[发明专利]一种超音速纺丝喷头结构

说明书

本发明公开了一种超音速纺丝喷头结构，涉及非织造设备技术领域。该超音速纺丝喷头结构包括基体、熔体/溶液纺丝组件和超音速气流发生组件；熔体/溶液纺丝组件中喷丝孔左右两侧呈预设角度对称设有一对超音速气流发生组件，超音速气流发生组件包括气体发生装置以及与气体发生装置相连通的拉瓦尔气流加速通道，拉瓦尔气流加速通道由上至下包括通道宽度由大至小逐渐减缩的减缩段通道、喉部通道、和通道宽度由小至大逐渐扩张的扩张段通道；对于每个超音速气流发生组件，扩张段通道的高度不低于喷丝孔的高度。本发明可实现对纺丝熔体或溶液超音速气流牵伸同时，避免因超音速纺丝气流不稳定及纺丝熔体或溶液自身摆动导致的纤维与纺丝喷头的粘连现象。

技术领域

本发明涉及非织造设备技术领域，特别涉及一种超音速纺丝喷头结构。

背景技术

在熔喷纺丝过程中，聚合物切片从料斗中加入，然后经过高温螺杆的挤压与加热作用，聚合物切片融化为聚合物熔体并进入聚合物熔体通道，再经过计量泵的定量输出作用从喷丝孔挤出，挤出的聚合物熔体经过两侧高温高速气流吹喷而拉细成超细纤维，超细纤维以混乱分布方式落于接收帘子上，经冷却固结成为熔喷非织造布。

传统纺丝喷头往往通过增大喷出的气流速度来获得更大的牵伸力，使得纺丝所得纤维更细，然而，由于流体力学中的高速气流的壅塞效应，熔喷高速气流很难超过音速，从而极大限制了纺丝纤维的细化程度。

拉瓦尔(Laval)喷嘴是火箭推力室的重要组成部分，拉瓦尔喷嘴的前半部是由大变小向中间收缩的减缩段，后半部为由小变大向外扩张的扩张段，减缩段与扩张段通过喉部相连通；气体受高压流入拉瓦尔喷嘴的减缩段后，穿过喉部后从扩展段逸出，这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至超音速，其中，拉瓦尔喷嘴的喷嘴结构示意图可以如图1所示，在图1中， A为减缩段，B为喉部，C为扩张段。

为了更好地提高纺丝纤维的细化程度，现有技术将拉瓦尔喷嘴结构引入纺丝喷头结构中来提高纺丝气流的流速。比如，中国专利CN201510382451.0提供了一种制备纳米纤维的喷丝装置及纺丝装置，其中的喷丝装置结构如图2所示，该喷丝装置处于工作状态时，气体经进气口3.1进入喷丝装置的喷丝管道3.4内，纺丝熔体或纺丝液体从进液口3.2进入喷丝装置拉法瓦管形内孔3.5窄喉部并由喷丝口3.3喷出，当喷丝管道3.4内部气流从拉瓦尔管形内孔3.5经过窄喉部时，气体流速突然变大，进液口3.2处喷出的纺丝熔体或纺丝液体在高速气体的吹喷作用下被拉伸为超细纳米纤维。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

现有采用拉瓦尔喷嘴结构的纺丝喷头装置中，喷丝孔喷出的纺丝熔体或纺丝溶液与未超音速加速前纺丝气流需要共同穿过拉瓦尔喷嘴结构的窄喉部，在该过程中，纺丝气流的压强不断增大并在穿过窄喉部的瞬间骤然变小，窄喉部上方的纺丝气流不断推动下方纺丝气流形成超音速气流的同时对纺丝熔体或纺丝溶液进行超音速的气流牵伸。然而，在实际纺丝生产过程中，纺丝熔体或纺丝溶液并非如理想状态般从喷丝孔直线喷出，而是呈左右摆动运动状态从喷丝孔喷出，此时，纺丝气流在拉瓦尔喷嘴结构中气流压强的剧烈变化会加剧纺丝熔体或纺丝溶液的摆动运动，进而使得纺丝熔体或纺丝溶液触碰拉瓦尔喷嘴结构并部分粘于窄喉部或扩张段，导致纺丝过程无法连续，极大影响纺丝所得非织造布的纺丝质量。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种超音速纺丝喷头结构。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种超音速纺丝喷头结构，其特征在于，包括基体、熔体/溶液纺丝组件和超音速气流发生组件；

其中，所述熔体/溶液纺丝组件包括设于所述基体中心的熔体/溶液输送通道，所述熔体/溶液输送通道下方设有喷丝孔；