本发明公开了一种多功能离心纺丝设备，包括：储液装置；喷液装置;送液装置；驱动装置；及集丝装置；所述送液装置与所述储液装置相连通；喷液装置包括：至少一个喷道口组、与所述喷道口组数量相同的排放孔组及与所述排放孔组数量相同的喷道管组；所述驱动装置与所述储液装置的底部联接；所述驱动装置与外界电源输出设备连接；所述集丝装置设置在所述喷液装置外围部位；本发明通过送液装置向储液装置中灌注纺丝液；并通过驱动装置驱动储液装置进行旋转；同时被灌入的纺丝液在离心力的作用下，分别进入喷道口组中的内喷道口及外喷道口，并经过管道中部后由管道尾部的末端喷出，本发明不需要高压静电场，具有产量高、成本低及安全性能好的特点。
储液装置；用于储存纺丝液，所述储液装置中的储液空间由若干个转筒以同轴嵌套式的方式组成；所述若干个转筒至少包括：内转筒及外转筒；所述外转筒套设在所述内转筒的外围部位；所述外转筒与所述内转筒的中心竖轴均位于同一条直线L1上；
送液装置；所述送液装置与所述储液装置相连通，用于输送所述纺丝液到所述储液装置；
喷液装置；用于喷出所述纺丝液；所述喷液装置包括：至少一个喷道口组、与所述喷道口组数量相同的排放孔组及与所述排放孔组数量相同的喷道管组；所述喷道口组由一个内喷道口与一个外喷道口组成；所述排放孔组由一个内排放孔与一个外排放孔组成；所述喷道管组由一个用于输送纺丝液的管道中部及一个用于喷射纺丝液的管道尾部组成；所述内排放孔设置在所述内转筒的侧壁上；所述外排放孔设置在所述外转筒的侧壁上；所述内喷道口的一端与所述内排放孔相连通；所述内喷道口的另一端穿过所述外排放孔且置于所述外转筒的侧壁外部或者位于所述外转筒的侧壁上；所述外喷道口的一端与所述外排放孔相连通；所述外喷道口置于所述外转筒的侧壁外部且包围所述内喷道口的另一端；所述管道中部的一端分别与所述内喷道口的另一端、所述外喷道口的另一端连接；所述管道中部的另一端与所述管道尾部的一端连接；
驱动装置；用于驱动所述储液装置进行旋转，所述驱动装置与所述储液装置的底部联接；所述驱动装置与外界电源输出设备连接；
集丝装置；用于收集纳米微米纤维，所述集丝装置设置在所述喷液装置外围部位；其中，
所述驱动装置通过与外界电源输出设备连接驱动所述储液装置进行旋转，所述送液装置输送的所述纺丝液被灌入所述储液装置中的每一个转筒内，并依次经过所述排放孔组、所述喷道口组及所述管道中部且由所述管道尾部的另一端喷出，最终实现由所述集丝装置收集纳米微米纤维；
所述设备还包括：壳体；所述壳体包括：外罩及隔离板；所述隔离板固定在所述外罩中下层部位处，且通过所述隔离板将所述外罩分为上隔离层及下隔离层；所述储液装置置于所述上隔离层中；所述驱动装置置于所述下隔离层中；
所述储液装置还包括：密封板；所述内转筒及所述外转筒以同轴嵌套式的方式进行分布，且所述内转筒的底部及所述外转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述内转筒及所述外转筒的内部空间相互隔离；
所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述内转筒、所述外转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述内转筒、外转筒相连通；所述外排放孔与所述内排放孔呈同轴排列，且所述外排放孔的孔径大于所述内排放孔的孔径；所述内喷道口、所述外喷道口的中心轴均在直线L2上；且所述直线L2与所述直线L1呈夹角α分布；其中，0°＜α＜180°。
当所述喷液装置中所述排放孔组、所述喷道口组及所述喷道管组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的同一层圆周上，若干个所述喷道口组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的同一层圆周上，以及，若干个所述喷道管组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的同一层圆周上，或者，
当所述喷液装置中所述排放孔组、所述喷道口组及所述喷道管组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的若干层圆周上，若干个所述喷道口组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的若干层圆周上，以及，若干个所述喷道管组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的若干层圆周上。
所述驱动装置包括：电机、转速控制器及轴承连接器；所述电机与所述转速控制器连接；所述电机依次通过其内设轴承、所述轴承连接器与所述密封板下表面固定连接；所述电机和/或所述转速控制器与外界电源输出设备连接；
所述送液装置包括：第一输液器、第一输液管、第二输液器及第二输液管；所述第一输液器通过所述第一输液管与所述内转筒相通；所述第二输液器通过所述第二输液管与所述外转筒相连通；
所述集丝装置包括：分布在喷液装置外围部位的收集板及用于支撑所述收集板的支撑座；所述支撑座上设置有若干条滑槽，所述收集板通过安装在不同的所述滑槽上实现调节所述收集板与所述外转筒的相对距离。
当由所述收集板收集的纳米微米纤维是由所述内转筒中的纺丝液组成时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由一个中空通道构成，且所述第一外通道处于密封状态，所述第一内通道的一端与所述内排放孔相连通，另一端与所述中空通道相连通；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道且由所述中空通道的末端喷出；
当由所述收集板收集的纳米微米纤维是由所述外转筒中的纺丝液组成时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由一个中空通道构成，且所述第一内通道处于密封状态，所述第一外通道的一端与所述外排放孔相连通，另一端与所述中空通道相连通；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道且由所述中空通道的末端喷出。
当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈双边结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；且所述第二内通道及第二外通道构成上下双边并列结构的通道；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及所述第二内通道且由所述第二内通道的尾部喷出；
所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及所述第二外通道且由所述第二外通道的尾部喷出。
当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈核壳结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；且所述第二内通道及第二外通道构成核壳结构的通道，所述第二内通道被所述第二外通道包围在内；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及所述第二内通道且由所述第二内通道的尾部喷出；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及所述第二外通道且由所述第二外通道的尾部喷出。
当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈海岛结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；所述第二内通道包含若干个并列排列的岛通道；且任意两个岛通道的管壁无接触；若干个所述岛通道被所述第二外通道包围在内；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及每一个所述岛通道且由对应岛通道的尾部喷出；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及所述第二外通道且由所述第二外通道的尾部喷出。
当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈包尖结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；所述第二内通道的截面带有若干个尖部；所述第二外通道包含若干个并列排列的子通道；且任意两个子通道相互隔离；每个所述子通道分别与所述第二内通道并列排列；每个所述子通道分别位于所述第二内通道的一个尖部周围；所述子通道的个数与所述第二内通道的截面的尖部的个数相等；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及所述第二内通道的尾部喷出；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及每一个所述子通道且由对应子通道的尾部喷出。
当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈分节结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；所述第二内通道包含若干个并列排列的节状通道；且任意两个节状通道相互隔离，且任意两个节状通道的管壁无接触；所述第二外通道的尾部将所有所述节状通道的管壁紧密(封)包围在内；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及每一个所述节状通道的尾部喷出；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及所述第二外通道且由所述第二外通道的尾部喷出。
一种多功能离心纺丝设备
技术领域
[0001] 本发明属于纺丝技术领域，特别涉及一种多功能离心纺丝设备。
背景技术
[0002] 纳米纤维是具有直径低于几百个纳米以下的纤维材料。
[0003] 纤维可按截面结构分为：单组分、双组分及多组分纤维；单组分纤维是指在其截面上是由一种材料或几种材料均匀混合构成的纤维；双组分纤维是指在其截面上是由两种不同组分的材料构成一定特殊区域结构关系的纤维；双组分和多组分纤维属于复合纤维的范畴。其中，每一组分可以是一种材料或几种材料的混合。按照两组分的结构关系，双组分纤维可分为：双边（也称为共轭）结构纤维、核-壳（也称同芯或同轴）结构纤维、海岛结构纤维、包尖纤维及分节纤维等等。
[0004] 纳米纤维具有极高的比表面积、横纵比。如由纳米纤维织造的织物结构精细、有极高的孔隙度，优秀的柔韧性、吸附性、过滤性、粘合性、保温性及机械强度。这些独一无二的特性使纳米纤维有着微米纤维不具有的新颖性能，已被广泛地应用于多种领域，如高端纺织品、生物医学、水处理、能源、运输，电子等各种行业。近年来，科学家们发现，具有特殊截面结构的双组分或多组分复合微米纳米纤维结合两种不同性能的材料可以生产出许多单组分纤维不具备的全新的或比单组分纤维性能更加优良的微米纳米纤维。双组分或多组分复合微米纳米纤维作为多功能纳米纤维在许多重要高端领域，如，防护服，生物医学制品（组织支架结构，人造人体器官、敷伤材料，药物释放等），膜材料、过滤介质、催化剂、电子产品、能源储藏，复合增强材料等领域具有更大的应用前景。
[0005] 目前，传统纺织设备可以生产双组分微米纤维，但无法实现在一机上大批量、低成本生产多种结构的单组分、双组分和多组分纳米微米纤维。同时，传统技术中的纳米纤维纺丝装置主要是针头式静电纺丝法。简要地说，在针头式静电纺丝技术中，高压电源提供一高压，并将高压电源阳极与装有纺丝液的注射器的金属针头尖端连接，将高压电源阴极与具有导电性的收集装置相连并接地。高压电源通电时，在注射器针头与收集装置之间形成高压静电场，注射器中的纺丝液，被注入通电的金属针头，在高压静电场的作用下，克服表面张力，喷出针头，形成带电的连续射流，并朝收集装置加速喷射。在这个过程中，射流被迅速拉长变细，并随着溶剂的挥发而干燥，最终在收集装置上形成固体纳米纤维。但是针头式静电纺丝技术产量低，要求高电压，危险性高，成本高，同时受溶液浓度、粘性等性能影响较大，难以大批量生产。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能离心纺丝设备；该设备不需要高压静电场的参与，极大降低了能耗成本，且能够实现在一机上大批量、低成本生产多种结构的复合纳米微米纤维及同时生产它们的混合体；具有安全性能高、产量高、适应性广的特点。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能离心纺丝设备，包括：储液装置；用于储存纺丝液，所述储液装置中的储液空间由若干个转筒以同轴嵌套式的方式组成；所述若干个转筒至少包括：内转筒及外转筒；所述外转筒套设在所述内转筒的外围部位；所述外转筒与所述内转筒的中心竖轴均位于同一条直线L1上；送液装置；所述送液装置与所述储液装置相连通，用于输送所述纺丝液到所述储液装置；喷液装置；用于喷出所述纺丝液；
所述喷液装置包括：至少一个喷道口组、与所述喷道口组数量相同的排放孔组及与所述排放孔组数量相同的喷道管组；所述喷道口组由一个内喷道口与一个外喷道口组成；所述排放孔组由一个内排放孔与一个外排放孔组成；所述喷道管组由一个用于输送纺丝液的管道中部及一个用于喷射纺丝液的管道尾部组成；所述内排放孔设置在所述内转筒的侧壁上；
所述外排放孔设置在所述外转筒的侧壁上；所述内喷道口的一端与所述内排放孔相连通；
所述内喷道口的另一端穿过所述外排放孔且置于所述外转筒的侧壁外部或者位于所述外转筒的侧壁上；所述外喷道口的一端与所述外排放孔相连通；所述外喷道口置于所述外转筒的侧壁外部且包围所述内喷道口的另一端；所述管道中部的一端分别与所述内喷道口的另一端、所述外喷道口的另一端连接；所述管道中部的另一端与所述管道尾部的一端连接；
驱动装置；用于驱动所述储液装置进行旋转，所述驱动装置与所述储液装置的底部联接；所述驱动装置与外界电源输出设备连接；集丝装置；用于收集纳米微米纤维，所述集丝装置设置在所述喷液装置外围部位；其中，所述驱动装置通过与外界电源输出设备连接驱动所述储液装置进行旋转，所述送液装置输送的所述纺丝液被灌入所述储液装置中的每一个转筒内，并依次经过所述排放孔组、所述喷道口组及所述管道中部且由所述管道尾部的另一端喷出，最终实现由所述集丝装置收集纳米微米纤维。
[0008] 可选的，当所述喷液装置中所述排放孔组、所述喷道口组及所述喷道管组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的同一层圆周上，若干个所述喷道口组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的同一层圆周上，以及，若干个所述喷道管组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的同一层圆周上，或者，当所述喷液装置中所述排放孔组、所述喷道口组及所述喷道管组的数量均是若干个时；若干个所述排放孔组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的若干层圆周上，若干个所述喷道口组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的若干层圆周上，以及，若干个所述喷道管组分布在所述内转筒、所述外转筒侧壁的若干层圆周上。
[0009] 可选的，还包括：壳体；所述壳体包括：外罩及隔离板；所述隔离板固定在所述外罩中下层部位处，且通过所述隔离板将所述外罩分为上隔离层及下隔离层；所述储液装置置于所述上隔离层中；所述驱动装置置于所述下隔离层中。
[0010] 可选的，所述储液装置还包括：密封板；所述内转筒及所述外转筒以同轴嵌套式的方式进行分布，且所述内转筒的底部及所述外转筒的底部分别与所述密封板的上表面固定连接；所述直线L1与所述密封板的上表面相互垂直；所述内转筒及所述外转筒的内部空间相互隔离；所述驱动装置与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动所述内转筒、所述外转筒及所述密封板实现同轴转动；所述送液装置分别与所述内转筒、外转筒相连通；
[0011] 所述外排放孔与所述内排放孔呈同轴排列，且所述外排放孔的孔径大于所述内排放孔的孔径；所述内喷道口、所述外喷道口的中心轴均在直线L2上；且所述直线L2与所述直线L1呈夹角α分布；其中，0°＜α＜180°。
[0012] 可选的，所述驱动装置包括：电机、转速控制器及轴承连接器；所述电机与所述转速控制器连接；所述电机依次通过其内设轴承、所述轴承连接器与所述密封板下表面固定连接；所述电机和/或所述转速控制器与外界电源输出设备连接；以及，所述送液装置包括：第一输液器、第一输液管、第二输液器及第二输液管；所述第一输液器通过所述第一输液管与所述内转筒相通；所述第二输液器通过所述第二输液管与所述外转筒相连通；以及，所述集丝装置包括：分布在喷液装置外围部位的收集板及用于支撑所述收集板的支撑座；所述支撑座上设置有若干条滑槽，所述收集板通过安装在不同的所述滑槽上实现调节所述收集板与所述外转筒的相对距离。
[0013] 可选的，当由所述收集板收集的纳米微米纤维是由所述内转筒中的纺丝液组成时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由一个中空通道构成，且所述第一外通道处于密封状态，所述第一内通道的一端与所述内排放孔相连通，另一端与所述中空通道相连通；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道且由所述中空通道的末端喷出；或者，当由所述收集板收集的纳米微米纤维是由所述外转筒中的纺丝液组成时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由一个中空通道构成，且所述第一内通道处于密封状态，所述第一外通道的一端与所述外排放孔相连通，另一端与所述中空通道相连通；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道且由所述中空通道的末端喷出。
[0014] 可选的，当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈双边结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；且所述第二内通道及第二外通道构成上下双边并列结构的通道；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及所述第二内通道且由所述第二内通道的尾部喷出；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及所述第二外通道且由所述第二外通道的尾部喷出。
[0015] 可选的，当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈核壳结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；且所述第二内通道及第二外通道构成核壳结构的通道，所述第二内通道被所述第二外通道包围在内；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及所述第二内通道且由所述第二内通道的尾部喷出；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及所述第二外通道且由所述第二外通道的尾部喷出。
[0016] 可选的，当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈海岛结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；所述第二内通道包含若干个并列排列的岛通道；且任意两个岛通道的管壁无接触；若干个所述岛通道被所述第二外通道包围在内；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及每一个所述岛通道且由对应岛通道的尾部喷出；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及所述第二外通道且由所述第二外通道的尾部喷出。
[0017] 可选的，当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈包尖结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；所述第二内通道的截面带有若干个尖部；所述第二外通道包含若干个并列排列的子通道；且任意两个子通道的管壁无接触；每个所述子通道分别与所述第二内通道相互隔离且并列排列；每个所述子通道分别位于所述第二内通道的一个尖部周围；所述子通道的个数与所述第二内通道的截面的尖部的个数相等；所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及所述第二内通道的尾部喷出；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及每一个所述子通道且由对应子通道的尾部喷出。
[0018] 可选的，当由所述收集板收集的纳米微米纤维是呈分节结构的复合纳米微米纤维时；所述管道中部由第一内通道及第一外通道构成，所述管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；所述第二内通道包含若干个并列排列的内节状通道；且任意两个内节状通道相互隔离，且它们的管壁无接触；所述第二外通道的尾部将所有所述内节状通道的管壁紧密（封）包围在内。所述内转筒中的纺丝液依次经由所述内排放孔、所述第一内通道及每一个所述内节状通道的尾部喷出；所述外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及所述第二外通道且由所述第二外通道的尾部喷出。
[0019] 本发明提供的一种多功能离心纺丝设备，通过送液装置分别对应向内转筒、外转筒中灌注不同类型或不同性能的纺丝液；并通过驱动装置接通电源，进而驱动内转筒、外转筒进行高速旋转；同时被灌入内转筒、外转筒内的纺丝液在离心力的作用下，分别进入喷道口组中的内喷道口及外喷道口，并经过管道中部后由管道尾部的末端喷出，随着溶剂的挥发，纺丝液固化并形成纤维丝，沉积在集丝装置上，生成大量的纳米微米纤维丝；相比于传统的纺丝技术而言，本发明不需要高压静电场，仅利用转筒旋转产生的离心力作为纳米纤维成丝的动力，不仅大大提高了生产产量，极大降低了能耗成本，而且提高了生产操作的安全性，满足了大规模生产纳米微米纤维的需求。
附图说明
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021] 图1为本发明实施例提供的多功能离心纺丝设备整体结构示意图；以及[0022] 图2为本发明实施例提供的储液装置与送液装置的部分结构示意图；以及[0023] 图3为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是由内转筒中的纺丝液组成时，管道中部与管道尾部的结构关系透视图；以及
[0024] 图4为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是由内转筒中的纺丝液组成时，管道中部与管道尾部的结构关系轴向剖视图；以及
[0025] 图5为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是由外转筒中的纺丝液组成时，管道中部与管道尾部的结构关系透视图；以及
[0026] 图6为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是由外转筒中的纺丝液组成时，管道中部与管道尾部的结构关系轴向剖视图；以及
[0027] 图7为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈双边结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系透视图；以及
[0028] 图8为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈双边结构的复合纳米微米纤维时，管道尾部的局部结构放大示意图；以及
[0029] 图9为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈双边结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系轴向剖视图；以及
[0030] 图10为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈核壳结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系透视图；以及
[0031] 图11为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈核壳结构的复合纳米微米纤维时，管道尾部的局部结构放大示意图；以及
[0032] 图12为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈核壳结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系轴向剖视图；以及
[0033] 图13为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈海岛结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系透视图；以及
[0034] 图14为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈海岛结构的复合纳米微米纤维时，管道尾部的局部结构放大示意图；以及
[0035] 图15为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈海岛结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系轴向剖视图；以及
[0036] 图16为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈包尖结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系透视图；以及
[0037] 图17为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈包尖结构的复合纳米微米纤维时，管道尾部的局部结构放大示意图；以及
[0038] 图18为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈包尖结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系轴向剖视图；以及
[0039] 图19为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈分节结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系透视图；以及
[0040] 图20为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈分节结构的复合纳米微米纤维时，管道尾部的局部结构放大示意图；以及
[0041] 图21为本发明实施例提供的当由收集板收集的纳米微米纤维是呈分节结构的复合纳米微米纤维时，管道中部与管道尾部的结构关系轴向剖视图；
[0042] 其中，1-外罩，2-隔离板，4-电机，5-转速控制器，6-轴承连接器，7-收集板，8-支撑座，加强筋-9；201-内转筒，202-外转筒，203-内喷道口，204-外喷道口，205-管道中部，206-管道尾部，207-密封板，301-第一输液器，302-第二输液器，303-第一输液管，304-第二输液管。
具体实施方式
[0043] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044] 参见图1-2，本发明实施例提供的一种高产量、低成本且能够实现生产多种单组分、双组分和多组分纳米微米纤维的多功能离心纺丝设备，该设备包括：壳体；储液装置；送液装置;喷液装置；驱动装置；以及集丝装置。
[0045] 具体而言，储液装置用于存储纺丝液，且储液装置中的储液空间由若干个转筒以同轴嵌套式的方式组成（一个转筒套在另一个转筒的外部）；每一个转筒的中心竖轴均位于同一条直线L1上，即所有转筒共用一个中心竖轴；储液装置置于壳体内，每一个转筒作为一个用于储存某一组分纺丝液的储液室，且各个储液室之间相互独立（隔离）；可选的，转筒的数量可以是2个（选用2个转筒可用于生产双组分纤维，选用3个转筒可用于生产3组分纤维，依次类推），即包含内转筒201、外转筒202；送液装置用于输送不同组分的纺丝液至对应的转筒（储液室）内，送液装置与储液装置中每一个转筒连通；喷液装置用于喷出纺丝液，该喷液装置包括：至少一个喷道口组、与喷道口组数量相同的排放孔组及与排放孔组数量相同的喷道管组；喷道口组由一个内喷道口203与一个外喷道口204组成；排放孔组由一个内排放孔与一个外排放孔组成；喷道管组由一个用于输送纺丝液的管道中部205及一个用于喷射纺丝液的管道尾部206组成；内排放孔设置在内转筒201的侧壁上；外排放孔设置在外转筒202的侧壁上；内喷道口203的一端与内排放孔相连通；内喷道口203的另一端穿过外排放孔且置于外转筒202的侧壁外部；外喷道口204的一端与外排放孔相连通；外喷道口204置于外转筒202的侧壁外部且包围内喷道口203的另一端；管道中部205的一端分别与内喷道口203的另一端、外喷道口204的另一端连接；管道中部205的另一端与管道尾部206的一端连接；驱动装置用于驱动储液装置进行旋转，且驱动装置与储液装置的底部联接；驱动装置与外界电源输出设备连接；集丝装置用于收集纳米微米纤维，集丝装置设置在喷液装置外围部位（周围）；实际作业过程中，驱动装置通过与外界电源输出设备连接驱动储液装置中的每一个转筒进行旋转，同时送液装置输送的不同组分纺丝液被对应灌入储液装置中相应的转筒内（一个转筒存储一个组分的纺丝液，且每一个转筒相互独立），在离心力的作用下，被灌入转筒内的纺丝液依次经过排放孔组、喷道口组及管道中部205且在管道尾部206的末端喷出，并被拉伸、固化形成截面结构的纳米微米纤维。
[0046] 需要指出的是，本实施例中，可通过改变管道中部205及管道尾部206内的通道结构，能够实现生产多种不同结构的单组分、双组分和多组分的纳米微米纤维；而且，在储液装置壁圆周或高度方向上分别连有所述不同结构的喷液装置，可同时生产各种纳米微米纤维的混合体。
[0047] 本实施例中，喷液装置中排放孔组、喷道口组及喷道管组的数量可以是1个，也可以是若干个，当排放孔组、喷道口组及喷道管组的数量是若干个时，若干个排放孔组可以分布在内转筒201、外转筒202侧壁的同一层圆周上，此时若干个喷道口组分布在内转筒201、外转筒202侧壁的同一层圆周上，以及，若干个喷道管组也对应分布在内转筒201、外转筒202侧壁的同一层圆周上，同时，若干个排放孔组还可以分布在内转筒201、外转筒202侧壁的若干层圆周上，此时若干个喷道口组分布在内转筒201、外转筒202侧壁的若干层圆周上，以及，若干个喷道管组也对应分布在内转筒201、外转筒202侧壁的若干层圆周上。
[0048] 本实施例中，壳体包括：外罩1及隔离板2；其中，隔离板2固定在外罩1的中下层部位处，且外罩1通过隔离板2将其分为上隔离层及下隔离层；储液装置被设置在上隔离层中；驱动装置被设置在下隔离层中。同时，隔离板2的中心部位开设用连接通槽，驱动装置通过该连接通槽与储液装置的底部联接，并通过外接电源输出设备进而实现驱动储液装置进行旋转。
[0049] 本实施例中，储液装置中还包括密封板207；其中，内转筒201及外转筒202以嵌套式的方式进行分布（外转筒202套设在内转筒201的外部），且内转筒201的底部及外转筒202的底部分别与密封板207的上表面固定连接；内转筒201、外转筒202的中心竖轴（直线L1）与密封板207的上表面相互垂直；内转筒201及外转筒202的内部空间相互隔离；驱动装置穿过隔离板2与所述密封板的下表面连接，并通过外接电源输出设备进而驱动内转筒201、外转筒202及密封板207实现同步转动；内转筒201、外转筒202分别与送液装置相连用于对应灌入不同组分的纺丝液。同时，外排放孔的孔径大于内排放孔的孔径；内喷道口203、外喷道口204的中心轴均在直线L2上；且直线L2与直线L1呈夹角α分布；其中，0°＜α＜180°。
[0050] 本实施例中，驱动装置可以包括：（高速）电机4、转速控制器5及轴承连接器6；其中，电机4与转速控制器5连接；电机4依次通过其内设轴承、轴承连接器6与密封板207连接；可选的，还可在内转筒201、外转筒202的顶部加设支撑板，将电机4与转速控制器5设置在加设的支撑板上，即电机4与转速控制器5位于内转筒201、外转筒202的上方；最终，电机4或者转速控制器5与外界电源输出设备连接，转速控制器5通过适当调节电机4的速度，在电机4的带动下，内转筒201、外转筒202高速旋转。
[0051] 本实施例中，送液装置可以包括：第一输液器301、第一输液管303、第二输液器302及第二输液管304；其中，第一输液器301通过第一输液管303与内转筒201相通；第二输液器302通过第二输液管304与外转筒202相通。
[0052] 本实施例中，集丝装置可以包括：分布在喷液装置外围部位的收集板7及用于支撑所述收集板7的支撑座8；优选的，收集板7可成圆筒状；其中，支撑座8上设置有若干条滑槽，圆筒状收集板7通过安装在不同的滑槽上实现调节该圆筒状收集板7与外转筒202的相对距离；圆筒状收集板7与密封板207或者隔离板2相互垂直。优选的，圆筒状收集板7的板面与管道尾部206末端的相对距离大于10mm。同时，集丝装置还可以是多个与密封板207垂直排列的条板，可以通过将每个条板置于支撑座的若干条滑槽内，进而实现调节接收板与外转筒202的相对距离。
[0053] 本实施例中，内转筒201及外转筒202可以是均呈空心圆筒状结构；还可以是均呈空心圆锥状结构。
[0054] 实际作业过程中，本实施例可以根据实际作业需求，可通过改变管道中部205及管道尾部206内的通道结构，实现生产多种不同结构的单组分、双组分和多组分的纳米微米纤维；而且，在储液装置壁圆周或高度方向上分别连有所述不同结构的喷液装置，本发明还可同时生产各种纳米微米纤维的混合体；具体如下所述：
[0055] 1、当由收集板7收集的纳米微米纤维是由内转筒201中的纺丝液组成时；请参阅图3-4；则管道中部205由第一内通道及第一外通道构成，管道尾部206由一个中空通道构成，且第一外通道处于密封状态，第一内通道的一端与内排放孔相连通，另一端与中空通道相连通；此时，在离心力的作用下，内转筒201中的纺丝液依次经由内排放孔、第一内通道且由中空通道的末端喷出；进而获得由内转筒201中的纺丝液组成的单组分纳米微米纤维；且通过改变中空通道末端的截面形状、尺寸大小，即可实现生产具有各种截面形状、尺寸大小的单组分纳米微米纤维。
[0056] 2、当由收集板7收集的纳米微米纤维是由外转筒202中的纺丝液组成时；请参阅图5-6；则管道中部205由第一内通道及第一外通道构成，管道尾部206由一个中空通道构成，且第一内通道处于密封状态，第一外通道的一端与外排放孔相连通，另一端与中空通道相连通；此时，在离心力的作用下，外转筒202中的纺丝液依次经由外排放孔、第一外通道且由中空通道的末端喷出；进而获得由外转筒202中的纺丝液组成的单组分纳米微米纤维；中空通道末端的截面形状、尺寸大小，即可实现生产具有各种截面形状、尺寸大小的单组分纳米微米纤维。
[0057] 3、当由收集板7收集的纳米微米纤维是呈双边结构的复合纳米微米纤维时；请参阅图7-9，此时管道中部205由第一内通道及第一外通道构成，管道尾部206由第二内通道及第二外通道构成；且第二内通道及第二外通道构成上下双边并列结构的通道；此时，在离心力的作用下，内转筒201中的纺丝液依次经由内排放孔、第一内通道及第二内通道且由第二内通道的尾部喷出；外转筒中的纺丝液依次经由所述外排放孔、所述第一外通道及所述第二外通道且由所述第二外通道的尾部喷出；进而获得呈双边结构的双组分复合纳米微米纤维；且通过改变第二内通道与第二外通道两并列通道的截面形状、尺寸大小、相对位置、相对关系，即可实现生产各种双边结构的纳米微米纤维。
[0058] 4、当由收集板7收集的纳米微米纤维是呈核壳结构的复合纳米微米纤维时；请参阅图10-12，则管道中部205由第一内通道及第一外通道构成，管道尾部由第二内通道及第二外通道构成；且第二内通道及第二外通道构成核壳结构的通道，第二内通道被第二外通道包围在内；此时，在离心力的作用下，内转筒201中的纺丝液依次经由内排放孔、第一内通道及第二内通道且由第二内通道的尾部喷出；外转筒202中的纺丝液依次经由外排放孔、第一外通道及第二外通道且由第二外通道的尾部喷出；进而获得呈同轴结构的复合纳米微米纤维；且通过改变第二内通道及第二外通道末端的截面形状、尺寸大小、相对位置、相对关系，即可实现生产各种核壳结构的纳米微米纤维。
[0059] 5、当由收集板7收集的纳米微米纤维是呈海岛结构的复合纳米微米纤维时；请参阅图13-15，则管道中部205由第一内通道及第一外通道构成，管道尾部206由第二内通道及第二外通道（海通道）构成；第二内通道包含若干个并列排列的岛通道；且任意两个岛通道的管壁无接触；若干个岛通道被第二外通道包围在内；此时，在离心力的作用下，内转筒201中的纺丝液依次经由内排放孔、第一内通道及每一个岛通道且由对应岛通道的尾部喷出；外转筒202中的纺丝液依次经由外排放孔、第一外通道及第二外通道且由第二外通道的尾部喷出；且通过改变喷头末端的岛通道的个数、岛-海通道的截面形状、尺寸大小、相对位置、相对关系，即可实现生产各种海岛结构的复合纳米微米纤维。
[0060] 同理，本实施例中，还可将管道中部205及管道尾部206内的通道结构设计成其他结构获取对应结构的复合纳米微米纤维，如包尖复合结构的纳米微米纤维（请参阅图16-18）、分节结构的纳米微米纤维（请参阅图19-21）以及海岛-核壳结构的纳米微米纤维；对于包尖结构的纳米微米纤维而言，可将管道中部的内通道设置为尖状主通道，将管道中部的外通道分化为2个或多个并列排列的子（包）通道，且每个子通道位于内通道的一个尖状附近；对于分节结构的复合纳米微米纤维而言，可将管道中部的内通道分化为2个或多个节状通道，且2个或多个节状通道相互隔离，将管道中部的外通道将该2个或多个节状通道的头端紧密（封）包围在内，来自外通道与内通道的纺丝液呈交错排列，在截面上形成为节状结构；对于海岛-核壳结构的三组分复合纳米微米纤维而言，可通过设定3个转筒呈嵌套式结构分布，并对应添加排放孔组中排放孔的数量，以及喷道口组中喷道口的数量，按照上述核壳结构及海岛结构的纳米微米纤维的获取原理组合实现生产具有海岛-核壳结构的复合纳米微米纤维。
[0061] 需要进一步指出的是，为进一步稳定喷道口组中各喷道口，以及管道中部205、管道尾部206中各通道间的牢固程度，防止出现松动现象，优选的，喷道口组中各喷道口之间，以及管道中部205、管道尾部206中各通道间的牢固程度中各通道之间增设加强筋9，进一步提高稳定度；且便于更换不同结构的管道中部205及管道尾部206，以获取不同结构的纳米微米纤维，优选的，喷道口组中各喷道口的另一端与管道中部205的一端可拆卸式连接（如螺纹连接）。
[0062] 本实施例中，对于上述所获取的任何一种结构的纳米微米纤维，均可通过倒勾或真空吸取，由配对的罗拉，卷绕成纱；且通过在密封板207的底部增加加热设备，以及采用导热耐高温转筒及排放管，还可用于生产熔融型高分子及金属结构的纳米微米纤维；同时，本实施例除可用于实验室之外，还可排列成行、列、阵列形式用于大规模生产多种结构的单组分、双组分等复合纳米微米纤维的作业线；具有产量高、适用性广的特点。
[0063] 本发明实施例提供的多功能离心纺丝设备，在实际作业过程中，通过第一输液器301、第二输液器302、第一输液管303及第二输液管304分别对应向内转筒201、外转筒202中灌注不同类型或不同性能的纺丝液；并通过驱动装置接通电源，适当调节电机4的速度，在电机4的带动下，内转筒201、外转筒202进行高速旋转；灌入内转筒201、外转筒202内的纺丝液在离心力的作用下，分别进入喷道口组中的内喷道口203及外喷道口204，并经过管道中部205后由管道尾部206的末端喷出，随着溶剂的挥发，纺丝液固化并形成纤维丝，沉积在集丝装置上，生成大量的纳米微米纤维丝；同时，通过改变管道中部205及管道尾部206内的通道（内通道及外通道）结构，能够实现生产多种不同结构的单组分、双组分和多组分的纳米微米纤维；相比于传统的纺丝技术而言，本发明不需要高压静电场，仅利用转筒旋转产生的离心力作为纳米纤维成丝的动力，不仅大大提高了生产产量，极大降低了能耗成本，而且提高了生产操作的安全性，满足了大规模生产各种结构的纳米微米纤维及同时生产它们的混合体的需求。
[0064] 最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换、组合，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
