烘箱改造提高紙張涂布干燥效率及效能

2019-08-28 03:51:46羅恒賢

中國造紙 2019年7期

趙英羅恒賢

（廣東僑盛防偽材料有限公司工程技術研究中心，廣東東莞，523223）

雖然紙張涂布用烘箱結構各有各的特點，但經過多年發展，烘箱結構總體變化不大，存在一些共有缺點，如因烘箱結構原因導致的引紙不方便，及烘箱散熱器外置式結構等[1-2]。針對以上缺陷，筆者對現有的紙張涂布烘箱進行改造以期提高紙張涂布干燥的效率及效能。

1 傳統紙張涂布烘箱存在的缺陷

1.1 傳統引紙方法

早期的涂布機引紙方式有毛毯輥式、網帶式，目前國外進口涂布機及國內多數廠家涂布機多采用引紙繩引紙[3]，這些引紙方式不同，雖然也能完成涂布引紙，但效果均不理想。

早期毛毯輥式引紙要將若干個毛毯輥兩端裝上軸頭，軸頭兩端的孔插在烘箱內兩邊鏈條銷子上，每個銷子間隔距離約50 cm。運行過程中要保持毛毯輥兩邊的鏈條一致，如果鏈條一邊拉長，則兩邊無法同步。而插在鏈條兩邊的毛毯輥是傾斜的，若傾斜超過一定的角度，毛毯輥就會脫落。只要一根毛毯輥脫落，其他的輥也會跟著相繼脫落，脫落的毛毯輥堆積在一起會阻止鏈條繼續前進，若不及時停機，掉落堆積的毛毯輥就會出現打斷鏈條的現象，從而導致停機事故。這種靠動力傳動的引紙方式，不僅費時費力、車速慢，一般在160 m/min，而且維護費用很高。因此，該引紙方式最不理想。

涂布網帶式引紙是在烘箱的兩端各有1個直徑450 mm、長度約2.5 m的輥筒，其中一個為主動拖輥，另一個為被動托輥，主動拖輥由1臺11 kW直流或交流電機拖動。在兩條大輥之間裝有若干個直徑150 mm的固定拖輥，分布在上下兩排，環繞這些輥的是一條長度85 m、寬度2 m的涂布網帶，輥筒轉動帶動涂布網帶引紙，車速不能太快，一般控制在220 m/min。若車速太快，糾偏機構執行不了糾偏，拖網極易拉破，嚴重時導致整個網帶報廢。顯然，這種引紙方式也不是最佳選擇。

現階段多數廠家采用的引紙繩引紙雖好于上述兩種引紙方式，托紙方式采用氣浮方式托紙，無需托紙專用設施，車速可以達到300 m/min以上甚至更高，但因烘箱結構固定，操作間隙小，所以引紙比較困難。

1.2 涂布烘箱散熱器外置的缺陷

目前，多數廠家使用的涂布機結構龐大，一般長度約四五十米，高度約六七米，烘箱在整個涂布機中所占體積大。這樣的涂布機不僅占地面積大而且熱效率也不高，引紙操作很不方便[4]。且絕大多數涂布機的散熱器基本上均是外置式的。不僅整個涂布機體積龐大，還要對散熱器加上厚厚的保溫層，并且因散熱器安裝在烘箱外，還有一部分熱能白白浪費掉，且定期更換散熱器的保溫材料及維護費也是一筆不菲的費用。

2 涂布烘箱改進措施

2.1 烘箱上部整體上下移動

引紙繩引紙雖然能克服前兩種引紙方式存在的弊端，但每引紙一次時間比較長且比較困難。為了克服上述幾種引紙方式存在的不同缺陷，某公司研發團隊設計了一種烘箱整體上移式引紙，即將整個烘箱上部通過機械的方式分離，便于操作人員直接用手牽引紙從而完成整個引紙過程，引完紙后再將整個烘箱上部放下合上。

烘箱上部整體上下移動可將引紙變得簡單、容易操作，結合氣翼浮動式干燥方式，克服了鏈條托輥引紙、網帶引紙、引紙繩引紙等方式普遍存在的缺陷，只需要將烘箱上部打開就可以很方便的引紙。此外，這種引紙不像鏈條、網帶、引紙繩、傳動機構等引紙需要輔助設備，紙張出烘箱后的牽引靠燙平機、收卷機等涂布整飾設備完成。通常情況下這種引紙方式速度非常快，以引紙時車速17 m/min，單面涂布機長度38 m左右為例，整個引紙過程3 min左右基本完成，雙面涂布5～7 min內便可完成，而且不會有卡紙、廢紙堆積在烘箱內的現象發生，清理非常方便。因此，烘箱上部整體上下移動才是目前涂布烘箱引紙比較好的方式。

2.2 將散熱器由外置改為內置

由于外置式散熱器浪費能源、體積龐大、保溫效果不太理想等，因此將散熱器安裝到烘箱內，這樣不僅解決熱能損失問題，而且車速快，干燥效率高，整體外觀也顯得干凈、美觀。

3 具體改造實施方案

3.1 該烘箱上部采用整體上下移動

針對之前各種涂布機引紙方式存在的缺陷，筆者根據某公司涂布機的現狀進行創新，通過一系列的改進實驗，最后認為采用蝸輪蝸桿減速機整體上下移動烘箱上部比較有效，并通過生產實踐檢驗，干燥效果比較理想。

圖1為氣浮烘箱結構圖。圖1中在烘箱頂部靠近烘箱中央偏左位置安裝1臺蝸輪蝸桿減速機（其局部放大圖見圖2）。減速機外殼的兩端各有1個輸出傳動軸，通過聯軸器聯接蝸輪蝸桿兩端的輸出軸，再通過輸出軸與烘箱頂部傘齒輪相連接，輸出軸連接并帶動烘箱頂部傘齒輪，由頂部傘齒輪轉動驅動烘箱傘齒輪連桿；然后由烘箱傘齒輪連桿的轉動帶動烘箱前部傘齒輪轉動，烘箱前部傘齒輪的轉動再驅動與其相連接的烘箱前部連桿，烘箱前部連桿轉動再驅動前面3組蝸輪蝸桿轉動。因烘箱后部與前部是對稱的結構，啟動減速機烘箱前后的機構對稱并同時動作。通過驅動蝸輪蝸桿減速機正反運動，整個烘箱上部便可上下移動（兩側蝸輪蝸桿的旋轉方向相反）。打開烘箱頂部后可方便引紙。通過安裝在烘箱兩側的6組蝸輪蝸桿組合件的同時作用，可以將烘箱上、下部分開約500 mm，這種引紙方式十分方便，每次從打開烘箱到引紙完畢再合上，操作時間約5 min，與其他烘箱引紙方式相比，可節約時間20 min以上。由于烘箱打開后操作空間大，清理烘箱上、下氣刀噴口十分方便，同時清理烘箱內部的粉塵也比較容易。

圖1 氣浮式烘箱打開前后結構圖

圖2 蝸輪蝸桿傳動機構局部放大示意圖

烘箱上部整體上下移動通過1個蝸輪蝸桿減速機和6組蝸輪蝸桿組合件的同時作用，使得烘箱上部移動實現同步開合，克服了油壓缸或氣壓缸在頂起烘箱移動過程中存在前后左右不易同步的問題。

3.2 散熱器安裝在烘箱內部

將散熱器安裝在烘箱內部，不僅無需對散熱器進行保溫，且直接將2臺送風機裝在烘箱內，在送風機的作用下進行內部熱交換循環。通過內部風機形成的風壓將熱風吹入烘箱氣刀上風道和下風道，上、下風道的熱風通過氣刀噴口以近距離高速熱風將紙幅或幅狀材料干燥（一般熱風噴口距離幅材約5 mm），干燥效率明顯大幅提高。同時散熱器內置消除了占地面積大、需對散熱器進行保溫等弊端。改造后烘箱具有結構緊湊、熱效率高等特點。生產實踐表明，干燥效果比較理想。經過多次現場生產實測其熱效率一般均在52%以上，同傳統的烘箱對比，該烘箱熱效率提高20%以上。改造前干燥1 t雙面涂布的無碳復寫紙需要1 t以上蒸汽，改造后僅需0.7 t蒸汽。

3.3 烘箱改造后出現的問題及應對措施

烘箱改造后雖能方便引紙，但烘箱上部是可分離的，如何讓熱風同時進入烘箱的上、下風道再進入上、下熱風噴口，這就是改造后的烘箱所具有的新的創新點。上、下氣刀熱風風道均有對接口，具有可分可合功能。烘箱上風道和下風道分別有3個對接入口和出口。打開烘箱時，這3對風道入口和出口是分開的，合上后又連在一起成為一體，即從下面風機的風經過風管進入散熱器加熱后，直接送入上、下氣刀風道。這樣熱風經過上、下風道，再經過與上、下風道連接的風刀噴口可同時對形成波浪的紙幅兩面進行熱風干燥。這種結構解決了熱風可同時進入上、下氣刀風道的問題，又解決了烘箱上部整體移開后上、下風道分離的問題。其內部結構示意圖見圖3。