三足式敞口離心機出料裝置的設計

朱洪江

(吉林化工學院機電工程學院)

三足式敞口離心機在化工生產過程中是一種常用的設備，通常用于成品或半成品物料的脫水。一般情況下，對于疏松性質物料的脫水離心機完全能夠勝任。因為物料脫水后質地比較松散，所以過濾包很容易被取出，但在某些情況下則不然，例如某試劑廠新上馬的淀粉膠項目，其生產流程為：稀料配制→反應釜攪拌加熱→離心機脫水→干燥機烘干→粉碎機粉碎→成品包裝。其中，離心機脫水工藝就出現了取料難的問題，原因是在內腔較大而敞口較小的離心機內，從反應釜出來的淀粉膠稀料經脫水后是呈蠟狀的，質地發硬并且相互粘合為一體。對于這種情況，廠方常用的辦法是停車后手工清除，除此之外，目前并沒有更好的解決方法。

筆者對脫水工序所用的敞口離心機構造進行了仔細地觀察和認真地研究，為其設計安裝了一套機械出料裝置。該裝置能在不停車的狀態下使90%左右脫水后的淀粉膠在離心機中被高速切削而飛出，過濾包內10%左右的余料可待停車后輕松取出。

1 取料方式的設計原理

針對工藝過程中原有的取料難的問題，采用帶有一定角度的切削刀來對脫水后的蠟狀淀粉膠進行切削，憑借離心機的高速運轉可使切屑直接噴射出離心機敞口(圖1)。

圖1 切削方式示意圖

2 實現切削方式的機構運動簡圖設計

2.1 切削刀運動軌跡和機構運動簡圖

根據離心機的空間結構和場地的實際情況來看，出料裝置的機構切削刀的運動軌跡應滿足如圖2所示的軌跡要求。

圖2 切削刀運動軌跡

根據上述要求設計的出料裝置機構運動簡圖如圖3所示。

圖3 出料裝置機構運動簡圖

2.2 實現一支搖臂進行全程操作的機構組合

升降運動采用齒輪齒條機構；橫向移動采用梯形螺紋絲杠機構；采用滑套機構(圖4)將二者結合在一起。

圖4 滑套組合結構

2.3 可拆卸的切削刀及過載緩沖結構的設計

可拆卸的切削刀及過載緩沖結構的設計如圖5所示。筆者采用扭簧式套管來連接切削刀和主桿，當切削刀與物料的接觸力過大時，切削刀會被迫旋轉切削角度，但又始終保持與物料接觸。這樣既保證切削的連續性，又不會損壞裝置與設備。

圖5 切削刀結構及過載緩沖示意圖

3 出料操作過程

首先搖動搖臂(方向視安裝情況定)放下主桿到既定的限位位置(圖2，過程1)，在這一過程中，主桿靠重力作用下降，并通過齒條帶動齒輪和搖臂同步轉動，故搖臂狀態為被動，直至主桿的重力與其上端的彈簧拉力達到平衡為止；繼續同方向搖動搖臂，此時搖臂變為主動狀態，促使齒輪沿著絲杠的梯形螺紋帶動主桿向前移動直至止點(圖2，過程2)；繼續同方向搖動搖臂，由于齒輪已經運行到絲杠前端的止點，不能再繼續前移，只好隨絲杠一起轉動，帶動齒條使主桿克服上端的彈簧拉力而再次下降直至最低點(圖2，過程3)，在這一過程中，搖臂的狀態仍為主動。該過程亦即切削出料過程；反方向搖動搖臂，主桿在上端彈簧的拉動下上升至彈簧與主桿重力的平衡點(圖2，過程4)，此過程搖臂為被動；繼續反方向搖動搖臂，齒輪帶著主桿沿絲杠后退至后端止點(圖2，過程5)，該過程搖臂狀態為主動；繼續反方向搖動搖臂，由于齒輪已經被絲杠后方的止點限制不能繼續后移，只能隨著絲杠一起轉動，從而帶動齒條及主桿上移回至起始點(圖2，過程6)，此過程為搖臂齒輪帶動齒條克服主桿的重力使之上移的過程，搖臂的狀態為主動，注意最后必須將搖臂固定好，防止主桿自動下降；停車將過濾包連同剩余的物料取出后即可進行下一次投料脫水，為防止切削刀刮傷過濾包，本裝置的設計只能出90%左右的物料，余下仍需手工清理。

4 結束語

通過生產現場的實際應用，該裝置的出料效果非常好，不但超出了預期的設計目的，而且還有更多的收獲：解決了出料難題，保證了企業的正常生產；出料速度快、生產效率高。加裝置之前每出一次料需30min左右，加裝置之后只需7～8min。若采用兩個過濾包輪流作業，生產效率可達加裝置前的4倍左右；操作極為簡單，只需搖動搖臂即可完成全部操作；在切削出料過程中，通過控制切削刀的吃刀量還可以控制顆粒度，即吃刀量越淺顆粒度越細；由于第四點的原因，90%左右的物料被省去了生產流程中的粉碎工序；同時90%左右的物料呈粉末狀飛出時很大程度上已被風干，因此干燥工序所需的能量又被節省了大部分。綜上所述，該裝置已接受過了實踐的檢驗，具有操作簡單、高效節能的特點。該裝置制造安裝精度較低，沒有特殊要求，便于普及。