靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于靜電紡絲領(lǐng)域，尤其涉及一種靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲法是一種簡(jiǎn)單高效的通過靜電力作用制備納米纖維的方法。靜電紡絲技術(shù)是從電噴技術(shù)發(fā)展演化而來(lái)的，即在高壓靜電場(chǎng)作用下，聚合物熔體或溶液的導(dǎo)電液滴可以發(fā)生高速噴射，形成聚合物纖維的過程。靜電紡絲過程中，通過使帶有電荷的高分子熔體或溶液在高壓靜電場(chǎng)中噴射、拉伸、劈裂、揮發(fā)固化，最終形成纖維狀特質(zhì)的過程，是目前制備一維納米結(jié)構(gòu)敏感材料的重要方法之一。靜電紡絲法所制備的納米纖維以其優(yōu)異的物理特性被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲作為一種簡(jiǎn)便有效的可生產(chǎn)納米纖維的新型加工技術(shù)，將在生物醫(yī)用材料、過濾及防護(hù)、催化、能源、光電、食品工程、化妝品等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。
[0003]靜電紡絲過程中，紡絲纖維的形成過程非常復(fù)雜，影響靜電紡絲纖維形貌和性質(zhì)的參數(shù)有很多，改變靜電紡絲工藝參數(shù)，在同一臺(tái)靜電紡絲裝置上，可能獲得不同的纖維形貌。靜電紡絲法的制備過程極為復(fù)雜，對(duì)靜電紡絲過程產(chǎn)生影響的因素眾多，主要?dú)w納為三類:一類是來(lái)自靜電紡絲裝置，如靜電紡絲過程中的高壓電源所提供的靜電壓的大小，收集板與噴絲口之間的距離，位置，收集板的形狀、面積，噴絲口的個(gè)數(shù)、直徑、橫截面積及噴絲口的帶電極性等因素。靜電紡絲裝置參數(shù)對(duì)靜電紡絲過程起著決定性因素，研究人員不斷的改進(jìn)靜電紡絲裝置，以獲得不同形貌和結(jié)構(gòu)的納米纖維，以滿足不同行業(yè)領(lǐng)域、不同人們的需求。第二類來(lái)自靜電紡絲前驅(qū)液的性質(zhì)。如溶液的表面張力，電導(dǎo)率，溶液中有機(jī)溶劑的溶解度，溶液的黏彈力，溶液的重量及流速等，這一類影響因素可以由實(shí)驗(yàn)人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得最佳的紡絲效果;第三類影響靜電紡絲過程的因素來(lái)自當(dāng)前的環(huán)境。如環(huán)境濕度，壓力，溫度，清潔度，周圍磁場(chǎng)、電場(chǎng)的影響等。實(shí)驗(yàn)表明，環(huán)境濕度直接影響紡絲纖維直徑，對(duì)紡絲的正常進(jìn)行十分重要，過大的環(huán)境濕度會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)間導(dǎo)通，產(chǎn)生危險(xiǎn)。國(guó)內(nèi)紡絲設(shè)備大多沒有專門實(shí)施例濕度控制裝置，多數(shù)只是對(duì)溫度進(jìn)行控制，但為制備高性能的靜電紡絲，對(duì)濕度進(jìn)行控制就顯得十分必要了。環(huán)境濕度對(duì)紡絲過程的影響有如下幾點(diǎn):(1)當(dāng)環(huán)境濕度大于40%RH時(shí)，納米纖維直徑變粗，(2)當(dāng)環(huán)境溫度大于50%RH時(shí)，紡絲不能正常進(jìn)行，如出現(xiàn)纖維導(dǎo)電、滴液等現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)生危險(xiǎn)。(3)當(dāng)環(huán)境濕度小于20%RH時(shí)也不利于紡絲的正常進(jìn)行，故系統(tǒng)環(huán)境指標(biāo)為保持濕度在為20?35%RH范圍內(nèi)為宜，不同的紡絲材料，其導(dǎo)電性和吸濕性不同，具體某種材料的紡絲環(huán)境的濕度設(shè)備值可為一個(gè)介于20?35% RH之間的固定值，也可以是20?35之間的一個(gè)小的濕度調(diào)節(jié)范圍。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有靜電紡絲設(shè)備的氣室內(nèi)，由于環(huán)境濕度不可控，易導(dǎo)致紡絲變粗或纖維導(dǎo)電、滴液等問題，本實(shí)用新型提供了一種靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)，使靜電紡絲過程中對(duì)濕度環(huán)境進(jìn)行有效地感濕、除濕、加濕控制。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)，包括主控制器、濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)、超聲波加濕器和蜂鳴器，其中，濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)和超聲波加濕器安裝于靜電紡絲箱內(nèi)，主控制器分別與濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)、超聲波加濕器、蜂鳴器連接。
[0006]進(jìn)一步的，濕度檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)靜電紡絲箱內(nèi)濕度信號(hào)，且將該信號(hào)傳輸至主控制器，主控制器基于靜電紡絲箱內(nèi)恒定的濕度設(shè)定值，或一個(gè)設(shè)定的濕度范圍，該濕度信號(hào)與控制器的設(shè)定值相比較，控制器輸出分程控制信號(hào)。
[0007]更進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)包括上位機(jī)，上位機(jī)具有人機(jī)交互界面，并用于人機(jī)交互操作，實(shí)時(shí)顯示濕度設(shè)定值和濕度測(cè)量值。
[0008]更進(jìn)一步的，所述主控制器為PLC，且使用PLC的PID調(diào)節(jié)模塊對(duì)氣室內(nèi)的濕度進(jìn)行閉環(huán)控制。
[0009]有益效果:本實(shí)用新型所述的靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)，在靜電紡絲過程中對(duì)濕度環(huán)境進(jìn)行有效地感濕、除濕、加濕、濕度顯示以及濕度報(bào)警等控制。使得靜電紡絲環(huán)境濕度可以被有效監(jiān)測(cè)和控制，紡絲過程順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)10?60%RH濕度范圍內(nèi)密閉環(huán)境下的有效濕度控制，將濕度調(diào)節(jié)至靜電紡絲工藝的最佳濕度范圍和設(shè)定濕度值。該系統(tǒng)除濕效果顯著，有效滿足了靜電紡絲工藝對(duì)濕度控制的要求。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖示意圖；
[0011 ]圖2為本實(shí)用新型所述閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1:一種靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)，包括主控制器、濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)、超聲波加濕器、蜂鳴器和上位機(jī)。
[0013]濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)和超聲波加濕器安裝于靜電紡絲設(shè)備的氣室內(nèi)，主控制器分別與濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)、超聲波加濕器、蜂鳴器連接。
[0014]濕度檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)靜電紡絲箱內(nèi)濕度信號(hào)，且將該信號(hào)傳輸至主控制器，主控制器基于靜電紡絲箱內(nèi)恒定的濕度設(shè)定值，或一個(gè)設(shè)定的濕度范圍，該濕度信號(hào)與控制器的設(shè)定值相比較，控制器輸出分程控制信號(hào)。
[0015]如果濕度偏高，主控制器的輸出減小，超聲波加濕器輸出減小，直到關(guān)閉，如果濕度仍不能滿足要求，主控制器輸出繼續(xù)減小，啟用除濕機(jī)除濕;如果濕度過低，主控制器輸出增加，關(guān)小除濕機(jī)，如果仍然不能滿足濕度要求，就繼續(xù)關(guān)小除濕機(jī)，直到除濕機(jī)完全關(guān)閉，并開啟加濕器為止。
[0016]控制器通過異向分程滿足濕度對(duì)象要求，當(dāng)靜電紡絲箱內(nèi)的濕度低于10%RH，而加濕器已開到最大，系統(tǒng)不能繼續(xù)加濕時(shí)，或靜電紡絲箱內(nèi)的濕度高于60%RH，而除濕機(jī)開至最大時(shí)，主控制器將控制蜂鳴器鳴響，并調(diào)用主控制器中斷，停止對(duì)除濕機(jī)和超聲波加濕器的信號(hào)輸出，說明此時(shí)的設(shè)備工作功率不能滿足天氣要求，實(shí)驗(yàn)不能繼續(xù)。此外，濕度超過60%RH時(shí)，高壓靜電紡絲實(shí)驗(yàn)存在危險(xiǎn)，也必須斷電，該處斷電控制仍有主控制器實(shí)現(xiàn)。
[0017]上位機(jī)具有人機(jī)交互界面，并用于人機(jī)交互操作，實(shí)時(shí)顯示濕度設(shè)定值和濕度測(cè)量值。所述主控制器為PLC，且使用PLC的PID調(diào)節(jié)模塊對(duì)氣室內(nèi)的濕度進(jìn)行閉環(huán)控制。
[0018]其中:可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，為工業(yè)控制應(yīng)用而實(shí)施例制造的，早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。雖然如今的PLC早已不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯控制的任務(wù)，但是人們出于習(xí)慣，仍稱其為PLC，只不過中文名稱里將邏輯去出，稱為可編程控制器。本實(shí)施例使用西門子公司生產(chǎn)的S7-300型PLC，它屬于中型PLC，采用模塊化結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍十分廣泛。
[0019]濕敏元件是最簡(jiǎn)單的濕度傳感器，濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類，本實(shí)施例采用HM1500濕度傳感器，其屬于電容式，具體來(lái)說它是一種線性電壓輸出式集成濕度傳感器。
[0020]除濕的方法十分豐富，最常用的方法是通風(fēng)保持干燥。室內(nèi)除濕更有效的辦法是選用不同種類的除濕機(jī)，除濕機(jī)因其工作原理的不同被分為冷凍式除濕機(jī)、輪轉(zhuǎn)式除濕機(jī)和電滲透式除濕機(jī)。大多數(shù)家用除濕機(jī)都是冷凍式除濕機(jī)，本實(shí)施例所選用的除濕方法屬于冷凍式除濕機(jī)范疇。
[0021]加濕的方式十分豐富，傳統(tǒng)加濕是將水灑在地上，利用水分自然蒸發(fā)以達(dá)到增加空氣濕度的目的?，F(xiàn)代主要利用加濕器進(jìn)行加濕。通過不同的使用范圍，加濕器可分為工業(yè)用、商用和家用三種。工業(yè)上普遍使用熱蒸發(fā)型加濕器，商業(yè)上一般使用的是超聲波加濕器。家用加濕器很多都選擇純凈型加濕器。本實(shí)施例采用超聲波加濕器，加濕模塊主要由電源單元(同加濕單元)、超聲波換能器、水池以及風(fēng)機(jī)構(gòu)成。
[0022]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)，其特征在于:包括主控制器、濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)、超聲波加濕器和蜂鳴器，其中，濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)和超聲波加濕器安裝于靜電紡絲箱內(nèi)，主控制器分別與濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)、超聲波加濕器、蜂鳴器連接。2.如權(quán)利要求1所述的靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)，其特征在于，濕度檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)靜電紡絲箱內(nèi)濕度信號(hào)，且將該信號(hào)傳輸至主控制器，主控制器基于靜電紡絲箱內(nèi)恒定的濕度設(shè)定值，或一個(gè)設(shè)定的濕度范圍，該濕度信號(hào)與控制器的設(shè)定值相比較，控制器輸出分程控制信號(hào)。3.如權(quán)利要求2所述的靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括上位機(jī)，上位機(jī)具有人機(jī)交互界面，并用于人機(jī)交互操作，實(shí)時(shí)顯示濕度設(shè)定值和濕度測(cè)量值。4.如權(quán)利要求1或2或3所述的靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器為PLC，且使用PLC的PID調(diào)節(jié)模塊對(duì)氣室內(nèi)的濕度進(jìn)行閉環(huán)控制。
【專利摘要】一種靜電紡絲設(shè)備的濕度控制系統(tǒng)，屬于靜電紡絲領(lǐng)域，用于解決現(xiàn)有靜電紡絲設(shè)備的氣室內(nèi)，由于環(huán)境濕度不可控，易導(dǎo)致紡絲變粗或纖維導(dǎo)電、滴液等問題，技術(shù)要點(diǎn)是：包括主控制器、濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)、超聲波加濕器和蜂鳴器，其中，濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)和超聲波加濕器安裝于靜電紡絲箱內(nèi)，主控制器分別與濕度檢測(cè)傳感器、除濕機(jī)、超聲波加濕器、蜂鳴器連接。效果是：可在靜電紡絲過程中對(duì)濕度環(huán)境進(jìn)行有效地感濕、除濕、加濕、濕度顯示以及濕度報(bào)警等控制。
【IPC分類】D01D13/02, D01D5/00
【公開號(hào)】CN205133797
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520905472
【發(fā)明人】杜海英, 王正, 孫炎輝, 王述剛
【申請(qǐng)人】大連民族大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日