CN110639431B - 一种生物质颗粒环模制粒机 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物质颗粒制粒技术领域，具体是指一种生物质颗粒环模制粒机，包括底座，底座上设有箱体，箱体上方设有制粒仓，制粒仓内设有环模，环模内设有压辊，压辊与环模啮合配合；箱体内转动安装有行星架，行星架上设有辊轴，辊轴上转动设有压辊，行星架上设有调节压辊与环模间隙的调节机构，行星架连接驱动装置；环模包括两个以上的环模单元，环模单元两端设有法兰；环模外侧设有内凹的拱形面，环模上设有若干模孔，模孔沿内凹的拱形面的径向设置。本发明提供的生物质颗粒环模制粒机，压辊与环模啮合配合，增强对物料的挤压力，增加物料的密度，提高成型效果和效率，环模拆装维护和更换，降低成本，环模受力均匀，提高环模持久极限。

Description

一种生物质颗粒环模制粒机

技术领域

本发明属于生物质颗粒制粒技术领域，具体是指一种生物质颗粒环模制粒机。

背景技术

能源短缺和环境危机是当今社会关注的焦点，也是现代社会经济发展的瓶颈。对比化石能源，煤炭、石油和天然气，生物质能因其可再生、资源丰富、生态环境友好而逐渐成为能源产业的新生力量，在当今社会经济发展中扮演重要角色。

我国发展生物质颗粒燃料意义重大，有利于缓解我国能源供需矛盾，建立可持续的能源系统，有利于我国生态环境保护，有利于调整我国农村地区经济结构，促进农民就业和提高农民经济收入。

我国的生物质颗粒生产和应用技术正在逐步发展。制作生物质颗粒的原料被压辊碾压，随着压辊的持续转动，夹在环模与压辊之间的物料被不断压缩，随着物料内部压力和密度不断增大，达到一定密度的物料就被压入环模模孔中，经过一段时间保压成型，具有一定密度的生物质颗粒即成型，然后成型颗粒被压出环模，由切刀切断形成一粒一粒的小颗粒，从下方的制粒机出料仓落下。

经过分析发现，在整个制粒过程中，环模所受交变应力为非对称循环，环模通常发生疲劳损坏，这是环模失效的主要形式，而且环模制造成本较高，因此需要增大环模厚度、宽度以及内径，以提高环模持久极限，增加环模的使用寿命，但是这样更加提高了环模的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质颗粒环模制粒机，环模结构强度高，成本低，提高持久极限，环模与压辊配合，制粒效果好，制粒效率高。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案：

一种生物质颗粒环模制粒机，包括底座，所述底座上设有箱体，所述箱体上方设有制粒仓，所述制粒仓内设有环模，所述环模内设有压辊，所述压辊与环模啮合配合，所述制粒仓内位于所述环模外设有刮料装置；

所述箱体内转动安装有行星架，所述行星架上设有辊轴，所述辊轴上转动设有所述压辊，所述压辊与所述环模配合，所述行星架上设有调节所述压辊与环模间隙的调节机构，所述行星架连接驱动装置；

所述环模包括两个以上的环模单元，所述环模单元的顶端设有上法兰，底端设有下法兰，所述上法兰和下法兰与所述环模单元连接；

所述环模外侧设有内凹的拱形面，所述环模上设有若干模孔，所述模孔沿所述内凹的拱形面的径向设置。

作为一种改进，所述环模内侧设有内凸的拱形面，所述内凸的拱形面的圆心和内凹的拱形面的圆心在同一水平面上，所述压辊的周面与所述内凸的拱形面相配合。

作为进一步地改进，所述内凸的拱形面和内凹的拱形面的圆心重合。

作为进一步地改进，所述模孔包括孔径相同的模孔主体，所述模孔主体的两端分别连接孔径大于所述模孔主体孔径的圆台形开口部，靠近所述环模内周面的圆台形开口部的锥度小于等于靠近所述环模外周面的圆台形开口部的锥度。

作为进一步地改进，所述模孔内可拆卸安装有模孔模型，所述模孔从所述环模内侧的开口端向所述环模外侧的开口端地孔径逐渐变小，所述模孔模型内设有所述模孔主体和圆台形开口部。

作为进一步地改进，所述刮料装置包括套设在所述环模外侧的转动环，所述转动环连接刮料驱动机构，所述转动环的下方连接刮料片。

作为进一步地改进，所述转动环设有两个，分别设置在所述环模外周面上内凹的拱形面的上沿和下沿，两所述转动环之间连接所述刮料片。

作为进一步地改进，所述调节机构包括周向转动、轴向固定设置在所述行星架上转动套，所述转动套内轴向滑动设有偏心轴，所述偏心轴与转动套通过键周向传动连接，所述偏心轴的顶部偏心连接辊轴，所述辊轴上转动安装有所述压辊；

所述转动套的顶端设有凸缘，所述行星架上通过紧固件固定设有定位齿条，所述定位齿条与所述凸缘啮合配合；

所述偏心轴上靠近所述转动套的两端设有锁紧螺母，所述锁紧螺母与偏心轴螺纹连接，两所述锁紧螺母分别与所述转动套的两端相抵，所述偏心轴的底端设有施力部。

作为进一步地改进，所述凸缘与所述行星架相抵，所述转动套的底端设有限位环，所述限位环与对应的所述锁紧螺母相抵。

作为进一步地改进，所述模孔沿所述环模周向均匀排列，位置在上的所述模孔与位置在下的所述模孔交错设置，所述模孔的直径为8mm-12mm，所述环模中部的模孔的开孔率高于环模上部和下部的模孔的开孔率。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果：

本发明提供的生物质颗粒环模制粒机，压辊与环模啮合配合，压辊既围绕环模做公转运动，同时又围绕辊轴做自转运动，增强对物料的挤压力，增加物料的密度，进而提高物料的成型效果，而且制粒效率高，环模包括两个以上的环模单元，便于拆装维护和更换，尤其当部分环模损坏需要更换时，可以仅仅更换损坏部分的环模单元，而不需要更换整个环模，操作简便，成本低。

本发明的环模外侧设有内凹的拱形面，模孔沿内凹的拱形面的径向设置，拱形面结构分散压辊的挤压力，使得环模受力均匀，增强环模结构强度，提高环模持久极限，模孔沿内凹的拱形面的径向设置，尽量减少对环模结构强度和持久极限的影响。

由于环模内侧设有内凸的拱形面，内凸的拱形面的圆心和内凹的拱形面的圆心在同一水平面上，压辊的周面形状与内凸的拱形面相配合，使得压辊与环模之间挤压物料的高度大，空间也大，提高有效挤压长度，降低环模和压辊的接触应压力，有利于减轻环模和压辊的疲劳和磨损，延长环模和压辊使用寿命，而且相同开孔率条件下，可以提高生产效率。

由于内凸的拱形面和内凹的拱形面的圆心重合，使内凸的拱形面上的压力可以很好的传递并分布到内凹的拱形面上，受力传递分散性好，有效提高环模的持久极限。

由于模孔包括孔径相同的模孔主体，模孔主体的两端分别连接孔径大于模孔主体孔径的圆台形开口部，靠近环模内周面的圆台形开口部的锥度小于等于靠近环模外周面的圆台形开口部的锥度，模孔主体两端均设有锥度开口，便于物料进出模孔，有利于物料成型。

由于模孔内可拆卸安装有模孔模型，模孔模型内设有模孔主体和圆台形开口部，可以制作不同孔径的模孔模型，根据物料情况不同安装相应的模孔以供使用，而无需制造不同孔径的环模，节约成本，使用方便。

由于刮料装置包括套设在环模外侧的转动环，转动环连接刮料驱动机构，转动环的下方连接刮料片，转动环设有两个，分别设置在环模外周面上内凹的拱形面的上沿和下沿，两转动环之间连接刮料片，刮料平稳，适应环模外侧内凹的拱形面

由于调节机构包括转动套，转动套与偏心轴键连接，转动套转动时偏心轴带动辊轴和压辊转动，调节压辊与环模内侧面的间隙，调节好间隙之后，通过定位齿条固定好凸缘的位置，也就固定好转动套的位置，转动套轴向固定设置在行星架上，当需要调节压辊轴向位置时，旋拧两个锁紧螺母，使偏心轴与转动套相对轴向移动，即可调节压辊的高度位置，调节好之后拧紧两个锁紧螺母，调节机构的结构简单，操作方便。

由于模孔沿环模周向均匀排列，位置在上的模孔与位置在下的模孔交错设置，有利于使环模的结构强度整体平衡，由于环模中部的结构强度要强于环模上部和下部，因此在环模中部设有更多的模孔，平衡整个环模的结构强度。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图；

图2是本实施例的内部结构示意图；

图3是环模单元的端面图；

图4是环模单元上模孔的分布示意图；

图5是模孔的结构示意图；

图6是刮料装置的结构示意图；

图7是刮料片的结构示意图；

图8是调节机构的结构示意图；

图9是压辊轴套的结构示意图；

附图中，1-底座，2-箱体，3-制粒仓，4-环模，41-环模单元，42-内凹的拱形面，43-模孔，431-模孔主体，432-圆台形开口部，44-内凸的拱形面，45-模孔模型，46-固定部，47-定位凸起，48-定位凹槽，5-压辊，501-压辊轴套，502-压辊轮，503-外螺纹，504-凹槽，505-外螺纹安装段，6-行星架，7-辊轴，8-上法兰，9-下法兰，10-转动环，11-刮料片，12-转动套，121-凸缘，13-偏心轴，131-施力部，14-定位齿条，15-锁紧螺母，16-限位环。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

如图1至图5共同所示，一种生物质颗粒环模制粒机，包括底座1，底座1上设有箱体2，箱体2上方设有制粒仓3，制粒仓3内设有环模4，环模4内设有压辊5，压辊5与环模4啮合配合，制粒仓3内位于环模4外设有刮料装置；

箱体2内转动安装有行星架6，行星架6上设有辊轴7，辊轴7上转动设有压辊5，压辊5与环模4配合，行星架6上设有调节压辊5与环模4间隙的调节机构，行星架6连接驱动装置，具体地，行星架6上设有齿轮，通过中间齿轮传动结构与电机连接，由电机驱动行星架6的转动；

环模4包括两个以上的环模单元41，环模单元41的顶端设有上法兰8，底端设有下法兰9，上法兰8和下法兰9与环模单元41连接；

环模4外侧设有内凹的拱形面42，环模4上设有若干模孔43，模孔43沿内凹的拱形面42的径向设置。

本实施例使用时，压辊5与环模4啮合配合，压辊5既围绕环模4做公转运动，同时又围绕辊轴7做自转运动，增强对物料的挤压力，增加物料的密度，进而提高物料的成型效果，而且制粒效率高，环模4包括两个以上的环模单元41，便于拆装维护和更换，尤其当部分环模4损坏需要更换时，可以仅仅更换损坏部分的环模单元41，而不需要更换整个环模4，操作简便，成本低。

本实施例的环模4外侧设有内凹的拱形面42，模孔43沿内凹的拱形面42的径向设置，拱形面结构分散压辊5的挤压力，使得环模4受力均匀，增强环模4结构强度，提高环模4持久极限，模孔43沿内凹的拱形面42的径向设置，尽量减少对环模4结构强度和持久极限的影响。

本实施例中，环模4内侧设有内凸的拱形面44，内凸的拱形面44的圆心和内凹的拱形面42的圆心在同一水平面上，压辊5的周面与内凸的拱形面44相配合。

本实施例中，内凸的拱形面44和内凹的拱形面42的圆心重合。

环模4内侧设有内凸的拱形面44，内凸的拱形面44的圆心和内凹的拱形面42的圆心在同一水平面上，压辊5的周面形状与内凸的拱形面44相配合，使得压辊5与环模4之间挤压物料的高度大，空间也大，提高有效挤压长度，降低环模4和压辊5的接触应压力，有利于减轻环模4和压辊5的疲劳和磨损，延长环模4和压辊5使用寿命，而且相同开孔率条件下，可以提高生产效率。

由于内凸的拱形面44和内凹的拱形面42的圆心重合，使内凸的拱形面44上的压力可以很好的传递并分布到内凹的拱形面42上，受力传递分散性好，有效提高环模4的持久极限。

本实施例在实际使用中，环模单元41的顶部和底部分别设有固定部46，上法兰8和下法兰9上设有与固定部46配合的卡槽，还在环模单元41的相互接触的端面上设有相互配合的定位止口，定位止口包括设置在环模单元41的端面上的两个以上的定位凸起47，相邻定位凸起47之间形成定位凹槽48，定位凹槽48与定位凸起47相对应，定位凸起47弧形延伸且其弧度与内凹的拱形面42的弧度和环模4圆周弧度相同，如此设置使得环模单元41结合精度高，不易移位，连接部位也形成拱形结构承压分散压力，保持高连接强度。

本实施例中，模孔43包括孔径相同的模孔主体431，模孔主体431的两端分别连接孔径大于模孔主体431孔径的圆台形开口部432，靠近环模4内周面的圆台形开口部432的锥度小于等于靠近环模4外周面的圆台形开口部432的锥度，模孔主体321两端均设有锥度开口，便于物料进出模孔，有利于物料成型。

本实施例中，模孔43内可拆卸安装有模孔模型45，模孔43从环模4内侧的开口端向环模4外侧的开口端地孔径逐渐变小，便于模孔模型45与模孔43相配合，模孔模型45内设有模孔主体431和圆台形开口部432，可以制作不同孔径的模孔模型，根据物料情况不同安装相应的模孔模型以供使用，而无需制造不同孔径的环模，节约成本，使用方便。

本实施例中，刮料装置包括套设在环模4外侧的转动环10，转动环10连接刮料驱动机构，转动环10的下方连接刮料片11。

本实施例中，转动环10设有两个，分别设置在环模4外周面上内凹的拱形面42的上沿和下沿，具体地设置在环模4上方和下方的法兰上，两转动环10之间连接刮料片11，刮料片11的形状与内凹的拱形面42的形状相适配。具体地，刮料驱动机构为一电机，设置在制粒仓3的壳体上，转动环10内圈通过轴承安装在上法兰和下法兰上，转动环的外圈设置齿轮，通过齿轮结构驱动转动环10转动，刮料片11设有多个，刮料平稳，适应环模外侧内凹的拱形面，图6和图7中为简化画法仅示出一个刮料片，刮料片11倾斜设置，刮料片11的转动方向与延伸方向之间的夹角为锐角，使得刮料片11将颗粒刮下之后可以将颗粒往外推，便于颗粒出料。实际使用中，还可以进一步将刮料片设置上下倾斜，具体地，将刮料片设置为底部在前、底部在后的倾斜状态，推料效果好。

本实施例中，如图8所示，调节机构包括周向转动、轴向固定设置在行星架6上转动套12，转动套12内轴向滑动设有偏心轴13，偏心轴13与转动套12通过键周向传动连接，偏心轴13的顶部偏心连接辊轴7，辊轴7上转动安装有压辊5；

转动套12的顶端设有凸缘121，行星架6上通过紧固件固定设有定位齿条14，定位齿条14与凸缘121啮合配合；

偏心轴13上靠近转动套12的两端设有锁紧螺母15，锁紧螺母15与偏心轴13螺纹连接，两锁紧螺母15分别与转动套12的两端相抵，偏心轴13的底端设有施力部131，可以使用扳手等工具拧动施力部，便于调节操作。

本实施例中，凸缘121与行星架6相抵，转动套12的底端设有限位环16，限位环16与对应的锁紧螺母15相抵。

由于调节机构包括转动套12，转动套12与偏心轴13键连接，转动套12转动时偏心轴13带动辊轴7和压辊5转动，调节压辊5与环模4内侧面的间隙，调节好间隙之后，通过定位齿条14固定好凸缘121的位置，也就固定好转动套12的位置，转动套12轴向固定设置在行星架6上，当需要调节压辊5轴向位置时，旋拧两个锁紧螺母15，使偏心轴13与转动套12相对轴向移动，即可调节压辊5的高度位置，调节好之后拧紧两个锁紧螺母15，调节机构的结构简单，操作方便。

本实施例在实际使用中，凸缘121与转动套12一体成型，加工简单，结构强度高，成本低；而且还可以使辊轴7通过轴承安装有压辊轴套501，压辊轴套501上设有压辊轮502，压辊轴套501上设有外螺纹503，压辊轮502上设有内螺纹，压辊轮502与压辊轴套501螺纹配合，具体地设置压辊轮502与压辊轴套501的螺纹配合的方向，使得正常工作过程中，压辊5的转动方向与压辊轮502与压辊轴套501螺纹拧紧的方向一致，不会在工作过程中使得压滚轮502与压辊轴套501脱离。

具体地，如图9所示，压辊轴套501上的外螺纹503为矩形螺纹或梯形螺纹，压辊轴套501上位于外螺纹503的顶端设有凹槽504，凹槽504沿压辊轴套501周面螺旋延伸，凹槽504位于外螺纹503的延伸方向上，凹槽504内可拆卸安装有外螺纹安装段505，具体可以将凹槽504设置为卡槽，在外螺纹安装段505的底部设置与卡槽配合的凸起，实现外螺纹安装段505与凹槽卡接配合，当然还可以通过设置紧固件来实现外螺纹安装段505与压辊轴套501的可拆卸安装，具体可以是，紧固件贯穿外螺纹安装段505然后与压辊轴套501可拆卸连接。

本实施例中，模孔43沿环模4周向均匀排列，位置在上的模孔43与位置在下的模孔43交错设置，模孔43的直径为8mm-12mm，环模4中部的模孔的开孔率高于环模4上部和下部的模孔的开孔率，由于环模4中部的结构强度要强于环模4上部和下部，因此在环模4中部设有更多的模孔，平衡整个环模4的结构强度。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，包括底座，所述底座上设有箱体，所述箱体上方设有制粒仓，所述制粒仓内设有环模，所述环模内设有压辊，所述压辊与环模啮合配合，所述制粒仓内位于所述环模外设有刮料装置；

所述箱体内转动安装有行星架，所述行星架上设有辊轴，所述辊轴上转动设有所述压辊，所述压辊与所述环模配合，所述行星架上设有调节所述压辊与环模间隙的调节机构，所述行星架连接驱动装置；

所述环模包括两个以上的环模单元，所述环模单元的顶端设有上法兰，底端设有下法兰，所述上法兰和下法兰与所述环模单元连接；

所述环模外侧设有内凹的拱形面，所述环模上设有若干模孔，所述模孔沿所述内凹的拱形面的径向设置。

2.根据权利要求1所述的生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，所述环模内侧设有内凸的拱形面，所述内凸的拱形面的圆心和内凹的拱形面的圆心在同一水平面上，所述压辊的周面与所述内凸的拱形面相配合。

3.根据权利要求2所述的生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，所述内凸的拱形面和内凹的拱形面的圆心重合。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，所述模孔包括孔径相同的模孔主体，所述模孔主体的两端分别连接孔径大于所述模孔主体孔径的圆台形开口部，靠近所述环模内周面的圆台形开口部的锥度小于等于靠近所述环模外周面的圆台形开口部的锥度。

5.根据权利要求4所述的生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，所述模孔内可拆卸安装有模孔模型，所述模孔从所述环模内侧的开口端向所述环模外侧的开口端地孔径逐渐变小，所述模孔模型内设有所述模孔主体和圆台形开口部。

6.根据权利要求1至3任一权利要求所述的生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，所述刮料装置包括套设在所述环模外侧的转动环，所述转动环连接刮料驱动机构，所述转动环的下方连接刮料片。

7.根据权利要求6所述的生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，所述转动环设有两个，分别设置在所述环模外周面上内凹的拱形面的上沿和下沿，两所述转动环之间连接所述刮料片。

8.根据权利要求1所述的生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，所述调节机构包括周向转动、轴向固定设置在所述行星架上转动套，所述转动套内轴向滑动设有偏心轴，所述偏心轴与转动套通过键周向传动连接，所述偏心轴的顶部偏心连接辊轴，所述辊轴上转动安装有所述压辊；

所述转动套的顶端设有凸缘，所述行星架上通过紧固件固定设有定位齿条，所述定位齿条与所述凸缘啮合配合；

所述偏心轴上靠近所述转动套的两端设有锁紧螺母，所述锁紧螺母与偏心轴螺纹连接，两所述锁紧螺母分别与所述转动套的两端相抵，所述偏心轴的底端设有施力部。

9.根据权利要求8所述的生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，所述凸缘与所述行星架相抵，所述转动套的底端设有限位环，所述限位环与对应的所述锁紧螺母相抵。

10.根据权利要求1所述的生物质颗粒环模制粒机，其特征在于，所述模孔沿所述环模周向均匀排列，位置在上的所述模孔与位置在下的所述模孔交错设置，所述模孔的直径为8mm-12mm，所述环模中部的模孔的开孔率高于环模上部和下部的模孔的开孔率。

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