一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置的製作方法

2023-05-01 10:57:41 3

專利名稱：一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物質(含秸稈)的分料裝置，屬於生物質發電上料輸送技 術領域。
背景技術：
我國生物質資源十分豐富，其中農作物秸稈資源年產量超過7億噸(熱值相 當於3.5億噸標準煤)，此外還有大量林業廢棄物和汙泥、垃圾等。生物質發電是 生物質資源有效利用的重要方式。發展生物質發電，不僅有利於節約能源，優化 能源結構，保護生態環境，而且有利於改善農村生活條件，提高農民收入，促進 地方經濟發展。
目前，直接燃燒發電是生物質發電的主流。截止2007年底，國家和各省發改 委已核准生物質發電項目87個，總裝機規模220萬千瓦，其中，已建成投產的生 物質直燃發電項目超過15個，在建項目30多個。根據"十一五"可再生能源規 劃，到2010年，全國生物質裝機容量將達到550萬千瓦。
然而，由於我國生物質發電產業剛剛起步，對關鍵技術的研究明顯不足，配 套應用的工藝設計還很不完善，生物質直燃電廠在實際運行中暴露出許多問題， 尤其是生物質發電的關鍵環節——上料系統，普遍存在給料不暢、輸料困難等問 題，已成為困擾生物質發電的首要難題。目前的上料系統通常採用以下方式經 過破碎處理的生物質通過皮帶輸送機運送到中間料倉，然後經過底部的分料裝置 分配給爐前料倉，再由爐前給料設備輸送進入生物質鍋爐。由此可見，作為中間 環節的分料裝置，不僅起到存儲物料的作用，而且具有系統緩衝、均衡作業的作 用，分料裝置的工作性能對於整個上料系統的連續平穩運行具有極其重要的意義。
現有的生物質分料裝置普遍採用螺旋輸料方式，就是依靠螺旋軸的旋轉帶動 葉片將物料向前推移來實現物料的輸送。這種分料方法的一個很大不足之處在於， 徒有大容量料倉卻不具備儲料能力，進多少料出多少料，沒有充分發揮分料裝置 系統緩衝、均衡作業的作用。 一旦分料裝置積累一定量物料，就會出現以下一系列問題由於生物質密度小，尺寸長短不一，形狀錯綜複雜，蓬鬆度較大，輸送 過程中容易架空，使螺旋空轉，降低出料均勻性；大部分硬質秸稈韌性十足，物 料在螺旋葉片與殼體之間易於擠塞，使葉片磨損加劇，嚴重的時候會發生悶車現 象，燒毀電機；部分軟質秸稈具有較強的纖維性，易於纏繞在螺旋軸和葉片上， 增加設備電耗，並且破壞轉動平衡，大大降低螺旋軸強度和剛度，甚至發生疲勞 斷裂現象。總之，現有的生物質分料裝置沒有很好的發揮分料設備儲料和分料能 力，以上問題的出現，極大地降低了設備的使用壽命，時斷時續的供料，也嚴重 影響了生物質鍋爐的使用效率，無形中增加了企業成本，降低了經濟效益。
為了解決生物質儲料和分料難問題，保證上料系統的正常運行，實現生物質 能的快速高效利用，迫切需要加大開發力度，研製適合我國生物質資源特點的具 備連續、穩定和安全分料能力的生物質分料裝置。

發明內容
技術問題本發明針對常規生物質分料設備在分料過程中出現的難儲料、難 分料問題，提供一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置，該裝 置具有連續、穩定和安全輸料的效果。
技術方案本發明提供了一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分 料裝置。本發明的思路是釆用振動電機作為振動源，通過變料槽傾角和變振動 電機振動頻率和振幅兩種調節手段，實現生物質的連續、穩定和安全分料。下面 參照圖1 圖5，具體說明本發明的技術路線和目標的具體實現。
本發明的生物質分料裝置由一個或多個獨立的分料機構並列布置組成，每一 個分料機構主要包括料槽本體、振動機構、升降機構、彈簧支撐機構和輔助機構; 料槽本體呈傾斜設置由前部的彈簧支撐機構和後部的升降機構支撐，振動機構設 置於料槽本體底的中部，料槽本體的後部與倉壁之間通過帆布連接。
所述的料槽本體槽底為平面形，寬度為W;槽邊為圓弧形，半徑R為0. 1 0. 2W，
圓弧角e為25 58"，圓弧形槽邊與平面形槽底平面相切。
所述的升降機構由外套筒、彈簧、滑塊、內筒、螺帽、升降螺杆、圓錐軸承、
軸承座、大齒輪、立式變頻調速減速器、聯軸器、小齒輪和支架組成；其中，立 式變頻調速減速器固定於支架上，輸出端通過聯軸器與小齒輪相連，與之匹配的 兩個大齒輪分別布置在左右兩側，並且夾在置於軸承座內的上下兩個圓錐軸承之間；穿過大齒輪中心並與之匹配的升降螺杆， 一方面通過固定於內筒的上下兩個 螺帽定位，另一方面通過滑塊支撐彈簧；外套筒套在彈簧和內筒外面。
所述的彈簧支撐機構由外套筒、彈簧、內筒和支架組成；內筒固定於支架上， 彈簧置於其中，而外套筒套在彈簧和內筒外面。
所述的振動電機呈偏心布置，偏離料槽本體中心線1/6 W 1/4W。
所述呈傾斜設置的料槽本體的傾角變化範圍為48 80° 。
有益效果本發明的裝置具有如下的特色及優點-
1、 本發明的可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置，可以用於生物 質物料的連續穩定均勻分料，既適合棉花稈、玉米稈等硬質生物質，也適合麥 秸稈、稻秸稈等軟質生物質。
2、 料槽前部經由圓形螺杆與彈簧支撐結構相連，後部槽底兩側分別安裝了定向軌 道，與升降結構相連的滾動軸承被卡在定向軌道內，因此，通過調節升降結構， 可實現整個料槽繞圓形螺杆的自由轉動。
3、 平面底圓形邊的碗狀料槽結構，不僅具有一定的儲料能力，而且避免了常規凹 形料槽中死區的形成，使料槽邊上的物料在振動電機產生的激振力下不斷匯合 到料槽中間的振動輸送區。
4、 採用變頻調速振動電機作為振動源，既可減少動力消耗，又可通過調節電機轉 速，實現槽體的變頻變幅振動，從而達到調節分料速率的目的。
5、 偏心布置的振動電機，有效的破壞了物料之間對稱平衡力的形成，使物料具有 更強的流動性，防止物料在料槽中形成"結拱"、"架橋"等不良現象。
6、 每個料槽都以配備彈簧的升降結構和彈簧支撐結構作為支撐，既減少振動產生 的噪音，又降低物料下落過程中對分料機的衝擊。
7、 升降結構與彈簧支撐結構採用外筒套內筒的連接方式，既避免了升降和振動過 程中活動部件的橫向擺動，又防止了部分生物質物料和灰塵侵入套筒內部。
8、 料槽與倉壁以及料槽與料槽之間通過帆布連接，並且留有充足的膨脹餘量，這 樣，在滿足單個料槽獨立轉動的同時，又起到密封物料和吸收振動的作用。
9、 以調電機轉速為主，變料槽傾角為輔，兩種調節手段聯合運用，使調節方式靈 活多樣，既滿足常規性物料的正常分料，也解決頑固性物料的輸料難問題。
10、 根據中間料倉的容量大小，分料裝置可橫向擴展多個料槽，以滿足不同用料 設備的用料需求。11、 對生物質物料的尺寸適應性好，尺寸分布寬，為0 300腿，大大節省了生物 質物料破碎的電耗。


圖l是本發明的可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置主視圖， 其中有料倉進口 1、中間料倉2、帆布3、料槽本體4、定向軌道5、滾動軸承6、 人孔門7、升降結構8、振動電機9、圓形螺杆10、彈簧支撐結構11、料倉出口12。
圖2是本發明的升降機構8的結構示意圖，其中包括外套筒13、彈簧14、 滑塊15、內筒16、螺帽17、升降螺杆18、圓錐軸承19、軸承座20、大齒輪21、 立式變頻調速減速器22、聯軸器23、小齒輪24、支架25。
圖3是本發明的彈簧支撐機構11的結構示意圖，其中包括外套筒26、彈簧 27、內筒28、支架29。
圖4是本發明的可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置的俯視 圖，其中有帆布3、料槽4、定向軌道5、滾動軸承6、振動電機9、彈簧支撐結 構11、料倉出口 12。
圖5是本發明的可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置的料槽 結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置主要由料 槽本體、振動機構、升降機構、彈簧支撐機構和輔助機構組成，其中，料槽本體 包括料槽本體4、定向軌道5、滾動軸承6;振動機構包括振動電機ll;升降機構 包括外套筒13、彈簧14、滑塊15、內筒16、螺帽17、升降螺杆18、圓錐軸承19、 軸承座20、大齒輪21、立式變頻調速減速器22、聯軸器23、小齒輪24、支架25; 彈簧支撐機構包括外套筒26、彈簧27、內筒28、支架29;輔助機構包括料倉進 口 1、中間料倉2、帆布3、圓形螺杆IO、料倉出口12。
分料機工作前，根據生物質物料特性，調整料槽4的傾角a。料槽本體4前部 1/6處經由圓形螺杆10與彈簧支撐機構11相連，後部槽底1/6處兩側分別安裝了 定向軌道5，與升降機構8相連的滾動軸承6被卡在定向軌道5內，這樣，通過調節升降機構8可以實現料槽本體4繞彈簧支撐結構11的自由轉動，傾角a可在 48~80°之間變化。升降機構8的調整主要通過以下方式實現立式變頻調速減 速器22固定於支架25上，輸出端通過聯軸器23與小齒輪24相連，與之匹配的 兩個大齒輪21分別布置在左右兩側，並且夾在置於軸承座19內的上下兩個圓錐 軸承20之間，這樣，電機的轉動通過小齒輪24減速傳遞給了大齒輪21;穿過大 齒輪21中心並與之匹配的升降螺杆18， 一方面通過固定於內筒16的上下兩個螺 帽17定位，另一方面通過滑塊15支撐彈簧14和外套筒13，這樣，大齒輪21的 轉動帶動了升降螺杆18及其以上部件的上下滑動。同時，外套筒13與內筒16的 緊密結合，不僅避免了升降過程中外套筒13及其連接部件的左右擺動，而且防止 了部分生物質物料和塵土的侵入。採用相同的設計方式，彈簧支撐結構11也具有 同樣的功效。料槽本體4槽底為平面形，寬度為W;槽邊為圓弧形，半徑R為0. l 0.2W，圓弧角e為25 58° ，圓弧形槽邊與平面形槽底平面相切。
經過切碎處理的0 300mm的生物質物料從中間料倉2頂部的料倉入口 1送入， 呈自由落體運動至底部分料機的料槽本體4後部上。物料在堆積過程中，當堆積 角大於安息角時，頂部物料依靠自身重力自由散落至料槽本體4的前部，堆得越 高，散得越遠。此時，開啟振動電機9，調節其轉速，使槽體產生低頻低幅振動， 由此所引起的物料顆粒的慣性力在垂直於槽底方向的分力小於物料顆粒在垂直於 槽底方向的重力分力，此時槽中的物料滑行向前運動，獲得較小的分料速率；當 槽體產生高頻高幅振動，由此所引起的物料顆粒的慣性力在垂直於槽底方向的分 力大於物料顆粒在垂直於槽底方向的重力分力時，槽中物料被拋起，並按照拋物 線的軌跡向前跳躍運動，此時獲得較大的分料速率。生物質物料在輸送過程中， 常常會因為顆粒相互嚙合達到力平衡而形成楔形拱，中斷物料的輸送，此時，持 續的激振力可以很好的破壞物料之間的嚙合力，消除"結拱"現象。這樣，物料 在垂直於槽體的激振力和豎直向下自身重力的雙重作用下，均勾連續地被送出料 倉出口 12。
軟質秸稈體積蓬鬆、韌性大，導致流動性較差。當分料物料為軟質秸稈時，若 調節振動電機轉速無法獲得滿意的出料速率，可以及時調高升降螺杆18的高度， 以此增大料槽本體4的傾角，充分利用物料自身的重力來增強物料流動性，從而 獲得滿意的出料速率。
當輸送物料中摻入部分尺寸超過300mm的物料時，長時間運行容易使這些物料在局部地區架空，形成死穴，阻礙其他物料的前進，並且調節振動電機至最大轉 速增大激振力也無法消除這種情況，也可以調高升降螺杆18的高度來增大料槽本 體4的傾角，使架空區域由於受到後部物料的擠壓和擾動而變形，從而破壞受力 平衡，達到消除"架橋"現象的目的。
以下參照圖1 5來詳細說明本發明的可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生 物質(含秸稈)分料裝置的最佳實施例。
該實施例處理的物料為軟質秸稈一稻秸稈，預處理後尺寸為0 300mm。秸稈 物料從中間料倉2頂部的料倉進口 l輸入，然後自由下落至料倉底部的分料機上。 分料機由4個料槽本體4並列組成，每個料槽長4. 5m，寬1. 2m，圓形邊半徑0. 4m， 圓弧角38° ，同時都配備獨立的振動、升降和彈簧支撐機構。料槽本體4與倉壁 以及料槽與料槽之間通過帆布3連接，這樣可以起到密封物料和吸收部分振動的 作用；同時，帆布留有充足的膨脹餘量，由此又可以滿足每個料槽的獨立轉動。
升降機構採用立式變頻調速擺線針輪減速器(如BL型)，額定輸出轉速為0 136r/min，通過變頻調速可準確定位至指定轉速，小齒輪23與大齒輪21的直徑 比為l: 5，升降螺杆18直徑為50mm，螺距為20咖，這樣，在電機間接帶動下， 升降螺杆18可上下移動0 545mm，從而帶動料槽本體4繞彈簧支撐結構11的自 由轉動，傾角a可在48 80°之間變化。
分料前，調節升降機構8，使料槽本體4的傾角為55。，這樣，當物料堆積 至2.4m高度時，整個分料裝置大約可容納2. 5噸物料。分料時，開啟振動電機9， 此時，物料在振動電機9產生的激振力下，沿著料槽長度方向向料倉出口 12運動。 振動電機採用變頻調速振動電機(如JZO振動電機)，速度可在0 1440r/rain變 化。低速時，槽體產生低頻低幅振動，分料速率低；高速時，槽體產生高頻高幅 振動，分料速率高。
權利要求
1.一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置，其特徵在於該裝置由一個或多個獨立的分料機構並列布置組成，每一個分料機構主要包括料槽本體(4)、振動機構(9)、升降機構(8)、彈簧支撐機構(11)和輔助機構；料槽本體(4)呈傾斜設置由前部的彈簧支撐機構(11)和後部的升降機構(8)支撐，振動機構(9)設置於料槽本體(4)底的中部，料槽本體(4)的前部與倉壁之間通過帆布(3)連接。
2. 根據權利要求1所述的一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分 料裝置，其特徵在於所述的料槽本體(4)槽底為平面形，寬度為W;槽邊為圓弧 形，半徑R為O. 1 0.2W，圓弧角P為25 58° ，圓弧形槽邊與平面形槽底平面 相切。
3. 根據權利要求1所述的一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分 料裝置，其特徵在於所述的升降機構(8)由外套筒(13)、彈簧(14)、滑塊(15)、 內筒(16)、螺帽(17)、升降螺杆(18)、圓錐軸承(19)、軸承座(20)、大齒輪(21)、 立式變頻調速減速器(22)、聯軸器(23)、小齒輪(24)和支架(25)組成；其中，立 式變頻調速減速器(22)固定於支架(25)上，輸出端通過聯軸器(23)與小齒輪(24) 相連，與之匹配的兩個大齒輪(21)分別布置在左右兩側，並且夾在置於軸承座(19) 內的上下兩個圓錐軸承(20)之間；穿過大齒輪(21)中心並與之匹配的升降螺杆 (18)， 一方面通過固定於內筒(16)的上下兩個螺帽(17)定位，另一方面通過滑塊 (15)支撐彈簧(14);外套筒(13)套在彈簧(14)和內筒(16)外面。
4. 根據權利要求1所述的一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分 料裝置，其特徵在於所述的彈簧支撐機構(11)由外套筒(26)、彈簧(27)、內 筒(28)和支架(29)組成；內筒(28)固定於支架(29)上，彈簧(27)置於其中， 而外套筒(26)套在彈簧(27)和內筒(28)外面。
5. 根據權利要求1所述的一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分 料裝置，其特徵在於所述的振動電機(9)呈偏心布置，偏離料槽本體(4)中心 線1/6 W 1/4W。
6. 根據權利要求1所述的一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分 料裝置，其特徵在於所述呈傾斜設置的料槽本體(4)的傾角變化範圍為48 80° 。
全文摘要
一種可改變料槽傾角和振動頻率與振幅的生物質分料裝置，採用變料槽(4)傾角和變振動頻率與振幅兩種調節手段，通過振動電機(9)產生的激振力，實現生物質的連續、穩定和安全分料。該裝置由一個或多個獨立的分料機構並列布置組成，每一個分料機構主要包括料槽本體(4)、振動機構(9)、升降機構(8)、彈簧支撐機構(11)和輔助機構；料槽本體(4)由前部的彈簧支撐機構(11)和後部的升降機構(8)支撐，振動機構(9)設置於料槽本體(4)底的中部，料槽本體(4)的後部與倉壁之間通過帆布(3)連接。該裝置集存儲物料和分配物料於一體，既適合硬質生物質，也適合軟質生物質，並且具有橫向擴展性，便於和多種形式的用料設備配套使用。
文檔編號B65G65/00GK101613039SQ20091003274
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月19日 優先權日2009年6月19日
發明者勇 張, 金保升, 鍾文琪, 黃亞繼 申請人:東南大學