CN105479798B - 凸轮带式蠕动压缩装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩设备，具体提供一种凸轮带式蠕动压缩装置，旨在解决现有压缩装置无法有效压缩含水量高的物料的问题。为此目的，本发明的压缩装置包括：彼此平行的两个侧板；以及对称地设置在所述两个侧板之间的两个压缩组件；每个压缩组件包括以可转动方式连接在两个侧板之间的凸轮喂入辊、压辊、辅助辊以及环绕所述辊的压缩带。两个凸轮喂入辊构成开度可变的物料入口，两个压辊构成开度固定的物料出口，并且所述凸轮喂入辊和压辊共同构成容积可变的压缩腔。在采用上述结构的情况下，本发明的压缩装置不但可以实现以小体积机械对高水分的植物茎叶类物料和生物废弃物进行大压缩比的压缩，而且对各种几何形状的物料具有很好的适应性。

Description

凸轮带式蠕动压缩装置和方法

技术领域

本发明涉及压缩设备，具体提供一种凸轮带式蠕动压缩装置和方法。

背景技术

水分含量较高的植物茎叶类物料及生物废弃物在压制成块状固体的过程中，目前主要采用的方法和机械有活塞式压缩和螺杆式压缩。对于活塞式压缩而言，其优点是其物料适应性很广，可以压缩不同几何特征的物料，缺点是当被压缩物料含水率较高时，物料的体积变化较大。这就要求活塞的行程很长才能对其进行有效的压缩，而且压缩过程中物料中心挤出的水分很难排到压缩块的外面。采用螺杆压缩时，能否实现压缩，除了对物料与螺杆之间的摩擦力有一定要求，还要求物料的几何特征为细碎物料。然而，物料在压缩过程中由于水分不断挤出，物料与压缩机构之间的摩擦力也不断变化，这就很难保证压缩的正常进行。

因此，本领域需要一种新型压缩装置来解决活塞压缩和螺杆压缩在压缩水分含量较高的植物茎叶类物料及生物废弃物时所出现的上述问题。

发明内容

为了解决前述问题，即，为了解决现有压缩装置无法有效压缩水分含量较高的物料的问题，本发明提供一种凸轮带式蠕动压缩装置。该凸轮带式蠕动压缩装置包括：彼此平行的两个侧板；以及设置在所述两个侧板之间的第一压缩组件和第二压缩组件；所述第一压缩组件包括以可转动方式连接在所述两个侧板之间的至少一个第一凸轮喂入辊、至少一个第一压辊和至少一个第一辅助辊以及环绕所述第一凸轮喂入辊、所述第一压辊和所述第一辅助辊的可渗透的第一压缩带；所述第二压缩组件包括以可转动方式连接在所述两个侧板之间的至少一个第二凸轮喂入辊、至少一个第二压辊和至少一个第二辅助辊以及环绕所述第二凸轮喂入辊、所述第二压辊和所述第二辅助辊的可渗透的第二压缩带；并且所述第一凸轮喂入辊与所述第二凸轮喂入辊构成开度可变的物料入口，所述第一压辊与所述第二压辊构成开度固定的物料出口，并且所述第一凸轮喂入辊、所述第二凸轮喂入辊、所述第一压辊和所述第二压辊共同构成容积可变的压缩腔。

在上述凸轮带式蠕动压缩装置的优选实施方式中，所述第一压缩组件还包括设置在所述压缩腔中并且抵靠所述第一压缩带的至少一个第一蠕动辊；所述第二压缩组件还包括设置在所述压缩腔中并且抵靠所述第二压缩带的至少一个第二蠕动辊；并且所述第一蠕动辊与所述第二蠕动辊之间的横向距离大于所述第一凸轮喂入辊与所述第二凸轮喂入辊之间的横向距离，也大于所述第一压辊与所述第二压辊之间的横向距离。

在上述凸轮带式蠕动压缩装置的优选实施方式中，所述第一压缩组件包括两个所述第一辅助辊，一个第一辅助辊设置在所述第一凸轮喂入辊的外侧，另一个第一辅助辊设置在所述第一压辊的外侧；并且所述第二压缩组件包括两个所述第二辅助辊，一个第二辅助辊设置在所述第二凸轮喂入辊的外侧，另一个第二辅助辊设置在所述第二压辊的外侧。

在上述凸轮带式蠕动压缩装置的优选实施方式中，所述第一压缩组件包括多个所述第一蠕动辊，所述第二压缩组件包括多个所述第二蠕动辊，所述第一蠕动辊与所述第二蠕动辊一一对应，并且每个所述第一蠕动辊与对应的每个所述第二蠕动辊之间的横向距离沿着从所述物料入口到所述物料出口的方向逐渐减小。

在上述凸轮带式蠕动压缩装置的优选实施方式中，所述第一压缩组件包括多个所述第一压辊，所述第二压缩组件包括多个所述第二压辊，所述第一压辊与所述第二压辊一一对应，并且每个所述第一压辊与对应的每个所述第二压辊之间的横向距离沿着从所述物料入口到所述物料出口的方向逐渐减小。

在上述凸轮带式蠕动压缩装置的优选实施方式中，所述凸轮带式蠕动压缩装置还包括从外部抵靠所述第一压缩带的第一张紧辊以及从外部抵靠所述所述第二压缩带的第二张紧辊。

在上述凸轮带式蠕动压缩装置的优选实施方式中，所述凸轮带式蠕动压缩装置还包括设置所述两个侧板中的至少一个上的排液口，所述排液口设置在所述第一压缩带和/或所述第二压缩带的内部。

在上述凸轮带式蠕动压缩装置的优选实施方式中，所述第一压缩组件和所述第二压缩组件对称地设置在所述两个侧板之间。

在上述凸轮带式蠕动压缩装置的优选实施方式中，所述蠕动辊是凸轮蠕动辊；并且/或者所述物料入口的最大开度大于所述物料出口的开度。

根据本发明的另一个方面，提供一种凸轮带式蠕动压缩方法。该方法的特征在于包括下列步骤：提供上述任一技术方案所述的凸轮带式蠕动压缩装置；当所述凸轮喂入辊转动到凸轮的长半径向上的相位时，随着所述凸轮喂入辊持续向内转动，其带动所述压缩带向内拨动物料，进而向下拨动物料进入所述压缩腔；当所述凸轮喂入辊转动到凸轮的长半径水平的相位时，随着所述凸轮喂入辊持续转动，所述压缩腔内的物料被所述凸轮喂入辊封闭并向下压；所述蠕动辊以与所述凸轮喂入辊相互配合的相位相向旋转，使物料被不断向下拨动，所述蠕动辊的不等直径的特征以及张紧在其外部的所述压缩带在水平方向上的距离不断变化使所述压缩腔内的物料在水平方向上被不断振动和击打，同时两侧蠕动辊之间的距离从上向下不断减小，使物料被初步压缩；所述压辊之间的距离从上向下逐渐变小，使物料被进一步压缩，然后从所述物料出口挤出所述凸轮带式蠕动压缩装置；以及在上述喂入和压缩过程中挤出的汁液通过所述排液口排出。

本领域技术人员容易理解的是，本发明的凸轮带式蠕动压缩装置将凸轮与透水压缩带相结合来压缩水分含量较高的植物茎叶类物料和生物废弃物，与现有的活塞压缩装置和螺杆压缩装置相比，其结构是全新的。本发明的凸轮带式蠕动压缩装置不但可以实现以小体积机械对高水分的植物茎叶类物料和生物废弃物进行大压缩比的压缩，而且对各种几何形状的物料具有很好的适应性。

附图说明

图1是根据本发明的凸轮带式蠕动压缩装置的立体图。

图2是图1所示的凸轮带式蠕动压缩装置的内部侧视图，其中示出了物料入口完全打开的状态。

图3是图1所示的凸轮带式蠕动压缩装置的内部侧视图，其中示出了物料入口完全封闭的状态。

图4是根据本发明的凸轮带式蠕动压缩装置的另一个实施方式的内部侧视图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。在不改变本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以对相关特征作出修改。例如，尽管下文结合附图描述的压缩装置的各个辊设置在特定位置，但是本发明的技术方案并不局限于这种位置设置，在不改变本发明的基本原理－即依靠凸轮和压缩带配合压缩的前提下，本领域技术人员可以根据需要来调整所述辊的位置。

首先参阅图1，本发明的凸轮带式蠕动压缩装置总体上包括彼此平行的两个侧板1以及设置在两个侧板1之间的两个压缩组件。在图1所示的实施方式中，这两个压缩组件完全相同并且彼此对称地设置，但是，本发明显然不局限于这种设置。

下面参阅图2并继续参阅图1，每个所述压缩组件包括以可转动方式连接在两个侧板1之间的凸轮喂入辊3、蠕动辊4、压辊5、底部辅助辊7、顶部辅助辊9以及环绕所述各个辊的压缩带2。如图2所示，两个凸轮喂入辊3构成开度可变的物料入口(图2所示为最大开度)，两个压辊5构成开度固定的物料出口，并且凸轮喂入辊3、蠕动辊4和压辊5共同构成容积可变的压缩腔。优选的是，每个压缩组件包括多个蠕动辊4，所述蠕动辊4设置在所述压缩腔中并且抵靠压缩带2，并且左右两侧的对应蠕动辊4之间的横向距离(按照图2和3的方位)大于左右两侧的凸轮喂入辊3之间的横向距离，也大于左右两侧的压辊5之间的横向距离。这样一来，所述压缩腔的形状便设置成：沿着从物料入口到物料出口的方向，从凸轮喂入辊3到蠕动辊4逐渐变大，从第一对蠕动辊4到最后一对蠕动辊4逐渐变小，然后从最后一对蠕动辊4到第一对压辊5、直到最后一对压辊5都逐渐表小，使得从物料入口进入的物料可以被连续压缩。

需要指出的是，尽管图2所示的各个辊是通过设置在侧板1上的轴孔可转动地连接到侧板1，但是，本发明并局限于这种连接方式，在能够实现转动连接的前提下，也可以采用其他连接方式。此外，压缩带2上密布有孔隙，因此是可渗透的，压缩过程中从物料中挤出的汁液可以通过压缩带2渗出。再者，左右两个的每个蠕动辊4以及同侧的每个蠕动辊4的大小可以设置成各不相同的。

继续参阅图2，每个压缩组件的底部辅助辊7设置在压辊5的外侧，顶部辅助辊9设置在凸轮喂入辊3的外侧。按照图2中的方位，所述“外侧”是指左侧压辊5和凸轮喂入辊3的左侧以及右侧压辊5和凸轮喂入辊3的右侧，并且在竖向高度上不需要与压辊5和凸轮喂入辊3精确地对准，只要使压缩带2能够平稳转动、不发生干涉即可。

如图2所示，每个压缩组件包括多个压辊5，左右两侧的压辊一一对应，并且每个左侧压辊与对应的每个右侧压辊之间的横向距离沿着从物料入口到物料出口的方向逐渐减小。此外，本发明的凸轮带式蠕动压缩装置还包括从外部抵靠所述两个压缩带的张紧辊8。在图2的实施方式中，张紧辊8沿竖向设置在顶部辅助辊9与底部辅助辊7之间，其上设有弹簧机构来辅助张紧，用于保证整个压缩带2能够张紧转动，避免由于各凸轮的不等直径特征导致各辊转动过程中辊所覆盖的压缩带2的周长发生变化。本领域技术人员能够理解的是，图2所示的张紧辊8的位置设置仅仅是示例性的，在能够保证张紧的前提下，张紧辊8也可以设置在其他任意合适的位置。

继续参阅图2，本发明的凸轮带式蠕动压缩装置还包括设置两个侧板1中的一个或两者上的排液口6。具体而言，排液口6设置在两个压缩带中的一个或两者的内部，用于排出物料压缩过程中产生的汁液。此外，优选的是，蠕动辊4是凸轮蠕动辊。当然，凸轮蠕动辊4(以及凸轮喂入辊3)也可以采用轴心直线与辊的外表面之间距离不相等的机构，比如行星轮系、摆线装置等。再者，如图2所示，所述物料入口的最大开度(即，图2所示的开度)优选地大于所述物料出口的固定开度。最后，尽管上文没有描述，但是本领域技术人员容易理解的是，上述各种辊可通过任何适当的动力源来驱动，例如一个或多个电动机，并且所述动力源与所述辊之间可采用任何适当的方式连接。

下面参照图2和3来描述本发明的压缩方法。如上所述，左右两侧的凸轮喂入辊构成一个开度可变的物料入口，而凸轮喂入辊3、蠕动辊4和压辊5共同构成容积可变的压缩腔。

首先，在图2中，凸轮喂入辊3转动到凸轮的长半径向上的相位并持续向内转动，带动压缩带2向内拨动物料，进而向下拨动物料进入压缩腔。到图3的位置时，凸轮的长半径转至水平相位，随着凸轮喂入辊3持续转动，压缩腔内的物料被两个凸轮喂入辊3封闭并向下压，凸轮喂入辊3持续转动使物料被不断地强制喂入压缩腔。

接下来，压缩腔内的凸轮蠕动辊4相向旋转，使物料被不断向下拨动。凸轮蠕动辊4不等直径的特征以及张紧在其外部的压缩带2在水平方向上的距离不断变化使压缩腔内的物料在水平方向上不断地被振动和击打。这种机械作用使物料变得更加密实。对称的凸轮蠕动辊4之间的距离从上向下不断减小，使得物料被初步压缩。优选的是，在物料喂入和蠕动压缩的过程中，使凸轮喂入辊3与凸轮蠕动辊4的转动相位彼此配合，防止两者发生干涉，影响物料的顺利喂入和压缩。此外，在保证凸轮喂入辊3与凸轮蠕动辊4的转动相位彼此配合的前提下，还可以对凸轮喂入辊3与凸轮蠕动辊4的相位作出调整，以便适应各种待压缩物料的不同性状，从而获得最佳的物料压缩效果。

上述凸轮喂入辊3、压缩带2及凸轮蠕动辊4的配合动作实现物料的不断喂入，向下蠕动和初步压实。

最后，对称的压辊5之间的距离从上向下逐渐变小，使物料被进一步压缩，然后挤出本发明的装置。压缩过程中挤出的汁液处于压缩带2围成的空间内(即压缩带2的内部)，经排液口6排出。

最后参阅图4，该图示出了根据本发明的凸轮带式蠕动压缩装置的另一个实施方式的内部侧视图。在图4的实施方式中，本发明的凸轮带式蠕动压缩装置包括两个彼此串联在一起的压缩装置，每个压缩装置都与结合图1-3描述的压缩装置的结构相同，下方的压缩装置用于对来自上方压缩装置的物料作进一步压缩。如图4所示，此时上方压缩装置的底部辅助辊7可以用作下方压缩装置的顶部辅助辊，并且下方压缩装置的凸轮喂入辊31、凸轮蠕动辊41和压辊51的形状和尺寸可以不同于上方压缩装置的凸轮喂入辊3、凸轮蠕动辊4和压辊5。例如，由于物料已经被上方压缩装置压缩过，不需要下方压缩装置的凸轮喂入辊31对来自上方压缩装置的物料施加很大的喂入力，因此，凸轮喂入辊31的外形可以设置得更加平滑，即，长半径与短半径之比可以设置得较小，并且两侧凸轮喂入辊31形成的下方压缩装置的物料入口的最小开度也可以设置得更大。尽管图4示出了两级压缩装置相互配合的形式，但是这个数量显然是示例性的，本领域技术人员可以根据待压缩物料以及目标压缩程度等因素，设置更多个压缩装置来实现多级压缩。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种凸轮带式蠕动压缩装置，其特征在于包括：

彼此平行的两个侧板；以及

设置在所述两个侧板之间的第一压缩组件和第二压缩组件；

所述第一压缩组件包括以可转动方式连接在所述两个侧板之间的至少一个第一凸轮喂入辊、至少一个第一压辊和至少一个第一辅助辊以及环绕所述第一凸轮喂入辊、所述第一压辊和所述第一辅助辊的可渗透的第一压缩带；

所述第二压缩组件包括以可转动方式连接在所述两个侧板之间的至少一个第二凸轮喂入辊、至少一个第二压辊和至少一个第二辅助辊以及环绕所述第二凸轮喂入辊、所述第二压辊和所述第二辅助辊的可渗透的第二压缩带；并且

所述第一凸轮喂入辊与所述第二凸轮喂入辊构成开度可变的物料入口，所述第一压辊与所述第二压辊构成开度固定的物料出口，并且所述第一凸轮喂入辊、所述第二凸轮喂入辊、所述第一压辊和所述第二压辊共同构成容积可变的压缩腔。

2.根据权利要求1所述的凸轮带式蠕动压缩装置，其特征在于，所述第一压缩组件还包括设置在所述压缩腔中并且抵靠所述第一压缩带的至少一个第一蠕动辊；

所述第二压缩组件还包括设置在所述压缩腔中并且抵靠所述第二压缩带的至少一个第二蠕动辊；并且

所述第一蠕动辊与所述第二蠕动辊之间的横向距离大于所述第一凸轮喂入辊与所述第二凸轮喂入辊之间的横向距离，也大于所述第一压辊与所述第二压辊之间的横向距离。

3.根据权利要求2所述的凸轮带式蠕动压缩装置，其特征在于，所述第一压缩组件包括两个所述第一辅助辊，一个第一辅助辊设置在所述第一凸轮喂入辊的外侧，另一个第一辅助辊设置在所述第一压辊的外侧；并且

所述第二压缩组件包括两个所述第二辅助辊，一个第二辅助辊设置在所述第二凸轮喂入辊的外侧，另一个第二辅助辊设置在所述第二压辊的外侧。

4.根据权利要求3所述的凸轮带式蠕动压缩装置，其特征在于，所述第一压缩组件包括多个所述第一蠕动辊，所述第二压缩组件包括多个所述第二蠕动辊，所述第一蠕动辊与所述第二蠕动辊一一对应，并且每个所述第一蠕动辊与对应的每个所述第二蠕动辊之间的横向距离沿着从所述物料入口到所述物料出口的方向逐渐减小。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的凸轮带式蠕动压缩装置，其特征在于，所述第一压缩组件包括多个所述第一压辊，所述第二压缩组件包括多个所述第二压辊，所述第一压辊与所述第二压辊一一对应，并且每个所述第一压辊与对应的每个所述第二压辊之间的横向距离沿着从所述物料入口到所述物料出口的方向逐渐减小。

6.根据权利要求5所述的凸轮带式蠕动压缩装置，其特征在于还包括从外部抵靠所述第一压缩带的第一张紧辊以及从外部抵靠所述第二压缩带的第二张紧辊。

7.根据权利要求6所述的凸轮带式蠕动压缩装置，其特征在于还包括设置所述两个侧板中的至少一个上的排液口，所述排液口设置在所述第一压缩带和/或所述第二压缩带的内部。

8.根据权利要求7所述的凸轮带式蠕动压缩装置，其特征在于，所述第一压缩组件和所述第二压缩组件对称地设置在所述两个侧板之间。

9.根据权利要求8所述的凸轮带式蠕动压缩装置，其特征在于，所述蠕动辊是凸轮蠕动辊；并且/或者

所述物料入口的最大开度大于所述物料出口的开度。

10.一种凸轮带式蠕动压缩方法，其特征在于包括下列步骤：

提供权利要求2至9中任一项所述的凸轮带式蠕动压缩装置；

当所述凸轮喂入辊转动到凸轮的长半径向上的相位时，随着所述凸轮喂入辊持续向内转动，其带动所述压缩带向内拨动物料，进而向下拨动物料进入所述压缩腔；

当所述凸轮喂入辊转动到凸轮的长半径水平的相位时，随着所述凸轮喂入辊持续转动，所述压缩腔内的物料被所述凸轮喂入辊封闭并向下压；

所述蠕动辊以与所述凸轮喂入辊相互配合的相位相向旋转，使物料被不断向下拨动，所述蠕动辊的不等直径的特征以及张紧在其外部的所述压缩带在水平方向上的距离不断变化使所述压缩腔内的物料在水平方向上被不断振动和击打，同时两侧蠕动辊之间的距离从上向下不断减小，使物料被初步压缩；

所述压辊之间的距离从上向下逐渐变小，使物料被进一步压缩，然后从所述物料出口挤出所述凸轮带式蠕动压缩装置；以及

在上述喂入和压缩过程中挤出的汁液通过设置在所述第一压缩带和/或所述第二压缩带的内部的排液口排出。