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关于封箱机的研究总结

发布时间:2013年05月30日   【字体: 】   文章来源:本站原创

封箱机设备采用即贴胶带封纸箱封口,经济快速、容易调整,可一次完成上、下封箱动作,也可以采用印字胶带,更可提高产品形象,是自动化包装企业的首选。封箱机的关键部件是驱动电机。电机功率越大越好。封箱机的特点:轻巧耐用,操作简单;侧面皮带驱动,适用较窄纸箱;上下皮带驱动。适用于较高纸箱;

  对于封箱机设备我们也许只了解这么多,我们有没有考虑别发方面呢?下文笔者和大家一起研究一下封箱机的性能和技术的发展。

  1 封箱机的高效节能研究

  封箱机设备是系统的核心耗能部件,提高系统效率的最直接有效手段是提高封箱机设备的效率,它将带来系统能耗的显著降低。同时这样还能避免仅在系统上采取措施(如一味加大换热器面积等)所造成的材料消耗的大量增加。近年来,随着世界上能源紧缺形势的日益严重,各个国家越来越重视节能工作、对耗能产品的效率提出了越来越高的要求。由于各种损失诸如摩擦、泄漏、有害传热、电机损失、流动阻力、噪声振动等的存在,封箱机工作时实际效率远低于理论效率。因此,从理论上讲,任何能够降低任意一种损失的措施都能够提高封箱机的效率。这一客观事实导致了对封箱机的节能研究范围广、方向宽,研究课题与研究成果多种多样。

  相对于冰箱封箱机行业,国内空调封箱机的节能研究还显得波澜不惊、多年来封箱机的效率没有质的变化,较大的市场需求使得大多数的空调封箱机企业将精力集中在扩大产能上。随着国家对空调器能效水平要求的进一步提高以及我国空调器出口各种隐患的逐步呈现,国内空调封箱机企业的这种短视将无法适应节能形势发展的要求,也使企业的后续发展乏力。

  2封箱机设备的噪音与振动研究

  目前,噪声已被视为严重污染之一。作为家用设备的动力源和心脏,封箱机的噪声问题,以成为衡量其综合性能的一个重要指标。实际上对于一台封箱机来讲,大部分噪声都是由于壳体被某些噪声源激发所产生的(例如被弹簧、剂压力脉动、排气管、润滑油量等激发)。但封箱机的噪声源和传递途径复杂多样,这就给封箱机的消声降噪带来了很大困难。

  关于封箱机设备的噪声、振动,各国学者已经进行了大量且长期的研究。这里将这方面的主要研究工作成果概括如下:

  封箱机设备的主要噪声源由进、排气辐射的空气动力噪声、机械运动部件产生的机械噪声和驱动电机噪声三部分组成:

  2.1 空气动力噪声

  封箱机设备的进气噪声是由于气流在进气管内的压力脉动而产生的。进气噪声的基频与进气管里的气体脉动频率相同,与封箱机的转速有关。封箱机的排气噪声是由于气流在排气管内产生压力脉动所致。排气噪声比进气噪声弱,所以,封箱机的空气动力性噪声一般以进气噪声为主。

  2.2 机械噪声

  封箱机设备的机械性噪声,一般包括构件的撞击、摩擦、活塞的振动、气阀的冲击噪声等,这些噪声带有随机性,呈宽频带特性。

  2.3 电磁噪声

  封箱机设备的电磁噪声是由电动机产生的。电机噪声与空气动力性噪声和机械性噪声相比是较弱的。封箱机噪声源中进、排气空气动力性噪声最强,其次为机械性噪声和电磁噪声。通过深入研究,可以进一步认为封箱机噪声主要来自壳体振动(系由弹簧、介质压力脉动和吸、排气管以及润滑油激励产生)并向周围空气介质传播而形成噪声。围绕降低封箱机辐射噪声,众多文献(略)提出了一系列的降噪减振措施和方案:

  ①增加壳体结构整体刚性以提高共振频率且降低振动幅值;

  ②避免壳体曲率的突变,对于曲面而言,固有频率与曲率半径成反比,因此壳体形状应采用最小的曲率半径;

  ③将悬挂弹簧支承移至具有较高刚性的位置;

  ④壳体应采用尽可能少的平面;弯曲应力与膜应力的耦合(只出现在曲面上)会使壳体本身具有较大的刚性,因此封箱机壳体应尽可能少地采用平面结构;

  ⑤避免排气管路和冷凝器的激励,优化排气气流脉动,采用在排气管路中引入附加容积的方法来消除压力脉动谱中的高阶谐波量;

  ⑥采用非对称的壳体形状;具有对称结构意味着具有三维主轴,沿主轴应力最大且阻力最小。因此具有不对称封箱机壳体结构意味着能够大大减小沿某一主轴方向作用力同时出现的几率;

  ⑦设置进、排气消声器,封闭式封箱机中的消声器一般为抗性消声器,它利用管道截面变化、共振腔引起声阻抗改变来反射或消耗声能,或利用声程差使声波相位相差180度来抵消消声器内的噪声。在封箱机壳体外侧封闭联通一个Helmholtz共鸣器,即:由Helmholtz共鸣器的腔室通过孔颈与封箱机壳体内部空腔相连成,以降低封箱机腔内受激声学模态的幅值。实验结果表明:将共鸣器共振频率调制到实际封箱机空腔的最大受激振动模式上,会大幅降低共振峰值和导致响应频谱的显著改变。但是这样会影响封箱机外观和在冰箱中的布置,其研究结果尚未应用于产品中。

  剩余润滑油量和电机端线圈绕组也会导致同种型号成批封箱机声级之间存在差异(偏离声级平均值)。通过改变壳体外部支承来增加扭转刚度,且减小振动面;噪声研究的复杂性要求研究者具有较强的理论素质、要求企业具有较好的技术基础、并且需要较大的投资和较长的时间。这方面是国内封箱机设备企业的薄弱环节之一,目前基本上处于定性的实验研究阶段,伴随着很大的随意性和偶然性。

  3 新剂的应用

  基于环保要求的新剂的应用也是封箱机设备行业的一个热点问题,随着用于冰箱产品的R22剂替代工作的结束,新剂封箱机的研究近年来主要集中在空调行业。除了目前已比较成熟的R410A、R407C方面的研究外,近年来最大的热点问题是二氧化碳封箱机的研究。本文仅对这方面的问题作一介绍。

  目前关于CO2的研究和应用主要集中于三个方面:一方面是最急需替代剂的应用场合,如汽车空调,由于剂排放量大,对环境的危害也大,必须尽早采用对环境无危害的剂;另一方面是考虑到CO2循环的特点,最利于采用这种循环的应用场合,如热泵热水器则是考虑到CO2在超临界条件下放热存在一个相当大的温度滑移有利于将热水加热到一个更高的温度的特点而倍受关注;再一方面是考虑到CO2的热物理性质和迁移性质特点,采用CO2作为剂,如考虑到CO2良好的低温流动性能和换热特性,采用它作为复叠循环低温级剂。

  封箱机设备作为跨临界二氧化碳空调系统效率及可靠性影响最大的部件,应当充分结合二氧化碳超临界循环具体特点重新进行设计。CO2和氨一样,其绝热指数K 值较高,达1.30,这可能会使封箱机排气温度偏高,但由于CO2需要的封箱机的压比小,因此不需要对封箱机本身进行冷却。正因为绝热指数高,压比小,可减小封箱机余隙容积的再膨胀损失,使封箱机容积效率较高。经过实验和理论研究,Jurgen SUB和Horst Kruse发现,往复式封箱机有良好的油膜滑动密封,成为CO2系统的首选。BOCK对其二氧化碳封箱机排气阀进行了改进,排气改良后的二氧化碳封箱机效率提高了7%。

  由于二氧化碳系统压力远远大于传统的压临界循环系统,封箱机设备的轴封设计要求比原有封箱机高得多,封箱机的轴封泄漏在一段时间内仍将是目前阻碍其实用化的主要原因。