一种喷丝头保温效果检测装置及其应用的制作方法

本发明属于纤维制造领域，具体涉及一种喷丝头保温效果检测装置及其应用。

背景技术：

目前在实际生产中使用的方法是：在环境温度下测量喷丝头出口原液温度，比对是否符合工艺条件。可以看出，现有技术无法直接测量喷丝头在凝固浴中纺丝时原液的温度，因此在生产中对喷丝头中原液温度控制不精确。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种喷丝头保温效果检测装置及其应用，模拟喷丝头生产时的环境，通过检测喷丝头进出口温度，将喷丝头保温效果数据化，有利于纺前原液温度的精确控制，稳定纺前原液的动力学粘度，提高产品质量，并为改进喷丝头保温方案提供数据支持和检验手段。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种喷丝头保温效果检测装置，包括制冷机、纺丝环境模拟箱和接液槽；

待检测的喷丝头安装在所述纺丝环境模拟箱内；

所述制冷机与纺丝环境模拟箱连接；

所述接液槽设置在纺丝环境模拟箱的下方。

所述纺丝环境模拟箱包括箱体和盖在箱体上端的上盖；

在箱体的侧板和底板上均开有孔；所述待检测的喷丝头的入口端安装在箱体的侧板的开孔处，出口端安装在箱体的底板的开孔处；

所述待检测的喷丝头的入口端通过原液输入管线和原液槽连接；

从所述待检测的喷丝头的出口端出来的原液向下落入接液槽内。

在所述箱体上开有制冷液输入口和制冷液输出口；

所述制冷液输入口通过制冷液输入管线与制冷机的出口连接，用于向纺丝环境模拟箱内输入制冷液；

所述制冷液输出口通过制冷液输出管线与制冷机的入口连接，用于将纺丝环境模拟箱内的制冷液输送回制冷机；

所述制冷液输入口、制冷液输出口设置在箱体的同一侧或者不同侧；

所述制冷液输入口设置在制冷液输出口的上方，或者所述制冷液输入口设置在制冷液输出口的下方。

在所述制冷液输入管线上设置有第一球阀和浮球阀，所述浮球阀的浮球浮在所述纺丝环境模拟箱内的制冷液的液面上，所述浮球阀的输出口通过管路与所述制冷液输入口连接，所述浮球阀的输入口通过管路与第一球阀的输出口连接；所述第一球阀的输入口通过管路与制冷机的出口连接；

在所述制冷液输出管线上设置有第二球阀，所述第二球阀的输入口通过管路与所述制冷液输出口连接，所述第二球阀的输出口通过管路与制冷机的入口连接；

在所述原液输入管线上连接有第三球阀，所述第三球阀的输入口通过管路与原液输入管线连接，所述第三球阀的输出口与外界环境连通。

在所述待检测的喷丝头的出口端的中心处设置有第一温度计，用于测量待检测的喷丝头出口中心处原液的温度t1；

在所述喷丝头的出口端的边缘处设置有第二温度计，用于测量待检测的喷丝头出口边缘处原液的温度t2；

在所述第三球阀的输出口的中心处设置有第三温度计，用于测量原液输入管线中的原液的温度t0；

在所述箱体中设置有第四温度计，用于测量箱体内的制冷液的温度。

优选地，在所述箱体内设置有固定板；所述固定板与箱体的底板平行，并通过固定螺栓固定在所述箱体的底板的上方；

在所述固定板的中心开有孔，所述待检测的喷丝头的出口端穿过所述固定板的孔后安装在所述箱体的底板的开孔处。

在所述纺丝环境模拟箱的外部包裹有保温层；

在所述待检测的喷丝头的入口端与箱体的侧板之间、在所述待检测的喷丝头的出口端与箱体的底板之间均设置有密封垫片。

应用所述喷丝头保温效果检测装置检测喷丝头的保温效果的方法，包括：

(1)安装待检测的喷丝头，添加制冷液，启动制冷机，设定制冷机的温度；

(2)等纺丝环境模拟箱中的制冷液的温度稳定后，将待检测的喷丝头与原液槽连通，并开启待检测的喷丝头，让原液从待检测的喷丝头中喷出，等t1和t2稳定后，分别测量t0、t1和t2；

(3)利用下面的公式计算待检测的喷丝头的传热速率：

其中，c为原液的比热，q为原液的流量；

通过比较传热速率来判断待检测的喷丝头的保温效果：传热速率越小的待检测的喷丝头的保温效果越好。

应用所述喷丝头保温效果检测装置矫正原液控制温度的方法，包括：

(1)安装待检测的喷丝头，添加制冷液，启动制冷机，设定制冷机的温度为纺丝时的凝固浴温度；

(2)等纺丝环境模拟箱中的制冷液的温度稳定后，将待检测的喷丝头与原液槽连通，并开启待检测的喷丝头，让原液从待检测的喷丝头中喷出，等t1和t2稳定后，分别测量t0、t1和t2；

(3)调节t0，判断t1、t2是否能同时落在工艺控制温度范围内，如果是，则找到能够保证t1、t2都在工艺控制温度范围内时t0的范围，然后进入步骤(4)，如果否，则判定该类型的待检测的喷丝头的保温效果不能满足生产质量要求，进入步骤(5)；

(4)对同一种类型的多个待检测的喷丝头重复步骤(1)-(3)，得到每个待检测的喷丝头的t0的范围，然后计算所有待检测的喷丝头的t0的平均范围，用所述t0的平均范围来矫正原液控制温度；

(5)结束。

所述步骤(4)中的所述计算所有待检测的喷丝头的t0的平均范围的操作包括：

将各个待检测的喷丝头的t0的范围中的最低值取平均值作为t0的平均范围的最低值，将各个待检测的喷丝头的t0的范围中的最高值取平均值作为t0的平均范围的最高值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单、成本低、易于实现。利用本发明能够实现纺前原液温度的精确控制，稳定纺前原液的动力学粘度，提高产品质量，并为改进喷丝头保温方案提供数据支持和检验手段。

附图说明

图1本发明装置的结构示意图；

图2纺丝环境模拟箱及喷丝头的安装方式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，本发明喷丝头保温效果检测装置包括制冷机11和纺丝环境模拟箱4，在所述纺丝环境模拟箱4的侧板和底板均开有孔，用于安装待检测的喷丝头5。待检测的喷丝头5是通用的结构，包括通入原液的鹅颈管、喷出原液的喷丝板、两者之间的导流及固定部件、外部的保温套等等。待检测的喷丝头5的入口端设置在纺丝环境模拟箱4的侧板的开孔处，出口端设置在纺丝环境模拟箱4的底板的开孔处，待检测的喷丝头5的入口端通过原液输入管线15和原液槽连接，原液输入管线15是通过换热器、过滤器、泵等化工设备最终和原液槽连接(在图1中未画出)。在待检测的喷丝头5的出口端的下方设置有接液槽12，从喷丝头出来的原液向下落入接液槽12内。实际生产时原液经过喷丝头在凝固浴中接触凝固浴凝固变为丝，但是本装置中的纺丝环境模拟箱4只是用于模拟凝固浴中的温度，不和原液直接接触，因此图1中原液经过喷丝头后还是液体状态。

所述纺丝环境模拟箱4外包保温层。如图2所示，所述纺丝环境模拟箱4包括箱体201、上盖204，所述上盖204盖在所述箱体201上，在所述箱体201上开有制冷液输入口202、制冷液输出口203。所述待检测的喷丝头5设置在所述箱体201的内腔中，在所述待检测的喷丝头5上套有固定板206，所述固定板206与箱体201的底板平行设置，并通过固定螺栓205固定在所述箱体201的底板的上方。具体地，在所述固定板206的中心开有孔，所述喷丝头5的下端穿过所述固定板206的孔后与所述箱体201的底板的开孔连通。

所述箱体201通过管线和制冷机11的进出口相连接，本实施例中的连接方式具体如下：在所述箱体的上部开有制冷液输入口，制冷液输入口通过制冷液输入管线13与制冷机11的出口连接，在所述纺丝环境模拟箱4的下部开有制冷液输出口，制冷液输出口通过制冷液输出管线14与制冷机11连接。图1为原理示意图，为了简洁明了，在图1中，制冷液输入口、制冷液输出口是位于箱体的同一侧。图2中，两个口设置在箱体的不同侧，这样有利于箱内液体的温度均匀。实际使用时，可以根据实际需要设置制冷液输入口、制冷液输出口的位置，纺丝环境模拟箱内的液体可上进下出，也可下进上出，进、出口可设在同侧或异侧。制冷机11可设置制冷温度，并自动调节稳定循环制冷液(例如可以采用冷冻水)的温度。

为了测量温度，在所述待检测的喷丝头的出口的中心处连接有第一温度计8(现场实际操作时是用固定扣把温度计水平固定在模拟箱支架上(图中未画出模拟箱支架)，让温度计液泡中心位于原液流中心)，用于测量喷丝头出口中心处原液的温度t1，在所述待检测的喷丝头的出口的边缘处设置有第二温度计9，用于测量喷丝头出口边缘处原液的温度t2，在原液输入管线15上连接有球阀7，球阀7处开口用于测温，每10分钟打开一次球阀7，将第三温度计6的液泡没入原液中即可，测量一次温度，得到原液输入管线15中的原液的温度t0，在纺丝环境模拟箱4中设置有第四温度计3，用于测量纺丝环境模拟箱4中的制冷液的温度。

为了控制各个管线的流量，在所述制冷液输入管线13上设置有第一球阀1和浮球阀2，所述浮球阀2的浮球浮在所述纺丝环境模拟箱4内的制冷液的液面上，所述浮球阀2的输出口通过管路与所述制冷液输入口连接，所述浮球阀2的输入口通过管路与第一球阀1的输出口连接，所述第一球阀1的输入口通过管路与制冷机11的出口连接。在所述制冷液输出管线14上设置有第二球阀10，所述第二球阀10的输入口通过管路与所述制冷液输出口连接，输出口通过管路与制冷机11的入口连接。在所述原液输入管线15上连接有第三球阀7，所述第三球阀的输入口通过管路与原液输入管线15连接，输出口连接外界环境。

本装置的一种应用为：模拟纺丝环境，矫正原液控制温度，具体步骤包括：

(1)安装待检测的喷丝头、添加制冷液，启动制冷机，设定温度为纺丝时凝固浴温度。

(2)待纺丝环境模拟箱内制冷液温度稳定后，待检测的喷丝头5连通原液并开启待检测的喷丝头前的管线的阀门(阀门在图1中未画出)，等喷丝头5的出口原液温度稳定(即t1、t2都稳定，1分钟内温度不再发生变化)后，分别测量喷丝头进口管线原液的温度t0，喷丝头出口中心原液的温度t1，喷丝头出口边缘原液的温度t2。

(3)外部调节进口原液温度t0，找出保证t1、t2都在工艺控制温度范围内时t0的范围。

(4)对同一种类型的多个待检测的喷丝头重复步骤1)-3)，得到每个待检测的喷丝头的t0的范围，然后计算所有待检测的喷丝头的t0的平均范围，用所述t0的平均范围来矫正原液控制温度，即将原液的温度控制在t0的平均范围内；所述计算所有待检测的喷丝头的t0的平均范围的操作包括：将各个待检测的喷丝头的t0的范围中的最低值取平均值作为t0的平均范围的最低值，将各个待检测的喷丝头的t0的范围中的最高值取平均值作为t0的平均范围的最高值。例如对6个待检测的喷丝头进行了实验，通过上述步骤得到6个t0的范围，每个t0的范围包括最低值和最高值，将6个t0的范围中的最低值相加后除以6作为t0的平均范围的最低值，将6个t0的范围中的最高值相加后除以6作为t0的平均范围的最高值，这样就得到了t0的平均范围，即在t0的平均范围的最低值与t0的平均范围的最高值的之间。

(5)若外部调节进口原液温度t0，t1、t2无法同时落在工艺控制温度内，则判定该类型喷丝头保温效果不能满足生产质量要求。

本装置的另一种应用为：测试某种喷丝头保温方案的保温效果，具体步骤包括：

(1)安装喷丝头、添加制冷液，启动制冷机，设定温度为某一数值。

(2)待纺丝环境模拟箱内制冷液温度稳定后，喷丝头连通原液并开启，等待喷丝头出口原液温度稳定后(即t1、t2都稳定，1分钟内温度不再发生变化)，分别测量喷丝头进口管线原液温度t0，喷丝头出口中心原液温度t1，喷丝头出口边缘原液温度t2。

(3)根据t0、t1、t2以及模拟箱内制冷液温度、喷丝头内原液流量计算喷丝头在模拟箱温度环境下的传热速率。

公式如下：

喷丝头在模拟箱温度环境下的

式中c为原液比热，q为原液流量。

表1为利用本发明装置得到的两种喷丝头的实验数据：

表1

将表1的实验数据代入上述公式后得到1号喷丝头的传热速率为2.5cq，2号喷丝头的传热速率为3.35cq，通过对比可以看出，1号喷丝头的传热速率小，因此1号喷丝头的保温效果比2号喷丝头的保温效果好。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。