火炸药用螺旋喂料机改进设计研究

何净

摘 要：螺旋喂料机在许多领域都有着非常广泛的应用，喂料精度能够达到0.5%。不过从目前来看，受本身工艺安全性的影响，螺旋喂料机在火炸药领域的应用严重受限。对此，本文就多种螺旋喂料机提出了有效的改进设计，在提升其本质安全的同时，使得螺旋喂料机可以被应用到危险物料的生产加工，促进其生产效率的提高。本文以失重式螺旋喂料机为例，对其在火炸药领域应用的技术缺陷进行了分析，并提出了相应的改进设计。

关键词：火炸药；螺旋喂料机；改进

1 引言

螺旋喂料机包括了称重料斗、进料闸门、出料装置、搅拌器以及计量控制装置等，可以分为单螺旋和双螺旋两种类型，后者凭借着更高的喂料精度得到了更加广泛的应用。而在现代工业生产中，散装物料输送系统中比较常见的是兼具计量功能的失重式螺旋喂料机，可以在计量物料输送量的同时，实现给料速率的连续调节，在相对成熟的技术支撑下，这种设备几乎不需要进行维护，加料精度最高是甚至可以达到0.1%。不过，在火炸药等易燃易爆物料的处理中，考虑粉末可能进入设备转轴缝隙导致摩擦爆炸，螺旋喂料机在应用方面受到了较大的限制。

2 技术缺陷

在火炸药等易燃易爆物料的处理中，失重式螺旋喂料机的技术缺陷主要体现在两个方面：一方面，炸药粉末可能进入轴承缝隙和螺杆安装槽中，引发摩擦爆炸。通常情况下，螺旋喂料机的螺杆与传动箱采用的是间隙配合的连接方式，不仅螺杆的安装拆卸简单，而且当机筒内充满物料后，螺杆会浮起，其本身具备的径向与周向的自由度可以有效避免卡料或者积料的情况。将螺旋喂料机应用到火炸药的生产加工中，最大的问题就是炸药粉末可能进入轴承缝隙和螺杆安装槽中，埋下巨大的安全隐患。以硫酸铵粉代替炸药进行螺旋加料试验，发现轴承缝隙和螺杆安装槽缝隙都被硫酸铵粉包裹，如果换成火炸药，极有可能会因为摩擦作用引发爆炸；另一方面，螺杆本身在运行过程中可能出现扰动或者形变，继而与机筒发生摩擦碰撞。现阶段，在火炸药领域应用的失重式螺旋喂料机采用的全部都是悬臂支承、间隙配合，在运行过程中容易出现螺杆扰动问题，尤其在加料刚刚开始时，由于缺乏物料支承，螺杆前端可能会直接搭接在机筒上。而应用于特殊场合的孔心螺杆或者弹簧螺杆由于本身刚度不足，受物料挤压可能会出现变形问题[1]。

3 改进设计

从提升工艺安全性的角度，需要对失重式螺旋喂料机进行必要的改进设计。

3.1改进连接方式

传统螺旋喂料机采用的间隙配合虽然具备一定的优点，但是火炸药粉末可能会进入到配合间隙中，受持续摩擦作用的影响，同时螺杆本身在径向摆动过程中存在与机筒内壁的碰撞问题，容易造成螺杆扰动或者变形，引发安全问题。作为一种发展时间长、技术成熟、维护方便的设备，螺旋喂料机应用效率受其本身称重部分的影响，想要保证螺旋喂料机设计合理、加工精度高同时在一定范围内得到灵活应用，需要避免频繁的螺杆安装和拆卸。因此，可以通过改进连接方式来解决火炸药粉尘进入螺杆安装间隙的问题。具体来讲，就是将螺杆和减速箱的连接方式从间隙配合改成紧密配合，在安装调试完成后，可以针对连接部分做好焊接處理，以焊锡封堵缝隙。如果螺旋喂料机主要应用与火炸药阶段性试验，则可以实验完成后，针对设备整体进行溶剂处理、水处理；如果螺旋喂料机用于火炸药生产制造环节，应该定期针对螺杆进行大修，始终保证其运行良好。

3.2提高螺杆刚度

针对螺杆刚度不足导致的形变问题，可以采用刚度较大的不锈钢等材料制作螺杆，然后在表面进行镀铜处理。常规螺旋喂料机采用的间隙配合保证了螺杆在径向和周向上的自由浮动，有效避免了卡料和积料的问题，如果将之改成紧密配合，则会对螺杆的自由浮动形成限制，若螺杆本身刚度不足，在物料的挤压作用下，容易与机筒内壁产生碰撞。在保证设备正常运行的基础上，螺杆与机筒之间的间隙在1mm左右，螺杆稍微形变就会碰撞，而如果提升螺杆的刚度，则在现有机械加工精度的支撑下，能够完全避免螺杆与机筒的碰撞[2]。

3.3分离减速箱与进料口

螺旋喂料机的螺杆是由减速箱输出转矩带动旋转，在减速箱和螺杆之间有轴承存在，从提升工艺安全性的角度，可以将减速箱和进料口分离，分别设置在机筒两侧，从而避免火炸药与轴承的直接接触。改进前后的螺旋喂料机结构如图1和图2所示。将减速箱与进料口分离后，可以有效避免火炸药粉尘进入轴承缝隙和螺杆与减速箱连接缝隙，保证生产安全。

3.4配置双支承螺杆

螺旋喂料机也可以称为螺旋挤出机或者开口挤出机，考虑模具安装问题，采用的多是单支承悬臂结构。事实上，无论是理论分析还是仿真实验，悬臂支承对于螺旋喂料机的性能和精度都没有很大影响，并不是必须采用这种设计。因此，在火炸药领域中，螺旋喂料机可以采用双支承螺杆，配合中间进料出料的方式，可以在增强螺杆刚度的同时，有效减少螺杆与机筒内壁的摩擦问题[3]。

4 结语

火炸药制造属于化工类国防基础行业，对于国防安全意义重大。但是从目前来看，我国的火炸药制造工艺不仅远远落后于发达国家，在国内化工制造业中甚至没有能够达到平均水平。分析原因，主要是其本身市场参与度较低，对于民用技术采用的多是生搬硬套的方式，没有能够根据实际需求对技术进行改进和创新。针对螺旋喂料机在火炸药领域应用的技术缺陷，可以对设备进行改进设计，以保证工艺安全，提升火炸药工业的生产效率。

参考文献：

[1]张西良，王辉，石云飞，等.颗粒尺寸对螺旋加料机定量加料性能的影响[J].农业工程学报，2014，30（5）：19-27.

[2]王林.螺旋加料衬套在SJPL-Z60×25拉丝机组上的工程应用及改进设计[D].华东理工大学m，2017.

[3]王夫华.烘干破碎系统螺旋锁风喂料机的改进[J].水泥工程，2014，（3）：56.