工業(yè)氣動(dòng)防爆吸塵清掃機(jī)設(shè)計(jì)研究

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1、工業(yè)氣動(dòng)防爆吸塵清掃機(jī)設(shè)計(jì)研究工業(yè)氣動(dòng)防爆吸塵清掃機(jī)設(shè)計(jì)研究 2019/11/14 摘要：近年隨著企業(yè)生產(chǎn)制造技術(shù)的飛速發(fā)展和工廠環(huán)境要求越來(lái)越高的影響，企業(yè)生產(chǎn)車間投入了大量的人力進(jìn)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(cái)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(jī)的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了工業(yè)氣動(dòng)防爆清掃吸塵一體機(jī)，沒有電機(jī)等原件，利用車間已有的氣動(dòng)源作為動(dòng)力源除塵操作安全方便，及時(shí)除去車間地面和機(jī)械設(shè)備的邊角臺(tái)面的垃圾和粉塵，大大降低了車間大氣污染超標(biāo)和粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，是生產(chǎn)車間操作環(huán)境安全環(huán)保的又一保障。關(guān)鍵詞：吸塵設(shè)備；工業(yè)吸塵設(shè)備；氣動(dòng)

2、吸塵器引言近年來(lái)，工廠生產(chǎn)車間的工作環(huán)境與粉塵防爆越來(lái)越受到人們的重視。工人因吸入過(guò)多粉塵而引起的呼吸系統(tǒng)的疾病，以及因粉塵超標(biāo)造成的企業(yè)停產(chǎn)，甚至粉塵閃爆，給企業(yè)帶來(lái)了不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。粉塵對(duì)人體、生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)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(xué)性質(zhì)不同，粉塵對(duì)人體可有致纖維化、中毒、致敏等副作用，長(zhǎng)期吸入較高濃度粉塵可引起塵肺病，塵肺病對(duì)目前的醫(yī)學(xué)水平來(lái)說(shuō)是不可治愈的疾病，機(jī)械制造企業(yè)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)中，把接觸生產(chǎn)性粉塵作業(yè)和職業(yè)健康監(jiān)護(hù)作為重要的考評(píng)內(nèi)容之一。所以，工廠車間的除塵越來(lái)越受到重視。吸塵器是一種清潔工具，用電作為機(jī)器運(yùn)作的原動(dòng)力，使用時(shí)造

3、成強(qiáng)烈的空氣流動(dòng)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(jìn)入集塵桶里，完成打掃的過(guò)程2。吸塵器自誕生之日起就是一直沿用電力作為動(dòng)力源，這種動(dòng)力源雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chǎng)上比較成熟的吸塵和清掃設(shè)備大多數(shù)是適用于家庭用的小空間的電動(dòng)除塵器，不適合在工廠車間等大型場(chǎng)所使用。雖然目前市場(chǎng)上有一些工業(yè)吸塵器，但是成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且動(dòng)力源一般也為電源，電線破損、電氣元件的開關(guān)，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(tái)面除塵仍然以人力為主，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不僅增加了企

4、業(yè)的保潔成本，而且儀器設(shè)備的角落不易清掃干凈徹底，影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還容易造成生產(chǎn)工人吸入工業(yè)粉塵超標(biāo)，引發(fā)疾病，不利于企業(yè)的健康發(fā)展。因此，設(shè)計(jì)一種氣動(dòng)工業(yè)防爆清掃吸塵一體機(jī)意義重大。1氣動(dòng)清掃吸塵機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的工業(yè)氣動(dòng)防爆吸塵清掃機(jī)，整機(jī)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(jī)的機(jī)構(gòu)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(guò)濾器（5）、真空吸塵管（15）、壓縮空氣導(dǎo)入管（16）、擋塵板（17）和垃圾收集箱（18）和集塵箱萬(wàn)向輪（19）組成，擋塵板（17）在集塵箱（4）和垃圾收集箱（18）上交錯(cuò)安裝，過(guò)濾器（5）安裝在集塵箱（4）的

5、右上方。整機(jī)工作過(guò)程是：由壓縮空氣導(dǎo)入管（16）輸入的壓縮空氣經(jīng)真空產(chǎn)生器（3）時(shí)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(guò)擋塵板（17）、過(guò)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(guò)濾器（5）上，在真空吸塵管（15）處產(chǎn)生的真空吸力實(shí)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(shí)現(xiàn)局部狹小空間工作臺(tái)面的吸塵，一機(jī)兩用。清掃吸塵裝置由萬(wàn)向輪（6）、軸承（7）、逆時(shí)針氣動(dòng)葉輪（8）、清掃吸塵裝置機(jī)架（9）、壓縮空氣支管（10）、順時(shí)針氣動(dòng)葉輪（11）、逆時(shí)針清掃滾刷（12

6、）、順時(shí)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(zhuǎn)的清掃滾刷（12）和（13），在真空產(chǎn)生器（3）工作的同時(shí)清掃滾刷由葉輪（8）和（11）也在壓縮空氣動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)把地面的灰塵送入清。整機(jī)的工作原理為：工作時(shí)，真空產(chǎn)生器（3）與壓縮空氣導(dǎo)入管（16）接通，壓縮空氣經(jīng)過(guò)真空產(chǎn)生器（3）的喉管處時(shí)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(dāng)清掃吸塵裝置（1）與真空吸塵管（15）連接時(shí)，清掃吸塵裝置（1）的壓縮空氣動(dòng)力總管（14）也接通壓縮空氣動(dòng)力源，使逆時(shí)針氣動(dòng)葉輪（8）和順時(shí)針氣動(dòng)葉輪（11）在壓縮空氣支管（10）內(nèi)的壓縮空氣

7、的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，分別帶動(dòng)逆時(shí)針清掃滾刷（12）和順時(shí)針清掃滾刷（13）反向滾動(dòng)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(dòng)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(guò)擋塵板（17）時(shí)，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(guò)濾器（5）攔截集聚，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器（5）過(guò)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(guān)閉，以便取出收集到灰塵和垃圾，清掃吸塵裝置的萬(wàn)向輪（6）與集塵箱萬(wàn)向輪（19）采用導(dǎo)靜電材料，均可實(shí)現(xiàn)多方向滾動(dòng)，方便靈活；當(dāng)

8、吸塵小吸頭（2）與真空吸塵管（15）連接時(shí)，吸塵小吸頭（2）處產(chǎn)生的真空吸力實(shí)現(xiàn)局部狹小空間工作臺(tái)面的吸塵。吸塵小吸頭（2）與清掃吸塵裝置（1）均可以通過(guò)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(jié)構(gòu)和原理為：真空發(fā)生器就是利用正壓氣源產(chǎn)生負(fù)壓的一種新型、高效、清潔、經(jīng)濟(jì)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(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。真空發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是真空度高（最高-90kPa），體積小巧，使用成本低低廉，經(jīng)濟(jì)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(jìn)而產(chǎn)生卷吸流動(dòng)。在在真空吸力作用下，使噴

9、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(jié)構(gòu)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(kuò)散管的形狀等諸多因素有關(guān)。據(jù)實(shí)驗(yàn)，壓縮空氣以0.4到0.8MPa的壓力通過(guò)噴管時(shí)，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(shè)計(jì)成超聲速噴管型，也就是Laval噴嘴。目前市場(chǎng)上供應(yīng)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(dá)到-90kPa，吸入流量可達(dá)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0.4-0.8

10、MPa，而且空氣供應(yīng)量充足，所以通過(guò)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的吸塵需求，而且市場(chǎng)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(dòng)清掃吸塵機(jī)的優(yōu)點(diǎn)該氣動(dòng)清掃吸塵機(jī)與眾多工業(yè)吸塵器相比，最大的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，功能可靠，安全防爆。與電動(dòng)吸塵設(shè)備相比，該氣動(dòng)清掃吸塵機(jī)擁有高強(qiáng)度的工作能力，可以實(shí)現(xiàn)晝夜不間歇，真空吸力超強(qiáng)而且可存儲(chǔ)灰塵的集塵箱較大，可以大大減少人力的投入。動(dòng)力源為生產(chǎn)車間的壓縮空氣，不需要電機(jī)、電器控制等，清掃吸塵裝置和集塵箱都采用導(dǎo)靜電的萬(wàn)向輪支撐，能夠有效的防爆，清掃吸塵裝置能快速實(shí)現(xiàn)車間地面等大空間的垃圾清掃和

11、吸塵，靈活多樣的小吸塵口又能實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的臺(tái)面和邊角等較小空間的吸塵，一機(jī)兩用，方便靈活。3結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)充分利用了壓縮空氣這個(gè)工廠車間現(xiàn)有的動(dòng)力源，采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)力的方式，巧妙地避免了電機(jī)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(shí)現(xiàn)地面清潔的機(jī)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(fēng)險(xiǎn)。參考文獻(xiàn)：2萬(wàn)蔚.新型多功能吸塵器的研究D.湖北工業(yè)大學(xué)研究生學(xué)位論文，2010（5）.3楊葉.吸塵設(shè)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(fēng)吸塵器設(shè)計(jì)D.南昌大學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生學(xué)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(jié)構(gòu)參數(shù)與性能參數(shù)關(guān)系研究J.真空，2005，5.