一种静压熔融纺丝装置的制作方法

本发明属于熔融纺丝领域，涉及一种静压熔融纺丝装置。

背景技术：

熔融纺丝是合成纤维中最高效的主导加工工艺，熔融纺丝理论是熔融纺丝科学与工程的研究核心。纤维从喷丝板微孔喷出到卷绕成形主要经历缓冷区、吹风区、自然冷却区。其中吹风区是保证纤维冷却过程的重要环节，包含了力场、温度场、速度场等。吹风区是纺丝过程中即纺丝动力学的研究，以及取向、结晶结构发展与演变机理的研究是纺丝理论研究的重要内容。目前吹风区主要形成了侧吹风、环吹风的冷却方式。纤维在吹风区的冷却效果直接关系到纤维品质指标。

中国专利CN103952782A公开了一种长丝侧吹风装置及其吹风工艺。这种装置具有纺丝箱、上油装置和卷绕装置，纺丝箱底端设有喷丝板，喷丝板下方设有侧吹风装置，所述侧吹风装置包括冷风机，冷风机连接有送风管和整流风道，在送风管和整流风道之间设有过滤器和风量调节阀。侧吹风冷却的风速均匀，能够提高纺丝质量；设有侧吹风挡板，将侧吹风机的风向拦截且进行分解，使风的方向与丝束运动方向大体一致，减少了侧吹风机对丝束的干扰。

中国专利CN103820868B公开了一种生产超细旦、高品质纺丝的环吹风装置，包括纺丝箱体，纺丝箱体下方连接有环吹风箱，环吹风箱下方软连接有多孔整流板，多孔整流板下方设有风阀。环吹风风速均匀，通过实际生产试验，环吹风装置中加装多孔整流板后生产超细旦产品的AAA率由原来的88.3％上升到90.1％，产品的质量、尤其是超细旦产品的质量有了大幅度的提高。中国专利CN102199796B公开了一种可调式环吹风冷却系统，在环吹风装置的静压仓和风筒仓均装备高精度压力传感器，进风管处加装自动控制阀，整条生产线只由一台电脑控制，就能实现自动连锁调节风压，并设计环吹头可调节式环吹风装置，随时保证风筒仓风压和风量的稳定，最大的保证了产品质量。

然而，不管是侧吹风或是环吹风冷却方式都无法避免纤维气流形成的扰乱导致在冷却过程中发生冷却不充分、均匀。虽环吹风相比较侧吹风可以在一定程度上保证纤维的冷却效果，在超细旦、细旦纤维开发上品质指标得到提升，但对纤维冷却过程中纤维与空气边界层缺乏系统设计。能否突破现有的吹风冷却方式成为了熔融纺丝成形技术进一步发展的关键。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有熔融纺丝成形冷却技术的不足，通过在纤维冷却区域内设置静压装置，调节纤维冷却气体的温度、湿度和气压，实现纤维在“静压”环境下充分、均匀冷却，以获得良好的性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种静压熔融纺丝装置，所述静压熔融纺丝装置主要由纺丝组件和静压装置组成，所述静压装置主要由气流筒、整流器、导风板、上封板、走丝筒、下封板和气泵组成；

所述气流筒为圆柱状结构，气流筒的上底面开有走丝通孔，下底面开有安装孔，气流筒的底部对称开有气流进口，所述气流进口与气泵的管道连接，所述管道上设有阀门，所述阀门用于控制气体的流量；所述整流器为空心圆柱状结构，整流器为由3-5组整流板组成，且在整流板上均匀设置有通气微孔，冷却风经整流器进行整流后进入到纺丝甬道内，避免了侧向风和窜流风的产生，使得纺丝甬道内横向风速接近为零，降低了冷却风对纤维横向的影响；所述导风板为圆环状结构，导风板上开有导风孔，导风孔有利于气体向上单向输送，有效避免了气体的横向输送；所述上封板和下封板为圆板状结构，上封板和下封板分别开有走丝通孔；所述走丝筒为空心倒圆台状结构；

所述上封板嵌于导风板的内部，所述导风板水平固定在气流筒的内部，将气流筒分隔成上半部分和下半部分；所述整流器位于气流筒的上半部分，整流器的上底面与气流筒的上底面连接，下底面与上封板连接，整流器、气流筒和导风板形成上调控腔，上调控腔内设有压力控制器，整流器、气流筒和上封板形成上纺丝甬道；所述走丝筒经气流筒的安装孔部分固定在气流筒的下半部分，走丝筒的上底面和下底面分别与上封板和下封板连接，导风板、气流筒和走丝筒形成下调控腔，下调控腔内设有温度控制器，上封板、走丝筒和下封板形成下纺丝甬道。

纺丝成型加工过程中，冷却气体在气泵的作用下从气流进口进入下调控腔，下调控腔中的温度调节器对冷却气体的温度进行调控，调温后的冷却气体经导风板上的导风孔进入到上调控腔，上调控腔内的压力控制器对冷却气体的压力进行调节，最后冷却气体经整流器中的通气微孔导入到纺丝通道内，对纤维进行冷却。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种静压熔融纺丝装置，所述纺丝组件主要由喷丝板、分配板三、分配板二、分配板一、组件外壳、组件压盖、组件框和计量泵组成。

如上所述的一种静压熔融纺丝装置，所述喷丝板的喷丝微孔为圆孔和异形孔。

如上所述的一种静压熔融纺丝装置，所述异形孔为三角型、三叶型、中空型、扁平型、十字型、丰字型、“8”字型、“Y”型或“H”型微孔。

如上所述的一种静压熔融纺丝装置，所述下调控腔内设有湿度控制器，以便于对影响纤维性能的冷却气体的湿度条件进行调控。

如上所述的一种静压熔融纺丝装置，所述走丝筒的上底面通过螺栓与上封板连接，所述走丝筒的下底面通过螺栓与下封板连接。

如上所述的一种静压熔融纺丝装置，所述气流筒的高度为0.5～1m，所述气流筒的下半部分的高度为0.1～0.5m。

如上所述的一种静压熔融纺丝装置，所述上纺丝甬道和下纺丝甬道的高度和为1.5～2m。

本发明的一种静压熔融纺丝装置，在冷却气体输送过程中，首先在冷却气体经下调控腔进入上调控腔时，导风板上的导风孔控制气体向上单向输送，有效避免了气体的横向输送，然后冷却气体经上调控腔进入纺丝甬道中时，整流器上的通气微孔对冷却气体进行整流，避免了侧向风和窜流风的产生，使得纺丝甬道内横向风速接近为零，降低了冷却风对纤维横向的影响。本发明中纺丝甬道分为上纺丝甬道和下纺丝甬道，在纺丝甬道中，由于纺丝甬道内各处压力均相同，因此，纺丝甬道的上底部和下底部的出风量恒定。当出风总量一定时，可以通过气流筒中的气流进口调节出风总量，通过压力控制器、温度控制器和湿度控制器调节进入到气流筒中冷却气体的压力、风速、温度和湿度，通过整流器对冷却气体进行整流然后导入纺丝甬道中，使得纺丝甬道中纤维各处压力相同，在横向方向风速接近为零，而在纵向方向上，由于总量Q＝V_x×S_x，其中Q为风量、V_x为风速、S_x为纺丝甬道面积，下纺丝甬道为倒圆台状结构，纺丝甬道面积S_x自上而下逐渐减小，导致纵向风速梯度增加，从而达到冷却纤维的目的，同时也不干扰横向各束纤维之间的冷却，只在纵向方向的冷却，避免了横向的喘流风出现，实现了纤维充分、均匀的冷却成形。

有益效果：

1)本发明的静压熔融纺丝装置，突破了现有的侧吹风或环吹风冷却方式，避免因为空气扰动对纤维成形过程的不利影响，实现纤维充分、均匀冷却，尤其适合细旦、超细旦纤维的成形加工。

2)本发明的静压熔融纺丝装置结构简单，操作方便。

3)本发明可以通过温度控制器调控进入纺丝甬道的冷却气体的温度，进而调控纤维结晶速率和结晶过程，实现对纤维的力学性能的调控。

4)本发明可以通过湿度控制器调控进入纺丝甬道的冷却气体的湿度，进而调控气体与纤维热交换过程，保证纤维充分、高效冷却，大大降低纤维丝束间的差异。

5)本发明可以通过调节压力控制器调控气流筒中的气体相对密度，进而调控纺丝过程中纤维的阻力，实现对熔融纺丝速度的调控。

附图说明

图1为本发明静压熔融纺丝装置的结构示意图；

图2为本发明纺丝组件的结构示意图；

其中，1-喷丝板，2-整流器，3-压力控制器，4-下调控腔，5-气流进口，6-纺丝甬道，7-纤维，8-下封板，9-湿度控制器，10-上封板，11-导风板，12-温度控制器，13-分配板三，14-分配板二，15-分配板一，16-组件外壳，17-组件压盖，18-组件框，19-计量泵，20-上调控腔，21-导风孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种静压熔融纺丝装置如图1所示，主要由纺丝组件和静压装置组成，纺丝组件如图2所示，主要由喷丝板1、分配板三13、分配板二14、分配板一15、组件外壳16、组件压盖17、组件框18和计量泵19组成，喷丝板1的喷丝微孔为圆孔，

静压装置主要由气流筒、整流器2、导风板11、上封板10、走丝筒、下封板8和气泵组成；气流筒为圆柱状结构，气流筒的高度为1m，气流筒的上底面开有走丝通孔，下底面开有安装孔，气流筒的底部对称开有气流进口5，气流进口5与气泵的管道连接；整流器2为空心圆柱状结构，整流器2上开设有通气微孔；导风板11为圆环状结构，导风板11上开有导风孔21；上封板10和下封板8为圆板状结构，上封板10和下封板8分别开有走丝通孔；走丝筒为空心倒圆台状结构；

上封板10嵌于导风板11的内部，导风板11水平固定在气流筒的内部，将气流筒分隔成上半部分和下半部分，下半部分的高度为0.5m；整流器2位于气流筒的上半部分，整流器2的上底面与气流筒的上底面连接，下底面与上封板10连接，整流器2、气流筒和导风板11形成上调控腔20，上调控腔20内设有压力控制器3，整流器2、气流筒和上封板10形成上纺丝甬道；走丝筒经气流筒的安装孔部分固定在气流筒的下半部分，走丝筒的上底面和下底面分别通过螺栓与上封板10和下封板8连接，导风板11、气流筒和走丝筒形成下调控腔4，下调控腔4内设有温度控制器12和湿度控制器9，上封板10、走丝筒和下封板8形成下纺丝甬道，上纺丝甬道和下纺丝甬道的高度和为2m，上纺丝甬道和下纺丝甬道共同形成纺丝甬道6，纤维7从喷丝板挤出后依次经过上纺丝甬道和下纺丝甬道进行静压冷却。