CN116084035A - 一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置及控制方法，其中，干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置包括：凝固液箱体，所述凝固液箱体内具有第一空间，所述第一空间用于容纳凝固液，所述凝固液箱体顶部具有第一开口；喷丝头，所述喷丝头设于所述第一开口上方，所述喷丝头靠近所述第一开口侧具有喷丝孔，所述喷丝头用于由所述喷丝孔向所述凝固液内喷射原丝液；驱动组件，所述驱动组件与所述喷丝头连接，用于驱动所述喷丝头沿第一方向往靠近或远离所述第一开口侧移动；所述驱动组件可自动带动所述喷丝头沿所述第一方向运动，进而改变所述喷丝孔与所述凝固液液面间的距离，达到对干喷湿纺工艺要求高度的自动控制。

Description

一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置及控制方法

技术领域

本发明涉及碳纤维技术领域，具体涉及一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置及控制方法。

背景技术

碳纤维原丝的质量决定了碳纤维的质量，碳纤维原丝的纺丝方法目前主流的有湿法纺丝和干喷湿纺两类；湿法纺丝是原丝液从喷丝头喷出直接进入凝固液，该过程中由于碳纤维原丝表层和芯部凝固不一致，在后续牵伸过程中容易形成表层塌陷，纤维内部的孔隙和缺陷增加，导致碳纤维强度降低；干喷湿纺是原丝液从喷丝孔出来不直接进入凝固液，而是先经过一段空气层，由于表层没有接触到水，因此表层和芯部的收缩率一样，产生的缺陷较少，进而可生产出高质量碳纤维。

干喷湿纺工艺中，喷头与凝固液之间空气层高度是关键工艺参数，喷头高度较高时丝束拉伸张力不均匀产生波浪丝，且喷头易断丝，断丝回弹会产生硬头丝或滴料现象；高度过小时易造成喷头局部或整部虹吸现象。

目前干喷湿纺喷头高度调整时是通过手工调整喷头支撑旋钮升降，或通过调整凝固液液面高度来实现喷头与液面的高度差，纺位较多时这样调整费时费力，且高度不均匀，无法精确控制，影响产品质量。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置及控制方法。

第一方面，本发明提供一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，包括：

凝固液箱体，所述凝固液箱体内具有第一空间，所述第一空间用于容纳凝固液，所述凝固液箱体顶部具有第一开口；

喷丝头，所述喷丝头设于所述第一开口上方，所述喷丝头靠近所述第一开口侧具有喷丝孔，所述喷丝头用于由所述喷丝孔向所述凝固液内喷射原丝液；

驱动组件，所述驱动组件与所述喷丝头连接，用于驱动所述喷丝头沿第一方向往靠近或远离所述第一开口侧移动。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述凝固液箱体一侧设有固定支架，所述固定支架的延伸方向为所述第一方向，所述固定支架上设有导轨，所述导轨的延伸方向为所述第一方向，所述导轨上设有与其相配的滑块，所述滑块远离所述导轨侧与所述喷丝头连接；所述驱动组件驱动所述喷丝头沿所述导轨移动。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述凝固液箱体上方设有喷丝头固定件，所述喷丝头固定件靠近所述导轨侧与所述滑块连接，所述喷丝头固定件用于固定所述喷丝头。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述驱动组件包括：

传动杆，所述传动杆的延伸方向为所述第一方向，所述传动杆靠近所述凝固液箱体端与所述滑块连接；

传动筒，所述传动筒套设于所述传动杆外，靠近所述凝固液箱体侧与所述传动杆螺纹连接；

驱动电机，所述驱动电机与所述传动筒远离所述凝固液箱体端连接，所述驱动电机用于驱动所述传动筒转动，使得所述传动杆在所述传动筒内沿所述第一方向移动。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述固定支架上设有磁栅尺，所述磁栅尺用于测量所述喷丝头固定件的高度。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述磁栅尺上连接有位移传感器，所述位移传感器用于识别磁栅尺上所述喷丝头固定件的高度。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述固定支架上沿所述第一方向远离所述凝固液箱体侧设有第一限位组件，所述第一限位组件用于防止所述传动杆上升过高损坏所述驱动组件。

根据本发明实施例提供的技术方案，所述固定支架上沿所述第一方向靠近所述凝固液箱体侧设有第二限位组件，所述第二限位组件用于防止所述喷丝头固定件下降过低浸入到所述凝固液箱体中，所述第一限位组件与所述第二限位组件的间距小于所述导轨的长度。

根据本发明实施例提供的技术方案，还包括屏显组件，所述屏显组件分别与所述驱动电机和所述位移传感器连接，用于设定所述喷丝头的高度，并显示喷丝头的实时高度。

第二方面，本发明提供一种上述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置的控制方法，包括：

S101、确定零点，手动将所述喷丝头固定件贴近所述凝固液箱体内的所述凝固液液面，在所述屏显组件上在线设置所述喷丝头固定件的零点；

S102、通过所述屏显组件设定第一高度，以所述第一高度提升所述喷丝头固定件，安装所述喷丝头；

S103、驱动所述喷丝头向所述凝固液中喷射原丝液；

S104、通过所述屏显组件设定第二高度，以所述第二高度下降所述喷丝头固定件；

S105、通过所述屏显组件设定第三高度，以所述第三高度驱动所述喷丝头固定件移动，所述第三高度小于所述第二高度。

综上所述，本发明提出一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置及控制方法，包括：凝固液箱体，所述凝固液箱体内具有第一空间，所述第一空间用于容纳凝固液，所述凝固液箱体顶部具有第一开口；喷丝头，所述喷丝头设于所述第一开口上方，所述喷丝头靠近所述第一开口侧具有喷丝孔，所述喷丝头用于由所述喷丝孔向所述凝固液内喷射原丝液；驱动组件，所述驱动组件与所述喷丝头连接，用于驱动所述喷丝头沿第一方向往靠近或远离所述第一开口侧移动；所述驱动组件可自动带动所述喷丝头沿所述第一方向运动，进而改变所述喷丝孔与所述凝固液液面间的距离，达到对干喷湿纺工艺要求高度的自动控制。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置的控制方法的流程示意图。

图中所述文字标注表示为：

1、凝固液箱体；2、固定支架；3、导轨；4、滑块；5、喷丝头固定件；6、传动杆；7、第一连接件；8、传动筒；9、驱动电机；10、减速机；11、磁栅尺；12、位移传感器；13、第一限位组件；14、屏显组件；15、第二限位组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

诚如背景技术中提到的，针对现有技术中的问题，本发明提出了一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，如图1所示，包括：

凝固液箱体1，所述凝固液箱体1内具有第一空间，所述第一空间用于容纳凝固液，所述凝固液箱体1顶部具有第一开口；

喷丝头，所述喷丝头设于所述第一开口上方，所述喷丝头靠近所述第一开口侧具有喷丝孔，所述喷丝头用于由所述喷丝孔向所述凝固液内喷射原丝液；

驱动组件，所述驱动组件与所述喷丝头连接，用于驱动所述喷丝头沿第一方向往靠近或远离所述第一开口侧移动；

其中，所述第一方向为竖直方向，所述原丝液从所述喷丝头压出后，先经过一段空气层，然后进入所述凝固液箱体1中的所述凝固液，进而形成碳纤维原丝；所述驱动组件可自动带动所述喷丝头沿所述第一方向运动，进而改变所述喷丝孔与所述凝固液液面间的距离，达到对干喷湿纺工艺要求高度的自动控制。

进一步地，如图1所示，所述凝固液箱体1一侧设有固定支架2，所述固定支架2的延伸方向为所述第一方向，所述固定支架2上设有导轨3，所述导轨3的延伸方向为所述第一方向，所述导轨3上设有与其相配的滑块4，所述滑块4远离所述导轨3侧与所述喷丝头连接；所述驱动组件驱动所述喷丝头沿所述导轨3移动；其中，所述固定支架2为竖直放置的立柱，所述固定支架2设于所述凝固液箱体1的左侧，所述导轨3固定连接在所述固定支架2的右侧，所述喷丝头可在所述驱动组件的带动下在所述导轨3上沿竖直方向运动。

进一步地，如图1所示，所述凝固液箱体1上方设有喷丝头固定件5，所述喷丝头固定件5靠近所述导轨3侧与所述滑块4连接，所述喷丝头固定件5用于固定所述喷丝头；其中，所述喷丝头固定件5设置在所述导轨3的右侧，其左侧与所述滑块4连接，所述喷丝头固定件5底部开设有第一通孔，所述喷丝头架设在所述喷丝头固定件5上，所述喷丝孔贯穿所述第一通孔设置，且所述喷丝孔略突出所述喷丝头固定件5下端表面。

进一步地，如图1所示，所述驱动组件包括：

传动杆6，所述传动杆6的延伸方向为所述第一方向，所述传动杆6靠近所述凝固液箱体1端与所述滑块4连接；其中，所述传动杆6为螺杆，其外侧具有螺纹结构；所述传动杆6下端连接有第一连接件7，所述第一连接件7为平放的L形结构，所述第一连接件7的长边与所述滑块4螺接在一起，所述第一连接件7的短边与所述传动杆6螺接在一起，所述喷丝头固定件5固定在所述第一连接件7短边的下方；

传动筒8，所述传动筒8套设于所述传动杆6外，靠近所述凝固液箱体1侧与所述传动杆6螺纹连接；其中，所述套筒为中空结构，其内部具有第二空间，其内壁具有与所述传动杆6相配的螺纹结构，使所述传动杆6可通过螺纹结构在所述第二空间内上下运动；

驱动电机9，所述驱动电机9与所述传动筒8远离所述凝固液箱体1端连接，所述驱动电机9用于驱动所述传动筒8转动，使得所述传动杆6在所述传动筒8内沿所述第一方向移动；其中，所述驱动电机9架设在所述固定支架2上，所述驱动电机9右侧连接有减速机10，所述减速机10下端连接有所述传动筒8；由于所述传动杆6通过所述第一连接件7与所述滑块4连接在一起，所以当所述传动筒8转动时，所述传动杆6并不随所述传动筒8进行转动，会通过螺纹结构在所述传动筒8内上下运动。

进一步地，如图1所示，所述固定支架2上设有磁栅尺11，所述磁栅尺11用于测量所述喷丝头固定件5的高度；其中，所述磁栅尺11沿竖直方向焊接在所述固定支架2上。

进一步地，如图1所示，所述磁栅尺11上连接有位移传感器12，所述位移传感器12用于识别磁栅尺11上所述喷丝头固定件5的高度；其中，所述位移传感器12与所述第一连接件7的左端相连，所述位移传感器12可在所述磁栅尺11上沿所述第一方向滑动，所述磁栅尺11的不同位置磁场强度不同，根据磁场强度的变化，所述位移传感器12可以获取所述喷丝头固定件5的位置。

进一步地，如图1所示，所述固定支架2上沿所述第一方向远离所述凝固液箱体1侧设有第一限位组件13，所述第一限位组件13用于防止所述传动杆6上升过高损坏所述驱动组件。

进一步地，如图1所示，所述固定支架2上沿所述第一方向靠近所述凝固液箱体1侧设有第二限位组件15，所述第二限位组件15用于防止所述喷丝头固定件5下降过低浸入到所述凝固液箱体1中；其中，所述第一限位组件13与所述第二限位组件15的间距小于所述导轨3的长度。

进一步地，如图1所示，还包括屏显组件14，所述屏显组件14分别与所述驱动电机9和所述位移传感器12连接，用于设定所述喷丝头的高度，并显示喷丝头的实时高度；其中，所述屏显组件14包括可触摸显示屏与控制器，当触摸所述可触摸显示屏进行操作时，信号会传送给所述控制器，所述控制器再把信号反馈给所述位移传感器12，所述位移传感器12识别所述磁栅尺11上的所述喷丝头固定件5的位置后将识别后的信号反馈给所述控制器，所述控制器再将信号传递给所述驱动电机9，所述驱动电机9通过所述传动杆6调节所述喷丝头固定件5的高度，所述位移传感器12再将信号反馈给所述控制器，所述屏显组件14上显示所述喷头固定件的实时高度。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步地，本发明提出一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置的控制方法，如图2所示，包括如下步骤：

S101、确定零点，手动将所述喷丝头固定件5贴近所述凝固液箱体1内的所述凝固液液面，在所述屏显组件14上在线设置所述喷丝头固定件5的零点；

S102、通过所述屏显组件14设定第一高度，以所述第一高度提升所述喷丝头固定件5，安装所述喷丝头；其中，所述第一高度为50-200mm，方便安装所述喷丝头；

S103、驱动所述喷丝头向所述凝固液中喷射原丝液；其中，通过计量泵向所述喷丝头内打入所述原丝液，所述原丝液在重力的作用下进入所述凝固液后形成所述碳纤维原丝；

S104、通过所述屏显组件14设定第二高度，以所述第二高度下降所述喷丝头固定件5；其中，所述第二高度为8-20mm，初步减少所述喷丝头与所述凝固液间的间距，当形成所述碳纤维原丝后通过勾丝装置将所述碳纤维原丝经过导棍导出所述凝固液，进行下一步操作；

S105、通过所述屏显组件14设定第三高度，以所述第三高度驱动所述喷丝头固定件5移动，所述第三高度小于所述第二高度；其中，当导出所述碳纤维原丝后，通过所述屏显组件14自动控制所述喷丝头固定件5至所述第三高度，所述第三高度为2-8mm，为干喷湿纺的工艺高度。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，其特征在于：包括：

凝固液箱体（1），所述凝固液箱体（1）内具有第一空间，所述第一空间用于容纳凝固液，所述凝固液箱体（1）顶部具有第一开口；

喷丝头，所述喷丝头设于所述第一开口上方，所述喷丝头靠近所述第一开口侧具有喷丝孔，所述喷丝头用于由所述喷丝孔向所述凝固液内喷射原丝液；

驱动组件，所述驱动组件与所述喷丝头连接，用于驱动所述喷丝头沿第一方向往靠近或远离所述第一开口侧移动。

2.根据权利要求1所述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，其特征在于：所述凝固液箱体（1）一侧设有固定支架（2），所述固定支架（2）的延伸方向为所述第一方向，所述固定支架（2）上设有导轨（3），所述导轨（3）的延伸方向为所述第一方向，所述导轨（3）上设有与其相配的滑块（4），所述滑块（4）远离所述导轨（3）侧与所述喷丝头连接；所述驱动组件驱动所述喷丝头沿所述导轨（3）移动。

3.根据权利要求2所述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，其特征在于：所述凝固液箱体（1）上方设有喷丝头固定件（5），所述喷丝头固定件（5）靠近所述导轨（3）侧与所述滑块（4）连接，所述喷丝头固定件（5）用于固定所述喷丝头。

4.根据权利要求3所述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，其特征在于：所述驱动组件包括：

传动杆（6），所述传动杆（6）的延伸方向为所述第一方向，所述传动杆（6）靠近所述凝固液箱体（1）端与所述滑块（4）连接；

传动筒（8），所述传动筒（8）套设于所述传动杆（6）外，靠近所述凝固液箱体（1）侧与所述传动杆（6）螺纹连接；

驱动电机（9），所述驱动电机（9）与所述传动筒（8）远离所述凝固液箱体（1）端连接，所述驱动电机（9）用于驱动所述传动筒（8）转动，使得所述传动杆（6）在所述传动筒（8）内沿所述第一方向移动。

5.根据权利要求4所述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，其特征在于：所述固定支架（2）上设有磁栅尺（11），所述磁栅尺（11）用于测量所述喷丝头固定件（5）的高度。

6.根据权利要求5所述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，其特征在于：所述磁栅尺（11）上连接有位移传感器（12），所述位移传感器（12）用于识别磁栅尺（11）上所述喷丝头固定件（5）的高度。

7.根据权利要求4所述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，其特征在于：所述固定支架（2）上沿所述第一方向远离所述凝固液箱体（1）侧设有第一限位组件（13），所述第一限位组件（13）用于防止所述传动杆（6）上升过高损坏所述驱动组件。

8.根据权利要求7所述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，其特征在于：所述固定支架（2）上沿所述第一方向靠近所述凝固液箱体（1）侧设有第二限位组件（15），所述第二限位组件（15）用于防止所述喷丝头固定件（5）下降过低浸入到所述凝固液箱体（1）中，所述第一限位组件（13）与所述第二限位组件（15）的间距小于所述导轨（3）的长度。

9.根据权利要求6所述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置，其特征在于：还包括屏显组件（14），所述屏显组件（14）分别与所述驱动电机（9）和所述位移传感器（12）连接，用于设定所述喷丝头的高度，并显示喷丝头的实时高度。

10.一种如权利要求9所述的干喷湿纺喷丝头高度自动调整装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S101、确定零点，手动将所述喷丝头固定件（5）贴近所述凝固液箱体（1）内的所述凝固液液面，在所述屏显组件（14）上在线设置所述喷丝头固定件（5）的零点；

S102、通过所述屏显组件（14）设定第一高度，以所述第一高度提升所述喷丝头固定件（5），安装所述喷丝头；

S103、驱动所述喷丝头向所述凝固液中喷射原丝液；

S104、通过所述屏显组件（14）设定第二高度，以所述第二高度下降所述喷丝头固定件（5）；

S105、通过所述屏显组件（14）设定第三高度，以所述第三高度驱动所述喷丝头固定件（5）移动，所述第三高度小于所述第二高度。

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