CN113381263B - 一种高均匀度碳刷的智能生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高均匀度碳刷的智能生产装置，属于碳刷生产装置领域，一种高均匀度碳刷的智能生产装置，本方案改变传统的机械混合，利用软化成液体的小分子树脂浸入到高孔隙度的碳粉中，并利用上述空隙对小分子树脂实现吸附，多余的小分子树脂则会穿过网框并被捕获簇捕获，实现碳粉和小分子树脂的均匀混合，其中碳粉层和小分子树脂层自上向下间隔分布，碳粉层的厚度每层相同，而小分子树脂层的厚度则各不相同，这样的设置可以大幅增加碳粉层吸附小分子树脂的均匀程度，并制得碳－小分子混合块，之后取出磨粉后，在后续混合中，经过后续的混合、压坯和烧结成型的步骤，最后制得产品碳刷。

Description

一种高均匀度碳刷的智能生产装置

技术领域

本发明涉及碳刷生产装置领域，更具体地说，涉及一种高均匀度碳刷的智能生产装置。

背景技术

碳刷也叫电刷，作为一种滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用。碳刷在产品应用材质主要有石墨，浸脂石墨，金属石墨。碳刷是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，它一般是纯碳加凝固剂制成，外形一般是方块，卡在金属支架上，里面有弹簧把它紧压在转轴上，电机转动的时候，将电能通过换相器输送给线圈，由于其主要成分是碳，称为碳刷。

碳刷的主要生产步骤包括：将原料研磨至预设尺寸的粉末，其中原料包括但不仅限于石墨、铜等高导电性金属、凝固剂和少量添加剂，之后将上述粉末混合均匀后进行压坯和烧结，制得所需的碳刷成品。

为了增加碳刷内部成分的均匀度，通常会将碳粉和凝固剂进行混合，并研磨成粉后再和其他成分混合，整个混合过程均为机械混合，混合程度受限于机械设备和碳粉和凝固剂的研磨细度，一旦原料混合不均匀极易影响碳刷压坯步骤的强度和烧结成型的碳刷的性能。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高均匀度碳刷的智能生产装置，可以实现改变碳粉和凝固剂的混合方法，增加其混合程度，不易影响后续的压坯强度和烧结成型的碳刷性能。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种高均匀度碳刷的智能生产装置，包括混合釜，混合釜的侧壁上开凿有放置平台，放置平台将混合釜内空间分为废料室和放置室两部分，废料室位于放置室的下侧，放置平台上放置有与自身相匹配的网框，网框的外壁上固定连接有自身相匹配的捕获簇，捕获簇包括多个捕获胶杆，多个捕获胶杆均成三维螺旋状，在放置平台的外侧形成多个呈三维空间结构的隔离层，可以实现改变碳粉和凝固剂的混合方法，增加其混合程度，不易影响后续的压坯强度和烧结成型的碳刷性能。

进一步的，一种高均匀度碳刷的智能生产装置的使用方法，主要包括以下步骤：

S1、原料装载，向网框内铺设有多层碳粉层和小分子树脂层，且碳粉层和小分子树脂层间隔铺设，小分子树脂层的厚度自下向上逐层递增，小分子树脂层包括多个小分子树脂颗粒，其中放置平台的孔隙度小于碳粉和小分子树脂颗粒的粒径，将铺设好碳粉层和小分子树脂层间的放置平台放入混合釜内放置平台上；

S2、加热混合，对混合釜内进行加热，使得小分子树脂颗粒开始融化，并在自重的作用下逐渐向下浸入到碳粉层内，由于碳粉为多孔隙结构，部分呈液态的树脂会渗入到碳粉的空隙中，多余的树脂部分会继续向下运动，另外一部分则会穿过放置平台，被多个捕获胶杆形成的三维空间结构所捕获，在持续的加热下，形成碳和小分子树脂均匀混合的碳－小分子混合块；

S3、取料，将碳－小分子混合块从放置平台中取出，并破碎，研磨成粉备用。

进一步的，碳粉层碳粉粒径为120目，小分子树脂颗粒的粒径为80目，碳粉与小分子树脂颗粒质量比为1.3:1，碳－小分子混合块研磨粉的粒径为180目。

进一步的，步骤S2加热混合中，混合釜内温度以200摄氏度每小时匀速上升到150摄氏度，之后以50摄氏度每小时匀速上升到180度，并保温两小时后，随炉冷却到室温。

进一步的，捕获胶杆内开凿有弹性空腔，捕获胶杆的表面开凿有多个毛细裂纹，多个毛细裂纹连接弹性空腔与外界，热熔呈液态的树脂会通过毛细裂纹浸入弹性空腔，增加捕获簇捕获树脂的能力，使得树脂不易外溢污染混合釜内环境。

进一步的，捕获胶杆的壁厚大于自身直径的三分之一，使得弹性空腔的开凿不易影响捕获簇整体强度，不易出现因树脂重量而造成捕获簇局部脱落的现象。

进一步的，捕获胶杆的外壁上开凿有预制槽，预制槽位于捕获胶杆靠近放置平台的一端，在步骤S3取料后，易于将捕获簇和多余的树脂层整体从放置平台上撕下，便于放置平台的回收再利用。

进一步的，小分子树脂颗粒选用密度为1.1g/cm³的树脂材料，软化温度为100摄氏度。

进一步的，捕获簇选用密度小于水的材料制成，且弹性空腔内壁涂覆有疏水涂层，使得软化的小分子树脂易于从捕获簇内分离。

进一步的，步骤S3、取料中放置平台外侧捕获簇连同被捕获的小分子树脂一起从放置平台的外壁上剥离，并投入回收池内进行分离工作，回收池中装载有水，并利用氯化钠进行密度调节，使得上述小分子树脂块和捕获簇组成的混合物可以在回收池内悬浮，并利用水浴进行加热保温，在达到小分子树脂软化的温度后，在自身重量作用下，小分子树脂会与捕获簇分离并滑落到回收池的底部，而失去小分子树脂约束的捕获胶杆则在浮力的作用下上浮到水溶液的表面，进行分离，方便后续小分子树脂回收再利用。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本方案改变传统的机械混合，利用软化成液体的小分子树脂浸入到高孔隙度的碳粉中，并利用上述空隙对小分子树脂实现吸附，多余的小分子树脂则会穿过网框并被捕获簇捕获，实现碳粉和小分子树脂的均匀混合，其中碳粉层和小分子树脂层自上向下间隔分布，碳粉层的厚度每层相同，而小分子树脂层的厚度则各不相同，这样的设置可以大幅增加碳粉层吸附小分子树脂的均匀程度，并制得碳－小分子混合块，之后取出磨粉后，在后续混合中，根据从捕获簇内回收到的小分子树脂，添加相同的小分子树脂粉末，以完成后续的混合、压坯和烧结成型的步骤，最后制得产品碳刷。

同时在步骤S3、取料中放置平台外侧捕获簇连同被捕获的小分子树脂一起从放置平台的外壁上剥离，并投入回收池内进行分离工作，并利用水浴进行加热保温，达到小分子树脂软化的温度后，在自身重量作用下，小分子树脂会与捕获簇分离并滑落到回收池的底部，而失去小分子树脂约束的捕获胶杆则在浮力的作用下上浮到水溶液的表面，进行分离。

附图说明

图1为本发明的高均匀度碳刷的智能生产装置的结构示意图；

图2为本发明的混合容器内物质变化结构示意图；

图3为本发明的混合容器生产前的结构示意图；

图4为本发明的混合容器生产后的结构示意图；

图5为本发明的捕获胶杆的结构示意图；

图6为图5中A处的结构示意图；

图7为本发明的捕获胶杆的截面示意图；

图8为本发明的小分子树脂回收的工作示意图；

图9为本发明的回收池完成回收工作后的结构示意图；

图10为本发明的碳刷生产主要流程图。

图中标号说明：

1混合釜、2废料室、3放置室、4放置平台、5网框、6捕获簇、601捕获胶杆、602弹性空腔、603毛细裂纹、604预制槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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装置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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是适配型号元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种高均匀度碳刷的智能生产装置，包括混合釜1，混合釜1内包含电加热系统及其对应的智能控制系统，混合釜1的侧壁上开凿有放置平台4，放置平台4将混合釜1内空间分为废料室2和放置室3两部分，废料室2位于放置室3的下侧，放置平台4上放置有与自身相匹配的网框5，网框5的外壁上固定连接有自身相匹配的捕获簇6，捕获簇6包括多个捕获胶杆601，多个捕获胶杆601均成三维螺旋状，在放置平台4的外侧形成多个呈三维空间结构的隔离层。

值得注意的，上述电加热系统及其对应的智能控制系统均为本领域技术人员的公知技术，本领域技术人员可以根据现有技术选用合适的结构并在混合釜1内进行适当的布置，故未在本申请中详细公开，本领域技术人员可以根据现有技术进行合理地设置和使用。

可以实现改变碳粉和凝固剂的混合方法，增加其混合程度，不易影响后续的压坯强度和烧结成型的碳刷性能。

请参阅图1-4，一种高均匀度碳刷的智能生产装置的使用方法，主要包括以下步骤：

S1、原料装载，向网框5内铺设有多层碳粉层和小分子树脂层，且碳粉层和小分子树脂层间隔铺设，小分子树脂层的厚度自下向上逐层递增，小分子树脂层包括多个小分子树脂颗粒，其中放置平台4的孔隙度小于碳粉和小分子树脂颗粒的粒径，将铺设好碳粉层和小分子树脂层间的放置平台4放入混合釜1内放置平台4上；

S2、加热混合，对混合釜1内进行加热，使得小分子树脂颗粒开始融化，并在自重的作用下逐渐向下浸入到碳粉层内，由于碳粉为多孔隙结构，部分呈液态的树脂会渗入到碳粉的空隙中，多余的树脂部分会继续向下运动，另外一部分则会穿过放置平台4，被多个捕获胶杆601形成的三维空间结构所捕获，在持续的加热下，形成碳和小分子树脂均匀混合的碳－小分子混合块；

S3、取料，将碳－小分子混合块从放置平台4中取出，并破碎，研磨成粉备用。

碳粉层碳粉粒径为120目，小分子树脂颗粒的粒径为80目，碳粉与小分子树脂颗粒质量比为1.3:1，碳－小分子混合块研磨粉的粒径为180目，步骤S2加热混合中，混合釜1内温度以200摄氏度每小时匀速上升到150摄氏度，之后以50摄氏度每小时匀速上升到180度，并保温两小时后，随炉冷却到室温。

请参阅图5-7，捕获胶杆601内开凿有弹性空腔602，捕获胶杆601的表面开凿有多个毛细裂纹603，多个毛细裂纹603连接弹性空腔602与外界，热熔呈液态的树脂会通过毛细裂纹603浸入弹性空腔602，增加捕获簇6捕获树脂的能力，使得树脂不易外溢污染混合釜1内环境，捕获胶杆601的壁厚大于自身直径的三分之一，使得弹性空腔602的开凿不易影响捕获簇6整体强度，不易出现因树脂重量而造成捕获簇6局部脱落的现象，捕获胶杆601的外壁上开凿有预制槽604，预制槽604位于捕获胶杆601靠近放置平台4的一端，在步骤S3取料后，易于将捕获簇6和多余的树脂层整体从放置平台4上撕下，便于放置平台4的回收再利用。

小分子树脂颗粒选用密度为1.1g/cm³的树脂材料，软化温度为100摄氏度，捕获簇6选用密度小于水的材料制成，且弹性空腔602内壁涂覆有疏水涂层，使得软化的小分子树脂易于从捕获簇6内分离。

请参阅图8-9，步骤S3、取料中放置平台4外侧捕获簇6连同被捕获的小分子树脂一起从放置平台4的外壁上剥离，并投入回收池内进行分离工作，回收池中装载有水，并利用氯化钠进行密度调节，使得上述小分子树脂块和捕获簇6组成的混合物可以在回收池内悬浮，并利用水浴进行加热保温，在达到小分子树脂软化的温度后，在自身重量作用下，小分子树脂会与捕获簇6分离并滑落到回收池的底部，而失去小分子树脂约束的捕获胶杆601则在浮力的作用下上浮到水溶液的表面，进行分离，方便后续小分子树脂回收再利用。

值得注意的，请参阅图10，在本方案步骤S3取料后，需对取出的用料进行称量，与原料碳粉和小分子树脂质量的差值为小分子树脂流失到捕获簇6的量，需要在后续条件原料混合时再按量添加并混合，之后在进行机械混合、压坯成型和烧结步骤制得碳刷，经过各级检测后，进行打包存储，等待出厂。

本方案改变传统的机械混合，利用软化成液体的小分子树脂浸入到高孔隙度的碳粉中，并利用上述空隙对小分子树脂实现吸附，多余的小分子树脂则会穿过网框5并被捕获簇6捕获，实现碳粉和小分子树脂的均匀混合，其中碳粉层和小分子树脂层自上向下间隔分布，碳粉层的厚度每层相同，而小分子树脂层的厚度则各不相同，这样的设置可以大幅增加碳粉层吸附小分子树脂的均匀程度，并制得碳－小分子混合块，之后取出磨粉后，在后续混合中，根据从捕获簇6内回收到的小分子树脂，添加相同的小分子树脂粉末，以完成后续的混合、压坯和烧结成型的步骤，最后制得产品碳刷。

同时在步骤S3、取料中放置平台4外侧捕获簇6连同被捕获的小分子树脂一起从放置平台4的外壁上剥离，并投入回收池内进行分离工作，并利用水浴进行加热保温，达到小分子树脂软化的温度后，在自身重量作用下，小分子树脂会与捕获簇6分离并滑落到回收池的底部，而失去小分子树脂约束的捕获胶杆601则在浮力的作用下上浮到水溶液的表面，进行分离。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高均匀度碳刷的智能生产装置，包括混合釜（1），其特征在于：所述混合釜（1）的侧壁上开凿有放置平台（4），所述放置平台（4）将混合釜（1）内空间分为废料室（2）和放置室（3）两部分，所述废料室（2）位于放置室（3）的下侧，所述放置平台（4）上放置有与自身相匹配的网框（5），所述网框（5）的外壁上固定连接有自身相匹配的捕获簇（6），所述捕获簇（6）包括多个捕获胶杆（601），多个所述捕获胶杆（601）均成三维螺旋状，在放置平台（4）的外侧形成多个呈三维空间结构的隔离层；

上述高均匀度碳刷的智能生产装置的使用方法包括：

S1、原料装载，向网框（5）内铺设有多层碳粉层和小分子树脂层，且碳粉层和小分子树脂层间隔铺设，小分子树脂层的厚度自下向上逐层递增，小分子树脂层包括多个小分子树脂颗粒，其中放置平台（4）的孔隙度小于碳粉和小分子树脂颗粒的粒径，将铺设好碳粉层和小分子树脂层间的放置平台（4）放入混合釜（1）内放置平台（4）上；

S2、加热混合，对混合釜（1）内进行加热，混合釜（1）内温度以200摄氏度每小时匀速上升到150摄氏度，之后以50摄氏度每小时匀速上升到180度，并保温两小时后，随炉冷却到室温，使得小分子树脂颗粒开始融化，并在自重的作用下逐渐向下浸入到碳粉层内，由于碳粉为多孔隙结构，部分呈液态的树脂会渗入到碳粉的空隙中，多余的树脂部分会继续向下运动，另外一部分则会穿过放置平台（4），被多个捕获胶杆（601）形成的三维空间结构所捕获，在持续的加热下，形成碳和小分子树脂均匀混合的碳－小分子混合块；

S3、取料，将碳－小分子混合块从放置平台（4）中取出，并破碎，研磨成粉备用，另将外侧捕获簇（6）连同被捕获的小分子树脂一起从放置平台（4）的外壁上剥离，并投入回收池内进行分离工作，回收池中装载有水，并利用氯化钠进行密度调节，使得上述小分子树脂和捕获簇（6）组成的混合物可以在回收池内悬浮，并利用水浴进行加热保温，在达到小分子树脂软化的温度后，在自身重量作用下，小分子树脂会与捕获簇（6）分离并滑落到回收池的底部，而失去小分子树脂约束的捕获胶杆（601）则在浮力的作用下上浮到水溶液的表面，进行分离。

2.根据权利要求1所述的一种高均匀度碳刷的智能生产装置，其特征在于：所述碳粉层碳粉粒径为120目，所述小分子树脂颗粒的粒径为80目，碳粉与小分子树脂颗粒质量比为1.3:1，碳－小分子混合块研磨粉的粒径为180目。

3.根据权利要求1所述的一种高均匀度碳刷的智能生产装置，其特征在于：所述捕获胶杆（601）内开凿有弹性空腔（602），所述捕获胶杆（601）的表面开凿有多个毛细裂纹（603），多个所述毛细裂纹（603）连接弹性空腔（602）与外界。

4.根据权利要求1所述的一种高均匀度碳刷的智能生产装置，其特征在于：所述捕获胶杆（601）的壁厚大于自身直径的三分之一。

5.根据权利要求1所述的一种高均匀度碳刷的智能生产装置，其特征在于：所述捕获胶杆（601）的外壁上开凿有预制槽（604），所述预制槽（604）位于捕获胶杆（601）靠近放置平台（4）的一端。

6.根据权利要求2所述的一种高均匀度碳刷的智能生产装置，其特征在于：所述小分子树脂颗粒选用密度为1.1g/cm³的树脂材料，软化温度为100摄氏度。

7.根据权利要求5所述的一种高均匀度碳刷的智能生产装置，其特征在于：所述捕获簇（6）选用密度小于水的材料制成，且弹性空腔（602）内壁涂覆有疏水涂层。

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