三足式敞口離心機(jī)出料裝置的設(shè)計(jì)

朱洪江

(吉林化工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院)

三足式敞口離心機(jī)在化工生產(chǎn)過程中是一種常用的設(shè)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(zhì)物料的脫水離心機(jī)完全能夠勝任。因?yàn)槲锪厦撍筚|(zhì)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(xiàng)目，其生產(chǎn)流程為：稀料配制→反應(yīng)釜攪拌加熱→離心機(jī)脫水→干燥機(jī)烘干→粉碎機(jī)粉碎→成品包裝。其中，離心機(jī)脫水工藝就出現(xiàn)了取料難的問題，原因是在內(nèi)腔較大而敞口較小的離心機(jī)內(nèi)，從反應(yīng)釜出來的淀粉膠稀料經(jīng)脫水后是呈蠟狀的，質(zhì)地發(fā)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(jī)構(gòu)造進(jìn)行了仔細(xì)地觀察和認(rèn)真地研究，為其設(shè)計(jì)安裝了一套機(jī)械出料裝置。該裝置能在不停車的狀態(tài)下使90%左右脫水后的淀粉膠在離心機(jī)中被高速切削而飛出，過濾包內(nèi)10%左右的余料可待停車后輕松取出。

1 取料方式的設(shè)計(jì)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(jìn)行切削，憑借離心機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)可使切屑直接噴射出離心機(jī)敞口(圖1)。

圖1 切削方式示意圖

2 實(shí)現(xiàn)切削方式的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖設(shè)計(jì)

2.1 切削刀運(yùn)動(dòng)軌跡和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

根據(jù)離心機(jī)的空間結(jié)構(gòu)和場地的實(shí)際情況來看，出料裝置的機(jī)構(gòu)切削刀的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)滿足如圖2所示的軌跡要求。

圖2 切削刀運(yùn)動(dòng)軌跡

根據(jù)上述要求設(shè)計(jì)的出料裝置機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖3所示。

圖3 出料裝置機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

2.2 實(shí)現(xiàn)一支搖臂進(jìn)行全程操作的機(jī)構(gòu)組合

升降運(yùn)動(dòng)采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)；橫向移動(dòng)采用梯形螺紋絲杠機(jī)構(gòu)；采用滑套機(jī)構(gòu)(圖4)將二者結(jié)合在一起。

圖4 滑套組合結(jié)構(gòu)

2.3 可拆卸的切削刀及過載緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

可拆卸的切削刀及過載緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖5所示。筆者采用扭簧式套管來連接切削刀和主桿，當(dāng)切削刀與物料的接觸力過大時(shí)，切削刀會(huì)被迫旋轉(zhuǎn)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(xù)性，又不會(huì)損壞裝置與設(shè)備。

圖5 切削刀結(jié)構(gòu)及過載緩沖示意圖

3 出料操作過程

首先搖動(dòng)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(dòng)齒輪和搖臂同步轉(zhuǎn)動(dòng)，故搖臂狀態(tài)為被動(dòng)，直至主桿的重力與其上端的彈簧拉力達(dá)到平衡為止；繼續(xù)同方向搖動(dòng)搖臂，此時(shí)搖臂變?yōu)橹鲃?dòng)狀態(tài)，促使齒輪沿著絲杠的梯形螺紋帶動(dòng)主桿向前移動(dòng)直至止點(diǎn)(圖2，過程2)；繼續(xù)同方向搖動(dòng)搖臂，由于齒輪已經(jīng)運(yùn)行到絲杠前端的止點(diǎn)，不能再繼續(xù)前移，只好隨絲杠一起轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒條使主桿克服上端的彈簧拉力而再次下降直至最低點(diǎn)(圖2，過程3)，在這一過程中，搖臂的狀態(tài)仍為主動(dòng)。該過程亦即切削出料過程；反方向搖動(dòng)搖臂，主桿在上端彈簧的拉動(dòng)下上升至彈簧與主桿重力的平衡點(diǎn)(圖2，過程4)，此過程搖臂為被動(dòng)；繼續(xù)反方向搖動(dòng)搖臂，齒輪帶著主桿沿絲杠后退至后端止點(diǎn)(圖2，過程5)，該過程搖臂狀態(tài)為主動(dòng)；繼續(xù)反方向搖動(dòng)搖臂，由于齒輪已經(jīng)被絲杠后方的止點(diǎn)限制不能繼續(xù)后移，只能隨著絲杠一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)齒條及主桿上移回至起始點(diǎn)(圖2，過程6)，此過程為搖臂齒輪帶動(dòng)齒條克服主桿的重力使之上移的過程，搖臂的狀態(tài)為主動(dòng)，注意最后必須將搖臂固定好，防止主桿自動(dòng)下降；停車將過濾包連同剩余的物料取出后即可進(jìn)行下一次投料脫水，為防止切削刀刮傷過濾包，本裝置的設(shè)計(jì)只能出90%左右的物料，余下仍需手工清理。

4 結(jié)束語

通過生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用，該裝置的出料效果非常好，不但超出了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的，而且還有更多的收獲：解決了出料難題，保證了企業(yè)的正常生產(chǎn)；出料速度快、生產(chǎn)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(gè)過濾包輪流作業(yè)，生產(chǎn)效率可達(dá)加裝置前的4倍左右；操作極為簡單，只需搖動(dòng)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(xì)；由于第四點(diǎn)的原因，90%左右的物料被省去了生產(chǎn)流程中的粉碎工序；同時(shí)90%左右的物料呈粉末狀飛出時(shí)很大程度上已被風(fēng)干，因此干燥工序所需的能量又被節(jié)省了大部分。綜上所述，該裝置已接受過了實(shí)踐的檢驗(yàn)，具有操作簡單、高效節(jié)能的特點(diǎn)。該裝置制造安裝精度較低，沒有特殊要求，便于普及。