環形吹風冷卻設備及其風室的製作方法
2023-09-23 08:31:55
本發明涉及一種用於生產化學纖維的設備，尤其涉及環形吹風冷卻設備及其風室。
背景技術：
熔融狀態的化學材料，在一定的壓力下通過一定形狀的細孔而形成絲條，經冷卻固化成絲束，即為化學纖維。環形吹風冷卻設備因其吹風均勻、總使用風量較少、節約能源，是目前採用最多的絲束冷卻設備。
環形吹風冷卻設備包括機架、設置於機架上方的風室、連接於機架與風室之間的升降裝置以及連通於風室的進風管。
風室包括端蓋、底板以及連接於二者之間的風室殼體、整流筒組件等，其中整流筒組件通常包括整流內筒和整流外筒，風室殼體、整流外筒和整流內筒由外向內相互間隔且同軸布置，風室殼體上設有用於連接進風管的進風口。
傳統風室的端蓋採用中厚型的金屬板例如厚度20mm左右的不鏽鋼板、碳鋼板等，經車、銑、刨等去除材料的方法加工製成，其重量非常重，可達20kg以上；端蓋設有多個內圈螺栓孔和多個外圈螺栓孔，通過螺栓連接安裝於風室殼體上。風室中的整流筒組件是需要頻繁維修、更換的部件，傳統的做法是人工拆下內圈螺栓孔和外圈螺栓孔中的十幾個螺栓後，從風室的頂端部的開口取出整流筒組件，再將新的整流筒組件從風室頂端部的開口放入風室內，然後蓋上端蓋，再擰緊十幾個螺栓。這一方面，如此重的端蓋增加了工作人員的勞動強度；另一方面，需要重複拆、裝多個螺栓，操作繁瑣，效率低。
在所述背景技術部分公開的上述信息僅用於加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的相關技術的信息。
技術實現要素：
針對上述現有技術中端蓋的技術問題，本發明的一個目的在於提供一種維修方便、效率高的風室；
本發明的另一個目的在於提供一種包括本發明風室的環形吹風冷卻設備。
根據本發明的一個方面，一種風室，包括端蓋、支撐組件、設置於二者之間且同軸布置的風室殼體和整流筒組件，其中所述整流筒組件包括整流內筒組件和整流外筒組件。所述支撐組件包括風室法蘭和位於所述風室法蘭內側的圓形託盤，所述風室殼體固定於所述風室法蘭的外側部，所述整流筒組件的底端部安放於所述託盤上，所述風室還包括用於使所述風室法蘭與所述圓形託盤結合或分離的快速拆裝組件。
根據本發明的一實施方式所述託盤下端部固定有安裝部，所述快速拆裝組件包括固定於所述風室法蘭上的第一鎖緊件以及可轉動地安裝於所述安裝部外圓周的第二鎖緊件，所述第二鎖緊件與所述第一鎖緊件分別具有相互配合的鎖緊結構。
根據本發明的一實施方式所述安裝部包括布置在同一圓周上的多個限位塊和分別可拆卸地安裝於多個所述限位塊的多個壓板，所述壓板與所述託盤之間形成有容置空間，所述第二鎖緊件呈圓環形，套設於多個所述限位塊外圍，並位於所述容置空間內。
根據本發明的一實施方式所述相互配合的鎖緊結構是內螺紋和外螺紋，或者是卡扣和卡口。
根據本發明的一實施方式所述第一鎖緊件包括一環形鎖緊塊；或者所述第一鎖緊件包括布置在同一圓周上的至少兩個弧形鎖緊塊，且相鄰的兩個弧形鎖緊塊之間具有間隔。
根據本發明的一實施方式所述託盤包括圓形盤體和相互間隔設置於所述盤體上的第一限位凸環、第二限位凸環和第三限位凸環；所述整流外筒組件包括整流外筒，所述整流外筒的底端部具有底端翻邊，所述底端翻邊可拆卸地夾設於所述第一限位凸環與第二限位凸環之間；所述整流內筒組件包括多孔筒、絲網筒、固定於多孔筒和絲網筒底端部的下法蘭，所述下法蘭的外端部抵靠於所述第三限位凸環。
根據本發明的一實施方式所述端蓋包括：
第一金屬片，呈圓盤形，具有一個中央通孔和至少一個第一彎折部，所述第一金屬片在沿著徑向方向具有第一內緣固定部和第一外緣固定部；
第二金屬片，呈圓盤形，具有一個中央通孔和至少兩個第二彎折部，所述第二金屬片在沿著徑向方向具有第二內緣固定部和第二外緣固定部，第二彎折部包括環形的並向所述第一金屬片凹陷的外安裝槽和向所述第一金屬片凹陷的內安裝槽，所述整流外筒組件和整流內筒組件的頂端部分別對應設置於所述外安裝槽和所述內安裝槽；
其中所述第二金屬片設置於所述第一金屬片下面，所述第一金屬片的第一內緣固定部與第二金屬片的第二內緣固定部固定連接，第一金屬片的第一外緣固定部與第二金屬片的第二外緣固定部固定連接，且所述第一金屬片與所述第二金屬片之間形成有中空部。
根據本發明的一實施方式所述第一金屬片的第一彎折部包括環形的並向所述第二金屬片凹陷的密封墊槽和環形的並向所述第二金屬片凹陷的強度加強槽；和/或所述第一金屬片的厚度是0.8mm～5mm；和/或所述第二金屬片的厚度是0.8mm～5mm；和/或所述端蓋在所述第一內緣固定部處的厚度小於在第一外緣固定部處的厚度。
根據本發明的另一個方面，一種環形吹風冷卻設備，包括機架、設置於所述機架上方的風室、連接於所述機架與所述風室之間的升降裝置以及連通於風室的進風管，根據本發明的一實施方式所述風室是本發明所述的風室。
根據本發明的一實施方式所述機架上設有至少一個支撐限位柱，所述支撐限位柱頂端部設有一縱向定位孔，所述風室的託盤上與所述支撐限位柱對應位置設有至少一個能插入所述縱向定位孔的定位銷。
由上述技術方案可知，本發明的優點和積極效果在於：
本發明中，風室的支撐組件包括風室法蘭和託盤，風室殼體固定於風室法蘭的外側部，整流筒組件安放於託盤上。同時，風室法蘭與託盤上設有能使二者快速地結合或分離的快速拆裝組件。當風室法蘭與託盤結合時，整個風室形成一個整體，能進行正常的吹風冷卻工作；當需要更換整流筒組件時，通過操作快速拆裝組件使風室法蘭與託盤分離，從而整流筒組件從風室殼體上脫離出來。因此，本發明在維修、更換整流筒組件時，無需搬動端蓋，也無需拆裝若干個螺栓，勞動強度大幅度降低，工作效率顯著提升。
附圖說明
通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發明的上述和其它特徵及優點將變得更加明顯。
圖1是本發明環形吹風冷卻設備的主視結構示意圖；
圖2是圖1的俯視圖；
圖3是圖1的a-a剖視圖，示出本發明風室的底部結構；
圖4是圖2的b-b剖視圖；
圖5是圖4中c部分的放大圖；
圖6是圖5的部分分解圖；
圖7是本發明風室的立體結構示意圖；
圖8是本發明端蓋的立體結構示意圖；
圖9是圖8所示的端蓋的局部剖開的立體結構示意圖；
圖10是圖8所示的端蓋的剖視放大圖；
圖11是圖10中m部分放大圖；
圖12示出本發明環形吹風冷卻設備更換整流筒組件的操作步驟。
圖中：10、機架；11、升降裝置；12、進風管；13、支撐限位柱；14、定位銷；2、第一金屬片；20、中央通孔；21、第一內緣固定部；22、第一外緣固定部；23、密封墊槽；24、強度加強槽；25、第一過孔；3、第二金屬片；30、中央通孔；31、第二內緣固定部；32、第二外緣固定部；33、外安裝槽；34、內安裝槽；35、第二過孔；36、加強部；4、風室；41、風室殼體；42、整流外筒；421、底端翻邊；422、頂端翻邊；43、多孔筒；44、絲網筒；45、下法蘭；46、上法蘭；47、穩流筒；51、風室法蘭；61、盤體；62、第一限位凸環；63、第二限位凸環；64、第三限位凸環；71、限位塊；72、壓板；81、第一鎖緊件；811、弧形鎖緊塊；82、第二鎖緊件；91、手輪；92、連接柱。
具體實施方式
參見圖1和圖2，圖1是本發明環形吹風冷卻設備的主視結構示意圖；圖2是圖1的俯視圖。本發明環形吹風冷卻設備包括機架10、設置於機架10上方的風室4、連接於機架10與風室4之間的升降裝置11以及連通於風室的進風管12。機架10可以呈中空的柱體結構，機架10的橫截面可以是平滑過渡的曲線，也就是說，機架10上不存在稜角，這種流線型設計，更符合風的流動力學，圓潤的曲線設計優化了對風的阻力，降低了風在管道中的擾動，為環吹風速的均勻性提供了第一保證。進風管12的一端部連通於風室4，用於向風室4內吹入冷風。進風管12中設有一段可伸縮的波紋管。升降裝置11可以包括兩根平行布置的導向杆和設於兩根導向杆之間的升降氣缸，升降氣缸的缸體安裝於機架10上，活塞杆端部連接於風室4，升降氣缸用於帶動風室4升降。
本發明環形吹風冷卻設備中，機架10上設有至少一個支撐限位柱13(該實施方式中為4個)，支撐限位柱13頂端部設有一縱向定位孔，託盤的盤體61上與支撐限位柱13相對正的位置設有至少一個能插入所述縱向定位孔的定位銷14。下面詳細介紹本發明的風室4。
參見圖3至圖7，圖3是圖1的a-a剖視圖，示出本發明風室的底部結構；圖4是圖2的b-b剖視圖；圖5是圖4中c部分的放大圖；圖6是圖5的部分分解圖；圖7是本發明風室的立體結構示意圖。
本發明的風室4，包括端蓋、支撐組件、設置於二者之間且同軸布置的風室殼體41和整流筒組件。其中整流筒組件包括整流內筒組件和整流外筒組件。支撐組件包括風室法蘭51和位於風室法蘭51內側的圓形託盤。風室殼體41固定於風室法蘭51的外側部，整流筒組件的底端部安放於託盤上。
該實施方式中的託盤包括圓形盤體61和相互間隔設置於盤體61上的第一限位凸環62、第二限位凸環63和第三限位凸環64。整流外筒42組件包括整流外筒42，整流外筒42的底端部具有底端翻邊421，底端翻邊421可插拔地夾持於第一限位凸環62與第二限位凸環63之間，整流外筒42的頂端部具有頂端翻邊422。整流內筒組件包括由多孔板製成的多孔筒43、由絲網製成的絲網筒44以及分別焊接固定於多孔筒43和絲網筒44底端部和頂端部的下法蘭45、上法蘭46。下法蘭45的外端部可以凸伸出多孔筒43，並抵靠於第三限位凸環64。在整流外筒42的底端翻邊421與託盤的盤體61之間、下法蘭45與託盤的盤體61之間，以及風室法蘭51端部與盤體61之間可以分別設置密封墊，以增強結合密封性。因此，本發明的風室中，整流筒組件可拆卸地安裝於盤體61上，並能與風室殼體41、風室法蘭51分離。
在一些實施方式中，本發明環形吹風冷卻設備還包括穩流筒47，其上端固定於託盤的盤體61的下表面，穩流筒47的內徑可以與整流內筒組件的絲網筒44的內徑大致相同。
參見圖8、圖9和圖10，圖8是本發明端蓋的立體結構示意圖；圖9是圖8所示的端蓋的局部剖開的立體結構示意圖；圖10是圖8所示的端蓋的剖視放大圖；本發明用於形吹風冷卻裝置的風室的端蓋一實施方式包括第一金屬片2和第二金屬片3。
第一金屬片2是厚度為2mm的圓盤形薄鋼板。當然第一金屬片的厚度不限於2mm，綜合其直徑、強度、厚度、重量等因素考慮，其厚度在0.8mm～5mm範圍內，優選在1mm～3mm範圍內，例如1.5mm、2.5mm、3mm等，當然也可以是4mm、4.5mm等，這樣可以兼顧強度、厚度、重量等，使其獲得最佳的平衡。
第一金屬片2的中央具有一個中央通孔20，因而在沿著徑向方向，第一金屬片2具有第一內緣固定部21和第一外緣固定部22。圍繞該中央通孔20，第一金屬片2還設有至少一個第一彎折部。其中彎折部定義為只要兩個表面不在同一平面上，則即形成彎折部。
第二金屬片3的結構類似於第一金屬片2：第二金屬片3是厚度為2mm的圓盤形薄鋼板。當然第二金屬片3的厚度不限於2mm，綜合其直徑、強度、厚度、重量等因素考慮，其厚度在0.8mm～5mm範圍內，優選在1mm～3mm範圍內，例如1.5mm、2.5mm、3mm等，當然也可以是4mm、4.5mm等，這樣可以兼顧強度、厚度、重量等，使其獲得最佳的平衡。第二金屬片3的中央具有一個中央通孔30，因而在沿著徑向方向，第二金屬片3具有第二內緣固定部31和第二外緣固定部32。圍繞該中央通孔30，第二金屬片3還設有至少一個第二彎折部。第二金屬片3的中央通孔30的直徑與第一金屬片2的中央通孔20的直徑相同。
第二金屬片3設置於第一金屬片2下面，第一金屬片2的第一內緣固定部21與第二金屬片3的第二內緣固定部31固定連接，第一金屬片2的第一外緣固定部22與第二金屬片3的第二外緣固定部32固定連接，且第一金屬片2與第二金屬片3之間形成有中空部。
在一實施方式中，第一金屬片2在第一內緣固定部21和第一外緣固定部22之間的部分與第二金屬片3具有至少一個環形接觸部，在接觸部位置，第一金屬片2與第二金屬片3固定連接，接觸部將中空部分隔成兩個或兩個以上中空部。
參見圖10和圖11，圖11是圖10中m部分放大圖。第二金屬片3的第二彎折部包括環形的並向第一金屬片2凹陷的外安裝槽33和向第一金屬片2凹陷的內安裝槽34。其中外安裝槽33可以是┌┐形狀，內安裝槽34可以是躺倒的「l」形。進一步地，第二金屬片3的第二彎折部還包括連接於內安裝槽34並向遠離第一金屬片2方向凸出的加強部36。加強部36的深度小於內安裝槽34的深度，這樣使得端蓋在中央通孔處的厚度t1可以小於在外緣處的厚度t2，可以進一步減輕端蓋的重量；更重要的是，該中央通孔處的厚度t1容易調整，例如增加第一金屬片2的第一內緣固定部21的高度(本發明中，高度與厚度在同一方向上)即可改變該厚度t1的大小，因此通過設計該中央通孔處的厚度t1的大小可以方便地改變「無風區」的高度。
如圖11所示，第一金屬片2的第一彎折部包括環形的並向第二金屬片3凹陷的密封墊槽23和環形的並向第二金屬片3凹陷的強度加強槽24。密封墊槽23內設置有密封墊231(見圖5)。
如圖9和圖11所示，第二金屬片3的外安裝槽33的一部分與第一金屬片2的密封墊槽23的一部分相互接觸並固定連接。第二金屬片3的內安裝槽34的一部分與第一金屬片2的強度加強槽24相互接觸並固定連接。外安裝槽33與密封墊槽23相互錯開一部分能有效提升端蓋的整體結構強度和剛性，當然在第一金屬片2和第二金屬片3厚度較厚或者端蓋整體直徑較小情況下，外安裝槽33與密封墊槽23也可以完全錯開設置。此外，由於第二金屬片3與第一金屬片2相互接觸，故在第二金屬片3與第一金屬片2之間形成了多個中空部，例如相鄰兩個接觸位置之間形成一個中空部，接觸位置與端蓋內緣以及端蓋外緣之間各自形成一個中空部，不但有效減輕重量，而且大幅提升了端蓋的結構強度。如圖5所示，整流外筒42的頂端翻邊422設置於外安裝槽33，頂端翻邊422與外安裝槽33之間可以設置密封墊231。整流內筒組件的上法蘭46設置於內安裝槽34，二者之間也可以設置密封墊。
如圖11所示，第一內緣固定部21向第二內緣固定部31垂直彎折，第二內緣固定部31向第一內緣固定部21垂直彎折，在沿著端蓋的直徑方向，第一內緣固定部21與第二內緣固定部31貼合在一起並固定連接；第一外緣固定部22向第二外緣固定部32垂直彎折，第二外緣固定部32向第一外緣固定部22垂直彎折，在沿著端蓋的直徑方向，第一外緣固定部22與第二外緣固定部32貼合在一起並固定連接，也就是說，在端蓋的內緣和外緣，第一金屬片2和第二金屬片3的接觸面積較大，因此，固定牢固，強度大。
如圖9和圖11所示，第一金屬片2上沿著外圓周方向均勻設置有多個第一過孔25，第二金屬片3上沿著外圓周方向均勻設置有與多個第一過孔25一一對應的多個第二過孔35，且第二過孔35的直徑小於第一過孔25的直徑。相互對應的第一過孔25和第二過孔35內可以穿過一螺栓(圖未示)，從而將端蓋安裝到風室的風室殼體上。具有過孔即螺栓孔的端蓋，可以通過螺栓拆裝方便地替換傳統風室的端蓋。當然本發明的端蓋並非必然包含過孔，端蓋可以通過焊接等其他方式固定於風室殼體。
本發明中所提及的「固定連接」可以是鉚接、焊接等，焊接可以是弧焊滿焊或段焊，例如氬弧焊、二保焊、雷射焊，等等。
本發明的風室中，託盤的盤體61下端部固定有安裝部。本發明的風室還包括用於使風室法蘭51與圓形託盤快速結合或快速分離的快速拆裝組件。快速拆裝組件的結構可以多種多樣，可以包括固定於風室法蘭51底端部的第一鎖緊件81以及可轉動地安裝於安裝部外圓周的第二鎖緊件82，第二鎖緊件82與第一鎖緊件81分別具有相互配合的鎖緊結構。在該實施方式中，安裝部可以包括布置在同一圓周上的多個限位塊71和分別可拆卸地安裝例如通過螺釘安裝於多個限位塊71的多個壓板72，壓板72與盤體61之間形成有容置空間，第二鎖緊件82可以呈圓環形，套設於多個限位塊71外圍，並位於容置空間內。
在風室正常工作狀態下，第二鎖緊件82與第一鎖緊件81相互配合的鎖緊結構可以是內螺紋和外螺紋。在其他一些實施方式中，該鎖緊結構也可以是卡扣和卡口，或者其他類型的可快速結合、快速分離的配合結構。
在一實施方式中，第一鎖緊件81可以是一個環形鎖緊塊。在另一優選的實施方式中，第一鎖緊件81包括布置在同一圓周上的4個弧形鎖緊塊811，且相鄰的兩個弧形鎖緊塊811之間具有間隔。當然弧形鎖緊塊811的數量不限於4個，其數量也可以是2個、3個或者更多個。
為了操作方便，本發明中的快速拆裝組件還可包括手輪91，該手輪91可通過多個連接柱92固定於第二鎖緊件82底面。
參見圖12，圖12示出本發明環形吹風冷卻設備更換整流筒組件的操作步驟。如圖12所示，當需要更換、維修整流筒組件時，先通過升降裝置11使風室4下降，託盤的盤體61上的定位銷14插入支撐限位柱13頂端部的縱向定位孔內，實現整流筒組件的支撐和定位；接著轉動手輪91，使第一鎖緊件81與第二鎖緊件82解鎖，從而使託盤及其上的整流筒組件與風室法蘭51及其上的風室殼體41脫開；然後，通過升降裝置11升起風室4，則整流筒組件仍保留在機架10上；將需要維修或清洗或故障的整流筒組件更換成新的整流筒組件；再後，通過升降裝置11使風室4下降，操作轉動手輪91，使第一鎖緊件81與第二鎖緊件82鎖緊，從而託盤及其上的整流筒組件與風室法蘭51及其上的風室殼體41結合成一整體；最後，通過升降裝置11升起風室4至工作狀態。
由上述更換整流筒組件的過程可知，風室4的升降通過升降裝置11完成，需要人工操作的只有正反向轉動手輪91，因此本發明的環形吹風冷卻設備更換整流筒組件的效率顯著提高，大幅度降低了操作人員的勞動強度可降低90％，操作時間僅為現有設備的五分之一到十分之一，又為提高原絲的產品質量創造了條件。本發明打破了傳統技術中整流筒組件需要從風室上部安裝的結構形式，設計出了從風室下部安裝的快裝結構。這一改進的意義在於：大幅度縮短了整流筒組件換裝時間，直接提高了產量；操作人員再也不用為更換整流筒時要搬下20公斤重的風室端蓋而耗費勞力了，也不必安裝擰緊十幾顆螺釘。
以上實施方式中可能使用相對性的用語，例如「上」或「下」，以描述圖標的一個元件對於另一元件的相對關係。能理解的是，如果將圖標的裝置翻轉使其上下顛倒，則所敘述在「上」的元件將會成為在「下」的元件。用語「一個」、「一」、「所述」和「至少一個」用以表示存在一個或多個要素/組成部分/等。術語「包含」、「包括」和「具有」用以表示開放式的包括在內的意思並且是指除了列出的組成部分之外還可存在另外的組成部分等。「第一」、「第二」僅作為標記使用，不是對其對象的數字限制。
應可理解的是，本公開不將其應用限制到本文提出的部件的詳細結構和布置方式。本公開能夠具有其他實施方式，並且能夠以多種方式實現並且執行。前述變形形式和修改形式落在本公開的範圍內。應可理解的是，本文公開和限定的本公開延伸到文中和/或附圖中提到或明顯的兩個或兩個以上單獨特徵的所有可替代組合。所有這些不同的組合構成本公開的多個可替代方面。本文所述的實施方式說明了已知用於實現本公開的最佳方式，並且將使本領域技術人員能夠利用本公開。