螺桿泵在濾棒中線膠輸送中的應(yīng)用

趙松斌，馮新軍，劉次剛

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司洛陽(yáng)卷煙廠，河南洛陽(yáng) 471003）

1 濾棒中線膠特性及輸送要求

濾棒中線膠主要成分是聚醋酸乙烯酯，是由醋酸乙烯單體經(jīng)過(guò)聚合而成的大分子物質(zhì)，它屬于水乳型膠粘劑，可分散在水中，但不溶于水且流動(dòng)性比較差。濾棒中線膠灌裝在濾棒成型機(jī)的乳膠桶中，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，膠桶里的乳膠通過(guò)管道及泵閥輸送到安裝位置相對(duì)固定的膠槍上，濾棒成形紙高速運(yùn)行過(guò)程中，膠槍會(huì)在相應(yīng)位置噴涂一條一定寬度的膠線（圖1）。

濾棒生產(chǎn)工藝要求膠槍在成形紙上涂抹的乳膠中線膠不能出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，否則，中線膠漏涂情況一旦出現(xiàn)而操作人員又未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可能造成質(zhì)量事故產(chǎn)生很大浪費(fèi)。

圖1 濾棒中線膠噴涂工序示意圖

2 現(xiàn)有輸送方式及缺陷

2.1 齒輪泵輸送方式

設(shè)備廠家設(shè)計(jì)制造濾棒成型機(jī)時(shí)，乳膠采用齒輪泵輸送方式，這也是濾棒成型機(jī)中線膠輸送最為常見(jiàn)方式。原理是2個(gè)尺寸相同的齒輪在1個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合、旋轉(zhuǎn)，齒輪的外沿及兩側(cè)與殼體配合較為緊密，乳膠從吸入口進(jìn)入2個(gè)齒輪中間并充滿這一空間，隨著輪齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng)，最后在兩齒嚙合時(shí)排出。齒輪泵也叫正排量裝置，就像1個(gè)缸筒內(nèi)的活塞，當(dāng)1個(gè)齒進(jìn)入另1個(gè)齒的流體空間時(shí)，液體就被機(jī)械性地?cái)D排出來(lái)，隨著驅(qū)動(dòng)軸不間斷地旋轉(zhuǎn)，齒輪泵也就不間斷地排出流體，齒輪泵的流量與泵的轉(zhuǎn)速有直接關(guān)系。

實(shí)際生產(chǎn)中，濾棒中線膠采用齒輪泵輸送存在的不足：①容易發(fā)生漏膠故障，污染設(shè)備和環(huán)境；②維修難度大，維修成本較高；③相對(duì)固定的流量輸出難以適應(yīng)濾棒工藝質(zhì)量改進(jìn)要求。

2.2 自流式輸送方式

自流式輸送方式是使用膠管和手動(dòng)閥門(mén)將膠缸和膠槍連接在一起，膠缸和膠槍之間沒(méi)有任何動(dòng)力裝置。因膠缸與膠槍的高度差固定，相當(dāng)于動(dòng)力穩(wěn)定，乳膠涂抹的均勻性可以得到較好保證。

實(shí)際生產(chǎn)中，濾棒中線膠采用自流式輸送方式存在的不足：①由于沒(méi)有主動(dòng)動(dòng)力輸送乳膠，乳膠的流量不能主動(dòng)調(diào)整，不同車速中線膠的量得不到保證；②自流式輸送抗干擾能力比較弱，膠槍出口如有乳膠凝結(jié)或有異物，中線膠的輸送就有可能中斷，這種情況如果不能被操作工及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)造成大量濾棒漏涂中線膠。

3 螺桿泵在濾棒中線膠輸送中的應(yīng)用

3.1 螺桿泵的結(jié)構(gòu)

螺桿泵的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 螺桿泵工作原理

圖2 G型單螺桿泵結(jié)構(gòu)示意圖

通過(guò)螺桿旋轉(zhuǎn)輸送介質(zhì)類似螺釘和螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)結(jié)果。當(dāng)螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，若限制螺釘不能作軸向移動(dòng)，螺母就會(huì)沿著螺釘作軸向移動(dòng)。螺桿泵內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的螺桿相當(dāng)于螺釘，而充滿螺旋槽的介質(zhì)就是一個(gè)液體螺母。螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，密封腔內(nèi)的介質(zhì)，沿軸向作從吸入腔到排出腔的直線運(yùn)動(dòng)，將介質(zhì)排出泵外。

螺桿泵主要分為單螺桿泵、螺桿濃漿泵、立式螺桿泵、不銹鋼螺桿泵等，構(gòu)成螺桿螺旋面的型線，即螺旋面的齒形曲線，是螺桿泵的核心技術(shù)。

外界動(dòng)力驅(qū)動(dòng)螺桿泵的螺桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺桿螺旋槽的吸入端周期性地打開(kāi)，吸入腔的容積V因螺旋凹槽的打開(kāi)而逐漸增大到V+ΔV。根據(jù)波意耳—馬略特定律，PS=P′SV/V+ΔV，此時(shí)吸入腔的壓力PS降低，式中P′S是螺旋凹槽打開(kāi)前吸入腔內(nèi)的壓力。

由于螺桿的旋轉(zhuǎn)，吸入腔內(nèi)形成真空，使介質(zhì)自由表面的壓力和吸入腔內(nèi)的壓力PS之間產(chǎn)生壓差。介質(zhì)在泵進(jìn)口端自由表面壓力的作用下，進(jìn)入形成真空的吸入腔，繼而充滿了螺桿襯套孔內(nèi)由螺桿螺旋面相互嚙合所構(gòu)成的螺旋凹槽，即進(jìn)入了在吸入腔一端已打開(kāi)的密封腔之中。隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，打開(kāi)的密封腔被相嚙合螺桿的螺旋凸出部分關(guān)閉，進(jìn)入了將吸入腔和排出腔有效隔開(kāi)的密封腔內(nèi)的介質(zhì)，就沿著螺桿軸線向排出腔移動(dòng)，直排至泵外。

3.3 螺桿泵的特點(diǎn)

螺桿泵輸送介質(zhì)平穩(wěn)、排出介質(zhì)低紊流性、壓力脈動(dòng)微弱。機(jī)械振動(dòng)小、噪聲低。自吸性能、吸上性能好，較高轉(zhuǎn)速下的工作能力強(qiáng)，對(duì)介質(zhì)的粘度不敏感。輸出流量與泵的轉(zhuǎn)速線性關(guān)系較好，調(diào)整流量更簡(jiǎn)單方便，可以通過(guò)控制泵的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到控制流量的目的。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，外形尺寸較小，質(zhì)量較輕。輸送效率高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，操作維修方便。

3.4 螺桿泵在濾棒中線膠輸送中的優(yōu)勢(shì)

3.4.1 輸送介質(zhì)平穩(wěn)、排出介質(zhì)低紊流性及壓力脈動(dòng)微弱的特點(diǎn)，可以保證濾棒中線膠輸送的穩(wěn)定性和均勻性。

3.4.2 自吸性能和吸上性能好及對(duì)介質(zhì)的粘度不敏感等特點(diǎn)，可以保證螺桿泵對(duì)濾棒中線膠這種介質(zhì)的輸送能力，不會(huì)因?yàn)榻橘|(zhì)的高粘度等特點(diǎn)而影響輸送的穩(wěn)定性。

3.4.3 輸出流量與泵的轉(zhuǎn)速線性關(guān)系較好及對(duì)流量的調(diào)整更簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，可以滿足在不同車速的情況下，調(diào)整合適的乳膠流量，也可以通過(guò)中線膠檢測(cè)結(jié)果來(lái)調(diào)整乳膠流量。

3.4.4 效率高、工作可靠、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，可以保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和連續(xù)性，有效減少中線膠輸送異常導(dǎo)致的設(shè)備故障。

4 螺桿泵使用效果

運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低，車間4臺(tái)輸送設(shè)備使用近一年時(shí)間，沒(méi)有發(fā)生過(guò)任何故障。涂膠量可根據(jù)濾棒生產(chǎn)要求進(jìn)行設(shè)定和控制，濾棒質(zhì)量高且穩(wěn)定，材料消耗明顯減少。對(duì)于生產(chǎn)難度較大的高透氣濾棒，效果尤為顯著。維修工作量大幅度降低，節(jié)約維修費(fèi)用。