廢棄氣霧罐回收裝置的機械結構設計

徐靈敏

（中山市中等專業學校，廣東 中山 528400）

0 引言

精細化工作為一項高新技術產業，在21 世紀將越來越受到企業的關注，發展的速度也必將越來越快。隨著科技進步，新材料、生物技術、能源、海洋開發等領域都是精細化工的發展趨勢[1]。精細化工的發展需要大量的氣霧罐，大概每年有650億個氣霧罐。1989年美國氣霧劑工業的代表和美國環保機構召開會議討論關于馬口鐵罐或鋁罐的安全處理(再循環使用)的問題，首次實驗在加拿大多倫多進行，最令人不安的是在氣霧罐的處理過程中(包括再循環使用) 易燃問題尤為突出。不管丟棄的是滿罐還是半罐，所面臨的問題都是同樣嚴重。試驗證明，500 mL裝的烴型噴發膠一旦爆炸會產生一個直徑大約為2.5 m的火球并引起罐體燃燒。同樣地，碾壓氣霧罐也會使其噴出高度易燃的酒精、油漆等混合體，從而導致7.5 m之內都能遇火燃燒[2]。目前大多數氣霧罐企業對氣霧罐進行報廢處理前，都是簡單地用尖銳物體刺穿容器（氣霧罐），然后再進行后續處理，這將會導致容器（氣霧罐）內殘留的化學物質隨意流出，滲透到土壤中，污染環境，特別容易發生火災安全事故，并且回收效率十分緩慢，成本高。因此設計一種使用方便、結構簡單、成本低廉的廢棄氣霧罐回收裝置具有重要的現實意義。

1 氣霧罐

氣霧罐是指利用容器（氣瓶）內具有一定壓力的氣霧劑產品，打開時通過其內壓產生的噴射作用，將物料從耐壓容器內以霧狀的形式噴出，直接噴射到空間或物體表面，使有效成分均勻分布而得到充分地利用的一類精細化工產品（如噴霧漆、噴霧化妝品），是一次性使用的金屬容器。

氣霧罐規格及尺寸常見規格：1）馬口鐵罐：直徑為45、52、57、65、70 mm，高度從100～300 mm不等。2）鋁罐：直徑為22、25、28、35、38、40、45、50、53、55、59、66 mm，高度從58～240 mm不等。其中：鐵罐的高度指罐身高度，不包括頂蓋，鋁罐的高度指總高，從罐口至罐底。因此，閥門選用時有如下規則：φ45、φ52 mm鐵罐，罐高加8 mm為閥門高度，φ65 mm鐵罐，罐高加13 mm為閥門高度；鋁罐：罐高一般即為閥門高度[3]，氣霧罐規格如表1所示。

表1 氣霧罐規格 mm

氣霧罐外型包括：直身鍍錫薄鋼板罐、縮頸鍍錫薄鋼板罐、圓肩型鋁罐、斜肩型鋁罐、臺階肩型鋁罐等類型。如圖1所示。

圖1 氣霧罐外型

本文旨在設計廢棄氣霧罐回收裝置的機械結構，實現對馬口鐵罐、鋁罐、鍍錫薄鋼板罐等容器直徑在φ40 ～70 mm，高度在50 ～300 mm的金屬容器進行刺穿，然后集中回收容器內的化學物質，避免污染環境；提高收回效率，降低成本，滿足精細化工產業的發展。

2 機械結構總體設計

廢棄氣霧罐回收裝置設備的機械結構設計，包括承托臺面1、氣霧罐刺穿機構2、氣霧罐夾緊機構3、廢氣回收裝置4等4個機構（如圖2）。可以收回氣霧罐的罐徑規格：φ40～70 mm；高度在50～300 mm( GB 13042-2008)。

圖2 廢棄氣霧罐回收裝置原理圖

工作原理：如圖3所示，將氣霧罐容器（氣瓶）豎放到氣瓶刺穿座4上，根據氣霧罐容器高度調整連接架7，固定后通過第一氣缸6移動向氣霧罐容器施加向下的壓力，壓住氣霧罐容器使其固定在氣瓶刺穿座4上，然后使第二氣缸3向上移動一起使破孔針9移動而刺穿氣霧罐容器，氣霧罐容器中的液體從刺穿的孔中流出到刺穿座4中，最后液體通過刺穿座4底部的管螺紋孔連接的管道流到回收桶13中，回收桶13中設有排氣孔，排氣孔上裝有凈化器12，凈化器12對溢散的氣體進行凈化，避免污染空氣環境，回收桶13中的液體則運送到相應的污水處理企業去進行凈化處理，達到可排放標準后排放。

圖3 廢棄氣霧罐回收裝置

3 氣霧罐夾機構緊設計

氣霧罐夾緊機構是廢棄氣霧罐回收裝置的核心裝置，根據氣霧罐的罐徑規格φ22～70 mm，設計了錐型的下壓板5（如圖4），下端開口尺寸為φ80 mm，上端開口尺寸為φ20 mm，夾角為45°,方便第二氣缸向下移動時放入的氣霧罐自動找到下壓板的中心。同時頂部設計了φ16 mm×20 mm圓柱孔用來避開氣霧罐閥門高度（6～15 mm）。刺穿座2同樣設計成了錐型（如圖5)，上端開口尺寸為φ80 mm，下端開口尺寸為φ20 mm，夾角為45°，方便放入氣霧罐自動找到下壓板的中心。中間φ12 mm孔，用于安裝破孔針，設計了O形密封槽和管螺紋孔。包括固定桿6、第一氣缸1和連接架5，連接架5一端套設于固定桿6上，通過螺絲收緊可上下調節高度，另一端固定在第二氣缸4上，根據氣霧罐容器(L50-300 mm) 的高度對第二氣缸4的高度進行調整，便于夾緊氣霧罐。該氣霧罐夾緊機構第二氣缸向下移動能夠實現放入氣霧罐后自動對中心并夾緊，不會發生偏移。

圖4 下壓板

圖5 刺穿座

4 氣霧罐刺穿設計

如圖7所示，氣霧罐刺穿機構是裝備的關鍵裝置，當氣霧罐被夾緊以后，刺穿座2下方裝有氣缸1，氣缸1的活塞桿上裝有破孔針4，當氣霧罐底部放入氣瓶刺穿座2上面并夾緊后，氣缸1向上移動破孔針4，破孔針4進而刺穿氣霧罐5。氣霧罐里面的液體就流到刺穿座2底部，為了防止液體通過破孔針4壁流出，設計了O形密封槽，并安裝了密封圈3，保證液體只能通過管螺紋孔流出。

圖6 氣霧罐夾緊機構

圖7 氣霧罐刺穿裝置

5 廢氣回收裝置

如圖3所示，廢棄氣霧罐回收裝置包括回收桶13、刺穿座4、凈化器12、單向閥10。當氣霧罐被刺穿后，液體流到刺穿座4通過管道流到回收桶13里，為了防止液體回流到刺穿座4，在管道上安裝了單向閥10，避免液體回流到刺穿座4中，從氣瓶刺穿座4中溢出。且在回收桶13上面安裝了凈化器12接于排氣口上，凈化器12內腔中設有活性炭，回收桶13中的氣體經過活性炭吸附后散出，經過活性炭的凈化，散出的氣體不會污染空氣環境。回收桶13中的液體則運送到相應的污水處理企業去進行凈化處理，達到可排放標準后排放。

6 結語

本文闡述了廢棄氣霧罐回收裝置的機械結構設計過程，其中主要包括氣霧罐夾緊機構、氣霧罐刺穿機構、廢氣回收裝置等三部分的設計。其中氣霧罐夾緊機構可以根據氣霧罐高度尺寸任意調節，可以加工非標準直徑的氣霧罐，只要直徑在φ22～φ70 mm之間；下壓板和刺穿座，設計為45°錐型, 方便放入氣霧罐時自動找到下壓板和刺穿座的中心，同時保證破孔針刺穿氣霧罐底部中心。該裝置結構簡單、實用性強、操作方便、成本低廉。

該裝置經過在中山市澳臣精細化工實業有限公司應用，成熟可靠，尤其可以適合各種規格尺寸廢棄氣霧罐的回收。利用機械氣缸對氣霧罐容器進行刺穿，然后集中回收容器內的化學物質，并凈化氣體，避免污染環境，具有較廣泛的應用價值。