CN108977898B - 一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，包括支撑机架和设置在支撑机架上的供料机构，供料机构的输出口连接有丝条冷却机构，支撑机架上还设有卷绕机构，供料机构包括设置在支撑机架上的储料罐，储料罐内设有挤压塞头，储料罐的侧面设有两个柱塞泵，储料罐的上端设有进料管，柱塞泵与支撑机架之间设有固定支撑板，储料罐的外侧设有恒温保持机构，恒温保持机构包括包覆在储料罐外侧的隔热板，以及若干均匀设置在储料罐外表面的加热石英管，隔热板上还设有若干均匀分布的均热风扇；提高物料温度和流动性的均匀性，使得聚合物纤维到达出料毛细管的压力统一，纺丝成型效果好，避免因为空气扰动对纤维成形过程的不利影响，提高生产效率。

Description

一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置

技术领域

本发明涉及聚合物纤维技术领域，具体为一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置。

背景技术

水泥混凝土材料是目前世界上应用最广泛的人造建筑材料，但混凝土因脆性而容易产生裂缝是其固有的弱点，普通高强混凝土其抗拉强度远远低于抗压强度，而易发生脆性破坏，影响了工程的使用寿命。随着我国城市建设的高速发展，建筑技术的不断革新，高层建筑、高架路桥、地铁交通等都对混凝土的性能提出了诸如：高抗拉抗压、高韧性、高抗渗、阻裂、易于施工等更高的要求，于是在改造混凝土的过程中，纤维增强混凝土应运而生。砼伴纤维增强混凝土，即是在普通混凝土中掺加或合成纤维或钢纤维或玻璃纤维或碳纤维等，这体现了复合材料设计的思想，尤其是合成纤维增强混凝土，既保留了混凝土原存的高抗压性的特点，又能大大增加其抗裂性能、韧性、及抗渗性、列加符合现代高新建筑工程的要求。

聚合物纤维又称为砼伴纤维，抗裂纤维、防裂纤维，合成纤维或塑料纤维等，是一种以石油化工为主要原料。以独特生产工艺制造而成的高强度束状单丝纤维。加入混凝土或砂浆中可有效的控制混凝土(砂浆)固塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂缝，防止及抑止裂缝的形成及发展，大大改善混凝土的阻裂抗渗性能，抗冲击及抗震能力，可以广泛的使用于地下工程防水，工业民用建筑工程的屋面、墙体、地坪、水池、地下室等，以及道路和桥梁工程中。

目前在聚合物纤维生产过程中，，还存在的主要缺陷主要体现在以下几个方面：

(1)纺丝冷却时的风向一般为侧风向，容易导致纺丝之间相互缠绕，影响冷却的效率和生产质量；

(2)聚合物的储料机构没有保温措施，导致聚合物容易冷却结块，影响纺丝成型的工作。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，包括支撑机架和设置在支撑机架上的供料机构，所述供料机构的输出口连接有丝条冷却机构，所述支撑机架上还设有卷绕机构；

所述供料机构包括设置在支撑机架上的储料罐，所述储料罐内设有挤压塞头，所述储料罐的侧面设有两个关于储料罐侧盖对称分布的柱塞泵，所述柱塞泵作用在挤压塞头上，所述储料罐的上端设有进料管，所述柱塞泵与支撑机架之间设有固定支撑板，所述储料罐的外侧设有恒温保持机构，所述恒温保持机构包括包覆在储料罐外侧的隔热板，以及若干均匀设置在储料罐外表面的加热石英管，所述隔热板上还设有若干均匀分布的均热风扇。

作为本发明一种优选的技术方案，所述储料罐的末端还设有出料机构，所述出料机构包括与储料罐一体化连接的漏斗出料口，以及若干均匀设置在漏斗出料口内壁上的阶梯状减压挡块，所述漏斗出料口的下端还设有出料封板，所述出料封板上设有若干均匀分布的毛细锥形管。

作为本发明一种优选的技术方案，在所述出料封板的上端还设有蝶形密封板，所述蝶形密封板的两端均设有作用圆杆，所述蝶形密封板一端的作用圆杆活动安装在漏斗出料口内，并且所述蝶形密封板另一端的作用圆杆穿过漏斗出料口连接有伺服电机，所述伺服电机的输出轴与作用圆杆固定连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述丝条冷却机构设置在漏斗出料口的下端，所述丝条冷却机构包括固定安装在支撑机架上的封闭腔体，以及设置在封闭腔体上下表面的纺丝线孔，所述封闭腔体下端的平行两侧均设有进气口，并且在所述进气口处还安装有气泵，所述封闭腔体的上端设有出气口。

作为本发明一种优选的技术方案，所述封闭腔体的竖向面内壁上还固定设有蛇形冷却管，所述蛇形冷却管的两端分别设有进水口和出水口，所述进水口和出水口均穿过封闭腔体，并且在所述封闭腔体的竖向面内壁上设有用于卡定蛇形冷却管的C字卡板。

作为本发明一种优选的技术方案，述恒温保持机构还包括设置在储料罐内壁上且检测聚合物温度的温度传感器，所述温度传感器连接有控制单片机，所述控制单片机的输出端与加热石英管连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述储料罐的侧盖上还设有驱动电机，所述驱动电机连接有减速机，所述减速机的输出轴连接有转动螺杆，所述挤压塞头套设在转动螺杆的平滑段外侧，并且所述挤压塞头在柱塞泵的作用下可在转动螺杆的平滑段上移动。

作为本发明一种优选的技术方案，所述卷绕机构包括两个设置在支撑机架上的驱动短轴，以及设置在两个驱动短轴之间的张紧辊筒，所述张紧辊筒可绕驱动短轴旋转，所述张紧辊筒上设有若干均匀分布的安装凹槽，所述安装凹槽内设有蜡块。

作为本发明一种优选的技术方案，所述卷绕机构还包括收卷辊筒，所述支撑机架上在收卷辊筒的两端均设有拱形支板，所述收卷辊筒穿过拱形支板连接有驱动电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过设置储料罐、柱塞泵和挤进螺杆进行储料和出料，在挤进出料的同时，对聚合物纤维进行均匀搅拌处理，提高物料温度和流动性的均匀性，使得聚合物纤维到达出料毛细管的压力统一，纺丝成型效果好。

(2)本发明使用与纺丝成形方向相同的冷却方式，避免因为空气扰动对纤维成形过程的不利影响，实现纤维充分、均匀冷却，尤其适合直径较细的纤维成形加工，可避免纺丝相互之间打结，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的储料罐结构示意图；

图3为本发明的出料机构结构示意图；

图4为本发明的丝条冷却机构结构示意图；

图5为本发明的卷绕机构结构示意图；

图中标号：

1-支撑机架；2-供料机构；3-丝条冷却机构；4-卷绕机构；5-出料机构；6-驱动电机；7-减速机；8-转动螺杆；

201-储料罐；202-挤压塞头；203-柱塞泵；204-进料管；205-固定支撑板；206-恒温保持机构；

2061-隔热板；2062-加热石英管；2063-均热风扇；2064-温度传感器；2065-控制单片机；

301-封闭腔体；302-纺丝线孔；303-进气口；304-气泵；305-出气口；306-蛇形冷却管；307-进水口；308-出水口；309-C字卡板；

401-驱动短轴；402-张紧辊筒；403-安装凹槽；404-蜡块；405-收卷辊筒；406-拱形支板；

501-漏斗出料口；502-阶梯状减压挡块；503-出料封板；504-毛细锥形管；505-蝶形密封板；506-作用圆杆；507-伺服电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，包括支撑机架1和设置在支撑机架1上的供料机构2，所述供料机构2的输出口连接有丝条冷却机构3，所述支撑机架1上还设有卷绕机构4，所述供料机构2储存聚合物纤维浆体，并且聚合物纤维浆体在供料机构2挤出后，在丝条冷却机构3内冷却成形，成形后的纺丝在卷绕机构4内上蜡收卷。

所述供料机构2包括设置在支撑机架1上的储料罐201，所述储料罐201内设有挤压塞头202，所述储料罐201的侧面设有两个关于储料罐201侧盖对称分布的柱塞泵203，所述柱塞泵203作用在挤压塞头202上，所述储料罐201的上端设有进料管204，所述柱塞泵203与支撑机架1之间设有固定支撑板205。

所述储料罐201的侧盖上还设有驱动电机6，所述驱动电机6连接有减速机7，所述减速机7的输出轴连接有转动螺杆8，所述挤压塞头202套设在转动螺杆8的平滑段外侧，并且所述挤压塞头202在柱塞泵203的作用下可在转动螺杆8的平滑段上移动。

驱动电机6和减速机7共同作用下带动转动螺杆8旋转，转动螺杆8可将聚合物纤维浆体由进料管204向出料口挤进，从而实现聚合物纤维浆体的定量输出特性。

挤压塞头202在柱塞泵203的作用下，可在转动螺杆8的平滑段上移动，对聚合物纤维浆体进行稳定的挤压操作，从而将进一步加快聚合物纤维浆体的流动速度。

如图2所示，所述储料罐201的外侧设有恒温保持机构206，所述恒温保持机构206包括包覆在储料罐201外侧的隔热板2061，以及若干均匀设置在储料罐201外表面的加热石英管2062，所述隔热板2061上还设有若干均匀分布的均热风扇2063，隔热板2061可减少热量的散发，从而提高加热石英管2062的热量利用率，均热风扇2063可将加热石英管2062产生的热量均匀化，防止局部温度差多大，造成储料罐201内部的聚合物纤维浆体热量不均，进而提高纺丝的生产质量。

所述恒温保持机构206还包括设置在储料罐201内壁上且检测聚合物温度的温度传感器2064，所述温度传感器2064连接有控制单片机2065，所述控制单片机2065的输出端与加热石英管2062连接，利用温度传感器2064保证聚合物纤维浆体的恒温效果，防止温度过高对聚合物纤维造成伤害，同时防止温度过低影响纺丝成型，将聚合物纤维浆体始终保持在最佳成形温度。

恒温保持机构206的具体工作原理如下：

当储料罐201内的聚合物温度低于设定温度范围，控制单片机2065控制加热石英管2062持续工作，当储料罐201内的聚合物温度高于设定温度范围，控制单片机2065关闭若干个加热石英管2062，从而将聚合物温度保持在最佳的纺丝温度。

需要补充说明的是，转动螺杆8在挤进聚合物纤维时，同时对聚合物纤维浆体进行搅拌，将浆体的温度均匀化，便于成型处理，减少局部温度差，从而进一步提高生产质量。

如图3所示，所述储料罐201的末端还设有出料机构5，所述出料机构5包括与储料罐201一体化连接的漏斗出料口501，以及若干均匀设置在漏斗出料口501内壁上的阶梯状减压挡块502，所述漏斗出料口501的下端还设有出料封板503，所述出料封板503上设有若干均匀分布的毛细锥形管504，转动螺杆8工作时，将聚合物纤维浆体从漏斗出料口501挤出，阶梯状减压挡块502可降低浆体的流速，聚合物纤维浆体到达毛细锥形管504的压力统一，成型效果好。

为了进一步保障聚合物纤维浆体在各毛细锥形管504的压力统一，所述毛细锥形管504与漏斗出料口501连接，每条毛细锥形管504的长度和转角数量均相同。

在所述出料封板503的上端还设有蝶形密封板505，所述蝶形密封板505的两端均设有作用圆杆506，所述蝶形密封板505一端的作用圆杆506活动安装在漏斗出料口501内，并且所述蝶形密封板505另一端的作用圆杆506穿过漏斗出料口501连接有伺服电机507，所述伺服电机507的输出轴与作用圆杆506固定连接。

伺服电机507控制作用圆杆506转动，从而控制蝶形密封板505绕漏斗出料口501转动，将储料罐201内的物料从出料封板503溢出成型。

如图4所示，所述丝条冷却机构3设置在漏斗出料口501的下端，所述丝条冷却机构3包括固定安装在支撑机架1上的封闭腔体301，以及设置在封闭腔体301上下表面的纺丝线孔302，所述封闭腔体301下端的平行两侧均设有进气口303，并且在所述进气口303处还安装有气泵304，所述封闭腔体301的上端设有出气口305。

气泵304用于加快封闭腔体301内的气流，形成一个负压气流，并且气流方向为从下到上，与纺丝的型号才能方向平行，可避免纺丝相互之间打结，提高生产效率，同时提高冷却的效果，可降低纺丝的速度，从而提高冷却时间，在负压冷却的环境通过维持封闭环境中气氛的恒温恒压的装置实现。

所述封闭腔体301的竖向面内壁上还固定设有蛇形冷却管306，所述蛇形冷却管306的两端分别设有进水口307和出水口308，所述进水口307和出水口308均穿过封闭腔体301，并且在所述封闭腔体301的竖向面内壁上设有用于卡定蛇形冷却管306的C字卡板309，蛇形冷却管306用于降低封闭腔体301的温度，从而提高冷却的效果。

如图5所示，所述卷绕机构4包括两个设置在支撑机架1上的驱动短轴401，以及设置在两个驱动短轴401之间的张紧辊筒402，所述张紧辊筒402可绕驱动短轴401旋转，所述张紧辊筒402上设有若干均匀分布的安装凹槽403，所述安装凹槽403内设有蜡块404，用于将冷却后的纺丝张紧，同时使用蜡块404，可提高纺丝的防腐蚀能力，在张紧收卷的时候，进行上蜡处理，减少对纺丝的处理步骤，提高生产质量。

所述卷绕机构4还包括收卷辊筒405，所述支撑机架1上在收卷辊筒405的两端均设有拱形支板406，所述收卷辊筒405穿过拱形支板406连接有驱动电机6，驱动电机6驱动收卷辊筒405转动，对纺丝进行收卷处理。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，其特征在于：包括支撑机架（1）和设置在支撑机架（1）上的供料机构（2），所述供料机构（2）的输出口连接有丝条冷却机构（3），所述支撑机架（1）上还设有卷绕机构（4）；

所述供料机构（2）包括设置在支撑机架（1）上的储料罐（201），所述储料罐（201）内设有挤压塞头（202），所述储料罐（201）的侧面设有两个关于储料罐（201）侧盖对称分布的柱塞泵（203），所述柱塞泵（203）作用在挤压塞头（202）上，所述储料罐（201）的上端设有进料管（204），所述柱塞泵（203）与支撑机架（1）之间设有固定支撑板（205），所述储料罐（201）的外侧设有恒温保持机构（206），所述恒温保持机构（206）包括包覆在储料罐（201）外侧的隔热板（2061），以及若干均匀设置在储料罐（201）外表面的加热石英管（2062），所述隔热板（2061）上还设有若干均匀分布的均热风扇（2063）；所述储料罐（201）的末端还设有出料机构（5），所述出料机构（5）包括与储料罐（201）一体化连接的漏斗出料口（501），以及若干均匀设置在漏斗出料口（501）内壁上的阶梯状减压挡块（502），所述漏斗出料口（501）的下端还设有出料封板（503），所述出料封板（503）上设有若干均匀分布的毛细锥形管（504）。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，其特征在于：在所述出料封板（503）的上端还设有蝶形密封板（505），所述蝶形密封板（505）的两端均设有作用圆杆（506），所述蝶形密封板（505）一端的作用圆杆（506）活动安装在漏斗出料口（501）内，并且所述蝶形密封板（505）另一端的作用圆杆（506）穿过漏斗出料口（501）连接有伺服电机（507），所述伺服电机（507）的输出轴与作用圆杆（506）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，其特征在于：所述丝条冷却机构（3）设置在漏斗出料口（501）的下端，所述丝条冷却机构（3）包括固定安装在支撑机架（1）上的封闭腔体（301），以及设置在封闭腔体（301）上下表面的纺丝线孔（302），所述封闭腔体（301）下端的平行两侧均设有进气口（303），并且在所述进气口（303）处还安装有气泵（304），所述封闭腔体（301）的上端设有出气口（305）。

4.根据权利要求3所述的一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，其特征在于：所述封闭腔体（301）的竖向面内壁上还固定设有蛇形冷却管（306），所述蛇形冷却管（306）的两端分别设有进水口（307）和出水口（308），所述进水口（307）和出水口（308）均穿过封闭腔体（301），并且在所述封闭腔体（301）的竖向面内壁上设有用于卡定蛇形冷却管（306）的C字卡板（309）。

5.根据权利要求1所述的一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，其特征在于：所述恒温保持机构（206）还包括设置在储料罐（201）内壁上且检测聚合物温度的温度传感器（2064），所述温度传感器（2064）连接有控制单片机（2065），所述控制单片机（2065）的输出端与加热石英管（2062）连接。

6.根据权利要求1所述的一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，其特征在于：所述储料罐（201）的侧盖上还设有驱动电机（6），所述驱动电机（6）连接有减速机（7），所述减速机（7）的输出轴连接有转动螺杆（8），所述挤压塞头（202）套设在转动螺杆（8）的平滑段外侧，并且所述挤压塞头（202）在柱塞泵（203）的作用下可在转动螺杆（8）的平滑段上移动。

7.根据权利要求1所述的一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，其特征在于：所述卷绕机构（4）包括两个设置在支撑机架（1）上的驱动短轴（401），以及设置在两个驱动短轴（401）之间的张紧辊筒（402），所述张紧辊筒（402）可绕驱动短轴（401）旋转，所述张紧辊筒（402）上设有若干均匀分布的安装凹槽（403），所述安装凹槽（403）内设有蜡块（404）。

8.根据权利要求7所述的一种聚合物纤维的恒温低压纺丝成形装置，其特征在于：所述卷绕机构（4）还包括收卷辊筒（405），所述支撑机架（1）上在收卷辊筒（405）的两端均设有拱形支板（406），所述收卷辊筒（405）穿过拱形支板（406）连接有驱动电机（6）。

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