一种纤维丝束热拉伸装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种纤维丝束热拉伸装置。


背景技术：

2.芳纶1313纤维具有优异的热稳定性、阻燃性、电绝缘性、化学稳定性和耐辐射性，是目前技术比较成熟、使用最为广泛的本质阻燃纤维，并日益成为国防安全和国民经济的重要战略物资，是军事装备、阻燃防护、高温过滤和国家骨干装备制造的关键材料。
3.目前芳纶1313纤维大都是用湿法纺丝工艺制作的。这种方法是首先是将间苯二胺溶解在酰胺类溶剂中，将混合溶液冷冻降温后与熔融的间苯二甲酰氯在低温环境下混合反应，得到芳纶1313溶液。随后采用中和剂对芳纶1313溶液进行中和除杂，得到纺丝原液，纺丝原液经过真空脱泡、过滤后，通过喷丝板，进入一级凝固浴，然后通过二级凝固浴、热水牵伸、水洗、烘干、上油、干热拉伸、热定型、冷却上油及收卷得到芳纶1313纤维。
4.在这一过程中，干热拉伸对提高纤维弹性模量与拉伸强度起着关键作用，因此必须控制好热拉伸过程中的张力、温度与时间。
5.由于单个喷丝板生产的纤维束产量有限，故在规模化生产中，采用多个喷丝板并行进行生产。为了保证各束纤维性能的一致性，需要各束丝在干热拉伸过程中同时拉伸以提高其模量与强度。目前芳纶1313纤维热拉伸装置通常采用电热板加热方式。这种方式是通过多组电热板热辐射加热纤维丝，其能耗高、效率低，并且这种方式的控温精度差、纤维离散性大。


技术实现要素：

6.针对如上所述的技术问题，本实用新型旨在提出一种纤维丝束热拉伸装置。本实用新型的纤维丝束热拉伸装置的能耗较低，并且能够提高控温精度，降低纤维的离散性。
7.根据本实用新型，提供了一种用纤维丝束热拉伸装置，包括具有用于容纳丝束的内腔的本体，所述内腔具有连通外部的进气口和排气口；设置在所述本体两端的用于拉伸丝束的拉伸元件；以及用于加热丝束的加热组件。
8.其中，所述加热组件包括连接在所述进气口上的风机以及连接在所述风机上的加热器，所述风机能够将高压气流经加热器加热后输送至所述内腔中。
9.在一个优选的实施例中，在所述内腔内还设置有导流板，所述导流板上均匀地设置有多个导流孔，所述导流孔构造为椭圆形。
10.在一个优选的实施例中，在所述内腔内设置有多个导流板，所述的多个导流板沿所述内腔的轴向均匀地间隔布置。
11.在一个优选的实施例中，所述进气口设置在所述本体的轴向中部，所述排气口设置在所述本体的两端。
12.在一个优选的实施例中，所述排气口与所述风机相连通，在所述进气口和排气口上还设置有筛板。
13.在一个优选的实施例中，在所述本体内还设置有多个管体，所述管体沿轴向贯穿所述本体并与所述拉伸元件相连接，所述丝束设置在所述管体内。
14.在一个优选的实施例中，在所述管体上还连接有保护管线，所述保护管线与气源相连接，能够向所述管体内通入保护气体。
15.在一个优选的实施例中，在所述保护管线上还设置有预热元件。
16.在一个优选的实施例中，所述本体包括套设在一起的外壳体和内壳体，在所述外壳体和内壳体之间设置有保温层。
附图说明
17.下面将参照附图对本实用新型进行说明。
18.图1显示了根据本实用新型的一个实施例的纤维丝束热拉伸装置的示意图。
19.图2为图1所示的纤维丝束热拉伸装置的本体的仰视图。
20.图3为图1所示的纤维丝束热拉伸装置的进气口示意图。
21.图4为图1所示的纤维丝束热拉伸装置的本体的侧视图。
22.图5为图1所示的纤维丝束热拉伸装置的导流板的示意图。
23.在本技术中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本实用新型的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
24.下面通过附图来对本实用新型进行介绍。
25.图1显示了根据本实用新型的一个实施例的纤维丝束热拉伸装置100。如图1所示，纤维丝束热拉伸装置100包括本体10。所述本体10例如可以构造为圆筒状或方桶状。在所述本体10内限定有内腔20，所述内腔20用于容纳待拉伸的丝束21。
26.在所述本体10的两端分别设置有拉伸元件30，位于内腔20内的丝束21沿轴向伸出所述本体并连接在所述拉伸元件30上，由此通过拉伸元件30提供拉力，实现丝束21的拉伸。在本实用新型中，所述拉伸元件30例如可以是牵引机。所述牵引机设置可调速的五辊或七辊传动，使得作业人员可以自由地调节牵引机的转速，通过调节本体10两端的两个牵引机之间的转速差来控制丝束21所受的张力。
27.在一个优选的实施例中，在所述本体10和拉伸元件30之间还设置有导丝架32。所述内腔20内的丝束21穿过导丝架32连接在所述伸元件30上。所述导丝架32能够对丝束21起到支撑和限位作用，提高丝束21运动的稳定性。而这种导丝架32是本领域技术人员所熟知的，在此略去对其的详细介绍。
28.同时，所述纤维丝束热拉伸装置100还包括加热组件40。所述加热组件40包括通过进气管线41连接在本体10上的风机42，以及连接在风机42上的加热器44。所述风机42能够产生高压气流，这一高压气流42经过加热器44加热后能够通过进气管线41进入所述内腔20中，从而对内腔20内的丝束21进行加热。由此，在高温气流的加热作用和拉伸元件30的拉伸作用下，能够完成内腔20内的丝束21热拉伸作业。
29.图2为图1所示的纤维丝束热拉伸装置100的本体10的仰视图。如图2所示，在一个优选的实施例中，与所述进气管线41连通的所述内腔20的进气口22布置在所述本体10的轴
向中部，而所述内腔20的排气口24布置在所述本体10两端的靠近下侧的外壁上。由此使得用于加热的高温气体能够从本体10的中部进入，两端排出。容易理解，通过这种设置，可以尽可能的提升高温气体对所述内腔20加热的均匀性，进而提高丝束21受热的均匀性，由此降低丝束21纤维的离散性。
30.图3为图1所示的纤维丝束热拉伸装置100的进气口22示意图。如图3所示，所述进气口22构造为圆台形，其具有锥形的侧壁221，由此能够起到导流的效果。同时，在所述进气口22上还设置有筛板225。所述筛板225上均匀地设置有多个圆孔(未示出)，高温气体通过所述圆孔进入至所述内腔20中。由此，通过所述筛板225能够调节进入所述内腔20的高温气流，使得气流能够平稳地进入内腔20之中。
31.如图1所示，所述排气口24通过排气管线46连接至所述风机42上，使得高温气体能够在到达排气口24后再通过排气管线46流回至风机42处。由此，使得进气管线41和排气管线46共同形成一个完整的气体循环线路，从而循环利用加热后的高温气体，达到节约能源的目的。
32.同时，在所述进气管线41和排气管线46上还分别设置有温度计47和流量计48。通过温度计47和流量计48能够对所述进气管线41和排气管线46的气体温度和流量进行监控，从而有助于作业人员对热拉伸过程的工艺参数的精确监控，从而进一步降低丝束21纤维的离散性。
33.进一步地，在所述排气管线46上还连接有气体补充管线49。所述气体补充管线49能够对回流至风机42处的气体进行补充，避免气体循环过程由于气体散失而产生的气体不足的情况。同时，在所述气体补充管线49上还设置有控制阀491。所述控制阀491能够调节进入排气管线46内的气体流量。由此，工作人员可以根据进气管线41和排气管线46上的流量计48的具体示数自由地调控气体补充管线49内的气体流量，实现精准控制。
34.图4为图1所示的纤维丝束热拉伸装置100的本体10的侧视图。如图4所示，在所述本体10内还设置有多个管体50。所述管体50沿轴向贯穿所述本体10并与所述拉伸元件30相连接，所述丝束21设置在所述管体50内。所述管体50一方面能够起到分隔作用，保证热拉伸的多个丝束21在所述内腔内互不干扰，从而在热拉伸结束后无需再进行丝束21分离作业；另一方面所述管体50也能够对丝束21起到保护和支撑作用。
35.同时，在每个所述的管体50上还分别连接有测温计52。所述测温计52用于测量管体10内的温度，从而实时监控每个丝束21的受热温度。
36.如图4所示，在所述管体50上还连接有保护管线55。所述保护管线55与本体10外部的气源相连通，能够向管体50内通入保护性气体。所述保护性气体例如可以是氮气或其他惰性气体。通过这种设置，可以保护管体50内的丝束21，防止丝束21在高温下氧化或发生其他反应，导致丝束21失效。同样地，所述保护管线55连接在所述管体50的轴向中部，使得保护性气体从所述管体50的中部进入，两端流出，以提高保护性气体在所述管体50内分布的均匀性。
37.同时，在所述保护管线55上还设置有预热元件(未示出)。所述预热元件例如可以是内翅式换热器，所述预热元件能够在保护性气体进入管50前对保护性气体进行提前预热，避免温度较低的保护气体影响管体50内的温度。
38.如图4所示，所述本体10包括套设在一起的内壳体16和外壳体18。在所述外壳体18
和内壳体16之间形成有间隙17，在所述间隙17内设置有保温层19，所述保温层19例如可以是有岩棉或碳酸硅制成的保温棉。通过所述保温层19能够起到隔温效果，防止内腔20内的热量散失，造成不必要的能源浪费。
39.除此以外，如图1所示。在所述本体10内还设置有导流板60。
40.图5为图1所示的纤维丝束热拉伸装置100的导流板60的示意图。如图5所示，所述导流板60例如可以设置为方形或圆形，其形状与所述内腔20的形状保持一致。在所述导流板60上均匀地布置有多个导流孔65，位于内腔20的高温气体通过所述导流孔65在内腔20内完成流动。由此，使得所述导流板60能够起到限制气体流动的导流效果，防止压力较大的气流在所述内腔20内形成不规则的紊流，进而影响气体的正常循环，同时防止气流形成紊流后导致内腔20的各个位置受热不均，造成丝束21离散性增大。而在本实用新型中，所述导流孔65优选地构造为椭圆形，现场的试验表明，这种形状的导流孔65具有更好的导流效果。
41.同时，在所述导流板60上还设置有多个通孔68。所述通孔68的形状与管体50的形状相适配，以保证管体50能够正常穿过导流板60。
42.在一个优选的实施例中，在所述内腔内设置有多个导流板60，所述的多个导流板60沿所述内腔20的轴向均匀布置，从而进一步增强导流板60的导流效果。
43.以下简述根据本实用新型的纤维丝束热拉伸装置100的工作过程。
44.本实用新型的纤维丝束热拉伸装置100用于丝束21的热拉伸作业。当需要进行热拉伸作业时，首先运行加热组件40，向所述内腔20内通入高温气体进行预热，并同时向管体50内通入保护性气体。
45.待内腔20内的温度到达预定值后，通过拉伸元件30带动丝束21穿过所述内腔20。在这一过程中，通过调节本体10两端的两个拉伸元件30之间的速度差来控制丝束21所受到的张力。
46.最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施方案而已，并不构成对本实用新型的任何限制。尽管参照前述实施方案对本实用新型进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。