滾筒管板式烘絲機筒體與旋轉接頭連接機構的設計

劉廣洲

(吉林煙草工業公司延吉卷煙廠設備工程處,延吉133001)

1 存在問題

1.1 工作原理

滾筒管板式烘絲機是煙草制絲線中的關鍵設備，其功能是對煙絲進行烘干處理，降低煙絲含水率，提高品質和填充值，以滿足后續卷煙工藝要求。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。而筒體內壁上均勻焊有供蒸汽流動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制作，從而保證炒料板與筒體的熱脹冷縮量一致，其結構如圖2所示。

圖1 烘絲筒

蒸汽從旋轉接頭1，經由兩路進汽管8、環形進氣包5進入筒體半圓管和炒料板中，進行熱交換后，產生的冷凝

圖2 炒料板

水經由環形回氣包2、兩路排水管6從旋轉接頭處排出，使整個筒體內部形成一個高溫室。兩路進汽管和兩路排水管均與筒體軸線對稱，以減小筒體旋轉時的偏心。旋轉接頭處結構見圖3，整個結構固定在支架10上，由于筒體中心和旋轉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象，因此，一般的解決方案是在旋轉接頭與筒體之間加有軟管，易消除不同心現象。

圖3 旋轉接頭

1.2 存在問題

在實際使用過程中，旋轉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、由不同心所產生的外力的長期影響等，金屬軟管經常會出現漏氣現象，這樣，漏出的蒸汽導致烘絲機中的煙絲出現水漬煙，這嚴重影響產品的品質。同時，漏出的蒸汽也會使烘絲的加工效率大大降低。

圖4 原連接機構圖

2 連接機構的設計方法

2.1 原因分析

導致金屬軟管漏氣的原因是多方面，但經分析和長期的觀察，有兩種主要原因導致金屬軟管的漏氣。

1)在生產時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，這將直接導致金屬軟管的損壞。

2)筒體與旋轉接頭旋轉過程中產生的最大偏移量大于金屬軟管的可承受的偏移量。

經長期的測量和觀察，發現金屬軟管破裂的情況是在兩種力的方向上產生的，一種為拉伸應力，為原因1)所導致；一種為剪切應力，為原因2)所導致。上述2種情形實際存在，是導致金屬軟管損壞漏氣的主要原因。

2.2 設計方法

新的設計方案將圍繞如何消除這2種應力狀態來開展。蒸汽的熱量不能改變，加工和裝配過程中誤差也不易消除。也就是說產生應力的2種輸入狀態不能得到改善，那么要使輸出應力得到改變，只有在引起應力的機械結構上想辦法。作者將原聯接結構重新設計為如圖5所示的柔性結構體。即將進蒸汽管和回水管向旋轉接頭方向延伸，使蒸汽管和回水管接口處與旋轉接頭的接口處在一個平面上，然后再用金屬軟管進行連接，同時將4根金屬軟管呈現一預彎曲狀態，這樣改進后的柔性機構消除了由滾筒升溫后產生的位移量，而由加工和裝配誤差帶來的變形所產生的剪切應力由于現結構的柔性增大，變形量減少，從而使剪切應力大大減小，金屬軟管不會由于上述2種應力而被破壞。

圖5 改進后連接機構圖

3 改進效果

改進后的新結構安裝在SH37D型滾筒管板式烘絲機上，為驗證改進效果，試驗采用高于正常蒸汽50℃的溫度，筒體旋轉時偏心為正常2～3倍的試驗條件，連續運行72 h，觀察、測量金屬軟管的損壞情況，金屬軟管無任何異常狀態。而原結構此時金屬軟管已開始發生破損現象。新型連接結構的SH37D烘絲機已正常生產近2年，聯接機構的金屬軟管無任何破損，蒸汽無任何泄漏，該創意設計的效果很明顯。

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