坭興陶煉泥設備的研究設計

黃馳紅

（欽州市科學技術開發中心，廣西 欽州 535000）

0 引言

坭興陶是廣西欽州市特產，是中國國家地理標志產品，具有悠久的文化歷史。坭興陶以廣西欽州市欽江東西兩岸特有紫紅陶土為原料，主要分為東泥（欽州江以東的白膏泥）和西泥（欽州江以西的紫陶泥）兩種。以紫陶泥硬為骨，白膏泥軟為肉，骨肉得以相互支撐并經過坭興陶燒制技藝燒制后形成坭興陶。坭興陶在燒制過程中發生神奇的“窯變”，經窯變陶體表層形成各種斑斕絢麗的自然色彩，質地細膩光潤，具有很高的欣賞和收藏價值，被美譽為“土與火的藝術”[1-2]。

煉泥是制作陶瓷器物最基礎的工序，器物的好壞往往在原料處理時就已經決定了大半，煉泥的質量直接影響產品品質。多數坭興陶工藝美術師或工藝師傅憑經驗、憑感覺手工煉泥，其產品質量不穩定。目前規模化的泥料生產企業少，且使用的生產設備落后，無法生產高品質泥料。因此，如何提升煉泥質量及產能，是提高坭興陶成品率、降低生產成本的關鍵。目前，欽州坭興陶坭料的生產主要用到球磨機、泥板機、真空練泥機等設備，使用這些設備較手工煉泥生產效率有顯著提高。但練泥生產過程中發現這些設備存在一些缺陷。

一是球磨機用于對泥料和碎土進行粉碎混合，在研磨筒轉動的過程中，研磨筒內部的研磨球在離心力和摩擦力的作用下，被提升到一定高度后呈拋落或泄落狀態落下，對泥料進行粉碎處理[3]。由于球磨機內部的傾斜設置，泥料和碎土往往會堆積在球磨機的出料口處，減小了研磨球與泥料和碎土的接觸面積，影響了泥料和碎土的粉碎效果，降低工作效率。

二是泥板機通過兩個旋轉的壓輥對泥塊進行輥壓，以達到壓制不同厚度泥板的目的。現有的泥板機結構簡單缺少壓濾功能，不能將泥塊中的石塊或者其他異物進行過濾，泥料中混入石塊或者其他的異物會影響泥板的生產質量，進而影響最終產品的質量。

三是真空練泥機是陶瓷行業用于泥料攪拌、揉練、混合和成型的重要設備，在于將料中包含和附著氣體通過真空抽吸排出，然后對泥料進行揉練和擠壓，使泥料的定向結構得到改善[4]。陶瓷泥料經真空練泥機處理后其物料分布趨于均勻，結構更為緊密，可塑性得到提高，成為具有一定形狀尺寸的能夠制造產品的泥段。現有真空煉泥機大多不具備對泥料的過濾篩分功能，泥料中如果存在較大的顆粒雜質，會影響后續制成的陶瓷的外觀和結構穩定性，影響到陶瓷的質量。

針對現存煉泥設備存在的缺陷，進行相應的改進設計，可使泥料更加充分混勻，提高泥料的均實度，使煉泥質量得到提升，較大提高坭興陶燒成率，有效提高生產效率，提產能降成本。

1 坭興陶煉泥設備的總體設計

1.1 設計思路

將煉泥作業中主要用到的球磨機、泥板機、真空練泥機進行逐一改進，對泥料煉制過程中主要環節進行改善，目標在于獲取穩定的高品質泥料，提高坭興陶成品率和品質。

球磨機的改進思路在于增加研磨球與泥料和碎土的接觸面積，提高泥料和碎土的粉碎效果；泥板機改進思路在于增加壓濾功能，對泥塊中的石塊或者其他異物進行過濾，避免石塊或者異物影響泥板的生產質量；真空練泥機改進思路在于增加過濾篩分功能，對泥料中大顆粒雜質過濾，改善成品陶瓷的外觀質量。

將上述改進后的裝置，組合應用于坭興陶生產，可獲得高品質泥料，有效提高成品率，降低企業生產成本。

1.2 關鍵裝置的具體設計

1.2.1 坭興陶生產用球磨機的設計

坭興陶生產用球磨機主體包括基座、連接座、旋轉驅動機構、研磨機構和滑動調節機構，基座和連接座相對設置，基座和連接座之間通過軸承轉動連接，有旋轉軸，旋轉軸近基座一端裝配旋轉驅動機構的輸出齒輪。研磨機構安裝于旋轉軸的中部，研磨機構包括同軸滑動安裝于旋轉軸的研磨筒，以及筒內的研磨球。研磨筒靠近輸出齒輪一端開設套筒，輸出齒輪的端面設置與套筒匹配的導向滑柱。輸出齒輪通過導向滑柱帶動研磨筒轉動，同時套筒與導向滑柱滑動配合，使研磨筒相對輸出齒輪前后滑動。滑動調節機構包括連接輸出齒輪與研磨筒的彈簧，和安裝于研磨筒與連接座之間的滑動組件。坭興陶生產用球磨機的主體結構如圖1所示。

圖1 坭興陶生產用球磨機的主體結構示意圖

滑動組件包括安裝座、導向圓盤、連接桿、滑球、導向滑槽、連接塊、螺桿、調節轉輪。安裝座設置于連接座的上端，導向圓盤活動套設于旋轉軸。導向圓盤右端的上側設置有連接塊，連接塊通過銷軸與安裝座左端設置的安裝槽轉動連接。導向圓盤的左端設置有導向滑槽，連接桿設置于研磨筒的右端，連接桿右端的安裝孔內放置滑球，滑球與導向滑槽滑動連接。螺桿螺紋連接于連接座，螺桿的左端與導向圓盤右端的下側接觸，調節轉輪設置于螺桿的右端控制螺桿轉動。滑動調節機構結構如圖2所示。

圖2 滑動調節機構結構示意圖

本裝置在現有球磨機的基礎上增加了研磨筒橫向滑動的動作，在研磨筒旋轉的過程中，滑球沿著導向滑槽的內壁既滑動又轉動，當滑球移動到導向滑槽的下側時，此時研磨筒與導向圓盤之間的間距縮小，滑球通過連接桿帶動研磨筒向左移動，彈簧收縮。當滑球移動到導向滑槽的上側時，此時研磨筒與導向圓盤之間的間距增加，彈簧回彈，滑球通過連接桿帶動研磨筒向右復位。在研磨筒轉動的過程中，研磨筒進行橫向移動，可增加研磨筒內部的泥料與研磨球的接觸面積，使研磨筒內部的泥料粉碎得更加的均勻，提高了泥料的粉碎效果。

1.2.2 壓濾泥板機的設計

壓濾泥板機主體包括底座、壓輥、壓料座和壓濾單元，兩個壓輥對稱安裝于底座內底部，壓料座安裝于底座上部，壓料座底部設置錐形管出料，錐形管出料口對應于兩個壓輥之間的上方。壓濾單元安裝于壓料座內，對泥塊中顆粒狀的異物進行過濾。

壓濾單元包括固定座、滑柱、壓板、柵格板、壓料推桿、拉簧、檢測板、行程開關、擋片、刮條、刮條推桿。固定座設于壓料座的上端，壓料推桿固接于固定座，壓料推桿的輸出端向下連接壓板，驅動壓板于壓料座內縱向滑動。滑柱縱向固接于壓板頂部，固定座開設與滑柱配合的導向通孔。柵格板位于壓板下方，柵格板四角的滑塊分別與壓料座下端的滑孔滑動連接。拉簧分別設置于柵格板四角，拉簧的上端均通過凸柱與壓料座的外表面固定連接。柵格板左后端的滑塊端頭處設有檢測板，底座的后端設置與檢測板配合的行程開關。柵格板上下表面的四角處均設有擋片，擋片與壓料座下端的滑孔配合設置。壓料座的左側面設有刮條推桿，刮條推桿的伸縮端設置刮條，刮條可對壓板底面進行刮料驅使泥塊的分離。壓濾泥板機的結構如圖3所示。

圖3 壓濾泥板機的結構示意圖

本裝置在現有泥板機的基礎上增設了壓濾單元，對泥塊中的石塊或者其他異物進行過濾。泥塊通過壓料座側面的進料斗進入，壓料推桿帶動壓板對下方的泥塊進行擠壓，泥塊穿過柵格板的矩形孔擠入到錐形管，錐形管對泥塊進行初步的擠壓，初步成型的泥板將落入到兩個壓輥擠壓成型。壓板移動到最底處時，刮條推桿驅動刮條對壓板底面進行刮料，驅使泥塊的分離。

由于泥塊通過柵格板向下的推力較小，拉簧的拉力將阻擋柵格板的下移。當泥塊中存在大塊的大顆粒異物時，壓板將會通過大顆粒異物推動柵格板向下移動，柵格板帶動檢測板下移擠壓行程開關，行程開關輸出信號觸發停止。人工將大顆粒異物清理后方可繼續進行生產，通過該壓濾裝置確保了泥板的生產質量，使用安全性高。

1.2.3 真空練泥機的設計

真空練泥機的主體包括底座、煉泥機構、旋轉驅動機構、真空裝置和預篩機構，煉泥機構安裝于底座上，包括轉軸和依次套設于轉軸外的運輸筒、真空筒、擠出筒，轉軸上依次安裝螺旋葉片一、螺旋葉片二，對筒內物料進行攪拌和傳輸。旋轉驅動機構和真空裝置安裝于底座內部，旋轉驅動機構的輸出端連接轉軸，驅動轉軸旋轉，真空裝置的抽氣管連接至真空筒將泥料中的空氣抽出。真空練泥機的主體結構如圖4所示。

圖4 真空練泥機的主體結構示意圖

預篩機構安裝于煉泥機構的進料口，位于運輸筒前部上方。預篩機構包括進料斗、回型框架、濾網框架、濾網、圓筒、彈簧、滑動柱、連接板、凸輪，凸輪電機。進料斗安裝于運輸筒的進料口，進料斗的內部設置回型框架，濾網框架可滑動安裝于回型框架內，濾網框架的內部設有濾網。回型框架和濾網框架設置配合滑動的圓筒和滑動柱，彈簧套設于圓筒的外部，彈簧兩端分別與濾網框架、回型框架連接。濾網框架下端設置連接板，回型框架下端開設有與連接板對應的避讓孔，進料斗上安裝與連接板配合的凸輪，凸輪電機驅動凸輪轉動。預篩機構結構如圖5所示。

圖5 預篩機構結構示意圖

預篩機構工作時，凸輪電機帶動凸輪旋轉，凸輪凸出端推動連接板和濾網框架向后運動壓縮彈簧，在凸輪不再與連接板接觸后，連接板和濾網框架在彈簧1的彈力左右下復位，實現濾網框架前后往復運動。在濾網的作用下，能夠將泥料中較大的雜質篩選出來，使得練出的泥品質更高。

2 新型坭興陶煉泥設備的應用效果

2.1 裝置設計解決的問題

一是解決泥料粉碎度不高問題。在現有的坭興陶生產用球磨機基礎上，增加了滑動調節機構，使研磨筒在轉動的基礎上增加橫向往復運動，避免泥料和碎土堆積在球磨機的出料口處無法獲得研磨，通過滑動調節機構可有效增加研磨球與物料的接觸時間和接觸面積，避免泥料大顆粒囤積，提高泥料和碎土的粉碎效果，以便后續工序對泥料的篩分和加工。

二是解決成品泥料雜質過多問題。壓濾泥板機和真空練泥機增加了對應的雜質篩除裝置，以排出泥料中的雜質和異物。

泥板機在進料端增加壓濾單元，泥料可從格柵板的孔隙中通過，但大顆粒異物無法穿過格柵板。當泥塊中存在大顆粒異物時，壓板將會推動柵格板向下移動觸發停止指令，通過該設置能將大顆粒異物識別。大顆粒異物對后續生產會造成較大的阻力，不僅影響后續工藝的進行，同時也影響產品的細膩度和品質。

真空練泥機在進料口安裝預篩機構，篩網在凸輪和彈簧的作用下實現往復運動，細顆粒的泥料可穿過篩網進入煉泥機構，雜質則會被篩出避免進入工序影響產品的品質。

泥料的品質直接影響燒成溫度、色相、收縮系數等，泥料的不穩定導致煉制成品的成功率不穩定，使企業生產成本升高。質地穩定的泥料有助于提高坭興陶產品的燒成率，使坭興陶產品質地致密、表面光滑、色澤溫潤。同時有利于提高生產效率，提產能降成本。

2.2 裝置的應用效果

一是本研究設計的坭興陶煉泥設備，分別應用于坭興陶工藝中粉碎、壓濾、真空煉泥3個工序，在原有設備的基礎上進行了改進，改進后的裝置可組合應用于坭興陶企業生產，可獲得高品質泥料，提高成品率，改善成品質量。

二是本研究設計的坭興陶生產用球磨機增加了研磨筒的橫向位移，提高了研磨球與泥料和碎土的接觸面積，使研磨筒內部的泥料粉碎得更加的均勻，為后續雜質篩分提供保障，同時也可提高泥料選出率。

三是本研究設計的壓濾泥板機在壓板工作前增加壓濾功能，能對泥塊中的石塊或者其他異物進行過濾篩出，避免石塊或者異物影響泥板的生產質量，同時也有利于保護壓輥，減少石塊和異物對輥面的損傷。

四是本研究設計的真空練泥機在螺旋擠壓和真空去泡工作前增加過濾篩分功能，通過往復運動的篩網對泥料中大顆粒雜質過濾，進一步改善泥料的品質，提高泥料的穩定性，優化成品陶瓷的外觀。

經過實驗和測試，將改進后的坭興陶煉泥設備應用于坭興陶生產，能逐步改善泥料品質，減少泥料中的雜質和異物，獲得高品質泥料，提高坭興陶終端成品率，降低企業生產成本。

3 結論

綜上所述，改進后的坭興陶煉泥設備，能有效應用于坭興陶企業機械化、規模化生產，有利于提高生產效率，提產能降成本；能有效改善和保證坭興陶煉泥水平，提高泥料品質。從裝置的應用效果來看，采用上述系列坭興陶煉泥設備生產獲得的泥料穩定細膩、雜質少、氣泡少，采用該泥料產出的坭興陶產品質地致密、表面光滑、色澤溫潤。