CN113443182B - 碳粉灌装机 - Google Patents

Abstract

碳粉灌装机，涉及将粉末状物料送入包装容器的灌装设备技术领域。碳粉灌装机包括机架及设置在所述机架内的送粉仓，用于将所述送粉仓内的碳粉进行灌装的送粉轴及其轴承座；所述轴承座内设置有降温气道，所述降温气道位于所述送粉轴与所述轴承座之间。具有通过降温气道快速带走送粉轴、轴承及轴承座中的热量，使温度维持在碳粉结块温度以下，相对提高灌装速度的优点。

Description

碳粉灌装机

技术领域

本发明涉及将粉末状物料向包装容器内灌装的包装设备，具体地说，涉及碳粉灌装机。

背景技术

公告号为CN206345030U的实用新型专利公开了一种用于粉料灌装的灌粉机构，包括粉斗、倾斜设置的流粉管道、用于搅拌流粉管道内粉末的搅拌轴和用于定量注粉的注粉结构；粉斗通过流粉管道连接注粉结构；搅拌轴包括位于流粉管道内的搅拌轴本体和驱动搅拌轴本体转动的搅拌电机，搅拌轴本体的轴线呈水平设置且位于粉斗的下方。该灌粉机构具有下粉通畅，粉质均匀，使用过程中反应非常优良的优点。

但作为一种具有普适性特点的灌粉机构，其没有考虑到某些粉料例如碳粉具有的特点，碳粉被用作电子照相成像装置中进行显影的显影剂，主要成份是树脂，碳粉具有不耐高温的特点，受热时易于结块，目前的彩色碳粉结块温度更低，产生结块后会造成显影质量不良的影响。因此碳粉制成后一直到显影的灌装、运输、贮存都需要避免高温，而把碳粉向显影盒内灌装的碳粉灌装机由于具有搅拌轴和送粉轴，轴在旋转工作时因与轴承座之间的摩擦会产生高温，而碳粉的灌装速度与送粉轴的转速密切相关，如何使碳粉灌装机即能高速进行灌装以提高生产效率，还要能有效避免送粉仓内的碳粉因受热而结块，是目前现有技术尚未低成本解决的一个问题；另一方面，现有技术分别采用独立的搅拌轴和送粉轴，使得碳粉灌装机占用空间相对较大，不利于灌装机的结构紧凑。

因此，设计一种能有效防止碳粉灌装时因高温而产生结块、结构简单的碳粉灌装机就十分必要。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能有效控制碳粉温度低于碳粉结块温度且灌装速度较高的碳粉灌装机；

本发明的另一目的是提供一种体积相对较小的碳粉灌装机。

为实现上述目的，本发明提供的碳粉灌装机包括机架及设置在所述机架内的送粉仓，用于将所述送粉仓内的碳粉进行灌装的送粉轴及其轴承座；所述轴承座内设置有降温气道，所述降温气道位于所述送粉轴与所述轴承座之间。

由以上方案可见，由于送粉仓内的主要热源是轴承座中的轴承段，因此在轴承段设置了位于送粉轴与轴承座之间的降温气道，因此，可以通过降温气道内流动的气体快速带走送粉轴、轴承及轴承座中的热量，使温度下降或维持在碳粉的结块温度以下。与没有采取碳粉灌装机内部降温结构的现有技术相比，可以相对提高送粉轴的转速，进而提高灌装速度。

进一步的方案是还设置有轴承温度传感器，用于采集所述轴承段的温度值；控制装置，所述控制装置接收所述轴承温度传感器传来的温度值信号并与预设温度值比较，当所述温度值高于所述预设温度值时提高所述降温气道中的气体流速和/或降低所述送粉轴的转速。本方案的优点是能有效避免碳粉结块，可以人工观察加以控制，也可以自动化进行控制。

更进一步的方案是所述轴承段温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器用于采集所述送粉轴的第一温度值，所述第二温度传感器用于采集所述轴承座的第二温度值。

再进一步的方案是还包括第三温度传感器，用于采集出粉嘴段的温度值，控制装置接收所述第三温度传感器传来的第三温度值信号并与第三预设温度值比较，当所述第三温度值高于所述第三预设温度值时提高所述降温气道中的气体流速和/或降低所述送粉轴的转速。

实现本发明的另一目的，本发明提供的另一碳粉灌装机包括机架及设置在所述机架内的送粉仓，用于将所述送粉仓内的碳粉进行灌装的送粉轴及轴承座；搅拌轴，所述搅拌轴为一空心轴，在轴承段所述送粉轴在径向上位于所述空心轴之内；所述送粉轴内设置有在轴向延伸通过其轴承段的降温气道。

由以上方案可见，将搅拌轴与送粉轴设置成共线的内外轴，可以使得轴系统的体积相对紧凑，占用空间相对小，同时在送粉轴内设置降温气道，使热量被快速带出送粉仓。

进一步的方案是在所述轴承段所述送粉轴与所述空心轴之间，所述空心轴与所述轴承座之间也设置有在轴向延伸的降温气道。本方案使得降温效果更加显著。

更进一步的方案是还设置有轴承段温度传感器，用于采集所述轴承段的温度值；控制装置，所述控制装置接收所述轴承段温度传感器传来的温度值信号并与预设温度值比较，当所述轴承段温度值高于所述预设温度值时提高所述降温气道中的气体流速和/或降低所述送粉轴和/或所述搅拌轴的转速。

再进一步的方案是所述轴承段温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器用于采集所述搅拌轴的温度值，所述第二温度传感器用于采集所述轴承座的温度值。

进一步的方案是还包括第三温度传感器，用于采集出粉嘴段的温度值，所述控制装置接收所述第三温度传感器传来的第三温度值信号并与第三预设温度值比较，当高于所述第三预设温度值时提高所述降温气道中的气体流速和/或降低所述送粉轴和/或所述搅拌轴的转速。

另一进一步的方案是还包括第四温度传感器，用于采集所述轴承座近旁的碳粉的第四温度值，所述控制装置接收所述第四温度传感器传来的第四温度值信号并与第四预设温度值比较，当高于所述第四预设温度值时提高所述降温气道中的气体流速和/或降低所述送粉轴和/或所述搅拌轴的转速。

附图说明

图1是碳粉灌装机第一实施例的立体图；

图2是图1中送粉仓剖开后的立体图；

图3是旋转系统的结构图；

图4是图3中的A－A剖视图；

图5是图4中的B局部放大图；

图6是图3中的C－C剖视放大图；

图7是图3的结构分解图；

图8是碳粉灌装机第一实施例的温度控制原理图；

图9是碳粉灌装机第二实施例中送粉机构的立体图；

图10是碳粉灌装机第二实施例中送粉机构的主视图；

图11是图10中的E－E剖视图；

图12是图10中的F－F剖视放大图。

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

第一实施例

参见图1，碳粉灌装机的机架1内固定安装有一个送粉仓2，机架1的顶部固定有一个向送粉仓供碳粉的料斗21，送粉仓2的下端为一个管状的出粉嘴段22，出粉嘴段22上设置有第三温度传感器63，下方是座架7，座架7用于支承显影盒，以便向显影盒内灌装由出粉嘴送出的碳粉。机架1的一侧设置有控制盒6，控制盒6内安装有控制装置，本发明的控制装置可以采用单片机、可编程逻辑控制器PLC、数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA或中央处理器CPU等，控制盒6外有数据显示屏、蜂鸣器、控制按钮等。机架的顶部还有送粉电机51和搅拌电机41及其变速箱等。

参见图2，送粉电机51驱动送粉轴5转动，搅拌电机41通过齿轮箱换向驱动搅拌轴4转动，搅拌轴4上固定有一对搅拌架42。第四温度传感器64设置在靠近轴承座的地方，用于采集轴承座近旁的碳粉的第四温度值。

参见图3，轴承座3固定在送粉仓2的顶端，承载着送粉轴5和搅拌轴4，即搅拌轴4相对轴承座3旋转，而送粉轴5相对搅拌轴4旋转，两根非对称设置的搅拌架42固定在搅拌轴4上。可以理解的是，虽然送粉轴5和轴承座3的上端在轴向上大部分位于送粉仓2之外，只有少部分是位于送粉仓2之内的，但轴承座3升温过高，热传导仍然会对送粉仓2内的碳粉产生影响，特别是本例中的轴承44还是位于送粉仓2之内的。

参见图4和图5，轴承座3中的一对轴承31和轴承32支承着搅拌轴4，搅拌轴4为一空心轴，空心轴内的一对轴承43和轴承44支承着送粉轴5，因此，空心轴同时也构成了送粉轴5的轴承座，由于产生高温的源头是轴承座内的轴承，因此本发明主要构思是设置降温气道对在轴向上含有轴承的轴承段进行降温结构设计，即在轴向上轴承段这一区域设置降温气道，首先送粉轴5的轴心有一段降温气道83，降温气道83下端位于轴承44之下，上端是位于轴承43之上的出气口86，其次送粉轴5与空心轴即搅拌轴4之间有在轴向延伸的降温气道82，降温气道82在轴向上位于轴承43和轴承44之间，最后空心轴即搅拌轴4与轴承座3之间也设置有降温气道84，降温气道84在轴向上位于轴承31和轴承32之间。本例中流动气体从一对进气口81流入，经贯穿空心轴管壁的下连通孔811进入降温气道82后分路，一路经贯穿空心轴管壁上连通孔822进入降温气道84并从一对排气口85排出，另一路经送粉轴5外壁上的凹道821下行，并通过送粉轴5上的横向连通孔831进入降温气道83，最终经出气口86排出。在轴向上，一对油封33和油封34之间固定有通气环9，轴承44的下端设置有油封45，以防止轴承44上的油落入送粉仓2，同时也构成了降温气道的轴向下端壁。

参见图6，通气环9的外壁上有一周导气凹槽91，导气凹槽91内还设置有周向均布的四只通孔92，作为第一温度传感器61的非接触式温度传感器通过其中一只通孔92采集搅拌轴4的温度值，作为第二温度传感器62的接触式温度传感器采集轴承座3的温度值。显然，非接触式温度传感器和接触式温度传感器都是用于采集轴承段的温度值。一对进气口81也通过通孔92和环形腔921将流动气体送入下连通孔811。

参见图7，通过图7并结合前述各图，可以更加清楚地看出送粉轴5的结构，特别是凹道821的结构，在送粉轴5的下端固定的螺杆52是位于出粉嘴段22内的，高速灌粉的状态下，螺杆52的挤压推力会使得出粉嘴段的温度上升，因此第三温度传感器63用于采集出粉嘴段的温度值，本例采用的也是接触式温度传感器。图7还能更清楚地看出本例中通气环9的结构。

参见图8，控制装置60接收到第一温度传感器61测得的第一温度值时会与预设的第一预设温度值比较，当第一温度值高于第一预设温度值时，优选提高风机80的鼓风功率，使进入进气口81的气体流速增加进行降温，当然，也可以降低送粉轴5的转速，即降低送粉电机51的转速，或降低搅拌轴4的转速，即降低搅拌电机41的转速，或者三者之间的组合动作；同理，当控制装置60接收到第二温度传感器62测得的第二温度值时也会与预设的第二预设温度值比较，当第二温度值高于第二预设温度值时，优选提高风机80的鼓风功率，使进入进气口81的气体流速增加进行降温，当然，也可以降低送粉电机51的转速，或降低搅拌电机41的转速，或者三者之间的组合动作；控制装置60接收到第三温度传感器63和第四温度传感器64的温度值高于相应的预设温度值时，采取的降温控制手段与前述类似，不再赘述。而上述各预设温度值可以根据不同碳粉的结块温度、测温点的具体位置等因素综合加以考虑，从而确定前述各动作的顺序和动作的相应幅度，最恶劣的情形下，是搅拌电机41和送粉电机51立即停机，风机80的鼓风功率增加到最大。

本例与现有技术相比，在其他条件相同的情形下，经实验送粉轴5的转速可以相对提高30%左右，即灌装速度大约提高了30%。

第二实施例

本例的机架等与本发明不是密切相关的结构在以下各图中都加以省略，本领域技术人员可以参照现有技术加以实施，而与本发明密切相关的结构将加以详细说明。

参见图9和图10，本例采用了一种现有碳粉灌装机的结构大致布置，其送粉电机51驱动送粉仓2内的送粉轴，但在送粉电机51与轴承座3之间增加了一个带有多孔的散热筒53，并且在轴承座3上设置了多片环状的散热翅33。在轴承座3与粉仓的结合部设置了对轴承段加以降温，以防止热量向送粉仓传递的降温气道，降温气道分别与三只进气口81和二只排气口85连通。碳粉通过斜置的加粉管10输入送粉仓2，出粉嘴段22上设置有第三温度传感器63。

参见图11和图12，轴承座3固定在送粉仓2的顶端，轴承座3中的一对轴承43和轴承44支承着送粉轴5，轴承44的下端设置有油封45，以防止轴承44上的油落入送粉仓2，同时也构成了降温气道82的轴向下端壁，径向上看，降温气道82位于送粉轴5与轴承座3之间。固定在送粉轴5下端的螺杆52位于出粉嘴段22内，第三温度传感器63采用接触式温度传感器，用于采集出粉嘴段22的温度值。在轴承座3上设置有用于采集轴承段温度值的轴承温度传感器，轴承段温度传感器包括非接触式的第一温度传感器61和接触式的第二温度传感器62，第一温度传感器61用于采集送粉轴5的第一温度值，第二温度传感器62用于采集轴承座3的第二温度值。

与第一实施例相比，本例由于没有设置搅拌轴，相应的控制器及控制程序也相对简单，可以理解的是其控制手段和方法完全可以参照图8及上述对图8的说明加以简化实施。

Claims (4)

1.碳粉灌装机，包括机架(1)及设置在所述机架内的送粉仓(2)，用于将所述送粉仓(2)内的碳粉进行灌装的送粉轴(5)及搅拌轴(4)，所述搅拌轴(4)为一空心轴，所述送粉轴(5)在径向上位于所述空心轴内，轴承座(3)中的一对轴承一(31)和轴承二(32)支撑着所述搅拌轴(4)，所述空心轴内的一对轴承三(43)和轴承四(44)支撑着所述送粉轴(5)；

其特征在于：

降温气道，其内流动的气体用于带走所述送粉轴(5)、轴承及轴承座(3)中的热量；

所述降温气道包括相互连通的降温气道二(83)和降温气道一(82)；

所述降温气道二(83)设置在所述送粉轴(5)内并在其中轴向延伸，下端位于所述轴承四(44)之下，上端位于所述轴承三(43)之上；

所述降温气道一(82)设置在所述送粉轴(5)与所述搅拌轴(4)之间并在其中轴向延伸；

所述降温气道还包括与降温气道一(82)连通的降温气道三(84)，所述降温气道三(84)设置在所述搅拌轴(4)与所述轴承座(3)之间并在其中轴向延伸；

所述降温气道一(82)与所述降温气道二(83)通过所述送粉轴(5)上的横向连通孔(831)连通；

所述轴承座(3)下部设置有进气口(81)，所述进气口(81)通过贯穿所述搅拌轴(4)管壁的下连通孔(811)与所述降温气道一(82)连通；

所述轴承座(3)上部设置有排气口(85)，所述排气口(85)与所述降温气道三(84)连通；

所述送粉轴(5)的顶端设置有与所述降温气道二(83)连通的出气口(86)。

2.根据权利要求1所述碳粉灌装机，其特征在于：

所述轴承座(3)上设置有第一温度传感器(61)和第二温度传感器(62)，所述第一温度传感器(61)用于采集所述搅拌轴(4)的温度值，所述第二温度传感器(62)用于采集所述轴承座(3)的温度值；

控制装置，所述控制装置接收所述第一温度传感器和第二温度传感器传来的温度值信号并与预设温度值比较，当所述温度值高于所述预设温度值时提高所述降温气道中的气体流速和/或降低所述送粉轴(5)和/或所述搅拌轴(4)的转速。

3.根据权利要求2所述碳粉灌装机，其特征在于：

还包括第三温度传感器(63)，用于采集出粉嘴段(22)的温度值，所述控制装置接收所述第三温度传感器(63)传来的第三温度值信号并与第三预设温度值比较，当高于所述第三预设温度值时提高降温气道中的气体流速和/或降低所述送粉轴(5)和/或所述搅拌轴(4)的转速。

4.根据权利要求3所述碳粉灌装机，其特征在于：

还包括第四温度传感器(64)，用于采集所述轴承座(3)近旁的碳粉的第四温度值，所述控制装置接收所述第四温度传感器(64)传来的第四温度值信号并与第四预设温度值比较，当高于所述第四预设温度值时提高所述降温气道中的气体流速和/或降低所述送粉轴(5)和/或所述搅拌轴(4)的转速。

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