一种POY丝冷却装置及其冷却工艺

摘要

本发明涉及纺丝设备技术领域，尤其是涉及一种POY丝冷却装置及其冷却工艺，本发明包括安装架、丝束通道、冷却介质，安装架上设有若干导热冷却套，导热冷却套由无机非金属材料制成，丝束通道设有若干组并一一设于对应的导热冷却套上，导热冷却套外缠绕有冷却软管，冷却介质设于冷却软管内。POY丝在被螺杆挤出纺丝机挤出后将穿过丝束通道，POY丝上的热量将通过导热冷却套传导至冷却软管内的冷却介质内，POY丝在失去热量后将快速冷却成型，同时在单根POY穿过对应的丝束通道时，丝束通道对POY具有一定的塑形作用，从而使得POY不易发生变形。本发明提高了POY丝的生产质量。

权利要求

1.一种POY丝冷却装置，包括设于螺杆挤出纺丝机出料一侧的安装架（1）、供丝束穿过的丝束通道（21）、用于冷却丝束的冷却介质，其特征在于：安装架（1）上设有若干用于传导丝束热量的导热冷却套（5），导热冷却套（5）由无机非金属材料制成，丝束通道（21）设有若干组并一一设于对应的导热冷却套（5）上，且丝束通道（21）供单根丝束穿过，导热冷却套（5）外缠绕有冷却软管（3），冷却介质设于冷却软管（3）内，且冷却介质为流动的流体。

2.根据权利要求1所述的一种POY丝冷却装置，其特征在于：所述安装架（2）上设有对应于导热冷却套（5）且抵触于冷却软管（3）的导热冷却块（2），导热冷却块（2）的侧壁上开设有供导热冷却套（5）插接的插接槽（28）。

3.根据权利要求2所述的一种POY丝冷却装置，其特征在于：所述插接槽（28）的槽壁上开设有环形槽（26），导热冷却块（2）的上表面开设有连通于环形槽（26）的穿设槽（27），冷却软管（3）穿过导热冷却块（2）的穿设槽（27）并嵌设在环形槽（26）内，位于环形槽（26）内的冷却软管（3）抵触于导热冷却套（5）的外壁。

4.根据权利要求2所述的一种POY丝冷却装置，其特征在于：所有所述导热冷却块（2）的上表面均开设有供冷却软管（3）嵌入的第一蛇形槽（22）。

5.根据权利要求4所述的一种POY丝冷却装置，其特征在于：所述导热冷却块（2）的上方设有用于将冷却软管（3）压紧在第一蛇形槽（22）内的压紧冷却块（4），压紧冷却块（4）的下表面开设有供冷却软管（3）嵌入的第二蛇形槽（41），压紧冷却块（4）通过若干锁紧件（42）锁紧固定在导热冷却块（2）上。

6.根据权利要求2所述的一种POY丝冷却装置，其特征在于：所述导热冷却套（5）靠近于螺杆挤出纺丝机出料口的一端上设有内径逐渐增大的保护环（51），保护环（51）靠近于导热冷却套（5）一端的内径小于保护环（51）远离于导热冷却套（5）一端的内径。

7.根据权利要求2所述的一种POY丝冷却装置，其特征在于：所述导热冷却套（5）上周向设有若干呈倾斜设置的弹性条（53），弹性条（53）靠近于保护环（51）的一端低于弹性条（53）远离于保护环（51）的一端，插接槽（28）的槽壁上开设有供弹性条（53）嵌入的嵌设槽（23），导热冷却套（5）的外壁上开设有供发生形变的弹性条（53）完全沉入的沉槽（52），弹性条（53）靠近于保护环（51）的一端固定在沉槽（52）的槽壁上。

8.根据权利要求2所述的一种POY丝冷却装置，其特征在于：所述安装架（1）包括固定板（11）、设于固定板（11）上用于夹持所有导热冷却块（2）的固定架（12）和移动架（13），固定架（12）和移动架（13）上均固定有卡接条（14），导热冷却块（2）两侧的侧壁上均开设有供卡接条（14）卡接且沿垂直于POY丝的输送方向延伸的卡接槽（25）。

9.根据权利要求8所述的一种POY丝冷却装置，其特征在于：所述卡接条（14）上固定有抵紧于卡接槽（25）槽壁的橡胶垫（141），移动架（13）沿丝束的输送方向滑移连接于固定板（11），且移动架（13）通过锁紧组件锁紧固定在固定板（11）上。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种POY丝冷却装置的冷却工艺，其特征在于：包括一次冷却，用导热冷却套（5）对丝束进行接触导热，再用内含流动流体的冷却软管（3）对导热冷却套（5）进行接触冷却；

二次冷却，用导热冷却块（2）对一次冷却中导热冷却套（5）进行接触导热，再用内含流动流体的冷却软管（3）对导热冷却块（2）进行接触冷却；

三次冷却，用压紧冷却块（4）对二次冷却中导热冷却块（2）进行接触导热，再用内含流动流体的冷却软管（3）对压紧冷却块（4）进行接触冷却。

说明书

一种POY丝冷却装置及其冷却工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及纺丝设备技术领域，尤其是涉及一种POY丝冷却装置及其冷却工艺。

背景技术

[0002] 现有的POY丝在制备过程中通常会加入竹活性炭粉和纳米级电气石粉末，赋予POY丝吸湿防霉的功效，且POY丝的外层会包覆有水性PU乳液、纳米凉感云母粉体和抗静电剂组成的凉感抗静电层，具有清凉爽肤、降低体表温度及抗静电的功效。

[0003] 在POY丝的生产过程中，通常需要先由螺杆挤出纺丝机将原料熔体、计量并纺丝成型之后再进行挤出，然后通过侧吹装置对POY丝进行侧吹冷却成型，最后将冷却成型的POY丝绕卷在绕卷机上。

[0004] 但是，当侧吹装置对大直径POY进行冷却时，因侧吹装置仅对POY丝的一侧进行持续吹风，故POY丝有可能会因为侧吹装置吹出的气流而发生形变，使得POY丝在冷却成型后其横截面的形状发生改变，影响了POY丝的质量。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种POY丝冷却装置及其冷却工艺，提高了POY丝的生产质量。

[0006] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种POY丝冷却装置，包括设于螺杆挤出纺丝机出料一侧的安装架、供丝束穿过的丝束通道、用于冷却丝束的冷却介质，安装架上设有若干用于传导丝束热量的导热冷却套，导热冷却套由无机非金属材料制成，丝束通道设有若干组并一一设于对应的导热冷却套上，且丝束通道供单根丝束穿过，导热冷却套外缠绕有冷却软管，冷却介质设于冷却软管内，且冷却介质为流动的流体。

[0007] 通过采用上述技术方案，丝束在被螺杆挤出纺丝机挤出后将穿过丝束通道，丝束上的热量将通过导热冷却套传导至冷却软管内的冷却介质内，丝束在失去热量后将快速冷却成型；同时在单根丝束穿过对应的丝束通道时，丝束通道既对丝束具有一定的塑形作用从而使得丝束不易发生变形，又使得丝束之间不易发生相互粘结；

[0008] 丝束在穿过丝束通道时，丝束将抵触于丝束通道的道壁，因导热冷却套由无机非金属材料制成，且无机非金属材料耐磨程度高，故相比于金属材料，无机非金属材料具有更高的使用寿命，且其不易磨损丝束从而保证了丝束的质量；

[0009] 冷却软管缠绕在导热冷却套外，增大了与导热冷却套的接触面积，加快了其与导热冷却套的热交换速度，从而提高了对丝束的冷却成型效果；同时因冷却介质为流动的流体，故可对丝束进行不断地冷却。

[0010] 本发明进一步设置为：所述安装架上设有对应于导热冷却套且抵触于冷却软管的导热冷却块，导热冷却块的侧壁上开设有供导热冷却套插接的插接槽。

[0011] 通过采用上述技术方案，当丝束上的热量传导至导热冷却套上时，导热冷却套上的部分热量通过冷却软管传导至冷却介质内，导热冷却套上的另一部分热量依次通过导热冷却块、冷却软管传导至冷却介质内，实现了对丝束热量的多重传导，从而提高了丝束的冷却成型速度。

[0012] 本发明进一步设置为：所述插接槽的槽壁上开设有环形槽，导热冷却块的上表面开设有连通于环形槽的穿设槽，冷却软管穿过导热冷却块的穿设槽并嵌设在环形槽内，位于环形槽内的冷却软管抵触于导热冷却套的外壁。

[0013] 通过采用上述技术方案，环形槽和穿设槽的设置，提高了冷却软管和导热冷却块之间的接触面积，加快了导热冷却块的热传导速度，从而提高了对丝束的冷却成型效果，同时导热冷却套将冷却软管抵触在环形槽内，实现了对冷却软管的限位，从而保证了冷却软管和导热冷却块、导热冷却套的接触。

[0014] 本发明进一步设置为：所有所述导热冷却块的上表面均开设有供冷却软管嵌入的第一蛇形槽。

[0015] 通过采用上述技术方案，第一蛇形槽增大了冷却软管与导热冷却块的接触面积，使得丝束上的热量可通过导热冷却块更多的传导至冷却软管的冷却介质内，提高了对丝束的冷却成型效果。

[0016] 本发明进一步设置为：所述导热冷却块的上方设有用于将冷却软管压紧在第一蛇形槽内的压紧冷却块，压紧冷却块的下表面开设有供冷却软管嵌入的第二蛇形槽，压紧冷却块通过若干锁紧件锁紧固定在导热冷却块上。

[0017] 通过采用上述技术方案，当锁紧件将压紧冷却块锁紧固定在导热冷却块上时，冷却软管将被卡在第一蛇形槽和第二蛇形槽内，增大了压紧冷却块和冷却软管的热传导面积，从而进一步提高了对丝束的冷却成型效果，且使得冷却软管不易从第一蛇形槽内脱落。

[0018] 本发明进一步设置为：所述导热冷却套靠近于螺杆挤出纺丝机出料口的一端上设有内径逐渐增大的保护环，保护环靠近于导热冷却套一端的内径小于保护环远离于导热冷却套一端的内径。

[0019] 通过采用上述技术方案，保护环有效地减少了对丝束的刮擦，从而降低了丝束发生断丝的概率；同时因保护环靠近于导热冷却套一端的内径小于保护环远离于导热冷却套一端的内径，故使得导热冷却套不易从插接槽内脱落。

[0020] 本发明进一步设置为：所述导热冷却套上周向设有若干呈倾斜设置的弹性条，弹性条靠近于保护环的一端低于弹性条远离于保护环的一端，插接槽的槽壁上开设有供弹性条嵌入的嵌设槽，导热冷却套的外壁上开设有供发生形变的弹性条完全沉入的沉槽，弹性条靠近于保护环的一端固定在沉槽的槽壁上。

[0021] 通过采用上述技术方案，在导热冷却套插接到插接槽内的过程中，先人为将弹性条压至沉槽内，待移动导热冷却套使得沉槽对应于嵌设槽时，弹性条将回复至自然状态并嵌入到嵌设槽内，使得导热冷却套不易从插接槽内脱落；当把导热冷却套沿POY丝运动的反方向拉动时，弹性条将自动沉入到沉槽内从而便于导热冷却套从插接槽内取出更换。

[0022] 本发明进一步设置为：所述安装架包括固定板、设于固定板上用于夹持所有导热冷却块的固定架和移动架，固定架和移动架上均固定有卡接条，导热冷却块两侧的侧壁上均开设有供卡接条卡接且沿垂直于POY丝的输送方向延伸的卡接槽。

[0023] 通过采用上述技术方案，可根据出丝需求来自由增减导热冷却块的数量，也可将导热冷却块沿垂直于丝束的输送方向滑动，使得丝束笔直穿过丝束通道，减少了丝束断线的概率；且在调节相邻两组导热冷却块之间的间距时，可对多根丝束进行分区隔离，即使螺杆挤出纺丝机的出丝量大幅度增加，多根丝束之间也不易粘结在一起，在保证了丝束生产质量的同时也提高了丝束的生产效率。

[0024] 本发明进一步设置为：所述卡接条上固定有抵紧于卡接槽槽壁的橡胶垫，移动架沿丝束的输送方向滑移连接于固定板，且移动架通过锁紧组件锁紧固定在固定板上。

[0025] 通过采用上述技术方案，当移动架沿着丝束的输送方向滑动并通过锁紧组件锁紧固定时，卡接条上的橡胶垫将同时抵紧于所有导热冷却块的卡接槽槽壁，使得导热冷却块在使用过程中不易发生晃动或滑动，从而降低了对丝束的磨损。

[0026] 本发明进一步设置为：一种POY丝冷却装置的冷却工艺,包括一次冷却，用导热冷却套对丝束进行接触导热，再用内含流动流体的冷却软管对导热冷却套进行接触冷却；二次冷却，用导热冷却块对一次冷却中导热冷却套进行接触导热，再用内含流动流体的冷却软管对导热冷却块进行接触冷却；三次冷却，用压紧冷却块对二次冷却中导热冷却块进行接触导热，再用内含流动流体的冷却软管对压紧冷却块进行接触冷却。

[0027] 通过采用上述技术方案，通过导热冷却套对丝束进行导热，再通过导热冷却块对由导热冷却套进行接触导热，然后通过压紧冷却块对导热冷却块进行接触导热，通过多条导热路径来提高导热效果；同时通过内含流动流体的冷却软管对导热冷却套、导热冷却块、压紧冷却块进行接触冷却，通过这样的设置，使得多条导热路径上的热量均可直接与流体进行换热，提高了冷却效果。

[0028] 综上所述，本发明具有以下有益效果：

[0029] 1. 冷却软管、导热冷却块、穿设腔、环形槽的设置，使得POY丝与冷却介质不断地发生热交换从而快速冷却成型，在提高了POY丝生产质量的同时又提高了POY丝的冷却成型速度；

[0030] 2. 第一蛇形槽、第二蛇形槽、压紧冷却块的设置，增大了与冷却软管的接触面积，进一步提高了对POY丝的冷却成型效果；

[0031] 3. 导热冷却套的设置，进一步提高了冷却介质与POY丝的热交换效率。

附图说明

[0032] 图1是本发明实施例一中安装架上安装部件的结构示意图；

[0033] 图2是本发明实施例一中表示导热冷却块与压紧冷却块的爆炸结构示意图；

[0034] 图3是本发明实施例一中表示冷却软管和导热冷却块之间连接关系的剖视结构示意图；

[0035] 图4是本发明实施例一中表示导热冷却块与导热冷却套的爆炸结构示意图；

[0036] 图5是本发明实施例一中表示移动架与固定板之间连接关系的剖视结构示意图。

[0037] 图中：1、安装架；11、固定板；111、滑槽；12、固定架；13、移动架；14、卡接条；141、橡胶垫；15、滑块；16、穿设杆；17、螺筒；2、导热冷却块；21、丝束通道；22、第一蛇形槽；23、嵌设槽；24、限位槽；25、卡接槽；26、环形槽；27、穿设槽；28、插接槽；3、冷却软管；31、流体冰制备机；32、循环水泵；4、压紧冷却块；41、第二蛇形槽；42、锁紧件；5、导热冷却套；51、保护环；52、沉槽；53、弹性条；54、限位条。

具体实施方式

[0038] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0039] 实施例一：如图1和图2所示，一种POY丝冷却装置及其冷却工艺，包括设于螺杆挤出纺丝机出料一侧的安装架1，安装架1上设有若干导热冷却块2。如图4所示，导热冷却块2的侧壁上开设有插接槽28，插接槽28内插接有导热冷却套5，导热冷却套5上设有供单根丝束穿过的丝束通道21。丝束通道既对丝束具有一定的塑形作用从而使得丝束不易发生变形，又使得丝束之间不易发生相互粘结。

[0040] 导热冷却块2和导热冷却套5的材质均由无机非金属材料制成，例如氧化铍陶瓷，氧化铍陶瓷的导热系数为200-250W/(m.K)，可快速对丝束上的热量进行传导，且氧化铍陶瓷的耐磨性较好，从而不易被丝束磨损；铜的导热性能虽好，但是因POY丝的纺丝温度在280-290℃之间，铜在100℃时就将氧化为氧化铜，而氧化铜的导热和散热性能将大大降低，故不适用于丝束导热；铝的导热性能和氧化铍陶瓷的导热性能相近，但铝的耐磨性低且易变形，在丝束的输送过程中铝易发生磨损从而需要经常更换，故不适用于丝束导热。

[0041] 如图1所示，安装架1设有抵触于导热冷却块2的冷却软管3、冷却循环装置，冷却软管3内流动有冷却介质，使得丝束快速冷却成型。

[0042] 冷却介质为流动的流体，例如流体冰，流体冰是颗粒状冰晶与水溶液如淡水、盐水或海水组成的均匀两相混合物，相比于水，其具有更低的温度，从而对丝束具有更好的冷却成型效果，相比于冰，其便于流动从而可对丝束进行不断冷却，且不易划伤冷却软管3。

[0043] 冷却循环装置包括用于制备流体冰的流体冰制备机31、循环水泵32，流体冰制备机31的两端分别连通于冷却软管3和循环水泵32，循环水泵32连通于冷却软管3，从而使得流体冰可对丝束进行不断地冷却降温。

[0044] 如图2所示，所有导热冷却块2的上表面均开设有供冷却软管3嵌入的第一蛇形槽22，导热冷却块2的上方设有压紧冷却块4，压紧冷却块4的下表面开设有供冷却软管3嵌入的第二蛇形槽41，增大了压紧冷却块4、导热冷却块2和冷却软管3的接触面积，增大了流体冰与丝束的热交换效果；压紧冷却块4的材质为氧化铍陶瓷；压紧冷却块4通过两组锁紧件
42锁紧固定在导热冷却块2上，锁紧件42为螺纹连接于压紧冷却块4和导热冷却块2的锁紧螺栓。

[0045] 如图3和图4所示，插接槽28的槽壁上开设有环形槽26，导热冷却块2的上表面开设有连通于环形槽26的穿设槽27，冷却软管3依次穿过所有导热冷却块2的穿设槽27并嵌设在环形槽26内（见图1），环形槽26的设置增大了冷却软管3与导热冷却块2的接触面积；

[0046] 如图3所示，导热冷却套5将嵌设在环形槽26内的冷却软管3压扁在环形槽26内并使冷却软管3抵紧于环形槽26槽壁，环形槽26的横截面呈半椭圆形，增大了冷却软管3与导热冷却套5的接触面积，且处于环形槽26内的冷却软管3被压扁后，其横截面积将减小，故冷却介质的流速将增大，提高了流体冰与丝束的热交换效率。

[0047] 如图2所示，导热冷却套5靠近于螺杆挤出纺丝机出料口的一端上固定有内径逐渐增大的保护环51，保护环51靠近于导热冷却套5一端的内径小于保护环51远离于导热冷却套5一端的内径，既使得丝束不易断裂，又使得导热冷却套5不易从插接槽28内脱落。

[0048] 如图4所示，导热冷却套5上周向设有若干呈倾斜设置的弹性条53，弹性条53的材质为塑料，弹性条53靠近于保护环51的一端低于弹性条53远离于保护环51的一端，插接槽28的槽壁上开设有供弹性条53嵌入的嵌设槽23，导热冷却套5的外壁上开设有供发生形变的弹性条53完全沉入的沉槽52，弹性条53靠近于保护环51的一端固定在沉槽52的槽壁上。

[0049] 当导热冷却套5嵌设在插接槽28内时，弹性条53将卡接在嵌设槽23内，从而将导热冷却套5固定在插接槽28内；当把导热冷却套5沿丝束运动的反方向拉动时，弹性条53将自动沉入到沉槽52内从而便于导热冷却套5从插接槽28内取出更换。

[0050] 如图2所示，导热冷却套5的外壁上固定有限位条54，导热冷却块2的侧壁上开设有限位槽24，当限位条54插接在限位槽24内时，仅需滑动导热冷却套5即可使得弹性条53嵌入到嵌设槽23内，无需旋转导热冷却套5进行校准。

[0051] 如图1所示，安装架1包括固定板11、设于固定板11上且分别设于导热冷却块2两侧的固定架12和移动架13，固定架12固定在固定板11上。

[0052] 如图2所示，导热冷却块2两侧的侧壁上均开设有卡接槽25，固定架12和移动架13上均固定有卡接条14，卡接条14卡接在卡接槽25内，便于调节导热冷却块2的位置以便供丝束穿过；卡接条14上固定有呈波浪形设置的橡胶垫141，橡胶垫141抵紧于卡接槽25槽壁，从而使得导热冷却块2在使用过程中不易发生晃动或滑动。

[0053] 如图1所示，移动架13沿丝束的输送方向滑移连接于固定板11，且移动架13通过锁紧组件锁紧固定在固定板11上。

[0054] 如图5所示，固定板11靠近于螺杆挤出纺丝机出料口的侧壁上开设有两组呈倒“T”形设置且沿丝束输送方向延伸的滑槽111，滑槽111贯穿于固定板11的上表面，滑槽111内滑动嵌设有呈倒“T”形设置且固定连接于移动架13的滑块15；锁紧组件包括穿设于移动架13的穿设杆16和螺纹连接于穿设杆16的螺筒17，穿设杆16固定在滑块15的上表面，穿设杆16和滑块15的设置使得移动架13仅可沿滑槽111延伸方向滑动；螺筒17在拧紧后将抵紧于移动架13从而将移动架13锁紧固定在固定板11上，使得移动架13和固定架12夹紧于导热冷却块2。

[0055] 本实施例的实施原理为：先根据螺杆挤出纺丝机的出丝量来调节导热冷却块2的数量，再调节导热冷却块2的位置使得丝束笔直穿过丝束通道21，减少了丝束断线概率，且使得多根丝束之间不易粘结在一起。

[0056] 再滑动移动架13的卡接条14插接在卡接槽25内并通过橡胶垫141将导热冷却块2抵紧固定，然后旋转螺筒17将移动架13锁紧固定在固定板11上；之后将冷却软管3依次穿过所需要使用的导热冷却块2上的第一蛇形槽22和环形槽26，并通过压紧冷却块4和锁紧件42将冷却软管3压紧在第一蛇形槽22内。

[0057] 丝束被螺杆挤出纺丝机挤出后将穿过对应的导热冷却套5，丝束将抵触于导热冷却套5内壁，导热冷却套5对POY丝具有一定的塑形效果，同时丝束上的热量将通过导热冷却套5、导热冷却块2、压紧冷却块4传导至冷却软管3的流体冰内，丝束将与流体冰不断地发生热交换从而快速冷却成型，在提高了丝束生产质量的同时又提高了丝束的冷却成型速度。

[0058] 同时导热冷却套5将冷却软管3压扁在环形槽26内，增大了冷却软管3与导热冷却套5的接触面积，从而提高了冷却介质与丝束的热交换效率，同时当处于环形槽26内的冷却软管3在被压扁时，其横截面积将减小，故冷却介质的流速将增大，从而进一步提高了冷却介质与丝束的热交换效率。

[0059] 实施例二：一种POY丝冷却装置的冷却工艺,包括一次冷却，用由无机非金属材料制成的导热冷却套5对丝束进行接触导热，再用内含流动流体的冷却软管3对由导热冷却套5进行接触冷却；

[0060] 二次冷却，用由无机非金属材料制成的导热冷却块2对一次冷却中导热冷却套5进行接触导热，再用内含流动流体的冷却软管3对导热冷却块2进行接触冷却；

[0061] 三次冷却，用另一由无机非金属材料制成的压紧冷却块4对二次冷却中的导热冷却块2进行接触导热，再用内含流动流体的冷却软管3对压紧冷却块4进行接触冷却。

[0062] 通过多条导热路径来提高导热效果，且使得多条导热路径上的热量均可直接与流动的流体进行换热，提高了冷却效果。

[0063] 本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。