喷丝头组件和卷绕机构在纺丝机中的作用和结构

熔体纺丝机的种类及型号虽多种多样，但其基本结构类似，均包括以下一些构成部分：

（1）高聚物熔融装置：螺杆挤出机；

（2）熔体输送、分配、纺丝及保温装置：包括弯管、熔体分配管、计量泵、喷丝头组件及纺丝箱体部件；

（3）丝条冷却装置：包括纺丝窗及冷却套筒；

（4）丝条收集装置：卷绕机或受丝机构；

（5）上油装置：包括上油部件及油浴分配循环机构。

（一）纺丝箱体及纺丝头组件

熔体自螺杆挤出后，经熔体管路分配至各纺丝位的计量泵和喷丝头组件。为进行熔体保温和温度控制，一般都采用4～6位（即一根螺杆所供给的位数）合用一个矩形载热体加热箱进行集中保温，通常称为纺丝箱体。箱体内装有至各部位的熔体分配管，计量泵与喷丝头组件安置有保温座以及电热棒等。通过加热联苯-联苯醚混合热载体气液两相保温，箱外包覆绝热材料，如图2-13所示。

图2-13　VD405纺丝机的纺丝箱体断面

1-熔体分配头（熔体总管接头、分配管接头、针形阀座）　2-熔体分配管　3-计量泵保温座　4-泵体　5-计量泵　6-熔体连接管　7-组件座　8-电热棒插管　9-针形阀座

纺丝箱体中的熔体分配管有两种形式：一种为分支式，另一种为辐射式。箱体中熔体分配的原则，应确保熔体到达每个纺丝位所需时间完全相同，管径的选择和管线安排应有利于缩短熔体在分配过程中的停留时间，并尽可能减少回折，避免各纺丝位之间管路阻力差异。

纺丝箱体采用联苯-联苯醚热载体加热方式。可以直接在箱内加入占箱体容积1/2～2/3的联苯混合物液体，插入电热棒直接加热，气液两相同时保温；也可以用联苯混合物蒸气做载热体，在箱外附设联苯锅炉。

喷丝头组件是喷丝板、熔体分配板、熔体过滤材料及组装套的结合件。喷丝头组件是熔体纺丝成型前最后通过的一组构件，除确保熔体过滤、分配和纺丝成型的要求外，还应满足高度密封、拆装方便和固定可靠的要求。

（二）计量泵与喷丝板

计量泵与喷丝板是化纤生产中使用的两个高精密度标准件。成纤高聚物熔体经计量泵以准确的计量送至喷丝头组件，再从喷丝板上的喷丝孔挤出完成纤维成型。

1.计量泵熔体纺丝用计量泵属于高温齿轮泵类型，齿轮泵的结构如图2-14所示，是由一对齿轮和三块板、联轴节等组成。这是单进液孔、单出液孔的计量泵，泵轴的轴头插在联轴节一头的槽中，转动轴转动时，主动齿轮被联轴节带动，从而使一对齿轮相啮合而运转。联轴节装在轴套内，用压盖及内六角螺钉固定在泵板上，一对齿轮密封装在中间板的“8”字形孔与上下板之间，借三块板之间高精度平面密合而不是用垫片来实现密封，可防止熔体渗漏。

为了适应多头纺的要求，可采用多层、多出液孔的计量泵，不仅简化泵的传动装置，且可大幅提高纺丝产量。(www.xing528.com)

2.喷丝板喷丝板的形状有圆形和矩形两种，圆形喷丝板加工方便，使用比较广泛。矩形喷丝板主要用于纺制短纤维。

图2-14　熔纺计量泵结构

1-主动齿轮　2-从动齿轮　3-主动轴　4-从动轴　5-熔体出口　6-下盖板　7-中间板　8-上盖板　9-联轴节

喷丝孔的几何形状直接影响熔体的流动特性，从而影响纤维成型。喷丝孔通常由导孔和毛细孔两段构成，除纺异形丝的喷丝孔外，毛细孔都为圆柱形，导孔则有圆筒漏斗形、圆筒平底形、圆锥形和双曲面形等。最常见的是圆形导孔，其加工最方便；但为了控制熔体流动的切变速率并获得较大的压力差来源，以圆锥形和双曲面形导孔为好，但其加工较困难。

（三）丝条冷却装置

丝条冷却吹风形式有两种，即侧吹风和环形吹风。

1.侧吹风目前涤纶长丝纺丝常采用侧吹风，此时，空气直接吹在纤维还未完全凝固的区域，并与纤维成垂直方向，故传热系数高，冷却效果好。侧吹风的弊端为冷却风往往不够均匀，尤其是单纤维根数较多时，位于侧吹风迎风侧和背风侧的冷却条件差异较大。

2.环形吹风环形吹风是从丝束周围吹向丝条，可克服凝固的丝条偏离垂直位置产生的弯曲，甚至互相碰撞黏结、并丝等缺点。有一种径向吹风装置，该装置是在圆形喷丝板中间的无孔区，自下方插入一个圆筒，圆筒壁由多孔材料制成（多孔青铜或多孔不锈钢），吹入空气能使所有的丝条均匀冷却。在采用900～1000孔甚至更多纺丝孔的喷丝板生产短纤维时，这是一种简单有效的均匀冷却方法，如图2-15所示。

（四）卷绕装置

图2-15　径向吹风方式

1-喷丝板　2-多孔圆筒

成型的丝条经纺丝室和甬道冷却固化后，是完全干燥的，为避免产生静电，并进行正常的卷绕，必须先行给湿和上油，然后按一定规律卷绕。一般卷绕机由上油机构、导丝机构和卷绕机构三部分组成。高速纺丝的给油喷嘴安装在纺丝风窗的下部。

国产纺丝机每位有两个油盘，可分别给湿和上油，也可将给湿和上油结合起来。

导丝机构为导丝盘（辊）也称纺丝盘，所谓纺丝速度即为导丝盘转动的线速度。

长丝纺丝机一般采用两个导丝盘。为了保证丝条有一定的张紧力，上下导丝盘直径有微小差异，后一盘比前一盘大0.5%，也可分别用变频调速控制丝条张力。

卷绕机构主要用于初生纤维的卷绕成型，长丝卷绕机的结构由往复机构、筒管及其传动装置组成，将卷绕丝卷成筒子形式。