帶液壓系統的金屬磨屑壓塊處理裝置的製作方法

2023-12-04 02:12:16

本發明涉及帶液壓系統的金屬磨屑壓塊處理裝置。

背景技術：

在工業化日益發達的今天，對於機械加工件的精度要求越來越高，為了獲得更高的產品精度，很多工件都採用磨削或類似於磨削的方式進行精密加工，在加工過程會產生很多磨屑。磨屑內含有金屬成分、沙粒、製造砂輪使用的粘合劑以及大量的乳化液或切削油，磨屑不僅對環境造成很大的汙染，而且造成資源的極大浪費。

為了減少磨屑對環境的汙染，提高磨屑廢料的回收利用率，將磨屑中的固體成分與液體成分有效分離至關重要。目前針對磨屑的固液分離技術普遍採用膜過濾的技術，使用過程中有很多的耗材，例如過濾紙、過濾布、濾芯等，同時分離出的磨屑中含乳化液、切削油的比例仍高達60%以上，分離效果的不理想，且大量堆積的磨屑內部溫度較高，很容易發生自燃現象，比較危險。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種帶液壓系統的金屬磨屑壓塊處理裝置，其能將磨屑壓成塊狀，磨屑體積大大減小，且能將磨屑中的液體有效分離，磨屑含液量大大減少，便於磨屑運輸和再處理。

為實現上述目的，本發明的技術方案是設計一種帶液壓系統的金屬磨屑壓塊處理裝置，所述金屬磨屑壓塊處理裝置包括：頂部設有進料口的平置管狀壓料倉，底端與壓料倉進料口對接的豎置供料管，設於供料管內的預壓衝頭，驅動預壓衝頭將供料管內物料壓入壓料倉中的預壓液壓缸，通過閘板將壓料倉一端開口封閉的出料閘門，驅動閘板開閉的閘門液壓缸，由壓料倉另一端開口伸入壓料倉中的平置壓料杆，以及驅動壓料杆對壓料倉中物料進行擠壓的主壓液壓缸；

所述壓料杆與壓料倉間隙配合，上述壓料倉另一端開口的正下方設有集液盤；壓料杆的長度不小於壓料倉的長度；

所述供料管側壁設有入料口，該入料口與壓料倉進料口的豎向間距小於預壓衝頭的豎向厚度；

所述液壓系統包括：

一端與主壓液壓缸無杆腔連通的第一無杆腔輸油管路，一端與主壓液壓缸有杆腔連通的第一有杆腔輸油管路，控制主壓液壓缸工作的主壓三位四通電磁換向閥，

一端與閘門液壓缸無杆腔連通的第二無杆腔輸油管路，一端與閘門液壓缸有杆腔連通的第二有杆腔輸油管路，控制閘門液壓缸工作的閘門三位四通電磁換向閥，

一端與預壓液壓缸無杆腔連通的第三無杆腔輸油管路，一端與預壓液壓缸有杆腔連通的第三有杆腔輸油管路，控制預壓液壓缸工作的預壓三位四通電磁換向閥，

主供油管路，主回油管路，以及向主供液管路供應液壓油的變量柱塞泵；

所述主壓三位四通電磁換向閥的p口、閘門三位四通電磁換向閥的p口、預壓三位四通電磁換向閥的p口分別與主供油管路連通；

所述主壓三位四通電磁換向閥的t口、閘門三位四通電磁換向閥的t口、預壓三位四通電磁換向閥的t口分別與主回油管路連通；

所述第一無杆腔輸油管路的另一端與主壓三位四通電磁換向閥的a口連通，第一有杆腔輸油管路的另一端與主壓三位四通電磁換向閥的b口連通；

所述第二無杆腔輸油管路的另一端與閘門三位四通電磁換向閥的a口連通，第二有杆腔輸油管路的另一端與閘門三位四通電磁換向閥的b口連通；

所述第三無杆腔輸油管路的另一端與預壓三位四通電磁換向閥的a口連通，第三有杆腔輸油管路的另一端與預壓三位四通電磁換向閥的b口連通；

所述第一無杆腔輸油管路上設有：用於檢測第一無杆腔輸油管路內液壓油壓力的主壓壓力變送器，以及用於調節第一無杆腔輸油管路內液壓油流量的電液比例閥；

所述主供油管路上設有：用於檢測主供油管路內液壓油壓力的供油壓力變送器。

優選的，所述第三無杆腔輸油管路還通過溢流管路與主回油管路連通，溢流管路上設有溢流閥；所述第三有杆腔輸油管路還通過補液管路與主回油管路連通，補液管路上設有單向閥。

優選的，所述第三無杆腔輸油管路和第三有杆腔輸油管路上設有雙單向節流閥。

優選的，所述預壓衝頭配有用於檢測其豎向位置的預壓位置檢測機構，該預壓位置檢測機構包括：底端與預壓衝頭頂端固定的豎置載板，設於載板上的磁塊，以及由磁塊觸發的感應器；

所述感應器包括：由隨預壓衝頭上升至預設上限位的磁塊而觸發的上限位感應器，以及由隨預壓衝頭下降至預設下限位的磁塊而觸發的下限位感應器。

優選的，所述上限位感應器和下限位感應器固定於同一豎置支承件上，該支承件與供料管固定。

本發明帶液壓系統的金屬磨屑壓塊處理裝置，其工作過程如下：

a）控制主壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於左位，主壓液壓缸驅動壓料杆回縮至上述壓料倉另一端開口處，再控制主壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於中位；

b）控制閘門三位四通電磁換向閥的閥芯置於右位，閘門液壓缸驅動閘板關閉，再控制閘門三位四通電磁換向閥的閥芯置於中位；

c）控制預壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於左位，預壓液壓缸驅動預壓衝頭回縮至供料管入料口上方，使入料口打開，再控制預壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於中位；

d）通過入料口向供料管補充物料（金屬磨屑），供料管內物料達到一定量時停止向供料管補充物料；

e）控制預壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於右位，預壓液壓缸驅動預壓衝頭將供料管內物料壓入壓料倉中，預壓衝頭的底端將壓料倉進料口封閉，完成對物料的預壓，再控制預壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於中位；

f）控制電液比例閥的閥口於最大開度，控制主壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於右位，主壓液壓缸驅動壓料杆對壓料倉中物料進行擠壓，擠壓過程中通過主壓壓力變送器檢測第一無杆腔輸油管路內液壓油壓力，當液壓油壓力達到第一預設值時，逐漸減小電液比例閥的閥口開度，壓料杆的擠壓速度隨閥口開度的減小而同步逐漸減小，第一無杆腔輸油管路內的液壓油壓力隨閥口開度的減小而同步逐漸增大；在擠壓速度逐漸減小和液壓油壓力逐漸增大的擠壓過程中，物料中的液體通過上述壓料倉另一端開口向外流出，並落入集液盤中；當液壓油壓力逐漸增大至第二預設值時，控制主壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於中位，壓料杆停止移動，延時一定時間再控制主壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於右位，主壓液壓缸驅動壓料杆回縮一定距離，完成對物料的主壓，壓料倉中的物料被擠壓成塊狀，再控制主壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於中位；

g）控制閘門三位四通電磁換向閥的閥芯置於左位，閘門液壓缸驅動閘板開啟，再控制閘門三位四通電磁換向閥的閥芯置於中位；

h）控制主壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於右位，主壓液壓缸驅動壓料杆將完成主壓的塊狀物料推出壓料倉，再控制主壓三位四通電磁換向閥的閥芯置於中位；

i）重複步驟a）至步驟h）。

本發明能將磨屑壓成塊狀，磨屑體積大大減小，且能將磨屑中的液體有效分離，磨屑含液量大大減少，便於磨屑運輸和再處理。

本發明第一無杆腔輸油管路上設有：用於檢測第一無杆腔輸油管路內液壓油壓力的主壓壓力變送器，以及用於調節第一無杆腔輸油管路內液壓油流量的電液比例閥；可以根據主壓壓力變送器輸出的壓力信號調整電液比例閥的閥口開度，以控制壓料杆的擠壓速度；本發明在主壓過程中，讓擠壓速度隨著液壓油壓力的增大而逐漸減小，可以避免磨屑出現噴射現象。

當主壓液壓缸（壓料杆）向前擠壓時，會有一部分的壓力傳遞到預壓衝頭上，由於主壓液壓缸輸出的力遠遠大於預壓液壓缸的輸出力，當作用在預壓液壓缸上的反作用力大於預壓液壓缸所能承受的力時，可以通過溢流閥將預壓液壓缸無杆腔內的液壓油液溢流出一部分，同時預壓液壓缸有杆腔通過單向閥從主回油管路（油箱）反抽回一部分液壓油，使預壓衝頭向上做出微微的移動，保證預壓液壓缸保持在安全的工作狀態。

第三無杆腔輸油管路和第三有杆腔輸油管路上設有雙單向節流閥，可以通過調節雙單向節流閥兩端的調整螺釘，適當的控制預壓衝頭向上或向下的移動速度，使整個的磨屑壓塊過程較為平穩可靠。

壓料杆在完成主壓後回縮一定距離，可以減小閘板開啟所需要的力。

本發明預壓衝頭配有用於檢測其豎向位置的預壓位置檢測機構，可以對預壓衝頭進行精確定位，便於預壓衝頭底端定位至封閉壓料倉進料口的位置，進而使壓料倉整體密閉，便於壓料杆對壓料倉中物料進行擠壓。

附圖說明

圖1是金屬磨屑壓塊處理裝置的示意圖；

圖2是液壓系統的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。

本發明處理的金屬磨屑，其是由各類使用砂輪為刀具的工具機加工金屬材料而產生的廢棄物。磨屑中含有被加工材料的金屬顆粒、磨料粒、粘合磨料粒使用的粘合劑以及大量的冷卻液。

磨屑中金屬顆粒的形態主要有以下幾類：

a、捲曲帶狀的金屬屑，寬度、厚度約為20微米，長度50～140微米；

b、顆粒狀金屬屑，粒徑30～50微米；

c、鱗片狀金屬屑，厚度20～30微米，長、寬20～50微米；

d、微小球狀顆粒，粒徑20～30微米。

磨屑中的磨料粒和粘合劑：

砂輪一般是由磨料粒、氣孔和粘合劑組成，用於精加工的磨料粒粒徑通常為150～65微米，磨削時脫落的粘合劑部分會和磨料粒或金屬顆粒粘結成更大的球狀顆粒。

磨屑中的冷卻液：

磨屑加工為了達到更高的光潔度一般會使用切削油，以好富頓凱利404-m-10切削油為例，

切削油運動粘度：

20℃時20mm²/s，

40℃時10mm²/s；

切削油密度：0.87g/cm³

切削油閃點：165℃。

如圖1和圖2所示，為了對上述金屬磨屑進行壓塊處理，本發明提供一種帶液壓系統的金屬磨屑壓塊處理裝置，所述金屬磨屑壓塊處理裝置包括：頂部設有進料口的平置管狀壓料倉10，底端與壓料倉10進料口對接的豎置供料管20，設於供料管20內的預壓衝頭21，驅動預壓衝頭21將供料管20內物料壓入壓料倉10中的預壓液壓缸22，通過閘板將壓料倉10一端開口封閉的出料閘門11，驅動閘板開閉的閘門液壓缸12，由壓料倉10另一端開口伸入壓料倉10中的平置壓料杆13，以及驅動壓料杆13對壓料倉10中物料進行擠壓的主壓液壓缸14；

所述壓料杆13與壓料倉10間隙配合，上述壓料倉10另一端開口的正下方設有集液盤；壓料杆13的長度不小於壓料倉10的長度；

所述供料管20側壁設有入料口，該入料口與壓料倉10進料口的豎向間距小於預壓衝頭21的豎向厚度；

所述液壓系統包括：

一端與主壓液壓缸14無杆腔連通的第一無杆腔輸油管路41，一端與主壓液壓缸14有杆腔連通的第一有杆腔輸油管路42，控制主壓液壓缸14工作的主壓三位四通電磁換向閥43，

一端與閘門液壓缸12無杆腔連通的第二無杆腔輸油管路51，一端與閘門液壓缸12有杆腔連通的第二有杆腔輸油管路52，控制閘門液壓缸12工作的閘門三位四通電磁換向閥53，

一端與預壓液壓缸22無杆腔連通的第三無杆腔輸油管路61，一端與預壓液壓缸22有杆腔連通的第三有杆腔輸油管路62，控制預壓液壓缸22工作的預壓三位四通電磁換向閥63，

主供油管路71，主回油管路72，以及向主供液管路供應液壓油的變量柱塞泵；

所述主壓三位四通電磁換向閥43的p口、閘門三位四通電磁換向閥53的p口、預壓三位四通電磁換向閥63的p口分別與主供油管路71連通；

所述主壓三位四通電磁換向閥43的t口、閘門三位四通電磁換向閥53的t口、預壓三位四通電磁換向閥63的t口分別與主回油管路72連通；

所述第一無杆腔輸油管路41的另一端與主壓三位四通電磁換向閥43的a口連通，第一有杆腔輸油管路42的另一端與主壓三位四通電磁換向閥43的b口連通；

所述第二無杆腔輸油管路51的另一端與閘門三位四通電磁換向閥53的a口連通，第二有杆腔輸油管路52的另一端與閘門三位四通電磁換向閥53的b口連通；

所述第三無杆腔輸油管路61的另一端與預壓三位四通電磁換向閥63的a口連通，第三有杆腔輸油管路62的另一端與預壓三位四通電磁換向閥63的b口連通；

所述第一無杆腔輸油管路41上設有：用於檢測第一無杆腔輸油管路41內液壓油壓力的主壓壓力變送器44，以及用於調節第一無杆腔輸油管路41內液壓油流量的電液比例閥45；

所述主供油管路71上設有：用於檢測主供油管路71內液壓油壓力的供油壓力變送器。

優選的，所述第三無杆腔輸油管路61還通過溢流管路81與主回油管路72連通，溢流管路81上設有溢流閥82；所述第三有杆腔輸油管路62還通過補液管路91與主回油管路72連通，補液管路91上設有單向閥92。

優選的，所述第三無杆腔輸油管路61和第三有杆腔輸油管路62上設有雙單向節流閥64。

優選的，所述預壓衝頭21配有用於檢測其豎向位置的預壓位置檢測機構，該預壓位置檢測機構包括：底端與預壓衝頭21頂端固定的豎置載板23，設於載板23上的磁塊，以及由磁塊觸發的感應器；

所述感應器包括：由隨預壓衝頭21上升至預設上限位的磁塊而觸發的上限位感應器，以及由隨預壓衝頭21下降至預設下限位的磁塊而觸發的下限位感應器。

優選的，所述上限位感應器和下限位感應器固定於同一豎置支承件上，該支承件與供料管20固定。

本發明帶液壓系統的金屬磨屑壓塊處理裝置，其工作過程如下：

a）控制主壓三位四通電磁換向閥43的閥芯置於左位，主壓液壓缸14驅動壓料杆13回縮至上述壓料倉10另一端開口處，再控制主壓三位四通電磁換向閥43的閥芯置於中位；

b）控制閘門三位四通電磁換向閥53的閥芯置於右位，閘門液壓缸12驅動閘板關閉，再控制閘門三位四通電磁換向閥53的閥芯置於中位；

c）控制預壓三位四通電磁換向閥63的閥芯置於左位，預壓液壓缸22驅動預壓衝頭21回縮至供料管20入料口上方，使入料口打開，再控制預壓三位四通電磁換向閥63的閥芯置於中位；

d）通過入料口向供料管20補充物料（金屬磨屑），供料管20內物料達到一定量時停止向供料管20補充物料；

e）控制預壓三位四通電磁換向閥63的閥芯置於右位，預壓液壓缸22驅動預壓衝頭21將供料管20內物料壓入壓料倉10中，預壓衝頭21的底端將壓料倉10進料口封閉，完成對物料的預壓，再控制預壓三位四通電磁換向閥63的閥芯置於中位；

f）控制電液比例閥45的閥口於最大開度，控制主壓三位四通電磁換向閥43的閥芯置於右位，主壓液壓缸14驅動壓料杆13對壓料倉10中物料進行擠壓，擠壓過程中通過主壓壓力變送器44檢測第一無杆腔輸油管路41內液壓油壓力，當液壓油壓力達到第一預設值時，逐漸減小電液比例閥45的閥口開度，壓料杆13的擠壓速度隨閥口開度的減小而同步逐漸減小，第一無杆腔輸油管路41內的液壓油壓力隨閥口開度的減小而同步逐漸增大；在擠壓速度逐漸減小和液壓油壓力逐漸增大的擠壓過程中，物料中的液體通過上述壓料倉10另一端開口向外流出，並落入集液盤中；當液壓油壓力逐漸增大至第二預設值時，控制主壓三位四通電磁換向閥43的閥芯置於中位，壓料杆13停止移動，延時一定時間再控制主壓三位四通電磁換向閥43的閥芯置於右位，主壓液壓缸14驅動壓料杆13回縮一定距離，完成對物料的主壓，壓料倉10中的物料被擠壓成塊狀，再控制主壓三位四通電磁換向閥43的閥芯置於中位；

g）控制閘門三位四通電磁換向閥53的閥芯置於左位，閘門液壓缸12驅動閘板開啟，再控制閘門三位四通電磁換向閥53的閥芯置於中位；

h）控制主壓三位四通電磁換向閥43的閥芯置於右位，主壓液壓缸14驅動壓料杆13將完成主壓的塊狀物料推出壓料倉10，再控制主壓三位四通電磁換向閥43的閥芯置於中位；

i）重複步驟a）至步驟h）。

由於磨屑是金屬屑、磨料粒、結合劑、冷卻液等物質組成的混合體，由於磨屑內的固體顆粒形狀不規則和表面性質不均勻，使得顆粒之間相互粘結，形成絮凝網狀結構。在低的速度梯度範圍內，網狀結構的拆散程度隨著切應力的增大而增大，所以磨屑的粘度隨著切應力的增大而降低，所以磨屑屬於塑像流體範疇，可以使用濱漢流體模型進行分析。

磨屑在壓塊時隨著壓力的增大，磨屑的粘度大大降低，如果以恆定的速度向前推進就會照成噴射現象，磨屑會從壓料倉10和壓料杆13之間的縫隙（壓料倉10另一端開口）噴射出來，造成大量的磨屑流失從而無法壓塊。

磨屑內的不規則顆粒物之間存在著縫隙，大量的液體和空氣會存在於這些縫隙之間。除磨屑顆粒之間的空氣外，預壓後物料及壓料倉10內也存在大量的空氣。在磨屑的主壓過程中，具有粘度的液體會將壓料倉10和壓料杆13之間縫隙完全填充，造成磨屑在壓塊時空氣無法順暢的排出，而是被磨屑顆粒物質包裹，隨著擠壓壓力的增大，空氣會受到擠壓收縮從而行成氣爆現象，突然的爆破現象會使大量的磨屑噴射出壓料倉10。

本發明在主壓過程中，讓擠壓速度隨著液壓油壓力的增大而逐漸減小，可以避免磨屑出現噴射現象。

本發明壓塊後的磨屑，其含乳化液、切削油的比例僅有5%～6%，完全呈乾燥的塊狀，體積減少到原來的1/3,堆放安全無自燃現象，且方便運輸和再處理。

當主壓液壓缸14（壓料杆13）向前擠壓時，會有一部分的壓力傳遞到預壓衝頭21上，由於主壓液壓缸14輸出的力遠遠大於預壓液壓缸22的輸出力，當作用在預壓液壓缸22上的反作用力大於預壓液壓缸22所能承受的力時，可以通過溢流閥82將預壓液壓缸22無杆腔內的液壓油液溢流出一部分，同時預壓液壓缸22有杆腔通過單向閥92從主回油管路72（油箱）反抽回一部分液壓油，使預壓衝頭21向上做出微微的移動，保證預壓液壓缸22保持在安全的工作狀態。

第三無杆腔輸油管路61和第三有杆腔輸油管路62上設有雙單向節流閥64，可以通過調節雙單向節流閥64兩端的調整螺釘，適當的控制預壓衝頭21向上或向下的移動速度，使整個的磨屑壓塊過程較為平穩可靠。

壓料杆13在完成主壓後回縮一定距離，可以減小閘板開啟所需要的力。

本發明預壓衝頭21配有用於檢測其豎向位置的預壓位置檢測機構，可以對預壓衝頭21進行精確定位，便於預壓衝頭21底端定位至封閉壓料倉10進料口的位置，進而使壓料倉10整體密閉，便於壓料杆13對壓料倉10中物料進行擠壓。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。