CN103008141A

CN103008141A - 可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴

Info

Publication number: CN103008141A
Application number: CN2012105873857A
Authority: CN
Inventors: 胡彪; 汤桂兰; 王树桐; 李健毅; 于立云; 康在龙
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴。包括喷吹装置和控制电路；喷吹装置由喷嘴座和安装于喷嘴座上呈行列布局的喷嘴固定孔中的喷嘴单元阵列组成；控制电路包括输出接口电路，阵列驱动信号发生电路和隔离驱动电路。喷嘴单元使用导管接入压缩空气，皆采用电磁力开启，弹簧力复位。控制电路采用阵列喷吹控制信号发生电路通过输出接口电路接收上位控制计算机输出的废塑料识别信号，并通过隔离驱动电路控制每一个喷嘴单元。本发明应用于资源循环领域，与扫描感应系统相连可以实现对物料的自动识别和分选，用于对不同材质和颜色的废弃物（如废弃塑料）的分选。

Description

可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴

技术领域

本发明属于固废处理和资源循环利用技术领域，尤其涉及一种废混合塑料识别分离装置。

背景技术

在各类废旧塑料生活用品、废旧电子电气品、报废汽车等的拆解处理和资源化利用过程中会产生了大量的废塑料，由于来源复杂，多数废塑料呈混合状况，包括材质和颜色的混合。对废混合塑料进行再生利用是废混合塑料再利用的主要途径，再生利用必须要解决材料分类问题，由于越来越复杂，依靠简单的手工分类已经不能够满足大量废混合塑料的分类，迫切需要利用专门的识别分类设备对废混合塑料进行高效识别、分类和分离。

根据废塑料的近红外光谱吸收性能对废塑料进行识别是一种高效的识别方法，根据识别获得的光谱数据对废塑料进行分类分选需要使用高效率分离方法和装置。

发明内容

本发明目的是解决废混合塑料的识别分类和分选的问题，提供了一种可编程的阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，该装置可以根据对废混合塑料的识别信息，对处于输送带上不同位置、不同形状的料块施加喷吹作用力，使选择的料块运动进入目标料仓或料斗。

本发明提供的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，包括喷吹装置和控制电路；喷吹装置由喷嘴座和安装于喷嘴座上呈行列布局的喷嘴固定孔中的喷嘴单元阵列组成；控制电路包括输出接口电路，阵列驱动信号发生电路和隔离驱动电路；

喷嘴单元使用导管接入压缩空气，皆采用电磁力开启，弹簧力复位；控制电路采用阵列驱动信号发生电路通过输出接口电路接收上位控制计算机输出的废塑料识别信号，并通过隔离驱动电路控制每一个喷嘴单元；本发明应用于资源循环领域，与扫描感应系统相连能够实现对物料的自动识别和分选，用于对不同材质和颜色的废弃物（如废弃塑料）的分选。

所述的喷嘴座为板状结构，厚度在5毫米到200毫米之间，由金属或非金属材料构成，板面上布置呈行列布局的喷嘴固定孔，喷嘴固定孔的直径在1毫米-50毫米之间，行距和列距等于或大于喷嘴固定孔孔径，每个固定孔为贯通孔，孔内设有螺纹或台阶状装配结构，喷嘴固定孔的行列数最少为1行1列。

所述的喷嘴单元包括：喷嘴导管、阀座、阀芯、密封圈、衔铁、电磁线圈、磁轭、复位弹簧、阀壳和阀盖；其中阀芯为带台阶的回转体结构，阀芯尖部外周圆锥面与阀座的内圆锥面构成密封副，阀芯后部的圆柱导向部分与阀座之间为动配合关系，配合间隙在0到0.5毫米之间，之间装配有橡塑高分子材料制成的密封圈，密封圈为O型结构，或是唇型结构，位于阀芯尖部与阀座构成的密封副后侧的阀座上设置有进气口，阀座前端安装喷嘴导管，阀座后部连接阀壳，阀壳的另一端安装阀盖，阀壳内设置有呈筒形结构的磁轭，磁轭内为电磁线圈，磁轭与阀座之间设置有衔铁，衔铁是回转体结构，中部为圆盘状，圆盘一侧有用于和阀芯进行连接的装配结构，使阀芯与衔铁装配连接成一体，圆盘另一侧有用于插入电磁线圈中心的杆状铁芯结构，杆状铁芯的穿过电磁线圈的末端部位为阶梯结构，杆状铁芯的末端插入阀盖中间开设的用于为衔铁的杆状铁芯导向的圆孔中，杆状铁芯上位于阶梯结构与阀盖之间套装有复位弹簧。

所述的喷嘴单元通过阀座或喷嘴导管与喷嘴座相连，喷嘴导管可以弯曲，弯曲角度不大于90度。

所述的衔铁与阀芯进行连接的装配结构为螺纹结构或过盈配合的装配结构，衔铁用电工软铁制成。

所述的电磁线圈，由直径0.05毫米到1毫米的漆包线在线圈骨架上绕制而成，线圈的匝数在10圈至5000圈之间。

所述的磁轭由电工软铁制成，筒形结构的壁厚为0.5毫米到2毫米。

所述的阀壳的外径在10毫米到50毫米之间。

所述的阵列喷吹控制信号发生电路，由一片以上8位单片微型计算机构成，利用单片微型计算机的一个8位接口接收上位识别控制计算机发送的识别分离控制信号，利用两个8位接口作为控制信号输出接口，每片单片微型计算机驱动位于同一行的1至16个喷嘴，所有单片机采用相同信号源的外接时钟信号，时钟由上位识别控制计算机提供，所有单片微型计算机采用外中断方式控制运行，中断控制信号由上位识别控制计算机发出，包括接收数据和输出喷吹信号，单片微型计算机每次接收上位计算机输出的8位信号，接收后暂存于单片微型计算机的内存中，16位信号分两帧接收，两帧信号接收完毕后，通过两个8位输出口输出喷出信号，喷吹时间通过单片微型计算机编程设定；每片单片微型计算机最多驱动16个喷嘴，每增加一片单片微型计算机能够增加驱动16个喷嘴，每片单片微型计算机只驱动同一行的喷嘴，通过增加单片微型计算机的数量增加驱动喷嘴的行数。

所述的隔离驱动电路，由三极管和光电耦合器构成；所述的三极管的输入端与单片微型计算机的输出接口连接，用于对单片微型计算机的输出信号放大，三极管的输出端与光电偶合的输入相连，光电耦合器的输出端推动喷嘴的电磁线圈。

本发明的优点和有益效果：

①喷吹时间和作用范围可以通过编程设置。

②阵列式喷嘴可以满足不同形状的分选物料的喷吹，喷吹分选物料运动稳定。

③物料从感应线到空气喷嘴的距离非常小，因此物料分拣有较高的成功率。

④装置处于常闭状态，分拣能耗低。

附图说明

图1为喷嘴控制原理框图。

图2为喷嘴座的喷嘴安装孔阵列布置示意图，15为喷嘴孔。

图3为喷嘴单元结构示意图，1为喷嘴排气口，2为喷嘴导管，3为阀座，4为进气口，5为阀壳，6为阀盖，7为弹簧，8为磁轭，9为电磁线圈，10为衔铁，11为密封圈，12为阀芯。

图4为2行×32列喷嘴阵列布置示意图，15为喷嘴孔。

图5为2行×32列喷嘴阵列喷吹控制电路原理图分图说明。

图6为2行×32列喷嘴阵列喷吹控制电路原理图左半幅。

图7为2行×32列喷嘴阵列喷吹控制电路原理图右半幅。

具体实施方式

实施例

下面以2行×32列可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴为例加以详细说明。

所述的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴由1个喷嘴座、32个喷嘴单元和控制电路构成。图4为2行×32列喷嘴阵列布置示意图，图5为2行×32列喷嘴阵列喷吹控制电路原理图分图说明，图6为2×32喷嘴阵列喷吹控制电路原理图左半幅，图7为2行×32列喷嘴阵列喷吹控制电路原理图右半幅。

一个2行×32列可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴的喷嘴孔布置图如图4所示，喷嘴孔行距和列距都是12毫米，座板厚度30毫米，喷嘴导管固定孔直径3.75毫米，喷嘴导管插入其中，喷嘴导管和固定孔按照动配合装配，极限间隙最大0.04毫米，最小0.01毫米，阀座通过支架与喷嘴座的板状结构固定，喷嘴座用SUS304不锈钢制成。

喷嘴单元由喷嘴导管、阀座、阀芯、密封圈、衔铁、电磁线圈、磁轭、复位弹簧、阀壳、阀盖构成。喷嘴结构如图3所示，标号1为喷嘴排气口，标号2为喷嘴导管，标号3为阀座，标号4为进气口，标号5为阀壳，标号6为阀盖，标号7为弹簧，标号8为磁轭，标号9为电磁线圈，标号10为衔铁，标号11为密封圈，标号12为阀芯。

其中标号12阀芯为带台阶的回转体结构，阀芯尖部外圆锥面与阀座的内圆锥面构成密封副，阀芯的圆柱导向部分与阀座之间为动配合关系，配合间隙在0.001到0.015毫米之间，之间装配有用耐油橡胶制成的O性密封圈，阀芯与衔铁装配连接成一体。

其中标号10衔铁是回转体结构，中部为圆盘状，园盘状结构外径毫米17毫米,厚度2毫米,其上一端有可以与阀芯进行螺纹连接的装配结构,螺纹为M4,旋入深度6.25毫米，另一端有可以插入线圈中心的杆状铁芯结构,直径3.5毫米，衔铁用含铁量在99.5%以上的电工软铁制成。

其中标号8磁轭由含铁量在99.5%以上的电工软铁制成，呈筒形结构，外径17毫米,深19.5毫米,壁厚1.5毫米。

其中标号7电磁线圈，由直径0.25毫米的漆包线在线圈骨架上绕制而成，线圈的匝数1020圈，电磁线圈装配于磁轭之中，其中间的空心部位插入衔铁的杆状铁芯。

其中标号5阀壳的一端与阀座装配成一体，阀芯、衔铁、电磁线圈、轭铁装配单元装配与阀壳之内，阀壳的另一端装配阀盖，阀盖中间开设有用于为衔铁杆状铁芯导向的圆孔，阀壳的外径在22毫米,内径17毫米。

其中标号9复位弹簧装配于衔铁杆状结构的末端阶梯结构部位，另一端抵住阀盖内侧,复位弹簧按GB/T1973.3-2005小型圆柱螺旋压缩弹簧标准制成,直径3.2毫米,弹簧自由高度6.25毫米,钢丝直径0.45毫米。

图5、6、7是2行×32列喷嘴阵列喷吹电气控制电路，由四片片8位单片微型计算机AT89S52构成，利用单片微型计算机的P1口接收上位识别控制计算机的发送的识别分离控制信号，利用P0、P2作为控制信号输出接口，每片单片微型计算机驱动位于同一行的16个喷嘴，每行的32个喷嘴用两片单片计算机控制，所有单片机采用相同信号源的外接时钟信号，时钟由上位控制计算机提供，所有单片机采用外中断INT0控制计算机的运行，中断控制信号由上位计算机发出，包括接收数据的和输出喷吹信号，单片计算机每次接收上位计算机输出的8位信号，接收后暂存于单片计算机的内存中，16位信号分两帧接收，两帧信号接收完毕后，通过P0、P2口输出喷吹信号，喷吹时间通过单片机编程设定。

输出隔离驱动电路，由型号为8050的三极管和型号4N27型光电耦合器构成。其中三极管的输入端与单片计算机的输出接口连接，用于对单片机的输出信号放大，输出端与光电偶合的输入相连，光电耦合器的输出端推动喷嘴的电磁线圈。三极管的供电与单片计算机用同一组电源，电源电压DC5伏。所有光电耦合器的电源用同一组电源，电源电压DC12伏，并要与单片机和三极管的电源隔离。

Claims

1.一种可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，其特征在于包括喷吹装置和控制电路；喷吹装置由喷嘴座和安装于喷嘴座上呈行列布局的喷嘴固定孔中的喷嘴单元阵列组成；控制电路包括输出接口电路，阵列驱动信号发生电路和隔离驱动电路；

喷嘴单元使用导管接入压缩空气，皆采用电磁力开启，弹簧力复位；控制电路采用阵列驱动信号发生电路通过输出接口电路接收上位控制计算机输出的废塑料识别信号，并通过隔离驱动电路控制每一个喷嘴单元；本发明应用于资源循环领域，与扫描感应系统相连能够实现对物料的自动识别和分选，用于对不同材质和颜色的废弃物的分选。

2.根据权利要求1所述的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，其特征在于所述的喷嘴座为板状结构，厚度在5毫米到200毫米之间，由金属或非金属材料构成，板面上布置呈行列布局的喷嘴固定孔，喷嘴固定孔的直径在1毫米-50毫米之间，行距和列距等于或大于喷嘴固定孔孔径，每个固定孔为贯通孔，孔内设有螺纹或台阶状装配结构，喷嘴固定孔的行列数最少为1行1列。

3.根据权利要求1所述的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，其特征在于所述的喷嘴单元包括：喷嘴导管、阀座、阀芯、密封圈、衔铁、电磁线圈、磁轭、复位弹簧、阀壳和阀盖；其中阀芯为带台阶的回转体结构，阀芯尖部外周圆锥面与阀座的内圆锥面构成密封副，阀芯后部的圆柱导向部分与阀座之间为动配合关系，配合间隙在0到0.5毫米之间，之间装配有橡塑高分子材料制成的密封圈，密封圈为O型结构，或是唇型结构，位于阀芯尖部与阀座构成的密封副后侧的阀座上设置有进气口，阀座前端安装喷嘴导管，阀座后部连接阀壳，阀壳的另一端安装阀盖，阀壳内设置有呈筒形结构的磁轭，磁轭内为电磁线圈，磁轭与阀座之间设置有衔铁，衔铁是回转体结构，中部为圆盘状，圆盘一侧有用于和阀芯进行连接的装配结构，使阀芯与衔铁装配连接成一体，圆盘另一侧有用于插入电磁线圈中心的杆状铁芯结构，杆状铁芯的穿过电磁线圈的末端部位为阶梯结构，杆状铁芯的末端插入阀盖中间开设的用于为衔铁的杆状铁芯导向的圆孔中，杆状铁芯上位于阶梯结构与阀盖之间套装有复位弹簧。

4.根据权利要求3所述的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，其特征在于所述的衔铁与阀芯进行连接的装配结构为螺纹结构或过盈配合的装配结构，衔铁用电工软铁制成。

5.根据权利要求3或4所述的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，其特征在于所述的电磁线圈，由直径0.05毫米到1毫米的漆包线在线圈骨架上绕制而成，线圈的匝数在10圈至5000圈之间。

6.根据权利要求3或4所述的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，其特征在于所述的磁轭由电工软铁制成，筒形结构的壁厚为0.5毫米到2毫米。

7.根据权利要求3或4所述的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，其特征在于所述的阀壳的外径在10毫米到50毫米之间。

8.根据权利要求1所述的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，其特征在于所述的阵列喷吹控制信号发生电路，由一片以上8位单片微型计算机构成，利用单片微型计算机的一个8位接口接收上位识别控制计算机发送的识别分离控制信号，利用两个8位接口作为控制信号输出接口，每片单片微型计算机驱动位于同一行的1至16个喷嘴，所有单片机采用相同信号源的外接时钟信号，时钟由上位识别控制计算机提供，所有单片微型计算机采用外中断方式控制运行，中断控制信号由上位识别控制计算机发出，包括接收数据和输出喷吹信号，单片微型计算机每次接收上位计算机输出的8位信号，接收后暂存于单片微型计算机的内存中，16位信号分两帧接收，两帧信号接收完毕后，通过两个8位输出口输出喷出信号，喷吹时间通过单片微型计算机编程设定；每片单片微型计算机最多驱动16个喷嘴，每增加一片单片微型计算机能够增加驱动16个喷嘴，每片单片微型计算机只驱动同一行的喷嘴，通过增加单片微型计算机的数量增加驱动喷嘴的行数。

9.根据权利要求1所述的可编程阵列式物料自动分选压缩空气喷嘴，其特征在于所述的隔离驱动电路，由三极管和光电耦合器构成；所述的三极管的输入端与单片微型计算机的输出接口连接，用于对单片微型计算机的输出信号放大，三极管的输出端与光电偶合的输入相连，光电耦合器的输出端推动喷嘴的电磁线圈。