熱熔標線涂料施工設備熱熔釜優化設計

閆超，厲龍菲

（山東大道智慧交通股份有限公司，山東 臨沂 273300）

現有的道路熱熔劃線，通用設備為熱熔釜熬料配合熱熔劃線機進行道路劃線。

熱熔釜熬制熱熔涂料的釜底封頭作為直接受熱的熱熔釜部件，使用壽命一般在1 年左右。

當前市場上的熱熔釜料筒受材料和使用環境限制，高負荷的施工作業會加快熱熔釜釜底封頭的變形，導致攪拌系統無法正常工作，甚至釜底封頭直接被燒穿漏料，導致設備無法使用，一旦受熱變形甚至燒透漏料后，熱熔釜無法使用，就需要整機返廠維修，當前市場熱熔釜料筒都是與整體機架直接焊接，維修時需要整體切割，局部維修，費時費力，維修難度和成本都比較高。同時施工的低成本和高效率，又要求該熱熔釜設備能夠快速融化涂料，同時節約燃料。這就要求該設備具有較高的熱效率。當前市場熱熔釜攪拌系統采用液壓攪拌，液壓油單獨存儲設計有散熱片，但實際施工過程，工作周期長，液壓系統油溫升高，長期工作易導致液壓油性能降低，容易造成液壓部件的損壞。

本文闡述一種新型組裝式節油熱熔釜的結構優化設計，具體是以改進熱熔釜的結構，以方便熱熔釜的裝卸維修；創新設計熱熔釜釜底封頭結構，增加防變形環匝，增大受熱面積，提高加熱效率，延長熱熔釜使用壽命；創新設計熱熔釜液壓油儲存裝置，提高散熱能力，節約油量加注，有效降低設備長期工作油溫，保證設備正常工作。

圖1

1 機械設計部分

1.1 設備結構及主要技術參數

市場上傳統熱熔釜的機械結構主要包括12 部分：底盤總成、噴火座總成、框架總成、隔熱保溫層、料桶總成、攪拌總成、料門總成、液壓馬達總成、柴油機動力總成、液壓傳動總成、工作臺面總成和油箱總成，如圖1。

本文闡述的熱熔釜，結構包括11 部分：底盤總成、噴火座總成、框架總成、隔熱保溫層、組裝式料桶總成兩個、攪拌總成、料門總成、液壓馬達總成、柴油機動力總成、液壓傳動總成和工作臺面總成[ 參照專利號ZL201920513130.3]，如圖2。

圖2

該新型組裝式節油熱熔釜的結構優化設計，主要是對底盤總成、噴火座總成、隔熱保溫層、料桶總成四大部分進行了優化設計，取消了油箱總成。

傳統熱熔釜施工，涂料桶容量：600kg×2；熬料時間：約30min（與環境溫度有關）。50kg 液化氣點火熬料和保溫施工使用時長：約10～15h；正常施工是液壓油油溫，通過紅外測溫儀測量油箱處溫度約80～90℃。

該新型組裝式節油熱熔釜的結構優化設計，將底盤總成使用的槽鋼改為鋼管，優化結構（如圖3），取消了油箱總成，重新設計熱熔釜液壓油儲存裝置，使設備液壓油在整個底盤內流動降溫，提高散熱能力，節約油量加注（原加注90L，現加注80L，節約費用約500 元/臺），有效降低設備長期工作油溫（施工環境多是夏天，原有設備長期施工，油溫高達80℃，導致46 號液壓油黏度降低，影響工作壓力和設備使用壽命；現在有效保證了液壓油工作溫度穩定在50～60℃），保證設備正常工作。

圖3

圖4 噴火座總成與新式熱熔釜料桶釜底示意圖

該新型組裝式節油熱熔釜的結構優化設計，噴火座總成進行了整體優化（如圖4），根據釜底形狀仿形設計各噴火頭高度，同時噴火頭數量從8 個增加至12 個（原有8 個，參照專利ZL201220212718.3 一種直噴式液化氣燃燒器）；隔熱保溫層結構優化，將熱熔釜上方增加隔熱保溫層，加強保溫；組裝式料桶釜底增加防變形環匝，增大受熱面積同時減緩集中受熱點的變形時間，延長設備使用壽命，有效縮短熬料時間。

傳統熱熔釜施工開始熬料時大約需要30min 左右，本結構優化后的熱熔釜熬料時間控制在20min，相同環境溫度25℃左右時的比較數據。

老式熱熔釜料桶釜底封頭底部光滑，釜底封頭偏厚。新式料桶釜底減薄，同時增加環匝，加熱快，不易變形，提高加熱效率，延長熱熔釜料筒使用壽命（圖5）。

該新型組裝式節油熱熔釜的結構優化設計，組裝式料桶總成具體是以改變原有的兩個熱熔釜料筒直接與桌面焊接固定的結構，改為增加料筒法蘭盤結構，并將桌面分解為兩個，分別組成料筒與桌面螺栓緊固組裝，桌面與整機框架進行螺栓緊固連接的裝配工藝，方便了熱熔釜的裝卸維修。相較于傳統熱熔釜更換料桶往往需要氣割大拆的操作，兩個人工，組裝式料桶的拆卸的維修時間至少節約一半的時間。

圖5

2 設備工作原理和理論分析

為詳細說明本設備工作原理，配合該新型組裝式熱熔主要組成部分，附圖2，說明施工人員站在工作臺面總成上方，通過料桶總成投入涂料粉末，涂料通過加熱攪拌，最終由粉末熔化為液態施工涂料，通過料門總成流入熱熔劃線設備。涂料加熱融化過程，由柴油機動力總成、液壓馬達總成、攪拌總成提供攪拌動力，同時，煤氣罐通過噴火座總成加熱料桶釜底。

熱效率理論分析：以單個熱熔料桶為例，按照外部環境相同，即空氣溫度T,壓強P 不變。輸出熱能分析，假定相同環境內，同一時間段，僅因噴火頭的增加導致的出氣量比例為12:8，可以理解為相同的燃氣熱值q 不變，相同條件下，相同時間內，充分燃燒情況下，新式噴火座總成輸出熱量是傳統熱熔釜的1.5 倍。

熱能損耗分析，Q1為通過框架隔熱保溫層散失的熱量；Q2為通過加熱料筒周圍空氣損耗的熱量；Q3為通過加熱涂料內的水分油氣散失帶走的熱量；Q4為通過放料口和點火口門洞散失的熱量；Q5為通過熱熔料桶吸收的熱量；按照外部環境相同，熱能Q2、Q3、Q4損耗不變；Q1通過增加上方保溫層，Q1變小；Q5在相同時間內由于減薄后質量100kg 降至80kg，吸收熱值變小，總體Q5變小。所以，該熱熔釜總的熱能損耗減少。

輸出熱能減去熱能損耗等于熱熔涂料熔化吸收熱能。涂料加熱到相同溫度210℃，需要吸收熱能相對穩定，所以單位時間內涂料可吸收熱能超過傳統熱熔釜1.5 倍，即相同量的熱熔涂料熔化所需時間至少縮短1/3，與實際實驗數據節約1/3 熬料時間相符，本次熱熔釜設備優化設計，成功提高了熱熔釜熬料的熱能利用，節能降耗，延長了設備的使用壽命。