浅谈天丝纺丝机侧吹风机构的设计

高占勇

(邯郸宏大化纤机械有限公司，河北 邯郸 056046)

浅谈天丝纺丝机侧吹风机构的设计

高占勇

(邯郸宏大化纤机械有限公司，河北 邯郸 056046)

为了加快天丝纺丝机国产化进程，详细介绍了天丝纺丝机的结构及新型侧吹风机构的结构和特点。指出：新型侧吹风机构主要由矩形风道和风管组成，具有制作、安装和维护简单方便的特点，可实现天丝纺丝机连续高效运行，送风速度均匀，毛丝和断头少，在使用过程中取得良好的吹风效果，能满足天丝纺丝机纺丝工艺要求；需突破制造天丝短纤维某些关键设备的制造技术。

天丝；纺丝机；侧吹风机构；风道；风管；吹风机构

0 引言

天丝纤维被誉为21世纪的绿色纤维，它是以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂纺制的再生纤维素纤维。溶剂NMMO毒性极低，且不污染环境[1-2]。天丝纤维可纯纺或与棉、麻、丝、毛、合成纤维和粘胶纤维混纺，可改善其他纤维的性能。其织物富有光泽，柔软光滑，具有优良的悬垂性、良好的透气性和穿着舒适性；还可采用针刺法、水刺法、湿铺、干铺和热粘法等工艺制成各种性能的非织造

布[3-4]。目前，国内已经投产的天丝短纤维生产企业有上海里奥发展企业有限公司、保定恒天天鹅股份有限公司和山东英利实业有限公司等，正在筹建中的有中纺院绿色纤维股份公司等。

虽然，我国在天丝短纤维生产技术和设备制造方面取得了重大进展，但是一些关键生产设备的制造技术仍被外国公司掌握，如天丝纺丝机。目前，国内一些化纤企业从国外引进了天丝纺丝机，但由于各种原因，普遍缺乏将其尽快国产化的意愿。中纺院绿色纤维股份公司自主研发、自行制造的纺丝机，尚未投入使用，性能有待进一步检验。

侧吹风机构是天丝纺丝机的重要组成部分，以下重点对其结构和特点进行分析和探讨。

1 天丝纺丝机结构

天丝纺丝机的分类：按出丝方式可分为上出丝式和下出丝式；按纺丝操作面数量可分为单面式和双面式，单面式只能为一条生产线纺制丝束，双面式可同时为两条生产线纺制丝束。双面式天丝纺丝机的结构如图1所示，其出丝方式为下出丝式，主要由机架部件、纺丝部件、侧吹风部件、凝固浴部件、热水保温部件等组成；具体可分为纺丝组件、可升降的凝固浴槽、导丝棒、导丝辊、接液槽、凝固浴进液管、凝固浴回液管、电动推杆、侧吹风机构、侧吹风总管、原液总管、保温水管、机架等。

在纺丝过程中，天丝纺丝机凝固浴的温度和浓度、侧吹风温度和湿度等参数都会对纺丝成形、成品纤维的性能产生影响。通常情况下，凝固浴温度应控制在5 ℃～15 ℃，凝固浴质量分数(浓度)应控制在15%～20%，侧吹风温度不高于20 ℃[5]。

侧吹风机构是天丝纺丝机上一个非常重要的机构，侧吹风送风速度不稳定会导致纤维条干不匀；侧吹风送风温度波动会造成纤维条干不匀，染色均匀性下降，毛丝和断头增多；侧吹风应保持一定的相对湿度，相对湿度太高会造成纤维在纺丝成形过程中产生静电、飘丝；侧吹风机构的具体结构和制造精度也会对纺丝过程产生影响。

2 侧吹风机构的设计

国内化纤企业的部分进口天丝纺丝机，在使用过程中出现不少问题。如：侧吹风机构送风速度不稳定，导致天丝纤维条干不匀、毛丝和断头增多等。究其原因，除了纺丝工艺外，侧吹风机构的内部结构不合理也是导致上述问题的因素。为解决这些问题，笔者设计了一种新型侧吹风机构，见图2。

图2所示侧吹风机构主要由风管和矩形风道组成，使用时在矩形风道上的环形沟槽内放入O形密封圈，然后安装上压盖，使矩形风道内部形成一个相对密封、能够承受一定压力的腔体。矩形风道总长度为638 mm，宽度和高度均为35 mm，设有一排微型小孔，孔径为φ2.6 mm，孔距为3.25 mm，孔数为194个。194个风管安装在这些小孔内，并用高强度结构胶粘接牢固，同时保证在0.1 MPa气压下不漏气。风管规格为φ2.5 mm×0.35 mm，长度为77 mm。此外，在矩形风道内腔两侧专门设计了若干个圆弧。

风管材质选用0Cr18Ni9型不锈钢管。矩形风道为铸件，材质选用进口6061-T651型铝合金；该材料经热处理预拉伸工艺生产，品质高，主要合金元素为镁和硅，具有极佳的加工性，优良的焊接性，良好的抗腐蚀性、韧性，加工后不变形、材料致密无缺陷，且易于抛光，上色、氧化效果极佳[6]。

为了控制精度，设计时首先对比较重要的尺寸规定了公差，如环形沟槽宽度尺寸和深度尺寸的偏差均不大于0.1 mm，每只风管的直线度偏差不大于0.3 mm。其次，对表面质量也提出了严格要求，如风管两端需加工出R0.1 mm的圆角，矩形风道棱边需加工出C0.3 mm的倒角，矩形风道的表面必须进行抛光处理等[7-8]。

该侧吹风机构的工作原理如下：将一定温度和湿度的空气通过进风口持续地通入矩形风道内，并在矩形风道内形成静压腔，静压腔内的空气通过各个风管均匀地吹向初生的天丝丝束。

3 侧吹风机构的特点

目前，图2所示的侧吹风机构已在某些进口天丝纺丝机上成功应用，该机构具以下特点：① 制作安装简单；② 维护方便；③ 可实现天丝纺丝机的连续高效运行；④ 送风速度均匀，毛丝和断头很少，能满足天丝的质量要求；⑤ 风管的长径比合理，保证了矩形风道内静压腔的压力以及必要的风管阻力；⑥ 矩形风道上密集排布的一排微型小孔具有较高的直线度要求，同时对每只风管的直线度也有严格的要求，从而保证了风向的一致性和风管吹风的均匀性；⑦ 矩形风道内腔两侧专门设计了若干个圆弧，可减少空气在两侧产生涡流，从而进一步保证了风管吹风的均匀性。

4 结语

大力发展天丝产业是中国化纤行业未来发展趋势之一。虽然我国在天丝短纤维的生产技术和设备制造方面都取得了一系列进步，但一些关键设备的制造技术还有待突破。天丝纺丝机是天丝短纤维生

产线上最关键的设备之一，对其各组成单元进行设计研发、加工制造和工艺改进都具有重要意义。侧吹风机构作为天丝纺丝机上的核心部件，目前已经国产化且批量生产，在使用过程中满足了天丝纺丝机的工艺要求。

[1] 高占勇.天丝水洗机压辊机构的改进设计[J].国际纺织导报，2015，43(12)：10-12.

[2] 刘洪太，冯建永，段亚峰.再生纤维素纤维的开发进展[J].合成纤维，2009，38(9)：11-13.

[3] 房迪.国内外产业用粘胶纤维的发展[J].纺织导报，2015，43(8)：57-59.

[4] 季柳炎，赵丽君.2014—2017年纤维素纤维市场现状与展望[J].人造纤维，2015，44(2)：29-30.

[5] 王新，姜琨.Lyocell纤维纺丝工艺的探讨[J].合成纤维，2009，38(4)：45-47.

[6] 王爱珍.工程材料及成形技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[7] 邓文英.金属工艺学[M].北京：高等教育出版社，1991.

[8] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.

Design of the Side Blower Mechanism for Tencel Spinning Frame

GAO Zhanyong

(Handan Grand Chemical Fibre Machinery Co.,Ltd.,Handan 056046,China)

To speed up the localization process of Tencel spinning frame,introduction is made to the structure and characteristics of the Tencel spinning frame and the new designed side blower mechanism.It is pointed out that the new designed side blower mechanism is mainly composed of a rectangular duct and an air pipe.It is easy accessible in fabrication,installation and maintenance.The Tencel spinning frame can realize continuous and efficient operation with uniform air velocity,and less hair and end breakage with good blasting effect，meeting the requirements of the spinning process.Something must be done for breakthrough in manufacturing some key equipments for short Tencel fiber.

Tencel;spinning frame;side blower mechanism;air duct;ventilation pipe;blower mechanism

2016-04-20

高占勇(1975—)，男，河北邯郸人，高级工程师，主要从事化纤机械设备的研发。

TS152

B

1001-9634(2016)06-0019-02