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【摘 要】本文分析了烟草加工线定量计量装置产生堵料的可能原因，提出一种定量管截面为圆形的新型定量计量装置，从结构上避免因物料在定量管内摩擦阻力过大而导致堵料的现象。
【关键词】圆形截面积；定量计量装置；堵料
1.前言
在目前的烟草加工线（包括制丝线和打叶复烤线以及薄片线等）上，物料流量主要由喂料机、定量计量装置和电子皮带秤（或是带式输送机）组成的流量控制单元进行控制。控制原理为：在电控系统控制下，上游设备将物料送入定量计量装置内并使物料持续在定量计量装置内堆积在一定高度，物料在电子皮带秤输送带拉动下，经定量管后持续不断的按一定的体积被输送至下游设备。由于出料物料体积一定，物料容重（即物料质量与体积的比值）一定，通过改变电子皮带秤输送带速度即可实现对物料流量的控制。目前的定量计量装置截面积为矩形。由于矩形截面积定量计量装置自身结构形式的局限，在个别工位或一些复杂的工况下，容易产生堵料。此外，当定量计量装置过一些尺寸较大的物料（如烟片或烟草薄片等）时，易发生在定量管四角产生空料的现象。
2.分析及解决方案
2.1堵料原因分析：发生堵料的原因较多，其中一个重要的原因就是物料在定量计量装置内运动时，与定量计量装置内腔四壁均产生滑动摩擦，对于不同的物料，其产生的摩擦力也不同。当电子皮带秤（或带式输送机）输送带对物料的摩擦力（拉力）无法克服物料在定量计量装置内运动时与其内壁产生的摩擦力（阻力），就发生堵料现象。
2.2局部空料原因分析：由于矩形截面两直角边构成的空间相对狭小，当物料尺寸较大时，在定量管四角易发生局部空料。
2.3解决方案：通过以上分析可知，当物料运动时产生的阻力大于下游设备输送带作用于物料的拉力时，会发生堵料现象。如果减小物料运动时产生的摩擦阻力将有利于减少堵料现象。因为摩擦阻力与正压力、接触面摩擦系数和接触面面积成正比，在正压力、摩擦系数一定的前提下，通过减小定量计量装置内腔表面积可相应减小摩擦阻力。众所周知，在相等面积的前提下，圆周长最小；在相等周长的前提下，圆面积最大。因此，在相同定量截面积的前提下，定量计量装置截面采用圆形具有减小摩擦阻力的结构优势。同时，由于采用圆形截面，从结构上避免了形成夹角，有利于改善局部空料状况。
圆形界面定量计量装置结构形式如下图1、图2、图3所示。
图中：1—接料斗；2—圆形定量管；3—可调出料随动辊；4—料位检测器件；5—电子皮带秤或带式输送机（非定量计量装置部件）。
我们以常用规格的定量计量管进行对比来看圆形界面定量管的结构优势。假定制作圆形截面定量计量装置与矩形定量计量装置的材料一样；定量计量装置内通过的物料种类及含水率一样；下游设备输送带材质及带速一样（工艺流量相同）；物料在定量管内堆料高度一样（均按1米计算）。物料在定量管内运动所受摩擦阻力与定量管和物料接触的内腔表面积成正比。卷烟厂制丝线中，生产能力为6400kg/h（烤烟叶片）的定量计量装置的截面尺寸通常为900×250mm，与其截面积相等的圆形截面定量管内径约为Φ540mm。矩形截面定量管内腔表面积约为2.3m2，圆形截面定量管内腔表面积约为1.696m2，因此，理论上矩形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力约为圆形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力的1.356倍。生产能力为8000kg/h（混合烟丝）的定量计量装置的截面尺寸通常为1000×300mm，与其截面积相等的圆形截面定量管内径约为Φ620mm。矩形截面定量管内腔表面积约为2.6m2， 圆形截面定量管内腔表面积约为1.948m2，因此，理论上矩形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力约为圆形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力的1.335倍。生产能力为2000kg/h（梗丝）的定量计量装置的截面尺寸通常为450×200mm，与其截面积相等的圆形截面定量管内径约为Φ340mm。矩形截面定量管内腔表面积约为1.3m2， 圆形截面定量管内腔表面积约为1.068m2，因此，理论上矩形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力约為圆形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力的1.217倍。
三、结论
综上所述，由于定量管截面为圆形，在截面积相等（即生产能力相同）、计量管长度相等的前提下，物料与圆形截面定量计量装置接触表面积远小于物料与矩形截面定量计量装置接触表面积，从结构上减小了物料与定量管内壁的摩擦力，有利于减小烟草加工线上复杂工况下定量计量装置堵料的概率。此外，消除了矩形截面积定量计量装置两直角边所构成的狭小空间，从结构上避免了物料在计量管内部某一区域空料，有利于减小复杂工况下定量计量装置出料流量波动。
参考文献：
[1]《卷烟工艺》（第二版）编审委员会.卷烟工艺（第二版）.北京.北京出版社.2000.
[2] 国家烟草专卖局.卷烟工艺规范. 北京.中央文献出版社.2003.
作者简介：
刘驯，本科学历，红塔辽宁烟草有限责任公司，工程师，从事卷烟制丝生产、工艺设备管理及技术改造工作。
【关键词】圆形截面积；定量计量装置；堵料
1.前言
在目前的烟草加工线（包括制丝线和打叶复烤线以及薄片线等）上，物料流量主要由喂料机、定量计量装置和电子皮带秤（或是带式输送机）组成的流量控制单元进行控制。控制原理为：在电控系统控制下，上游设备将物料送入定量计量装置内并使物料持续在定量计量装置内堆积在一定高度，物料在电子皮带秤输送带拉动下，经定量管后持续不断的按一定的体积被输送至下游设备。由于出料物料体积一定，物料容重（即物料质量与体积的比值）一定，通过改变电子皮带秤输送带速度即可实现对物料流量的控制。目前的定量计量装置截面积为矩形。由于矩形截面积定量计量装置自身结构形式的局限，在个别工位或一些复杂的工况下，容易产生堵料。此外，当定量计量装置过一些尺寸较大的物料（如烟片或烟草薄片等）时，易发生在定量管四角产生空料的现象。
2.分析及解决方案
2.1堵料原因分析：发生堵料的原因较多，其中一个重要的原因就是物料在定量计量装置内运动时，与定量计量装置内腔四壁均产生滑动摩擦，对于不同的物料，其产生的摩擦力也不同。当电子皮带秤（或带式输送机）输送带对物料的摩擦力（拉力）无法克服物料在定量计量装置内运动时与其内壁产生的摩擦力（阻力），就发生堵料现象。
2.2局部空料原因分析：由于矩形截面两直角边构成的空间相对狭小，当物料尺寸较大时，在定量管四角易发生局部空料。
2.3解决方案：通过以上分析可知，当物料运动时产生的阻力大于下游设备输送带作用于物料的拉力时，会发生堵料现象。如果减小物料运动时产生的摩擦阻力将有利于减少堵料现象。因为摩擦阻力与正压力、接触面摩擦系数和接触面面积成正比，在正压力、摩擦系数一定的前提下，通过减小定量计量装置内腔表面积可相应减小摩擦阻力。众所周知，在相等面积的前提下，圆周长最小；在相等周长的前提下，圆面积最大。因此，在相同定量截面积的前提下，定量计量装置截面采用圆形具有减小摩擦阻力的结构优势。同时，由于采用圆形截面，从结构上避免了形成夹角，有利于改善局部空料状况。
圆形界面定量计量装置结构形式如下图1、图2、图3所示。
图中：1—接料斗；2—圆形定量管；3—可调出料随动辊；4—料位检测器件；5—电子皮带秤或带式输送机（非定量计量装置部件）。
我们以常用规格的定量计量管进行对比来看圆形界面定量管的结构优势。假定制作圆形截面定量计量装置与矩形定量计量装置的材料一样；定量计量装置内通过的物料种类及含水率一样；下游设备输送带材质及带速一样（工艺流量相同）；物料在定量管内堆料高度一样（均按1米计算）。物料在定量管内运动所受摩擦阻力与定量管和物料接触的内腔表面积成正比。卷烟厂制丝线中，生产能力为6400kg/h（烤烟叶片）的定量计量装置的截面尺寸通常为900×250mm，与其截面积相等的圆形截面定量管内径约为Φ540mm。矩形截面定量管内腔表面积约为2.3m2，圆形截面定量管内腔表面积约为1.696m2，因此，理论上矩形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力约为圆形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力的1.356倍。生产能力为8000kg/h（混合烟丝）的定量计量装置的截面尺寸通常为1000×300mm，与其截面积相等的圆形截面定量管内径约为Φ620mm。矩形截面定量管内腔表面积约为2.6m2， 圆形截面定量管内腔表面积约为1.948m2，因此，理论上矩形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力约为圆形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力的1.335倍。生产能力为2000kg/h（梗丝）的定量计量装置的截面尺寸通常为450×200mm，与其截面积相等的圆形截面定量管内径约为Φ340mm。矩形截面定量管内腔表面积约为1.3m2， 圆形截面定量管内腔表面积约为1.068m2，因此，理论上矩形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力约為圆形截面定量计量装置内物料受到的摩擦阻力的1.217倍。
三、结论
综上所述，由于定量管截面为圆形，在截面积相等（即生产能力相同）、计量管长度相等的前提下，物料与圆形截面定量计量装置接触表面积远小于物料与矩形截面定量计量装置接触表面积，从结构上减小了物料与定量管内壁的摩擦力，有利于减小烟草加工线上复杂工况下定量计量装置堵料的概率。此外，消除了矩形截面积定量计量装置两直角边所构成的狭小空间，从结构上避免了物料在计量管内部某一区域空料，有利于减小复杂工况下定量计量装置出料流量波动。
参考文献：
[1]《卷烟工艺》（第二版）编审委员会.卷烟工艺（第二版）.北京.北京出版社.2000.
[2] 国家烟草专卖局.卷烟工艺规范. 北京.中央文献出版社.2003.
作者简介：
刘驯，本科学历，红塔辽宁烟草有限责任公司，工程师，从事卷烟制丝生产、工艺设备管理及技术改造工作。