燒結活性炭濾芯的自動化循環(huán)燒結裝置研究

許晟鑫 王玉榮 羅 干 遲春曉 張昭藝

(1.東北林業(yè)大學機電工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040； 2.東北林業(yè)大學工程技術學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

目前，市場上普通的濾芯一般為活性炭吸附過濾，活性炭濾芯是用碳粉燒結而成的，現(xiàn)有的普通燒結活性炭濾芯裝置一般是一個小型的流水線裝置，燒結后的成品需要自然冷卻，由于普通燒結活性炭濾芯裝置進口與出口放在裝置的兩端，這樣冷卻時散發(fā)的熱量不能被充分的利用起來，而且從進口流入高溫腔的待燒結品是從自然溫度開始燒制的，這樣不僅增加了燒制時的能耗，還增加了燒制工序的成本，并且在現(xiàn)有的燒結活性炭濾芯工序中，成型模具是由人工擺放在鋼絲帶上的，鋼絲帶轉(zhuǎn)動十分緩慢，這還造成了人工的浪費。為了解決上述問題，我們設計了一種燒結活性炭濾芯的自動化循環(huán)燒結裝置。

1 燒結活性炭濾芯的自動化循環(huán)燒結裝置的整體布局

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

2 燒結活性炭濾芯的自動化循環(huán)燒結裝置組件的設計

箱體的內(nèi)部從左到右依次開有散熱腔與高溫腔，側壁上設有動力箱，其中散熱腔與高溫腔之間設有擋板。

2.1 散熱腔

在散熱腔中，散熱腔的內(nèi)部轉(zhuǎn)動連接著兩個轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動連接第一齒輪，兩個第一齒輪嚙合連接。兩個轉(zhuǎn)軸的其中一端均貫穿散熱腔的側壁并延伸至空腔的內(nèi)部，在散熱腔的內(nèi)部這兩個轉(zhuǎn)軸還分別轉(zhuǎn)動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，第一鋼絲帶和第二鋼絲帶的一端均貫穿散熱腔的側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有多個均勻排列的放料區(qū)。

2.2 高溫腔

在高溫腔中，高溫腔的內(nèi)部也轉(zhuǎn)動連接著兩個轉(zhuǎn)軸，在高溫腔的內(nèi)部且位于第一鋼絲帶的一側的轉(zhuǎn)動連接設有緩沖塊，緩沖塊的外側壁上設有多個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有電熱泵，散熱腔的上方設有進料斗，進料斗的內(nèi)部下側設有撥料塊。

2.3 動力箱

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

具體見圖2。

2.4 工作原理

當工作時，先啟動該裝置的電源，電熱泵將高溫腔升溫到一定溫度后，將成型模具放在進料口的內(nèi)部，第一鋼絲帶與第二鋼絲帶開始轉(zhuǎn)動，第一鋼絲帶上空的放料區(qū)處在進料斗的正下方時，電磁閥的滑動軸將會滑出，從而使滑動軸頂著皮帶與轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，此時由于導輪與第二齒輪之間的皮帶彎曲，第二齒輪將會隨著滑塊向上滑動，從而使第二齒輪與第一齒輪脫離嚙合，這樣電機將只帶著轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)輪會帶著撥料塊轉(zhuǎn)動，從而使進料斗內(nèi)部的成型模具一個一個的撥到放料區(qū)的內(nèi)部，當放料區(qū)盛滿成型模具時，電磁閥將滑動軸收回，此時皮帶與轉(zhuǎn)輪脫離連接，且第二齒輪與第一齒輪再次嚙合連接，這樣電機轉(zhuǎn)動時，會帶著第一鋼絲帶與第二鋼絲帶一起轉(zhuǎn)動(第一鋼絲帶與第二鋼絲帶的轉(zhuǎn)動方向相反)，這樣便實現(xiàn)了第一鋼絲帶將待燒制的成型模具帶進高溫腔，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，這樣燒結好的成型模具在散熱時，將處于第一鋼絲帶上的待燒結的成型模具預熱，從而充分的利用散熱時的熱能，使燒結活性炭濾芯工序的成本大大降低。

3 燒結活性炭濾芯的自動化循環(huán)燒結裝置有益效果

該裝置設有的進料斗內(nèi)部可以擺放大量的待燒制的成型模具，當?shù)谝讳摻z帶上空的放料區(qū)轉(zhuǎn)到進料斗的正下方時，通過電機帶動撥料塊轉(zhuǎn)動，這樣成型模具便從進料斗的底部出口一個一個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?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)動方向相反，第二鋼絲帶會帶著燒結好的成型模具轉(zhuǎn)出高溫腔，并且會在散熱腔的內(nèi)部且位于第一鋼絲帶的下方自然冷卻，這樣燒結好的成型模具在散熱時，將處于第一鋼絲帶上的待燒結的成型模具預熱，可以充分的利用散熱時的熱能，并且流入高溫腔的待燒結品已經(jīng)在散熱腔內(nèi)進行了加熱，這樣就降低了燒制時的能耗，從而降低了燒結活性炭濾芯工序的成本。

4 結語

該裝置在設計時綜合考慮了燒結活性炭濾芯的加工過程，基于solidworks三維建模，設計出可以節(jié)省人力，充分利用加工過程中散發(fā)的熱能以及降低燒結活性炭濾芯工序成本的一款燒結活性炭濾芯的自動化循環(huán)燒結裝置，該裝置可以為具有良好參考價值以及市場應用價值。