1.本发明属于化纤机械设备领域，涉及一种用于熔融纺丝机上的红外加热装置。
背景技术：
2.化学纤维是解决民生穿衣问题的主要纤维材料，熔融纺丝法是生产化学纤维的主要方法，具有生产效率高、成本低和适用材料面广等特点。熔融纺丝法生产纤维的过程是：先将热塑性高聚物加热熔融，然后经过喷丝板挤出拉丝，最终形成纤维。生产过程中，喷丝板温度的精确控制非常重要，直接影响纤维的品质。传统上，喷丝板是安装在加热套中间的圆腔内，加热套采用电加热圈或者高温热媒加热，加热套的热量通过喷丝板和加热套之间的空气和局部连接处的金属传导到喷丝板。加热套上安装有温度传感器，通过对加热套的控温间接来实现对喷丝板的控温。
3.传统的加热和控温方式有很多明显的不足之处：
⑴
加热套的温度和喷丝板的温度一定会有差异，反映的不是喷丝板的真实温度。
⑵
间接式加热和控温需要一个过程，会出现响应滞后。
⑶
加热套上的温度传感器通常只在某一点安装一支，无法实现测温点点俱到，加热套本身就存在温度不均一情况，不能实现对喷丝板的精细控温，不能满足喷丝板面上各点温度均匀的要求。
⑷
实际工况下，喷丝板需要与环境和高聚物熔体进行热交换，由于环境和高聚物熔体温度的不是恒定的、会有波动，要通过间接控温的方式实现精准控温难度更大。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供一种用于熔融纺丝机上的红外加热装置，以解决高聚物对热敏感，容易高温降解，纺丝温度又不能降低的问题，实现纺丝机局部加热，避免高聚物的高温降解。
5.本发明的技术方案是：用于熔融纺丝机上的红外加热装置，包括红外加热器、红外测温仪和温控仪。红外加热器包括红外线加热管和定向辐射反射板，红外加热器安装在喷丝板下方的无风区，红外线加热管的圆截面与喷丝板的外圆周面相切。红外测温仪安装在喷丝板下方纺丝甬道的侧壁上。红外测温仪和红外线加热管与温控仪电路连接。
6.红外线加热管距喷丝板的高度h为1～20cm。红外线加热管为环形结构，红外线加热管的材质为石英玻璃，红外线加热管的圆环内直径d为10～30cm，石英玻璃管的半径r为0.5～1.5cm。红外线加热管为短、中波红外线加热管，红外射线波长范围1～6微米，优选2.5微米。
7.定向辐射反射器为的环形圆弧状结构，圆弧的弧度为定向辐射反射器为的环形圆弧状结构，圆弧的弧度为圆弧的半径为使环形圆弧的聚焦点为距喷丝板中心1/4直径处圆线。环形圆弧状定向辐射反射器为金属材料或镀金材料。
8.d为环形红外线加热管的圆环内直径，cm；
9.r为石英管的半径，cm；
10.h为红外加热器距喷丝板的高度，cm。
11.红外测温仪探头方向角度可调，红外探头角度α可调范围为0～60
°
，红外测温仪的波长范围为6～16微米。红外测温仪的测温范围为150～350℃，测量精度为
±
1℃。温控仪为数字式温控器，具有pid自适应温控和报警功能，数字式温控器的精度为
±
0.1℃。红外测温仪到喷丝板距离h为20～50cm。
12.本发明用于熔融纺丝机上的红外加热装置采用直接加热方式，加热效率高，响应快速，控温精准，喷丝板面上温度均匀，可以实现纺丝机局部加热，避免了高聚物的高温降解，有效解决了高聚物对热敏感，容易高温降解，纺丝温度又不能降低的问题。
附图说明
13.图1本发明用于熔融纺丝机上的的红外加热装置的示意图；
14.图2为图1的a-a图；
15.图3为图2的a放大图；
16.其中：1—定向辐射反射器、2—红外线加热管、3—温控器、4—喷丝板、5—纺丝甬道、6—红外测温仪、h—、d—环形红外线加热管的圆环内直径、r—石英管的半径、h—红外测温仪与喷丝板的距离、α—红外探头角度。
具体实施方式
17.下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
18.本发明用于熔融纺丝机上的红外加热装置如图1～图3所示，包括红外加热器、红外测温仪6和温控仪3，红外加热器安装在喷丝板4下方的无风区，红外测温仪安装在喷丝板下方纺丝甬道5的侧壁上。红外加热器包括红外线加热管2和定向辐射反射板1，外测温仪和红外线加热管与温控仪电路连接。红外线加热管的外壳材质为石英玻璃，红外线加热管2为环形结构，环形红外线加热管的圆环内直径d同为20cm，石英玻璃管的半径r为1cm。红外加热器距喷丝板的高度h为2cm，并且红外线加热管的圆截面与喷丝板外圆周面相切。环形红外线加热管为短、中波红外线加热管，红外射线波长峰值为2.5微米。定向辐射反射器1的材质为镀锌铁板或不锈钢，形状为环形圆弧状结构，圆弧弧度为2.13，弧度半径为7.32cm，使环形圆弧的聚焦点为距喷丝板中心1/4直径处圆线。红外测温仪安装在喷丝板下方纺丝甬道的侧壁上，距离喷丝板h为50cm，红外测温仪的红外探头方向角度可调，红外探头角度α的可调范围为0～60
°
，调节红外探头方向和角度使探测点在喷丝板中央位置。红外测温仪的波长范围为7～15微米，温度范围为150～350℃，测量精度为
±
1℃，具有电流或电压信号输出功能。温控系统是数字式温控器，具有pid自适应温控和报警功能，测量精度为
±
0.1℃。
19.本发明用于熔融纺丝机上的红外加热装置采用短、中波红外射线对喷丝板直接加热，不但可以加热喷丝板面，还可以穿透加热喷丝板内部，加热效率高。纺丝生产过程中只对喷丝板进行高温加热，高聚物熔体流经的其它部件采用较低温度，实现纺丝机局部加热，避免了高聚物的高温降解。采用红外辐射测温仪非接触直接测量喷丝板的温度，可以得到
喷丝板面的真实温度。通过温控仪的自动控温程序使实测温度和设定温度不断反馈逼近，实现精准控温。
技术特征：
1.一种用于熔融纺丝机上的红外加热装置，包括红外加热器、红外测温仪(6)和温控仪(3)，其特征是：所述红外加热器包括红外线加热管(2)和定向辐射反射板(1)，所述红外加热器安装在喷丝板(4)下方的无风区，所述红外线加热管的圆截面与喷丝板的外圆周面相切；所述红外测温仪安装在喷丝板下方纺丝甬道(5)的侧壁上；所述红外测温仪和红外线加热管与温控仪电路连接。2.根据权利要求1所述用于熔融纺丝机上的红外加热装置，其特征是：所述红外线加热管(2)距喷丝板(4)的高度h为1～20cm。3.根据权利要求1所述用于熔融纺丝机上的红外加热装置，其特征是：所述红外线加热管(2)为环形结构，红外线加热管的材质为石英玻璃，红外线加热管的圆环内直径d为10～30cm，石英玻璃管的半径r为0.5～1.5cm。4.根据权利要求1所述用于熔融纺丝机上的红外加热装置，其特征是：所述红外线加热管(2)为短、中波红外线加热管，红外射线波长范围1～6微米，优选2.5微米。5.根据权利要求1所述用于熔融纺丝机上的红外加热装置，其特征是：所述定向辐射反射器(1)为的环形圆弧状结构，圆弧的弧度为圆弧的半径为使环形圆弧的聚焦点为距喷丝板中心1/4直径处圆线；其中：d为环形红外线加热管的圆环内直径，cm；r为石英管的半径，cm；h为红外加热器距喷丝板的高度，cm。6.根据权利要求1所述用于熔融纺丝机上的红外加热装置，其特征是：所述红外测温仪(6)探头方向角度可调，红外探头角度α可调范围为0～60
°
，红外测温仪的波长范围为6～16微米。7.根据权利要求1所述用于熔融纺丝机上的红外加热装置，其特征是：所述红外测温仪(6)的测温范围为150～350℃，测量精度为
±
1℃。8.根据权利要求1所述用于熔融纺丝机上的红外加热装置，其特征是：所述温控仪为数字式温控器，具有pid自适应温控和报警功能，数字式温控器的精度为
±
0.1℃。9.根据权利要求1所述用于熔融纺丝机上的红外加热装置，其特征是：所述红外测温仪(6)到喷丝板(4)距离h为20～50cm。
技术总结
本发明涉及一种用于熔融纺丝机上的红外加热装置，包括红外加热器、红外测温仪和温控仪。红外加热器包括红外线加热管和定向辐射反射板，红外加热器安装在喷丝板下方的无风区，红外线加热管的圆截面与喷丝板的外圆周面相切。红外测温仪安装在喷丝板下方纺丝甬道的侧壁上。红外测温仪和红外线加热管与温控仪电路连接。红外线加热管为环形结构，定向辐射反射器为的环形圆弧状结构。本发明有效解决了高聚物对热敏感，容易高温降解，纺丝温度又不能降低的问题，避免高聚物的高温降解。避免高聚物的高温降解。避免高聚物的高温降解。
技术研发人员：史贤宁 王仲霞 崔华帅 陈春凤 朱金唐 吴鹏飞 杨海青
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：2021.10.26
技术公布日：2022/1/11