烘筒烘燥機——組成及各部分的作用

立式烘筒烘燥機主要由立柱、烘筒、軸承及密封件、疏水器、進汽和排水管、擴幅器和傳動裝置等組成。
烘筒烘燥機使用蒸汽加熱,蒸汽由蒸汽總管通入烘燥機的空心立柱(或槽式矩形立柱旁邊的蒸汽管),分別引入各隻烘筒內。每根進汽端的立柱(或進汽管)上均裝有調節閥、安全閥和壓力表各一隻,當單位麵積上蒸汽壓力超過規定壓力時,安全閥便會自動開啟,放出超壓的蒸汽。進入烘筒內的蒸汽,將熱量傳遞給烘筒,再由烘筒表麵傳遞給圍繞於烘筒表麵的含水織物後,蒸汽由於散失了熱量而冷凝成水,冷凝水由排水鬥或虹吸管排出烘筒,進入排水端的立柱(或出水管),經疏水器而排出機外。由於疏水器的作用,防止了水和汽同時排出。
烘筒烘燥機的主要部分是烘筒、烘筒軸承及疏水器三個部分。
1.烘筒
烘筒是烘筒烘燥機的主要部件之一,直徑統一為570mm,工作幅度可為1100mm、1200mm、1600mm等幾種。織物在烘筒上的圍繞包角為250°～276°。在印花機上也使用大烘筒,其直徑為1500mm、2134mm或2438mm。按筒體的材料不同,烘筒可分為紫銅烘筒和不鏽鋼烘筒兩大類;按排除冷凝水裝置的結構不同,烘筒又可分為水鬥式和虹吸式烘筒兩類。

(1)水鬥式紫銅烘筒如圖5-5所示:筒體用2～3mm的紫銅板卷成,兩端用紅套箍把悶頭和筒體緊密連接在一起,再用螺釘把法蘭空心軸固定在悶頭口上。烘筒的非傳動端悶頭上裝有空氣安全閥(圖5-6),防止烘筒內產生負壓(如開冷車或停車時)將筒體壓壞(俗稱“吸癟”)。
水鬥結構如圖5-7(a),其工作原理如圖5-7(b)。水鬥用2～3mm紫銅板焊接製成,用於排除烘筒內的冷凝水。刮水板焊接在筒體的內壁上,與水鬥體連接的錐形出水器插入法蘭空心軸(圖5-5)的中心孔。在烘筒轉速較低的情況下,冷凝水因自身重量而集中在烘筒的下部。
當水鬥隨烘筒回轉至下部遇水時,水被刮水板刮入水鬥內;當水鬥隨烘筒繼續回轉至上部時,水又因自身重力的作用,經錐形出水管排出筒外。顯然,這種水鬥式排水裝置耐腐蝕,但隻適用於轉速較低的烘筒烘燥機。
烘筒內安裝有撐箍(圖5-5)。撐箍是由HT15—33鑄鐵製成的彈性圈。其圓周上有一隻開口彈性接頭,可用螺釘適當地調節撐箍的直徑大小。外圈均勻分布有7個凹口,以便冷凝水在烘筒內流通。加裝撐箍,是為了提高筒體的抗壓強度,保證烘筒外圓的圓整度。一般烘筒隻安裝一隻撐箍,對於寬幅烘筒(1600mm或1600mm以上的烘筒)可安裝兩隻或兩隻以上的撐箍。
(2)虹吸式紫銅烘筒:其結構如圖5-8所示。它與水鬥式紫銅烘筒的主要差別在於排水方式的不同。水鬥式烘筒是依靠冷凝水的自重排水,而虹吸式烘筒則是利用虹吸作用排水。虹吸管是一根一端彎曲的黃銅管。開車時,烘筒內存積的冷凝水由蒸汽壓入虹吸管,隨後,依靠虹吸作用和蒸汽壓力,就可不斷把冷凝水排出烘筒外。顯然,虹吸管彎曲端與烘筒內壁的間隙越小,運轉中筒內殘留的冷凝水也就越少,烘燥效率也就越高。但是,由於虹吸管另一端固定在進氣蓋端,形成較長的懸臂,剛性較差,為了防止擦傷筒壁,其彎曲端與烘筒內壁應保持一定間隙,虹吸管與烘筒內壁的距離一般應控製在5～8mm。

圖5-9是虹吸式不鏽鋼烘筒的結構圖。它的特點是輕巧,傳動功率小,耐腐蝕,能承受較大壓力,易於清潔。但是,由於不鏽鋼的導熱係數比紫銅小,因此,烘燥效率較低。在相同的烘燥條件下,不鏽鋼烘筒應比紫銅烘筒的車速降低10%左右,以保證烘燥效果。
2.烘筒軸承及密封部件
烘筒軸承的作用除支承烘筒外,還須對引入烘筒內的蒸汽或排出烘筒外的冷凝水起到密封作用。目前廣泛采用的有填料密封型、平麵密封型和球麵密封型等三種形式。
(1)填料密封型烘筒軸承:如圖5-10所示。蒸汽經軸承座的進汽孔,直接進入烘筒軸頭內孔。調節壓緊螺釘,通過壓蓋壓緊螺旋形石棉橡膠填料,形成徑向收縮,並與軸頭形成轉動的圓柱形密封。這種密封對烘筒軸頭的回轉阻力較大,易磨損,增加了傳動功率的消耗。但由於它結構簡單,加工、保養及維修都比較方便,安裝要求也不高,因此,雖然比較陳舊,目前仍在使用。

(2)平麵密封型烘筒軸承:圖5-11所示為采用固體潤滑材料的端麵密封,其主要特點是將烘筒軸頭的支承由前麵的滑動軸承改為滾動軸承,減小了摩擦,提高了傳動效率。轉動密封采用塑料石墨壓鑄件的端麵密封形式。采用虹吸管排除冷凝水。

蒸汽從蒸汽蓋經彈簧壓蓋進入烘筒軸頭內孔。轉動密封主要是在塑料石墨壓鑄件與密封環兩端麵之間形成,用彈簧把它們壓緊密封。圓形橡膠密封圈使鑄塑件與進汽頭殼體密封,並使它不隨軸頭轉動;另一圓柱形密封圈則使密封環與軸頭密封,並使它隨軸頭轉動。轉動密封環則是用於防止滾動軸承的潤滑油脂溢漏的。
圖5-12所示為另一種結構的平麵密封型烘筒軸承。它的密封主要是依靠彈簧和壓圈,壓緊平麵密封環,使它緊貼軸頭端麵而形成密封。環形密封圈的作用是防止蒸汽從蒸汽導管的外圓漏出。這種平麵密封結構的密封性能較好,使用壽命長,轉動功率消耗少,烘筒頸不易被磨損。目前水鬥式烘筒普遍采用這種密封形式。
(3)球麵密封型烘筒軸承:如圖5-13所示,安裝在烘筒滾動軸承的外部,密封管與烘筒軸頭由螺紋緊密連接。蒸汽從進汽蓋經密封管進入烘筒軸頭內孔而入烘筒,其轉動密封是由固定球麵密封環與密封環、密封管之間的球麵摩擦來實現的。彈簧壓緊兩摩擦球麵而不致漏汽。冷凝水由虹吸管經出水彎頭排出。
3.疏水器
疏水器俗稱回汽甏,又叫阻汽排水閥。其用途是在排除冷凝水的同時,防止蒸汽泄出,減少熱量損失,提高傳熱效率。疏水器的種類很多。常用的有浮筒式疏水器、鍾形浮子式疏水器和偏心熱動力式疏水器等三種。

(1)工作原理:
①浮筒式疏水器工作原理:浮筒式疏水器的結構如圖5-14所示。圖5-15是它的工作原理圖。當冷凝水和部分蒸汽進入疏水器時,由於水的浮力使浮筒上升,截止閥關閉,阻止水蒸氣泄漏,見圖5-15(a)。隨著冷凝水的不斷流入,水位逐漸升高,當液麵上升到一定高度時,即溢入浮筒,見圖5-15(b)。當浮筒中冷凝水的重量超過浮筒所受的浮力時,使浮筒下沉,打開截止閥,浮筒中的冷凝水在蒸汽壓力下經套管、截止閥和調節閥排出,見圖5-15(c)。當排出一定量冷凝水後,浮力又使浮筒重新上升而關閉截止閥,冷凝水不斷地流入,又進行第二次循環。

由於浮筒內經常保持有一定的冷凝水,且水位高於套管下端,形成水封,蒸汽無法外泄。調節閥用來調節排水時的水流速度,使浮筒緩慢上升,避免產生強烈衝擊。
有的疏水器在調節閥附近裝有直通閥,供開車時泄放空氣和排出積聚的冷凝水。B處裝有觀察閥,用來檢查疏水器的工作情況。當旋開該閥時,能間歇噴出冷凝水,則工作正常;如有大量蒸汽連續噴泄,則工作狀況不佳,應及時調整或修理。
這種疏水器結構可靠,幾乎沒有蒸汽泄漏,且不需加雙濾器。但體積大且笨重,屬間歇式排水。

②鍾形浮於式疏水器工作原理:圖5-16所示為鍾形浮子式疏水器,它由殼體、上蓋、閥門、金屬雙彈簧片、吊桶(即鍾形浮子)及連杆等組成。這種疏水器是利用金屬彈簧片受熱彎曲的特性來阻汽排水的。

當部分蒸汽和冷凝水通過疏水器底部的濾網進入疏水器時,因蒸汽壓力使吊桶浮起,通過連杆,帶動閥瓣將閥座關閉,阻止蒸汽泄漏。同時,由於吊桶內溫度升高,彈簧片受熱伸長,彈簧片端部的蓋把吊桶上的排水孔關閉,使桶內壓力增大,內外出現水位差,見圖5-17(a)。隨著冷凝水不斷流入,部分蒸汽冷凝,桶內汽壓下降,水位上升,見圖5-17(b)。當水位達到一定位置時,金屬彈簧片由於冷卻而收縮,排水孔閥蓋打開,冷凝水大量進入桶內,吊桶由於自身重量而下沉,通過連杆,將閥瓣打開,排出冷凝水,見圖5-17(c)。冷凝水被排放到一定量時,蒸汽進入吊桶,溫度升高,彈簧片受熱伸長將閥蓋關閉,吊桶浮起關閉閥瓣,這樣又進行第二次循環。
這種疏水器起動可靠,能連續排除飽和水和非飽和水,動作性能好,結構簡單,體積小。但是,要加強維修保養。

③偏心熱動力式疏水器工作原理:圖5-18所示為偏心熱動力式疏水器。它主要由殼體、上蓋、閥片、閥座濾網等構成,利用熱動力學原理來阻汽排水。
當冷凝水由進口處經濾網流入A孔,到閥片下方時,由於變壓室D、環形槽B和出口管道C中的蒸汽,因溫度下降而冷凝使壓力 降低。在蒸汽壓力的作用下,冷凝水頂開閥片,經環形槽B,從C孔排出,見圖5-19(a)。

當蒸汽進入疏水器的瞬間,因出口孔C比入口孔A小,蒸汽遇阻,即沿閥片的邊緣進入變壓室D,如圖5-19(b)所示。由於蒸汽不斷流入變壓室D,使室內壓力增大。同時,蒸汽沿環形槽高速流向孔C時,根據熱動力學原理,將出現一個較周圍為負壓的區域,導致閥片下方的壓力將小於上方的壓力。再加上閥片自身的重量,閥片將迅速下落,關閉通道,阻止了蒸汽的繼續泄出,如圖5-19(c)所示。由於疏水器的散熱,變壓室的蒸汽冷凝後,使變壓室的壓力降低。
當冷凝水再次流入疏水器時,即再進行上述的循環。
這種疏水器的性能比較好,疏水量大,結構簡單,體積小,使用壽命長,維修也比較方便。
(2)疏水器的選擇:疏水器的選擇,主要從工作溫度、工作壓力以及排水量等方麵考慮。一般疏水器所允許的最高介質溫度為250℃,最大工作壓力為980kPa,均遠高於烘筒加熱係統的蒸汽溫度和壓力。因此,主要是考慮排水量大小。一般烘筒烘燥機烘幹1kg水分,要消耗1.5kg蒸汽,相應產生1.5kg的冷凝水。因此,根據最高車速及被烘燥的最濕、最厚的織物中的含水率,可算出每小時從烘筒中排除的冷凝水,再將這個數值乘以修正係數k(≈3),即為選擇排水量的依據。
(3)疏水器的安裝:如圖5-20所示,直放閥(又稱旁通管)的作用是在開車前冷凝水較多或疏水器內積水較多時用來加速排放冷凝水。有時疏水器內有雜物影響排水,可使用直放閥直接排水。檢查管的作用是可隨時打開截止閥檢查疏水器的排水情況。

(4)疏水器安裝時的注意事項:
①盡量靠近並低於排出冷凝水的烘筒,排水管道應有一定斜度,以利於冷凝水排出。
②在疏水器旁側應裝旁通管和直通閥,以便在必要或開車時排除大量冷凝水和汙物。旁通管不可裝在疏水器下方。
③疏水器不能串聯安裝,必要時可並聯安裝。
(5)疏水器的維修保養:
①定期檢查閥座與頂針、閥片、閥瓣間的密封性,若有漏汽,應立即修理或調換。
②定期調換疏水器,拆開全麵檢修並校驗。
③定期清除疏水器(包括濾網)內的雜物。
④如在冬季長期停車,應做好防凍工作。