CN111531949B - 一种基于组装模块的环模压块成型系统的生物质压块机 - Google Patents

Abstract

一种基于组装模块的环模压块成型系统的生物质压块机，它包括机架及模盘体、压辊和环模；环模安装在机架及模盘体上；环模由若干块组装式环模模块组装而成；组装式环模模块又由模块本体、切割成型模块和切割刀片组成；切割成型模块可相对于环模进行径向位置调整并固定，环模压块成型系统可实现对物料进行有效地抓取、切割（断）和挤压，使物料顺利地进入成型模孔并完成致密压块成型。本发明具有结构简单、装配调整和维护方便、生产效率高、能耗低、可降低生产及使用成本。

Description

一种基于组装模块的环模压块成型系统的生物质压块机

技术领域

本发明涉及生物质压缩成型技术，尤其是涉及一种基于组装模块的环模压块成型系统的生物质压块机。

背景技术

随着人们对环境污染问题的关注程度不断提高，如何正确处理农作物秸秆已经成为我国研究的焦点之一，生物质致密成型技术的出现，为高效再利用秸秆资源提供了一条很好的途径。秸秆成型设备按照成型方式的不同具有多种结构形式，其中环模辊压式秸秆成型设备，具有相对的生产率高、生产成本低的优势，是目前秸秆压块成型技术及装备的主流方向。

但是，目前国内生物质致密成型设备仍然普遍存在着：（1）生产效率偏低、单位能耗过大；（2）关键工作部件磨损严重和设备使用稳定性差；（3）设备安装和调整技术难度大、使用维护成本高等问题。特别是在秸秆（草）类等较大粒径的生物质材料进行挤压成型的过程中，物料极易卡阻在环模的成型模孔的进料口处，从而进一步增加成型机的能耗、影响生产效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有的密成型设备存在：生产效率偏低、单位能耗过大，关键工作部件磨损严重和设备使用稳定性差，在秸秆（草）类等较大粒径的生物质材料进行挤压成型的过程中，物料极易卡阻在环模的成型模孔的进料口处，从而进一步增加成型机的能耗、影响生产效率的问题，提供一种基于组装模块的环模压块成型系统及生物质压块机，本发明（1）通过提供一种环模式压块成型系统，为秸秆（草）类生物质挤压致密成型提供一种技术和装备；（2）提供一种致密压块成型环模结构，形成新的切割、供料和压缩机理，提高生产效率、降低能耗和减少关键部件的磨损；（3）提供一种组装式环模压块技术和装置，简化、优化环模和模块结构、降低加工制作成本、方便装配和维护、降低使用成本。

本发明的技术方案是：

一种基于组装模块的环模压块成型系统的生物质压块机，包括机架及模盘体1、压辊2和环模3，环模3安装在机架及模盘体1上，沿环模3的圆周方向形成有均布一致的模孔；压辊2通过定位板与压块机主轴8连接，压辊2和定位板安装在环模3的内部，压辊2与环模3之间的间隙可调节，环模3由若干块组装式环模模块80组装而成，其特征是所述的组装式环模模块80由模块本体81、切割成型模块82和切割刀片83组成；切割成型模块82能进行径向位置调整并固定；压辊2由压块机主轴8带动旋转，在由组装式环模模块4组装所形成的环模环型凹槽间进行相对于环模3的啮合运动，实现对物料进行有效地抓取、切割断和挤压，使物料顺利地进入环模模孔并完成致密压块成型。所述的环模模孔是由切割进料锥孔、成型模孔和保型模孔三部分所组成；保型模孔位于模块本体上，切割进料锥孔、成型模孔是由模块本体、切割成型模块和切割刀片的装配所构成；切割进料锥孔与成型模孔在垂直成型模孔轴线的平面上呈矩形形状；环模模块装配后，切割进料锥孔、成型模孔及保型模孔之间呈相贯过渡衔接。

进一步地，切割成型模块两斜面所形成的锥角为45°～120°；切割成型模块两斜面所构成的棱线宽度为0.1mm～3.0mm，并且该棱线构成了环模环型凹槽的槽底。

所述的构成环模的组装式环模模块，及其模块本体和切割刀片，将其原构成环模环型内圆的曲面设计成轴线与环模轴线相平行的小圆弧凹槽，切割刀片上的小圆弧凹槽与构成环槽两个侧面的切割刀片的两个平面形成两个小圆弧形的切削刃口；由组装式环模模块装配组成环模后，在环模环型内圆与环形凹槽两侧面上构成了两条由一系列小圆弧形成的切削刃口，并称为一次切割（断）刃。

压辊与由组装式模块所形成的环模环型凹槽的宽度相等，并形成动配合关系；进一步地，组装式环模模块装配组成环模，并构成环模压块成型系统装配后，由于压辊与由组装式模块所形成的环模环型凹槽的宽度相等，并形成动配合关系；工作中，压辊与环模环型凹槽上的“一次切割（断）刃”之间构成了“一次切割副”，并进行相对啮合运动，对进入环模环型凹槽口处的物料进行轴向长度的切割（断）。

进一步地，切割成型模块可相对于环模进行径向位置调整并固定，使得各个切割成型模块上的所述棱线位于以环模轴线为基准的同一圆柱曲面上，并构成了环模环型凹槽的槽底。

进一步地，在模盘体、环模和压辊进行装配并构成环模压块成型系统时，通过调整压辊的径向位置，使得压辊与所述多个棱线间的径向间隙控制在0.1mm～1.5mm范围内；

工作过程中，在压辊的作用下，切割成型模块上的锥角及棱线具有切割刃的功能，称为“二次切削（断）刃口”，并与压辊构成“压切式的二次切割副”，对进入环模环型凹槽间的物料进行周向长度的挤压切割（断），并挤压送入成型模孔。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供了“一种基于组装模块的环模压块成型系统及生物质压块机”，为生物质压块成型，特别是为秸秆（草）类生物质压块成型提供相关技术和装备。

2、本发明改变和优化了环模压块成型机核心部件—环模的结构，形成一种新的切割（断）、供料和压缩机理，提高生产效率、降低能耗和减少关键部件的磨损，提高了设备运行的稳定性。

3、本发明简化了环模和模块结构、能降低加工制作成本、方便装配和维护、降低生产使用成本。

附图说明

图1 环模压块机成型系统示意图；

图2 常规压块成型机模块结构示意图；

图3 环模压块成型机理及功能区示意图；

图4 本发明提供的组装式环模模块结构示意图；

图5 组装式环模模块本体结构示意图；

图6 切割成型模块结构示意图

图7 切割刀片结构示意图。

图中标记：l-模盘体；2-压辊；3-环模；4-模块；5-常规模孔；6-模孔进料口；7-槽底曲面；50-模孔；51-切割进料锥孔；52-成型模孔；53-保型模孔；80-组装式环模模块；81-模块本体；82-切割成型模块；83-切割刀片；11-一次切割（断）刃口；12-二次切割（断）刃口；13-小圆弧凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细的说明。

如图1所示，本发明的环模式压块机成型系统与现有技术基本相同，它主要包括机架及模盘体1、压辊2和环模3；环模3由若干块环模块4拼装组成；环模3固定安装在机架及模盘体1上，沿环模圆周方向形成均布一致的模孔。

本发明的成型驱动与现有技术也相同，它一般包括2个压辊2，两压辊2通过定位板与压块机主轴连接。压辊和定位板安装在环模3的内部，通过常规的偏心机构可调节压辊2与环模3之间的间隙。设备工作时，主轴驱动定位板使压辊2在环模内公转，同时，压辊受物料摩擦力的作用，在环模内环凹槽中形成动配合地相对自转运动。

从图1和图3的常规环模压块成型机模块4的结构可知，常规压块成型机环模内圈的结构为，若干个模块构成的两个内圆柱面（上下）和一个环模环形凹槽（夹在两个内圆柱面之间），环形凹槽的槽底又是由若干个小“槽底曲面”7构成，环模模孔的进料口6位于环形凹槽的槽底。

从图2的常规压块成型机模块4的结构和图3的环模压块成型机理及功能区示意图可以看出，造成常规环模压块成型机生产效率低、能耗高和关键工作部件磨损严重的主要原因为：1、压辊和环模对物料的攫入量受压辊、环模和成型机结构的限制，物料无法有效地进入环形凹槽；2、对于进入了环形凹槽的物料，受环形凹槽的槽底若干个小“平面型槽底曲面”7的影响，无法有效地进入模孔5；3、受环模加工制作和装配调试精度的影响，造成设备使用稳定性差。

本发明的核心是：通过改变环模压块成型系统的结构和参数，形成一种新的切割、挤压成型机理，实现对物料进行有效地抓取、切割（断）和挤压，使物料顺利进入成型模孔完成致密压块成型。

如图1、4-7所示，本发明提供的一种基于组装模块的环模压块成型系统及生物质压块机，包括机架及模盘体1、压辊2和环模3；环模3安装在机架及模盘体上1；环模3由若干组装式环模模块80组装而成；组装式环模模块80又是由模块本体81、切割成型模块82和切割刀片83装配组成；切割成型模块82可相对于环模3进行径向位置调整并固定。

如图1和图4所示，所述的环模压块模孔50是由切割进料锥孔51、成型模孔52和保型模孔53三部分所组成；保型模孔53位于模块本体81上，切割进料锥孔51与成型模孔52是由模块本体81、切割成型模块82和切割刀片83的装配所构成；切割进料锥孔51与成型模孔52在垂直成型模孔轴线的平面上呈矩形形状；当保型模孔53为圆孔时，成型模孔52的形状为由矩形向圆形沿模孔的轴线扫描混合形成；环模模块装配后，切割进料锥孔51、成型模孔52及保型模孔53之间呈相贯过渡衔接。

进一步地，切割成型模块两斜面所形成的锥角为45°～120°，如图6；切割成型模块两斜面所构成的棱线宽度为0.1mm～3.0mm，并且该棱线构成了环模环型凹槽的槽底。

在设备安装和调试的过程中，通过调整“切割成型模块”82相对于环模3的径向位置，使得各个切割成型模块上的所述棱线（二次切割（断）刃口）12位于以环模轴线为基准的同一圆柱曲面上，可提高设备使用的稳定性。解决了现有技术中，由于部件加工和装配精度问题（现常规环模是无法或难以调整），造成了环模凹槽底面无法形成规则的圆柱曲面，这一直接影响设备使用的稳定性，生产中容易出现部分模孔出料，而另一部分模孔不出料现象和问题。

如图3和图4所示，在设备工作时，对于进入压辊2与环模3间“变形压紧区”的物料，首先是受到环模内环面上的小圆弧凹槽13、摩擦力和压辊2的作用，将物料由变形压紧区带入挤压区，此时环模内环面上的小圆弧凹槽13的作用是，有利于环模对物料的抓取，提高对松散秸秆物料的攫入量。解决了现有普通环模压块技术中，压辊2和环模3对物料的攫入量受压辊2、环模3和成型机结构的限制问题，有利于提高生产效率。

如图3和图4所示，由于采用了组装式环模模块80，及其模块本体81和切割刀片83的结构，将原构成环模环型内圆的曲面设计成轴线与环模轴线相平行的小圆弧凹槽13，切割刀片上的小圆弧凹槽13与构成环槽两个侧面的切割刀片83的两个平面形成两个小圆弧形的切削刃口11；环模模块装配组成环模后，在环模环型内圆与环形凹槽两侧面上构成了两条由一系列小圆弧形成的切削刃口，称为一次切割（断）刃11；压辊2与环模环型凹槽的宽度相等，并形成动配合关系，因此，压辊2与一次切割（断）刃11构成了“一次切割副”。在工作过程中，对于由变形压紧区进入挤压区的物料，由压辊2与一次切割(断)刃11)有效地实施轴向长度的“一次铡切（断）”，有利于物料进入挤压区和环模的环槽内。解决了现有普通环模压块成型技术中环模环型凹槽的侧面与压辊“夹料”问题，可有效地降低磨损、能耗和提高生产效率。

如图3所示，工作过程中，对位于环模槽底的挤压区的物料，由于压辊2同环模3形成的空间越来越小，物料所受的挤压力急剧增大，被压辊2压向环模环槽底和环槽底面上的模孔5进料口处6。在这过程中，本发明所述的“二次切割（断）刃口”12与压辊2构成了“压切式的二次切割副”，对位于环模槽底的挤压区的物料进行“二次切割（断）”，有利于物料进入成型模孔52。

相对于现有普通环模压块成型技术，“压切式的二次切割副”的设计有益之处为：1、减小环模无效挤压面积，有利于物料顺利地进入成型模孔；2、在压辊2的作用下，二次切割刃口12可对凹槽中的物料实施周向长度的挤压切割（断），降低能耗、提高生产效率；3、减少或避免在环模槽底形成物料“压实层”，提高设备运行稳定性和降低能耗。

在使用和维护中：

1、关键部件磨损造成环模与压辊间隙调整过大，引起能耗增加和设备稳定性时，可通过调整压辊2的径向位置，使得压辊2与所述多个棱线12间的径向间隙控制在0.1mm～1.5mm范围内；

2、当“切割成型模块”82上的“二次切割（断）刃”12磨损，引起能耗增加和设备稳定性时，可对“切割成型模块”82上“二次切割（断）刃”12进行修复，安装调整后继续使用；

3、“切割成型模块”82和切割刀片83是环模压块成型系统关键易磨损部件，当无法进行修复再使用时可进行更换，解决了现有普通环模压块成型技术中，当环模关键部位磨损后无法修复再使用，必须整体更换模块和环模的问题，可有效地降低生产和使用成本。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种基于组装模块的环模压块成型系统的生物质压块机，包括机架及模盘体（1）、压辊（2）和环模（3），环模（3）安装在机架及模盘体（1）上，沿环模（3）的圆周方向形成有均布一致的模孔；压辊（2）通过定位板与压块机主轴（8）连接，压辊（2）和定位板安装在环模（3）的内部，压辊（2）与环模（3）之间的间隙可调节，环模（3）由若干块组装式环模模块（80）组装而成，其特征是所述的组装式环模模块（80）由模块本体（81）、切割成型模块（82）和切割刀片（83）组成；切割成型模块（82）能进行径向位置调整并固定；压辊（2）由压块机主轴（8）带动旋转，并在由组装式环模模块（80）组装所形成的环模环型凹槽间进行相对于环模（3）的啮合运动，实现对物料进行有效地抓取、切割和挤压，使物料顺利地进入环模模孔并完成致密压块成型；构成环模（3）的组装式环模模块（80）上的模块本体（81）和切割刀片（83）将原构成环模环型内圆的曲面设计成轴线与环模轴线相平行的小圆弧凹槽，切割刀片（83）上的小圆弧凹槽与构成环槽两个侧面的切割刀片的两个平面形成两个小圆弧形的切削刃口；组装式环模模块（80）装配组成环模后，在环模（3）的环型内圆与环形凹槽两侧面上，构成了两条由一系列小圆弧形成的切削刃口，形成一次切割刃；压辊（2）与由组装式环模模块（80）所形成的环模环型凹槽的宽度相等，并形成动配合关系；组装式环模模块装配组成环模，并构成环模压块成型系统后，由于压辊与由组装式环模模块（80）所形成的环模环型凹槽的宽度相等，并形成动配合关系，工作中，压辊与环模环型凹槽上的“一次切割刃”之间构成了“一次切割副”，并进行相对啮合运动，对进入环模环型凹槽口处的物料进行轴向长度的切割；在模盘体、环模和压辊进行装配并构成环模压块成型系统时，通过调整压辊的径向位置，使得压辊与多个棱线间的径向间隙控制在0.1mm～1.5mm范围内；工作过程中，在压辊的作用下，切割成型模块上的锥角及棱线具有切割刃的功能，称为“二次切削刃口”，并与压辊构成“压切式的二次切割副”，对进入环模环型凹槽间的物料进行周向长度的挤压切割。

2.根据权利要求1所述的生物质压块机，其特征在于所述的环模模孔是由切割进料锥孔（51）、成型模孔（52）和保型模孔（53）三部分所组成；保型模孔位于模块本体（81）上，切割进料锥孔（51）、成型模孔（52）是由模块本体（81）、切割成型模块（82）和切割刀片（83）的装配所构成；组装式环模模块（80）装配后，切割进料锥孔（51）、成型模孔（52）和保型模孔（53）之间呈相贯过渡衔接。

3.根据权利要求1或2所述的生物质压块机，其特征在于，切割成型模块（82）两斜面所形成的锥角为45°～120°，切割成型模块两斜面所构成的棱线宽度为0.1mm～3.0mm。

4.根据权利要求1或2所述的生物质压块机，其特征在于，切割成型模块（82）能相对于环模进行径向位置调整并固定，使得各个切割成型模块上的棱线位于以环模轴线为基准的同一圆柱曲面上，并构成了环模环型凹槽的槽底。

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