本發明屬于合成纖維生產設備技術領域,具體涉及一種聚乳酸短纖維超高速紡絲用的梯度式環吹風冷卻裝置。
背景技術:
公知的熔融紡絲是將諸如PA和/或PE之類的高聚物紡絲熔體從紡絲機的噴絲板的噴絲孔中擠出,擠出的熔體細流依次經冷卻、拉伸,最后凝固成絲條,絲條作為后紡牽伸的原絲或其它用途。在高聚物紡絲熔體從紡絲機的噴絲板的噴絲孔中擠直至由卷繞裝置卷繞的紡絲過程中歷經流動形變區、取向結晶區和塑性形變區。
如業界所知,由于剛從噴絲板上的成百、盈千乃至累萬個噴絲板孔(微孔)中擠出的細嫩而密集的熔體絲條因尚未固化成形而處于高溫熔融狀態并且熔體溫度遠高于周圍空氣溫度,又由于此時的熔體絲條極為柔弱細嫩,因而需由冷卻裝置實施風冷卻,使之均勻一致且穩定地經歷流動變形區、取向結晶區和塑性形變區。
前述的冷卻裝置實質上為吹風冷卻裝置,由于吹風冷卻裝置的風速、風量、風溫均勻性和一致性以及穩定性對紡絲纖維的質量、纖度、可牽伸性能和伸長率等都會產生相應的影響,因而吹風冷卻的風越均勻、越一致且穩定,對熔體絲條的冷卻效果越好,越能得到均勻一致的絲束,原絲質量越好,越利于后紡牽伸的生產,最終越能得到高品質的產品。
前述的吹風冷卻裝置可分為豎吹風冷卻裝置和橫吹風冷卻裝置,目前普遍使用橫吹風冷卻裝置,而該橫吹風冷卻裝置又分為側吹風冷卻裝置和環吹風冷卻裝置兩種。側吹風冷卻裝置具有結構簡單、操作方便和經濟廉價的長處,但由于側吹風的風來自一個方向,因而靠近側吹風冷卻裝置的出風口處的絲的冷卻效果相對較好,但遠離出風口處的絲的冷卻效果往往難以達到業界之預期,具體而言,絲束不均勻,原絲檔次低。鑒于目前的紡絲機大都將噴絲板呈圓形布置,因而普遍采用透風性、均勻性相對好的環吹風冷卻裝置。由于環吹風冷卻能消除側吹風冷卻裝置的前述不足,使絲與絲之間在空間上所處的固化成型條件基本相同,對于獲得纖度一致的卷繞絲具有建樹,因而受到業界的器重。
在公開的中國專利文獻中可見諸熔融紡絲用的環吹風冷卻裝置的技術信息,如CN202925169U(環吹風冷卻裝置)、CN105177738A(熔融紡絲用的環吹風冷卻裝置)、CN205398790U(一種新型紡絲環吹裝置用環吹風筒)、CN202450199U(高強高模聚乙烯纖維環吹風冷卻裝置)、CN203923476U(一種環吹風冷卻裝置)、CN203890507U(用于化纖紡絲中的環吹風風筒裝置)、CN205171027U(一種化纖紡絲環吹風裝置)、CN103820868B(一種生產超細旦、高品質紡絲的環吹風裝置)、CN103820867A(一種制取超細旦絲的環吹風冷卻裝置)、CN2418138Y(高風速低阻尼環吹風裝置)和CN102517659A(開放式下進風吹頭環吹風裝置),等等。
典型的如CN102199796B推薦的“可調式環吹風冷卻裝置”和CN104233481A提供的“一種中空聚苯硫醚短纖維的多級環吹風機”,這兩項專利方案的共同特點對冷卻風進行調節,如前者進行分級進風,使進入絲束途經通道內的冷卻風的風速自上而下逐漸變小(說明書第0020段);如后者對風壓進行調節(說明書第0009-0010段)。但是均未給出對風溫實施梯度調節的啟示,也就是說未給出對絲束實施梯度環吹風冷卻的啟示,也就是說未給出對絲束實施梯度環吹風冷卻的啟示。
如業界所知,由于聚乳酸短纖維超調整紡絲速度達6000-8000m/min,甚至更高,因此冷卻速度成了制約紡絲速度的技術瓶頸。目前的辦法是:一方面降低來自于空調裝置的冷風的溫度,另一方面加大單位時間內的冷風的風量和風速。但是實踐證明該方法是不可取的,因為當過度地降低來自于空調裝置的冷風的溫度時,會對紡絲組件的結構體系的噴絲板造成驟冷,從而因驟冷造成纖維皮芯差異增加,絲條發硬,手感變差,影響纖維的品質;又因為盲目地加大單位時間內的冷風的風量和風速,既會引起絲束的發散,纖維飄擺,纖維線密度及CV值增大,甚至造成纖維相互纏繞,不能正常生產,又會造成能耗的增加。
針對上述已有技術,有必要對環吹風冷卻裝置的結構進行改良而藉以適應聚乳酸短纖維超高速紡絲要求,下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。
技術實現要素:
本發明的任務在于提供一種既有助于避免對紡絲組件的噴絲板產生驟冷影響而藉以保障噴絲板順暢地將聚乳酸熔體絲條擠出又有利于對熔體絲條實現快速冷卻并且獲得期望的冷卻效果而藉以保障超高速紡絲要求的聚乳酸短纖維超高速紡絲用的梯度式環吹風冷卻裝置。
本發明的任務是這樣來完成的,一種聚乳酸短纖維超高速紡絲用的梯度式環吹風冷卻裝置,包括一冷卻筒和一導流內套筒,冷卻筒在使用狀態下對應于紡絲機的紡絲組件的噴絲板的下方設置,導流內套筒設置在冷卻筒內并且該導流內套筒的外壁與冷卻筒的內壁之間構成有一套筒隔腔,套筒隔腔的上部構成為上冷卻腔,中部構成為表冷器腔,而下部構成為下冷卻腔,并且套筒隔腔的頂部由套筒隔腔頂封蓋封閉,而套筒隔腔的底部由套筒隔腔底封板封閉,在導流內套筒的上端的壁體上并且在對應于所述上冷卻腔的區域以密集狀態開設有上通風孔,而在導流內套筒的下端的壁體上并且在對應于所述下冷卻腔的區域同樣以密集狀態開設有下通風孔,導流內套筒的中央區域構成為內套筒導絲腔,該內套筒導絲腔自導流內套筒的頂部貫通至底部;一濾套,該濾套位于所述的上冷卻腔內并且包覆在所述導流內套筒的外壁上,藉由該濾套對所述上通風孔覆蓋;一空調風引入接口和一分流板,空調風引入接口在對應于所述上冷卻腔的位置固定在所述冷卻筒上并且與上冷卻腔相通,分流板在對應于空調風引入接口的位置設置在上冷卻腔內并且該分流板的上沿與所述套筒隔腔頂封蓋朝向上冷卻腔的一側固定,在分流板上以密集狀態開設有分流板通風孔;一表冷器,該表冷器在對應于所述表冷器腔的位置設置在所述冷卻筒與導流內套筒之間,并且該表冷器在使用狀態下與冷卻水循環換熱裝置管路連接;一濾網套,該濾網套位于所述下冷卻腔內并且包覆在所述導流風套筒的下端的壁體上。
在本發明的一個具體的實施例中,在所述的冷卻筒的壁體上并且在對應于所述下冷卻腔的位置設置有一傳感器,該傳感器探入下冷卻腔內。
在本發明的另一個具體的實施例中,所述的傳感器為溫度傳感器。
在本發明的又一個具體的實施例中,所述的濾套為無紡布或無紡氈濾套。
在本發明的再一個具體的實施例中,所述下冷卻腔的溫度低于所述上冷卻腔的溫度。
在本發明的還有一個具體的實施例中,所述下冷卻腔的溫度為5-15℃,而所述上冷卻腔的溫度為15-22℃。
在本發明的更而一個具體的實施例中,所述的分流板為圓弧形分流板,并且該分流板6的長度方向的中部與所述空調風引入接口相對應。
在本發明的進而一個具體的實施例中,所述濾網套為250-350目的不銹鋼濾網套。
在本發明的又更而一個具體的實施例中,所述的表冷器包括散熱片和冷卻水管,散熱片的數量有圍繞所述表冷器腔的圓周方向以輻射狀態間隔分布的復數枚并且定位在所述冷卻筒的內壁與所述導流內套筒的外壁之間,冷卻水管穿置在散熱片上而形成盤管狀的構造,該冷卻水管的一端構成為冷卻水進水口,而冷卻水管的另一端構成為冷卻水回水口,該冷卻水進水口以及冷卻水回水口自所述表冷器腔伸展到所述冷卻筒外并且與所述冷卻水循環換熱裝置管路連接。
在本發明的又進而一個具體的實施例中,在所述冷卻筒朝向所述表冷器腔的一側并且在對應于所述散熱片的底部的位置圍繞冷卻筒的圓周方向固定有一托環,所述散熱片支承在該托環上;在所述冷卻水進水口的末端擴設有一冷卻水進水管路配接法蘭,而在所述冷卻水回水口的末端擴設有一冷卻水回水管路配接法蘭,冷卻水進水管路配接法蘭以及冷卻水回水管路配接法蘭分別與所述的冷卻水循環換熱裝置管路連接,該冷卻水循環換熱裝置為配有儲水箱和制冷裝置的循環泵;在所述冷卻水進水口上設置有一進水調節控制閥。
本發明提供的技術方案由于在導流內套筒的外壁與冷卻筒的內壁之間構成有一套筒隔腔,在該套筒隔腔的表冷器腔內設置了表冷器,在冷卻筒上并且在對應于上冷卻腔的位置設置了空調風引入接口以及在上冷卻腔內并且在對應于空調風引入接口的位置以套筒隔腔頂封板為載體固定了一分流板,因而當紡絲組件的噴絲板噴出的聚乳酸熔體絲條途經內套筒導絲腔時,首先由套筒隔腔內的部分冷風依次經分流板的分流板通風孔、濾套和上通風孔進入內套筒導絲腔的上部對其環吹風冷卻,進而由表冷器對套筒隔腔內的另一部分冷風繼而冷卻,經表冷器冷卻后的冷風再依次經下冷卻腔、濾網套和下通風孔進入內套筒導絲腔的下部對其環吹風冷卻,不僅可以避免因驟冷而對噴絲板產生影響,確保噴絲板順暢地將聚乳酸熔體絲擠出,而且能夠滿足對熔體絲條的快速冷卻要求并且獲得期望的冷卻效果,進而保障超高速紡絲得以進行。
附圖說明
圖1為本發明的實施例結構圖。
圖2為圖1的橫斷面示意圖。
具體實施方式
為了能夠更加清楚地理解本發明的技術實質和有益效果,申請人在下面以實施例的方式作詳細說明,但是對實施例的描述均不是對本發明方案的限制,任何依據本發明構思所作出的僅僅為形式上的而非實質性的等效變換都應視為本發明的技術方案范疇。
在下面的描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性或稱方位性的概念都是針對圖1所示的位置狀態而言的,因而不能將其理解為對本發明提供的技術方案的特別限定。
請參見圖1和圖2,示出了一冷卻筒1和一導流內套筒2,冷卻筒1在使用狀態下對應于紡絲機的紡絲組件的噴絲板的下方設置,具體而言,設置在上紡絲機的機架上。導流內套筒2優選采用鐵板制作,該導流內套筒2設置在冷卻筒1內并且該導流內套筒2的外壁與冷卻筒1的內壁之間構成有一套筒隔腔3,套筒隔腔3的上部構成為上冷卻腔31,中部構成為表冷器腔32,而下部構成為下冷卻腔33,并且套筒隔腔3的頂部由套筒隔腔頂封蓋34封閉,而套筒隔腔3的底部由套筒隔腔底封板35封閉,在導流內套筒2的上端的壁體上并且在對應于前述上冷卻腔31的區域以密集狀態開設有上通風孔21,而在導流內套筒2的下端的壁體上并且在對應于前述下冷卻腔33的區域同樣以密集狀態開設有下通風孔22,導流內套筒2的中央區域構成為內套筒導絲腔23,該內套筒導絲腔23自導流內套筒2的頂部貫通至底部;示出了一濾套4,該濾套4位于前述的上冷卻腔31內并且包覆(也可稱包絡或包裹)在前述導流內套筒2的外壁上,藉由該濾套4對前述上通風孔21覆蓋;示出了一空調風引入接口5和一分流板6,空調風引入接口5在對應于前述上冷卻腔31的位置固定在前述冷卻筒1上并且與上冷卻腔31相通,分流板6在對應于空調風引入接口5的位置設置在上冷卻腔31內并且該分流板6的上沿與前述套筒隔腔頂封蓋34朝向上冷卻腔31的一側焊接固定,在分流板6上以密集狀態開設有分流板通風孔61;示出陣一表冷器7,該表冷器7在對應于前述表冷器腔32的位置設置在冷卻筒1與導流內套筒2之間,并且該表冷器7在使用狀態下與冷卻水循環換熱裝置管路連接;示出了一濾網套8,該濾網套8位于前述下冷卻腔33內并且包覆(也可稱包絡或包裹)在前述導流風套筒2的下端的壁體上。
前述導流內套筒2的上、下端的壁體上分別開設的上、下通風孔21、22而使導流內套2的上、下端構成為猶如蜂窩狀的構造,以約束冷卻風的方向。
在前述的冷卻筒1的壁體上并且在對應于前述下冷卻腔33的位置設置有一傳感器11,該傳感器11探入下冷卻腔33內。在本實施例中,傳感器11為溫度傳感器,用于感知下冷卻腔33的冷風即冷空氣的溫度。依據專業常識,在使用狀態下,傳感器11由線路111與電氣控制器電氣連接。
在本實施例中,前述的濾套4為無紡布濾套,但是也可使用無紡氈或其它等效將材質的濾套。
在本實施例中,前述下冷卻腔33的溫度低于前述上冷卻腔31的溫度,具體而言:下冷卻腔33的溫度優選為5-15℃,較好地為8-12℃,更好地為10℃(本實施例選擇10℃),而上冷卻腔31的溫度優選為15-22℃,較好地為18-21℃,更好地為20℃(本實施例選擇20℃)。
正是由于上、下冷卻腔31、33的溫度不同,因而印證了申請人所講的梯度式環吹風冷卻。又由于上冷卻腔31的冷風的溫度在15-22℃范圍,因而不會給紡絲組件的噴絲板產生驟冷影響。
前述的分流板6為圓弧形分流板(圖2所示),并且該分流板6的長度方向的中部與前述空調風引入接口5相對應,由與空調裝置管路連接的空調風引入接口5引入上冷卻腔31內的冷風因分流板6的存在而被分成兩個部分,一部分(一小部分)直經經分流板6上的分流板通風孔61后再經濾套4的微孔以及上通風孔21進入內套筒導絲腔23的上部對聚乳酸熔體絲條9(也可稱聚乳酸絲束)環吹風冷卻(一次冷卻),而從空調風引入接口5引入的另一部分(大部分)冷風由圖2所示的箭頭所示向套筒隔腔3分散并在途經表冷器腔32的區域時經表冷器7換熱冷卻,進而進入下冷卻腔33,進入下冷卻腔33內的冷風(5-15℃)依次經濾網套8和導流內套筒2的下端的下通風孔22進入內套筒導絲腔23的下部對聚乳酸熔體絲條9環吹風冷卻(二次冷卻)。
前述濾網套8優選為250-350目的不銹鋼濾網套,較好地為280-320目的不銹鋼濾網套,最好為300目的不銹鋼濾網套,本實施例即為擇用300目的不銹鋼濾網套。
請重點見圖1,前述的表冷器7包括散熱片71和冷卻水管72,散熱片71的數量有圍繞前述表冷器腔32的圓周方向以輻射狀態間隔分布的復數枚并且定位在前述冷卻筒1的內壁與前述導流內套筒2的外壁之間,冷卻水管72穿置在散熱片71上而形成盤管狀的構造,該冷卻水管72的一端構成為冷卻水進水口721,而冷卻水管72的另一端構成為冷卻水回水口722,該冷卻水進水口721以及冷卻水回水口722自前述表冷器腔32伸展到前述冷卻筒1外并且與前述冷卻水循環換熱裝置管路連接。
優選地,在前述冷卻筒1朝向前述表冷器腔32的一側并且在對應于前述散熱片71的底部的位置圍繞冷卻筒1的圓周方向固定有一托環12,前述散熱片71支承在該托環12上;在前述冷卻水進水口721的末端擴設有一冷卻水進水管路配接法蘭7211,而在前述冷卻水回水口722的末端擴設有一冷卻水回水管路配接法蘭7221,冷卻水進水管路配接法蘭7211以及冷卻水回水管路配接法蘭7221分別與前述的冷卻水循環換熱裝置管路連接,該冷卻水循環換熱裝置為配有儲水箱和制冷裝置的循環泵;在前述冷卻水進水口721上設置有一進水調節控制閥7212。前述下冷卻腔33的冷風的溫度高低由進水調節控制閥7212的開啟程度的大小決定。
在開啟進水調節控制閥7212的狀態下,前述配有儲水箱和制冷裝置的循環泵工作,冷卻水經管路引至冷卻水進水口721,由冷卻水進水口721引入冷卻水管72,再經冷卻水出水口722引出并經管路回引至前述儲水箱,從而形成水循環回路。在該過程中,由冷卻水管72對散熱片71提供冷量,經散熱片71散發而對途經表冷器腔32的空氣換熱,使進入到下冷卻腔33內的空氣的溫度降至5-15℃,使途經內套筒導絲腔23的聚乳酸熔體絲條9先后獲得兩次環吹風冷卻,根據需要進行合理改進可獲得兩次以上的環吹風冷卻。
綜上所述,本發明提供的技術方案彌補了已有技術中的缺憾,順利地完成了發明任務,如實地兌現了申請人在上面的技術效果欄中載述的技術效果。