濾棒成型機增塑劑刷輥霧化裝置優(yōu)化設計

謝明金

（中煙機械技術中心有限責任公司，上海 201206）

0 引言

霧化是指高速水流分散和撞擊形成不連續(xù)的水體、液滴，摻混于周圍氣流的現(xiàn)象［1］。在濾棒生產(chǎn)過程中，需要將液態(tài)的增塑劑（三乙酸甘油酯）霧化后添加到開松的絲束上，以利于濾棒的固化。目前濾棒成型機使用的增塑劑霧化方式主要有兩種［2］，一種是高壓噴嘴噴霧方式，工作原理與燃油噴嘴相似［3］，代表機型有KDF4 濾棒成型機。其缺點是結構較復雜，需要加熱、高壓空氣、齒輪齒條機構及進口噴嘴，即使7 個噴嘴并排噴霧也不能使增塑劑均勻添加［4］；另一種是刷輥霧化方式，通過刷輥高速旋轉產(chǎn)生離心作用使增塑劑霧化［5］，代表機型有KDF2、ZL27和KDF3 等濾棒成型機。其缺點是甘油分配器和毛刷容易磨損，必須定期檢查和更換。由于刷輥霧化方式結構簡單，性價比高，在成型機組上的使用量大于高壓噴嘴霧化方式。為此，根據(jù)霧化基本原理，對增塑劑刷輥霧化裝置進行了優(yōu)化設計，以延長甘油分配器的使用壽命，提高霧化的穩(wěn)定性和均勻性。

1 問題描述

如圖1 所示，濾棒成型機刷輥霧化裝置的計量泵使增塑劑按量從甘油分配器3（材料為1Gr17Ni2）的分配孔中溢出，順時針高速旋轉的刷輥2將溢出的增塑劑霧化并噴灑到運動的醋纖絲束1上，完成對醋纖濾棒增塑劑的添加。其中，甘油分配器的上表面由3塊組成：第一塊刷輥入口處是平面，與第二塊圓弧面中心距離24.5 mm；第二塊圓弧面與第一塊平面相切，半徑為24.5 mm；第三塊圓弧面的中心由第二塊圓弧面中心分別向上和向左偏移1 mm，得到其半徑為24.5 mm。刷輥的旋轉中心與第三塊圓弧面的中心同心，半徑為25.5 mm。當刷輥霧化裝置工作時，刷輥與甘油分配器上表面逐漸接觸將增塑劑帶出并通過摩擦和離心作用使其霧化。

在實際生產(chǎn)過程中，該刷輥霧化裝置存在以下不足：1）使用一段時間后，刷輥和甘油分配器上第二塊面和第三塊面磨損嚴重，影響霧化效果，必須定期檢查和更換；2）由于制造精度和安裝誤差等因素使甘油分配器在軸向上不能完全水平，造成刷輥與甘油分配器軸向摩擦大小不相等，增塑劑從摩擦大的地方流向摩擦小的地方，使噴灑到醋酸纖維絲束上的增塑劑不均勻，影響濾棒品質。

圖1 優(yōu)化前刷輥霧化裝置結構圖

2 優(yōu)化方法

優(yōu)化后的刷輥霧化裝置結構如圖2 所示。甘油分配器3（6082-T6）的上表面是一塊圓弧面，其圓弧中心與刷輥2 的旋轉中心同心，圓弧面的半徑與刷輥半徑同為24.5 mm，設計允許0.05～0.2 mm 的間隙，避免了刷輥與甘油分配器的接觸磨損，圓弧面左端頂點在豎直方向距離刷輥旋轉中心3 mm。硬質合金塊5（YG6）焊接在調整板4 上，調整板4 安裝在甘油分配器上，并保證硬質合金塊與毛刷的接觸長度為0.2～0.4 mm。

設備安裝完成后，需先做干濕棒測試，檢測幾組不同增塑劑供給量時，每根濾棒上增塑劑的實際含量，并以此為依據(jù)計算并設置增塑劑供給量與濾棒上增塑劑含量的關系。工作時，增塑劑通過甘油分配器進入噴灑室沿圓弧面流動，增塑劑具有一定的黏性，弧面傾角越小，流動越困難，當增塑劑流動減緩并堆積時，被高速旋轉的刷輥帶走與硬質合金塊碰撞彈射出去，使其霧化并噴灑到醋纖絲束1 上，完成對醋纖濾棒增塑劑的添加。整個生產(chǎn)過程中，噴灑室底部的回流口處于打開狀態(tài)，霧化后沿噴灑室內壁下流的增塑劑以及未被霧化由甘油分配器圓弧面流出的增塑劑，均通過回流口回流至增塑劑箱中。濾棒上增塑劑的含量由供給增塑劑的計量泵控制，可通過操作屏上設置和調整控制參數(shù)。

優(yōu)化后的刷輥霧化裝置結構簡單，可在原空間范圍內設計安裝。將調整板4 固定到合理位置后，刷輥與硬質合金塊軸向均勻接觸，可使增塑劑霧化更均勻、穩(wěn)定，使用較少的增塑劑就能達到濾棒的硬度要求。優(yōu)化后的毛刷和硬質合金塊是瞬間接觸，而非原有的長距離摩擦，且不再長時間浸泡在增塑劑中，減輕了毛刷的磨損和腐蝕程度。為保證霧化效果，要求每工作250 h 檢查毛刷是否出現(xiàn)磨損，以此決定是否需更換毛刷。

3 結語

濾棒成型機刷輥霧化裝置優(yōu)化后，生產(chǎn)的濾棒無膠孔現(xiàn)象，霧化更均勻，增塑劑的消耗量減少；甘油分配器結構簡單，與刷輥之間沒有磨損，不需要定期檢查和更換；硬質合金塊通過調整和反向安裝后可反復使用，降低了設備制造和維護成本。

圖2 優(yōu)化后刷輥霧化裝置結構圖

［1］崔彥棟.氣力式噴嘴霧化機理研究及水煤漿氣化噴嘴的開發(fā)［D］.杭州：浙江大學，2006.

［2］陳燕東，孟志強，張恒，等.基于霧化技術的三醋酸甘油酯自動噴霧系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］.煙草科技，2010（9）：10-14.

［3］侯凌云，侯曉青.噴嘴技術手冊［M］.2 版.北京:中國石化出版社，2007.

［4］南通醋酸纖維有限責任公司.KDF4 濾棒成型機應用技術經(jīng)驗交流材料［M］.2010.

［5］常紀恒，趙榮，余振華，等.濾棒成型工藝參數(shù)與質量穩(wěn)定性的關系［J］.煙草科技，2007（1）：5-8.