实验室用双辊间距可调式压浆机设计

2022-04-01张大军张栋段文婷杨靖刘奇揭楚滨林先峰

佛山陶瓷 2022年12期

张大军，张栋，段文婷，杨靖，刘奇，揭楚滨，林先峰

（1.江西工陶院精细陶瓷有限公司，萍乡 337000；2.江西环宇工陶技术研究有限公司，萍乡 337000）

1 引言

利用有机前驱体制备泡沫陶瓷采用陶瓷原料，添加外加剂制得料浆，后用有机前驱体进行挂浆、压浆，烘干、烧成等工序制备而成。具有气孔率高、比表面积大、抗热震、耐高温、耐化学腐蚀及良好的机械强度和过滤吸附性能，可广泛应用于热交换材料，布气材料，汽车尾气装置，净化冶金工业过滤熔融态金属，热能回收，轻工喷涂行业，工业污水处理,隔热隔音材料，用作化学催化剂载体，电解隔膜及分离分散元件等。

在利用有机前驱体制备泡沫陶瓷的过程中，有机前驱体吸浆完成后的压浆工段直接关系到有机前驱体中持浆量料浆的多少、所持料浆在有机前驱体中是否分散均匀、进而影响成品的抗热震、气孔率、抗压抗折强度等性能，因此，压浆工段尤为重要，对压浆机的要求也相应很高。

目前行业内实验室用的手动有机前驱体制备泡沫陶瓷用压浆机通常是单辊+平面压浆方式，此种方式压浆存在很多的弊端：第一，不能大幅度调节间距（间距调节仅≤5mm），单辊压浆机对有机前驱体的厚度要求局限性比较大，厚度超过可调节间距的有机前驱体无法使用；第二，单辊与有机前驱体接触的一面为线接触，另一面为面接触，导致压浆过程中有机前驱体被压两面不能同时恢复到原始形状，且面接触一面不能在压浆过程中进行内部浆料的均化，有机前驱体持浆效果受到影响，在实验室实验过程中存在较大的局限性。

手动、可精确大尺寸调节双辊间距的压浆机，克服了现有实验室实验用手动单辊压浆机的局限性，到达更好的压浆效果。

2 实验室用双辊间距可调式压浆机简介

如图1 所示，本设计包括动力装置1、压浆装置2、间距调节装置3 和支架4。其中，动力装置1 传动连接压浆装置2；压浆装置2 包括上下布置的上辊21 和下辊22，上辊21 和下辊22 两端均设有安装件23，上辊21 和下辊22 与安装件23 转动连接；支架4 包括位于上辊21 和下辊22 两侧的第一支架41 和第二支架42，第一支架41和第二支架42 均设有沿上下方向延伸的滑道（图中未示出，滑道朝向上辊21 和下辊22），安装件23 设置于滑道中；间距调节装置3 位于压浆装置2 和支架4 的上方，间距调节装置3 包括升降部，升降部连接上辊21 两端的安装件23。

图1 双辊间距可调式压浆机原理图

在本压浆机中，升降部分包括第一螺杆31 和第二螺杆32。间距调节装置3 还包括旋转机构，旋转机构与第一螺杆31 和第二螺杆32 螺纹连接，第一螺杆31 和第二螺杆32 分别与上辊21 两端的安装件23 转动连接。在本设计中，旋转机构包括中间齿轮33、与中间齿轮33 啮合的第一齿轮34 和第二齿轮35。其中，中间齿轮33 的轴孔处设置旋转把手36，第一齿轮34、第二齿轮35 分别通过轴孔与第一螺杆31、第二螺杆32 螺纹连接。

在本压浆机中，间距调节装置3 还包括支撑板37。支撑板37 两端分别连接第一支架41 和第二支架42，旋转把手36 穿过中间齿轮33 的轴孔且与支撑板37 转动连接。在设计中，支撑板37 两端分别连接第一支架41 和第二支架42 的上部，且支撑板37 的位置不妨碍上辊21的升降。

在本压浆机中，第一支架41 和/或第二支架42 上设置间距标尺5，上辊21 的安装件23 设置与间距标尺5配合的指示针（图中未示出）。如图1 所示，示出的是上辊21 与下辊22 压紧时的状态，此时间距标尺5 的0 位点恰好与上辊21 的安装件23 底部对应，指示针优选设置于上辊21 的安装件23 底部处，此时指示针的指示箭头与0 位点同位，当上辊21 上升时，指示针随之移动，指示针在间距标尺5 上指示的示数即为双辊间距，方便双辊间距的获取。间距标尺5 上量程不受限制，精确值也不受限制，例如，可以如图1 所示的量程为5cm，且精确到毫米，实现了大间距精确调节效果。本实施例如有继续加大间距调节（大于5cm）的需求，可通过加大上辊21和支撑板37 的间距实现。

在本设计中，安装件23 设置有安装孔（图中未示出），上辊21 和下辊22 的辊轴24 穿过安装孔，上辊21和下辊22 的辊轴24 与安装件23 转动连接。安装件23内设置有轴承，方便对上辊21 和下辊22 的辊轴24 的支撑以及与上辊21 和下辊22 的转动连接。

在本设计中，动力装置1 包括旋转轴11，旋转轴11 上设有第一锥齿轮12 和第二锥齿轮13。上辊21 的辊轴24上设置第三锥齿轮14，下辊22 的辊轴24 上设置第四锥齿轮15。第一锥齿轮12 与第三锥齿轮14 啮合传动，第二锥齿轮13 与第四锥齿轮15 啮合传动，上辊21 的辊轴24 与下辊22 的辊轴24 转动方向相反。为实现双辊压浆，上辊21 与下辊22 的转动方向要求相反，本实施例可以将第一锥齿轮12 设置在第三锥齿轮14 上方的同时，将第二锥齿轮13 设置在第四锥齿轮15 的下方实现，或者也可以将第一锥齿轮设置在第三锥齿轮下方的同时，将第二锥齿轮设置在第四锥齿轮的上方实现。

在本设计中，旋转轴11 设有螺纹段16，第一锥齿轮12 设置于螺纹段16 上，第一锥齿轮12 与旋转轴11 的螺纹段16 转动连接。螺纹段16 的长度可根据实际需求进行设置，只要螺纹段16 的长度能够保证双辊可以实现双辊间距调整范围即可，例如，当双辊间距调节范围为0-5cm（尺寸可更大）时，螺纹段16 的长度可实现第一锥齿轮12 调节高度范围为0-5cm（尺寸可更大）。

在本设计中，动力装置1 还包括可锁死第一锥齿轮12 的锁紧装置17。在本实施例中，锁紧装置17 的结构不受限制，只要在双辊间距调整完成后，在第一锥齿轮12沿螺纹段16 旋转至与第三锥齿轮14 啮合后，能够锁紧第一锥齿轮12，防止其沿螺纹段16 移动即可。

在本设计中，动力装置1 还包括壳体18，壳体18 套设于旋转轴11 外，壳体18 与旋转轴11 之间设置支撑件19，旋转轴11 可相对于壳体18 转动。支撑件19 的结构不受限制，只要能保证旋转轴11 可相对于壳体18 转动即可，例如支撑件19 为轴承，轴承的直径与壳体18 内径配合以阻止旋转轴11 除转动外的位移。为便于第一锥齿轮12 沿螺纹段16 的移动、锁紧装置17 对第一锥齿轮12 的锁死、上辊21 带动第三锥齿轮14 的升降，可在第一壳体对应于螺纹段16、第三锥齿轮14 随上辊21 升降的位置开设开口。

3 实验室用双辊间距可调式压浆机工作原理

本压浆机工作原理如下：将锁紧装置17 松开，将第一锥齿轮12 沿螺纹段16 旋转使第一锥齿轮12 向上移动，手动转动旋转把手36，旋转把手36 在转动过程中通过支撑板37 进行限位，中间齿轮33 转动，中间齿轮33带动左右侧的第一齿轮34 和第二齿轮35 转动，通过第一齿轮34 和第二齿轮35 的转动带动第一螺杆31 和第二螺杆32 上下移动，上辊21 以及上辊21 两端的安装件23 随之上下移动，移动数值根据间距标尺5 侧的上辊21的安装件23 底部的指示针的指示箭头指示在间距标尺5 的位置读取。第一螺杆31 和第二螺杆32 带动上辊21到规定位置（双辊压紧状态，如果上辊21 的安装件23 底部的指示针的指示箭头与0 位点同位，则上辊21 升降过程中读取的指示箭头指示在间距标尺5 上的数值即为双辊间距）时，停止上辊21 的升降。此时，沿螺纹段16 旋转第一锥齿轮12 至第一锥齿轮12 与第三锥齿轮14 啮合，通过锁紧装置17 锁死第一锥齿轮12，实现双辊间距精准可调。将有机前驱体放入双辊中间位置，手动转动旋转轴11，旋转轴11 带动第一锥齿轮12 和第二锥齿轮13 转动，进而带动与第一锥齿轮12 啮合的第三锥齿轮14 和与第二锥齿轮13 啮合的第四锥齿轮15 转动，将动力改向，上辊21 的辊轴24 与下辊22 的辊轴24 转动方向相反，实现双辊碾压功能，进而实现压浆。