废弃气雾罐回收装置的机械结构设计

徐灵敏

（中山市中等专业学校，广东 中山 528400）

0 引言

精细化工作为一项高新技术产业，在21 世纪将越来越受到企业的关注，发展的速度也必将越来越快。随着科技进步，新材料、生物技术、能源、海洋开发等领域都是精细化工的发展趋势[1]。精细化工的发展需要大量的气雾罐，大概每年有650亿个气雾罐。1989年美国气雾剂工业的代表和美国环保机构召开会议讨论关于马口铁罐或铝罐的安全处理(再循环使用)的问题，首次实验在加拿大多伦多进行，最令人不安的是在气雾罐的处理过程中(包括再循环使用) 易燃问题尤为突出。不管丢弃的是满罐还是半罐，所面临的问题都是同样严重。试验证明，500 mL装的烃型喷发胶一旦爆炸会产生一个直径大约为2.5 m的火球并引起罐体燃烧。同样地，碾压气雾罐也会使其喷出高度易燃的酒精、油漆等混合体，从而导致7.5 m之内都能遇火燃烧[2]。目前大多数气雾罐企业对气雾罐进行报废处理前，都是简单地用尖锐物体刺穿容器（气雾罐），然后再进行后续处理，这将会导致容器（气雾罐）内残留的化学物质随意流出，渗透到土壤中，污染环境，特别容易发生火灾安全事故，并且回收效率十分缓慢，成本高。因此设计一种使用方便、结构简单、成本低廉的废弃气雾罐回收装置具有重要的现实意义。

1 气雾罐

气雾罐是指利用容器（气瓶）内具有一定压力的气雾剂产品，打开时通过其内压产生的喷射作用，将物料从耐压容器内以雾状的形式喷出，直接喷射到空间或物体表面，使有效成分均匀分布而得到充分地利用的一类精细化工产品（如喷雾漆、喷雾化妆品），是一次性使用的金属容器。

气雾罐规格及尺寸常见规格：1）马口铁罐：直径为45、52、57、65、70 mm，高度从100～300 mm不等。2）铝罐：直径为22、25、28、35、38、40、45、50、53、55、59、66 mm，高度从58～240 mm不等。其中：铁罐的高度指罐身高度，不包括顶盖，铝罐的高度指总高，从罐口至罐底。因此，阀门选用时有如下规则：φ45、φ52 mm铁罐，罐高加8 mm为阀门高度，φ65 mm铁罐，罐高加13 mm为阀门高度；铝罐：罐高一般即为阀门高度[3]，气雾罐规格如表1所示。

表1 气雾罐规格 mm

气雾罐外型包括：直身镀锡薄钢板罐、缩颈镀锡薄钢板罐、圆肩型铝罐、斜肩型铝罐、台阶肩型铝罐等类型。如图1所示。

图1 气雾罐外型

本文旨在设计废弃气雾罐回收装置的机械结构，实现对马口铁罐、铝罐、镀锡薄钢板罐等容器直径在φ40 ～70 mm，高度在50 ～300 mm的金属容器进行刺穿，然后集中回收容器内的化学物质，避免污染环境；提高收回效率，降低成本，满足精细化工产业的发展。

2 机械结构总体设计

废弃气雾罐回收装置设备的机械结构设计，包括承托台面1、气雾罐刺穿机构2、气雾罐夹紧机构3、废气回收装置4等4个机构（如图2）。可以收回气雾罐的罐径规格：φ40～70 mm；高度在50～300 mm( GB 13042-2008)。

图2 废弃气雾罐回收装置原理图

工作原理：如图3所示，将气雾罐容器（气瓶）竖放到气瓶刺穿座4上，根据气雾罐容器高度调整连接架7，固定后通过第一气缸6移动向气雾罐容器施加向下的压力，压住气雾罐容器使其固定在气瓶刺穿座4上，然后使第二气缸3向上移动一起使破孔针9移动而刺穿气雾罐容器，气雾罐容器中的液体从刺穿的孔中流出到刺穿座4中，最后液体通过刺穿座4底部的管螺纹孔连接的管道流到回收桶13中，回收桶13中设有排气孔，排气孔上装有净化器12，净化器12对溢散的气体进行净化，避免污染空气环境，回收桶13中的液体则运送到相应的污水处理企业去进行净化处理，达到可排放标准后排放。

图3 废弃气雾罐回收装置

3 气雾罐夹机构紧设计

气雾罐夹紧机构是废弃气雾罐回收装置的核心装置，根据气雾罐的罐径规格φ22～70 mm，设计了锥型的下压板5（如图4），下端开口尺寸为φ80 mm，上端开口尺寸为φ20 mm，夹角为45°,方便第二气缸向下移动时放入的气雾罐自动找到下压板的中心。同时顶部设计了φ16 mm×20 mm圆柱孔用来避开气雾罐阀门高度（6～15 mm）。刺穿座2同样设计成了锥型（如图5)，上端开口尺寸为φ80 mm，下端开口尺寸为φ20 mm，夹角为45°，方便放入气雾罐自动找到下压板的中心。中间φ12 mm孔，用于安装破孔针，设计了O形密封槽和管螺纹孔。包括固定杆6、第一气缸1和连接架5，连接架5一端套设于固定杆6上，通过螺丝收紧可上下调节高度，另一端固定在第二气缸4上，根据气雾罐容器(L50-300 mm) 的高度对第二气缸4的高度进行调整，便于夹紧气雾罐。该气雾罐夹紧机构第二气缸向下移动能够实现放入气雾罐后自动对中心并夹紧，不会发生偏移。

图4 下压板

图5 刺穿座

4 气雾罐刺穿设计

如图7所示，气雾罐刺穿机构是装备的关键装置，当气雾罐被夹紧以后，刺穿座2下方装有气缸1，气缸1的活塞杆上装有破孔针4，当气雾罐底部放入气瓶刺穿座2上面并夹紧后，气缸1向上移动破孔针4，破孔针4进而刺穿气雾罐5。气雾罐里面的液体就流到刺穿座2底部，为了防止液体通过破孔针4壁流出，设计了O形密封槽，并安装了密封圈3，保证液体只能通过管螺纹孔流出。

图6 气雾罐夹紧机构

图7 气雾罐刺穿装置

5 废气回收装置

如图3所示，废弃气雾罐回收装置包括回收桶13、刺穿座4、净化器12、单向阀10。当气雾罐被刺穿后，液体流到刺穿座4通过管道流到回收桶13里，为了防止液体回流到刺穿座4，在管道上安装了单向阀10，避免液体回流到刺穿座4中，从气瓶刺穿座4中溢出。且在回收桶13上面安装了净化器12接于排气口上，净化器12内腔中设有活性炭，回收桶13中的气体经过活性炭吸附后散出，经过活性炭的净化，散出的气体不会污染空气环境。回收桶13中的液体则运送到相应的污水处理企业去进行净化处理，达到可排放标准后排放。

6 结语

本文阐述了废弃气雾罐回收装置的机械结构设计过程，其中主要包括气雾罐夹紧机构、气雾罐刺穿机构、废气回收装置等三部分的设计。其中气雾罐夹紧机构可以根据气雾罐高度尺寸任意调节，可以加工非标准直径的气雾罐，只要直径在φ22～φ70 mm之间；下压板和刺穿座，设计为45°锥型, 方便放入气雾罐时自动找到下压板和刺穿座的中心，同时保证破孔针刺穿气雾罐底部中心。该装置结构简单、实用性强、操作方便、成本低廉。

该装置经过在中山市澳臣精细化工实业有限公司应用，成熟可靠，尤其可以适合各种规格尺寸废弃气雾罐的回收。利用机械气缸对气雾罐容器进行刺穿，然后集中回收容器内的化学物质，并净化气体，避免污染环境，具有较广泛的应用价值。