CN117026397B - 一种纺丝冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纺丝冷却技术领域，具体涉及一种纺丝冷却装置，纺丝冷却装置包括机架、雾化机构和壳体，机架上设置有水箱，水箱内容纳有温度恒定的水，雾化机构能够接收来自水箱的水并将其雾化，纺丝从壳体的内圆周内部穿过，壳体的外圆周上设置有连通其内周壁的进气口，进气口能够接收来自雾化机构雾化的水雾，壳体的侧壁内设置有导流腔室，导流腔室设置在进气口的上方，导流腔室靠近进气口的一端通过吸气口与壳体的内圆周连通，导流腔室远离进气口的一端通过出气口与壳体的内圆周连通，导流腔室内设置有风扇，风扇用以提供部分水雾从吸气口进入、从出气口排出的驱动力。通过设置风扇，提高了水雾的利用率，减少了纺丝内外部的冷却效果的差距。

Description

一种纺丝冷却装置

技术领域

本发明涉及纺丝冷却技术领域，特别是涉及一种纺丝冷却装置。

背景技术

在熔融纺丝过程中，切片粒子经过干燥除湿后，在螺杆挤压机中加热熔融形成高聚物熔体，然后通过熔体计量泵计量，从纺丝组件的喷丝小孔挤出。对于生产不同品种，一个组件喷丝板的孔数一般在10～500孔。从喷丝孔挤出的熔体细流要通过在冷却环境里与流动的冷却介质进行热交换，使其在尽可能短的时间内由熔融流动状态冷却固化成为固态丝条。固化后的丝条经牵伸、定型、卷绕(或切断)成为最终产品。

在熔融纺丝的生产过程中，为提高纺丝的冷却效率，常使用化纤纺丝冷却系统对其进行冷却，如公告号为CN106367822B的中国专利公开了一种化纤纺丝冷却系统及其应用，化纤纺丝冷却系统包括制冷装置、雾化装置和环吹装置，冷却系统将水雾冷却技术应用到化纤纺丝冷却中，结合了水冷冷却效率高和外环吹风装置冷却均匀的优点；通过环吹冷却装置结构的精细设计，使冷却更加有效又不过于激烈，冷却效率更高。

实际应用过程中，上述冷却系统中的水雾的流动方向较为单一，水雾的利用率不高，对于纺丝内外部的冷却效果有一定的差距。

发明内容

申请人发现现有的纺丝冷却系统中的水雾的流动方向较为单一，水雾的利用率不高，对于纺丝内外部的冷却效果有一定的差距；且部分与纺丝发生换热后的水雾所产生的蒸气流出会改变工作环境温度，不对其进行回收的话，蒸气会干扰纺丝的冷却。

基于此，有必要针对目前的冷却系统中所存在的水雾的流动方向单一、水雾利用率不高的问题，提供一种纺丝冷却装置。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种纺丝冷却装置，用以冷却纺丝，所述纺丝冷却装置包括：

机架，所述机架上设置有水箱，所述水箱内容纳有温度恒定的水；

雾化机构，所述雾化机构设置在所述机架上，所述雾化机构能够接收来自所述水箱的水并将其雾化；

壳体，所述壳体设置在所述机架上，所述壳体具有外圆周和内圆周，所述纺丝从所述壳体的内圆周内部穿过；所述壳体的外圆周上设置有连通其内周壁的进气口，所述进气口能够接收来自所述雾化机构雾化的水雾并将水雾送入所述壳体的内圆周；所述壳体的侧壁内设置有导流腔室，所述导流腔室设置在所述进气口的上方，所述导流腔室靠近所述进气口的一端通过吸气口与所述壳体的内圆周连通，所述导流腔室远离所述进气口的一端通过出气口与所述壳体的内圆周连通；

所述导流腔室内设置有循环组件，所述循环组件包括风扇，所述风扇用以将所述壳体内部的至少部分水雾从所述吸气口吸入、从所述出气口排出。

进一步地，所述纺丝沿所述壳体的轴线方向自上而下地运动。

进一步地，所述循环组件还包括冷却器，所述冷却器设置在所述出气口的下方，所述冷却器用以冷却从所述吸气口吸入的部分所述水雾。

进一步地，所述导流腔室和所述循环组件的数量均为多组，且沿所述壳体的轴线方向，自下而上地设置。

进一步地，沿所述壳体的轴线方向，自下而上地，所述风扇的转速降低。

进一步地，沿所述壳体的轴线方向，自下而上地，所述冷却器的制冷能力升高。

进一步地，沿所述壳体的轴线方向，自下而上地，所述冷却器内的冷却液的流动速度升高。

进一步地，在所述壳体的圆周方向上，所述进气口、所述吸气口和所述出气口的数量均为多个。

进一步地，所述进气口处设置有隔板，所述隔板上均匀地设置有多个圆孔。

进一步地，所述进气口处设置有抽风器，所述抽风器能够使得所述水雾以恒定的速度进入所述壳体内。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种纺丝冷却装置包括机架、雾化机构和壳体，机架上设置有水箱，水箱内容纳有温度恒定的水，雾化机构能够接收来自水箱的水并将其雾化，纺丝从壳体的内圆周内部穿过，壳体的外圆周上设置有连通其内周壁的进气口，进气口能够接收来自雾化机构雾化的水雾，壳体的侧壁内设置有导流腔室，导流腔室设置在进气口的上方，导流腔室靠近进气口的一端通过吸气口与壳体的内圆周连通，导流腔室远离进气口的一端通过出气口与壳体的内圆周连通，导流腔室内设置有循环组件，循环组件包括风扇，风扇用以提供部分水雾从吸气口进入、从出气口排出的驱动力。通过设置风扇，提高了水雾的利用率，减少了纺丝内外部的冷却效果的差距。

进一步的，通过设置纺丝沿壳体的轴线方向自上而下地运动，增强了纺丝和水雾的换热效果，提高了纺丝的冷却效果。

进一步的，通过设置冷却器对蒸气进行降温，使得部分蒸气被回收利用，减少了蒸气对纺丝冷却效果的影响。

进一步的，通过设置多组的导流腔室和循环组件，进一步提高了水雾的利用率和对蒸气的回收利用。

进一步的，通过设置壳体的轴线方向，自下而上地，风扇的转速降低，避免了水雾流动速度过快导致的柔软的纺丝的断裂或缠绕。

进一步的，通过设置壳体的轴线方向，自下而上地，冷却器的制冷能力升高，使得在保持第三腔室内温度恒定的同时保证进来的蒸气都能被冷却下来。

进一步的，通过设置在壳体的圆周方向上，进气口、吸气口和出气口的数量为多个，进一步提高了水雾的利用率和对蒸气的回收利用。

进一步的，通过在进气口处设置抽风器，使得水雾能够以恒定的速度进入壳体内，提高了水雾冷却纺丝时的稳定性。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的纺丝冷却装置冷却纺丝时的立体结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的纺丝冷却装置冷却纺丝时的剖视结构示意图；

图3为图2所示的纺丝冷却装置冷却纺丝时的A处局部放大结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的纺丝冷却装置的壳体的立体剖视结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的纺丝冷却装置的风扇的立体结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的纺丝冷却装置的冷却器的立体结构示意图；

图7为图6所示的纺丝冷却装置的冷却器的B处局部放大结构示意图。

其中：

100、挤出机构；

200、壳体；201、进气口；202、第一腔室；203、隔板；204、第二腔室；205、排气口；2051、出气口；206、吸气口；207、限位环槽；208、第三腔室；210、循环组件；211、吸水绵；212、冷却器；2121、安装环；2122、换热片；2123、流通管；2124、进水口；2125、出水口；213、风扇；2131、支撑环；2132、扇叶；

300、纺丝。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图7所示，本发明一实施例提供的纺丝冷却装置用以冷却纺丝300，在本实施例中，纺丝冷却装置包括机架、水箱、挤出机构100、制冷机构、雾化机构和壳体200，挤出机构100、水箱、制冷机构、雾化机构和壳体200均设置在机架上；壳体200包括外圆周和内圆周；挤出机构100位于壳体200的正上方，挤出机构100用以挤出纺丝300，纺丝300从壳体200的内圆周内部穿过；制冷机构用以将水箱内的水的温度控制在设定值；水箱与水泵的输入端连通，水泵的输出端与雾化机构的输入端连通，雾化机构能够接收来自水箱的水并将其雾化，雾化机构的输出端与壳体200连通。

可以理解的是，制冷机构可以采用现有的制冷机。

可以理解的是，雾化机构可以采用超声波雾化器，超声波雾化器通过超声波作用使水成为烟雾状的水雾。

壳体200的外圆周靠下位置设置有进气口201，进气口201用以接收来自雾化机构雾化的水雾；壳体200的内圆周上设置有吸气口206、排气口205和出气口2051，吸气口206位于排气口205的上方，出气口2051位于吸气口206的上方；壳体200的侧壁内靠下位置设置有第一腔室202，第一腔室202一端与进气口201连通，另一端与排气口205连通；壳体200的侧壁内设置有导流腔室，导流腔室包括第三腔室208，第三腔室208一端与吸气口206连通，另一端与出气口2051连通。

壳体200的第三腔室208内设置有限位环槽207和循环组件210，限位环槽207位于吸气口206和出气口2051之间；循环组件210包括风扇213，风扇213能够转动地安装在限位环槽207处，风扇213转动能够使得部分水雾从吸气口206进入、从出气口2051排出。

具体地，风扇213包括支撑环2131和扇叶2132，扇叶2132的数量为多个，多个扇叶2132沿同一圆周方向均匀的排布在支撑环2131上。

可以理解的是，为提供风扇213转动的驱动力，可以在支撑环2131的圆周上设置有第一齿轮；在壳体200内设置有驱动电机，驱动电机的电机轴上固定套接有第二齿轮，第二齿轮和第一齿轮啮合，驱动电机通过齿轮啮合带动风扇213转动。

水雾通过进气口201进入到第一腔室202内，再从第一腔室202内通过排气口205排出与纺丝300进行第一次热交换，产生部分蒸气；蒸气带动水雾沿着壳体200的轴线方向上升，当蒸气和水雾来到吸气口206时，在风扇213的带动下，部分蒸气和部分水雾通过吸气口206进入到第三腔室208内同时与纺丝300进行第二次热交换；部分蒸气和部分水雾从出气口2051排出与纺丝300进行第三次热交换。

通过设置风扇213，改变了水雾的流动轨迹，提高了水雾在纺丝300的各个位置的流动性，使得水雾的利用率得到提高，减少了纺丝300内外部的冷却效果的差距。

在一些实施例中，挤出机构100将纺丝300沿壳体200的轴线方向自上而下地挤出；水雾的流动方向为沿壳体200的轴线方向自下而上地运动，即水雾的流动方向和纺丝300的移动方向相反，使得水雾更容易覆盖在整个纺丝300的表面上，从而实现更大的接触面积，从而增强了纺丝300和水雾的换热效果；同时，水雾的流速也会因相反方向的运动而增强，进一步提高了纺丝300的冷却效果。

在一些实施例中，循环组件210还包括冷却器212，冷却器212位于出气口2051的下方，冷却器212用以冷却从吸气口206吸入的部分水雾和部分蒸气。

在优选的实施例中，冷却器212位于吸气口206和风扇213之间，从而避免高温的蒸气直接冲击在风扇213的扇叶2132上，进而对风扇213的扇叶2132造成破坏。

具体地，冷却器212包括安装环2121、换热片2122和流通管2123，换热片2122的数量为多个，多个换热片2122沿同一圆周方向均匀的排布在安装环2121上；流通管2123的数量为多个，多个流通管2123沿竖直方向平行设置，流通管2123沿安装环2121的径向向远离安装环2121的圆心的方向盘旋在安装环2121上，流通管2123穿过多个换热片2122；流通管2123的进水口2124位于安装环2121的内部，流通管2123的出水口2125位于安装环2121的外部；冷却液从进水口2124进入到流通管2123中，从出水口2125流出。

进一步地，流通管2123的数量可以设置为三个，三个流通管2123沿竖直方向平行设置。

可以理解的是，冷却液可以包括制冷剂或水。

水雾通过进气口201进入到第一腔室202内，再从第一腔室202内通过排气口205排出与纺丝300进行第一次热交换，产生部分蒸气；蒸气带动水雾沿着壳体200的轴线方向上升，当蒸气和水雾来到吸气口206时，在风扇213的带动下，部分蒸气和部分水雾通过吸气口206进入到第三腔室208内同时与纺丝300进行第二次热交换，经冷却器212冷却后，从出气口2051排出与纺丝300进行第三次热交换。

通过设置冷却器212对蒸气进行降温，使得部分蒸气被回收利用，减少了蒸气对纺丝300冷却效果的影响。

在其他实施例中，循环组件210还包括吸水绵211，吸水绵211设置在吸气口206的下方，吸水绵211用以吸收经冷却器212后液化的水。

可以理解的是，吸水绵211可以采用海绵。

可以理解的是，可通过管道将吸水绵211中的水运输至水箱。

在进一步的实施例中，吸气口206、出气口2051、第一腔室202、第三腔室208和循环组件210的数量均为多组，且沿壳体200的轴线方向，自下而上地设置；通过设置多组的吸气口206、出气口2051、第一腔室202、第三腔室208和循环组件210，使得水雾能够与纺丝300进行多次热交换，从而提高水雾的利用率，同时对蒸气进行多次回收，减少了蒸气对纺丝300冷却效果的影响。

在优选的实施例中，吸气口206、排气口205、出气口2051、第一腔室202、第三腔室208和循环组件210的数量均为三组，且沿壳体200的轴线方向，自下而上地设置；通过这样的设置使得水雾能够与纺丝300进行七次热交换，从而提高水雾的利用率，同时对蒸气进行三次回收，减少了蒸气对纺丝300冷却效果的影响。

在进一步的实施例中，当循环组件210的数量为多组时，沿壳体200的轴线方向，自下而上地，设置风扇213的转速逐渐降低；在壳体200内，自下而上地，水雾量越来越少，蒸气量越来越多，纺丝300的温度越来越高，纺丝300的温度越高则纺丝300越容易断裂；通过设置风扇213的转速越往上越慢，避免了水雾流动速度过快导致的柔软的纺丝300的断裂或缠绕。

在进一步的实施例中，当循环组件210的数量为多组时，沿壳体200的轴线方向，自下而上地，设置冷却器212的制冷能力逐渐升高；在壳体200内，自下而上地，水雾量越来越少，蒸气量越来越多，纺丝300的温度越来越高，通过设置冷却器212的制冷能力越往上越高，从而在保持第三腔室208内温度恒定的同时保证进来的蒸气都能被降温下来。

在进一步的实施例中，冷却器212的制冷能力与冷却器212内冷却液的流动速度正相关，沿壳体200的轴线方向，自下而上地，设置冷却器212内冷却液的流动速度逐渐升高，使得冷却器212的制冷能力逐渐升高。

可以理解的是，冷却器212的制冷能力也可以与冷却器212内冷却液的温度负相关，冷却器212内冷却液的温度越低，则冷却器212的制冷能力越高，沿壳体200的轴线方向，自下而上地，设置冷却器212内冷却液的温度逐渐降低，使得冷却器212的制冷能力逐渐升高。

在一些实施例中，在壳体200的圆周方向上，吸气口206、排气口205和出气口2051的数量均为多个，使得排气口205和出气口2051排出的水雾量和吸气口206吸入的水雾量均增加，进一步提高了水雾的利用率和对蒸气的回收利用。

在优选的实施例中，在壳体200的圆周方向上，吸气口206、排气口205和出气口2051的数量均为六个。

在一些实施例中，壳体200内还设置有第二腔室204，第二腔室204一端与第一腔室202连通，另一端与排气口205连通，第二腔室204和第一腔室202的连通处设置有隔板203，隔板203上均匀地设置有多个圆孔，通过设置隔板203，使得水雾能够同时从多个排气口205排出，从而提高纺丝300的冷却均匀性。

可以理解的是，也可以通过设置与排气口205数量相同且位置对应的进气口201，使得水雾能够从多个进气口201同时进入，再从多个排气口205同时排出，从而提高纺丝300的冷却均匀性。

在一些实施例中，进气口201处设置有抽风器，抽风器能够使得水雾能够以恒定的速度进入壳体200内，从而提高水雾冷却纺丝300时的稳定性。

结合上述实施例，本发明实施例的使用原理和工作过程如下：

启动挤出机构100、制冷机构、水泵、雾化机构、冷却器212和驱动电机。

挤出机构100挤出纺丝300，纺丝300从壳体200的内圆周内部自上而下地移动；制冷机构使水箱内的纯净水的温度控制在设定值，然后通过水泵将纯净水源源不断地送入雾化机构中，雾化机构将纯净水雾化后通过管道将水雾运送至壳体200内。

水雾通过进气口201进入到第一腔室202内，再从第一腔室202内通过隔板203进入到第二腔室204内，然后从第二腔室204内通过排气口205排出与纺丝300进行第一次热交换，产生部分蒸气；蒸气带动水雾沿着壳体200的轴线方向上升，当蒸气和水雾来到吸气口206时，在风扇213的带动下，部分蒸气和部分水雾通过吸气口206进入到第三腔室208内同时与纺丝300进行第二次热交换，经冷却器212冷却后，从出气口2051排出与纺丝300进行第三次热交换，再次产生部分蒸气，重复上述水雾的循环过程，进而完成对纺丝300的冷却。在此过程中，部分水雾被冷却器212冷却后液化为水，进而被吸水绵211吸收。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种纺丝冷却装置，其特征在于，用以冷却纺丝，所述纺丝冷却装置包括：

机架，所述机架上设置有水箱，所述水箱内容纳有温度恒定的水；

雾化机构，所述雾化机构设置在所述机架上，所述雾化机构能够接收来自所述水箱的水并将其雾化；

壳体，所述壳体设置在所述机架上，所述壳体具有外圆周和内圆周，所述纺丝从所述壳体的内圆周内部穿过；所述壳体的外圆周上设置有连通其内周壁的进气口，所述进气口能够接收来自所述雾化机构雾化的水雾并将水雾送入所述壳体的内圆周；壳体的内圆周上设置有吸气口、排气口和出气口，壳体的侧壁内靠下位置设置有第一腔室，第一腔室一端与进气口连通，另一端与排气口连通，所述壳体的侧壁内设置有导流腔室，所述导流腔室设置在所述进气口的上方，所述导流腔室靠近所述进气口的一端通过吸气口与所述壳体的内圆周连通，所述导流腔室远离所述进气口的一端通过出气口与所述壳体的内圆周连通，导流腔室包括第三腔室，第三腔室一端与吸气口连通，另一端与出气口连通；

所述导流腔室内设置有循环组件，所述循环组件包括风扇，所述风扇用以将所述壳体内部的至少部分水雾从所述吸气口吸入、从所述出气口排出，所述循环组件还包括冷却器，所述冷却器设置在所述出气口的下方，所述冷却器用以冷却从所述吸气口吸入的部分所述水雾，所述纺丝沿所述壳体的轴线方向自上而下地运动；工作时，水雾通过进气口进入到第一腔室内，再从第一腔室内通过排气口排出与纺丝进行第一次热交换，产生部分蒸汽，蒸汽带动水雾沿着壳体的轴线方向上升，当蒸汽和水雾来到吸气口时，在风扇的带动下，部分蒸汽和部分水雾通过吸气口进入到第三腔室内同时与纺丝进行第二次热交换，经过冷却器冷却后，从出气口排出与纺丝进行第三次热交换。

2.根据权利要求1所述的纺丝冷却装置，其特征在于，所述导流腔室和所述循环组件的数量均为多组，且沿所述壳体的轴线方向，自下而上地设置。

3.根据权利要求2所述的纺丝冷却装置，其特征在于，沿所述壳体的轴线方向，自下而上地，所述风扇的转速降低。

4.根据权利要求2所述的纺丝冷却装置，其特征在于，沿所述壳体的轴线方向，自下而上地，所述冷却器的制冷能力升高。

5.根据权利要求4所述的纺丝冷却装置，其特征在于，沿所述壳体的轴线方向，自下而上地，所述冷却器内的冷却液的流动速度升高。

6.根据权利要求1所述的纺丝冷却装置，其特征在于，在所述壳体的圆周方向上，所述进气口、所述吸气口和所述出气口的数量均为多个。

7.根据权利要求1所述的纺丝冷却装置，其特征在于，所述进气口处设置有隔板，所述隔板上均匀地设置有多个圆孔。

8.根据权利要求1所述的纺丝冷却装置，其特征在于，所述进气口处设置有抽风器，所述抽风器能够使得所述水雾以恒定的速度进入所述壳体内。