CN109487614B - 一种卫生纸机射流板结构及其制备方法 - Google Patents

一种卫生纸机射流板结构及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种卫生纸机气罩射流板结构，在射流板上设置有开孔，开孔直径D和开孔之间的中心距L满足以下关系式：本发明中，将开孔的直径、射流板与烘缸表面之间的距离和开孔之间的间距综合考虑，在满足导热系数平均值得到最大值的约束条件下进行具体数值的选择，而且配合任意一行相邻的两个开孔与相邻行且位于所述两个开孔之间位置的第三个开孔呈三角形设置的结构，使射流板得到最优化设计，另外再根据烘缸的转速以及开孔吹出气流的速度得到开孔的倾斜角，使气流能够垂直的吹到烘缸表面的湿纸幅表面，通过上述各种结构、参数的相互配合，大幅提高了对流换热系数，最终使热损失降低了15％节省了能源。

Description

一种卫生纸机射流板结构及其制备方法
技术领域
本发明属于蒸汽气罩射流板结构结构改进技术领域，特别涉及一种卫生纸机射流板结构及其制备方法。
背景技术
高速卫生纸机的干燥部是主要耗能部位，其包括压榨辊、大直径烘缸4以及气罩1，传统的气罩是指燃气气罩，但由于能源日益昂贵，在设计高速卫生纸机时逐渐使用如图1所示的蒸汽气罩。干燥的工作过程是：湿纸幅5经过气罩时，被射流板2的开孔6处的高速吹出的高温气流吹干，然后干纸幅3输送到下一道工序，气流自间隙7处返回。干燥的热效率问题是气罩设计的关键问题，即在同样的工作条件下如何取得更大的干燥效率。现有的射流板结构中的开孔尺寸、射流板与烘缸之间的间距等参数仍然可以进一步优化以提高传热效果，而且，现有的结构设计中，对于烘缸的高速转动考虑的较少，致使传热与干燥效率下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供将射流板的开孔设计、射流板与烘缸之间的间距以及烘缸的转动综合考虑的一种卫生纸机射流板结构。
本发明采取的技术方案是：
一种卫生纸机射流板结构，在射流板上设置有开孔，其特征在于：开孔直径D和开孔之间的中心距L满足以下关系式：
其中，f为传热性能包络图中的面积系数。
再有，所述传热性能包络图的横坐标为L/H，纵坐标为D/H，H为射流板与烘缸表面之间的距离，f的取值使导热系数平均值得到最大值。
再有，每一行开孔与相邻行的开孔错位设置，任意一行相邻的两个开孔与相邻行且位于所述两个开孔之间位置的第三个开孔呈三角形设置。
再有，所述三角形为等边三角形。
再有，每个开孔向烘缸旋转方向倾斜设置。
再有，所述开孔与竖直方向的倾斜角的正弦值为气流速度与烘缸转速的比值。
再有，所述倾斜角为11～12度。
再有，所述倾斜角为11.48度。
再有，所述射流板朝向烘缸的底面为弧形形状，该弧形形状的曲率半径为烘缸半径与所述射流板与烘缸表面之间的距离之和。
本发明的另一个目的是提供一种卫生纸机射流板结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴选定D和H的取值，计算D与H的比值；
⑵将步骤⑴的结果作为所述传热性能包络图的纵坐标，按照f计算L值或者按照传热性能包络图查找L值；
⑶根据气流速度和烘缸转速计算开孔的倾斜角；
⑷在基板上冲孔加工制得射流板，冲孔加工选自①或②中的任意一种：
①根据L的数值、D的数值和倾斜角制作冲孔模具，直接在基板上冲压出倾斜设置的孔；
②根据L的数值、D的数值制作冲孔模具，在基板上冲压出直孔，根据倾斜角制作弧形模具，将直孔处的基板冲压成弧形，使直孔轴线与竖直方向的夹角为倾斜角。
本发明取得的技术效果是：
本发明中，将开孔的直径、射流板与烘缸表面之间的距离和开孔之间的间距综合考虑，在满足导热系数平均值得到最大值的约束条件下进行具体数值的选择，而且配合任意一行相邻的两个开孔与相邻行且位于所述两个开孔之间位置的第三个开孔呈三角形设置的结构，使射流板得到最优化设计，另外再根据烘缸的转速以及开孔吹出气流的速度得到开孔的倾斜角，使气流能够垂直的吹到烘缸表面的湿纸幅表面，通过上述各种结构、参数的相互配合，大幅提高了对流换热系数，最终使热损失降低了15％节省了能源。
附图说明：
图1是本发明整体结构图；
图2是图1的局部放大图；
图3是图1的射流板的示意图；
图4是射流板为直孔时的速度、夹角示意图；
图5是射流板为倾斜孔时的速度、夹角示意图；
图6是直接加工倾斜孔的示意图；
图7是传热性能包络图。
具体实施方式：
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种卫生纸机射流板结构，如图1～7所示，在射流板2上设置有开孔6，本发明的创新在于：开孔直径D和开孔之间的中心距L(图3中标号9)满足以下关系式：
其中，f为传热性能包络图中的面积系数。
传热性能包络图的横坐标为L/H，纵坐标为D/H，H为射流板与烘缸表面之间的距离，f的取值使导热系数平均值α得到最大值。
每一行开孔与相邻行的开孔错位设置，任意一行相邻的两个开孔与相邻行且位于所述两个开孔之间位置的第三个开孔呈三角形设置。优选的是：三角形为等边三角形9。
每个开孔向烘缸旋转方向倾斜设置，开孔与竖直方向的倾斜角的正弦值为气流速度与烘缸转速的比值。倾斜角为11～12度，优选的是：倾斜角为11.48度。
射流板朝向烘缸的底面为弧形形状，该弧形形状的曲率半径为烘缸半径与所述射流板与烘缸表面之间的距离之和。
上述卫生纸机射流板结构的制备方法包括以下步骤：
⑴选定D和H的取值，计算D与H的比值；
⑵将步骤⑴的结果作为所述传热性能包络图的纵坐标，查找该纵坐标使导热系数平均值为最大值时对应的横坐标L/H；
⑶根据气流速度和烘缸转速计算开孔的倾斜角θ；
⑷在基板上冲孔加工制得射流板，冲孔加工选自①或②中的任意一种：
①根据L的数值、D的数值和倾斜角制作冲孔模具，如图6所示的直接在基板上冲压出倾斜设置的孔；
②根据L的数值、D的数值制作冲孔模具，在基板上冲压出直孔，根据倾斜角制作弧形模具，将直孔处的基板冲压成弧形，使直孔轴线与竖直方向的夹角为倾斜角。
实施例1
开孔直径D为6mm，射流板与烘缸表面之间的距离H为30mm，则D/H＝0.2，有两种方法计算L值，具体是：
1.将D/H作为纵坐标，在图7中查找零点与该点相交的线，得到关系式的f＝0.0161，此时对应的α/αmax＝0.99。
2.将D/H作为纵坐标，在图7中查找该纵坐标对应的横坐标，得到L/H＝1.5，此时对应的α/αmax＝1。
两种方法比较，结果非常接近，综合判断后，得到L＝45毫米。
实施例2
烘缸车速1800m/min，气体温度160℃，气体速度129m/min,绝对大气压力1.1绝对压力，喷嘴直径6mm，喷嘴到缸面距离20mm。
如图4所示，烘缸表面线速度为(转动提牵连运动速度)为Ve1，顺时针运动。固定的射流板吹出的气流速度(气体流向绝对运动速度)为Va1，方向为垂直于烘缸表面；气体相对运动速度为Vr1；气流对烘缸的相对轨迹偏角为α1。
由图4可知，/>
当气体速度为烘缸转速的四倍时，tanα1＝0.25，此时α1＝14.04度，此时导热效率下降很多。
开孔的气体吹到湿纸幅不同位置时的对流换热系数W/(m·℃)差异很大，，经过计算：
当α1为0度时，对流换热系数为792；当α1为15度时，对流换热系数为438；当α1为30度时，对流换热系数为396，可见，气体垂直的作用在湿纸幅时的效果最好，而实施例2的气体和湿纸幅的夹角使对流换热系数相对于垂直作用降低了44.7％。
实施例3
最优选的方案如图5所示：则/>烘缸的线速度Ve2是Va2的四分之一，由此计算出/>α2＝11.48°，这说明风速大于等于车速的四倍时，α2角(附图6中的θα)应等于11.48°。此时，气体自开孔吹出后，相对于烘缸的转动，能够垂直的作用在湿纸幅表面，相对于实施例2的结果，换热效果大幅提高。
本发明中，将开孔的直径、射流板与烘缸表面之间的距离和开孔之间的间距综合考虑，在满足导热系数平均值得到最大值的约束条件下进行具体数值的选择，而且配合任意一行相邻的两个开孔与相邻行且位于所述两个开孔之间位置的第三个开孔呈三角形设置的结构，使射流板得到最优化设计，另外再根据烘缸的转速以及开孔吹出气流的速度得到开孔的倾斜角，使气流能够垂直的吹到烘缸表面的湿纸幅表面，通过上述各种结构、参数的相互配合，大幅提高了对流换热系数，最终使热损失降低了15％节省了能源。

Claims (5)

1.一种卫生纸机射流板结构，在射流板上设置有开孔，其特征在于：开孔直径D和开孔之间的中心距L满足以下关系式：
其中，f为传热性能包络图中的面积系数；
所述传热性能包络图的横坐标为L/H，纵坐标为D/H，H为射流板与烘缸表面之间的距离，f的取值使导热系数平均值得到最大值；
每一行开孔与相邻行的开孔错位设置，任意一行相邻的两个开孔与相邻行且位于所述两个开孔之间位置的第三个开孔呈三角形设置；
所述三角形为等边三角形；
每个开孔向烘缸旋转方向倾斜设置；
所述开孔与竖直方向的倾斜角的正弦值为气流速度与烘缸转速的比值。
2.根据权利要求1所述的卫生纸机射流板结构，其特征在于：所述倾斜角为11～12度。
3.根据权利要求1所述的卫生纸机射流板结构，其特征在于：所述倾斜角为11.48度。
4.根据权利要求2或3所述的卫生纸机射流板结构，其特征在于：所述射流板朝向烘缸的底面为弧形形状，该弧形形状的曲率半径为烘缸半径与所述射流板与烘缸表面之间的距离之和。
5.一种如权利要求4所述的卫生纸机射流板结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴选定D和H的取值，计算D与H的比值；
⑵将步骤⑴的结果作为所述传热性能包络图的纵坐标，按照f计算L值或者按照传热性能包络图查找L值；
⑶根据气流速度和烘缸转速计算开孔的倾斜角；
⑷在基板上冲孔加工制得射流板，冲孔加工选自①或②中的任意一种：
①根据L的数值、D的数值和倾斜角制作冲孔模具，直接在基板上冲压出倾斜设置的孔；
②根据L的数值、D的数值制作冲孔模具，在基板上冲压出直孔，根据倾斜角制作弧形模具，将直孔处的基板冲压成弧形，使直孔轴线与竖直方向的夹角为倾斜角。
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