玻璃陶瓷熔煉爐投料裝置的研究 *

何 飛 張楚鑫

(廣東健誠高科玻璃制品股份有限公司 廣東 潮州 515658)

日用玻璃陶瓷屬于小件型制品，有盤、碗、杯等日用器皿，制品必須達到衛(wèi)生和實用。在原料的選用中，要考慮到制品的透光度、顏色、外觀光滑度，也應顧及衛(wèi)生和抗熱震性等要求。日用玻璃陶瓷是由美國康寧公司率先研發(fā)成功并產(chǎn)業(yè)化，在中國大陸的近十年來，也有快速的發(fā)展，也增添了不少新的品種和器型。在產(chǎn)業(yè)化中，企業(yè)普遍采用冷頂熔煉爐，即是立式爐體，爐頂部開口并從開口處投料，爐中間及下部配備加熱裝置，爐底部導出輸料管道。在生產(chǎn)中，多種材料計量混合后均勻不斷地從爐頂投入，隨著中、下部材料被加熱后成漿狀并輸出，材料在爐內(nèi)自然沉降，形成材料的上加入下輸出。采用冷頂熔煉爐，生產(chǎn)效率高，適用于連續(xù)式生產(chǎn)。由于爐內(nèi)上層始終保持著冷料層，可防止材料中的氟在加熱過程向外揮發(fā)躲逸，在環(huán)保和節(jié)約等方面也有好處。熔煉爐上冷料的均勻連續(xù)投入，與爐內(nèi)熔煉和輸出必須保持匹配。熔煉爐上的投料裝置有多種形式，有些依靠簡單的機械或人工進行操作，會存在投料不均勻、人員勞動強度大、工作環(huán)境欠佳等問題。特別是容量幾十噸以上的熔煉爐，投料量較大，研究并配置適合的投料裝置，在生產(chǎn)發(fā)展方面具有意義和作用。

1 研究內(nèi)容

1.1 目的要求

主要目的是提出一種方便投料且工作可靠的玻璃配合料自動投料裝置，旨在實現(xiàn)前后和圓周運動，穩(wěn)定地將粉料投放窯爐頂部各個區(qū)域，促進形成均勻平整的生料層，提高電熔爐生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性。

為實現(xiàn)上述目的，提出的一種玻璃配合料自動投料裝置，包括設置于底部的底座，底座頂面安裝有轉盤，轉盤頂面與旋轉架底面相連，設置于底座頂面的第一驅動電機驅動轉盤旋轉并使旋轉架相應旋轉，旋轉架內(nèi)部水平滑動相連有移動架，旋轉架內(nèi)部設有齒輪與設置于移動架底面的傳動齒條嚙合傳動，旋轉架內(nèi)部設有第二驅動電機驅動齒輪旋轉，移動架內(nèi)部端設有動力輪且另一端設有傳動輪，動力輪和傳動輪通過傳送皮帶相連，移動架頂面設有第三驅動電機驅動動力輪，傳送皮帶上方設有儲料倉，儲料倉內(nèi)物料經(jīng)底部開口落入傳送皮帶表面并輸送轉移至電熔爐內(nèi)。

1.2 自動投料裝置

自動投料裝置示意圖見圖1。圖1的標號及部件說明見表1。

表1 自動投料裝置標號及部件說明

續(xù)表1

圖1 自動投料示意圖

1.3 自動投料裝置的結構部件設置及相互作用

自動投料裝置，包括設置于底部的底座1，底座1頂面安裝有轉盤2，轉盤2頂面與旋轉架3底面相連，設置于底座1頂面的第一驅動電機4驅動轉盤2旋轉并使旋轉架3相應旋轉，漩轉架3內(nèi)部水平滑動相連有移動架5，轉架3內(nèi)部設有齒輪6與設置于移動架5底面的傳動齒條7嚙合傳動，旋轉架3內(nèi)部設有第二震動電機8驅動齒輪7旋轉，移動架5內(nèi)部一端設有動力輪9且另一端設有傳動輪10，動力輪9和傳動輪10通過傳送皮帶11相連，移動架5頂面設有第三驅動電機12驅動動力輪9，傳送皮帶11上方設有儲料倉13，儲料倉13內(nèi)物料經(jīng)底部開口落入傳送皮帶11表面并輸送轉移至電熔爐14內(nèi)。儲料倉13包括漏斗狀結構的外殼131，外殼131內(nèi)壁面通過彈簧螺栓132相連有內(nèi)襯133，儲料斗下方設有傾斜設置的導料斗15，外殼131為不銹鋼材質(zhì)，而內(nèi)村133為聚氨酯橡膠。為了使得儲料倉13內(nèi)的物料能夠方便地向下移動，外殼131下部外表面對稱設有第一震動電機16和第二動電機17，導料斗15左側相連有第三震動電機151。導料斗15輸送面與水平面的夾角為160～175°。第一驅動電機4與轉盤2、第二驅動電機8與齒輪6、第三驅動電機12與動力輪9之間以齒輪嚙合傳動、皮帶傳動、鏈條傳動等傳動結構相連以及實現(xiàn)傳動。

為了能夠對傳送皮帶11表面物料可靠清除，移動架5右側底部設有刮條18與傳送皮帶11外表面刮擦接觸。轉盤2在180°范國內(nèi)進行往復轉動。移動架5的前部和后部分別設有第一定位輥19和第二定位輥20與傳動齒條7傳動和限位。旋轉架3和移動架5為框架結構。

2 工作原理及優(yōu)點

將充分混合的配合料預先放置于儲料倉13內(nèi)，當紅外檢測儀檢測到電熔爐14內(nèi)的玻璃液面低于預設定高度時，則會啟動自動投料裝置，通過第一震動電機16和第二震動電機17共同產(chǎn)生振動，從而使得儲料倉13內(nèi)的物料經(jīng)過儲料倉13底部開口而向下移動至導料斗15頂面，通過第三震動電機151產(chǎn)生振動而使物料沿導料斗15傾斜頂面而滑落至傳送皮帶11表面，為位于傳送皮帶11表面的物料能夠向前傳輸并通過重力而落入至電熔爐14內(nèi)。另外齒輪6嚙合傳動而使移動架5相對旋轉架3進行前后直線移動，而轉盤2驅動旋轉架3而使旋轉架3相對底座1進行轉動，從而最終使物料送至電熔爐14爐頂?shù)娜魏螀^(qū)域。

儲料倉為不銹鋼材質(zhì)的外殼和聚氨酯橡膠材質(zhì)的內(nèi)襯組成，并通過采用彈簧螺絲相連，既能降低物料對倉壁粘附，也可保持更好震動效果，改善配合料的流動性。另外齒輪嚙合傳動而使移動架相對旋轉架進行前后直線移動，而轉盤驅動旋轉架而使旋轉架相對底座進行轉動，從而最終使物料送至電熔爐爐頂?shù)娜魏螀^(qū)域。特殊設計的機械結構，能夠實現(xiàn)前后和圓周運動，穩(wěn)定地將粉料投放窯爐頂部的各個區(qū)域，促進形成均勻平整的生料層，提高電熔爐生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性。

3 結語

本自動投料裝置經(jīng)在大噸位熔煉爐上使用，效果良好。能提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度，投料能達到分布均勻，形成冷料層、滿足熔煉的要求。研究結果達到預期要求，在日用玻璃陶瓷產(chǎn)業(yè)化方面起到促進使用，也可為玻璃和玻璃陶瓷的冷頂熔煉爐技術改造和改進提供參考。