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        紡絲箱體熔體止流結(jié)構(gòu)的設(shè)計探討

        2015-12-26 01:49:32
        紡織機械 2015年1期
        關(guān)鍵詞:閥桿閥體壓縮空氣

        產(chǎn)品開發(fā)

        紡絲箱體熔體止流結(jié)構(gòu)的設(shè)計探討

        北京中麗制機工程技術(shù)有限公司 申花玉/文

        本文通過對以往化纖紡絲箱中熔體止流結(jié)構(gòu)形式和特點的闡述,分析其不足之處,并提出了對以往熔體止流結(jié)構(gòu)進行的改進設(shè)計,同時指出了改進后化纖紡絲箱中熔體止流結(jié)構(gòu)的合理性和在實際生產(chǎn)應(yīng)用中取得的良好收益。

        熔體 止流 閥體 結(jié)構(gòu)

        1.引言

        在直接法或間接法熔融紡絲中, 紡絲箱是必不可少的重要紡絲設(shè)備之一。而熔體止流結(jié)構(gòu)又是紡絲箱的關(guān)鍵零部件,它是保證在紡絲過程中需要清洗、更換計量泵、紡絲組件時使泵前管道內(nèi)的熔體停止流動的關(guān)鍵零部件。常用的熔體止流結(jié)構(gòu)形式包括機械型形式和壓縮空氣冷凍閥形式,目前行業(yè)中絕大多數(shù)采用的是壓縮空氣冷凍閥形式。

        2.熔體止流結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求

        一般情況下,一個熔體止流結(jié)構(gòu)對應(yīng)一個計量泵,這樣可以在清洗、更換某個計量泵或組件時僅需開啟其對應(yīng)的止流結(jié)構(gòu)即可,不用停掉整條螺桿擠壓機或整條生產(chǎn)線便可完成某個計量泵的快速更換。熔體止流結(jié)構(gòu)形式直接決定了止流和開通熔體的速度和效果。當然,止流的方式越簡便,止流速度越快,止流效果越好,止流閥的結(jié)構(gòu)就越理想,因此熔體止流的結(jié)構(gòu)形式在設(shè)計及生產(chǎn)過程中非常關(guān)鍵。通過不斷地實踐與探索,北京中麗制機工程技術(shù)有限公司對熔體冷凍止流的結(jié)構(gòu)形式進行了改進設(shè)計,使其結(jié)構(gòu)形式更簡單,密封效果更好,更換更靈活,冷凍更快、更好,從而提高了紡絲效率,降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

        3.常用的熔體止流結(jié)構(gòu)形式

        3.1 機械式針形閥圖1是一種機械式針形閥,其結(jié)構(gòu)是由①閥桿、②閥桿套、③閥桿座、④密封墊、⑤錐形密封墊等所組成。由于閥桿與錐形閥座以錐面形式密封,且閥桿形如錐針,通常稱作針形閥。針型閥的工作原理為:閥桿通過閥桿套上的螺紋,在由密封墊片、⑥導(dǎo)流套組成的通道中上下運動。當需要阻斷熔體流動時,旋轉(zhuǎn)閥桿,讓其向下移動,當閥桿的下端頭部到達錐形密封墊時,兩者依靠錐形面相互貼緊,形成密封,從而阻止熔體流流出;當需要熔體流動時旋轉(zhuǎn)閥桿,讓其向上移動,開啟二者貼緊的錐面,打開熔體通路,讓熔體流動。并依靠⑦止動蓋控制閥桿的移出量和開啟量。針形閥止流結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是熔體入口與熔體出口在紡絲箱體內(nèi)的角度(如圖2 A-A圖示)擺放靈活,可以是90°,也可以是60°等任意一個需要的角度。但是由于這種結(jié)構(gòu)只是單一的依靠閥桿與錐形閥座的硬擠壓密封墊片與閥桿之間、閥桿與錐形閥座之間都易泄漏,密封的可靠性較低,閥桿座和⑧接頭分別需與熔體進管、熔體出管焊接,加工制作難度較大。另外針型閥整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積一般為圓形較大,影響紡絲箱體的整體的寬度及其與其他熔體管路的排布(如圖2)而且隨著所需熔體管路直徑的增大其外圓直徑,及閥桿的直徑也會相應(yīng)的增大,嚴重造成紡絲箱體的設(shè)計困難。因此總體上此結(jié)構(gòu)零件繁多,制造復(fù)雜、操作不方便。

        圖1 機械型針型閥結(jié)構(gòu)

        圖2 機械型針型閥結(jié)構(gòu)的紡絲箱

        3.2 螺旋式冷凍閥

        冷凍閥的工作原理是采用壓縮空氣直接吹向熔體管路,利用壓縮空氣的高速低溫,快速帶走熔體管路上的熱量,從而使熔體管路內(nèi)的熔體溫度迅速降低、凝固,從而達到快速有效地冷凍止流效果。如圖3所示,其結(jié)構(gòu)是

        由①進氣管、②排氣管、

        ③閥體、④閥套所組成。

        閥體內(nèi)是熔體通道,呈縮頸狀;閥體外設(shè)有帶螺旋的冷凍氣道,且其上的進氣口、出氣分別與進氣管、排氣管相對應(yīng)。其工作原理為:當需要截止熔體流動時,讓低溫的壓縮空氣從進氣管進入,經(jīng)過閥體上的螺旋氣道對熔體進行降溫冷凍,再經(jīng)排氣管道排出,由于閥體內(nèi)的熔體通道呈縮頸狀,被凍住的熔體形成楔栓狀,從而可有效阻止熔體流動。當需要開通熔體通道時,只要停止壓縮空氣的進入,凝固的熔體融化后,紡絲即可正常。這種結(jié)構(gòu)的操作比機械式針型閥更為簡單、可靠。在此結(jié)構(gòu)中同樣存在閥體需要與熔體管焊接的缺點,與此同時,閥體上的螺旋氣道加工制造相當復(fù)雜,且體積較大。

        如圖4所示,尺寸為常用尺寸,隨著閥體內(nèi)部熔體管道的所需管徑增大時整個冷凍閥體的長度和直徑也會增加,這樣就會增加箱體內(nèi)部熔體管路的長度及整個箱體的長度和寬度,從而影響整個廠房的空間布置。

        圖3 螺旋式冷凍閥結(jié)構(gòu)

        圖4 螺旋式冷凍閥結(jié)構(gòu)的紡絲箱

        4.改進設(shè)計的熔體止流結(jié)構(gòu)

        4.1 結(jié)構(gòu)形式及工作原理

        為解決上述熔體止流結(jié)構(gòu)形式存在的技術(shù)問題,北京中麗制機工程技術(shù)有限公司結(jié)合實際生產(chǎn)分析將其改進設(shè)計成一種新型的冷凍熔體止流結(jié)構(gòu)形式——閥體為扁嘴式結(jié)構(gòu)。其工作原理是利用冷凍壓縮空氣使熔體管路內(nèi)的熔體快速有效的凝固。由于凝固栓截面為扁圓形,局部比熔體通道寬,可以很好阻塞熔體流動,從而達到止流目的。如圖5所示的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,主要由閥體和壓縮空氣通道組成,閥體是局部加工變形的熔體管路。

        圖5 改進設(shè)計后的冷凍閥體結(jié)構(gòu)

        首先,利用不銹鋼管的塑變性,通過胎模將①熔體管路的閥體段成壓扁嘴形狀(見圖5中Ⅰ、K-K視圖),再將壓縮空氣的排氣管與其焊接。壓縮空氣的進入通道由②進氣管、③接口座、④快插接頭所組成,壓縮空氣的排氣通道由⑤堵板、⑥外管、⑦氣管、焊接而組成;壓縮空氣的進、排氣通道與⑧三通相連,形成完整的冷凍氣流通路。壓縮空氣的進氣口對準閥體扁嘴形管處,由于此處熔體成扁片狀,壓縮空氣直吹的接觸面積增大,且熔體成扁平狀,易于快速凝固。由于凝固的熔體栓不是圓柱狀,即使在一定的熔體壓力下熔體很難通過閥體,可有效阻止熔體通過,達到止流的作用。同時凝固栓呈扁平狀,當停止壓縮空氣的進入后,凝固的熔體很容易融化,可實現(xiàn)快速開啟流通。當需要止流時,只需將壓縮空氣從快速插頭接入,經(jīng)過閥體的空氣從三通的排氣口自動排出,操作非常方便。由于閥體就是熔體管路中的一部分,使得整個閥體結(jié)構(gòu)簡單,體積小,利于在紡絲箱體中擺放。

        4.2 閥體設(shè)計原則及方法

        閥體形狀的設(shè)計,對于不同管徑(φG、φH)的熔體管,其壓扁胎膜的尺寸(φB)、扁形管孔的尺寸(C、D、E、F)、進氣管與閥體間的距離(A)都是不同的,當熔體管的管徑越大,相應(yīng)的C、D、E越大,而F值則越小。這種設(shè)計既滿足了不同熔體管管徑的需要,又能有效提高冷凍閥冷凍的可靠性,而且能有效控制利用壓縮空氣量,節(jié)約能源。如表1、表2所示,實際生產(chǎn)中常用的熔體管管徑及其相應(yīng)的尺寸。

        表1 不同管徑時壓扁胎膜與扁形管孔尺寸對應(yīng)表

        為提高冷凍效果,縮短冷凍時間,降低壓縮空氣的用量,一般距離A控制在5~15mm之間效果最好。

        表2 實際化纖生產(chǎn)中常用熔體管管徑及壓縮空氣參數(shù)

        4.3 改進型閥體止流結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

        與以往閥體止流結(jié)構(gòu)設(shè)計相比,改進后的冷凍閥結(jié)構(gòu)形式有如下優(yōu)點:

        1)整體結(jié)構(gòu)更緊湊,其零件加工更簡單,制造成本低,便于安裝拆卸,應(yīng)用靈活;

        2)進氣管與排氣管道相套,大大簡化冷凍氣流的結(jié)構(gòu),從而減小冷凍閥占用的空間,為化紡絲箱的布管空間提供方便;

        3)閥體部分為扁平形狀熔體管,增大與壓縮空氣的接觸面積,及冷凍的熔體厚度,有效提高熔體的凝固速度和冷凍效果;

        4)冷凍用壓縮空氣連接采用卡箍式帶單向閥快速終端管接頭,操作安裝方便快捷。

        5.結(jié)束語

        通過不斷地探索實踐,北京中麗制機工程技術(shù)有限公司對紡絲箱中熔體止流結(jié)構(gòu)形式進行的改進設(shè)計,使改進后的閥體止流結(jié)構(gòu)緊湊,加工簡單,制造成本低,止流效果穩(wěn)定可靠,空氣耗量小,符合節(jié)約能源、降低紡絲單耗的要求。在化纖紡絲箱設(shè)計中進行了廣泛的推廣,并得到了用戶的一致認可。

        余若偉,王輝,井佳音. FDY紡絲牽伸機紡絲箱的設(shè)計[J]. 紡織機械,1997,(2):4~12.

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