首页 / 专利库 / 纺织设备及加工 / 熔融纺丝 / 熔融纺丝装置

熔融纺丝装置

阅读:227发布:2020-05-11

专利汇可以提供熔融纺丝装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种将熔融聚合 材料 挤压 出许多根长丝的 熔融纺丝 装置。为了不仅改善从喷丝头孔喷出长丝之前的 温度 环境,也为了改善随后对挤压出的长丝冷却时的温度环境,采取了不同措施,无论是用一种措施还是联合使用这些措施都改善了纺丝产品的 质量 。采用一个带有鼓 风 嘴(其带有缝形开口)的冷却装置,所述开口指向从喷丝头喷出的长丝,其中鼓风嘴在紧邻其开口之前具有一弯曲段,通过该弯曲段引导气流转向从喷丝头喷出的长丝。,下面是熔融纺丝装置专利的具体信息内容。

1、将熔融聚合材料挤压出许多根长丝的装置,其中该装置包括: 通过其将熔融聚合材料送到喷丝头的分配管;保持挤压所需温度以使 材料流动直到其喷出喷丝头外的加热装置;带有一个附属于喷丝头的 鼓嘴的冷却装置,该鼓风嘴具有朝向从喷丝头喷出的长丝的缝形开 口,从而长丝受到从鼓风嘴喷出的气流的作用,其特征在于,该鼓风 嘴(70;600;700)紧接在其开口(16;616;716)前具有一弯曲段 (61;610;710),利用该弯曲段引导气流转向从喷丝头(111)出来 的长丝(9),其中该弯曲段(61)的弧顶位于远离喷丝头(111)的 那一侧。
2、如权利要求1所述的装置,其特征在于,该弯曲段(61;710) 在相反方向预接一个第二弯曲段(71;720)。
3、如权利要求2所述的装置,其特征在于,该紧邻的第二弯曲段 (71;720)的弧顶位于喷丝头平面(E)的上面。
4、如权利要求1-3中一项或多项权利要求所述的装置,其特征在 于,该弯曲不大于90度。
5、如权利要求1-4中一项或多项权利要求所述的装置,其特征在 于,弯曲段(61;610;710)之后的部分到开口(16;616;716)之 间的距离大约等于2-4倍开口(16;616;716)横截面的高度距离 (H)。
6、如权利要求1-5中一项或多项权利要求所述的装置,其特征在 于,该弯曲段(610;710)预接一个狭窄部分(605;705),该狭窄 部分的横截面与开口(616;716)的横截面相比具有较小的高度距离 (h)。
7、如权利要求6所述的装置,其特征在于,该第一弯曲段(61; 710)在相反方向预接一个第二弯曲段(71;720),其中在该第一弯 曲段(61;710)和第二弯曲段(71;720)之间设置该狭窄部分 (705)  。
8、如权利要求1-7中一项或多项权利要求所述的装置,其特征在 于,该弯曲段(610)形成角形结构。
9、如权利要求1-8中一项或多项权利要求所述的装置,其特征在 于,该上部分(607)和下部分(606)形成盘形结构,该狭窄部分 (605)由上部分(607)和下部分(606)之间的距离构成。
10、如权利要求1-9中一项或多项权利要求所述的装置,其特征 在于,该鼓风嘴(70;600;700)的开口(16;616;716)的大小可 以调节。
11、如权利要求10所述的装置,其特征在于,该鼓风嘴(70; 700)由一个上部分(7;607;707)和一个下部分(6;606;706)构 成,为了调节开口(16;616;716)的大小,可以相对调整该上部分 (7;607;707)和/或该下部分(6;606;706)。
12、如权利要求1-11中一项或多项权利要求所述的装置,其特征 在于,调整开口(16;616;716)而使朝向长丝(9)的喷丝头 (111)的流动角度为10-30度,最好是20-25度。
13、如权利要求1-12中一项或多项权利要求所述的装置,其特征 在于,喷丝头(111)设置成圆形,鼓风嘴(70;600;700)具有同心 设置在喷丝头(111)圆形内的环形开口(16;616;716),从而使气 流由内向外地对准从喷丝头(111)喷出的长丝(9)。
14、如权利要求1-13中一项或多项权利要求所述的装置,其特征 在于,喷丝头(111)以两列方式相对鼓风嘴(70;600;700)对称设 置,该鼓风嘴具有分别属于每列喷丝头(111)的缝形开口(16; 616;716)。
15、如权利要求1-13中一项或多项权利要求所述的装置,其特征 在于,对鼓风嘴(70;600;700)的送风是通过位于喷丝头(111)下 的管路(8)实现的。
16、如权利要求14和15所述的装置,其特征在于,相对鼓风嘴 (70;6 00;700)同轴并同心设置管路(8)。
17、如权利要求1-13中一项或多项权利要求所述的装置,其特征 在于,喷嘴(81)设置在冷气流范围内。
18、将熔融聚合材料挤压出许多根长丝的装置,其中该装置包 括:通过其将熔融聚合材料送到喷丝头(111)的分配管;为使材料流 动并直到其喷出喷丝头(111)而保持挤压所需温度的加热装置;带有 一个附属于喷丝头的鼓风嘴(70;600;700)的冷却装置,该鼓风嘴 具有朝向从喷丝头(111)喷出的长丝(9)的缝形开口(16;616; 716),从而丝束受到从鼓风嘴(70;600;700)喷出的气流的作用, 特别是如权利要求1-17中一项或多项所述的装置,其特征在于,一个 感应加热装置配属于喷丝头(111),其中感应线圈(3;30)设置在 喷丝头(111)展开区域内。
19、如权利要求18所述的装置,其特征在于,感应线圈(3;30) 具有芯(32;33)。
20、如权利要求18或19之一所述的装置,其特征在于,感应加热 装置具有短路环(2;22),感应线圈(3;30)分布在短路环四周。
21、如权利要求18-20中任一项权利要求所述的装置,其特征在 于,短路环(2;22)放在喷丝头组件(1)的槽中。
22、如权利要求20或21之一所述的装置,其特征在于,对短路环 (2;22)加盖。
23、如权利要求18-22中一项或多项权利要求所述的装置,其特 征在于,毗邻设置许多短路环(2;22)。
24、如权利要求18-23中一项或多项权利要求所述的装置,其特 征在于,将喷丝头组件(1)划分出加热区。
25、如权利要求18-24中一项或多项权利要求所述的装置,其特 征在于,为控制感应线圈(3;30)接通和断开,配置了开关装置 (35)和温敏元件。
26、如权利要求24或25之一所述的装置,其特征在于,每个加热 区都配属温敏元件和开关装置(35)。
27、如权利要求22-26中一项或多项权利要求所述的装置,其特 征在于,每个感应线圈(3;30)都配属了温敏元件和开关装置 (35),从而各感应线圈(3;30)都能独立进行温度控制和分别接通 和断开。
28、如权利要求18-25中一项或多项权利要求所述的装置,其特 征在于,该开关装置(35)以脉冲方式接通和断开感应线圈(3; 30)。
29、如权利要求18-28中一项或多项权利要求所述的装置,其特 征在于,各感应线圈(30)的线卷(34)可以接通和断开。
30、如权利要求18-29中一项或多项权利要求所述的装置,其特 征在于,同相接通设置在喷丝头组件(1)周围的感应线圈(3)。
31、将熔融聚合材料挤压出许多根长丝的装置的鼓风嘴,其中该 装置包括:通过其将熔融聚合材料送到喷丝头的分配管;为使材料流 动并直到其喷出喷丝头外而保持挤压所需温度的加热装置;带有一个 附属于喷丝头的鼓风嘴的冷却装置,该鼓风嘴具有朝向从喷丝头喷出 的丝束的缝形开口,从而丝束受到从鼓风嘴喷出的气流的作用,特别 是如权利要求1-30中一项或多项所述的鼓风嘴,其特征在于,该鼓风 嘴(600;700)在距离其开口(616;716)之前的位置上具有一狭窄 部分(605;7 05),该狭窄部分的横截面与开口(616;716)横截面 相比具有较小的高度距离(h)。

说明书全文

发明涉及一种将熔融聚合物挤压出许多根长丝的装置,其中该 装置包括:通过其将熔融物供给喷丝头的分配管;保持挤压所需温度 以使物料流动并直到其喷出喷丝头的加热装置;以及带有配属于喷丝 头的鼓嘴的冷却装置,该鼓风嘴具有指向从喷丝头流出的长丝的缝 形开口,从而这些长丝受到从鼓风嘴喷出的气流的作用。

由长丝成型聚合物如聚酯、聚酰胺、聚烯制成的长丝通常用熔 融纺丝方法生产。在此工艺中,聚合物在挤压机中被熔炼和均匀化, 随后通过熔融物管路将其供应给将熔融物挤压出喷丝头的纺丝,从 喷丝头出来的长丝通过气流连续冷却。最后如此预处理这样生成的长 丝:将长丝聚集成束;拉伸;卷曲;剪切成短纤维

在这里,第一工艺阶段在产品质量方面对以后的工艺阶段产生重 要影响,所以在纺丝前或纺丝时已相应确定了长丝或短纤维的最终质 量。

在挤压中已经开始提供尽可能均匀的与温度分布有关的熔融物, 必要时也提供加成剂的均匀分配。所以经常利用一个精确分级的、其 尽可能具有相同的管路长度的适用于所有纺丝泵的管路系统以完成将 熔融物分配给喷丝头孔。通过尽可能均匀地加热所有管路段以确保常 温。带有调频传动机构的齿轮泵确保了供给各喷丝头孔的物流的精确 剂量。

在实践中,根据情况使用不同形状的喷丝头组件,即矩形、环 形、圆形喷丝头组件。对这些喷丝头组件来说必须确保在整个喷出面 内尽可能均匀地分配熔融物。

例如在EP0517994中描述了这种用于环形喷丝头组件的分配系 统,其中通过相同长度的复杂管路将熔融物供给一个环形喷丝头组件 的喷丝头孔。在US4259048中描述了一种环形喷丝头组件,其中通过 板形空间确保熔融物分配。

然而这些解决方案只有在所有分配管都有相同温度的情况下才能 无缺陷地起作用,这是因为如果不这样的话,由于温差缘故,熔融物 的流动能出现差异,根据阻力最小原则,熔融物优先流入高温管。 除了在纤度方面表现出显著不同外,由于变异系数缘故,终产品也明 显不同。另外拉伸性能也由于这种温度非均匀性而受到不利影响,所 以几乎无法制出高品质的终产品。这种情况特别合乎于超细纤维或长 丝的生产,这是因为由降低的产量而引入的热较低,结果由于长时 间停留,温度对熔融物黏度的影响作用加强。

然而实践证明,在通过蒸汽式蓄热油加热的装喷丝头的箱体中 (即所谓的纺丝箱体)出现温差,这是因为无法无间隙安装喷头。这 种间隙用于在挤压填料时调整变形过程,或者当加工温度在200-300 度之间而出现热膨胀时,这种间隙作为安全距离是必不可少的。由于 存在上述间隙,利用通过热传导的最佳传热方式受到诸多限制。

在这里,采用电加热元件提供了一条解决途径(DE4312309C), 这些加热元件可以直接螺接或夹紧在喷丝头组件上。但这意味着必须 通过传导和接触来输入加热功率所需能量,这种传导和接触在拆卸喷 丝板组件或喷丝板零件时又必须解除,这就导致工作成本显著增加以及 某些相关元件加固连接。此外,在传导和接触上还会出现能量的损失。 而另一方面,由于给加热元件施加电压,设备操作人员有危险,而且 由于违反规程的操作可能危害到操作人员。

用蓄热油直接加热的结构使拆装喷丝头或喷丝头组件更加复杂, 这是因为在生产或清理时要考虑与油污染有关的问题。另外在清洗喷 丝头孔时,这些残留物留在清洗设备中。在干扰作用下不可能实现局 部的温度匹配。

与熔融物和温度均匀分布同样重要的是当长丝从喷丝头组件中出 来时对长丝进行均匀冷却。在此必须确保通过在相同路程内尽可能一 样的气流温度和速度冷却这些单丝。在此更具有重要意义的是在熔融 物凝固点的冷却,这是因为自由运动和已经预取向的塑料分子被冷冻 在瞬时位置上。冷却差异一般导致不同的拉伸性能,而最糟糕的是导 致已处于纺丝中丝束的断裂。为消除这种影响,根据各喷丝头形状采 用横向鼓风、内流冷却(由外及内)、外流冷却(由内及外)。根据 孔区厚度、孔区宽度、聚合物和产量,风速在0.1-20m/s之间变化。

所有冷却方法和风速都有这样的问题,即鼓风在逐根长丝间穿过 丝束时温度升高,于是在从丝束中流出时的鼓风温度比流入侧温度高 得多。结果,长丝在流出侧的冷却不同于长丝在冷风流入侧的冷却。 由此导致(如上所述)不同拉伸性能和产品质量的降低。另外由于长 丝运动和由此引起的牵引流动导致已对准目标的气流或多或少地转 向,从而在流入侧和流出侧之间不再出现凝固点的均匀性。

所以在EP0536497中描述了一种利用外流冷却方式的冷却装置,为 消除温差或为补偿鼓风的偏转,该装置包括两个指向不同的并还关于 鼓风气流作无关调整的部件,为补偿气流向下流动,该部件以一逆着 丝束运动的预定度向上喷出冷风。这种鼓风流动成本高而且不令人 满意。

本发明的任务在于,改善于长丝成型聚合材料相关的挤压条件及 最终产品质量。

通过如权利要求1和/或18和/或31所述的装置解决了上述任务。本 发明的鼓风嘴可以通过简单方式快速而高效地冷却所有挤压出的长 丝,即使喷丝头组件带有许多孔时也是如此。而且不必设置许多鼓风 嘴,其鼓风嘴可以彼此独立地调节出适当冷风量和冷却速度,根据本 发明,通过鼓风嘴结构实现了冷风量的适当分布和冷却速度分布。本 发明鼓风嘴的惊人高效力显然是这样产生的,即通过速度分布和高速 度在鼓风嘴远离喷丝头组件的那端产生喷射作用,这种喷射作用导致 从丝束外部和底部抽吸空气。于是在丝束内部出现循环,此时从外部 经抽吸而穿过丝束的空气对从鼓风嘴喷出的气流起到加强作用。于 是,新鲜空气通过循环运动由外向内被吸进来。首先冷空气遇到外层 长丝组并由此消除了位于鼓风流入侧的长丝组和位于鼓风流出侧长丝 组之间的冷却差异。为提高冷却效率,在鼓风气流中搀入或纺丝油 是很有利的。通过对喷洒出的液体进行蒸发而获得气悬体,所以从熔 融长丝中带走许多热量,利用大大缩短冷却过程的方式实现熔融物的 凝固。特别是在生产粗丝时,由于冷却效率受到产量限制,所以纺丝 装置的生产率显著提高。可以沿与在风嘴开口处的弯曲段相反方向预 接弯曲段,冷风仍然从下面通入。

其它针对上述任务的改进是通过权利要求6和7以及31的技术特征 实现的。很明显,在鼓风嘴周围的均匀气流速度在纺丝安全运转方面 同样扮演了重要角色。尽管对整个范围内的鼓风嘴作了最精确的调 整,纺丝的安全运转仍然出现问题。为此该开口(特别是该弯曲段) 预接一狭窄部分,通过该狭窄部分对气流进行平面压缩,于是在风嘴 的整个喷出区域内获得了十分适中的风速。

其它针对上述任务的改进是通过权利要求18的技术特征而达到 的。

已经证明,通过使用感应加热装置可以随时提供热源,该装置可 以在其使用的地方(即喷丝头组件中)产生热量。为均匀加热还设置 了短路环,在短路环中利用感应使电流开始流动并且通过该电流加热 短路环。在没有电线和接触连接的情况下,热量以最短路线供给喷丝 头组件的关键部位、分配管以及带穿孔区的喷丝板,或者上在那里 散发热量,从而避免损耗。在更换喷丝头组件或部件时,只需要松开 喷丝头组件的机械固定部分即可。感应加热装置的位置可以保持不 变。

根据附图来描述本发明的其他细节。

其中:

图1是本发明装置的总的示意图;

图2是根据现有技术当丝束流过时的温度升高图;

图3是在鼓风嘴开口处的流速分布图;

图4表示的是与鼓风嘴有关的环流;

图5表示的是鼓风嘴的调节装置;

图6和7表示的是示意画出的感应加热装置;

图8是根据本发明从上面进风的装置;

图9表示的是感应加热装置的另一种结构;

图10和11表示的是图9所示结构的局部;

图12和13表示的是根据本发明的鼓风嘴结构的其他两个实施例

图1表示的是装在箱体4内、装有喷丝头孔111的环形喷丝头组件 1。从喷丝头孔111中喷出相应的圆形长丝9,这些丝由输出辊18拉出。 这些长丝的集束是通过两个上下对置的预处理辊17、19完成的,同时 这两个辊对丝束涂敷纺织油,该纺织油对其他工序是必不可少的。通 过相对喷丝头组件1同心放置的管道8将空气L送向一个主要由上部分7 和下部分6构成的鼓风嘴70。空气L径向向外从开口16流出,当长丝从 喷丝头111流出后,空气L立即由内向外流过这些丝9。鼓风嘴70的开口 16设计成环形结构,这与喷丝头111的圆形结构相对应,开口16相对喷 丝头组件1同心布置。

通过纺丝泵5将熔融物P输向喷丝头组件1,纺丝泵5通过分配管41 将熔融物P输向喷丝头组件1并同时分配熔融物。利用感应加热装置保 证了温度的均匀,而温度均匀对熔融物有良好分配是必不可少的。所 述感应加热装置具有带U形芯32以及短路环2的感应线圈3。短路环2 可以放在喷丝头组件1的槽21中,通过螺钉或类似件将短路环直接固定 在喷丝头组件1上,从而在短路环2中产生的热量被直接传递给喷丝头 组件1。感应线圈3均匀分布在短路环2四周。通电时,由放在喷丝头组 件1的槽21中的U形铁芯2产生沿径向穿过喷丝头组件1的磁铁材料的磁 力线M(图7)。

喷丝头组件1以及感应线圈3都装在纺丝装置的箱体内,但总是分 别固定它们,所以可以在不影响感应线圈3的情况下单独安装喷丝头组 件1。

为应用中心熔融物分配,所需的空气从下面通过一个专喷嘴 70转向而对着从喷丝头111流出的长丝9。

如图3所示,以特殊方式形成输入空气L的鼓风嘴70。上部分7和下 部分6组成一种空气导入结构,该结构在下部分6中在紧靠开口16前有 一弯曲段61,利用该弯曲段使气流转向以便吹向从喷丝头111流出的长 丝9。为此,该弯曲段61的弧顶位于远离喷丝头111的那侧。当流动空 气流过该弯曲段61时在该弯曲段61外侧得到加强并由此获得较高速 度。在图3中示意画出了速度场。象设计该弯曲段61的弧度那样,可以 根据情况借此获得对丝束流动有利的速度场。

试验表明,由狭窄开口16前的弯曲段61引起的转向越厉害,速度 场越明显,这条规律原则上适用。但由此出现气流扰动。另外还确定 了,鼓风嘴70的构成高度随弯曲角α增大而增高,这是不希望的结 果。因此规定弯曲角α不大于90度。在上述范围内,鼓风嘴70高度保 持不变,所以在没有紊流的情况下仍然产生良好和明显的流动场。

通过加长该弯曲段61后的那部分确实可以减弱紊流,可是由转向 产生的速度场比较缓慢,已经证明该部分的长度最好等于2到4倍开口 16的横截面高度距离H。

测量表明,由于形成上述鼓风嘴70流速场而出现环流Z,环流以最 有利的方式促进并加强鼓风嘴70的冷风流动。如从图4中可以看到的那 样,从开口16流出的气流产生一种喷射作用并从鼓风嘴70下的区域抽 吸空气。结果导致在丝束9外侧区域内的空气随之流动,这对外侧长丝 9起到连续冷却作用。由于丝束向下运动,在丝束9内侧也形成环流Z。 由此体现出根据本发明的鼓风嘴70结构的高强效力。

自然,鼓风L的冷却作用还可以通过喷入水或纺织油而得到加强。 为达到这一目的,可以在通风管8内侧设置喷嘴81和/或在管路8四周呈 放射状设置喷嘴81(图4)。在这里,上述空气环流也起到有利作用。

在上述实施例中(图4),由通风管8从下面将鼓风L输向鼓风嘴 70。由于鼓风应该径向由内向外喷射丝束9,所以气流必须转过大约90 度角。但这种转向产生了不希望的气流剖面。基于这一事实,该弯曲 段61预接一个其弧顶位于鼓风嘴70的上部分7中的第二弯曲段71。上部 分7呈盖形向上展开或者当鼓风嘴是圆形结构时呈锥形向上展开,由此 为弯曲段71留下足够空间。垂直上升的空气通过这两个紧挨着的弯曲 段71、61先转向下,随后通过弯曲段61调整空气而使其具有在开口16 处所希望有的速度场,从而在从喷丝头111喷出长丝后,气流马上遍布 喷丝头组件1的整个宽度。另外,流过该弯曲段61底边的气流高速冲击 丝束9,而在远离开口区域内,低速吹来的气流冲击由上部分7形成的 弯曲段61内壁,从喷丝头111喷出丝束9后,这部分气流紧接着在喷入 侧遍布丝束,与此同时,所述气流利用在弯曲段61外沿的较高风速在 喷出侧遍布丝束9。

为了可以沿分配管方向在喷丝头111对面放置鼓风嘴70,鼓风嘴70 配有可调节开口16距离的调节装置。图5画出了这种调节机构,利用该 机构可以根据各种需要准确地调节鼓风L。通过定心杆15径向固定鼓风 嘴700,该定心杆通过连杆14与螺纹件11相连。通过转动在通风管8端 部的螺纹10上的螺纹件11来调节定心杆15高度并使定心杆进入箱体4的 中心缺口42(图1)。通过螺纹13可以在高度上如此调节鼓风嘴70的上 部分7,即丝束9在从喷丝头111喷出后于最佳时刻被冷却。

通过螺纹11和螺纹件12可以改变鼓风嘴70下部分6的位置。由于相 对上部分7调节下部分6,可以利用这种方式如此调节开口16,即根据 各种纤度、各种材料和各生产速度,可以使用冷拉伸直到丝束9冷却下 来为止。由于根据空气L需要量准确调节了开口16,因此可以避免不必 要的空气L消耗却又获得必需的冷却效果。特别是在纺细丝时(在这里 为了提高经济性,在喷丝头组件1中设置了许多孔),利用上述方式通 过缩小开口16可以产生为克服由纺细丝带来的渗透阻力而所必需的高 空气流速。

为了以同样方式冷却从喷丝头111挤压出的长丝9,不仅这些画出 的流动场是必不可少的,而且这些流动场同样遍布于鼓风嘴的所有开 口。在最精确地调整位于四周的鼓风嘴的间隙时,可能在安全输送丝 产品方面碰到另一种困难。图12画出了鼓风嘴,这与图1、3、4所示结 构相似。

在图12中,鼓风嘴700包括上部分707和下部分706。下部分706与 通风管8相通,鼓进的气流L通过该通风管进入鼓风嘴700。例如鼓风嘴 700是环形喷嘴,其中鼓风L由下面从中心进入并从鼓风嘴700中心流向 环形开口716,在此空气离开鼓风嘴700并流向从(在这里未画出)喷 丝头1的孔111喷出的长丝9。利用这种方式,鼓进的气流L首先经过一 个转弯部分720,随后流过一个狭窄部分705,再接着流过一个弯曲段 710,最后气流L到达开口716。通过缩短鼓风嘴700的空气导入槽壁之 间的高度距离h而形成上述狭窄部分。在狭窄部分705之后的开口716具 有大于狭窄部分705的高度距离H。于是,鼓风径向由内向外地流出开 口716,并且在长丝从喷丝头喷出后,鼓风紧接着由内向外地流过(在 此未画出)长丝9。鼓风嘴700的开口716设计成环形,这与圆形喷丝头 机构是对应的,并且相对在此未画出的喷丝头组件1中心设置开口 716。如上所述,一个横截面具有比该狭窄部分705大的高度距离。通 风管8在伸入鼓风嘴700的部位还有一个具有比该狭窄部分705的高度距 离大的横截面,因此,通过该狭窄部位如此形成了鼓进气流L的变化, 即气流被平面压缩。已经证明,通过这种变化可以使流速在鼓风嘴700 的开口716周围得到显著改善。流入过程中的紊流也许是由这种先缩小 而随后又增大的高度距离产生的,从而流速在开口716全宽上比较适 中。另外如上所述,通过弯曲段720、710可以获得对丝束流动有利的 速度场。

为了能沿分配管方向将鼓风嘴700设置在喷丝头111对面,该鼓风 嘴配有一个调节装置,对该装置的描述如同对图5所示实施例的描述。 该调节装置可以调节开口716开口度。通过定心杆1 5以相同的方式径向 固定鼓风嘴700,该定心杆通过连杆14与螺纹件11相连。连杆14具有与 上部分707的螺纹孔713啮合的螺纹13。通过螺纹713可以在高度上如此 调节鼓风嘴70的上部分707,从而使丝束9从喷丝头111喷出后在最佳时 刻被冷却。

可以通过相对上部分707调节下部分706来如此调节开口716,根据 各种纤度、各种材料和不同的产量,可以使用必需的冷拉伸直到丝束9 冷却下来为止。由于根据空气L需要量准确调节开口16,因此可以避免 不必要的空气L消耗却又获得必需的冷却效果。特别是在纺细丝束时 (在这里为了提高经济性,在喷丝头组件1中设置了许多孔),利用上 述方式通过缩小开口716可以产生为克服由纺细丝带来的渗透阻力而必 需的空气高速流动。

当相对上部分707调整下部分706时,调整开口716也自动调整了狭 窄部分705,从而狭窄部分705与开口716相比总具有一个其高度距离h 小于开口716的横截面,尽管此时开口716也缩小了。

已经证明该狭窄部分705是有特殊作用的。试验表明,仅是纤度变 异系数就可以降低20%。鼓风量惊人地降低大约50%。该狭窄部分70 通过比较适中的鼓进气流不仅对与开口716紧邻的弯曲段710产生显著 影响,而且对没有本发明的弯曲段710的常用鼓风嘴(例如DE-OS 2920676)也起作用。

图13画出本发明的另一个结构,其中特别指出的是该结构在制造 中非常简单而且成本低廉。鼓风嘴600也包括上部分607和下部分606, 其中鼓进的气流L由该通风管8进入下部分606。上部分607和下部分606 设计成盘形结构。由上部分和下部分之间的间距构成一个狭窄部分 605,该狭窄部分垂直通风管8展开。狭窄部分605之后接着是一个角形 弯曲段610,通过该弯曲段鼓进气流发生转向,从而可以在开口616处 获得理想的速度场。在相对下部分606垂直调节上部分607的同时,缩 小了狭窄部分605横截面的高度距离h和开口616的高度距离H,从而流 动状况大致不变。

如上所述,不仅在正确时刻均匀冷却从喷丝头111挤压出的丝束9 对终产品质量是很重要的,而且熔融物P在熔融物P从喷丝头111喷出之 前的均匀的温度分布也同样重要。为此设置了感应加热装置,现在根 据图6和7详细描述该加热装置。一个短路环2可以放在环形设置的喷丝 头组件1的槽21中,因此该短路环在三个方向上与喷丝头组件1直接相 连。槽21的深度可以与短路环2的高度相符,从而可以获得平齐的封闭 结构,但也可以为短路环2配置一个垫圈,该垫圈同样可从喷丝头组件 1的槽21中取出。

感应线圈3主要由马型铁芯和线卷31构成。喷丝头组件1的槽21 可以形成两个明显的磁极,感应线圈3的极面与这两个磁极相对。通过 这种布置,磁力线M被密集成束并得到调整(图7)。另外在不用对喷 丝头组件1进行昂贵改造的情况下,可以通过简单方式高效地安放感应 线圈3。

最好在50或60Hz的市电频率范围内利用交流电激励感应线圈3,从 而根据“磁力线生成法则(右手规则)”,在喷丝头组件1周边方向感 应产生电流。同时这股电流如希望的那样可以沿周边方向流动,所有 感应线圈3以同相工作,即线圈中的电流必须同时达到最高值和最低值 并且所有线圈必须沿同一方向流动。

喷丝头组件1中的感应电流强度取决于磁力圆的磁通密度和所用材 料的欧姆电阻(例如Nr.1.4057材料,其值为0.7Ω·mm2)

可以根据公式P=I2·R计算电流强度。

现在对总功率的短路部分Pk进行讨论,总功率包括短路电流功率 和所有涡流Pw功率。

转换成热量的总功率如下所示:

P=U·I·cos=Pw+Pk,Pk=P-Pw或Pw=P-Pk。

如果反向激励偶数目的感应线圈3(两个线圈的连接被交换),反 向产生的电压降低,因此不会出现沿四周流经喷丝头组件1的电流。只 有在感应线圈极面附近,涡流才流入喷丝头组件材料中并且上述涡流 也只有在上述区域内加热喷丝头组件1。

自然,当所有感应线圈3散布在喷丝头组件1周围的狭窄部分上 时,涡流作用区重合,结果在喷丝头组件1中产生相当均匀的温度分 布,对于纺丝过程而言这已经足够了。当所有感应线圈3同相工作时, 温度分布更均匀而且可获得的加热功率(在给定的建筑高度和市电频 率为50-60赫兹的情况下)也增长了三倍左右。

如果将优良导电材料如制成的短路环2放入喷丝头组件1的槽2 1 中,其中该短路环紧固在喷丝头组件材料上并与上述材料之间有优良 导热关系,感应产生的短路电流主要在短路环2中流动,该短路环被 短路电流均匀加热,由此产生的热量传递给喷丝头组件1。短路环2中 的热量被均匀散布到整个范围内,这是因为短路环中的电流强度在各 横截面中都相同,而且这些环2基本上没有不等的横截面。由短路电流 产生的热量也被均匀传递给喷丝头组件1。由此提高了可获得的加热功 率。

在纺丝过程中,外部干扰例如局部不同的冷却作用于喷丝头孔111 和整个喷丝头组件1,这是由不再是完全均匀分布的鼓风速度引起的。 均匀不变的温度分布之所以只可以通过喷丝板获得是因为,喷丝头组 件1沿喷丝板周围分布于加热区内(区段),其温度可以分别调节。因 此一般为各区段预定同样的温度额定值。

本发明的任务是均匀加热大型环形喷丝头组件或矩形或设计成其 他平面的喷丝头组件1,同时可以调整局部出现的干扰影响,上述任务 是这样解决的:将各感应线圈3配属于在喷丝头组件1表面的温度探 头。由于根据脉冲-暂停准则进行调整,可以通过感应线圈3确定各区 供热量。在一个感应线圈3的接通时间内,在喷丝头组件1中产生的热 量:

a、由于涡流而受到局限;

b、由该线圈感应产生的短路总电流的那部分产生的热量均匀分布 在喷丝头组件的上部件的周围。    

当由各感应线圈3构成的加热区的温度偏离额定温度时,有关线圈 的接通时间被延长或缩短,根据情况局部温度或是高于额定温度或是 低于额定温度。

在一个感应线圈3的断开时间内,在该线圈部位没有产生由涡流导 致的热功率,该线圈也没有对短路电流的热功率作出贡献,所述短路 电流均匀分布在喷丝头组件1周围。

在一个感应线圈3的接通时间内,通过涡流在该线圈部位产生热量 并且形成在整个喷丝头组件周围的短路电流产生的热量的一种分布。

实施例:

当在直径为920mm、重量约为400kg的喷丝头组件1的周围布置12 个感应线圈3而且总加热功率约为12kw时,将发现涡流部分大约占总功 率的40%(即4.8kw),每个线圈占0.4kw。在一个线圈的断开时间 内,有关的加热区功率降低了,减少部分就是涡流功率和该线圈短路 功率,与此同时其他所有的感应线圈3是接通的:

0.4kw+0.6kw/12=(0.4+0.05)kw=0.45kw。

如果同时接通许多感应线圈3,涡流功率根据断开线圈3数目相应 降低,而短路功率呈指数降低,归根结底是因为产生的磁势逐渐减少 以及产生于在喷丝头组件1中的短路环2中的感应由此降低的缘故。借 助设定的调节装置可以实现上述喷丝头组件1的温度在各加热区中被准 确调到所希望的额定值,

如果一组线圈、例如12个线圈中的一个感应线圈3与供电网断开, 通过由其余11个线圈在喷丝头组件1材料中激起的交变场在该未接通线 圈中产生交流电压,其电流幅值相对市电电压被滞后180度。市电电压 峰值和由空载线圈产生的电压的峰值增高。所以接通线圈的开关元件 35必须经受住容许的反向电压,所述反向电压大于市电电压峰值和在 空载线圈中感应产生的电压峰值之和。

实施例:

电源电压的有效值220V,最大值为:220V×.2=311V。

在散布线圈的感应电压的有效值为:170V。

最大值为:170V×.2=240V。

半导体上的总电压为:311V+240V=551V。

在此优先使用半导体、如三端双向可控开关元件或类似元件作 为开关元件。

感应线圈3主要由马蹄形铁芯32和线卷31构成。

图6以俯视图方式画出了均匀分布在喷丝头组件1四周的感应线圈3 的结构,规定感应线圈使用通常的交流电。

在图9、10、11中画出了另一种结构,该结构适用于三相电流或直 流电。在喷丝头组件1的槽23中毗邻放置三个短路环22。由于喷丝头组 件1设计成环形结构,所以这三个短路环同心分布。在平直的喷丝头组 件1中,这三个短路环22呈直线分布并彼此平行。在这三个短路环22上 同时设置散布在喷丝头组件1四周的感应线圈30,该感应线圈各具有三 个缠绕在马蹄形铁芯33上的线卷34。铁芯的极端总是位于喷丝头组件1 的槽23之间。每个感应线圈30的线卷34通过一个开关元件35与R相或S 相或T相连接,从而可以独立接通或断开各线卷34。通过这种方式可以 实现对热功率超细微调(特别是沿径向)。

很明显,使用感应加热装置的优点是:由于作为加热元件的感应 线圈3、30完全与喷丝头组件1无关,所以更换时不必拆除引线,而这 在通常的电加热装置或蒸汽加热装置中是很重要的。另一方面,由于 出现不同的热桥缝隙(Warmebrukkenspalte)或在类似情况下无关紧要 时,于是直接在所需位置产生热量,从而实现了绝对均匀的加热。本 发明的感应加热装置有以下优点,即可以非常精细分级地、限于局部 地调节温度。

通过温敏元件和上述开关装置35维持理想温度,为此各感应线圈 3、30或各线卷34可以独立接通或断开,例如可以如此实现温度的微 调,即开关装置35以瞬时脉冲序列的方式接通和断开感应线圈3、30。 因此各感应线圈3、30可以单独接通和断开。可以对该装置制定这样的 规定,即所有感应线圈3、30同时接通和断开。通过分别调整的电路频 率来维持预定温度。根据励磁情况通过断开各感应线圈3、30产生微弱 电流,从而在短路环2或22中产生少量热,但这些热量仍然均匀分布在 环周围。于是在利用多区调节温度时出现这种可能,即根据外部电流 大小通过接通和断开各感应线圈3、30而使在喷丝头组件1四周的温度 区均匀,其中上述过程是在数秒的周期时间内由上述开关装置35实现 的。

根据实施例描述本发明,其中从下面进气。然而当从上面进气时 (如图8所示),采用本发明同样有利。在这种情况下,由于气流已从 上面进入并且通过弯曲段61产生了理想的流动场,所以没有必要串接 一个第二弯曲段71。

在图13所示的结构中,从下面进气。在该结构中也可以实现从上 面进气。在这种情况下,下部分610是一个完整的盘。通风管8与上部 分607相通。

本发明并非仅限于喷丝头组件1或带有环形开口16、616、716的鼓 风嘴70、600、700。另外在串联时,为了能使用大面积的喷丝板可以 直接形成相应的流动场或配置相应的狭窄部分605、705。例如很容易 想象出这种结构,即将图1或图12和13所示的横截面与两个串接的喷丝 头组件1联系起来,该喷丝头组件相对鼓风嘴70、600、700对称设置, 而鼓风嘴70、600、700具有分属于喷丝头111的两个环形开口16、 616、716。在此可以安装感应线圈,很明显在这种情况下感应线圈3或 30串接在喷丝头组件1展开的区域内。在这种情况下,短路环2或22不 是环形,而是相对喷丝头111串联设置。另外其工作方式与上述环形结 构的工作方式相同。

线性布置具有以下优点:在从下面进气时,除了通风管外不需要 支路或其他部分。鼓风L可以送入从喷丝头111喷出的丝束9之间。如对 图8所示环形结构已描述的那样,鼓风不仅可以从下面送入,也可以从 上面送入。

相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
一种熔融静电纺丝装置 2020-05-12 317
一种负压熔融纺丝方法 2020-05-12 371
熔融纺丝卷取装置 2020-05-12 897
熔融纺丝装置 2020-05-11 427
一种熔融静电纺丝装置 2020-05-13 275
熔融纺丝方法及熔融纺丝装置 2020-05-12 455
熔融纺丝装置及丝线罩 2020-05-12 79
一种熔融纺丝植绒装置 2020-05-13 718
熔融纺丝装置 2020-05-11 756
熔融纺丝机 2020-05-12 952
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈