浅谈粘胶短纤维烘干机密封结构的设计

李秋玲

(唐山三友集团兴达化纤有限公司，河北 唐山 063308)

1 密封结构的重要性

烘干机是粘胶短纤维生产中后处理的干燥设备，它以热空气为干燥介质，通过对流去除湿物料中的水分。干燥的必要条件是：作为干燥介质的热空气温度要高于物料表面温度，同时物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压；两者差别越大，干燥效率越高。

干燥过程中，对烘干机的保温密封性有严格要求。当新鲜空气经加热器加热为热空气后，热空气通过链板上部匀风板后被分配，然后穿过均匀分布在烘干机链板上的纤维层带走纤维中的水分，同时饱和湿空气由排湿风机排出。烘干的纤维状态为分散的毛絮状，如果烘干机密封性不好、烘箱内产生微正压或有压力波动时，就会出现漏毛问题，严重漏毛会污染环境。烘干机作为耗能大户，若密封结构合理则热能损失小，不会出现回潮不匀、耗能高等问题。因此，优化密封结构是设计整台粘胶短纤维烘干机的非常重要的工作内容，密封性能也是评定烘干机性能的重要指标。

2 烘干机密封结构

2.1 链板两侧的密封结构

链板两侧的密封结构设置于烘干机内部，即在保温门里侧。此处密封结构的效能，虽然对耗能影响不大，但是对于烘干机运行的顺畅性和生产环境影响很大；如果密封效果不好，会使纤维外漏、链条小轮缠丝挤丝，造成链板链条运行不平稳；飞毛问题严重时，会随着链板链条的转动被带出烘干机，直接影响环境卫生。因此，链板两侧的密封结构设计也是工作重点。

在以往的粘胶短纤维烘干设备中，链板两侧多为单密封结构，即为气流密封或蝴蝶板密封，结构虽简单，但也存在很多问题。在近几年的设计中，大多采用第3种结构，即双密封结构。下面就此3种密封结构进行比较分析。

2.1.1 气流密封

气流密封的原理见图1，即在最外侧的气流密封板上分布有无数小孔，内侧密封板则无小孔，其下部与链板之间设有密封软板，与链板形成一个密封腔。气流密封结构简单，属于相对静态的密封结构，与链板连接处的密封软板也无复杂的结构；但是经过长时间的运行后，链板及链条的变形会引起密封软板隆起变形、产生漏毛问题，或气流密封软板与链板上下相撞等问题，导致密封软板撕裂、密封失效，严重影响设备正常运行。

1—链板；2—链轮；3—内侧密封板；4—外侧密封板(表面分布有气流小孔)；5—纤维。图1 气流密封原理

2.1.2 蝴蝶板密封

蝴蝶板密封的原理见图2，即在蝴蝶板与内侧密封板间设计一种特制的针刺毛毡，将针刺毛毡与内侧密封板用粘结剂粘结，保证在运行过程中毛毡不脱落，同时在内侧护板的背面，沿设备机长方向均匀分段装有多套弹簧装置以顶住内侧密封板，保证蝴蝶板和针刺毛毡紧密贴合，从而实现密封作用。

1—链板；2—链轮；3—蝴蝶板；4—针刺毛毡；5—弹簧；6—内侧密封板；7—纤维。图2 蝴蝶板密封原理

蝴蝶板密封结构将类似于蝴蝶状的薄板依次连接在链板上，随着链板的连续运行，蝴蝶板在高温高湿环境下工作容易产生波浪形变形，使得密封不严、气流泄露，导致纤维飞毛问题。尤其在烘干的后区，纤维比较蓬松，纤维层比较厚，蝴蝶板的高度较高、极易变形。所以，蝴蝶状薄板的刚性要求是称量设计的难题。采用厚板，其刚性好、成本高、质(重)量大；采用薄板，刚性差、易变形、密封性难保证，易造成生产事故。

2.1.3 双密封结构

经过对双密封结构长时间运行状况的摸索与研究，在结合以往结构优劣特性，充分考虑现有设备结构布局的前提下，设计出气流密封加蝴蝶板密封的双密封结构(见图3)[1]。双密封结构的第1道为气流密封，第2道为蝴蝶板密封。

第1道密封采用气流密封，即气流通过有无数气流小孔的外侧密封板上部进入，与内侧密封板(无小孔)形成封闭空间，加上下部设有的针刺毛毡形成无泄漏结构，此时外侧密封板、内侧密封板、针刺毛毡和蝴蝶板就组成一个完整的气流腔。将粘胶短纤维均匀地铺在运行中的链板上，当循环热风穿透链板上的短纤维时，一部分热风通过最外侧气流密封板上部的开孔区进入气流腔，由于气流腔内的阻力小于链板上短纤维的阻力，使得气流腔内的风压大于链板一侧风压，链板上的空气和纤维无法进入气流腔，这样就发挥了第1道密封的作用。

1—链板；2—链轮；3—蝴蝶板；4—针刺毛毡；5—弹簧；6—内侧密封板；7—外侧密封板(表面分布有气流小孔)；8—纤维。图3 链板两侧双密封结构示意

第2道密封作用的重点在于蝴蝶板与内侧密封板的密封设计，其产生密封作用的结构与原理见2.1.2；另外，要求蝴蝶板的刚性好，以免变形，使蝴蝶板在链板链条的传动下紧贴针刺毛毡平稳运行，从而保证第2道密封的作用。

由于蝴蝶板外部有气流密封板，所以蝴蝶板的高度以约100 mm为佳，能避免因薄板件产生的变形，更有利用加工制造和降低费用。

经过长时间的运行观察，发现大型烘干机链板两侧的双密封结构运行更加可靠、结构更合理；更重要的是能保证烘房内的压力为微负压，即使有少量的纤维进入气流腔，在蝴蝶板的保护作用下，纤维缠绕链条链轮的问题也会大幅减少，保证了链板链条的平稳运行。

双密封结构的开发应用，基本解决了烘干机漏风跑毛问题，也被广泛应用到粘胶高白纤维等系列差别化纤维生产中。目前，双密封结构已被应用于产量为2×105t、幅宽为4600 mm的新型粘胶烘干机设计中。经过两年多的运行验证，密封效果很好。

2.2 保温门密封结构

保温门密封结构的设计，是关系整台设备耗能指标大小的重要因素。烘干机整个外表面均有保温材料，包括保温门、保温顶板和保温底板；其保温性能好，热量损失就少，蒸汽消耗就会大幅降低。此外，保温门与烘干机机架的密封性能，直接影响热风在烘干机内部的走向，也关系着纤维的干燥效果以及设备消耗的蒸汽量。

目前，保温门密封结构多采用双密封结构形式(见图4)，即在里侧采用弹簧钢片进行一道动态密封，在与框架接触处设有非金属密封，进行第2道密封，对第1道密封效果进行了加强，也防止保温门在高频率开关中产生变形与失效。

1—机架；2—弹簧钢片；3—保温门；4—非金属密封。图4 保温门双密封结构

3 结语

设备密封性好是纤维烘干效果的保证，也是设备运行稳定性的保证。在烘干设备设计中，不仅存在上述部位结构的密封，还需要许多部位具有密封良好的结构。因此，在设计中要根据不同的功能需求，设计不同的密封结构。笔者公司通过对现有生产线设备进行结构分析、对比等，针对不同位置、不同工艺要求，对烘干机每一处的密封设计都做了详尽的考量。设计出的双密封结构烘干机，投产两年来生产运行稳定，漏风、漏纤维问题得到解决，而且吨丝耗汽量、停车清理时间及整机能耗减少，大幅降低了运行成本。