電磁熱理條機結構設計與試驗

戴惠亮 葉永興 程梅 曹建波

摘要：針對目前國內電熱式理奈機存在的能耗高、溫度響應速度不快和加熱不均勻等問題，對現有加熱方式進行了研究，提出了一種采用電磁加熱技術的新型茶葉理條機，改變傳統氣、電加熱形式。介紹了電磁熱理條機的操作與保養，給出了電磁熱理條機改進試驗進展及成果。結果表明：電磁熱方式加熱，裝機整潔，升溫快，電磁熱方式裝機功率小，能源利用率高，并且溫度到后，不會有余溫加熱，溫度穩定。且電磁熱理條機使用壽命長，線圈不加熱，相比電熱管，不容易損壞，相對于電熱管加熱，鍋槽的均勻性也有所提高。

關鍵詞：電磁加熱;溫度穩定;均勻性

中圖分類號：TS272

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）14-0203-02

1 引言

節約能源牛產是如今各機械行業的目標，柴、煤方式已經逐步退出舞臺，氣、電為主要能源供給方式。其中氣能源方式局限性較大，很多地域都不能普及運用，尤其是大量設備使用燃氣式設備，就必須要建設氣站，投資大，并且存在一定的危險性。其次電能源方式應用比較廣泛，但是能耗偏高。所以，市場需要一種成熟可靠的技術來代替傳統茶機能源方式（傳統方式為柴、煤、氣、電），改善與提高茶機行業的經濟效益，而電磁熱理條機就是針對這種需求而進行創新設計的。

2 電磁熱理條機機械結構設計

2.1整體結構設計

本文設計的電磁熱理條機結構示意圖如圖l所示。

2.2工作原理

本文設計的電磁熱理條機其工作原理具體如下。

（1）每一鍋炒制的茶葉，各片茶葉有原始靜態差別和動態差別。原始靜態差別有質量、大小、形狀、老嫩的差別;當茶葉在鍋中運動時，各片茶葉的動態差別有在鍋內所處位置不同，迎風面不同，條葉之間有無碰撞，失水速度不同等差別。無論鍋速度大于茶葉速度，還是茶葉速度大于鍋速度都會發生茶葉與鍋壁的碰撞，特別是鍋突然反向運動時，茶葉與鍋壁碰撞的概率最大。當茶葉受到鍋壁碰撞后，就按自身慣性運動規律運動，直至再次碰撞。由于每片茶葉的原始靜態、動態差別，使得鍋在往復振動中不斷與茶葉發生碰撞，這樣的效果是全部茶葉在鍋內不停地往復碰撞。半圓柱鍋使茶葉與鍋的水平碰撞，產生向上拋力。茶葉在上拋下落過程中，又沿鍋面滑動、翻轉。

（2）為了加大擠壓力，往往采用加壓棒及茶葉并鍋理條等措施。加壓棒由木棍外包布料或塑料管內裝砂子構成，其基本要求是有一定重量、表面柔軟。茶葉往復碰撞、翻轉，沿鍋面滑動產生摩擦，茶葉相互之間擠壓、摩擦，加壓棒對茶葉擠壓、摩擦。在以上因素共同作用下茶葉干燥、成條、磨光。取向再雜亂的一把茶葉投入鍋槽后，葉片自動轉向最穩定的取向——葉片主脈方向與往復運動方向垂直。所以經往復振動理條后，茶葉都以葉片主脈為軸心，產生收緊、卷曲。因為原始差異，使得部分葉片碰撞較重，部分葉片碰撞較輕。同一鍋理條的茶葉應盡量大小一致。這樣才能保證碰撞力均勻，成條均勻，碎茶少。

2.3控制電路設計

針對本文設計的電磁熱理條機，設計的控制電路如圖2所示。

3 電磁熱理條機操作與保養

3.1 電磁熱理條機的操作

（1）電磁熱理條機空轉后運行正常，即可啟動電熱管按鈕，進行加熱，同時調整振動頻率，作慢速運轉。當鍋體溫度達到80～100℃時，將鍋運行速度調快，將含水率為35%～40%待炒制茶葉均勻投入每一槽鍋中，總投葉量在1.2 kg左右，每鍋的投葉量應均勻。

（2）經4～5 min，在制葉含水率降至20%左右，條索緊直峰毫顯露、香氣外溢時，即停機提起鍋柄，使茶葉迅速排出鍋外。

（3）經過攤涼并鍋再次投入鍋槽中做形，一般要做三次，每次下來要攤涼，以使失水均衡，至于溫度一般要“先高后低”，主要還應根據各地制茶實際情況“看茶做茶”。

（4）使用本文設計的理條機時，請認真掌握鍋體溫度變化，防止產生色澤變黃、變暗或產生焦火味等其他影響茶葉品質的現象出現。

3.2 電磁熱理條機的保養

（1）使用中的保養措施。①定期清理機器;②檢查電機等部件溫升情況，聽有無異常聲響;③觀察油槽的油量，及時添加潤滑油，對連桿等其他運動部件要定期加潤滑油（脂）;④定期檢杏各緊固件是否可靠，擰緊松動的緊閻件。

（2）使用后的保養措施（每茶季結束）。①徹底清理干凈;②清洗及更換潤滑油（脂）;③用布或其他遮塵物蓋住機器，保持存放處的干燥通風。

4 電磁熱理條機改進試驗進展及成果

經過2016年的初步試驗，本文將電磁直接作用于鍋槽底面，效果并不好，主要原因還是因為鍋槽底部呈弧形，與線圈之間的距離保證不了一致，導致加熱不勻，另一個原因是線圈繞法，線圈具體如何繞法才能在同樣功率下，達到最好的使用效果。2017年3月.筆者與相關廠家進行溝通，確定后對鍋體以及其他配套零件進行了改進，并與2017年5月進行了試驗。現在本文所設計的電磁熱理條機滿足預期設計要求，相比傳統的理條機，預熱時間明顯縮短。試驗參數如下：同樣功率下，本文設計的電磁熱理條機可以達到最好的使用效果，具體溫度的數據如表1所示。

5結論

本文設計的電磁熱理條機使用功率為20 kW，單機使用問題不大，但是如果多臺機器使用，一般都要投資單獨變壓器，也存在投資大的問題。電磁熱能源方式與電相比具有明顯的能耗低，電場熱理條機預計使用功率為9 kW。另外，筆者發現傳統加熱方式的電磁熱理條機存在的最大問題就是鍋槽與鍋槽之間、單個鍋槽前中后之間的溫差很大，最高相差可達到100℃以卜，很難實現所有鍋槽的均溫。而本文設計的電磁熱理條機能有效克服這個問題，采用電磁加熱為非接觸式加熱，除了降低能耗，減少噪音和灰塵，還具有升溫快、便于控制鍋槽溫度，加熱線圈不存在燒壞、更換（線圈工作溫度為60～100℃）等現象，使用壽命長。因此，在滿足生產工藝要求的前提下，電磁加熱技術使理條機整體鍋槽在同一截面溫差不大于6℃。升溫快，電熱管升溫到150℃需要20 min左右，采用電磁加熱只需5min左右，空耗減少明顯。功率小，并且溫度到后，不會有余溫加熱。使用壽命長，線圈不加熱，相比電熱管，不容易損壞。所以電磁熱技術能夠為現今茶葉產業帶來方便，將為茶機行業帶來很人的實用價值和良好的社會效益。