喂棉噴濕裝置的工作原理及其應(yīng)用

盧雙利 謝佳敏 韋雪梅

恒天重工股份有限公司(中國)

目前，紡織工業(yè)中主流的短纖維染色、漂白及脫脂等處理工序均采用漂染缸工藝，需將纖維預(yù)濕后裝入棉籠并壓實，形成一定密度的棉餅。然而，裝籠方式的不同，將直接影響生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境及纖維染色、漂白與脫脂的處理效果。早期，人們主要采用人工踩棉裝籠，即依靠人力將纖維包撕開后投入棉籠，再人工踩實。這種方式勞動強度大，生產(chǎn)現(xiàn)場飛花嚴(yán)重，并且影響操作人員的身體健康。隨著技術(shù)的發(fā)展，機械打餅機逐漸替代人工踩踏。人工喂棉時投入的纖維塊通常體積較大，且喂棉速度不可控制，因而獲得的棉餅密度不均勻，染色產(chǎn)品易出現(xiàn)色差大或脫脂不均勻等問題，影響產(chǎn)品質(zhì)量。而當(dāng)前常見的機械喂棉方式為先采用開包機開松纖維，再通過溜槽向棉籠中喂棉，這種方式存在的不足是散纖維與水的混合是在開放狀態(tài)下進行的，仍易產(chǎn)生飛花現(xiàn)象，影響生產(chǎn)環(huán)境。為此，本文提出一種喂棉噴濕裝置，旨在解決上述問題。

1 裝置構(gòu)成

本文的喂棉噴濕裝置由恒天重工股份有限公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該裝置主要包括氣纖分離器、位于氣纖分離器下部并與之相連的喂棉直管、旋轉(zhuǎn)接口法蘭、喂棉斜管、環(huán)狀噴濕管，與環(huán)狀噴濕管相連的用于調(diào)節(jié)水量的自控水閥及支架。其中，輸棉直管與環(huán)狀噴濕管的直徑按棉產(chǎn)量不同，對應(yīng)有300、450和550 mm，共3種規(guī)格。為實現(xiàn)均勻喂棉和吊裝棉籠，喂棉斜管可通過旋轉(zhuǎn)接口法蘭進行約45°的旋轉(zhuǎn)。環(huán)狀噴濕管內(nèi)側(cè)與水平線呈15°處遍布噴淋小孔，可連續(xù)不斷地噴出圓錐形水簾，如圖2所示[1]。

1—氣纖分離器； 2—喂棉直管； 3—旋轉(zhuǎn)接口法蘭；4—喂棉斜管；5—環(huán)狀噴濕管； 6—自控水閥； 7—支架圖1 喂棉噴濕裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 環(huán)狀噴濕管示意圖

氣纖分離器(圖3)頂部的側(cè)面設(shè)有進棉口、底部側(cè)面設(shè)有泄風(fēng)口，進棉口與位于氣纖分離器殼體內(nèi)的塵籠(均布有網(wǎng)孔的圓筒)上部相連通，泄風(fēng)口與泄風(fēng)管相連。氣纖分離器上設(shè)有兩個風(fēng)量調(diào)節(jié)板，位于泄風(fēng)口與泄風(fēng)管的位置，可調(diào)節(jié)風(fēng)壓的平衡。氣纖分離器底部與喂棉直管、喂棉斜管相連，形成氣纖分離通道。

圖3 氣纖分離器示意圖

2 工作原理

通過輸棉風(fēng)機將開松、梳理和除雜后的纖維抽送至氣纖分離器的進棉口，然后進入塵籠。根據(jù)伯努利定理，流體在行進過程中，容器的橫截面增大，壓力和速度將突然減小。纖維流的運動速度由進棉口(直徑為220 mm)處的10 m/min迅速下降至塵籠(直徑為700 mm)內(nèi)的約3 m/min，在減速降壓過程中，氣流穿過帶有網(wǎng)孔形圓筒的塵籠，由泄風(fēng)口排出，纖維滯留在塵籠內(nèi)部，空氣與纖維得以分離。為實現(xiàn)風(fēng)量平衡并獲得穩(wěn)定的氣纖分離效果，借助氣纖分離器上設(shè)有的兩個風(fēng)量調(diào)節(jié)板的泄風(fēng)口，一部分空氣排出，剩余空氣帶著塵籠中的纖維通過喂棉直管、旋轉(zhuǎn)接口法蘭和喂棉斜管以正壓的方式噴出管口。為防止纖維在噴出時出現(xiàn)飛花現(xiàn)象，同時獲得高密度棉餅，在管子的出口處設(shè)有環(huán)形噴濕管(圖2)。環(huán)形噴濕管的圓周上分布有200個直徑為2.5 mm的小孔，這些小孔與水平線呈15°傾斜，向斜下方連續(xù)不斷地噴出圓錐形水簾。纖維由管口噴出并穿過水簾，無論是團狀還是游離態(tài)，都將被水流噴濕，順?biāo)煹牧飨騾R聚到錐形水簾中心，形成棉流并落入棉籠。由于水流連續(xù)而密集，棉流中的纖維均被噴濕，隨水流下沉，因此不會出現(xiàn)飛花現(xiàn)象。實際操作過程中，可根據(jù)檢測到的供棉量情況，控制自動水閥的出水量，避免水資源的浪費。

3 裝置的應(yīng)用

目前，在散纖維染色、漂白及脫脂工藝流程中，纖維的開松、梳理和除雜屬于前段生產(chǎn)過程，染色、漂白及脫脂屬于后段生產(chǎn)過程(圖4)。前段生產(chǎn)過程要求環(huán)境溫度和濕度恒定，空氣潔凈；而后段生產(chǎn)過程的環(huán)境條件差，溫度和濕度無法控制。兩者對廠房環(huán)境的要求不同，故設(shè)備往往需分開放置，并需通過管道將纖維輸送至后段工序。本文的喂棉噴濕裝置中，進棉采用正壓管道輸棉，可有效實現(xiàn)前、后兩段生產(chǎn)過程產(chǎn)能的匹配與工藝的有效連接，并能提供穩(wěn)定的供棉和預(yù)濕喂棉。該裝置是自動化生產(chǎn)流程中一種必要的實用裝置。

圖4 散纖維染色、漂白及脫脂工藝流程

本文的喂棉噴濕裝置已在湖北欣柔科技有限公司、海寧綠宇科技有限公司等多家用戶的生產(chǎn)流程中使用，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸棉和喂棉。根據(jù)用戶現(xiàn)場實際測量，以純棉纖維為例，每噸纖維打餅用水量約3 t，相比其他喂棉方式，用水量可減少20%。此外，生產(chǎn)現(xiàn)場無飛花現(xiàn)象，棉餅產(chǎn)量達(dá)1 500 kg/h，可完全滿足用戶的需求。

4 結(jié)語

本文介紹了一款喂棉噴濕裝置，該裝置目前已在恒天重工股份有限公司的ZF 9108型喂棉裝置上得以應(yīng)用，并在多家用戶的纖維染色、漂白與脫脂工藝流程中使用，且已申請實用專利。相比之前的喂棉方式，采用該棉噴濕裝置，不僅可改善工作環(huán)境、降低勞動強度，而且解決了開松、梳理后蓬松纖維的遠(yuǎn)距離輸送和喂給問題，使得先開松、梳理和除雜，再染色、漂白及脫脂的生產(chǎn)工藝得以快速應(yīng)用，生產(chǎn)流程穩(wěn)定可靠、清潔節(jié)能，并且用戶回饋非常好，是一種蓬松纖維快速預(yù)濕喂棉的成功方案。