CN105413586A - 一种环模制粒机及其工作方法与应用 - Google Patents

Abstract

一种环模制粒机，包括机架、在所述机架上设置的进料部、模辊系统、驱动所述模辊系统的电机、出料口和在所述模辊系统外设置的制粒室，所述模辊系统包括具有内齿的环模、在所述环模内设置的具有外齿的压辊，本发明采用环模以一定的转速在制粒机空心轴顺时针旋转，压辊借助环模、压辊、物料之间的摩擦力开始顺时针旋转，物料被挤压、压紧；而且本发明对环模的出料孔进行了实质性的改进，使其适合各种物料的碾压，大大提高了出粒效率，减少物料的堵塞等停机因素。

Description

一种环模制粒机及其工作方法与应用

技术领域

本发明涉及一种环模制粒机及其工作方法与应用，属于颗粒成型加工设备的技术领域。

背景技术

目前市场上大多数的环模制粒机的工作原理是经过喂料器处理后的木屑、秸秆等物料由导料机构送入制粒室机构内环模与压辊之间的工作区，环模以一定的转速顺时针旋转，压辊借助工作区内环模、压辊、物料之间的摩擦力开始顺时针旋转，物料被挤压、压紧，并在模孔保压一段时间后从模孔挤出，经切刀切断，形成所需颗粒。

如中国专利CN200945426公布了一种木材加工机械。该机械包括沿传动轴轴向对称的至少两个可转动碾压辊，碾压辊运动圈的外周向上有一个环模，环模的一端固定在机架上，环模径向上分布着内大外小的锥形孔，环模的外周有周向转动的切粒刀，切粒刀的外周有环模罩，环模罩的上部接有进料口，下面接有出料口。该加工机械环模的径向上设置内大外小的锥形孔，该结构锥形孔虽然能够使出料密度增加，但是容易增加环模的径向压力，从而造成机械磨损变形。

中国专利CN102784590一种环模制粒机，特别涉及一种主要用于生物质制粒的环模制粒机。本发明包括有制粒机主机(1)、环模(4)、传动轮(6)、主轴(8)、主机空轴(9)、压辊总成(10)、主轴压板(13)、切刀(28)、门盖(16)、齿轴(26)、强制喂料器(17)、进料口(21)和出料口(22)，还包括有分隔板(14)和门盖压板(15)，分隔板(14)连接在主轴(8)一端的主轴压板(13)上，门盖压板(15)设置在门盖(16)内侧，门盖压板(15)与分隔板(14)活动连接在一起。本发明并未记载环模和压辊的具体结构及关联结构。

中国专利CN102248696公开了一种生物质颗粒成型模组，包括环模和压辊，其中：所述环模上设有颗粒成型孔；所述环模的压合面上设有环模啮合齿，所述压辊的压合面上设有与所述环模啮合齿相互啮合的压辊啮合齿，所述颗粒成型孔位于相邻的两个所述环模啮合齿之间。本发明提供的生物质颗粒成型模组中，环模啮合齿和压辊啮合齿之间的啮合配合避免了在物料挤压过程中环模与压辊之间的打滑现象。虽然该发明采用齿轮啮合形式挤压物料，但是其针对物料的特性具有较高要求。如对纤维较多、易结拱堵料类的物料，该发明的组合结构更不利于物料成粒，还会造成堵塞积压，从而增加工件之间的工作压力，对工件造成不可逆的损坏，从而增加维护成本。

综上，现阶段市场上的环模制粒机在工作时，仍然存在环模、压辊的磨损快以及使用寿命短等问题，而且由于木屑、秸秆等物料颗粒较大，环模、压辊的磨损更为严重。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种环模制粒机。

本发明还提供上述环模制粒机的工作方法。

本发明还提供上述环模制粒机的应用方法。

本发明的技术方案如下：

一种环模制粒机，包括机架、在所述机架上设置的进料部、模辊系统、驱动所述模辊系统的电机、出料口和在所述模辊系统外设置的制粒室，所述进料部与所述模辊系统相连，所述制粒室和出料口相连；其特征在于，所述模辊系统包括具有内齿的环模、在所述环模内设置的具有外齿的压辊，所述内齿与外齿相配合；所述内齿是沿环模内侧壁的轴向设置的，在相邻内齿之间齿槽中沿径向设置有多个出料孔；所述出料孔包括沿径向由内而外、且与齿槽相连的压制通道和扩径孔，所述压制通道的内径沿径向由内而外依次变大，所述扩径孔的内径沿径向由内而外依次变大，在制粒室内且与所述环模外壁相切设置有切刀。

根据本发明优选的，所述电机的驱动端通过联轴器与齿轮轴相连，所述齿轮轴与大齿轮啮合，所述大齿轮套接在空心轴的外径上，所述空心轴通过轴承套装在主轴外径上；所述空心轴的一端与所述环模连接，所述压辊包括压辊壳、压辊油箱、偏心轴和压辊密封座，在压辊壳上设置有外齿，所述偏心轴的一端与所述主轴相连，所述偏心轴的另一端通过主轴压板和调隙臂相连。

根据本发明优选的，所述进料部包括沿进料方向的绞龙、强制喂料器和与所述模辊系统相连的进料部的进料口。

根据本发明优选的，在所述主轴上设置有小刮刀。

根据本发明优选的，所述压辊的数量至少为2个，其中至少一个设置在环模端面的三点方向与所述环模啮合，至少一个设置在环模端面的九点方向与所述环模啮合；或，其中至少一个设置在环模端面的六点方向与所述环模啮合，至少一个设置在环模端面的十二点方向与所述环模啮合。

根据本发明优选的，所述压辊的数量为2个：其中一个设置在环模端面的三点方向与所述环模啮合，另一个设置在环模端面的九点方向与所述环模啮合；或，其中一个设置在环模端面的六点方向与所述环模啮合，另一个设置在环模端面的十二点方向与所述环模啮合。

根据本发明优选的，所述压制通道和扩径孔的轴向长度比为：1:8-1:5。本发明所述压制通道和扩径孔的轴向长度比根据材料的不同而不同，常用的长径比有1:5，1:5.5，1:6，1:7，1:8。

根据本发明优选的，所述压制通道的轴向长度为其内径的5-10倍；所述扩径孔的轴向长度为其内径的2-5倍。

根据本发明优选的，所述环模的内径范围为Φ200mm-Φ1000mm；所述扩径孔的锥孔角度范围为5°-160°，所述压制通道的直径为Φ2mm-Φ100mm；所述内齿深度为1～8mm，内齿宽度为压制通道直径的100％～200％；所述单个齿槽中相邻所述出料孔间距大于0.5倍的压制通道直径。

根据本发明优选的，所述压辊的外径范围为Φ50mm-Φ500mm。

根据本发明优选的，所述环模和压辊均选用20CrMnTi铬合金钢。淬火热处理后，20CrMnTi铬合金钢环模的洛氏硬度HRC可以达到55～60。

根据本发明优选的，在所述的环模内设置有挡料板。此处涉及的优点在于，便于将附着在环模内齿上的物料及时挡下，以免发生结拱，同时还防止物料过多堵塞出料孔从而造成部件磨损。

一种环模制粒机的工作方法，包括步骤如下：

1)将待制粒的物料沿进料部的绞龙和强制喂料器投入至所述环模内；

2)电机驱动联轴器、齿轮轴、大齿轮和空心轴进而驱动所述环模与所述压辊相对运动，通过所述内齿和外齿实现对所述待制粒的物料进行碾压；

3)经碾压后的物料沿所述出料孔挤出，经切刀斩断后落入制粒室，最终沿所述出料口输出。

根据本发明优选的，所述步骤1)中，所述小刮刀跟随主轴运动。使进入到环模的物料增加，提高环模制粒机产量。

根据本发明优选的，所述步骤2)中，所述刮料板将附着在环模内齿上的多余物料挡下。以免发生物料结拱，同时还防止物料过多堵塞出料孔从而造成部件磨损。

一种环模制粒机的应用方法，包括步骤如下：

a.提供进料部将待制粒的物料加入所述环模内，物料在环模的内齿和压辊的外齿的配合下被碾压；所述物料的含水量为15％—20％；所述的碾压压力为50MPa-100MPa；

b.被碾压后的物料沿所述出料孔挤出，最终由所述切刀斩为目标尺寸的颗粒长度落入所述制粒室内，最终沿所述出料口输出。

根据本发明优选的，首次使用时，所述压辊与环模之间有1mm～5mm间隙。

本发明的优势在于：

1、本发明采用特殊结构和工艺的挤压物料方式，物料环模以一定的转速在制粒机空心轴顺时针旋转，压辊借助环模、压辊、物料之间的摩擦力开始顺时针旋转，物料被挤压、压紧；而且本发明对环模的出料孔进行了实质性的改进，使其适合各种物料的碾压，大大提高了出粒效率，减少物料的堵塞等停机因素。

2、本发明的制粒产量高、易损件不易磨损，产品成型率高，技术性能优良，而且内齿和凸齿相交替的设计更加容易散热，避免了制粒过程中压辊和环模之间相对滑动，减小了磨损。更便于维修和保养，减少使用成本，大大提高了制粒机的使用实用性和经济性。

附图说明

图1为本发明所述环模制粒机的剖视图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明所述模辊系统结构剖视图；

图4为本发明所述环模轴向结构剖视图；

图5为本发明所述的压辊的剖视图；

在图1-5中：1、机架，2、齿轮箱，3、齿轮轴，4、环模，5、压辊，6、主轴压板，7、进料部的进料口，8、主轴，9、强制喂料器，10、绞龙，11、小刮刀，12、轴承，13、大齿轮，14、空心轴，15、主轴花键座，16、联轴器，17、电机，18、出料口19、调隙臂，20、制粒室，21、抱箍，22、切刀，23、环模内齿，24、环模的出料孔，25、压辊壳，26、压辊油箱，27、偏心轴，28、外齿，29、压辊密封座，30、环模出料孔的压制通道，31、挡料板，32、环模出料孔的扩径孔。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

如图1-5所示。

实施例1、

一种环模制粒机，包括机架1、在所述机架1上设置的进料部、模辊系统、驱动所述模辊系统的电机17、出料口18和在所述模辊系统外设置的制粒室20，所述进料部与所述模辊系统相连，所述制粒室20和出料口18相连；所述模辊系统包括具有内齿的环模4、在所述环模4内设置的具有外齿的压辊5，所述内齿23与外齿28相配合；所述内齿23是沿环模4内侧壁的轴向设置的，在相邻内齿23之间齿槽中沿径向设置有多个出料孔24；所述出料孔24包括沿径向由内而外、且与齿槽相连的压制通道30和扩径孔32，所述压制通道30的内径沿径向由内而外依次变大，所述扩径孔32的内径沿径向由内而外依次变大，在制粒室20内且与所述环模4外壁相切设置有切刀22；

所述电机17的驱动端通过联轴器16与齿轮轴3相连，所述齿轮轴3与大齿轮13啮合，所述大齿轮13套接在空心轴14的外径上，所述空心轴14通过轴承12套装在主轴8外径上；

所述空心轴14的一端与所述环模4连接，所述压辊5包括压辊壳25、压辊油箱26、偏心轴27和压辊密封座29，在压辊壳25上设置有外齿28，所述偏心轴27的一端与所述主轴8相连，所述偏心轴27的另一端通过主轴压板6和调隙臂19相连。

实施例2、

如实施例1所述环模制粒机，其区别在于，所述进料部包括沿进料方向的绞龙10、强制喂料器9和与所述模辊系统相连的进料部的进料口7。

实施例3、

如实施例1所述环模制粒机，其区别在于，其区别在于，在所述主轴8上设置有小刮刀11。

实施例4、

如实施例1所述环模制粒机，其区别在于，所述压辊5的数量为2个：其中一个设置在环模4端面的三点方向与所述环模4啮合，另一个设置在环模4端面的九点方向与所述环模4啮合。

实施例5、

如实施例4所述环模制粒机，其区别在于，所述压辊5的数量为2个：其中一个设置在环模4端面的六点方向与所述环模4啮合，另一个设置在环模4端面的十二点方向与所述环模4啮合。

实施例6、

如实施例1所述环模制粒机，其区别在于，所述压制通道30和扩径孔32的轴向长度比为：1:8-1:5。

所述压制通道30的轴向长度为其内径的5-10倍；所述扩径孔32的轴向长度为其内径的2-5倍。

实施例7、

如实施例1所述环模制粒机，其区别在于，所述环模的内径范围为Φ200mm-Φ1000mm；所述扩径孔的锥孔角度范围为5°-160°，所述压制通道的直径为Φ2mm-Φ100mm；所述内齿深度为1～8mm，内齿宽度为压制通道直径的100％～200％；所述单个齿槽中相邻所述出料孔间距大于0.5倍的压制通道直径。

所述压辊的外径范围为Φ50mm-Φ500mm。

所述环模和压辊均选用20CrMnTi铬合金钢。

实施例8、

如实施例1所述环模制粒机，其区别在于，在所述的环模内设置有挡料板。

实施例9、

如实施例1-8所述环模制粒机的工作方法，包括步骤如下：

1)将待制粒的物料沿进料部的绞龙和强制喂料器投入至所述环模内；

2)电机驱动联轴器、齿轮轴、大齿轮和空心轴进而驱动所述环模与所述压辊相对运动，通过所述内齿和外齿实现对所述待制粒的物料进行碾压；

3)经碾压后的物料沿所述出料孔挤出，经切刀斩断后落入制粒室，最终沿所述出料口输出。

实施例10、

如实施例9所述环模制粒机的工作方法，其区别在于，所述步骤1)中，所述小刮刀跟随主轴运动。

实施例11、

如实施例9所述环模制粒机的工作方法，其区别在于，所述步骤2)中，所述刮料板将附着在环模内齿上的多余物料挡下。

实施例12、

如实施例1-8所述环模制粒机的应用方法，包括步骤如下：

a.提供进料部将待制粒的物料加入所述环模内，物料在环模的内齿和压辊的外齿的配合下被碾压；所述物料的含水量为15％—20％；所述的碾压压力为50MPa-100MPa；

b.被碾压后的物料沿所述出料孔挤出，最终由所述切刀斩为目标尺寸的颗粒长度落入所述制粒室内，最终沿所述出料口输出。

首次使用时，所述压辊与环模之间有1mm～5mm间隙。

Claims (10)

1.一种环模制粒机，包括机架、在所述机架上设置的进料部、模辊系统、驱动所述模辊系统的电机、出料口和在所述模辊系统外设置的制粒室，所述进料部与所述模辊系统相连，所述制粒室和出料口相连；其特征在于，所述模辊系统包括具有内齿的环模、在所述环模内设置的具有外齿的压辊，所述内齿与外齿相配合；所述内齿是沿环模内侧壁的轴向设置的，在相邻内齿之间齿槽中沿径向设置有多个出料孔；所述出料孔包括沿径向由内而外、且与齿槽相连的压制通道和扩径孔，所述压制通道的内径沿径向由内而外依次变大，所述扩径孔的内径沿径向由内而外依次变大，在制粒室内且与所述环模外壁相切设置有切刀。

2.根据权利要求1所述的一种环模制粒机，其特征在于，所述电机的驱动端通过联轴器与齿轮轴相连，所述齿轮轴与大齿轮啮合，所述大齿轮套接在空心轴的外径上，所述空心轴通过轴承套装在主轴外径上；所述空心轴的一端与所述环模连接，所述压辊包括压辊壳、压辊油箱、偏心轴和压辊密封座，在压辊壳上设置有外齿，所述偏心轴的一端与所述主轴相连，所述偏心轴的另一端通过主轴压板和调隙臂相连。

3.根据权利要求1所述的一种环模制粒机，其特征在于，所述进料部包括沿进料方向的绞龙、强制喂料器和与所述模辊系统相连的进料部的进料口。

4.根据权利要求2所述的一种环模制粒机，其特征在于，在所述主轴上设置有小刮刀。

5.根据权利要求1所述的一种环模制粒机，其特征在于，所述压辊的数量至少为2个，其中至少一个设置在环模端面的三点方向与所述环模啮合，至少一个设置在环模端面的九点方向与所述环模啮合；或，其中至少一个设置在环模端面的六点方向与所述环模啮合，至少一个设置在环模端面的十二点方向与所述环模啮合。

6.根据权利要求5所述的一种环模制粒机，其特征在于，所述压辊的数量为2个：其中一个设置在环模端面的三点方向与所述环模啮合，另一个设置在环模端面的九点方向与所述环模啮合；或，其中一个设置在环模端面的六点方向与所述环模啮合，另一个设置在环模端面的十二点方向与所述环模啮合。

7.根据权利要求1所述的一种环模制粒机，其特征在于，所述压制通道和扩径孔的轴向长度比为：1:8-1:5；优选的，所述压制通道的轴向长度为其内径的5-10倍；所述扩径孔的轴向长度为其内径的2-5倍；所述环模的内径范围为Φ200mm-Φ1000mm；所述扩径孔的锥孔角度范围为5°-160°，所述压制通道的直径为Φ2mm-Φ100mm；所述内齿深度为1～8mm，内齿宽度为压制通道直径的100％～200％；所述单个齿槽中相邻所述出料孔间距大于0.5倍的压制通道直径。

8.根据权利要求1所述的一种环模制粒机，其特征在于，所述压辊的外径范围为Φ50mm-Φ500mm；优选的，所述环模和压辊均选用20CrMnTi铬合金钢；优选的，在所述的环模内设置有挡料板。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述环模制粒机的工作方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：

1)将待制粒的物料沿进料部的绞龙和强制喂料器投入至所述环模内；

2)电机驱动联轴器、齿轮轴、大齿轮和空心轴进而驱动所述环模与所述压辊相对运动，通过所述内齿和外齿实现对所述待制粒的物料进行碾压；

3)经碾压后的物料沿所述出料孔挤出，经切刀斩断后落入制粒室，最终沿所述出料口输出；

优选的，所述步骤1)中，所述小刮刀跟随主轴运动；

优选的，所述步骤2)中，所述刮料板将附着在环模内齿上的多余物料挡下。

10.一种如权利要求1-8任意一项所述环模制粒机的应用方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：

a.提供进料部将待制粒的物料加入所述环模内，物料在环模的内齿和压辊的外齿的配合下被碾压；所述物料的含水量为15％—20％；所述的碾压压力为50MPa-100MPa；

b.被碾压后的物料沿所述出料孔挤出，最终由所述切刀斩为目标尺寸的颗粒长度落入所述制粒室内，最终沿所述出料口输出；

优选的，首次使用时，所述压辊与环模之间有1mm～5mm间隙。