一种可独立调节冷却风温度的分纤母丝纺丝装置及分纤母丝冷却方法
阅读说明：本技术 一种可独立调节冷却风温度的分纤母丝纺丝装置及分纤母丝冷却方法 (Fiber-splitting female yarn spinning device capable of independently adjusting temperature of cooling air and fiber-splitting female yarn cooling method ) 是由 郑正举 陆展华 方千瑞 单国军 谢尚财 李元状 庄兆伟 于 2021-05-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及纺丝技术领域,公开了一种可独立调节冷却风温度的分纤母丝纺丝装置及分纤母丝冷却方法,该纺丝装置包括：纺丝箱体、纺丝组件、风冷通道、侧吹风窗、纺丝甬道；设于侧吹风窗外的冷却风风道以及与冷却风风道连接的二次冷却机构,二次冷却机构包括风管、风阀、表冷器、接水盘、测温元件和空调机组。本发明纺丝装置可实现单个纺位根据不同生产丝束品种对冷却风温可调可控,并有效利用纺丝甬道长度空间,保证了丝束具有足够空间时间达到充分冷却效果。并且直接对现有的传统纺丝装置进行小幅度的结构改造即可获得本发明的分纤母丝纺丝装置,无需替换原有的设备,具有成本优势。(The invention relates to the technical field of spinning, and discloses a fiber-separating mother yarn spinning device capable of independently adjusting the temperature of cooling air and a fiber-separating mother yarn cooling method, wherein the spinning device comprises: the device comprises a spinning box body, a spinning assembly, an air cooling channel, a side blowing window and a spinning channel; the secondary cooling mechanism comprises an air pipe, an air valve, a surface cooler, a water receiving disc, a temperature measuring element and an air conditioning unit. The spinning device can realize that the temperature of the cooling air can be adjusted and controlled by a single spinning position according to different varieties of produced tows, effectively utilizes the length space of the spinning channel, and ensures that the tows have enough space time to achieve sufficient cooling effect. The fiber-dividing female yarn spinning device can be obtained by directly carrying out small-amplitude structural transformation on the conventional spinning device, does not need to replace the original equipment, and has the cost advantage.)
技术领域
本发明涉及纺丝技术领域，尤其涉及一种可独立调节冷却风温度的分纤母丝纺丝装置及分纤母丝冷却方法。
背景技术
2019年我国化学纤维产量已经达到5827万吨，占全球化纤产量70%以上。国内化纤产业链供应处于饱和状态，企业同质化竞争较为激烈。企业为了适应市场竞争，需内部不断挖潜，进行技术提升，开发创新高附加值差异化化纤品种，创造经济效益新蓝海。在此趋势推动下，我国化纤企业不断技术提升，设备改造，在高性能差别化纤维制造领域技术开发创新取得较大进展。
化纤领域单丝是指由直径在0.04-0.15mm的一根化纤长丝，根据不同材质分别用于印刷筛网、蝉翼布、间隙布、遮光布、闪光面料、婚纱、内衣、鞋材、床垫以及集成电路印刷板等广阔领域。单丝类产品附加值高，利润丰厚，而且具有广阔应用前景，前期生产技术主要集中在韩日美等国，产品主要采用单板单孔喷丝，常规冷却纺丝牵伸工艺路线技术制造，但该种常规生产技术路线生产效率低，生产成本较高。随着生产技术的不断进步和设备更新，人们研究开发出利用一块喷丝板多孔喷丝，先制取成束母丝，然后利用分纤设备将母丝分纤获得单丝。母丝分纤工艺技术路线大大提高了生产效率。
母丝分纤获得单丝工艺技术路线的难点在于纺程温度高，单丝直径又较粗，丝束不易冷却，生产过程中易造成冷却不均和粘纤问题，导致产品品质下降和不易分纤现象。为了获得高品质母丝，目前采用两种技术方案解决单丝冷却问题：一是抬高纺丝箱体高度，增加单丝冷却长度，保证单丝有足够的时间空间进行均匀冷却；二是侧吹风窗采用两段或多段控温分级冷却，保证丝束在进入卷绕拉伸前保持充分冷却。
但是上述两种方法存在以下两方面的缺陷：（1）两种方案均要求在新生产设备选型前予以考虑，拉高纺丝设备高度。如果在现有传统生产设备上进行如上两种工艺技术方案的改造应用，拉高纺丝设备高度，改造幅度较大，成本较高，难度较大，投资收益率将成倍增加，得不偿失。（2）由于冷却风是统一由车间的中央空调供风，而整个车间中通常设有大量纺丝工位，因此对于每一个纺丝工位来说，冷却风温无法实现单独调控，这不利于同一个车间中不同品种丝束的冷却（不同品种的丝束冷却要求不同）。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可独立调节冷却风温度的分纤母丝纺丝装置及分纤母丝冷却方法，本发明纺丝装置可实现单个纺位根据不同生产丝束品种对冷却风温可调可控，并有效利用纺丝甬道长度空间，保证了丝束具有足够空间时间达到充分冷却效果。并且直接对现有的传统纺丝装置进行小幅度的结构改造即可获得本发明的分纤母丝纺丝装置，无需替换原有的设备，具有成本优势。
本发明的具体技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种可独立调节冷却风温度的分纤母丝纺丝装置，包括：
纺丝箱体；
设于所述纺丝箱体内的纺丝组件；
设于所述纺丝组件下方的风冷通道；所述风冷通道的一侧设有侧吹风窗；
设于所述风冷通道下方的纺丝甬道；所述纺丝甬道的底部为用于出丝的甬道口；
设于所述侧吹风窗外的冷却风风道；
与所述冷却风风道连接的二次冷却机构，包括风管、风阀、表冷器、接水盘、测温元件和空调机组；所述风管与冷却风风道的底部进风口处连通，所述表冷器设于冷却风风道的底部进风口处，所述接水盘设于表冷器下方，所述风阀设于风管内且与表冷器底部通过法兰连接，所述测温元件设于冷却风风道内，测温元件、表冷器与空调机组信号串联连接。
如本申请背景技术部分所述，母丝分纤获得单丝工艺的难点在于纺程温度高，单丝直径又较粗，丝束不易冷却，生产过程中易造成冷却不均和粘纤问题。而现有的解决方案存在以下两方面的缺陷：（1）需要更换全新的纺丝设备，如果对现有的传统纺丝设备进行改造幅度较大，成本较高；（2）传统纺丝生产装置用于冷却的中央空调风对应多个纺位，因此对于单个纺位来说，冷却风温无法实现单独调控，这不利于同一个车间中不同品种丝束的冷却（不同品种的丝束冷却要求不同）。
本发明纺丝装置能够实现冷却风温度单独调控的原理为：由中央空调提供的冷却风由风管、风阀进入表冷器，冷却风在通过表冷器的过程中与其发生能量交换实现二次冷却，然后冷却风继续进入冷却风风道由侧吹风窗垂直吹向分纤母丝进行风冷。并且冷却风风道内安装有测温元件，空调机组（单个方位的空调机组，非中央空调）在获得所得温度信号后可调控表冷器的冷量，从而控制冷却风二次冷却后的温度。因此本发明可根据不同丝束品种，单纺位冷却风温度可调可控，避免了单纺位和不同品种冷却温度不可控的问题，并为优化产品品质和品种开发提供更大空间。
此外，由于冷却风在与表冷器能量交换的过程中，进一步降温会有冷凝水析出，为此，本发明在表冷器下方设置有接水盘，冷凝水由接水盘导通过管导出并进行集中收集。
作为优选，所述表冷器为盘管式表冷器。
作为优选，所述表冷器倾斜放置，所述接水盘位于表冷器位置较低一端的下方。
将表冷器设计为斜放模式，有利于增加表冷器的盘管数量，增加换热面积，提高能效利用效果，并有利于冷凝水向下方导流至接水盘收集。
作为优选，所述风冷通道、纺丝甬道和冷却风风道的外壁设有保温层。
风冷通道、冷却风风道和纺丝甬道内与外界环境的温差较大，设备表面易有冷凝水产生，使得热量流失，本发明在上述结构的外壁上加设保温层，有利于节能和能效高效利用，防止能量散失。
作为优选，风冷通道和纺丝甬道的方向与地面垂直。
作为优选，所述纺丝甬道的甬道口设有开度可调节的甬道口闭锁机构。
上述甬道口闭锁机的设置，可在风冷通道、冷却风风道和纺丝甬道内形成一个相对独立的空间，防止冷却风外溢，保持相对冷却温度，使分纤母丝丝束能够获得充足的冷却。
进一步地，所述侧吹风窗内设有蜂窝板。
蜂窝板的作用是使得侧吹风窗的各部位能够均匀出风。
本发明分纤母丝纺丝装置可应用于分纤母丝的冷却。
第二方面，本发明提供了一种对分纤母丝进行冷却的方法，包括以下步骤：
1）纺丝熔体经纺丝箱体从纺丝组件中向下喷出进入风冷通道，形成若干分纤母丝丝束。
2）所述丝束在连续穿过风冷通道的过程中，冷却风依次经过风管、风阀和表冷器的二次冷却后再经冷却风风道、侧吹风窗进入风冷通道内侧吹向丝束进行冷却；且该过程中测温元件对冷却风风道内的温度进行检测并将温度信号反馈至空调机组，空调机组根据温度信号控制表冷器的冷量以调控冷却风的温度。
3）经过冷却后的丝束进入纺丝甬道后持续冷却，最终由纺丝甬道底部的甬道口出丝。
作为优选，所述冷却风经过表冷器前后的温度分别为：进风温度20-25℃，出风温度12-15℃。
作为优选，纺丝速度为3500-5000m/min。
作为优选，所述纺丝熔体为PET、PBT、PP、PA、PE或它们改性熔体。
作为优选，所述分纤母丝的规格为200-600D/6-12F。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
（1）本发明纺丝装置可实现单个纺位根据不同生产丝束品种对冷却风温可调可控，并有效利用纺丝甬道长度空间，保证了丝束具有足够空间时间达到充分冷却效果。通过本发明装置可生产获得性能优良，满足下游加工需求的分纤母丝产品。
（2）直接对现有的传统纺丝装置进行小幅度的结构改造即可获得本发明的分纤母丝纺丝装置，无需替换原有的设备，具有成本优势。
附图说明
图1是本发明分纤母丝纺丝装置的一种结构示意图。
附图标记为：纺丝箱体1、纺丝组件2、风冷通道3、侧吹风窗4、纺丝甬道5、甬道口6、冷却风风道7、风管8、风阀9、表冷器10、接水盘11、测温元件12、空调机组13、保温层14、甬道口闭锁机构15、分纤母丝丝束16。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1所示，一种可独立调节冷却风温度的分纤母丝纺丝装置，包括：纺丝箱体1、设于所述纺丝箱体内的纺丝组件2、设于所述纺丝组件下方且方向与地面垂直的风冷通道3、设于风冷通道下方且方向与地面垂直的纺丝甬道5，纺丝甬道的底部为用于出丝的甬道口6，甬道口设有开度可调节的甬道口闭锁机构15。风冷通道的一侧设有侧吹风窗4（内设蜂窝板）；侧吹风窗外设有冷却风风道7；冷却风风道与二次冷却机构连接。风冷通道、纺丝甬道和冷却风风道的外壁设有保温层14。
具体地，二次冷却机构包括风管8、风阀9、表冷器10（盘管式）、接水盘11、测温元件12和空调机组13。风管与冷却风风道的底部进风口处连通，由中央空调供风（非空调机组）。所述表冷器设于冷却风风道的底部进风口处，且表冷器倾斜放置，所述接水盘位于表冷器位置较低一端的下方并通过导管可将冷凝水通向外界。所述风阀设于风管内且与表冷器底部通过法兰连接，所述测温元件设于冷却风风道内，测温元件、表冷器与空调机组信号串联连接。
一种分纤母丝进行冷却的方法，包括以下步骤：
1）纺丝熔体（PET、PBT、PP、PA、PE或其改性熔体）经纺丝箱体从纺丝组件中向下喷出进入风冷通道，纺丝速度为3500-5000m/min，形成若干分纤母丝丝束16。
2）所述丝束在连续穿过风冷通道的过程中，冷却风依次经过风管、风阀和表冷器的二次冷却后再经冷却风风道、侧吹风窗进入风冷通道内侧吹向丝束进行冷却；且该过程中测温元件对冷却风风道内的温度进行检测并将温度信号反馈至空调机组，空调机组根据温度信号控制表冷器的冷量以调控冷却风的温度。其中，冷却风经过表冷器前后的温度分别为：进风温度20-25℃，出风温度12-15℃。
3）经过冷却后的丝束进入纺丝甬道后持续冷却，最终由纺丝甬道底部的甬道口出丝。分纤母丝的规格为200-600D/6-12F。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。