一种智能磁牵引式烟道清灰装置及其控制方法与流程

本发明涉及除尘设备技术领域，尤其是一种智能磁牵引式烟道清灰装置及其控制方法。

背景技术：

在现在的企业当中燃烧炉、窑炉中通常设置一个烟道，将燃烧中产生的烟气与小颗粒烟尘输送到除尘设备当中。但是，在使用过程中，有部分烟尘会不断的粘附在烟道的内壁上，长时间使用后，若烟气湿度大且烟温低于酸露点时灰会在烟道壁板上结垢。这些结垢如果常年累积将会造成烟道堵塞，影响烟气的排放以及燃烧炉的使用，为防止烟气中粉尘在烟道中沉积，一般要求管道的烟气流速为10～15米/秒，因特殊原因必须降低烟气流速至7米/秒左右，造成烟道中不可避免地会积灰，并且若烟气湿度大且烟温低于酸露点时灰会在烟道壁板上结垢。其烟气工况如下：烟气温度：125℃；含尘浓度：30g/nm3。粉尘主要成分如下：全水分：21％；收到基灰分：14.37％；收到基氧：9.4％，全硫：0.8％；二氧化硅：44.67％；氧化钙：11.36％；三氧化二铝：19.27％；三氧化二铁：7.23％。

目前市场上有效的烟道清灰装置还是很少见的，现有的烟道清灰装置主要是应用吹灰器。并且吹灰设备主要是蒸汽吹灰器和声波吹灰器以及激波吹灰器。目前使用数量最多，且最为有效，是蒸汽吹灰器。但由于结构和介质的特点，加上高温环境的影响，吹灰器枪管容易发生卡涩、失灵、漏气等现象，设备故障率相对较高，要求维护水平较高，长时间故障不处理会导致管壁损坏。声波吹灰器由于国产的效果一般，吹灰效果不明显，基本上不能除掉已有的积灰，只有在其吹灰是阻止吹灰机会的产生，所以在吹灰前必须人工清灰一次，不然顽固无法清除因此，照成人力的负担。燃气脉冲激波吹灰器由于爆燃后极易卷吸高温烟气和燃气泄漏等方面的考虑只能应用与温度相对较低的尾部烟道下部。其次存在一定的安全隐患，一旦涉及结构不合理，生产质量有问题，都易引起可燃气体的泄漏，发生安全事故。

根据目前发展状况市场需求，研究一款便于维护安装、清理足够彻底、节约人力资源、安全的新型烟道清灰装置的关键技术是十分必要的。

技术实现要素：

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种清灰效果好、实现烟道中无阻碍物，保证了烟气的顺畅流通的智能磁牵引式烟道清灰装置及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：

一种智能磁牵引式烟道清灰装置,包括底架、传动齿轮组、驱动电机、传动笼、烟道连接筒、除尘刮刀和轴向传动单元；所述烟道连接筒固定于所述底架上且镶嵌于所述传动笼内；所述传动齿轮组在所述驱动电机驱动下带动所述传动笼滚动；所述轴向传动单元包括弧形齿轮板、丝杆传动齿轮、螺杆和磁铁载具；所述螺杆设置于所述传动笼上；所述丝杆传动齿轮与所述螺杆一端相固定连接，所述弧形齿轮板固定于所述底架上；所述磁铁载具包括载具主体和第二磁铁，所述载具主体与所述螺杆相螺纹连接；所述除尘刮刀放置于所述烟道连接筒内，所述除尘刮刀包括刮刀主体和第一磁铁；当所述丝杆传动齿轮与所述弧形齿轮板相啮合时，所述磁铁载具带动所述除尘刮刀做所述烟道连接筒轴向上的运动；所述烟道连接筒包括第一连接筒、第二连接筒和设置于两个连接筒之间的吹灰通管；所述第一连接筒上开设有若干个由所述烟道连接筒内壁连通所述吹灰通管的倾斜通孔。

作为进一步改进，所述磁铁载具进一步包括第二圆柱固定块；所述载具主体的横截面呈h状；所述第二磁铁固定设置于所述载具主体上，所述第二磁铁靠近所述烟道连接筒外壁设置；所述载具主体与所述烟道连接筒外壁相对的上表面四角上各镶嵌有一所述第二圆柱固定块。

作为进一步改进，所述除尘刮刀进一步包括第一圆柱固定块；所述除尘刮刀整体呈等腰梯形；所述刮刀主体上开有一横槽；所述横槽用于固定设置所述第一磁铁和若干个所述第一圆柱固定块。

作为进一步改进，所述弧形齿轮板上表面为开口向上的齿轮圆弧面；当所述丝杆传动齿轮与所述弧形齿轮板不相啮合时，所述丝杆传动齿轮不旋转即所述磁铁载具不做在所述烟道连接筒轴向方向上的运动。

作为进一步改进，所述传动笼包括两个环状齿轮和若干根固定于所述环状齿轮之间的钢管；所述传动笼通过所述底架上的固定柱进行限位固定。

作为进一步改进，所述两个环状齿轮靠近所述载具主体的两个侧面上各设有一行程开关；当所述磁铁载具触碰到所述行程开关时，所述驱动电机反转。

作为进一步改进，所述环状齿轮和所述烟道连接筒之间进一步设置有导滑件；所述导滑件包括固定于所述烟道连接筒外壁的固定座和滚动连接于所述固定座上的导滑轮；所述导滑轮与所述环状齿轮内壁相抵接。

作为进一步改进，所述传动齿轮组包括主动传动齿轮、连接杆和固定于所述连接杆上的第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮；所述主动传动齿轮与所述驱动电机相连接；所述第一从动齿轮与所述主动传动齿轮相啮合；所述第二从动齿轮和第三从动齿轮分别与所述环状齿轮相啮合；所述连接杆固定于所述固定柱上。

作为进一步改进，定义所述倾斜通孔与所述吹灰通管的输气方向之间的角度为α，其中α的角度40°～50°。

一种智能磁牵引式烟道清灰装置的控制方法，包括以下步骤：

s1：打开装置的电源开关，所述驱动电机开始工作并驱动所述主动传动齿轮转动；

s2：所述主动传动齿轮带动所述第一传动齿轮转动，所述第一传动齿轮带动所述第二传动齿轮和第三传动齿轮转动并带动所述传动笼转动，所述传动笼带动丝杆传动齿轮、螺杆和磁铁载具做圆周运动，此时所述磁铁载具带动所述除尘刮刀做圆周运动；

s3：当所述丝杆传动齿轮与弧形齿轮板相啮合时，所述磁铁载具带动所述除尘刮刀同时做所述烟道连接筒轴向方向上的直线运动；

s4：当所述磁铁载具触碰到所述任意一个行程开关时，所述行程开关向控制器发出电信号，从而控制驱动电机反转；

s5：重复上述s3～s4步骤直至关闭装置的电源开关。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明一种智能磁牵引式烟道清灰装置采用磁铁载具带动除尘刮刀，原动部件在烟道外部，烟道内部只保留刮刀部分，原动件与除尘刮刀通过永磁铁的磁力相互吸引，保证了两者可以紧贴管壁同时一者随另一者同步运动，实现烟道中无较大阻碍物，最大化的减少了在烟道中所占有的空间，对烟气流动的影响近乎为零，保证了烟道中烟气的顺畅流通，清灰效果好。

2、本发明一种智能磁牵引式烟道清灰装置利用弧形齿轮板结合丝杆传动齿轮的结构来实现磁铁载具和除尘刮刀的轴向运动，实现了对烟道内壁的全方位清灰。

3、本发明一种智能磁牵引式烟道清灰装置中的磁铁载具和除尘刮刀中加入了圆柱固定块能有效减小两者与烟道连接筒之间的摩擦力，使得吸附移动更加灵敏。

4、本发明一种智能磁牵引式烟道清灰装置将传动设备安装在烟道外部，维护、安装、检查等较为方便，操作和控制简便，任何工作人员很容易地使用它。

5、本发明一种智能磁牵引式烟道清灰装置导滑轮作为支撑轮，起到支撑和滚动的作用，将滑动摩擦变为滚动摩擦，大大减小了摩擦力。

附图说明

附图1是本发明一种智能磁牵引式烟道清灰装置的结构示意图；

附图2是本发明一种智能磁牵引式烟道清灰装置的结构示意图；

附图3是本发明一种智能磁牵引式烟道清灰装置中磁铁载具的结构示意图；

附图4是本发明一种智能磁牵引式烟道清灰装置中除尘刮刀的结构示意图。

主要元件符号说明

底架10、矩形架11、固定柱12、

传动齿轮组20、主动传动齿轮21、连接杆22、第一从动齿轮23、第二从动齿轮24、第三从动齿轮25、

驱动电机30、

传动笼40、环状齿轮41、钢管42、

烟道连接筒50、第一连接筒51、第二连接筒52、吹灰通管53、倾斜通孔54、

除尘刮刀60、刮刀主体61、第二磁铁62、圆珠固定块63、

轴向传动单元70、弧形齿轮板71、丝杆传动齿轮72、螺杆73、磁铁载具74、载具主体741、第一磁铁742、圆珠固定块743、固定杆75、

导滑件80、固定座81、导滑轮82、

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

请参考1至图4，实施例中，一种智能磁牵引式烟道清灰装置,包括底架10、传动齿轮组20、驱动电机30、传动笼40、烟道连接筒50、除尘刮刀60和轴向传动单元70，所述驱动电机30，整体采用这样的结构实现除尘刮刀60在烟道连接筒50上的圆周运动和轴向运动，结构简单，功能易行。

进一步地，所述底架10包括水平设置的矩形架11和垂直于地面设置的固定柱12；所述烟道连接筒50固定于所述固定柱12上且镶嵌于所述传动笼40内；所述传动齿轮组20在所述驱动电机30驱动下带动所述传动笼40滚动；所述轴向传动单元70包括弧形齿轮板71、丝杆传动齿轮72、螺杆73和磁铁载具74；所述螺杆73设置于所述传动笼40上；所述丝杆传动齿轮72与所述螺杆73一端相固定连接，所述弧形齿轮板71固定于所述底架10上；所述磁铁载具74包括载具主体741和第二磁铁742，所述载具主体741与所述螺杆73相螺纹连接；所述除尘刮刀60放置于所述烟道连接筒50内，所述除尘刮刀60包括刮刀主体61和第一磁铁62；当所述丝杆传动齿轮72与所述弧形齿轮板71相啮合时，所述磁铁载具74带动所述除尘刮刀60做所述烟道连接筒50轴向上的运动；所述烟道连接筒50包括第一连接筒51、第二连接筒52和设置于两个连接筒之间的吹灰通管53；所述第一连接筒51上开设有若干个由所述烟道连接筒50内壁连通所述吹灰通管53的倾斜通孔54。

请参考图2和图3，实施例中，所述载具主体741的横截面呈h状；所述载具主体741上进一步穿设有一固定杆75用于辅助固定所述载具主体741，所述螺杆73的材质为碳钢，其导程为8mm；所述第二磁铁742的数量为三个；所述第二磁铁742固定设置于所述载具主体741上，所述第二磁铁742靠近所述烟道连接筒50外壁设置；所述载具主体741与所述烟道连接筒50外壁相对的上表面四角上开有四个固定槽，所述固定槽内各镶嵌有一圆柱固定块743；所述圆柱固定块743包括圆珠部和固定部，采用这样的结构能够有效减小与烟道连接筒50之间的摩擦力，使得吸附移动更加灵敏。

请参考图1和图4，实施例中，所述除尘刮刀60整体呈等腰梯形；所述刮刀主体61下表面开有一横槽；所述横槽用于固定设置所述第一磁铁62和若干个所述圆柱固定块63；所述第一磁铁62的数量为三个且设置位置分别与所述第二磁铁742相对应。所述除尘刮刀60材质选用304不锈钢板，该材料的屈服极限与应力均相对较好，同时除尘刮刀60采用梯形形状减小了刀具的体积与质量，并且更利于刮动灰尘。

具体的，所述第一磁铁62和所述第二磁铁742的磁铁材料选用了磁铁中吸力最强的钕铁硼磁强磁磁铁，所述第一磁铁62和所述第二磁铁742的规格为50mm*30mm*10mm，则其磁铁重量＝(5*3*1)*7.5(密度)＝112.5g，根据强力磁铁百科介绍：钕铁硼磁铁本身磁力约为自身重量的640倍，两磁铁相隔最大距离为20mm，所以磁铁磁力约为f＝300*112.5＝337.5n。所以根据设计所述除尘刮刀60或者磁铁载具74上需要3个的钕铁硼磁强磁磁铁；总吸力约为：f＝1012.5n。

综上，采用磁铁载具74带动除尘刮刀60，原动部件在烟道外部，烟道内部只保留刮刀部分，原动件与除尘刮刀60通过永磁铁的磁力相互吸引，保证了两者可以紧贴管壁同时一者随另一者同步运动，实现烟道中无较大阻碍物，最大化的减少了在烟道中所占有的空间，对烟气流动的影响近乎为零，保证了烟道中烟气的顺畅流通，清灰效果好。

请参考图1，实施例中，所述弧形齿轮板71上表面为开口向上的齿轮圆弧面；当所述丝杆传动齿轮72与所述弧形齿轮板71相啮合时，所述磁铁载具74带动所述除尘刮刀60做所述烟道连接筒50轴向上的运动；当所述丝杆传动齿轮72与所述弧形齿轮板71不相啮合时，所述丝杆传动齿轮72不旋转即所述磁铁载具74不做在所述烟道连接筒50轴向方向上的运动。整体利用弧形齿轮板71结合丝杆传动齿轮72的结构来实现磁铁载具74和除尘刮刀60的轴向运动，实现了对烟道内壁的全方位清灰。

进一步地，所述除尘刮刀60运转一周需要时长经测算约为t＝20s；即一个除尘刮刀60在20s内可清理0.2平方米的面积，如果增加刮刀数量或者刮刀面积，效率可成正比增长，在所述除尘刮刀60与所述磁铁载具74从所述烟道连接筒50底部运行至所述烟道连接筒50顶部时，才需要驱动电机30带动传动笼40转动。当从所述烟道连接筒50底部运行至所述烟道连接筒50底部时，可以凭自身的重量滑落，所以在能耗上也是大大降低。

除此之外，可省略所述弧形齿轮板71、丝杆传动齿轮72和螺杆73；将螺杆73替换成固定杆75，将固定杆75固定于所述环状齿轮41内侧，将所述磁铁载具74固定设置于所述固定杆75上；此时，所述除尘刮刀60在所述烟道连接筒50轴向方向上的长度与烟道连接筒50的长度相同；即通过改变除尘刮刀60的尺寸来代替除尘刮刀60的轴向运动，使得整体结构更加简单。

请参考图1，实施例中，所述传动笼40包括两个环状齿轮41和若干根固定于所述环状齿轮41之间的钢管42；所述传动笼40通过所述底架10上的固定柱12进行限位固定保证所述传动笼40不会滑动，所述钢管42通过螺栓固定连接于所述环状齿轮41上，整体结构稳固。

进一步地，所述两个环状齿轮41靠近所述载具主体741的两个侧面上各设有一行程开关；当所述磁铁载具74触碰到所述行程开关时，所述驱动电机30反转，具体地，所述环状齿轮41旋转若干周后，所述磁铁载具74在轴向方向上往复运动一次；除此之外，还可使用传感器等电子器件代替行程开关。

请参考图1,，实施例中，所述环状齿轮41和所述烟道连接筒50之间进一步设置有导滑件80；所述导滑件80包括固定于所述烟道连接筒50外壁的固定座81和滚动连接于所述固定座81上的导滑轮82；所述导滑轮82与所述环状齿轮41内壁相抵接。

进一步地，可在所述环状齿轮41内壁开设有环形圆槽以实现与所述导滑轮82的相适配，进一步保证旋转轨迹的稳定性。

请参考图1，实施例中，所述传动齿轮组20包括主动传动齿轮21、连接杆22和固定于所述连接杆22上的第一从动齿轮23、第二从动齿轮24、第三从动齿轮25；所述主动传动齿轮21与所述驱动电机30相连接；所述第一从动齿轮23与所述主动传动齿轮21相啮合；所述第二从动齿轮24和第三从动齿轮25分别与所述环状齿轮41相啮合；所述连接杆22固定于所述固定柱12上。整体采用这样的结构可以有效将齿轮的传动变成环状齿轮41的转动，且整个传动设备安装在烟道外部，维护、安装、检查等较为方便，操作和控制简便，任何工作人员很容易地使用它。

请参考1，实施例中，定义所述倾斜通孔54与所述吹灰通管53的输气方向之间的角度为α，其中α的角度40°～50°，优选的，α的值取45°，所述倾斜通孔54呈等间距排列，通过在吹灰通管53内通入高压气体，将所述烟道连接筒50内壁由所述除尘刮刀60刮下的积灰结垢输送到设置于所述烟道连接筒50尾部的集尘灰斗中。

一种智能磁牵引式烟道清灰装置的控制方法，包括以下步骤：

s1：打开装置的电源开关，所述驱动电机30开始工作并驱动所述主动传动齿轮21转动；

s2：所述主动传动齿轮21带动所述第一传动齿轮转动，所述第一传动齿轮带动所述第二传动齿轮和第三传动齿轮转动并带动所述传动笼40转动，所述传动笼40带动丝杆传动齿轮72、螺杆73和磁铁载具74做圆周运动，此时所述磁铁载具74带动所述除尘刮刀60做圆周运动；

s3：当所述丝杆传动齿轮72与弧形齿轮板71相啮合时，所述磁铁载具74带动所述除尘刮刀60同时做所述烟道连接筒50轴向方向上的直线运动；

s4：当所述磁铁载具74触碰到所述任意一个行程开关时，所述行程开关向控制器发出电信号，从而控制驱动电机30反转；

s5：重复上述s3～s4步骤直至关闭装置的电源开关。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。