一种高密度二氧化碳成型设备的制作方法

本发明涉及固态二氧化碳制造技术领域，具体而言，涉及一种高密度二氧化碳成型设备。

背景技术：

目前，固体二氧化碳的制备通常是利用节流膨胀装置使液态二氧化碳在型腔内发生物理变化形成雪花状，之后通过挤压机构在挤压型腔内挤压形成高密度的固态二氧化碳，最后将该固态二氧化碳推出挤压型腔。

二氧化碳的制备一种是通过颗粒制冰机，在颗粒模具的作用下压榨成型，成为条状的固态二氧化碳。这种方法由于大部分颗粒状的固态二氧化碳与空气接触面积大，热交换快，导致了传统的制造流程损耗率较大，效率低，转化率低，并且压制出来的块状固态二氧化碳大小普遍较小，成型机的推料装置送料不均匀，所以每块固态二氧化碳块质量不一，密度不一，需要后期增加分拣部分。另一种是直接利用液压系统将雪花状的固态二氧化碳压缩成块状固态二氧化碳，该方法由于技术本身限制，制造出来的二氧化碳密度普遍较低，而且容易出现缺角，易碎，易粘结。由于表观密度低，内部空隙较多，相比于高密度的固态二氧化碳有较大挥发量，不易保存。

在固态二氧化碳制备过程中，制冰、压冰和脱模步骤通常在不同的设备上进行，且每个工序都需要处理一段时间，前一个工序完成后才能进入下一个工序，制冰效率低，尤其是批量化生产过程中，往往需要成批的设备进行制备，不仅效率低，而且耗费较大的人力物力成本。

技术实现要素：

本发明提供了一种高密度二氧化碳成型设备，旨在改善现有的制冰效率低，成本高的问题。

本发明是这样实现的：

一种高密度二氧化碳成型设备，包括架体以及设置于所述架体内的进液单元、压制单元和脱模单元和转盘，其中：

所述架体，包括上架和下架，所述上架内设有支撑板；

转盘，可水平转动地安装在所述支撑板上，设有多个呈圆周状分布的型腔，所述型腔具有上下贯通的腔室，沿所述转盘的周向设有进液工位、压制工位和脱模工位，所述转盘转动后，所述腔室均能与进液工位、压制工位和脱模工位依次正对配合；

所述进液单元，包括依次连通的换热器和进液电磁阀，所述进液电磁阀内设有膨胀节流口，所述膨胀节流口的出口设置于所述进液工位，以在所述型腔内充入雪花状二氧化碳；

所述压制单元，设置于压制工位，包括压块和驱动所述推杆进入所述型腔以压制雪花状二氧化碳的第一动力装置；

所述脱模单元，设置于脱模工位，包括第二动力装置和第三动力装置，所述第二动力装置设置于所述型腔的腔室底部，可沿竖直方向往复运动使块状二氧化碳从腔室内顶出，所述第三动力装置设于腔室顶部，用于将顶出后的块状二氧化碳推离所述转盘。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述转盘包括上支撑板、下支撑板以及设置于所述上支撑板和下支撑板之间的多个挤压型腔，所述上支撑板和所述下支撑板上均开设有至少三个物料口，所述上支撑板和所述下支撑板的物料口相对设置于所述挤压型腔的腔口。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述挤压型腔包括中空的腔体、气流帽和围设于所述腔体的外腔，所述腔体包括若干块腔板，多个所述腔板相互榫接形成所述腔体，每个所述腔板均开设有蜂窝状通孔，所述气流帽盖设于所述通孔，所述腔板外壁开设有凹槽，所述凹槽与所述通孔的位置相适，所述外腔与所述凹槽之间形成排气腔。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一动力装置包括液压油缸和压块连接杆，所述液压油缸驱动所述压块连接杆在竖直方向上往复运动，带动所述压块在所述型腔的腔室内来回运动以对雪花状二氧化碳进行挤压。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述转盘上设有检测装置，用于检测所述压块的位置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述换热器设置于所述支撑板中部，包括换热桶和设置于所述换热桶内的缠绕式换热管，其中：

所述换热桶底部与所述排气腔相连通，顶部连接有用于将气体排出至外界大气的排气管道；

所述缠绕式换热管入口连接进液管道，出口连接至所述进液电磁阀。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述进液单元包括至少两个所述进液电磁阀，两个所述进液电磁阀与所述型腔的腔室相连通，形成进液工位。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，还包括固设于所述支撑板上的传送带，所述传送带的传送平面与所述转盘的顶面持平，用于传送脱模后的块状二氧化碳。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，还包括限位支撑板和导向件，所述限位支撑板设置于所述脱模工位，包括顶板和固定于所述顶板并向下延伸的多个限位杆，所述第三动力装置固定于所述顶板所述导向件与所述限位杆固定连接，用以限制块状二氧化碳进入传送带。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述进液工位、压制工位和脱模工位均设置有至少两个，相同的两个工位呈对称设置于所述转盘。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过上述设计得到的高密度二氧化碳成型设备，通过在所述转盘上设置进液工位、压制工位和脱模工位，经制冰过程中的制冰、压冰和脱模步骤分别在不同的工位上同时进行，并流程化操作，降低了设备投入成本，提高了工作效率；

(2)本发明的转盘上设有多个呈圆周状分布的型腔，所述型腔具有上下贯通的腔室，设备运行稳定，制备过程中冲击振动小，采用这种可替换式凹模设计，可设计不同的型腔满足市场对不同二氧化碳形状的需求；

(3)本发明进液单元设有换热器，利用换热器内的液体二氧化碳与换热器外的低温气体的热量交换，使进液温度降低，提高了雪花状二氧化碳的转化率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例中高密度二氧化碳成型设备的结构示意图；

图2是图1中a处的局部放大示意图；

图3是本发明实施例高密度二氧化碳成型设备中多工位配合的结构示意图；

图4是图3的纵向剖切示意图；

图5是图3中b处的局部放大示意图；

图6是本发明实施例中缠绕式换热管的结构示意图；

图7是本发明实施例高密度二氧化碳成型设备中转盘的结构示意图；

图8是本发明实施例高密度二氧化碳成型设备中挤压型腔的结构示意图；

图9是图8的纵向剖切示意图；

图10是本发明实施例高密度二氧化碳成型设备中挤压型腔腔体的结构示意图。

图标：1-架体；11-上架；12-下架；13-支撑板；2-转盘；21-腔室；22-进液工位；23-压制工位；24-脱模工位；25-上支撑板；26-下支撑板；27-挤压型腔；271-腔体；271a-腔板；271b-通孔；271c-凹槽；271d-排气腔；272-气流帽；273-外腔；28-检测装置；3-进液单元；31-换热器；311-换热桶；312-缠绕式换热管；313-排气管道；32-进液电磁阀；4-压制单元；41-压块；42-第一动力装置；421-液压油缸；422-压块连接杆；5-脱模单元；51-第二动力装置；52-第三动力装置；53-限位支撑板；531-顶板；532-限位杆；54-导向件；6-传送带。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，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“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的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设备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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

参照图1所示，本发明提供了一种高密度二氧化碳成型设备，包括架体1以及设置于所述架体1内的转盘2、进液单元3、压制单元4和脱模单元5。各个单元相互独立又分工合作，完成高密度固态二氧化碳的制备。

可选的，参考图1、3所示，所述进液工位22、压制工位23和脱模工位24均设置有至少两个，相同的两个工位呈对称设置于所述转盘2。本发明通过转盘式多工位的设计将所述进液单元3、压制单元4和脱模单元5沿周向布置，使制冰、压冰和脱模三步流程化，可以一次进行多个块状固态二氧化碳的制备，极大地提高了设备的生产率。

所述架体1包括上架11和下架12，所述上架11内设有支撑板13。所述支撑板13用于固定所述进液单元3、压制单元4和脱模单元5，并设置有多个与所述转盘2相配合的开口。

转盘2可水平转动地安装在所述支撑板13上，设有多个呈圆周状分布的型腔，所述型腔具有上下贯通的腔室21，沿所述转盘2的周向设有进液工位22、压制工位23和脱模工位24，所述转盘2转动后，所述腔室21均能与进液工位22、压制工位23和脱模工位24依次正对配合。可选的，所述转盘2固定于所述上架11的旋转轴承，所述旋转轴承通过传动链轮传动连接伺服电机，所述伺服电机驱动所述转盘2沿周向旋转。

可选的，参考图7所示，所述转盘2包括上支撑板25、下支撑板26以及设置于所述上支撑板25和下支撑板26之间的多个挤压型腔27。所述上支撑板25和所述下支撑板26上均开设有至少三个物料口，所述上支撑板25和所述下支撑板26的物料口相对设置于所述挤压型腔27的腔口。多个所述挤压型腔27固定于所述型腔的腔室21，并可随所述转盘2沿周向转动，依次经过所述进液工位22、压制工位23和脱模工位24后执行相应的操作。

可选的，参考图8-10所示，所述挤压型腔27包括中空的腔体271、气流帽272和围设于所述腔体271的外腔273。所述腔体271包括若干块腔板271a，多个所述腔板271a相互榫接形成所述腔体271，每个所述腔板271a均开设有蜂窝状通孔271b，所述气流帽272盖设于所述通孔271b，可阻止固态二氧化碳的泄露，在挤压过程中产生的气体可以方便的从通孔271b处排出。所述腔板271a外壁开设有凹槽271c，所述凹槽271c与所述通孔271b的位置相适，所述外腔273与所述凹槽271c之间形成排气腔271d。可选的，所述下支撑板上对应所述排气腔271d的位置开有通气槽或通气孔，所述通气槽或通气孔与所述换热桶311的底部相连通采用这样的结构，可以保证在所述腔体271内排出的气体能够顺利从所述外腔273排出，进入所述换热器31。

可选的，参考图9所示，所述气流帽272为一字槽烧结铜。所述一字槽烧结铜安装方便，可以保证只允许气体通过，可进一步提高其排气能力。可选的，所述一字槽烧结铜为60目，所述烧结铜滤芯有大量细小的孔隙，可将压缩过程中的高压气流滤成小气流，同时可以起到降音降噪的作用。

可选的，参考图3所示，所述转盘2上设有检测装置28，用于检测所述压块41的位置。可选的，可用于检测所述压块41是否处于所述型腔腔室21的正上方，若未检测到，可启动所述转盘2调整所述型腔的位置。可选的，通过伺服电机进行辅助定位。检测装置28例如可以选用激光探测器、红外感应器等，用于保证所述挤压型腔27与所述转盘2上的各工位对位配合。

所述进液单元3包括依次连通的换热器31和进液电磁阀32，所述进液电磁阀32内设有膨胀节流口，所述膨胀节流口的出口设置于所述进液工位22，以在所述型腔内充入雪花状二氧化碳。液态二氧化碳在所述节流口对自身做工，其中，吸热的部分转化为气态二氧化碳，放热的部分转化为干冰进入所述挤压型腔27。

可选的，参考图4、6所示，所述换热器31设置于所述支撑板13中部，包括换热桶311和设置于所述换热桶311内的缠绕式换热管312，其中：

所述换热桶311底部与型腔的排气腔271d相连通，换热桶311的顶部连接有用于将气体排出至外界大气的排气管道313。具体的，本发明采用压制模块产生的尾气对液态co2进行再降温，节流和压缩过程中产生的低温二氧化碳气体经所述排气腔271d流入所述换热桶311，与换热器31内的液体二氧化碳进行热量交换，使进液温度降低，进一步提高了雪花状二氧化碳的转化率。

所述缠绕式换热管312入口连接进液管道，出口连接至所述进液电磁阀32。缠绕式换热管312高效紧凑，不但可以利用余热，在节能环保方面也具有很重要的作用。具体的，液态二氧化碳流经进液管道进入所述换热器31，在所述换热器31充分流动，以达到对液态二氧化碳充分降温的效果，所述换热器31的管道末端连接所述进液电磁阀32。

可选的，参考图2、3所示，所述进液单元3包括至少两个所述进液电磁阀32，两个所述进液电磁阀32与所述型腔的腔室21相连通，形成进液工位22，所述液态二氧化碳经分液后流入至少两个所述进液电磁阀32，提高了工作效率和转化率。

所述压制单元4设置于压制工位23，包括压块41和驱动所述压块41进入所述型腔以压制雪花状二氧化碳的第一动力装置42。可选的，参考图4所示，所述第一动力装置42包括液压油缸421和压块连接杆422，所述液压油缸421驱动所述压块连接杆422在竖直方向上往复运动，带动所述压块41在所述型腔的腔室21内来回运动以对雪花状二氧化碳进行挤压。所述液压油缸421能够承受较大的工作压力，耐冲击，运动更加平稳。

所述脱模单元5设置于脱模工位24，包括第二动力装置51和第三动力装置52，所述第二动力装置51设置于所述型腔的腔室21底部，可沿竖直方向往复运动使块状二氧化碳从腔室21内顶出，所述第三动力装置52设于腔室21顶部，用于将顶出后的块状二氧化碳推离所述转盘2。进一步的，当所述挤压型腔27运动至所述脱模工位24时，所述第二动力装置51向上运动，推出所述挤压型腔27内的块状二氧化碳，所述第三动力装置52沿径向运动，将挤压型腔27腔口处的块状二氧化碳推离所述转盘2。可选的，所述第二动力装置51和第三动力装置52为气缸。

可选的，参考图1、5所示，还包括固设于所述支撑板13上的传送带6，所述传送带6的传送平面与所述转盘2的顶面持平，用于传送脱模后的块状二氧化碳。

可选的，参考图5所示，还包括限位支撑板53和导向件54，所述限位支撑板53设置于所述脱模工位24，包括顶板531和固定于所述顶板531并向下延伸的多个限位杆532。从而在所述限位支撑板53的限位于腔口，与第三动力装置52相配合，避免了当所述块状二氧化碳经所述第二动力装置51顶出后随意滑动。所述第三动力装置52固定于所述顶板531，所述导向件54与所述限位杆532固定连接，用以限制块状二氧化碳进入所述传送带6。

本发明的高密度二氧化碳成型设备的工作过程如下：

先向进液管道内加入液态二氧化碳，液态二氧化碳在换热器31内充分换热后经换热器31顶部出口分流进入进液工位22的进液电磁阀32，在所述进液电磁阀32内节流口节流膨胀，其中液态二氧化碳对自身做工使吸热的部分转化为气态二氧化碳，放热部分转化为雪花状二氧化碳，气态二氧化碳经所述通孔271b、气流帽272和排气腔271d后流入换热器31，与换热管道内的液态二氧化碳进一步换热，使其温度进一步降低。挤压型腔27内的雪花状二氧化碳经转盘2带到压制工位23，第一动力装置42带动压块41压制挤压型腔27内的雪花状二氧化碳，压制完成后压块41回位，挤压型腔27内的块状二氧化碳经转盘2带入脱模工位24。所述第二动力装置51向上运动，推出所述挤压型腔27内的块状二氧化碳，所述第三动力装置52沿径向运动，将挤压型腔27腔口处的块状二氧化碳推离所述转盘2进入所述传送带6，如此完成一次块状二氧化碳的制备。且在该过程中，进液单元、压制单元和脱模单元同时工作，在不同的型腔内同时进行进液、压制和脱模工序，极大提高了块状二氧化碳的制备效率。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。