航天華陽產(chǎn)品涉及到軟包裝行業(yè)和精密涂覆行業(yè)所使用的的凹版印刷機、復合印刷機、柔版印刷機和精密涂覆設(shè)備都耗用大量的熱空氣對產(chǎn)品進行干燥，熱風干燥能力是衡量印刷機技術(shù)水平的一個重要指標，科學合理的熱風設(shè)計直接關(guān)系到印刷速度與印刷質(zhì)量。所謂印刷干燥即風機帶來熱風與承印物表面接觸帶走承印物表面的溶劑，達到干燥效果。合理布置風嘴和合理地控制風速直接關(guān)系著干燥效果的好壞，印刷速度越高，需要的風速就越高、風嘴數(shù)量也越多。
       CINOVA為西安航天華陽公司最新研制的新一代高速衛(wèi)星式柔版印刷機，是專門針對軟包裝行業(yè)研發(fā)生產(chǎn)的高端機型。它的印刷速度為400m/min，風嘴出口的風速至少要達到50m/s才能滿足烘干要求。
       華陽公司針對傳統(tǒng)印刷中熱風能耗高、效率差的現(xiàn)狀，結(jié)合公司在柔版印刷機中多年的經(jīng)驗積累，開發(fā)出先進的新型熱風系統(tǒng)，并將其應用于到CINOVA高速柔印機中。

       航天華陽在新熱風系統(tǒng)設(shè)計時，摒棄了以往常見的風道設(shè)計方案，采用有限元設(shè)計，建模測試烘箱干燥能力，達到能耗和干燥效果的最佳匹配。

       深入分析以前的色間熱風結(jié)構(gòu)，通過建模分析其中存在的弊端。如圖1所示舊結(jié)構(gòu)，對于分風管風阻計算，應用以下摩擦公式：

       局部風阻：根據(jù)管道管徑尺寸和結(jié)構(gòu)變化的情況，風阻和風速的平方成正比，計算分風管風壓損失。

圖1  舊熱風管道                                                        圖2  舊熱風管模型

       從模擬圖可以看出，在853Pa時，在軟連接處風速和風壓損失最大。造成在色間風箱3處風速無法達到印刷干燥的效果。

       因此，我們對熱風設(shè)計方案進行了優(yōu)化：分析風阻受損點，進行管道二維圖設(shè)計，再進行壓損管徑平衡計算，根據(jù)壓降情況優(yōu)化管網(wǎng)路徑，如圖3所示。

圖3  優(yōu)化熱風管道

       根據(jù)以上分析，我們對風管進行優(yōu)化，如圖4所示。設(shè)計出風阻最小的管路模型，如圖5所示，并在全壓力情況下對模型進行測試，如圖6所示。通過優(yōu)化管道，減小風阻，改善了熱風流經(jīng)管網(wǎng)的特性，增加風嘴風速，同時降低了風機功率。
       色間干燥料路距離短，需要在直徑1.6m的中心輥筒周圍分布7個色間干燥箱，且不能與印刷的主要部件干擾。通過合理分布分風管的管路，平滑過度每個進出口，降低局部風阻，最終優(yōu)化圖和仿真圖如7所示。圖中不同顏色代表不同風速區(qū)域，從圖中可以看出熱風從主風管到進入每個分風管，每個出風口速度基本一樣，達到干燥要求。        

圖4  風阻受阻點

圖5  新型色間風管

圖6  全壓測試

圖7  風速和跡線測試

       根據(jù)模擬的結(jié)果，最終設(shè)計的印刷部分風管實物如圖8所示。

圖8  經(jīng)過測試后分風管結(jié)構(gòu)

       在色組間的干燥箱和主烘箱中，航天華陽根據(jù)多年經(jīng)驗和長期試驗結(jié)果，采用風刀式風嘴，如圖9所示。當高壓高速吹進風槽時，引起風洞效應，增強風速，高速熱風從兩個風嘴吹出，氣流量是進氣量的20~50倍，因而形成高速、大流量氣流進行干燥。測試結(jié)果如圖10所示。在色組間干燥箱的出風口現(xiàn)場測試，結(jié)果顯示風速相差較小，符合預期要求。

圖10  色間風箱跡線測試

       給色組間的風箱做風速風壓測試，根據(jù)分風管端頭風速測試結(jié)果，引入色間風箱建模分析，在設(shè)計色間風箱結(jié)構(gòu)時，根據(jù)漸變流最小風阻原則，同時考慮設(shè)備色間裝配結(jié)構(gòu)，建立小風阻風道模型。為滿足回風問題，增加負壓設(shè)計，使得風從風嘴出來后，85%～91%的流量可以回到風箱。
       經(jīng)過理論測試，風嘴出口不同位置的風速可以達到47～50m/s，現(xiàn)場實際測得不同位置風速達到49～52m/s，風速達到印刷要求。

1、二次回風結(jié)構(gòu)
      熱風系統(tǒng)中有一個二次回風結(jié)構(gòu)，作用是回用排出的廢棄熱能，在印刷物殘留溶劑不超標的前提下，盡量加大二次回風以降低印刷機的加熱成本，而此種方法也恰好實現(xiàn)了減風增濃的目的。當進風管、回風管、排廢管風量調(diào)節(jié)適當時，就能產(chǎn)生很好的節(jié)能和增濃效果，便于后期的廢氣處理。
2、氣體濃度檢測
       在主烘箱部和印刷單元部都裝有氣體濃度報警檢測裝置，當廢氣中危險氣體濃度到達設(shè)定的值后，儀器會自動報警，通過自動加大排風量使氣體的濃度達到安全范圍，防止安全事故的發(fā)生。
3、分區(qū)精確控制
      主烘箱有三組熱風源，可以分組精確控制風速和溫度。合理地調(diào)整每組熱風的風速，可以調(diào)整烘箱內(nèi)部的壓力，避免了進出料口風速不均勻而引起的料膜抖動、跑偏等問題。在烘箱風嘴設(shè)計時，排風量稍大于進風量，使烘箱形成微負壓，同時改變進出料口風刀的方向，防止在風力沖擊下沖出進出料口。
4、靜音風機
      采用消音棉對風機進行分區(qū)隔離，主要把印刷部分、熱風部分、天橋烘箱部分風機用防銹性能好的鋁合金材料做成密封包廂形式。機身裝有吸音材料，采用新風管路設(shè)計，可以有效抑制安裝后產(chǎn)生的側(cè)面噪音，實物如圖11所示。

圖11 靜音風機