一种多孔活性炭制备成型模具

技术领域

本发明涉及活性炭技术领域，具体是指一种多孔活性炭制备成型模具。

背景技术

活性炭是一种经特殊处理的炭，将有机原料在隔绝空气的条件下加热，以减少非碳成分，然后与气体反应，表面被侵蚀，产生微孔发达的结构，由于活化的过程是一个微观过程，即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀，所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。市场上大多数活性炭在制备时需对活性炭表面进行扎孔，增大活性炭表面吸附面积。

活性炭的成型，除了传统且成熟的混合挤出技术之外，更为重要的是对其进行扎孔等后处理，这部分难度较大、面临的情况也更加复杂，是本申请要解决的核心问题所在。

公开号为CN112062129B的一件专利，公开了一种多孔活性炭制备成型模具，解决了活性炭如何进行扎孔的问题，但是该方案还存在一些不足之处，例如：

A：结构过于复杂，该方案基本上按照模块整合的方式，将现有的功能模块进行了优化和整合，但是不同的功能模块之间还是相互独立的，这就造成了整个装置的一体性和集成度较差。

B：由于功能较多，每个功能模块的运动间隔、连续或间歇等特征都需要单独控制，这不仅会导致整个电控系统较为复杂，并且误差累积之下各个模块之间的相互配合效果也会越来越差，需要定期校准或者额外设置自动校准的功能模块。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种多孔活性炭制备成型模具，通过驱动解锁控制机构和往复扎孔机构的联动，能够保证扎料工序与截断翻转工序的自适应匹配，挤出速度变化时，截断翻转的速度也要随之变化，此时无需任何调整，扎料的速度也会自动发生相应变化。

不仅如此，为了克服旋转锁止组件既要旋转（完成截断和位移）又不能旋转（扎孔过程中需要保持固定）的技术矛盾，本发明创造性地提出了自适应锁止式截断搬运机构，通过自动完成的锁止和解锁，配合间歇传动的齿轮机构，实现了旋转支架自适应锁止和解锁的技术目的。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种多孔活性炭制备成型模具，包括往复扎孔机构和搅拌烘干机构，所述搅拌烘干机构包括烘干机和搅拌容器组件，还包括自适应锁止式截断搬运机构和驱动解锁控制机构，所述自适应锁止式截断搬运机构包括主体机架和旋转锁止组件，所述旋转锁止组件设于主体机架上。

通过自适应锁止式截断搬运机构和驱动解锁控制机构的配合，能够在Z形连杆持续旋转的过程中，对旋转锁止组件进行周期性的间歇啮合驱动，并且还能实现需要异形主轴旋转时自动对其解锁，不需要旋转时将其锁止，从而保证扎孔时旋转支架的稳定性。

进一步地，所述主体机架由悬臂支架部和落料烘干部组成，所述旋转锁止组件设于落料烘干部上，所述烘干机设于落料烘干部的一侧，所述落料烘干部靠近烘干机的一侧阵列设有用于空气流动的网孔，所述搅拌容器组件设于烘干机上。

作为优选地，所述旋转锁止组件包括端部支架、异形主轴和旋转支架，所述端部支架对称设于落料烘干部上，所述端部支架的顶部设有连接在一起的支架方形卡槽和支架圆形旋转槽，其中支架圆形旋转槽位于支架方形卡槽的上方，所述异形主轴的中间位置设有圆柱部，所述异形主轴的两端分别设有方形部和齿轮部，所述齿轮部的末端还设有圆盘部，所述旋转支架上设有支架安装套筒，所述旋转支架通过支架安装套筒卡合设于圆柱部上，所述旋转支架上还设有支架弧形挡块。

异形主轴只在一端设置齿轮部和驱动解锁控制机构，在另一端设置有能够自由旋转的圆柱部，能够简化结构、降低成本，但是要求异形主轴自身的抗扭转强度较高，当跨度变长导致无法形变严重时，依然可以通过两端都设置齿轮部和驱动解锁控制机构的方式提高稳定性和可控性。

旋转支架每次旋转九十度，一方面能够将已经寄出的活性炭棒转移至扎孔工位，并且旋转支架在旋转的过程中还能自动截断物料、并未继续挤出的物料留出空间，一举两得，从而实现搅拌容器组件挤出物料的持续过程和往复扎孔机构的间歇扎孔过程完美匹配。

进一步地，所述驱动解锁控制机构包括自动解锁驱动组件和皮带传动组件，所述自动解锁驱动组件设于端部支架上，所述皮带传动组件设于自动解锁驱动组件和往复扎孔机构之间。

作为优选地，所述自动解锁驱动组件包括齿圈支架、齿圈转盘轴和齿圈本体，所述齿圈支架固接于靠近齿轮部的端部支架上，所述齿圈转盘轴转动设于齿圈支架中，所述齿圈本体固接于齿圈转盘轴上，所述齿圈本体上设有抬升凸台，所述抬升凸台上设有扇形内齿圈。

齿圈本体和皮带轮的轴线不重合，在齿圈本体旋转的过程中，能够间歇性地和齿轮部接触啮合，并且在啮合之前通过抬升凸台对圆盘部的抬升，使得方形部从支架方形卡槽中转入支架圆形旋转槽中，解锁为可以自由旋转的状态。并且经过抬升后的齿轮部才具备和扇形内齿圈啮合的位置条件。

作为本发明的进一步优选，所述皮带传动组件包括Z形连杆、皮带轮和同步带，所述Z形连杆的两端分别设有方向相反的偏心轴和中心轴，所述皮带轮设有两组，所述皮带轮卡合设于中心轴和齿圈转盘轴上，所述同步带和皮带轮滚动接触。

由于中心轴和双轴电机的输出轴同轴，因此虽然Z形连杆通过偏心轴安装在驱动转盘上，但实际Z形连杆是围绕着中心轴旋转的，因此能够两组皮带轮定轴旋转、保持传动。

进一步地，所述往复扎孔机构包括伸缩扎孔组件、曲柄组件和摇杆组件，所述伸缩扎孔组件设于悬臂支架部上，两组所述伸缩扎孔组件互相垂直，所述曲柄组件设于悬臂支架部上，所述摇杆组件设于伸缩扎孔组件和曲柄组件之间。

通过伸缩套筒能够为扎孔板的往复运动进行导向，曲柄组件和摇杆组件共同组成了曲柄滑块机构，能够在双轴电机持续旋转的过程中控制扎孔板的往复运动，从而实现对物料的扎孔和复位。

作为优选地，所述伸缩扎孔组件包括伸缩套筒和扎孔板，所述伸缩套筒设于悬臂支架部上，所述扎孔板设于伸缩套筒的移动端上，所述扎孔板上阵列设有扎孔针。

作为本发明的进一步优选，所述曲柄组件包括双轴电机、驱动转盘和偏心凸轴，所述双轴电机设于悬臂支架部上，所述驱动转盘对称设于双轴电机的输出轴上，所述偏心凸轴固接于驱动转盘的其中一组上，所述Z形连杆通过偏心轴固接于驱动转盘的另外一组上，所述中心轴和双轴电机的输出轴呈同轴布置。

作为本发明的进一步优选，所述摇杆组件包括推动块和长连杆，所述推动块固接于扎孔板上，所述推动块上设有铰接销轴，所述长连杆的两端分别设有端部铰接孔，所述长连杆的一端通过端部铰接孔和铰接销轴铰接，所述长连杆的另一端通过端部铰接孔分别与偏心凸轴和偏心轴铰接。

进一步地，所述搅拌容器组件包括搅拌箱体、搅拌电机和螺旋绞龙，所述搅拌箱体设于烘干机上，所述搅拌箱体上设有进料口和出料口，所述搅拌电机设于搅拌箱体的一端，所述螺旋绞龙设于搅拌电机的输出轴上，所述螺旋绞龙转动设于搅拌箱体中。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过自适应锁止式截断搬运机构和驱动解锁控制机构的配合，能够在Z形连杆持续旋转的过程中，对旋转锁止组件进行周期性的间歇啮合驱动，并且还能实现需要异形主轴旋转时自动对其解锁，不需要旋转时将其锁止，从而保证扎孔时旋转支架的稳定性。

（2）异形主轴只在一端设置齿轮部和驱动解锁控制机构，在另一端设置有能够自由旋转的圆柱部，能够简化结构、降低成本，但是要求异形主轴自身的抗扭转强度较高，当跨度变长导致无法形变严重时，依然可以通过两端都设置齿轮部和驱动解锁控制机构的方式提高稳定性和可控性。

（3）旋转支架每次旋转九十度，一方面能够将已经寄出的活性炭棒转移至扎孔工位，并且旋转支架在旋转的过程中还能自动截断物料、并未继续挤出的物料留出空间，一举两得，从而实现搅拌容器组件挤出物料的持续过程和往复扎孔机构的间歇扎孔过程完美匹配。

（4）齿圈本体和皮带轮的轴线不重合，在齿圈本体旋转的过程中，能够间歇性地和齿轮部接触啮合，并且在啮合之前通过抬升凸台对圆盘部的抬升，使得方形部从支架方形卡槽中转入支架圆形旋转槽中，解锁为可以自由旋转的状态。并且经过抬升后的齿轮部才具备和扇形内齿圈啮合的位置条件。

（5）由于中心轴和双轴电机的输出轴同轴，因此虽然Z形连杆通过偏心轴安装在驱动转盘上，但实际Z形连杆是围绕着中心轴旋转的，因此能够两组皮带轮定轴旋转、保持传动。

（6）通过伸缩套筒能够为扎孔板的往复运动进行导向，曲柄组件和摇杆组件共同组成了曲柄滑块机构，能够在双轴电机持续旋转的过程中控制扎孔板的往复运动，从而实现对物料的扎孔和复位。

附图说明

图1为本发明提出的一种多孔活性炭制备成型模具的立体图；

图2为本发明提出的一种多孔活性炭制备成型模具的主视图；

图3为图2中沿着剖切线A-A的剖视图；

图4为图2中沿着剖切线B-B的剖视图；

图5为图4中沿着剖切线C-C的剖视图；

图6为图4中沿着剖切线D-D的剖视图；

图7为图2中沿着剖切线E-E的剖视图；

图8为本发明提出的一种多孔活性炭制备成型模具的自适应锁止式截断搬运机构的结构示意图；

图9为本发明提出的一种多孔活性炭制备成型模具的驱动解锁控制机构的结构示意图；

图10为本发明提出的一种多孔活性炭制备成型模具的往复扎孔机构的结构示意图；

图11为本发明提出的一种多孔活性炭制备成型模具的搅拌烘干机构的结构示意图；

图12为图6中Ⅰ处的局部放大图；

图13为图3中Ⅱ处的局部放大图；

图14为图5中Ⅲ处的局部放大图。

其中，1、自适应锁止式截断搬运机构，2、驱动解锁控制机构，3、往复扎孔机构，4、搅拌烘干机构，5、主体机架，6、旋转锁止组件，7、悬臂支架部，8、落料烘干部，9、网孔，10、端部支架，11、异形主轴，12、旋转支架，13、支架方形卡槽，14、支架圆形旋转槽，15、方形部，16、圆柱部，17、齿轮部，18、圆盘部，19、支架安装套筒，20、支架弧形挡块，21、自动解锁驱动组件，22、皮带传动组件，23、齿圈支架，24、齿圈转盘轴，25、齿圈本体，26、Z形连杆，27、皮带轮，28、同步带，29、抬升凸台，30、扇形内齿圈，31、偏心轴，32、中心轴，33、伸缩扎孔组件，34、曲柄组件，35、摇杆组件，36、伸缩套筒，37、扎孔板，38、双轴电机，39、驱动转盘，40、偏心凸轴，41、推动块，42、长连杆，43、扎孔针，44、铰接销轴，45、端部铰接孔，46、烘干机，47、搅拌容器组件，48、搅拌箱体，49、搅拌电机，50、螺旋绞龙，51、进料口，52、出料口。

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，本发明提出了一种多孔活性炭制备成型模具，包括往复扎孔机构3和搅拌烘干机构4，搅拌烘干机构4包括烘干机46和搅拌容器组件47，还包括自适应锁止式截断搬运机构1和驱动解锁控制机构2，自适应锁止式截断搬运机构1包括主体机架5和旋转锁止组件6，旋转锁止组件6设于主体机架5上。

通过自适应锁止式截断搬运机构1和驱动解锁控制机构2的配合，能够在Z形连杆26持续旋转的过程中，对旋转锁止组件6进行周期性的间歇啮合驱动，并且还能实现需要异形主轴11旋转时自动对其解锁，不需要旋转时将其锁止，从而保证扎孔时旋转支架12的稳定性。

搅拌容器组件47包括搅拌箱体48、搅拌电机49和螺旋绞龙50，搅拌箱体48设于烘干机46上，搅拌箱体48上设有进料口51和出料口52，搅拌电机49设于搅拌箱体48的一端，螺旋绞龙50设于搅拌电机49的输出轴上，螺旋绞龙50转动设于搅拌箱体48中。

往复扎孔机构3包括伸缩扎孔组件33、曲柄组件34和摇杆组件35，伸缩扎孔组件33设于悬臂支架部7上，两组伸缩扎孔组件33互相垂直，曲柄组件34设于悬臂支架部7上，摇杆组件35设于伸缩扎孔组件33和曲柄组件34之间。

通过伸缩套筒36能够为扎孔板37的往复运动进行导向，曲柄组件34和摇杆组件35共同组成了曲柄滑块机构，能够在双轴电机38持续旋转的过程中控制扎孔板37的往复运动，从而实现对物料的扎孔和复位。

伸缩扎孔组件33包括伸缩套筒36和扎孔板37，伸缩套筒36设于悬臂支架部7上，扎孔板37设于伸缩套筒36的移动端上，扎孔板37上阵列设有扎孔针43。

曲柄组件34包括双轴电机38、驱动转盘39和偏心凸轴40，双轴电机38设于悬臂支架部7上，驱动转盘39对称设于双轴电机38的输出轴上，偏心凸轴40固接于驱动转盘39的其中一组上，Z形连杆26通过偏心轴31固接于驱动转盘39的另外一组上，中心轴32和双轴电机38的输出轴呈同轴布置。

摇杆组件35包括推动块41和长连杆42，推动块41固接于扎孔板37上，推动块41上设有铰接销轴44，长连杆42的两端分别设有端部铰接孔45，长连杆42的一端通过端部铰接孔45和铰接销轴44铰接，长连杆42的另一端通过端部铰接孔45分别与偏心凸轴40和偏心轴31铰接。

主体机架5由悬臂支架部7和落料烘干部8组成，旋转锁止组件6设于落料烘干部8上，烘干机46设于落料烘干部8的一侧，落料烘干部8靠近烘干机46的一侧阵列设有用于空气流动的网孔9，搅拌容器组件47设于烘干机46上。

旋转锁止组件6包括端部支架10、异形主轴11和旋转支架12，端部支架10对称设于落料烘干部8上，端部支架10的顶部设有连接在一起的支架方形卡槽13和支架圆形旋转槽14，其中支架圆形旋转槽14位于支架方形卡槽13的上方，异形主轴11的中间位置设有圆柱部16，异形主轴11的两端分别设有方形部15和齿轮部17，齿轮部17的末端还设有圆盘部18，旋转支架12上设有支架安装套筒19，旋转支架12通过支架安装套筒19卡合设于圆柱部16上，旋转支架12上还设有支架弧形挡块20。

异形主轴11只在一端设置齿轮部17和驱动解锁控制机构2，在另一端设置有能够自由旋转的圆柱部16，能够简化结构、降低成本，但是要求异形主轴11自身的抗扭转强度较高，当跨度变长导致无法形变严重时，依然可以通过两端都设置齿轮部17和驱动解锁控制机构2的方式提高稳定性和可控性。

旋转支架12每次旋转九十度，一方面能够将已经寄出的活性炭棒转移至扎孔工位，并且旋转支架12在旋转的过程中还能自动截断物料、并未继续挤出的物料留出空间，一举两得，从而实现搅拌容器组件47挤出物料的持续过程和往复扎孔机构3的间歇扎孔过程完美匹配。

驱动解锁控制机构2包括自动解锁驱动组件21和皮带传动组件22，自动解锁驱动组件21设于端部支架10上，皮带传动组件22设于自动解锁驱动组件21和往复扎孔机构3之间。

自动解锁驱动组件21包括齿圈支架23、齿圈转盘轴24和齿圈本体25，齿圈支架23固接于靠近齿轮部17的端部支架10上，齿圈转盘轴24转动设于齿圈支架23中，齿圈本体25固接于齿圈转盘轴24上，齿圈本体25上设有抬升凸台29，抬升凸台29上设有扇形内齿圈30。

齿圈本体25和皮带轮27的轴线不重合，在齿圈本体25旋转的过程中，能够间歇性地和齿轮部17接触啮合，并且在啮合之前通过抬升凸台29对圆盘部18的抬升，使得方形部15从支架方形卡槽13中转入支架圆形旋转槽14中，解锁为可以自由旋转的状态。并且经过抬升后的齿轮部17才具备和扇形内齿圈30啮合的位置条件。

皮带传动组件22包括Z形连杆26、皮带轮27和同步带28，Z形连杆26的两端分别设有方向相反的偏心轴31和中心轴32，皮带轮27设有两组，皮带轮27卡合设于中心轴32和齿圈转盘轴24上，同步带28和皮带轮27滚动接触。

由于中心轴32和双轴电机38的输出轴同轴，因此虽然Z形连杆26通过偏心轴31安装在驱动转盘39上，但实际Z形连杆26是围绕着中心轴32旋转的，因此能够两组皮带轮27定轴旋转、保持传动。

具体使用时，通过进料口51进入搅拌箱体48中的物料在螺旋绞龙50的搅拌之下逐渐趋于粘稠，在通过出料口52挤出之后降温失水固化为固体，在挤出的过程中，首先异形主轴11卡在支架方形卡槽13中，旋转支架12固定不动；

当物料挤出一定长度之后，齿圈本体25上的抬升凸台29也旋转至和圆盘部18接触的位置，然后通过抬升凸台29的继续旋转则能够将圆盘部18抬升，使得方形部15从支架方形卡槽13转移至支架圆形旋转槽14中，紧接着扇形内齿圈30和齿轮部17啮合，从而驱动异形主轴11和旋转支架12旋转九十度，在此过程中，圆柱部16始终在支架方形卡槽13中旋转；

异形主轴11只在一端设置齿轮部17和驱动解锁控制机构2，在另一端设置有能够自由旋转的圆柱部16，能够简化结构、降低成本，但是要求异形主轴11自身的抗扭转强度较高，当跨度变长导致无法形变严重时，依然可以通过两端都设置齿轮部17和驱动解锁控制机构2的方式提高稳定性和可控性；

当旋转支架12旋转九十度后，方形部15失去了抬升凸台29的支撑，方形部15也重新卡合在支架方形卡槽13中完成了锁止；在旋转支架12旋转的过程中，一方面能够将刚刚挤出的物料转移至扎孔的空位，为接下来的物料挤出流出空间，另一方面则可以通过旋转支架12和出料口52的相对移动对连续挤出的物料进行截断；

当物料转移至扎孔工位后将会保持一端时间的静止，这段时间中由于双轴电机38是持续旋转的，因此能够带动曲柄组件34和摇杆组件35组成的曲柄滑块结构沿伸缩套筒36的伸缩方向往复运动，从而通过扎孔针43对工件进行扎孔；

一次扎孔完成之后旋转支架12再次旋转九十度，此时原本扎孔位置的工件落到落料烘干部8中并且被烘干机46的热风烘干，而新挤出的物料将被转移至扎孔工位；如此循环往复即可完成活性炭的挤出和扎孔固化。

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。