专利名称：熔融纺丝装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业生产高分子聚合物的纺丝装置，尤其是用于高压纺制细旦丝的纺丝装置。
背景技术：
化学纤维作为日常服用和工业用途的应用越来越广泛，同时化学纤维的作用也越来越显得重要。生产加工特殊高分子结构的化学纤维或加工直径更加细小的具有特殊性能的细旦纤维的要求越来越强烈。为进行合成纤维的熔融纺丝，熔融的聚合物材料通过纺丝装置被挤出，冷却后形成多股条状单丝，为此，须要使聚合物熔体通过纺丝孔，挤出过程称为纺丝。由于高分子聚合物在熔融成熔体后仍然粘度高，流动性能差，属于非牛顿流体，因此具有非牛顿流体的表观特性。高分子聚合物熔体在高速通过小孔后因为长分子链的收缩而变现出Barus离体效应，该效应的表观表现就是当熔体流出小孔时熔体迅速膨胀，越小的孔该膨胀现象越明显。针对该现象学术界给了个衡量标准一膨胀率，即熔体膨胀后的直径与小孔名义直径之间的比值。而且在膨胀过程膨胀率超过一定的比值时，高分子收缩产生的弹性力超过熔体表面张力，这个时候熔体就会破裂，导致压力不稳，熔体流动速度和方向会产生不确定性。化学纤维的纺丝过程就是让熔体一定的速度通过一定大小的形状截面形成熔体流，该熔体流在空气中迅速被冷却形成固体细丝的过程。所以在纺丝过程中控制熔体膨胀率是非常必要的事情。如果熔体破裂，熔体就会积聚在小孔口不能形成熔体流而使纺丝过程中断。要想顺利加工化学纤维，必须控制膨胀率，使弹性力小于熔体表面张力。 为实现这个目的两种途径一是提高熔体温度使聚合物粘度降低，流动性提高。二是给熔体很高的压力，并使熔体以很高的流速通过小孔，因为高聚物的分子链还来不及收缩就被冷却，此时弹性力小于熔体表面张力。但是高分子聚合物因为分子之间形成分子链的范德华力很弱，在高温下分子高速震荡使分子链并不稳定容易断裂，导致高分子结构发生变化影响最终纤维材料的性能；使用更高的压力，使高分子聚合物以高速度通过纺丝小孔，由于高分子之间的摩擦使熔体瞬间获得很高热能，使熔体流动性明显提高，Barus离体效应引起的膨胀明显降低，使可纺性大大提高。第二种解决方案是理论上可以推行的方法，对于孔径越小的喷丝孔，该效果越明显，是加工直径很小的细旦纤维的最好选择。而目前市场所使用的一些纺丝组件在高温高压情形下容易变形导致密封装置失效，或者在工作中因为组件压力的升高不能产生随之改变的密封力导致熔体泄露，甚至熔体突然喷出伤及操作人员，有很大的安全隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可实现自紧密封的熔融纺丝装置，在装置内熔体压力增高的同时产生更高的密封力。为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
一种熔融纺丝装置，包括具有中空结构的壳体，所述的壳体内依次设置有压紧件、用于分流熔体的分流头、过滤分配元件、压力密封连接在所述的壳体上并具有至少一个纺丝喷嘴的纺丝头，所述的分流头具有熔体入口和熔体出口，所述的分流头上靠近所述的过滤分配元件的一端开设有熔腔，所述的熔体入口位于靠近所述的压紧件一侧，所述的熔体出口位于靠近所述的熔腔的一侧，所述的分流头与压紧件之间活动连接，所述的分流头的外壁与壳体的内壁之间滑动密封连接，所述的压紧件和分流头之间还设置有受到所述的压紧件的预压紧力而处于变形状态的弹性变形圈，所述的分流头或所述的压紧件与所述的变形圈相接触的一侧端面上具有一段导向斜面，所述的变形圈位于所述的导向斜面和所述的分流头或压紧件的一侧端面之间。所述的预压紧力大于等于所述熔腔的工作压力，所述的分流头始终被所述的变形圈压紧而使其端部的熔腔处于密封状态。该变形圈具有弹性是指当该变形圈受到外力时，能够发生弹性形变，并储存该弹性形变直到外力小于其回复力时，在反作用于施压部件。所述的变形圈沿周向绕所述壳体的内壁一周，优选地，该变形圈的横截面为空心环。熔腔的工作压力是设定给予分流头的密封压力，也是熔腔能够承受的安全工作压力，在分流头内的熔体压力小于工作压力时，熔腔为可靠密封；当分流头内的熔体压力超过该工作压力并继续增大时，分流头向上挤压变形圈使其变形，当变形圈的回复力大于由于熔腔压力增大所产生的作用力时，变形圈的回复力用于密封压紧分流头，从而实现纺丝装置的自紧密封。为使压紧件能够更好地与壳体连接，并在轴向压力增大的情况下起到较好的防脱的作用，所述的压紧件选用压紧螺母，所述的压紧件螺纹连接在所述的壳体上。为实现纺丝头与壳体的压力密封连接，防止纺丝头脱落，所述的壳体的下部具有开口，所述的纺丝头的最大直径大于所述的开口处的最大直径，当熔腔压力增大时，纺丝头压紧在开口周围的侧壁上的力越大，密封效果越好。优选的，沿所述的分流头的熔体入口向熔体出口的方向，所述的导向斜面逐渐向外延伸，所述的变形圈位于所述的导向斜面和壳体的内壁之间。优选地，所述的分流头具有穿过所述压紧件的颈部，因此可使熔体入口暴露在压紧件之外，从而便于引入熔体。优选地，所述的变形圈的构成材料为航空硬铝。本发明的工作原理如下在使用前，以一定载荷将压紧件压紧，使变形圈在该预压紧力下发生弹性形变，即变形圈形变并产生自密封压紧分流头的压紧力；注入熔体后，当熔体压力波动作用在熔腔上的瞬间力大于使用前所设定的变形圈所产生的预压紧力时，分流头将向上移动并挤压变形圈，此时变形圈发生形变产生更大的回复力并反作用于分流头的导向斜面使其向下，并通过分流头再次传递给熔腔，使熔腔“不”发生移动，熔腔里的熔压力增大，熔体以稍大于正常速度缓慢排出，熔腔压力逐渐降低，变形产生的压力也会逐渐降低恢复到设定压紧力。熔体中的杂质堵塞过滤分配元件后导致分流头的熔腔压力缓慢升高， 熔腔里的熔压力越来越大，熔腔产生向上移动的力越来越强，分流头向上移动并挤压变形圈，此时变形圈产生的回复力越来越高，并反作用于分流头的导向斜面使其向下，并通过分流头再次传递给熔腔使熔腔“不”发生移动，保证“纺丝头、过滤分配元件、分流头”形成的熔体通道不遭到破坏从而达到密封的效果。随着杂质的堵塞，熔体通过分配元件越来越困难，当达到一定程度后就需及时更换新的组件，而在纺丝装置的整个使用过程中，由于上述作用，纺丝装置始终保持密封状态。本发明与现有技术相比，具有如下优点本发明在纺丝过程中，当压力熔体压力升高时，可产生更高的密封力，密封会更紧密，从而防止熔体泄露，可实现高压纺丝。因此本发明的适用场合广泛，可适用大多化学纤维的加工，特别是适应细旦纤维的加工，有效的提高工作的稳定性，保证组件内部压力稳定，无泄露，使持续生产稳定进行，同时保证操作者的人身安全。
附图1为本发明的主剖视其中，1、壳体；2、压紧件；3、变形圈；4、分流头；5、过滤分配元件；6、纺丝头；7、纺丝喷嘴；8、熔体入口 ；9、熔体出口 ；10、导向斜面；11、熔腔；12、开口 ；13、颈部。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中，本说明书中所述的“上”、“下”位置关系与附图1中所示的上下位置关系相对应，附图1中所示的中央为说明书中所述的“内”侧，左右两侧为说明书中所述的“外” 侧。一种熔融纺丝装置，包括壳体1，压紧件2、变形圈3、分流头4、过滤分配元件5和纺丝头6。其中，壳体1内部具有空腔，下部开设有开口 12，压紧件2、变形圈3、分流头4、过滤分配元件5自上向下依次装配在壳体1内。所述的压紧件2具体选用压紧螺母，且螺纹连接在壳体1上，因此可以便于安装分流头4，或者在变形圈3失效时，可以快速更换新的变形圈。所述的变形圈3沿壳体1的周向环绕一周，且横截面为空心环，变形圈3采用的材料为航空硬铝，具有较好的弹性。所述的分流头4具有颈部13，该颈部13穿过所述压紧件2，并与压紧件2活动连接。所述的分流头4具有熔体入口 8和熔体出口 9，所述的分流头4的下部开设有熔腔11， 所述的熔体入口 8位于分流头4的上侧，所述的熔体出口 9位于所述的熔腔11的一侧。所述的分流头4的外侧壁面与壳体1的内壁之间滑动密封连接，所述的分流头4靠近所述的压紧件2的一侧端面具有一段导向斜面10，本实施例中，所述的导向斜面10自上向下逐渐向外延伸，所述的变形圈3位于所述的导向斜面10、壳体1的内壁面和所述的压紧件2的一侧端面之间。在本发明的其他实施例中，该导向斜面10也可以开设在压紧件2的下端面上，同样可以起到导向和压紧变形圈3的作用。所述的壳体1的下部具有开口 12，所述的纺丝头6放置在壳体1的内腔中，纺丝头 6的最大直径大于所述的开口 12处的最大直径，使得纺丝头6安装后不会轻易从壳体1中脱落，且与壳体1压力密封连接，当熔腔内压力增大时，纺丝头6压紧在开口 12周围的侧壁上的力越大，密封效果越好。本发明的工作过程如下纺丝头6、过滤分配元件5、分流头4形成一个完整的熔体通道，高分子聚合物熔体从分流头4的熔体入口进入后充满熔腔11，然后在压力的作用下通过过滤分配元件5形成均勻的流体，最后通过纺丝头6的纺丝喷嘴7形成熔体流，经冷却后形成化学纤维。在加工化学纤维的过程中，高分子聚合物熔体中的杂质由过滤分配元件5 过滤并积聚在熔腔11中，堵塞过滤分配元件5的内部通道，使熔腔11内压力不断增加，该压力使分流头4产生一个向上移动的趋势。分流头4上的导向斜面10与变形圈3下部接触，变形圈3上部与压紧件2接触。在使用前，给予压紧件2沿螺纹切线方向的预压紧力， 使压紧件2旋转并向下移动，变形圈3截面为空心环结构，在预压紧力的作用下发生一定的形变，并将力所做的功以形变能的方式储存，该形变能作用于分流头4的导向斜面10并持续对其产生压力。熔腔11内注入熔体后，当形变能产生的压力大于熔腔的工作压力时，纺丝装置为可靠密封，达到密封的效果。当熔体压力波动或者熔体产生的压力大于熔腔的工作压力时，分流头4将向上微小移动并挤压变形圈3，此时变形圈3发生形变产生更大的形变能并反作用于分流头4的导向斜面10使分流头4向下移动，通过分流头4再次传递给熔腔11，使变形能产生的压力等于熔体产生的压力，使分流头4“不”发生移动，保证纺丝头6、 过滤分配元件5、分流头4形成的熔体通道不遭到破坏从而达到密封的效果。以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种熔融纺丝装置，包括具有中空结构的壳体(1)，所述的壳体(1)内依次设置有压紧件(2)、用于分流熔体的分流头(4)、过滤分配元件(5)、压力密封连接在所述的壳体(1) 上并具有至少一个纺丝喷嘴(7)的纺丝头(6)，所述的分流头(4)具有熔体入口(8)和熔体出口(9)，所述的分流头(4)上靠近所述的过滤分配元件(5)的一端开设有熔腔(11)，所述的熔体入口(8)位于靠近所述的压紧件(2)—侧，所述的熔体出口(9)位于靠近所述的熔腔(11)的一侧，其特征在于所述的分流头(4)与压紧件(2)之间活动连接，所述的分流头(4) 的外壁与壳体(1)的内壁之间滑动密封连接，所述的压紧件(2)和分流头(4)之间还设置有受到所述的压紧件(2)的预压紧力而处于变形状态的弹性变形圈(3)，所述的分流头(4)或所述的压紧件(2)与所述的变形圈(3)相接触的一侧端面上具有一段导向斜面(10)，所述的变形圈(3)位于所述的导向斜面(10)和所述的分流头(4)或压紧件(2)的一侧端面之间； 所述的预压紧力大于等于所述熔腔(11)的工作压力，所述的分流头(4)始终被所述的变形圈(3 )压紧而使其端部的熔腔(11)处于密封状态。
2.根据权利要求1所述的熔融纺丝装置，其特征在于所述的变形圈(3)的横截面为空心环。
3.根据权利要求1所述的熔融纺丝装置其特征在于所述的压紧件(2)螺纹连接在所述的壳体(1)上。
4.根据权利要求1所述的熔融纺丝装置，其特征在于所述的壳体(1)的下部具有开口(12)，所述的纺丝头(6)的最大直径大于所述的开口(12)处的最大直径。
5.根据权利要求1所述的熔融纺丝装置，其特征在于所述的导向斜面(10)位于所述的分流头(4)上。
6.根据权利要求5所述的熔融纺丝装置，其特征在于沿所述的分流头(4)的熔体入口 (8)向熔体出口(9)的方向，所述的导向斜面(10)逐渐向外延伸，所述的变形圈(3)位于所述的导向斜面(10)和壳体(1)的内壁之间。
7.根据权利要求1所述的熔融纺丝装置，其特征在于所述的分流头(4)具有穿过所述压紧件(2)的颈部(13)。
8.根据权利要求1所述的熔融纺丝装置，其特征在于所述的变形圈(3)的构成材料为航空硬铝。
全文摘要
一种熔融纺丝装置，包括具有壳体，壳体内依次设置有压紧件、分流头、过滤分配元件、纺丝头，分流头具有熔体入口和熔体出口，分流头上靠近过滤分配元件的一侧开设有熔腔，熔体入口位于压紧件一侧，熔体出口位于熔腔的一侧，分流头与压紧件之间活动连接，分流头的外壁与壳体的内壁之间滑动密封连接，压紧件和分流头之间还设置有受到压紧件的预压紧力而处于变形状态的弹性变形圈，分流头或压紧件与变形圈相接触的一侧端面上具有一段导向斜面，变形圈位于导向斜面和分流头或压紧件的一侧端面之间；本发明在纺丝过程中，当压力熔体压力升高时，可产生更高的密封力，从而防止熔体泄露，可实现高压纺丝特别是适应细旦纤维的加工。
文档编号D01D5/08GK102534823SQ201210028568
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者何海潮, 吕山 申请人:苏州杰威尔精密机械有限公司