火炸藥用螺旋喂料機改進設計研究

何凈

摘 要：螺旋喂料機在許多領域都有著非常廣泛的應用，喂料精度能夠達到0.5%。不過從目前來看，受本身工藝安全性的影響，螺旋喂料機在火炸藥領域的應用嚴重受限。對此，本文就多種螺旋喂料機提出了有效的改進設計，在提升其本質安全的同時，使得螺旋喂料機可以被應用到危險物料的生產加工，促進其生產效率的提高。本文以失重式螺旋喂料機為例，對其在火炸藥領域應用的技術缺陷進行了分析，并提出了相應的改進設計。

關鍵詞：火炸藥；螺旋喂料機；改進

1 引言

螺旋喂料機包括了稱重料斗、進料閘門、出料裝置、攪拌器以及計量控制裝置等，可以分為單螺旋和雙螺旋兩種類型，后者憑借著更高的喂料精度得到了更加廣泛的應用。而在現代工業生產中，散裝物料輸送系統中比較常見的是兼具計量功能的失重式螺旋喂料機，可以在計量物料輸送量的同時，實現給料速率的連續調節，在相對成熟的技術支撐下，這種設備幾乎不需要進行維護，加料精度最高是甚至可以達到0.1%。不過，在火炸藥等易燃易爆物料的處理中，考慮粉末可能進入設備轉軸縫隙導致摩擦爆炸，螺旋喂料機在應用方面受到了較大的限制。

2 技術缺陷

在火炸藥等易燃易爆物料的處理中，失重式螺旋喂料機的技術缺陷主要體現在兩個方面：一方面，炸藥粉末可能進入軸承縫隙和螺桿安裝槽中，引發摩擦爆炸。通常情況下，螺旋喂料機的螺桿與傳動箱采用的是間隙配合的連接方式，不僅螺桿的安裝拆卸簡單，而且當機筒內充滿物料后，螺桿會浮起，其本身具備的徑向與周向的自由度可以有效避免卡料或者積料的情況。將螺旋喂料機應用到火炸藥的生產加工中，最大的問題就是炸藥粉末可能進入軸承縫隙和螺桿安裝槽中，埋下巨大的安全隱患。以硫酸銨粉代替炸藥進行螺旋加料試驗，發現軸承縫隙和螺桿安裝槽縫隙都被硫酸銨粉包裹，如果換成火炸藥，極有可能會因為摩擦作用引發爆炸；另一方面，螺桿本身在運行過程中可能出現擾動或者形變，繼而與機筒發生摩擦碰撞。現階段，在火炸藥領域應用的失重式螺旋喂料機采用的全部都是懸臂支承、間隙配合，在運行過程中容易出現螺桿擾動問題，尤其在加料剛剛開始時，由于缺乏物料支承，螺桿前端可能會直接搭接在機筒上。而應用于特殊場合的孔心螺桿或者彈簧螺桿由于本身剛度不足，受物料擠壓可能會出現變形問題[1]。

3 改進設計

從提升工藝安全性的角度，需要對失重式螺旋喂料機進行必要的改進設計。

3.1改進連接方式

傳統螺旋喂料機采用的間隙配合雖然具備一定的優點，但是火炸藥粉末可能會進入到配合間隙中，受持續摩擦作用的影響，同時螺桿本身在徑向擺動過程中存在與機筒內壁的碰撞問題，容易造成螺桿擾動或者變形，引發安全問題。作為一種發展時間長、技術成熟、維護方便的設備，螺旋喂料機應用效率受其本身稱重部分的影響，想要保證螺旋喂料機設計合理、加工精度高同時在一定范圍內得到靈活應用，需要避免頻繁的螺桿安裝和拆卸。因此，可以通過改進連接方式來解決火炸藥粉塵進入螺桿安裝間隙的問題。具體來講，就是將螺桿和減速箱的連接方式從間隙配合改成緊密配合，在安裝調試完成后，可以針對連接部分做好焊接處理，以焊錫封堵縫隙。如果螺旋喂料機主要應用與火炸藥階段性試驗，則可以實驗完成后，針對設備整體進行溶劑處理、水處理；如果螺旋喂料機用于火炸藥生產制造環節，應該定期針對螺桿進行大修，始終保證其運行良好。

3.2提高螺桿剛度

針對螺桿剛度不足導致的形變問題，可以采用剛度較大的不銹鋼等材料制作螺桿，然后在表面進行鍍銅處理。常規螺旋喂料機采用的間隙配合保證了螺桿在徑向和周向上的自由浮動，有效避免了卡料和積料的問題，如果將之改成緊密配合，則會對螺桿的自由浮動形成限制，若螺桿本身剛度不足，在物料的擠壓作用下，容易與機筒內壁產生碰撞。在保證設備正常運行的基礎上，螺桿與機筒之間的間隙在1mm左右，螺桿稍微形變就會碰撞，而如果提升螺桿的剛度，則在現有機械加工精度的支撐下，能夠完全避免螺桿與機筒的碰撞[2]。

3.3分離減速箱與進料口

螺旋喂料機的螺桿是由減速箱輸出轉矩帶動旋轉，在減速箱和螺桿之間有軸承存在，從提升工藝安全性的角度，可以將減速箱和進料口分離，分別設置在機筒兩側，從而避免火炸藥與軸承的直接接觸。改進前后的螺旋喂料機結構如圖1和圖2所示。將減速箱與進料口分離后，可以有效避免火炸藥粉塵進入軸承縫隙和螺桿與減速箱連接縫隙，保證生產安全。

3.4配置雙支承螺桿

螺旋喂料機也可以稱為螺旋擠出機或者開口擠出機，考慮模具安裝問題，采用的多是單支承懸臂結構。事實上，無論是理論分析還是仿真實驗，懸臂支承對于螺旋喂料機的性能和精度都沒有很大影響，并不是必須采用這種設計。因此，在火炸藥領域中，螺旋喂料機可以采用雙支承螺桿，配合中間進料出料的方式，可以在增強螺桿剛度的同時，有效減少螺桿與機筒內壁的摩擦問題[3]。

4 結語

火炸藥制造屬于化工類國防基礎行業，對于國防安全意義重大。但是從目前來看，我國的火炸藥制造工藝不僅遠遠落后于發達國家，在國內化工制造業中甚至沒有能夠達到平均水平。分析原因，主要是其本身市場參與度較低，對于民用技術采用的多是生搬硬套的方式，沒有能夠根據實際需求對技術進行改進和創新。針對螺旋喂料機在火炸藥領域應用的技術缺陷，可以對設備進行改進設計，以保證工藝安全，提升火炸藥工業的生產效率。

參考文獻：

[1]張西良，王輝，石云飛，等.顆粒尺寸對螺旋加料機定量加料性能的影響[J].農業工程學報，2014，30（5）：19-27.

[2]王林.螺旋加料襯套在SJPL-Z60×25拉絲機組上的工程應用及改進設計[D].華東理工大學m，2017.

[3]王夫華.烘干破碎系統螺旋鎖風喂料機的改進[J].水泥工程，2014，（3）：56.