24 h 熔化，间歇式生产的全电玻璃熔炉人工操作取料口的优化设计
发布日期： 2020-08-14 11:06:26 阅读量（1232） 作者：24 h 熔化，间歇式生产的全电玻璃熔炉人工操作取料口的优化设计
目前，在全电钠钙玻璃电熔炉中，一般采用人工取料，人工吹制为主要生产模式，人工取料的电熔炉取料口的设计结构是否合理，直接关系到工人操作的工作效率和舒适性。
连续熔化连续生产的电熔炉，玻璃液面比较稳定，工人的取料操作姿势比较固定，所以取料口结构设计只需要满足一个取料高度就可以，然而连续熔化间歇取料的电熔炉玻璃液面波动较大，每班组开始生产至生产结束，液位差可以达到 300 mm 左右，所以取料口如果按照连续取料进行设计到每个班组生产后期，由于液位的下降使操作工人的操作难度加大，直接影响工作效率。所以将连续熔化间歇取料的取料口进行优化设计并实验，最终目的是无论在最高液位还是最低液位取料时都可以舒适地取料操作。
1 收集和整理操作工人在取料操作时最舒适的动作，并绘制模型
1.1 模拟实验条件
(1) 选定4个至少工作年限在6 年以上、从事人工吹制玻璃器皿的操作工人。
(2) 身高在165 ～ 175 cm 之间。
(3) 以吹制大泡的工种作为操作项目(因为小泡和粘底等工作的挑料难度小，大泡的动作难度大，操作动作幅度大)。
(4) 按生产大件产品的大泡直径150 ～ 180mm 模拟。
(5) 吹杆长度按 1500mm 模拟。
1.2 模拟实验过程
在满足以上条件的情况下，用摄像机将工人操作动作进行影像记录，并利用计算机软件将动作进行分解和模拟，将取料动作分为进、沾、转、出4个步骤，并绘制模型图纸，如图1所示。
图1取料动作步骤
1.3模拟实验结果
(1)同一取料口，身高 1.65 ～ 1.75 m 之间的操作人员的取料姿势是相同的，吹杆与玻璃液面的夹角都在± 3°范围之内。操作人员站立的位置距离电炉最外层保温的尺寸在400～500 mm 之间(身材略矮的人员离炉体最外层保温的距离更近些)。
(2) 取料口下沿距人员操作地面的高度为 600 ～ 650 mm 之间。
(3) 进的动作: 是指操作人员将带小泡的挑料杆伸到取料口内，吹杆与玻璃液面的夹角50°± 3°。
(4) 沾的动作: 是指操作人员将吹杆向下将整个小泡伸到玻璃液面下。间歇式炉玻璃液面的高度差在250 ～ 300 mm 之间，最高液位取料时吹杆与玻璃液面的夹角 40°± 3°，最低液位取料时吹杆与玻璃液面的夹角 55°± 3°。
(5) 转的动作: 是指操作人员将完全侵入到玻璃液的小泡，转动吹杆将小泡均匀沾上满足吹制大泡的液，此时的吹杆与玻璃液面的夹角是随着转杆动作而变化的。
(6) 出的动作: 指操作人员将沾好料的小泡，缓慢从取料口内取出。最高液位最低液面的此动作是相同的，吹杆与玻璃液面的夹角 25°± 3°。
2、将已经完成的4个模型应用到间歇式电熔炉最高液位与最低液位的取料操作，并根据模拟实验结果进行总结
(1) 将模拟出的4个动作应用到传统间歇式电熔炉取料口设计中，见图 2。
图 2 模拟动作在的间歇式电熔炉中的应用
由图 2 可以看出: 传统的取料口设计不足以满足间歇式电炉的取料操作。
A 图中标注为1的引线，所指部位的保温与取料操作产生干涉，且遮挡工人操作的视线。
B 图中标注为 2 的引线，所指的部位是取料口向炉内倾斜，取料时流到取料口砖上的料丝会向炉内倒留，对料质有二次污染。
C 图中标注为 3 的引线，所指的部位是取料池的隔断对取料操作有干涉，操作时大泡容易碰墙，工人会因为躲避对面的隔断，使正常取料动作产生变形，造成需要抬高手加大取料难度。
D 最低液位时取料操作困难。
(2) 根据以上模拟结果，优化取料口的设计结构，使其更加适合间歇取料操作(见图3取料口结构改进) 。
图 3 取料口结构改进
A 图中标注为 1 的引线，此取料口优化设计为喇叭口，可以有效地防止料丝回流到炉内，满足最低液面角度最大的操作耐火材料不会干涉操作。
B 图中标注为 2 的引线，此部分优化设计为整个取料口向炉内倾斜，既保证取料上部的耐火材料不会干涉取料操作，又可以使工人操作视线好，还可以有效减小取料池空间尺寸，降低散热和降低能耗。
C 图中标注为 3 的引线，此部分优化设计为取料池空间盖板倾斜设计，在不影响取料操作的情况下，有效减小取料池空间内部尺寸，降低能耗、减少热量损失。
D 图中标注为 4 的引线，此部分优化设计为扩大取料池内部的宽度，取料操作不干涉。
(3) 取料口优化设计后的实际操作验证
A 将优化的取料口设计，应用到24h连续出料 3 t，16 h 取料的间歇取料的电熔炉上，此电熔炉取料池最高液位与最低液位的高度差是280mm，产品种类为钠钙玻璃灯饰杂件。
B 用摄像机将工人在最高液位和最低液位的取料操作动作进行影像记录，利用计算机软件将动作进行分解和模拟，并且还按进、沾、转、出4个动作绘制真实操作模型。
C 将真实操作模型与原来已经整理好的操作工人在取料操作时最舒适的 4 个动作进行对比，结果真实操作模型的 4 个动作与舒适模型动作完全符合，并且满足最高液位与最低液位的取料操作。
通过验证，证明新的取料口设计是合理的，见图 4 所示。
图 4 真实操作模型与工人取料操作动作对比
3 结语
连续熔化间歇式取料电熔炉符合现在市场需求，市场前景很好。但由于取料池液面波动大，在许多设计细节上与 24 h 连续取料的电熔炉不同。优化后的取料口适合间歇取料操作，可以提高工人操作的舒适性和工作效率，更加符合人体工程学。
作者：秦 诚，赵丽丽
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