CN116876086B - 一种闪蒸纺丝管路系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种闪蒸纺丝管路系统，涉及闪蒸纺丝的技术领域，包括本体，本体具有流道，本体包括第一结构体和第二结构体，第一结构体和第二结构体插接，第一结构体的流道直径与第二结构体的流道直径不相等，第一结构体中流道流体的雷诺数与第一结构体中流道流体的雷诺数大致相同；多个喷头，多个喷头中的部分喷头设置在第一结构体，多个喷头中的其他部分喷头设置在第二结构体，多个喷头均与本体的流道连通，多个喷头与流道连通处的每个压力大致相同；多个喷头中的每个喷头包括：喷嘴本体具有进料口、喷丝口以及连通进料口和喷丝口的通道；沿进料口指向喷丝口的方向，通道的直径不变，喷丝口向外延伸形成有直径逐渐增大的扩展段。

Description

一种闪蒸纺丝管路系统

技术领域

本发明实施例涉及闪蒸纺丝的技术领域，尤其涉及一种闪蒸纺丝管路系统。

背景技术

闪蒸纺丝具有高效、快速和灵活的特点，可以生产出细丝、微纤维等高性能纤维。它在纺织、过滤、医疗、电子等领域有广泛的应用。

在闪蒸纺丝工艺是将高分子聚合物溶液通过进料系统和闪蒸系统的方式制备纤维的工艺。在这个过程中，进料系统主要负责将高分子聚合物溶液加热、混合和压缩。

闪蒸纺丝是一种纺丝工艺，它使用高速气流将熔融的聚合物喷射到冷却室中，使其迅速凝固并形成纤维。在将熔融的聚合物喷射到冷却室的过程中，如果熔融的聚合物在管路或是喷头的运行过程中，聚合物流动的不同参数对纺丝的效果有不同的影响。

发明内容

本发明实施例提供了一种闪蒸纺丝管路系统，使得从喷头喷出的纺丝不易断，进而使得生产的整个产品均匀性更好。

本发明实施例提供的一种闪蒸纺丝管路系统，包括：

本体，所述本体具有流道，所述本体包括第一结构体和第二结构体，所述第一结构体和所述第二结构体插接，所述第一结构体的流道直径与所述第二结构体的流道直径不相等，所述第一结构体中流道流体的雷诺数与所述第一结构体中流道流体的雷诺数大致相同；

多个喷头，所述多个喷头中的部分喷头设置在所述第一结构体，所述多个喷头中的其他部分喷头设置在所述第二结构体，所述多个喷头均与所述本体的流道连通，所述多个喷头与所述流道连通处的每个压力大致相同；

所述多个喷头中的每个喷头包括：喷嘴本体，所述喷嘴本体具有进料口、喷丝口以及连通所述进料口和所述喷丝口的通道；沿所述进料口指向所述喷丝口的方向，所述通道的直径不变，所述喷丝口向外延伸形成有直径逐渐增大的扩展段，所述扩展段满足以下条件：d7/d6=7-8，d6为靠近所述喷丝口处的直径，d7为所述扩展段远离所述喷丝口处的直径；所述通道的长度与所述扩展段的长度满足以下条件：L7/L6=6-7。

本发明实施例提供的一种闪蒸纺丝管路系统，包括具有流道的本体，本体包括第一结构体和第二结构体，为了方便安装，第一结构体和第二结构体插接，纺丝液进入本体中，在本体的流道的流动过程中，随着流动路径的增加变长，压降逐渐降低，并且沿在流道的长度方向上，用于喷射纺丝液的喷头设置在本体上，为了保证每个喷头喷出的纺丝品质相同，即粗细和长度尽可能一致，并且纺丝不易断，则尽可能保证每个喷头与本体连接的位置处的压力尽可能相同，为了保证每个喷头与本体连接的不同位置处的压力尽可能相同，则改变本体流道的雷诺数，即尽可能保证第一结构体中的流道流体的雷诺数和第二结构体中的流道流体的雷诺数大致相同，雷诺数与流体速度和流道的直径等指标相关，所以第一结构体和第二结构体的直径不相等，沿纺丝液在流道中的流通方向，在流道的不同位置的纺丝液的雷诺数都大致相同，以保证从多个喷头中喷出的纺丝不易断，并且使用该纺丝生产的整个产品的均匀性更好，也就是，产品的厚度均相同；为方便理解，这里的流体是指纺丝液。

另外，为了进一步的保证从喷头喷出的纺丝不易断，则对喷头的结构做出进一步的改进，也就是在纺丝液从喷头的进料口至喷丝口喷出的过程中，为了对纺丝液流经通道的过程起到加压的作用，通道的长度与扩展段的长度满足以下条件：L7/L6=6-7，这样的设计可以有效提高纺丝液喷出的压力，并且为了避免纺丝液从喷丝口喷出时发生闪蒸过于剧烈，而导致纺丝品质差的问题，则将扩展段的参数进行以下限制，即满足以下条件：d7/d6=7-8，使得纺丝液从喷丝口喷出时具有一定梯度，使得从喷丝口喷出的纺丝液更加柔和，其闪蒸形成的纺丝形成的产品均匀性和一致性更好。

可选地，沿流体的流动方向，所述第一结构体分为第一区段、第二区段和第三区段，所述第一区段的流道直径为d1，所述第二区段的流道直径为d2，所述第三区段的流道直径为d3，其中d1＞d2＞d3；沿流体的流动方向，所述第一区段的长度为L1，所述第二区段的长度为L2，所述第三区段的长度为L3，其中L1＜L2＜L3；

所述第一区段中的流道流体的雷诺数、所述第二区段中的流道流体的雷诺数以及所述第三区段中的流道流体的雷诺数均大致相同。

可选地，所述第一区段和所述第二区段通过第一过渡段连接，所述第二区段与所述第三区段通过第二过渡段连接，所述第一过渡段的倾斜角度与所述第二过渡段的倾斜角度相同。

可选地，所述第一过渡段与所述第一区段的连接面为弧形面，所述第一过渡段与所述第二区段的连接面为弧形面。

可选地，所述第二过渡段与所述第二区段的连接面为弧形面，所述第二过渡段与所述第三区段的连接面为弧形面。

可选地，所述第二结构体与所述第三区段插接，所述第二结构体的流道直径小于所述第三区段的流道直径。

可选地，所述第二结构体中流道流体的雷诺数与所述第三区段中流道流体的雷诺数大致相同。

可选地，所述扩展段形成有散射面，沿所述进料口指向所述喷丝口的方向，所述散射面的开口逐渐变大。

可选地，所述散射面的横截面积的形成的两个侧壁形成的角度为α，α的范围为70°-80°。

可选地，所述散射面为弧形面，所述散射面沿背离所述进料口的轴心线方向凸出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的闪蒸纺丝管路系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的本体的剖视图；

图3为本发明实施例提供的第一结构体的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二结构体的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的喷头的结构示意图一；

图6为本发明实施例提供的喷头的结构示意图二。

附图标记：1-本体；11-流道；12-第一结构体；121-第一区段；122-第二区段；123-第三区段；124-第一过渡段；125-第二过渡段；13-第二结构体；131-第五区段；132-第六区段；133-第三过渡段；2-喷头；21-进料口；22-喷丝口；23-通道；24-散射面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图5所示，本发明实施例提供的一种闪蒸纺丝管路系统，包括：

本体1，本体1具有流道11，本体1包括第一结构体12和第二结构体13，第一结构体12和第二结构体13插接，第一结构体12的流道11直径与第二结构体13的流道11直径不相等，第一结构体12中流道11流体的雷诺数与第一结构体12中流道11流体的雷诺数大致相同；

多个喷头2，多个喷头2中的部分喷头2设置在第一结构体12，多个喷头2中的其他部分喷头2设置在第二结构体13，多个喷头2均与本体1的流道11连通，多个喷头2与流道11连通处的每个压力大致相同；

多个喷头2中的每个喷头2包括：喷嘴本体1，喷嘴本体1具有进料口21、喷丝口22以及连通进料口21和喷丝口22的通道23；沿进料口21指向喷丝口22的方向，通道23的直径不变，喷丝口22向外延伸形成有直径逐渐增大的扩展段，扩展段满足以下条件：d7/d6=7-8，d6为靠近喷丝口22处的直径，d7为扩展段远离喷丝口22处的直径；通道23的长度与扩展段的长度满足以下条件：L7/L6=6-7。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种闪蒸纺丝管路系统，包括具有流道11的本体1，本体1包括第一结构体12和第二结构体13，为了方便安装，第一结构体12和第二结构体13插接，纺丝液进入本体1中，在本体1的流道11的流动过程中，随着流动路径的增加变长，压降逐渐降低，并且沿在流道11的长度方向上，用于喷射纺丝液的喷头2设置在本体1上，为了保证每个喷头2喷出的纺丝品质相同，即粗细和长度尽可能一致，并且纺丝不易断，则尽可能保证每个喷头2与本体1连接的位置处的压力尽可能相同，压力大致相同是指多个位置的压力在数量级上接近或相似，可能存在一些细微的差异。压力是描述物质或系统中分子或粒子之间相互作用力的物理量，是每单位面积上的力的大小。当两个不同位置的压力大致相同时，可以表示它们的压强（单位面积上的压力）相似，可能表示它们处于相似的力学环境或具有类似的物态。虽然可能存在一些差异或细微的不同，但总体上它们的压力可以归为同一范围。为了保证每个喷头2与本体1连接的不同位置处的压力尽可能相同，则改变本体1流道11的雷诺数，即尽可能保证第一结构体12中的流道11流体的雷诺数和第二结构体13中的流道11流体的雷诺数大致相同，雷诺数与流体速度和流道11的直径等指标相关，所以第一结构体12和第二结构体13的直径不相等，沿纺丝液在流道11中的流通方向，在流道11的不同位置的纺丝液的雷诺数都大致相同，以保证从多个喷头2中喷出的纺丝不易断，并且使用该纺丝生产的整个产品的均匀性更好，也就是，产品的厚度均相同；为方便理解，这里的流体是指纺丝液。关于雷诺数一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，Re=ρvd/μ；v为流体的流速，ρ为密度，μ为黏性系数，d为特征长度，例如流体流过圆形管道，则d为管道的当量直径。可以理解的是，第一结构体12中流道11流体的雷诺数与第一结构体12中流道11流体的雷诺数大致相同中的流道11中的雷诺数相似，在本体1的流道11中雷诺数相似，对于闪蒸纺丝来说有助于提高可靠性，从而更好地保证在本体1的流道11中的流速的一致性。雷诺数大致相同指的是多个喷头的不同位置的雷诺数相近或相似。雷诺数是用来描述流体中惯性力与粘性力相比的一个无量纲参数，可以表示流体流动的特征。当两个流体的雷诺数大致相同时，它们的流动特征在某种程度上是相似的，可能具有类似的流态、湍流特性或其他流动性质。虽然可能存在一些差异或细微的不同，但总体上它们可以归为同一类别。

另外，为了进一步的保证从喷头2喷出的纺丝不易断，则对喷头2的结构做出进一步的改进，也就是在纺丝液从喷头2的进料口21至喷丝口22喷出的过程中，为了对纺丝液流经通道23的过程起到加压的作用，通道23的长度与扩展段的长度满足以下条件：L7/L6=6-7，例如，L7/L6=6，L7/L6=6.5或是L7/L6=7；这样的设计可以有效提高纺丝液喷出的压力，并且为了避免纺丝液从喷丝口22喷出时发生闪蒸过于剧烈，而导致纺丝品质差的问题，则将扩展段的参数进行以下限制，即满足以下条件：d7/d6=7-8，例如，d7/d6=7，d7/d6=7.5，或是d7/d6=8，使得纺丝液从喷丝口22喷出时具有一定梯度，使得从喷丝口22喷出的纺丝液更加柔和，其闪蒸形成的纺丝形成的产品均匀性和一致性更好。

继续参考图1，图1中的箭头代表纺丝液的流动方向，由左到右在本体1的流道11中的流动过程中，纺丝液的压力逐渐变小，为了保证纺丝液从每个喷头2中喷出的纺丝压力接近，则将本体1中的第一结构体12和第二结构体13进行改进。同时，一并参考图2，为了方便根据需要设置不同长度的闪蒸纺丝管路，这里的第一结构体12和第二结构体13为插接，由于第一结构体12的直径和第二结构体13的直径不相同；当第一结构体12的直径大于第二结构体13的直径时，则在第一结构体12的壳体上设置有凹槽，第二结构体13插入该凹槽中；当第一结构体12的直径小于第二结构体13的直径时，则在第二结构体13的壳体上设置有凹槽，第一结构体12插入该凹槽中。该凹槽为环形凹槽，即为环绕壳体整圈，这样的设置方式有效增加了第一结构体12和第二结构体13的接触面积，进而增加了两者的稳定性，保证了第一结构体12和第二结构体13两者连接的稳定性。

如图3所示，沿流体的流动方向，第一结构体12分为第一区段121、第二区段122和第三区段123，第一区段121的流道11直径为d1，第二区段122的流道11直径为d2，第三区段123的流道11直径为d3，其中d1＞d2＞d3；沿流体的流动方向，第一区段121的长度为L1，第二区段122的长度为L2，第三区段123的长度为L3，其中L1＜L2＜L3；第一区段121中的流道11流体的雷诺数、第二区段122中的流道11流体的雷诺数以及第三区段123中的流道11流体的雷诺数均大致相同。由于第一结构体12中的不同区段的流速不同，由于能量损失可知，由第一区段121、第二区段122至第三区段123方向上，流速依次减慢，根据雷诺数的公式可知，在第一区段121、第二区段122和第三区段123流速逐渐变慢的过程中，想要保证不同区段的雷诺数大致相同，则需要逐渐减小不同区段的直径，从而使得在流道11中流通的纺丝液的流通更加平稳。

由于纺丝液在流道11的流动过程，由于第一区段121流经至第二区段122的过程中，发生有径缩，在管道径缩处，流体流动会发生变化，形成涡旋和振荡。这会导致流体的流动不稳定，增加了流体的阻力和能量损失，因此为了减小流体的能量损失，则第一区段121和第二区段122通过第一过渡段124连接，第二区段122与第三区段123通过第二过渡段125连接，第一过渡段124的倾斜角度与第二过渡段125的倾斜角度相同。并且第一过渡段124与第一区段121的连接面为弧形面，第一过渡段124与第二区段122的连接面为弧形面。第二过渡段125与第二区段122的连接面为弧形面，第二过渡段125与第三区段123的连接面为弧形面。在第一区段121和第二区段122之间，以及第二区段122和第三区段123之间这样的设计，可以有效的避免在两个区段的连接处产生涡流，涡流在流体流动中可能会产生一些不好的影响，包括：增加能量损失，涡流会导致流体的能量损失增加，因为涡流会增加流体的摩擦阻力和流动阻力。增加压力损失，涡流会导致流体的压力损失增加，因为涡流会增加流体的摩擦阻力和流动阻力。增加噪音和振动，涡流会产生噪音和振动，这可能会对设备和管道结构造成损坏，并对周围环境和人员造成干扰和危害。影响流体的稳定性，涡流会导致流体的流动不稳定，可能会引起流体的剧烈振荡和涡旋形成，从而影响流体的稳定性和流动性能。

如图4所示，第二结构体13与第三区段123插接，第二结构体13的流道11直径小于第三区段123的流道11直径。当然第二结构体13也可以包括第五区段131和第六区段132，以图4为例，如果第二结构体13包括第五区段131和第六区段132，则这里第二结构体13的第五区段131与第一结构体12的第三区段123插接。第五区段131的流道11直径为d4，第六区段132的流道11直径为d5，d4＞d5,；第五区段131的流道11长度为L4，第六区段132的流道11长度为L5，L4＜L5。同样，第五区段131和第六区段132之间通过第三过渡段133连接，过渡段与区段之间的连接面为弧形面，由于第五区段131流经至第六区段132的过程中，发生有径缩，在管道径缩处，流体流动会发生变化，形成涡旋和振荡。这会导致流体的流动不稳定，增加了流体的阻力和能量损失，因此为了减小流体的能量损失，则第五区段131和第六区段132之间通过第三过渡段133连接，并且，第五区段131和第三过渡段133通过弧形面连接，第三过渡段133与第六区段132通过弧形面连接。

同样，为了保证流体流动的稳定性，第二结构体13中流道11流体的雷诺数与第三区段123中流道11流体的雷诺数大致相同。

如图5和图6所示，沿进料口21指向喷丝口22的方向，散射面24的开口逐渐变大。

散射面24的横截面积的形成的两个侧壁形成的角度为α，α的范围为70°-80°，α可以为70°、71°、72°、73°、74°、75°、76°、77°、78°、79°或是80°。

为了使得纺丝液在从喷丝口22喷出的过程中骤变不会产生大的梯度，也就是喷出的纺丝更加平稳，散射面24为弧形面，散射面24沿背离进料口21的轴心线方向凸出。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种闪蒸纺丝管路系统，其特征在于，包括：

本体，所述本体具有流道，所述本体包括第一结构体和第二结构体，所述第一结构体和所述第二结构体插接，所述第一结构体的流道直径与所述第二结构体的流道直径不相等，所述第一结构体中流道流体的雷诺数与所述第一结构体中流道流体的雷诺数大致相同；

多个喷头，所述多个喷头中的部分喷头设置在所述第一结构体，所述多个喷头中的其他部分喷头设置在所述第二结构体，所述多个喷头均与所述本体的流道连通，所述多个喷头与所述流道连通处的每个压力大致相同；

所述多个喷头中的每个喷头包括：喷嘴本体，所述喷嘴本体具有进料口、喷丝口以及连通所述进料口和所述喷丝口的通道；沿所述进料口指向所述喷丝口的方向，所述通道的直径不变，所述喷丝口向外延伸形成有直径逐渐增大的扩展段，所述扩展段满足以下条件：d7/d6=7-8，d6为靠近所述喷丝口处的直径，d7为所述扩展段远离所述喷丝口处的直径；所述通道的长度与所述扩展段的长度满足以下条件：L7/L6=6-7；

所述扩展段形成有散射面，沿所述进料口指向所述喷丝口的方向，所述散射面的开口逐渐变大；

所述散射面的横截面积的形成的两个侧壁形成的角度为α，α的范围为70°-80°；

或者，所述散射面为弧形面，所述散射面沿背离所述进料口的轴心线方向凸出。

2.如权利要求1所述的闪蒸纺丝管路系统，其特征在于，沿流体的流动方向，所述第一结构体分为第一区段、第二区段和第三区段，所述第一区段的流道直径为d1，所述第二区段的流道直径为d2，所述第三区段的流道直径为d3，其中d1＞d2＞d3；沿流体的流动方向，所述第一区段的长度为L1，所述第二区段的长度为L2，所述第三区段的长度为L3，其中L1＜L2＜L3；

所述第一区段中的流道流体的雷诺数、所述第二区段中的流道流体的雷诺数以及所述第三区段中的流道流体的雷诺数均大致相同。

3.如权利要求2所述的闪蒸纺丝管路系统，其特征在于，所述第一区段和所述第二区段通过第一过渡段连接，所述第二区段与所述第三区段通过第二过渡段连接，所述第一过渡段的倾斜角度与所述第二过渡段的倾斜角度相同。

4.如权利要求3所述的闪蒸纺丝管路系统，其特征在于，所述第一过渡段与所述第一区段的连接面为弧形面，所述第一过渡段与所述第二区段的连接面为弧形面。

5.如权利要求4所述的闪蒸纺丝管路系统，其特征在于，所述第二过渡段与所述第二区段的连接面为弧形面，所述第二过渡段与所述第三区段的连接面为弧形面。

6.如权利要求2-5任一项所述的闪蒸纺丝管路系统，其特征在于，所述第二结构体与所述第三区段插接，所述第二结构体的流道直径小于所述第三区段的流道直径。

7.如权利要求6所述的闪蒸纺丝管路系统，其特征在于，所述第二结构体中流道流体的雷诺数与所述第三区段中流道流体的雷诺数大致相同。