CN106192507B - 瞬间爆秸秆处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种瞬间爆秸秆处理装置，包括：竖直放置的汽爆罐，汽爆罐利用设于其侧面的支架固定；汽爆罐顶部设有进料口，进料口设有液压控制的仓门，仓门一端设有T字形连接件，T字形连接件的下端与进料口的侧壁铰接，T字形连接件的右端与液压杆铰接，液压杆的另一端与汽爆罐外壁铰接，仓门另一端设有卡扣；汽爆罐侧壁设有与汽爆罐罐体同轴的弧形门；汽爆罐侧壁设有压力表、进气口，进气口与蒸汽通道连接，进气口处设有第一单向阀。利用弧形门增大泄压面积，实现汽爆。

Description

瞬间爆秸秆处理装置

技术领域

本发明涉及一种秸秆处理装置，尤其是涉及一种利用蒸汽爆破原理的瞬间爆秸秆处理装置。

背景技术

评估结果显示，2015年全国主要农作物秸秆理论资源量为10.4亿吨，可收集资源量为9.0亿吨，秸秆综合利用率为20.1％。秸秆是造纸中的主要原料，中国造纸协会2015年度报告显示，我国每年由秸秆转化为纸浆的数量不足0.2亿吨，鉴于此，秸秆处理有广阔的市场空间。

目前对于秸秆的处理主要有蒸煮法、热喷法和汽爆法。一般的生活常识告诉我们，当使用高压锅完成蒸煮食品时，需放汽减压方可打开锅盖，此时我们会发现锅内食品是热的，约100℃；当我们在一个容器底部放置一个“快放”阀门做热喷试验时，我们会发现喷出物的温度同样在100℃附，与之类似，热喷法保压时间较汽爆法长，且喷出物料温度较高，需经过冷却才能进人下道工艺，由于秸秆为热的不良导体，导致冷却时间很长，影响生产效率。蒸煮法类似于煲汤，蒸煮时间较长，而且较热喷法长的多，一般以小时记，这就导致其生产效率更低。汽爆法的物理过程，类似于在封闭的房间外突发性降低气压，使房间内的气体向外冲出，将房间摧毁，假如气压降低的速度较慢，则气体会从房间的各个孔隙中泄出，而不会使房间受到损坏。汽爆的技术本质为：将渗进植物组织内部被压缩的气体短时间突发性释放完毕，目的是用较少的能量将原料分解。汽爆机是将容器内的全部原料在毫秒级的范围内，以炸散的形式悬在大气空间。由于其作用时间短，能量密度高而且集中，蒸汽分子可以渗透到纤维素与木质素等人分子之间，可充分的在人分子水平上将物料分解，达到分离纤维素与木质素等大分子的目的。鉴于以上原因，实践中多采用汽爆法，然而由于汽爆法需要在毫秒级内完成汽爆，具体而言需在0.0087秒内完成汽爆，而现有技术中宣称的汽爆装置难以达到该要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种能够真正实现汽爆、利用汽爆分解秸秆的瞬间爆秸秆处理装置。

为解决上述问题，本发明的瞬间爆秸秆处理装置，包括：竖直放置的汽爆罐，汽爆罐利用设于其侧面的支架固定；汽爆罐顶部设有进料口，进料口设有液压控制的仓门，仓门一端设有T字形连接件，T字形连接件的下端与进料口的侧壁铰接，T字形连接件的右端与液压杆铰接，液压杆的另一端与汽爆罐外壁铰接，仓门另一端设有卡扣；汽爆罐侧壁设有与汽爆罐罐体同轴的弧形门；汽爆罐侧壁设有压力表、进气口，进气口与蒸汽通道连接，进气口处设有第一单向阀。

优选地，上述瞬间爆秸秆处理装置中汽爆罐底部设置活塞，活塞顶面设有圆柱体，圆柱体内部设有电加热装置，圆柱体以铸铁制成。

优选地，上述瞬间爆秸秆处理装置中进料口的内壁设有螺旋形纹路，进气口与汽爆罐的轴线呈一定夹角使蒸汽以斜向上的方向进入汽爆罐内部。

优选地，上述瞬间爆秸秆处理装置中汽爆罐侧壁设有排水口。

优选地，上述瞬间爆秸秆处理装置中汽爆罐外壁设有第一铰接臂，弧形门外壁设有第二铰接臂，第一铰接臂与第二铰接臂铰接。

优选地，上述瞬间爆秸秆处理装置还包括开门机构，开门机构包括：安装于支架的电机和减速机构，减速机构的输出轴与第一连杆连接，第一连杆的另一端与第二连杆铰接，第二连杆的另一端与安装于弧形门外壁的张紧机构铰接。

优选地，上述瞬间爆秸秆处理装置中第二连杆包括：螺杆部和螺母部，螺杆部与张紧机构铰接，螺母部通过底座与第一连杆铰接，螺母部可在底座上以第二连杆的中心轴为轴做轴向旋转。

优选地，上述瞬间爆秸秆处理装置中张紧机构包括：两个铰接的第三连杆，第三连杆的另一端分别通过铰轴与第四连杆铰接，两第四连杆的另一端铰接于一起，铰轴上设有滚动轴承，滚动轴承嵌入弧形门外壁的滑道内，滑道两端设有缓冲垫。

优选地，上述瞬间爆秸秆处理装置包括安全控制装置，安全控制装置包括：设于弧形门的电磁泄压阀，与电磁泄压阀、压力表、和/或电加热装置、活塞连接的控制装置，控制装置内存储有工作压力值和阈值，阈值包括依次增大的第一阈值和第二阈值，控制装置读取压力表读数并与阈值比较。

采用上述方案的瞬间爆秸秆处理装置，汽爆罐内存有高压蒸汽，打开弧形门的瞬间汽爆罐内部泄压，产生汽爆，利用弧形门增大泄压面积，使汽爆在0.0087秒内完成。

附图说明

图1是本发明瞬间爆秸秆处理装置的示意图。

图2是本发明瞬间爆秸秆处理装置中进料口的示意图。

图3是本发明瞬间爆秸秆处理装置中开门机构的示意图。

图4是本发明瞬间爆秸秆处理装置中第二连杆的示意图。

图5是本发明瞬间爆秸秆处理装置中张紧机构的示意图。

具体实施方式

下文参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，在本发明的第一实施例中，瞬间爆秸秆处理装置包括

竖直放置的汽爆罐1，汽爆罐1利用设于其侧面的支架2固定，蒸汽充入汽爆罐1内部并利用瞬间泄压形成蒸汽闪爆，支架2还吸收闪爆时的振动；

汽爆罐1顶部设有进料口3，如图2所示进料口3设有液压控制的仓门4，仓门4一端设有T字形连接件5，T字形连接件5的下端与进料口3的侧壁铰接，T字形连接件5的右端与液压杆6铰接，液压杆6的另一端与汽爆罐1外壁铰接，仓门4另一端设有卡扣7，卡扣7通过多连杆结构受液压杆6控制，这样当液压杆6缩短时进料口打开可以进料；当液压杆6伸长时进料口关闭、密封并锁紧，可以承受内部的较大压力；

汽爆罐1侧壁设有与汽爆罐1罐体同轴的弧形门8，这样利用弧形门8泄压，由于弧形门8面积较汽爆罐1底面面积大，泄压速度快，可以实现在0.0087秒内完成汽爆，弧形门8外壁与汽爆罐1的外壁铰接，并使弧形门8打开时不再与汽爆罐1接触，具体而言，汽爆罐1外壁设有第一铰接臂0801，弧形门8外壁设有第二铰接臂0802，第一铰接臂0801与第二铰接臂0802之间铰接，这样弧形门8利用铰接臂翻转，防止因与汽爆罐1接触而影响泄压速度；

汽爆罐1侧壁设有压力表、进气口9，进气口9与蒸汽通道连接，水蒸汽通过进气口9进入汽爆罐1内部，进气口9处设有第一单向阀，使蒸汽只能从外部向汽爆罐内部流动；这样蒸汽进入汽爆罐内部形成高压，达到预定工作压力。

采用上述方案的瞬间爆秸秆处理装置，将预处理后的秸秆通过进料口放入汽爆罐内部，蒸汽通过进气口进入汽爆罐，达到工作压力后由于第一单向阀的存在可以使汽爆罐内部压力维持稳定，维持一定时间使蒸汽渗透进入秸秆内部后，打开弧形门使内部压力通过弧形门处得到瞬间释放，这一过程中高压蒸汽对外膨胀做工，使秸秆内部的蒸汽从秸秆内部喷薄而出将秸秆分解。设置第一单向阀防止使用普通阀门时，因达到预定压力后将阀门关闭导致蒸汽通道内压力过大无处释放发生危险。

为便于进气，在蒸汽通道中设置增压装置，增压装置包括三通接头，第一单向阀设置在三通接头的一端，三通接头的另一端分别设置压缩机和第二单向阀，蒸汽通过第二单向阀进入三通接头内部，压缩机工作使蒸汽压缩后通过第一单向阀进入汽爆罐内部，由于第二单向阀的存在，防止蒸汽向蒸汽通道的的上游回流。

上述实施例中，利用进气口9有时难以使内部压力达到工作压力，或者难以精细控制调节内部压力，这样导致汽爆效果不好控制，为解决该问题，瞬间爆秸秆处理装置优化为，汽爆罐1底部设置活塞(图中未示出)，活塞可在汽爆罐内部运动以调整汽爆罐内部空间的大小，这样当活塞向上运动时，汽爆罐内部空间减小，内部压力增大；当活塞向下运动时，汽爆罐内部空间增大，内部压力减小，这样可配合进气孔进入的蒸汽灵活调节内部压力，控制汽爆效果。

活塞顶面设有圆柱体10，圆柱体10内部设有电加热装置，这样利用电加热装置将进入汽爆罐内部的水蒸汽进一步加热，进一步增加内部压力，增强汽爆效果，而且加热形成向上的热气流，将从顶部的进料口3进入汽爆罐1内部的秸秆下落速度减缓，防止秸秆堆积在底部影响蒸汽向秸秆内部渗透，进而影响汽爆效果。圆柱体10以铸铁制成，其散热较慢，一次加热后可长时间放热，效果更持久，而且铸铁对爆炸承受能力很强，可以有效保护其内部的电加热装置。

为进一步减缓秸秆的下落速度，进料口3的内壁设有螺旋形纹路，使秸秆在汽爆罐中盘旋下降，进气口9与汽爆罐的轴线呈一定夹角，使蒸汽以斜向上的方向进入汽爆罐内部，进一步冲击下落的秸秆延缓其下落速度。

本发明的瞬间爆秸秆处理装置利用蒸汽爆破，底部可能会集聚水分，因此在侧壁设置排水口11。

蒸汽闪爆时冲击较大，需要设置缓冲装置防止弧形门因冲击力直接撞击汽爆罐侧壁，而且一次闪爆过后还需要将汽爆罐还原即将弧形门关闭以进行下一次闪爆，实现重复利用，因此需要设置开门机构。如图3所示，开门机构包括

安装于支架2的电机A1和减速机构A2，减速机构A2的输出轴与第一连杆A3连接，第一连杆A3的另一端与第二连杆A4铰接，第二连杆A4的另一端与安装于弧形门外壁的张紧机构铰接，第二连杆A4为滚珠丝杠结构，将直线运动转化为旋转运动以将冲击力释放，具体而言，如图4所示，第二连杆A4包括螺杆部A41和螺母部A42，螺杆部A41与张紧机构铰接，螺母部A42通过底座A43与第一连杆A3铰接，螺母部A42可在底座A43上以第二连杆的中心轴为轴做轴向旋转，即第二连杆中螺母部可以做轴向旋转，这样当螺杆部A41向螺母部A42运动时螺母部旋转，将一部分轴向冲击力转化为转动，释放载荷。

张紧机构如图5所示，包括两个铰接的第三连杆B1，第三连杆B1的另一端分别通过铰轴B2与第四连杆B3铰接，两第四连杆B3的另一端铰接于一起，铰轴B2上还设有滚动轴承，滚动轴承嵌入弧形门外壁的滑道内，滑道两端设有缓冲垫。这样当第一连杆推动第二连杆向弧形门靠近时，即关闭弧形门时，张紧机构的两个铰轴在滑道中相互远离，即张紧机构张开，到达滑道顶端后张紧机构即推动弧形门运动，将弧形门关闭；当准备汽爆时第一连杆拉动第二连杆远离弧形门，张紧机构的两个铰轴在滑道中相互靠近，即张紧机构紧闭，到达一定位置如相互紧邻时开始拉动弧形门，弧形门开启，开启的瞬间发生汽爆，产生巨大冲击力将弧形门向外推送，这是张紧机构张开，吸收一部分冲击力，张开到位后推动第二连杆，第二连杆中螺母部在连杆推动力下做旋转运动，进一步吸收冲击力，还有剩余冲击力利用开门机构和支架吸收，这样保证汽爆时不会损坏弧形门，保证汽爆罐的安全性和可靠性。

上述实施例中，开门机构和张紧机构内部的铰接处分别设置卷簧，利用卷簧吸收冲击力。

上述实施例中，两个第三连杆B1的中部分别与第五连杆B4铰接，第五连杆B4另一端与铰接在弧形门侧边的倒F形卡扣B5的顶端铰接，倒F形卡扣B5的中部连杆B51与弧形门铰接，当倒F形卡B5扣旋转时其下部连杆B52可卡接在汽爆罐外壁，将弧形门牢固固定。

汽爆罐内充满蒸汽，且需要保压一定时间以使蒸汽渗透到秸秆内部，这就对汽爆罐的抗压性和安全性提出很高要求，为确保汽爆罐的安全，本发明的瞬间爆秸秆处理装置还设有安全控制装置，包括设于弧形门的电磁泄压阀，与电磁泄压阀、压力表、电加热装置、活塞连接的控制装置，控制装置内存储有工作压力值和阈值，阈值包括依次增大的第一阈值和第二阈值，控制装置读取压力表读数并与阈值比较，当压力表读数大于第一阈值时，控制装置启动电磁泄压阀进行泄压将汽爆罐内压力减小；当压力表读数大于第二阈值时，控制装置启动活塞使活塞向下运动，汽爆罐内部体积增大，减小压力；当压力表读数小于工作压力值时，控制装置启动电加热装置将内部蒸汽加热，或启动活塞压缩汽爆罐内的气体以增大压力。这样可以实时调节汽爆罐内压力，防止压力过大发生爆炸。

本发明瞬间爆秸秆处理装置在打开弧形门的瞬间发生汽爆，汽爆时会产生较大的声响，产生噪声污染，同时汽爆时声浪可能会形成冲击波，引起支架的颤动，为此需要设置消音装置，既降低噪音又增加装置的安全可靠性，如图1所示，汽爆罐1的外壁设有多个环形肋和多个轴向肋，环形肋和轴向肋在汽爆罐1的外壁上交叉以形成方格空间；汽爆罐1的外表面为凹凸不平的设计，具体而言通过汽爆罐的截面观察，汽爆罐的外表面呈包括高峰和低谷的曲形，并且高峰处设有下沉的小孔，小孔并不贯穿汽爆罐的外壁，小孔起到消音孔的作用；支架2设有横向肋片、第一纵向肋片、第二纵向肋片，横向肋片、第一纵向肋片、第二纵向肋片相互交叉形成立体方格，汽爆发生时汽爆罐产生振动并引起空气震动，方格和立体方格将空气的震动分割、打乱，从而降低所发出的声音，起到消音的效果。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种瞬间爆秸秆处理装置，其特征在于，包括：

竖直放置的汽爆罐，汽爆罐利用设于其侧面的支架固定；

汽爆罐顶部设有进料口，进料口设有液压控制的仓门，仓门一端设有T字形连接件，T字形连接件的下端与进料口的侧壁铰接，T字形连接件的右端与液压杆铰接，液压杆的另一端与汽爆罐外壁铰接，仓门另一端设有卡扣；

汽爆罐侧壁设有与汽爆罐罐体同轴的弧形门；

汽爆罐侧壁设有压力表、进气口，进气口与蒸汽通道连接，进气口处设有第一单向阀；

还包括开门机构，开门机构包括：

安装于支架的电机和减速机构，减速机构的输出轴与第一连杆连接，第一连杆的另一端与第二连杆铰接，第二连杆的另一端与安装于弧形门外壁的张紧机构铰接；

第二连杆包括：

螺杆部和螺母部，螺杆部与张紧机构铰接，螺母部通过底座与第一连杆铰接，螺母部可在底座上以第二连杆的中心轴为轴做轴向旋转；

张紧机构包括：

两个铰接的第三连杆，第三连杆的另一端分别通过铰轴与第四连杆铰接，两第四连杆的另一端铰接于一起，铰轴上设有滚动轴承，滚动轴承嵌入弧形门外壁的滑道内，滑道两端设有缓冲垫。

2.根据权利要求1所述的瞬间爆秸秆处理装置，其特征在于：

汽爆罐底部设置活塞，活塞顶面设有圆柱体，圆柱体内部设有电加热装置，圆柱体以铸铁制成。

3.根据权利要求1所述的瞬间爆秸秆处理装置，其特征在于：

进料口的内壁设有螺旋形纹路，进气口与汽爆罐的轴线呈一定夹角使蒸汽以斜向上的方向进入汽爆罐内部。

4.根据权利要求1所述的瞬间爆秸秆处理装置，其特征在于：

汽爆罐侧壁设有排水口。

5.根据权利要求1所述的瞬间爆秸秆处理装置，其特征在于：

汽爆罐外壁设有第一铰接臂，弧形门外壁设有第二铰接臂，第一铰接臂与第二铰接臂铰接。

6.根据以上任一权利要求所述的瞬间爆秸秆处理装置，其特征在于，还包括安全控制装置，安全控制装置包括：

设于弧形门的电磁泄压阀，与电磁泄压阀、压力表、和/或电加热装置、活塞连接的控制装置，控制装置内存储有工作压力值和阈值，阈值包括依次增大的第一阈值和第二阈值，控制装置读取压力表读数并与阈值比较。