三足式敞口離心機出料裝置的設計研制

朱洪江，于東林，張阿南

(1.吉林化工學院機電工程學院，吉林吉林132022;2.吉林市特種設備檢測中心，吉林吉林132022)

三足式敞口離心機在化工生產過程中是一種常用的設備，通常用于物料的成品或半成品的脫水.一般情況下，對于疏松性質的物料的脫水，離心機是完全能夠勝任的.因為物料脫水后質地比較松散，所以過濾包很容易被取出.但是，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，如圖1所示.對于這種情況，廠方常用的辦法是停車后手工清出，除此之外目前并沒有其他更好的辦法.即耗時又費力，生產效率低下［1-8］.

圖1 離心機構造及物料狀態

對脫水工序所用的敞口離心機構造進行了仔細的觀察和認真的研究，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

對于圖1所示的情形，不妨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即可使切屑直接噴射出離心機敞口見圖2.

圖2 切割方式示意

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

根據離心機的空間結構及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3所示的軌跡要求.

圖3 切削刀運動軌跡

2.2 機構運動簡圖的設計

根據上述要求設計的機構運動簡圖如圖4所示.

圖4 出料裝置機構運動簡圖

2.3 實現一支搖臂進行全程操作的機構組合

(1)升降運動采用齒輪齒條機構;

(2)橫向移動采用梯形螺紋絲杠機構;

(3)采用滑套機構，見圖5將二者結合在一起

圖5 滑套組合結構

2.4 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6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6 切削刀結構及過載緩沖示意

3 出料操作過程

(1)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，見圖3過程1).在這一過程中，主桿靠重力的作用下降，并通過齒條帶動齒輪及搖臂同步轉動，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.

(2)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(見圖3過程2).

(3)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(見圖3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.

(4)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3過程4)，此過程搖臂為被動.

(5)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3過程5).該過程搖臂狀態為主動.

(6)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(見圖3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.

(7)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.

(8)說明: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 論

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，具體結論如下:

(1)解決了出料難題，保證了企業的正常生產;

(2)出料速度快，生產效率高.加裝置之前每出一次料需30分鐘左右，加裝置之后只需7～8分鐘.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;

(3)操作極為簡單，只需搖動搖臂即可完成全部操作;

(4)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;

(5)由于第4點的原因，90%左右的物料被省去了生產流程中的粉碎工序;

(6)由于第4點的原因，90%左右的物料呈粉末狀飛出時在很大程度上已經被風干了，因此干燥工序所需的能量又被節省了大部分;

(7)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.

［1］王月梅.理論力學［M］.北京:機械工業出版社，2004.

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