自动清理装置（精选9篇）
自动清理装置 篇1
0 引言
烟叶是每一个卷烟制造企业的主要生产原材料, 烟叶有效利用率的高低直接影响着产品的生产成本及企业的经济效益。近几年全国各各卷烟加工企业都面临着所需的上、中等烟叶严重不足, 而且缺口愈来愈大的困难, 所以降低烟叶加工制造环节的无用消耗是提高卷烟企业经济效益的重要措施。制丝车间作为许昌卷烟厂的主要生产车间, 承担着全厂烟丝的生产任务, 而提高烟叶利用率, 降低烟叶消耗是加强成本控制, 提高车间管理能力有效突破口。
1 现状分析
加料机是卷烟厂制丝线叶片加工段的主要设备之一, 其作用是对烟片进行连续均匀地增温、增湿和加料, 满足叶片加工后续制丝的工艺要求。该设备主要由进料室、出料室、机架、滚筒、热循环风及排潮系统、传动装置、机上管路、加料装置、机上布线等组成。滚筒是物料的承载体, 由不锈钢板卷制而成。滚筒两端外壁上套有一个滚圈, 置于机架的辊轮装置上, 支承并带动滚筒转动, 滚筒内壁装有拔料杆和导流板, 使滚筒内的物料能够不断地翻动、掺合、均匀、松散地向出料口方向流动, 同时进行加料处理。
加料机的基本工作原理:物料由上游设备送入加料机滚筒后, 滚筒由传动装置带动旋转, 滚筒具有轴向下倾角。物料在滚筒内拨料杆的作用下不停地翻滚, 凭借物料的自重下落和滚筒的下倾角及转动合成了一个物料螺旋向前的运动, 物料在筒内翻滚前进的同时与蒸汽喷管和汽—料混合喷头喷出的蒸汽及料液, 充分接触不断的吸热、加料, 从而达到增温、加料的工艺要求。
在使用加料机进行叶片加工时, 由于加料滚筒在对叶片进行加温加湿处理的同时对叶片喷洒料液。因叶片加料过程中向烟叶中施加的糖料粘度较大, 部分烟片会粘附到滚筒抄板上, 使得加料滚筒内壁叶片粘附量较大, 造成叶片加料工序产生较大叶片原料消耗。时间长后, 生产过程中无法进行清理, 粘附到滚筒抄板上的烟片因吸收水分和糖料造成水分较大, 变成水湿烟, 该部分烟片因不能使用造成浪费。根据2012年8月~10月的统计, 每天从叶片加料中清理出的费烟片平均到每批有26.4kg, 占投产量的0.264%。烟叶按照配方的平均价格为50元/kg, 平均每批浪费1320元, 每天生产7批, 平均每天浪费9240元, 浪费较大。
2 改进措施
传统的加料机滚筒内壁粘连的叶片处理方式是每天生产结束后, 利用人工进入滚筒内进行清理。这样的清理方法清理出来的烟片原料一般不能进行再生产利用, 大多作为垃圾进行处理, 造成巨大材料的浪费。
另外其他烟草加工企业有采用大型毛刷式设备进行加料机筒壁进行不间断清扫的, 此种清扫方式虽可以达到清扫筒壁粘连烟片的目的。但由于毛刷材料的材质和制作方法要求较高, 使用及维护的成本较大, 维修清洗的工作量也比较大, 使用效果不好。
鉴于加料机滚筒的内部结构特点我们借鉴其他设备的喷吹清理原理, 在加料机滚筒的前端加转压缩空气喷嘴四个, 在不同的位置对滚筒内物料进行喷吹清理。利用压缩空气喷嘴喷出的高压高速的气流对加料机筒壁上粘连的叶片进行清扫。此种粘连物料的清扫方法, 采用无接触式的高压高速气流清扫方式, 可以不考虑滚筒的内部构造特点, 利用气流进行吹扫结构简单便于安装, 并且对生产环节无污染利于清洁生产。
增加加料机滚筒防粘料自动清理装置, 其基本原理是利用电磁阀控制进入筒内的压缩空气, 形成周期性吹扫气流和加料机筒壁的运行共同作用吹落筒内表壁的残留物料。
加料机滚筒防粘料自动清理装置由一套简单的PLC-200系统对整个设备进行控制, 并带有一个小的触摸屏对系统的状态进行现实和控制, 可实现自动、手动功能的切换和测试。与加料系统的信号连锁采用最简单的硬件连锁实现控制系统的信号传递和交换。
1.压缩空气贮存罐;2.压力表;3.压缩空气管道;4.调节阀;5.电磁阀;6.软管;7.喷嘴调节座;8.喷嘴;9.筒体设备;10.压缩空气入口;11.排污口
工作过程是:当生产结束后开始工作, 当电子秤流量信号小于800kg后延时1分钟30秒喷嘴开始工作。在电控部份接收到喷吹信号后首先打开电磁阀1, 释放压缩空气, 吹扫一定时间;然后关闭电磁阀1打开电磁阀2, 释放压缩空气, 吹扫一定时间;最后至每个电磁阀工作一遍, 4个喷头依次开始清吹工作。每个喷头在喷吹3s后停止2s, 每个喷头工作周期为2min。完成一个清扫的总清扫时间为8min, 总耗气量为1.145m。由后台控制喷嘴和喷射时间等, 将筒内表壁上的残留物料吹落, 直至吹扫干净为止, 完成一个工作周期。
3 改进效果及效益分析
加料机增加滚筒防粘料自动清理装置后, 于11月10日~11月20日随机抽查了20个批次 (每天抽取两批) 加料机桶壁粘附烟片量, 见表1。
此项改造投入费用20万元, 改造后每批节约烟片26.4-1.4=25kg, 每天生产7批, 每月按21个工作日, 烟片价格50元/kg, 年节约:25×7×21×12×50=2205000元。可为厂年节约220万元, 此改造效果显著。
4 结论
本文从加料机滚筒清扫装置的工作原理和其特点进行概要的阐述, 结合卷烟生产中加料机加料环节产生粘连叶片造成的烟片原料的浪费提出相应的解决方案, 并对此方案的应用进行推广应用, 为进一步减少滚筒类设备内壁烟片烟丝的粘连和原材料的浪费, 提高烟用材料的利用率提供相应技术支撑。
摘要：烟叶在加料过程中, 消耗较大, 为减少叶片加料生产过程中烟叶损耗问题, 我们通过增加加料机滚筒防粘料自动清理装置, 使叶片加料生产过程中烟叶损耗有改造前的26.4kg降低到改造后1.4kg, 成效显著, 降低了烟叶浪费, 提高了车间成本控制能力。
关键词：烟叶,损耗,自动清理,风道风嘴,压缩空气,控制能力
参考文献
[1]成大先主编.机械设计手册.化学工业出版社, 2010.
[2]吴宗泽主编.机械零件设计手册.机械工业出版社, 2003.
自动清理装置 篇2
⑴锅筒内部化学监督检查及污垢定性检查，
⑵检查汽水分离器及附件的完整性、严密性和牢固状况。
⑶检查、清理并疏通内部给水管、事故防水管、加药管、排污管、取样管和水位计、压力表的连通管。
⑷溢水门坎和托水盘检查，腐蚀严重时，应予以更换。
⑸溢水门坎和清洗孔板的水平度。
⑹清理锅筒内壁及内部装置的污垢，清理时不得损伤金属及金属表面的防腐保护膜，
⑺禁止用未处理过的生水进行冲洗。
2)质量要求
⑴汽水分离装置应严密完整。
⑵分离器无松动和倾斜，接口应保持平整和严密。
⑶分离器上的销子和紧固螺母无松动、无脱落。
⑷各管座孔及水位计、压力表的连通管保持畅通，内壁无污垢堆积或堵塞。
⑸溢水门坎水平误差不得超过0.5mm/m，全长水平误差最大不得超过4mm.
⑹锅筒内壁、内部装置和附件的表面光洁。
自动清理装置 篇3
【关键词】一体机；浮煤；资源回收
由于中国优质炼焦煤资源的短缺，对炼焦煤品质要求较低的捣固炼焦技术已经成为了国内炼焦行业发展的必然趋势。而捣固—装煤—推焦一体机（以下简称SCP一体机）作为目前国内技术最先进、生产效率最高、自动化水平最高的捣固炼焦设备也必将越来越成为诸多焦化企业的首选设备。
1.SCP一体机在国内使用现状
现行国内正在运行的SCP一体机共有7台，其中唐山计划煤化工有限公司有3台，中煤旭阳在保定定州有2台，攀钢西昌钢铁有2台。根据从现场对于这现行7台设备的观察发现，SCP一体机都有一个共同的问题：一体机捣固完煤饼后，煤饼上部都会留下一部分浮煤在煤饼上部，而这部分浮煤堆密度非常小，仅有0.6t/m3，远小于捣固焦炉1.1～1.14t/m3的范围，甚至也远小于0.75t/m3的顶装炉水平，这就导致了这部分浮煤在炼焦过程中根本无法炼成焦炭。
2.浮煤生成的原因
浮煤的产生是由于一体机捣固锤锤头面积较小，而且锤头相互之间存在较大间隙，无法完全覆盖整个捣固箱的上平面，即在捣固锤与捣固锤之间，以及捣固锤与捣固箱四壁的缝隙间煤饼的最上层会形成浮煤。
3.浮煤带来的危害及回收的必要性
浮煤的存在对于整个炼焦工艺系统有百害而无一利：
首先、浮煤由于堆密度低，其中夹杂着大量空气，导致在装煤过程中浮煤着火，形成大量的烟尘，并且由于烟尘的不完全燃烧，烟尘中夹带的大量的煤灰、煤粉会通过导烟系统进入荒煤气对后续的化产的塔器、设备、管路的正常运行影响极大。同时一旦火势变大，很容易将设备烧坏。这种问题唐山佳华的一体机曾经发生过多次，每次都会将一体机第一组捣固小车的线路管路全部烧毁，最严重的一次突然冒出的火喷出将尽4米，一体机捣固站内照明灯罩在1s钟内被烧熔。攀钢西昌也发生过几次，最严重的一次距离炉口位置9m内的线路、管路同样被大量烧毁，严重影响了设备的安全稳定运行。
其二、由于浮煤的堆密度小，在装入炭化室后无法炼成焦炭，最终只能成为焦末。在唐山佳华煤化工有限公司结焦末期，打开碳化室顶部除碳孔的盖用钎子划焦饼顶面，顶面上基本上覆盖了一层焦末。
第三、由于浮煤存在于煤饼上方成波浪状分布，捣固锤间隔最大位置浮煤的高度可以达到150mm，使得在煤饼与炭化室顶部之间的荒煤气通道的荒煤气导通能力下降，成为一体机装煤时机侧冒烟大的主要原因之一。目前国内对于环保的重视程度越来越大，而将煤饼刮平可以直接的降低机侧冒烟量。
第四、将浮煤收集回收可以避免大量的资源浪费。以下以唐山佳华煤化工有限公司6.25mSCP一体机为例。
每个煤饼浮煤产生量：
煤饼上部面积：
S煤饼上部面积=L煤饼长度×B煤饼宽度
=16125×470=7.579m2
捣固锤下部面积：
S捣固锤下部面积=L锤头长×B锤头宽度
=310×390=0.1209m2
共32根捣固锤。
所以32根捣固锤的总面积：
S32根捣固锤的面积=S捣固锤下部面积×n锤头数量
=0.1209×32=3.8688m2
存在浮煤的面积：
S浮煤面积=S煤饼上部面积-S32根捣固锤的面积
=7.579-3.8688=3.7102m2
浮煤厚度最高处在150mm以上，最低部分也在50mm以上，呈波浪形分布。靠近捣固箱侧壁的部分最高。浮煤厚度取平均高度100mm。浮煤的密度取0.6 t/m3。所以每个煤饼上部所产生的浮煤总量为：
M单个煤饼浮煤质量=S浮煤面积×h浮煤厚度×ρ浮煤密度
=3.7102m2×100mm×06t/m3
现在结焦时间为28小时。平均每天的出炉数为79炉。一年时间的出炉数应该为：
n年出炉数量=n每天出炉数×365
=28835
所以每年产生的浮煤总量为：
M每年产生的浮煤总量=M单个煤饼浮煤质量×n年出炉数
=0.223t×28835
=6430.205t
若浮煤清理回收装置能够将其中70%的原料煤回收则每年可以节省原料煤4501t。
4.结论
综上所述，SCP一体机安装浮煤回收装置非常有必要性，一套装置和配套的两条刮板机共需要约10万元左右。而一套装置每年单原料煤回收就可以给企业带来不低于450万元的利润；减少装煤着火的几率，降低设备顺坏以及人员受伤的风险；减少了装煤冒烟的量，降低了企业的环保压力；降低了化产车间设备的维修压力。 [科]
【参考文献】
[1]潘立惠，魏松波主编.炼焦新技术.北京：冶金工业出版社，2006.
自动清理装置 篇4
煤矿井下水仓是防止矿井水灾的重要设施。地下未能及时排往地面的涌水积存在井下水仓中, 起到缓冲蓄存作用。由于大量涌水携带固体颗粒物进入水仓, 使井下水仓有效蓄水容积减小, 必须定期对水仓内淤积的固体物进行清理。井下水仓工作条件恶劣, 淤积物中含水量大, 搅动后往往变成半流态或流态, 长期以来, 井下水仓清理是人工清挖, 职工用铁锨、水桶等清理工具, 把水仓底的煤泥等沉淀物挖上来装入矿车, 工作效率低, 劳动强度大, 而且在清仓装车和运输过程中, 煤水容易撒落地面, 需二次清理。同时水仓断面有限, 不可能安排许多人同时作业, 清仓周期长。尤其在涌水量大的情况下, 水仓不能及时投入使用, 直接威胁矿井安全生产。因此, 如何快速、有效地实现水仓的自动清理成为保证煤矿防止水灾急需解决的问题。
2研究思路
要解决水仓的自动清理, 必须根据煤矿井下水仓的实际情况进行分析、探讨。造成水仓清理效率低下、效果不好的主要原因是仓内煤泥以流态和半流态存在, 单纯依靠自然沉淀或人工将煤从水中分离费时费力, 不能满足清仓的要求。因此, 如何自动分离水仓内的煤泥是实现水仓自动清理的关键。
根据这一思路, 决定将洗煤厂用于煤水分离的专用设备——压滤机应用于井下水仓的自动清理, 并根据其工作状况进行外围设备的优化选型, 使之符合现场的需要。
3基本结构和工作原理
本套设备由机架、双向压滤机、仓内吸料螺杆泵 (煤泥清挖泵1) 、压滤机供料螺杆泵 (煤泥清挖泵2) 、缓冲搅拌器、液压控制站和各种蝶阀等主要部件组成 (图1) 。
3.1机架部分
机架是整套设备的基础, 它主要用于支撑过滤机构, 由止推板、压紧板、机座、油缸体和主梁等连接组成。设备工作运行时, 油缸体上的活塞杆推动压紧板, 将位于压紧板和止推板之间的滤板及过滤介质压紧, 以保证带有一定压力的滤浆在滤室内进行加压过滤。机座上装有胶带输送机, 可将卸下的滤饼运走, 并装入矿车。
3.2过滤部分
过滤部分由整齐排列在主梁上的滤板和夹在滤板之间的过滤介质组成。滤板选用优质聚丙烯压制而成, 机械性能良好, 化学性能稳定, 具有耐压、耐热、耐腐蚀、无毒、质量小、表面平整光滑、密封好、易洗涤等特点。过滤开始时, 滤浆在供料螺杆泵的推动下, 经止推板的进料口进入各滤室内, 滤浆借助进料泵产生的压力进行固液分离, 由于过滤介质 (滤布) 的作用, 使固体留在滤室内形成滤饼, 滤液由水嘴或出液阀排出。
3.3液压部分
液压部分是压滤机及压滤泵的动力源, 集动力提供与控制操作于一体。由油箱、液压泵、防爆电机、溢流阀、换向阀、集成块、高低压过滤器、囊式蓄能器、压力表等组成 (图2) 。
溢流阀1调定系统最高压力;溢流阀2调定压滤电机工作压力;溢流阀3调定拉板液压电机工作压力;通过操纵换向阀A可实现压紧、保压、松开等功能;通过操纵换向阀B可实现压滤泵电机的启停;通过操纵换向阀C或换向阀D可实现拉板电机的启停和换向, 从而使拉板小车完成取、拉板和换向。
(1) 压紧。
开始压紧时, 启动液压站电机, 操纵换向阀A手把, 液压站向一端油缸的无杆腔和另一端油缸的有杆腔供油, 在油压的作用下活塞杆前进, 推动压紧板压紧滤板, 压滤机把滤板压紧后, 液控单向阀锁紧回路并保压 (同时另一端正好是松开卸料) , 此时系统保压压力由溢流阀1确定。换向阀A手把扳至中位, 系统处于卸载状态。
(2) 松开。
当过滤完毕时, 操纵换向阀A手把至另一位, 液压站向一端油缸的有杆腔和另一端油缸的无杆腔供油, 活塞杆带动压紧板后退, 同时另一端正好是压紧保压, 此时系统保压压力由溢流阀1确定。换向阀A手把扳至中位, 系统处于卸载状态。
(3) 拉板卸料。
操纵换向阀C可依次完成左侧滤板的取、拉板卸料;操纵换向阀D可依次完成右侧滤板的取、拉板卸料。卸料时, 应使用专用卸料工具将每块滤板清理干净, 严防滤板周边密封面及两底角粘有煤泥。当拉完最后一块滤板后, 一定让拉板小车返回至该侧滑道尽头, 并使拉板小车换向拨轮撞击该侧挡块, 实现换向;该侧卸料完成, 压紧板压紧滤板后 (另一侧滤板处于松开状态) , 才能让拉板小车过中间压紧板去另一侧取、拉板卸料。当卸料完成, 一个循环完毕, 进入下一个过滤周期。
(4) 通过操纵换向阀B可实现压滤泵油电机的启停。
手把在中位时, 停止给油电机供液。先将换向阀B手把拉至启动位, 待油电机启动后, 将换向阀B手把推至正常运行位。
4使用情况
设备研制完成后, 为了检验设备在现场的使用情况, 首先对三矿二水平水仓进行清理。该水仓分内、外仓, 长度分别为310, 400 m, 断面为18 m2。在以往采用人工清挖方式的清仓过程中, 通常每天安排2个小班 (每班8 h) 作业, 每小班9～10人, 由于无法进行煤水分离, 整个过程往往历时30多d才能完成。在采用自动清仓设备后, 每天安排8 h作业, 每班5个作业人员, 1人在水仓内侧观察移动吸水管路, 1人负责操作液压控制系统, 1人负责压滤机的放煤, 2人负责倒运矿车, 每班可以清理分离后的干煤12 t, 从安装到内、外仓全部清理完成仅用了11 d的时间。所用工时减少了350多个, 仅为原来的1/10, 效率得到极大提高。之后, 又对三矿一水平、三水平的水仓进行了清理, 均取得良好的效果。
5效益分析
自动清理装置 篇5
1 渣浆管的设计情况
石膏再浆泵设计为一开一备, 泵进出口阀为电动刀闸阀。磷石膏管道总长度4640m, 分为三段。其中在工厂界区内管道材质为钢衬胶、公称直径DN500, 长度880m, 安装在管廊内, 法兰连接, 一开一备。厂区外至途中一山梁顶处为钢穿插管, 外壁为碳钢、壁厚9mm, 内管为高密度聚乙烯管、壁厚10mm, 长度1225m, 埋地铺设。此段管道走向是埋地先下行穿过园区污水处理厂, 后顺着山坡向上延至山梁最高点。最后一段为山梁最高点到渣场排放口管道, 材质PE, 长度2535m, 埋地铺设。
2 堵塞原因分析
经拆开厂区内多处法兰, 发现管内沉积物表面覆盖有约2~3mm的黑色垢块, 表面光滑致密, 下层大部分为白色颗粒状, 较松散。沉积物有两个显著特征, 一是管内沉积物均附着在管道底部, 侧面及顶部只有极少量。二是顺着管道流向沉积物的厚度越来越薄, 在泵出口水平段最厚处占了直径的二分之一, 出厂界区处约占管道直径的三分之一。
从析数据可看出, 白色粒状主要成分为硫酸钙, 管道堵塞的主要原因是磷石膏沉积所致。2013年9月再浆泵及泵膨胀节故障频发, 进出口阀自试车以来不能正常工作, 发生故障后需停车抽堵盲板, 才能启动备用泵, 此过程往往达4~6小时, 管道内的磷石膏沉积在管道底部。生产过程中其它盐类析出, 生成成分复杂的黑色垢块覆盖在其表面。
3 管道清理
(1) 化学清洗因在管廊中拆卸不方便且担心机械清理损伤衬胶, 首先考虑使用化学清洗。在接近工厂界区处拆开渣浆管与渣场回水管弯头, 并制作“U”管相连, 使其以石膏再浆槽为中心形成闭路循环。经过几次对渣浆管进行化学清洗, 清洗后流量略有上升。但因清洗温度不能保持在80℃、循环时间短等原因未达到预期效果。
(2) 机械清理 (1) 人工清理。工厂界区内管道拆开法兰后, 使用自制的长柄铁铲清理, 因顾忌损伤橡胶衬里, 效率相当低下, 多数管道标准长度为6m及12m, 管道中部根本无法用力。经过试验后, 只能放弃。
(2) 高压水枪清理。借鉴公司使用高压水枪清理其它管道的方法, 经多次现场试验, 在水压30MPa下, 距胶板50mm以上时对胶板无损伤, 可有效清除垢块, 只是效率偏低, 耗时较长。
为保证高压水枪喷头距橡胶衬里在50mm的安全距离以上, 特制固定喷头的不锈小车, 小车四面安装轮子, 利于小车在管内滑动, 如下图。特制的高压旋转喷头高压水喷出方向向后呈45°, 利用水反作用力带动小车向前进, 同时将冲散的沉积物冲到管外。
(3) 利用PIG (管道清理器) 清理。工厂界区内的管道清理完成后, 渣浆管输送流量也仅达750m3/h, 在衬胶管与钢穿插管处安装压力表, 其压力与泵出口均达0.95MPa, 表明在压力表以后的管道应还有堵塞情况。但位于工厂界区外的管道, 埋地铺设, 加之中部无法兰, 管道较长, 不便于检查, 同时使用高压水枪清理受限于高压水管长度。
经与专业的管道清洗公司沟通, 比较多种清理清洗方式后, 决定采用价格较低, 耗时短的PIG (清管器) 清理后端管道。所选用PIG采用收缩性强、强度高的特殊聚氨酯材料制成, 外形如子弹, 外壁带有如牙刷状的钢丝刷。
PIG清洗技术以清除管道内结垢、沉积物或异物为目的的一门技术。其工作原理是把PIG放进发射器后, 发射介质在PIG前进方向产生压力差, 形成前进推力, 使PIG沿管线前进, 在运行过程中, PIG稍有变形。PIG本身或其附件在关内不断与管壁的积垢接触, 对积垢进行挤压、刮削、冲刷、振动破碎, 清除管道内的结构、沉积物和异物。与此同时, 介质在通过PIG表面与管内壁形成的间隙时会形成高速环隙射流, 在它的作用下, 前面会形成类似真空的区域, 有利于PIG的运行, 并对所刮削下来的垢渣进行冲击、搅拌, 并及时排出管外, 有效地防止了垢渣在管内的堆积, 避免了堵塞现象的出现。
渣浆泵送出的清水为PIG的推动力。在钢穿插管前制作“Y型”不锈钢三通, PIG加入口加盲板密封, 便于PIG快速放入。
为避免PIG卡在渣浆管内, 先放入DN200的PIG, 同时在PIG后端加信号发射器, 通过管外的信号接收机检测PIG的在管内具体位置, 以防万一。放浆口安装一个铁丝网, 便于捕捞通过渣浆管的PIG, 通过观察PIG受损状态分析渣浆管清理情况。在一种规格PIG从放浆口排出后, 再放入稍大一型号的PIG。经过5天的清理, 最后通过管道的PIG到DN400, 此时渣浆泵出口最大流量已经增至950m3/h, 出口压力为0.88MPa, 已完全满足生产要求。
4 预防措施
(1) 生产过程中不论在多少负荷下生产, 必须保证渣浆管的流量不得低于800m3/h。
(2) 在计划停车时, 过滤停车后渣浆泵必须运行4小时以上, 利用无固含量的渣场回水将管内磷石膏转换完全。
(3) 更换了磷石膏再浆泵进出口电动阀, 若泵等出现非计划停车后利于及时切换。
(4) 泵出口增加了冲洗水接口, 与酸性循环水相连, 若因故不能利用泵进行冲洗时, 用循环水冲洗管道。
摘要：磷酸装置渣浆管堵塞严重制约了生产负荷的提升, 分析堵塞的原因, 采用高压水枪和PIG (清管器) 对不同的管段成功进行了清理, 提出预防措施。
梳齿式采棉机籽棉清理装置的研制 篇6
中国是世界棉花主产国之一, 但多年来棉花收获机械化的整体水平比较低, 在农村劳动力逐步向二、三产业转移的形势下, 收获季节劳动力紧张的矛盾日益明显, 严重影响了棉花产业的发展。全世界采棉机的主要生产国有美国、苏联、以色列和中国, 目前在我国使用的主要有迪尔公司、凯斯公司以及新疆石河子贵航公司的采棉机。这些采棉机存在功率消耗大、结构复杂、生产成本高和采净率低等缺点[1,2,3,4,5]。梳齿式采棉机是近年来出现的一种新型采棉机械, 主要用于成熟棉花的一次性采收。其采摘方式是采用带倾斜梳齿的采收台将籽棉连同铃壳、棉叶、部分小枝杆和青铃等一起梳下, 属无选择采摘, 籽棉含杂很高, 因此, 采棉机上应设有一台高效率的初清理装置, 以清除大部分铃壳、棉叶和小枝秆[6,7]。
本文研制了一种与梳齿式采棉机配套使用的籽棉清理装置, 力图通过结构设计及工作参数优化, 研制开发一种成本低, 效率高的与梳齿式采棉机配套使用的清花设备。
1 总体结构与工作原理
1.1 总体结构
梳齿式采棉机籽棉清理装置由刺钉滚筒1、刺钉滚筒2、除杂筛网、锯齿滚筒、回收滚筒、起棉板、刷棉辊、格条栅、隔板、钢丝刷、传动系统和机架等组成, 结构如图1所示。
1.2 工作原理
籽棉由喂棉装置进入清理装置后, 通过刺钉滚筒1的打击篷松, 将混杂在其中的线绳、滴灌带清除。之后籽棉经过刺钉辊2, 均匀的喂给锯齿滚筒, 被锯齿钩拉的籽棉随锯齿滚筒一起向前运动, 当行至钢丝刷时, 钢丝刷将籽棉均匀刷附在锯齿滚筒表面, 在刷附时部分重杂物及僵瓣棉首先分离。其余杂质随锯齿滚筒旋转进入格条栅区, 在格条栅的多次冲击下, 大量的重杂物及僵瓣棉都被排落, 并且少量的细小杂质也被排落。经过清杂的籽棉继续随滚筒转动, 当转至与毛刷接触时, 在毛刷辊的高速旋转下, 钩拉在锯齿上的籽棉被刷下。清杂后的籽棉经搅轮运送至出棉口, 由风机吹入集棉箱。
1.刺钉滚筒2.刺钉滚筒3.除杂筛网4.锯齿滚筒5.隔板6.刷棉辊7.钢丝刷8.回收滚筒9.格条栅10.起棉板11.传动系统12.机架
2 主要工作部件设计
2.1 刺钉滚筒表面线速度、直径、数量的确定
刺钉滚筒的转速直接影响清杂、松棉效果。刺钉滚筒的转速与除杂效能关系如图2所示。在生产率为2 t/h、刺钉滚筒工作长度为2 m的条件下, 刺钉滚筒的表面线速度在8～11 m/s时清杂效能最好。超过11 m/s时, 刺钉就会击碎棉籽、损伤纤维[8,9]。
一般来说, 滚筒直径越大, 滚筒数量就越少。实践证明, 当刺钉滚筒与除杂筛网配合作用面积、刺钉滚筒表面线速度一定时, 滚筒直径大小、数量对清杂、松棉效果几乎没有影响[10,11]。经反复试验和调整, 确定刺钉滚筒表面线速度为10 m/s, 直径Φ250 mm和Φ260 mm, 数量为2个, 结构如图3所示。
1.刺钉2.滚筒3.除杂筛网
2.2 刺钉滚筒与除杂筛网的配合
籽棉在刺钉和筛网共同作用下, 受力情况如图4所示, 当籽棉和除杂筛网之间有间隙, 即F1=0时, 籽棉瓣在F2和f作用下, 被阻滞在刺钉上, 随刺钉一起前进, 同时由于滚筒表面气流的作用, 籽棉不断地抖动。当刺钉作用在籽棉瓣重心以上位置时, 即h>a, 籽棉瓣在重力作用下脱离刺钉, 在力P的作用下产生转动力矩M=P·a, 该力矩使籽棉瓣绕逆时针方向翻滚转动, 使籽棉得到松懈, 杂质在抖动过程中脱离籽棉, 从网孔排出。
1.刺钉滚筒2.除杂筛网3.籽棉P:刺钉对籽棉的冲击力;F1:除杂筛网对籽棉的摩擦力;F2:刺钉对籽棉的摩擦力;f:空气对籽棉的阻力;G:籽棉的重力;h:刺钉尖端与除杂网面间距;a:籽棉重心与除杂网面间距。
刺钉尖端与除杂筛网表面的距离, 应根据籽棉的品质及棉瓣的大小确定。一般在14～20 mm。
除杂筛网与刺钉滚筒配合形状一般呈圆弧形。除杂筛网的圆弧对应于刺钉滚筒的中心角Φ是一个比较重要的参数。Φ越大, 籽棉易随刺钉返回造成重复打击, 产生棉结、索丝等疵点;反之, Φ过小, 除杂筛网之间不可避免直线的连接段, 籽棉易在此处停留, 引起堵塞, 影响清杂效率。一般Φ应控制在110°～115°之间[11], 如图5所示。
2.3 除杂筛网
除杂筛网的清杂效率与筛孔的有效面积、筛孔的排列、筛孔的形状及筛网表面积等有关。根据文献[8], 筛孔有效面积 (S0) 与筛网表面积 (Sf) 的比叫做筛网的清理系数 (μ) , 即:
一般的, 筛网的清理系数越大, 筛网的清除效率越高。一些常见的除杂筛网形式见表1。
由表1可以看出, 矩形编织筛网的清理系数最大, 钢板冲孔筛网的清理系数最小, 尽管格条筛网的清理系数略小于编织筛网, 但实践证明其清杂效果却优于编织筛网, 故本装置采用圆钢格条筛网。
2.4 锯齿
籽棉在进入锯片时, 锯齿把籽棉卷中尚未从棉籽上拉脱的纤维钩住, 并使之随锯齿滚筒运动。由于摩擦力的作用, 处在锯齿之间凹口内的纤维开始从凹口离开, 凡分布在与摩擦力作用方向成β角的BD线右方的所有纤维都离开了凹口。只有在内的纤维可以留住不动, 如图6所示。
将锯齿截面轮廓的参数代入, 可得下列简式
f值说明一个锯齿的钩住能力主要取决与锯齿的齿距。F值越大, 则一个锯齿能钩住纤维的数量也越多。令整个锯片的钩住能力为F, 则
式中z为每根锯片的齿数。
当锯齿滚筒转速一定时,
即, f=Al2 (5)
即一个锯齿的钩住能力与齿距的平方成正比。
又齿距也决定于锯片的齿数, 因为
式中D为锯齿滚筒直径
将 (6) 代入 (5) 得,
将 (7) 代入 (3) 得:
式中C=Aπ2D2常数
由 (8) 可知, 锯齿的钩住能力与锯片的齿数成反比, 与齿距成正比。
2.5 锯齿滚筒直径、转速的确定
锯齿滚筒的直径和转速是决定皮棉含杂率和生产效率的重要因素。锯齿滚筒的直径越大, 表面线速度越大, 清杂效能越高, 但根据文献[3], 锯齿滚筒与刺钉滚筒的表面线速度比不得超过0.6∶1, 本装置确定其线速度为5 m/s, 直径为Φ250 mm。
2.6 刷棉辊
刷棉辊的作用是将锯齿辊上的籽棉刷拨下来, 保证锯齿辊的顺畅。结构如图7所示。
1.刷棉滚筒2.压条3.毛刷条4.拨花翼板5.刷棉辊轴
由于刷棉辊的线速度大于锯齿辊的线速度, 加之橡胶与纤维间的摩擦系数大于锯齿之间的摩擦系数[6], 故刷棉辊的作用足以克服锯齿的阻力, 将纤维从锯齿上刷下。毛刷刷力的作用主要是靠毛刷条对锯齿上纤维的连续作用来保证。依据连续作用原理[12,13,14]:
式中i———刷棉辊与锯齿辊的表面线速度比;
Φ0———相邻两根毛刷条对应毛刷滚筒的中心角;Φ0=360°/N, N是毛刷条数;
Dm———毛刷滚筒直径 (mm) ;
Dj———锯片滚筒直径 (mm) 。
由式 (9) 可知, 刷棉辊与锯齿辊的表面线速度必须大于某个值, 以保证毛刷刷力的作用。本装置Dm=300 mm, Dj=350 mm, Φ0=30°, 代入 (9) 式得i=2.5。调高刷棉辊的转速, 可以使锯齿辊上的棉层变薄, 有利于杂质的排除。
3 田间性能试验
3.1 试验地点
试验对象为新疆生产建设兵团农八师132团11连试验田中覆膜播种的棉花。棉花品种为新陆早33, 棉花平均株高70 cm, 棉铃最低12 cm, 棉花脱叶率82%、吐絮率85%, 籽棉含水率10%, 测产后该棉田平均产量4 500 kg/hm2。
3.2 试验方法
在一个40 hm2的棉田中, 划分出3块长100 m的试验区, 分别标定为A区、B区、C区, 机组以0.43 m/s的速度前进, 分3次取各区的棉花, 每次取2kg, 称出其中杂质的质量, 取平均值。试验时, 在装置底部用篷布接取所有排出杂质, 取3次2 kg的样本, 称出其中含有籽棉的质量, 并计算3区籽棉的损失率。
3.3 试验结果
试验结果见表2。由表2中试验数据可以看出, 该装置各项技术性能指标均达到设计要求和相关技术标准[15]。
4 结论
(1) 梳齿式采棉机籽棉清理装置通过刺钉辊、清杂辊、刷棉辊和格条栅等的配合使用使籽棉的含杂率大为降低。
(2) 本装置采用44.1～55.1 kW (60～75 hp) 拖拉机提供动力, 采用V带轮输送动力, 保证工作的平稳性。
统收式采棉机清理装置的研究现状 篇7
20世纪80年代后期以来,生产的统收式采棉机已经包含机载的清理装置来帮助去除杂质。近年来,国际上开展了新一轮对统收式采棉机的研究。在我国也将其作为经济型采棉机首选机型进行研究,期望通过研究使其适应新疆的高密度种植模式,成为解决新疆棉花机械化收获的一种新选择。统收式采棉机工作时把棉株上的棉花、棉叶、铃壳和未开放的棉桃等全部采收下来,因此收获的棉花含杂率很高,需要配套专用的棉花清理装置在交售到轧花厂前进行预清理,采摘部件采收下来的棉花将通过螺旋、气力等输送装置输送到预清理装置进行清理。
1 籽棉机械清理的原理与分类
籽棉中含有各种类型的杂质,其大小、表面状态、密度、弹性及空气动力学性质等与籽棉各不相同。籽棉清理就是借助了籽棉与杂质之间物理性质的差异来实现的。籽棉机械清理是利用籽棉与杂质颗粒大小、密度、表面状态弹性、硬度等的差别, 借助刺钉滚筒或锯齿滚筒与有关工作部件的配合,将密度大于或小于籽棉的杂质从籽棉中分离出去。籽棉清理机按工作原理的不同可分为两类:刺钉式籽棉清理机和锯齿式籽棉清理机[1]。下面介绍几种统收式采棉机机型的籽棉清理装置。
2 国外统收式采棉机清理装置
美国约翰.迪尔7460采棉机清花装置的结构如图1所示。其主要是由两个锯齿滚筒、刷棉滚、格条栅、排杂绞龙和风扇等部件组成。
1.排杂绞龙 2.格条栅Ⅱ 3.钢丝刷 4.锯齿滚筒Ⅱ5.格条栅Ⅰ 6.锯齿滚筒Ⅰ 7.尘棒 8.喂棉口9.输出管道 10.喂棉管道 11.刷棉滚(刷子12个) 12.风机
在机采棉清理过程中,主要以清除铃壳、枝秆和青铃等重杂为主,也清除叶片等细小杂质。工作时,采摘后含大量杂质的棉花通过气力输送进入喂棉口,落入一级锯齿滚筒上,经两级锯齿滚筒提取杂质中的籽棉,杂质经排杂棒排出,落入机器底部的排杂绞龙,位于两锯齿滚筒之间的刷棉滚将被锯齿滚筒清理后的籽棉刷下,逆时针旋转的风机将籽棉从输出管道送入棉箱。
目前,约翰.迪尔7460采棉机已经批量生产。
3 国内统收式采棉机清理装置
3.1 梳指式采棉机清铃机
清铃机的结构如图2所示。其主要是由开松滚、刺条滚、回收滚、拨棉滚、清杂滚、绒棒、格条栅等结构组成。
1.前输棉管 2.格条栅 3.绒棒 4.回收滚 5.格条栅6.排棉绞龙 7.清杂滚 8.拨棉滚 9.刺条滚 10.开松滚11.后输棉管 12.闭风器 13.转网 14.风机
经采摘台采集的棉铃通过输棉系统输送到清铃机顶部,首先经过开松滚的敲打,使棉铃松散,之后落入刺条滚;由于刺条的钩拉,将棉花缠绕在刺条滚上,刺条滚缠绕棉花并将杂质通过格条栅除去,剩余的棉铃以类似的方式经过回收滚进行处理;清理后的棉花缠绕在回收滚上。在与二者相切的位置上安装高速旋转的拨棉滚,其速度要大于刺条滚和回收滚,且同向;拨棉滚取下的棉花经过清杂滚最后一次除杂,通过螺旋输送绞龙输送到出口,最后由风机将棉花送入棉箱[2]。
清铃机工作参数如表1所示。其性能指标即含杂率48%,不满足国家标准。
3.2 软摘锭采棉机六滚清杂系统
软摘锭采棉机六滚清杂系统的结构如图3所示。
1.出棉绞龙 2.出棉闭风器 3.刺钉滚筒 4.刺钉 5.格条栅6.喂棉口 7.排杂闭风器 8.排杂绞龙 9.螺旋除尘器 10.风机
采摘头采摘的棉花经输送系统首先进入六滚清杂装置的第1清杂室(棉花落到第2滚筒上),在刺钉滚筒的冲击作用下,籽棉被打击由上至下滚动向前;与此同时,籽棉被松开、抖动,黏附在籽棉表面的外附杂质在重力和离心力的作用下,从格条栅间距中排出;排出的杂质在重力的作用下,进入沉积箱;经清理的籽棉沿着格条栅上升进入第2清杂室,锯齿滚筒勾拉籽棉,大杂浮在棉花之上;在锯齿滚筒旋转的过程中铃壳等大杂经阻隔板碰撞与籽棉分开进入沉杂箱;棉花在脱棉滚筒的作用下经脱离滚筒与棉花出口输送到积棉箱,完成棉花的清杂。
软摘锭采棉机工作参数如表2所示。其最佳参数即工作时速为3～3.5km/h,采摘滚转速在460～500r/min范围内,总含杂率可控制在15%左右,关键杂质棉叶控制在1.45%左右[3,4]。
3.3 梳齿式采棉机籽棉清理装置
梳齿式采棉机籽棉清理装置的结构如图4所示。
1.格条栅 2.回收滚筒 3.刷棉滚4.锯齿滚筒 5.隔板 6.除杂筛网 7.刺钉滚
籽棉由喂棉装置进入清理装置后,通过—刺钉滚筒的打击松懈,将混杂在其中的线绳或滴灌带清除;然后籽棉经过另一刺钉滚,均匀地喂给锯齿滚筒,被锯齿钩拉的籽棉随锯齿滚筒一起向前运动;当行至钢丝刷时,钢丝刷将籽棉均匀刷附在锯齿滚筒表面,在刷附时部分重杂物及僵瓣棉首先分离;其余杂质随锯齿滚筒旋转进入格条栅区,在格条栅的多次冲击下,大量的重杂物及僵瓣棉都被排落,并且少量的细小杂质也被排落;经过清杂的籽棉继续随滚筒转动,当转至与毛刷接触时,在毛刷滚的高速旋转下,钩拉在锯齿上的籽棉被刷下;清杂后的籽棉经搅轮运送至出棉口,由风机吹入集棉箱内。
最佳工作参数如表3所示。经方差检验,在95%置信度下,各因素对籽棉清理试验装置的性能指标影响的主次顺序为:锯齿滚转速>刷棉滚转速>刺钉滚转速2>刺钉滚转速1。
梳齿式采棉机籽棉清理装置在取最优水平组合时,籽棉的含杂率降低到12.8%,达到《中华人民共和国农业行业标准一棉花收获机作业质量》的要求[5,6]。
3.4 自走式梳齿采棉机籽棉清理装置
自走式梳齿采棉机籽棉清理装置的结构如图5所示。其主要是由等锯齿滚筒、剥棉滚、钢丝刷、格条栅和尘棒等结构组成。
1.钢丝刷 2.拨棉板 3.剥棉滚4.锯齿滚筒 5.U形齿条 6.格条栅 7.尘棒
梳齿将棉株梳下,由链耙输送,拨棉板将籽棉拨到清理装置。落下的籽棉滑落到旋转的锯齿滚筒,由尘棒“喂、逼”到锯齿滚筒4上。锯齿滚筒“U”形锯齿条将籽棉钩住带走。钢丝刷与顺时针方向转动的锯齿滚筒产生擦拭和抖动,使铃壳、僵瓣等不易被锯齿钩住的杂质抖落,抛离锯齿滚筒与籽棉分离。齿条钩拉含杂籽棉时,由于充分暴露的籽棉和杂质在同样转速下受离心力作用,经过与尘棒、格条栅的阻隔,使僵瓣、铃壳、不孕籽和小花头被清出。锯齿滚筒钩住籽棉之后被剥棉滚刷下,剥棉滚与齿条滚筒转向相反,相对齿条滚筒转速高一些。清杂后的籽棉通过风机吸入棉箱。
自走式梳齿采棉机工作参数如表4所示。棉箱内的棉花杂质主要包括铃壳、枝秆等重杂,以及棉叶等细杂,所占比例分别为68%,32%,含杂率为29%。
4 结论
国外棉花收获机械的研制已进入了稳步发展时期,市场上的成熟产品较多,而我国采棉机的研究还处于发展中阶段。与国外的棉花种植模式相比,新疆的棉花密度较高,试验表明:我国在研究开发采棉机时,应根据地域条件研究出适合本地的采棉机。采棉机在保证效率的同时,还要考虑到棉花的品质。清理装置的不断改进,保证含杂率满足国家标准,就是保证了棉花品质。目前,统收式采棉机这种经济型机械应用前景非常广阔。
参考文献
[1]王敏.机采棉清理加工工艺试验研究[D].兰州:甘肃农业大学,2009:17.
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[4]贾顺宁,王维新,张宏文.软摘锭采棉机清杂装置的设计[J].农机化研究,2009,31(12):114-115.
[5]康建明,陈学庚,温浩军,等.梳齿式采棉机籽棉清理装置的设计与性能试验[J].石河子大学学报,2010(5):632-635.
[6]温浩军,陈学庚.梳齿式采棉机籽棉清理装置的研制[J].农机化研究,2010,32(10):59-62.
自动清理装置 篇8
一、罐口清渣装置的组成
罐口清渣装置是根据铁水罐罐口积渣特点, 采用液压传动对一种楔形铲子头 (图1) 的定位和驱动, 来实现对罐口积渣清理的。液压传动结构简单, 体积小, 便于实现自动控制。铲子头的倾角进行了优化设计, 保证清渣时受力合理, 其角度取为40~45°, 材料为45#钢, 锻造加工。电气控制系统采用PLC实现自动控制。罐口清渣装置包含机械设备、液压系统、电控系统三大部分。
1. 罐口清渣装置机构
该机构采用卧式双缸连动机构。机身由前端装有铲子头的主液压缸、定位升降液压缸、固定支架 (左右侧架、前支承架、底座、上固定架) 组成。固定支架固定在钢筋混凝土基础座上, 使清渣装置铲子头高度与罐口等高 (图2) 。
清渣时将铁水罐运至铲子头前方, 操作罐口清渣装置按钮, 主液压缸动作, 驱动铲子头进行清渣。同时, 利用定位升降油缸调整铲子头角度, 以便实现大范围清渣, 直至将积渣清理干净。该清渣装置具有快速前进、慢速清渣、快速返回等功能。为了防止清渣装置故障影响脱硫正常生产, 设计了事故返回功能。
2. 罐口清渣装置液压系统
液压系统主要由液压泵站 (由泵电机组、不锈钢油箱、过滤及冷却系统、油温油位监测仪表、压力显示等组成) , 液压阀台和液压管路组成。考虑到系统压力损失和节约费用, 泵站设在清渣装置旁边。液压配管为不锈钢管, 采用焊接式, 减少系统泄漏。
3. 电气控制系统
清渣装置电控系统由PLC、开关柜、驱动电动机、监测信号收集及控制、信号显示等组成。输入输出信号均为DC 24V, 由PLC采集后集中处理。配制一个现场操作箱, 可在喷吹平台上操作, 实现泵的开启和停止, 主液压缸的快进、快回、工进以及定位升降油缸的伸出和缩回。
二、罐口清渣装置的设计
铁水罐约为65t。根据铁水罐座在平板车固定专用支座上, 铲子头清理罐口积渣, 以推动铁水罐刚可绕本身耳轴转动时的力作为主油缸所受最大负载约为1.97×105N, 行程2000mm, 快进速度80mm/s, 慢进速度40mm/s。定位油缸行程500mm, 负载约为0.78×105N。系统压力为10MPa。
1. 液压缸
该液压缸选冶金设备用液压缸, 其工作可靠, 耐冲击, 耐污染, 适用于高温高压, 环境恶劣的场合。
(1) 主液压缸的内径根据最大工作负载来确定。经计算取160mm。
(2) 对照样本活塞外径为160mm的冶金用液压缸, 活塞杆直径有90mm和110mm两种。由于液压缸行程较大为2000mm, 液压缸安装距>10d (为液压缸为前耳轴安装形式, 据样本=2190mm) , 因此对液压缸活塞杆进行弯曲稳定性计算。经计算活塞杆直径为90mm时, 存在弯曲失稳的危险;活塞杆直径为110mm时, 能够满足稳定性要求, 故设计选取活塞杆直径为110mm。
(3) 考虑到对主液压缸铲子头角度调整、定位, 选择定位液压缸, 型号为Φ100mm×Φ56mm-420mm。
2. 液压系统
(1) 在主机动作过程中, 应保持稳定状态, 不允许受干扰。两油缸工作互不影响工作, 所以油路采用并联形式。
(2) 要求清渣过程中, 主油缸和定位油缸都能在任意位置停止运动, 实现自锁功能, 保证系统安全可靠, 所以选用中位机能为O型的三位四通换向阀。
(3) 为便于调节系统压力, 采用了溢流阀;为便于调节各油缸进出流量, 采用了叠加式节流阀。
(4) 考虑到系统中的油液应保持一定的清洁度, 采用单筒自封式回油过滤器。安装在回路上, 间接地保护整个液压系统。
液压系统原理简图如图3所示。
3. 液压站元件
(1) 根据液压系统执行元件仅有两个液压缸, 两缸容积之和约为43L, 选择容积为1.5×103L的封闭式油箱。此油箱采用卧式安装, 液压泵及管道都安装在油箱外面, 散热条件好。同时液压阀的控制回路采用集成式结构, 机构紧凑, 便于安装维修。为了防止发生火灾, 液压介质采用水—乙二醇抗燃液。
(2) 液压控制阀是影响液压系统性能和可靠性的重要元器件。按通过各元件的最大流量来选择液压阀的规格。
(3) 考虑到油液耐磨性能较差, 采用1000r/min的电机驱动液压泵。
系统主机动作需要中高压、中高流量, 工作中动作比较简单, 经计算选定两台叶片泵, 一备一用, 型号选为PV2R3-116, 额定压力为16MPa。
(4) 电机经计算, 根据电机手册, 选取6级电机, 型号为Y200M-6, 额定功率为22kW, 满载同步转速为1000r/min。
4. 液压缸固定支架
固定支架底座用30mm钢板, 前后支座用40mm钢板焊接而成。定位油缸固定在主液压缸上方, 采用铰接式连接, 便于对主液压缸倾角的调整。
5. 清理机钢筋混凝土基础
根据清理机底座的尺寸, 设计、灌注制作钢筋混凝土基础, 其定位尺寸为地面部分外形尺寸为长3m×宽1.2m×高3m, 地下部分深1.8m。
三、应用效果
(1) 清渣装置对罐口积渣进行清理后, 现在兑铁水时每天可少洒铁7~8t, 提高了铁水的收得率和操作的安全性。
(2) 过去未上清渣装置前, 混铁炉水套在线32h便被迫下线更换, 现在在线可使用80h, 减少了工人清水套粘积渣的次数, 降低了工人的劳动量和造成设备损坏的危险性, 保证了炼钢生产的稳定顺行。
摘要：炼钢脱硫铁水罐罐口积渣严重, 为此设计制作了积渣清理装置, 提高了铁水的收得率和操作的安全性, 降低了工人的劳动量, 取得了显著效果。
自动清理装置 篇9
油田区域, 储油罐因其内部装有原油导致罐体重量较大, 这就要求安置罐体的基础具有一定的强度, 通常的做法都是用大体积混凝土来实现。现在市场上, 商用混凝土 (砼) 市场前景较好, 给混凝土的施工带来了方便, 对于混凝土搅拌车而言, 在完成混凝土浇筑之后, 在路途运输过程中, 存在混凝土搅拌车内壁和出料口位置挂垢现象, 给下次使用造成影响, 也会影响不同强度的混凝土的搅拌。为工程实践中的运用带来不便。
2 混凝土搅拌车系统的工作原理
2.1 搅拌车搅拌功能原理
取力器将发动机的动力通过小传动轴带动液压泵液压马达转动, 经过减速机带动搅拌桶转动。在运输混凝土的途中, 需要保持搅拌罐每分钟1-3转的低速转动, 以保证混凝土的匀质, 同时防止混凝土的离析, 称为搅动 (俗称搅拌) 。
2.2 搅拌车装料功能原理
搅拌车在装混凝土的时候搅拌罐转速较快, 速度为每分钟6-10转, 混凝土通过装料系统从筒口导管进入搅拌筒, 并在螺旋叶片引导下, 流向搅拌筒的中下部。注意:装料时与运输过程中罐体的转动方向应保持一致, 否则在运输过程中会将混凝土卸出。
2.3 搅拌车卸料功能原理
搅拌车在卸料时, 发动机将动力通过取力器, 液压泵, 减速机等传输到搅拌罐, 带动罐体转动, 速度为3-14转/分;混凝土在叶片螺旋运动的顶推作用下向筒口方向移动, 经过搅拌车的卸料斗卸出。此时罐体的转动方向与进料时的方向相反。
2.4 搅拌车清洗功能原理
通过制动系统的储气筒给水罐加压, 水流经过加压清洗搅拌罐系统, 装料口, 卸料系统等。
3 TRIZ及其理论
TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的词头。它是苏联的阿奇舒勒及其领导的一批研究人员从1946年开始, 通过对世界各国约250万件专利进行分析研究, 总结得出, 其主要目的是研究人类在进行发明创造和解决技术难题的过程中所遵循的科学原理和法则。研究结果表明:解决发明问题过程中所运用的科学原理和法则是客观存在的, 大量发明所面临的基本问题和矛盾 (TRIZ称之为技术矛盾和物理矛盾) 也是相同的, 同样的技术创新原理和相应的问题解决方案, 在一次次的发明中被重复应用, 只是被使用的技术领域不同而已。
现在TRIZ理论的研究与实践获得了越来越多人认可[1,2], 并且已经为很多知名企业带来了重大的经济效益。通过TRIZ理论的分析可以快速发现设计中存在的矛盾的本质, 然后利用TRIZ理论提供的原理, 得到合理的解决问题的方法。此外, 利用TRIZ理论原理解决问题, 打破了现有的思维定势, 激发创新思维, 在其他领域中寻求解决本领域中矛盾冲突问题的方法。
3.1 运用TRIZ40条发明原理
创新原理17-多维运作法, 对于搅拌筒而言现在已经是多维了, 可不可以又螺旋。创新原理34-自生自弃法, 可不可以使桨片随混凝土旋出, 实现外部清理。
3.2 运用物理矛盾解决方法提出原理解
课题来源:2014年大学生创新项目《混凝土搅拌车挂垢清理装置》。把技术矛盾转化为物理矛盾。壁应该光滑, 因为不挂壁, 壁不应该光滑, 增加成本。拟采用分离原理之时间分离原理, 即在倾卸混凝土时桶壁光滑, 其它时间可以不光滑。运用技术矛盾解决方法提出原理解, 原问题技术矛盾为“改善:为了解决混凝土, 混凝土挂垢是要改善的;恶化:对罐来说, 是物体产生的有害因素。”建立问题模型, 对应的39个通用工程参数“改善的参数:31物体产生的有害因素, 恶化的参数:29制造精度”。解决方案模型, 对应查看阿奇舒勒矛盾矩阵表得到参考创新原理为:创新原理4:非对称法 (不对称, 可不可以通过改变对称布局来改善挂壁) 整体与部分分离:局部是光滑的, 整体上可以不光滑。
4 方案
研制一种可以提供使混凝土变软的、再利用圆周旋转的戗刀不停的刮戗挂垢的混凝土搅拌车挂垢清理装置。该装置的空腔、圈空腔、螺杆空腔内装入针筒的活塞杆利用推进杆进入螺杆的螺杆空腔内产生的压力使针筒内的混凝土溶解剂在压力的作用下喷射向混凝土搅拌罐内的挂垢, 达到溶解挂垢的效果。
该装置的的连接杆顶端的圆形凹槽、弹簧、戗刀配合使用, 由于混凝土的挂垢较坚硬, 用戗刀用力戗时会使戗刀折断, 而戗刀的刀杆底端连接弹簧, 则在使用戗刀时有一个缓冲力, 避免戗刀的损坏, 节约成本。
该装置的卡块与卡框配合使用时, 一方面从凹槽的顶面插入卡块, 顺时针旋转后卡块进入卡槽内, 在利用顺时针旋转的电动机, 可以保证卡块不会从卡槽内掉落, 使推进杆与螺杆之间的连接关系更紧密。
该装置的滑轮可以使推进杆在推进时电动机的移动更方便, 而电动机支撑架可以保证电动机的高度与固定轴的高度一致。
结束语
所述的混凝土搅拌车挂垢清理装置, 在使用时先将推进杆推进到螺杆的顶部, 推进杆挤压针筒的活塞杆使针筒内的混凝土溶解剂 (速必达混凝土溶解剂) 在压力的作用下喷射向混凝土搅拌罐内的挂垢, 在顺时针转动推进杆, 使推进杆的挡片上连接的卡块通过凹槽卡入卡槽内, 开启电动机, 利用电动机的转速使连接在齿轮上的戗刀进行圆周的刮戗混凝土搅拌罐内的挂垢, 达到去除挂垢的效果, 该方案即将形成专利。
摘要：混凝土搅拌运输车的核心部件是搅拌筒。其在使用过程中性能的好坏取决于设计的优劣, 使用过程的养护。本文概述了搅拌车系统的工作原理, 利用TRIZ原理进行分析提出了一种混凝土搅拌车挂垢清理装置。该装置在使用过程中, 针筒内的混凝土溶解剂在压力的作用下喷射向混凝土搅拌罐内的挂垢, 利用电动机的转速使连接在齿轮上的戗刀进行圆周的刮戗混凝土搅拌罐内的挂垢, 达到去除挂垢的效果。
关键词：TRIZ,混凝土,搅拌车,挂垢清理
参考文献
[1]夏盛来, 何景武.TRIZ理论在飞机结构设计中的应用研究[J].机械设计与制造, 2008, 12 (2) :57-59.