一种涤纶短纤维生产系统及方法与流程

1.本发明属于化纤生产技术领域，具体的说是一种涤纶短纤维生产系统及方法。


背景技术：

2.涤纶短纤维是以聚酯涤纶为原料，经过切片除杂、烘燥吸湿、熔融纺丝、上油卷绕、平衡、集束、拉伸、卷曲、松弛定型、切断后打包入库。涤纶短纤维以强度高、耐用性好、耐腐蚀霉变等良好的性能广泛应用于高档服饰、皮革产品、医用手术、军用品等。
3.熔融纺丝是将高聚物纺丝熔体从纺丝机的喷丝板的喷丝孔中挤出，挤出的熔体细流依次经冷却、拉伸，最后凝固成丝条，丝条作为后纺牵伸的原丝或其它用途。在高聚物纺丝熔体从纺丝机的喷丝板的喷丝孔中挤出至卷绕装置卷绕的纺丝过程中历经流动形变区、取向结晶区和塑性形变区。如业界所知，由于刚从喷丝板上的成百上千个喷丝板孔微孔中挤出的细而密集的熔体带条，因尚未固化成形而处于高温熔融状态并且熔体温度远高于周围空气温度，又由于此时的熔体丝条极为柔弱细嫩，因而需由吹风冷却装置实施风冷却，使之均匀一致且稳定的经过流动变形区、取向结晶区和塑性形变区。
4.现有技术中，环形吹风冷却设备多直接采用空气对产品进行冷却，但熔丝纺体在通过环形风筒时,会吸附空气中的杂质，并对最终的产品质量产生影响。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，解决空气温度不恒定，受外部环境影响大，难以做到恒定温度冷却，冷却效果差；熔丝纺体在通过环形风筒时，会吸附空气中的杂质，并对最终的产品质量产生影响问题，本发明提出一种涤纶短纤维生产系统及方法。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：作为本发明一种实施方式，包括环形风筒，包括：
7.筒体，所述筒体竖直部分的内壁开设有凹槽，所述凹槽的槽口处安装有整流板，所述整流板上均匀分布微气孔，所述凹槽内安装有隔板，所述隔板将凹槽内空间分隔为外层和内层，所述隔板的上端与所述凹槽的侧壁之间存在间隙；
8.喷头，所述喷头安装在所述外层下部；
9.输送机构，所述输送机构包括：
10.水雾管，所述水雾管与外界的超声雾化器相互连通；
11.气流管，所述气流管与外界的气泵相互连通；
12.所述水雾管和所述气流管均连通道喷头上，所述喷头将水雾与气流混合后喷出到所述外层中。
13.优选的，所述喷头内部开设有出气腔和出雾腔，所述出雾腔环绕在出气腔外侧，所述出雾腔与所述出气腔之间通过出雾孔相互连通，所述喷头上仅出气腔与外界相互连通，所述气流管连通至所述出气腔内，所述水雾管连通至所述出雾腔内。
14.优选的，所述喷头的出口方向斜向上分布。
15.优选的，所述隔板上端安装有隔离板，所述隔离板上开设有通孔，所述隔离板上均匀安装有倾斜设置的弧形挡片，所述弧形挡片倾斜方向均沿顺时针或逆时针方向，所述喷头正上方区域的所述弧形挡片的倾斜方向的切线方向在水平面上的投影方向与所述喷头喷出空气流切线方向在水平面上的投影方向一致。
16.优选的，其特征在于：所述气流管内部安装有过滤层，所述过滤层由两层过滤网包夹无纺布构成，所述过滤网由弹性塑料网制成；
17.所述过滤层朝向气流管进风口方向的前方设置有一个布袋，所述布袋底部与所述过滤网接触，所述布袋通过弹簧与所述过滤网连接。
18.优选的，所述内层下端设置有清除区，所述清除区与所述筒体外部设置有开口，所述开口内安装有收集箱。
19.优选的，所述隔板下端均匀开设有连接口，所述连接口中安装有过滤棉。
20.优选的，所述收集箱入口处中设置有均匀分布的细杆，所述细杆表面设置有短小的绒毛层。
21.优选的，所述环形风筒的各处表面上均涂覆有一层聚四氟乙烯层。
22.一种涤纶短纤维生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
23.s1：将聚酯纤维片高温干燥、过滤金属杂质、加热熔融，并将得到的熔融纤维通入计量泵进行分配；
24.s2：经过计量泵的聚酯纤维通过喷丝板开始喷丝；
25.s3：喷丝而成的熔融丝体进入环形风筒进行冷却，空气流在环形风筒内的喷头2与水雾混合，空气流在环形风筒上的整流板12均匀气流的作用下，均匀不断对通过环形风筒的熔融丝体进行冷却，使熔融丝体均匀一致且稳定的经过流动变形区、取向结晶区和塑性形变区；
26.s4：将风冷后的聚酯纤维丝进行上油、两次牵拉、叠丝、预定型和卷曲；
27.s5：将上述卷曲的聚酯纤维丝进行切丝，成为聚酯短纤维丝，将聚酯纤维丝进行松弛定形和打散。
28.本发明的有益效果如下：
29.1.作为本发明一种实施方式，通过设置喷头，将冷却水管输送的冷却水进行雾化，因气流管出气口设置于喷头内部，一方面可以使空气流与水雾充分混合，提高空气流对产品的冷却速度；另一方面可以使空气流中的细小杂质被水雾粘附，降低空气中的杂质含量，提高产品质量，同时，通过使用外置的冷却水供应设备，保证冷却水管输送的冷却水的温度恒定，从而使环形风筒在对熔融丝体进行冷却时，冷却温度相对恒定，提高冷却效果。
30.2.作为本发明一种实施方式，通过在气流管内部安装过滤层，过滤层由两层过滤网包夹无纺布构成，对通过过滤层的空气进行初步过滤，降低空气中的杂质含量，提高产品质量。
31.3.作为本发明一种实施方式，通过设置隔离板上安装倾斜的弧形挡片，使得粘附空气流中细小杂质的水雾难以通过隔板，在外层汇集成液滴并通过清除区排出设备外，进一步降低空气流中的杂质含量，提高产品质量。
附图说明
32.下面结合附图对本发明作进一步说明。
33.图1是本发明的剖视图；
34.图2是喷头的剖视图；
35.图3是气流管进气口的局部放大图；
36.图4是清除区的局部放大图
37.图5是本发明的方法步骤图。
38.图中：1、筒体；11、隔板；111、隔离板；112、通孔；113、弧形挡片；114、连接口；115、过滤棉；12、整流板；13、外层；14、内层；2、喷头；21、出雾孔；22、出雾腔；23、出气腔；3、水雾管；4、气流管；41、布袋；42、弹簧；43、过滤网；44、无纺布；45、过滤层；5、清除区；51、开口；52、收集箱；53、细杆。
具体实施方式
39.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
40.如图1至图5所示，本发明所述一种涤纶短纤维生产系统，包括环形风筒，包括：
41.筒体1，所述筒体1竖直部分的内壁开设有凹槽，所述凹槽的槽口处安装有整流板12，所述整流板12上均匀分布微气孔，所述凹槽内安装有隔板11，所述隔板11将凹槽内空间分隔为外层13和内层14，所述隔板11的上端与所述凹槽的侧壁之间存在间隙。
42.喷头2，所述喷头2安装在所述外层13下部；
43.输送机构，所述输送机构包括：
44.水雾管3，所述水雾管3与外界的超声雾化器相互连通；
45.气流管4，所述气流管4与外界的气泵相互连通；
46.所述水雾管3和所述气流管4均连通道喷头2上，所述喷头2将水雾与气流混合后喷出到所述外层13中。
47.工作时，隔板11将筒体1内的凹槽分为外层13和内层14，空气流在外层13内进行与水雾的混合，空气流进入内层14后，通过整流板12的作用将湍流的风整流成层流性好的气流，使气流的速度趋向均匀与稳定，同时，通过整流板12上均匀开设的微孔，使气流通过整流板12时受到微孔产生的阻力影响，减慢气流的速度，同时，由于整流板12上开设的微孔，使具有多孔材料的性质，通过darcy定律中的渗透率系数公式：使具有多孔材料的性质，通过darcy定律中的渗透率系数公式：式中u表示流体速度，以及多孔板的阻力系数计算公式：ζ＝[(0.5+τ(1-φ)
1/2
(1-φ)+1-φ)2+λl/d]*l/φ2，可知，气流的速度越大，在穿过整理板12时受到的阻力越大，导致气流速度损失越大，所以，在湍流的风中速度相对快的部分穿过整流板12后速度损失大、速度变慢，湍流的风中速度相对慢的部分穿过整流板12后速度损失小、速度基本不便，因此，湍流的风在穿过整流板12后，各股风的速度相对一致，从湍流状态转变为层流状态，从而使整流板12将湍流的空气流整成层流性好的空气流，使对熔融丝体冷却的空气流不会出现紊流的情况，提高空气流对产品冷却的稳定性；通过设置输送机构，将冷却水雾和空气送入筒体1内，可通过控制输送机构水雾和空气流的输送量，进而控制环形风筒的冷却效果，使环形风筒适应当前生产所需的冷却要求；水雾管3和气流管4均连通在
喷头2上，水雾和空气流在喷头2的作用下混合并被喷入外层13，由于喷头2位于外层13的下部，气雾和空气流在外层13停留时间长，使空气流和气雾进入内层14之前充分的混合，提高空气流的冷却效果，同时，通过使用外置的冷却水供应设备，保证冷却水管输送的冷却水的温度恒定，因此，温度恒定的冷却水被输送到外置的超声雾化器中雾化成为冷却水雾，冷却水雾的温度也相对恒定，之后，温度恒定的冷却水雾通过喷头2喷出，并穿过外层13、内层14以及整流板12后开始对熔融丝体进行冷却，通过温度恒定的冷却水雾使环形风筒在对熔融丝体进行冷却时，冷却温度相对恒定，提高冷却效果；空气流中有很多细小杂质，仅依靠过滤完全清除杂质成本太高，通过空气流与气雾在外层13中的混合，可以使细小杂质粘附在气雾中，使细小杂质脱离空气流，有效去除空气流中的杂质，有效减少过滤成本。
[0048]
作为本发明一种实施方式，所述喷头2内部开设有出气腔23和出雾腔22，所述出雾腔22环绕在出气腔23外侧，所述出雾腔22与所述出气腔23之间通过出雾孔21相互连通，所述喷头2上仅所述出气腔23与外界相互连通，所述气流管4连通至所述出气腔23内，所述水雾管3连通至所述出雾腔22内。
[0049]
工作时，空气流通过气流管4出气口进入喷头2的出气腔23，水雾通过水雾管3出口进入喷头2的出雾腔22，水雾与空气流在出气腔23中混合，水雾吸附空气流中的细小杂质，水雾在出雾腔22中充满，气压较大，通过出雾孔21均匀缓慢进入出气腔23，而空气流通过气流管4出口的速度快，那么空气流周围的气压低，由伯努利原理可知，水雾进入出气腔23的速度变快，促进水雾排出以及与空气流的混合，进而使更多的空气流中的杂质被水雾粘附，让更多的水雾吸附空气流中的细小杂质，提高空气流的冷却效果，减少空气流中的杂质含量。
[0050]
作为本发明一种实施方式，所述喷头2的出口方向斜向上分布。
[0051]
工作时，因为喷头2斜向上安装在外层13内，从喷头2喷出来的气流，沿着外层13旋转向上，旋转向上的空气流与水雾混合，并携带水雾一起旋转，粘附细小杂质的水雾因质量变大，会与空气流分离，在重力的作用下粘附细小杂质的水雾沉降，汇聚成液滴，汇集在外层13底部，降低空气流中的杂质含量。
[0052]
作为本发明一种实施方式，所述隔板11上端安装有隔离板111，所述隔离板111上开设有通孔112，所述隔离板111上均匀安装有倾斜设置的弧形挡片113，所述弧形挡片113倾斜方向均沿顺时针或逆时针方向，所述喷头2正上方区域的所述弧形挡片113的倾斜方向的切线方向在水平面上的投影方向与所述喷头2喷出空气流切线方向在水平面上的投影方向一致。
[0053]
工作时，空气流通过喷头2进入外层13，由于喷头2安装在外层13下部，空气流在外层13中与水雾进行充分混合，由于在隔离板111上设置了与喷头2喷出空气流切线方向相同的倾斜弧形挡片113，吸附了细小杂质的气雾质量重，当这些气雾到达弧形挡片113所在区域时依旧在旋转，在惯性的作用下，这些旋转的气雾则会越过弧形挡片113在外层13中继续旋转，难以反向运动，绕过弧形挡片113的阻拦，穿过通孔112进入内层14，最终在重力的作用下沉降，最终在外层13底部汇集成液滴，无法到达内层14，同时，由于气雾从微观上看是由数量众多的微小的水滴组成，并且在超声波雾化器产生的气雾中液滴的直径平均且接近，因此，在气雾中的液滴的质量均相近，所以，在旋转运动过程中，如果存在不能在自身惯性作用下越过弧形挡片113的气雾，则证明该气雾上吸附的杂质的体积、质量很小，使吸附
的杂质产生的惯性作用小，不能使吸附杂质后的气雾在旋转运动过程中越过弧形挡片113，同时，由于现有技术中完全去除空气中对生产有害的杂质的技术难度与成本相对较高，而吸附在气雾上并绕过弧形挡片113，随气雾一起进入到内层114中的杂质的体积、质量很小，对生产的涤纶纤维产生的影响很小，因此，在综合考虑生产成本与经济效益的前提下，忽略该部分体积、质量很小的、随气雾进入到内层114中的杂质；由于外层13整体看来是一个只有一进一出的环状密闭空间，喷头2会一直向外层13内输入空气，那么外层13内空气则会通过隔离板111上的通孔112到达内层14，没有吸附杂质的气雾质量轻，这些气雾会被空气流裹带通过隔离板111上的通孔112进入内层14。
[0054]
作为本发明一种实施方式，所述气流管4内部安装有过滤层45，所述过滤层45由两层过滤网43包夹无纺布44构成，所述过滤网43由弹性塑料网制成；
[0055]
所述过滤层45朝向气流管4进风口方向的前方设置有一个布袋41，所述布袋41底部与所述过滤网43接触，所述布袋41通过弹簧42与所述过滤网43连接。
[0056]
工作时，过滤层45由两层过滤网43包夹无纺布44构成，当空气流通过过滤层45时，过滤层45会对空气流进行初步的过滤，减少空气流中的杂质含量；通风时，布袋41受到气流的吹拂并在弹簧42弹性的作用下，发生抖动，布袋41会接触到过滤网43，由于过滤网43是由弹性塑料网制成，布袋41接触过滤网43后，过滤网43会发生振动，带动过滤层45一起振动，使过滤层45上吸附的杂质脱落，提高过滤层45的使用周期，减少更换清理次数和时间；布袋41在过滤层45朝向气流管4进风口方向的前方，布袋41会对进入过滤层45的空气流进行过滤，拦截部分大颗粒杂质，延长过滤层45的使用寿命。
[0057]
作为本发明一种实施方式，所述内层14下端设置有清除区5，所述清除区5与所述筒体1外部设置有开口51，所述开口51内安装有收集箱52。
[0058]
工作时，空气流在进入内层14后稳定，粘附了细小杂质的水雾因重力变大，快速沉降，因内层14下端清除区5设置了开口51，沉降的气雾会进入开口51处设置的收集箱52，从而有效防止沉降的气雾在内层14形成的水珠积聚过多，从整流板12底部流出去，对纺丝的冷却产生影响；由于收集箱52是透明的，可以第一时间了解到沉降水雾的情况，并对筒体1内部工作情况作出判断，有利于及时调整设备，避免出现因设备问题导致不合格产品出现的情况。
[0059]
作为本发明一种实施方式，所述隔板11下端均匀开设有连接口114，所述连接口114中安装有过滤棉115。
[0060]
工作时，粘附细小杂质的水雾在外层13汇聚形成液滴，汇集在外层13底部，在隔板11下端上均匀开设连接口114，可以使外层13汇集的液滴及时流向内层14的开口51；在连接口114中安装过滤棉115且过滤棉115接近开口51，使内层14和外层13相对隔开，避免外层13的水雾和气流直接通过开口51到达内层14，不再向上流动，从隔板11上端通过。
[0061]
作为本发明一种实施方式，所述收集箱52入口处中设置有均匀分布的细杆53，所述细杆53表面设置有短小的绒毛层。
[0062]
工作时，在内层14和外层13形成的水滴和沉降的水雾通过开口51进入收集箱52；由于在内层14中，空气流流动平缓，基本不存在紊流，内层14中的吸附细小杂质的气雾易发生沉降，当气雾到达收集箱52时，由于收集箱52上设置有表面设有短小绒毛层的细杆53，气雾会被细杆53吸附、固定，从而加快含有杂质的气雾收集，使杂质气雾快速脱离空气流，减
少空气流中的杂质含量。
[0063]
作为本发明一种实施方式，所述环形风筒的各处表面上均涂覆有一层聚四氟乙烯层。
[0064]
工作时，在环形风筒的各处表面均匀涂有一层聚四氟乙烯材料，聚四氟乙烯材料具有疏水性，可以使水雾在表面形成水珠后，快速滑落，不在表面附着，保证环形风筒的冷却效果，减少环形风筒清理次数与时间，提高环形风筒使用寿命。
[0065]
一种涤纶短纤维生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
[0066]
s1：将聚酯纤维片高温干燥、过滤金属杂质、加热熔融，并将得到的熔融纤维通入计量泵进行分配；
[0067]
s2：经过计量泵的聚酯纤维通过喷丝板开始喷丝；
[0068]
s3：喷丝而成的熔融丝体进入环形风筒进行冷却，空气流在环形风筒内的喷头2与水雾混合，空气流在环形风筒上的整流板12均匀气流的作用下，均匀不断对通过环形风筒的熔融丝体进行冷却，使熔融丝体均匀一致且稳定的经过流动变形区、取向结晶区和塑性形变区；
[0069]
s4：将风冷后的聚酯纤维丝进行上油、两次牵拉、叠丝、预定型和卷曲；
[0070]
s5：将上述卷曲的聚酯纤维丝进行切丝，成为聚酯短纤维丝，将聚酯纤维丝进行松弛定形和打散。
[0071]
具体工作流程如下：
[0072]
隔板11将筒体1内的凹槽分为外层13和内层14，空气流在外层13内进行与水雾的混合，空气流进入内层14后，通过整流板12的作用将湍流的风整流成层流性好的气流；通过设置输送机构，将冷却水雾和空气送入筒体1内，通过控制输送机构水雾和空气流的输送量，控制环形风筒的冷却效果；水雾管3和气流管4均连通在喷头2上，水雾和空气流在喷头2的作用下混合并被喷入外层13，由于喷头2位于外层13的下部，气雾和空气流在外层13停留时间长，使空气流和气雾进入内层14之前充分的混合；空气流中有很多细小杂质，通过空气流与气雾在外层13中的混合，使细小杂质粘附在气雾中，使细小杂质脱离空气流，去除空气流中的杂质。
[0073]
空气流通过气流管4出气口进入喷头2的出气腔23，水雾通过水雾管3出口进入喷头2的出雾腔22，水雾与空气流在出气腔23中混合，水雾吸附空气流中的细小杂质，水雾在出雾腔22中充满，气压较大，通过出雾孔21均匀缓慢进入出气腔23，而空气流通过气流管4出口的速度快，那么空气流周围的气压低，由伯努利原理可知，水雾进入出气腔23的速度变快，促进水雾排出以及与空气流的混合，进而使更多的空气流中的杂质被水雾粘附，让更多的水雾吸附空气流中的细小杂质。
[0074]
因为喷头2斜向上安装在外层13内，从喷头2喷出来的气流，沿着外层13旋转向上，旋转向上的空气流与水雾混合，并携带水雾一起旋转，粘附细小杂质的水雾因质量变大，会与空气流分离，在重力的作用下粘附细小杂质的水雾沉降，汇聚成液滴，汇集在外层13底部，降低空气流中的杂质含量。
[0075]
空气流通过喷头2进入外层13，由于喷头2安装在在外层13下部，空气流在外层13中与水雾进行充分混合，由于在隔离板111上设置了与喷头2喷出空气流切线方向相同的倾斜弧形挡片113，吸附了细小杂质的气雾质量重，当这些气雾到达弧形挡片113所在区域时
依旧在旋转，在惯性的作用下，这些旋转的气雾则会通过越过弧形挡片113在外层13中继续旋转，难以反向运动，绕过弧形挡片113的阻拦，穿过通孔112进入内层14，最终在重力的作用下沉降，最终在外层13底部汇集成液滴，无法到达内层14。
[0076]
过滤层45由两层过滤网43包夹无纺布44构成，当空气流通过过滤层45时，过滤层45会对空气流进行初步的过滤；通风时，布袋41受到气流的吹拂并在弹簧42弹性的作用下，发生抖动，布袋41会接触到过滤网43，由于过滤网43是由弹性塑料网制成，布袋41接触过滤网43后，过滤网43会发生振动，带动过滤层45一起振动，使过滤层45上吸附的杂质脱落；布袋41在过滤层45朝向气流管4进风口方向的前方，布袋41会对进入过滤层45的空气流进行过滤，拦截部分大颗粒杂质。
[0077]
空气流在进入内层14后稳定，粘附了细小杂质的水雾因重力变大，快速沉降，因内层14下端清除区5设置了开口51，沉降的气雾会进入开口51处设置的收集箱52。
[0078]
粘附细小杂质的水雾在外层13汇聚形成液滴，汇集在外层13底部，在隔板11下端上均匀开设连接口114，可以使外层13汇集的液滴及时流向内层14的开口51；在连接口114中安装过滤棉115且过滤棉115接近开口51，使内层14和外层13相对隔开，避免外层13的水雾和气流直接通过开口51到达内层14，不再向上流动，从隔板11上端通过。
[0079]
在内层14和外层13形成的水滴和沉降的水雾通过开口51进入收集箱52；由于在内层14中，空气流流动平缓，基本不存在紊流，内层14中的吸附细小杂质的气雾易发生沉降，当气雾到达收集箱52时，由于收集箱52上设置有表面设有短小绒毛层的细杆53，气雾会被细杆53吸附、固定，从而加快含有杂质的气雾收集。
[0080]
在环形风筒的各处表面均匀涂有一层聚四氟乙烯材料，聚四氟乙烯材料具有疏水性，可以使水雾在表面形成水珠后，快速滑落，不在表面附着。
[0081]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。