基于有限元分析的新型料香基容器的设计

林国栋

摘要：糖香料调配中心是福建中烟在厦门烟草工业有限责任公司重要的研究实验和应用落地，每年产出烟用香精香料数百吨，原料损失较多。本人通过设计一款新型料香基容器成功降低了原料损耗，还设计了适合调配作业的引流组件，進一步提升了作业精度，降低了原料的损失。

关键词：容器;有限元分析;引流组件

前言：

香精是一种由人工调配出来的含有两种以上乃至几十种香料的混合物。在食品、烟酒制品、医药制品、化妆品等各种行业存在着广泛的应用。在卷烟生产中，为提高卷烟品质，改善吃味口感，通常需要在烟片或烟丝中施加烟用香精香料。

而烟用香精基本上是由天然香原料制备的混合物，这类香精较为昂贵且多数流动性较差，在倒料过程中，会较多地残留在香精桶中，从而造成极大的浪费。若采用长时间倒挂流出的方式，不仅效率较低且效果不佳。常见的处理方式为破壁刮料，但由于香精桶在破壁过程中难免会带入塑料碎屑，造成香精污染。因此有必要对香精桶优化设计，以减少倒料时的残留。

问题分析

初期，班组曾使用原料桶作为中间容器，本人通过讨论分析，梳理了原料损耗的主要原因：目前香原料桶设计为长方体容器，桶身设计有多个凸起和凹槽。

将原料桶外形修改为正方体，能减少将近7%的内表面积，意味着桶壁损耗可以减少接近7%，故桶内表面积的减少将有效降低原料的桶壁损耗，凹槽残留可以通过修正桶功能需求设计来减少。

同时，本人记录了料香基手工调配废弃空桶的物料的密度和桶损耗，并通过IBM SPSS Statistcs软件得到了密度-桶损耗的线性相关数据，本人认为低密度香原料数据离散程度高，是受到了称的精度，以及因为损耗数据总体较小，受到其他不相关因素的干扰较大造成的。

系统设计

1 容器的设计

同体积情况下，正方体表面积小于等于长方体表面积。

根据目前调配线的灌装规格（30L），聚乙烯吹塑容器国家标准GBT13508-2011中“：5.1满口容量偏差”相关要求，“满口容量应不小于公称容量的1.05倍。”

同时，本人根据国家标准GBT13508-2011选取了30L以上容器的标准桶厚1.5mm为三维模型赋值。

使用Solidworks的simulation工具对新桶模型进行了静应力分析。

可知标准厚度的新桶可以满足国家标准的强度设计要求。

2 引流组件的设计

由于罐装体积较满，料液流出的时候，容易堵住出液口，造成出液不畅，并且，倾倒过程中，料液容易泼溅和沿着桶壁流动（简称壁流），造成料液损耗较大，而料液损耗较大时，容易造成调配精度超标。由于口部是固定于本体上的，其自身朝向不能单独改变，因此，实际调配时，通常只能在倾倒过程中，通过逐渐调整烟用香精桶的整体朝向，来改变出料方向。但这种通过调整烟用香精桶的整体朝向，来改变出料方向的方式，较为费时费力，尤其在倾倒初期，桶内仍有较多液体，重量较重，很难边倒边调整桶体整体朝向。

本人设计了一种引流组件，包含安装座和端盖。安装座用于与容器的口部连接。端盖，包括引流嘴，引流嘴的内部设有引流腔，引流腔用于与容器的内部连通，引流嘴的出口端面为斜面，并具有第一端和第二端，沿着液体从引流嘴的流出方向，第一端位于第二端的上游，端盖可转动地连接于安装座上，以改变出料朝向。