CN112060671B - 一种湿垃圾压榨机及其压缩循环控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿垃圾压榨机及其压缩循环控制方法，所述湿垃圾压榨机包括箱体、闸门组件、顶拉箱机构、锁紧机构、推压头装置、料斗、液压系统、电控系统，所述液压系统包括与第一变速电机驱动连接的第一双联内啮合齿轮泵、与第二变速电机驱动连接的第二双联内啮合齿轮泵、调压阀组、辅助动作控制阀组、压缩油缸控制阀组、压缩油缸，所述电控系统包括分别与第一变速电机、第二变速电机、三相异步电机、辅助动作控制阀组、压缩油缸控制阀组、调压阀组电连接的PLC。本发明使湿垃圾压榨机的工作效率更高，更易实现高速轻载、低速重载；内啮合齿轮泵噪声更低、流量脉动更小；采用变速电机驱动的压榨机，更节能，系统散热性能要求更低。

Description

一种湿垃圾压榨机及其压缩循环控制方法

技术领域

本发明涉及环保设备技术领域，特别地，涉及一种湿垃圾压榨机及其压缩循环控制方法。

背景技术

垃圾大致可分为可回收垃圾、干垃圾、湿垃圾、有害垃圾四大类。其中食材废料、果皮、绿植等湿垃圾含水量高，易腐败且产生恶臭，易污染其它垃圾，焚烧发电热值低，容易产生渗滤液形成二次污染。现有的湿垃圾就地处理设施工艺有：微生物发酵制肥、微生物分解、物理粉碎挤压脱水等。其中物理粉碎挤压脱水工艺的湿垃圾处理效率最高，且产处物为有机物残渣和污水，污水进行简易处理后排放，有机物残渣经后续加工成为有机肥料。

湿垃圾压榨机(强力直压脱水式垃圾压缩机)是湿垃圾物理粉碎挤压脱水工艺中的关键设备，垃圾压榨机通过多次对垃圾进行压缩与长时间高压保压实现物理挤压脱水，其特有的预压腔密封和污水收集排放机构设计可有效对垃圾水做简单收集、引流、排放。

然而，现有湿垃圾压榨机主要缺点包括：

1、现有垃圾压榨机采用的三相异步电机不宜频繁启动且响应时间长，压榨机在待机等料时电动机保持1450r/min，不仅电机持续存在能量损耗，2个双联叶片泵全流量卸载也会造成能量损耗；

2、现有垃圾压榨机采用的三相异步电机只能工作在额定转速下，轻载时，电机能效低，不能发挥电机的全部动力性能。

3、现有垃圾压榨机通过调压阀块加载双联叶片泵个数可为系统提供阶梯可变流量，液压系统最小流量由小泵排量决定，所以压榨机强力保压脱水时，液压系统流量仍然较大，在保压阶段有高压溢流，造成能量损失。

4、现有垃圾压榨机在保压脱水后，压缩油缸回退前，油缸大腔有大量高压油需释放，现有垃圾压榨机卸压动作由固定的卸压时间t控制。湿垃圾种类不一样，其反弹力不同，即对油缸反推力不同。因此不同湿垃圾所需的泄压时间t不同，太长影响压榨机工作效率，太短泄不尽，导致油缸换向后退时有冲击，伴随炮鸣声和整机震动；

5、现有垃圾压榨机在保压时叶片泵与电机持续满负荷工作，受电机与泵结构限制，系统噪声较高，易对操作人员形成长期噪声污染；6、现有垃圾液压系统发热大，需要较大功率的独立冷却系统。

发明内容

本发明一方面提供了一种湿垃圾压榨机，以解决现有湿垃圾压榨机能量损耗大、能效低、噪声较高的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种湿垃圾压榨机，包括箱体、闸门组件、顶拉箱机构、锁紧机构、推压头装置、料斗、液压系统、电控系统，所述液压系统包括：

与第一变速电机驱动连接的第一双联内啮合齿轮泵，所述第一双联内啮合齿轮泵的输入端通过吸油过滤器连接油箱；

与第二变速电机驱动连接的第二双联内啮合齿轮泵，所述第二双联内啮合齿轮泵的输入端通过吸油过滤器连接油箱；

调压阀组，所述调压阀组的输入端分别连接第一双联内啮合齿轮泵和第二双联内啮合齿轮泵的输出端；

辅助动作控制阀组，所述辅助动作控制阀组的输入端与调压阀组的输出端液压连接，输出端分别与油箱、顶拉箱油缸、锁紧油缸、闸门左油缸、闸门右油缸液压连接；

压缩油缸控制阀组，所述压缩油缸控制阀组的输入端与调压阀组的输出端液压连接，输出端分别与油箱、压缩油缸液压连接，所述压缩油缸的无杆腔还通过泄压回路连接油箱；

所述电控系统包括PLC，所述PLC分别与第一变速电机、第二变速电机、三相异步电机、辅助动作控制阀组、压缩油缸控制阀组、调压阀组电连接，用于控制液压系统按设定流程动作，并根据液压系统的当前工作压力使各变速电机在高速推料和低速压料工况下保持恒功率输出状态。

进一步地，所述第一变速电机、第二变速电机为带有伺服驱动器的伺服电机，

或者，

所述第一变速电机、第二变速电机为带有变频控制器的变频电机。

进一步地，所述压缩油缸的无杆腔通过自适应泄压回路连接油箱，所述自适应泄压回路与PLC电连接，所述PLC用于根据无杆腔的当前压力值控制压缩油缸的无杆腔泄压，以适应不同垃圾泄压时的反弹力。

进一步地，所述自适应泄压回路包括通过管路依次连接的压力检测器、节流阀、第一电磁阀，所述压力检测器与第一电磁阀与PLC电连接，所述PLC根据压力检测器检测的压缩油缸的无杆腔的当前压力值控制第一电磁阀动作进行泄压，直到压缩油缸的无杆腔的当前压力值低于设定阀值，以适应不同垃圾泄压时的反弹力。

进一步地，所述压力检测器采用压力继电器或压力变送器。

进一步地，所述箱体上还设置有激光测距传感器，用于检测推压头装置当前伸缩位置。

进一步地，所述调压阀组包括第一大泵溢流阀、第一小泵溢流阀、第二大泵溢流阀、第二小泵溢流阀、第二电磁阀、第一压力变送器，

所述第一大泵溢流阀的输入端连接第一双联内啮合齿轮泵的第一大泵输出端，并通过第一大泵单向阀连接调压阀组和辅助动作控制阀组的输入端，所述第一大泵溢流阀的输出端连接油箱；

所述第一小泵溢流阀的输入端连接第一双联内啮合齿轮泵的第一小泵输出端，并通过第一小泵单向阀连接调压阀组和辅助动作控制阀组的输入端，所述第一小泵溢流阀的输出端连接油箱；

所述第二大泵溢流阀的输入端连接第二双联内啮合齿轮泵的第二大泵输出端，并通过第二大泵单向阀连接调压阀组和辅助动作控制阀组的输入端，所述第二大泵溢流阀的输出端连接油箱；

所述第二小泵溢流阀的输入端连接第二双联内啮合齿轮泵的第二小泵输出端，并通过第二小泵单向阀连接调压阀组和辅助动作控制阀组的输入端，所述第二小泵溢流阀的输出端连接油箱；

所述第二电磁阀与PLC电连接，且输入端分别与调压阀组和辅助动作控制阀组的输入端相连接，输出端连接油箱；

所述第一压力变送器与PLC电连接，用于实时采集所述液压系统的当前工作压力。

进一步地，所述液压系统还包括：

与三相异步电机驱动连接的双联叶片泵，所述双联叶片泵的输入端通过吸油过滤器连接油箱，所述双联叶片泵中的大叶片泵的输出端将液压油经风冷却器冷却后流回油箱，所述双联叶片泵中的小叶片泵的输出端连接压缩油缸控制阀组。

本发明另一方面还提供了一种湿垃圾压榨机的压缩循环控制方法，包括步骤：

获取压缩循环启动指令；

若压缩油缸实际行程S_S到达推压头装置起始位置S₁时，第一变速电机和第二变速电机以恒功率输出分别驱动第一双联内啮合齿轮泵的第一大泵和第一小泵、第二双联内啮合齿轮泵的第二大泵和第二小泵共同向压缩油缸的无杆腔供油，压缩油缸的活塞杆快速伸出，驱动推压头装置高速推料；

若推压头装置高速推料使液压系统实际工作压力p_s到达高低速切换压力p₁时，所述第一变速电机和第二变速电机以恒功率输出分别驱动第一双联内啮合齿轮泵的第一小泵、第二双联内啮合齿轮泵的第二小泵共同向压缩油缸无杆腔供油，压缩油缸的活塞杆慢速伸出，驱动推压头装置低速压料；

若推压头装置低速推料使液压系统实际工作压力p_s到达强力保压脱水压力p₂时，所述第一双联内啮合齿轮泵的第一小泵或第二双联内啮合齿轮泵的第二小泵向压缩油缸的无杆腔供油，驱动推压头装置强力保压脱水；

当强力保压脱水实际时间t_s到达强力保压脱水设置时间t₁后，压缩油缸的无杆腔卸压；

当压缩油缸无杆腔的实际压力p_c下降到压缩油缸无杆腔泄压到位压力p₃时，所述第一双联内啮合齿轮泵的第一大泵、第二双联内啮合齿轮泵的第二大泵共同向压缩油缸的有杆腔供油，压缩油缸的活塞杆缩回，驱动推压头装置快速缩回；

当压缩油缸实际行程S_s到达推压头装置压缩循环回退位置S₂后，压缩循环结束。

进一步地，推压头装置高速推料时，单个双联内啮合齿轮泵的变速电机的恒功率输出计算公式为：

n₁＝n₂＝n_max p_s≤p₀

p₀＜p_s≤p₁

其中：

n₂：第一变速电机转速(r/min)；

n₂：第二变速电机转速(r/min)；

n_max：变速电机最大工作转速(r/min)；

n_e：变速电机额定工作转速(r/min)；

p_s：液压系统工作压力(MPa)；

η：液压系统效率；

V_大泵：双联内啮合齿轮泵中大泵的排量(mL/r)；

V_小泵：双联内啮合齿轮泵中小泵的排量(mL/r)；

N_e：单个变速电机额定输出功率(W)；

p₀：双泵恒功率切换压力(MPa)，p₀＝60×N_e×η/(V_大泵+V_小泵)；

当推压头装置低速推料时，单个双联内啮合齿轮泵的变速电机的恒功率输出计算公式为：

n₁＝n₂＝n_max p₁＜p_s≤p₁₁

p₁₁＜p_s≤p₂

其中，p₁₁：单小泵恒功率切换压力(MPa)，p₁₁＝60×N_e×η/V_小泵。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的湿垃圾压榨机及其压缩循环控制方法，其压缩循环过程基于变速电机驱动的容积调速液压系统，同时基于液压系统当前工作压力自动控制实现了电机恒功率做功，使湿垃圾压榨机的工作效率更高，更易实现高速轻载、低速重载；内啮合齿轮泵噪声更低、流量脉动更小；采用变速电机驱动的压榨机，更节能，系统散热性能要求更低。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的垃圾压榨机构成示意图。

图2是本发明优选实施例的液压系统原理图示意图。

图3是本发明优选实施例的调压阀组原理图示意图。

图4是本发明优选实施例的压榨机的液压传动与控制原理示意图。

图5是本发明优选实施例的推压头装置位置示意图。

图6是本发明优选实施例的推压头装置一次压缩循环控制流程示意图。

图7是本发明优选实施例的压榨机完成一包湿垃圾物理粉碎挤压脱水的工作流程示意图。

图中：

1、箱体；11、前箱体；12、后箱体；2、液压系统；200、调压阀组；201、辅助动作控制阀组；202、顶拉箱油缸；203、锁紧油缸；204、闸门左油缸；205、闸门右油缸；206、闸门平衡阀；207、同步马达；208、压缩油缸；209、压力检测器；210、节流阀；211、第一电磁阀；212、压缩油缸控制阀组；213、第一压力变送器；214、双联叶片泵；215、吸油过滤器；216、三相异步电机；217、风冷却器；218、第二高压过滤器；219、第二双联内啮合齿轮泵；220、第二变速电机；221、第一高压过滤器；222、第一双联内啮合齿轮泵；223、第一变速电机；224、油箱；225、第一大泵溢流阀；226、第一大泵单向阀；227、第一小泵单向阀；228、第一小泵溢流阀；229、第二大泵溢流阀；230、第二大泵单向阀；231、第二小泵单向阀；232、第二小泵溢流阀；233、第二电磁阀；3、闸门组件；4、顶拉箱机构；5、锁紧机构；6、料斗；7、推压头装置；8、电控系统；800、顶拉箱到位接近开关；801、顶拉箱分离接近开关；802、松箱到位接近开关；803、锁箱到位接近开关；804、闸门举升到位接近开关；805、闸门下降到位接近开关；806、激光测距传感器；807、称重传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种湿垃圾压榨机，包括箱体1、闸门组件3、顶拉箱机构4、锁紧机构5、推压头装置7、料斗6、液压系统2、电控系统8，所述箱体1包括前箱体11和后箱体12，所述液压系统2包括：

与第一变速电机223驱动连接的第一双联内啮合齿轮泵222，所述第一双联内啮合齿轮泵222的输入端通过吸油过滤器215连接油箱224；

与第二变速电机220驱动连接的第二双联内啮合齿轮泵219，所述第二双联内啮合齿轮泵219的输入端通过吸油过滤器215连接油箱224；

调压阀组200，所述调压阀组200的输入端分别通过第一高压过滤器221和第二高压过滤器218连接第一双联内啮合齿轮泵222和第二双联内啮合齿轮泵219的输出；

辅助动作控制阀组201，所述辅助动作控制阀组201的输入端与调压阀组200的输出端液压连接，输出端分别与油箱224、顶拉箱油缸202、锁紧油缸203、闸门左油缸204、闸门右油缸205液压连接；

压缩油缸控制阀组212，所述压缩油缸控制阀组212的输入端与调压阀组200的输出端液压连接，输出端分别与油箱224、压缩油缸208液压连接，所述压缩油缸208的无杆腔还通过泄压回路连接油箱224；

所述电控系统8包括PLC，所述PLC分别与第一变速电机223、第二变速电机220、三相异步电机216、辅助动作控制阀组201、压缩油缸控制阀组212、调压阀组200电连接，用于控制液压系统2按设定流程动作，并根据液压系统2的当前工作压力使各变速电机在高速推料和低速压料工况下保持恒功率输出状态。

具体地，在本发明的优选实施例中，所述第一变速电机223、第二变速电机220为带有伺服驱动器的伺服电机或带有变频控制器的变频电机，本实施例的所述第一变速电机223、第二变速电机220采用带有伺服驱动器的伺服电机，相比带有变频控制器的变频电机，带有伺服驱动器的伺服电机具有响应时间短、噪声低的优势。

具体地，在本发明的优选实施例中，所述第一变速电机223、第二变速电机220为带有变频控制器的变频电机。

具体地，在本发明的优选实施例中，所述压缩油缸208的无杆腔通过自适应泄压回路连接油箱224，所述自适应泄压回路与PLC电连接，所述PLC用于根据无杆腔的当前压力值控制压缩油缸208的无杆腔泄压，以适应不同垃圾泄压时的反弹力。

具体地，在本发明的优选实施例中，所述自适应泄压回路包括通过管路依次连接的压力检测器209、节流阀210、第一电磁阀211，所述压力检测器209与第一电磁阀211与PLC电连接，所述PLC根据压力检测器209检测的压缩油缸208的无杆腔的当前压力值控制第一电磁阀211动作进行泄压，直到压缩油缸208的无杆腔的当前压力值低于设定阀值，以适应不同垃圾泄压时的反弹力。

具体地，在本发明的优选实施例中，所述压力检测器209采用压力继电器或压力变送器。

具体地，在本发明的优选实施例中，所述箱体1上还设置有激光测距传感器806，用于检测推压头装置7当前伸缩位置。

具体地，如图3所示，在本发明的优选实施例中，所述调压阀组200包括第一大泵溢流阀225、第一小泵溢流阀228、第二大泵溢流阀229、第二小泵溢流阀232、第二电磁阀233、第一压力变送器213，

所述第一大泵溢流阀225的输入端连接第一双联内啮合齿轮泵222的第一大泵输出端，并通过第一大泵单向阀226连接调压阀组200和辅助动作控制阀组201的输入端，所述第一大泵溢流阀225的输出端连接油箱224；

所述第一小泵溢流阀228的输入端连接第一双联内啮合齿轮泵222的第一小泵输出端，并通过第一小泵单向阀227连接调压阀组200和辅助动作控制阀组201的输入端，所述第一小泵溢流阀228的输出端连接油箱224；

所述第二大泵溢流阀229的输入端连接第二双联内啮合齿轮泵219的第二大泵输出端，并通过第二大泵单向阀230连接调压阀组200和辅助动作控制阀组201的输入端，所述第二大泵溢流阀229的输出端连接油箱224；

所述第二小泵溢流阀232的输入端连接第二双联内啮合齿轮泵219的第二小泵输出端，并通过第二小泵单向阀231连接调压阀组200和辅助动作控制阀组201的输入端，所述第二小泵溢流阀232的输出端连接油箱224；

所述第二电磁阀233与PLC电连接，且输入端分别与调压阀组200和辅助动作控制阀组201的输入端相连接，输出端连接油箱224；

所述第一压力变送器213与PLC电连接，用于实时采集所述液压系统2的当前工作压力。

具体地，如图3所示，在本发明的优选实施例中，所述液压系统2还包括：

与三相异步电机216驱动连接的双联叶片泵214，所述双联叶片泵214的输入端通过吸油过滤器215连接油箱224，所述双联叶片泵214中的大叶片泵的输出端将液压油经风冷却器217冷却后流回油箱224，所述双联叶片泵214中的小叶片泵的输出端连接压缩油缸控制阀组212。

上述实施例提供的湿垃圾压榨机的液压传动与控制原理框图如图4所示，其中虚线为控制信号走向，实线为液压传动走向。

上述实施例提供的湿垃圾压榨机的两个伺服电机分别驱动两个双联内啮合齿轮泵，两个双联内啮合齿轮泵通过调压阀组200、压缩油缸控制阀组212驱动压缩油缸208，进而实现推压头装置7的压缩与回退。两个双联内啮合齿轮泵通过调压阀组200、辅助动作控制阀组201驱动顶拉箱机构4的顶拉箱油缸202、闸门组件3的闸门左油缸204和闸门右油缸205、锁紧机构5的锁紧油缸203，进而实现压榨机与转运车的锁紧与分离、闸门的升降。三相异步电机216驱动双联叶片泵214，其中，双联叶片泵214的大泵为风冷却器217提供循环油液，小泵为压缩油缸控制阀组212提供先导控制油和给压缩油缸控制阀组212中的蓄能器组件充能。同时，为实现自动控制，所述顶拉箱机构4、锁紧机构5、闸门组件3还分别设置有顶拉箱到位接近开关800、顶拉箱分离接近开关801、松箱到位接近开关802、锁箱到位接近开关803、闸门举升到位接近开关804、闸门下降到位接近开关805，箱体1底部设置有称重传感器807。

上述实施例的湿垃圾压榨机的液压系统2主要包括辅助油缸动作回路和压缩油缸动作回路。

调压阀组200主要由溢流阀、单向阀、电磁阀组成。其中，第一大泵溢流阀225、第一小泵溢流阀228、第二大泵溢流阀229、第二小泵溢流阀232实现四个油泵的加载与卸载。其中，第一大泵单向阀226、第一小泵单向阀227、第二大泵单向阀230、第二大泵单向阀230切断第一双联内啮合齿轮泵222的第一大泵和第一小泵、第二双联内啮合齿轮泵219的第二大泵和第二小泵共四个泵之间的压力影响，实现油泵的独立与联合工作。其中，第二电磁阀233失电时实现辅助动作控制阀组201、压缩油缸控制阀组212、调压阀组200之间高压管路的泄压，防止系统不工作时管路中的高压油引起控制阀组出现误动作。

第一压力变送器213可测量液压系统工作压力p_s，压力检测器209可测量压缩油缸无杆腔压力p_c。

闸门平衡阀206在闸门下降时抵抗闸门的下降，使其运动更平缓；静止不工作时保持闸门不下降且在爆管时起安全阀的作用。

同步马达207通过容积相同作用使闸门左油缸204、闸门右油缸205同步运动。

辅助动作控制阀组201主要由电磁换向阀、液压锁、单向阀、溢流阀组成。其中，电磁换向阀实现各辅助动作油缸的动作换向；液压锁实现辅助动作油缸的锁止；单向阀和溢流阀实现闸门油缸同步运动的端位补偿。其中，电磁铁YV6得电时，辅助动作控制阀组201的P1口与A1口相通，T1口与B1口相通；电磁铁YV7得电时，辅助动作控制阀组201的P1口与B1口相通，T1口与A1口相通；电磁铁YV8得电时，辅助动作控制阀组201的P1口与A2口相通，T1口与B2口相通；电磁铁YV9得电时，辅助动作控制阀组201的P1口与B2口相通，T1口与A2口相通；电磁铁YV10得电时，辅助动作控制阀组201的P1口与A3口相通，T1口与B3口相通；电磁铁YV11得电时，辅助动作控制阀组201的P1口与B3口相通，T1口与A3口相通。

压缩油缸控制阀组212主要由二通插装阀、电磁阀、单向节流阀、蓄能器组件组成。压缩油缸208动作回路流量大，二通插装阀过流能力强。其中，采用四个二通插装阀和电磁阀组成一个逻辑三位四通阀，实现压缩油缸208的动作换向。其中，蓄能器组件为辅助能源，为二通插装阀提供先导控制油源。其中，电磁铁YV12、YV13得电时，压缩油缸控制阀组212的P2口与A4口相通，T2口与B4口相通；电磁铁YV14、YV15得电时，压缩油缸控制阀组212的P2口与B4口相通，T2口与A4口相通。

湿垃圾压榨机的顶拉箱油缸202动作时，调压阀组200中的第一小泵溢流阀228的电磁铁YV2与第二电磁阀233的电磁铁YV5得电，仅第一双联内啮合齿轮泵222的第一小泵加载工作，第一小泵的压力油通过第一小泵单向阀227进入辅助动作控制阀组201的P1口，当辅助动作控制阀组201的电磁铁YV6得电，压力油通过A1口进入顶拉箱油缸202的无杆腔，顶拉箱油缸202的有杆腔通过B1口、T1口与油箱224相连，顶拉箱油缸202的活塞杆伸出。当辅助动作控制阀组201的电磁铁YV7得电，压力油通过B1口进入顶拉箱油缸202的有杆腔，顶拉箱油缸202的无杆腔通过A1口、T1口与油箱224相连，顶拉箱油缸202的活塞杆缩回。

湿垃圾压榨机的锁紧油缸203动作时，调压阀组200中的第一小泵溢流阀228的电磁铁YV2与第二电磁阀233的电磁铁YV5得电，此时仅第一双联内啮合齿轮泵222的第一小泵加载工作，第一小泵的压力油通过第一小泵单向阀227进入辅助动作控制阀组201的P1口，当辅助动作控制阀组201的电磁铁YV8得电，压力油通过A2口进入锁紧油缸203的无杆腔，锁紧油缸203的有杆腔通过B2口、T1口与油箱224相连，锁紧油缸203的活塞杆伸出。当辅助动作控制阀组201的电磁铁YV9得电，压力油通过B2口进入锁紧油缸203的有杆腔，锁紧油缸203的无杆腔通过A2口、T1口与油箱224相连，锁紧油缸203的活塞杆缩回。

湿垃圾压榨机的闸门左油缸204和闸门右油缸205动作时，调压阀组200中的第一大泵溢流阀225的电磁铁YV1与第二电磁阀233的电磁铁YV5得电，此时仅第一双联内啮合齿轮泵222的第一大泵加载工作，第一大泵的压力油通过第一大泵单向阀226进入辅助动作控制阀组201的P1口，辅助动作控制阀组201的电磁铁YV10得电，P1口压力油通过B3口进入同步马达207，均分后的压力油最终流入闸门左油缸204和闸门右油缸205的有杆腔，闸门左油缸204和闸门右油缸205的无杆腔通过辅助动作控制阀组201的A3口、T1口与油箱224相连，闸门左油缸204和闸门右油缸205的活塞杆同步缩回。当辅助动作控制阀组201的电磁铁YV11得电时，P1口压力油通过A3口后一分为二进入闸门左油缸204和闸门右油缸205的无杆腔，闸门左油缸204和闸门右油缸205的有杆腔回油经同步马达207合流后流入B3口，通过T1口与油箱224相连，闸门左油缸204和闸门右油缸205的活塞杆同步伸出。

压榨机高速推料时，调压阀组200中的第一大泵溢流阀225、第一小泵溢流阀228、第二大泵溢流阀229、第二小泵溢流阀232、第二电磁阀233的电磁铁YV1～YV5得电，第一双联内啮合齿轮泵222的第一大泵和第一小泵1、第二双联内啮合齿轮泵219的第二大泵和第二小泵都加载工作，所有油泵压力油通过各自单向阀进入压缩油缸控制阀组212的P2口，压缩油缸控制阀组212的电磁铁YV12、YV13得电，P2口压力油通过A4口进入压缩油缸208的无杆腔，压缩油缸208的有杆腔通过压缩油缸控制阀组212的B4口、T2口与油箱224相连，压缩油缸208的活塞杆高速伸出，推压头装置7实现高速轻载推料。

类似地，当第一小泵溢流阀228的电磁铁YV2和第二小泵溢流阀232的电磁铁YV4得电，且压缩油缸控制阀组212的电磁铁YV12、YV13得电时，推压头装置7实现低速重载压料。

类似地，当第一小泵溢流阀228的电磁铁YV2得电，且压缩油缸控制阀组212的电磁铁YV12、YV13得电，第一变速电机223的转速维持200r/min(内啮合齿轮泵最低稳定转速)，则推压头装置7实现强力保压脱水。

同理，当第一大泵溢流阀225的电磁铁YV1、第二大泵溢流阀229的电磁铁YV3、第二电磁阀233的电磁铁YV5得电时，两个大泵的压力油通过两个大泵单向阀流入压缩油缸控制阀组212的P2口，压缩油缸控制阀组212的电磁铁YV14、YV15得电，P2口压力油通过B4口进入压缩油缸208的有杆腔，压缩油缸208的无杆腔通过压缩油缸控制阀组212的A4口、T2口与油箱224相连，压缩油缸208的活塞杆高速缩回，实现推压头装置7高速回退。

本发明提供的压榨机的机箱分离过程为：锁紧油缸203缩回，锁紧机构5松箱，当锁紧机构5的松箱到位接近开关802有信号时，顶拉箱油缸202缩回，顶拉箱机构4下降，当顶拉箱分离接近开关801有信号时，机箱分离完成。

如图5和图6所示，本发明还提供了一种湿垃圾压榨机的压缩循环控制方法，包括步骤：

S101、获取压缩循环启动指令；

S102、若压缩油缸实际行程S_S到达推压头装置起始位置S₁时，第一变速电机223和第二变速电机220以恒功率输出分别驱动第一双联内啮合齿轮泵222的第一大泵和第一小泵、第二双联内啮合齿轮泵219的第二大泵和第二小泵共同向压缩油缸208的无杆腔供油，压缩油缸208的活塞杆快速伸出，驱动推压头装置7高速推料；当然，若压缩油缸实际行程S_S未到达推压头装置起始位置S₁时，则向压缩油缸208的有杆腔供油，压缩油缸208的活塞杆回退，直到压缩油缸实际行程S_S到达推压头装置起始位置S₁，此时若压缩油缸实际行程S_S依然未到达推压头装置起始位置S₁，则停止压缩循环并发出故障报警；

S103、若推压头装置7高速推料使液压系统实际工作压力p_s到达高低速切换压力p₁时，所述第一变速电机223和第二变速电机220以恒功率输出分别驱动第一双联内啮合齿轮泵222的第一小泵、第二双联内啮合齿轮泵219的第二小泵共同向压缩油缸208无杆腔供油，压缩油缸208的活塞杆慢速伸出，驱动推压头装置7低速压料；

S104、若推压头装置7低速推料使液压系统实际工作压力p_s到达强力保压脱水压力p₂时，所述第一双联内啮合齿轮泵222的第一小泵或第二双联内啮合齿轮泵219的第二小泵向压缩油缸208的无杆腔供油，驱动推压头装置7强力保压脱水；

S105、当强力保压脱水实际时间t_s到达强力保压脱水设置时间t₁后，压缩油缸208的无杆腔卸压；

S106、当压缩油缸208无杆腔的实际压力p_c下降到压缩油缸无杆腔泄压到位压力p₃时，所述第一双联内啮合齿轮泵222的第一大泵、第二双联内啮合齿轮泵219的第二大泵共同向压缩油缸208的有杆腔供油，压缩油缸208的活塞杆缩回，驱动推压头装置7快速缩回；

S107、当压缩油缸实际行程Ss到达推压头装置压缩循环回退位置S₂后，压缩循环结束。

如图5所示，S₁为推压头装置起始位置，S₂为推压头装置压缩循环回退位置，S₃为推压头装置卡料报警位置，S₄为推压头装置物料打包回退位置，S₅为推压头装置终止位置，利用激光测距传感器806与接近开关同时判断推压头装置7是否回缩到位。

在整个压缩循环过程中，本实施例通过反馈的液压系统实际工作压力p_s和PLC的恒功率计算模块，使湿垃圾压榨机在高速推料和低速压料时处于恒功率工作状态，最大限度实现高速轻载、低速重载。

上述实施例的湿垃圾压榨机主要采用内啮合齿轮泵，在相同工况下，内啮合齿轮泵相比叶片泵、外啮合齿轮泵噪声更低、流量脉动更小。并且，湿垃圾压榨机在长时间保压脱水工况下可单独加载一个小泵且维持200r/min(内啮合齿轮泵有最低稳定转速要求，一般在200r/min左右)，液压系统输出稳定高压小流量，相对采用叶片泵在高压高速下进行强力保压脱水，本发明的液压系统溢流损失小，发热少、降噪更明显。因此，采用伺服电机的内啮合齿轮泵的湿垃圾压榨机，能耗更低，噪音更低、系统散热性能要求更低。另外，本发明提供的湿垃圾压榨机在待机上料时，所有电磁铁失电，各伺服电机处于停转待机状态，各油泵不工作，液压系统的能耗近乎于0。

上述实施例的压缩循环过程中压榨机强力保压脱水后，推压头装置7回退前需对压缩油缸208无杆腔进行泄压，否则在逻辑三位四通阀换向时将形成高压大流量压力油的瞬间释放，引起炮鸣和振动。不同湿垃圾的反弹力对推压头装置7的反作用力不同，传递给压缩油缸208无杆腔的反作用力也不同，采用固定时间控制泄压的方式易造成泄压不干净或时间太长，自适性较差。本实施例由压力检测器209、第一电磁阀211和节流阀210组成自适应泄压回路，使压缩油缸208无杆腔中的压力油经节流阀210、第一电磁阀211缓慢地释放到油箱224，避免突然换向泄压所引起的冲击、振动、噪声。其中，第一电磁阀211的电磁铁YV14通过得电与失电连通与切断自适应泄压回路。其中，节流阀210调节泄压的速度，防止泄压过快造成冲击与振动。结合压力检测器209和PLC电连接，PLC根据压力检测器209检测的当前压力控制第一电磁阀211处于导通状态使自适应泄压回路连通，直到压缩油缸208无杆腔中的压力下降到位后，PLC控制第一电磁阀211处于截止状态使自适应泄压回路截止，从而自适应不同垃圾泄压时的反弹力，确保压缩油缸208的无杆腔泄压干净且高效，既不会因为泄压时间不够造成冲击、振动、噪声，也不会因为泄压时间过长影响作业效率。

具体地，推压头装置7高速推料时，单个双联内啮合齿轮泵的变速电机的恒功率输出计算公式为：

n₁＝n₂＝n_max p_s≤p₀

p₀＜p_s≤p₁

其中：

n₂：第一变速电机转速(r/min)；

n₂：第二变速电机转速(r/min)；

n_max：变速电机最大工作转速(r/min)；

n_e：变速电机额定工作转速(r/min)；

p_s：液压系统工作压力(MPa)；

η：液压系统效率；

V_大泵：双联内啮合齿轮泵中大泵的排量(mL/r)；

V_小泵：双联内啮合齿轮泵中小泵的排量(mL/r)；

N_e：单个变速电机额定输出功率(W)；

p₀：双泵恒功率切换压力(MPa)，p₀＝60×N_e×η/(V_大泵+V_小泵)；

当推压头装置7低速推料时，单个双联内啮合齿轮泵的变速电机的恒功率输出计算公式为：

n₁＝n₂＝n_max p₁＜p_s≤p₁₁

p₁₁＜p_s≤p₂

其中，

p₁₁：单小泵恒功率切换压力(MPa)，p₁₁＝60×N_e×η/V_小泵。

本发明提供的湿垃圾压榨机完成一包湿垃圾物理粉碎挤压脱水的工作流程框图如图7所示。

图7中，m为实际压缩循环次数，m₀为需要压缩循环次数，n为实际物料打包次数，n₀为需要物料打包次数。一包压缩湿垃圾物理粉碎挤压需要分m₀次上料与压缩，n₀次物料打包是分了防止机箱分离时垃圾垮塌与闸门夹渣。

具体地，本发明提供的湿垃圾压榨机的物料打包过程包括步骤：闸门左油缸204和闸门右油缸205伸出，闸门举升；当闸门举升到位接近开关804有信号时，压缩油缸208高速伸出，压缩油缸行程达到推压头装置终止位置S₅后，压缩油缸208无杆腔泄压，泄压完成后压缩油缸208高速缩回，压缩油缸行程达到推压头装置物料打包回退位置S₄后，所有电磁铁失电2s，重复上述动作2次，然后压缩油缸208高速伸出，压缩油缸行程达到推压头装置终止位置S₅后，压缩油缸208的无杆腔泄压，泄压完成后压缩油缸208高速缩回，压缩油缸行程达到推压头装置卡料报警位置S₃后，闸门下降，闸门下降到位接近开关805有信号，物料打包完成。

相对现有的压榨机，本发明提供的压榨机的机箱对接过程增加了锁紧动作，压榨机与转运车对接后密封性能更好。机箱对接过程包括：顶拉箱油缸202伸出，顶拉箱机构4顶升到位，顶拉箱到位接近开关800有信号，锁紧油缸203伸出，锁紧机构5锁紧到位，压榨机与转运车锁紧，锁箱到位接近开关803有信号，机箱对接完成。

相对现有的压榨机，本发明提供的湿垃圾压榨机及其压缩循环控制方法，其压缩循环过程基于伺服电机驱动的容积调速液压系统和恒功率控制方法实现了恒功率做功，压机工作效率更高，下面针对单个伺服电机对本发明的恒功率控制原理进行说明：

当湿垃圾压榨机的四个泵合流高速推料时，单个伺服电机以大于额定转速n_e且小于最高转速n_max运转，此时伺服电机可以工作在恒功率曲线，如第一变速电机采用伺服电机时的功率公式如下所示：

其中，

V_大泵1：第一双联内啮合齿轮泵222中第一大泵的排量(mL/r)；

V_小泵1：第一双联内啮合齿轮泵222中第一小泵的排量(mL/r)；

随着垃圾逐步被推压，液压系统工作压力p_s逐步从0上升到高低速切换压力p₁，液压系统工作压力p_s实时反馈给PLC，经PLC计算后输出目标转速给伺服控制器，第一变速电机转速n₁、第二变速电机转速n₂逐步从最高转速n_max下降到变速电机额定工作转速n_e，但第一变速电机的输出功率N_m始终保持N_e不变。

液压系统工作压力p_s达到达高低速切换压力p₁后，第一双联内啮合齿轮泵222的第一大泵卸载，第一变速电机转速n₁快速上升到最高转速n_max，电机输出功率有较小下降，伺服电机以最高转速n_max运转，随着垃圾被压缩，液压系统工作压力p_s逐步从高低速切换压力p₁上升到单小泵恒功率切换压力p₁₁，第一变速电机的输出功率逐步上升到N_e:

第一变速电机的输出功率N_m上升到N_e后，第一变速电机开始工作在恒功率状态，而液压系统工作压力p_s逐步从单小泵恒功率切换压力p₁₁上升到强力保压脱水压力p₂的过程中，液压系统工作压力p_s被实时反馈给PLC，经PLC计算后输出目标转速给伺服控制器，第一变速电机转速n₁、第二变速电机转速n₂逐步从最高转速n_max下降到变速电机额定工作转速n_e，但伺服电机输出功率始终保持为P_e不变：

其中，

V_小泵1：第一双联内啮合齿轮泵中第一小泵的排量(mL/r)；

V_小泵2：第二双联内啮合齿轮泵中第二小泵的排量(mL/r)；

综上所述，当伺服电机工作在转速0～n_e之间时，伺服电机可以输出的最大力矩不变，伺服电机恒力矩运转。当伺服电机工作在转速n_e～n_max之间时，伺服电机恒功率运转。所以采用伺服电机的湿垃圾压榨机在多种工况时恒功率工作，工作效率更高，更易实现高速轻载、低速重载。

可见，本发明提供的湿垃圾压榨机及其压缩循环控制方法相比现有技术，至少具有如下优势：

1.采用伺服电机驱动的伺服容积调速液压系统，使湿垃圾压榨机更节能、降噪；

2.采用适用于现有湿垃圾压榨机工况的伺服电机恒功率控制方法，使湿垃圾压榨机能在多工况下恒功率工作，工作效率高；

3.给合激光测距传感器806、压力变送器的垃圾物理粉碎脱水工艺流程，更高效环保；

4.结合自适应泄压回路对压缩油缸无杆腔进行泄压可适应不同种类湿垃圾的反弹力，适应多种湿垃圾，压榨机保压后回退冲击、振动小。

5.发热少，对系统散热性能要求更低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种湿垃圾压榨机，包括箱体(1)、闸门组件(3)、顶拉箱机构(4)、锁紧机构(5)、推压头装置(7)、料斗(6)、液压系统(2)、电控系统(8)，其特征在于，所述液压系统(2)包括：与第一变速电机(223)驱动连接的第一双联内啮合齿轮泵(222)，所述第一双联内啮合齿轮泵(222)的输入端通过吸油过滤器(215)连接油箱(224)；与第二变速电机(220)驱动连接的第二双联内啮合齿轮泵(219)，所述第二双联内啮合齿轮泵(219)的输入端通过吸油过滤器(215)连接油箱(224)；调压阀组(200)，所述调压阀组(200)的输入端分别连接第一双联内啮合齿轮泵(222)和第二双联内啮合齿轮泵(219)的输出端；辅助动作控制阀组(201)，所述辅助动作控制阀组(201)的输入端与调压阀组(200)的输出端液压连接，输出端分别与油箱(224)、顶拉箱油缸(202)、锁紧油缸(203)、闸门左油缸(204)、闸门右油缸(205)液压连接；压缩油缸控制阀组(212)，所述压缩油缸控制阀组(212)的输入端与调压阀组(200)的输出端液压连接，输出端分别与油箱(224)、压缩油缸(208)液压连接，所述压缩油缸(208)的无杆腔还通过泄压回路连接油箱(224)；所述电控系统(8)包括PLC，所述PLC分别与第一变速电机(223)、第二变速电机(220)、三相异步电机(216)、辅助动作控制阀组(201)、压缩油缸控制阀组(212)、调压阀组(200)电连接，用于控制液压系统(2)按设定流程动作，并根据液压系统(2)的当前工作压力使各变速电机在高速推料和低速压料工况下保持恒功率输出状态；所述调压阀组(200)包括第一大泵溢流阀(225)、第一小泵溢流阀(228)、第二大泵溢流阀(229)、第二小泵溢流阀(232)、第二电磁阀(233)、第一压力变送器(213)，所述第一大泵溢流阀(225)的输入端连接第一双联内啮合齿轮泵(222)的第一大泵输出端，并通过第一大泵单向阀(226)连接调压阀组(200)和辅助动作控制阀组(201)的输入端，所述第一大泵溢流阀(225)的输出端连接油箱(224)；所述第一小泵溢流阀(228)的输入端连接第一双联内啮合齿轮泵(222)的第一小泵输出端，并通过第一小泵单向阀(227)连接调压阀组(200)和辅助动作控制阀组(201)的输入端，所述第一小泵溢流阀(228)的输出端连接油箱(224)；所述第二大泵溢流阀(229)的输入端连接第二双联内啮合齿轮泵(219)的第二大泵输出端，并通过第二大泵单向阀(230)连接调压阀组(200)和辅助动作控制阀组(201)的输入端，所述第二大泵溢流阀(229)的输出端连接油箱(224)；所述第二小泵溢流阀(232)的输入端连接第二双联内啮合齿轮泵(219)的第二小泵输出端，并通过第二小泵单向阀(231)连接调压阀组(200)和辅助动作控制阀组(201)的输入端，所述第二小泵溢流阀(232)的输出端连接油箱(224)；所述第二电磁阀(233)与PLC电连接，且输入端分别与调压阀组(200)和辅助动作控制阀组(201)的输入端相连接，输出端连接油箱(224)；所述第一压力变送器(213)与PLC电连接，用于实时采集所述液压系统(2)的当前工作压力。

2.根据权利要求1所述的湿垃圾压榨机，其特征在于，

所述第一变速电机(223)、第二变速电机(220)为带有伺服驱动器的伺服电机，

或者，

所述第一变速电机(223)、第二变速电机(220)为带有变频控制器的变频电机。

3.根据权利要求1所述的湿垃圾压榨机，其特征在于，

所述压缩油缸(208)的无杆腔通过自适应泄压回路连接油箱(224)，所述自适应泄压回路与PLC电连接，所述PLC用于根据无杆腔的当前压力值控制压缩油缸(208)的无杆腔泄压，以适应不同垃圾泄压时的反弹力。

4.根据权利要求3所述的湿垃圾压榨机，其特征在于，

所述自适应泄压回路包括通过管路依次连接的压力检测器(209)、节流阀(210)、第一电磁阀(211)，所述压力检测器(209)与第一电磁阀(211)与PLC电连接，所述PLC根据压力检测器(209)检测的压缩油缸(208)的无杆腔的当前压力值控制第一电磁阀(211)动作进行泄压，直到压缩油缸(208)的无杆腔的当前压力值低于设定阀值，以适应不同垃圾泄压时的反弹力。

5.根据权利要求4所述的湿垃圾压榨机，其特征在于，

所述压力检测器(209)采用压力继电器或压力变送器。

6.根据权利要求1所述的湿垃圾压榨机，其特征在于，

所述箱体(1)上还设置有激光测距传感器(806)，用于检测推压头装置(7)当前伸缩位置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的湿垃圾压榨机，其特征在于，所述液压系统(2)还包括：

与三相异步电机(216)驱动连接的双联叶片泵(214)，所述双联叶片泵(214)的输入端通过吸油过滤器(215)连接油箱(224)，所述双联叶片泵(214)中的大叶片泵的输出端将液压油经风冷却器(217)冷却后流回油箱(224)，所述双联叶片泵(214)中的小叶片泵的输出端连接压缩油缸控制阀组(212)。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的湿垃圾压榨机的压缩循环控制方法，其特征在于，包括步骤：

获取压缩循环启动指令；

若压缩油缸实际行程S_S到达推压头装置起始位置S₁时，第一变速电机(223)和第二变速电机(220)以恒功率输出分别驱动第一双联内啮合齿轮泵(222)的第一大泵和第一小泵、第二双联内啮合齿轮泵(219)的第二大泵和第二小泵共同向压缩油缸(208)的无杆腔供油，压缩油缸(208)的活塞杆快速伸出，驱动推压头装置(7)高速推料；

若推压头装置(7)高速推料使液压系统实际工作压力p_s到达高低速切换压力p₁时，所述第一变速电机(223)和第二变速电机(220)以恒功率输出分别驱动第一双联内啮合齿轮泵(222)的第一小泵、第二双联内啮合齿轮泵(219)的第二小泵共同向压缩油缸(208)无杆腔供油，压缩油缸(208)的活塞杆慢速伸出，驱动推压头装置(7)低速压料；

若推压头装置(7)低速推料使液压系统实际工作压力p_s到达强力保压脱水压力p₂时，所述第一双联内啮合齿轮泵(222)的第一小泵或第二双联内啮合齿轮泵(219)的第二小泵向压缩油缸(208)的无杆腔供油，驱动推压头装置(7)强力保压脱水；

当强力保压脱水实际时间t_s到达强力保压脱水设置时间t₁后，压缩油缸(208)的无杆腔卸压；

当压缩油缸(208)无杆腔的实际压力p_c下降到压缩油缸无杆腔泄压到位压力p₃时，所述第一双联内啮合齿轮泵(222)的第一大泵、第二双联内啮合齿轮泵(219)的第二大泵共同向压缩油缸(208)的有杆腔供油，压缩油缸(208)的活塞杆缩回，驱动推压头装置(7)快速缩回；

当压缩油缸实际行程S_s到达推压头装置压缩循环回退位置S₂后，压缩循环结束。

9.根据权利要求8所述的压缩循环控制方法，其特征在于，推压头装置(7)高速推料时，单个双联内啮合齿轮泵的变速电机的恒功率输出计算公式为：

n₁＝n₂＝n_max p_s≤p₀

其中：

n₂：第一变速电机转速(r/min)；

n₂：第二变速电机转速(r/min)；

n_max：变速电机最大工作转速(r/min)；

n_e：变速电机额定工作转速(r/min)；

p_s：液压系统工作压力(MPa)；

η：液压系统效率；

V_大泵：双联内啮合齿轮泵中大泵的排量(mL/r)；

V_小泵：双联内啮合齿轮泵中小泵的排量(mL/r)；

N_e：单个变速电机额定输出功率(W)；

p₀：双泵恒功率切换压力(MPa)，p₀＝60×N_e×η/(V_大泵+V_小泵)；

当推压头装置(7)低速推料时，单个双联内啮合齿轮泵的变速电机的恒功率输出计算公式为：

n₁＝n₂＝n_max p₁＜p_s≤p₁₁

其中，p₁₁：单小泵恒功率切换压力(MPa)，p₁₁＝60×N_e×η/V_小泵。

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