[发明专利]多锭变形纱机的激光加热装置

说明书

假拈变形法仍是目前加工变形纱最常用的方法。其原理是利用合成纤维的热塑性，通过加拈、加热定型和退拈三个步骤，将长丝加工成假捻变形纱，国内外制造假捻变形纱大都是利用由电热板组成的热箱加热器对长丝原料进行加热定型。假拈法生产变形纱的技术关键主要有二：一是加拈，二是加热。经过多年来国内外对生产工艺的发展和改进。加拈的技术已不断提高;而由于加热速度慢、加热效率低，则成为限制目前变形纱机的生产速度和增加机器尺寸的主要原因。十多年来中外科研人员都曾致力于改革热箱加热器，或提离加热箱温度，或增加热箱长度，以求提高变形纱加工速度，由于受到这类加热器加热机理的限制，加热速度不可能有显著的提高，其实际效果并不理想。

本专利发明系将激光加热应用于变形纱的加工，其优点是：

1、因激光束的波长单一，相干性强且能量高度集中，故采用激光加热的效率高，能耗低。

2、将CO₂激光作用于高聚合物纤维时，能在一定的深度范围内产生极为迅速的加热作用，故以CO₂激光束作用于化纤长丝时被极大地吸收能量提高加热速度，加热时间大大缩短。

3、在一定变形加工速度下，加热器长度大大缩短。

4、能加工锦纶、涤纶、丙纶等多种长丝原料，工作稳定可靠，变形效果理想。

图是激光变形纱机的丝路及工艺流程示意图

1、原丝筒        2、导丝钩        3、输入罗拉        4、激光器

5、加拈器        6、输出罗拉        7、导丝钩        8、卷绕筒        9、假拈区        10、加热区        11、冷却区        12、退拈区        13、变形定型区        14、镜面反射器

原丝由原丝筒1送出，通过若干个导丝钩2和输入罗拉3进入假拈区9。在此区段，加拈器5对原丝进行加拈，同时由激光器4射来的CO₂激光束，经镜面反射器14多次反射，在加热区10对原丝反复幅射，进行加热处理。当经过热处理后的原丝通过冷却区11和输出加拈器5后，在退拈区12，纱上拈度退去。再经输出罗拉6和导丝钩7将纱送至卷绕筒8上，形成卷装。加热区10和冷却区11，组成假拈区9;假拈区9和退拈区12组成完整的变形定型区13。

本发明专利对现有的变形纱机的改进是采作了CO₂激光器其加热系统，来替代一般的加热箱。CO₂激光器可幅射出连续工作的，波长为10.6微米属于中红外光波段的激光，激光光斑直径约6毫米，正常工作时工作电压约20千伏，管压降约15千伏，工作电流20毫安左右，输出功率50-60瓦，光电转换效率约15%，稳定度在10%左右。经CO₂激光的幅射的高聚合物化纤可吸收约90%的激光热能。

本机采用的激光器为C10A型，用一组以上的电源分别对一组以上的激光器供给高压低电流的直流电源。

激光电源连同激光器均安装在机器左端的车头箱内，与外界隔离。此一防护措施可保激光电源系统的安全使用。

本专利发明的激光器及其加热系统见图2

图2：4、激光器        16、17、18、19镜面反射器        10、加热区        20、丝束

15平面镜        21、镜面反射器支座

22、激光束光路调节装置

由激光器4发射出的激光束经倾斜45度安置的平面镜15反射转向，通过镜面反射器19（另一激光束则经过镜面反射器18上方）水平射入加热区。在加热区10两侧端所装置镜面倾斜为45度的镜面反射器16、17、18、19的导向下，激光束在水平方向来回反射多次，但始终被控制在加热区内而不逸出，使高速通过的丝束20在与激光束的相互作用中能充分吸收激光束的幅射能量。激光束的水平宽度等于光斑直径为6毫米，垂直方向的有效辐射范围约24毫米。为增大此一幅射范围，可使用一组以上的激光器以扩大加热区10。冷却区长度则为300毫米（参见图1）。

在激光加热区上装有罩壳，使激光射线通路密闭于箱内，与外界隔离，以保证使用安全。

激光束的光路应能调节，使激光束射线不偏离加热区10。因此为加热区10两侧的镜面反射器16、17、18、19配置了激光光路的调节装置22，使镜面反射器可沿垂直方向（Y方向）上下移动，绕Z轴转动以及绕Y轴作微动旋转，以控制激光光束的反射方向。此装置的结构特点和调节见图3。

图3：21、镜面反射器支座        27、支点