小样浆纱机溢流板结构改进设计

李　坤，李　铬，梁　睦，杜星祝，许小黑

(中原工学院，河南 郑州 450007)

小样浆纱机溢流板结构改进设计

李坤，李铬，梁睦，杜星祝，许小黑

(中原工学院，河南 郑州 450007)

文章分析了大型浆纱设备的活动溢流板结构在小样浆纱机使用上的不足，设计了一种固定式溢流板结构。该结构由溢流结构和放浆机构构成，溢流结构简单，方便工人操作，放浆机构可以实现自动放浆，其在小样浆纱机上使用效果良好。

小样浆纱机；溢流结构；放浆机构

溢流板是浆槽的重要组件，浆槽是浆纱机的核心单元，是贮存浆液并在其上进行上浆运作的机构。槽体常采用主浆槽加预热器的连体形式，中间用溢流板隔开，浆液从主浆槽经溢流板流入预热器，再在循环浆泵的作用下实现浆液的循环[1]。在浆槽中，溢流板的主要作用是通过溢流板调整装置，使主浆槽内的浆液流入预热器实现溢流和放浆功能，同时兼有调整浆槽内浆液液面高度，改变纱线的浸透量，获得预期的上浆率。企业在开发新产品和试验新浆料时，常在小样浆纱机上进行工艺实验，相对于大型浆纱设备，小样浆纱机具有风险小、费用低等优点[2～3]。小样浆纱机的尺寸只有大型浆纱机的三分之一，由于空间的限制，如采用大型浆纱机上常用的活动溢流板结构装置会造成断纱，且不方便工人操作，已不能满足小样浆纱机的功能要求。本文分析了活动溢流板结构在小样浆纱机使用上的不足，并结合小样浆纱机的功能要求对其进行了改进设计，提高了小样浆纱机的性能和工人操作的方便性。

1　活动溢流板调整结构分析

大型浆纱机溢流板调整结构如图1所示。溢流板3用软橡胶板2做铰链，安装固定在主浆槽底板后边，其上部连接连杆11、转臂4和转轴6，转轴6与蜗轮7同轴固定，蜗轮7和蜗杆5配合，当转动手轮8时，蜗杆5驱动蜗轮7进而带动转轴6同步转动，通过转臂4、连杆11使溢流板3摆动。当需要放浆时，转动手轮，使溢流板的位置低于主浆槽槽底，主浆槽的浆液经溢流板流入预热浆槽，从预热浆槽的放浆口流出。

图1　活动溢流板结构图

溢流板调整结构虽然可以调节液面高度和通过调节溢流板的位置实现放浆功能，但也有很多不足之处：

(1)溢流板的摆动装置在预热器上方，溢流板的摆动空间在水平方向上占用尺寸比较大，同样结构用在小样浆纱机预热器上，需增加浆槽槽体尺寸，增加了外型空间尺寸。

(2)经导纱辊出来的纱线经浸没辊进入浆液上浆，纱线和摆动装置中的连杆干涉，如图1虚线所示，因此需在浸没辊前方另外再设置导纱辊，由于小样浆纱机浸没辊前方的空间小，安装导纱辊后，工人在处理浆槽中辊子上的缠纱、断头和清理浆槽时，操作不方便。

(3)溢流板的升降是靠浆槽外的蜗轮蜗杆副实现的，工人通过转动手轮来实现放浆，手动溢流板的控制动作难以实现自动控制的操作要求[4]。

2　小样浆纱机取消溢流板调整装置的可行性分析

从经轴架出来的纱线经导纱辊引导，绕过浸没辊进入浆槽进行上浆，然后在上浆辊和压浆辊的挤压下出浆槽完成上浆。纱线要保证一定的上浆率就必须要有一定的浸透量，在给定的纱线品种、浆料和压浆力条件下，影响浸透量的主要因素是纱线浸没时间。纱线浸没时间与纱线浸没深度和纱线速度有关，纱线速度由浆纱工艺决定，因此实际生产中，通过调节纱线浸没深度来获得合适的浸没时间，调节浸没辊高度和溢流板的倾斜角度都可以改变纱线浸没深度。近年来高压上浆得到了普遍的应用，使得浆纱机的最高速度由低压上浆的50 m/min提高到高压上浆100 m/min，纱线浸没时间大大缩短，而浆液主要是靠压浆辊的高压挤压进去的，相比于低压上浆，高压上浆的浸透效果更好，高压上浆的纱线浆膜厚度低，但浸透深度深(现场测试数据如表1所示)[5]，纱线的结构更紧密，具有更高的可织性。浆纱速度提高后，调整液面高度对调整纱线浸没时间的效果不太明显，通过调节浸没辊的高度就可以获得浆纱工艺要求的浆纱浸透时间，所以，通过溢流板调整结构来改变浆液液面高度的作用越来越小，这也为溢流板装置的改进提供了可行性依据。

表1低压上浆与高压上浆中浆膜厚度与浸透深度比较

项目低压上浆高压上浆浆膜厚度(mm)0.0140.008浸透深度(mm)0.0080.020

3　小样浆纱机固定式溢流板结构改进

针对溢流板结构装置的功能要求，做出如下设想：

(1)为了增大预热器上方的操作空间，方便工人处理纱线，新的结构在溢流板处应尽可能简单，现有溢流板装置的功能是溢流浆液和放浆，因此，可以设计成溢流结构和放浆结构的组合装置，放浆机构不再安置在预热器上方，为纱线走向和工人操作留出很大空间。

(2)溢流板结构应便于调整浆液的水平度，从而保证主浆槽内浆液能均匀溢流。

(3)放浆机构要取代人工操作实现自动放浆，同时不采用独立的放浆管道和设施，要尽可能地利用现有的放浆管道实现放浆，以使结构简单和节省空间，降低造价。

3.1溢流板的形状设计方案比较

主浆槽内的浆液一般含有浆皮和其它杂物，在浆液经溢流板流入预热器的过程中，这些浆皮和杂物会粘连到纱线上，经压浆辊和上浆辊的挤压作用，纱线在浆皮和杂物处粘结，经烘燥处理后，这些粘结的纱线在干分绞时因纱线张力过大而发生断裂。根据流体动力学知，不同形状的溢流板对浆液流动有不同的影响，溢流板的形状大致可有三种，如图2所示。现有浆纱机溢流板采用的是图2(a)所示的形状，整体采用长方形，这种形状易加工，但浆液均匀流出，浆皮和杂物也均匀地和纱线接触；图2(b)形状的溢流板是中间凹两端高的形式，中间的浆液优先溢流，浆皮和杂物优先从中间流出，这种形状的溢流板溢流效果最差，一般不采用。本次改造设计采用的是图2(c)形状的溢流板，顶部呈两端低中间高的对称方式设置，具体形式是中间段部分为平直结构，其两侧为斜坡结构，两端浆液优先溢流，使得两端的浆皮和杂物多而中间的少，通常纱线幅宽要小于浆槽幅宽，这样浆皮和杂物从纱线和浆槽侧板之间的间隙流出，大大减少纱线与浆皮和杂物的接触，降低了纱线在干分绞时发生断裂的可能，有利于提高浆纱质量。

3.2溢流结构设计

溢流板材料采用不锈钢板，溢流结构由可调溢流板5和固定板4组成，可调溢流板5和固定板4用螺栓连接(见图3)。固定板4的底部焊接在浆槽侧壁3上，在溢流板下方开有一排长圆孔。安装时，拧松螺栓，就可以通过微调溢流板的高度来调整其水平性，固定板4仅起支撑作用，降低了其焊接难度。在预热器底端放有过滤网1，其内积存了大量的浆皮和杂物，为保证浆液清洁，需对浆槽进行清理；当更换浆液时，也需要清理浆槽。当清理槽体时，拧掉螺栓，拿掉可调溢流板，方便工人对槽体进行清理。

图2　溢流板的形状

图3　固定式溢流装置及放浆口

3.3放浆机构设计

放浆口(见图3)开在浆槽侧板附近，在浆槽壁之间的夹层空间设置放浆通道，放浆通道连通主浆槽底部和预热器侧壁。放浆机构如图4所示，动力源是气缸7，通过支撑杆9安装在浆槽侧板2上，气缸接头螺纹连接于销轴4，销轴安装在接头6下端，转轴11通过紧定螺钉5和键固定在接头上端，其上连接着连杆13和密封盘14。挡盖10通过螺钉3连接安装在浆槽侧板内侧，其内部用密封圈密封，防止主浆槽内浆液外溢。整个空间机构共有4个转动副，销轴和接头下端的圆孔够成转动副1，气缸安装孔和支撑杆构成转动副2，转轴和浆槽墙板圆孔构成转动副3，密封盘上端和连杆在开口销的作用下构成转动副4。当气缸活塞伸出时，转轴顺时针转动一定角度，通过连杆带动密封盘，打开放浆口；当气缸活塞收缩时，转轴逆时针转动，连杆也逆时针转动，使密封盘下落，关闭放浆口。密封盘做成圆锥形，在外面包覆一层橡胶，具有很好的密封性。这种放浆结构使得只需要控制气缸伸出来打开放浆口，主浆槽内的浆液就可以放入到预热器，再经预热器的放浆口放出。

图4　放浆机构

4　小结

这种溢流结构和放浆机构组合的固定式溢流装置既能实现溢流和放浆的功能，又避免了活动溢流板装置的缺点，在小样浆纱机上使用效果良好。溢流板处没有调整装置，结构简单，其预热器上方空间大，纱线从导纱辊引出后可直接进入主浆槽上浆，不需要再安装辅助导纱辊引纱，减小了纱线张力，同时方便工人处理浸没辊处纱线断头、缠绕和清理浆槽，有效地提高了工作效率。放浆结构使得浆液直接流入预热器，再经预热器的放浆口放出，不需要设计单独的放浆管和阀门，使得整体结构简单、经济。而且该放浆机构使用气缸作为动力机构，浆槽内的其它动力机构用的也是气缸，有现成的气源可以使用，通过浆纱机PLC的控制能实现自动放浆，有利于浆槽的进一步自动化发展。同时，两端低中间高形状的溢流板投入使用后，粘连在纱线上的浆皮和杂物减少了15%，降低了干分绞时纱线发生断裂的可能，提高了浆纱质量，得到了客户的好评。

[1]萧汉滨.国内外新型浆纱机的性能剖析[J].棉纺织技术，2005，33(4)：218—223.

[2]刘慧娟，吴保平，丁艳瑞.JSSJ—83型小样浆纱机的改造[J].棉纺织技术，2007，35(8)：50—52.

[3]贾立霞，刘君妹，王向阳.小样浆纱机对实际生产的模拟性分析[J].棉纺织技术，2012，40(8)：20—22.

[4]张格昌.浆纱机全数字化控制系统[J].纺织机械，2004，(4)：25—27.

[5]萧汉滨.新型浆纱设备与工艺[M].北京：中国纺织出版社，2006.

Improving Design of the Overflow Plate Structure in Sample Sizing Machine

LiKun，LiGe，LiangMu，DuXingzhu，XuXiaohei

(Zhongyuan University of Technology , Zhengzhou 450007,China)

A fixed structure of overflow plate was designed by analyzing deficiencies of overflow plate of large sizing equipment used in sample sizing machine.The structure constituded of overflow structure and discharging slurry sector had favorable result on sample sizing machine.The overflow structure was simple, operating easily. the discharging slurry sector could discharge slurry automatically.

sample sizing machine; overflow structure；discharging slurry sector

2015-05-14

李坤(1988—)，男，河南信阳人，硕士研究生。

TS103

B

1009-3028(2015)05-0022-04