弹性纤维干法纺丝组件和纺丝部件的制作方法_3

文档序号:8660520阅读:来源:国知局
存在温差,使得流入喷丝孔4a的聚合物溶液温度不均匀恒定。由于温度对如氨纶等弹性纤维干法纺丝用的聚合物溶液的黏性具有较大的影响,如果流入喷丝孔4a的聚合物溶液温度不均匀恒定,则会直接影响通过所述通道的聚合物溶液的黏性,进而影响聚合物溶液进入喷丝头的流变性,可能造成经喷丝头喷出的丝束不稳定,如丝束粗细不均、时断时续等,影响了纤维品质,严重的话可能影响干法纺丝的连续作业。
[0142]为此,本实用新型提供了一种新型的弹性纤维干法纺丝用控温箱。图3为本实用新型实施例提供的弹性纤维干法纺丝用控温箱的立体结构示意图;图4为本实用新型实施例提供的一种弹性纤维干法纺丝用控温箱的剖面结构示意图;图5为图4中的A-A向截面示意图。如图3-图5所示,本实用新型实施例提供的一种弹性纤维干法纺丝用控温箱包括:
[0143]一箱体31,所述箱体31纵向设有多个相互隔离的聚合物溶液通道32 ;
[0144]所述箱体31内除各所述聚合物溶液通道32之外的区域为空腔33,所述空腔33用于流通与所述聚合物溶液通道32内的弹性纤维干纺用聚合物溶液进行热交换的流体介质34 ;
[0145]一所述聚合物溶液通道32内设有一中间部件35,所述中间部件35用于减小经所述聚合物溶液通道32流出的聚合物溶液不同部分的温差。
[0146]本实用新型实施例提供的控温箱,可用于如氨纶等弹性纤维干法纺丝生产过程中。由于温度对用于制备氨纶的聚合物溶液的黏性的影响相对较大,因此,将本实用新型实施例提供的控温箱用于氨纶的干法纺丝工艺中,获得的有益效果也更为明显。
[0147]实际生产过程中,弹性纤维生产所需的化学原料经过聚合反应形成聚合物溶液,聚合物溶液经计量装置计量和分配后形成各股聚合物溶液流,各股聚合物溶液流对应流入控温箱的各聚合物溶液通道32内,流入各聚合物溶液通道内的聚合物溶液经设于各聚合物溶液通道内的中间部件的作用,可减小经各聚合物溶液通道32流出的聚合物溶液不同部分的温差,使得经各聚合物溶液通道32流出的聚合物溶液恒温且黏度均匀。将该恒温且黏度均匀的聚合物溶液进入干法纺丝生产后道工序中的喷丝头进行喷丝处理,有利于保证聚合物溶液进入喷丝头的流变性,使得喷丝头喷出的丝束稳定,由此提高了所制备的纤维的广品品质。
[0148]需要说明的是,本实用新型对所述中间部件35的具体结构并不限制,可根据实际需要设计可实现所述中间部件35功能的具体结构。
[0149]可选的,所述中间部件35包括:一静态混合器350,用于对进入所述聚合物溶液通道内的聚合物溶液进行分散和混合,以减小所述聚合物溶液径向不同部分的温差。所述静态混合器的具体结构可根据实际需要设计,本实用新型对比并不限制。例如,所述静态混合器350可采用如图6a所示的类似麻花的结构,通过该结构使得聚合物溶液在聚合物溶液通道内顺时针、逆时针交替流动,以增加聚合物溶液和聚合物溶液通道的孔壁320的热交换频率,提高聚合物溶液不同部分的热交换效率,由此尽可能减小经聚合物溶液通道流出的聚合物溶液不同部分的温差。又例如,所述静态混合器350可采用如图6b所示的类似交叉的结构,通过该结构使得聚合物溶液的不同部分在聚合物溶液通道内多次分流再混合,增加聚合物溶液和聚合物溶液通道的孔壁320的热交换频率的同时,也增加了聚合物溶液不同部分之间的热交换,提高聚合物溶液不同部分的热交换效率,由此尽可能减小经聚合物溶液通道流出的聚合物溶液不同部分的温差。
[0150]或者,可选的,所述中间部件35包括:一分流部351,用于将进入所述聚合物溶液通道内聚合物溶液的截面形状由实心形状转换为空心的环形形状。所述实心形状是指所述聚合物溶液通道内的聚合物溶液整体形成一个流束,该流束内部没有类似空腔的空间分布。所述空心的环形形状是指所述聚合物通道内的聚合物溶液形成以某一环形分布的流束,该流束中心部分具有类似空腔的空间分布。由于聚合物溶液通道32内的聚合物溶液是通过聚合物溶液通道32的壁面与空腔33内的流体介质34进行热交换,该方案通过分流部将进入所述聚合物溶液通道内聚合物溶液的截面形状由实心形状转换为空心的环形形状,使得该聚合物溶液径向尽可能贴近聚合物溶液通道32分布,增加热交换的接触面积,以便该聚合物溶液径向的不同部分通过聚合物溶液通道32的壁面与空腔33内的流体介质实现充分、均匀的热交换,由此减少了聚合物溶液径向不同部分的温差。可选的,所述实心形状为圆形,所述空心的环形形状为圆环形,该方案可与圆形的聚合物溶液通道的情形更为匹配,可更好的提高热交换的效率和均一性。
[0151]所述分流部的具体结构设计非常灵活,本实用新型对此并不限制。例如,所述分流部351包括:进液子部3511、出液子部3512和导流子部3513 ;所述进液子部3511和所述导流子部3513纵向依次设置;所述出液子部3512与所述进液子部3511连通,用于将进入所述进液子部3511的聚合物溶液引出至所述导流子部3513的外壁并沿所述外壁流下。实际生产过程中,经计量装置计量和分配的聚合物溶液流入进液子部,流入进液子部的聚合物溶液截面积为实心流束(如截面为圆形的聚合物溶液流束等),然后经出液子部引出并沿导流子部的外壁流下,导流子部内部没有聚合物溶液,沿着导流子部外壁流下的聚合物溶液的截面即为空心流束(如截面为圆环形的聚合物溶液流束39),这样就增加了聚合物溶液与聚合物溶液通道32的壁面的接触面积,以便该聚合物溶液径向的不同部分通过聚合物溶液通道32的壁面与空腔33内的流体介质实现充分、均匀的热交换,由此减少了聚合物溶液径向不同部分的温差。
[0152]一种可选的实现方式,如图3和图7a所示,所述进液子部3511的内径小于所述导流子部3513的外径,所述出液子部3512具有外扩式结构,具有外扩式结构的所述出液子部3512的出口沿所述导流子部3513的外边缘分布。该方案通过将出液子部设计为具有外扩式结构,可将内径较小的进液子部3511内的聚合物溶液经出液子部3512的出口引出后沿外径较大的导流子部3513的外壁流下(聚合物溶液的流向请参考图7a的箭头所示),由此将聚合物溶液的截面由圆形等实心形状转换为如圆环形等空心的环形形状。
[0153]所述进液子部的具体结构可根据实际需要设计,本实用新型对此并不限制。例如,所述进液子部3511包括纵向依次设置的空心圆筒进液部35111和倒锥台分配部35112 ;所述倒锥台分配部35112上表面与所述空心圆筒进液部35111连通,下表面与所述导流子部3513非连通式连接;具有外扩式结构的所述出液子部3512的进口与所述倒锥台分配部35112的侧面连通。所述导流子部可具有圆柱结构,可根据实际需要将导流子部设计为空心或实心结构,设计为空心结构还有利于节省耗材。该方案中所述进液子部的结构紧凑,采用该方案可有效的将进入聚合物溶液通道内的较小束的聚合物溶液由实心圆流束分散为以导流子部为中心的圆环形流束,由此提高导流子部外壁流动的聚合物溶液与聚合物溶液通道的壁面的接触面积,进而提高经该壁面与空腔中换热介质热交换的效率和均一性。采用该方案提供的所述中间部件的结构成本较低。
[0154]另一种可选的实现方式,如图7b所示,所述进液子部3511的内径大于所述导流子部3513的外径,所述出液子部3512设于所述进液子部3511的底面并沿所述导流子部3513的外边缘分布。该方案可将内径较大的进液子部3511内的聚合物溶液经出液子部3512的出口引出后沿外径较小的导流子部3513的外壁流下(聚合物溶液的流向请参考图7b的箭头所示),由此将聚合物溶液的截面由实心形状转换为空心的环形形状。可选的,所述进液子部具有空心圆筒结构,所述导流子部具有圆柱结构,由此实现将聚合物溶液的截面由圆形的实心形状转换为如圆环形的空心的环形形状。
[0155]进一步的,所述中间部件还可包括:一汇流部352,连接于所述分流部351的下方,用于将所述分流部351流出的聚合物溶液汇聚为一实心流束。可选的,所述汇流部具有锥形结构。例如,如图7a和图7b所示的箭头所示,导流子部外壁流下的聚合物溶液经具有如锥形等结构的汇流部352后重新汇聚为一实心流束,从而便于将聚合物溶液通道流出的聚合物溶液准确流入喷丝头以进行后续的喷丝处理。采用该方案提供的所述中间部件的结构成本较低。
[0156]在上述任一技术方案的基础上,可选的,多个所述聚合物溶液通道中至少一聚合物溶液通道32的进口设有一密封圈36,例如可以在每个所述聚合物溶液通道32的进口设有一密封圈36,以免聚合物溶液流入所述空腔。
[0157]可选的,如图8所示,所述箱体31上还设有流体介质入口 371和流体介质出口372,所述流体介质34经所述流体介质入口 371流入所述空腔33并经所述流体介质出口372流出所述箱体31。该方案通过在箱体上设置流体介质的入口和出口,便于对空腔中的流体介质进行流动控制,通过流体介质的流动与聚合物溶液通道内的聚合物溶液快速进行热交换,并控制流体介质的温度以保证聚合物溶液通道内的聚合物溶液均匀恒温。
[0158]所述流体介质入口 371和所述流体介质出口 372的位置设计,可根据实际需要确定。可选的,所述流体介质入口 371设于所述箱体31上表面靠近所述箱体31的一侧面的部位,所述流体介质出口 372设于所述箱体31上表面靠近所述箱体31的另一侧面的部位。该方案有利于箱体空腔不同部位的流体介质充分流动来保证空腔内的流体介质恒温,由此实现对聚合物溶液通道内的聚合物溶液进行保温。
[0159]可选的,所述控温箱还包括:过滤部件38,设于所述中间部件35的下方,用于对所述中间部件35流出的聚合物溶液进行过滤处理。所述过滤部件38可包括但不限于滤网。通过在所述中间部件下方设置所述过滤部件的方案有利于减少进入喷丝头的聚合物溶液的杂质含量,由此有利于提高产品品质,延长喷丝头的更换或清洗等维护周期。
[0160]在上述任一技术方案的基础上,可选的,本实用新型实施例提供的弹性纤维干法纺丝组件还可包括一计量装置1,如图10-图1lf所示,计量装置I与所述控温箱3可拆卸式连接,用于计量并向多个所述聚合物溶液通道分配所述弹性纤维干纺用聚合物溶液。该方案通过将计量装置1、控温箱3、喷丝部4等部件自上而下顺序有机集成为一纺丝组件整体,任二者之间均可拆卸式连接,实现方式非常灵活,结构也很紧凑,使得形成的弹性纤维相邻丝束之间的间距在满足生产要求的基础上可以大大减小,由此在有限的空间内喷出更多的丝束,提高纺丝组件的产能,降低了吨产品的能耗,由此降低产品的生产成本。
[0161]可选的,所述计量装置I和所述控温箱3之间设有一隔热板6,用于减少所述控温箱3向所述计量装置I的热交换。控温箱的空腔内需要流通热交换的流体介质来实现对对聚合物溶液进行温度控制的目的,所述流体介质和/或所述流体介质的温度可根据实际工艺条件确定。本实用新型实施例提供的纺丝组件中,计量装置和控温箱上下依次可拆卸式连接,为了适应不同类型和/或不同温度流体介质可能对所述计量装置带来的不良影响,该方案在保证纤维干法生产正常进行的情况下通过在二者之间设置隔热板的方式,来对二者进行热隔离,由此减少由控温箱可能向计量装置传递的热量,进而有利于保证产品的品质。所述隔热板选用的材料可根据实际需要确定,可采用但不限于如树脂等不易导热的材料制得;所述隔热板的具体结构可在满足纤维生产正常进行的前提下灵活设计;本实用新型实施例对此均不限制。
[0162]可选的,所述纺丝部件还配置有第二旋转装置,用于使所述纺丝部件旋转而改变所述喷丝部远离所述控温箱一面的朝向。例如,可通过所述第二旋转装置使纺丝部件整体或局部旋转的方式来改变喷丝部远离所述控温箱的一面的朝向,使得旋转后喷丝部远离所述控温箱的一面处于喷丝部的至少一组件便于拆卸、安装、清洗或维护等操作的状态,该状态可包括但不限于使得纺丝组件整体或局部旋转一定角度(如180度)后处于朝上的状态等。该方案提高了拆卸、安装、清洗或维护等操作的方便性。
[0163]可选的,所述计量装置包括至少一个进口和多个出口、至少多个出口呈线性排列;所述控温箱的至少多个所述聚合物溶液通道的进口和出口均呈线性排列;所述喷丝部的至少多个喷丝孔组的呈线性排列。所述计量装置中计量单元的至少多个出口呈非线性排列(例如,所述计量装置包括至少一第一计量装置11,一第一计量装置11的一计量单元111的多个计量单元的出口 1112的中心轨迹呈如图1la所示的圆1113,第一计量装置11的一接口转换部112的多个接口转换部的进口 1121的中心轨迹呈如图1lb所示的圆1123,第一计量装置11的一接口转换部112的多个接口转换部的出口 1122的中心轨迹呈如图1lc所示的直线1124),与所述控温箱的至少多个所述聚合物溶液通道的进口呈对应的线性排列且对应连通(例如,控温箱3的多个聚合物溶液通道的进口 321的中心轨迹呈如图1ld所示的直线323);所述控温箱的至少多个所述聚合物溶液通道的出口(例如,控温箱3的多个聚合物溶液通道的出口 322的中心轨迹呈如图lie所示的直线324),与所述喷丝部的至少多个喷丝孔组呈对应的线性排列且对应连通(例如,喷丝部4的多个喷丝孔组41的中心轨迹呈如图1lf所示的直线413)。
[0164]其中,本实用新型实施例中,所述“非线性排列”包括多个进口或出口作为一组或分为多组,各组进口或出口的排列方式分别采用非直线的方式进行排列,例如,每组进口或出口分布在某圆周或某圆弧上,等等;所述“呈对应的非线性排列”包括不同组进口或出口的非线性排列方式相同或相似,例如,不同组进口或出口分散排列在相同半径的圆周或圆弧上且一一对应连通,或者,不同组进口或出口分散排列在半径不同的圆周或圆弧上且一一对应连通;所述“线性排列”包括多个进口或出口作为一组或分为多组,各组进口或出口的排列方式采用直线的方式进行排列,例如,每组进口或出口分别分散排列在某直线或分散排列在多条具有一定间隔的平行直线上,等等;所述“呈对应的线性排列”包括不同组进口或出口的线性排列方式相同或相似。所述“圆周”、“圆弧”、“直线”用于表示多个进口或出口中心连线或轮廓线的大致轨迹形状。
[0165]本实用新型设计人在实践本实用新型实施例过程中发现,传统技术中计量装置采用如图34所示的计量泵头34a,计量泵头34a是泵头生产厂家的标准产品,通常包括一个进口和多个出口 34b,计量泵头的出口 34b (多个)在一个或多个圆周上非线性分散排列,纺丝组件的进口 34e (多个)在两条具有一定间隔的直线线性分散排列,计量泵头的出口 34b的非线性排列方式和纺丝组件34d的进口的线性排列方式是不对应的,为了实现二者连接通常需要采用金属软管34c,简洁起见,图中仅示意了部分计量泵头的出口 34b经部分金属软管34c与部分纺丝组件的进口 34e连接的情形。随着氨纶纺丝工艺技术的不断发展,每个纺丝工位生产的氨纶根数不断增多,并且氨纶更细,采用传统的计量装置时,计量装置的出口和纺丝组件的入口连接需要采用很多的金属软管,这样就增加了很多连接头,由此增加形成漏点的可能性;此外,不同金属软管的长度、弯曲程度等很难保证完全相同,由此可能造成计量后的溶液流到达纺丝组件内的喷丝头前的压力不同,因此经过喷丝头喷出的溶液的流变性可能不同,特别是对于更细的溶液流差别更大,进而造成从同一个纺丝箱出来的氨纶的物理性能可能不一致。而如果计量装置的出口与纺丝组件的进口无需采用金属软管而可直接对应连接,则可克服现有技术中因采用金属软管连接可能导致的缺陷。
[0166]一种可选的实现方式中,所述计量装置I可包括一个或多个第一计量装置,所述控温箱与至少一所述第一计量装置可拆卸式连接。请参考图12,一所述第一计量装置11可包括:至少一计量单元111和至少一接口转换部112,其中:一所述计量单元111包括至少一进口和多个出口,一所述计量单元111的多个出口呈非线性排列;一所述接口转换部112包括经多个导流转换通道对应连通的多个进口和多个出口,一所述接口转换部112的至少部分进口与一所述计量单元的至少部分出口且对应连通,一所述接口转换部112的多个出口呈线性排列,其中,一所述接口转换部112的至少部分出口与所述控温箱3的至少部分所述聚合物溶液通道呈对应的线性排列且对应连通,弹性纤维干法纺丝用聚合物溶液至少经一所述计量单元111的进口和一所述接口转换部112的出口进入相应的所述聚合物溶液通道。
[0167]在如氨纶等纤维干法纺丝生产中,如氨纶等纤维干法纺丝用的聚合物溶液经所述计量单元的进口流入以进行精确计量和分配,所述计量单元计量好的多股小溶液流分配至各所述接口转换部的进口、经各相应的所述导流转换通道后自所述接口转换部的出口流出。经所述接口转换部的出口流出的溶液流进入如氨纶等纤维干法纺丝的后道工序中的纺丝组件,以进行过滤、保温和/或喷丝等处理,喷出的丝束在含有高温的空腔纺丝箱中进行溶剂挥发,形成如氨纶等纤维丝束。
[0168]所述接口转换部的进口、导流转换通道、出口,可根据实际工艺的需要设计为相互连通的不同部位,或者,也可设计为某一整体部件的不同部位,如进口和出口分别为导流转换通道的两端等等,本实用新型实施例对此不做限制。
[0169]本实用新型实施例提供的技术方案通过在计量装置中增设所述接口转
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