CN201677529U - 一种用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构，其中的成型部分包括一成型外环模和至少一个压辊，成型外环模沿其周向均布若干径向成型孔，圆盘状的压辊的侧壁上沿其周向均布凸起构成压模齿，压模齿与所述成型孔的孔口形状以及间距相匹配，当压辊沿成型外环模的内圆周壁滚动时，依次压入成型孔的孔口构成啮合结构；传动部分至少包括一中心主动齿轮，其置于成型外环模的圆心上，与压辊结合而带动该压模沿成型外环模的内圆周壁滚动。本机构大大地提高秸秆颗粒的生产效率，降低生产能耗，结构紧凑，体积小巧。实际应用中，本机构配以粉碎部件及动力系统，就可组成一部粉碎成型一体机，可应用于我国广大农村和偏远山区。

Description

一种用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构

技术领域

本实用新型专利属于生物质致密成型加工技术领域，涉及的是一种生物质致密成型压模机构。

背景技术

随着科技的发展与生活水平的提高，人类的生活越来越多地依赖于现代化技术，衣食住行都需要消耗大量的能源。而现在耗用的能源主要集中于不可再生能源——煤炭、石油、天然气。对太阳能的利用只局限于少量的太阳能取暖与太阳能发电，却忽视了自然界中数量庞大的绿色植物。科研机构研究发现：生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，通过燃烧，可以将其中蕴含的能量转化为热能，供人类利用。由于生物质替代燃料具有无染污、可再生等显著特点，因此日益受到广泛的重视。随着我国经济的不断发展，能源短缺问题显得日益严重，为了解决能源危机、减轻环境污染、保护生态环境，开发利用生物质能显得尤为重要。但是由于难以集中存放、燃烧热值低，每年有大量的植物秸秆、树枝等被废弃、掩埋、焚烧，不但造成大量的生物质资源浪费，而且污染环境。因此，农作物秸秆的资源化、能源化、产业化利用是大势所趋，迫在眉睫，生物质颗粒成型技术的发展对发展国民经济、保护环境具有重大意义。

我国从20世纪80年代起开始致力于生物质固化成型燃料技术的研究，目前已有很多高等院校和科研单位开展了生物质颗粒成型技术的研究，总的来说，我国的生物质固化成型燃料有如下特点：在全国范围内，还处于研究示范试点阶段，设备的研制呈多点开花且成本低廉，适合我国国情；但是，规模化和市场化较差；管理不规范，支持政策缺乏力度，推广速度缓慢等。

就生物质颗粒成型方面，现有技术中出现了多种工艺和装置。例如，中国专利(专利号00100122.1)公开了一种秸秆饲料燃料成型加工工艺，它包括对秸秆进行粉碎、搅拌、冲压成型等几个步骤。该工艺中所使用的各个设备都放置在一个底盘上，底盘上安装有四个行走轮，这解决了定点加工不易移动的缺陷，但是，此专利公开的成型方法，由于外环模带动压辊运转，环模受力点距离动力轴较远，阻力矩大，会出现能耗高、易塞料等不良影响。

中国专利(专利号200710114897.0)公开了一种双环模造粒机，该机构的成型结构包括机架、电机、减速机，带造粒孔的左环模、带造粒孔的右环模；其中，左环模造粒孔和右环模造粒孔位置交错；左环模外壁和右环模外壁相切布置；该机左环模和右环模上均开有造粒孔，能够一定程度上解决开孔率、生产率的问题，但是还不是很理想，而且左环模与右环模表面光滑，无凹模与凸模，受力不集中，摩擦大，环模容易发热，影响秸秆成型。

总之，现有技术中生物质颗粒成型装置中存在有能耗高、效率低、成型施力不易集中等缺陷。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于改进现有技术的缺陷，提供了一种能大大地提高秸秆颗粒的生产效率，降低生产能耗，结构紧凑，体积小巧的用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构。实际应用中，本机构配以粉碎部件及动力系统，就可以组成一部粉碎成型一体机，可应用于我国广大农村和偏远山区。

本实用新型的目的是这样实现的：

本用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构包括一成型部分和一传动部分，

所述成型部分包括一成型外环模和至少一个压辊，所述成型外环模沿其周向均布若干径向成型孔，圆盘状的所述压辊的侧壁上沿其周向均布凸起构成压模齿，该压模齿与所述成型孔的孔口形状以及间距相匹配，使得当压辊沿成型外环模的内圆周壁旋转且同时自转时，所述压模齿依次压入所述成型孔的孔口构成啮合结构；

所述传动部分至少包括一中心主动齿轮，所述中心主动齿轮置于所述成型外环模的圆心上，其与所述压辊结合而带动该压模沿所述成型外环模的内圆周壁旋转且同时自转。

进一步地，所述传动部分可以包括置于中心主动齿轮周围的行星齿轮，所述压辊固定在所述行星齿轮上的轮轴上，所述中心主动齿轮与所述行星齿轮啮合，通过所述行星齿轮实现与所述压模结合而带动该压模沿所述成型外环模的内圆周壁旋转且同时自转；所述成型外环模和压模在一平面内，所述中心主动齿轮和行星齿轮在另一平面内，该两个层面构成齿轮传动空间和成型空间。

更进一步地，所述传动部分还可以包括一环模齿圈和置于中心主动齿轮和所述环模齿圈之间并与该两者啮合的行星齿轮，所述成型外环模固设在所述环模齿圈上，所述压辊固定在所述行星齿轮上的轮轴上，所述中心主动齿轮与所述行星齿轮啮合，通过所述行星齿轮实现与所述压模结合带动该压模沿成型外环模的内圆周壁旋转且同时自转；所述成型外环模和压模在一平面内，所述中心主动齿轮、行星齿轮和环模齿圈在另一平面内，该两个层面构成齿轮传动空间和成型空间。

在上面所述的两个空间之间可设有隔板，以避免物料进入传动空间。

所述压辊上的所述凸起之间的齿根部设有斜面，即在压辊的厚度方向上，当压辊水平放置时，由下至上压辊的齿根处具有一个逐渐向轴中心倾斜的斜面，即下面的齿槽较浅，向上齿槽之间加深形成所述斜面，有利于多余物料流出，在此处考虑当成型外环模上的成型孔之间距离(两孔之间的壁厚)较远时，会在压辊与环模之间挤压物料，增加斜面会使牢狱压辊齿间的物料当与外环模啮合时被压实在齿间，且越压越多，影响操作的进行，设置了该斜面，在外环模的两个成型孔之间的部分即相当于外环模的齿进入压辊的齿间时，其间的物料可沿该斜面流出；如果孔间壁厚很小，应当不会形成物料堆积，该斜面也可以不设置。

所述成型孔的横截面可以是圆形的，也可以是矩形的，或者是其它形状的截面，当所述成型孔采用矩形截面或其他形状的截面时，所述的成型外环模采用分体式结构：即在轴向上分割成基体和上盖，所述基体上沿周向均布若干径向通槽，所述上盖扣设在所述基体上固定且覆盖所述通槽，所述通槽和上盖共同形成所述的成型孔。这样结构的成型外环模便于加工。

本实用新型提供的用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构通过处于中间位置的主动齿轮带动压辊沿成型外环模内圆周壁旋转且同时自转即滚动或通过行星齿轮等构成的传动机构带动压辊沿成型外环模的内圆周壁滚动，通过压辊上的凸起与成型外环模上的成型孔的啮合，将处于成型外环模内圆柱形空间中的物料挤压进入成型孔，在成型孔中的散碎的生物质被挤压成块，且最终从成型外环模的外侧成型孔口排出成型块。

本实用新型提供的用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构，通过在具有径向成型孔的成型外环模的内部设置压辊，该压辊作为行星轮与传动部分的中心主动齿轮及成型外环模啮合，同时压模的凸起抵顶成型外环模的成型孔内侧孔口，将置于成型外环模内部的物料挤入成型孔。这样的结构比起压模设置在环形模的外侧物料更容易被压入成型孔，工作效率更高，同时，在包括有行星齿轮和环模齿圈的传动部分中，设置所述压辊与行星齿轮同步公转和自转，行星齿轮逐一与环模齿圈的齿形相啮合，不存在打滑现象，因此，压辊的齿形与成型外环模的成型孔孔口也是逐一啮合，不存在打滑或位置偏移现象。对于向成型孔中挤入生物质物料和对于成型孔中的生物质物料的挤压成型都有较高的效率。

本实用新型提供的用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构，采用中间主动轮带动行星轮机构作为传动机构，带动压辊在外环模的内侧成型孔口向成型孔中挤压物料，成型生物质块从外环模的外圆周排出，它的优点是结构简单；动力传动合理，即动力力矩远大于阻力力矩，能耗低；同时易于加工；清理方便；容易与一些粉碎设备、调质设备等整合到一个可移动支架上，从而形成一个可移动、一体化的秸秆颗粒燃料成型设备，这样就可以在生物原料的原产地进行加工，大大提高了生产效率和降低了生产成本。

下面通过附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

附图说明

图1为本实用新型提供的用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构的主视结构示意图；

图2为图1所示的加压模机构的俯视结构示意图；

图3为本实用新型提供的加压模机构的一种传动部分的结构示意图；

图4为本加压模机构工作状态结构示意图；

图5为压模的一种结构的主视结构示意图；

图6为图5所示压辊的齿根的横截面的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构包括一成型部分和一传动部分，

所述成型部分包括一成型外环模8和三个压辊2，成型外环模8沿其周向均布若干径向成型孔81，圆盘状压辊2的侧壁上沿其周向均布凸起构成压模齿21，该压模齿21与成型孔81的孔口在形状以及间距上相匹配，使得当压辊沿成型外环模的内圆周壁旋转且同时自转时，所述压模齿依次压入所述成型孔的孔口构成啮合结构；

如图1、3所示，所述传动部分包括一中心主动齿轮5，置于中心主动齿轮周围的三个行星齿轮3和环模齿圈1，每个压辊2分别固定在每个行星齿轮3的轮轴上，成型外环模8固定在环模齿圈1上，中心主动齿轮5置于所述成型外环模也就是环模齿圈1的圆心上，三个行星齿轮2同时与中心主动齿轮5以及环模齿圈8啮合。

成型外环模8和压模2在一平面内，中心主动齿轮5、行星齿轮3和环模齿圈1在另一平面内，该两个层面构成齿轮传动空间和成型空间。

设置一个下底板7，环模齿圈1固定在该下底板7上固定，中心主动齿轮5的轴穿过下底板7下伸，用以连接驱动机构或与驱动机构连接的减速机构。中心主动齿轮5和行星齿轮置于下底板7上，在装配中，中心主动齿轮和行星齿轮的端面与底板之间应当保持一定的间隙。

还设有一个上隔板6，该上隔板6套装在行星齿轮的轴上，随行星齿轮的公转而转动，并将中心主动齿轮和行星齿轮覆盖住。行星齿轮的轮轴从上隔板6上开设的孔中伸出，在上隔板6的上面，所述轮轴上固设固设压辊2。下底板7和上隔板6以及环模齿圈1形成了一个密封的传动腔，其内包括主动齿轮5、周向均布的三个行星齿轮3、环模齿圈1；该密闭的传动腔可防止物料进入，造成润滑条件变差、零件磨损；主动齿轮5与行星齿轮3相啮合，同时行星齿轮3的外侧又与环模齿圈1相啮合，当主动齿轮5转动时，带动行星齿轮3沿着环模齿圈滚动。在上隔板的上面设置的与环模齿圈固联的成型外环模8形成成型腔，在成型外环模8上面固设的成型腔外罩9形成储料空间与成型腔连通，压辊2的轴颈穿过上隔板6与传动腔的行星齿轮3配对连接，例如压辊2可通过键固定在行星齿轮的轮轴上，即行星齿轮的中间轴即轮轴上加工有键槽，并装有键，从上隔板6的孔中伸出，压辊2的中间孔的孔壁加工有键槽，压辊装在行星齿轮的中间轴上，并通过键的传递，将行星齿轮的转动传递给压辊，使压辊也形成自转和公转，将行星齿轮3的转动传到压辊2；还设有一个保持架4，三个压辊2的上端均与保持架4连接而使得三个压辊连接在一起，保证压辊2在转动和挤压物料的过程中，轴线始终与与中心轴平行，并保证与成型外环模的间隙值不变。压辊2外圆表面加工有齿形凸起21，成型外环模8加工有若干个径向成型孔81，内侧孔口与压辊2的齿形相对应；当传动腔内的行星齿轮3围绕主动齿轮5公转并自转时，带动上隔板6旋转，并带动压辊2在成型腔内围绕着中心轴线公转并自转，同时压辊2上的齿形逐一与成型外环模8的成型孔相啮合。

如图5、6所示，所述压辊2上的所述凸起之间的齿根部24设有斜面22，即在压辊的厚度方向上，当压辊水平放置时，由下至上压辊的齿根处具有一个逐渐向轴中心23倾斜的斜面，即下面的齿槽较浅，向上齿槽之间加深形成所述斜面，有利于多余物料流出，在此处考虑当成型外环模上的成型孔之间距离(两孔之间的壁厚)较远时，会在压辊与环模之间挤压物料，增加斜面会使牢狱压辊齿间的物料当与外环模啮合时被压实在齿间，且越压越多，影响操作的进行，设置了该斜面，在外环模的两个成型孔之间的部分即相当于外环模的齿进入压辊的齿间时，其间的物料可沿该斜面流出；如果孔间壁厚很小，应当不会形成物料堆积，该斜面也可以不设置。

本专利提供的用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构，其工作过程如下：本加压模机构布置在物料桶的底部，粉碎后的物料经过机械传送投入到物料桶中，物料依靠重力落到本加压模机构上方。本加压模机构的成型腔裸露于物料中，以便于压辊2在沿着成型外环模8的内壁滚动时，通过压辊2的齿形与成型外环模8的成型孔逐一啮合时，将物料依次挤压进成型孔中。传动腔布置在成型腔的下方，由上隔板将物料与传动腔分隔开来，这样物料及碎末就不会落入到传动腔中，保证了传动腔的润滑条件。下底板7与环模齿圈1及上隔板6共同组成密闭的传动腔，可以在其中注入一定数量的润滑油，保证润滑。动力由成型部分的底部传通过主动齿轮5转动时将扭矩传递到行星齿轮3，行星齿轮3的外侧与环模齿圈1相啮合，这样行星齿轮3将围绕主动齿轮5进行公转，同时自转。行星齿轮3与成型腔内的压辊2穿过上隔板6连接在一起，行星齿轮3转动时将带动上隔板6一起转动，同时将围绕主动齿轮5的公转和自转运动传递给压辊2。压辊2的外圆表面的齿形凸起21在转动中逐一与成型外环模8的孔口相啮合，依次将物料挤压进入成型孔81。物料在成型孔中与孔壁产生摩擦而移动变慢，同时后方不断有更多物料挤压进来，这样物料颗粒之间相互挤压变形，就会形成致密的生物质颗粒B，并不断有成型孔口挤出(如图4所示)。压辊2的上方与保持架4相连接，保证压辊2在与成型外环模8挤压物料时保持间隙不变。

如果将上述装置中心轴竖直地设置，外环模内部都可以成为喂料区。当然，也可以将中心轴水平低设置，这时，喂料区就可以是外环模的在下的部分，特别是在下的一侧从水平方向往下和最下部位向上的区域成为喂料区A，如图4所示。

本加压模机构的传动部分还可以是，只具有一个中心主动齿轮，其直接啮合压辊，压辊与外环模结合。

进一步地，传动部分是，包括中心主动齿轮和行星齿轮，中心主动齿轮与行星齿轮啮合，压辊固设在行星齿轮的轮轴上并与外环模啮合。

这样的两种结构，比起如图所示的机构，结构更加简单。可以根据使用情况进行选择使用。

Claims (10)

1.一种用于秸秆颗粒压缩成型的行星轮式内外环模加压模机构，包括一成型部分和一传动部分，其特征在于：

所述成型部分包括一成型外环模和至少一个压辊，所述成型外环模沿其周向均布若干径向成型孔，圆盘状的所述压辊的侧壁上沿其周向均布凸起构成压模齿，该压模齿与所述成型孔的孔口形状以及间距相匹配，使得当压辊沿成型外环模的内圆周壁旋转且同时自转时，所述压模齿依次压入所述成型孔的孔口构成啮合结构；

所述传动部分至少包括一中心主动齿轮，所述中心主动齿轮置于所述成型外环模的圆心上，其与所述压辊结合而带动该压模沿所述成型外环模的内圆周壁旋转且同时自转。

2.根据权利要求1所述的行星轮式内外环模加压模机构，其特征在于：所述传动部分包括置于中心主动齿轮周围的行星齿轮，所述压辊固定在所述行星齿轮上的轮轴上，所述中心主动齿轮与所述行星齿轮啮合，通过所述行星齿轮实现与所述压模结合而带动该压模沿所述成型外环模的内圆周壁旋转且同时自转；所述成型外环模和压模在一平面内，所述中心主动齿轮和行星齿轮在另一平面内，该两个层面构成齿轮传动空间和成型空间。

3.根据权利要求1所述的行星轮式内外环模加压模机构，其特征在于：所述传动部分包括一环模齿圈和置于所述中心主动齿轮和所述环模齿圈之间并与该两者啮合的行星齿轮，所述成型外环模固设在所述环模齿圈上，所述压辊固定在所述行星齿轮上的轮轴上，所述中心主动齿轮与所述行星齿轮啮合，通过所述行星齿轮实现与所述压模结合带动该压模沿成型外环模的内圆周壁旋转且同时自转；所述成型外环模和压模在一平面内，所述中心主动齿轮、行星齿轮和环模齿圈在另一平面内，该两个层面构成齿轮传动空间和成型空间。

4.根据权利要求2所述的行星轮式内外环模加压模机构，其特征在于：在所述齿轮传动空间和成型空间之间设有隔板。

5.根据权利要求4所述的行星轮式内外环模加压模机构，其特征在于：还包括一上隔板，该上隔板套装在所述行星齿轮的轮轴上，使其随行星齿轮的公转而转动，并将中心主动齿轮和行星齿轮覆盖住，使得所述传动空间和成型空间隔开。

6.根据权利要求3所述的行星轮式内外环模加压模机构，其特征在于：在所述齿轮传动空间和成型空间之间设有隔板。

7.根据权利要求6所述的行星轮式内外环模加压模机构，其特征在于：还包括一上隔板，该套装在所述行星齿轮的轮轴上，使其随行星齿轮的公转而转动，并将中心主动齿轮和行星齿轮以及所述环模齿圈的与行星齿轮啮合的部分覆盖住，使得所述传动空间和成型空间隔开。

8.根据权利要求6所述的行星轮式内外环模加压模机构，其特征在于：所述压辊上的所述凸起之间的齿根部设有斜面，即在压辊的厚度方向上，当压辊水平放置时，由下至上压辊的齿根处具有一个逐渐向轴中心倾斜的斜面，即下面的齿槽较浅，向上齿槽之间加深形成所述斜面。

9.根据权利要求1所述的行星轮式内外环模加压模机构，其特征在于：所述成型孔的横截面是圆形的，或者是矩形的。

10.根据权利要求1所述的行星轮式内外环模加压模机构，其特征在于：所述的成型外环模为分体式结构：即在轴向上分割成基体和上盖，所述基体上沿周向均布若干径向通槽，所述上盖扣设在所述基体上固定且覆盖所述通槽，所述通槽和上盖共同形成所述的成型孔。

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