一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机

技术领域

本发明属于石墨表面清理技术领域，具体是指一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机。

背景技术

石墨电极是指以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂，经过原料煅烧、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温石墨质导电材料，称为人造石墨电极（简称石墨电极），以区别于采用天然石墨为原料制备的天然石墨电极。

石墨电极多为圆柱体，在生产完成之后还需使用毛刷等工具清理其表面的灰尘和残渣，但是传统的清理过程步骤繁琐，生产线上需要主动控制的动作元件数量多，并且每个轴向的运动还需设置相应数量的位置反馈系统，导致整个设备造价高、故障率高、难以推广。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种结构简单可靠、故障率低、操作方便的石墨电极表面清理机；通过重力式沉降储能机构能够在圆柱状工件下降时将自身的重力势能转化为扭簧本体的弹性势能并储存，从而在没有设置任何独立驱动装置的情况下，仅仅通过圆柱状工件的自重，就完成了对无动力滚动清理机构的驱动，并且还能够自动控制无动力滚动清理机构的运动的开始和结束。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机，包括重力式沉降储能机构、无动力滚动清理机构和托举式升降机构，所述重力式沉降储能机构设于无动力滚动清理机构上，所述托举式升降机构设于无动力滚动清理机构上；所述重力式沉降储能机构包括扭簧式储能组件、棘齿式清理驱动组件和棘齿式单向拨动组件，所述扭簧式储能组件设于无动力滚动清理机构上，所述棘齿式清理驱动组件设于无动力滚动清理机构上，所述棘齿式单向拨动组件设于棘齿式清理驱动组件上。

通过重力式沉降储能机构能够在圆柱状工件下降时将自身的重力势能转化为扭簧本体的弹性势能并储存，从而在没有设置任何独立驱动装置的情况下，仅仅通过圆柱状工件的自重，就完成了对无动力滚动清理机构的驱动，并且还能够自动控制无动力滚动清理机构的运动的开始和结束。

进一步地，所述扭簧式储能组件包括竖直支架、扭簧底座和扭簧本体，所述竖直支架设于机架组件上，所述扭簧底座设于竖直支架上，所述扭簧本体的一端固接于扭簧底座上。

作为优选地，所述棘齿式清理驱动组件包括内部棘轮和外部套筒，所述内部棘轮的两端分别设有棘轮方形轴套部和棘轮圆轴部，所述内部棘轮通过棘轮方形轴套部卡合设于无动力滚动清理机构上，所述内部棘轮上环形均布设有外棘齿，所述外部套筒上设有套筒轴套部，所述外部套筒通过套筒轴套部转动设于棘轮圆轴部上，所述外部套筒的尾部设有套筒法兰部，所述扭簧本体的另一端固接于套筒法兰部上，所述外部套筒的内部环形均布设置有与外棘齿匹配的弹性内棘齿。

作为本发明的进一步优选，所述棘齿式单向拨动组件包括外部棘轮和升降拨动架，所述外部棘轮卡合设于套筒轴套部上，所述升降拨动架设于托举式升降机构上，所述升降拨动架上设有拨动齿条，所述拨动齿条上阵列设有与外部棘轮匹配的直棘齿。

由于内部棘轮和外部套筒之间只能发生一个方向的相对旋转，因此在升降拨动架跟随着横置底板下降时能够通过直棘齿对外部棘轮的传动驱使外部棘轮和外部套筒旋转，并且在旋转过程中通过扭簧本体的扭转来储存弹性势能。

在升降拨动架下降时，外部棘轮能够带着外部套筒一起旋转，此时内部棘轮保持静止，当直棘齿和外部棘轮分离后，外部套筒会在扭簧本体的弹力作用下带着内部棘轮反转，从而对无动力滚动清理机构进行驱动；而在升降拨动架再次上升时，则无法驱动外部棘轮旋转。

进一步地，所述无动力滚动清理机构包括机架组件、滚动控制组件和旋转清洁组件，所述滚动控制组件设于机架组件上，所述旋转清洁组件转动设于滚动控制组件中。

无动力滚动清理机构能够利用扭簧本体储存的弹性势能，驱动圆柱状工件缓慢旋转，并且在缓慢旋转的同时，还能通过旋转清洁辊子对圆柱状工件的表面进行清理，在没有单独设置驱动装置的情况下实现自动清理的技术目的。

作为优选地，所述机架组件包括主体底板和H形支架，所述主体底板的两侧对称设有底板导向孔和底板螺纹孔，所述竖直支架固接于主体底板上，所述H形支架设于主体底板上。

作为本发明的进一步优选，所述滚动控制组件包括板状支架、滚动控制辊、同步轮和同步带，板状支架固接于H形支架的顶部，所述滚动控制辊转动设于板状支架中，所述滚动控制辊的两端对称设有辊子圆轴部和辊子方轴部，所述同步轮卡合设于辊子圆轴部上，所述同步带和同步轮滚动接触。

扭簧本体在复位时能够通过外部套筒带着内部棘轮旋转，进而驱动滚动控制辊旋转，由于滚动控制辊在板状支架中旋转时存在阻力，因此在扭簧本体的弹力作用之下，滚动控制辊将会缓慢旋转进而带着圆柱状工件改变自身角度。

作为优选地，所述旋转清洁组件包括清洁辊子、主动齿轮和从动齿轮，所述清洁辊子转动设于板状支架中，所述清洁辊子的侧壁上均匀设置有清洁毛刷，所述主动齿轮卡合设于辊子圆轴部上，所述从动齿轮卡合设于清洁辊子上，所述主动齿轮和从动齿轮啮合连接。

滚动控制辊在旋转的同时还会通过主动齿轮和从动齿轮的传动，带着清洁辊子以较高的转速旋转，并且通过清洁毛刷清理圆柱状工件表面的浮渣。

进一步地，所述托举式升降机构包括侧置托举组件、升降导向限位组件和预载调节组件，所述侧置托举组件对称设于升降导向限位组件上，所述升降导向限位组件卡合滑动设于机架组件上，所述预载调节组件设于机架组件和升降导向限位组件之间。

作为优选地，所述侧置托举组件包括弧形支撑臂、支撑辊和圆柱状工件，所述弧形支撑臂设于升降导向限位组件上，所述弧形支撑臂的顶部设有支撑臂叉架部，所述支撑辊转动设于支撑臂叉架部中，所述圆柱状工件置于支撑辊的上方。

支撑辊具有托举并支撑圆柱状工件的作用，当圆柱状工件被外部的上下料机构放置在支撑辊上后，自身的重力便会压迫横置底板和梯形底板下降；在此过程中通过减震弹簧的减震和缓冲，一方面能够避免圆柱状工件在下降的过程中碰撞碎裂，另一方面还可以使圆柱状工件在自身重力作用下，下降至合适的高度。

作为本发明的进一步优选，所述升降导向限位组件包括横置底板、梯形底板、升降导杆和顶升电缸，所述横置底板设于弧形支撑臂的底部，所述梯形底板固接于横置底板之间，所述升降拨动架固接于梯形底板上，所述顶升电缸固接于横置底板的底部，所述升降导杆卡合滑动设于底板导向孔中，所述顶升电缸设于横置底板和预载调节组件之间。

作为优选地，所述预载调节组件包括预载调节板、减震弹簧和预载调节螺柱，所述预载调节板上对称设有导向滑孔，所述预载调节板通过导向滑孔卡合滑动设于升降导杆上，所述顶升电缸设于预载调节板和横置底板之间，所述减震弹簧设于预载调节板和横置底板之间，所述预载调节螺柱和底板螺纹孔螺纹连接，所述减震弹簧的底部与预载调节板接触。

通过预载调节螺柱能够根据圆柱状工件的自重和规格调节预载调节板的初始高度，从而保证不同规格的圆柱状工件均能在自身重力作用下，下降至合适的高度。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过重力式沉降储能机构能够在圆柱状工件下降时将自身的重力势能转化为扭簧本体的弹性势能并储存，从而在没有设置任何独立驱动装置的情况下，仅仅通过圆柱状工件的自重，就完成了对无动力滚动清理机构的驱动，并且还能够自动控制无动力滚动清理机构的运动的开始和结束。

（2）由于内部棘轮和外部套筒之间只能发生一个方向的相对旋转，因此在升降拨动架跟随着横置底板下降时能够通过直棘齿对外部棘轮的传动驱使外部棘轮和外部套筒旋转，并且在旋转过程中通过扭簧本体的扭转来储存弹性势能。

（3）在升降拨动架下降时，外部棘轮能够带着外部套筒一起旋转，此时内部棘轮保持静止，当直棘齿和外部棘轮分离后，外部套筒会在扭簧本体的弹力作用下带着内部棘轮反转，从而对无动力滚动清理机构进行驱动；而在升降拨动架再次上升时，则无法驱动外部棘轮旋转。

（4）无动力滚动清理机构能够利用扭簧本体储存的弹性势能，驱动圆柱状工件缓慢旋转，并且在缓慢旋转的同时，还能通过旋转清洁辊子对圆柱状工件的表面进行清理，在没有单独设置驱动装置的情况下实现自动清理的技术目的。

（5）扭簧本体在复位时能够通过外部套筒带着内部棘轮旋转，进而驱动滚动控制辊旋转，由于滚动控制辊在板状支架中旋转时存在阻力，因此在扭簧本体的弹力作用之下，滚动控制辊将会缓慢旋转进而带着圆柱状工件改变自身角度。

（6）滚动控制辊在旋转的同时还会通过主动齿轮和从动齿轮的传动，带着清洁辊子以较高的转速旋转，并且通过清洁毛刷清理圆柱状工件表面的浮渣。

（7）支撑辊具有托举并支撑圆柱状工件的作用，当圆柱状工件被外部的上下料机构放置在支撑辊上后，自身的重力便会压迫横置底板和梯形底板下降；在此过程中通过减震弹簧的减震和缓冲，一方面能够避免圆柱状工件在下降的过程中碰撞碎裂，另一方面还可以使圆柱状工件在自身重力作用下，下降至合适的高度。

（8）通过预载调节螺柱能够根据圆柱状工件的自重和规格调节预载调节板的初始高度，从而保证不同规格的圆柱状工件均能在自身重力作用下，下降至合适的高度。

附图说明

图1为本发明提出的一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机的立体图；

图2为本发明提出的一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机的主视图；

图3为本发明提出的一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机的俯视图；

图4为图2中沿着剖切线A-A的剖视图；

图5为图2中沿着剖切线B-B的剖视图；

图6为图4中沿着剖切线C-C的剖视图；

图7为图5中沿着剖切线D-D的剖视图；

图8为本发明提出的一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机的重力式沉降储能机构的结构示意图；

图9为本发明提出的一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机的无动力滚动清理机构的结构示意图；

图10为本发明提出的一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机的托举式升降机构的结构示意图；

图11为图5中Ⅰ处的局部放大图；

图12为图5中Ⅱ处的局部放大图；

图13为图7中Ⅲ处的局部放大图；

图14为图8中Ⅳ处的局部放大图。

其中，1、重力式沉降储能机构，2、无动力滚动清理机构，3、托举式升降机构，4、扭簧式储能组件，5、棘齿式清理驱动组件，6、棘齿式单向拨动组件，7、竖直支架，8、扭簧底座，9、扭簧本体，10、内部棘轮，11、外部套筒，12、外部棘轮，13、升降拨动架，14、棘轮方形轴套部，15、棘轮圆轴部，16、外棘齿，17、套筒轴套部，18、套筒法兰部，19、弹性内棘齿，20、拨动齿条，21、直棘齿，22、机架组件，23、滚动控制组件，24、旋转清洁组件，25、主体底板，26、H形支架，27、板状支架，28、滚动控制辊，29、同步轮，30、同步带，31、清洁辊子，32、主动齿轮，33、从动齿轮，34、底板导向孔，35、底板螺纹孔，36、辊子圆轴部，37、辊子方轴部，38、清洁毛刷，39、侧置托举组件，40、升降导向限位组件，41、预载调节组件，42、弧形支撑臂，43、支撑辊，44、圆柱状工件，45、横置底板，46、梯形底板，47、升降导杆，48、顶升电缸，49、预载调节板，50、减震弹簧，51、预载调节螺柱，52、支撑臂叉架部，53、导向滑孔。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

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，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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。

如图1~图14所示，本发明提出了一种碳素焙烧用石墨电极表面清理机，包括重力式沉降储能机构1、无动力滚动清理机构2和托举式升降机构3，重力式沉降储能机构1设于无动力滚动清理机构2上，托举式升降机构3设于无动力滚动清理机构2上；重力式沉降储能机构1包括扭簧式储能组件4、棘齿式清理驱动组件5和棘齿式单向拨动组件6，扭簧式储能组件4设于无动力滚动清理机构2上，棘齿式清理驱动组件5设于无动力滚动清理机构2上，棘齿式单向拨动组件6设于棘齿式清理驱动组件5上。

无动力滚动清理机构2包括机架组件22、滚动控制组件23和旋转清洁组件24，滚动控制组件23设于机架组件22上，旋转清洁组件24转动设于滚动控制组件23中。

无动力滚动清理机构2能够利用扭簧本体9储存的弹性势能，驱动圆柱状工件44缓慢旋转，并且在缓慢旋转的同时，还能通过旋转清洁辊子31对圆柱状工件44的表面进行清理，在没有单独设置驱动装置的情况下实现自动清理的技术目的。

机架组件22包括主体底板25和H形支架26，主体底板25的两侧对称设有底板导向孔34和底板螺纹孔35，竖直支架7固接于主体底板25上，H形支架26设于主体底板25上。

滚动控制组件23包括板状支架27、滚动控制辊28、同步轮29和同步带30，板状支架27固接于H形支架26的顶部，滚动控制辊28转动设于板状支架27中，滚动控制辊28的两端对称设有辊子圆轴部36和辊子方轴部37，同步轮29卡合设于辊子圆轴部36上，同步带30和同步轮29滚动接触。

扭簧本体9在复位时能够通过外部套筒11带着内部棘轮10旋转，进而驱动滚动控制辊28旋转，由于滚动控制辊28在板状支架27中旋转时存在阻力，因此在扭簧本体9的弹力作用之下，滚动控制辊28将会缓慢旋转进而带着圆柱状工件44改变自身角度。

旋转清洁组件24包括清洁辊子31、主动齿轮32和从动齿轮33，清洁辊子31转动设于板状支架27中，清洁辊子31的侧壁上均匀设置有清洁毛刷38，主动齿轮32卡合设于辊子圆轴部36上，从动齿轮33卡合设于清洁辊子31上，主动齿轮32和从动齿轮33啮合连接。

滚动控制辊28在旋转的同时还会通过主动齿轮32和从动齿轮33的传动，带着清洁辊子31以较高的转速旋转，并且通过清洁毛刷38清理圆柱状工件44表面的浮渣。

通过重力式沉降储能机构1能够在圆柱状工件44下降时将自身的重力势能转化为扭簧本体9的弹性势能并储存，从而在没有设置任何独立驱动装置的情况下，仅仅通过圆柱状工件44的自重，就完成了对无动力滚动清理机构2的驱动，并且还能够自动控制无动力滚动清理机构2的运动的开始和结束。

扭簧式储能组件4包括竖直支架7、扭簧底座8和扭簧本体9，竖直支架7设于机架组件22上，扭簧底座8设于竖直支架7上，扭簧本体9的一端固接于扭簧底座8上。

棘齿式清理驱动组件5包括内部棘轮10和外部套筒11，内部棘轮10的两端分别设有棘轮方形轴套部14和棘轮圆轴部15，内部棘轮10通过棘轮方形轴套部14卡合设于无动力滚动清理机构2上，内部棘轮10上环形均布设有外棘齿16，外部套筒11上设有套筒轴套部17，外部套筒11通过套筒轴套部17转动设于棘轮圆轴部15上，外部套筒11的尾部设有套筒法兰部18，扭簧本体9的另一端固接于套筒法兰部18上，外部套筒11的内部环形均布设置有与外棘齿16匹配的弹性内棘齿19。

棘齿式单向拨动组件6包括外部棘轮12和升降拨动架13，外部棘轮12卡合设于套筒轴套部17上，升降拨动架13设于托举式升降机构3上，升降拨动架13上设有拨动齿条20，拨动齿条20上阵列设有与外部棘轮12匹配的直棘齿21。

由于内部棘轮10和外部套筒11之间只能发生一个方向的相对旋转，因此在升降拨动架13跟随着横置底板45下降时能够通过直棘齿21对外部棘轮12的传动驱使外部棘轮12和外部套筒11旋转，并且在旋转过程中通过扭簧本体9的扭转来储存弹性势能。

在升降拨动架13下降时，外部棘轮12能够带着外部套筒11一起旋转，此时内部棘轮10保持静止，当直棘齿21和外部棘轮12分离后，外部套筒11会在扭簧本体9的弹力作用下带着内部棘轮10反转，从而对无动力滚动清理机构2进行驱动；而在升降拨动架13再次上升时，则无法驱动外部棘轮12旋转。

托举式升降机构3包括侧置托举组件39、升降导向限位组件40和预载调节组件41，侧置托举组件39对称设于升降导向限位组件40上，升降导向限位组件40卡合滑动设于机架组件22上，预载调节组件41设于机架组件22和升降导向限位组件40之间。

侧置托举组件39包括弧形支撑臂42、支撑辊43和圆柱状工件44，弧形支撑臂42设于升降导向限位组件40上，弧形支撑臂42的顶部设有支撑臂叉架部52，支撑辊43转动设于支撑臂叉架部52中，圆柱状工件44置于支撑辊43的上方。

支撑辊43具有托举并支撑圆柱状工件44的作用，当圆柱状工件44被外部的上下料机构放置在支撑辊43上后，自身的重力便会压迫横置底板45和梯形底板46下降；在此过程中通过减震弹簧50的减震和缓冲，一方面能够避免圆柱状工件44在下降的过程中碰撞碎裂，另一方面还可以使圆柱状工件44在自身重力作用下，下降至合适的高度。

升降导向限位组件40包括横置底板45、梯形底板46、升降导杆47和顶升电缸48，横置底板45设于弧形支撑臂42的底部，梯形底板46固接于横置底板45之间，升降拨动架13固接于梯形底板46上，顶升电缸48固接于横置底板45的底部，升降导杆47卡合滑动设于底板导向孔34中，顶升电缸48设于横置底板45和预载调节组件41之间。

预载调节组件41包括预载调节板49、减震弹簧50和预载调节螺柱51，预载调节板49上对称设有导向滑孔53，预载调节板49通过导向滑孔53卡合滑动设于升降导杆47上，顶升电缸48设于预载调节板49和横置底板45之间，减震弹簧50设于预载调节板49和横置底板45之间，预载调节螺柱51和底板螺纹孔35螺纹连接，减震弹簧50的底部与预载调节板49接触。

通过预载调节螺柱51能够根据圆柱状工件44的自重和规格调节预载调节板49的初始高度，从而保证不同规格的圆柱状工件44均能在自身重力作用下，下降至合适的高度。

具体使用时，首先用户需要通过外部的上下料装置将圆柱状工件44放置在支撑辊43上，然后侧置托举组件39和升降导向限位组件40便会在圆柱状工件44的自重作用下逐渐下降，直到减震弹簧50的弹力能够与圆柱状工件44的自重相平衡，此时圆柱状工件44也已经压迫在了滚动控制辊28上；

在横置底板45带着升降拨动架13下降的过程中，升降拨动架13通过直棘齿21带着外部棘轮12和外部套筒11旋转，外部套筒11在旋转的时候则会通过套筒法兰部18带着扭簧本体9扭转，由于内部棘轮10和外部套筒11之间只能单向传动，因此此时内部棘轮10保持静止，直到横置底板45下降至合适高度时，直棘齿21也已经脱离了和外部棘轮12的接触；

外部棘轮12和外部套筒11脱离直棘齿21之后便在扭簧本体9的弹力作用下旋转，并且带着内部棘轮10一起旋转，而内部棘轮10在旋转的同时则会带着滚动控制辊28旋转，另一侧的滚动控制辊28通过同步轮29和同步带30与本侧的滚动控制辊28相连，并且滚动控制辊28在板状支架27中的旋转存在阻力，因此在两组滚动控制辊28共同旋转的作用下，圆柱状工件44便会缓慢地持续旋转；

滚动控制辊28在旋转的时候，还会通过主动齿轮32和从动齿轮33带着清洁辊子31一起以更高的速度旋转，清洁辊子31的旋转方向与滚动控制辊28相反，并且清洁辊子31的自转角速度更快，能够使清洁毛刷38以更高的速度清理圆柱状工件44的表面。

直到扭簧本体9完全复位之后，滚动控制辊28才会停止旋转；此时通过顶升电缸48的伸长，能够主动地将圆柱状工件44举升到一定的高度，然后通过外部的上下料机构取走圆柱状工件44；

通过旋转预载调节螺柱51的方式能够调节预载调节板49的高度，从而改变减震弹簧50的预压缩量，从而保证不同规格的圆柱状工件44均能在自身重力作用下，下降至合适的高度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。