螺旋刮料裝置結構改進

段玉新， 張立秋， 宋敏

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

螺旋刮料裝置結構改進

段玉新， 張立秋， 宋敏

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

燒結工程和水泥技術領域用回轉類設備中筒體內壁易粘料，不容易清理。現有刮料裝置自帶驅動及減速裝置，結構復雜，刮料效果不理想。改進后的螺旋刮料裝置采用無動力驅動。其結構簡單，不易粘料；節省能源；清理和維護方便；性能可靠。

筒體； 無動力驅動； 螺旋刮料

0 引言

燒結工程和水泥技術領域用回轉類設備一般都存在筒內物料粘結問題，不及時清理，會愈來愈厚。不僅影響生產率和混合效果，而且加重設備運行負荷[1]。長時間這樣粘結固實，清理難度大。粘結嚴重時，會導致相應零部件損壞，甚至造成停機事故。

現有螺旋刮刀裝置采用電機驅動貫穿于筒體長度方向的轉動軸，帶動其上的螺旋刮刀旋轉，工作時與筒體反向回轉，刮去多余粘料(見圖1)。該螺旋刮刀裝置結構復雜，外形龐大，轉軸強度、剛度很難滿足工作需要，在實際的使用過程中，刮刀本身易粘料，且不容易清理，時間稍長則起不到刮料的作用。

圖1 現有螺旋刮料裝置簡圖

針對現有刮料裝置使用情況做了部分調查，表1中統計了2005—2010年中國有色(沈陽)冶金機械有限公司(以下簡稱：沈冶)制造的混合機(燒結工程用回轉類設備之一)用戶使用現有螺旋刮料裝置情況。用戶對現有螺旋刮料裝置的反映均為刮刀本身易粘料，且結構復雜，外形龐大，不容易清理，時間稍長則起不到刮料的作用。改進后的螺旋刮料裝置則能夠克服上述缺點。

表1 2005—2010年混合機用螺旋刮料裝置使用情況統計表

1 螺旋刮料裝置結構改進設計

1.1 改進設計的指導思想

改進的螺旋刮料裝置針對上述問題，彌補現有技術的不足，緩解燒結工程和水泥技術領域用回轉類設備在實際的生產中，由于筒內物料粘結而產生的加重運行負荷、影響生產率和混合效果的問題。

1.2 改進后螺旋刮料裝置結構介紹

改進后螺旋刮料裝置主要由箱形橫梁和至少一個單體螺旋刮料裝置組成。貫穿筒體長度的箱形橫梁的兩端，分別采用螺栓聯接固定在回轉類設備的給、排料端支架上，每個單體螺旋刮料裝置通過其上的固定臂與箱形橫梁側面的懸臂支板采用螺栓把合。每個單體螺旋刮料裝置由固定臂、第一轉軸、擺動臂、第二轉軸、深溝球軸承、軸承套、螺旋鋼板、刮刀片等件構成。刮刀片和筒體內壁之間的距離等于設計料襯厚度(見圖2)。工作時，設備筒體旋轉，筒體內壁粘結的物料超出設計料襯厚度時，則與每個單體螺旋刮刀裝置產生磨擦，帶動刮刀旋轉，此時憑借刮刀裝置本身的螺旋運動，去除筒體內壁多余粘料。當筒體內壁粘結的物料嚴重超出設計料襯厚度時，則與每個單體螺旋刮刀裝置產生碰撞，使每個單體螺旋刮刀裝置以第一轉軸為中心軸，通過擺動臂不停的擺動。此時憑借刮刀自身重力擺回初使位置，產生慣性力與粘料碰撞，甩掉刮刀裝置本身結構上粘料，同時撞擊筒體內壁上的粘料，產生振動，使粘料與筒體內壁脫離。

圖2 改進后螺旋刮料裝置簡圖

2 改進后螺旋刮料裝置有益效果

改進后的螺旋刮料裝置應用在燒結工程用圓筒混合機上或水泥工業回轉窯類設備上，有益效果體現在其結構簡單，靈活，不易粘料；實現無動力驅動，節省能源；使用、清理和維護方便；性能可靠四個方面。

2.1 不易粘料

2.1.1 結構方面

現有螺旋刮料裝置是在貫穿于筒體長度(至少12 m)方向的一根轉動軸(外徑為351 mm)上，布設螺旋鋼板及刮刀片，形成一根外徑達700 mm的螺旋刮刀軸。在導程一定的情況下，此種結構螺旋線長，螺旋鋼板及刮刀片上粘結的物料不易脫落，時間稍長則粘結固實在轉動軸上。而改進后的螺旋刮料結構，一方面在貫穿于筒體長度(至少12 m)方向的橫梁上設置至少五段2 m長的單體螺旋刮料裝置，即將沿筒體方向的一段螺旋線(至少10 m長)分成至少五段(2 m長)螺旋線，且每段螺旋線可自行運動，互不干涉，有利于螺旋鋼板及刮刀片上粘結的部分物料自行脫落；另一方面此結構重量輕且允許刀體繞第一轉軸擺動(見圖3)，借助筒體內壁上粘結的物料與刮刀片產生的碰撞，將單體螺旋刮刀裝置頂起，刀體隨設備筒體的轉動而不停的擺動，使螺旋鋼板及刮刀片上粘結的部分物料被甩落。

圖3 單體螺旋刮料裝置局部放大圖

2.1.2 使用效果方面

現有螺旋刮料裝置使用15天后，粘結料層厚為螺旋鋼板及刮刀片總高度的50%；使用30天后，粘結料層厚為螺旋鋼板及刮刀片總高度的90%，不進行清理，已不能正常工作。此新型結構在使用15天后，粘結料層厚為螺旋鋼板及刮刀片總高度的30%，使用30天后，粘結料層厚為螺旋鋼板及刮刀片總高度的50%，使用60天后，粘結料層厚仍為螺旋鋼板及刮刀片總高度的50%，沒有增加，使用效果良好。

2.2 節省能源

現有螺旋刮料裝置選用22 kW電動機，按連續工作30天計算，消耗電量為15840°。改進后螺旋刮料裝置取消了電機驅動，通過筒體旋轉與其產生的摩擦力及自身重力，帶動刮刀旋轉工作，實現了無動力驅動，大大節省了能源，為用戶贏得可觀的經濟效益。

2.3 清理和維護方便

現有螺旋刮料裝置采用一根外徑700 mm，長度至少15 m的螺旋刮刀軸，外形龐大。在實際的使用過程中，粘料后，清理一次，整臺設備停機兩天，需十人兩天全日制清理，浪費了大量的人力物力。另由于是生產線作業，不允許經常停機檢修，如整體制作備件，由于外形龐大，結構復雜，加工制造難度大，則需要大量積壓資金。改進后螺旋刮料裝置分設至少五個相同結構的螺旋刮料裝置，每個螺旋刮刀裝置采用一根外徑450 mm，長度2 m，安裝多個刮刀片的螺旋刮刀轉軸，即第二根轉軸。第二根轉軸通過擺動臂與第一轉軸連接，第一轉軸兩端分別布置固定臂，固定臂通過螺栓與橫梁把合。(見圖3、圖4)。該結構外形小，結構相對簡單，加工制造難度相對較小，可通用，制作備件費用小，更換時，只需拆卸螺栓、螺母即可更換，更換一個，至多只需10min，因此設備停機時間短。更換下來的單體螺旋刮料裝置經過清理后，可循環利用。

圖4 刮刀片結構示意圖

2.4 性能可靠

改進后的螺旋刮料裝置采用簡單的箱形橫梁懸掛結構，具有足夠的強度和剛度。箱形橫梁懸掛結構主體采用20 mm厚鋼板焊接而成，經過有限元分析計算，此箱形橫梁結構的應力值為2.3 MPa，橫梁撓度為5.1 mm，滿足許用應力[σ]=4 MPa, 許用撓度為6.3 mm的要求，即具有足夠的強度和剛度[2]。

3 結論

在螺旋刮料裝置改進設計的過程中，針對現有螺旋刮料裝置易粘料，結構復雜，外形龐大，不容易清理等問題，采用改進后的分段、單體刮料裝置清除粘料效果好，維修、拆卸方便。避免了筒內物料粘結而產生的加重運行負荷、影響生產率和混勻效果的問題。

同時，在此刮料裝置設計過程中，取消現有螺旋刮刀裝置中的電動機驅動，通過筒體旋轉與其產生的摩擦力及自身重力，帶動刮刀旋轉工作，實現了無動力驅動，大大節省了能源，可為設備制造廠降低生產制造成本，為用戶節省大量能源及現場維護成本。

[1] 汪用澎，張信.大型燒結設備[M].北京：機械工業出版社，1997:19-22.

[2] 張秉榮，章劍青.工程力學[M]北京：機械工業出版社，1996:230-245.

Improvement of Helix-scratching Feed Installation

DUAN Yu-xin， ZHANG Li-qiu， SONG Min

(NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

In sintering engineering and cement inaustry, the inside wall of rotary equipment drum shell is pasted easily with feed, and it is difficult to clear up. The existing helix-scratching feed installation has motor, reducer and complicated structure, it isn’t perfect. Improved helix-scratching feed installation has no power-driven, simple structure, pasted diffcultly, energy saving, easily cleared up and repaired, reliable performance.

drum shell；no power-driven；helix-scratching feed

2014-05-16

段玉新(1979-)，女，遼寧朝陽人，工程師，大學本科，主要從事燒結機、混合機、干燥機、回轉窯、冷卻機、球磨機等冶金礦山設備的設計工作，現任中國有色(沈陽)冶金機械有限公司副主管工程師。

張立秋(1982-)，男，吉林松原人，工程師，大學本科，主要從事燒結機、混合機、干燥機、回轉窯、冷卻機、球磨機等冶金礦山設備的設計工作，現任中國有色(沈陽)冶金機械有限公司礦山設備設計研究所所長。

TF32

B

1003-8884(2014)05-0032-03

宋敏(1978-)，女，遼寧營口人，高級工程師，大學本科，主要從事機械設計及研發工作。