專利名稱：超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種超高分子量聚乙烯纖維的生產設備，具體地說是一種超高 分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統，適用于超高分子量聚乙烯纖 維生產中的原料制備。
背景技術：
超高分子量聚乙烯纖維是20世紀90年代初發展起來的第三代高強度高模 量纖維，具有良好的力學性能，與芳綸、碳纖維并稱三大特種纖維，超高分子 量聚乙烯纖維具有優異的性能和廣泛的用途，與碳纖維、芳綸纖維相比較，超 高分子量聚乙烯纖維的高強度和高模量特征最明顯，質量更輕，化學穩定性較 好，耐磨耐彎曲性能、張力疲勞性能、抗切割性能也是現有高性能纖維中最強 的，因而在安全、防護、航空、航天、國防裝備、車輛制造、造船業、體育界 發揮著舉足輕重的作用。除此之外，超高分子量聚乙烯纖維在民用工業領域作 為抗沖擊、減震材料及高性能輕質復合材料也有著廣闊的應用前景。目前，超高分子量聚乙烯纖維多采用凝膠紡絲-超倍熱拉伸工藝生產，超高 分子量聚乙烯纖維是以超高分子量聚乙烯為原料，經溶劑油(如礦物油、十氫 萘)溶解后形成均勻紡絲溶液，后經過濾紡絲、萃取、干燥、熱拉伸等過程最終制得成品。其主要工序包括1、用溶劑溶解超高分子量聚乙烯，制成紡絲溶液；2、溶液經擠出噴絲孔擠出后再用空氣(干法)或水(濕法)驟冷固化，得 到含有適度大分子纏結點的濕態原絲；3、采用萃取劑將附著在濕態原絲表面的 溶劑脫去；4、對萃取后絲束在干燥箱內進行干燥；5、進行超倍熱拉伸，得到 具有伸直鏈結構的超高分子量聚乙烯纖維紡絲。在目前的超高分子量聚乙烯纖維生產中，其原料的配制基本上都是由人工來完成的，如PE粉、溶劑的稱量以及反應釜內速度和溫度的控制，其不足之處在于由于人工操作的差異性，導致混合后的物料濃度均勻性較差，增加了后 續紡絲的不確定性，嚴重影響了產品質量的穩定性。發明內容本發明的目的在于提供一種使用方便、稱量準確、容易操作，不僅能對所 用原料和溶劑進行準確的計量，還能根據工藝要求自動改變反應釜內攪拌電機 的運行速度和釜內溫度，自動進行混料并自動向螺桿擠出機進行投料，克服人 工操作導致的混合后的物料濃度均勻性較差的不足，保證配料穩定性的超高分 子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統。為了達到以上目的，本發明所采用的技術方案是該超高分子量聚乙烯纖 維生產用原料自動配制控制系統，其特征在于它包括原料計量裝置、觸摸屏、 原料配制控制器、反應釜和螺桿擠出機組成，原料配置控制器分別通過導線與 原料計量裝置、觸摸屏、反應釜和螺桿擠出機相連接進行數據交換，原料計量 裝置上的料斗與反應釜通過相應的管道相連通，反應釜與螺桿擠出機通過相應 的管道相連通。本發明還通過如下措施實施所述的原料計量裝置設有兩臺， 一臺計量稱， 一臺溶劑計量罐，在溶劑計量罐的進料口上設有進料閥和進料泵，在出料口上 設有出料閥，溶劑計量罐通過進料閥與進料泵相連通，料斗的下口設有出料閥， 出料閥通過管道與原料備制罐相連通，原料備制罐通過帶控制閥的管道與反應 釜相連通，溶劑計量罐及其進料閥、進料泵、出料閥以及原料備制罐上的控制 閥都由原料配制控制器控制，在計量稱上設有料斗，料斗的下料口上設有下料 閥，下料閥與反應釜相連通。所述的反應釜與螺桿擠出機之間設有緩沖釜和下料蹇，緩沖釜和下料釜皆 由原料配置控制器控制，反應釜通過管道與緩沖釜相連通，緩沖釜通過管道與 下料釜相連通，下料釜通過管道連接到螺桿擠出機的進料口上。所述的反應釜內設有攪拌機、加熱器和溫度傳感器，并與原料配制控制器 進行數據交換。所述的緩沖釜和下料釜內都設有液位傳感器和加熱器，并與原料配制控制 器進行數據交換。所述的原料配制控制器，包括A脂處理器、電源電路、通訊接口電路、數 據存儲器、輸入參數接口電路和輸出參數接口電路構成，電源電路為集成電路 板提供穩定、可靠的隔離電源，輸入參數接口電路與輸出參數接口電路均通過 參數接口接線座連接到反應釜內的攪拌機轉速以及溫度傳感器，接收反饋信號。本發明的有益效果在于與傳統的手工配料方法相比，不僅能對超高分子 量聚乙烯粉和溶劑進行準確的計量，還能根據工藝要求自動的改變反應釜內的 攪拌速度和加熱溫度，使物料攪拌更加均勻，防止原料向底部沉淀，減少了人 為誤差，保證了原料配置的穩定性，降低了生產成本，操作簡單，省時省力， 提高了企業的經濟效益。
圖1為本發明的結構流程控制示意圖。 圖2為本發明的原料配制控制器的內部控制邏輯圖。
具體實施方式
參照附圖1、 2制作本發明，在圖1中，物料的流向用單箭頭標識，電氣連接關系用雙箭頭標識。該超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統，其特征在于它包括原料計量裝置、觸摸屏2、原料配制控制器3、反應釜4和螺桿擠出機5組成，原料配置控制器3分別通過導線與原料計量裝置、觸摸屏2、 反應釜4和螺桿擠出機5相連接進行數據交換，計量稱1用于原料和溶劑的計 量，觸摸屏2用于顯示和設置工藝參數，能方便進行編程操作，原料配制控制 器3為核心控制部件，負責與底層各被控設備進行通訊，并及時讀取反饋數據， 原料計量裝置上的料斗與反應釜4通過相應的管道相連通，反應釜4與螺桿擠 出機5通過相應的管道相連通，在原料配制控制器3的調控下，使原料在原料 計量裝置上稱量后，進入反應釜內加熱攪拌，再通過管道最終到達螺桿擠出機5 進行紡絲。所述的原料計量裝置設有兩臺， 一臺計量稱l， 一臺溶劑計量罐9，分別稱 量超高分子量聚乙烯粉和溶劑油，超高分子量聚乙烯粉即PE粉，在溶劑計量罐 9的進料口上設有進料閥和進料泵，在出料口上設有出料閥，溶劑計量罐9通過 進料閥與進料泵相連通，料斗的下口設有出料闊，出料閥通過管道與原料備制 罐7相連通，以便稱量后的溶劑可以暫時儲存在原料備制罐7內，原料備制罐7 通過帶控制閥的管道與反應釜4相連通，溶劑計量罐9及其進料閥、進料泵、 出料閥以及原料備制罐7上的控制閥都由原料配制控制器3控制，以便在溶劑 達到設定質量數值時，可以及時關閉溶劑計量罐9上的進料泵和進料閥，同時 開啟出料閥，溶劑進入原料備制罐7內備用，當需要向反應釜4加入溶劑時， 開啟原料備制罐7上的控制閥，使溶劑進入反應釜4內先進行加熱攪拌，在計 量稱1上設有料斗，料斗的下料口上設有下料閥，下料閥與反應釜4相連通， 以便在PE粉達到設定質量數值時，開啟下料閥，使稱量好的PE粉進入反應釜4 內。所述的反應釜4與螺桿擠出機5之間設有緩沖釜6和下料釜8，緩沖釜6和 下料釜8皆由原料配置控制器3控制，反應釜4通過管道與緩沖釜6相連通，緩沖釜6通過管道與下料釜8相連通，下料釜8通過管道連接到螺桿擠出機5 的進料口上，在反應釜4內攪拌完成的紡絲原料，先被輸送到緩沖釜6內，當 下料釜8的紡絲原料液位達不到設定值時，原料配置控制器3即打開緩沖釜6 的卸料閥，向下料釜8內加料。所述的反應釜4內設有攪拌機、加熱器和溫度傳感器，并與原料配制控制 器3進行數據交換，可以實時控制攪拌速度以及反應釜4內的溫度。所述的緩沖釜6和下料釜8內都設有液位傳感器和加熱器，并與原料配制 控制器3進行數據交換，緩沖釜6和下料釜8的液位傳感器的監測數據傳到原 料配制控制器3，以便原料配制控制器3控制下料釜8內紡絲原料保持在一定液 位上，同時原料配制控制器3控制緩沖釜6和下料釜8內加熱器的工作狀態， 使緩沖釜6和下料釜8內的紡絲原料的性質保持統一穩定，并調節螺桿擠出機5 的紡絲速度。所述的原料配制控制器3，包括ARM處理器31、電源電路32、通訊接口電 路33、數據存儲器34、輸入參數接口電路35和輸出參數接口電路36構成，電 源電路32為集成電路板提供穩定、可靠的隔離電源，輸入參數接口電路35與 輸出參數接口電路36均通過參數接口接線座連接到反應釜內的攪拌機轉速以及 溫度傳感器，接收反饋信號。使用時，根據工藝要求預設物料的質量，即分別設定超高分子量聚乙烯粉 和溶劑的質量，原料配制控制器3控制計量稱1稱取PE粉，原料配制控制器3 控制溶劑計量罐9打開進料閥進料，當溶劑達到預設質量要求時，原料配制控 制器3關閉溶劑計量罐9上的進料泵和進料閥，同時開啟出料閥，溶劑進入原 料備制罐7內備用，當需要向反應釜4加入溶劑時，開啟原料備制罐7上的控 制閥，使溶劑進入反應釜4內，再由原料配制控制器3開啟反應釜4內的攪拌機和加熱器進行加熱攪拌，在溶劑加熱攪拌達到要求時，開啟計量稱1上的下料閥，自動向反應釜4中注入所稱量的PE粉，進行加熱攪拌，當反應釜4內的 溫度傳感器測量的溫度達到工藝要求溫度時，可關閉加熱器，在PE粉和溶劑攪 拌完成后，打開出料閥，進入緩沖釜6內，再根據螺桿擠出機5的紡絲速度， 適時的從緩沖釜6內向下料釜8加入紡絲原料，整個控制過程皆在觸摸屏2上 實時顯示，提高了原料配置過程的自動化程度和可見性。
權利要求
1、一種超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統，其特征在于它包括原料計量裝置、觸摸屏(2)、原料配制控制器(3)、反應釜(4)和螺桿擠出機(5)組成，原料配置控制器(3)分別通過導線與原料計量裝置、觸摸屏(2)、反應釜(4)和螺桿擠出機(5)相連接進行數據交換，原料計量裝置上的料斗與反應釜(4)通過相應的管道相連通，反應釜(4)與螺桿擠出機(5)通過相應的管道相連通。
2、 根據權利要求1所述的超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制 系統，其特征在于所述的原料計量裝置設有兩臺， 一臺計量稱(1)， 一臺溶劑 計量罐(9)，在溶劑計量罐(9)的進料口上設有進料閥和進料泵，在出料口上 設有出料閥，溶劑計量罐(9)通過進料閥與進料泵相連通，料斗的下口設有出 料閥，出料閥通過管道與原料備制罐(7)相連通，原料備制罐(7)通過帶控 制閥的管道與反應釜(4)相連通，溶劑計量罐(9)及其進料閥、進料泵、出 料閥以及原料備制罐(7)上的控制閥都由原料配制控制器(3)控制，在計量 稱(1)上設有料斗，料斗的下料口上設有下料閥，下料閥與反應釜(4)相連通o
3、 根據權利要求1所述的超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制 系統，其特征在于所述的反應釜(4)與螺桿擠出機(5)之間設有緩沖釜(6) 和下料釜(8)，緩沖釜(6)和下料釜(8)皆由原料配置控制器(3)控制，反 應釜(4)通過管道與緩沖釜(6)相連通，緩沖釜(6)通過管道與下料釜(8) 相連通，下料釜(8)通過管道連接到螺桿擠出機(5)的進料口上。
4、 根據權利要求1所述的超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制 系統，其特征在于所述的反應釜(4)內設有攪拌機、加熱器和溫度傳感器，并 與原料配制控制器(3)進行數據交換。
5、根據權利要求3所述的超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制 系統，其特征在于所述的緩沖釜(6)和下料釜(8)內都設有液位傳感器和加 熱器，并與原料配制控制器(3)進行數據交換。
全文摘要
本發明公開了一種超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統，其特征在于它包括原料計量裝置、觸摸屏(2)、原料配制控制器(3)、反應釜(4)和螺桿擠出機(5)組成，原料配置控制器(3)分別通過導線與原料計量裝置、觸摸屏(2)、反應釜(4)和螺桿擠出機(5)相連接進行數據交換，原料計量裝置上的料斗與反應釜(4)通過相應的管道相連通，反應釜(4)與螺桿擠出機(5)通過相應的管道相連通。該超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統，對超高分子量聚乙烯粉和溶劑計量準確，使物料攪拌更加均勻，減少了人為誤差，保證了原料配置的穩定性，降低了生產成本，操作簡單，省時省力，提高了企業的經濟效益。
文檔編號B29B7/10GK101623899SQ200910017278
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月31日 優先權日2009年7月31日
發明者意 任, 吳修倫 申請人:山東愛地高分子材料有限公司