CN107090601A - 化纤纺丝设备的侧吹风整流装置 - Google Patents

化纤纺丝设备的侧吹风整流装置 Download PDF

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Abstract

一种化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，它包括自后向前依次布置的复孔板、均压网、蜂窝整流板、均风网，所述的复孔板、均压网、蜂窝整流板、均风网的边缘通过边框气密封固定，所述的蜂窝整流板上具有复数个中心线相互平行的蜂窝孔，且所述的复孔板与均压网之间形成静压腔，所述的均压网与所述的蜂窝整流板之间形成均流腔，所述的静压腔内的气体压力大于所述的均流腔内的气体压力。本发明具有压力稳定、风速小、出风均匀的特点，适合上下吹风长度较长、纤维粗细跨度大的侧置横吹系统使用，保障了纺丝工艺条件的可靠性。

Description

化纤纺丝设备的侧吹风整流装置
技术领域
本发明属于纺丝设备领域，特别涉及一种用在熔体纺丝时侧置横吹冷却的侧吹风的出风口位置处的装置。
背景技术
在化纤纺丝工艺中，纺丝冷却的效果直接影响到纤维的质量。目前化纤纺丝设备，通常是在喷丝板的下方设置一个吹风冷却设备，通过侧吹风或环吹风对化纤丝束吹风冷却，进而得到特定的的化纤长丝。
常规侧置横吹冷却装置，适合做DPF=1.5-8的使用场合，对于DPF=10-50D并不适合。然而，现在纺丝技术发展，对于化纤的要求差异化要求很高，且需要能及时更换品种的需求。为了达到宽泛的工艺范围，需要提高风速或者加长吹风整流装置的上下方向长度。提高风速会引起条干不均匀率的上升，加长吹风整流装置的上下方向长度，根据工艺有时甚至可达3.5-4米，在这么长的吹风长度上，风速极不均匀，甚至高到20-30%，完全不能适合工艺要求。尤其是一些异形丝，虽然DPF>1.5，但是异形度较大，需要较低的均匀的风速；对于一些DPF=0.8-1的纤维，在加工过程中容易产生较多的单体，需要及时抽吸排除，不适合使用环吹风冷却系统。
此外，现在的化纤市场变化很快，客户急需要能一机多用的产品，要求能根据需求，调整几个关键零件，就可满足不同的工艺需求，要求设备更换成本低廉，便于拆卸更换，稳定可靠。对于生产厂家来说，设备种类繁多，设计工作量较多，单件或少批量的零部件，加工费用高，生产周期长。生产厂家需要有模块化的设备，通过调整某些尺寸或更换同系列零件，能快速解决问题，为用户及时提供可靠方案和设备。
发明内容
针对现有技术中存在的技术不足，本发明提供了一种压力稳定、风速小、出风均匀的侧吹风整流装置。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，它包括自后向前依次布置的复孔板、均压网、蜂窝整流板、均风网，所述的复孔板、均压网、蜂窝整流板、均风网的边缘通过边框气密封固定，所述的蜂窝整流板上具有复数个中心线相互平行的蜂窝孔，且所述的复孔板与均压网之间形成静压腔，所述的均压网与所述的蜂窝整流板之间形成均流腔，所述的静压腔内的气体压力大于所述的均流腔内的气体压力。
优选地，所述的复孔板的开孔率大于所述的均压网的开孔率。
优选地，所述的框架包括：用于固定所述的复孔板和均压网的下法兰以及设置于所述的下法兰前侧的用于固定所述的蜂窝整流板的蜂窝框架。
优选地，所述的下法兰与蜂窝框架之间设置有张紧法兰，所述的均压网的四个边缘均被夹紧固定在所述的张紧法兰与下法兰之间。
优选地，所述的蜂窝框架由四个截面为U型的不锈钢构件拼合形成，四个所述的蜂窝框架分别包裹蜂窝整流板的四条边。
优选地，所述的均风网的前侧还设置有防护网，所述的蜂窝框架的前侧表面设置有张网护板，所述的均风网和防护网被夹紧在所述的蜂窝框架和张网护板之间。
优选地，所述的复孔板由不锈钢薄板冲孔制成。
优选地，所述的均压网由不锈钢丝编织形成。
优选地，所述的均风网为由金属丝编织而成，且所述的金属丝的线径小于所述的不锈钢丝的线径。
优选地，所述的蜂窝孔的横截面为正六边形，所述的蜂窝整流板的厚度与蜂窝孔的边长之比为10～20:1。
本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明通过多层网板结构对进风进行均压和整流，通过静压腔使整流装置各处的风压趋于均匀一致，平直张紧均压网使从网孔溢出的空气具有近似的初速度和方向，解决了较长吹风高度上的各处风速不均的问题；通过均流腔再一次对气流进行均衡，并通过均风网进一步均匀风速。因此本发明具有压力稳定、风速小、出风均匀的特点，适合上下吹风长度较长、纤维粗细跨度大的侧置横吹系统使用，保障了纺丝工艺条件的可靠性。
附图说明
附图1为发明的结构示意图；
附图2为附图1中A处的局部放大图；
附图3为附图1中B处的局部放大图
附图4为复孔板的示意图；
附图5为附图4中D处的局部放大图
附图6为静压腔的工作原理示意图；
附图7是蜂窝板的主视图；
附图8是蜂窝板的侧视图；
附图9是附图8中C处的局部放大图；
图中，1、弹性密封条；2、复孔板；3、螺钉；4、下法兰；5、均压网；6、张紧法兰；7、螺栓；8、蜂窝板框架；9、蜂窝整流板；10、均风网；11、防护网；12、张网护板；13、铆钉；14、静压腔；15、均流腔。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明做如下详细描述，说明书中所说的“后”为附图1中的左侧，说明书中所说的“前”方为附图1中的右侧，说明书中所说的“上下”方向为附图1中的构件上方和下方。
参见附图1～3，一种化纤纺丝设备的侧吹风整流装置, 安装在侧置横吹冷却的侧吹风冷却系统的出风口位置处，用于对通过喷丝板的熔体细流进行风冷，使之形成固体。所述的整流装置包括从后到前依次设置的：弹性密封条1、复孔板2、螺钉3、下法兰4、均压网5、张紧法兰6、螺栓7、蜂窝框架8、蜂窝整流板9、均风网10、防护网11、张网护板12、铆钉13。其中复孔板2用螺钉3固定连接在下法兰4后侧面上，均压网5拉平并张紧后由张紧法兰6通过螺栓7固定在下法兰4的前侧面上；蜂窝框架8是个截面为U型的不锈钢构件，在蜂窝框架8的U形开口正好包裹蜂窝整流板9的四个边缘，蜂窝框架8的前侧面依次安装有均风网10、防护网11，防护网11的前侧通过铆钉13连接固定张网护板12。
弹性密封条1与复孔板2的后侧接触，用于密封吹风整流装置与其他设备之间的密封。复孔板2、均压网5、蜂窝整流板9、均风网10、防护网11的边缘部分通过下法兰4、张紧法兰6、蜂窝框架8和张网护板12固定，并且形成气密封。同时由于下法兰4的间隔，使得复孔板2、下法兰4、均压网5之间围成一个静压腔14，而均压网5与张紧法兰6和蜂窝整流板9之间围成均流腔15。
复孔板2采用不锈钢薄板冲孔加工而成，在工作区域（见附图4、5）排布有根据工艺而变动的小孔，小孔的孔径和排列位置因设计不同而变化，从而开孔率是可变的。均压网5、均风网10、防护网11均是工业化生产的不锈钢丝编织网，采用不同的丝径和编织方式，会引起阻力和开孔率的变化，均风网10的丝径小于均风网5的丝径。复孔板2和均压网5安装在下法兰4上，下法兰4的厚度根据需求可变动，进而调节静压腔14的大小。
参见附图6，复孔板2的与弹性密封条1接触的面，受来自进风一侧的较高的空气压力，空气从复孔板2的小孔里高速通过，由于采用较薄的钢板冲压，阻力较小，空气穿过小孔进入静压腔14后方向各异，处于杂乱状态，并迅速分散到静压腔14各处。由于安装在下法兰4另一侧的均压网5开孔率低于复孔板2，所以空气遇到均压网5后受到均压网5上的金属丝的阻力，使得均压网的出风侧风速降低，即均压网的前侧和后侧的空气有不同的压力，复孔板2后侧较高压力的空气不断从小孔进入静压室14，而均压网5又限制空气的流动，在静压室14里的空气有比复孔板2后侧低的压力，但大于均压网5前侧的压力，压力推动空气穿过均风网5的金属丝编织时留下的孔洞向前运动，在静压室14里的压力是均匀的，压力是复孔板2后侧的空气压力与均压网5的阻力之差。在生产不同的规格的纤维丝时，可以根据具体需要选用合适的复孔板的开孔率以及均压网的开孔率和丝径，从而准确的决定压差，并得到理想的出风速度。均压网5安装过程中，应平整张紧在下法兰上，进而使均压网后侧的压力尽量均匀，当空气通过平整张紧的均压网，均压网对空气的阻力是沿前后方向相同的，所以在均压网5前部基本上获得均匀的风速。理论上说，即使超大尺寸的吹风冷却系统，通过本发明的整流装置整流都可以在整个工作工作面上获得相同的风速。
由于均风网5在工作时承受整个工作面上的风压，有变形翘曲的趋势，金属丝承受张力引起的拉力，所以本发明在均风网的前侧设计了一个张紧法兰6，并通过螺栓7将其固定在下法兰4上，这样整个均风网的四周都被张进法兰6压住，不能产生移动，螺栓7的预紧力使张紧法兰6与均风网5产生静摩擦力以抵抗风压产生的作用在金属丝上的拉力，从而保证均风网一直处于平直张紧状态。
参见附图7～9，从均风网5的出风侧吹出的气流进入均流腔15，均流腔15与蜂窝整流板9的各个蜂窝孔相通，使气流再次均风分配到各个蜂窝孔中，均流腔15的大小通过张紧法兰6的厚度来调节
蜂窝整流板9是吹风整流装置中另一关键零件，其上具有若干正六边形的蜂窝孔，蜂窝孔的中心线相互平行，且沿前后方向水平设置。通过均风网５的空气，具有相同的流速，受均压网５编织金属丝的影响，空气的流动方向有细微的差异，当流动方向不同的空气进入蜂窝整流板９的蜂窝孔中后，沿蜂窝孔流动，空气流动方向与蜂窝孔的轴线不同时就会碰上六边形的边，从而发生方向的改变，经过多次改变后，空气的流动方向将于蜂窝孔的轴线趋于一致，即可实现平直流动。通过计算和实际数据测量，多次碰撞直至方向趋同的距离与六边形的边长有关系，基本上是边长的１０～２０倍。而且分析发现，越小的边长，趋同的孔长度约短，长径比向10趋近，考虑目前加工工艺的难易程度和加工成本，本实施例中选用边长为２mm的蜂窝孔。
蜂窝整流板9是用薄板折弯后焊接成型的，微观结构上具有用料省，结构稳定的特点。蜂窝整流板９的出风面应保持平整，形状齐整。蜂窝整流板９的外边缘用蜂窝框架８包裹，并施加一定的紧固里，能够避免来自边缘的干扰，防止侧向撞击对蜂窝整流板９的破坏，并保证蜂窝整流板９六边形形状的稳定和轴线的平直。
经过蜂窝整流板9整流的空气，获得了一致的流动方向，但是较长的孔对流过其中的空气产生阻力，导致靠近六边形孔心位置的空气流动速度要大于靠近六边形边位置的空气流动速度。也就是说在六变形孔心到孔边的方向上，空气流动产生了速度上的梯度。为此在蜂窝整流板9的前侧安装了线径很细的均风网10，均风网10的开孔率小于均压网5的开孔率，所以均风网10对通过蜂窝整流板9的有速度梯度的空气的阻力，干涉了空气的自由流动，使其速度趋于一致，通过均风网10以后的空气，再一次具有了基本一致的流速。
在均风网10的外侧放置有防护网11，均风网10用点焊的方式固定在蜂窝框架8上，而防护网11被张网护板12压紧与均风网10贴合在一起。穿过张网护板12的铆钉13将张网护板与蜂窝框架8连接在一起，铆钉的预应力为张网护板13提供压紧力，当均风网10和防护网受到空气的压力或外界压力时，在编织网的丝径上产生的拉力将和张网护板12对网的静摩擦力相互抵消，从而保证网面的平直张紧。
上面的所有构件有机的结合在一起，共同作用，实现了不同尺寸，尤其上下尺寸较大的侧吹风吹风整流系统中的风速均匀、风向一致的需求。更换不同设计的复孔板和均压网，可以迅速在整个工作区域产生合适的风速和风向。且本发明的结构简单，网板更换方便，适合工艺要求经常变化的使用环境。工业化生产的编织网，便于采购，成本低廉。
本发明的工作原理是：整流装置通过复孔板开孔率大于均压网的开孔率，复孔板和均压网之间的下法兰可通过更换不同的厚度形成不同的容积的静压腔。有压力的空气通过复孔板小孔进入静压腔体后受均压网阻力而充满静压腔，大容积的静压腔降低了空气的流动速度，并在静压腔里保持一定的压力，该压力作用均压网上，使空气穿过均压网上的网孔流出，均压网的编织钢丝对流动的空气产生阻力，静压腔里的空气压力和均压网钢丝的阻力一起作用，决定了通过均压网网孔的速度。从平直张紧均压网使从网孔溢出的空气具有近似的初速度和方向；静压腔内部压力均衡相同，在任何长度方向上通过均压网网孔的空气都有近似的速度和方向。解决了较长吹风高度上的风速问题。当相同速度的空气进入蜂窝整流板后，对低速的空气进行导流，无论空气流动方向有多少差异，通过蜂窝孔后，基本获得方向一致的空气流动。但是空气通过正六边形的孔以后，虽然获得风向一致的空气流动，但是正六边形孔壁位置和孔心位置会产生速度差异，为了降低这种差异，在蜂窝框架的出风一面布置有丝径很小的均风网，均风网起到均匀风速的作用，降低正六边形孔边和中孔心位置风速的差异性，但是小丝径的网张力较小，容易被破裂损坏，所以在外层再放置一层线径较大的目数为20-50目的网起防护作用，该均风网点焊在蜂窝框架上，防护网由张网护板压紧在均风网表面，张网护板通过铆钉铆接在蜂窝框架上，当均风网和防护网受风压后有变形的趋势，编织钢丝承受张力，张网护板对均风网和防护网的产生静摩擦力，用来抵消风网张力。蜂窝框架是四周截面为U型的不锈钢框架，对安装在内部的蜂窝整流板起到保护作用。

Claims (10)

1.一种化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：它包括自后向前依次布置的复孔板（2）、均压网（5）、蜂窝整流板（9）、均风网（10），所述的复孔板（2）、均压网（5）、蜂窝整流板（9）、均风网（10）的边缘通过边框气密封固定，所述的蜂窝整流板（9）上具有复数个中心线相互平行的蜂窝孔，且所述的复孔板（2）与均压网（5）之间形成静压腔（14），所述的均压网（5）与所述的蜂窝整流板（9）之间形成均流腔（15），所述的静压腔（14）内的气体压力大于所述的均流腔（15）内的气体压力。
2.根据权利要求1所述的化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：所述的复孔板（2）的开孔率大于所述的均压网（5）的开孔率。
3.根据权利要求1所述的化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：所述的框架包括：用于固定所述的复孔板（2）和均压网（5）的下法兰以及设置于所述的下法兰前侧的用于固定所述的蜂窝整流板（9）的蜂窝框架（8）。
4.根据权利要求3所述的化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：所述的下法兰与蜂窝框架（8）之间设置有张紧法兰（6），所述的均压网（5）的四个边缘均被夹紧固定在所述的张紧法兰（6）与下法兰之间。
5.根据权利要求3所述的化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：所述的蜂窝框架（8）由四个截面为U型的不锈钢构件拼合形成，四个所述的蜂窝框架（8）分别包裹蜂窝整流板（9）的四条边。
6.根据权利要求1所述的化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：所述的均风网的前侧还设置有防护网（11），所述的蜂窝框架（8）的前侧表面设置有张网护板（12），所述的均风网（10）和防护网（11）被夹紧在所述的蜂窝框架（8）和张网护板（12）之间。
7.根据权利要求1所述的化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：所述的复孔板（2）由不锈钢薄板冲孔制成。
8.根据权利要求1所述的化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：所述的均压网（5）由不锈钢丝编织形成。
9.根据权利要求9所述的化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：所述的均风网（10）为由金属丝编织而成，且所述的金属丝的线径小于所述的不锈钢丝的线径。
10.根据权利要求1所述的化纤纺丝设备的侧吹风整流装置，其特征在于：所述的蜂窝孔的横截面为正六边形，所述的蜂窝整流板（9）的厚度与蜂窝孔的边长之比为10～20:1。
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