工業(yè)氣動防爆吸塵清掃機設計研究

工業(yè)氣動防爆吸塵清掃機設計研究工業(yè)氣動防爆吸塵清掃機設計研究 2019/11/14 摘要：近年隨著企業(yè)生產(chǎn)制造技術的飛速發(fā)展和工廠環(huán)境要求越來越高的影響，企業(yè)生產(chǎn)車間投入了大量的人力進行除塵降塵，然而大量的企業(yè)工人因操作環(huán)境的粉塵污染而患上呼吸系統(tǒng)疾病，造成了巨大的財產(chǎn)和人員損失。以防爆車間為例，提出了工業(yè)防爆吸塵清掃機的設計方案，設計了工業(yè)氣動防爆清掃吸塵一體機，沒有電機等原件，利用車間已有的氣動源作為動力源除塵操作安全方便，及時除去車間地面和機械設備的邊角臺面的垃圾和粉塵，大大降低了車間大氣污染超標和粉塵爆炸的風險，是生產(chǎn)車間操作環(huán)境安全環(huán)保的又一保障。關鍵詞：吸塵設備；工業(yè)吸塵設備；氣動吸塵器引言近年來，工廠生產(chǎn)車間的工作環(huán)境與粉塵防爆越來越受到人們的重視。工人因吸入過多粉塵而引起的呼吸系統(tǒng)的疾病，以及因粉塵超標造成的企業(yè)停產(chǎn)，甚至粉塵閃爆，給企業(yè)帶來了不同程度的經(jīng)濟損失。粉塵對人體、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟效益、環(huán)境和生態(tài)平衡等諸多方面產(chǎn)生不良影響1。根據(jù)化學性質(zhì)不同，粉塵對人體可有致纖維化、中毒、致敏等副作用，長期吸入較高濃度粉塵可引起塵肺病，塵肺病對目前的醫(yī)學水平來說是不可治愈的疾病，機械制造企業(yè)安全質(zhì)量標準化考評標準中，把接觸生產(chǎn)性粉塵作業(yè)和職業(yè)健康監(jiān)護作為重要的考評內(nèi)容之一。所以，工廠車間的除塵越來越受到重視。吸塵器是一種清潔工具，用電作為機器運作的原動力，使用時造成強烈的空氣流動而產(chǎn)生吸氣作用，利用吸氣把所需要打掃地方的灰塵、紙屑等垃圾吸入軟管內(nèi)，從而進入集塵桶里，完成打掃的過程2。吸塵器自誕生之日起就是一直沿用電力作為動力源，這種動力源雖然結構簡單，成本低廉，但是容易產(chǎn)生電火花非常不適合防爆車間使用。而且目前市場上比較成熟的吸塵和清掃設備大多數(shù)是適用于家庭用的小空間的電動除塵器，不適合在工廠車間等大型場所使用。雖然目前市場上有一些工業(yè)吸塵器，但是成本較高，結構復雜，而且動力源一般也為電源，電線破損、電氣元件的開關，都容易產(chǎn)生火花，引起粉塵閃爆，不能在有防爆要求的區(qū)域使用，所以大多數(shù)防爆生產(chǎn)車間的地面清掃和臺面除塵仍然以人力為主，費時費力，不僅增加了企業(yè)的保潔成本，而且儀器設備的角落不易清掃干凈徹底，影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時還容易造成生產(chǎn)工人吸入工業(yè)粉塵超標，引發(fā)疾病，不利于企業(yè)的健康發(fā)展。因此，設計一種氣動工業(yè)防爆清掃吸塵一體機意義重大。1氣動清掃吸塵機的結構設計設計的工業(yè)氣動防爆吸塵清掃機，整機主要由清掃吸塵裝置、真空發(fā)生器和集塵箱三大部分組成。整機的機構如圖1。由清掃吸塵裝置（1）、真空產(chǎn)生器（3）、吸塵小吸頭（2）、集塵箱（4）、過濾器（5）、真空吸塵管（15）、壓縮空氣導入管（16）、擋塵板（17）和垃圾收集箱（18）和集塵箱萬向輪（19）組成，擋塵板（17）在集塵箱（4）和垃圾收集箱（18）上交錯安裝，過濾器（5）安裝在集塵箱（4）的右上方。整機工作過程是：由壓縮空氣導入管（16）輸入的壓縮空氣經(jīng)真空產(chǎn)生器（3）時在吸塵小吸頭（2）和清掃吸塵裝置（1）的真空吸塵管（15）處產(chǎn)生真空，在真空吸力作用下吸入垃圾、灰塵，經(jīng)過擋塵板（17）、過濾器（5）后大顆粒垃圾收集在集塵箱（4）下方的垃圾收集箱（18）內(nèi)，粉塵吸附在過濾器（5）上，在真空吸塵管（15）處產(chǎn)生的真空吸力實現(xiàn)地面等大空間的垃圾清掃吸塵；在吸塵小吸頭（2）處產(chǎn)生的真空吸力可以實現(xiàn)局部狹小空間工作臺面的吸塵，一機兩用。清掃吸塵裝置由萬向輪（6）、軸承（7）、逆時針氣動葉輪（8）、清掃吸塵裝置機架（9）、壓縮空氣支管（10）、順時針氣動葉輪（11）、逆時針清掃滾刷（12）、順時針清掃滾刷（13）、壓縮空氣總管（14）組成。清掃吸塵裝置（1）包括兩組反方向旋轉的清掃滾刷（12）和（13），在真空產(chǎn)生器（3）工作的同時清掃滾刷由葉輪（8）和（11）也在壓縮空氣動力源的驅動下旋轉把地面的灰塵送入清。整機的工作原理為：工作時，真空產(chǎn)生器（3）與壓縮空氣導入管（16）接通，壓縮空氣經(jīng)過真空產(chǎn)生器（3）的喉管處時產(chǎn)生真空，與真空發(fā)生器（3）聯(lián)通的真空吸塵管（15）內(nèi)產(chǎn)生真空吸力。當清掃吸塵裝置（1）與真空吸塵管（15）連接時，清掃吸塵裝置（1）的壓縮空氣動力總管（14）也接通壓縮空氣動力源，使逆時針氣動葉輪（8）和順時針氣動葉輪（11）在壓縮空氣支管（10）內(nèi)的壓縮空氣的驅動下旋轉，分別帶動逆時針清掃滾刷（12）和順時針清掃滾刷（13）反向滾動把灰塵和垃圾送入與清掃吸塵裝置（1）連接的真空吸塵管（15），這樣在滾刷滾動清掃和真空吸力的雙重作用下，垃圾和灰塵被送入集塵箱（4）內(nèi)，吸入的垃圾通過擋塵板（17）時，大顆粒較重垃圾被擋塵板（17）多次阻擋失速后落入垃圾收集箱（18）的底部，而較輕的小顆粒垃圾和粉塵最終被過濾器（5）攔截集聚，經(jīng)過過濾器（5）過濾的潔凈空氣最終排入大氣。集塵箱（4）與垃圾收集箱（18）上下布置，可以方便的打開和關閉，以便取出收集到灰塵和垃圾，清掃吸塵裝置的萬向輪（6）與集塵箱萬向輪（19）采用導靜電材料，均可實現(xiàn)多方向滾動，方便靈活；當吸塵小吸頭（2）與真空吸塵管（15）連接時，吸塵小吸頭（2）處產(chǎn)生的真空吸力實現(xiàn)局部狹小空間工作臺面的吸塵。吸塵小吸頭（2）與清掃吸塵裝置（1）均可以通過快速接頭方便的與真空吸塵管（15）連接，切換方便靈活。真空產(chǎn)生器3的結構和原理為：真空發(fā)生器就是利用正壓氣源產(chǎn)生負壓的一種新型、高效、清潔、經(jīng)濟的真空元器件，在有壓縮空氣的車間使用十分容易和方便。真空發(fā)生器十分廣泛的應用于工業(yè)自動化等領域。真空發(fā)生器的優(yōu)點是真空度高（最高-90kPa），體積小巧，使用成本低低廉，經(jīng)濟效益很明顯5。真空發(fā)生器的工作原理是利用噴管高速噴射出的壓縮空氣，在噴管出口形成射流，進而產(chǎn)生卷吸流動。在在真空吸力作用下，使噴管出口附近的空氣不斷地被吸走，從而吸附腔內(nèi)的壓力降至大氣壓以下，便形成一定真空度。真空發(fā)生器結構如圖3所示。真空發(fā)生器的性能與噴管處的直徑，收縮與擴散管的形狀等諸多因素有關。據(jù)實驗，壓縮空氣以0.4到0.8MPa的壓力通過噴管時，在吸附腔處可產(chǎn)生-80kPa到-90kPa的真空度6。為了得到最大吸入流量或最高吸入口處壓力，真空發(fā)生器都設計成超聲速噴管型，也就是Laval噴嘴。目前市場上供應的真空發(fā)生器大多數(shù)所需供氣壓力為0.5MPa，真空度即可達到-90kPa，吸入流量可達3003200l/min，而家用吸塵器的真空度一般為-20kPa-30kPa。目前工廠中的壓縮空氣壓力大多是0.4-0.8MPa，而且空氣供應量充足，所以通過真空發(fā)生器可產(chǎn)生足夠大的真空度（最高-90kPa）和吸入流量，能夠滿足本結構設計的吸塵需求，而且市場上和淘寶等線上商城都有很多類似的真空發(fā)生器。2氣動清掃吸塵機的優(yōu)點該氣動清掃吸塵機與眾多工業(yè)吸塵器相比，最大的特點就是結構簡單，成本低廉，功能可靠，安全防爆。與電動吸塵設備相比，該氣動清掃吸塵機擁有高強度的工作能力，可以實現(xiàn)晝夜不間歇，真空吸力超強而且可存儲灰塵的集塵箱較大，可以大大減少人力的投入。動力源為生產(chǎn)車間的壓縮空氣，不需要電機、電器控制等，清掃吸塵裝置和集塵箱都采用導靜電的萬向輪支撐，能夠有效的防爆，清掃吸塵裝置能快速實現(xiàn)車間地面等大空間的垃圾清掃和吸塵，靈活多樣的小吸塵口又能實現(xiàn)對儀器設備的臺面和邊角等較小空間的吸塵，一機兩用，方便靈活。3結束語本設計充分利用了壓縮空氣這個工廠車間現(xiàn)有的動力源，采用氣動驅動葉輪旋轉產(chǎn)生動力的方式，巧妙地避免了電機等電器元件，有效防止了電火花的產(chǎn)生，在有防爆要求的生產(chǎn)車間實現(xiàn)地面清潔的機械化操作，降低了工廠清潔人力的投入，有效降低車間粉塵的含量，提高了車間的清潔度，改善了車間的工作環(huán)境，降低工人的患病風險。參考文獻：2萬蔚.新型多功能吸塵器的研究D.湖北工業(yè)大學研究生學位論文，2010（5）.3楊葉.吸塵設備發(fā)展概況與展望J.科技資訊，2019（6）.4史然.帝造臥式旋風吸塵器設計D.南昌大學專業(yè)學位研究生學位論文，2015（5）.5高真空超大流量真空發(fā)生器SDM160-0406.淘寶網(wǎng).6鄭欣榮.真空發(fā)生器結構參數(shù)與性能參數(shù)關系研究J.真空，2005，5.