инжекционное сопло для электропрядения, включающее в себя:
тело сопла, снабженное в его нижней поверхности фиксирующим иглу отверстием и обеспеченное в нем воздушным каналом для приема и выпуска воздуха и каналом подачи раствора, сообщающимися с фиксирующим иглу отверстием;
воздушный кожух, смонтированный с возможностью отсоединения к нижней части тела сопла и определяющий канал выпуска воздуха, расположенный на расстоянии от нижней поверхности тела сопла и имеющий инжекционное отверстие, которое находится в нижней части воздушного кожуха и сообщается с фиксирующим иглу отверстием и каналом выпуска воздуха; и
игольчатый элемент, проходящий через инжекционное отверстие и зафиксированный в фиксирующем иглу отверстии.
Кроме этого, настоящее изобретение обеспечивает устройство электропрядения, включающее в себя:
тело сопла, снабженное фиксирующим иглу отверстием и обеспеченное в нем каналом подачи раствора, сообщающимся с фиксирующим иглу отверстием, и воздушным каналом, принимающим и выпускающим воздух;
воздушный кожух, смонтированный с возможностью отсоединения к нижнему концу тела сопла и определяющий канал выпуска воздуха, расположенный на расстоянии от нижней поверхности тела сопла и имеющий инжекционное отверстие, которое находится в нижней части воздушного кожуха и сообщается с фиксирующим иглу отверстием и каналом выпуска воздуха;
игольчатый элемент, проходящий через инжекционное отверстие и зафиксированный в фиксирующем иглу отверстии;
блок приложения напряжения, соединенный с каналом подачи раствора в теле сопла, и хранящий в нем раствор для образования волокна, и прикладывающий к хранимому в нем раствору для образования волокна напряжение;
блок подвода раствора для подведения раствора для образования волокна к блоку приложения напряжения;
блок подвода воздуха для подведения воздуха к воздушному каналу в теле сопла; и
коллектор для сбора ткани из волокна, вводимого из игольчатых элементов.
Преимущественные эффекты
Как описано выше, настоящим изобретением можно выполнять по выбору либо обычное электропрядение (чистое электропрядение), либо воздушное электропрядение, тем самым свободно управляя видом прядения в соответствии как со структурой наноткани, так и с типом изделий.
Кроме того, преимущество настоящего изобретения состоит в том, что в одном линейном процессе могут выборочно использоваться различные виды прядения, так что изобретение может использоваться для производства изделия, состоящего из многообразия структурных слоев.
Также, преимущество настоящего изобретения заключается в том, что напряжение прикладывается к раствору для образования волокна, так что безошибочное электропрядение можно выполнять, используя низкое напряжение.
Описание чертежей
Фиг. 1 и 2 - виды в продольном разрезе инжекционного сопла для электропрядения согласно настоящему изобретению.
Фиг. 3 - вид в поперечном разрезе инжекционного сопла для электропрядения согласно настоящему изобретению.
Фиг. 4 - вид в разрезе, иллюстрирующий работу варианта осуществления инжекционного сопла для электропрядения согласно настоящему изобретению.
Фиг. 5 - схематичный вид, иллюстрирующий устройство электропрядения согласно настоящему изобретению.
Лучший вариант осуществления изобретения
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2 тело 20 сопла согласно настоящему изобретению снабжено в его нижней поверхности фиксирующим иглу отверстием 21, в котором фиксируется игольчатый элемент 10, который будет описан позже.
Для формирования фиксирующего иглу отверстия 21 множество фиксирующих иглы отверстий выполнено в нижней поверхности тела 20 сопла таким образом, что отверстия отстоят друг от друга, и множество игольчатых элементов 10 могут быть зафиксированы в соответствующих фиксирующих иглы отверстиях, а следовательно, возможно по-разному конструировать фиксирующие иглы отверстия для приспосабливания к ширине волокна, которое должно быть произведено.
Кроме этого, в теле 20 сопла выполнены канал 22 подачи раствора, сообщающийся с множеством фиксирующих иглы отверстий 21, и воздушный канал 23 для приема и выпуска воздуха.
Воздушный канал 23 выпускает воздух через канал выпуска воздуха, образованный воздушным кожухом 30, который будет описан позже.
Воздушный кожух 30 смонтирован с возможностью отсоединения к нижнему концу тела 20 сопла.
В месте соединения нижней поверхности тела 20 сопла и воздушного кожуха 30 выполнен канал 35 для выпуска воздуха, сообщающийся с воздушным каналом 23. Канал выпуска воздуха выпускает воздух из воздушного канала 23.
В воздушном кожухе 30 выполнены инжекционные отверстия 31, сообщающиеся вертикально с соответствующими фиксирующими иглы отверстиями 21.
Инжекционные отверстия 31 сообщаются с каналом 35 для выпуска воздуха и вдувают воздух вниз из канала 35 для выпуска воздуха.
В каждом из игольчатых элементов 10 аксиально выполнено отверстие для выпуска раствора, так что игольчатые элементы могут выпускать раствор для образования волокна через соответствующие отверстия для выпуска раствора. Игольчатые элементы зафиксированы, соответственно, во множестве фиксирующих иглы отверстиях 21.
Игольчатые элементы 10 изготовлены из проводящего материала, пригодного для осуществления эффективного электропрядения.
Кроме этого, игольчатые элементы 10 устанавливаются с возможностью разъединения в соответствующих фиксирующих иглы отверстиях 21 после прохождения через соответствующие инжекционные отверстия 31 воздушного кожуха 30.
В этом варианте осуществления игольчатые элементы 10 установлены в фиксирующие иглы отверстия 21 путем посадки. Однако стоит заметить, что установка игольчатых элементов в фиксирующие иглы отверстия может быть совершена посредством многообразия способов помимо посадки.
Здесь игольчатые элементы 10 установлены в соответствующие фиксирующие иглы отверстия 21 путем посадки после прохождения через соответствующие инжекционные отверстия 31 таким образом, чтобы воздух мог проходить через промежутки, образованные снаружи внешних цилиндрических поверхностей игольчатых элементов.
Также в воздушном кожухе 30 образована камера 30a для вставки блока. Здесь верхний конец камеры для вставки блока открыт.
Тело 20 сопла включает в себя:
блок 20a сопла с фиксирующими иглы отверстиями 21, выполненными в нижней поверхности блока сопла и фиксирующими соответствующие игольчатые элементы 10, и с каналом 22 подачи раствора, образованным внутри блока сопла и подающим раствор для образования волокна к отверстиям для выпуска раствора в игольчатых элементах 10, зафиксированных в фиксирующих иглы отверстиях 21; и
закрывающее тело 20b, которое посажено поверх верхнего конца блока 20a сопла и смонтировано с возможностью отсоединения к верхнему концу воздушного кожуха 30.
Блок 20a сопла вставляется в камеру 30a для вставки блока в воздушном кожухе 30, причем между блоком 20a сопла и воздушным кожухом 30 образован канал 35 для выпуска воздуха. В блоке сопла выполнен воздушный канал 23 для выпуска воздуха в канал 35 для выпуска воздуха.
Также между нижней поверхностью блока 20a сопла и нижней поверхностью камеры 30a для вставки блока образован промежуток, сообщающийся с воздушным каналом 23, формируя тем самым канал 35 для выпуска воздуха.
Настоящее изобретение содержит также уплотнительный кольцевой элемент 40, которым герметизируют периферию инжекционных отверстий 31 и герметизируют тем самым канал 35 для выпуска воздуха в месте соединения между нижней поверхностью блока 20a сопла и нижней поверхностью камеры 30a для вставки блока.
Тело 20 сопла включает в себя блок 20a сопла, в котором путем посадки зафиксированы игольчатые элементы 10, и закрывающее тело 20b, которое смонтировано к блоку 20a сопла и смонтировано с возможностью отсоединения к воздушному кожуху 30, так что блок 20a сопла и закрывающее тело 20b могут быть сделаны из разных материалов.
Другими словами, блок 20a сопла может быть сделан из тефлона, который допускает фиксацию игольчатых элементов 10 в соответствующих фиксирующих иглы отверстиях 21 путем посадки.
Кроме этого, закрывающее тело 20b или воздушный кожух 30 могут быть сделаны из полиэфирэфиркетона (PEEK; Poly ether ether ketone), ацетали (POM; Polyoxymethylene; полиоксиметилен) или MC нейлона (Mono Cast Nylon).
Полиэфирэфиркетон (PEEK; Poly ether ether ketone), ацеталь (POM; Polyoxymethylene; полиоксиметилен) или MC нейлон (Mono Cast Nylon) обладают превосходными эксплуатационными качествами, такими как теплостойкость, стойкость к химическому воздействию и износостойкость, так что можно достигать желаемой прочности закрывающего тела 20b или воздушного кожуха 30, которые смонтированы в собранном состоянии.
Воздушный канал 23 блока 20a сопла включает в себя:
первый воздушный канал 23b, который выполнен вертикально сквозь противоположные боковые части блока 20a сопла и в котором противоположные открытые концы первого воздушного канала закрыты вторыми заглушками;
основной воздушный канал 23a, который выполнен сквозь блок 20a сопла вверх от центра первого воздушного канала 23b; и
второй воздушный канал 23c, который выполнен в нижней части блока 20a сопла, так что второй воздушный канал сообщается с нижними концами противоположных частей первого воздушного канала 23b, отделен от основного воздушного канала 23a и подает воздух в канал 35 для выпуска воздуха.
Кроме того, основной воздушный канал 23a сообщается со второй трубной муфтой 27, которая посажена в закрывающем теле 20b и соединена с блоком 70 подвода воздуха, так что основной воздушный канал принимает сильно сжатый воздух.
Здесь и первая трубная муфта 26 для подачи раствора для образования волокна в канал 22 подачи раствора, и вторая трубная муфта 27 для подачи воздуха в воздушный канал 23 посажены в закрывающем теле 20b.
Блок 20a сопла и закрывающее тело 20b снабжены болтовым блоком, который фиксируется сверху к блоку 20a сопла в конце первой трубной муфты 26 или второй трубной муфты 27, так что блок 20a сопла и закрывающее тело 20b объединяются болтовым блоком в единое тело.
Кроме того, на противоположных боковых поверхностях воздушного кожуха 30 в продольных направлениях выполнены соответствующие монтажные части 32, которые выступают наружу и монтируются с возможностью отсоединения к нижней поверхности закрывающего тела 20b.
Здесь закрывающее тело 20b и воздушный кожух 30 собраны с возможностью разъединения друг с другом болтами 33, которые проходят через закрывающее тело 20b и притягиваются к соответствующим гайкам 34, вставленным в монтажные части 32.
Помимо этого канал 22 подачи раствора в блоке 20a сопла включает в себя основной подающий канал 22a, который выполнен аксиально сквозь блок сопла и сообщается с фиксирующими иглы отверстиями 21 и в котором его противоположные открытые концы закрыты первыми заглушками 24,
и вертикальный подающий канал 22b, который простирается вертикально от основного подающего канала 22a к верхней поверхности блока 20a сопла.
Вертикальный подающий канал 22b сообщается с первой трубной муфтой 26, которая посажена в закрывающем теле 20b.
Более того, как показано на фиг. 3, множество игольчатых элементов 10 могут быть смонтированы таким образом, что они проходят через соответствующие фиксирующие иглы отверстия 21, а их верхние концы выступают в канал 22 подачи раствора или в основной подающий канал 22a на заранее определенную длину.
Здесь игольчатые элементы 10 посажены в фиксирующих иглы отверстиях 21 при помощи установочного зажимного приспособления для игл (не показано), обеспечивающего удержание игольчатых элементов 10 таким образом, что верхние концы игольчатых элементов выступают в основной подающий канал 22a на заранее определенную длину.
Когда установочное зажимное приспособление для игл используется для монтажа игольчатых элементов 10 посредством посадки, удерживающая часть зажимного приспособления, которая удерживает игольчатые элементы 10, захватывается нижней частью воздушного кожуха 30, и верхние концы игольчатых элементов 10 выступают в основной подающий канал 22a на заранее определенную длину.
Здесь длину выступания игольчатых элементов 10 можно изменять в зависимости от вязкости раствора для образования волокна, и, в настоящем изобретении, длина выступания игольчатых элементов может быть установлена равной 3-5 мм или менее.
Если игольчатые элементы 10 выступают в канал 22 подачи раствора неравномерно, раствор образования волокна, подаваемый через вертикальный подающий канал 22b впрыскивается последовательно через игольчатые элементы 10 в порядке длин выступания, от коротких к длинным.
Поэтому в волоконном слое, который был сделан при помощи электропрядения из множества игольчатых элементов 10 и собран на коллекторе, может оставаться нежелательное отклонение.
Если верхние концы игольчатых элементов 10 смонтированы таким образом, что верхние концы выровнены с нижней поверхностью канала 22 подачи раствора, раствор для образования волокна подается к игольчатым элементам 10 в порядке расстояния, на которое верхние концы игольчатых элементов подходят к нижней поверхности вертикального подающего канала 22b, так что из раствора для образования волокна нельзя прясть одновременно из множества игольчатых элементов 10, а прясть по-другому и по-другому собирать, и в связи с этим в собранном волокнистом слое остается отклонение.
Однако, когда раствор для образования волокна подается в канал 22 подачи раствора в состоянии, в котором верхние концы игольчатых элементов 10 выступают в канал 22 подачи раствора на заранее определенную высоту, раствор для образования волокна заполняет канал 22 подачи раствора постепенно от нижней поверхности канала 22 подачи раствора и, следовательно, одновременно вводится во множество игольчатых элементов 10 на высоте верхних концов игольчатых элементов 10, выступающих из нижней поверхности канала 22 подачи раствора.
Вследствие этого раствор для образования волокна одновременно впрыскивается и прядется из множества игольчатых элементов 10, так что в отпряденном и собранном волоконном слое нет отклонения.
Для реализации безошибочного воздушного электропрядения из игольчатых элементов 10 в состоянии, в котором воздушный кожух 30 смонтирован к телу 20 сопла, игольчатые элементы 10 могут быть углублены в инжекционные отверстия 31 в воздушном кожухе 30.
Как вариант, игольчатые элементы 10 можно размещать так, чтобы они выступали вниз из нижнего конца воздушного кожуха 30 на заранее определенную длину от 1 до 4 мм.
Подробно, в инжекционном сопле для электропрядения согласно настоящему изобретению, в котором воздушный кожух 30 смонтирован к телу 20 сопла, раствор для образования волокна подается в игольчатые элементы 10 через канал 22 подачи раствора и впрыскивается из них, а через воздушный канал 23 в инжекционные отверстия 31 подается сильно сжатый воздух, так что можно осуществлять воздушное электропрядение, в котором раствор для образования волокна впрыскивается вместе с воздухом.
При помощи воздушного электропрядения можно производить нановолокна малых диаметров.
Кроме этого, когда воздушный кожух 30 отделен от тела 20 сопла в инжекционном сопле для электропрядения по настоящему изобретению, как показано на фиг. 4, игольчатые элементы 10 могут выступать на длину, допускающую осуществление безошибочного обычного электропрядения, в котором игольчатые элементы впрыскивают только раствор для образования волокна без вдувания воздуха.
Таким образом, отделяя воздушный кожух 30 от тела сопла, инжекционным соплом для электропрядения по настоящему изобретению можно стабильно выполнять обычное электропрядение, в котором из игольчатых элементов 10 впрыскивается только раствор для образования волокна без вдувания воздуха.
Помимо этого, как показано на фиг. 5, устройство электропрядения, использующее сопло для электропрядения по настоящему изобретению, включает в себя:
тело 20 сопла, имеющее в его нижней поверхности фиксирующие иглы отверстия 21, с каналом 22 подачи раствора, сообщающимся с фиксирующими иглы отверстиями 21, и воздушным каналом 23, принимающим и выпускающим воздух;
воздушный кожух 30, смонтированный с возможностью отсоединения к нижнему концу тела 20 сопла, с каналом 35 выпуска воздуха, расположенный на расстоянии от нижней поверхности тела 20 сопла, и с инжекционными отверстиями 31, сообщающимися как с фиксирующими иглы отверстиями 21, так и с каналом 35 выпуска воздуха;
игольчатые элементы 10, проходящие через инжекционные отверстия 31 и зафиксированные в фиксирующих иглы отверстиях в нижней части воздушного кожуха;
блок 50 прикладывания напряжения, соединенный с каналом 22 подачи раствора в теле 20 сопла, и временно хранящий в нем раствор для образования волокна, и прикладывающий напряжение к хранимому в нем раствору для образования волокна;
блок 60 подвода раствора для подведения раствора для образования волокна к блоку 50 приложения напряжения;
блок 70 подвода воздуха для подведения воздуха к воздушному каналу 23 в теле 20 сопла; и
коллектор 80 для сбора ткани из волокна, отпряденного из игольчатых элементов 10.
Устройство электропрядения по настоящему изобретению дополнительно включает в себя блок 90 подвода напряжения, в котором один электрод для прикладывания напряжения помещен в раствор для образования волокна, хранящийся в блоке 50 прикладывания напряжения, а другой электрод заземлен, так что порождается разница напряжений.
Блок 60 подвода раствора включает в себя резервуар 61 для раствора для хранения раствора для образования волокна, первый шланг 62, простирающийся от резервуара 61 для раствора до блока 50 прикладывания напряжения, и второй шланг 63, простирающийся от блока 50 прикладывания напряжения до канала 22 подачи раствора. Блок 60 подвода раствора подает раствор для образования волокна к первому воздушному каналу 23b через блок 50 прикладывания напряжения.
Кроме этого, предпочтительно, чтобы к первому шлангу 62 или ко второму шлангу 63 был смонтирован расходный клапан для регулирования объема подводимого раствора для образования волокна, управляя тем самым объемом раствора для образования волокна, подводимого к каналу 22 подачи раствора.
Второй шланг 63 соединен с первой трубной муфтой 26, которая смонтирована к каналу 22 подачи раствора в верхней поверхности тела 20 сопла. Второй шланг 63 подает раствор для образования волокна, в котором течет электрический ток, к каналу 22 подачи раствора.
Как описано выше, в устройстве электропрядения по настоящему изобретению раствор для образования волокна, подаваемый из резервуара 61 для раствора, временно хранится в блоке 50 прикладывания напряжения, и к хранимому раствору для образования волокна прикладывается напряжение.
В блоке 90 подвода напряжения один электрод помещен в раствор для образования волокна, хранимый в блоке 50 прикладывания напряжения, а другой электрод заземлен, так что между игольчатыми элементами 10 и коллектором 80, на котором собирается ткань из волокна, отпряденная из игольчатых элементов 10, может порождаться разница напряжений, обеспечивающая реализацию электропрядения.
Коллектор 80 включает в себя:
первую шпульку 81, вокруг которой намотана собирающая волокно полоса 81a, такая как полоса веленевой бумаги, полоса нетканого полотна или полоса пленки, для собирания отпряденного волокна;
вторую шпульку 82, которая размещена в положении, удаленном от первой шпульки 81, и к которой прикреплен конец собирающей волокно полосы 81a, намотанной вокруг первой шпульки 81, и которая сматывает ткань из отпряденного волокна;
множество направляющих валков 83, размещенных между первой шпулькой 81 и второй шпулькой 82 таким образом, что направляющие валки отстоят друг от друга на заранее определенных расстояниях и направляют движение собирающей волокно полосы 81a, подаваемой от первой шпульки 81 ко второй шпульке 82; и
третью шпульку 84, размещенную возле второй шпульки 82 и вращаемую двигателем, и сматывающую отпряденное волокно, собираемое на собирающей волокно полосе 81a.
В настоящем изобретении электропрядение реализовано посредством приложения напряжения к раствору для образования волокна, так что благодаря настоящему изобретению можно предотвращать непостоянное или неэффективное электропрядение, которое может происходить в результате, когда магнитное поле утекает вовне как тела 20 сопла, так и воздушного кожуха 30, и, более того, можно осуществлять безошибочное электропрядение даже тогда, когда разница напряжений между игольчатыми элементами и коллектором 80 невелика.
Кроме того, волокно, отпряденное из игольчатых элементов 10, собирается в виде ткани на поверхности собирающей волокно полосы 81a, перемещается вместе с собирающей волокно полосой 81a наматывается вокруг третьей шпульки 84.
Здесь собирающую волокно полосу 81a, наматываемую второй шпулькой 82, можно снимать со второй шпульки и можно устанавливать на первую шпульку 81 для повторного использования.
Кроме того, воздушный кожух 30 можно собирать с или убирать от тела 20 сопла, так что настоящим изобретением можно по выбору осуществлять обычное электропрядение (чистое электропрядение) или воздушное электропрядение.
В дальнейшем тело 20 сопла, воздушный кожух 30 и игольчатые элементы 10, включенные в состав устройства электропрядения, по настоящему изобретению остаются такими же, как и в вышеприведенном описании, так что далее пояснение этих элементов опущено во избежание повторного объяснения.
Блок 70 подвода воздуха включает в себя воздушный резервуар 71, хранящий в нем воздух;
трубу 72 подачи воздуха, простирающуюся из воздушного резервуара 71 к первому воздушному каналу 23b;
клапан 73 регулирования воздуха, смонтированной к трубе 72 подачи воздуха и открывающий или закрывающий трубу 72 подачи воздуха;
датчик 74, обеспеченный в месте соединения между телом 20 сопла и воздушным кожухом 30 и обнаруживающий зафиксированное или разделенное состояние воздушного кожуха 30; и
блок 75 управления клапанами, взаимодействующий как с датчиком 74, так и с клапаном 73 регулирования воздуха, и открывающий или закрывающий клапан 73 регулирования воздуха в ответ на сигнал, выводимый из датчика 74.
Блок 75 управления клапанами также взаимодействует с расходными клапанами как первого шланга 62, так и второго шланга 63, открывая и закрывая тем самым расходные клапаны и контролируя посредством этого степень открытия расходных клапанов.
Также датчик 74 использует контактный датчик, который смонтирован к нижней поверхности тела 20 сопла, то есть нижней поверхности закрывающего тела 20b, таким образом, что датчик соприкасается с верхней поверхностью воздушного кожуха 30.
Датчик 74 в основном выполняет функцию обнаружения зафиксированного или разделенного состояния воздушного кожуха 30 относительно нижней поверхности тела 20 сопла, и датчик 74 можно по-разному модифицировать с применением традиционных датчиков.
Когда из датчика 74 блоку 75 управления клапанами выводится сигнал, указывающий на разделенное состояние воздушного кожуха 30, клапан 73 регулирования воздуха закрывает трубу 72 подачи воздуха.
Соответственно, когда воздушный кожух 30 отделен от тела 20 сопла, воздух не подается в игольчатые элементы 10, и из игольчатых элементов 10 впрыскивается только раствор для образования волокна, так что можно осуществлять чистое электропрядение.
Однако когда воздушный кожух 30 зафиксирован к телу сопла, датчик 74 обнаруживает зафиксированное состояние воздушного кожуха и выводит блоку 75 управления клапанами сигнал, указывающий на зафиксированное состояние.
В ответ на входной сигнал блок 75 управления клапанами приводит в действие клапан 73 регулирования воздуха и открывает трубу 72 подачи воздуха.
Поэтому, когда воздушный кожух 30 зафиксирован к телу 20 сопла, воздух или горячий воздух подается к игольчатым элементам 10, так что из игольчатых элементов раствор для образования волокна впрыскивается вместе с воздухом или горячим воздухом, осуществляя тем самым воздушное электропрядение или электропрядения с использованием горячего воздуха.
Устройство электропрядения по настоящему изобретению может управлять подводом воздуха путем автоматического обнаружения зафиксированного либо разделенного состояния воздушного кожуха 30, так что настоящим изобретением можно по выбору осуществлять безошибочное чистое электропрядение или воздушное электропрядение без необходимости дополнительно контролировать подачу воздуха.
Хотя предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения были раскрыты для иллюстративных целей, специалистам в данной области техники ясно, что различные модификации, дополнения и замены возможны, не выходя за пределы существа и объема изобретения, как раскрыто в прилагаемой формуле изобретения.