一种熔体直纺粉体在线添加装置的制作方法

本发明涉及化纤纺织行业熔体直纺领域，具体是一种熔体直纺粉体在线添加装置。

背景技术：

随着人们的生活水平提高，对传统的化纤织物提出了更多的改进要求，例如良好的舒适感、鲜艳耐洗的色泽，具有抗菌防霉防静电防紫外线防电磁等附加功能。而要满足这些高端的要求，就需要在化纤的熔体直纺工艺前添加相关的功能性原料。中国专利文献CN202519379U，于2012年2月9日公开了“熔体直纺柔性在线添加装置”，包括母粒干燥机、螺杆挤出机、纺丝箱体、母粒输送管道和聚酯熔体管道，还包括预过滤器、计量注射泵、三通阀、动态混合搅拌器、静态混合器和压缩空气冷冻阀，动态混合搅拌器上设有母粒熔体入口和聚酯熔体入口，母粒干燥机的输出口连接螺杆挤出机，螺杆挤出机出口通过母粒输送管道连接动态混合搅拌器的母粒熔体入口，在母粒输送管道上依次设有预过滤器、计量注射泵和三通阀，聚酯熔体管道连接动态混合搅拌器的聚酯熔体入口，压缩空气冷冻阀设置在聚酯熔体管道上，动态混合搅拌器出口连接静态混合器，静态混合器出口连接纺丝箱体。由于需要添加的功能性原料通常是粉体，而直纺管道内存在一定的压力，无法直接将粉体注入直纺管道内，因此此类技术均需要事先将功能性原料的粉体与熔体预先混合熔融，冷却后切成母粒，再将母粒加入有压力的直纺管道内完成添加。这样一来，使得粉体添加的过程比较复杂，耗费的时间成本和经济成本均较大，导致产品缺乏竞争力。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是，现有熔体直纺在线添加装置无法直接将粉体同步添加至直纺管道内，从而提供一种熔体直纺粉体在线添加装置，无需预先制备母料，可以将粉体原料在线同步添加至直纺管道内。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种熔体直纺粉体在线添加装置，包括直纺管道和加料装置，直纺管道下游依次连接动态混合搅拌器和静态混合搅拌器，最终连通纺丝箱体，所述加料装置包括料仓，粉体出料管将料仓与直纺管道连通起来，还包括DCS控制模块；所述加料装置至少有2个；料仓可持续不断的向进料腔供料，进料腔的推进侧设有往复式推进机构，出料侧设有通向粉体出料管的阀门，往复式推进机构间歇的将粉料推向阀门方向；阀门仅在往复式推进机构从后方端点推进至前方端点的时段内开启；所述各往复式推进机构均由DCS控制模块控制轮流推进；各粉体出料管的下游合并为粉体出料总管，粉体出料总管设有单向开启机构；所述单向开启机构包括铰接在粉体出料总管内的背压挡板，背压挡板的截面与粉体出料总管的截面适配，粉体出料总管内设有限位结构，使背压挡板仅可在闭合与向下游侧打开两个状态间往复。

本技术方案设计了至少2个加料装置，每个加料装置都设有料仓，料仓具有不断向进料腔进料的功能，而进料腔的一侧设置有往复式推进机构，另一侧设置有阀门，使由料仓进入进料腔的粉料在往复式推进机构的推进下，间歇式的涌过阀门，向下游方向推进。阀门具有间歇启闭的功能，当往复式推进机构由后向前推进至前方端点时，阀门开启，使粉料可以顺利通过；当往复式推进机构由前向后回撤时，阀门关闭，使粉体出料管内的粉体不能逆流退回，从而保持粉体出料管和粉体出料总管的压力。各个加料装置的阀门的下游方向合并在一起成为粉体出料总管，各往复式推进机构均由DCS控制模块控制轮流推进，将粉料从各个加料装置轮流推进至粉体出料总管内。粉体出料总管内设计有一个单向开启机构，该结构设有一个横截粉体出料总管中粉料流动方向的背压挡板，该背压挡板可铰接在粉体出料总管中，在受到来自上游方向的压力时，可向下游方向打开，使上游的粉料可以进入下游的混合室；而当受到下游方向的压力时，该背压挡板由于受到限位结构的限位，仅能转动回归至闭合状态，确保了下游的粉料不会受压逆向回到上游。当系统运行时，同一时点有且仅有一个加料装置，其往复式推进机构处于进料推进状态，粉料由该加料装置内经过料仓落下，由往复式推进机构推过阀门，进入粉体出料总管；由于体积增大，粉体出料总管内的压力变大，至超过下游侧即直纺管道的压力时，背压挡板被向下游方向推开，粉体出料总管内的粉料进入直纺管道，与熔体混合熔融后直接参与直纺。待此加料装置的往复式推进机构推进到尽头后，往复式推进机构后退，此加料装置不再向粉体出料总管内输送粉料，粉体出料总管内的压力变小，至小于下游侧即直纺管道的压力时，背压挡板受压向上游退回，直至回到闭合位置时被限位结构挡住，截断直纺管道内粉体向上游逆流的通路。此时DCS控制模块控制另一个加料装置进行加料，如此周而复始。使每个加料装置都能轮流的向粉体出料总管加料，加料间歇时，背压挡板能在压力的变化下闭合粉体出料总管，避免粉体受压冲出。使用本方案，在一次在线添加过程中就可以直接将功能性粉料持续稳定的加注进直纺管道，大幅度减少了原料准备时间，节约了时间成本和经济成本，显著提高了生产效率。

作为优选，所述料仓的开口处设有螺杆式输送器，螺杆式输送器的动力端由电机连接并驱动，自由端向进料腔方向延伸。为了保持料仓持续不断的向进料仓进料，本方案选用了螺杆式输送器，输送器的一段连接电机，通过电机带动螺杆式输送器的转动，将料仓内的粉料连续而均匀的送往进料腔，以备往复式推进机构将粉料推进至混合室。

作为优选，所述电机由DCS控制模块控制。用DCS控制模块控制电机，可以根据粉体出料总管内的粉料堆积状况、下游生产速度来随时调节供料速度。

作为优选，所述进料腔的推进侧设有活塞，活塞截面与进料腔的推进侧的截面匹配；活塞通过活塞推杆与液压装置连接，液压装置由DCS控制模块控制。本方案设计的往复式推进机构为一个由液压装置控制伸缩的活塞，而液压装置则由DCS控制模块控制。DCS控制模块根据所需的进料速度，控制液压装置的往复频率，进而带动活塞间歇的将由料仓送至进料腔的推进侧的粉料推送至阀门的下游侧，即粉体出料管内。

作为优选，设于所述进料腔出料侧的阀门为快门机构；所述活塞的长度与活塞行程的长度相等，且活塞行程后端的进料腔内壁上内嵌有弹簧锁舌机构，锁舌可伸缩的设于进料腔内壁外侧，在锁舌缩进时锁舌的内侧端可触及压动开关，在锁舌伸出时锁舌的内侧端与压动开关脱离接触；压动开关控制阀门电路对阀门的启闭进行控制。本方案设计了一个应用有快门机构原理的阀门，用来对进料腔和粉体出料管之间的位置进行精确而快速的启闭控制。阀门的启闭由阀片的移动来实现，各个阀片在需要打开时可以向周边快速打开，需要关闭时可以快速向中心关闭；阀片的厚度较小，可以保持低质量，用较小的力量即可操作。控制阀片开关的是一个压动开关，压动开关由一个弹簧锁舌机构触发。弹簧锁舌机构整体埋设在进料腔内壁内，位置靠近活塞行程的后端止点，锁舌凸出于进料腔内壁，与活塞的后止点相当。只要活塞从后止点向前运动，就会形成对锁舌的压迫，锁舌克服复位弹簧的弹力向内部退缩，锁舌的内侧端触及压动开关，压动开关导通电路，使前述的快门机构中的各个阀片打开，此前堆积在活塞和阀门之间的大量粉料，即可在活塞的推动下冲过阀门进入粉体出料管。当活塞完成推料向后回撤至后端止点时，活塞本体脱离锁舌，锁舌向外弹起，压动开关复位不再导通电路，快门机构中的各个阀片复位关闭，阻止粉体出料管内的粉体逆流回到进料腔。

作为优选，设于粉体出料总管内的所述限位结构为，以背压挡板的闭合位为界，上游的粉体出料总管内径小于下游的粉体出料总管内径，且上游的粉体出料总管内壁与下游的粉体出料总管内壁形成转角为直角的阶梯。本方案简单的将粉体出料总管的内壁设计为阶梯状，背压挡板的上游一侧小，下游一侧大，背压挡板受到下游压力就只能复位至紧贴阶梯的闭合位置。这样的设计，结构更为简单，对粉料的流动影响最小。

作为优选，所述背压挡板上设有位置传感器，位置传感器与DCS控制模块实现信号连接。通过位置传感器，可以探知背压挡板的开合频率、开合角度，进而推算出粉料的添加情况，如有必要可以通过DCS控制模块对进料装置的加料速度进行调整。位置传感器也可以用角度传感器替代，或者在背压挡板上游侧的粉体出料总管内设置压力传感器也可以。

作为优选，所述背压挡板设置在粉体出料总管下游末端靠近直纺管道处。将背压挡板设置在粉体出料总管下游末端尽可能靠近直纺管道的位置，可以尽量压缩背压挡板与直纺管道之间的空间体积，减少此处积存的粉体，使各个进料装置轮流推进的粉体能均衡稳定的进入直纺管道，参与混合。

综上所述，本发明的有益效果是：无需预先制备母料，可以将粉体原料在线同步添加至直纺管道内。

附图说明

图1是本发明的示意图，

图2是本发明的加料装置的示意图。

其中：1直纺管道，2加料装置，3动态混合搅拌器，4静态混合搅拌器，5纺丝箱体，6DCS控制模块，7粉体出料总管，9压缩空气冷凝阀，21料仓，22粉体出料管，23进料腔，24阀门，25螺杆式输送器，26电机，27活塞，28活塞推杆，29液压装置，30弹簧锁舌机构，81背压挡板，82限位结构，83位置传感器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

图1为一种熔体直纺粉体在线添加装置，应用在化纤纺织行业的熔体直纺作业中。该熔体直纺粉体在线添加装置设有直纺管道1，内有加压熔融的熔体，直纺管道通过粉体出料总管7连接有A、B、C三个加料装置2。粉体出料总管的下游末端靠近直纺管道处，在粉体出料总管内部铰接有背压挡板81，背压挡板的截面与粉体出料总管的截面适配。以背压挡板的闭合位为界，上游的粉体出料总管内径小于下游的粉体出料总管内径，且上游的粉体出料总管内壁与下游的粉体出料总管内壁形成转角为直角的阶梯。背压挡板受此限位结构82的限制，仅能在闭合位置与向下游打开位置间自由转动。图中所示为背压挡板在开启和关闭两个位置的示意图。直纺管道的下游依次连接动态混合搅拌器3和静态混合搅拌器4，最终连通纺丝箱体5，其中在动态混合搅拌器上还设有压缩空气冷凝阀9。

如图2所示，加料装置包括料仓21，料仓下方为料仓的出料口，料仓的出料口下方正对螺杆式输送器25，料仓内视需要可以设置振荡器帮助落料。螺杆式输送器的动力端由电机26连接并驱动旋转，自由端向进料腔23方向延伸，将由料仓的出料口流出的粉料推送至进料腔。进料腔的推进侧设有活塞27，活塞截面与进料腔的推进侧的截面匹配；活塞通过活塞推杆28与液压装置29连接。进料腔的另一侧设置有阀门24，阀门的下游侧为粉体出料管22，三个加料装置的粉体出料管的下游端合并在一起，形成粉体出料总管。活塞间隙的将粉料从进料腔推向阀门下游。本例的阀门为一个应用有快门机构原理的阀门，用来对进料腔和粉体出料管之间的位置进行精确而快速的启闭控制。阀门的启闭由阀片的移动来实现，各个阀片在需要打开时可以向周边快速打开，需要关闭时可以快速向中心关闭；阀片的厚度较小，可以保持低质量，用较小的力量即可操作。控制阀片开关的是一个压动开关，压动开关由一个弹簧锁舌机构30触发。弹簧锁舌机构整体埋设在进料腔内壁内，锁舌凸出于进料腔内壁，位置在活塞行程的后端近后止点处。当活塞由后止点向前推进时，活塞压到弹簧锁舌，锁舌克服复位弹簧的弹力向内部退缩，锁舌的内侧端触及压动开关，压动开关导通电路，使前述的快门机构中的各个阀片打开，大量的粉料堆积在活塞和阀门之间，此时粉料即可冲过阀门进入粉体出料管。由于活塞的长度与活塞行程相等，因此当活塞从后止点一路推进至前止点的过程中，阀门始终打开，粉料始终被向前推进。当活塞完成推进向后回撤至后止点时活塞与锁舌脱离接触，锁舌向外弹起，压动开关因失去压力而复位，不再导通电路，快门机构中的各个阀片复位关闭，阻止粉体出料管内的粉体逆流回到进料腔。

本例的熔体直纺粉体在线添加装置，设有起主控功能的DCS控制模块6，各个加料装置的电机、液压装置均由DCS控制模块控制。粉体出料总管背压挡板上设有位置传感器83，位置传感器与DCS控制模块实现信号连接。通过位置传感器，可以探知背压挡板的开合频率、开合角度，进而推算出粉料的添加情况，如有必要可以通过DCS控制模块对进料装置的加料速度进行调整。位置传感器也可以用角度传感器替代，或者在背压挡板上游侧的粉体出料总管内设置压力传感器也可以。

本例的一种熔体直纺粉体在线添加装置的具体运行过程如下：取平均粒径为500～800nm的经硬酸酯表面处理后的电气石粉体，加入料仓中，并通氮气保护；电气石粉体在振荡器作用下垂直落下进入螺杆式输送器，电机带动螺杆式输送器旋转，将电气石粉体输送到进料腔；活塞在液压装置的带动下往复运动，将进料腔内的电气石粉体间歇式的向下游推进。当活塞推进至左侧的止点时，活塞挤压弹簧锁舌，锁舌缩进后触发压动开关，压动开关导通电路，控制阀门打开，使粉料通过阀门进入粉体出料管。此时粉体出料总管内体积增加，压力变大，当粉体出料总管内的压力大于直纺管道内压力时，背压挡板被向直纺管道方向打开，粉体从粉体出料总管进入直纺管道，随后经过动态搅拌器和静态搅拌器，最终进入纺丝箱体，完成纺丝。当本加料装置的活塞运行至伸长止点后，粉体停止进入粉体出料总管，粉体出料总管内的压力逐渐下降，至低于直纺管道时，压力推动背压挡板复位，截断粉体出料总管的通路，避免粉体逆流至上游。在运行过程中，各个加料装置在DCS的控制下依次向粉体出料总管进料，确保粉料可以持续稳定的进入直纺管道。

在实际应用中，加料装置设置的越多，向粉体出料总管供料的压力稳定程度越高，由粉体出料总管被推进至直纺管道内的粉体间隔时间越短越，推进量越均匀。生产企业可以根据需要选择合适数量的加料装置。在经过适当的适应性改造后，本方案还可以应用在两种或者更多种粉料同步混合添加的工艺步骤中，每种粉料至少对应的设置2个加料装置进行加料，且在所有加料装置轮流加完一次料的全周期内的间隔时间最好设置为相等，必要时还可以在粉体出料总管内设置搅拌装置以便混合均匀。