專利名稱：超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超高分子量聚乙烯纖維的生產設備，具體地說是一種超高分
子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，適用于超高分子量聚乙烯纖維生產中的原 料制備。
背景技術：
超高分子量聚乙烯纖維是20世紀90年代初發(fā)展起來的第三代高強度高模量纖 維，具有良好的力學性能，與芳綸、碳纖維并稱三大特種纖維，超高分子量聚乙烯纖維具有 優(yōu)異的性能和廣泛的用途，與碳纖維、芳綸纖維相比較，超高分子量聚乙烯纖維的高強度和 高模量特征最明顯，質量更輕，化學穩(wěn)定性較好，耐磨耐彎曲性能、張力疲勞性能、抗切割性 能也是現(xiàn)有高性能纖維中最強的，因而在安全、防護、航空、航天、國防裝備、車輛制造、造船 業(yè)、體育界發(fā)揮著舉足輕重的作用。除此之外，超高分子量聚乙烯纖維在民用工業(yè)領域作為 抗沖擊、減震材料及高性能輕質復合材料也有著廣闊的應用前景。 目前，超高分子量聚乙烯纖維多采用凝膠紡絲-超倍熱拉伸工藝生產，超高分子 量聚乙烯纖維是以超高分子量聚乙烯為原料，經溶劑油(如礦物油、十氫萘)溶解后形成均 勻紡絲溶液，后經過濾紡絲、萃取、干燥、熱拉伸等過程最終制得成品。其主要工序包括1、 用溶劑溶解超高分子量聚乙烯，制成紡絲溶液；2、溶液經擠出噴絲孔擠出后再用空氣(干 法)或水(濕法)驟冷固化，得到含有適度大分子纏結點的濕態(tài)原絲；3、采用萃取劑將附著 在濕態(tài)原絲表面的溶劑脫去；4、對萃取后絲束在干燥箱內進行干燥；5、進行超倍熱拉伸， 得到具有伸直鏈結構的超高分子量聚乙烯纖維紡絲。 在目前的超高分子量聚乙烯纖維生產中，其原料的配制基本上都是由人工來完成 的，如PE粉、溶劑的稱量以及反應釜內速度和溫度的控制，其不足之處在于由于人工操作 的差異性，導致混合后的物料濃度均勻性較差，增加了后續(xù)紡絲的不確定性，嚴重影響了產 品質量的穩(wěn)定性。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種使用方便、稱量準確、容易操作，不僅能對所用原 料和溶劑進行準確的計量，還能根據(jù)工藝要求自動改變反應釜內攪拌電機的運行速度和釜 內溫度，自動進行混料并自動向螺桿擠出機進行投料，克服人工操作導致的混合后的物料 濃度均勻性較差的不足，保證配料穩(wěn)定性的超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控 制系統(tǒng)。 為了達到以上目的，本實用新型所采用的技術方案是該超高分子量聚乙烯纖維 生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，其特征在于它包括原料計量裝置、觸摸屏、原料配制控制 器、反應釜和螺桿擠出機組成，原料配置控制器分別通過導線與原料計量裝置、觸摸屏、反 應釜和螺桿擠出機相連接進行數(shù)據(jù)交換，原料計量裝置上的料斗與反應釜通過相應的管道 相連通，反應釜與螺桿擠出機通過相應的管道相連通。
3[0007] 本實用新型還通過如下措施實施所述的原料計量裝置設有兩臺，一臺計量稱，一 臺溶劑計量罐，在溶劑計量罐的進料口上設有進料閥和進料泵，在出料口上設有出料閥，溶 劑計量罐通過進料閥與進料泵相連通，料斗的下口設有出料閥，出料閥通過管道與原料備 制罐相連通，原料備制罐通過帶控制閥的管道與反應釜相連通，溶劑計量罐及其進料閥、進 料泵、出料閥以及原料備制罐上的控制閥都由原料配制控制器控制，在計量稱上設有料斗， 料斗的下料口上設有下料閥，下料閥與反應釜相連通。 所述的反應釜與螺桿擠出機之間設有緩沖釜和下料釜，緩沖釜和下料釜皆由原料 配置控制器控制，反應釜通過管道與緩沖釜相連通，緩沖釜通過管道與下料釜相連通，下料 釜通過管道連接到螺桿擠出機的進料口上。 所述的反應釜內設有攪拌機、加熱器和溫度傳感器，并與原料配制控制器進行數(shù) 據(jù)交換。 所述的緩沖釜和下料釜內都設有液位傳感器和加熱器，并與原料配制控制器進行 數(shù)據(jù)交換。 所述的原料配制控制器，包括ARM處理器、電源電路、通訊接口電路、數(shù)據(jù)存儲器、 輸入參數(shù)接口電路和輸出參數(shù)接口電路構成，電源電路為集成電路板提供穩(wěn)定、可靠的隔 離電源，輸入參數(shù)接口電路與輸出參數(shù)接口電路均通過參數(shù)接口接線座連接到反應釜內的 攪拌機轉速以及溫度傳感器，接收反饋信號。 本實用新型的有益效果在于與傳統(tǒng)的手工配料方法相比，不僅能對超高分子量 聚乙烯粉和溶劑進行準確的計量，還能根據(jù)工藝要求自動的改變反應釜內的攪拌速度和加 熱溫度，使物料攪拌更加均勻，防止原料向底部沉淀，減少了人為誤差，保證了原料配置的 穩(wěn)定性，降低了生產成本，操作簡單，省時省力，提高了企業(yè)的經濟效益。
圖1為本實用新型的結構流程控制示意圖。 圖2為本實用新型的原料配制控制器的內部控制邏輯圖。
具體實施方式參照附圖1、2制作本實用新型，在圖1中，物料的流向用單箭頭標識，電氣連接關 系用雙箭頭標識。該超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，其特征在于它 包括原料計量裝置、觸摸屏2、原料配制控制器3、反應釜4和螺桿擠出機5組成，原料配置 控制器3分別通過導線與原料計量裝置、觸摸屏2、反應釜4和螺桿擠出機5相連接進行數(shù) 據(jù)交換，計量稱1用于原料和溶劑的計量，觸摸屏2用于顯示和設置工藝參數(shù)，能方便進行 編程操作，原料配制控制器3為核心控制部件，負責與底層各被控設備進行通訊，并及時讀 取反饋數(shù)據(jù)，原料計量裝置上的料斗與反應釜4通過相應的管道相連通，反應釜4與螺桿擠 出機5通過相應的管道相連通，在原料配制控制器3的調控下，使原料在原料計量裝置上稱 量后，進入反應釜內加熱攪拌，再通過管道最終到達螺桿擠出機5進行紡絲。 所述的原料計量裝置設有兩臺，一臺計量稱1，一臺溶劑計量罐9，分別稱量超高 分子量聚乙烯粉和溶劑油，超高分子量聚乙烯粉即PE粉，在溶劑計量罐9的進料口上設有 進料閥和進料泵，在出料口上設有出料閥，溶劑計量罐9通過進料閥與進料泵相連通，料斗的下口設有出料閥，出料閥通過管道與原料備制罐7相連通，以便稱量后的溶劑可以暫時 儲存在原料備制罐7內，原料備制罐7通過帶控制閥的管道與反應釜4相連通，溶劑計量罐 9及其進料閥、進料泵、出料閥以及原料備制罐7上的控制閥都由原料配制控制器3控制， 以便在溶劑達到設定質量數(shù)值時，可以及時關閉溶劑計量罐9上的進料泵和進料閥，同時 開啟出料閥，溶劑進入原料備制罐7內備用，當需要向反應釜4加入溶劑時，開啟原料備制 罐7上的控制閥，使溶劑進入反應釜4內先進行加熱攪拌，在計量稱1上設有料斗，料斗的 下料口上設有下料閥，下料閥與反應釜4相連通，以便在PE粉達到設定質量數(shù)值時，開啟下 料閥，使稱量好的PE粉進入反應釜4內。 所述的反應釜4與螺桿擠出機5之間設有緩沖釜6和下料釜8，緩沖釜6和下料釜 8皆由原料配置控制器3控制，反應釜4通過管道與緩沖釜6相連通，緩沖釜6通過管道與 下料釜8相連通，下料釜8通過管道連接到螺桿擠出機5的進料口上，在反應釜4內攪拌完 成的紡絲原料，先被輸送到緩沖釜6內，當下料釜8的紡絲原料液位達不到設定值時，原料 配置控制器3即打開緩沖釜6的卸料閥，向下料釜8內加料。 所述的反應釜4內設有攪拌機、加熱器和溫度傳感器，并與原料配制控制器3進行 數(shù)據(jù)交換，可以實時控制攪拌速度以及反應釜4內的溫度。 所述的緩沖釜6和下料釜8內都設有液位傳感器和加熱器，并與原料配制控制器3 進行數(shù)據(jù)交換，緩沖釜6和下料釜8的液位傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到原料配制控制器3，以便 原料配制控制器3控制下料釜8內紡絲原料保持在一定液位上，同時原料配制控制器3控 制緩沖釜6和下料釜8內加熱器的工作狀態(tài)，使緩沖釜6和下料釜8內的紡絲原料的性質 保持統(tǒng)一穩(wěn)定，并調節(jié)螺桿擠出機5的紡絲速度。 所述的原料配制控制器3，包括ARM處理器31、電源電路32、通訊接口電路33、數(shù) 據(jù)存儲器34、輸入參數(shù)接口電路35和輸出參數(shù)接口電路36構成，電源電路32為集成電路 板提供穩(wěn)定、可靠的隔離電源，輸入參數(shù)接口電路35與輸出參數(shù)接口電路36均通過參數(shù)接 口接線座連接到反應釜內的攪拌機轉速以及溫度傳感器，接收反饋信號。 使用時，根據(jù)工藝要求預設物料的質量，即分別設定超高分子量聚乙烯粉和溶劑 的質量，原料配制控制器3控制計量稱1稱取PE粉，原料配制控制器3控制溶劑計量罐9打 開進料閥進料，當溶劑達到預設質量要求時，原料配制控制器3關閉溶劑計量罐9上的進料 泵和進料閥，同時開啟出料閥，溶劑進入原料備制罐7內備用，當需要向反應釜4加入溶劑 時，開啟原料備制罐7上的控制閥，使溶劑進入反應釜4內，再由原料配制控制器3開啟反 應釜4內的攪拌機和加熱器進行加熱攪拌，在溶劑加熱攪拌達到要求時，開啟計量稱1上的 下料閥，自動向反應釜4中注入所稱量的PE粉，進行加熱攪拌，當反應釜4內的溫度傳感器 測量的溫度達到工藝要求溫度時，可關閉加熱器，在PE粉和溶劑攪拌完成后，打開出料閥， 進入緩沖釜6內，再根據(jù)螺桿擠出機5的紡絲速度，適時的從緩沖釜6內向下料釜8加入紡 絲原料，整個控制過程皆在觸摸屏2上實時顯示，提高了原料配置過程的自動化程度和可 見性。
權利要求一種超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，其特征在于它包括原料計量裝置、觸摸屏(2)、原料配制控制器(3)、反應釜(4)和螺桿擠出機(5)組成，原料配置控制器(3)分別通過導線與原料計量裝置、觸摸屏(2)、反應釜(4)和螺桿擠出機(5)相連接進行數(shù)據(jù)交換，原料計量裝置上的料斗與反應釜(4)通過相應的管道相連通，反應釜(4)與螺桿擠出機(5)通過相應的管道相連通。
2. 根據(jù)權利要求1所述的超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，其特 征在于所述的原料計量裝置設有兩臺，一臺計量稱(l)，一臺溶劑計量罐(9)，在溶劑計量 罐(9)的進料口上設有進料閥和進料泵，在出料口上設有出料閥，溶劑計量罐(9)通過進料 閥與進料泵相連通，料斗的下口設有出料閥，出料閥通過管道與原料備制罐(7)相連通，原 料備制罐(7)通過帶控制閥的管道與反應釜(4)相連通，溶劑計量罐(9)及其進料閥、進料 泵、出料閥以及原料備制罐(7)上的控制閥都由原料配制控制器(3)控制，在計量稱(1)上 設有料斗，料斗的下料口上設有下料閥，下料閥與反應釜(4)相連通。
3. 根據(jù)權利要求1所述的超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，其特 征在于所述的反應釜(4)與螺桿擠出機(5)之間設有緩沖釜(6)和下料釜(8)，緩沖釜(6) 和下料釜(8)皆由原料配置控制器(3)控制，反應釜(4)通過管道與緩沖釜(6)相連通，緩 沖釜(6)通過管道與下料釜(8)相連通，下料釜(8)通過管道連接到螺桿擠出機(5)的進 料口上。
4. 根據(jù)權利要求1所述的超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，其特 征在于所述的反應釜(4)內設有攪拌機、加熱器和溫度傳感器，并與原料配制控制器(3)進 行數(shù)據(jù)交換。
5. 根據(jù)權利要求3所述的超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，其特 征在于所述的緩沖釜(6)和下料釜(8)內都設有液位傳感器和加熱器，并與原料配制控制 器(3)進行數(shù)據(jù)交換。
專利摘要本實用新型公開了一種超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，其特征在于它包括原料計量裝置、觸摸屏(2)、原料配制控制器(3)、反應釜(4)和螺桿擠出機(5)組成，原料配置控制器(3)分別通過導線與原料計量裝置、觸摸屏(2)、反應釜(4)和螺桿擠出機(5)相連接進行數(shù)據(jù)交換，原料計量裝置上的料斗與反應釜(4)通過相應的管道相連通，反應釜(4)與螺桿擠出機(5)通過相應的管道相連通。該超高分子量聚乙烯纖維生產用原料自動配制控制系統(tǒng)，對超高分子量聚乙烯粉和溶劑計量準確，使物料攪拌更加均勻，減少了人為誤差，保證了原料配置的穩(wěn)定性，降低了生產成本，操作簡單，省時省力，提高了企業(yè)的經濟效益。
文檔編號B29B7/10GK201442315SQ200920030910
公開日2010年4月28日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權日2009年7月31日
發(fā)明者任意, 吳修倫 申請人:山東愛地高分子材料有限公