一种纸浆模塑烘干生产线及烘干工艺
技术领域
本发明涉及纸浆模塑生产技术领域,尤其是指一种纸浆模塑烘干生产线及烘干工艺。
背景技术
纸浆模塑是一种立体造纸技术,它以废纸为原料,在模塑机上由特殊的模具塑造出一定形状的纸制品。随着限塑令的颁布,各行各业对纸浆模塑(以下简称“纸塑”)的需求越来越大,纸塑作为一种新型包装材料近年来发展迅猛。纸塑的生产线包括:原料打浆——配料——模压成型——烘干——定型的制造工艺。由于在模压成型后,工件上留有大量的水分(约200-250%),最终制品的含水率为12-14%,因此在工件的烘干过程中要脱去约占工件重量两倍的水分,这部分水分全部要靠吸收热量变成水蒸气脱去。
目前,现有纸塑烘干生产线中常用的两种烘干方法,分别是自然风干法和燃烧室烘干法。自然风干法是利用风扇对纸塑进行风干,其工艺流程为:先将纸浆模塑成型机中的纸塑取出,再把纸塑放在烘干架上,然后通过烘干架周围的风扇对纸塑进行风干;该方法的缺点在于:在常温下,需要比较长的时间才能将纸塑完全吹干,并且这种方法需要大量风扇才能完成风干,所以整个机器占地面积大,生产效率低。燃烧室烘干法需要使用大量煤炭、天然气或电,其工艺流程为:把纸浆模塑成型机中的纸塑取出后,将纸塑放在烘干架上,然后燃烧煤炭加热空气,热空气再把纸塑烘干;该方法的缺陷在于:煤炭的燃烧会产生大量的有害气体,对环境的污染较大,不利于环境的保护,而天然气和电成本较高,对于小企业来说无法承担如此高昂的生产成本。除此之外,自然风干法和燃烧室烘干法均需要人工将纸塑放置在烘干架上,无法满足自动化生产的要求,需要耗费大量人力,且纸塑在生产过程中易被破坏。
在目前,纸塑烘干生产线中也基本采用上述两种方法,由于上述方法的烘干方式落后,无法满足自动化生产的需要,需要大量人工参与生产过程,使纸塑在生产过程中容易被破坏,纸塑的合格率不高;除此之外,现有技术均需要人工在生产线旁待命,还无法实现自动监测纸塑、自动识别纸塑是否合格,因此急需一条高自动化生产线来提升纸塑的生产效率及品质。
鉴于上述,本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、智能、环保的纸浆模塑烘干生产线,可实现纸塑从生产到进入烘干、整形、合格品判定的全套工艺生产过程的全自动化生产。
为达成上述目的,本发明的解决方案为:一种纸浆模塑烘干生产线,包括纸浆模塑成型机、高温烘干设备、第二摄像头、整形机、低温烘干设备、第一摄像头、废品回收箱和打包机;
所述高温烘干设备包括烘干箱、网链传送带、太阳能热水箱、散热器、抽湿器、管道、原浆池和平行送风机;所述烘干箱依次设有预热区、高温区、保温区以及贯通各区的烘道,所述网链传送带铺设在烘道中;所述预热区、高温区、保温区的网链传送带下方设有独立的平行送风机和散热器,以及烘干箱在各个区的顶部位置设有独立的抽湿口和安装于抽湿口的抽湿器,所述太阳能热水箱连接高温区的散热器,高温区的抽湿器通过管道分别连接预热区和保温区的散热器,预热区和保温区的散热器、抽湿器通过管道连接原浆池;所述平行送风机位于散热器上方,每个平行送风机包括多个平行放置的风叶组件,风叶组件之间串联连接,并且向上送风;
所述高温烘干设备的进口与纸浆模塑成型机相连,高温烘干设备的出口、整形机、低温烘干设备的进口依次连接,所述高温烘干设备的出口处设有第二摄像头,所述低温烘干设备的出口处设有第一摄像头、打包机和废品回收箱。
优选地,所述高温烘干设备的出口与整形机之间以及整形机与低温烘干设备的进口之间、打包机与废品回收箱之间均设有机械手。
优选地,所述预热区包括低温区和中温区,所述保温区包括中温区和低温区,所述两个中温区位于高温区两边,其次是低温区;高温区的抽湿器通过管道连接中温区和低温区的散热器,中温区的抽湿器通过管道连接低温区的散热器,低温区的散热器与低温区的抽湿器通过管道连接原浆池。
优选地,所述平行送风机还包括电机、同步带轮、同步带,所述风叶组件包括风叶和转轴,所述转轴与风叶固定在一起,转轴和电机的电机轴各安装一同步带轮,两个同步带轮之间通过同步带连接。
优选地,还包括支撑脚架,网链传送带的两端分别搭载一支撑脚架。
一种纸浆模塑烘干工艺,该工艺涉及一种纸浆模塑烘干生产线,该工艺包括以下步骤:
S1:首先,纸塑从纸浆模塑成型机出来后,置于高温烘干设备的网链传送带上;
S2:其次,纸塑由网链传送带输送至高温烘干设备内烘干,经过预热阶段、高温阶段和保温阶段,再由网链传送带送出;
S3:再其次,纸塑传送至整形机中进行整形;
S4:然后,纸塑从整形机中取出,转移至低温烘干设备内进行最后的烘干;
S5:最后,待烘干完毕,由第一摄像头检测纸塑是否合格,合格进入打包机内进行包装,若不合格则进入废品回收箱进行回收。
优选地,在S1步骤结束之前,纸塑从纸浆模塑成型机中取出放置于网链传送带前,网链传送带自动停止运动,待纸塑置于网链传送带上后,网链传送带再开始运动。
优选地,在S3步骤中纸塑进入整形机前,网链传送带停止运动,由第二摄像头定位识别,待纸塑取出后,网链传送带再开始运动。
采用上述方案后,本发明的增益效果在于:
一、本发明的烘干箱划分多个温区,使纸塑由网链传送带传输经过烘干箱时能够依次经历预热阶段、高温阶段和保温阶段,由于一开始纸塑还富含大量的水,直接送入高温环境会导致纸塑变形严重及降低高温区温度,所以纸塑先在预热区中预热,预热后再送入高温阶段能让纸塑保持完整烘干成型,最后经过保温区保温,不仅大大降低了烘干成本,而且提高了纸塑质量。
二、高温区的抽湿器通过管道分别连接预热区和保温区的散热器,预热区和保温区的温度较低,高温区蒸发的水蒸汽的热量可以充分释放到预热区和保温区,对预热区和保温区的纸塑进行升温加热,相当于内置了热能循环系统,开源节流,防止热能流失,最后经过预热区和保温区的散热器的水蒸汽凝集成液态水回收到原浆池中,达到纸塑烘干中的蒸发的蒸汽全部回收重复利用,零排放。据实际测试,经此热能循环系统后,本案所需要烘干能源比传统烘干设备节约30%以上。
三、本发明的平行送风机位于网链传送带下方,且位于散热器上方,散热器散发的热量加热空气后,再由平行送风机平行吹送到置于网链传送带上的纸塑,所谓平行分别为风力平行和运转平行,风力平行是指风叶组件平行放置,使得风力均匀地吹送热空气来烘干纸塑,运转平行是指风叶组件之间串联连接,但凡其中一个风叶组件停转,其他风叶组件也都一起停转,防止风力不均匀造成纸塑烘干不均匀,上述两者都避免造成纸塑产品的破坏,因烘道内循环风风压小,降低了风机的电机功率。
四、将风叶组件安装在网链传送带下方,由下往上吹风,符合加热后空气、湿气、水蒸汽向上运动的规律,水蒸汽到达烘干箱顶部,通过顶部的抽湿器抽出,使烘道内的空气的湿度降低,有利用纸塑中的水尽快散发出来,提高烘干的效率。
五、得益于热源循环系统提高了能源的利用率,故本发明无需大量燃烧煤炭或大量供电制造热源,即便只是太阳能就能产生足够的热量,采用太阳能更绿色环保,践行国家环保政策,在无太阳提供热能时,需要辅以其它热源提供热能。
六、由于经过高温烘干后,纸塑还残留一定的水分,为确保纸塑的成品合格率,本发明在烘干过程中增加了整形环节,以提高纸塑的合格率。
七、通过增设第一摄像头自动完成合格品、非合格品的识别,本发明运用机器视觉对纸塑进行合格品的自动鉴定,可减少人工判别的失误。
八、本发明使纸塑从生产到进入烘干、整形和合格品判别,整个生产过程实现全自动化生产,降低了人力成本的投入,大大缩短了生产周期。
附图说明
图1是本发明一实施例的正视示意图。
图2是本发明一实施例的俯视示意图(省略平行送风机和支撑脚架)。
图3是本发明一实施例的右视示意图(省略支撑脚架)。
图4是本发明一实施例风机组件的正视示意图。
图5是本发明一实施例风机组件的俯视示意图。
图6是本发明一实施例的结构示意图。
图7是本发明一实施例的工艺流程图。
标号说明:1-烘干箱;11-预热区;111,131-低温区;112,132-中温区;12-高温区;13-保温区;14-烘道;15-抽湿口;16-分隔板;2-网链传送带;21-进料口;22-出料口;3-太阳能热水箱;4-散热器;5-抽湿器;6-管道;61-阀门;7-原浆池;8-平行送风机;81-风叶组件;811-风叶;812-转轴;82-电机;83-同步带轮;84-同步带;85-支架;86-轴承;87-轴承座;88-风罩;9-支撑脚架;10-纸浆模塑成型机;20-高温烘干设备;30-第一摄像头;40-整形机;50-低温烘干设备;60-废品回收箱;70-打包机;80-第二摄像头。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。
请重点参阅图1,本发明提供一种纸浆模塑烘干生产线,包括纸浆模塑成型机10、高温烘干设备20、第一摄像头30、第二摄像头80、整形机40、低温烘干设备50、废品回收箱60和打包机70。
所述高温烘干设备20,包括烘干箱1、网链传送带2、太阳能热水箱3、散热器4、抽湿器5、管道6、原浆池7、平行送风机8和支撑脚架9;所述烘干箱1依次设有预热区11、高温区12、保温区13以及贯通各区的烘道14,所述网链传送带2铺设在烘道14中;所述预热区11、高温区12、保温区13的网链传送带2下方设有独立的平行送风机8和散热器4,以及烘干箱1在各个区的顶部位置设有独立的抽湿口15和安装于抽湿口15的抽湿器5,所述太阳能热水箱3设于户外,通过管道6连接高温区12的散热器4,太阳能热水箱3与高温区12散热器4循环完成高温区热能的供应,在一实施例中,所述预热区11包括低温区111和中温区112,所述保温区13包括中温区132和低温区131,所述两个中温区112,132位于高温区12两边,其次是低温区111,131;高温区12的抽湿器通过管道6连接中温区112,132和低温区111,131的散热器4(图中未示出高温区抽湿器连接低温区散热器的管道),中温区112,132的抽湿器5通过管道连接低温区111,131的散热器4,低温区111,131的散热器4与抽湿器5通过管道6连接原浆池7。上一抽湿器5至下一散热器4之间的管道6可设置阀门61方便控制。当然,本发明的烘干箱1还可以设计多个预热区11、多个高温区12、多个保温区13。高温区纸塑蒸发的蒸汽送至中温区和低温区的散热器,为中温区和低温区提供热能,中温区的蒸汽送入低温区的散热器中,为低温区提供热能。使纸塑由网链传送带2传输经过烘干箱1时能够依次经历低温阶段、中温阶段、高温阶段、中温阶段和低温阶段,由于一开始纸塑富含大量的水,直接送入高温环境会导致纸塑变形严重和降低高温区温度,所以低温阶段、中温阶段相当于对纸塑逐渐预热,使温度接近高温区温度,预热后再送入高温阶段能让纸塑保持完整烘干成型,最后然后经过中温区保温,进一步降低纸塑中的水份,最后经过低温区,降低由于烘干后纸塑温度与室温的温度差,防止纸塑温度高时在室温中吸湿。本发明不仅大大降低了烘干成本,而且提高了纸塑烘干质量。
所述高温烘干设备20的进口与纸浆模塑成型机10相连,为了避免纸塑放置于高温烘干设备20的网链传送带2上时,因网链传送带2运动造成纸塑损坏,为此在纸浆模塑成型机10放置纸塑前需停止网链传送带2运动,待纸塑放置于网链传送带2上后,网链传送带2再次开始运动,将纸塑送进高温烘干设备20中烘干。高温烘干设备20的出口、整形机40、低温烘干设备50的进口依次连接,所述高温烘干设备20的出口处设有第二摄像头80,第二摄像头80连接机械手(图中未示出),所述第二摄像头80位于高温烘干设备20的外侧,用于定位纸塑的位置,使机械手依据纸塑的位置信息迅速调整位置,机械手抓取纸塑时,高温烘干设备20的网链传送带2需停止运动,待机械手取下纸塑后,网链传送带2再运动,机械手将纸塑传送至整形机40进行整形后,再从整形机40中拿出,转移至低温烘干设备50进行最后的烘干。
所述低温烘干设备50的出口处设有第一摄像头30、打包机70和废品回收箱60,第一摄像头30用于鉴别纸塑是否合格,如果纸塑合格直接进入打包机70进行包装,如果纸塑不合格则进入废品回收箱60进行回收,在本实施例中,打包机70与废品回收箱60之间设有机械手(图中未示出),所述第一摄像头30与机械手连接,以实现合格品与非合格品的分捡;或者,将低温烘干设备50的输出通道分为合格品通道和不合格品通道,当第一摄像头30对纸塑进行鉴别后,合格成品通过合格品通道进入打包机70进行包装,不良品通过不合格通道进入废品回收箱60进行回收。
一种纸浆模塑烘干工艺,该工艺涉及一种纸浆模塑烘干生产线,该生产线包括:纸浆模塑成型机10、高温烘干设备20、第一摄像头30、第二摄像头80、机械手(图中未示出)、整形机40、低温烘干设备50、废品回收箱60和打包机70,该工艺包括以下步骤:
S1:首先,纸塑从纸浆模塑成型机10出来后,置于高温烘干设备的网链传送带2上;
S2:其次:纸塑由网链传送带2输送至高温烘干设备20内烘干,经过预热阶段、高温阶段和保温阶段,待纸塑烘干到含水率为20%~30%时,由网链传送带2将纸塑从高温烘干设备20内送出;
S3:再其次,机械手根据第二摄像头80获得纸塑的定位后,迅速调整位置,将高温烘干后的纸塑从网链传送带2上取出,传送至整形机40内进行整形,由于纸塑还含有20%~30%的水分,可以满足整形时纸塑变形的需要,从而以保证纸塑的合格率;
S4:然后,机械手将纸塑从整形机40中取出,放置于传送带上,再由传送带将纸塑输送到低温烘干设备50内进行最后的烘干,本案中所提到的传送带均为网链传送带2;
S5:最后,待烘干完毕,由第一摄像头30检测纸塑是否合格,合格由械手直接放入打包机70内进行包装,不合格则由机械手直接放入废品回收箱60进行回收。
另外,在S1步骤结束之前,纸塑从纸塑成型机中取出时,网链传送带自动停止运动,待纸塑放置在网链传送带上后,网链传送带再次开始运动,将纸塑输送至高温烘干设备20内烘干。在S3步骤开始之前,传送带自动停止运动,由第二摄像头获取纸塑的位置后,传送给机械手,机械手根据纸塑的位置信息迅速调整位置,待机械手取走纸塑后传送带再开始运动。
本案每次将纸塑放置于高温烘干设备的网链传送带之前,网链传送带都要停止若干秒,是为了避免纸塑与烘干设备的网链传送带之间存在速度差,使纸塑在接触烘干设备的网链传送带时被破坏。
本案在每次纸塑从高温烘干设备的网链传送带出来时,都要停止若干秒,是为了确保第二摄像头定位纸塑并控制机械手取走纸塑,以更准确的位置送到整形机进行整形,以免因位置不准确造成整形时破坏纸塑。
所述平行送风机8位于散热器4上方,每个平行送风机8包括多个平行放置的风叶组件81,如图3至图5所示,在符合均匀布置的前提条件下,风叶组件81根据需要单排、多排、多列分布,本实施例以4个风叶组件81为例,4个风叶组件81围绕形成距离均匀的正方形排布,风叶组件81之间串联连接,并且向上送风。采用了网链传送带2下方安装平行送风机8,且位于散热器4上方,对纸塑产品的烘干提供风速均匀的循环风,有利于带走散热器4表面的热量,又不易对纸塑产品进行破坏,此外,采用由下向上吹风方式,符合加热后空气、湿气、水蒸汽向上运动的规律,循环风将纸塑蒸发的水蒸汽向上吹,水蒸汽受热和向上风力的作用,向上运动,到达烘干箱1的顶部,通过烘干箱1顶部的抽湿器5将水蒸汽和湿热空气从烘道14顶部的抽湿口15抽出,使烘道14内的空气的湿度降低,有利用纸塑中的水尽快散发出来。
为了防止空气、湿气、水蒸汽串流,所述每个温区的顶部之间都由分隔板16来隔开,因为分隔板16下方还要用于纸塑的正常传输,所以分隔板16的长度不能太长。高温区12的抽湿器5通过管道6分别连接预热区11和保温区13的散热器4,预热区11和保温区13的温度均低于高温区12,利用纸塑烘干中蒸发的水蒸汽对烘干箱1中的纸塑进行预热及升温,相当于内置了热能循环系统,提高了能源的利用率,降低了纸塑烘干的成本,最后经过预热区11和保温区13的散热器4,水蒸汽凝集成液态水回收到原浆池7中,达到纸塑烘干中蒸汽的全部回收及重复利用,既做到了热量回收,又做到了蒸汽回收。据实际测试,经此热能循环系统后,本案所需要烘干能源比传统烘干设备节约30%以上。
所述平行送风机8的传动结构可以是链轮传动,也可以是带轮传动,在一实施例选择结构相对简单的带轮传动为例,所述平行送风机8还包括电机82、同步带轮83、同步带84,所述风叶组件81包括风叶811和转轴812,所述转轴812与风叶811固定在一起,转轴812和电机82的电机轴各安装一同步带轮83,两个同步带轮83之间通过同步带84连接。该结构可以实现一台电机82驱动多个风叶组件81同开同关,散热器4经过太阳能热水箱3循环后加热后的空气、湿气、水蒸汽,再由平行送风机8平行吹送到网链传送带2上的纸塑,所谓平行分别为风力平行和运转平行,风力平行是指风叶组件81平行放置,使得风力均匀地吹送空气、湿气、水蒸汽来烘干纸塑,运转平行是指风叶组件81之间串联连接,但凡其中一个风叶组件81停转,其他风叶组件81也都一起停转,防止风力不均匀造成纸塑烘干不均匀,上述两者都可避免造成纸塑产品的破坏。电机82可置于烘干设备的外面,防止湿气对电机82的腐蚀,有利于电机82的使用寿命延长。当然,还可以将各个平行送风机8的同步带84合并使用,通过同一电机82进行传动,其所带风叶组件81的转速均相同,因烘道14内循环风提供的风压小,降低了电机82的功率。
所述风叶组件81与转轴812、转轴812与轴承86都通过紧定螺钉固定。
风叶组件81朝上送风,其转轴812需要一定的承重能力,为此,在一实施例中,所述风叶组件81还包括支架85、轴承86和轴承座87;所述转轴812上固定轴承86,轴承86安装在轴承座87内,轴承座87安装在支架85上,支架85与烘干箱1固定在一起。本发明所述支架85特别设计成立式,因为立式支架85能最大限度减少横向面积,有利于散热和送风效率的最大化。
所述每个风叶组件81独立外装一风罩88,避免了相邻风叶811之间的干扰,能够隔离相邻风叶811直径的径向影响,保证风力均匀送出。
如图1所示,所述网链传送带2的两端分别为进料口21和出料口22,烘道14前后端留有一定长度,便于温区与外部室温的隔离,网链传送带2主要是将生产出来的纸塑运送到烘干箱1中进行加热烘干,网链传送带2的两端分别搭载一支撑脚架9,整个烘干设备由支撑脚架9来支撑。所述风罩88和支架85焊接在网链传送带2中间的烘干箱1箱体上,散热器4通过散热器支架安装在烘道14内的底部。
本发明将太阳能用于高温烘干设备中,保护环境,降低了纸塑的烘干成本,因为得益于热源循环系统提高了能源的利用率,故本发明无需大量燃烧煤炭或大量供电制造热源,即便只是太阳能就能产生足够的热量。热量回收的过程中,将烘干箱分为高温区、保温区和预热区,太阳能热水器产生的热量通过散热器交换到烘道的高温区,且每个温区之间都由分隔板来隔开,高温区与其他温区只通过管道进行热交换。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非对本案设计的限制,凡依本案的设计关键所做的等同变化,均落入本案的保护范围。