一種化纖紡絲冷卻系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種化纖紡絲冷卻系統(tǒng)，包括制冷裝置、霧化裝置、環(huán)吹裝置；本實(shí)用新型專利技術(shù)所述冷卻系統(tǒng)將水霧冷卻技術(shù)應(yīng)用到化纖紡絲冷卻中，結(jié)合了水冷冷卻效率高和外環(huán)吹風(fēng)裝置冷卻均勻的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)環(huán)吹冷卻裝置結(jié)構(gòu)的精細(xì)設(shè)計(jì)，使冷卻更加有效又不過(guò)于激烈，冷卻效率更高，尤其是針對(duì)生產(chǎn)直徑0.05～0.1mm(大約20～85dtex)的纖維，可以更有利于提高生產(chǎn)效率，單就紡絲速度來(lái)說(shuō)，可以提高到150～400m/min，比水冷紡絲速度提高5倍以上。

Chemical fiber spinning cooling system

The utility model discloses a chemical fiber spinning cooling system, including refrigeration device, atomization device, ring blowing device; the utility model of the cooling system of water mist cooling technology was applied to the chemical fiber spinning cooling, combines the advantages of high cooling efficiency and cooling device for cooling the outer ring blowing uniform, fine design through the ring blowing cooling the structure of the device, the cooling is more effective and not too intense, higher cooling efficiency, especially for the production of diameter 0.05 ~ 0.1mm (20 ~ 85dtex) of the fiber, can be more conducive to improving the production efficiency, single for spinning speed can be increased to 150 ~ 400m/min, increased more than 5 times than the water spinning speed.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種化纖紡絲冷卻系統(tǒng)
本技術(shù)涉及一種冷卻系統(tǒng)，尤其是一種化纖紡絲冷卻系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在高聚物切片的熔融紡絲過(guò)程中，切片粒子經(jīng)過(guò)干燥除濕后，在螺桿擠壓機(jī)中加熱熔融形成高聚物熔體，然后通過(guò)熔體計(jì)量泵計(jì)量，從紡絲組件的噴絲小孔擠出。對(duì)于生產(chǎn)不同品種，一個(gè)組件噴絲板的孔數(shù)一般在10～500孔。從噴絲孔擠出的熔體細(xì)流要通過(guò)在冷卻環(huán)境里與流動(dòng)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱交換，使其在盡可能短的時(shí)間內(nèi)由熔融流動(dòng)狀態(tài)冷卻固化成為固態(tài)絲條。固化后的絲條經(jīng)牽伸、定型、卷繞(或切斷)成為最終產(chǎn)品。絲條的冷卻固化過(guò)程與產(chǎn)品后加工的效果關(guān)系密切，并直接影響到產(chǎn)品的強(qiáng)伸、條干均勻性和其它性能指標(biāo)。為了使熔體細(xì)流快速冷卻，冷卻介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)越高、熱交換速度越快、帶走的熱量越多，熔體細(xì)流的固化速度就越快。而且在冷卻過(guò)程中，介質(zhì)對(duì)形成的絲條絕對(duì)不能存在不良影響，甚至有損傷作用。在切片熔融紡絲工藝中，絲條的冷卻固化成形目前有兩種方式：風(fēng)冷和水冷。風(fēng)冷是使用一定溫度和濕度的空氣，采用側(cè)吹風(fēng)方式(空氣從絲束的一側(cè)吹向另一側(cè))，或外環(huán)吹風(fēng)方式(空氣從絲束外側(cè)吹向中間)，或內(nèi)環(huán)吹風(fēng)方式(空氣從絲束中間吹向外側(cè))，對(duì)絲束進(jìn)行吹風(fēng)帶走熔體細(xì)流的熱量，從而使絲條冷卻固化。這種冷卻方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作和控制，絲條冷卻過(guò)程緩和，有利于使絲條形成均勻的結(jié)構(gòu)形態(tài)。對(duì)于單絲纖度較細(xì)、直徑小于0.05mm(大約20dtex)的纖維，一般采用風(fēng)冷方式。風(fēng)冷工藝以空氣作為熱交換介質(zhì)，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)較低(為0.024W/(m·K))，所以冷卻速度慢。實(shí)踐證明：對(duì)于單絲纖度較粗、直徑大于0.1mm(大約85dtex)的纖維，很難滿足絲條較快冷卻固化的要求，只能局限于紡制纖度較細(xì)的纖維生產(chǎn)用途。水冷方式是噴出的熔體細(xì)流直接進(jìn)入控制在一定溫度下的涼水浴槽，通過(guò)緩慢流動(dòng)的涼水與熔體細(xì)流進(jìn)行熱交換，使絲條冷卻固化。由于水的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣高很多，這種方式冷卻效率高，絲條冷卻固化速度快。對(duì)于紡制0.1mm(大約85dtex)以上的纖維，特別是較粗的單絲，使用非常普遍。水冷工藝由于水的導(dǎo)熱系數(shù)高(為0.54W/(m·K))，冷卻速度快，所以熔體細(xì)流在很短時(shí)間內(nèi)就可以從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。但這種方法紡絲速度低，一般在30～70m/min左右。而且水冷方式也不適宜較高的紡絲速度，因?yàn)樗俣仍黾樱鄣拈L(zhǎng)度相應(yīng)增加，絲條帶出的水分大大增加，甚至引起水花飛濺影響正常生產(chǎn)。另外，這種冷卻方式水溫控制不當(dāng)容易造成驟冷，使初生絲條產(chǎn)生皮芯結(jié)構(gòu)，對(duì)后加工性能和絲條品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。因此，對(duì)于紡制單絲纖度較細(xì)(小于85dtex)的纖維來(lái)說(shuō)，采用水冷工藝則紡絲速度慢，生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高。為了提高生產(chǎn)效率，只能提高噴絲板孔數(shù)加以彌補(bǔ)，這樣又增加了纖維與纖維之間纖度差異的可能性，也使后道工序的分絲操作難度加大，斷頭率也大大增加。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
基于此，本技術(shù)的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、冷卻效率高的化纖紡絲冷卻系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)所采取的技術(shù)方案為：一種化纖紡絲冷卻系統(tǒng)，包括制冷裝置、霧化裝置、環(huán)吹裝置；所述制冷裝置設(shè)有制冷裝置進(jìn)水口、制冷裝置出水口和制冷裝置溢流水進(jìn)口；所述霧化裝置設(shè)有霧化裝置進(jìn)水口、霧化裝置水霧出口和霧化裝置溢流水出口；所述環(huán)吹裝置設(shè)有環(huán)吹裝置水霧進(jìn)口和環(huán)吹裝置溢流水出口；所述制冷裝置出水口與所述霧化裝置進(jìn)水口連通，所述霧化裝置水霧出口與所述環(huán)吹裝置水霧進(jìn)口連通，所述霧化裝置溢流水出口、所述環(huán)吹裝置溢流水出口均與所述制冷裝置溢流水進(jìn)口連通；所述環(huán)吹裝置水霧進(jìn)口設(shè)于所述環(huán)吹裝置側(cè)面的下部，所述環(huán)吹裝置溢流水出口設(shè)于所述環(huán)吹裝置的底面。本技術(shù)采用水霧冷卻技術(shù)，是通過(guò)一定溫度的煙霧狀的水霧作為冷卻介質(zhì)對(duì)化纖熔融紡絲絲條進(jìn)行冷卻。以純凈水作為冷卻介質(zhì)，因?yàn)槔鋮s固化是一個(gè)熱量傳遞的過(guò)程，初生絲條要在較短時(shí)間內(nèi)，由熔融流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，需要一個(gè)高效的傳熱過(guò)程。由于水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.54W/(m·K)，是空氣的22.5倍，可以更有效地帶走絲條中的熱量。本技術(shù)所述化纖紡絲冷卻系統(tǒng)的工作過(guò)程為：制冷裝置使純凈水控制在要求溫度下，然后冷水源源不斷送入所述的霧化裝置，多余的冷水從所述的霧化裝置的溢流口流回制冷裝置，使霧化裝置液位保持恒定。冷水在霧化裝置中成為煙霧狀的水霧，產(chǎn)生的煙霧通過(guò)管道送入所述環(huán)吹裝置，煙霧狀的水霧從環(huán)吹裝置下部靜風(fēng)區(qū)段進(jìn)入，然后沿著環(huán)吹裝置四周上升，使環(huán)吹裝置充滿煙霧狀的水霧，水霧與從噴絲孔噴出的絲條接觸，短時(shí)間內(nèi)完成熱交換過(guò)程，而使絲條快速冷卻固化，在完成熱交換過(guò)程中，部分形成的冷凝水沿著環(huán)吹裝置內(nèi)壁流到環(huán)吹裝置底面，再通過(guò)環(huán)吹裝置溢流水出口流回制冷裝置。優(yōu)選地，所述環(huán)吹裝置為一環(huán)吹套筒，所述環(huán)吹套筒包括內(nèi)筒和套設(shè)于所述內(nèi)筒外部的外筒，所述內(nèi)筒側(cè)面上部均勻開(kāi)有多個(gè)孔，所述內(nèi)筒側(cè)面下部未開(kāi)孔，為靜風(fēng)區(qū)。所述環(huán)吹套筒是一個(gè)精心設(shè)計(jì)的圓筒狀?yuàn)A套套筒，內(nèi)筒側(cè)面上部有均勻布置的小孔，冷卻水霧通過(guò)小孔進(jìn)入套筒內(nèi)筒，煙霧狀冷霧與熔體細(xì)流接觸，將其熱量帶走使之快速冷卻固化。更優(yōu)選地，所述靜風(fēng)區(qū)的高度距所述內(nèi)筒底面100～200mm。所述靜風(fēng)區(qū)未開(kāi)有小孔，便于煙霧狀的水霧從靜風(fēng)區(qū)進(jìn)入，并沿內(nèi)筒和外筒之間的夾套四周上升，本申請(qǐng)技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，合適的靜風(fēng)區(qū)高度便于水霧能充滿夾套，便于后續(xù)水霧進(jìn)入內(nèi)筒，在短時(shí)間內(nèi)與絲條接觸并發(fā)生熱交換。優(yōu)選地，所述孔為圓孔。更優(yōu)選地，所述圓孔的直徑為2～10mm。本申請(qǐng)技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，上述孔的形狀和尺寸，更便于水霧的順利通過(guò)，并兼顧水霧進(jìn)入內(nèi)套的均勻性。優(yōu)選地，所述內(nèi)筒為一圓臺(tái)。更優(yōu)選地，所述內(nèi)筒的母線和所述內(nèi)筒的高之間的夾角為3～8度。本申請(qǐng)技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，上述內(nèi)筒形狀的特定設(shè)計(jì)，便于水霧的均勻通過(guò)。優(yōu)選地，所述制冷裝置進(jìn)水口、所述制冷裝置出水口設(shè)于所述制冷裝置的頂面，所述制冷裝置溢流水進(jìn)口設(shè)于所述制冷裝置的側(cè)面；所述霧化裝置進(jìn)水口、所述霧化裝置水霧出口設(shè)于所述霧化裝置的頂面，所述霧化裝置溢流水出口設(shè)于所述霧化裝置的側(cè)面。優(yōu)選地，所述霧化裝置為超聲波霧化裝置。冷水在霧化裝置中通過(guò)超聲波作用使之成為煙霧狀的水霧，通過(guò)控制超聲霧化裝置的功率從而確保每瞬間產(chǎn)生的水霧量保持恒定。優(yōu)選地，所述制冷裝置將制冷裝置內(nèi)的水溫控制在10～25℃。水溫的控制對(duì)冷卻效率和后續(xù)的穩(wěn)定生產(chǎn)均有很大的影響，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)大量嘗試發(fā)現(xiàn)，上述水溫不僅冷卻效率較高，而且不會(huì)影響后續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。同時(shí)，本技術(shù)還公開(kāi)了上述冷卻系統(tǒng)在生產(chǎn)直徑為0.05～0.1mm的纖維中的應(yīng)用。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)的有益效果為：本技術(shù)將水霧冷卻技術(shù)應(yīng)用到化纖紡絲冷卻中，結(jié)合了水冷冷卻效率高和外環(huán)吹風(fēng)裝置冷卻均勻的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)環(huán)吹冷卻裝置結(jié)構(gòu)形式的精細(xì)設(shè)計(jì)，使冷卻更加有效又不過(guò)于激烈；利用本技術(shù)所述化纖紡絲冷卻系統(tǒng)，從噴絲孔擠出的熔體細(xì)流經(jīng)過(guò)充滿煙霧狀冷霧的冷卻空間，得到快速冷卻固化成形，冷卻固化形成的初生絲表面濕潤(rùn)，在絲條進(jìn)入第一牽伸機(jī)時(shí)，避免了絲條與牽伸輥摩擦或者絲條之間摩擦產(chǎn)生靜電的問(wèn)題，有利于后加工的順利進(jìn)行，形成了一種新的切片熔紡法化纖紡絲工藝路線。與現(xiàn)有的風(fēng)冷和水冷技術(shù)相比，本技術(shù)所述水霧冷卻方法擁有更高的冷卻效率，而且能使冷卻介質(zhì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種化纖紡絲冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括制冷裝置、霧化裝置、環(huán)吹裝置；所述制冷裝置設(shè)有制冷裝置進(jìn)水口、制冷裝置出水口和制冷裝置溢流水進(jìn)口；所述霧化裝置設(shè)有霧化裝置進(jìn)水口、霧化裝置水霧出口和霧化裝置溢流水出口；所述環(huán)吹裝置設(shè)有環(huán)吹裝置水霧進(jìn)口和環(huán)吹裝置溢流水出口；所述制冷裝置出水口與所述霧化裝置進(jìn)水口連通，所述霧化裝置水霧出口與所述環(huán)吹裝置水霧進(jìn)口連通，所述霧化裝置溢流水出口、所述環(huán)吹裝置溢流水出口均與所述制冷裝置溢流水進(jìn)口連通；所述環(huán)吹裝置水霧進(jìn)口設(shè)于所述環(huán)吹裝置側(cè)面的下部，所述環(huán)吹裝置溢流水出口設(shè)于所述環(huán)吹裝置的底面。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種化纖紡絲冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括制冷裝置、霧化裝置、環(huán)吹裝置；所述制冷裝置設(shè)有制冷裝置進(jìn)水口、制冷裝置出水口和制冷裝置溢流水進(jìn)口；所述霧化裝置設(shè)有霧化裝置進(jìn)水口、霧化裝置水霧出口和霧化裝置溢流水出口；所述環(huán)吹裝置設(shè)有環(huán)吹裝置水霧進(jìn)口和環(huán)吹裝置溢流水出口；所述制冷裝置出水口與所述霧化裝置進(jìn)水口連通，所述霧化裝置水霧出口與所述環(huán)吹裝置水霧進(jìn)口連通，所述霧化裝置溢流水出口、所述環(huán)吹裝置溢流水出口均與所述制冷裝置溢流水進(jìn)口連通；所述環(huán)吹裝置水霧進(jìn)口設(shè)于所述環(huán)吹裝置側(cè)面的下部，所述環(huán)吹裝置溢流水出口設(shè)于所述環(huán)吹裝置的底面。2.如權(quán)利要求1所述化纖紡絲冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)吹裝置為一環(huán)吹套筒，所述環(huán)吹套筒包括內(nèi)筒和套設(shè)于所述內(nèi)筒外部的外筒，所述內(nèi)筒側(cè)面的上部均勻開(kāi)有多個(gè)孔，所述內(nèi)筒側(cè)面的下部未開(kāi)孔，為靜風(fēng)區(qū)。3.如權(quán)利要求2所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：司徒建崧，郭銘信，薛孝川，馬錦生，李雪梅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東省化學(xué)纖維研究所，
類型：新型
國(guó)別省市：廣東,44