专利名称：超高分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超高分子量聚乙烯纤维的生产设备，具体地说是一种超高 分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制系统，适用于超高分子量聚乙烯纤 维生产中的原料制备。
背景技术：
超高分子量聚乙烯纤维是20世纪90年代初发展起来的第三代高强度高模 量纤维，具有良好的力学性能，与芳纶、碳纤维并称三大特种纤维，超高分子 量聚乙烯纤维具有优异的性能和广泛的用途，与碳纤维、芳纶纤维相比较，超 高分子量聚乙烯纤维的高强度和高模量特征最明显，质量更轻，化学稳定性较 好，耐磨耐弯曲性能、张力疲劳性能、抗切割性能也是现有高性能纤维中最强 的，因而在安全、防护、航空、航天、国防装备、车辆制造、造船业、体育界 发挥着举足轻重的作用。除此之外，超高分子量聚乙烯纤维在民用工业领域作 为抗冲击、减震材料及高性能轻质复合材料也有着广阔的应用前景。目前，超高分子量聚乙烯纤维多采用凝胶纺丝-超倍热拉伸工艺生产，超高 分子量聚乙烯纤维是以超高分子量聚乙烯为原料，经溶剂油(如矿物油、十氢 萘)溶解后形成均匀纺丝溶液，后经过滤纺丝、萃取、干燥、热拉伸等过程最终制得成品。其主要工序包括1、用溶剂溶解超高分子量聚乙烯，制成纺丝溶液；2、溶液经挤出喷丝孔挤出后再用空气(干法)或水(湿法)骤冷固化，得 到含有适度大分子缠结点的湿态原丝；3、采用萃取剂将附着在湿态原丝表面的 溶剂脱去；4、对萃取后丝束在干燥箱内进行干燥；5、进行超倍热拉伸，得到 具有伸直链结构的超高分子量聚乙烯纤维纺丝。在目前的超高分子量聚乙烯纤维生产中，其原料的配制基本上都是由人工来完成的，如PE粉、溶剂的称量以及反应釜内速度和温度的控制，其不足之处在于由于人工操作的差异性，导致混合后的物料浓度均匀性较差，增加了后 续纺丝的不确定性，严重影响了产品质量的稳定性。发明内容本发明的目的在于提供一种使用方便、称量准确、容易操作，不仅能对所 用原料和溶剂进行准确的计量，还能根据工艺要求自动改变反应釜内搅拌电机 的运行速度和釜内温度，自动进行混料并自动向螺杆挤出机进行投料，克服人 工操作导致的混合后的物料浓度均匀性较差的不足，保证配料稳定性的超高分 子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制系统。为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是该超高分子量聚乙烯纤 维生产用原料自动配制控制系统，其特征在于它包括原料计量装置、触摸屏、 原料配制控制器、反应釜和螺杆挤出机组成，原料配置控制器分别通过导线与 原料计量装置、触摸屏、反应釜和螺杆挤出机相连接进行数据交换，原料计量 装置上的料斗与反应釜通过相应的管道相连通，反应釜与螺杆挤出机通过相应 的管道相连通。本发明还通过如下措施实施所述的原料计量装置设有两台， 一台计量称， 一台溶剂计量罐，在溶剂计量罐的进料口上设有进料阀和进料泵，在出料口上 设有出料阀，溶剂计量罐通过进料阀与进料泵相连通，料斗的下口设有出料阀， 出料阀通过管道与原料备制罐相连通，原料备制罐通过带控制阀的管道与反应 釜相连通，溶剂计量罐及其进料阀、进料泵、出料阀以及原料备制罐上的控制 阀都由原料配制控制器控制，在计量称上设有料斗，料斗的下料口上设有下料 阀，下料阀与反应釜相连通。所述的反应釜与螺杆挤出机之间设有缓冲釜和下料蹇，缓冲釜和下料釜皆 由原料配置控制器控制，反应釜通过管道与缓冲釜相连通，缓冲釜通过管道与 下料釜相连通，下料釜通过管道连接到螺杆挤出机的进料口上。所述的反应釜内设有搅拌机、加热器和温度传感器，并与原料配制控制器 进行数据交换。所述的缓冲釜和下料釜内都设有液位传感器和加热器，并与原料配制控制 器进行数据交换。所述的原料配制控制器，包括A脂处理器、电源电路、通讯接口电路、数 据存储器、输入参数接口电路和输出参数接口电路构成，电源电路为集成电路 板提供稳定、可靠的隔离电源，输入参数接口电路与输出参数接口电路均通过 参数接口接线座连接到反应釜内的搅拌机转速以及温度传感器，接收反馈信号。本发明的有益效果在于与传统的手工配料方法相比，不仅能对超高分子 量聚乙烯粉和溶剂进行准确的计量，还能根据工艺要求自动的改变反应釜内的 搅拌速度和加热温度，使物料搅拌更加均匀，防止原料向底部沉淀，减少了人 为误差，保证了原料配置的稳定性，降低了生产成本，操作简单，省时省力， 提高了企业的经济效益。
图1为本发明的结构流程控制示意图。 图2为本发明的原料配制控制器的内部控制逻辑图。
具体实施方式
参照附图1、 2制作本发明，在图1中，物料的流向用单箭头标识，电气连接关系用双箭头标识。该超高分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制系统，其特征在于它包括原料计量装置、触摸屏2、原料配制控制器3、反应釜4和螺杆挤出机5组成，原料配置控制器3分别通过导线与原料计量装置、触摸屏2、 反应釜4和螺杆挤出机5相连接进行数据交换，计量称1用于原料和溶剂的计 量，触摸屏2用于显示和设置工艺参数，能方便进行编程操作，原料配制控制 器3为核心控制部件，负责与底层各被控设备进行通讯，并及时读取反馈数据， 原料计量装置上的料斗与反应釜4通过相应的管道相连通，反应釜4与螺杆挤 出机5通过相应的管道相连通，在原料配制控制器3的调控下，使原料在原料 计量装置上称量后，进入反应釜内加热搅拌，再通过管道最终到达螺杆挤出机5 进行纺丝。所述的原料计量装置设有两台， 一台计量称l， 一台溶剂计量罐9，分别称 量超高分子量聚乙烯粉和溶剂油，超高分子量聚乙烯粉即PE粉，在溶剂计量罐 9的进料口上设有进料阀和进料泵，在出料口上设有出料阀，溶剂计量罐9通过 进料阀与进料泵相连通，料斗的下口设有出料阔，出料阀通过管道与原料备制 罐7相连通，以便称量后的溶剂可以暂时储存在原料备制罐7内，原料备制罐7 通过带控制阀的管道与反应釜4相连通，溶剂计量罐9及其进料阀、进料泵、 出料阀以及原料备制罐7上的控制阀都由原料配制控制器3控制，以便在溶剂 达到设定质量数值时，可以及时关闭溶剂计量罐9上的进料泵和进料阀，同时 开启出料阀，溶剂进入原料备制罐7内备用，当需要向反应釜4加入溶剂时， 开启原料备制罐7上的控制阀，使溶剂进入反应釜4内先进行加热搅拌，在计 量称1上设有料斗，料斗的下料口上设有下料阀，下料阀与反应釜4相连通， 以便在PE粉达到设定质量数值时，开启下料阀，使称量好的PE粉进入反应釜4 内。所述的反应釜4与螺杆挤出机5之间设有缓冲釜6和下料釜8，缓冲釜6和 下料釜8皆由原料配置控制器3控制，反应釜4通过管道与缓冲釜6相连通，缓冲釜6通过管道与下料釜8相连通，下料釜8通过管道连接到螺杆挤出机5 的进料口上，在反应釜4内搅拌完成的纺丝原料，先被输送到缓冲釜6内，当 下料釜8的纺丝原料液位达不到设定值时，原料配置控制器3即打开缓冲釜6 的卸料阀，向下料釜8内加料。所述的反应釜4内设有搅拌机、加热器和温度传感器，并与原料配制控制 器3进行数据交换，可以实时控制搅拌速度以及反应釜4内的温度。所述的缓冲釜6和下料釜8内都设有液位传感器和加热器，并与原料配制 控制器3进行数据交换，缓冲釜6和下料釜8的液位传感器的监测数据传到原 料配制控制器3，以便原料配制控制器3控制下料釜8内纺丝原料保持在一定液 位上，同时原料配制控制器3控制缓冲釜6和下料釜8内加热器的工作状态， 使缓冲釜6和下料釜8内的纺丝原料的性质保持统一稳定，并调节螺杆挤出机5 的纺丝速度。所述的原料配制控制器3，包括ARM处理器31、电源电路32、通讯接口电 路33、数据存储器34、输入参数接口电路35和输出参数接口电路36构成，电 源电路32为集成电路板提供稳定、可靠的隔离电源，输入参数接口电路35与 输出参数接口电路36均通过参数接口接线座连接到反应釜内的搅拌机转速以及 温度传感器，接收反馈信号。使用时，根据工艺要求预设物料的质量，即分别设定超高分子量聚乙烯粉 和溶剂的质量，原料配制控制器3控制计量称1称取PE粉，原料配制控制器3 控制溶剂计量罐9打开进料阀进料，当溶剂达到预设质量要求时，原料配制控 制器3关闭溶剂计量罐9上的进料泵和进料阀，同时开启出料阀，溶剂进入原 料备制罐7内备用，当需要向反应釜4加入溶剂时，开启原料备制罐7上的控 制阀，使溶剂进入反应釜4内，再由原料配制控制器3开启反应釜4内的搅拌机和加热器进行加热搅拌，在溶剂加热搅拌达到要求时，开启计量称1上的下料阀，自动向反应釜4中注入所称量的PE粉，进行加热搅拌，当反应釜4内的 温度传感器测量的温度达到工艺要求温度时，可关闭加热器，在PE粉和溶剂搅 拌完成后，打开出料阀，进入缓冲釜6内，再根据螺杆挤出机5的纺丝速度， 适时的从缓冲釜6内向下料釜8加入纺丝原料，整个控制过程皆在触摸屏2上 实时显示，提高了原料配置过程的自动化程度和可见性。
权利要求
1、一种超高分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制系统，其特征在于它包括原料计量装置、触摸屏(2)、原料配制控制器(3)、反应釜(4)和螺杆挤出机(5)组成，原料配置控制器(3)分别通过导线与原料计量装置、触摸屏(2)、反应釜(4)和螺杆挤出机(5)相连接进行数据交换，原料计量装置上的料斗与反应釜(4)通过相应的管道相连通，反应釜(4)与螺杆挤出机(5)通过相应的管道相连通。
2、 根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制 系统，其特征在于所述的原料计量装置设有两台， 一台计量称(1)， 一台溶剂 计量罐(9)，在溶剂计量罐(9)的进料口上设有进料阀和进料泵，在出料口上 设有出料阀，溶剂计量罐(9)通过进料阀与进料泵相连通，料斗的下口设有出 料阀，出料阀通过管道与原料备制罐(7)相连通，原料备制罐(7)通过带控 制阀的管道与反应釜(4)相连通，溶剂计量罐(9)及其进料阀、进料泵、出 料阀以及原料备制罐(7)上的控制阀都由原料配制控制器(3)控制，在计量 称(1)上设有料斗，料斗的下料口上设有下料阀，下料阀与反应釜(4)相连通o
3、 根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制 系统，其特征在于所述的反应釜(4)与螺杆挤出机(5)之间设有缓冲釜(6) 和下料釜(8)，缓冲釜(6)和下料釜(8)皆由原料配置控制器(3)控制，反 应釜(4)通过管道与缓冲釜(6)相连通，缓冲釜(6)通过管道与下料釜(8) 相连通，下料釜(8)通过管道连接到螺杆挤出机(5)的进料口上。
4、 根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制 系统，其特征在于所述的反应釜(4)内设有搅拌机、加热器和温度传感器，并 与原料配制控制器(3)进行数据交换。
5、根据权利要求3所述的超高分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制 系统，其特征在于所述的缓冲釜(6)和下料釜(8)内都设有液位传感器和加 热器，并与原料配制控制器(3)进行数据交换。
全文摘要
本发明公开了一种超高分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制系统，其特征在于它包括原料计量装置、触摸屏(2)、原料配制控制器(3)、反应釜(4)和螺杆挤出机(5)组成，原料配置控制器(3)分别通过导线与原料计量装置、触摸屏(2)、反应釜(4)和螺杆挤出机(5)相连接进行数据交换，原料计量装置上的料斗与反应釜(4)通过相应的管道相连通，反应釜(4)与螺杆挤出机(5)通过相应的管道相连通。该超高分子量聚乙烯纤维生产用原料自动配制控制系统，对超高分子量聚乙烯粉和溶剂计量准确，使物料搅拌更加均匀，减少了人为误差，保证了原料配置的稳定性，降低了生产成本，操作简单，省时省力，提高了企业的经济效益。
文档编号B29B7/10GK101623899SQ200910017278
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者意 任, 吴修伦 申请人:山东爱地高分子材料有限公司