新型貯絲柜多功能擋板的設計和實現

張麗娟，唐 兵，袁廷文，鄧勝勇

（重慶中煙工業有限責任公司涪陵卷煙廠，重慶 408000）

0 引言

貯絲柜在卷煙制造企業用于制絲線貯存煙絲。在貯絲柜中貯存一定時間后，煙絲中的水分、溫度、香精被植物纖維組織充分吸收，從而更加均衡，確保煙絲質量穩定。貯絲柜還有調節生產能力、均衡生產的作用。貯絲柜在實際生產中存在出料時堵料現象，且每次堵料都需要疏通較長時間才能恢復正常，影響生產連續性。同時，煙絲在輸送路徑上停留時間過長，煙絲中的水分散失，影響卷煙產品質量。目前已有不少針對貯絲柜出料系統進行的研究和改進：曾令金等[1]煙絲貯柜堵料檢測裝置的設計應用，王波[2]貯絲柜底帶傳動裝置的改進，郝恒義[3]貯絲柜底帶電機頻率對卷煙生產的影響，許旭[4]儲絲柜自動翻板裝置的研究與應用。但關于如何解決貯絲柜出料存在堵料問題的研究則未見相關報道。為此，通過對貯絲柜翻板門的改進，解決貯絲柜出料時堵料及堵料后難于疏通的問題，保證生產的連續性。

1 存在的問題

貯絲柜在出料時存在堵料現象，且每次堵料都需要疏通較長時間才能恢復正常，影響生產連續性，且由于煙絲在輸送路徑上停留時間過長，煙絲中的水份散失，影響卷煙產品質量。

2 原因分析

2.1 工作原理

貯絲柜柜體中縱向布料是通過一個安裝在柜頂的布料車往復運行實現的，柜體在整個柜長上裝有導軌，布料車在導軌上往復運行，將煙絲直線式逐層鋪撒在貯柜中。因為是多個貯絲柜共用一臺下級出料設備，貯絲柜A 進料時，貯絲柜B 有可能占用下級出料設備在出料。

為了避免進貯絲柜A 的煙絲從出料口散落到下級出料設備上造成混料，貯絲柜出料口設計有一塊翻板門（圖1）。進料時，翻板門轉到水平位置，擋住貯絲柜出料口；出料時，翻板門轉到垂直位置，露出貯絲柜出料口。翻板門轉到垂直位置時，貯絲柜出料口被翻板門分割成兩部分，出料口有效出料空間減小。

圖1 改進前出料口實物

貯絲柜出料時，貯絲柜底帶減速機通過鏈傳動，帶動底帶主動輥轉動，底帶運行。貯絲柜中的煙絲由于摩擦力被底帶帶動向出料口方向移動。貯絲柜底帶電機可變頻調速，根據下工序煙絲需求量調節底帶速度，以保證煙絲供給量與需求量匹配。如果供給與需求不匹配，供給大于需求，且出料口有效出料空間不足的情況下，出料口內煙絲逐漸累積升高會造成堵料。

2.2 煙絲通過量分析

出料口最大煙絲通過量設備設計值：貯絲柜下級出料皮帶帶速×出料口有效出料面積。

貯絲柜下級出料皮帶電機轉速為1400 r/min，減速機速比17.62，皮帶滾筒直徑200 mm，計算出皮帶帶速為0.83 m/s。

出料口有效出料面積為圖2 陰影部分A+B 的面積：陰影部分B 的面積為0.08 m2，陰影部分A 的面積約為0.11 m2。出料口有效出料面積為0.08+0.11=0.19 m2。

圖2 改進前出料口有效出料面積

因此，出料口最大煙絲通過量設計值為：0.83 m/s×0.19 m2≈0.16 m3/s。

1 臺貯絲柜對應的是1 臺SF132B 型柔性煙絲風送配絲機，1 臺配絲機連接6 臺ZJ19 卷接機組。按8000 支煙/min 的生產能力，煙絲含量0.63 g/支計算：8000×0.63×6/1000/60=0.504 kg/s。按120 kg/m3容重計算，煙絲通過量需求為：0.504/120=0.004 2 m3/s。

0.16 m3/s＞0.004 2 m3/s，所以出料口最大煙絲通過量設計值滿足配絲機煙絲需求值。

理論上，如果貯絲柜出料到下級皮帶輸送機上的煙絲量都剛好滿足配絲機煙絲需求值，則不會堵料。但從實際情況來看，即使貯絲柜底帶電機頻率設置足夠小，由于貯絲柜內煙絲堆積厚度1.2 m，受貯柜側壁摩擦力、煙絲自身重力等多種因素影響，偶爾也存在貯絲柜兩側壁附近煙絲成堆落入下級皮帶輸送機上的情況，如果下落量超過了出料口有效出料量，就造成堵料。這是不可避免的偶發性堵料，非設備設計缺陷造成。每次堵料后，由于貯絲柜出料口為封閉空間，需維修工拆開貯絲柜出料口前擋板，才能進行疏通。統計2020 年3～5 月，共發生了6 次堵料，從發生堵料到恢復生產所用時間及堵料量統計見表1。

表1 貯絲柜堵料量及疏通時間

3 改進方法

3.1 改進思路

由于是非設備設計缺陷造成的偶發性堵料，無法從堵料原因著手解決堵料問題。但是可以通過設備改進減少堵料的可能性，即使堵料，能達到快速疏通，不影響正常生產的目的。改進翻板門的機械結構，增大出料口有效出料空間。通過氣缸的動作，使翻板門既能完成翻轉運動，又能完成上下提升運動。翻板門提升高度可調節，出料空間為密閉與可開放交互，既能在密閉狀態時滿足正常進出料生產，也能在打開狀態時進行堵料疏通。

3.2 翻板門安裝位置的調整

翻板門安裝在出料口靠貯絲柜底帶側斜下方墻板上。貯絲柜出料時，翻板門將出料口切分為了兩部分，降低了有效出料空間，考慮將翻板門安裝位置改到出料口前擋板側（圖3～圖4）。出料口前擋板側無其他元器件，安裝垂直高度不受限制，可以根據翻板門長度需要任意調節。

圖3 翻板門改進前

圖4 翻板門改進后

3.3 翻板門橫梁、提升板的設計

翻板門安裝位置調整后，增大了出料口的有效出料空間，降低了堵料風險。但是出料口是密閉空間，一旦發生堵料，疏通時間長的問題并未解決。因此，將圖3 中的出料口前擋板拆除，設計合適尺寸的翻板門，出料時，翻板門打開，翻板門替代出料口前擋板（圖5）。增加堵料檢測光電開關，檢測到堵料后，安裝在橫梁上的提升氣缸動作，將翻板門隨著提升板垂直向上提升，貯絲柜出料口處于全開放狀態，便于人工疏通。提升板在滑槽中上下運動，軌跡呈直線；翻板門是活動的，不在滑槽內運動。

圖5 翻板門橫梁、提升板的設計

4 應用效果

4.1 改進前后對比（圖6、圖7）

圖6 出料口改進前

圖7 出料口改進后

4.2 數據分析

由改進前后堵料及疏通時間統計的對比可見，翻板門改進后，由改造前平均每月2 次堵料到改進后半年僅發現過一次堵料，每次因堵料造成生產中斷時間由改進前的1.5 h 縮短至改進后的不足5 min（表2、表3）。

表2 改進前堵料及疏通時間統計min

表3 改進后堵料及疏通時間統計 min

5 結論

通過對貯絲柜翻板門安裝位置及結構的改進，增大了出料口的有效出料空間，降低了堵料可能性。通過提升氣缸的運動，翻板門能完成上下提升運動，實現出料空間密閉與開放交互，既能在密閉狀態時滿足正常進出料生產，也能在打開狀態時進行堵料疏通。打開狀態時，還便于對貯絲柜出料口設備的日常維護保養。改進前后統計結果表明：改進前平均每月2 次堵料，改進后平均每月0.17 次堵料；每次因堵料造成生產中斷時間由改進前的1.5 h 縮短至改進后的不足5 min，有效提升了生產效率。