滚筒管板式烘丝机筒体与旋转接头连接机构的设计

刘广洲

(吉林烟草工业公司延吉卷烟厂设备工程处,延吉133001)

1 存在问题

1.1 工作原理

滚筒管板式烘丝机是烟草制丝线中的关键设备，其功能是对烟丝进行烘干处理，降低烟丝含水率，提高品质和填充值，以满足后续卷烟工艺要求。烘丝筒的筒体一般由不锈钢板卷制、焊接而成，筒体外裹有一层保温棉4以减少热量损失，如图1所示。而筒体内壁上均匀焊有供蒸汽流动的半圆管和焊有半圆管的24组炒料板7。筒体和炒料板均采用不锈钢材质制作，从而保证炒料板与筒体的热胀冷缩量一致，其结构如图2所示。

图1 烘丝筒

蒸汽从旋转接头1，经由两路进汽管8、环形进气包5进入筒体半圆管和炒料板中，进行热交换后，产生的冷凝

图2 炒料板

水经由环形回气包2、两路排水管6从旋转接头处排出，使整个筒体内部形成一个高温室。两路进汽管和两路排水管均与筒体轴线对称，以减小筒体旋转时的偏心。旋转接头处结构见图3，整个结构固定在支架10上，由于筒体中心和旋转接头不是同一次加工，这样在安装过程中，同心度很难得到保证现象，因此，一般的解决方案是在旋转接头与筒体之间加有软管，易消除不同心现象。

图3 旋转接头

1.2 存在问题

在实际使用过程中，旋转接头与筒体连接的金属软管由于各种原因见图4，如安装误差、垫片老化、由不同心所产生的外力的长期影响等，金属软管经常会出现漏气现象，这样，漏出的蒸汽导致烘丝机中的烟丝出现水渍烟，这严重影响产品的品质。同时，漏出的蒸汽也会使烘丝的加工效率大大降低。

图4 原连接机构图

2 连接机构的设计方法

2.1 原因分析

导致金属软管漏气的原因是多方面，但经分析和长期的观察，有两种主要原因导致金属软管的漏气。

1)在生产时通入蒸汽的热量使得滚筒热伸缩量大于金属软管的最大变形量，这将直接导致金属软管的损坏。

2)筒体与旋转接头旋转过程中产生的最大偏移量大于金属软管的可承受的偏移量。

经长期的测量和观察，发现金属软管破裂的情况是在两种力的方向上产生的，一种为拉伸应力，为原因1)所导致；一种为剪切应力，为原因2)所导致。上述2种情形实际存在，是导致金属软管损坏漏气的主要原因。

2.2 设计方法

新的设计方案将围绕如何消除这2种应力状态来开展。蒸汽的热量不能改变，加工和装配过程中误差也不易消除。也就是说产生应力的2种输入状态不能得到改善，那么要使输出应力得到改变，只有在引起应力的机械结构上想办法。作者将原联接结构重新设计为如图5所示的柔性结构体。即将进蒸汽管和回水管向旋转接头方向延伸，使蒸汽管和回水管接口处与旋转接头的接口处在一个平面上，然后再用金属软管进行连接，同时将4根金属软管呈现一预弯曲状态，这样改进后的柔性机构消除了由滚筒升温后产生的位移量，而由加工和装配误差带来的变形所产生的剪切应力由于现结构的柔性增大，变形量减少，从而使剪切应力大大减小，金属软管不会由于上述2种应力而被破坏。

图5 改进后连接机构图

3 改进效果

改进后的新结构安装在SH37D型滚筒管板式烘丝机上，为验证改进效果，试验采用高于正常蒸汽50℃的温度，筒体旋转时偏心为正常2～3倍的试验条件，连续运行72 h，观察、测量金属软管的损坏情况，金属软管无任何异常状态。而原结构此时金属软管已开始发生破损现象。新型连接结构的SH37D烘丝机已正常生产近2年，联接机构的金属软管无任何破损，蒸汽无任何泄漏，该创意设计的效果很明显。

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