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        基于TRIZ理論的翻轉(zhuǎn)式洗滌過濾干燥一體機設(shè)計

        2018-07-05 07:15:56花仕洋
        船電技術(shù) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:效率分析系統(tǒng)

        余 罡,花仕洋

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        基于TRIZ理論的翻轉(zhuǎn)式洗滌過濾干燥一體機設(shè)計

        余 罡,花仕洋

        (武漢船用電力推進裝置研究所,武漢 430064)

        常規(guī)濾芯式過濾裝置,在使用中存在生產(chǎn)效率低、洗滌效果不理想等問題。利用TRIZ理論,通過根原因分析,根據(jù)問題出現(xiàn)的條件和時間、現(xiàn)有解決方案及其缺點,提出了對新系統(tǒng)的要求,開展問題分析,得到問題的最終解,在常規(guī)濾芯式過濾裝置的基礎(chǔ)上,優(yōu)化設(shè)計了翻轉(zhuǎn)式洗滌過濾干燥一體機。

        TRIZ理論 洗滌 過濾 一體機 優(yōu)化設(shè)計

        0 引言

        工業(yè)生產(chǎn)中普遍存在金屬粉末洗滌、過濾和干燥等工序[1-5]。對于溶液中固液兩相的分離方式,化工工業(yè)中常用的有:離心分離、旋流分離、濾芯式過濾、濾袋式過濾和濾板式過濾等[6-9]。離心分離單次處理量較少,適合實驗室級固液分離;處理量大會導(dǎo)致設(shè)備昂貴;旋流分離的處理量大,但液相中不可避免存在極微顆粒,不適合多次洗滌、分離;濾芯式過濾可實現(xiàn)正壓過濾,過濾面積大,過濾速度較快,但存在固體粉末堆積影響過濾效率的問題,洗滌時較難實現(xiàn)攪拌,物料取出困難;濾袋式過濾可實現(xiàn)正壓過濾,過濾面積大,過濾速度較快,同樣存在固體粉末堆積影響過濾效率的問題,洗滌困難;濾板式過濾可實現(xiàn)正壓過濾,過濾面積小,過濾速度較慢,可通過加裝攪拌裝置充分洗滌,但同樣存在固體粉末堆積影響過濾效率的問題。帶翻轉(zhuǎn)裝置、攪拌裝置的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格較高,一般用于較大量粉料的洗滌過濾。

        對于常規(guī)濾芯式過濾裝置,由于金屬粉末微孔豐富,反應(yīng)產(chǎn)物殘留在微孔中,需要大量的洗滌水或長時間浸泡才能清洗干凈;另外由于粉體材料較多且粒徑較小,堆積在濾膜上,形成致密層,加之濾膜微孔尺寸小,在通常最大只有1 atm的壓差下,過濾速度很慢;通過強烈的攪拌,可以顯著改善洗滌效果,但攪拌速度過于劇烈則有可能損傷濾膜;同時粉體較多且粒徑較小,堆積在濾膜上,堵塞濾膜并形成致密層,也降低了洗滌效率;底部的抽濾筒被濾液充滿后還需要切換閥門自流排水,操作較為繁瑣;如此反復(fù)操作,導(dǎo)致鋅粉/銀粉的洗滌過濾過程非常漫長,嚴重影響生產(chǎn)效率。

        本文基于TRIZ理論[10],對常規(guī)濾芯式過濾裝置進行了問題分析,提出了新的解決思路,并重新優(yōu)化設(shè)計了翻轉(zhuǎn)式過濾干燥一體機。

        1 問題與優(yōu)化設(shè)計目標

        常規(guī)過濾裝置如圖1所示,其主要工作原理是將含堿液的電解鋅粉或含反應(yīng)液的銀粉裝入洗滌過濾筒中;然后加入純水,充分攪拌洗滌后進行真空抽濾;多次洗滌過濾后(一般換水洗滌/抽濾5次以上)檢測到洗滌液呈中性時(PH=7),停止洗滌,取出金屬粉末,裝盤,送入烘箱中進行干燥。

        圖1 濾芯式過濾裝置結(jié)構(gòu)示意圖:1-濾液出口,2-抽濾筒,3-密封圈,4-濾膜,5-攪拌槳,6-粉體,7-過濾筒,8-真空口

        所在技術(shù)系統(tǒng)為金屬粉末洗滌過濾系統(tǒng),系統(tǒng)功能是通過洗滌水溶解粉末微孔中的水溶性反應(yīng)殘留物后透過濾膜,截留住所需的金屬粉末。實現(xiàn)該功能的約束主要包括:1)金屬粉末微觀結(jié)構(gòu)、粒徑;2)反應(yīng)殘留物;3)濾膜過濾精度。

        對于常規(guī)濾芯式過濾裝置,存在生產(chǎn)效率低、洗滌效果不理想等問題的根原因主要包括:1)攪拌力度不足,傳質(zhì)作用不足,殘留物從粉末微孔中溶入洗滌水的速度慢,降低了洗滌效率;2)金屬粉末堵塞濾膜微孔使洗滌水透過阻力增大,降低了洗滌水帶走殘留物的速度,降低了洗滌效率。

        問題出現(xiàn)的條件是金屬粉末數(shù)量多;問題出現(xiàn)的位置是在金屬粉末堆積層中;問題出現(xiàn)的時間是在金屬粉末洗滌過程中。

        為解決此類問題,現(xiàn)有的解決方案主要包括:增大過濾面積和增加攪拌措施。增大過濾面積相當于減小了濾餅的厚度,同時增加了濾液透過的面積,可加快洗滌速度,但增大過濾面積會增大設(shè)備的體積和重量;通過攪拌可以使粉末攪動起來形成懸濁液,強化了傳質(zhì)作用,有效改善粉末的洗滌效果和速度,但由于金屬粉末批次處理量大、比重大、易沉降,無法進行充分攪動、洗滌,攪拌過于強烈則有可能損傷濾膜。

        優(yōu)化設(shè)計的目標,是要求新的金屬粉末洗滌系統(tǒng)具有如下特點:1)洗滌效果好;2)洗滌速度快;3)耗水量小。

        2 問題分析

        2.1 系統(tǒng)功能分析與因果分析

        該系統(tǒng)制品為金屬粉末洗滌系統(tǒng),系統(tǒng)元件主要包括:金屬粉末、洗滌水、殘留物(堿、反應(yīng)物)、濾膜、濾液、過濾筒、抽濾筒、攪拌裝置、離心泵等。

        系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

        圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

        約束分析如圖3所示。

        圖3 約束分析

        通過系統(tǒng)功能模型分析和約束分析,描述了系統(tǒng)元件及其相互關(guān)系,并得出導(dǎo)致金屬粉末洗滌效率低這一問題的功能因素。在建立的功能模型圖中選擇目標問題如下:

        1)攪拌力度不足,粉末與洗滌水接觸不充分,傳質(zhì)作用不足,殘留物從粉末微孔中溶入洗滌水的速度慢,降低了洗滌效率;

        2)微小的粉末顆粒沉降堵塞濾膜,增大了洗滌水的阻力,洗滌水的更新速度慢,降低了洗滌效率。

        應(yīng)用因果鏈分析法確定產(chǎn)生問題的原因,如圖4所示。

        圖4 根原因分析圖

        2.2 理想解分析

        最終理想解:金屬粉末在洗滌水中經(jīng)形成均相懸濁液,使?jié)獠顭o限小,反應(yīng)殘留物溶入洗滌水即被帶走;洗滌水透過濾膜時僅有濾膜自身的阻力而不附加額外的阻力。

        理想解:金屬粉末在洗滌水中不存在未被攪動的死區(qū),濃差盡量小;洗滌水溶解反應(yīng)殘留物后盡快流出,洗滌液透過濾膜時的阻力盡量小。

        達到理想解的障礙主要包括:金屬粉末微孔豐富、處理量大、比重大易沉降;濾膜微孔小、粉末粒徑小,粉末易堵塞濾膜微孔。

        不出現(xiàn)這種障礙的條件:使金屬粉末在洗滌水中始終呈懸濁液不沉降;洗滌水溶解殘留物后快速流出,流動阻力小。

        創(chuàng)造這些條件存在的可用資源有:離心泵的推動力、金屬粉末的自然重力沉降。

        依據(jù)理想解分析得到方案為:通過泵的水壓作用,使金屬粉末在洗滌水中呈流態(tài)化,充分與洗滌水接觸,強化溶解—傳質(zhì)作用,改善洗滌效果;洗滌時使濾膜處于洗滌過濾器的上方,利用金屬粉末自然沉降而不堵塞濾膜微孔。

        2.3 可用資源分析

        可用資源包括系統(tǒng)內(nèi)部資源和系統(tǒng)外部資源。對于系統(tǒng)內(nèi)部的可用資源及其可用性分析如表1所示。

        表1 系統(tǒng)內(nèi)部可用資源及其可用性分析

        3 問題求解

        通過以上分析,確定“解決攪動力度不足”和“解決粉末堵塞濾膜微孔”為入手點進行問題求解。

        3.1 工具一:沖突解決理論

        沖突描述:為了改善洗滌效果,我們需要加大攪拌力度,但這樣做了有可能使粉末與濾膜強烈摩擦,從而損傷濾膜。

        轉(zhuǎn)換成TRIZ標準沖突:

        改善的參數(shù)是“攪拌力度”—對應(yīng)39個通用工程參數(shù)中的No.10“力”;

        惡化的參數(shù)是“濾膜完好性”—對應(yīng)39個通用工程參數(shù)中的No.27“可靠性”

        通過查找沖突矩陣,得到如表3所示發(fā)明原理。

        表3 沖突矩陣發(fā)明原理

        依據(jù)No.3“局部質(zhì)量”發(fā)明原理,得到解如下:

        a、在濾膜與粉末之間增加一張耐磨性更好、微孔遠大于濾膜的金屬濾網(wǎng)或其它材質(zhì)的濾膜,在粉末強力摩擦作用下保護原有濾膜不受損傷。

        b、由于批次投料量較大導(dǎo)致攪拌不足,因此可以采取分若干次加料方式,可以提高攪拌的均勻性。先期加入的粉末經(jīng)充分攪拌洗滌后會沉降在最下層,后續(xù)加入的粉末依次攪拌、洗滌、沉降。

        依據(jù)No.35“參數(shù)變化”發(fā)明原理,得到解如下:

        a、物質(zhì)的傳質(zhì)作用與溫度正相關(guān),對洗滌水進行加溫可以加快殘留物溶入洗滌水的速度,提高洗滌效率。因此可在洗滌過濾筒增加加熱夾套和導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)對洗滌水加熱。

        b、優(yōu)化攪拌槳形式、洗滌過濾筒的結(jié)構(gòu)尺寸,如采用螺旋式攪拌槳或多級攪拌槳、增加折流板、增大洗滌過濾筒直徑等。

        依據(jù)No.13“反向”發(fā)明原理,得到解如下:

        a、由于金屬粉末比重大、易沉降,導(dǎo)致洗滌時攪拌不充分?,F(xiàn)有的洗滌水進口設(shè)置與筒體的上方,水流自上而下??梢栽O(shè)計伸入到粉末底層、濾膜之上的噴水式出水口,利用洗滌水的泵壓,將粉末自下而上沖起使粉末在水中翻騰形成懸濁液,解決因粉末沉降引起的攪拌不充分。

        b、將攪拌槳葉設(shè)計成上推時,水流夾帶著粉末向上流動,底層形成負壓區(qū),將沉降的粉末吸入到負壓區(qū)繼而夾帶翻騰,強化洗滌效果。

        依據(jù)No.21“緊急行動”發(fā)明原理,得到解如下:

        將洗滌過濾筒設(shè)計成可翻轉(zhuǎn)式,當金屬粉末沉降在底部后豎直翻轉(zhuǎn)筒體,此時濾膜位于筒體的上方,金屬粉末開始沉降;當粉末還未完全沉降時,再次翻轉(zhuǎn)筒體。如此一來,可使金屬粉末始終處于沉降過程中而不堆積,相當于對粉末進行了充分的攪拌,加快了洗滌效率。

        3.2 工具二:物質(zhì)-場分析及76個標準解

        建立問題的物質(zhì)-場模型如圖5所示。

        根據(jù)所建問題的物質(zhì)-場模型,應(yīng)用標準解解決流程,得到標準解為:

        No.15——并聯(lián)物質(zhì)-場模型??煽匦圆畹南到y(tǒng)需要改進,但是無法改變已有系統(tǒng)的要素,使用第二個場作用于S2。

        No.10——當前設(shè)計中同時存在有用和有害作用,但是不能添加新的物質(zhì)。通過修改S1或S2消除作用。

        依據(jù)選定的標準解,得到問題的解決方案:

        方案一:依據(jù)No.15標準解,得到問題的解如下:通過給水泵增加脈沖控制,在原有洗滌模式上增加新的“振蕩場”來增強原有的效果。

        方案二:依據(jù)No.10標準解,得到問題的解如下:

        在粉末堆積層底部分布設(shè)置氣嘴,向內(nèi)通入壓縮空氣,增加“虛無”,減少粉末的堆積,可改善微孔堵塞現(xiàn)象。

        圖5 物質(zhì)-場模型

        根據(jù)以上分析,得到方案匯總表如表4所示。

        表4 最終問題解匯總表

        4 問題的最優(yōu)解

        依據(jù)前面分析得到的若干創(chuàng)新解,通過評價,確定最優(yōu)解,設(shè)計了翻轉(zhuǎn)式洗滌過濾干燥一體機(如圖6所示):

        1)過濾器為錐形體,在充滿水時的重心位置焊接一旋轉(zhuǎn)軸,可使過濾器在翻轉(zhuǎn)架上方便翻轉(zhuǎn);濾膜安裝在錐形體直徑較大的一端,以增大過濾面積;

        2)將過濾器翻轉(zhuǎn),使錐形體直徑較小端朝上,向過濾器內(nèi)加入粉體材料;

        3)加料完成后安裝好蓋板,翻轉(zhuǎn)過濾器至圖8a所示位置,鎖定;

        4)開啟水泵,使洗滌水循環(huán)。粉末在水流的沖擊下呈流態(tài)化,使洗滌水與粉末充分接觸,加快洗滌速度;

        5)循環(huán)一段時間后切換三通閥,將洗滌水排出至廢水收集池中進行環(huán)保處理;

        6)重新在水槽內(nèi)加入純水,重復(fù)以上模式,洗滌若干次,直至洗滌水呈中性;

        7)最后的抽濾需將過濾器翻轉(zhuǎn)成如圖8b所示位置并鎖定并進行抽濾;

        8)抽濾完成后再翻轉(zhuǎn)過濾器至錐形體直徑較小端朝下,放出粉料;

        9)在過濾器外筒體上焊接夾套,通入導(dǎo)熱油加熱可完成粉末的干燥。

        圖6 翻轉(zhuǎn)式洗滌過濾干燥一體機

        5 結(jié)論

        針對常規(guī)濾芯式過濾裝置存在的生產(chǎn)效率低、洗滌效果不理想等問題,基于TRIZ理論,進行了分析與優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計后的翻轉(zhuǎn)式洗滌過濾干燥一體機從理論上解決了常規(guī)濾芯式過濾裝置的主要問題,后續(xù)將通過開展試驗研究,進一步分析優(yōu)化后的翻轉(zhuǎn)式洗滌過濾干燥一體機的優(yōu)化設(shè)計效果和工作性能。

        [1] 陳崇炯, 宋志驥, 胡良分, 宋顯洪. 稀有金屬超細粉末過濾、洗滌、回收技術(shù)及設(shè)備[J]. 中國粉體技術(shù), 2014, 20(2): 25-30.

        [2] 宋顯洪, 宋志黎. 金屬與金屬化合物超細粉體的微孔過濾[J]. 化工裝備技術(shù), 2012, 33(2): 18-22.

        [3] 宋顯洪, 宋志黎, 陳金富. 稀有金屬超細粉體的精密微孔過濾[J]. 稀有金屬與硬質(zhì)合金, 2009, 37(3): 48-51.

        [4] 譚慧霞. 精密微孔過濾機在超細粉末過濾與洗滌應(yīng)用[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2012, (22): 138.

        [5] 胡世杰, 高斌, 宋顯洪. 臥式超細粉體過濾洗滌壓干機[J]. 輕工機械, 2010, 28(3): 78-81, 85.

        [6] 許小豐, 黃昆峰. 板式過濾機助濾劑噴涂量的影響因素及量化分析[J]. 有色金屬加工, 2014, 43(5): 46-48.

        [7] 于萍, 林葦, 王曉彬, 劉京廣. 臥螺離心機離心分離場速度仿真分析[J]. 機械工程學(xué)報, 2011, 47(24): 151-157.

        [8] 趙立新, 李楓. 離心分離技術(shù)[M]. 哈爾濱: 東北林業(yè)大學(xué)出版社, 2006.

        [9] ZHAO Lixin, LI Yiqiang, XU Baorui, et al. Design and numerical simulation analysis of an integrative gas-liquid-solid separation hydrocyclone [J]. Chemical engineering technology, 2015, 38(12): 2146-2152.

        [10] 檀潤華. TRIZ及應(yīng)用: 技術(shù)創(chuàng)新過程與方法[M]. 北京: 高等教育出版社, 2010.

        Design of a Flip-type Washing/Filtration/Drying Integrative Device Based on TRIZ Theory

        Yu Gang, Hua Shiyang

        (Wuhan institute of Marine Electric Propulsion System, Wuhan 430064, China)

        TD462

        A

        1003-4862(2018)06-0001-05

        2018-03-05

        余罡(1976-),男,高級工程師。研究方向:新能源動力電池技術(shù)。Email:qqzmh1104@139.com

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