何敬軍

(恒天重工股份有限公司，河南 鄭州 450001)

碳纖維干燥機(jī)導(dǎo)熱輥密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

何敬軍

(恒天重工股份有限公司，河南 鄭州 450001)

分析了碳纖維干燥機(jī)導(dǎo)熱輥軸頭密封漏油的原因，針對(duì)漏油問題對(duì)導(dǎo)熱輥密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，保證了設(shè)備使用的可靠性，滿足了用戶的生產(chǎn)工藝要求。

碳纖維干燥機(jī)；導(dǎo)熱輥；導(dǎo)熱油；密封結(jié)構(gòu)；改進(jìn)

碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，以其高強(qiáng)度、高模量、輕量化、耐磨、耐疲勞、耐腐蝕、耐熱性、導(dǎo)電減振等一系列優(yōu)異特性而廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車、體育用品等領(lǐng)域。碳纖維的品質(zhì)、性能決定了其對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求非常嚴(yán)格，稍有污染就會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量甚至造成產(chǎn)品報(bào)廢。碳纖維干燥機(jī)是恒天重工股份有限公司根據(jù)某碳纖維廠家生產(chǎn)工藝要求設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，用于聚丙烯晴基碳纖維(PAN-CF)生產(chǎn)線中，PAN原絲經(jīng)過預(yù)氧化、低高溫碳化后制得碳纖維，碳纖維再經(jīng)表面處理、上漿烘干、收絲后得到碳纖維產(chǎn)品。此單元機(jī)位于上漿烘干機(jī)后面，收絲機(jī)前面，利用3個(gè)內(nèi)通導(dǎo)熱油的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)熱輥使碳纖維表面鋪展、烘干成型，從而得到成型穩(wěn)定性好、外觀質(zhì)量美觀的碳纖維。

碳纖維干燥機(jī)以電力為熱源，以導(dǎo)熱油為熱載體，具有節(jié)能、環(huán)保、節(jié)省設(shè)備投資的顯著優(yōu)點(diǎn)。其導(dǎo)熱輥采用夾套式焊接結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱油通過兩層夾套的縫隙與輥壁外的絲束進(jìn)行熱交換，從而達(dá)到碳纖維表面鋪展、烘干成型的目的。碳纖維干燥機(jī)導(dǎo)熱輥溫度很高，若導(dǎo)熱油泄露會(huì)污染環(huán)境并可能引起火災(zāi)，因而導(dǎo)熱輥密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。

1 導(dǎo)熱輥簡介

碳纖維干燥機(jī)的導(dǎo)熱輥部件是此設(shè)備的關(guān)鍵部件。導(dǎo)熱輥采用夾套結(jié)構(gòu)，體內(nèi)裝有導(dǎo)流板，促使導(dǎo)熱油均勻流過輥體，以保證輥體內(nèi)各點(diǎn)溫度盡可能均勻。如圖1所示，導(dǎo)熱油經(jīng)有機(jī)熱載體電加熱爐加熱后，利用熱油循環(huán)泵強(qiáng)制導(dǎo)熱油液相循環(huán)，通過安裝在輥?zhàn)佑覀?cè)的旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)出導(dǎo)熱輥。導(dǎo)熱油無毒，熱含量高，性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟，配套設(shè)施方便，避免使用蒸汽鍋爐，利于環(huán)保。導(dǎo)熱油可循環(huán)使用，熱量損耗小，因而導(dǎo)熱油已被廣泛用于紡織工業(yè)中絲束或織物的加熱。

2 原導(dǎo)熱輥密封結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行初次設(shè)計(jì)時(shí)，導(dǎo)熱輥采用了圖2所示的結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)接頭安裝在右軸頭7上，導(dǎo)熱油經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭、右軸頭7進(jìn)入導(dǎo)熱輥，通過導(dǎo)熱輥夾套內(nèi)的導(dǎo)流板到達(dá)導(dǎo)熱輥?zhàn)蠖?，?jīng)回油管8、旋轉(zhuǎn)接頭流出，利用熱油循環(huán)泵進(jìn)入有機(jī)熱載體電加熱爐加熱進(jìn)行循環(huán)。此結(jié)構(gòu)中，左軸頭1、右軸頭7不但要通過安裝在其上的軸承支撐整個(gè)輥?zhàn)樱逸S頭端面與輥體端面的結(jié)合面要通過墊片3、5密封。在試車過程中，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)軸頭與導(dǎo)熱輥體結(jié)合面處漏油嚴(yán)重，我們采取了更換墊片3、5的材料，增加厚度等措施，但仍不能解決該處的漏油問題。通過對(duì)原導(dǎo)熱輥結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，軸頭在工作過程中既要起支撐作用，又要與輥體結(jié)合面起密封作用。整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在兩端軸頭軸承的支撐作用下，輥?zhàn)虞S線上半部軸頭端面受到一個(gè)向輥體內(nèi)部的力，使得軸頭端面、密封墊和輥體端面三者結(jié)合得更緊密，但輥?zhàn)虞S線下半部的軸頭端面，會(huì)受到一個(gè)向外部的力，導(dǎo)致三者的結(jié)合沒有上半部緊密，這種交變應(yīng)力在輥?zhàn)舆\(yùn)轉(zhuǎn)過程中一直發(fā)生作用。此外因軸頭的加工是在整個(gè)輥體裝配后進(jìn)行的，密封墊處為柔性連接，致使加工時(shí)軸頭的徑向跳動(dòng)不好掌握，產(chǎn)生較大的加工誤差，再加上安裝誤差等原因，難以保證兩端軸頭的同軸度和軸頭端面的密封性二者同時(shí)兼顧，以上原因?qū)е螺侒w密封效果不佳，結(jié)合面漏油。由于原輥體密封結(jié)構(gòu)中存在設(shè)計(jì)缺陷無法克服，盡管設(shè)計(jì)和安裝人員想盡辦法，費(fèi)了很大周折，但效果都不理想，無法滿足生產(chǎn)工藝要求。

3 改進(jìn)后導(dǎo)熱輥密封結(jié)構(gòu)

針對(duì)安裝調(diào)試過程導(dǎo)熱輥存在的漏油問題，在對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)資料，經(jīng)過反復(fù)比較、推敲，對(duì)原導(dǎo)熱輥密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

改進(jìn)后的導(dǎo)熱輥結(jié)構(gòu)，左軸頭1、右軸頭8與輥體直接聯(lián)接，安裝在其上的軸承只對(duì)輥體起支承作用，沒有了因密封墊產(chǎn)生的柔性連接，軸頭的徑向跳動(dòng)在加工時(shí)完全可以保證。輥體內(nèi)部新增加了法蘭端蓋3、進(jìn)油管9與導(dǎo)熱輥體5聯(lián)接，二者之間加密封墊4、6，依靠密封墊4、6對(duì)輥體兩端面和法蘭端蓋3、進(jìn)油管9的端面進(jìn)行密封，密封墊4、6沉在導(dǎo)熱輥體5兩端面的凹槽內(nèi)，該結(jié)構(gòu)的密封性更可靠。旋轉(zhuǎn)接頭安裝在進(jìn)油管9上，導(dǎo)熱油的循環(huán)路徑與原結(jié)構(gòu)保持一致。輥體結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，軸頭1、8對(duì)輥體的支撐和輥體與法蘭端蓋3、進(jìn)油管9的密封為兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，互不干涉影響，避免了加工、安裝誤差對(duì)密封性的影響。改進(jìn)后的輥體，密封可靠，漏油問題迎刃而解，完全滿足了生產(chǎn)工藝的要求。

4 結(jié)語

對(duì)于碳纖維干燥機(jī)在試車過程中發(fā)現(xiàn)的漏油問題，針對(duì)導(dǎo)熱輥密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入分析，找出了漏油的關(guān)鍵原因，在保證循環(huán)路徑不變的基礎(chǔ)上，把原輥體軸頭支承及密封兩者分開考慮，進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過對(duì)導(dǎo)熱輥密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，解決了漏油問題，密封可靠，由此提高了機(jī)器使用的可靠性，為該機(jī)的推廣應(yīng)用提供了完備的技術(shù)支持。

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Improvement for the Sealing Structure of Heat Conductive Roller of Carbon Fiber Dryer

HE Jing-jun

(Hi-tech Heavy Industry Co. Ltd., Zhengzhou 450001, China)

The reasons for sealing oil leakage of heat roller shaft of carbon fiber dryer were analyzed. The sealing structure of heat conductive roller was improved based on the oil leakage, so as to ensure the reliability of the equipment and meet the production process requirements.

carbon fiber dryer; heat conductive roller; heat-conducting oil; sealing structure; improvement

2016-04-07

何敬軍(1966-)，男，工程師，主要從事紡織機(jī)械的研發(fā)工作,E-mail：hejingjun1966@163.com。

TS102.4

B

1673-0356(2016)06-0033-03