电磁热理条机结构设计与试验

戴惠亮 叶永兴 程梅 曹建波

摘要：针对目前国内电热式理奈机存在的能耗高、温度响应速度不快和加热不均匀等问题，对现有加热方式进行了研究，提出了一种采用电磁加热技术的新型茶叶理条机，改变传统气、电加热形式。介绍了电磁热理条机的操作与保养，给出了电磁热理条机改进试验进展及成果。结果表明：电磁热方式加热，装机整洁，升温快，电磁热方式装机功率小，能源利用率高，并且温度到后，不会有余温加热，温度稳定。且电磁热理条机使用寿命长，线圈不加热，相比电热管，不容易损坏，相对于电热管加热，锅槽的均匀性也有所提高。

关键词：电磁加热;温度稳定;均匀性

中图分类号：TS272

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）14-0203-02

1 引言

节约能源牛产是如今各机械行业的目标，柴、煤方式已经逐步退出舞台，气、电为主要能源供给方式。其中气能源方式局限性较大，很多地域都不能普及运用，尤其是大量设备使用燃气式设备，就必须要建设气站，投资大，并且存在一定的危险性。其次电能源方式应用比较广泛，但是能耗偏高。所以，市场需要一种成熟可靠的技术来代替传统茶机能源方式（传统方式为柴、煤、气、电），改善与提高茶机行业的经济效益，而电磁热理条机就是针对这种需求而进行创新设计的。

2 电磁热理条机机械结构设计

2.1整体结构设计

本文设计的电磁热理条机结构示意图如图l所示。

2.2工作原理

本文设计的电磁热理条机其工作原理具体如下。

（1）每一锅炒制的茶叶，各片茶叶有原始静态差别和动态差别。原始静态差别有质量、大小、形状、老嫩的差别;当茶叶在锅中运动时，各片茶叶的动态差别有在锅内所处位置不同，迎风面不同，条叶之间有无碰撞，失水速度不同等差别。无论锅速度大于茶叶速度，还是茶叶速度大于锅速度都会发生茶叶与锅壁的碰撞，特别是锅突然反向运动时，茶叶与锅壁碰撞的概率最大。当茶叶受到锅壁碰撞后，就按自身惯性运动规律运动，直至再次碰撞。由于每片茶叶的原始静态、动态差别，使得锅在往复振动中不断与茶叶发生碰撞，这样的效果是全部茶叶在锅内不停地往复碰撞。半圆柱锅使茶叶与锅的水平碰撞，产生向上抛力。茶叶在上抛下落过程中，又沿锅面滑动、翻转。

（2）为了加大挤压力，往往采用加压棒及茶叶并锅理条等措施。加压棒由木棍外包布料或塑料管内装砂子构成，其基本要求是有一定重量、表面柔软。茶叶往复碰撞、翻转，沿锅面滑动产生摩擦，茶叶相互之间挤压、摩擦，加压棒对茶叶挤压、摩擦。在以上因素共同作用下茶叶干燥、成条、磨光。取向再杂乱的一把茶叶投入锅槽后，叶片自动转向最稳定的取向——叶片主脉方向与往复运动方向垂直。所以经往复振动理条后，茶叶都以叶片主脉为轴心，产生收紧、卷曲。因为原始差异，使得部分叶片碰撞较重，部分叶片碰撞较轻。同一锅理条的茶叶应尽量大小一致。这样才能保证碰撞力均匀，成条均匀，碎茶少。

2.3控制电路设计

针对本文设计的电磁热理条机，设计的控制电路如图2所示。

3 电磁热理条机操作与保养

3.1 电磁热理条机的操作

（1）电磁热理条机空转后运行正常，即可启动电热管按钮，进行加热，同时调整振动频率，作慢速运转。当锅体温度达到80～100℃时，将锅运行速度调快，将含水率为35%～40%待炒制茶叶均匀投入每一槽锅中，总投叶量在1.2 kg左右，每锅的投叶量应均匀。

（2）经4～5 min，在制叶含水率降至20%左右，条索紧直峰毫显露、香气外溢时，即停机提起锅柄，使茶叶迅速排出锅外。

（3）经过摊凉并锅再次投入锅槽中做形，一般要做三次，每次下来要摊凉，以使失水均衡，至于温度一般要“先高后低”，主要还应根据各地制茶实际情况“看茶做茶”。

（4）使用本文设计的理条机时，请认真掌握锅体温度变化，防止产生色泽变黄、变暗或产生焦火味等其他影响茶叶品质的现象出现。

3.2 电磁热理条机的保养

（1）使用中的保养措施。①定期清理机器;②检查电机等部件温升情况，听有无异常声响;③观察油槽的油量，及时添加润滑油，对连杆等其他运动部件要定期加润滑油（脂）;④定期检杏各紧固件是否可靠，拧紧松动的紧阎件。

（2）使用后的保养措施（每茶季结束）。①彻底清理干净;②清洗及更换润滑油（脂）;③用布或其他遮尘物盖住机器，保持存放处的干燥通风。

4 电磁热理条机改进试验进展及成果

经过2016年的初步试验，本文将电磁直接作用于锅槽底面，效果并不好，主要原因还是因为锅槽底部呈弧形，与线圈之间的距离保证不了一致，导致加热不匀，另一个原因是线圈绕法，线圈具体如何绕法才能在同样功率下，达到最好的使用效果。2017年3月.笔者与相关厂家进行沟通，确定后对锅体以及其他配套零件进行了改进，并与2017年5月进行了试验。现在本文所设计的电磁热理条机满足预期设计要求，相比传统的理条机，预热时间明显缩短。试验参数如下：同样功率下，本文设计的电磁热理条机可以达到最好的使用效果，具体温度的数据如表1所示。

5结论

本文设计的电磁热理条机使用功率为20 kW，单机使用问题不大，但是如果多台机器使用，一般都要投资单独变压器，也存在投资大的问题。电磁热能源方式与电相比具有明显的能耗低，电场热理条机预计使用功率为9 kW。另外，笔者发现传统加热方式的電磁热理条机存在的最大问题就是锅槽与锅槽之间、单个锅槽前中后之间的温差很大，最高相差可达到100℃以卜，很难实现所有锅槽的均温。而本文设计的电磁热理条机能有效克服这个问题，采用电磁加热为非接触式加热，除了降低能耗，减少噪音和灰尘，还具有升温快、便于控制锅槽温度，加热线圈不存在烧坏、更换（线圈工作温度为60～100℃）等现象，使用寿命长。因此，在满足生产工艺要求的前提下，电磁加热技术使理条机整体锅槽在同一截面温差不大于6℃。升温快，电热管升温到150℃需要20 min左右，采用电磁加热只需5min左右，空耗减少明显。功率小，并且温度到后，不会有余温加热。使用寿命长，线圈不加热，相比电热管，不容易损坏。所以电磁热技术能够为现今茶叶产业带来方便，将为茶机行业带来很人的实用价值和良好的社会效益。