快速更換過(guò)濾片的管連接設(shè)計(jì)

鄒　賓

（天津市勞動(dòng)經(jīng)濟(jì)學(xué)校，天津 300380）

快速更換過(guò)濾片的管連接設(shè)計(jì)

鄒賓

（天津市勞動(dòng)經(jīng)濟(jì)學(xué)校，天津 300380）

本文基于現(xiàn)有設(shè)備的加工制造能力，優(yōu)化改造空氣過(guò)濾裝置的管連接結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)、加工和組裝整個(gè)結(jié)構(gòu)為一種抽屜式快換裝置。通過(guò)改造前后的使用對(duì)比可見(jiàn)，優(yōu)化后的裝置大大減少了輔助時(shí)間，提高了工作效率。

空氣過(guò)濾器 管連接 快換裝置

引言

空氣過(guò)濾裝置主要用途是檢測(cè)空氣中污染物的含量。在過(guò)濾裝置中有特制的空氣過(guò)濾膜，我們通過(guò)濾膜來(lái)檢驗(yàn)單位時(shí)間內(nèi)空氣的成分以及污染的情況。所以，過(guò)濾膜需要經(jīng)常更換?？諝膺^(guò)濾器都有它自己特定的結(jié)構(gòu)。首先，空氣過(guò)濾器裝置外型要與減壓閥、油霧器的外型類(lèi)似?？諝膺^(guò)濾器的本體是整個(gè)過(guò)濾器的基體，是主要的承載部分，在很大程度上決定了空氣過(guò)濾器的外觀和流量特性。本體的材料一般選用壓鑄鋁合金或鋅合金，塑膠材料雖便宜但強(qiáng)度不高?？諝膺^(guò)濾器外型設(shè)計(jì)的一般原則是：在保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下，外型有特色、簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、易于拆裝組合和模塊化設(shè)計(jì)，尤其要考慮如何方便地與其他元件連接。目前的產(chǎn)品中，主要有2種連接方式：一種為本體上有斜面，靠固定件上的斜面拉緊固定；另一種靠螺栓連接。前者便于拆裝維修，后者則尺寸緊湊。同時(shí)，為確保不裝反過(guò)濾器，閥體上要有醒目的氣體流動(dòng)方向標(biāo)志?，F(xiàn)有的結(jié)構(gòu)是螺紋連接的形式，采樣過(guò)程中抽取過(guò)濾膜十分不方便，需要將整個(gè)螺紋機(jī)構(gòu)拆下來(lái)，法蘭也要拆下。這樣不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且多次拆卸會(huì)降低部件壽命?？梢?jiàn)，原來(lái)的結(jié)構(gòu)十分不合理。因此，綜合考慮功率器的整體結(jié)構(gòu)，在保證原有工作機(jī)理的情況下對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。

圖1　改造前結(jié)構(gòu)

1　改裝前的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由于過(guò)濾的需要，以前的整體機(jī)構(gòu)非常不便利。各管道之間的連接要么螺紋連接要么法蘭連接。當(dāng)更換過(guò)濾片時(shí)只能整體拆卸下來(lái)，更換好過(guò)濾片后再組裝，不僅更換不便利，而且頻繁地拆卸螺紋機(jī)構(gòu)會(huì)使使用壽命下降。由于過(guò)濾器裝置的成本較高，更換價(jià)格昂貴，所以本著節(jié)省成本、提高效率的原則，本文將優(yōu)化現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，改造整體結(jié)構(gòu)。改裝前的主要結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

從圖1中可以看到，整個(gè)連接是靠螺紋壓緊密封的。紅色為過(guò)濾片的托兒，綠色為膠圈壓緊過(guò)濾片。但是，壓緊后如果想更換過(guò)濾片，就要將整個(gè)系統(tǒng)拆離開(kāi)，取出過(guò)濾片，更換后再擰上壓緊。這樣對(duì)各個(gè)零件都造成了一定的磨損，更重要的是拆卸浪費(fèi)時(shí)間，不方便更換。此外，零件兩端螺口與法蘭連接，法蘭與對(duì)接的法蘭不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以拆卸時(shí)還需要把法蘭上的6條螺絲拆除才能轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)濾器一端。因此，拆卸十分麻煩，換一個(gè)濾片需要消耗好幾個(gè)小時(shí)。

2　基于原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造的思路

對(duì)于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，考慮在不拆卸法蘭的情況下，上端與下端的管連接不動(dòng)，中間加入些結(jié)構(gòu)，使更換更加便捷。本文考慮采用熱水器燃?xì)膺B接管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖2、圖3所示。

圖2　管件結(jié)構(gòu)

圖3　管件結(jié)構(gòu)

采用這種結(jié)構(gòu)可以避免上下兩個(gè)零件在拆卸時(shí)必須要旋轉(zhuǎn)的問(wèn)題。只要中間的管箍旋轉(zhuǎn)上下兩個(gè)結(jié)構(gòu)就會(huì)分開(kāi)，擰上就會(huì)將中間的皮墊旋緊，避免漏氣。

然后，考慮中間的過(guò)濾片怎樣取出的問(wèn)題。要想不動(dòng)上下兩個(gè)零件，只能將過(guò)濾片做一個(gè)套，像抽屜一樣可以抽拉，即換片時(shí)抽出，使用時(shí)插入旋緊。因此，這就需要在原來(lái)零件的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，重新加工設(shè)計(jì)制造。

3　對(duì)原有零件進(jìn)行設(shè)計(jì)改造

基于上述思路對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)加工?？紤]到現(xiàn)有加工條件，一臺(tái)數(shù)控銑床，一臺(tái)數(shù)控車(chē)床，“抽屜”只能做成分體式結(jié)構(gòu)，否則會(huì)加大加工難度，不能完成加工改造。首先，上端零件改進(jìn)較多，壓緊濾片的平臺(tái)應(yīng)該保留，還要在上端銑出放“抽屜”的槽，以保證做好的“抽屜”能夠順利放到管件中。同時(shí)，在底端打孔、攻絲M4螺絲孔5個(gè)，以保證與下邊的“抽屜”托環(huán)穩(wěn)固連接。加做的“抽屜”托環(huán)，需要外部車(chē)削M105X1.5的外螺紋以連接圖2所示的下端結(jié)構(gòu)。在端面上打M4的過(guò)螺絲孔5個(gè)，與上端位置一致，以安裝到一起組成圖4所示結(jié)構(gòu)。按照上端零件制造“抽屜”零件，并加工到尺寸，能夠順利安裝到空缺處。其中，技術(shù)要求不是很高，只要“抽屜”中的圓心與上端組合件配合到一起的同軸度在正負(fù)0.2mm即可?！俺閷稀绷慵鐖D5所示。根據(jù)圖2所示連接機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)下端連接。首先，需要加做連接環(huán)零件（見(jiàn)圖6），外部滾花處理，用于加大摩擦力壓緊零件；內(nèi)部做M105X1.5的內(nèi)螺紋，以與上部連接上，但在底部需要有一定厚度的環(huán)托，配合下端零件，以拉緊下端零件向上頂緊尼龍的過(guò)濾片，來(lái)保證整個(gè)通道不漏氣。下端零件機(jī)構(gòu)基本沒(méi)有變化，只是頂尼龍過(guò)濾片的臺(tái)兒加長(zhǎng)了，要通過(guò)托環(huán)頂?shù)竭^(guò)濾片上。這時(shí)，基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)就完成了，然后進(jìn)行加工制造。

圖4　上端與托環(huán)組裝結(jié)構(gòu)

圖5　“抽屜”零件

圖6　連接環(huán)零件

4　改造后零件的加工

上端零件的加工需要將“抽屜”的外形加工出來(lái)。這里采用立式加工中心加工，按照設(shè)計(jì)要求加工出外形，保證精度。用機(jī)床M4的螺絲孔保證螺絲孔的位置度，以保證順利安裝。由于要保證外螺紋的加工，同時(shí)考慮機(jī)床加工極限問(wèn)題以及效率問(wèn)題，托環(huán)的加工不采用做芯軸的方法，而是直接將棒料夾到數(shù)控車(chē)的卡盤(pán)上，車(chē)削外圓以及外螺紋到尺寸。因?yàn)閮?nèi)圓要求不高，而且本著省料的原則，夾到立式加工中心上用直徑6mm銑刀銑削內(nèi)圓，這樣中間的料還能夠使用。然后，加工M4螺絲的過(guò)孔，位置度要保證，以和上端零件安裝到一起。最后，車(chē)斷所要的零件，銳邊倒鈍做后處理。連接環(huán)的加工主要考慮零件比較薄不能變形，否則就不能順利擰到上端零件上，導(dǎo)致配合失敗。由于滾花受力相對(duì)較大，容易讓零件變形，所以還是選擇能夠加持的長(zhǎng)一點(diǎn)的料。先在車(chē)床中將毛坯料上進(jìn)行滾花，然后將連接環(huán)的內(nèi)孔料全部掏掉，加工到車(chē)削螺紋的尺寸，加工內(nèi)螺紋，再加工內(nèi)型到尺寸，將零件切斷獲取成品零件，最后零件做倒角處理。當(dāng)然，由于外螺紋的件已經(jīng)做好，內(nèi)螺紋配做就可以，即只要擰得進(jìn)去就可以。此外，為了避免掏掉料后薄壁零件發(fā)生不規(guī)則變形，最后采用了加長(zhǎng)加持部分的方法制造零件。加工“抽屜”相對(duì)簡(jiǎn)單，尺寸與上端零件一致就好。毛坯采用加工托環(huán)的余料加工，用立式加工中心夾住托環(huán)的余料部分，在反面加工出“抽屜”零件，解決了裝夾問(wèn)題，不用考慮變形，大大節(jié)省了多次裝夾的時(shí)間。同時(shí)，利用了余料，不會(huì)造成浪費(fèi)。將中間部分銑出形狀后，用車(chē)床切斷，還可以獲得一塊階梯軸的余料，提高效率的同時(shí)降低了成本。此外，下端零件的加工在數(shù)控車(chē)床上完成，加工外形和內(nèi)輪廓相對(duì)比較簡(jiǎn)單，從加工工藝上和加工難度上都比較容易實(shí)現(xiàn)。

5　改造后組裝

零件加工完成后開(kāi)始組裝。由于零件尺寸精度要求不是很高，加工精度都能保證，組裝比較順利。但是，設(shè)計(jì)中由于托環(huán)的截面厚度有點(diǎn)小，導(dǎo)致5個(gè)螺絲的沉頭太小，螺絲不能完全下沉到工件表面以下，最后只能將螺絲冒磨小，安裝到沉頭孔中。安裝后效果還算不錯(cuò)，不會(huì)影響拆卸和使用要求。安裝后連接環(huán)能夠順利將下端管件拉緊，使下端管件頂緊尼龍過(guò)濾片，尼龍片頂緊后會(huì)和上端管件配合壓緊，以保證整個(gè)管路不發(fā)生漏氣現(xiàn)象。上端管件的組合結(jié)構(gòu)中要保證開(kāi)口的厚度大于“抽屜”的厚度，方便尼龍過(guò)濾片隨時(shí)抽出換片。最后，在“抽屜”上做一個(gè)把手，以方便抽拉。組裝后的結(jié)構(gòu)和成品如圖7、圖8所示。

6　總結(jié)

圖7　裝配圖

圖8　成品圖

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有零件的改裝制造，大大提高了該機(jī)構(gòu)日常的工作效率，且節(jié)省了大量時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。改裝制造中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)：首先，一定要根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備考慮加工的可實(shí)施性；其次，考慮節(jié)省材料的同時(shí)，一定要考慮到零件的變形和實(shí)際情況，不能將就，否則會(huì)造成更大的損失；最后，設(shè)計(jì)時(shí)要找到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件作為參考，判斷是否能夠正常使用，否則后期安裝不上，再去修整零件就十分麻煩，因此設(shè)計(jì)時(shí)一定要仔細(xì)，注意每一個(gè)細(xì)節(jié)。

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Fast Filter Replacement Pipe Connection Design

ZOU Bin
(Tianjin Labor School of Economics, Tianjin 300380)

And e nterprise cooperation projects f or air filtration device of a pipe connecting structure of filter replacement is not convenient, the structure of the original when replacing the filter need to the entire device is disassembled to replace, in order to save time, improve efficiency, we study the whole structure to optimize the transformation. In t aking into account on the basis of exi sting equi pment manufacturing capacity, we on the whole s tructure of re des ign, processing and as sembling. Finally, an optim ization for a drawer type quick change device, by using contrast before and after the transformation, optimization of the device to ensure the completion of the original purpose of the foundation, greatly reducing the auxiliary tim e, improve work efficiency.

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