危险废弃物无轴双螺旋灰尘输送装置的制作方法

本发明涉及一种用于危险废弃物输送的无轴双螺旋灰尘输送装置。

背景技术：

相对于常规的螺旋输送机，无轴螺旋输送机的输送效率更高，缺点则是因欠缺轴的支撑，而使得螺旋叶片的支撑刚度稍差，中间悬垂无法克服，也因此，本领域为实现无轴螺旋输送机使用可靠性、螺旋叶片较长的使用寿命的侧重点也都放在如何克服无轴螺旋叶片自身刚度不佳的问题上，而在其他方面少有关注。

中国专利文献cn205589910u公开了一种无轴螺旋输送机，其背景技术部分对无轴螺旋输送机存在的固有缺陷进行了说明，即无轴螺旋叶片因中间悬垂，从而整体上成弓形结构，弓形的顶端会和筒体发生摩擦而过早的失效。在该专利文献中，其采用无轴螺旋叶片中部可替换的方式来延长无轴螺旋的整体寿命。然而，无轴螺旋采用分体组合的方式，很难做到螺旋工作面的严格连续性，一方面工作噪声会变大，另一方面装配难度也比较大。

中国专利文献cn204197876u公开了一种无轴螺旋输送机结构，其借以实现增加螺旋使用寿命的方法是在机体的内表面设置橡胶摩擦层。尽管橡胶摩擦层能够有效降低噪音，降低螺旋与机体间的刚性摩擦，从而能够提高螺旋的使用寿命。橡胶摩擦层的存在尽管降低了刚性摩擦，但不可避免的会增加阻滞力，导致螺旋输送功率增大，能耗提高。

中国专利文献cn101391697a公开了一种平置无轴螺旋输送机，该专利文献针对无轴螺旋易于磨损的缺陷，在一些实现中于输送槽和无轴螺旋叶片间加设中间衬板，而使输送槽与无轴螺旋叶片间脱离接触。进一步地，在一些实现中，该专利文献采用了各衬板上端面的中部压设有一压条，同时在相邻两衬板的上端的结合处也压设有压条，使衬板不易错位。但其整体结构复杂，衬板以及压条的存在不可避免的会增加输送槽的体积，并且衬板和压条的存在使输送槽内并不完整光滑，影响整体的输送能力。

技术实现要素：

本发明旨在基于新的技术方向提高无轴螺旋使用寿命，而提供一种结构相对紧凑、所适配减磨结构对输送能力影响较小的危险废弃物无轴双螺旋灰尘输送装置。

在本发明的实施例中，提供一种危险废弃物无轴双螺旋灰尘输送装置，包括：

机架；

输送槽，水平地安装在机架上，且该输送槽上的一端设有进料口，另一端设有出料口；

两螺旋叶片，水平地位于输送槽内的每一螺旋叶片一端通过后轴支承在机架上，另一端通过前轴支承在机架上，且前轴与输送槽前端板、后轴与输送槽后端板动密封连接；

动力总成，与所述前轴或所述后轴连接，以驱动螺旋叶片旋转；

其中，螺旋叶片的表面具有鳞片层，该鳞片层为螺旋叶片自体生成的盾形鳞片层，且所包含盾形鳞片的左右对称线为并行于螺旋叶片外缘螺旋线及內缘螺旋线的螺旋线。

可选地，鳞片层上的盾形鳞片阵列以所述左右对称线为列向，以垂直于纵向的方向为行向；

盾形鳞片阵列的列间距m大于单倍鳞片的宽度，小于两倍鳞片宽度；行间距大于四分之一倍鳞片宽度，小于等于四分之三倍鳞片宽度；

相邻行间的鳞片依次间隔设置。

可选地，盾形鳞片的底面为双抛物线相交而成，过相对应两交点的直线记为x轴，两抛物线的对称线构成所述左右对称线，并记为y轴；相对应的盾形鳞片底面的方程为：

l1:y=ax2+b

l2:y=cx2+d

式中a<0，b>0，b/a=d/c。

可选地，l1与x轴相接所确定的盾形鳞片的部分记为第一部分，l2与x轴相接所确定的盾形鳞片部分记为第二部分；

其中第一部分的上表面为球面，第二部分的上表面中线为斜线，斜线的一端为l2的拐点，另一端为所述球面的顶部。

可选地，第一部分的高度h=1b~1.3b。

可选地，d的绝对值为b绝对值的2~2.5倍。

可选地，两螺旋叶片的中心距为螺旋叶片大径的1.6~1.8倍。

可选地，所述动力总成位于所述输送槽的下侧，动力总成的动力输出端与螺旋叶片的动力输入端间在上下方向上通过齿轮传动机构或者链传动机构连接。

可选地，齿轮传动机构所使用齿轮为斜齿轮；

两螺旋叶片的转向相反。

可选地，所述动密封连接所对应的结构为：

提供一固定在输送槽相应端板上的套装的密封座；

提供设置在密封座内并与前轴或后轴配合的骨架轴封；

在密封座的端部设有密封挡圈。

在本发明的实施例中，所提供危险废弃物无轴双螺旋灰尘输送装置用于灰尘的输送，在螺旋叶片的表面形成有鳞片层，以提高螺旋叶片的耐摩擦能力。提高摩擦能力的措施直接由螺旋叶片自体成型，不会产生附加的部件，整体结构相对紧凑，从而对螺旋输送机的输送能力影响较小。

附图说明

图1为一实施例中危险废弃物无轴双螺旋灰尘输送装置的主视结构示意图。

图2为相应于图1的俯视结构示意图（省略上盖）。

图3为相应于图1的右视结构示意图。

图4为单个鳞片底面结构示意图。

图5为单个鳞片的侧剖结构示意图。

图6a是鳞片阵列间距m为60μm的试件的表面电镜图。

图6b是鳞片阵列间距m为80μm的试件的表面电镜图。

图6c是鳞片阵列间距m为100μm的试件的表面电镜图。

图中：1.后轴承座，2.后密封组件，3.机架，4.出料口，5.输送槽，6.螺旋叶片，7.变频三相异步电机，8.联轴器，9.进料口，10.行星减速机，11.前轴，12.前密封组件，13.联轴器，14.大齿轮，15.小齿轮，16.齿轮罩，17.小齿轮。

n.织构深度，m.阵列间距。

具体实施方式

参见说明书附图1和附图2，尽管无轴螺旋叶片，即图中所示的螺旋叶片6，其并没有配置支撑轴，但因其存在旋转轴线，而并不影响本领域对其轴向、径向和周向的理解。

此外，由于螺旋叶片6需要绕其轴线旋转，在机械领域需要提供支承结构，如图1中所示的后轴承座1和前轴承座，前后轴承座确定出螺旋叶片6的旋转轴线。

适配于后轴承座1的用于支撑螺旋叶片6后端的部分记为后轴，属于在后端支撑螺旋叶片6的部分，也可以理解为纯粹的支撑轴。相应地，适配于前轴承座的用于支撑螺旋叶片6前端的部分记为前轴，属于在前端支撑螺旋叶片6的部分，同时在本领域也是引入动力的部分，因此也可以理解为传动轴。

对于螺旋叶片6，其结构参数属于本领域的常规技术参数，在此不再赘述。螺旋叶片6的输送作用建立在螺旋叶片6的转动过程中螺旋叶片6上的侧面对物料的推挤作用，将螺旋叶片6的转动，转换成物料的轴向运动。在此过程中物料与螺旋叶片6间存在相对运动或因挠曲变形而与输送槽5间产生摩擦，由此而产生螺旋叶片6的磨损。

如图1~3所示的一种危险废弃物无轴双螺旋灰尘输送装置，其包括机架3、安装在机架3上的输送槽5、位于输送槽5内并支承在机架3上并行设置的两个螺旋叶片6，以及驱动螺旋叶片6的以变频三相异步电机7为原动机的动力总成。

图1~3中仅示出了部分机架3结构，在图1中，动力总成与输送槽5间为上下结构，机架3的支撑高度需足以使输送槽5的下方容置动力总成。

图2中所示的输送槽5为卧式结构，配置两个螺旋叶片6，两个螺旋叶片6的轴线平行。输送槽5图示的周缘分布有螺栓孔或者铆钉孔，包含于输送槽5的盖部与输送槽本体间采用螺栓连接或者铆接。

图1中，输送槽5的右端上侧设有进料口9，输送槽5的左端下侧设有出料口4。

输送槽5整体上是管壳结构，螺旋叶片6两端的轴部则位于管壳外部，轴部与管壳间需要采用旋转密封结构件装配，例如图1中所示的后密封组件2和前密封组件12；

两个螺旋叶片6并行设置，在于危险废弃物灰尘物料不同于颗粒度相对较大的颗粒，需要更大的输送能力，通常需要适配为双螺旋结构。

图1中可见，每一个螺旋叶片6的两端各有一个轴部，位于前端的称为前轴，位于后面的称为后轴，在图中采用轴承座支撑。一般引入动力的轴部称为前轴，前轴自前轴承座的前端探出而连接有输入齿轮，即图中所示的小齿轮15，以及图2中所示的小齿轮17，小齿轮15与小齿轮17间直接啮合，两螺旋叶片6间转向相反，因此，两螺旋叶片6所使用叶片不同，一个左旋一个右旋，才能确保在两螺旋叶片6转向相反的条件下对物料的推送方向相同。

图1的左下角部分为螺旋叶片表面织构的局部放大图，图中可见，螺旋叶片6的表面织构为鳞片状结构，表示为成型在螺旋叶片6上的鳞片层。

鳞片层采用仿生结构，具体为盾形鳞片层，属于当前大多数有鳞动物的鳞片形状。

在本发明的实施例中，盾形鳞片层所包含盾形鳞片的左右对称线为并行于螺旋叶片6外缘螺旋线及內缘螺旋线的螺旋线。

可以理解的是，尽管螺旋叶片6的侧面为螺旋面，但并不影响本领域“对称”的表征。

关于鳞片的制作，记成型出的螺旋叶片坯件为基体板，先对基体板进行预处理，使用砂纸打磨基体板表面至8~9级精度。

使用丙酮浸泡基体板，之后依次使用无水乙醇和蒸馏水在超声波清洗机中清洗5分钟，去除基体板表面油渍与杂质。

对清洗过的基体板进行激光加工：

（a）加工参数制定

采用脉冲光纤激光制备仿穿山甲鳞片织构，制定激光加工的主要参数为功率15w,频率1000hz,占空比50%，扫描速度5m/min，加工温度室温，加工鳞片织构深度n为15μm。该参数下制备的仿穿山甲鳞片织构清晰规整，飞溅液体少，表面质量较好。另外，穿山甲鳞片织构肋条之间的阵列间距m，即鳞片间的列间距。对于穿山甲皮减阻抗粘附有很大的影响，因此，选取60、80和100μm仿穿山甲鳞片织构间距，即阵列间距m进行制造。

（b）加工过程

在数控激光机上，先加工300μm的大正方形仿穿山甲鳞片结构，横向加工间距为300μm的直线加工3mm，将基板旋转90°再加工长度为3mm间距为300μm的直线。加工完方形鳞片结构后将基板旋转45°继续加工鳞片间的盾磷结构，通过g代码程序分别设置阵列间距m为60、80和100μm，分别加工1mm长。

对加工完成的制件使用清洗液洗涤杂质以便检测。

以上以试件的方式制备，以便于检测加工后的性能。所述的基板也不限于螺旋板件，可以采用平板件作为试件。

图6a~6c为三种仿穿山甲鳞片织构间距m的实验所得试件表面电镜图。

进一步地，对不同阵列间距m的仿生织构在摩擦磨损试验机上进行耐磨损试验，对磨件为轴承钢（gcr15）。设置加载力为30n,位移为5mm,摩擦时间为1h。并设置未加工织构的试样作为参照。另外，在fa系列电子天平（精度为0.0001mg）上称重并记录摩擦磨损试验前后试样的重量，从而计算磨损量。

表1为不同阵列间距m的织构的试样的摩擦磨损系数数据表。

表1

表2为不同阵列间距m的织构的试样的摩擦磨损量数据表。

表2

需说明的是，因需要制备鳞片层，螺旋叶片6的厚度相对于常规螺旋叶片稍大，能够增大螺旋叶片6的刚度。尽管增加螺旋叶片6的厚度会使得螺旋叶片6相对笨重，但相对于常规的增加其他部件以提高螺旋叶片6使用寿命的方式，所付出的代价仍然相对较低。

此外，螺旋叶片在更多的应用中采用铸造件，整体成本相对于增加其他附件也要低得多。

图1左下角的放大图可见，鳞片层上的鳞片为行列矩阵结构，尽管其成型在螺旋叶片6上，但并不影响行列矩阵的正确理解。

优选地，鳞片层上的盾形鳞片阵列以所述左右对称线为列向，以垂直于纵向的方向为行向；盾形鳞片阵列的列间距m大于单倍鳞片的宽度，小于两倍鳞片宽度；行间距大于四分之一倍鳞片宽度，小于等于四分之三倍鳞片宽度；相邻行间的鳞片依次间隔设置。借此所形成的结构即为图1的左下角的放大图所示的结构，即列向存在层叠，而行向相邻叶片脱开不到一个鳞片宽度的距离，但因相邻行间间隔设置，形成相邻行间鳞片的叠置。

图4和图5使出了一种盾形鳞片的结构，其所显示的是完整的鳞片结构，由于在本发明的实施例中，鳞片基于激光加工而成，不可能形成部分叠置的鳞片中位于下面的鳞片结构，在图4和图5所示的结构中，使用完整的鳞片结构，表示出鳞片功能部分的的结构。此外，激光加工无法做到理想的加工结构，图4和图5所示的结构为图示理想结构，也是近似结构，而图6a~图6c则是实际加工出的鳞片结构。

进一步地，参见说明书附图4，盾形鳞片的底面为双抛物线相交而成，过相对应两交点的直线记为x轴，两抛物线的对称线构成所述左右对称线，并记为y轴；相对应的盾形鳞片底面的方程为：

l1:y=ax2+b

l2:y=cx2+d

式中a<0，b>0，b/a=d/c。

在图4和图5所示的结构中，l1与x轴相接所确定的盾形鳞片的部分记为第一部分，l2与x轴相接所确定的盾形鳞片部分记为第二部分；

其中第一部分的上表面为球面，第二部分的上表面中线为斜线，斜线的一端为l2的拐点，另一端为所述球面的顶部。其中第二部分基本掩盖在相邻的鳞片之下，属于不被加工的部分，但第二部分能够表征出鳞片的倾斜趋势。

优选地，第一部分的高度h=1b~1.3b。

d的绝对值为b绝对值的2~2.5倍。

针对危险废弃物无轴双螺旋灰尘输送装置的输送物料的性质，两螺旋叶片6的中心距为螺旋叶片大径的1.6~1.8倍，在所适配螺旋叶片6个体相对较小的条件下，能够产生合适的推送能力。

此外，为了减小设备对空间的的占用，所述动力总成位于所述输送槽5的下侧，动力总成的动力输出端与螺旋叶片的动力输入端间在上下方向上通过齿轮传动机构或者链传动机构连接。

在图1和图2所示的结构中，齿轮传动机构所使用齿轮为斜齿轮，以获得较好的负载能力。

加以对应的，两螺旋叶片6的转向相反，小齿轮15和小齿轮17直接啮合，如前所述，两螺旋叶片6的旋向相反。

在两螺旋叶片6旋向相同的条件下，两个小齿轮之间需要附加一个惰轮。

相对而言，旋向相反的了两个螺旋叶片6的输送能力更强，在于两者转向相反，一般采用相对侧向下运动的方式，即图2中位于上面的螺旋叶片6逆时针转动，位于下面的螺旋叶片6顺时针转动，物料向中间集中，例如输送的相对顺畅性。

由于危险废弃物无轴双螺旋灰尘输送装置所输送物料粒度偏小，尤其是烟尘中的颗粒物，其颗粒度可至微米级，需要对前轴、后轴与输送槽间的配合形成较好的密封，加以对应的：

所述动密封连接所对应的结构为：

提供一固定在输送槽6相应端板上的套装的密封座；

提供设置在密封座内并与前轴或后轴配合的骨架轴封；

在密封座的端部设有密封挡圈。