滾筒管板式烘絲機(jī)筒體與旋轉(zhuǎn)接頭連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

劉廣洲

(吉林煙草工業(yè)公司延吉卷煙廠設(shè)備工程處,延吉133001)

1 存在問題

1.1 工作原理

滾筒管板式烘絲機(jī)是煙草制絲線中的關(guān)鍵設(shè)備，其功能是對(duì)煙絲進(jìn)行烘干處理，降低煙絲含水率，提高品質(zhì)和填充值，以滿足后續(xù)卷煙工藝要求。烘絲筒的筒體一般由不銹鋼板卷制、焊接而成，筒體外裹有一層保溫棉4以減少熱量損失，如圖1所示。而筒體內(nèi)壁上均勻焊有供蒸汽流動(dòng)的半圓管和焊有半圓管的24組炒料板7。筒體和炒料板均采用不銹鋼材質(zhì)制作，從而保證炒料板與筒體的熱脹冷縮量一致，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 烘絲筒

蒸汽從旋轉(zhuǎn)接頭1，經(jīng)由兩路進(jìn)汽管8、環(huán)形進(jìn)氣包5進(jìn)入筒體半圓管和炒料板中，進(jìn)行熱交換后，產(chǎn)生的冷凝

圖2 炒料板

水經(jīng)由環(huán)形回氣包2、兩路排水管6從旋轉(zhuǎn)接頭處排出，使整個(gè)筒體內(nèi)部形成一個(gè)高溫室。兩路進(jìn)汽管和兩路排水管均與筒體軸線對(duì)稱，以減小筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)的偏心。旋轉(zhuǎn)接頭處結(jié)構(gòu)見圖3，整個(gè)結(jié)構(gòu)固定在支架10上，由于筒體中心和旋轉(zhuǎn)接頭不是同一次加工，這樣在安裝過程中，同心度很難得到保證現(xiàn)象，因此，一般的解決方案是在旋轉(zhuǎn)接頭與筒體之間加有軟管，易消除不同心現(xiàn)象。

圖3 旋轉(zhuǎn)接頭

1.2 存在問題

在實(shí)際使用過程中，旋轉(zhuǎn)接頭與筒體連接的金屬軟管由于各種原因見圖4，如安裝誤差、墊片老化、由不同心所產(chǎn)生的外力的長(zhǎng)期影響等，金屬軟管經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，這樣，漏出的蒸汽導(dǎo)致烘絲機(jī)中的煙絲出現(xiàn)水漬煙，這嚴(yán)重影響產(chǎn)品的品質(zhì)。同時(shí)，漏出的蒸汽也會(huì)使烘絲的加工效率大大降低。

圖4 原連接機(jī)構(gòu)圖

2 連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

2.1 原因分析

導(dǎo)致金屬軟管漏氣的原因是多方面，但經(jīng)分析和長(zhǎng)期的觀察，有兩種主要原因?qū)е陆饘佘浌艿穆狻?/p>

1)在生產(chǎn)時(shí)通入蒸汽的熱量使得滾筒熱伸縮量大于金屬軟管的最大變形量，這將直接導(dǎo)致金屬軟管的損壞。

2)筒體與旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的最大偏移量大于金屬軟管的可承受的偏移量。

經(jīng)長(zhǎng)期的測(cè)量和觀察，發(fā)現(xiàn)金屬軟管破裂的情況是在兩種力的方向上產(chǎn)生的，一種為拉伸應(yīng)力，為原因1)所導(dǎo)致；一種為剪切應(yīng)力，為原因2)所導(dǎo)致。上述2種情形實(shí)際存在，是導(dǎo)致金屬軟管損壞漏氣的主要原因。

2.2 設(shè)計(jì)方法

新的設(shè)計(jì)方案將圍繞如何消除這2種應(yīng)力狀態(tài)來開展。蒸汽的熱量不能改變，加工和裝配過程中誤差也不易消除。也就是說產(chǎn)生應(yīng)力的2種輸入狀態(tài)不能得到改善，那么要使輸出應(yīng)力得到改變，只有在引起應(yīng)力的機(jī)械結(jié)構(gòu)上想辦法。作者將原聯(lián)接結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)為如圖5所示的柔性結(jié)構(gòu)體。即將進(jìn)蒸汽管和回水管向旋轉(zhuǎn)接頭方向延伸，使蒸汽管和回水管接口處與旋轉(zhuǎn)接頭的接口處在一個(gè)平面上，然后再用金屬軟管進(jìn)行連接，同時(shí)將4根金屬軟管呈現(xiàn)一預(yù)彎曲狀態(tài)，這樣改進(jìn)后的柔性機(jī)構(gòu)消除了由滾筒升溫后產(chǎn)生的位移量，而由加工和裝配誤差帶來的變形所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力由于現(xiàn)結(jié)構(gòu)的柔性增大，變形量減少，從而使剪切應(yīng)力大大減小，金屬軟管不會(huì)由于上述2種應(yīng)力而被破壞。

圖5 改進(jìn)后連接機(jī)構(gòu)圖

3 改進(jìn)效果

改進(jìn)后的新結(jié)構(gòu)安裝在SH37D型滾筒管板式烘絲機(jī)上，為驗(yàn)證改進(jìn)效果，試驗(yàn)采用高于正常蒸汽50℃的溫度，筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)偏心為正常2～3倍的試驗(yàn)條件，連續(xù)運(yùn)行72 h，觀察、測(cè)量金屬軟管的損壞情況，金屬軟管無(wú)任何異常狀態(tài)。而原結(jié)構(gòu)此時(shí)金屬軟管已開始發(fā)生破損現(xiàn)象。新型連接結(jié)構(gòu)的SH37D烘絲機(jī)已正常生產(chǎn)近2年，聯(lián)接機(jī)構(gòu)的金屬軟管無(wú)任何破損，蒸汽無(wú)任何泄漏，該創(chuàng)意設(shè)計(jì)的效果很明顯。

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