基本信息
- 項目名稱：
- 四工位半自動廢棄CRT分解切割設備
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 廢棄CRT分解切割設備采用PLC控制電路，實現對氣缸運動、加熱絲張緊、加熱及四工位回轉平臺90度順、逆時針轉動的自動控制。四工位采用切割工位和裝卸工位分兩組的動態(tài)循環(huán)式設計，使切割周期降低到與人工裝卸周期相匹配的最低程度，實現了切割節(jié)拍的量小化。整個設備有操作方便、節(jié)能、高效、分離效果好、處理成本低等一系列優(yōu)點。
- 詳細介紹：
- 四工位半自動廢棄CRT熱爆切割設備由四工位回轉工作臺、切割執(zhí)行機構、切割電源、機體機罩、控制裝置和除塵器六個基本部分構成。 設備整體通過機座支撐一個圓形回轉工作臺，工作臺分成4個工位。其中兩個為裝卸工位，成對稱布置，用于裝填CRT、吸取熒光粉、卸下分割后的CRT部件。另兩個工位為加熱切割工位，利用加熱過程產生的熱應力使CRT的屏和錐體分離，切割工位置于封閉機罩中。對稱布置的兩個裝卸工位同時由兩名作業(yè)人員手工操作。加熱切割工位由設備自動操作，不需要人工干預。 作業(yè)時，首先在裝卸工位裝上待切割的CRT，四個機頭所在的回轉工作臺會逆時針旋轉90度。這樣裝卸工位機頭便轉到切割工位機所在的位置，切割工位機頭便會轉到裝卸工位等待CRT的裝卸。之后位于切割工位的兩機頭開始進行加熱切割，在切割工位處于工作期間，兩個裝卸工位的操作者將已切割完畢的CRT卸下并裝入新的待切割CRT。經過一段時間的切割之后切割兩工位的CRT完成切割，四機頭所在的托盤會順時針旋轉90度，回轉工作臺上的工位在裝卸工位和加熱切割工位輪流交換。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的：CRT是電視機和電腦顯示器的核心部件，每臺電視機或電腦顯示器上都有CRT。研究表明，我國電視機及電腦逐漸進入報廢的高峰期，從2003年起我國每年約有1000萬臺以上CRT亟待環(huán)保處理。由于CRT玻殼管錐中含有約17%的有毒重金屬——鉛，所以必須對廢棄CRT進行環(huán)保處理和資源化利用。在對CRT處理時需要一種將CRT中含鉛部分和不含鉛部分分離的設備，該設計作品旨在解決這一問題。 基本思路：本作品設計了一種利用加熱絲熱爆的方法分離切割CRT的設備。其方法是將加熱絲繞在CRT屏錐結合處的適當位置，利用電熱絲加熱過程、或加熱后驟冷過程中產生的熱應力使屏錐玻璃爆裂分離。 技術關鍵：加熱絲熱爆法需要解決加熱絲材料柔軟性、切割過程中的加熱絲溫度、加熱時間、加熱絲的支撐以及加熱絲張緊力的控制等關鍵問題。 創(chuàng)新點：首先，四工位半自動廢棄CRT分解切割設備的主要創(chuàng)新之處是很好的解決了上述關鍵技術問題。其次，設備整體采用四工位結構，兩工位為裝卸工位，另兩工位為切割工位。該設備實現了切割節(jié)拍與人工裝卸節(jié)拍的平衡，切割效率得到成倍提高。最后，在設計階段為了實現設備能耗的量小化，對影響設備能耗的多因素進行了田口參數優(yōu)化設計。 主要技術指標： ①分離切割效果好； ②生產效率：每兩分鐘一臺； ③安全環(huán)保：解決防爆、除塵問題； ④電能消耗：切割單臺CRT的平均電耗在0.03千瓦時以內。
科學性、先進性
- 到目前為止，國內外處理廢棄CRT主要有破碎分選法和切割法。破碎分選法，破碎過程簡單，但分選設備技術復雜程度過高，造價高，效率低。切割法通常有機械切割、激光切割與應力熱爆法三類。機械切割效率太低，實用價值不大。激光切割分離效果好，投射光反射問題不易解決，需要用到大功率激光器，設備成本過高。加熱絲熱爆法本質屬于應力熱爆法。 本作品所采用的加熱絲熱爆法屬于應力熱爆法的一種，但與其他應力熱爆法相比，在設備產業(yè)化可行性、技術先進性和可靠性方面有較為突出的實質性進步，主要表現在： ①采用了四工位分兩組的切割工位和裝卸工位動態(tài)循環(huán)式設計，改變了傳統(tǒng)設備直線式布置的不足； ②加熱絲采用多股細絲纏繞而成的復合加熱絲，很好地解決了單根加熱絲柔性低的問題； ③采用動態(tài)張緊輪對加熱絲進行固定，解決了加熱絲加熱過程中由于受熱膨脹變長，導致其與CRT表面接觸緊密程度降低而造成的熱切割效率低的問題； ④引入田口參數設計方法確定了設備運行的最佳參數，使設備運行的能量消耗大大降低。（參考文獻見附件一。）
獲獎情況及鑒定結果
作品所處階段
- 現已開發(fā)成為專門設備，已應用于國家廢家電處理示范線上。
技術轉讓方式
- 合作生產。
作品可展示的形式
- 設備體積和重量較大，而且已安裝于生產線，有實物照片及錄像提供展示。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明：該設備使用時，處于對稱位置的操作者在裝卸工位裝填CRT，之后回轉平臺順時針旋轉90度，新裝填的CRT轉入切割工位并處于切割過程。此時，操作者先卸下轉入裝卸工位的已切割CRT，之后裝填新的CRT。在前一次裝填的CRT完成切割后，回轉平臺逆時針旋轉90度。此時，剛裝填的CRT進入切割工位，已切割的CRT轉入裝卸工位等待操作者裝卸。在連續(xù)作業(yè)時，操作者將重復上面的操作過程。 技術特點和優(yōu)勢：采用熱爆法切割CRT，其切割處理速度快，生產效率高。率先采用了四工位分兩組的對稱分布裝卸工位和切割工位的動態(tài)循環(huán)設計。這種設計實現了設備切割節(jié)拍和人工裝卸節(jié)拍的平衡。 適應范圍和推廣前景：該設備能夠切割14-25英寸的CRT。研究表明，從2003年起，每年我國將有1000萬臺廢棄CRT亟待環(huán)保處理。這將會給CRT處理設備帶來巨大的市場需求，該設備的投入使用將產生巨大的經濟效益和社會效益，具有很好的推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 國外對廢棄CRT切割方法的研究較早，現已形成物理切割和化學切割兩類主要的切割方法，相應地也開發(fā)了多種切割設備，如金剛刀頭切割設備，激光切割設備等。國內也有一些單位進行了研究并取得了一些成果?？傮w來看，切割方法大體可分為化學溶蝕法、機械切割法、應力爆裂法和激光切割法。 化學溶蝕法在早期用于CRT的修復，但效率較低，對環(huán)境有化學污染，難以滿足對廢棄CRT處理的需要。 機械切割法，分金剛石切割和普通機械力破碎后分選兩種。金剛石切割對刀頭的消耗極大，造成切割設備的造價很高，最終增加了處理CRT的成本。普通機械力破碎后分選法的主要缺陷是分選效率低，且分選設備造價高昂。 激光切割技術較為先進，但要求與之配套的輔助機構有較高的自動化水平，由此造成設備的開發(fā)、制造及維護成本較高。 加熱絲切割屬于應力爆裂，這種方法利用CRT的結構特征及玻璃不均勻受熱產生熱應力的特性實現屏、錐玻璃的分離。分離后的錐屏的物理表面特性完好，含鉛玻璃和不含鉛玻璃分離徹底，熒光粉易于回收。除此之外，它的切割效率也比較高，制造成本及維護費用很低，處理效率較高，工藝本身無污染。(參考文獻見附件一)
