CN107597020B - 一种物料生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料生产装置，属于物料的加工领域。物料生产装置包括：挤出装置，用于对物料进行挤出成型；矫正装置，设置在挤出装置的出料口处，用于矫正挤出装置的出料方向并调整出料速度一致；传送装置，其包括传送带，用于将挤出成型的物料运送至切割装置处进行切割；切割装置，用于将物料在传送带的输出端处沿垂直于传送带的方向进行横向切割成粒。本发明的物料生产装置能够实现挤条出料速度均匀，切粒后物料颗粒均匀规整，同时避免了传送带损坏，大大降低了生产成本。

Description

一种物料生产装置

技术领域

本发明属于物料的加工领域，涉及一种物料生产装置。

背景技术

催化剂物料广泛应用于化工生产、科学家实验以及生命活动中。其种类繁多，按状态可分为液体催化剂和固体催化剂；按照反应类型又分为聚合、缩聚、酯化、缩醛化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷基化、异构化等催化剂。

催化剂的成型过程对催化剂的宏观结构和微观结构(比表面积、孔容及最可几孔径等)有着重要影响，而催化剂的结构能够决定其活性组分的分布以及在反应过程中的活性、选择性和寿命。因此，催化剂的生产成型加工过程是十分重要的。

催化剂的成型过程主要有压片成型和挤条成型，其次还有喷雾和滚球成型。采用压片成型生产的催化剂颗粒的尺寸均匀性好，但是其生产能力固定，并且压片成型会破坏催化剂的微观孔道结构，在加工对微观结构要求较高的催化剂如各种分子筛(ZSM-5分子筛、β分子筛、ZSM-35分子筛、MCM-41分子筛、MCM-22分子筛，SBA-15分子筛，钛硅分子筛等)和气体净化剂(脱硫剂、脱氯剂、脱磷剂、脱砷剂)时就不再适用。而采用挤条成型可以较好的保护微观结构的完整性，使催化剂的强度较高，同时，挤条成型设备单台产量大，适应环境能力强，但是目前的挤条成型切粒设备在挤条过程中存在出料速度不均和物料粘度大等问题，导致切粒形状非常不规则，直接导致催化剂不能在列管式等反应器中应用。

在挤条成型后需要对催化剂进行切割，目前的切粒方法主要是旋转刀或钢丝切粒、滚刀切粒、横切式直刀切粒。旋转刀或钢丝切粒方法是在出料口直接采用旋转刀片或者旋转钢丝对催化剂进行切粒，不能克服出料速度不均的缺点，同时由于重力的作用催化剂下垂明显，切粒的变形大、均匀性差。滚刀切粒方法是催化剂从出料口挤出后通过皮带传输给滚刀切割，由于出料速度不均匀导致皮带上的催化剂排列不规则，传输给滚刀时切割位置的随机性太大，同样不能实现均匀切割的目的，此外，单纯的滚刀切粒方法也只能获得定长的切粒，无法调整切粒的尺寸，同时切粒之间还会发生黏连现象。横切式直刀切粒方法是采用直刀沿垂直于传送带的纵向从上到下直接对传送带上的物料进行切割，同样无法规整切割而且容易损坏传送带，增加生产成本。

因此，亟需寻求一种能够在挤条成型后实现精确切粒，保证物料颗粒的均匀性和规整度，同时避免传送带损坏，降低生产成本的物料生产装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种物料生产装置，该装置能够实现挤条出料速度均匀，切粒后物料颗粒均匀规整，同时避免了传送带损坏，降低了生产成本。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种物料生产装置，包括：

挤出装置，用于对物料进行挤出成型；

矫正装置，设置在挤出装置的出料口处，用于矫正挤出装置的出料方向并调整出料速度一致；

传送装置，其包括传送带，用于将挤出成型的物料运送至切割装置处进行切割；

切割装置，用于将物料在传送带的输出端处沿垂直于传送带的方向进行横向切割成粒。

优选的，所述矫正装置包括矫正动力装置和矫正传动机构，所述矫正传动机构包括传动轴和与传动轴固定连接的主动辊，所述主动辊沿径向形成有环形凹陷部，所述凹陷部位于挤出装置的出料口的前方；

所述矫正动力装置用于驱动传动轴转动并带动主动辊转动，以使出料口挤出的物料在前进方向上经过凹陷部做平稳移动。

进一步的，所述矫正传动机构还包括联轴器和减速器，所述矫正动力装置与减速器的输入轴相连，并通过第一固定支架与挤出装置固定连接，所述减速器的输出轴通过联轴器与传动轴相连，所述传动轴的端部通过滚动轴承与第二固定支架连接，所述第二固定支架固定在挤出装置上。

优选的，所述传送带上沿传送带的长度方向开设有凹槽，所述凹槽位于凹陷部的正下方。

进一步的，所述传送装置还包括用于调整传送带松紧程度的张紧装置，所述张紧装置包括张紧滚筒，所述张紧滚筒通过两个轴承与水平轴相连，所述水平轴的两端通过锁紧件固定在两个支撑架上，所述支撑架上沿竖直方向开设有长形通孔，以调整水平轴的高度。

优选的，所述切割装置包括切割动力装置、切割传动机构和刀具，所述刀具包括安装在安装在传送带输出端的固定刀片和移动刀片，所述固定刀片可与传送带上传输的物料相接触，所述移动刀片与切割传动机构连接，所述移动刀片包括呈一列排布且间隔设置的多段刀片单元，每段刀片单元的刀刃端端部与传送带之间存在间隙；

所述切割动力装置驱动切割传动机构运动，并带动所述移动刀片沿垂直于传送带的水平方向相对于固定刀片做往复直线运动，所述固定刀片与移动刀片之间的相对运动形成剪切力，以切割物料。

优选的，所述移动刀片的每段刀片单元包括若干连续设置的锯齿，所述锯齿的纵截面形状为三角形；

所述固定刀片包括呈一列排布且间隔设置的若干锯齿，此锯齿的纵截面形状为梯形。

进一步的，所述切割装置还包括PLC控制器，所述PLC控制器与切割动力装置连接，用于根据设定的时间参数发出控制切割动力装置的启动信号。

进一步的，所述固定刀片固定安装在固定支撑板上；

所述切割装置还包括滑杆，所述滑杆的两端固定连接所述固定支撑板，所述切割传动机构的往复运动件沿滑杆做往复直线运动，所述移动刀片与往复运动件固定连接。

优选的，所述切割传动机构为曲柄滑块机构、凸轮机构和齿轮齿条机构中的一种。

(三)有益效果

本发明在挤出装置的出料口处增设一矫正装置，用来矫正挤出装置的出料方向并调整出料速度一致，以使物料不会在出料口附近产生堆积，使物料沿理想的方向前进，保证了出料速度均匀，从而有利于精确切粒和保证物料颗粒的均匀性和规整度。

在此基础上，本发明的切割装置可将出料均匀的物料在传送带的输出端处沿垂直于传送带的水平方向进行切割成粒。与现有采用滚刀切粒的技术相比，采用本发明的切割装置能够自由调整切粒的尺寸，同时切粒之间不会发生黏连现象。与现有采用旋转刀或钢丝切粒的技术相比，本发明在传送带的输出端处进行切粒，避免在重力作用下下垂，减少了切粒的变形，提升了物料颗粒的均匀性和规整度；与现有采用横切式直刀切粒的技术相比，本发明沿垂直于传送带的水平方向切割成粒，可有效避免对传送带的直刀损坏，大大降低生产成本。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的物料生产装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施方式的矫正装置的结构示意图；

图3是本发明优选实施方式的传送装置的结构示意图一；

图4是本发明优选实施方式的传送装置的结构示意图二；

图5是本发明优选实施方式的传送装置的局部结构示意图，示出了张紧装置和支撑架；

图6是本发明优选实施方式的物料生产装置的局部结构示意图一，示出了切割装置和传送带；

图7是本发明优选实施方式的物料生产装置的局部结构示意图二，示出了切割装置和传送带；

图8是本发明优选实施方式的物料生产装置的局部结构示意图三，示出了传动带、固定支撑板、角码、支撑装置和水平支撑架。

图中：

1、挤出装置；2、挤出装置；3、传送装置；4、切割装置；5、原料；6、光轴座；7、角码；8、水平支撑架；

21、电机；22、固定支架；23、主动辊；24、传动轴；25、固定支架；26、联轴器；27、减速器；

231、辊筒；232、侧壁；

31、传送带；32、电机；33、驱动滚筒；34、改向滚筒；35、张紧装置；36、支撑架；36′、支撑架；37、水平转轴；37′、水平转轴；38、支撑装置；38′、支撑装置；39、支撑装置；39′、支撑装置；

311、凹槽；351、张紧滚筒；352、水平轴；353、锁紧螺母；353′、锁紧螺母；

41、步进电机；42、滑杆；43、固定刀片；44、移动刀片；45、曲柄；46、连杆；47、滑块；48、固定支撑板；49、电机D型轴；

431、锯齿；432、空隙；441、锯齿。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

优选实施方式

如图1所示，本实施方式提出一种物料生产装置，该物料生产装置包括挤出装置1、矫正装置2、传送装置3、切割装置4和烘干装置。挤出装置1用来对物料5进行挤出成型，如采用双螺杆挤出机。矫正装置2设置在挤出装置1的出料口处，用来矫正挤出装置1的出料方向并调整出料速度一致。传送装置3可将挤出成型的物料5传送至切割装置4进行切粒操作。切割装置4则设置在整个生产装置的最末端，且位于传送装置3的输出端，用来将挤出成型后的物料条进行切割成粒。烘干装置则对切割完成的物料颗粒进行烘干处理，去除含有的水分，最终成品。物料的整个生产过程如下：混料→挤出成型→切粒→烘干。

调配好的原料5倒入双螺杆挤出机后，物料5由五个出料口分别挤出。由于两螺杆转速不均等问题导致五个出料口出料速度不均，产生水平窜动的问题，难以保证后续切粒的大小均匀规整。因此，可通过本实施方式的矫正装置2来矫正出料方向并调整出料速度，保证出料速度均匀，规整物料的排列方向，便于后续切割，有效提升物料颗粒的均匀性和规整度。

具体的，如图2所示，双螺杆挤出机的每个出料口采用支撑装置固定一个矫正装置2。每个矫正装置2由驱动主动辊23的电机21、固定支架22、主动辊23、传动轴24、固定支架25、联轴器26、减速器27组成。电机21的电机轴与减速器27的输入轴相连，并通过固定支架22和紧固件与双螺杆挤出机固定。减速器27的输出轴通过联轴器26与传动轴24相连。传动轴24通过销与主动辊23固定连接，传动轴24的末端外套设滚动轴承，通过滚动轴承与固定支架25连接，固定支架25通过紧固件固定在双螺杆挤出机上。上述两个固定支架22、25上均设置有用于安装紧固件的安装孔，紧固件可优选采用成本低廉的螺栓。

在本优选实施方式中，主动辊23包括中部的辊筒231和固定连接在辊筒231两端部的两个圆形的侧壁232，两个侧壁232平行设置，且垂直于辊筒231的轴线设置。辊筒231的外壁与两个侧壁232的内壁之间形成沿辊筒231径向分布的环形凹陷部，该凹陷部恰好位于每个出料口的正前方偏下位置，能够很好地支撑并带动经挤出后轻微下垂的物料向前传送，传送装置3的传送带31恰好位于辊筒231的正下方，被主动辊23带动传送的物料能够顺利地下落至传送带31上。五个矫正装置2的电机21转速设置成相同转速，使得经过主动辊23的物料5前进速度相同。

物料5从出料口被挤出之后，进入到形成凹陷部的主动辊23的凹陷部中，随着主动辊23的转动向前运动。由于五个矫正装置2的主动辊23的转速相同，使条状物料5在经过主动辊23时，消除了出料速度不均的问题，使得物料5在前进方向上做同步运动。考虑到软体材料会有一定的粘性，在出料口处只用导正装置会导致物料堆积，所以通过电机21驱动主动辊23转动，携带物料5在凹陷部随着主动辊23的转动向前运动，使物料5不会在出料口处堆积。同时，物料5在出料口处受到主动辊23的作用，主动辊23的凹陷部限制了物料5在水平方向的窜动，改变了物料5的前进方向，使物料5在前进方向做平稳运动，利于后续的均匀切割。由主动辊23带动向前运动的物料5在重力的作用下下垂运送至传送装置，经传送装置的传送至切割装置4进行切粒成品。

换而言之，在电机21的驱动下，通过传动轴24的动力传递带动主动辊23转动，双螺杆挤出机的出料口挤出的物料5在前进方向上经过主动辊23上的凹陷部，被主动辊23驱动做平稳运动，从而避免了物料5在出料口附近产生堆积，保证了出料速度均匀，改变了物料的前进方向。进一步的，两个侧壁232之间的垂直距离大于出料口的内径0.2-2mm，即挤出成型的物料5的直径稍小于凹陷部的宽度尺寸，如此，两个侧壁232则很好地限制了物料5在水平方向的窜动，进而规整了物料5的排列方向，使物料5形状大小均一，方便后续切割，进而保证切割出的物料5颗粒形状规则、均匀。上述的两个侧壁232与辊筒231为一体成型结构，增强了主动辊23的结构强度，进而提升了矫正装置2整体结构的稳定性。

本优选实施方式的减速器27优选采用二级齿轮减速器，能够满足大减速比的动力传递要求。

参见图3至图5，传送装置3主要由传送带31、电机32、驱动滚筒33、改向滚筒34、多个水平转轴、用于调整传送带31松紧程度的张紧装置35、多个支撑装置以及带有直槽口的多个支撑架组成。具体的，支撑架36和支撑架36′，以及支撑装置38、支撑装置39、支撑装置39′和支撑装置38′均分别通过两个螺钉固定安装在水平支撑架8上。电机32通过四个螺钉固定在支撑装置39上，并通过键与水平转轴37连接。水平转轴37通过两个带法兰的滚子轴承与支撑装置39和支撑装置39′相连。水平转轴37通过键与驱动滚筒33连接。水平转轴37′通过两个滚子轴承分别与支撑装置38和支撑装置38′相连。水平转轴37′通过键与改向滚筒34连接。电机32驱动水平转轴37，进而驱动滚筒33旋转。传送装置依靠驱动滚筒33与传送带31之间的摩擦力拖动。

如图5所示，张紧装置35主要由张紧滚筒351和带有螺纹的水平轴352构成。张紧滚筒351通过两个轴承与带有螺纹的水平轴352相连，带螺纹的水平轴352的两端通过六角圆法兰面锁紧螺母353和六角圆法兰面锁紧螺母353′固定在支撑架36和支撑架36′上。支撑架36和支撑架36′上沿竖直方向开设有长形通孔，方便调整水平轴352的高度。通过调节带有螺纹的水平轴352的高度，可改变传送带31的松紧程度并保持一定的张力和垂度，以保证传送带31正常运转。

传送装置的传送带31上沿传送带31的长度方向开设有多条平行设置的凹槽311，凹槽311位于矫正装置2的凹陷部的正下方。经由矫正装置2矫正后的物料条落入正下方传送带31相应的凹槽311中，靠传送带31的摩擦带动运送到切割装置4的固定刀片43处进行切割。

如图6至图8所示，切割装置4包括PLC控制器、步进电机41、曲柄滑块机构、滑杆42和刀具。刀具包括安装在传送带31输出端的固定刀片43和移动刀片44。曲柄滑块机构包括曲柄45、连杆46和滑块47。其中，步进电机41通过螺钉连接在固定支撑板48上，步进电机41通过电机D型轴49与曲柄45连接，连杆46的两端部分别与曲柄45和滑块47连接，滑块47可往复直线地滑动在滑杆42上，滑杆42的两端通过光轴座6采用螺钉与固定支撑板48固定连接，滑块47沿滑杆42做往复直线运动。由于曲柄45和连杆46之间、连杆46与滑块47之间各形成一个转动副，滑块47与滑杆42之间形成一个移动副，因此，步进电机41直接驱动曲柄45、连杆46和滑块47运动，而滑块47与刀具的移动刀片44固定连接，从而带动移动刀片44沿垂直于传送带31的水平方向相对于固定刀片43做往复直线运动，固定刀片43与移动刀片44之间的相对运动形成剪切力，从而实现对传送带31上传输的物料5在横向上的均匀切割。

与现有采用滚刀切粒的技术相比，由于本发明的出料速度均匀，因此传送至切割位置4处能够实现均匀切割。同时，采用本发明的切割装置能够自由调整切粒的尺寸，同时切粒之间不会发生黏连现象。与现有采用旋转刀或钢丝切粒的技术相比，本发明在传送带31上(输出端处)进行切粒，可以充分减小软料悬空切粒时由于没有支撑而变形的现象，提升了物料5颗粒的均匀性和规整度；与现有采用横切式直刀切粒的技术相比，本发明沿垂直于传送带31的水平方向切割成粒，避免了对传送带31的直刀损坏，大大降低了生产成本。

在本实施方式中，固定刀片43与固定支撑板48之间通过焊接固连。固定支撑板48呈U型，通过两个L形角码7采用螺钉与水平支撑架8连接，并采用加强筋加固结构(如图8)。参见图6和图7，固定刀片43包括呈一列排布且间隔设置的若干锯齿431，此锯齿431的纵截面形状为下窄上宽的梯形，两个相邻梯形锯齿431之间留存V形空隙432，该空隙432与凹槽311相连通，可供位于凹槽311的物料5传输通过，方便水平方向的横向切割。固定刀片43的梯形锯齿431可与传送带31上传输的物料5相接触，可有效避免在切割过程中物料发生随意摆动，起到很好地稳固物料的作用，利于物料的切割。

移动刀片44包括呈一列排布且间隔设置的多段刀片单元，每段刀片单元的刀刃端端部与传送带31之间存在极小间隙。与现有采用横切式直刀切粒的技术相比，由于本发明移动刀片44对物料5实现水平方向的横向切割，且刀刃端端部与传送带31之间存在极小间隙，因此，在切割物料5的过程中，有效避免了移动刀片44对传送带31的损坏，从而大大降低了生产成本。

如图6和图7所示，在本实施例中，优选的，每段刀片单元包括两个连续设置的锯齿441，该锯齿441的纵截面形状为三角形。与锯齿设计成梯形相对比，由于三角形锯齿441的切割面尖锐，因此减少了对物料5切割的变形；两个三角形锯齿441形成一段刀片单元，能够对物料5在往复直线运动的其中任一个方向上实现两次切割，切割更彻底，避免发生切割黏连不断的现象，同时还避免了物料5在传送带31输出端处的大量堆积。移动刀片44的锯齿441数量与滑块47的行程呈正比，即，滑块47的行程越大，锯齿441的数量越多，否则反之。

PLC控制器与步进电机41连接，用于根据设定的时间参数发出控制步进电机41的启动信号。通过PLC控制器调节步进电机41，进而可调节移动刀片44在停歇位置停歇的时间，从而达到调节切料的长度的功能，同时通过改变切割周期实现变量切割。

上述的步进电机41还可以替换成动力马达和伺服电机中的任一种动力装置，给移动刀片44提供往复直线运动的动力。上述的曲柄滑块机构还可以替换成凸轮机构和齿轮齿条机构中的任一种传动机构，可以将旋转式运动转变成往复直线运动。

当然，本发明的物料生产装置可以用来对催化剂或除催化剂以外的其他固态物料进行生产制备，生产工序主要依次包括挤出成型、矫正、传输、切割及烘干。

以上结合具体实施方式描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种物料生产装置，其特征在于，包括：

挤出装置（1），用于对物料（5）进行挤出成型；

矫正装置（2），设置在挤出装置（1）的出料口处，用于矫正挤出装置（1）的出料方向并调整出料速度一致；

传送装置（3），其包括传送带（31），用于将挤出成型的物料（5）运送至切割装置（4）处进行切割；

切割装置（4），用于将物料（5）在传送带（31）的输出端处沿垂直于传送带（31）的方向进行横向切割成粒；

其中，所述矫正装置（2）的数量与所述挤出装置（1）的出料口数量相同且每一个矫正装置（2）的矫正传动速度相同；

所述传送带上沿传送带（31）的长度方向开设有凹槽（311）；

所述切割装置（4）包括切割动力装置、切割传动机构和刀具，所述刀具包括安装在传送带（31）输出端的固定刀片（43）和移动刀片（44），所述固定刀片（43）可与传送带（31）上传输的物料（5）相接触，所述移动刀片（44）与切割传动机构连接，所述移动刀片（44）包括呈一列排布且间隔设置的多段刀片单元，每段刀片单元的刀刃端端部与传送带（31）之间存在间隙；

所述切割动力装置驱动切割传动机构运动，并带动所述移动刀片（44）沿垂直于传送带（31）的水平方向相对于固定刀片（43）做往复直线运动，所述固定刀片（43）与移动刀片（44）之间的相对运动形成剪切力，以切割物料（5）；

所述移动刀片（44）的每段刀片单元包括若干连续设置的锯齿（441），所述锯齿（441）的纵截面形状为三角形；

所述固定刀片（43）包括呈一列排布且间隔设置的若干锯齿（431），此锯齿（431）的纵截面形状为梯形；

其中，两个相邻梯形锯齿之间留存V型空间，该空间与凹槽相连通；

所述切割装置（4）还包括PLC控制器，所述PLC控制器与切割动力装置连接，用于根据设定的时间参数发出控制切割动力装置的启动信号；

所述PLC控制器用于调节切料的长度，同时通过改变切割周期实现变量切割。

2.如权利要求1所述的物料生产装置，其特征在于，所述矫正装置（2）包括矫正动力装置和矫正传动机构，所述矫正传动机构包括传动轴（24）和与传动轴（24）固定连接的主动辊（23），所述主动辊（23）沿径向形成有环形凹陷部，所述凹陷部位于挤出装置（1）的出料口的前方；

所述矫正动力装置用于驱动传动轴（24）转动并带动主动辊（23）转动，以使出料口挤出的物料（5）在前进方向上经过凹陷部做平稳移动。

3.如权利要求2所述的物料生产装置，其特征在于，所述矫正传动机构还包括联轴器（26）和减速器（27），所述矫正动力装置与减速器（27）的输入轴相连，并通过第一固定支架与挤出装置（1）固定连接，所述减速器（27）的输出轴通过联轴器（26）与传动轴（24）相连，所述传动轴（24）的端部通过滚动轴承与第二固定支架连接，所述第二固定支架固定在挤出装置（1）上。

4.如权利要求2所述的物料生产装置，其特征在于，所述凹槽（311）位于凹陷部的正下方。

5.如权利要求1所述的物料生产装置，其特征在于，所述传送装置（3）还包括用于调整传送带（31）松紧程度的张紧装置（35），所述张紧装置（35）包括张紧滚筒（351），所述张紧滚筒（351）通过两个轴承与水平轴（352）相连，所述水平轴（352）的两端通过锁紧件固定在两个支撑架上，所述支撑架上沿竖直方向开设有长形通孔，以调整水平轴（352）的高度。

6.如权利要求5所述的物料生产装置，其特征在于，所述固定刀片（43）固定安装在固定支撑板（48）上；

所述切割装置（4）还包括滑杆（42），所述滑杆（42）的两端固定连接所述固定支撑板（48），所述切割传动机构的往复运动件沿滑杆（42）做往复直线运动，所述移动刀片（44）与往复运动件固定连接。

7.如权利要求6所述的物料生产装置，其特征在于，所述切割传动机构为曲柄滑块机构、凸轮机构和齿轮齿条机构中的一种。