段玉新， 张立秋， 宋敏

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110141)

螺旋刮料装置结构改进

段玉新， 张立秋， 宋敏

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110141)

烧结工程和水泥技术领域用回转类设备中筒体内壁易粘料，不容易清理。现有刮料装置自带驱动及减速装置，结构复杂，刮料效果不理想。改进后的螺旋刮料装置采用无动力驱动。其结构简单，不易粘料；节省能源；清理和维护方便；性能可靠。

筒体； 无动力驱动； 螺旋刮料

0 引言

烧结工程和水泥技术领域用回转类设备一般都存在筒内物料粘结问题，不及时清理，会愈来愈厚。不仅影响生产率和混合效果，而且加重设备运行负荷[1]。长时间这样粘结固实，清理难度大。粘结严重时，会导致相应零部件损坏，甚至造成停机事故。

现有螺旋刮刀装置采用电机驱动贯穿于筒体长度方向的转动轴，带动其上的螺旋刮刀旋转，工作时与筒体反向回转，刮去多余粘料(见图1)。该螺旋刮刀装置结构复杂，外形庞大，转轴强度、刚度很难满足工作需要，在实际的使用过程中，刮刀本身易粘料，且不容易清理，时间稍长则起不到刮料的作用。

图1 现有螺旋刮料装置简图

针对现有刮料装置使用情况做了部分调查，表1中统计了2005—2010年中国有色(沈阳)冶金机械有限公司(以下简称：沈冶)制造的混合机(烧结工程用回转类设备之一)用户使用现有螺旋刮料装置情况。用户对现有螺旋刮料装置的反映均为刮刀本身易粘料，且结构复杂，外形庞大，不容易清理，时间稍长则起不到刮料的作用。改进后的螺旋刮料装置则能够克服上述缺点。

表1 2005—2010年混合机用螺旋刮料装置使用情况统计表

1 螺旋刮料装置结构改进设计

1.1 改进设计的指导思想

改进的螺旋刮料装置针对上述问题，弥补现有技术的不足，缓解烧结工程和水泥技术领域用回转类设备在实际的生产中，由于筒内物料粘结而产生的加重运行负荷、影响生产率和混合效果的问题。

1.2 改进后螺旋刮料装置结构介绍

改进后螺旋刮料装置主要由箱形横梁和至少一个单体螺旋刮料装置组成。贯穿筒体长度的箱形横梁的两端，分别采用螺栓联接固定在回转类设备的给、排料端支架上，每个单体螺旋刮料装置通过其上的固定臂与箱形横梁侧面的悬臂支板采用螺栓把合。每个单体螺旋刮料装置由固定臂、第一转轴、摆动臂、第二转轴、深沟球轴承、轴承套、螺旋钢板、刮刀片等件构成。刮刀片和筒体内壁之间的距离等于设计料衬厚度(见图2)。工作时，设备筒体旋转，筒体内壁粘结的物料超出设计料衬厚度时，则与每个单体螺旋刮刀装置产生磨擦，带动刮刀旋转，此时凭借刮刀装置本身的螺旋运动，去除筒体内壁多余粘料。当筒体内壁粘结的物料严重超出设计料衬厚度时，则与每个单体螺旋刮刀装置产生碰撞，使每个单体螺旋刮刀装置以第一转轴为中心轴，通过摆动臂不停的摆动。此时凭借刮刀自身重力摆回初使位置，产生惯性力与粘料碰撞，甩掉刮刀装置本身结构上粘料，同时撞击筒体内壁上的粘料，产生振动，使粘料与筒体内壁脱离。

图2 改进后螺旋刮料装置简图

2 改进后螺旋刮料装置有益效果

改进后的螺旋刮料装置应用在烧结工程用圆筒混合机上或水泥工业回转窑类设备上，有益效果体现在其结构简单，灵活，不易粘料；实现无动力驱动，节省能源；使用、清理和维护方便；性能可靠四个方面。

2.1 不易粘料

2.1.1 结构方面

现有螺旋刮料装置是在贯穿于筒体长度(至少12 m)方向的一根转动轴(外径为351 mm)上，布设螺旋钢板及刮刀片，形成一根外径达700 mm的螺旋刮刀轴。在导程一定的情况下，此种结构螺旋线长，螺旋钢板及刮刀片上粘结的物料不易脱落，时间稍长则粘结固实在转动轴上。而改进后的螺旋刮料结构，一方面在贯穿于筒体长度(至少12 m)方向的横梁上设置至少五段2 m长的单体螺旋刮料装置，即将沿筒体方向的一段螺旋线(至少10 m长)分成至少五段(2 m长)螺旋线，且每段螺旋线可自行运动，互不干涉，有利于螺旋钢板及刮刀片上粘结的部分物料自行脱落；另一方面此结构重量轻且允许刀体绕第一转轴摆动(见图3)，借助筒体内壁上粘结的物料与刮刀片产生的碰撞，将单体螺旋刮刀装置顶起，刀体随设备筒体的转动而不停的摆动，使螺旋钢板及刮刀片上粘结的部分物料被甩落。

图3 单体螺旋刮料装置局部放大图

2.1.2 使用效果方面

现有螺旋刮料装置使用15天后，粘结料层厚为螺旋钢板及刮刀片总高度的50%；使用30天后，粘结料层厚为螺旋钢板及刮刀片总高度的90%，不进行清理，已不能正常工作。此新型结构在使用15天后，粘结料层厚为螺旋钢板及刮刀片总高度的30%，使用30天后，粘结料层厚为螺旋钢板及刮刀片总高度的50%，使用60天后，粘结料层厚仍为螺旋钢板及刮刀片总高度的50%，没有增加，使用效果良好。

2.2 节省能源

现有螺旋刮料装置选用22 kW电动机，按连续工作30天计算，消耗电量为15840°。改进后螺旋刮料装置取消了电机驱动，通过筒体旋转与其产生的摩擦力及自身重力，带动刮刀旋转工作，实现了无动力驱动，大大节省了能源，为用户赢得可观的经济效益。

2.3 清理和维护方便

现有螺旋刮料装置采用一根外径700 mm，长度至少15 m的螺旋刮刀轴，外形庞大。在实际的使用过程中，粘料后，清理一次，整台设备停机两天，需十人两天全日制清理，浪费了大量的人力物力。另由于是生产线作业，不允许经常停机检修，如整体制作备件，由于外形庞大，结构复杂，加工制造难度大，则需要大量积压资金。改进后螺旋刮料装置分设至少五个相同结构的螺旋刮料装置，每个螺旋刮刀装置采用一根外径450 mm，长度2 m，安装多个刮刀片的螺旋刮刀转轴，即第二根转轴。第二根转轴通过摆动臂与第一转轴连接，第一转轴两端分别布置固定臂，固定臂通过螺栓与横梁把合。(见图3、图4)。该结构外形小，结构相对简单，加工制造难度相对较小，可通用，制作备件费用小，更换时，只需拆卸螺栓、螺母即可更换，更换一个，至多只需10min，因此设备停机时间短。更换下来的单体螺旋刮料装置经过清理后，可循环利用。

图4 刮刀片结构示意图

2.4 性能可靠

改进后的螺旋刮料装置采用简单的箱形横梁悬挂结构，具有足够的强度和刚度。箱形横梁悬挂结构主体采用20 mm厚钢板焊接而成，经过有限元分析计算，此箱形横梁结构的应力值为2.3 MPa，横梁挠度为5.1 mm，满足许用应力[σ]=4 MPa, 许用挠度为6.3 mm的要求，即具有足够的强度和刚度[2]。

3 结论

在螺旋刮料装置改进设计的过程中，针对现有螺旋刮料装置易粘料，结构复杂，外形庞大，不容易清理等问题，采用改进后的分段、单体刮料装置清除粘料效果好，维修、拆卸方便。避免了筒内物料粘结而产生的加重运行负荷、影响生产率和混匀效果的问题。

同时，在此刮料装置设计过程中，取消现有螺旋刮刀装置中的电动机驱动，通过筒体旋转与其产生的摩擦力及自身重力，带动刮刀旋转工作，实现了无动力驱动，大大节省了能源，可为设备制造厂降低生产制造成本，为用户节省大量能源及现场维护成本。

[1] 汪用澎，张信.大型烧结设备[M].北京：机械工业出版社，1997:19-22.

[2] 张秉荣，章剑青.工程力学[M]北京：机械工业出版社，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，辽宁朝阳人，工程师，大学本科，主要从事烧结机、混合机、干燥机、回转窑、冷却机、球磨机等冶金矿山设备的设计工作，现任中国有色(沈阳)冶金机械有限公司副主管工程师。

张立秋(1982-)，男，吉林松原人，工程师，大学本科，主要从事烧结机、混合机、干燥机、回转窑、冷却机、球磨机等冶金矿山设备的设计工作，现任中国有色(沈阳)冶金机械有限公司矿山设备设计研究所所长。

TF32

B

1003-8884(2014)05-0032-03

宋敏(1978-)，女，辽宁营口人，高级工程师，大学本科，主要从事机械设计及研发工作。