CN108588865A - 高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，包括按照工位先后顺序依次布置的纺丝原液制备装置、双螺杆挤出机、纺丝箱、牵引机、萃取机、烘干机、牵伸机和收卷机，萃取机的萃取速度为纺丝箱的出丝速度的N倍，N＞1。本发明的有益效果为：降低纺丝箱的纺丝速度，使得纺丝箱的出丝速度与萃取机速度保持一定的拉伸倍数，避免了在纺丝箱与萃取机之间设置落筒断点的工艺路线，采用直拉法工艺，制备成高品质、低成本的高强高模聚乙烯纤维制品。该制备设备在保证产能的同时，能均匀分配纺丝和高倍拉伸单元的拉伸倍率，同时由于缩短了生产线长度、采用集中供热方式，使单位功耗大大降低，从而实现低成本制备高强高模聚乙烯纤维的目的。

Description

高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备。

背景技术

高强高模聚乙烯纤维聚乙烯纤维是当今世界上第三代特种纤维，强度高达30.8cN/dtex，比强度是化纤中最高的，又具有较好的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐光等优良性能。它可直接制成绳索、缆绳、渔网和各种织物:防弹背心和衣服、防切割手套等，其中防弹衣的防弹效果优于芳纶。国际上已将高强高模聚乙烯纤维织成不同纤度的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳等。高强高模聚乙烯纤维复合材料在军事上已用作装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等；体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。

现有产业化制备高强高模聚乙烯纤维过程当中，由于高拉伸倍数的限制，只能采用前纺断点的工艺方法，缺点在于初生纤维在落筒24小时平衡后，由于叠压造成条干回缩不均，导致成品纤维纤度、强力、模量不匀、品质下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，用以解决现有由于采用前纺断点的工艺造成的成品纤维纤度、强力、模量不匀、品质下降的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为

一种高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，包括按照工位先后顺序依次布置的纺丝原液制备装置、双螺杆挤出机、纺丝箱、牵引机、萃取机、烘干机、牵伸机和收卷机，所述萃取机的萃取速度为所述纺丝箱的出丝速度的N倍，N＞1。

优选的，所述牵引机和所述萃取机的数量相等且均为多个，一个所述牵引机后均布置有一个所述萃取机。

优选的，所述纺丝箱内设置有凝固浴槽，并且/或者，所述双螺杆挤出机与所述纺丝箱之间设置有过滤器。

优选的，所述纺丝原液制备装置包括纺丝原液控制器、喂料釜、下料釜、下料管、溢流管、循环釜和循环泵，其中：

所述喂料釜通过所述下料管连通至所述下料釜，所述溢流管的第一端连通至所述下料管，所述溢流管的第二端连通至所述下料釜，所述循环釜和所述循环泵均安装在所述溢流管上，所述循环泵的控制端与所述纺丝原液控制器信号连接；

所述喂料釜上安装有粉料计量称和溶剂喂料机构，所述粉料计量称的控制端和所述溶剂喂料机构的控制端均与所述纺丝原液控制器信号连接；

所述喂料釜和所述下料釜中分别设置有第一搅拌机构和第二搅拌机构，所述第一搅拌机构的控制端和所述第二搅拌机构的控制端均与所述纺丝原液控制器信号连接；

所述纺丝原液控制器与所述控制器信号连接。

进一步的，所述牵伸机包括牵伸辊、底座、箱体、密封门和排风构件，其中：

所述牵伸辊包括转动轴、辊体、夹套辊和导热介质管，所述转动轴内开设有第一通道和第二通道，所述第一通道为圆柱形，所述第二通道为横截面为圆环状的圆柱形，所述第一通道的轴线、所述第二通道的轴线均与所述转动轴的轴线重合；所述辊体与所述转动轴固定连接；所述夹套辊安装在所述辊体上，并且所述夹套辊的远端到所述转动轴的轴线的距离大于所述辊体的远端到所述转动轴的距离，所述夹套辊具有介质进口、介质出口和中空的介质流动腔，所述介质流动腔通过所述介质进口连通至所述第一通道，所述介质流动腔通过所述介质出口连通至所述第二通道；

所述箱体固定在所述底座上，所述转动轴可转动地安装在所述箱体上，所述密封门可启闭地安装在所述箱体的开口上以形成牵伸区；

所述排风构件的进风口设置在所述箱体上并且连通至所述牵伸区，所述排风构件的出风口向远离所述箱体的方向延伸。

进一步的，所述介质流动腔内固定有介质导管，所述介质导管的第一端连通至所述介质进口，所述介质导管的第二端延伸至所述介质流动腔的第一端部并且与所述第一端部的端盖保持间距，所述介质进口与所述介质出口均设置在所述介质流动腔的第二端部并且均与所述第二端部的端盖保持间距。

进一步的，所述第一通道通过介质进管连通至所述介质进口，并且/或者，所述第二通道通过介质回管连通至所述介质出口；

所述第一通道通过介质进管连通至所述介质进口，并且，所述第二通道通过介质回管连通至所述介质出口；

所述介质进管与所述介质回管均为软管；

所述介质回管与所述第二通道、所述介质回管与所述介质出口、所述介质进管与所述介质进口分别通过第一软硬管连接接头、第二软硬管连接接头和第三软硬管连接接头连接，所述第一通道与所述介质进管通过具有连通空腔的壳体连接，所述连通空腔包裹在所述第一软硬管连接接头的外部，并且所述壳体与所述软硬管连接接头密封。

进一步的，所述牵伸辊还包括旋转接头，所述旋转接头与所述转动轴同轴固定连接，并且所述旋转接头内设有分别连通至第一通道和第二通道的第一介质输送通道和第二介质输送通道，所述第一介质输送通道通过管路连通至能够加热介质的介质加热箱，所述第二通道通过管路连通至介质加热箱。

进一步的，所述牵伸机还包括润滑系统，所述润滑系统包括润滑油箱、润滑管路和油泵，所述润滑油箱安装在所述底座上，所述油泵安装在所述底座或所述箱体上；所述润滑油箱通过所述润滑管路连通至所述转动轴的转动副并形成回路，所述油泵安装在所述润滑管路上；

所述牵伸辊的数量为四个-八个，所有的所述牵伸辊呈矩形布置，所述润滑系统还包括安装在所述润滑管路上的润滑油分配器，润滑油路连通至四个所述转动轴的转动副。

优选的，所述牵伸机的数量为三个，三个所述牵伸机沿工位的先后顺序依次布置。

本发明具有如下优点：

通过纺丝原液制备装置制备出纺丝原液后，以一台或一台以上双螺杆挤出机为混炼单元，按现有纺丝位数增加1-3倍的纺丝箱的喷丝头数量，以保证初生纤维产能为根本，降低纺丝箱的纺丝速度，使得纺丝箱的出丝速度与萃取机的萃取速度保持一致，从而避免了在纺丝箱与萃取机之间设置落筒的工艺路线，采用直拉法(从纺丝箱出来的纤维直接进行萃取、拉伸)工艺，将初生纤维用低倍拉伸速度引入萃取、烘干、多级烘干和牵伸、使大分子链得到充分伸展，制备成高品质、低成本的高强高模聚乙烯纤维制品。该制备设备在保证产能的同时，能均匀分配纺丝和高倍拉伸单元的拉伸倍率，同时由于缩短了生产线长度、采用集中供热方式，使单位功耗大大降低，从而实现低成本制备高强高模聚乙烯纤维的目的。

附图说明

图1为本发明所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备一实施例的俯视图。

图2为本发明所述的牵伸辊的一实施例的剖视结构示意图；

图3为本发明所述的牵伸机的一实施例的剖视结构示意图；

图4为图2中区域Z的局部放大图；

图5为本发明所述的纺丝原液制备装置的一实施例的结构示意图；

图6为本发明所述的纺丝原液制备装置的一实施例的控制图。

图中：

001、双螺杆挤出机；002、纺丝箱；003、牵引机；004、萃取机；005、烘干机；006、牵伸机；007、收卷机；008、水浴槽；009、过滤器；

100、底座；

200、箱体；210、端盖；

300、旋转接头；

400、转动轴；410、第一通道；420、第二通道；430、隔热部；440、轴承；

510、介质进管；520、介质回管；530、介质导管；

600、辊体；

700、夹套辊；710、第一端部；720、第二端部；730、介质流动腔；

810、第一软硬管连接接头；820、第二软硬管连接接头；830、第三软硬管连接接头；840、第四软硬管连接接头；

900、密封门；910、润滑油分配器；920、润滑管路；930、吸风罩；940、排风管；

1、喂料釜；2、下料釜；3、循环釜；4、下料管；5、溢流管；6、循环泵。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供了一种高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，参见图1，其包括按照工位先后顺序依次布置的纺丝原液制备装置、双螺杆挤出机001、纺丝箱002、牵引机003、萃取机004、烘干机005、牵伸机006和收卷机007，萃取机004的萃取速度为纺丝箱002的出丝速度的N倍，N＞1。

发明人发现，现有产业化制备高强高模聚乙烯纤维过程当中，由于高拉伸倍数的限制，只能采用前纺断点的工艺方法，缺点在于初生纤维在落筒24小时平衡后，由于叠压造成条干回缩不均，导致成品纤维纤度、强力、模量不匀、品质下降。因此，为了克服该技术难题，以一台或一台以上双螺杆挤出机001为混炼单元，按现有纺丝位数增加1-3倍的纺丝箱002的喷丝头数量，以保证初生纤维产能为根本，降低纺丝箱002的纺丝速度，使得纺丝箱002的出丝速度与萃取机004的萃取速度保持一致，从而避免了在纺丝箱与萃取机之间设置落筒的工艺路线，采用直拉法(从纺丝箱出来的纤维直接进行萃取、拉伸)工艺，将初生纤维用低倍拉伸速度引入萃取、烘干、多级烘干和牵伸、使大分子链得到充分伸展，制备成高品质、低成本的高强高模聚乙烯纤维制品。该制备设备在保证产能的同时，能均匀分配纺丝和高倍拉伸单元的拉伸倍率，同时由于缩短了生产线长度、采用集中供热方式，使单位功耗大大降低，从而实现低成本制备高强高模聚乙烯纤维的目的。

实际生产中，为了保证萃取效果，通常进行多次萃取，对应每次萃取都需要一次牵引，因此牵引机003和萃取机004的数量相等且均为多个，一个牵引机003后均布置有一个萃取机004，使得萃取前均通过牵引机的牵引，可根据工艺需要对萃取机004的数量做出相应调整，以扩大本发明的适用范围。

双螺杆挤出机001工作，将预制的纺丝溶液(超高分子量PE固体溶解在如白油等溶剂中形成的溶液)进行溶胀、溶解和混炼，最终计量并挤出，以制备工纺丝箱002进行纺丝的处理后的纺丝溶液，纺丝箱002内设置有如水浴槽008等的凝固浴槽。以对纺丝箱002出来的纺丝进行冷却和定形，以方便后续的工艺(使用牵引机003进行牵引、使用萃取机004进行萃取)进行。

双螺杆挤出机001与所述纺丝箱002之间设置有过滤器009。过滤器过滤掉超高分子量聚乙烯纺丝原液中的杂质，以最终提高初生纤维的品质。

萃取机004的萃取速度为纺丝箱002的出丝速度的N倍，N＞1，即初生纤维在萃取机004内的移动速度大于初生纤维的生成速度，使得位于萃取机004与纺丝箱002之间的初生纤维得以牵引，通过控制二者的速度比N值的大小，即可控制初生纤维的牵引倍数，以完成初步拉伸，最终利于成品线纤维的品质稳定。

由于初生纤维的拉伸性通常不好，此时，通常取N小于2的情形，以使得初生纤维获得小倍数牵引的同时得以拉伸。

实施例2

牵伸辊，参见图2，其包括转动轴400、辊体600、夹套辊700和导热介质管，其中：

转动轴400内开设有第一通道410和第二通道420，第一通道410为圆柱形，第二通道420为横截面为圆环状的圆柱形，第一通道410的轴线、第二通道420的轴线均与转动轴400的轴线重合，相互独立的第一通道410和第二通道420为导热介质提供了进入的通道和回流的通道，并且第一通道410、第二通道420、转动轴400三者的轴线重合，使得三者同步转动时第一通道410和横截面形状和第二通道420的横截面形状保持固定，为对接输送导热介质的管路提供了条件，同时转动轴400的结构简单、加工方便；

辊体600与转动轴400固定连接；

夹套辊700安装在辊体600上，并且夹套辊700的远端到转动轴400的轴线的距离大于辊体600的远端到转动轴400的距离，使得初生纤维附着在夹套辊700的远端，夹套辊700具有介质进口、介质出口和中空的介质流动腔430，介质流动腔430通过介质进口连通至第一通道410，介质流动腔430通过介质出口连通至第二通道420。

如背景技术中所述，在对初生纤维加热时，无论采用热风循环还是采用蒸汽加热，其最终都会由于震动和受热不均引起出生纤维的品质不稳定，上述加热方式无空气流动的同时工作平稳，不会引起初生纤维的震动，以此利于保证初生纤维稳定的品质。

导热介质通过第一通道410、介质进口进入介质流动腔430内对夹套辊700进行加热或冷却，具体是加热还是冷却视导热介质的温度而定，另外加热温度和冷却温度可实际的应用环境进行调节，尤其是可设置为自动调节的模式。

以加热模式对本实施例的牵伸辊的工作原理加以说明：在介质流动腔430内布置温度传感器，设置与温度传感器信号连接的加热温度控制器，设置如电加热、燃气加热等加热组件以对从介质流动腔430内流出的导热介质进行加热，通过温度传感器检测介质流动腔430内的实际温度并将该温度信号发送到加热温度控制器，当该实际温度位于存储在加热温度控制器内的温度阈值内，加热温度控制器不向加热组件发送信号，加热组件不工作，当实际温度超出温度阈值时，温度控制器向加热组件发送信号，加热组件工作对导热介质进行加热，从而实现自动控制，当然，此处还可根据二者的差值大小设置加热功率，即当实际温度超出温度阈值越大，加热组件的工作功率越大，以达到快速加热的目的，当实际温度越接近温度阈值，加热组件的工作功率越小，以防止导热介质的温度高于温度阈值，满足自动调节温度的同时又能够实现对导热介质的温度的精确控制。

另外，导热介质可以选用导热油、导热的蒸汽等，其加热方式可选用电加热、燃气加热等。

发明人发现，一方面，通常情况下物质呈现热胀冷缩的物理特性，但是自然界中确实存在冷胀热缩特性的材料(如：水，锑，熔融的二氧化硅，立方氧化锆钨等)；另一方面，使用上述的牵伸辊进行输送物料并且需要对物料进行降温，实际应用中难免会有这种需要。基于上述两方面，需要对导热介质进行降温，如采用压缩机和蒸发器的工作原理对进入介质流动腔430内的导热介质进行降温。因此，本实施例中的牵伸辊不仅适用于向介质流动腔430内输送加热后的导热介质的情形还适用于向介质流动腔430内输送冷却后的导热介质的情形，具体是加热还是冷却，视工作环境而定。

本实施例另一方面提供了一种包括上述的牵伸辊的牵伸机006，参见图3和图4，其还包括底座、箱体200、密封门900和排风构件，其中：

底座按照设计要求，通常设置为下大上小的结构，以保证牵伸机稳定工作；

箱体200固定在底座100上，转动轴400可转动地安装在箱体200上，由于辊体600和夹套辊700均与转动轴400同轴固定，其同步转动时转动惯量大，因此，转动轴400通过两处可转动地安装在箱体200上，如均通过轴承440安装，发明人发现，将箱体200的外侧(安装有辊体600的相对侧)端盖210做成可启闭的结构更加有利于转动轴400的安装、拆卸和转动副的检修工作，因此将该处的端盖210设置为可拆卸的结构形式，密封门900可启闭地安装在箱体200的开口上以形成牵伸区，采用密封门900，避免了背景技术中所述的“甬道和箱体200也由于热胀冷缩造成形变，该箱体200入丝方式为箱体200外侧小门带入，开启时入丝侧温度快速下降，造成断头，影响正常生产”的情形；

排风构件的进风口设置在箱体200上并且连通至牵伸区，排风构件的出风口向远离箱体200的方向延伸至萃取剂收集装置，排风构件将挥发到牵伸区的萃取剂抽到萃取剂收集装置内进行回收，避免污染生产车间，萃取剂被回收处理后可重复使用，避免萃取剂的浪费，从根本上节约了生产成本，提高了采用该牵伸机生产的产品的竞争力。

密封门900可采用如左右推拉、上下滑动等具体启闭方式，当然不局限上述两种具体的实现方式，只要满足密封门900闭合能够将箱体200的开口密封即可。

排风构件包括吸风罩930，吸风罩930为开口向下并且向介质流动腔430内敞开的漏斗状，以利于尽可能多的收集挥发处的萃取剂。吸风罩9300的上端开口与排风管940连接，排风管940上安装有轴流风机(图中未画出)，以加快萃取剂的排放。

由于本实施例的牵伸机包括前述的牵伸辊，因此，前述的牵伸辊所具备的特点该牵伸机同样具备，不再做重复性描述。

多个牵伸机按照工位的先后顺序依次布置，以构成牵伸装置，牵伸装置的结构示意图参见图5。通过控制任意两个相邻的牵伸机的牵伸辊转速(线速度)，以达到牵伸的目的，理论上，无论需要牵伸多少倍，只要两个牵伸机的线速度满足上述倍数关系即可，具体可通过增大夹套辊700的转动半径、增大夹套辊700的转动速度都可以完成，实际应用中受限于空间、强度及驱动转动轴400转动的动力单元(如变频调速电机)的输出功率和传动单元(如齿轮组)的传动效率等因素的影响，将牵伸机设置为多个，以达到空间、产品强度、动力性和传动特性等最优化结合。

由于，本实施例所述的牵伸装置包括上述的牵伸机，因此，上述的牵伸机所具备的特点该牵伸装置同样具备，不再做重复性描述。

实施例3

在实施例2的基础上，发明人发现，由于第一通道410的出口与第二通道420的进口位于转动轴400的同一端，即二者之间的水平位置较小，如直接在介质流动腔430的同一端开设介质进口和介质出口，使得介质进口左侧(如图2中左方向为左侧)的导热介质的流动性很小，造成介质流动腔430内的温度不均的现象，因此杂技介质流动腔430内固定介质导管530，介质导管530的第一端连通至介质进口，介质导管530的第二端延伸至介质流动腔430的第一端部710并且与第一端部710的端盖保持间距，介质进口与介质出口均设置在介质流动腔430的第二端部720并且均与第二端部720的端盖保持间距，通过该设置使得导热介质从介质流动腔430的第一端进入，然后向右(如图2中的右方向为右)流动，沿导热介质流动腔430的轴向流经整个导热介质流动腔430，使得导热介质流动腔430内的温度在左右方向上保持一致，最终使得夹套辊700的温度在左右方向上保持一致，以利于保证初生纤维的稳定的品质。

在实施例2的基础上，由于转动轴400通过轴承440等可转动地安装在箱体200上，为了利于转动，需对转动轴400的转动副进行润滑，因此，牵伸机还包括润滑系统，该润滑系统的一种设置为：其包括润滑油箱、润滑管路920和油泵，润滑油箱安装在底座100上，油泵安装在底座100或箱体200上；在油泵的动力作用下，润滑油箱通过润滑管路920连通至转动轴400的转动副并形成回路，油泵安装在润滑管路920上；

可根据实际的需要对牵伸辊的数量和布置形式进行设置，下面以牵伸辊的数量为四个时进行说明，从转动轴400的断面方向观察下四个牵伸辊呈矩形布置，对应地转动轴400的转动副为四个的整倍数(一个转动轴400至少对应一个转动副)，此时需要对每个转动副进行润滑，因此润滑系统还包括安装在润滑管路920上的润滑油分配器910，在油泵的作用下润滑管路920连通至四个转动轴400的所有转动副，以润滑。

实施例4

在实施例2或实施例3的基础上，第一通道410与介质进口、第二通道420与介质出口的一种连接方式为：第一通道410通过介质进管510连通至介质进口，并且/或者，第二通道420通过介质回管520连通至介质出口。

当所述第一通道410通过介质进管510连通至介质进口，并且，第二通道420通过介质回管520连通至介质出口的情形下；

介质进管510与介质回管520均为软管，采用软管方便安装和拆卸，便于后期的更换，同时，软管本身可可折弯，节省空间；

介质回管520与第二通道420、介质回管520与介质出口、介质进管510与介质进口分别通过第一软硬管连接接头810、第二软硬管连接接头820、第三软硬管连接接头830连接，第一通道410与介质进管510通过具有连通空腔的壳体连接，连通空腔包裹在第一软硬管连接接头810的外部，并且壳体与软硬管连接接头密封。使用软硬管连接接头，方便介质进管510和介质出管的安装的同时又保证了连接处的密封性；壳体的左侧开口连通至第一通道410，壳体的右侧开口连通至介质进口，壳体将第一软硬管连接接头810包裹在内，使得壳体与第一软硬管连接接头810组成四通的结构，结构紧凑，占用空间小，尤其适用于狭小空间的接头转换。

实施例5

在实施例4的基础上，夹套辊700由导热材质制成，并且/或者，转动轴400由隔热材料制成。由于导热介质的热量通过介质流动腔430后传递到夹套辊700，因此要求夹套辊700由导热性良好的材质制成，目前发现的导热性最好的材料为金刚石(其热导率可达到1300～2400W/(m*K))，然而由于其价格较高，通常采用导热性较好的金属材料，如银、铜、金和铝(按照导热性递减的顺序)。另外，由于第一通道410内的导热介质的温度高于第二通道420内的导热介质的温度，因此两处的介质通过第一通道410和第二通道420之间的转动轴400的隔热部430进行热传递，从而导致进入介质流动腔430内的导热介质温度降低，最终导致夹套辊700上的温度降低，不利于牵伸作业，因此，应通过措施尽可能地减少上述的热传递，一种措施为转动轴400整体采用隔热材料制成或者将第一通道410和第二通道420隔开的隔热部430采用隔热材料制成；另一种措施为在隔热部430的内表面和/或外表面设置隔热层，通过上述两种措施以尽可能地降低热传递的效果，以利于稳定初生纤维的品质。

夹套辊700可转动地安装在辊体600上。夹套辊700随辊体600同步转动时，在离心力作用下位于介质流动腔430内的导热介质纵向(夹套辊700的轴向)流动时发生横向(垂直夹套辊700的轴向)流动，使得夹套辊700内的介质温度趋向一致，尤其是介质流动腔430周边的导热介质靠近夹套辊700降温快、介质流动腔430内部的导热介质远离夹套辊700降温慢，该设置使得介质流动腔430的温度在横向方向上保持一致，最终利于稳定初生纤维的品质。

实施例6

在实施例4的基础上，第一通道410、第二通道420与介质容纳箱和介质加热箱的一种连接方式为：牵伸辊还包括旋转接头300，旋转接头300与转动轴400同轴固定连接，并且旋转接头300内设有分别连通至第一通道410和第二通道420的第一介质输送通道和第二介质输送通道，第一介质输送通道通过管路连通至能够加热介质的介质加热箱(如中未画出)，第二通道420通过管路连通至介质容纳箱，介质容纳箱与介质加热箱通过管路连通。

盛装在介质加热箱内的导热介质在安装在管路上的泵的作用下流入旋转接头300的第一介质输送通道后依次经第一通道410、连通空腔、第四软硬管连接接头840、介质进管510、第一软硬管连接接头810、介质进口、介质导管530、介质流动腔430、介质出口、第二软硬管连接接头820、介质回管520、第三软硬管连接接头830、第二通道420和第二介质输送通道后回流至介质加热箱内，以对位于价值加热腔的外部的夹套辊700的远端(当夹套辊700的形状为筒状时，该远端是指夹套辊700的外壁)进行加热，向初生纤维提供无甬道、无振动的的加热方式。

此处，在介质加热箱的前面(介质流动方向的上方向)的管路上安装介质容纳箱(图中未画出)，介质容纳箱与介质加热箱之间的管路上安装电磁阀(图中未画出)，设置控制器，控制器与前述的驱动转动轴400转动的动力单元的控制端、温度传感器的信号输出端、加热组件的控制端、电磁阀的控制端、纺丝原液控制器均信号连接。根据温度传感器检测到的温度值、加热组件的加热功率来控制电磁阀的开度，以此满足自动化作业的需要。另外，设置介质容纳箱，至对流到介质加热箱的部分导热介质进行加热，符合节能减排的大环境要求。

实施例7

上述的纺丝原液制备装置的一实施例，参见图5和图6，其包括纺丝原液控制器、喂料釜1、下料釜2、下料管4、溢流管5、循环釜3和循环泵6，其中：

喂料釜1通过下料管4连通至下料釜2，溢流管5的第一端连通至下料管4，溢流管5的第二端连通至下料釜2，循环釜3和循环泵6均安装在溢流管5上，循环泵6的控制端与纺丝原液控制器信号连接，设置溢流管5、循环釜3和循环泵6，保持纺丝原液一直处于流动状态，利于PE粉料充分溶解在溶剂中不析出，从而使得纺丝原液在溶胀、溶解过程中的稳定性、可纺性得以保证，降低喷丝头的更换喷频率，后续的初生纤维和成品纤维品质稳定；

喂料釜上安装有粉料计量称和溶剂喂料机构，粉料计量称的控制端和溶剂喂料机构的控制端均与纺丝原液控制器信号连接，通过纺丝原液控制器分别控制粉料计量称和溶剂喂料机构，以完成自动喂料，避免人工作业造成PE粉料和溶剂的比例偏差过大，同时，自动控制使得PE粉料的喂料量和溶剂的喂料量可精确控制，从而与后续的双螺杆打压机的纺丝原液需要保持一致，保持作业的连贯性，进一步利于保证成品纤维的品质；

喂料釜和所述下料釜2中分别设置有第一搅拌机构和第二搅拌机构，第一搅拌机构的控制端和第二搅拌机构的控制端均与纺丝原液控制器信号连接，设置第一搅拌机构和第二搅拌机构，以更加利于PE粉料溶剂的溶解。

粉料计量称的一种结构为：其包括伺服电机和由伺服电机驱动的螺旋输送机，伺服电机的控制端与控制器信号连接，控制器通过控制伺服电机的转速来使得纺丝原液始终处于流动状态，以防止PE粉料的析出，利于后期的喷丝等作业。

溶剂喂料机构包括溶剂送料管、安装在溶剂送料管上的送料泵和流量阀，流量阀的控制端与控制器信号连接，控制器通过控制流量阀的开启时间和开度来自动、精确控制喂入喂料釜中的溶剂量，最终保证产出的成品纤维具备高品质。

下料管4竖直设置，喂料釜位于下料釜2的上方，纺丝原液的流动性较差，利于纺丝原液顺利流入下料釜2。

喂料釜中设置有第一加热组件和第一温度检测仪，第一加热组件的控制端、第一温度检测仪的信号输出端均与控制器信号连接；

循环釜3中设置有第二加热组件和第二温度检测仪，第二加热组件的控制端、第二温度检测仪的信号输出端均与控制器信号连接，通过第一温度检测仪和第二温度检测仪分别检测，通过第一加热组件、控制器、第一温度检测仪组成喂料釜中的温度自动控制闭环，当第一温度检测仪检测到喂料釜中的温度低于存储在控制器中的相应温度阈值后，控制器向第一加热组件发送工作信号或增大加热功率信号，直至将喂料釜中的纺丝原液的温度加热到位于相应的温度阈值，同理，第二温度检测仪、控制器和第二加热组件构成循环釜3中的温度自动控制闭环，以对循环釜3中的纺丝原液的温度实现自动、精确调节。

循环釜3和循环泵6沿纺丝原液在溢流管5中的流动方向依次布置，溢流管5的高度沿从下料管4向循环釜3的方向逐渐减小，该设置使得纺丝原液在循环泵6的作用下可以从喂料釜流入循环釜3，防止PE粉料的析出，进一步保证成品纤维的品质。

溢流管5连通至喂料釜的端部圆滑过渡，使得溢流管5内无死角，进一步利于纺丝原液在溢流管5中顺畅流动，最终保证成品纤维的品质。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，其特征在于，包括按照工位先后顺序依次布置的纺丝原液制备装置、双螺杆挤出机、纺丝箱、牵引机、萃取机、烘干机、牵伸机和收卷机，所述萃取机的萃取速度为所述纺丝箱的出丝速度的N倍，N＞1。

2.根据权利要求1所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，其特征在于，所述牵引机和所述萃取机的数量相等且均为多个，一个所述牵引机后均布置有一个所述萃取机。

3.根据权利要求1所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，所述纺丝箱内设置有凝固浴槽，并且/或者，所述双螺杆挤出机与所述纺丝箱之间设置有过滤器。

4.根据权利要求1所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，所述纺丝原液制备装置包括纺丝原液控制器、喂料釜、下料釜、下料管、溢流管、循环釜和循环泵，其中：

所述喂料釜通过所述下料管连通至所述下料釜，所述溢流管的第一端连通至所述下料管，所述溢流管的第二端连通至所述下料釜，所述循环釜和所述循环泵均安装在所述溢流管上，所述循环泵的控制端与所述纺丝原液控制器信号连接；

所述喂料釜上安装有粉料计量称和溶剂喂料机构，所述粉料计量称的控制端和所述溶剂喂料机构的控制端均与所述纺丝原液控制器信号连接；

所述喂料釜和所述下料釜中分别设置有第一搅拌机构和第二搅拌机构，所述第一搅拌机构的控制端和所述第二搅拌机构的控制端均与所述纺丝原液控制器信号连接；

所述纺丝原液控制器与所述控制器信号连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，所述牵伸机包括牵伸辊、底座、箱体、密封门和排风构件，其中：

所述牵伸辊包括转动轴、辊体、夹套辊和导热介质管，所述转动轴内开设有第一通道和第二通道，所述第一通道为圆柱形，所述第二通道为横截面为圆环状的圆柱形，所述第一通道的轴线、所述第二通道的轴线均与所述转动轴的轴线重合；所述辊体与所述转动轴固定连接；所述夹套辊安装在所述辊体上，并且所述夹套辊的远端到所述转动轴的轴线的距离大于所述辊体的远端到所述转动轴的距离，所述夹套辊具有介质进口、介质出口和中空的介质流动腔，所述介质流动腔通过所述介质进口连通至所述第一通道，所述介质流动腔通过所述介质出口连通至所述第二通道；

所述箱体固定在所述底座上，所述转动轴可转动地安装在所述箱体上，所述密封门可启闭地安装在所述箱体的开口上以形成牵伸区；

所述排风构件的进风口设置在所述箱体上并且连通至所述牵伸区，所述排风构件的出风口向远离所述箱体的方向延伸。

6.根据权利要求5所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，其特征在于，所述介质流动腔内固定有介质导管，所述介质导管的第一端连通至所述介质进口，所述介质导管的第二端延伸至所述介质流动腔的第一端部并且与所述第一端部的端盖保持间距，所述介质进口与所述介质出口均设置在所述介质流动腔的第二端部并且均与所述第二端部的端盖保持间距。

7.根据权利要求6所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，其特征在于，所述第一通道通过介质进管连通至所述介质进口，并且/或者，所述第二通道通过介质回管连通至所述介质出口；

所述第一通道通过介质进管连通至所述介质进口，并且，所述第二通道通过介质回管连通至所述介质出口；

所述介质进管与所述介质回管均为软管；

所述介质回管与所述第二通道、所述介质回管与所述介质出口、所述介质进管与所述介质进口分别通过第一软硬管连接接头、第二软硬管连接接头和第三软硬管连接接头连接，所述第一通道与所述介质进管通过具有连通空腔的壳体连接，所述连通空腔包裹在所述第一软硬管连接接头的外部，并且所述壳体与所述软硬管连接接头密封。

8.根据权利要求7所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，其特征在于，所述牵伸辊还包括旋转接头，所述旋转接头与所述转动轴同轴固定连接，并且所述旋转接头内设有分别连通至第一通道和第二通道的第一介质输送通道和第二介质输送通道，所述第一介质输送通道通过管路连通至能够加热介质的介质加热箱，所述第二通道通过管路连通至介质加热箱。

9.根据权利要求8所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，其特征在于，所述牵伸机还包括润滑系统，所述润滑系统包括润滑油箱、润滑管路和油泵，所述润滑油箱安装在所述底座上，所述油泵安装在所述底座或所述箱体上；所述润滑油箱通过所述润滑管路连通至所述转动轴的转动副并形成回路，所述油泵安装在所述润滑管路上；

所述牵伸辊的数量为四个-八个，所有的所述牵伸辊呈矩形布置，所述润滑系统还包括安装在所述润滑管路上的润滑油分配器，润滑油路连通至四个所述转动轴的转动副。

10.根据权利要求9所述的高品质高强高模聚乙烯纤维的制备设备，其特征在于，所述牵伸机的数量为三个，三个所述牵伸机沿工位的先后顺序依次布置。