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1、工業(yè)氣動防爆吸塵清掃機設計研究 工業(yè)氣動防爆吸塵清掃機設計研究 2019/11/14 摘要：近年隨著企業(yè)生產制造技術的飛速發(fā)展和工廠環(huán)境要求越來越高的影響，企業(yè)生產車間投入了大量的人力進行除塵降塵，然而大量的企業(yè)工人因操作環(huán)境的粉塵污染而患上呼吸系統(tǒng)疾病，造成了巨大的財產和人員損失。以防爆車間為例，提出了工業(yè)防爆吸塵清掃機的設計方案，設計了工業(yè)氣動防爆清掃吸塵一體機，沒有電機等原件，利用車間已有的氣動源作為動力源除塵操作安全方便，及時除去車間地面和機械設備的邊角臺面

2、的垃圾和粉塵，大大降低了車間大氣污染超標和粉塵爆炸的風險，是生產車間操作環(huán)境安全環(huán)保的又一保障。 關鍵詞：吸塵設備；工業(yè)吸塵設備；氣動吸塵器 引言 近年來，工廠生產車間的工作環(huán)境與粉塵防爆越來越受到人們的重視。工人因吸入過多粉塵而引起的呼吸系統(tǒng)的疾病，以及因粉塵超標造成的企業(yè)停產，甚至粉塵閃爆，給企業(yè)帶來了不同程度的經濟損失。粉塵對人體、生產過程、產品質量、經濟效益、環(huán)境和生態(tài)平衡等諸多方面產生不良影響[1]。根據化學性質不同，粉塵對人體可有致纖維化、中毒、致敏等副作用，長期吸入較高濃度粉塵可引起塵肺病，塵肺病對目前的醫(yī)學水平來說是不可治愈的疾病

3、，《機械制造企業(yè)安全質量標準化考評標準》中，把接觸生產性粉塵作業(yè)和職業(yè)健康監(jiān)護作為重要的考評內容之一。所以，工廠車間的除塵越來越受到重視。吸塵器是一種清潔工具，用電作為機器運作的原動力，使用時造成強烈的空氣流動而產生吸氣作用，利用吸氣把所需要打掃地方的灰塵、紙屑等垃圾吸入軟管內，從而進入集塵桶里，完成打掃的過程[2]。吸塵器自誕生之日起就是一直沿用電力作為動力源，這種動力源雖然結構簡單，成本低廉，但是容易產生電火花非常不適合防爆車間使用。而且目前市場上比較成熟的吸塵和清掃設備大多數是適用于家庭用的小空間的電動除塵器，不適合在工廠車間等大型場所使用。雖然目前市場上有一些工業(yè)吸塵器，但是成本較高，

4、結構復雜，而且動力源一般也為電源，電線破損、電氣元件的開關，都容易產生火花，引起粉塵閃爆，不能在有防爆要求的區(qū)域使用，所以大多數防爆生產車間的地面清掃和臺面除塵仍然以人力為主，費時費力，不僅增加了企業(yè)的保潔成本，而且儀器設備的角落不易清掃干凈徹底，影響產品質量，同時還容易造成生產工人吸入工業(yè)粉塵超標，引發(fā)疾病，不利于企業(yè)的健康發(fā)展。因此，設計一種氣動工業(yè)防爆清掃吸塵一體機意義重大。 1氣動清掃吸塵機的結構設計 設計的工業(yè)氣動防爆吸塵清掃機，整機主要由清掃吸塵裝置、真空發(fā)生器和集塵箱三大部分組成。整機的機構如圖1。由清掃吸塵裝置（1）、真空產生器（3）、吸塵小吸頭

5、（2）、集塵箱（4）、過濾器（5）、真空吸塵管（15）、壓縮空氣導入管（16）、擋塵板（17）和垃圾收集箱（18）和集塵箱萬向輪（19）組成，擋塵板（17）在集塵箱（4）和垃圾收集箱（18）上交錯安裝，過濾器（5）安裝在集塵箱（4）的右上方。整機工作過程是：由壓縮空氣導入管（16）輸入的壓縮空氣經真空產生器（3）時在吸塵小吸頭（2）和清掃吸塵裝置（1）的真空吸塵管（15）處產生真空，在真空吸力作用下吸入垃圾、灰塵，經過擋塵板（17）、過濾器（5）后大顆粒垃圾收集在集塵箱（4）下方的垃圾收集箱（18）內，粉塵吸附在過濾器（5）上，在真空吸塵管（15）處產生的真空吸力實現地面等大空間的垃圾清掃吸塵

6、；在吸塵小吸頭（2）處產生的真空吸力可以實現局部狹小空間工作臺面的吸塵，一機兩用。清掃吸塵裝置由萬向輪（6）、軸承（7）、逆時針氣動葉輪（8）、清掃吸塵裝置機架（9）、壓縮空氣支管（10）、順時針氣動葉輪（11）、逆時針清掃滾刷（12）、順時針清掃滾刷（13）、壓縮空氣總管（14）組成。清掃吸塵裝置（1）包括兩組反方向旋轉的清掃滾刷（12）和（13），在真空產生器（3）工作的同時清掃滾刷由葉輪（8）和（11）也在壓縮空氣動力源的驅動下旋轉把地面的灰塵送入清。整機的工作原理為：工作時，真空產生器（3）與壓縮空氣導入管（16）接通，壓縮空氣經過真空產生器（3）的喉管處時產生真空，與真空發(fā)生器（3）

7、聯通的真空吸塵管（15）內產生真空吸力。當清掃吸塵裝置（1）與真空吸塵管（15）連接時，清掃吸塵裝置（1）的壓縮空氣動力總管（14）也接通壓縮空氣動力源，使逆時針氣動葉輪（8）和順時針氣動葉輪（11）在壓縮空氣支管（10）內的壓縮空氣的驅動下旋轉，分別帶動逆時針清掃滾刷（12）和順時針清掃滾刷（13）反向滾動把灰塵和垃圾送入與清掃吸塵裝置（1）連接的真空吸塵管（15），這樣在滾刷滾動清掃和真空吸力的雙重作用下，垃圾和灰塵被送入集塵箱（4）內，吸入的垃圾通過擋塵板（17）時，大顆粒較重垃圾被擋塵板（17）多次阻擋失速后落入垃圾收集箱（18）的底部，而較輕的小顆粒垃圾和粉塵最終被過濾器（5）攔截集

8、聚，經過過濾器（5）過濾的潔凈空氣最終排入大氣。集塵箱（4）與垃圾收集箱（18）上下布置，可以方便的打開和關閉，以便取出收集到灰塵和垃圾，清掃吸塵裝置的萬向輪（6）與集塵箱萬向輪（19）采用導靜電材料，均可實現多方向滾動，方便靈活；當吸塵小吸頭（2）與真空吸塵管（15）連接時，吸塵小吸頭（2）處產生的真空吸力實現局部狹小空間工作臺面的吸塵。吸塵小吸頭（2）與清掃吸塵裝置（1）均可以通過快速接頭方便的與真空吸塵管（15）連接，切換方便靈活。真空產生器3的結構和原理為：真空發(fā)生器就是利用正壓氣源產生負壓的一種新型、高效、清潔、經濟的真空元器件，在有壓縮空氣的車間使用十分容易和方便。真空發(fā)生器十分廣

9、泛的應用于工業(yè)自動化等領域。真空發(fā)生器的優(yōu)點是真空度高（最高-90kPa），體積小巧，使用成本低低廉，經濟效益很明顯[5]。真空發(fā)生器的工作原理是利用噴管高速噴射出的壓縮空氣，在噴管出口形成射流，進而產生卷吸流動。在在真空吸力作用下，使噴管出口附近的空氣不斷地被吸走，從而吸附腔內的壓力降至大氣壓以下，便形成一定真空度。真空發(fā)生器結構如圖3所示。真空發(fā)生器的性能與噴管處的直徑，收縮與擴散管的形狀等諸多因素有關。據實驗，壓縮空氣以0.4到0.8MPa的壓力通過噴管時，在吸附腔處可產生-80kPa到-90kPa的真空度[6]。為了得到最大吸入流量或最高吸入口處壓力，真空發(fā)生器都設計成超聲速噴管型，也

10、就是Laval噴嘴。目前市場上供應的真空發(fā)生器大多數所需供氣壓力為0.5MPa，真空度即可達到-90kPa，吸入流量可達300~3200l/min，而家用吸塵器的真空度一般為-20kPa-30kPa。目前工廠中的壓縮空氣壓力大多是0.4-0.8MPa，而且空氣供應量充足，所以通過真空發(fā)生器可產生足夠大的真空度（最高-90kPa）和吸入流量，能夠滿足本結構設計的吸塵需求，而且市場上和淘寶等線上商城都有很多類似的真空發(fā)生器。 2氣動清掃吸塵機的優(yōu)點 該氣動清掃吸塵機與眾多工業(yè)吸塵器相比，最大的特點就是結構簡單，成本低廉，功能可靠，安全防爆。與電動吸塵設備相比，該氣動

11、清掃吸塵機擁有高強度的工作能力，可以實現晝夜不間歇，真空吸力超強而且可存儲灰塵的集塵箱較大，可以大大減少人力的投入。動力源為生產車間的壓縮空氣，不需要電機、電器控制等，清掃吸塵裝置和集塵箱都采用導靜電的萬向輪支撐，能夠有效的防爆，清掃吸塵裝置能快速實現車間地面等大空間的垃圾清掃和吸塵，靈活多樣的小吸塵口又能實現對儀器設備的臺面和邊角等較小空間的吸塵，一機兩用，方便靈活。 3結束語 本設計充分利用了壓縮空氣這個工廠車間現有的動力源，采用氣動驅動葉輪旋轉產生動力的方式，巧妙地避免了電機等電器元件，有效防止了電火花的產生，在有防爆要求的生產車間實現地面清潔的機械化操作

12、，降低了工廠清潔人力的投入，有效降低車間粉塵的含量，提高了車間的清潔度，改善了車間的工作環(huán)境，降低工人的患病風險。 參考文獻： [2]萬蔚.新型多功能吸塵器的研究[D].湖北工業(yè)大學研究生學位論文，2010（5）. [3]楊葉.吸塵設備發(fā)展概況與展望[J].科技資訊，2019（6）. [4]史然.帝造臥式旋風吸塵器設計[D].南昌大學專業(yè)學位研究生學位論文，2015（5）. [5]高真空超大流量真空發(fā)生器SDM160-0406.淘寶網. [6]鄭欣榮.真空發(fā)生器結構參數與性能參數關系研究[J].真空，2005，5.