燒結(jié)活性炭濾芯的自動(dòng)化循環(huán)燒結(jié)裝置研究

許晟鑫 王玉榮 羅 干 遲春曉 張昭藝

(1.東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040； 2.東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

目前，市場(chǎng)上普通的濾芯一般為活性炭吸附過(guò)濾，活性炭濾芯是用碳粉燒結(jié)而成的，現(xiàn)有的普通燒結(jié)活性炭濾芯裝置一般是一個(gè)小型的流水線裝置，燒結(jié)后的成品需要自然冷卻，由于普通燒結(jié)活性炭濾芯裝置進(jìn)口與出口放在裝置的兩端，這樣冷卻時(shí)散發(fā)的熱量不能被充分的利用起來(lái)，而且從進(jìn)口流入高溫腔的待燒結(jié)品是從自然溫度開(kāi)始燒制的，這樣不僅增加了燒制時(shí)的能耗，還增加了燒制工序的成本，并且在現(xiàn)有的燒結(jié)活性炭濾芯工序中，成型模具是由人工擺放在鋼絲帶上的，鋼絲帶轉(zhuǎn)動(dòng)十分緩慢，這還造成了人工的浪費(fèi)。為了解決上述問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種燒結(jié)活性炭濾芯的自動(dòng)化循環(huán)燒結(jié)裝置。

1 燒結(jié)活性炭濾芯的自動(dòng)化循環(huán)燒結(jié)裝置的整體布局

燒結(jié)活性炭濾芯的自動(dòng)化循環(huán)燒結(jié)裝置的總體布局方案：該自動(dòng)化循環(huán)燒結(jié)裝置由箱體、動(dòng)力箱、進(jìn)料斗、電熱泵等四部分組成，箱體是整個(gè)裝置所有零件的載體；動(dòng)力箱是整個(gè)裝置的動(dòng)力源；進(jìn)料斗主要完成原料的輸入；電熱泵是實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的升降，具體布局如圖1所示。

2 燒結(jié)活性炭濾芯的自動(dòng)化循環(huán)燒結(jié)裝置組件的設(shè)計(jì)

箱體的內(nèi)部從左到右依次開(kāi)有散熱腔與高溫腔，側(cè)壁上設(shè)有動(dòng)力箱，其中散熱腔與高溫腔之間設(shè)有擋板。

2.1 散熱腔

在散熱腔中，散熱腔的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)連接著兩個(gè)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一齒輪，兩個(gè)第一齒輪嚙合連接。兩個(gè)轉(zhuǎn)軸的其中一端均貫穿散熱腔的側(cè)壁并延伸至空腔的內(nèi)部，在散熱腔的內(nèi)部這兩個(gè)轉(zhuǎn)軸還分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接著第一鋼絲帶與第二鋼絲帶，其中第一鋼絲帶位于第二鋼絲帶的上側(cè)，第一鋼絲帶和第二鋼絲帶的一端均貫穿散熱腔的側(cè)壁并且延伸到高溫腔的內(nèi)部，此外在第一鋼絲帶與第二鋼絲帶上還設(shè)有多個(gè)均勻排列的放料區(qū)。

2.2 高溫腔

在高溫腔中，高溫腔的內(nèi)部也轉(zhuǎn)動(dòng)連接著兩個(gè)轉(zhuǎn)軸，在高溫腔的內(nèi)部且位于第一鋼絲帶的一側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)連接設(shè)有緩沖塊，緩沖塊的外側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)圍繞緩沖塊呈圓周狀排列的弧形板，緩沖塊的任一端固定連接有第四齒輪，第四齒輪與第三齒輪嚙合連接，第三齒輪固定連接在第一鋼絲帶的轉(zhuǎn)軸上，此外，在高溫腔的上端面上設(shè)有電熱泵，散熱腔的上方設(shè)有進(jìn)料斗，進(jìn)料斗的內(nèi)部下側(cè)設(shè)有撥料塊。

2.3 動(dòng)力箱

在動(dòng)力箱中，動(dòng)力箱的側(cè)壁上設(shè)有電機(jī)，動(dòng)力箱的內(nèi)部開(kāi)有空腔，電機(jī)的輸出軸貫穿動(dòng)力箱的側(cè)壁并延伸至空腔的內(nèi)部，空腔的側(cè)壁上開(kāi)有暗腔，暗腔的內(nèi)部通過(guò)彈簧滑動(dòng)連接有滑塊，滑塊的側(cè)壁上固定連接有第二齒輪，且第二齒輪與上側(cè)的第一齒輪活動(dòng)嚙合連接，空腔的側(cè)壁上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有導(dǎo)輪，電機(jī)的輸出軸、第二齒輪的中心軸與導(dǎo)輪上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有皮帶，第二齒輪與導(dǎo)輪之間的皮帶的外側(cè)壁與電磁閥的滑動(dòng)軸活動(dòng)連接，電磁閥設(shè)在空腔的內(nèi)部，并且電磁閥的滑動(dòng)軸與皮帶的連接處設(shè)有輪軸，第二齒輪與導(dǎo)輪之間的皮帶的內(nèi)側(cè)壁與轉(zhuǎn)輪活動(dòng)連接，轉(zhuǎn)輪的中心軸貫穿空腔的側(cè)壁并延伸至進(jìn)料斗的內(nèi)部且與撥料塊固定連接。

具體見(jiàn)圖2。

2.4 工作原理

當(dāng)工作時(shí)，先啟動(dòng)該裝置的電源，電熱泵將高溫腔升溫到一定溫度后，將成型模具放在進(jìn)料口的內(nèi)部，第一鋼絲帶與第二鋼絲帶開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，第一鋼絲帶上空的放料區(qū)處在進(jìn)料斗的正下方時(shí)，電磁閥的滑動(dòng)軸將會(huì)滑出，從而使滑動(dòng)軸頂著皮帶與轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)由于導(dǎo)輪與第二齒輪之間的皮帶彎曲，第二齒輪將會(huì)隨著滑塊向上滑動(dòng)，從而使第二齒輪與第一齒輪脫離嚙合，這樣電機(jī)將只帶著轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)輪會(huì)帶著撥料塊轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使進(jìn)料斗內(nèi)部的成型模具一個(gè)一個(gè)的撥到放料區(qū)的內(nèi)部，當(dāng)放料區(qū)盛滿(mǎn)成型模具時(shí)，電磁閥將滑動(dòng)軸收回，此時(shí)皮帶與轉(zhuǎn)輪脫離連接，且第二齒輪與第一齒輪再次嚙合連接，這樣電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶著第一鋼絲帶與第二鋼絲帶一起轉(zhuǎn)動(dòng)(第一鋼絲帶與第二鋼絲帶的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反)，這樣便實(shí)現(xiàn)了第一鋼絲帶將待燒制的成型模具帶進(jìn)高溫腔，第二鋼絲帶將燒制好的成型模具帶出高溫腔，并且經(jīng)第二鋼絲帶帶出的成型模具會(huì)在散熱腔的內(nèi)部且位于第一鋼絲帶的下方自然冷卻，這樣燒結(jié)好的成型模具在散熱時(shí)，將處于第一鋼絲帶上的待燒結(jié)的成型模具預(yù)熱，從而充分的利用散熱時(shí)的熱能，使燒結(jié)活性炭濾芯工序的成本大大降低。

3 燒結(jié)活性炭濾芯的自動(dòng)化循環(huán)燒結(jié)裝置有益效果

該裝置設(shè)有的進(jìn)料斗內(nèi)部可以擺放大量的待燒制的成型模具，當(dāng)?shù)谝讳摻z帶上空的放料區(qū)轉(zhuǎn)到進(jìn)料斗的正下方時(shí)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)撥料塊轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣成型模具便從進(jìn)料斗的底部出口一個(gè)一個(gè)落在第一鋼絲帶上的放料區(qū)，這樣便節(jié)省了人工緩慢擺放的工序，從而節(jié)省了人力。

此外，當(dāng)?shù)谝讳摻z帶將成型模具轉(zhuǎn)入高溫腔后，最終第一鋼絲帶上的成型模具會(huì)落入第二鋼絲帶上的放料區(qū)內(nèi)，由于第一、第二鋼絲帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，第二鋼絲帶會(huì)帶著燒結(jié)好的成型模具轉(zhuǎn)出高溫腔，并且會(huì)在散熱腔的內(nèi)部且位于第一鋼絲帶的下方自然冷卻，這樣燒結(jié)好的成型模具在散熱時(shí)，將處于第一鋼絲帶上的待燒結(jié)的成型模具預(yù)熱，可以充分的利用散熱時(shí)的熱能，并且流入高溫腔的待燒結(jié)品已經(jīng)在散熱腔內(nèi)進(jìn)行了加熱，這樣就降低了燒制時(shí)的能耗，從而降低了燒結(jié)活性炭濾芯工序的成本。

4 結(jié)語(yǔ)

該裝置在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮了燒結(jié)活性炭濾芯的加工過(guò)程，基于solidworks三維建模，設(shè)計(jì)出可以節(jié)省人力，充分利用加工過(guò)程中散發(fā)的熱能以及降低燒結(jié)活性炭濾芯工序成本的一款燒結(jié)活性炭濾芯的自動(dòng)化循環(huán)燒結(jié)裝置，該裝置可以為具有良好參考價(jià)值以及市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。