CN114307847B - 一种造粒单元、级配造粒设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种造粒单元、级配造粒设备及其使用方法，包括挤出盘及切料组件，所述挤出盘上开设有至少两挤出孔，所述切料组件用于循环切割从所述挤出孔挤出的物料，每个切割周期内每个所述挤出孔至少被切割一次且部分所述挤出孔被切割次数与另一部分所述挤出孔被切割的次数相异。本发明的造粒单元和级配造粒设备，任意一所述挤出盘上挤出孔的尺寸和数量均可根据实际需求调节，且所述切削叶片上的切刀数量和相对位置可根据实际需求进行设计，使得切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调节，挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配，且挤出切削得到的颗粒大小长径比能够调节。

Description

一种造粒单元、级配造粒设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及物料造粒技术领域，尤其涉及一种造粒单元、级配造粒设备及其使用方法。

背景技术

我国是一个固体废弃物产生大国，以磷石膏固体废弃物为例，我国磷石膏储量已经达4亿吨，每年仍产生7500万吨，且磷石膏利用率仅为20％。随着我国部分省份以销定产政策的实施，固体废弃物资源化回收利用将会成为我国固废处理的主流方式。从应用体量上来看，固体废弃物在建筑行业领域具有巨大的潜力。由于其本身复杂的化学组成、酸碱性等因素，以粉体形式直接掺入建材制品中的固体废弃物很难达到较高的利用率，往往需要预处理等改性工艺。因此，将固体废弃物颗粒化可以极大的将粉体本身化学性质的影响封埋，从而实现高效的资源化利用。大部分技术将废弃物粉体制备成颗粒，在建筑行业中作为填充剂或者骨料。

将固体废弃物颗粒化的方法进一步催生了大量造粒设备的产生。在对造粒设备的现有技术的调研中，申请人并不局限于固体废弃物，对其他制品的造粒设备也进行了对比，以确保专利的创新性。

现有技术中专利CN111497067A公布了一种塑料回收加工用挤出造粒设备及其操作方法，该设备将塑料高温加热软化后挤出，采用切削装置切成圆柱体小段颗粒，冷却后即可。但装置的切屑装置使其制备的颗粒较为均一、粒径较小(小于5mm)，此外，该装置采用高温软化、低温冷却固化的方式使其用途局限于塑料，并不适用于固体废弃物。

专利CN109467348公布了一种磷石膏制作免烧陶粒的方法，该方法可采用最高掺量达85％的磷石膏通过圆盘造粒的方式制备不同粒径及颜色的免烧陶粒，但该专利明确指出成球后的集料经自然养护72-120小时，制作形成免烧陶粒。该专利也未指明陶粒在道路中应用的可行性，同时未给出相关数据指标。此外，圆盘造粒的原料粉体需要进行粉磨烘干处理，会造成能耗浪费，且会有粉尘污染。

此外，查阅工业中处理污泥及一般固废的陶粒生产线相关资料得知，陶粒的生产流程一般包括原料粉碎、粉磨、原料配比、原料搅拌、制粒、整形筛选、烧结、冷却、筛分和装袋。其中，制粒过程一般采用转鼓造粒、对辊挤压造粒、圆盘造粒等方式，这些造粒方式制备的粒径较为集中，尺寸略有差异，仍需要进一步进行筛选才可用于烧结。由于陶粒在烧结后发生膨胀、少量陶粒也会发生破碎，因此烧结后还需要进行一次筛分。

现有的造粒单元及造粒设备的不足之处：1、造粒单元普遍保证了颗粒的均一性，导致颗粒的粒径、形状较为单一，挤出切削得到的颗粒大小尺寸不能满足一定的级配，2、挤出切削得到的颗粒大小长径比不能调节，不同尺寸大小颗粒的长径比不能统一，不能满足实际的生产需求，为此，本发明提出一种造粒单元、级配造粒设备及其使用方法。

发明内容

针对现有技术的状况，本发明提供了一种造粒单元、级配造粒设备及其使用方法，本发明的造粒单元和级配造粒设备，任意一所述挤出盘上挤出孔的尺寸和数量均可根据实际需求调节，且所述切削叶片上的切刀数量和相对位置可根据实际需求进行设计，使得切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调节，挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配，且挤出切削得到的颗粒大小长径比能够调节，因此，本发明的造粒单元、级配造粒设备及其使用方法能够有效解决现有技术中存在的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种造粒单元，包括挤出盘及切料组件，所述挤出盘上开设有至少两挤出孔，所述切料组件用于循环切割从所述挤出孔挤出的物料，每个切割周期内每个所述挤出孔至少被切割一次且部分所述挤出孔被切割次数与另一部分所述挤出孔被切割的次数相异。

进一步的，所述挤出盘沿其径向方向形成有多个环道，多个所述环道与所述挤出盘同轴线设置，任意一所述环道上开设有至少一所述挤出孔。

进一步的，每个切割周期内同一所述环道上的所述挤出孔被切割的次数相同。

进一步的，所述切料组件包括切削叶片和第一驱动件，所述切削叶片与所述挤出盘转动连接，所述第一驱动件用于驱动所述切削叶片转动，以供切割从所述挤出孔挤出的物料，所述第一驱动件驱动所述切削叶片转动一周为一所述切割周期。

进一步的，所述切削叶片包括转动轴和至少两个切刀，所述转动轴与所述挤出盘转动连接且同轴布设，任意一所述切刀均与所述转动轴固定连接，任意两所述切刀位于同一平面上且相互之间错位分布，所述第一驱动件用于驱动所述转动轴转动。

进一步的，所述造粒单元还包括壳体，所述壳体的内部形成有容纳腔，所述壳体上分别开设有与所述容纳腔相连通的第一进料口和第一出料口，所述挤出盘设于所述容纳腔内且与所述壳体密封连接。

一种级配造粒设备，包括整形组件及上述的造粒单元，所述整形组件包括转鼓、第二驱动件和接料仓，所述转鼓的内部形成容纳腔且其相对应的两端开设有第二进料口和第二出料口，所述第二进料口用于收集从所述挤出盘切割落下的物料，所述接料仓与所述第二出料口对应设置，所述接料仓用于收纳从所述第二出料口送出的物料，所述第二驱动件用于驱动所述转鼓转动，以供所述转鼓将经过的物料整形成球状物料。

进一步的，所述造粒设备还包括供料单元，所述供料单元包括搅拌组件和挤出组件，所述搅拌组件用于对物料进行搅拌，所述挤出组件用于将所述搅拌组件搅拌后的物料输送给所述挤出盘，所述挤出组件输送物料的速率可调节。

进一步的，所述搅拌组件包括搅拌主体、搅拌件和节流阀，所述搅拌主体的内部形成有搅拌空间，所述搅拌主体上开设有补液口和第三进料口，所述补液口和第三进料口处均设有一节流阀，所述搅拌件设于所述搅拌主体内部以用于对所述搅拌主体内的物料进行搅拌。

上述的级配造粒设备的使用方法，包括以下步骤：

S1：供料单元搅拌原料并将搅拌后的物料输送给挤出盘，且任意一挤出孔均有物料被挤出；

S2：切料组件对挤出孔进行一切割周期的切割；

S3：转鼓将经过的物料整形成球状物料，接料仓收纳从第二出料口送出的物料。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1、本发明提供的造粒单元在使用过程中，先将物料从所述挤出盘挤出，之后通过所述切料组件循环切割从所述挤出孔挤出的物料，且每个切割周期内每个所述挤出孔至少被切割一次且部分所述挤出孔被切割次数与另一部分所述挤出孔被切割的次数相异；本发明的造粒单元，所述挤出盘上挤出孔的尺寸和数量均可根据实际需求调节，因此，切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调，使得挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配。

2、本发明提供的级配造粒设备在使用过程中，所述切削叶片包括转动轴和至少两个切刀，所述转动轴与所述挤出盘转动连接且同轴布设，任意一所述切刀均与所述转动轴固定连接，任意两所述切刀位于同一平面上且相互之间错位分布，所述第一驱动件用于驱动所述转动轴转动，当所述切刀设置有两个，且所述第一驱动件驱动所述转动轴转动一周时，一所述切刀对任意一所述环道上的挤出孔至少切割一次，另一所述切刀对至少一所述环道上的挤出孔再切割一次，使得所述切料组件在一个切割周期内可对每个所述挤出孔至少切割一次且部分所述挤出孔被切割次数与另一部分所述挤出孔被切割的次数相异；当所述切刀设置有多个，且设所述切刀数量为N，N大于或等于3，当所述第一驱动件驱动所述转动轴转动一周时，多个所述切刀对任意一所述环道上的挤出孔至少切割一次且至多切割N次；任意一所述环道上挤出孔的尺寸和数量均可根据实际需求调节，且所述切削叶片上的切刀数量和相对位置可根据实际需求进行设计，使得切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调节，挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配，且挤出切削得到的颗粒大小长径比能够调节，不同尺寸大小颗粒的长径比能够统一，能够满足实际的生产需求。

附图说明

图1为本发明提供的级配造粒设备一实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例1中挤出盘的结构示意图；

图3为本发明实施例1中造粒单元的结构示意图一；

图4为本发明实施例1中造粒单元的结构示意图二；

图5为本发明实施例2中挤出盘的结构示意图；

图6为本发明实施例2中造粒单元的结构示意图一；

图7为本发明实施例2中造粒单元的结构示意图二；

图8为本发明实施例2中造粒单元的结构示意图三；

图9为本发明实施例2中造粒单元的结构示意图四；

图10为本发明实施例3中挤出盘的结构示意图；

图11为本发明实施例3中造粒单元的结构示意图一；

图12为本发明实施例3中造粒单元的结构示意图二；

图13为本发明实施例3中造粒单元的结构示意图三；

图14为本发明实施例3中造粒单元的结构示意图四；

图15为本发明实施例3中造粒单元的结构示意图五；

图16为本发明实施例1中人造骨料的级配曲线；

图17为本发明实施例2中人造骨料的级配曲线；

图18为本发明实施例3中人造骨料的级配曲线；

图19为本发明造粒单元在切料组件的切割方式为直线切割时一实施例的结构示意图。

附图标记：1、挤出盘；11、挤出孔；2、切料组件；21、切削叶片；211、转动轴；212、切刀；22、第一驱动件；3、壳体；31、第一进料口；32、第一出料口；4、整形组件；41、转鼓；411、第二进料口；412、第二出料口；42、第二驱动件；43、接料仓；5、供料单元；51、搅拌组件；511、搅拌主体；5111、补液口；5112、第三进料口；512、搅拌件；513、节流阀；52、挤出组件。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明优选实施例，附图构成本申请一部分，并与本发明实施例一起用于阐释本发明，并非用于限定本发明。

如图1至19所示，一种造粒单元，包括挤出盘1及切料组件2，所述挤出盘1上开设有至少两挤出孔11，所述切料组件2用于循环切割从所述挤出孔11挤出的物料，每个切割周期内每个所述挤出孔11至少被切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异。

本发明提供的造粒单元在使用过程中，先将物料从所述挤出盘1挤出，之后通过所述切料组件2循环切割从所述挤出孔11挤出的物料，且每个切割周期内每个所述挤出孔11至少被切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异；本发明的造粒单元，所述挤出盘1上挤出孔11的尺寸和数量均可根据实际需求调节，因此，切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调，使得挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配。

其中，每个切割周期内每个所述挤出孔11至少被切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异，表示为：所述切料组件2从初始位置开始切割并回复到初始位置时设定为一个切割周期，所述切料组件2在一个切割周期内可对每个所述挤出孔11至少切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异，由于所述挤出盘1上挤出孔11的尺寸和数量均可根据实际需求调节，因此，切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调，使得挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配，能够满足实际的生产需求。

其中，所述切料组件2的切割方式主要有转动切割或直线切割，当所述切料组件2的切割方式为转动切割时，可参考图2至15所示的具体结构进行切割工作，具体实施方式见下述的实施例1至3；当所述切料组件2的切割方式为直线切割时，可参考图19所示的具体结构进行切割工作，由于所述切料组件2从初始位置开始切割并回复到初始位置时设定为一个切割周期，此时，所述切料组件2的一种实施方式为：所述切料组件2先对所述挤出盘1上的每个所述挤出孔11切割一次，之后所述切料组件2再对所述挤出盘1上的部分所述挤出孔11切割一次或多次，之后所述切料组件2回复到初始位置，以便于所述切料组件2进行下一切割周期的切割；特别的，所述切料组件2的切割方式还可以是转动切割和直线切割的组合形式，且所述切料组件2的切割方式还可以是现有技术中的其他切割方式，因此，只要是在本发明的基础上作出的简单变化的其他技术方案，也将落入本发明的保护范围。

上述切料组件2在一个切割周期内可对每个所述挤出孔11至少切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异，切料组件2可以为自动化设备，也可为人工手动切割，通过在一个切割周期内对每个所述挤出孔11切割一次或多次，以达到对不同的挤出孔11进行不同切割的切割，使得不同尺寸的物料颗粒数量可调节，使得挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配。

在另一较佳的实施例中，所述挤出盘1沿其径向方向形成有多个环道，多个所述环道与所述挤出盘1同轴线设置，任意一所述环道上开设有至少一所述挤出孔11。通过在所述挤出盘1上形成有多个环道，且任意一所述环道上开设有至少一所述挤出孔11，同一所述环道上的挤出孔11尺寸和数量均可调节，且根据实际需求调节方便，因此，切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，且不同尺寸颗粒的产出数量比例可调，使得挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配。

在另一较佳的实施例中，每个切割周期内同一所述环道上的所述挤出孔11被切割的次数相同。实际应用中，不同的环道上的挤出孔11尺寸和数量均可调节，当不同的环道上的挤出孔11尺寸和数量均不同时，每个切割周期内每个所述挤出孔11至少被切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异，且每个切割周期内同一所述环道上的所述挤出孔11被切割的次数相同，这样设计便于调节不同尺寸颗粒的产出数量比例，使得挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配。

在另一较佳的实施例中，所述切料组件2包括切削叶片21和第一驱动件22，所述切削叶片21与所述挤出盘1转动连接，所述第一驱动件22用于驱动所述切削叶片21转动，以供切割从所述挤出孔11挤出的物料，所述第一驱动件22驱动所述切削叶片21转动一周为一所述切割周期。实际应用中，可通过改变所述切削叶片21的结构，使得所述切料组件2在一个切割周期内可对每个所述挤出孔11至少切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异。且设置所述切削叶片21和第一驱动件22便于物料切割工作的进行。

在另一较佳的实施例中，所述切削叶片21包括转动轴211和至少两个切刀212，所述转动轴211与所述挤出盘1转动连接且同轴布设，任意一所述切刀212均与所述转动轴211固定连接，任意两所述切刀212位于同一平面上且相互之间错位分布，所述第一驱动件22用于驱动所述转动轴211转动。在一具体的实施例中，所述切刀212设置有两个，当所述第一驱动件22驱动所述转动轴211转动一周时，一所述切刀212对任意一所述环道上的挤出孔11至少切割一次，另一所述切刀212对至少一所述环道上的挤出孔11再切割一次，使得所述切料组件2在一个切割周期内可对每个所述挤出孔11至少切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异。在另一具体的实施例中，所述切刀212设置有多个，且设所述切刀212数量为N，N大于或等于3，当所述第一驱动件22驱动所述转动轴211转动一周时，多个所述切刀212对任意一所述环道上的挤出孔11至少切割一次且至多切割N次。任意一所述环道上挤出孔11的尺寸和数量均可根据实际需求调节，且所述切削叶片21上的切刀212数量和相对位置可根据实际需求进行设计，使得切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调节，挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配，且挤出切削得到的颗粒大小长径比能够调节，不同尺寸大小颗粒的长径比能够统一，能够满足实际的生产需求。

在另一较佳的实施例中，所述造粒单元还包括壳体3，所述壳体3的内部形成有容纳腔，所述壳体3上分别开设有与所述容纳腔相连通的第一进料口31和第一出料口32，所述挤出盘1设于所述容纳腔内且与所述壳体3密封连接。这样设计便于物料输送和物料切割。

一种级配造粒设备，包括整形组件4及上述的造粒单元，所述整形组件4包括转鼓41、第二驱动件42和接料仓43，所述转鼓41的内部形成容纳腔且其相对应的两端开设有第二进料口411和第二出料口412，所述第二进料口411用于收集从所述挤出盘1切割落下的物料，所述接料仓43与所述第二出料口412对应设置，所述接料仓43用于收纳从所述第二出料口412送出的物料，所述第二驱动件42用于驱动所述转鼓41转动，以供所述转鼓41将经过的物料整形成球状物料。设置所述整形组件4便于将切割后的物料颗粒快速整形成球体骨料，使骨料形貌近似球体。

所述供料单元5包括搅拌组件51和挤出组件52，所述搅拌组件51用于对物料进行搅拌，所述挤出组件52用于将所述搅拌组件51搅拌后的物料输送给所述挤出盘1，所述挤出组件52输送物料的速率可调节。所述搅拌组件51包括搅拌主体511、搅拌件512和节流阀513，所述搅拌主体511的内部形成有搅拌空间，所述搅拌主体511上开设有补液口5111和第三进料口5112，所述补液口5111和第三进料口5112处均设有一节流阀513，所述搅拌件512设于所述搅拌主体511内部以用于对所述搅拌主体511内的物料进行搅拌。设置所述搅拌组件51用于搅拌物料，设置所述挤出组件52用于将所述搅拌组件51搅拌后的物料经由所述第一进料口31输送至所述壳体3内，且所述挤出组件52输送物料的速率可调节，这样设计能够满足实际的生产需求。

上述的级配造粒设备的使用方法，包括以下步骤：

S1：供料单元5搅拌原料并将搅拌后的物料输送给挤出盘1，且任意一挤出孔11均有物料被挤出；

S2：切料组件2对挤出孔11进行一切割周期的切割；

S3：转鼓41将经过的物料整形成球状物料，接料仓43收纳从第二出料口412送出的物料。

本发明的级配造粒设备一实施例的工作原理如下：

1)将磷石膏粉体、矿渣粉粉体及水通入搅拌主体511中，通过补液口5111和第三进料口5112处的节流阀513控制进料的速率，从而保证三种原料磷石膏粉体、矿渣粉粉体及水的质量配比满足80:16:4。三种原料在搅拌主体511中经过搅拌件512的搅拌作用进行混合，搅拌件512包括搅拌叶片，且搅拌叶片具有一定的弧度倾角，使得混合物料逐渐向挤出组件52移动，混合物料在进入挤出组件52部分的同时也进一步受搅拌作用从而形成塑性体，并且搅拌主体511中也可以腾出加入原料的空间，以供加入原料。

2)挤出组件52包括挤出叶片，挤出叶片由固定弧度倾角的均匀叶片组成，叶片从中心轴向四周管壁扩展，使得塑形体更为密实，通过电机控制挤出叶片的转速从而控制恒定的挤出速率，使得塑性体从挤出盘1的挤出孔11匀速挤出。

3)切刀212保持恒定速率切削，将挤出的塑性体切削成长径比近似1:1的圆柱体，圆柱体状的塑性体受重力作用滚落进入整形组件4中的转鼓41中。

4)受重力作用及转鼓41匀速转动的作用，圆柱体状的塑性体在沿转鼓41内壁作轴向滚动的同时沿径向滚动，使得圆柱体状的塑性体逐渐翻滚成球体，最终滚落如出料仓中，完成造粒。

在较佳的实施例中，级配造粒设备中的供料单元5、挤出盘1和切料组件2之间在工作时存在协同作用，因此三者之间的尺寸参数必须相互契合。其中，物料挤出速率v[mm/s]、挤出盘1某一环形区域内挤出孔11的直径di[mm]、非均布式叶片不同环形区域内的切削频率ni[次/周期](周期指的是切料组件2在一个切割周期内所用的时间)三者之间必须满足公式(1)。

v＝di·ni (1)

v——原料浆体的挤出速率，[mm/s]；

di——挤出盘1某一环形区域内挤出孔11的直径，[mm]；

ni——非均布式叶片不同环形区域内的切削频率，[次/周期]；

i——环道编号，从内径向外径依次为1、2、3……

上述关系可以保证不同尺寸挤出孔11切削得到的圆柱体状的物料长径比(长度：直径)接近于1，便于快速整形成球体骨料。

根据上述公式(1)并结合工程中具体级配设计需求，确定造粒设备的各个参数的具体设计步骤如下：

1)确定工程中级配设计需求，确定骨料粒径及每一个粒径范围内骨料的配合比例，从而计算出各个挤出孔11的孔径范围以及各个孔径内需要挤出的塑性体数量配合比例。

2)根据孔径范围初步分配挤出盘1环道，由于每一种类孔径范围至少占据一个环道，因此环道数量必须不少于孔径范围的种类数量。根据上述公式(1)，结合各个挤出孔11的孔径范围，在保证挤出速率一致的情况下，选择合适的切削频率，各个环道的切削频率之间必须是倍率关系，因此采用整数表示，最小值为1。

3)孔径、切削频率、挤出速率确定后，再根据塑性体数量配合比例调整每种孔径的数量，从而使得切削出的塑性体配合比例满足骨料的配合比例，完成对造粒机构的设计(上述孔径是指挤出孔11的孔径简称)。

根据上述级配造粒设备的各个参数的具体设计步骤，并通过确定的参数来进行具体的设计说明：

实施例1：

选取具有代表性的建筑行业标准《JTG/T F20-2015公路路面基层施工技术细则》中路面基层C-B-1级配设计需求，其具体级配如表1。由于人造集料主要替代中、粗粒径的天然骨料，因此，需要设定一档细骨料参与级配设计。该细骨料的级配可从天然石料厂直接获得，因此不具备特异性。由于合成级配由人造骨料和细骨料合成，在合成级配及细骨料级配均给出的条件下可以计算得到人造骨料的级配。根据表1即可确定骨料粒径及每一个粒径范围内骨料的配合比例，从而计算出各个挤出孔11的孔径范围以及各个孔径内需要挤出的塑性体数量配合比例。

筛孔尺寸	26.5	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075	配合比
													级配上限	100	79	72	62	45	31	22	15	10	7	5
级配下限	100	73	65	53	35	22	13	8	5	3	2
													级配中值	100	76	68.5	57.5	40	26.5	17.5	11.5	7.5	5	3.5

表1

由于人造集料有5种粒径范围，对应5种不同尺寸的挤出孔11的孔径。由于每一种类孔径范围至少占据一个环道，因此环道数量必须不少于孔径范围的种类数量，在综合机构复杂程度上的考量，环道数可定为5。根据上述公式(1)，结合各个挤出孔11的孔径范围，在保证挤出速率一致的情况下，选择合适的切削频率，切削频率之间必须是倍率关系，因此采用整数表示，最小值为1。孔径、切削频率和挤出速率三者关系近似满足公式(1)。从内至外的环道编号分别为A、B、C、D和E，环道A、B、C、D和E的挤出孔11的孔径分别为17.5mm、14.0mm、13.7mm、9.6mm和8.3mm。在切削频率为1:1:1:2:2时(此时，所述切刀212设置有两个，当所述第一驱动件22驱动所述转动轴211转动一周时，一所述切刀212对任意一所述环道上的挤出孔11均切割一次，另一所述切刀212对孔径为9.6mm和8.3mm的挤出孔11再切割一次)，计算得到的每个环道内的挤出速率基本近似为16.2mm/周期(周期指的是切料组件2在一个切割周期内所用的时间)，从而保证切削得到的塑性体长径比近似1:1。

孔径、切削频率、挤出速率确定后，再根据表1中人造骨料级配计算得到各个粒径塑性体数量配合比例，确定挤出孔11的数量，从而使得切削出的塑性体配合比例满足骨料的配合比例，完成对造粒机构的设计。根据上述表1并结合上述参数得出下表2：

表2

根据表1和表2得出C-B-1合成级配，如下表3：

筛孔尺寸	26.5	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075	配合比
														级配上限	100	86	79	72	62	45	31	22	15	10	7	5
级配下限	100	82	73	65	53	35	22	13	8	5	3	2
														级配中值	100	84	76	68.5	57.5	40	26.5	17.5	11.5	7.5	5	3.5
人造骨料	100	73	59	46	29	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	60％
														细骨料	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100	66	44	29	19	13	9	40％
合成级配	100.0	84.0	76.0	68.5	57.5	40.0	26.5	17.5	11.5	7.5	5.0	3.5	100％

表3

根据表3可得到人造骨料的级配曲线，如图16所示，通过该造粒设备切削物料并经由转鼓41整形成近似球体后流入接料仓43暂存，即完成骨料的制备，通过该级配造粒设备制备了五种粒径的骨料，该设备制备的不同粒径骨料自身具有一定的级配，如图1骨料的级配曲线。如表3级配设计表，骨料整体具有的级配可作为5mm-30mm粗集料。另设置一档0mm-5mm细集料即可完成级配设计，该级配按照C-B-1级配进行设计。该合成级配符合建筑行业标准《JTG/T F20-2015公路路面基层施工技术细则》，可用于公路路面基层结构设计。

上述实施例1对应本发明的级配造粒设备中挤出盘1和切料组件2结构有多种，例如：如图2至4所示(图4为图3中切刀212的正视结构示意图，图4中表现了两个切刀212的具体结构，且图2中各个环道上的挤出孔11数量为示意图，挤出孔11的准确数量以上述表2中的数据为准。)，但实施例1的技术方案的实施又不限于上述图2至4的具体结构，只要根据上述技术方案的描述并对上述图2至4的具体结构作出简单变换的其他技术方案也将落入本发明的保护范围。

实施例2：

选取具有代表性的建筑行业标准《JTG/T F20-2015公路路面基层施工技术细则》中路面基层C-C-3级配设计需求，其具体级配如表4。由于人造集料主要替代中、粗粒径的天然骨料，因此，需要设定一档细骨料参与级配设计。该细骨料的级配可从天然石料厂直接获得，因此不具备特异性。由于合成级配由人造骨料和细骨料合成，在合成级配及细骨料级配均给出的条件下可以计算得到人造骨料的级配。根据表4即可确定骨料粒径及每一个粒径范围内骨料的配合比例，从而计算出各个挤出孔11的孔径范围以及各个孔径内需要挤出的塑性体数量配合比例。

筛孔尺寸	26.5	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075	配合比
														级配上限	100	100	92	83	71	50	36	26	19	14	10	7
级配下限	100	90	79	67	52	30	19	12	8	5	3	2
														级配中值	100	95	85.5	75	61.5	40	27.5	19	13.5	9.5	6.5	4.5

表4

由于人造集料有5种粒径范围，对应5种不同尺寸的挤出孔11的孔径。由于每一种类孔径范围至少占据一个环道，因此环道数量必须不少于孔径范围的种类数量，在综合机构复杂程度上的考量，环道数可定为5。根据上述公式(1)，结合各个挤出孔11的孔径范围，在保证挤出速率一致的情况下，选择合适的切削频率，切削频率之间必须是倍率关系，因此采用整数表示，最小值为1。孔径、切削频率和挤出速率三者关系近似满足公式(1)。从内至外的环道编号分别为A、B、C、D和E，环道A、B、C、D和E的挤出孔11的孔径分别为16.6mm、15.7mm、14.0mm、8.3mm和5.5mm。在切削频率为1:1:1:2:3时(此时，所述切刀212设置有四个，当所述第一驱动件22驱动所述转动轴211转动一周时，第一个所述切刀212对孔径为16.6mm、15.7mm、14.0mm和8.3mm的挤出孔11均切割一次，第二个所述切刀212对孔径为8.3mm和5.5mm的挤出孔11再切割一次，第三个所述切刀212对孔径为5.5mm的挤出孔11又切割一次，第四个所述切刀212对孔径为5.5mm的挤出孔11又切割一次)，计算得到的每个环道内的挤出速率基本近似为15.8mm/周期(周期指的是切料组件2在一个切割周期内所用的时间)，从而保证切削得到的塑性体长径比近似1:1。

孔径、切削频率、挤出速率确定后，再根据表4中人造骨料级配计算得到各个粒径塑性体数量配合比例，确定挤出孔11的数量，从而使得切削出的塑性体配合比例满足骨料的配合比例，完成对造粒机构的设计。根据上述表4并结合上述参数得出下表5：

表5

根据表4和表5得出C-C-3合成级配，如下表6：

筛孔尺寸	26.5	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075	配合比
														级配上限	100	100	92	83	71	50	36	26	19	14	10	7
级配下限	100	90	79	67	52	30	19	12	8	5	3	2
														级配中值	100	95	85.5	75	61.5	40	27.5	19	13.5	9.5	6.5	4.5
人造骨料	100	89	70	50	31	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	60％
														细骨料	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100	69	48	34	24	16	11	40％
合成级配	100.0	95.0	85.5	75.0	61.5	40.0	27.5	19.0	13.5	9.5	6.5	4.5	100％

表6

根据表6可得到人造骨料的级配曲线，如图17所示，通过该造粒设备切削物料并经由转鼓41整形成近似球体后流入接料仓43暂存，即完成骨料的制备，通过该级配造粒设备制备了五种粒径的骨料，该设备制备的不同粒径骨料自身具有一定的级配，如图6骨料的级配曲线。如表6级配设计表，物料整体具有的级配可作为5mm-30mm粗集料。另设置一档0mm-5mm细集料即可完成级配设计，该级配按照C-C-3级配进行设计。该合成级配符合建筑行业标准《JTG/T F20-2015公路路面基层施工技术细则》，可用于公路路面基层结构设计。

上述实施例2对应本发明的级配造粒设备中挤出盘1和切料组件2结构有多种，例如：如图5至9所示(图7至9为图6中四个切刀212的结构示意图，图7至9结合起来中表现了四个切刀212的具体结构，且图5中各个环道上的挤出孔11数量为示意图，挤出孔11的准确数量以上述表5中的数据为准。)，但实施例2的技术方案的实施又不限于上述图5至9的具体结构，只要根据上述技术方案的描述并对上述图5至9的具体结构作出简单变换的其他技术方案也将落入本发明的保护范围。

实施例3：

选取具有代表性的建筑行业标准《JTG/T F20-2015公路路面基层施工技术细则》中路面基层AC-25级配设计需求，其具体级配如表7。由于人造集料主要替代中、粗粒径的天然骨料，因此，需要设定一档细骨料参与级配设计。该细骨料的级配可从天然石料厂直接获得，因此不具备特异性。由于合成级配由人造骨料和细骨料合成，在合成级配及细骨料级配均给出的条件下可以计算得到人造骨料的级配。根据表7即可确定骨料粒径及每一个粒径范围内骨料的配合比例，从而计算出各个挤出孔11的孔径范围以及各个孔径内需要挤出的塑性体数量配合比例。

筛孔尺寸	31	26.5	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075	配合比
															级配上限	100	100	90	83	76	65	52	42	33	24	17	13	7
级配下限	100	90	75	65	57	45	24	16	12	8	5	4	3
															级配中值	100	95	82.5	74	66.5	55	38	29	22.5	16	11	8.5	5

表7

由于人造集料有6种粒径范围，对应6种不同尺寸的挤出孔11的孔径。由于每一种类孔径范围至少占据一个环道，因此环道数量必须不少于孔径范围的种类数量，在综合机构复杂程度上的考量，环道数可定为6。根据上述公式(1)，结合各个挤出孔11的孔径范围，在保证挤出速率一致的情况下，选择合适的切削频率，切削频率之间必须是倍率关系，因此采用整数表示，最小值为1。孔径、切削频率和挤出速率三者关系近似满足公式(1)。从内至外的环道编号分别为A、B、C、D、E和F，环道A、B、C、D、E和F的挤出孔11的孔径分别为23.1mm、23.1mm、15.4mm、11.6mm、11.6mm和7.7mm。在切削频率为2:2:3:4:4:6时(此时，所述切刀212设置有六个，当所述第一驱动件22驱动所述转动轴211转动一周时，第一个和第二个所述切刀212对任意一所述环道上的挤出孔11均切割一次，第三个所述切刀212对C、D、E和F环道上的挤出孔11再切割一次，第四个所述切刀212对D、E和F环道上的挤出孔11又切割一次，第五个和第六个所述切刀212对F环道上的挤出孔11均又切割一次)，计算得到的每个环道内的挤出速率基本近似为46.3mm/周期(周期指的是切料组件2在一个切割周期内所用的时间)，从而保证切削得到的塑性体长径比近似1:1。

孔径、切削频率、挤出速率确定后，再根据表1中人造骨料级配计算得到各个粒径塑性体数量配合比例，确定挤出孔11的数量，从而使得切削出的塑性体配合比例满足骨料的配合比例，完成对造粒机构的设计。根据上述表7并结合上述参数得出下表8：

表8

根据表7和表8得出AC-25合成级配，如下表9：

筛孔尺寸	31	26.5	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075	配合比
															级配上限	100	100	90	83	76	65	52	42	33	24	17	13	7
级配下限	100	90	75	65	57	45	24	16	12	8	5	4	3
															级配中值	100	95	82.5	74	66.5	55	38	29	22.5	16	11	8.5	5
人造骨料	100.0	93	76	63	52	25	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	62％
															细骨料	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100	76	59	42	29	22	13	38％
合成级配	100.0	95.0	82.5	74.0	66.5	55.0	38.0	29.0	22.5	16.0	11.0	8.5	5.0	100％

表9

根据表9可得到人造骨料的级配曲线，如图18所示，通过该造粒设备切削物料并经由转鼓41整形成近似球体后流入接料仓43暂存，即完成骨料的制备，通过该级配造粒设备制备了六种粒径的骨料(其中，环道A和B的孔径相同，环道D和E的孔径相同。)，该设备制备的不同粒径骨料自身具有一定的级配，如图1骨料的级配曲线。如表9级配设计表，骨料整体具有的级配可作为5mm-30mm粗集料。另设置一档0mm-5mm细集料即可完成级配设计，该级配按照C-B-1级配进行设计。该合成级配符合建筑行业标准《JTG/T F20-2015公路路面基层施工技术细则》，可用于公路路面基层结构设计。

上述实施例3对应本发明的级配造粒设备中挤出盘1和切料组件2结构有多种，例如：如图10至15所示(图12至15为图11中八个切刀212的结构示意图，图12至15结合起来中表现了四个切刀212的具体结构，且图10中各个环道上的挤出孔11数量为示意图，挤出孔11的准确数量以上述表8中的数据为准。)，但实施例3的技术方案的实施又不限于上述图10至15的具体结构，只要根据上述技术方案的描述并对上述图10至15的具体结构作出简单变换的其他技术方案也将落入本发明的保护范围。

上述实施例1至3中所述的骨料与本发明级配造粒设备制造出的物料颗粒意思相同，只是两种不同的叫法，因此，此部分不得理解为对本发明的限制。

上述实施例1至3中各个环道上的孔径大小可相同也可不相同，各个所述环道上挤出孔11的尺寸和数量均可根据实际需求调节，使得切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，且所述切料组件2对任意一所述环道上的挤出孔11至少切割一次，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调节，挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配。

由于本发明的孔径、切削频率和挤出速率均可调节，且切削叶片21的结构可根据实际需求自行设计，使得挤出切削得到的颗粒大小长径比能够调节，不同尺寸大小颗粒的长径比能够统一，能够满足实际的生产需求。

与现有技术相比，本发明所提供的造粒单元、级配造粒设备及其使用方法有以下有益效果：

1、本发明提供的造粒单元在使用过程中，先将物料从所述挤出盘1挤出，之后通过所述切料组件2循环切割从所述挤出孔11挤出的物料，且每个切割周期内每个所述挤出孔11至少被切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异；本发明的造粒单元，所述挤出盘1上挤出孔11的尺寸和数量均可根据实际需求调节，因此，切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调，使得挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配。

2、本发明提供的级配造粒设备在使用过程中，所述切削叶片21包括转动轴211和至少两个切刀212，所述转动轴211与所述挤出盘1转动连接且同轴布设，任意一所述切刀212均与所述转动轴211固定连接，任意两所述切刀212位于同一平面上且相互之间错位分布，所述第一驱动件22用于驱动所述转动轴211转动，当所述切刀212设置有两个，且所述第一驱动件22驱动所述转动轴211转动一周时，一所述切刀212对任意一所述环道上的挤出孔11至少切割一次，另一所述切刀212对至少一所述环道上的挤出孔11再切割一次，使得所述切料组件2在一个切割周期内可对每个所述挤出孔11至少切割一次且部分所述挤出孔11被切割次数与另一部分所述挤出孔11被切割的次数相异；当所述切刀212设置有多个，且设所述切刀212数量为N，N大于或等于3，当所述第一驱动件22驱动所述转动轴211转动一周时，多个所述切刀212对任意一所述环道上的挤出孔11至少切割一次且至多切割N次；任意一所述环道上挤出孔11的尺寸和数量均可根据实际需求调节，且所述切削叶片21上的切刀212数量和相对位置可根据实际需求进行设计，使得切割后的物料颗粒的粒径、形状较为多样，使得不同尺寸颗粒的产出数量比例可调节，挤出切削得到的颗粒大小尺寸能够满足一定的级配；且本发明的孔径、切削频率和挤出速率均可调节，切削叶片21的结构可根据实际需求自行设计，使得挤出切削得到的颗粒大小长径比能够调节，不同尺寸大小颗粒的长径比能够统一，能够满足实际的生产需求。

以上所述，仅是本发明较佳实施例，并非对本发明任何形式上的限制，凡是依据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种造粒单元，其特征在于，包括挤出盘及切料组件，所述挤出盘上开设有至少两挤出孔，所述切料组件用于循环切割从所述挤出孔挤出的物料，每个切割周期内每个所述挤出孔至少被切割一次且部分所述挤出孔被切割次数与另一部分所述挤出孔被切割的次数相异；

所述挤出盘沿其径向方向形成有多个环道，多个所述环道与所述挤出盘同轴线设置，任意一所述环道上开设有至少一所述挤出孔。

2.根据权利要求1所述的造粒单元，其特征在于，每个切割周期内同一所述环道上的所述挤出孔被切割的次数相同。

3.根据权利要求2所述的造粒单元，其特征在于，所述切料组件包括切削叶片和第一驱动件，所述切削叶片与所述挤出盘转动连接，所述第一驱动件用于驱动所述切削叶片转动，以供切割从所述挤出孔挤出的物料，所述第一驱动件驱动所述切削叶片转动一周为一所述切割周期。

4.根据权利要求3所述的造粒单元，其特征在于，所述切削叶片包括转动轴和至少两个切刀，所述转动轴与所述挤出盘转动连接且同轴布设，任意一所述切刀均与所述转动轴固定连接，任意两所述切刀位于同一平面上且相互之间错位分布，所述第一驱动件用于驱动所述转动轴转动。

5.根据权利要求4所述的造粒单元，其特征在于，所述造粒单元还包括壳体，所述壳体的内部形成有容纳腔，所述壳体上分别开设有与所述容纳腔相连通的第一进料口和第一出料口，所述挤出盘设于所述容纳腔内且与所述壳体密封连接。

6.一种级配造粒设备，其特征在于，包括整形组件及如权利要求1至5任一项所述的造粒单元，所述整形组件包括转鼓、第二驱动件和接料仓，所述转鼓的内部形成容纳腔且其相对应的两端开设有第二进料口和第二出料口，所述第二进料口用于收集从所述挤出盘切割落下的物料，所述接料仓与所述第二出料口对应设置，所述接料仓用于收纳从所述第二出料口送出的物料，所述第二驱动件用于驱动所述转鼓转动，以供所述转鼓将经过的物料整形成球状物料。

7.根据权利要求6所述的级配造粒设备，其特征在于，所述造粒设备还包括供料单元，所述供料单元包括搅拌组件和挤出组件，所述搅拌组件用于对物料进行搅拌，所述挤出组件用于将所述搅拌组件搅拌后的物料输送给所述挤出盘，所述挤出组件输送物料的速率可调节。

8.根据权利要求7所述的级配造粒设备，其特征在于，所述搅拌组件包括搅拌主体、搅拌件和节流阀，所述搅拌主体的内部形成有搅拌空间，所述搅拌主体上开设有补液口和第三进料口，所述补液口和第三进料口处均设有一节流阀，所述搅拌件设于所述搅拌主体内部以用于对所述搅拌主体内的物料进行搅拌。

9.根据权利要求8所述的级配造粒设备的使用方法，其特征在于，其使用方法包括以下步骤：

S1：供料单元搅拌原料并将搅拌后的物料输送给挤出盘，且任意一挤出孔均有物料被挤出；

S2：切料组件对挤出孔进行一切割周期的切割；

S3：转鼓将经过的物料整形成球状物料，接料仓收纳从第二出料口送出的物料。

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