一种碳陶保温筒生产用加工装置的制作方法

本发明涉及碳纤维研磨设备，具体涉及一种碳陶保温筒生产用加工装置。

背景技术：

1、碳陶保温筒相较于传统的碳碳保温筒，具有高强度、无短纤脱落、成本低廉、热导系数低、保温效果好等优势，广泛应用于各类冶金工业炉，包括单晶炉、热平衡炉等；碳陶保温筒作为单晶炉热场系统的关键元件之一，主要用于构建热场腔室，并承载大部分热场部件；因此，碳陶保温筒在使用时，主要用于对炉内进行保温，减少热量损失，控制热场的温度梯度，降低能源的消耗，进而提高拉晶过程中的引晶效率。

2、目前碳陶保温筒以短切碳纤维、炭黑和热塑性酚醛树脂为原料，按照一定的比例混合，再经3d打印成型、烘干、碳化、陶瓷化等步骤制备而成，其优点是工艺简单、易成型，但仍存在较多不足之处，如在对原料进行混合时，由于碳纤维的尺寸一般较大，为增强混合效果，进而需要人工手持研磨机对碳纤维进行研磨，但人工研磨的效率较低，不能满足实际的生产需要。

3、为解决上述问题，市面上出现了一种新的碳纤维研磨装置，包括开有进口和出口的箱体，设置在箱体内的转轴、电机、研磨刀；只需工人将碳纤维沿进口放入到箱体内，再启动电机，通过电机的输出轴带动研磨刀转动，进而使得研磨刀能够对碳纤维进行研磨；即通过研磨刀代替人工作业，工作效率高，节省了工人工作中不必要的麻烦。

4、上述装置在实际使用过程中存在以下问题：通过研磨刀只完成了对碳纤维的研磨工作，但并不能对碳纤维、炭黑、热塑性酚醛树脂材料做进一步的搅拌混合处理，因此导致工人需要将研磨好的碳纤维进行收集，再将收集好的碳纤维与炭黑、热塑性酚醛树脂材料依次放入搅拌装置中进行搅拌，但通过上述步骤，工人操作起来比较复杂，降低了工作效率，不利于实际的生产需要；并且在转移期间，碳纤维、炭黑、热塑性酚醛树脂材料还可能发生掉落，降低了原料的利用率。

技术实现思路

1、本发明提供一种碳陶保温筒生产用加工装置，以解决现有的研磨装置无法在对碳纤维研磨好后，对碳纤维进行搅拌的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种碳陶保温筒生产用加工装置，包括开有进料口的柱形箱，还包括研磨机构；研磨机构包括开有下料孔和导料孔的研磨箱、设置在研磨箱内的研磨组件、设置在柱形箱内的搅拌组件；研磨箱与柱形箱的外壁固接，研磨箱倾斜设置；研磨组件包括移动块、活动块、第一弹簧、转轴、研磨辊、开在移动块上的底孔、用于带动移动块沿研磨箱长度方向做往复运动的动力部、用于带动转轴转动的驱动部；活动块与底孔竖向滑动连接；第一弹簧的两端分别连接活动块和底孔；转轴与活动块转动连接；研磨辊与转轴固接；搅拌组件包括长轴、若干搅拌叶、用于带动长轴转动的驱动件、用于将研磨箱内的碳纤维间歇引入到柱形箱内的进料部、用于将柱形箱内的原料间歇排出的出料部；若干搅拌叶均与长轴固接。

3、1、通过动力部带动移动块沿研磨箱的长度方向做往复运动，移动块运动期间，活动块同步运动；活动块运动期间，转轴同步运动；转轴沿研磨箱的长度方向做往复运动期间，转轴在驱动部的带动下发生转动；因此，转轴沿研磨箱的长度方向做往复运动的同时，转轴还能转动；转轴转动期间，研磨辊同步运动，进而使得研磨辊能够对研磨箱内的碳纤维进行研磨，从而为后续碳纤维与炭黑和热塑性酚醛树脂材料的混合做好准备。

4、2、在研磨辊对碳纤维进行研磨好后，在进料部的作用下，碳纤维能够间歇的进入到柱形箱内，一方面实现了小批量、间歇式的进料，从而保证了搅拌叶在对原料搅拌混合期间，减轻了搅拌叶的工作负担，增强了搅拌叶的搅拌效果，另一方面由于碳纤维是间歇有序的进入到柱形箱内，进而保证了原料混合的更完全、更充分。

5、3、碳纤维进入到柱形箱内的期间，通过驱动件带动长轴转动，进而使得长轴带动搅拌叶转动；搅拌叶转动期间，搅拌叶能够柱形箱内的原料进行充分搅拌，保证原料能够混合的更均匀、更彻底。

6、4、原料搅拌混合后，通过出料部将混合后的原料排出，进而无需工人对柱形箱进行开闭，便可实现自动下料，省去了工人工作中不必要的麻烦，提高了本装置的实用性。

7、5、通过上述运动，本装置通过一个动力源完成了对碳纤维的研磨、碳纤维的间歇进料、搅拌叶对原料的搅拌混合、以及原料的自动出料，实现了研磨、进料、搅拌、出料的操作一体化，节省了能耗；即无需同时通过多个动力源来实现上述功能，降低了经济成本，提高了本装置的实用性。

8、6、研磨箱倾斜设置，是为了促使碳纤维向靠近柱形箱所在的方向运动，保证了碳纤维能够尽数的掉落进柱形箱内，完成原料的搅拌混合。

9、进一步，还包括辅助组件；辅助组件包括沿柱形箱径向方向对称设置在柱形箱内两侧的空心筒、用于将空心筒内的物料间歇引入到柱形箱内的辅助部；空心筒与柱形箱内壁的顶部固接，空心筒与进料口相通；空心筒底部内壁的宽度由下到上逐渐增大；空心筒内设有滑块，滑块位于空心筒内的底部，滑块用于密封空心筒，滑块能够在空心筒内做竖向运动；滑块与空心筒的内壁之间连接有第二弹簧；辅助部包括辅助块、推块、开在辅助块上的侧孔、用于带动推块做竖向往复运动的辅助单元；辅助块与长轴固接；推块与侧孔竖向滑动连接，推块能够在侧孔内做竖向运动，滑块位于推块的运动轨迹上。

10、在对原料进行搅拌混合期间，工人先将碳黑和热塑性酚醛树脂材料分别放入两个空心筒内，再通过长轴的转动，带动辅助块沿柱形箱的周向方向做周向运动；辅助块运动期间，当辅助块位于存放有炭黑的空心筒下方时，通过辅助单元带动推块做竖向往复运动，当推块竖向向上运动时，滑块在推块的带动下竖向向上运动，第二弹簧压缩，当推块竖向向下运动时，滑块在第二弹簧的作用下复位，滑块做竖向向下运动；因此，滑块能够做间歇竖向往复运动；滑块间歇竖向往复运动期间，炭黑能够间歇的从空心筒内向柱形箱内掉落，进而实现了炭黑的间歇下料；同理，当辅助块位于存放有热塑性酚醛树脂材料的空心筒下方时，热塑性酚醛树脂材料也能够间歇下料。

11、综上所述，通过控制碳纤维、炭黑、热塑性酚醛树脂材料的下料速度，进一步增强了搅拌叶的搅拌效果，保证了在搅拌叶的搅拌期间，对原料的搅拌混合能够更加快速、高效的完成。

12、进一步，还包括沿推块的长度方向对称设置在推块两侧的抛分部；抛分部包括竖向块、若干横向块；竖向块与推块固接；若干横向块均与竖向块固接。

13、推块竖向往复运动期间，竖向块同步运动；竖向块竖向往复运动，横向块同步运动；横向块竖向向下运动期间，横向块伸入进原料内，进而使得原料能够依附在横向块的表面；横向块竖向向上运动期间，横向块具有一定的作用力，因此，依附在横向块表面的原料会沿柱形箱的高度方向由下至上向横向块的两侧飞出，最终掉落在柱形箱内；即通过横向块沿柱形箱的高度方向做竖向运动，实现了柱形箱内的原料相互交换位置，进一步保证了原料混合的更均匀、更充分。

14、由于横向块还能够沿柱形箱的周向方向做周向运动，因此，柱形箱周向方向任意位置处的原料均能在横向块的竖向往复运动的作用下沿柱形箱的周向方向均匀分布。

15、综上所述，通过横向块的竖向往复运动以及横向块的周向运动，横向块内的原料能够均匀分布在柱形箱内，进而提高了搅拌效率。

16、进一步，进料部包括导向筒、开在柱形箱上的边孔、用于密封边孔的挡板、用于带动挡板做间歇竖向往复运动的运动单元；导向筒与柱形箱的内壁固接；挡板与导向筒的内壁竖向滑动连接；边孔与导料孔相通。

17、通过运动单元带动挡板做竖向往复运动，当挡板竖向向下运动时，挡板与边孔错位，进而使得边孔与柱形箱内相通，碳纤维能够沿边孔掉落进柱形箱内，完成碳纤维的下料；当挡板竖向向上运动时，挡板再次密封边孔，使得边孔不再与柱形箱内相通，碳纤维无法沿边孔掉落进柱形箱内，实现了对碳纤维的阻挡；因此，通过挡板的间歇竖向往复运动，实现了对碳纤维的间歇下料。

18、进一步，出料部包括若干出料单元；出料单元包括导向块、第三弹簧、开在柱形箱底部的出料孔、用于密封出料孔的出料块；导向块与柱形箱外壁的底部固接；出料块与导向块滑动连接，出料块能够在出料孔内做竖向运动；第三弹簧的两端分别连接出料块和导向块；竖向块上固接有伸缩杆，出料块位于伸缩杆的运动轨迹上。

19、竖向块竖向往复运动期间，伸缩杆同步运动；伸缩杆竖向向下运动期间，当伸缩杆与出料块接触时，出料块在伸缩杆的作用下竖向向下运动，第三弹簧压缩，直至出料块不再与出料孔相贴时，原料沿出料孔从柱形箱内排出，实现对柱形箱内原料的自动下料；伸缩杆竖向向上运动期间，伸缩杆不再与出料块接触，出料块在第三弹簧的作用下复位，出料块做竖向向上运动，直至出料块再次与出料孔相贴时，原料无法沿出料孔从柱形箱内进行下料；即通过伸缩杆间歇与出料块的接触，实现了原料间歇的从柱形箱内的自动下料，提高了本装置的实用性。

20、进一步，沿研磨辊的轴向方向设有若干研磨齿组；研磨齿组包括沿研磨辊周向方向等距设置的若干研磨齿，研磨齿与研磨辊固接。

21、研磨辊上固接有研磨齿的设置，一方面是为了增强研磨辊对碳纤维的作用力，使得碳纤维更容易被研磨，进一步增强了研磨辊的作用效果，提高了研磨齿的工作效率，另一方面是为了保证碳纤维不会在研磨辊的作用下使得碳纤维堆积在一起形成片状，进而使得碳纤维能够顺利的在进入到柱形箱内，完成原料的搅拌混合。

22、进一步，辅助单元包括短轴、凸轮、第一齿轮、第一环形齿条、第四弹簧；短轴与辅助块转动连接；凸轮和第一齿轮均与短轴固接；凸轮与推块相抵；第一环形齿条与柱形箱的内壁固接，第一齿轮与第一环形齿条啮合；第四弹簧的两端分别连接推块和侧孔。

23、辅助块沿柱形箱周向方向做周向运动期间，短轴同步运动；短轴做周向运动期间，第一齿轮同步运动；第一齿轮周向运动期间，第一齿轮通过与第一环形齿条的啮合，进而使得第一齿轮带动短轴转动；因此，短轴沿柱形箱周向方向做周向运动的同时，短轴还能转动。

24、短轴转动期间，凸轮同步转动；凸轮转动期间，当凸轮的凸起部与推块相抵时，推块做竖向向上的运动，第四弹簧压缩，当凸轮的凸起部不再与推块相抵时，推块在第四弹簧的作用下复位，推块做竖向向下的运动；因此，推块能够做竖向往复运动。

25、进一步，运动单元包括联动块、第五弹簧；联动块与竖向块固接，挡板位于联动块的运动轨迹上；第五弹簧的两端分别与挡板和导向筒的内壁固接。

26、竖向块做竖向往复运动期间，联动块同步运动；当联动块竖向向下运动时，挡板在联动块的带动下竖向向下运动，第五弹簧压缩；当联动块竖向向上运动时，联动块不再与挡板接触，挡板在第五弹簧的作用下复位，挡板竖向向上运动；因此，挡板能够做间歇竖向往复运动。

27、进一步，动力部包括螺杆、导向杆、第二齿轮、第二环形齿条；螺杆与柱形箱转动连接，且螺杆伸入到柱形箱内；导向杆与柱形箱固接；移动块与螺杆螺纹连接，移动块与导向杆滑动连接；第二齿轮位于柱形箱内，第二齿轮与螺杆固接；第二环形齿条与长轴固接，第二齿轮与第二环形齿条啮合。

28、长轴正转、反转期间，第二环形齿条同步转动；当第二环形齿条顺时针转动时，第二齿轮正转，螺杆同步转动；同理，当第二环形齿条逆时针转动时，螺杆反转；因此，螺杆能够正转、反转。

29、螺杆正转期间，移动块沿导向杆的长度方向向远离柱形箱的方向运动；螺杆反转期间，移动块沿导向杆的长度方向向靠近柱形箱的方向运动；因此，移动块能够沿导向杆的长度方向做往复运动。

30、进一步，驱动部包括第三齿轮、齿条；第三齿轮与转轴固接；齿条与研磨箱固接，第三齿轮与齿条啮合。

31、转轴沿导向杆的长度方向做往复运动期间，第三齿轮通过与齿条的啮合，进而使得第三齿轮转动；第三齿轮转动期间，转轴同步转动；因此，转轴沿导向杆的长度方向做往复运动的同时，转轴还能转动。