摩擦式离心力纺丝机构及方法
技术领域
本发明涉及一种熔体纺丝机构及熔体纺丝方法，尤其是一种靠摩擦发热使原料熔化的离心力纺丝机构及方法。
背景技术
目前，公知的熔体纺丝的机构及方法，是将纺丝原料加入螺杆机，电加热螺筒，螺筒的热量传递给螺筒内的纺丝原料，纺丝原料被加热熔化并被螺杆机挤出到计量泵，从计量泵再通过匀流板到喷丝板，从喷丝板喷出成丝，完成纺丝过程，其结构复杂，且耗能高、效率低。
发明内容
为了克服使用螺杆机纺丝所存在的弊端，本发明提供了一种摩擦式离心力纺丝机构及方法，该机构集熔料和纺丝为一体，机构体积小结构简单，制作成本低，工艺流程短，节能高效。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的摩擦式离心力纺丝机构，由定子和转子组成，定子和转子在同一轴心线上，定子由定子空心轴和定子磨料盘组成，定子空心轴的下端和定子磨料盘连接，二者在同一轴心线上；转子由转子空心轴、转子上磨料盘、喷丝板及转子下磨料盘组成，并沿同一轴心线至上而下顺序连接；定子磨料盘在转子上磨料盘、喷丝板和转子下磨料盘所组成的腔体内，定子空心轴在转子空心轴内，但定子空心轴上端高出转子空心轴上端，高出部分固定在机架上，定子空心轴和转子空心轴之间由轴承定位，定子空心轴通过轴承将转子托起，转子空心轴被动力源带动旋转。
定子空心轴和定子磨料盘设置为一体结构，定子磨料盘为中心有通孔的圆盘状，定子磨料盘外径大于定子空心轴外径，定子空心轴上端口为进料口，出料口有上出料口和下出料口，在定子空心轴下端接近定子磨料盘处有径向上出料口，定子磨料盘中心孔的下端口为下出料口，定子磨料盘上、下端面是光面或是毛面或是有磨料齿的面，磨料齿在定子磨料盘上均匀分布，磨料齿的方向是直齿(和半径方向一致)或斜齿或圆弧齿，磨料齿的齿高很小或磨料齿的齿底沿半径方向由内向外逐渐变浅。
转子上磨料盘和转子下磨料盘均为圆盘状，转子上磨料盘有中心孔，转子空心轴和转子上磨料盘设置为一体结构，转子上磨料盘的下端面靠近中心孔设置为圆锥形面，靠外圆处为圆环形平面，转子下磨料盘的上端面靠近中心线为圆锥形面，靠外圆处为圆环形平面，圆锥形面与定子磨料盘端面之间形成储料空隙，转子上磨料盘和转子下磨料盘的圆锥形面上均有均匀分布的磨料齿，磨料齿在半径方向的长度小于圆锥形面在半径方向的长度，磨料齿的齿顶与圆环形平面在同一平面上，并与轴心线垂直，磨料齿的齿底延半径方向由里向外逐渐变浅至圆环形平面，磨料齿的方向有直齿(和半径方向一致)或斜齿或圆弧齿。
喷丝板为圆管形状，两端面为平面，壁上有喷丝孔。
定子和转子不接触，通过定子空心轴和转子空心轴之间的轴承相互定位，转子上磨料盘端面的圆环形平面和定子磨料盘上端面之间设置有窄缝隙，转子下磨料盘端面的圆环形平面和定子磨料盘下端面之间也设置有窄缝隙，窄缝隙限制未熔化的原料通过，定子磨料盘的外圆周面和喷丝板的内圆周面之间的空隙为储料槽。
在定子磨料盘内部靠中心孔处设置有循环水通道，循环水的进水管和出水管从定子空心轴中心孔进入，与循环水通道相连通，通过控制循环水的温度调整定子的温度，通过调整定子温度实现调整熔体温度。
定子空心轴通过轴承及轴承座和机架连接，锁紧螺母固定定子的轴向位置，定子空心轴被动力源带动旋转即定子旋转，通过调整定子和转子的旋转速度差实现调整熔体温度。
所述机构，只需要定子磨料盘和转子下磨料盘对纺丝原料摩擦生热熔化时，定子只有下出料口；只需要定子磨料盘和转子上磨料盘对纺丝原料摩擦生热熔化时，定子只有上出料口。
转子空心轴、转子上磨料盘及喷丝板设置为一体结构或喷丝板和转子下磨料盘设置为一体结构。
本发明所述的摩擦式离心力纺丝方法是：摩擦式离心力纺丝机构运行时，将纺丝原料从定子空心轴上的进料口加入，由定子空心轴出料口进入定子磨料盘和转子磨料盘之间的储料空隙中，转子空心轴被带动旋转时即转子旋转时，转子磨料盘带动纺丝原料旋转，纺丝原料受离心力向外圆位移并相互挤压，接触到定子磨料盘的纺丝原料与定子磨料盘摩擦变成小微颗粒或摩擦生热后熔化为熔体，因转子旋转，所以小微颗粒之间、小微颗粒和转子磨料盘、小微颗粒和定子磨料盘均会摩擦生热使小微颗粒熔化为熔体，熔体和熔体之间、熔体和转子磨料盘、熔体和定子磨料盘均会摩擦生热，使熔体温度继续升高，升温后定子磨料盘和转子磨料盘的表面对原料有加热和熔料的作用，熔体受离心力和磨料齿的推力向外圆流动，流动到转子磨料盘端面的圆环形平面和定子磨料盘端面之间的窄缝隙，通过窄缝隙的熔体继续受摩擦升温，并进入储料槽，需要调整熔体温度时，可通过调整转子转速，或者调整循环水温度调整定子温度，或者通过调整转子和定子旋转的速度差来调整熔体温度，进入储料槽的熔体随转子旋转并在离心力的作用下通过喷丝孔甩出成丝，实现摩擦式离心力纺丝。
本发明的有益效果是：利用摩擦发热的原理将纺丝原料熔化，熔化后的纺丝熔体随转子旋转，在离心力的作用下进入喷丝孔甩出成丝，本发明集熔料和纺丝为一体，结构简单，占用空间小，节能高效。
附图说明
图1为所述机构的组装纵剖面构造图。
图2为定子的纵剖面构造图。
图3为转子的纵剖面构造图。
图4为转子空心轴和转子上磨料盘一体结构的纵剖面构造图。
图4-1为图4的G视图。
图5为转子下磨料盘的纵剖面构造图。
图5-1为图5的F视图。
图6为喷丝板的纵剖面构造图。
图7为定子只有下出料口的纵剖面构造图。
图8为定子只有上出料口的纵剖面构造图。
图9为转子空心轴、转子上磨料盘及喷丝板设置为一体结构的纵剖面构造图。
图10为喷丝板和转子下磨料盘设置为一体结构的纵剖面构造图。
图11为有循环水调温的定子示意图。
图12为定子可旋转纵剖面构造图。
图中，1.定子空心轴，2.定子磨料盘，3.进料口，4.上出料口，5.下出料口，6.转子空心轴，7.转子上磨料盘，8.喷丝板，9.喷丝孔，10.转子下磨料盘，11.轴承，12.窄缝隙，13.储料槽，14.磨料齿，15.储料空隙，16.齿底，17.进水管，18.出水管，19.循环水通道，20.锁紧螺母，21.定子轴承，22定子轴承座，23.圆环形平，24.圆锥形面。
具体实施方式
在图中，摩擦式离心力纺丝机构，由定子和转子组成，定子和转子在同一轴心线上，定子由定子空心轴(1)和定子磨料盘(2)组成，定子空心轴(1)的下端和定子磨料盘(2)连接，二者在同一轴心线上；转子由转子空心轴(6)、转子上磨料盘(7)、喷丝板(8)及转子下磨料盘(10)组成，并沿同一轴心线至上而下顺序连接。定子磨料盘(2)在转子上磨料盘(7)、喷丝板(8)和转子下磨料盘(10)所组成的腔体内；定子空心轴(1)在转子空心轴(6)内，但定子空心轴上端高出转子空心轴上端，高出部分固定在机架上，定子空心轴(1)和转子空心轴(6)之间由轴承(11)定位，定子空心轴(1)通过轴承(11)将转子托起，转子空心轴被动力源带动旋转。
定子空心轴(1)和定子磨料盘(2)设置为一体结构，定子磨料盘(2)为中心有通孔的圆盘状，定子磨料盘外径大于定子空心轴外径，定子空心轴上端口为进料口(3)，出料口有上出料口(4)和下出料口(5)，在接近定子空心轴的下端处有径向上出料口(4)，定子磨料盘面的中心孔下端口为下出料口(5)，定子磨料盘(2)上、下端面是光面或是毛面或是有磨料齿的面，磨料齿在定子磨料盘上均匀分布，磨料齿的方向有直齿(和半径方向一致)或斜齿或圆弧齿，磨料齿的齿底(16)沿半径方向由内向外逐渐变浅。
转子上磨料盘(7)和转子下磨料盘(10)均为圆盘状，转子上磨料盘(7)有中心孔，转子空心轴(6)和转子上磨料盘(7)设置为一体结构，转子上磨料盘(7)的下端面靠近中心孔设置为圆锥形面(24)，靠外圆处为圆环形平面(23)，转子下磨料盘的上端面靠近中心线为圆锥形面(24)，靠外圆处为圆环形平面(23)，圆锥形面(24)与定子磨料盘端面形成储料空隙(15)，转子上磨料盘(7)和转子下磨料盘(10)的圆锥形面(24)上均有分布均匀的磨料齿(14)，磨料齿(14)在半径方向的长度小于圆锥形面(24)在半径方向的长度，磨料齿的齿顶与圆环形平面在同一平面上，并与轴心线垂直，磨料齿的齿底(16)延半径方向由里向外逐渐变浅至圆环形平面，磨料齿的方向有直齿(和半径方向一致)或斜齿或圆弧齿。
喷丝板(8)为圆管状，两端面为平面，壁上有喷丝孔。
定子和转子不接触，通过定子空心轴(1)和转子空心轴(6)之间的轴承(11)相互定位，转子上磨料盘(7)端面的圆环形平面和定子磨料盘(2)上端面之间设置有窄缝隙(12)，转子下磨料盘(10)端面的圆环形平面(23)和定子磨料盘(2)下端面之间也设置有窄缝隙(12)，窄缝隙(12)限制未熔化的原料通过，并对通过此处的熔体摩擦升温，定子磨料盘(2)的外圆周面和喷丝板(8)的内圆周面之间的空间为储料槽(13)。
在定子磨料盘(2)内部靠中心孔处设置通循环水通道(19)，循环水的进水管(17)和出水管(18)从定子空心轴(1)中心孔进入，与循环水通道(19)相连通，如图11所示，通过控制循环水的温度调整定子温度，通过调整定子温度实现调整熔体温度。
定子空心轴(1)通过定子轴承(21)及定子轴承座(22)和机架连接，锁紧螺母(20)固定定子的轴向位置，如图12所示，定子空心轴(1)被动力源带动旋转即定子旋转，通过调整定子和转子的旋转速度差速实现调整熔体温度。
所述机构，只需要定子磨料盘(2)和转子下磨料盘(10)对纺丝原料摩擦熔料时，定子只有下出料口，如图7所示；只需要定子磨料盘(2)和转子上磨料盘(7)对纺丝原料摩擦熔料时，定子只有上出料口，如图8所示。
转子空心轴(6)、转子上磨料盘(7)及喷丝板(8)设置为一体结构，如图9所示；或喷丝板(8)和转子下磨料盘(10)设置为一体结构，如图10所示。
将纺丝原料从定子空心轴(1)上的进料口(3)加入，由定子空心轴上出料口(4)和下出料口(5)进入定子磨料盘和转子磨料盘之间的储料空隙(15)中，转子空心轴(6)被带动旋转时即转子旋转时，转子磨料盘带动纺丝原料旋转，纺丝原料受离心力向外圆位移并相互挤压，接触到定子磨料盘的纺丝原料与定子磨料盘摩擦变成小微颗粒或摩擦生热后熔化为熔体，因转子旋转，所以小微颗粒之间、小微颗粒和转子磨料盘之间、小微颗粒和定子磨料盘之间均会摩擦生热使小微颗粒熔化为熔体，熔体和熔体之间、熔体和转子磨料盘之间、熔体和定子磨料盘之间均会摩擦生热，使熔体温度继续升高，随着温度的升高熔体流动性会更好，熔体受离心力和磨料齿的推力向外圆流动，流动到转子磨料盘端面的圆环形平面和定子磨料盘端面之间的窄缝隙(12)，通过窄缝隙的熔体继续受摩擦升温，并进入储料槽(13)。需要调整熔体温度时，可通过循环水调整定子温度，或者通过调整定子和转子的转速差来调整熔体温度，进入储料槽(13)的熔体随转子旋转并在离心力的作用下通过喷丝孔(9)甩出成丝，实现摩擦式离心力纺丝。
