大丝束碳纤维原丝收丝装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911405999.7 (22)申请日 2019.12.31 (71)申请人 兰州蓝星纤维有限公司 地址 730060 甘肃省兰州市西固区新冶路 159号 (72)发明人 王斐周亚明史蒂夫阿莫斯 (74)专利代理机构 北京知舟专利事务所(普通 合伙) 11550 代理人 潘聪聪 (51)Int.Cl. B65H 54/28(2006.01) B65H 51/06(2006.01) B65H 71/00(2006.01) (54)发明名称 一种大丝束碳纤维原丝收丝装置 (57。

2、)摘要 本发明提供一种大丝束碳纤维原丝收丝装 置， 依据丝束的行进方向依次包括： 雾化单元， 用 于向丝束喷射水雾； 牵引单元， 用于将丝束从所 述雾化单元拉出； 丝束导向集束单元， 用于对不 同轨道位置的丝束导向集束； 丝束交联单元， 用 于至少两束丝束混合、 缠绕变成 伪 一束丝束； 收丝单元， 用于将 伪 一束丝束收入到丝箱中。 本发明将上游生产线上的多束50K丝束每3束编 织成1束 伪 150K的大丝束， 保持丝束宽幅， 无 捻， 安全、 稳定地铺入丝箱内， 完成大丝束原丝自 动装箱收取， 便于后续碳化工序生产运行。 权利要求书1页 说明书6页 附图7页 CN 110921418 A 。

3、2020.03.27 CN 110921418 A 1.一种大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 依据丝束的行进方向依次包括： 雾化单元， 用于向丝束喷射水雾； 牵引单元， 用于将丝束从所述雾化单元拉出； 丝束导向集束单元， 用于对不同轨道位置的丝束导向集束； 丝束交联单元， 用于将至少两束丝束混合、 缠绕变成 伪 一束丝束； 收丝单元， 用于将 伪 一束丝束收入到丝箱中。 2.根据权利要求1所述大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 所述雾化单元包括本 体， 所述本体， 所述本体相对的两个侧壁上分别设有用于供上游丝束进入的入丝槽用于供 丝束往下游去的出丝槽， 在所述本体的内腔设有水雾喷。

4、射管道。 3.根据权利要求2所述大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 所述水雾喷射管道为 两个， 分别位于所述入丝槽的上下两侧。 4.根据权利要求1所述大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 所述牵引单元由从上 至下设置的一个胶辊和四个金属辊组成， 第一个金属辊和所述胶辊组合为挤压对辊一起工 作。 5.根据权利要求1所述大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 丝束导向集束单元包 括能沿多个方向移动的底座以及可转动的连接在底座上的陶瓷弧形弯度辊。 6.根据权利要求1所述大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 所述丝束交联单元依 据丝束的前进方向依次包括： 混合头集束辊、 混合头、 交联。

5、头集束辊、 交联头。 7.根据权利要求6所述大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 所述丝束交联单元进 一步包括加湿水辊及落丝对辊， 所述加湿水辊设置在所述交联头的前方， 所述落丝对辊设 置在所述加湿水辊的前方。 8.根据权利要求7所述大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 所述加湿水辊包括盛 有脱盐水的托盘以及至少部分浸在所述托盘内的金属辊。 9.根据权利要求1所述大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 所述收丝单元包括： 收丝轨道， 沿与丝束移动方向垂直的方向设置； 丝箱， 能在所述收丝轨道上来回移动； 溜槽， 设置在所述收丝轨道的上方， 且能沿与丝束移动方向平行的方向移动。 10.。

6、根据权利要求9所述大丝束碳纤维原丝收丝装置， 其特征在于， 所述收丝单元进一 步包括挤压组件， 所述挤压组件包括用于伸入丝箱内以排气的挤压板， 所述挤压板能与丝 箱一起移动。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110921418 A 2 一种大丝束碳纤维原丝收丝装置 技术领域 0001 本发明涉及碳纤维收丝装置， 尤其涉及一种大丝束碳纤维原丝收丝装置。 背景技术 0002 现有原丝收丝设备为卷绕式设备， 只可收取3-24K原丝， 无法进行50K以上大丝束 的收取； 现有纱筒最大收取重量为120公斤， 如果收取50K以上大丝束， 可收取的丝束长度约 18000m， 收丝长度较短， 不利于后续工序。

7、生产； 现有交叉卷绕收丝方式对丝束极易磨损， 造 成后续工序毛丝增多， 影响成品质量； 现有交叉卷绕收丝方式导致丝束幅宽收缩并形成绳 捻状态， 后续碳化工序难以对丝束去捻。 发明内容 0003 本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述， 或者可从该描述显而易见， 或 者可通过实践本发明而学习。 0004 为克服现有技术的问题， 本发明提供一种大丝束碳纤维原丝收丝装置， 依据丝束 的行进方向依次包括： 0005 雾化单元， 用于向丝束喷射水雾； 0006 牵引单元， 用于将丝束从所述雾化单元拉出； 0007 丝束导向集束单元， 用于对不同轨道位置的丝束导向集束； 0008 丝束交联单元， 用于。

8、至少两束丝束混合、 缠绕变成 伪 一束丝束； 0009 收丝单元， 用于将 伪 一束丝束收入到丝箱中。 0010 可选地， 所述雾化单元包括本体， 所述本体， 所述本体相对的两个侧壁上分别设有 用于供上游丝束进入的入丝槽用于供丝束往下游去的出丝槽， 在所述本体的内腔设有水雾 喷射管道。 0011 可选地， 所述水雾喷射管道为两个， 分别位于所述入丝槽的上下两侧。 0012 可选地， 所述牵引单元由从上至下设置的一个胶辊和四个金属辊组成， 第一个金 属辊和所述胶辊组合为挤压对辊一起工作。 0013 可选地， 丝束导向集束单元包括能沿多个方向移动的底座以及可转动的连接在底 座上的陶瓷弧形弯度辊。 。

9、0014 可选地， 所述丝束交联单元依据丝束的前进方向依次包括： 混合头集束辊、 混合 头、 交联头集束辊、 交联头。 0015 可选地， 所述丝束交联单元进一步包括加湿水辊及落丝对辊， 所述加湿水辊设置 在所述交联头的前方， 所述落丝对辊设置在所述加湿水辊的前方。 0016 可选地， 所述加湿水辊包括盛有脱盐水的托盘以及至少部分浸在所述托盘内的金 属辊。 0017 可选地， 所述收丝单元包括： 0018 收丝轨道， 沿与丝束移动方向垂直的方向设置； 说明书 1/6 页 3 CN 110921418 A 3 0019 丝箱， 能在所述收丝轨道上来回移动； 0020 溜槽， 设置在所述收丝轨道的。

10、上方， 且能沿与丝束移动方向平行的方向移动。 0021 可选地， 所述收丝单元进一步包括挤压组件， 所述挤压组件包括用于伸入丝箱内 以排气的挤压板， 所述挤压板能与丝箱一起移动。 0022 本发明提供了一种大丝束碳纤维原丝收丝装置， 解决目前收丝装置对50K以上大 丝束原丝收丝长度不足， 造成下一道工序频繁做接头； 减少丝束摩擦点和无捻收取。 0023 通过阅读说明书， 本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内 容。 附图说明 0024 下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明， 本发明的优点和实现方式将会 更加明显， 其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明， 而不构成对本发明。

11、的任何意义 上的限制， 在附图中： 0025 图1为本发明实施例的大丝束碳纤维原丝收丝装置的结构示意图。 0026 图2本发明实施例的雾化单元的结构示意图。 0027 图3为本发明实施例的牵引单元的结构示意图。 0028 图4为本发明实施例的丝束导向集束单元的结构示意图。 0029 图5为本发明实施例的丝束交联单元的结构示意图。 0030 图6为本发明实施例的丝束交联单元中的导向槽辊的正面示意图。 0031 图7A为本发明实施例的丝束交联单元中的混合头正面示意图。 0032 图7B为本发明实施例的丝束交联单元中的混合头打开示意图。 0033 图7C为本发明实施例的丝束交联单元中的混合头俯视图。。

12、 0034 图8A为本发明实施例的丝束交联单元中的交联头正面示意图。 0035 图8B为本发明实施例的丝束交联单元中的交联头打开示意图。 0036 图8C为本发明实施例的丝束交联单元中的交联头俯视图。 0037 图9为本发明实施例的丝束交联单元中的加湿水辊的结构示意图。 0038 图10为本发明实施例的收丝单元的结构示意图。 0039 图11为本发明实施例的收丝单元的结构示意图。 具体实施方式 0040 如图1所示， 本发明提供一种大丝束碳纤维原丝收丝装置， 依据丝束的行进方向依 次包括雾化单元10、 牵引单元20、 丝束导向集束单元30、 丝束交联单元40、 收丝单元50。 其 中： 004。

13、1 雾化单元10用于加入脱盐水和压缩空气， 通过高压喷嘴形成雾化状态的水雾。 其 作用： 一是冷却丝束， 使操作员可以对丝束进行处理； 二是使丝束静电保持在一个较低的水 平， 避免单丝飘逸。 0042 请同时参照图2， 本实施例中， 雾化单元10包括本体11， 本体11为中空盒体， 其相对 的两个侧壁上分别设有用于供上游丝束进入的入丝槽17用于供丝束往下游去的出丝槽19， 在本体11的内腔设有水雾喷射管道13、 15， 水雾喷射管道可以设置在入丝槽的上下两侧， 通 说明书 2/6 页 4 CN 110921418 A 4 过在水雾喷射管道13、 15加入DW(脱盐水)和CA(压缩空气)， 通过。

14、高压喷嘴形成雾化状态的 水雾， 通过调节V1、 V2阀门进行DW/CA压力控制。 含湿率检测(牵伸装置后取样)： 0043 0044 丝束在上一工序内处于张力比较高的状态， 丝束越被拉伸， 它也就越想收缩。 为避 免丝束收缩和松弛， 得到好的碳纤维强度特性， 需要一个非常大的牵引力将上一工序内的 丝束拉出来， 牵引单元能提供该牵引力从而得到好的碳纤维强度特性。 0045 请同时参照图3， 本实施例中， 牵引单元20为型驱动辊组， 由从上至下设置的一 个胶辊22和四个金属辊21组成， 第一个金属辊21和上面的胶辊22组合为挤压对辊一起工 作。 金属驱动辊21的速度是： 20-70米/分钟。 金属。

15、驱动辊的速度来自上游工序最后个电机编 码器， 即牵引装置与主线速度同步。 牵引装置对收丝装置其它工序提供运行速度。 此外， 为 了保持金属辊21的清洁， 将在这些辊上安装毛刷。 0046 不同的纺位位置需要丝束导向集束单元40进行导向集束， 丝束导向集束单元40包 括底座以及可转动的连接在底座上的如图4所示的陶瓷弧形弯度辊32， 陶瓷弧形弯度辊32 的横截面为圆形， 且其直径从中心向两端递增。 底座可以上下、 左右移动20毫米。 依靠陶瓷 弧形弯度辊对不同纺位位置的丝束导向集束， 使用底座调节高低、 左右， 将三束50K丝束集 束在一起， 使其丝束边缘间距为0mm， 并保持丝束宽幅不变。 00。

16、47 通过丝束导向集束单元可以使至少两束丝束集束在一起， 保持丝束宽幅且厚度要 尽可能一致。 丝束可以是24K以上原丝， 例如是50K原丝。 0048 丝束交联单元40用于将至少两束丝束混合、 缠绕变成 伪 一束丝束， 例如将三束 50K丝束混合、 缠绕变成 伪 150K丝束。 请同时参照图5、 图6， 丝束交联单元40依据丝束的前 进方向依次包括： 导向槽辊41、 第一导向辊42、 混合头集束辊43、 混合头44、 交联头集束辊 45、 交联头46、 第二导向辊47、 加湿水辊48、 第三导向辊49、 落丝对辊65。 0049 本实施例中， 丝束通过导向槽辊和导向辊后进入混合交联单元。 混合。

17、交联子单元 包括第一导向辊42、 混合头集束辊43、 混合头44、 交联头集束辊45、 交联头46。 0050 混合头集束辊43可以选用为陶瓷集束辊， 混合头集束辊43能调节高低、 左右， 再次 对三束丝间距进行调整。 混合头所用压缩空气由电磁阀控制开关， 运行过程中为常开， 压力 为2-5bar。 混合头44的正面图、 打开示意图及俯视图分别如图7A至7C所示， 可见混合头44包 括可开合连接的上混合头81与下混合头83， 在上混合头81与下混合头83之间设有混合间隙 块85， 混合头的顶部设有多个密集排列的气孔87。 0051 交联头集束辊45可以选用为陶瓷集束辊， 交联头集束辊45能再次。

18、调节高低、 左右， 再次对三束丝间距进行调整。 交联头所用压缩空气由电磁阀调节， 可以根据生产线的速度 进行调节脉冲， 按照丝束长度0.1-1.5米进行调节。 交联头46的正面图、 打开示意图及俯视 图分别如图8A至8C所示， 可见交联头46包括可开合连接的上交联头82与下交联头84， 在上 交联头82与下交联头84之间设有交联间隙块86， 交联头的顶部设有多组密集排列的气孔 88， 每组气孔例如是3个。 说明书 3/6 页 5 CN 110921418 A 5 0052 通过混合头和交联头上的气孔由脉冲空气对丝束吹扰， 让一部分丝束缠绕连接在 一起， 但不会永久连接， 这种连接可以靠丝束重力。

19、分开。 0053 通过丝束交联子单元后， 丝束将变成一个紧凑的、 黏合在一起的纤维束。 混丝束交 联子单元靠压缩空气将单丝轻轻的吹入另一束丝中(交叉混合)， 并使单丝搭在临近丝束的 两个边上(联结缠绕)。 被收入箱子的3束丝要轻微交联， 在后续工序可以轻松分开而不伤丝 束。 0054 如图9所示， 加湿水辊48包括盛有脱盐水的托盘62以及至少部分浸在该托盘内的 金属辊61， 通过金属辊61上粘附的脱盐水对可以丝束进行加湿， 通过金属辊的转数控制丝 束的含湿率。 本实施例中， 托盘62通过挡板分为两部分， 一部分为用于浸湿金属辊的浸湿 区， 另一部分位用于循环的循环区， 挡板的高度小于托盘62的。

20、高度。 循环区的底部与循环罐 63相连， 循环罐63内装有脱盐水(DW)， 循环罐63与循环泵64相连， 循环泵64与浸湿区相连， 用于将循环罐63内的脱盐水送至浸湿区内。 脱盐水通过一个循环罐63循环到浸湿区中， 托 盘中多余的脱盐水溢流到循环区后返还循环罐中。 循环罐配有2台循环泵和一台液位控制 器。 循环泵是一开一备。 循环泵前安装有一个100-200 的过滤器， 液位控制器控制脱盐水罐 的液位。 0055 落丝对辊65由一个金属辊、 一个是橡胶挤压辊组成。 金属辊的表面粗糙度是0.2- 0.3 。 金属驱动辊的速度与生产线速度同步。 橡胶辊压力可依靠气动单元进行调节， 给丝束 一定的张。

21、力， 保持丝束在通过交联装置时直线通过。 橡胶辊： 直径200毫米， 宽200毫米。 硬 度： 90shore。 线性压力： 100-150N/cm。 落丝对辊能给丝束一定的张力， 保持丝束在通过交联 装置时直线通过。 0056 请参照图10、 11,收丝单元50由一个溜槽51、 两个挤压组件53、 54， 一个箱式驱动和 转运子单元组成。 0057 箱式驱动和转运子单元包括收丝轨道55、 转运轨道75、 丝箱71、 72、 73、 转运小车 76， 溜槽51通过摆臂设置于丝箱52(72)的正上方， 能沿进行前后摆动， 溜槽51还可以通过连 杆与电机相连， 用于控制溜槽摇摆的幅度。 溜槽为不锈。

22、钢， 上口尺寸约12090毫米， 下口尺 寸约8010毫米， 高约500毫米。 丝箱的移动方向是垂直于丝束移动方向， 左右移动。 优选 地， 溜槽下端与丝束顶部之间的距离： 恒定保持在约14cm至23cm， 例如是20cm。 0058 挤压组件53、 54包括挤压板、 连杆与伺服电机， 挤压板固定在连杆的一端， 连杆的 另一端通过转轴可摆动地固定在伺服电机上。 伺服电机带动挤压板上下运行， 使挤压板能 伸入到丝箱52的内部， 收丝过程中丝束应当被压紧， 压板为长条型， 利于排气， 且表面光滑； 且由于连杆是可以摆动地， 因此在压紧过程中， 压板是可以与丝箱一起移动。 本实施例中， 挤压组件为两。

23、个， 分别设置在丝箱在收丝过程中的左右两个端部处， 每当丝箱移动到端部 时， 就更换压板。 0059 收丝单元50依靠溜槽的摆动和丝箱的移动将丝束平整铺进丝箱中， 两个挤压装置 轮流对丝束层高挤压。 本实施例中， 收丝单元配有2个挤压组件。 当箱子在反方向末端时， 将 启动其中一个挤压组件， 反之亦然。 通常在这个时候， 箱子移动装置停止几秒， 这时挤压装 置对丝束进行挤压。 期间， 铺丝动作和溜槽不停止。 0060 本实施例中， 丝箱的尺寸是12509001000毫米。 更换箱子是一个自动化过程。 铺丝长度达到设定值时， 铺丝系统自动将已装满的丝箱弹出到传送轨道上， 同时将空丝箱 说明书 4。

24、/6 页 6 CN 110921418 A 6 推到溜槽下。 铺丝长度可以测量计数(长度约为22000-30000米)。 0061 丝箱是自动更换的， 更换时间则根据收丝长度来设定。 收丝轨道55上必须放置3个 箱子， 1个空箱子71， 一个正在铺丝的箱子72， 和一个已经装满的箱子73。 已经装满的箱子73 可以经由转运小车运送至称重处74对丝束进行称重， 称重后可以用叉车将丝箱叉走。 在具 体实施时， 更换完丝箱后， 操作员对丝箱里的丝束尾巴进行标记， 然后按下称重按钮， 启动 传送装置， 自动化的系统将丝箱推到称重处， 对丝束进行称重， 接着PLC打印标签。 0062 收丝单元通过让箱子。

25、、 溜槽和压板的移动同步， 避免纤维重叠， 还要避免在两端部 位形成与中心部位不同数量的分层丝束。 将丝束以扁平和光滑的表面状态铺置于箱子内， 而且丝束不能散开， 可将150K丝束安全、 稳定地铺入丝箱内。 0063 在具体实施时， 本发明提供的大丝束碳纤维原丝收丝装置可以分两层排列在两层 楼面。 上游工序生产的丝束经过雾化单元冷却， 牵引单元保持丝束张力， 通过丝束导向单元 集束， 再由交联单元混合缠绕形成轻微交联的150K丝束， 依靠丝束自重落入下一层收丝丝 箱中。 上层楼面主要部件是交联功能， 对生产线上的每3束50K丝束编织成1束150K， 下层楼 面主要部件是收丝功能， 将150K丝。

26、束安全、 稳定地铺入丝箱内。 0064 本发明可实现的效果： 0065 0066 0067 交联点的数量可以通过丝束的长度来控制。 0068 纤维没有卷曲。 0069 箱内丝束无打捻、 相邻丝束无重叠现象。 0070 本发明提供了一种大丝束碳纤维原丝收丝装置， 解决目前收丝装置对50K以上大 丝束原丝收丝长度不足， 造成下一道工序频繁做接头； 减少丝束摩擦点和无捻收取。 本发明 将上游生产线上的多束50K丝束每3束编织成1束 伪 150K的大丝束， 保持丝束宽幅， 无捻， 安全、 稳定地铺入丝箱内， 完成大丝束原丝自动装箱收取， 便于后续碳化工序生产运行。 0071 以上参照附图说明了本发明的。

27、优选实施例， 本领域技术人员不脱离本发明的范围 和实质， 可以有多种变型方案实现本发明。 举例而言， 作为一个实施例的部分示出或描述的 特征可用于另一实施例以得到又一实施例。 以上仅为本发明较佳可行的实施例而已， 并非 说明书 5/6 页 7 CN 110921418 A 7 因此局限本发明的权利范围， 凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化， 均包含于 本发明的权利范围之内。 说明书 6/6 页 8 CN 110921418 A 8 图1 图2 说明书附图 1/7 页 9 CN 110921418 A 9 图3 图4 说明书附图 2/7 页 10 CN 110921418 A 10 图5 图6 图7A 说明书附图 3/7 页 11 CN 110921418 A 11 图7B 图7C 图8A 说明书附图 4/7 页 12 CN 110921418 A 12 图8B 图8C 图9 说明书附图 5/7 页 13 CN 110921418 A 13 图10 说明书附图 6/7 页 14 CN 110921418 A 14 图11 说明书附图 7/7 页 15 CN 110921418 A 15 。