基于有限元分析的新型料香基容器的設(shè)計

林國棟

摘要：糖香料調(diào)配中心是福建中煙在廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司重要的研究實驗和應(yīng)用落地，每年產(chǎn)出煙用香精香料數(shù)百噸，原料損失較多。本人通過設(shè)計一款新型料香基容器成功降低了原料損耗，還設(shè)計了適合調(diào)配作業(yè)的引流組件，進一步提升了作業(yè)精度，降低了原料的損失。

關(guān)鍵詞：容器;有限元分析;引流組件

前言：

香精是一種由人工調(diào)配出來的含有兩種以上乃至幾十種香料的混合物。在食品、煙酒制品、醫(yī)藥制品、化妝品等各種行業(yè)存在著廣泛的應(yīng)用。在卷煙生產(chǎn)中，為提高卷煙品質(zhì)，改善吃味口感，通常需要在煙片或煙絲中施加煙用香精香料。

而煙用香精基本上是由天然香原料制備的混合物，這類香精較為昂貴且多數(shù)流動性較差，在倒料過程中，會較多地殘留在香精桶中，從而造成極大的浪費。若采用長時間倒掛流出的方式，不僅效率較低且效果不佳。常見的處理方式為破壁刮料，但由于香精桶在破壁過程中難免會帶入塑料碎屑，造成香精污染。因此有必要對香精桶優(yōu)化設(shè)計，以減少倒料時的殘留。

問題分析

初期，班組曾使用原料桶作為中間容器，本人通過討論分析，梳理了原料損耗的主要原因：目前香原料桶設(shè)計為長方體容器，桶身設(shè)計有多個凸起和凹槽。

將原料桶外形修改為正方體，能減少將近7%的內(nèi)表面積，意味著桶壁損耗可以減少接近7%，故桶內(nèi)表面積的減少將有效降低原料的桶壁損耗，凹槽殘留可以通過修正桶功能需求設(shè)計來減少。

同時，本人記錄了料香基手工調(diào)配廢棄空桶的物料的密度和桶損耗，并通過IBM SPSS Statistcs軟件得到了密度-桶損耗的線性相關(guān)數(shù)據(jù)，本人認為低密度香原料數(shù)據(jù)離散程度高，是受到了稱的精度，以及因為損耗數(shù)據(jù)總體較小，受到其他不相關(guān)因素的干擾較大造成的。

系統(tǒng)設(shè)計

1 容器的設(shè)計

同體積情況下，正方體表面積小于等于長方體表面積。

根據(jù)目前調(diào)配線的灌裝規(guī)格（30L），聚乙烯吹塑容器國家標準GBT13508-2011中“：5.1滿口容量偏差”相關(guān)要求，“滿口容量應(yīng)不小于公稱容量的1.05倍?！?/p>

同時，本人根據(jù)國家標準GBT13508-2011選取了30L以上容器的標準桶厚1.5mm為三維模型賦值。

使用Solidworks的simulation工具對新桶模型進行了靜應(yīng)力分析。

可知標準厚度的新桶可以滿足國家標準的強度設(shè)計要求。

2 引流組件的設(shè)計

由于罐裝體積較滿，料液流出的時候，容易堵住出液口，造成出液不暢，并且，傾倒過程中，料液容易潑濺和沿著桶壁流動（簡稱壁流），造成料液損耗較大，而料液損耗較大時，容易造成調(diào)配精度超標。由于口部是固定于本體上的，其自身朝向不能單獨改變，因此，實際調(diào)配時，通常只能在傾倒過程中，通過逐漸調(diào)整煙用香精桶的整體朝向，來改變出料方向。但這種通過調(diào)整煙用香精桶的整體朝向，來改變出料方向的方式，較為費時費力，尤其在傾倒初期，桶內(nèi)仍有較多液體，重量較重，很難邊倒邊調(diào)整桶體整體朝向。

本人設(shè)計了一種引流組件，包含安裝座和端蓋。安裝座用于與容器的口部連接。端蓋，包括引流嘴，引流嘴的內(nèi)部設(shè)有引流腔，引流腔用于與容器的內(nèi)部連通，引流嘴的出口端面為斜面，并具有第一端和第二端，沿著液體從引流嘴的流出方向，第一端位于第二端的上游，端蓋可轉(zhuǎn)動地連接于安裝座上，以改變出料朝向。