CN112844229B - 生物质颗粒智能制造系统及制粒方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物质颗粒智能制造系统及制粒方法。该生物质颗粒智能制造系统包括：核心机壳；颗粒机，包括制粒模具和驱动机组，驱动机组装配于核心机壳内，制粒模具设置于核心机壳的前端，并与驱动机组连接；缓冲料仓，安装于核心机壳的顶部，缓冲料仓的出料口通过振动筛连接于制粒模具的进料口；智能控制机构，连接于颗粒机和缓冲料仓，用于标定颗粒机和缓冲料仓的各项参数，并对颗粒机和缓冲料仓的工作过程进行监控。该系统能对颗粒机的制粒过程进行智能监控，能够合理标定自缓冲料仓进入颗粒机的原料尺寸和水分等参数，从而提高该系统对原料的适应性，并且能省略传统制粒系统中的细粉工艺过程，降低制粒过程中的粉尘污染与噪音污染。

Description

生物质颗粒智能制造系统及制粒方法

技术领域

本发明涉及生物质能源处理技术领域，尤其涉及一种生物质颗粒智能制造系统及制粒方法。

背景技术

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能源是指太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。而生物质颗粒机能以木屑、秸秆等生物质为原料，通过加工将原料固化成形为高密度、高热值、低成本的清洁能源——生物质颗粒燃料。

为了制备生物质颗粒燃料，通常需要使用配套的冲压式成型机、辊模挤压式颗粒成型机生产生物质燃料。现有的颗粒制造设备仍然存在以下技术问题：

①对原材料要求较高，而且工艺复杂，成型只能为粉末原材料。

②不同材质的原材料对水分含量要求不同，并且细粉过程中所产生的灰尘比较大，存在火灾隐患。

③颗粒成型以后温度较高，需要专用的冷却装置。

④在成型过程中，压模与压辊直接接触，导致压模报废率高。

可见，传统的制粒系统或制粒设备对原材料的适应性较弱，而且必须经过粉碎工序，在节约能耗与减少粉尘污染与噪音污染方面一直未得到根本上的解决。

发明内容

本发明提供一种生物质颗粒智能制造系统，用以解决现有技术中的制粒系统或制粒设备对原料的适应性较弱，而且必须经过粉碎工序，在节约能耗与减少粉尘污染与噪音污染方面一直未得到根本上的解决的缺陷。

本发明还提供一种生物质颗粒制粒方法。

本发明提供一种生物质颗粒智能制造系统，包括：

核心机壳；

颗粒机，包括制粒模具和驱动机组，所述驱动机组装配于所述核心机壳内，所述制粒模具设置于所述核心机壳的前端，并与所述驱动机组连接；

缓冲料仓，安装于所述核心机壳的顶部，所述缓冲料仓的出料口通过振动筛连接于所述制粒模具的进料口；

智能控制机构，连接于所述颗粒机和所述缓冲料仓，用于标定所述颗粒机和所述缓冲料仓的各项参数，并对所述颗粒机和所述缓冲料仓的工作过程进行监控。

根据本发明提供的一种生物质颗粒智能制造系统，所述缓冲料仓安装有料位计和送料螺旋机构，所述料位计位于所述缓冲料仓内，所述送料螺旋机构位于所述缓冲料仓的进料口下方，所述送料螺旋机构的一端连接有送料电机，所述送料螺旋机构的另一端与所述振动筛连接，所述缓冲料仓的进料口通过上料皮带连接破碎机。

根据本发明提供的一种生物质颗粒智能制造系统，所述送料电机的功率小于5.5kW。

根据本发明提供的一种生物质颗粒智能制造系统，所述制粒模具包括机架以及一对相啮合的模辊，一对所述模辊并列设置于机架内，所述机架连接于所述核心机壳的前端，所述驱动机组包括减速器和驱动电机，所述减速器设有动力输入轴以及一对动力输出轴，一对所述动力输出轴并列的连接于一对所述模辊的一端以同步的驱动一对所述模辊相啮合，所述驱动电机装配于所述核心机壳的后端；

所述核心机壳上设置有温度调控组件，所述温度调控组件分别与所述驱动电机、所述减速器以及各个所述模辊对应设置。

根据本发明提供的一种生物质颗粒智能制造系统，所述温度调控组件包括：

至少一个轴流风机，间隔的设置于所述核心机壳的顶部，并与所述减速器相对设置，每个所述轴流风机外罩装有导流罩；

至少一个侧散热口，设置于所述核心机壳的至少一个侧面，并与所述减速器和/或所述驱动电机相对设置；

至少一个后散热口，设置于所述核心机壳的后端面，并与所述驱动电机相对设置；

散热器，设置于所述核心机壳内，并与所述减速器连接；

水冷箱，间隔的设置于所述核心机壳的后侧，并与所述模辊的轴承连接。

根据本发明提供的一种生物质颗粒智能制造系统，所述轴流风机的驱动功率范围为0.3kW至0.8kW之间。

根据本发明提供的一种生物质颗粒智能制造系统，所述机架内构造有排料空间，所述排料空间位于一对所述模辊的底部，所述排料空间的底部安装有排料螺旋机构，所述排料螺旋机构的一端连接有排料电机，所述排料螺旋机构的另一端与所述制粒模具的进料口连接。

根据本发明提供的一种生物质颗粒智能制造系统，所述排料螺旋机构的螺旋直径小于200mm；所述排料电机的功率小于2.2kW。

根据本发明提供的一种生物质颗粒智能制造系统，所述智能控制机构包括：

传感器组件，连接于所述驱动电机、所述减速器以及各个所述模辊；

智能控制屏，安装于所述核心机壳的一侧，并分别连接所述温度调控组件、所述传感器组件、所述缓冲料仓以及所述颗粒机，所述智能控制屏包括工艺参数模块、制粒过程参数模块、电流曲线、上料频率曲线和制粒动态实时显示模块；

电控柜，安装于所述核心机壳的一侧，并分别连接于所述智能控制屏、所述温度调控组件、所述传感器组件、所述缓冲料仓以及所述颗粒机，所述电控柜内装有物联网无线网关，所述物联网无线网关能与云平台进行数据交互。

本发明还提供一种生物质颗粒制粒方法，由如上所述的生物质颗粒智能制造系统执行；

所述生物质颗粒制粒方法包括：

利用缓冲料仓将破碎后的原料送入振动筛中；

利用所述振动筛将所述原料均匀的送入颗粒机的制粒模具内，并利用所述颗粒机的驱动机组驱动所述制粒模具挤压所述原料进行制粒；

其中，通过智能控制机构对所述颗粒机和所述缓冲料仓进行参数监控。

本发明提供一种生物质颗粒智能制造系统，包括核心机壳、安装于核心机壳上的缓冲料仓、装配于核心机壳内的颗粒机、以及连接于颗粒机和缓冲料仓的智能控制机构。其中，颗粒机包括制粒模具和驱动机组，驱动机组装配于核心机壳内，制粒模具设置于核心机壳的前端，并与驱动机组连接，驱动机组能够向制粒模具传送大功率扭矩，从而驱动制粒模具实现制粒。缓冲料仓安装于核心机壳的顶部，缓冲料仓的出料口通过振动筛连接于制粒模具的进料口，缓冲料仓能够合理控制进入颗粒机的原料，配合智能控制机构对原料的各项参数进行标定。智能控制机构连接于颗粒机和缓冲料仓，用于标定颗粒机和缓冲料仓的各项参数，并对颗粒机和缓冲料仓的工作过程进行监控，从而对颗粒机的制粒过程进行智能监控。该系统能够利用上述设置合理标定自缓冲料仓进入颗粒机的原料的尺寸和水分等参数，从而提高该系统对原料的适应性，扩大原料的适用范围，并且能省略传统制粒系统中的细粉工艺过程，降低制粒过程中的粉尘污染与噪音污染，提高环保指标。并且，该系统还可以对系统各部件的能耗进行标定，合理控制系统能耗，保证制粒的输出稳定，且产值能至少达到2t/h。

本发明还提供一种生物质颗粒制粒方法，由如上所述的生物质颗粒智能制造系统执行；该生物质颗粒制粒方法包括：利用缓冲料仓将破碎后的原料送入振动筛中；利用振动筛将原料均匀的送入颗粒机的制粒模具内，并利用颗粒机的驱动机组驱动制粒模具挤压原料进行制粒；其中，通过智能控制机构对颗粒机和缓冲料仓进行参数监控。该生物质颗粒制粒方法能够实现生物质原料的高效制粒，并对原料参数、制粒过程参数以及系统各项工艺参数进行合理标定和智能调控，从而在保证产值的前提下，进一步提高制粒安全性和原料适配性，并降低制粒过程中的安全隐患，达到环保要求。并且，该生物质颗粒制粒方法由上述的生物质颗粒智能制造系统执行，可见该生物质颗粒制粒方法具备上述的生物质颗粒智能制造系统的全部优点，具体内容在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的生物质颗粒智能制造系统的结构示意图；

图2是本发明提供的生物质颗粒智能制造系统的俯视图；

图3是本发明提供的生物质颗粒机装配于核心机壳中的结构示意图；

图4是本发明提供的生物质颗粒机的结构示意图；

图5是本发明提供的减速器的结构示意图；

图6是本发明提供的制粒模具装配于机架中的结构示意图；

图7是本发明提供的模辊的结构示意图；

图8是本发明提供的断料控制机构的结构示意图。

附图标记：

100：水冷箱； 200：缓冲料仓； 210：送料螺旋机构；

220：送料电机； 300：电控柜； 400：智能控制屏；

500：颗粒机； 600：核心机壳； 610：后散热口；

620：侧散热口； 630：散热器； 700：振动筛；

810：轴流风机； 820：导流罩； 900：排料螺旋机构；

910：排料空间； 920：排料电机；

1：驱动电机； 2：减速器； 21：机壳；

22：动力输入轴； 23：动力输出轴； 3：机架；

31：进料器； 32：出料仓； 33：上架体；

34：下架体； 35：上座体； 36：下座体；

4：制粒模具； 41：模辊； 42：接料斗；

43：一级连杆； 44：定位锁止机构； 441：锁头；

442：锁止杆； 45：二级连杆组件； 451：二级连杆；

452：二级连接杆； 453：升降摆杆； 46：转动驱动杆；

47：滑动驱动杆； 48：转动操作杆； 49：滑动操作杆；

410：出料筒； 411：螺旋驱动机构； 412：轴腔；

413：断料杆； 414：转轴； 415：法兰盘；

416：进料孔； 5：第一联轴器； 6：第二联轴器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图8描述本发明的生物质颗粒智能制造系统(本发明实施例可简称为“智能制造系统”)。

如图1和图2所示，该智能制造系统包括核心机壳600、安装于核心机壳600上的缓冲料仓200、装配于核心机壳600内的颗粒机500、以及连接于颗粒机500和缓冲料仓200的智能控制机构。

颗粒机500作为该智能制造系统的核心主机，优选整体或部分装配于核心机壳600内。核心机壳600能够对颗粒机500整体提供保护和换热作用，以保证颗粒机500的高能效制粒工作，并对颗粒机500的制粒过程中产生的温度、粉尘和噪声污染进行有效控制，从而使该系统节能环保，降低污染，提高系统安全性的优点。可理解的，如图3所示，颗粒机500具体包括制粒模具4和驱动机组。驱动机组装配于核心机壳600内。制粒模具4设置于核心机壳600的前端，并与驱动机组连接。驱动机组能够向制粒模具4传送大功率扭矩，从而驱动制粒模具4实现制粒。该颗粒机500能够省略传统制粒系统中的细粉工艺过程，降低制粒过程中的粉尘污染与噪音污染。

缓冲料仓200安装于核心机壳600的顶部，并且，缓冲料仓200的出料口通过振动筛700连接于制粒模具4的进料口。缓冲料仓200能够合理控制进入颗粒机500的原料，与振动筛700组合实现对颗粒机500的缓冲均匀的进料，降低颗粒机500的粉尘污染；并且，缓冲料仓200还能够配合智能控制机构对原料的各项参数进行标定，从而为智能控制机构对原料的参数控制提供可靠依据和合理调控动作。

智能控制机构连接于颗粒机500和缓冲料仓200。智能控制机构用于标定颗粒机500和缓冲料仓200的各项参数，并对颗粒机500和缓冲料仓200的工作过程进行监控，从而对颗粒机500的制粒过程进行智能监控。智能控制机构的具体参数标定过程和监控操作见下述的具体实施例方式，在此不再赘述。

可见，该智能制造系统能够利用上述设置合理标定自缓冲料仓200进入颗粒机500的原料的尺寸和水分等参数，从而提高该智能制造系统对原料的适应性，扩大原料的适用范围；并能使该智能制造系统省略传统制粒系统中的细粉工艺过程，降低制粒过程中的粉尘污染与噪音污染，提高环保指标；并且，该系统还可以对系统各部件的能耗进行标定，合理控制系统能耗，保证制粒的输出稳定。

可理解的，振动筛700优选装有若干个异步电机以将原料均匀的通过进料器31洒落至一对模辊41之间，从而保证颗粒机500的进料均匀。

在一些实施例中，如图3所示，缓冲料仓200安装有送料螺旋机构210，送料螺旋机构210位于缓冲料仓200的进料口下方，送料螺旋机构210的一端连接有送料电机220，送料螺旋机构210的另一端与振动筛700连接。送料螺旋机构210能够将缓冲料仓200内的原料搅拌均匀，并以预设的速度有序送入振动筛700内，以控制颗粒机500的进料速度。优选送料电机220的功率小于5.5kW，以避免颗粒机500的进料过快而导致故障，降低安全隐患。

可理解的，缓冲料仓200内还安装有料位计，料位计能够对缓冲料仓200内的原料的料位进行监控，以便及时补料避免系统空转。

可理解的，缓冲料仓200的进料口通过上料皮带连接破碎机。优选该智能制造系统通过破碎机将原材料破碎成60mm×60mm以下的片状结构，例如木片；利用上料皮带将破碎完成的原料输送至缓冲料仓200中，以实现对该智能制造系统的原料的参数控制。且基于颗粒机500的结构设置，使得破碎机可以直接连接在缓冲料仓200内，省略了细粉过程，降低粉尘污染。

在一个实施例中，如图4所示，颗粒机500包括制粒模具4和减速器2。其中：制粒模具4包括机架以及一对相啮合的模辊41；一对模辊41并列设置于机架内；机架连接于核心机壳600的前端。驱动机组包括减速器2和驱动电机1。其中：减速器2设有动力输入轴22以及一对动力输出轴23，一对动力输出轴23并列的连接于一对模辊41的一端以同步的驱动一对模辊41相啮合。动力输入轴22连接于驱动电机1。驱动电机1装配于核心机壳600的后端。该颗粒机500能够利用减速器2将动力同步的传输至制粒模具4的一对模辊41上，以驱动一对模辊41同步的转动并啮合，从而大大增加颗粒机500的制粒动力和制粒效率。并且，该颗粒机500将减速器2和驱动电机1都装配在核心机壳600内，并利用机架在核心机壳600的前端支撑制粒模具4，从而对减速器2和驱动电机1进行保护，并降低噪声污染。

为了便于驱动机组的散热以及核心机壳600内外温度的调控，优选核心机壳600上设置有温度调控组件，温度调控组件分别与驱动电机1、减速器2以及各个模辊41对应设置。

具体的，温度调控组件包括至少一个轴流风机810、至少一个侧散热口620、至少一个后散热口610、以及散热器630和水冷箱100。

各个轴流风机810间隔的设置于核心机壳600的顶部，并与减速器2相对设置。轴流风机810能够合理调节核心机壳600内外的空气温度，从而有效避免核心机壳600内部的机组出现热短路的情况，提高系统安全性。优选每个轴流风机810外罩装有导流罩820，导流罩820整体成喇叭状设置，导流罩820的较大开口连接轴流风机810，导流罩820的较小开口朝外设置，以使气流通过更加均匀。优选的，轴流风机810的驱动功率范围为0.3kW至0.8kW之间。更进一步优选轴流风机810的驱动功率为0.5kW。

各个侧散热口620设置于核心机壳600的至少一个侧面，并且每个侧散热口620分别与减速器2和/或驱动电机1相对设置。各个后散热口610设置于核心机壳600的后端面，并与驱动电机1相对设置。侧散热口620和后散热口610能加快减速器2和驱动电机1侧面的散热效率。优选的，核心机壳600在设有侧散热口620和后散热口610的位置安装有可开闭的百叶窗。

散热器630设置于核心机壳600内，并与减速器2连接。散热器630优选采用齿轮油作为冷却介质，散热器630的进油口和出油口均优选连接于减速器2，以对减速器2的重载齿轮的油温进行调控。水冷箱100间隔的设置于核心机壳600的后侧，并与模辊41的轴承连接。水冷箱100的容量优选大于1m³，并优选具备通讯接口与智能控制机构连接，从而使该系统能够根据模辊41两端的轴承温度变化控制水冷箱100自动启闭，进而对轴承进行实时的在线温控。

在一些实施例中，如图5所示，减速器2包括减速齿轮组以及罩装在减速齿轮组外的机壳21。机壳21的一端伸出有动力输入轴22，机壳21的另一端并列的伸出有一对动力输出轴23。减速齿轮组装配于机壳21内。机壳21能保护减速齿轮组，以提高设备安全性。减速齿轮组设有动力输入端以及一对动力输出端，动力输入端连接于动力输入轴22，一对动力输出端分别一一对应的连接于一对动力输出轴23。该结构设置使得减速器2能够将动力同步的传动至制粒模具4的一对模辊上，以实现对制粒模具4的“一进双出”的单输入双驱动的驱动作用，既能保证一对模辊的同步转动啮合，提高啮合效率，又能大大提高制粒模具4的动力输入，以使制粒模具4能够适应高强扭矩的动力驱动作用，有效提高制粒效率。

可理解的，优选减速齿轮组为三级齿轮传动，减速齿轮组的减速比为40，以保证制粒过程中制粒模具4具备合理的转速，并且能够灵活调节转速。

可理解的，优选一对动力输出轴23分别通过第一联轴器与一对模辊连接。并且，优选第一联轴器的承载扭矩不小于160kNm，以实现高强扭矩的可靠传递。优选减速器2的动力输入轴22通过第二联轴器连接驱动电机1，以将驱动电机1输出的高强扭矩可靠的传输至减速器2中。优选电机1为变频电机。优选第一联轴器和第二联轴器分别通过法兰与减速器2的各动力输出轴23以及动力输入轴22连接，以提高结构可靠性和高强扭矩的稳定传递。优选法兰的各个紧固螺栓型号为M20×70，强度等级为12.9级。该结构设置使得上述的扭矩传递的结构具有高稳定性连接结构，并通过合理的螺栓选型与布置，有效保证颗粒机500在作业过程中的稳定作业，减少螺栓松动的干扰，同时也避免出现安全事故。

在一些实施例中，如图6所示，该颗粒机500还包括机架3、一对第一轴承座以及一对第二轴承座。一对第一轴承座并列安装于机架3朝向减速器2的一端，且每个第一轴承座中装配有第一轴承。一对第二轴承座并列安装于机架3背向减速器2的一端，并且与一对第一轴承座相对设置，每个第二轴承座中装配有第二轴承。其中，一对模辊的一端并列的装配于一对第一轴承中，一对模辊的另一端并列的装配于一对第二轴承中。该结构设置能够将机架3的两端的第一轴承座和第二轴承座一一相对设置，从而保证一对模辊并列的装配在一对第一轴承座和一对第二轴承座之间，且一对模辊的轴线平行并相互啮合。

对应的，机架3的上方连接有进料器31，机架3背向减速器2的一端安装有出料仓32。优选进料器31的进料口优选连通于一对模辊相互啮合的位置，并且一对模辊背向减速器2的轴腔端部分别连接有出料仓32，以使原料能通过进料器31进入一对模辊之间并在啮合过程中挤压入各个模辊内产生断料和制粒作用，从而最终形成的颗粒成品能够各自进入至连接于各个模辊出料仓32中实现同步出料。上述结构设置与上述的双动力驱动的结构相组合，从而能进一步提高制粒效率以及颗粒成品的出料质量。

可理解的，为了便于拆装维护制粒模具4，优选机架3包括上下对接的上架体33和下架体34；对应的，第一轴承座和第二轴承座分别包括上下对接的上座体35和下座体36。其中，上座体35和下座体36分别相对的设置在上架体33和下架体34上。上架体33对接于下架体34上时，每个上座体35能够对接于相应的下座体36上，从而保证每个轴承座能够准确的套装在相应的模辊端部，以实现对模辊端部的可靠支承作用。

可理解的，优选第一轴承为双列圆锥滚子轴承，并优选第一轴承的额定动载不小于5600kN，额定静载不小于9600kN，疲劳极限载荷不小于670kN。优选第二轴承为调心轴承，并优选第二轴承的额定动载不小于3900kN，额定静载不小于6800kN，疲劳极限载荷不小于470kN。上述设置能够保证制粒模具4的制粒输出稳定，可靠性更高。

如图7所示，本发明实施例所述的制粒模具4包括模辊41、断料杆413和断料控制机构。模辊41的外壁沿周向设有若干个进料孔416，以便使原料由外向内通过各个进料孔416进入模辊41的内部，并且进料孔416能够引导原料在挤压作用下形成柱形结构，从而使最终的产品符合制粒要求。模辊41的内部装配有接料斗42，模辊41能围绕接料斗42旋转；为了防止颗粒遗撒，优选模辊41在旋转的过程中，接料斗42保持静止状态。断料杆413安装于接料斗42的开口处，并与模辊41的外壁间隔设置。并且，断料杆413平行于模辊41的轴向设置。原料通过位于接料斗42的开口处上方的任一进料孔416进入接料斗42的过程中，必然经过断料杆413并能被断料杆413切断，以实现按照预设间距断料成型，从而使原料制成预设长度的料柱，料柱在接料斗42内滚动搅拌从而最终能够成型为颗粒产品。

断料控制机构装配于接料斗42并与断料杆413连接。断料控制机构能调整断料杆413与模辊41的内壁的间距。可见，该可调式断料及制粒模具4能够通过断料控制机构灵活调节断料杆413与模辊41内壁的间距，从而灵活调整出料颗粒长度，且操作过程简单可靠，可以在模辊41不停工的状态下实现断料杆413位置的在线调节，从而保证颗粒机500具有很高的工作效率。

可理解的，本发明实施例所述的“断料杆413的高度”是指断料杆413相对于模辊41的轴线位置的距离。可见，断料杆413与模辊41的外壁之间的间距变化直接能够改变断料杆413与模辊41的轴线之间的距离变化。

可理解的，优选模辊41内构造有轴腔412，接料斗42安装于轴腔412中。优选接料斗42的径向截面成扇形结构设置，且接料斗42的开口朝上设置，以保证原料进入模辊41内能够进入接料斗42中，便于颗粒成品的出料，并防止制粒过程中出现遗撒情况。

可理解的，该制粒模具4还包括出料筒410和螺旋驱动机构411。出料筒410沿模辊41的轴向设置，并连通于接料斗42的一侧。螺旋驱动机构411沿模辊41的轴向设置并能随模辊41旋转，螺旋驱动机构411设置在接料斗42内并连接于出料筒410内。断料后形成的料柱在接料斗42内能够在螺旋驱动机构411的充分搅拌作用下成型为颗粒成品，并通过出料筒410离开模辊41，以实现出料。

可理解的，该制粒模具4还包括法兰盘415和出料仓32。法兰盘415固接于出料筒410远离接料斗42的一端，并连接机架3。利用法兰盘415将出料筒410固接于机架3上，并且接料斗42固接出料筒410，以保证接料斗42在模辊41内部静止不动。出料仓32连接于出料筒410装有法兰的一端，以便收集出料筒410内的颗粒成品，并控制颗粒成品的出料过程。

可理解的，为了可靠驱动模辊41旋转，优选在模辊41的背向法兰盘415的一端构造有转轴414。

可理解的，为了提高模辊41的进料和断料效率，优选上述的各个进料孔416在模辊41的外壁沿模辊41的轴向间隔排列，并且每排的各个进料孔416沿模辊41的外壁周向间隔设置。该结构使得伴随着模辊41的旋转，沿断料杆413长度方向设置的一列进料孔416中始终能有若干条料柱同步的被断料杆413切断。

在一些实施例中，如图8所示，断料控制机构包括一级连杆43组件、二级连杆组件45、升降驱动机构和定位锁止机构44。一级连杆43组件连接于断料杆413。二级连杆组件45连接于一级连杆43组件。升降驱动机构连接于二级连杆组件45。其中，升降驱动机构能驱动二级连杆组件45升降，以驱动一级连杆43组件摆动并带动断料杆413升降。定位锁止机构44安装于一级连杆43组件和二级连杆组件45的连接处，定位锁止机构44用于对断料杆413的升降位置进行限位和锁定，以便于将断料杆413定位在任一高度位置，提高结构可靠性。

在一些实施例中，一级连杆43组件包括一对一级连杆43、以及一级连接杆。一对一级连杆43分别对称的连接于断料杆413的两端、并且分别沿模辊41的径向设置。每个一级连杆43分别设有能相对摇摆的摆动支点和摆动端点。每个一级连杆43的摆动端点能相对于摆动支点摇摆，从而实现一级连杆43的摆动。一级连接杆平行于模辊41的轴向设置、并连接于一对一级连杆43的摆动支点之间。一级连接杆能带动一对一级连杆43同步摆动，以提高摆动运动的动作稳定性。每个一级连杆43的摆动端点分别连接于二级连杆组件45，以便利用二级连杆组件45的升降运动驱动一级连杆43摆动。

在一些实施例中，二级连杆组件45包括一对二级连杆451、以及二级连接杆452。一对二级连杆451分别对称的位于断料杆413的两端、并且分别沿模辊41的径向设置。每个二级连杆451的一端分别各自可枢转的连接于一对一级连杆43的摆动端点，且每个二级连杆451的另一端分别连接于升降驱动机构，以利用二级连杆451的升降运动驱动一级连杆43摆动。二级连接杆452平行于模辊41的轴向设置、并连接于一对二级连杆451之间。二级连接杆452能带动一对二级连杆451同步升降，以便带动一对一级连杆43同步摆动，从而提高升降运动和摆动运动的动作稳定性。

在一个实施例中，升降驱动机构包括升降摆杆453和转动驱动杆46。升降摆杆453平行于模辊41的轴向设置、并连接于一对二级连杆451的远离一级连杆43的摆动端点的端部之间。转动驱动杆46平行于模辊41的轴向设置。转动驱动杆46的一端连接于升降摆杆453，转动驱动杆46的另一端连接有转动操作杆48。其中，转动操作杆48通过旋转带动转动驱动杆46旋转，以驱动升降摆杆453相对于转动驱动杆46摇摆。该结构设置使得升降摆杆453能在模辊41的同一径向平面中实现升降，即升降摆杆453围绕模辊41的轴向旋转，进而可靠的驱动一级连杆43摆动。

优选的，升降摆杆453与转动驱动杆46的端部之间连接有若干个间隔设置的摆动杆。其中，摆动杆的固定端固接于转动驱动杆46的侧壁，摆动杆的摆动端固接于升降摆杆453的侧壁，则转动驱动杆46通过旋转带动各个摆动杆同步摆动，从而驱动升降摆杆453相对于转动驱动杆46旋转，进而带动一对二级连杆451同步升降。

可理解的，为了提高结构稳定性，优选转动驱动杆46和滑动驱动杆47分别活动安装于出料筒410的外壁面上；优选转动操作杆48设置在出料仓32的一侧外；优选滑动操作杆49活动安装在出料仓32侧壁的滑道中。

在一些实施例中，定位锁止机构44包括锁止杆442、锁头441和滑动驱动杆47。锁止杆442的一端连接于一级连杆43组件和二级连杆组件45的连接处。锁止杆442的另一端朝向模辊41的轴线方向伸出，以利用锁止杆442在一级连杆43的摆动平面构建一定位升降轨道。优选的，锁止杆442与一级连杆43一体连接，以利用锁止杆442与锁头441的相对位置变化，对一级连杆43的摆动位置进行限位，进而对断料杆413的高度位置进行限位。滑动驱动杆47平行于模辊41的轴向设置。滑动驱动杆47的一端与锁头441连接，滑动驱动杆47的另一端连接有滑动操作杆49。其中，滑动操作杆49能沿驱动滑动驱动杆47轴向滑移，以带动锁头441在锁止状态和解锁状态之间切换。具体的，锁止杆442的侧面构造有若干个凹槽，且锁头441具有与各个凹槽相适配的结构。滑动驱动杆47的端部通过连接杆连接锁头441，并且带动锁头441沿模辊41的轴向滑动实现锁头441的状态切换。在锁头441的滑动切换过程中，锁头441装配于任一凹槽内，则锁头441处于锁止状态；对应的，锁头441与锁止杆442之间分离，则锁头441处于解锁状态。

可理解的，由于锁止杆442朝向模辊41的轴线方向设置，且在锁止杆442的侧面沿长度方向排列设置若干个凹槽，则锁头441装配于不同位置的凹槽即可将一级连杆43限位于不同摆动位置，进而将断料杆413限位于不同高度位置。

本发明实施例所述的制粒模具4在对断料杆413的高度位置进行调整的过程如下所述。

当需要缩短料柱长度时，则需要将断料杆413的高度位置升高至更接近模辊41内壁的位置。该操作过程为：首先，对滑动操作杆49施加朝向远离接料斗42方向的驱动力，则滑动操作杆49驱动滑动驱动杆47并带动锁头441沿模辊41的轴向朝向远离接料斗42的方向运动，以使锁头441与锁止杆442上的凹槽分离，从而使锁头441切换至解锁状态。然后，对转动操作杆488施加向上的转动力，转动操作杆48驱动转动驱动杆46旋转以带动二级连杆451转动上升，二级连杆451的上升运动驱动一级连杆43以摆动支点为中心向上摆动，从而提升断料杆413的高度位置，实现料柱长度的缩短。在上述操作完毕后，再次对滑动操作杆49施加朝向接料斗42方向的驱动力，则滑动操作杆49驱动滑动驱动杆47并带动锁头441沿模辊41的轴向朝向接料斗42的方向运动，直至锁头441装配于锁止杆442上的对应凹槽中，从而使锁头441重新切换至锁止状态。

对应的，当需要增加料柱长度时，则需要将断料杆413的高度位置降低至更远离模辊41内壁的位置。该操作过程为：首先，实施锁头441的解锁状态的切换动作，具体动作过程如上所述，在此不再赘述。然后，对转动操作杆488施加向下的转动力，转动操作杆48驱动转动驱动杆46旋转以带动二级连杆451转动下降，二级连杆451的下降运动驱动一级连杆43以摆动支点为中心向下摆动，从而降低断料杆413的高度位置，实现料柱长度的增加。在上述操作完毕后，再次实施锁头441的锁止状态的切换动作，具体动作过程如上所述，在此不再赘述。

在一些实施例中，在机架内还构造有排料空间910，该排料空间910位于一对模辊41的底部，并且在排料空间910的底部安装有排料螺旋机构900。排料螺旋机构900的一端连接有排料电机920，排料螺旋机构900的另一端与制粒模具4的进料口连接。在原料由进料器进入制粒模具4的过程中，遗撒的原料能够汇集在排料空间910中，并通过底部的排料螺旋机构900重新输送至制粒模具4的进料口。该结构设置能够循环利用遗撒的原料，提高原料利用率，进一步提升该智能制造系统的制粒产能。为了保证排料效率，排料螺旋机构900的螺旋直径优选小于200mm；并且，排料电机920的功率优选小于2.2kW。

在一些实施例中，该智能制造系统的智能控制机构包括传感器组件、智能控制屏400和电控柜300。

传感器组件连接于驱动电机1、减速器2以及各个模辊41。传感器组件包括温度传感器、振动传感器和料位计。利用传感器组件能够更直观的对减速器2的齿轮油温、模辊41的轴承温度、模辊41的温度以及系统振动和料位进行在线监控，为传感器组件的监控动作提供可靠数据支持。

智能控制屏400安装于核心机壳600的一侧，并分别连接温度调控组件、传感器组件、缓冲料仓200以及颗粒机500。智能控制屏400加载有控制程序，该控制程序中包括但不限于工艺参数模块、制粒过程参数模块、电流曲线、上料频率曲线和制粒动态实时显示模块。智能控制屏400能够通过传感器组件采集数据并与预设的各项参数进行对比，在采集到的参数超过预设的参数范围时，即可启动控制程序对相应的机构进行控制。例如，预设模辊41的轴承温度的上限值为60℃，且下限值为50℃，在轴承温度高于60℃时即可启动水冷箱100对轴承进行水冷，并在轴承温度低于50℃时即可关闭水冷箱100从而停止对轴承的水冷。

可理解的，该智能控制屏400还具备人机交互模块。

电控柜300安装于核心机壳600的一侧，并分别连接于智能控制屏400、温度调控组件、传感器组件、缓冲料仓200以及颗粒机500。电控柜300内装有物联网无线网关，物联网无线网关能与云平台进行数据交互，从而便于在云平台建立大数据库。

下面对本发明提供的生物质颗粒制粒方法(本发明实施例可简称为“制粒方法”)进行描述，该制粒方法由如上所述的生物质颗粒智能制造系统执行，故而下文描述的生物质颗粒制粒方法与上文描述的生物质颗粒智能制造系统可相互对应参照。

具体的，该制粒方法包括：

利用缓冲料仓200将破碎后的原料送入振动筛700中；以及，

利用振动筛700将原料均匀的送入颗粒机500的制粒模具4内，并利用颗粒机500的驱动机组驱动制粒模具4挤压原料进行制粒。

在上述的制粒过程中，通过智能控制机构对颗粒机500和缓冲料仓200进行参数监控。

进一步的，该制粒方法还包括：

利用制粒模具4下方的排料空间910收集遗撒的原料，并通过排料螺旋机构900将遗撒的原料重新送回至制粒模具4的进料口。

综上所述，该生物质颗粒制粒方法能够实现生物质原料的高效制粒，并对原料参数、制粒过程参数以及系统各项工艺参数进行合理标定和智能调控，从而在保证产值的前提下，进一步提高制粒安全性和原料适配性，并降低制粒过程中的安全隐患，达到环保要求。

并且，该生物质颗粒制粒方法由上述的生物质颗粒智能制造系统执行，可见该生物质颗粒制粒方法具备上述的生物质颗粒智能制造系统的全部优点，具体内容在此不再赘述。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种生物质颗粒智能制造系统，其特征在于，包括：

核心机壳；

颗粒机，包括制粒模具和驱动机组，所述驱动机组装配于所述核心机壳内，所述制粒模具设置于所述核心机壳的前端，并与所述驱动机组连接；

缓冲料仓，安装于所述核心机壳的顶部，所述缓冲料仓的出料口通过振动筛连接于所述制粒模具的进料口；

智能控制机构，连接于所述颗粒机和所述缓冲料仓，用于标定所述颗粒机和所述缓冲料仓的各项参数，并对所述颗粒机和所述缓冲料仓的工作过程进行监控；

所述制粒模具包括：

模辊，外壁的周向设有若干个进料孔，内部装配有接料斗，所述模辊能围绕所述接料斗旋转；

断料杆，安装于所述接料斗的开口处，并与所述模辊的外壁间隔设置，所述断料杆平行于所述模辊的轴向设置；

断料控制机构，装配于所述接料斗，并与所述断料杆连接，所述断料控制机构能调整所述断料杆与所述模辊的内壁的间距；

所述断料控制机构包括：

一级连杆组件，连接于所述断料杆；

二级连杆组件，连接于所述一级连杆组件；

升降驱动机构，连接于所述二级连杆组件，所述升降驱动机构能驱动所述二级连杆组件升降，以驱动所述一级连杆组件摆动并带动所述断料杆升降；

定位锁止机构，安装于所述一级连杆组件和所述二级连杆组件的连接处，用于对所述断料杆的升降位置进行限位和锁定；

所述一级连杆组件包括：

一对一级连杆，分别对称的连接于所述断料杆的两端，并且分别沿所述模辊的径向设置，每个所述一级连杆分别设有能相对摇摆的摆动支点和摆动端点，每个所述一级连杆的摆动端点分别连接于所述二级连杆组件；

一级连接杆，平行于所述模辊的轴向设置，并连接于一对所述一级连杆的摆动支点之间；

所述二级连杆组件包括：

一对二级连杆，分别对称的位于所述断料杆的两端，并且分别沿所述模辊的径向设置，每个所述二级连杆的一端分别可枢转的连接于一对所述一级连杆的摆动端点，每个所述二级连杆的另一端分别连接于所述升降驱动机构；

二级连接杆，平行于所述模辊的轴向设置，并连接于一对所述二级连杆之间。

2.根据权利要求1所述的生物质颗粒智能制造系统，其特征在于，所述缓冲料仓安装有料位计和送料螺旋机构，所述料位计位于所述缓冲料仓内，所述送料螺旋机构位于所述缓冲料仓的进料口下方，所述送料螺旋机构的一端连接有送料电机，所述送料螺旋机构的另一端与所述振动筛连接，所述缓冲料仓的进料口通过上料皮带连接破碎机。

3.根据权利要求2所述的生物质颗粒智能制造系统，其特征在于，所述送料电机的功率小于5.5kW。

4.根据权利要求1至3任一项所述的生物质颗粒智能制造系统，其特征在于，所述制粒模具包括机架以及一对相啮合的模辊，一对所述模辊并列设置于机架内，所述机架连接于所述核心机壳的前端，所述驱动机组包括减速器和驱动电机，所述减速器设有动力输入轴以及一对动力输出轴，一对所述动力输出轴并列的连接于一对所述模辊的一端以同步的驱动一对所述模辊相啮合，所述驱动电机装配于所述核心机壳的后端；

所述核心机壳上设置有温度调控组件，所述温度调控组件分别与所述驱动电机、所述减速器以及各个所述模辊对应设置。

5.根据权利要求4所述的生物质颗粒智能制造系统，其特征在于，所述温度调控组件包括：

至少一个轴流风机，间隔的设置于所述核心机壳的顶部，并与所述减速器相对设置，每个所述轴流风机外罩装有导流罩；

至少一个侧散热口，设置于所述核心机壳的至少一个侧面，并与所述减速器和/或所述驱动电机相对设置；

至少一个后散热口，设置于所述核心机壳的后端面，并与所述驱动电机相对设置；

散热器，设置于所述核心机壳内，并与所述减速器连接；

水冷箱，间隔的设置于所述核心机壳的后侧，并与所述模辊的轴承连接。

6.根据权利要求5所述的生物质颗粒智能制造系统，其特征在于，所述轴流风机的驱动功率范围为0.3kW至0.8kW之间。

7.根据权利要求4所述的生物质颗粒智能制造系统，其特征在于，所述机架内构造有排料空间，所述排料空间位于一对所述模辊的底部，所述排料空间的底部安装有排料螺旋机构，所述排料螺旋机构的一端连接有排料电机，所述排料螺旋机构的另一端与所述制粒模具的进料口连接。

8.根据权利要求7所述的生物质颗粒智能制造系统，其特征在于，所述排料螺旋机构的螺旋直径小于200mm；所述排料电机的功率小于2.2kW。

9.根据权利要求4所述的生物质颗粒智能制造系统，其特征在于，所述智能控制机构包括：

传感器组件，连接于所述驱动电机、所述减速器以及各个所述模辊；

智能控制屏，安装于所述核心机壳的一侧，并分别连接所述温度调控组件、所述传感器组件、所述缓冲料仓以及所述颗粒机，所述智能控制屏包括工艺参数模块、制粒过程参数模块、电流曲线、上料频率曲线和制粒动态实时显示模块；

电控柜，安装于所述核心机壳的一侧，并分别连接于所述智能控制屏、所述温度调控组件、所述传感器组件、所述缓冲料仓以及所述颗粒机，所述电控柜内装有物联网无线网关，所述物联网无线网关能与云平台进行数据交互。

10.一种生物质颗粒制粒方法，其特征在于，由如权利要求1至9任一项所述的生物质颗粒智能制造系统执行；

所述生物质颗粒制粒方法包括：

利用缓冲料仓将破碎后的原料送入振动筛中；

利用所述振动筛将所述原料均匀的送入颗粒机的制粒模具内，并利用所述颗粒机的驱动机组驱动所述制粒模具挤压所述原料进行制粒；

其中，通过智能控制机构对所述颗粒机和所述缓冲料仓进行参数监控；

其中，所述原料进入所述制粒模具的过程中，由外向内进入模辊的内部，必然经过断料杆并能被所述断料杆切断，利用断料控制机构能调整所述断料杆与所述模辊的内壁的间距。

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