[发明专利]一种溶剂法纤维素纤维纺丝原液处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及纺丝设备技术领域，具体涉及一种溶剂法纤维素纤维纺丝原液处理设备。

背景技术

目前溶剂法纤维素纤维工业化生产所用的溶剂体系为NMMO。该工艺生产过程涉及纤维素的活化、稀NMMO溶液的浓缩，预混合，低压脱水溶解，过滤，纺丝，后处理等工序。纤维素的溶解依赖于薄膜蒸发装置，以可以在极短时间内实现纺丝原液的制备，线形纤维素分子理论上可完全溶解不会有不溶颗粒存在，但是实际生产中却因多种原因使得原液内存在大量的溶胶与凝胶颗粒。实验发现，通过继续搅拌抽真空操作，可使得纤维素溶胶颗粒完全溶解，而凝胶颗粒因为分子结构为网状大分子，不具备溶解能力。生产中，采用的活化处理已经避免了凝胶颗粒的产生，因而在生产过程中只需要解决溶胶颗粒的过滤问题。原则上，因为溶解过程采用薄膜蒸发装置，物料呈膜状在真空装置内溶解，因而体系内部不会含有气泡或者含有极少量的气泡，原液处理过程不需要增加脱泡装置。但是在过滤网更换以及缓冲罐缓存过程中总会在纺丝原液内引入少量气泡，对于短纤维，这些气泡的影响可以忽略，但对于长纤维尤其是碳纤维原丝级的长纤维影响重大。因此，有必要设计一种处理设备，使之能够解决溶剂法纤维素纤维连续化生产中的纺丝原液过滤以及脱泡问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种溶剂法纤维素纤维纺丝原液处理设备，其能够对原液进行有效处理，改善纺丝原液的可纺性，增加纺丝的稳定性，从而消除上述背景技术中缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种溶剂法纤维素纤维纺丝原液处理设备，包括滤液收集管和至少一个与所述滤液收集管相连的过滤单元，所述过滤单元包括壳体、原液挤出头和滤网，所述原液挤出头为锥形，利用传动轴转动安装于所述壳体内，所述滤网采用形状与所述原液挤出头相配合的锥形滤网，固定安装于所述壳体内部，且将所述原液挤出头包围，所述原液挤出头与所述滤网之间具有一定间隙空腔，所述壳体的一侧设置有原液入口，且所述原液入口上沿低于所述原液挤出头的上沿，避免原液向传动轴移动，所述壳体的下部与所述滤液收集管相连通，所述壳体的上端盖上开设有抽气口。

作为一种改进，所述过滤单元有2-5个。

作为一种改进，所述壳体的侧部设置有反洗废液出口，利用该出口，可以将反冲废液排出。

作为一种改进，所述传动轴与所述壳体的结合位置设置有密封圈实现密封。

作为一种改进，所述传动轴的上端安装有联轴器，所述联轴器包括轴套和弹性体，所述轴套与所述传动轴通过键或者齿轮实现可分离式传动连接，所述弹性体挤压所述轴套，使得所述轴套与所述传动轴连接传动。

作为一种改进，所述弹性体采用橡胶或者弹簧，这可以保证原液挤出头近似悬浮在纺丝原液中。

作为一种改进，所述原液挤出头的上边沿设置有凸起的密封堰，所述原液挤出头位置升高时，所述密封堰将所述抽气口堵住。

作为一种改进，所述原液挤出头采用聚四氟乙烯锥形头，所述传动轴与原液挤出头直接通过螺纹连接，且所述原液挤出头的上部设置有棱形刮片，实验证明，采用这种结构的原液挤出头不但强度能够得到保证，更重要的是，可以有效增加原液挤出头与原液的界面剪切力。

作为一种改进，所述原液入口安装有电磁阀。

作为一种改进，所述滤网采用不锈钢丝织造而成，且两面均设置有带孔的不锈钢板进行支撑。

本发明的工作原理如下：

待过滤的纺丝原液由原液入口进入，以锥形的原液挤出头旋转使得粘弹性高分子溶液分子链拉伸从而因高分子流体特有的包轴效应产生轴向挤压力，推动原液通过锥形的滤网，起到过滤作用。同时，由于原液入口上沿低于所述原液挤出头的上沿，避免原液向传动轴移动，从而在挤出头与壳体上端盖直接形成一段空气层，通过抽气口使得壳体内的原液脱除可能混入的气泡，以及促进未溶解的纤维素溶胶颗粒溶解，降低不可滤颗粒含量。

如果滤网发生堵塞，则原液挤出头会在压力作用下上浮，使得联轴器内的弹性体受挤压，轴套与传动轴分离，传动失效，同时原液挤出头上部的密封堰会堵住抽气口，此时原液入口与滤液收集管道上的电磁阀关闭，反洗废液出口的电磁阀打开，通过滤液收集管道相连的另外一套过滤单元或者额外的反冲装置进行供液反洗，带反洗完毕，原液挤出头在弹性体与自身重力作用下下沉，重新恢复旋转，此时电磁阀开合反转，实现正常过滤。

为保证该设备正常运行，使用范围仅限于以NMMO水合物为溶剂的溶剂法纤维素纤维纺丝原液，且原液制备开始需要经过纤维素的活化处理，活化操作可以是酶活化、机械活化等。