BG112979A

BG112979A - Multifunctional rotating cylindrical collector to electric fiber equipment

Info

Publication number: BG112979A
Application number: BG112979A
Authority: BG
Inventors: Илия Рашков; Благоев Рашков Илия; Невенка Манолова; Емануилова Манолова Невенка; Оля Стоилова; Стоилова Стоилова № 02.1/15.02.2021 Публикувани заявки за изобретения Оля
Original assignee: Институт По Полимери-Бан
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-02-15
Also published as: BG67365B1

Abstract

Многофункционален въртящ се цилиндричен колектор към апаратура за електроовлакняване, при който може бързо и лесно да се променя конфигурацията на колектора чрез смяна на конструираните приставки (спици, ножове, метални мрежи с различен профил и размер на светлия отвор, плътен метален лист), при което ще се получават матове с различна морфология в зависимост от търсения краен резултат.Multifunctional rotating cylindrical collector to electro-fiberization equipment, in which the configuration of the collector can be quickly and easily changed by changing the designed attachments (spokes, knives, metal nets with different profile and size of the light hole, solid metal sheet), where mats with different morphology will be obtained depending on the desired end result.

Description

Област на техникатаField of technology

Изобретението се отнася до многофункционален въртящ се цилиндричен колектор към апаратура за електроовлакняване и намира приложение за получаване на микро- и нановлакнест нетъкан текстил (т. нар. „мат) с приложение в биомедицината, за производство на филтри, хигиенни и предпазни материали и материали за еднократна употреба, в текстилната промишленост и др.The invention relates to a multifunctional rotating cylindrical collector to an electrofibration apparatus and finds application for the production of micro- and nanofiber nonwoven textiles (so-called "mat") for use in biomedicine, for the production of filters, hygienic and protective materials and materials for disposable, in the textile industry, etc.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Електроовлакняването (англ. „electrospinning от „electrostatic spinning) е върхова технология, която единствена до момента позволява бързо и ефективно получаване на непрекъснати полимерни влакна с диаметри в микро- и наноскалата и с дължина, достигаща до няколко метра. Електроовлакняването е процес, при който под действие на електрически сили, приложени върху полимерен разтвор или стопилка, се образува електрически заредена струя, която по време на полета си до колектора изсъхва и води до образуването на полимерни влакна. Полимерните влакна се отлагат върху колектора под формата на нетъкан текстил (мат). Формирането на влакната става благодарение на потенциалната разлика, която се създава между капилярата, от която се изстрелва полимерната струя, и колектора, върху който се отлагат сухите влакна. В резултат на камшичното движение на предилната струя върху колектора се отлагат случайно разпределени влакна под формата на нетъкан текстил. За да се постигне желана ориентация на влакната, върху колектора се използват различни приставки и колектори. Чрез геометрията на колекторите успешно може да се влияе върху организацията на влакната и структурата на получения мат. При използването например на колектор със спици или на „ножовиден колектор се получават силно ориентирани влакна в пространството между спиците или съответно ножовете. Матовете, изградени от ориентирани влакна показват по-добри механични свойства, от тези, изградени от хаотично разпределени влакна.Electrostatic spinning is a state-of-the-art technology that is the only one to date that allows the rapid and efficient production of continuous polymer fibers with micro- and nanoscale diameters up to several meters in length. Electrofibration is a process in which, under the action of electric forces applied to a polymer solution or melt, an electrically charged jet is formed, which dries out during its flight to the collector and leads to the formation of polymer fibers. The polymer fibers are deposited on the collector in the form of non-woven fabric (mat). The formation of the fibers is due to the potential difference that is created between the capillary from which the polymer jet is fired and the collector on which the dry fibers are deposited. As a result of the whip movement of the spinning jet, randomly distributed fibers in the form of non-woven fabric are deposited on the collector. In order to achieve the desired orientation of the fibers, various attachments and collectors are used on the collector. Through the geometry of the collectors can successfully influence the organization of the fibers and the structure of the resulting mat. The use of, for example, a spoke collector or a 'knife-shaped collector' produces highly oriented fibers in the space between the spokes or the blades, respectively. Mattes made of oriented fibers show better mechanical properties than those made of chaotically distributed fibers.

Апаратурата за електроовлакняване не е стандартизирана и унифицирана. Обикновено тя се състои от източник на високо напрежение (генератор), колектор и помпа, с която контролирано се подава предилния полимерен разтвор. Колекторът е тази част от апаратурата за електроовлакняване, върху който се отлагат полимерните влакна, които съставят матовете.Electrofibration equipment is not standardized and unified. It usually consists of a high voltage source (generator), a collector and a pump with which the spinning polymer solution is fed in a controlled manner. The collector is that part of the electrofibration apparatus on which the polymer fibers that make up the mats are deposited.

Колекторите могат да бъдат два вида - стационарни и въртящи се. За да се получат матове, изградени от влакна с определена ориентация се използват въртящи се колектори. В зависимост от скоростта на въртене на колекторите, може да се постигне търсена ориентация на влакната и следователно подредена морфология на получения нетъкан текстил. При ниски скорости на въртене на колектора влакната се отлагат хаотично, а при високи скорости на въртене - се ориентират по посока на въртене на колектора. Обикновено въртящите се колектори се закрепват върху стоика (основно тяло), направена от непроводим (неметален) материал. Опроводяването на въртящите се колекторите става по различни начини, като при някои от тях може да се създаде искра, което е нежелан ефект.The collectors can be of two types - stationary and rotating. Rotating collectors are used to obtain mats made of fibers with a certain orientation. Depending on the speed of rotation of the collectors, the desired orientation of the fibers and therefore the ordered morphology of the obtained nonwoven fabric can be achieved. At low speeds of rotation of the collector the fibers are deposited chaotically, and at high speeds of rotation - they are oriented in the direction of rotation of the collector. Usually the rotating collectors are mounted on a stand (main body) made of non-conductive (non-metallic) material. The wiring of the rotating collectors is done in different ways, and in some of them a spark can be created, which is an undesirable effect.

Известните въртящи се цилиндрични колектори имат следните недостатъци: получените материали са с много малка площ, която рядко надвишава 30 см², тъй като диаметърът на цилиндъра, върху който се отлагат влакната е не повече от 6-7 см. Същевременно познатите конфигурации в подреждането на влакната са ограничени от използваните в практиката 2-3 вида цилиндрични колектори с различна геометрия - гладък колектор, ножовиден с точно фиксирано разстояние между неподвижно закрепени ножове и спицовиден с точно определено разстояние между неподвижно закрепени спици. За посочените конфигурации, обаче, е необходимо апаратурата за електроовлакняване да е снабдена с комплект от няколко колектора със съответната геометрия. Не е известен въртящ се колектор тип мрежа.The known rotating cylindrical collectors have the following disadvantages: the resulting materials have a very small area, which rarely exceeds 30 cm ² , as the diameter of the cylinder on which the fibers are deposited is not more than 6-7 cm. the fibers are limited by the 2-3 types of cylindrical collectors used in practice with different geometry - smooth collector, knife-shaped with a precisely fixed distance between fixed knives and needle-shaped with a precisely defined distance between fixed spokes. However, for these configurations, it is necessary that the electrical fiberization equipment is equipped with a set of several collectors with the appropriate geometry. No rotating collector type network is known.

В научната литература са описани и въртящи се цилиндрични колектори, при които е постигната добра ефективност на отлагане на влакната и са получавани големи площи от нетъкан текстил.The scientific literature also describes rotating cylindrical collectors, in which a good efficiency of fiber deposition has been achieved and large areas of nonwoven textiles have been obtained.

Полезен модел CN 202 744 670 U, публикуван на 20.02.2013 г., разкрива електростатичен въртящ се колектор, който е изграден от колекторно тяло и въртяща се дюза, поставени върху изолационна подпорна плоча. Въртящата се дюза е поместена във вътрешната част на колекторното тяло (цилиндъра), където се образува силно електростатично поле. Колекторът представлява въртящ се цилиндър или успоредно разположени спици, монтирани върху цилиндър. Той може да бъде цилиндричен и симетричен в двата си края, или отворен елипсоид. Вътрешната повърхност на стената на колектора може да се покрие с метално фолио (алуминиево или медно фолио). Поставянето на металното фолио, върху което се отлагат влакната по вътрешната повърхност на стената на колектора, затруднява изключително много свалянето на получения мат. В предложения многофункционален въртящ се цилиндричен колектор влакната се натрупват върху външната повърхност на въртящия се колектор и свалянето на получения мат става изключително лесно.Utility model CN 202 744 670 U, published on 20.02.2013, discloses an electrostatic rotating collector, which is composed of a collector body and a rotating nozzle placed on an insulating support plate. The rotating nozzle is located in the inner part of the collector body (cylinder), where a strong electrostatic field is formed. The manifold is a rotating cylinder or parallel spokes mounted on a cylinder. It can be cylindrical and symmetrical at both ends, or an open ellipsoid. The inner surface of the collector wall can be covered with metal foil (aluminum or copper foil). The placement of the metal foil, on which the fibers are deposited on the inner surface of the collector wall, makes it extremely difficult to remove the resulting mat. In the proposed multifunctional rotating cylindrical collector, the fibers accumulate on the outer surface of the rotating collector and the removal of the resulting mat becomes extremely easy.

Патент за изобретение KR 101816 031 В1, публикуван на 08.01.2018 г., разкрива апаратура за производство на нановлакна посредством електроовлакняване, която включва дюза, проводим колектор и захранващо устройство. Отнася се до използване на колектор тип решетка. Основата на колектора е направена от алуминий или подобно и е с цилиндрична форма, но може да се разгъне и до плоска форма. Когато колекторът е в цилиндрична форма, може да се електроовлакнява само при ниски скорости на въртене - около 50 об./мин. Когато колекторът е в плоска форма може да се електроовлакнява при хоризонтално преместване на колектора или на дюзата. Следователно, при цилиндрична форма има ограничение относно скоростта на въртене, а при плоската форма е необходимо осигуряване на хоризонтално движение на дюзата или колектора, което значително усложнява апаратурата. Споменатите недостатъци са избегнати в предложения многофункционален въртящ се цилиндричен колектор.Patent for invention KR 101816 031 B1, published on 08.01.2018, discloses an apparatus for the production of nanofibers by electrofibration, which includes a nozzle, a conductive collector and a power supply device. Refers to the use of a grid type collector. The base of the collector is made of aluminum or similar and has a cylindrical shape, but can also be unfolded to a flat shape. When the collector is in a cylindrical shape, it can be electro-fiber only at low speeds - about 50 rpm. When the collector is in a flat shape, it can be electro-fiber when the collector or the nozzle is moved horizontally. Therefore, in the cylindrical form there is a limitation on the speed of rotation, and in the flat form it is necessary to provide horizontal movement of the nozzle or the collector, which significantly complicates the apparatus. These disadvantages are avoided in the proposed multifunctional rotating cylindrical collector.

Заявка за полезен модел CN 200 985 371 Y, публикуван на 05.12.2007 г., разкрива кръгъл тръбен колектор с цилиндрично тяло, използван като част от апаратура за електроовлакняване. Колекторът се монтира в оста на задвижване на ротационен вал на двигателя посредством втулка и гайка, и е изработен от неръждаема стомана. В този полезен модел колекторът е куха цилиндрична тръба, направена от пръчка неръждаема стомана. Недостатък е получаването на материали с много малка площ, тъй като диаметърът на използваната стоманена пръчка е не повече от 2-3 см.Application for utility model CN 200 985 371 Y, published on 05.12.2007, discloses a round tubular collector with a cylindrical body, used as part of electro-fiberization equipment. The manifold is mounted in the drive shaft of a rotating motor shaft by means of a bushing and a nut, and is made of stainless steel. In this utility model, the collector is a hollow cylindrical tube made of stainless steel rod. The disadvantage is the production of materials with a very small area, as the diameter of the steel rod used is not more than 2-3 cm.

Заявка за патент за изобретение TW 2013 26 484 А, публикувана на 01.07.2013 г., се отнася до апаратура за електроовлакняване, която включва цилиндричен колектор с дъгообразна повърхност на периферията, задвижващ модул и резервоар за изходна суровина. Колекторът е изработен от непроводим материал (напр. стъкло); колекторът може да бъде кух, като в пространството на кухината по вътрешната обиколка се прикрепва проводима повърхност. Проводимият филм, който се поставя е предпочитано меден, за да има добра електрическа проводимост. Този проводим филм може да се свърже с четки, а четките да се свързват с отрицателния полюс на генератора. Изборът на стъкло като непроводим материал би създало опасност при въртене от счупване и нараняване на работещите с апаратурата. Недостатък е начинът на опроводяване на колектора чрез четки - има предпоставка за създаване на искра и опасност от запалване. При предложения многофункционален въртящ се цилиндричен колектор също е използван цилиндър, изработен от неметален материал, който е дърво - лек и безопасен материал. По дължината на цилиндъра е монтирана неподвижно метална ос, чрез която се осигурява опроводяването на колектора и то без да се създават условия за искра.Patent application for invention TW 2013 26 484 A, published on 01.07.2013, relates to an electrofibration apparatus which includes a cylindrical collector with an arcuate surface of the periphery, a drive module and a feedstock tank. The collector is made of non-conductive material (eg glass); the collector can be hollow by attaching a conductive surface in the space of the cavity along the inner circumference. The conductive film to be applied is preferably copper to have good electrical conductivity. This conductive film can be connected with brushes and the brushes can be connected to the negative pole of the generator. The choice of glass as a non-conductive material would create a risk of rotation from breaking and injuring those working with the equipment. The disadvantage is the way of wiring the collector with brushes - there is a prerequisite for creating a spark and danger of ignition. The proposed multifunctional rotating cylindrical collector also uses a cylinder made of non-metallic material, which is wood - a light and safe material. A metal axis is fixed along the length of the cylinder, through which the wiring of the collector is ensured without creating conditions for a spark.

В литературата не е разкрит многофункционален въртящ се цилиндричен колектор, който може едновременно да изпълнява функциите на гладък цилиндричен въртящ се колектор, на ножовиден, спицовиден или тяхна комбинация въртящ се колектор, както и на въртящ се колектор-мрежа. По този начин, с използването на един и същи колектор, може да бъде получен нетъкан текстил (т. нар. „мат) с желана морфология, копиращ геометрията на колектора и изграден от влакна с определена ориентация. Същевременно колекторът има възможност за работа при бързи обороти и е обезопасен срещу възникване на искра поради подбора на използваните материали.No multifunctional rotating cylindrical collector has been disclosed in the literature, which can simultaneously perform the functions of a smooth cylindrical rotating collector, a knife-shaped, spoke-shaped or their combination rotating collector, as well as a rotating collector-network. Thus, using the same collector, a non-woven fabric (so-called 'mat') with the desired morphology can be obtained, copying the geometry of the collector and made of fibers with a certain orientation. At the same time, the collector has the ability to work at high speeds and is protected against sparks due to the selection of materials used.

Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention

Задачата на изобретението е да се създаде многофункционален въртящ се цилиндричен колектор, при който може бързо и лесно да се променя конфигурацията на колектора чрез смяна на приставките (спици, ножове, метални мрежи с различен профил, плътен метален лист), при което ще се получават матове с различна морфология в зависимост от търсения краен резултат. При използването на плътен метален лист се получават матове, изградени от безпорядъчно отложени влакна. При използването на спици или ножове, или тяхна комбинация се получават матове, изградени от силно ориентирани влакна (успоредни едни на други) в пространството между спиците или ножовете. При ножовете, предимство е заостреният им ръб край, който улеснява подреждането на влакната при прилагане на електрическото поле. При прилагане на метални мрежи, в зависимост от конфигурацията на светлия отвор (квадрат, ромб, успоредник, правоъгълник) се получават матове, изградени също от ориентирани в определена посока влакна в пространството на светлия отвор. Така чрез смяна на приставките или тяхна комбинация (само в случая на ножове и спици) лесно може да се влияе ориентацията на влакната и съответно на морфологията на отложения върху приставките мат. При това конструкцията на колектора и приставките позволяват да се комбинират ножове и спици, което също разширява набора от матове с различни морфологии. При всички конфигурации влакната се натрупват, формирайки мат, върху външната повърхност на въртящия се цилиндричен колектор. Практически, така се получава мат без начало и край. При това свалянето на мата става изключително лесно, като механично се прерязва на избрано място и се отделя чрез повдигане от цилиндричния колектор. Сваленият мат копира напълно геометрията на приставката - при плътен лист е плътен мат, изграден от хаотично разположени влакна, при спици/ножове е на „ивици, при метални мрежи е като мрежа.The objective of the invention is to create a multifunctional rotating cylindrical collector, in which you can quickly and easily change the configuration of the collector by changing the attachments (spokes, knives, metal nets with different profiles, solid metal sheet), whereby mats with different morphology depending on the desired end result. When using a thick metal sheet, mats are obtained, made of randomly deposited fibers. The use of spokes or knives, or a combination thereof, results in mats made of strongly oriented fibers (parallel to each other) in the space between the spokes or knives. In the case of knives, the advantage is their pointed edge, which facilitates the arrangement of the fibers when applying the electric field. When applying metal grids, depending on the configuration of the light opening (square, rhombus, parallel, rectangle), mats are obtained, also made of fibers oriented in a certain direction in the space of the light opening. Thus, by changing the attachments or a combination thereof (only in the case of knives and spokes), the orientation of the fibers and, accordingly, the morphology of the deposits on the mat attachments can be easily influenced. The construction of the collector and the attachments allow to combine knives and spokes, which also expands the set of mats with different morphologies. In all configurations, the fibers accumulate, forming a mat, on the outer surface of the rotating cylindrical collector. Practically, this is how a mat is obtained without a beginning and an end. The removal of the mat becomes extremely easy by mechanically cutting it at a selected location and separating it by lifting it from the cylindrical collector. The removed mat completely copies the geometry of the attachment - in case of a thick sheet it is a dense mat, made of chaotically arranged fibers, in case of spokes / knives it is in “stripes”, in case of metal nets it is like a net.

Конструкцията на колектора позволява и въртене с различни скорости (обороти в минута), в зависимост от характеристиките на използвания мотор.The design of the collector also allows rotation at different speeds (revolutions per minute), depending on the characteristics of the motor used.

Задачата е решена посредством конструирането на стоика от неметален материал, върху която се поставя цилиндър, изработен също от неметален материал (дърво, тефлон, керамика, композитни материали и др.). Диаметърът и дължината на цилиндъра може да варират в зависимост от това с каква площ ще бъдат получаваните матове (площта на мата = обема на цилиндъра, който е равен на височината на цилиндъра χ радиуса на основата на квадрат χ π). През средата, по дължината на цилиндъра е монтирана неподвижно метална ос, изработена от неръждаема стомана, чрез която се осигурява опроводяването на колектора и то без да се създава искра. В двата края на тази метална ос са монтирани неподвижно лагери, които се поставят в специално изработени легла на стойката. Тези лагери осигуряват равномерното (с постоянна скорост) въртене на колектора. Лагеруваната ос позволява лесно захващане към мотора, осигуряващ въртенето на колектора. При това, скоростта на въртене на колектора зависи от възможностите на използвания мотор. Диаметърът на оста зависи от това какви лагери ще се използват за осигуряване на въртенето на колектора. В двата края на неметалния цилиндър са монтирани неподвижно носещи метални елементи с цилиндрична форма със специален профил/геометрия. Материалът, от който се изработват носещите елементи трябва да е с добра електропроводимост. Двата носещи метални елемента са закрепени неподвижно върху двата края на цилиндъра като прилепват плътно към него. Върху двата носещи метални елемента се поставят две метални капачки. В средата на двата носещи елемента има отвор, съответстващ точно на размера на неподвижната метална ос. Профилът/геометрията на двата носещи елемента позволява монтирането на всяка една от приставките. По повърхността на носещите елементи са направени прорези на равно отстояние един от друг и под еднакъв ъгъл от центъра на основата на цилиндъра, с дълбочина и ширина, съобразени с размерите на ножовете, които се поставят в тези прорези. Ножовете се изработват от електропроводим материал. По средата между всеки два прореза са направени канали, разположени съответно на едно и също разстояние един от друг. В каналите се поставят спиците, като дълбочината им е съобразена с диаметъра им. Спиците също са изработени от електропроводим материал. На определено разстояние от неметалния цилиндър, перпендикулярно на прорезите за ножовете и на каналите за спиците, е направен жлеб за стопорните винтчета на металните капачки. Освен ножовете и спиците, върху металните носещи елементи може да се поставят метална мрежа с различен профил (квадрат, ромб, успоредник, правоъгълник) и различен размер на светлия отвор, както и плътен лист ламарина (гладък цилиндричен колектор). Размерите (дължина и ширина) на мрежата и на ламарината трябва да са съобразени с размерите (дължина и диаметър ) на неметалния цилиндър.The problem is solved by constructing a stand of non-metallic material, on which is placed a cylinder also made of non-metallic material (wood, Teflon, ceramics, composite materials, etc.). The diameter and length of the cylinder can vary depending on the area of the mats to be obtained (the area of the mat = the volume of the cylinder, which is equal to the height of the cylinder χ radius at the base of the square χ π). In the middle, along the cylinder is mounted a fixed metal axle made of stainless steel, which ensures the wiring of the collector without creating a spark. At both ends of this metal axle are mounted fixed bearings, which are placed in specially made beds on the stand. These bearings ensure uniform (constant speed) rotation of the collector. The bearing axle allows easy attachment to the motor, ensuring the rotation of the collector. In this case, the speed of rotation of the collector depends on the capabilities of the motor used. The diameter of the shaft depends on what bearings will be used to ensure the rotation of the collector. At both ends of the non-metallic cylinder are mounted fixed cylindrical bearing metal elements with a special profile / geometry. The material from which the bearing elements are made must have good electrical conductivity. The two bearing metal elements are fixed on both ends of the cylinder by fitting tightly to it. Two metal caps are placed on the two supporting metal elements. In the middle of the two supporting elements there is an opening corresponding exactly to the size of the fixed metal axis. The profile / geometry of the two supporting elements allows the installation of each of the attachments. Slots are made on the surface of the supporting elements at equal distances from each other and at the same angle from the center of the base of the cylinder, with depth and width in accordance with the dimensions of the knives, which are placed in these slots. The knives are made of electrically conductive material. In the middle between each of the two slots are made channels located respectively at the same distance from each other. The spokes are placed in the grooves, and their depth is in accordance with their diameter. The spokes are also made of electrically conductive material. At a certain distance from the non-metallic cylinder, perpendicular to the slots for the knives and the grooves for the spokes, a groove is made for the locking screws of the metal caps. In addition to knives and spokes, a metal mesh with a different profile (square, rhombus, parallel, rectangle) and a different size of the light hole, as well as a solid sheet of sheet metal (smooth cylindrical collector) can be placed on the metal supporting elements. The dimensions (length and width) of the mesh and the sheet must be in accordance with the dimensions (length and diameter) of the non-metallic cylinder.

Спиците, ножовете, мрежата или ламарината се прикрепят плътно (фиксират се неподвижно) към носещите елементи чрез металните капачки. Диаметърът на спиците, височината на ножовете, както и дебелината на мрежата или ламарината трябва да са съобразени с разстоянието между носещите елементи и металните капачки. Материалът, от който се изработват капачките трябва също да е с добра електропроводимост и лесно да се обработва, като например алуминий, дурал и др. Профилът на капачките и размерите им трябва да позволяват плътно прилагане върху носещите елементи. Фиксирането става с винтове, които се застопоряват в жлеба, който е перпендикулярен на прорезите/каналите на ножовете/спиците. Капачките осигуряват плътното прилепване на листовете, мрежите, спиците или ножовете.олThe spokes, knives, netting or sheet metal are tightly attached (fixed) to the supporting elements by means of metal caps. The diameter of the spokes, the height of the blades and the thickness of the net or sheet metal must take into account the distance between the supporting elements and the metal caps. The material from which the caps are made must also have good electrical conductivity and be easy to process, such as aluminum, duralumin, etc. The profile of the caps and their dimensions must allow tight application on the supporting elements. Fixing is done with screws that are locked in the groove, which is perpendicular to the slots / grooves of the knives / spokes. The caps ensure a tight fit of the sheets, nets, spokes or knives.

В зависимост от диаметъра и дължината на цилиндъра, броят на ножовете и спиците може да варира, т.е. може да се осигури работа при различни разстояния между ножовете и спиците, или да се редуват спици и ножове. Ножовете и спиците се поставят на равни разстояния едни от други по цилиндричната повърхнина под еднакъв ъгъл от центъра на тази повърхнина, като броят им се определя по формулата:Depending on the diameter and length of the cylinder, the number of blades and spokes can vary, ie. work can be provided at different distances between the knives and the spokes, or spokes and knives can be alternated. The knives and spokes are placed at equal distances from each other on the cylindrical surface at an equal angle from the center of this surface, the number of which is determined by the formula:

Брой ножове или спици = 360/ъгъл от центъра на цилиндричната повърхнинаNumber of knives or spokes = 360 / angle from the center of the cylindrical surface

Описание на приложените фигуриDescription of the attached figures

Фигура 1. Обща схема на колектораFigure 1. General diagram of the collector

Позиция 1 - стойка от неметален материалPosition 1 - stand made of non-metallic material

Позиция 2 - цилиндър от неметален материалPosition 2 - cylinder of non-metallic material

Позиция 3 - неподвижна метална осPosition 3 - fixed metal axle

Позиция 4 - лагериPosition 4 - bearings

Позиция 5 - носещи метални елементиPosition 5 - bearing metal elements

Позиция 6 - метални капачкиPosition 6 - metal caps

Примерно изпълнение на изобретениетоAn exemplary embodiment of the invention

Настоящото изобретение се илюстрира чрез следния пример, който не изчерпва обхвата му:The present invention is illustrated by the following example, which does not exhaust its scope:

Конструиран е многофункционален въртящ се цилиндричен колектор към апаратура за електроовлакняване, при който бързо и лесно може да се променя конфигурацията на колектора чрез смяна на приставките (спици, ножове, метални мрежи с различен профил и светъл отвор, плътен метален лист), което позволява получаването на матове с различна морфология в зависимост от търсения краен резултат. Полученият мат копира напълно геометрията на приставката - при плътен лист е плътен мат, изграден от хаотично разположени влакна, при спици/ножове е на „ивици, при метални мрежи е като мрежа.A multifunctional rotating cylindrical collector for electro-fiberization equipment has been constructed, in which the configuration of the collector can be quickly and easily changed by changing the attachments (spokes, knives, metal nets with different profile and light hole, solid metal sheet), which allows obtaining of mats with different morphology depending on the desired end result. The resulting mat completely copies the geometry of the attachment - in the case of a thick sheet it is a dense mat, made of chaotically arranged fibers, in the case of spokes / knives it is in “stripes, in the case of metal nets it is like a net.

Конструирани са дървена стойка 1 и въртящ се дървен цилиндър 2. Цилиндърът 2 е с диаметър 0= 60 mm и дължина 200 mm. Площта на получения в този случай мат, изчислен като обем на цилиндъра е 565,2 cm². В центъра на дървения цилиндър 2 е монтирана неподвижно метална ос 3 от неръждаема стомана с диаметър 8 mm, която осигурява опроводяването на целия колектор без да се създава искра. В двата края на металната ос 3 са монтирани неподвижно лагери 4, поставени в специално изработени легла на дървената стойка 1. Лагерите 4 осигуряват равномерно (с постоянна скорост) въртене на дървения цилиндър 2. В двата края на дървения цилиндър 2 са монтирани неподвижно носещи елементи 5, изработени °^т ДУР^ал/ които са със специален профил/геометрия, по-конкретно кух цилиндър с нарези, който плътно прилепва към дървения цилиндър 2. Двата носещи елемента 5 са закрепени неподвижно върху дървения цилиндър 2 с по 3 броя зегерки с резба М4, разположени през 120°. Носещите елементи 5 прилепват плътно към дървения цилиндър 2 на дълбочина 20 mm. В средата на носещите елементи 5 има отвор с 0 = 8 mm, през който плътно минава неподвижната метална ос 3, на която са закрепени лагерите 4, осигуряващи въртене на цилиндъра. По повърхността на всеки от носещите елементи 5 са направени 8 прореза с дълбочина 6,2 mm и ширина 2 mm, разположени през 45° един от друг, в които се поставят ножовете. Като оптимален ъгъл е избран 45° и затова броят на ножовете е определен по формулата 360/45 = 8. Ножовете са изработени от неръждаема стомана с дебелина 2 mm, височина 8 mm и дължина 207 mm. На 22,5° от всеки от прорезите са направени и 8 канала (90°) с дълбочина 1,5 mm, разположени през 45° един от друг, в които се поставят спиците. Като оптимален ъгъл е избран 45° и затова броят на спиците е определен по формулата 360/45 = 8. Спиците са изработени от неръждаема стомана с диаметър 3 mm и дължина 207 mm. На 10 mm θτ дървения цилиндър 2, перпендикулярно на прорезите за ножовете и на каналите за спиците, е направен жлеб (90°) за стопорните винтчета на капачките 6. Върху двата носещи елемента 5 се поставят две капачки 6, изработени от дурал. Профилът на капачките 6 и размерите им позволяват плътно прилягаме върху носещите елементи 5. Фиксирането става с 4 броя заострени стопорки М4 с дължина 7 mm, които се застопоряват в жлеба, който е перпендикулярен на прорезите/каналите на ножовете/спиците. Капачките 6 осигуряват плътното прилепване на спиците и ножовете към дървения цилиндър 2.A wooden stand 1 and a rotating wooden cylinder 2 are constructed. The cylinder 2 has a diameter of 0 = 60 mm and a length of 200 mm. The area of the mat obtained in this case, calculated as the volume of the cylinder, is 565.2 cm ² . In the center of the wooden cylinder 2 is mounted a fixed metal shaft 3 made of stainless steel with a diameter of 8 mm, which ensures the wiring of the entire collector without creating a spark. At both ends of the metal axis 3 are mounted fixed bearings 4, placed in specially made beds on the wooden stand 1. The bearings 4 provide uniform (constant speed) rotation of the wooden cylinder 2. At both ends of the wooden cylinder 2 are mounted fixed bearing elements 5, made ° ^t DUR ^al / which have a special profile / geometry, in particular a hollow cylinder with notches, which fits tightly to the wooden cylinder 2. The two bearing elements 5 are fixedly fixed on the wooden cylinder 2 with 3 threaded pins. M4, located at 120 °. The support elements 5 adhere tightly to the wooden cylinder 2 at a depth of 20 mm. In the middle of the bearing elements 5 there is an opening with 0 = 8 mm, through which the fixed metal axis 3 passes tightly, to which the bearings 4 are fixed, providing rotation of the cylinder. On the surface of each of the supporting elements 5 are made 8 slots with a depth of 6.2 mm and a width of 2 mm, located at 45 ° from each other, in which the knives are placed. 45 ° is chosen as the optimal angle and therefore the number of knives is determined by the formula 360/45 = 8. The knives are made of stainless steel with a thickness of 2 mm, a height of 8 mm and a length of 207 mm. At 22.5 ° from each of the slots are made 8 channels (90 °) with a depth of 1.5 mm, located at 45 ° from each other, in which the spokes are placed. 45 ° is chosen as the optimal angle and therefore the number of spokes is determined by the formula 360/45 = 8. The spokes are made of stainless steel with a diameter of 3 mm and a length of 207 mm. At 10 mm θτ the wooden cylinder 2, perpendicular to the slots for the knives and the grooves for the spokes, a groove (90 °) is made for the locking screws of the caps 6. Two caps 6 made of duralumin are placed on the two supporting elements 5. The profile of the caps 6 and their dimensions allow them to fit snugly on the supporting elements 5. The fixing is done with 4 pointed M4 stops with a length of 7 mm, which are locked in the groove, which is perpendicular to the slots / grooves of the knives / spokes. The caps 6 ensure the tight fit of the spokes and knives to the wooden cylinder 2.

Представеното примерно изпълнение позволява използването само на ножове, само на спици или комбинация от спици и ножове в различна последователност.The presented exemplary embodiment allows the use of only knives, only spokes or a combination of spokes and knives in a different sequence.

Примерното изпълнение включва и възможността за промяна на конфигурацията на колектора чрез премахване на ножовете и/или спиците и поставянето на метална мрежа с дебелина до 2,2 mm и дължина до 205 mm, с профил ромб със страна 10 mm, върху носещите цилиндри 5. Върху двата носещи елемента 5 се поставят две капачки 6, изработени от дурал. Профилът на капачките 6 и размерите им позволяват плътно прилагане върху носещите елементи 5. Фиксирането става с 4 броя заострени стопорки М4 с дължина 7 mm, които се застопоряват в жлеба. Капачките 6 осигуряват плътното прилепване на мрежата към дървения цилиндър 2.The exemplary embodiment also includes the possibility of changing the collector configuration by removing the blades and / or spokes and placing a metal mesh up to 2.2 mm thick and up to 205 mm long, with a diamond profile with a side of 10 mm, on the bearing cylinders 5. Two caps 6, made of duralumin, are placed on the two bearing elements 5. The profile of the caps 6 and their dimensions allow tight application on the supporting elements 5. The fixing is done with 4 pointed locks M4 with a length of 7 mm, which are locked in the groove. The caps 6 ensure a tight fit of the net to the wooden cylinder 2.

Примерното изпълнение включва и възможността за промяна на конфигурацията на колектора чрез премахване на ножовете и/или спиците, или мрежата, и поставяне на плътна ламарина (гладък цилиндричен колектор) с дебелина до 2,2 mm и дължина до 205 mm. Върху двата носещи елемента 5 се поставят две капачки 6, изработени от дурал. Профилът на капачките 6 и размерите им позволяват плътно прилягане върху носещите елементи 5. Фиксирането става с 4 броя заострени стопорки М4 с дължина 7 mm, които се застопоряват в жлеба. Капачките 6 осигуряват плътното прилепване на листа от плътна ламарина към дървения цилиндър 2.The exemplary embodiment also includes the possibility of changing the configuration of the collector by removing the blades and / or spokes, or the net, and placing a solid sheet (smooth cylindrical collector) with a thickness of up to 2.2 mm and a length of up to 205 mm. Two caps 6, made of duralumin, are placed on the two bearing elements 5. The profile of the caps 6 and their dimensions allow a tight fit on the supporting elements 5. The fixing is done with 4 pointed M4 stops with a length of 7 mm, which are locked in the groove. The caps 6 ensure a tight fit of the sheet of solid sheet metal to the wooden cylinder 2.

Конструкцията на колектора е такава, че приставките са взаимно заменяеми, не са закрепени неподвижно към неметалния цилиндър и могат лесно и бързо да се сменят. Това позволява бързо и лесно да се променя конфигурацията на въртящия се колектор чрез смяна на приставките - ножовиден колектор с различна комбинация на брой ножове (максимално 8), спицовиден колектор с различна комбинация на брой спици (максимално 8), смесен ножовиден/спицовиден с различна комбинация на ножове и спици (максимално 16), колектормрежа - метална мрежа с различен профил (квадрат, ромб, успоредник, правоъгълник) и размер на светлия отвор и гладък цилиндричен колектор - при поставяне на плътен лист ламарина. Комбинацията от носещи елементи и капачки осигурява използването на различните приставки, което води до получаване на матове с желана морфология. По този начин могат да се получават матове с разнообразна морфология, изградени от влакна с определена ориентация, в зависимост от търсения ефект. При всички приставки натрупването на влакната, които формират мата, става върху външната повърхност на въртящия се цилиндричен колектор, което улеснява свалянето на готовия мат.The design of the collector is such that the attachments are interchangeable, are not fixed to the non-metallic cylinder and can be easily and quickly replaced. This allows you to quickly and easily change the configuration of the rotating collector by changing the attachments - knife collector with different combination of number of blades (maximum 8), spoke collector with different combination of number of spokes (maximum 8), mixed knife / spoke with different combination of knives and spokes (maximum 16), collector mesh - metal mesh with different profile (square, rhombus, parallelogram, rectangle) and the size of the light hole and a smooth cylindrical collector - when placing a thick sheet of sheet metal. The combination of bearing elements and caps ensures the use of different attachments, which leads to mats with the desired morphology. In this way, mats with various morphologies can be obtained, made of fibers with a certain orientation, depending on the desired effect. In all attachments, the accumulation of the fibers that form the mat takes place on the outer surface of the rotating cylindrical collector, which facilitates the removal of the finished mat.

Действие на изобретениетоAction of the invention

Електроовлакняването върху многофункционалния въртящ се цилиндричен колектор дава възможност за бързо и лесно получаване на полимерни матове с различна морфология, изградени от влакна с определена ориентация. При поставяне на ножовете или на спиците имаме конфигурация на ножовиден или на спицовиден колектор, като при промяна на броя на ножовете/спиците ориентацията на влакната се променя лесно. Нещо повече, може лесно да се направи и комбиниран колектор (не е известен в литературата), монтирайки едновременно спиците и ножовете, при което се получава мат, изграден от ориентирани между ножовете и спиците влакна. При монтиране на мрежата, в зависимост от размерите на светлия отвор се получават матове с морфология, копираща профила на мрежата.Electrofibration on the multifunctional rotating cylindrical collector allows for quick and easy production of polymer mats with different morphology, made of fibers with a certain orientation. When placing the knives or spokes, we have a configuration of a knife or spoke collector, and when changing the number of knives / spokes, the orientation of the fibers changes easily. Moreover, a combined collector (not known in the literature) can easily be made by simultaneously mounting the spokes and the blades, resulting in a mat made of fibers oriented between the blades and the spokes. When installing the net, depending on the size of the light opening, mats are obtained with a morphology that copies the profile of the net.

Когато се сложат приставките нож/спица, се получават матове под формата на ивици; ако се сложи плътен лист ламарина се получава мат без ориентация, изграден от хаотично разположени влакна; а ако се сложи мрежа, се получава съответната морфология във вид на мрежа.When the knife / spoke attachments are placed, mats are obtained in the form of stripes; if a thick sheet of sheet metal is placed, a mat without orientation is obtained, composed of chaotically arranged fibers; and if a net is placed, the corresponding network morphology is obtained.

Claims

Multifunctional rotating cylindrical collector for electrofibration equipment with stand (1) and rotating cylinder (2), characterized in that it has attachments, in which the attachments can be spokes, knives, metal nets with different light profile an opening selected from the group consisting of a square, rhombus, parallelogram, rectangle, or solid sheet metal, the stand (1) and the cylinder (2) being made of a non-conductive material selected from the group consisting of wood, Teflon, ceramic, composite materials, wherein the cylinder (2) is attached to the stand (1) by means of a centrally located fixed metal axle (3) made of stainless steel, at both ends of which are mounted bearings (4) located in beds on the stand (1), and at both ends of the cylinder (2) fixed bearing elements (5) are fixedly fixed, on which, in grooves, the spokes are attached up to a maximum of 8 pieces, made of stainless steel, and in slots the knife attachments are attached accordingly. is made of stainless steel, up to a maximum of 8 pieces, or mesh or sheets made of stainless steel, and on which are placed caps (6) of electrically conductive material selected from the group containing aluminum, duralumin, the attachments are immobilized with fixing in grooves on the support elements (5), the collector being optionally provided with a maximum of 8 blades or a maximum of 8 spokes, or a combination of a maximum of 8 spokes and a maximum of 8 blades.

Multifunctional rotating cylindrical collector according to claim 1, characterized in that the area of the obtained mats depends on the diameter and length of the non-metallic cylinder.

Multifunctional rotating cylindrical collector according to claim 1, characterized in that the spoke and knife attachments are fixedly attached to the non-metallic cylinder (2) by means of locking caps (6).

Multifunctional rotating cylindrical collector according to claims 1 and 3, characterized in that the spoke and knife attachments can be combined with each other and their number can vary, wherein the collector is optionally provided with a combination of a maximum of 8 spokes and a maximum of 8 knives.

Multifunctional rotating cylindrical collector according to claim 1, characterized in that the metal mesh attachments with different light aperture profile (squares, rhombuses, parallelograms, rectangles) or solid metal sheets are fixed to the non-metallic cylinder (2) by the supporting elements (5) and locking caps (6).

Multifunctional rotating cylindrical collector according to claim 1, characterized in that the attachments are made of electrically conductive material, stainless steel.