一種生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構的製作方法

2023-05-23 21:05:06 1

專利名稱：一種生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於生物質緻密成型加工技術領域，涉及的是一種生物質緻密成型壓
模機構。
背景技術：
生物質能源一直是人類賴以生存的重要能源，生物質能源具有以下特點 (1)蘊含量巨大、可再生，只要有陽光存在，綠色植物的光合作用就不會停止，生物
質能源就不會枯竭。
(2)無汙染。 (3)具有普遍性、易取性等特點，生物質能源存在於世界上所有國家和地區，而且 廉價、易取。
(4)可儲存、運輸。 因此生物質能源越來越受到世界各國政府、組織、專家人士的重視。 我國是一個人口大國，農業大國，又是一個經濟迅速發展的國家，21世紀將面臨著
經濟增長和環境保護的雙重壓力，因此，改變能源生產和消費方式，開發利用生物質能等可
再生的清潔能源資源對建立可持續的能源系統，促進國民經濟發展和環境保護具有重大意義。 目前，生物質能源的研究和開發已成為世界重大課題之一，許多國家都制訂了相 應的開發計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、巴西的酒精能源計劃等。同其他 能源技術比較，生物質顆粒燃燒技術更容易實現大規模生產和應用，發展此項技術也更符 合我國國情。我國農村每年都有大量的農作物秸稈被遺棄、焚燒，造成大量的生物質資源浪 費，而且汙染環境。農作物秸稈的資源化、能源化、產業化利用是大勢所趨，迫在眉睫。我國 從20世紀80年代起開始致力於生物質固化成型燃料技術的研究，目前已有很多高等院校 和科研單位開展了生物質顆粒成型技術的研究，總的來說，我國的生物質固化成型燃料有 如下特點在全國範圍內，還處於研究示範試點階段，設備的研製呈多點開花且成本低廉態 勢，適合我國國情；然而，規模化和市場化較差；管理不規範，支持政策缺乏力度，推廣速度 緩慢等。 專利號為00100122. 1的中國專利公開了一種秸稈飼料燃料成型加工工藝，它包 括對秸稈進行粉碎、攪拌、衝壓成型等幾個步驟。該工藝的各個設備都放置在一個底盤 上，底盤上安裝有四個行走輪，這解決了定點加工、不易移動的缺陷，但是，此專利公開的 這種設備及成型方法，還是沒有擺脫設備能耗大，配套動力31. 6KW，設備重，設備整體重 2800Kg，生產率低，成型顆粒密度為1. 0Kg/cm3時生產率僅為180Kg/h等難題，而且，此工藝 對秸稈原料含水率要求比較嚴，通常要求秸稈含水率< 18%，衝壓成型過程中需要對原料 加熱，不適於規模化發展。 專利申請號為200710114897. 0的中國專利公開了一種雙環模造粒機，該機構的 成型結構包括機架、電機、減速機，帶造粒孔的左環模、帶造粒孔的右環模；其中，左環模造粒孔和右環模造粒孔位置交錯；左環模外壁和右環模外壁相切布置；該機左環模和右環模 上均開有造粒孔，能夠一定程度上解決開孔率、生產率的問題，但是還不是很理想，而且左 環模與右環模表面光滑，無凹模與凸模，受力不集中，摩擦大，環模容易發熱，影響秸稈成型。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供了一種新的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構， 能大大提高秸稈顆粒成型的生產效率，降低生產能耗，成型部件結構簡單，體積小巧，實現 起來方便。本機構再配以粉碎部件及動力系統，就可以組成一部粉碎成型一體機，可應用於 我國廣大農村和偏遠山區。 為了實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案 本實用新型提供的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，包括一個機架、相匹 配的兩組模具部件和動力傳動機構，其特徵在於其中一組所述模具組件為一個設置在該 機架上的齒輪形太陽輪，該太陽輪的齒根部設有徑向成型孔構成凹模部，在該太陽輪的中 心設有軸向通道，所述徑向成型孔與該軸向通道連通；另一組模具組件為至少一個設置在 所述機架上的齒輪形行星輪，該行星輪可運動地且其輪齒可嵌入和脫離所述太陽輪的齒間 地設置在所述機架上，所述行星輪的輪齒構成凸模部；所述動力傳動機構設置在該機架上， 其與所述模具部件相連接。 所述太陽輪與所述行星輪的安裝間距的最佳方案是，該安裝間距為該太陽輪的凹 模部與該行星輪的凸模部相互嵌合時，所述行星輪凸模部的端頭最深可壓抵在所述太陽輪 成型孔的孔口處。 本壓模機構可以由電動機或柴油機作為動力，其通過傳動機構或直接連接所述太 陽輪和/或行星輪，驅動中間的水平放置或豎直放置的太陽輪和周圍的行星輪相對轉動， 粉碎好的生物質，例如秸稈落在未與行星輪凸模部咬合的凹模空間，在太陽輪與行星輪轉 動過程中，行星輪的凸模對太陽輪凹模部的秸稈物料進行擠壓，物料被行星輪擠入太陽輪 上的成型孔中，通過太陽輪上的成型孔成型，擠壓成型的秸稈成型條通過太陽輪上的軸向 通孔流出。 太陽輪與行星輪是通過轉動，相互嚙合的凹凸部件對物料進行擠壓成型的。 所述太陽輪和行星輪可均為與所述動力傳動機構連接的主動輪，或其中之一與所 述動力傳動機構連接而為主動輪，即太陽輪和行星輪互為主從動輪，旋轉方向相反，以使得 對物料擠壓。 所述行星輪軸固定在所述機架上，星輪相對於太陽輪的位置可以是固定的，即行 星輪可不圍繞著太陽輪進行公轉，但是自轉；或者，行星輪也可以圍繞太陽輪公轉，兼自轉。 行星輪既可以是主動輪，也可以是從動輪。 行星輪的數量可以是單個，或多個，可根據實際需要布置。 太陽輪與圍繞在太陽輪周圍的行星輪在各自的分度圓切線方向同速反向旋轉，擠 壓填充在太陽輪與行星輪之間的粉碎好的秸稈物料，使其通過太陽輪凹模部的徑向成型孔 擠壓成型，然後從太陽輪中間的軸向通孔流出。具體的可以是 (1)所述太陽輪是可轉動地設置在所述機架上，其與設置在固定轉軸上的行星輪相互嚙合，動力傳動機構與所述太陽輪連接。通過動力傳動機構驅動太陽輪的旋轉帶動圍 繞著太陽輪的行星輪在原地自轉，擠壓填充在太陽輪與行星輪之間粉碎好的秸稈物料，使 其通過太陽輪凹模部的徑向成型孔擠壓成型，然後從太陽輪中間的軸向通孔流出； (2)所述太陽輪是可轉動地設置在所述機架上，其與行星輪相互嚙合，對於多個行 星輪，各個所述行星輪軸通過行星架相連接，該行星架與所述動力傳動機構相連接，動力傳 動機構驅動所述行星輪既繞太陽輪轉動，各個行星輪還繞自身轉軸轉動，太陽輪在行星輪 帶動下自轉；對於單個行星輪，其通過轉軸連接所述動力傳動機構，通過動力傳動機構驅動 行星輪的旋轉帶動太陽輪轉動，擠壓填充在太陽輪和行星輪之間的碎秸稈物料，使其通過 太陽輪的所述成型通孔擠壓成型；另外，太陽輪也可以是固定不轉動地固定在機架上，只是 行星輪圍繞太陽輪轉動，而擠壓碎秸稈物料通過成型通孔； (3)所述太陽輪是可轉動地設置在所述機架上，其與行星輪相互嚙合，該太陽輪與 動力傳動機構連接，對於多個行星輪，各個所述行星輪軸通過行星架相連接，該行星架也與 所述動力傳動機構相連接，對於單個行星輪，其通過轉軸連接所述動力傳動機構，通過動力 傳動機構驅動行星輪和太陽輪相向轉動，擠壓填充在太陽輪和行星輪之間的碎秸稈物料。 這時，太陽輪和行星輪均為主動輪。 所述太陽輪和行星輪的安裝放置位置可以為水平臥式布置，也可以垂直立式布置。 在所述太陽輪與每個行星輪之間設有餵料裝置，工作時，向太陽輪和行星輪供料。 在所述機架上相對於所述太陽輪的齒間的位置上設有餵料裝置，使得粉碎好的秸稈物料由 此處添加至太陽輪的輪齒之間的凹模部和/或添加到所述太陽輪與行星輪的嚙合成型部 位；對於行星齒輪在固定位置自轉的結構，所述太陽輪與每個行星輪之間的位置上都有一 個所述的餵料裝置。 太陽輪表面所述凹模部兩側的輪齒與行星輪表面作為凸模部的輪齒相互嚙合，太 陽輪與行星輪的輪齒的外形為輪齒外形輪廓均為圓滑過度曲面。 太陽輪與行星輪的輪齒，可以是相互匹配的球形曲面，拋物曲面，漸開曲面等。 太陽輪兩輪齒之間的節距與行星輪兩個凸模部之間的節距最好是一樣的，以保證 太陽輪與行星輪在旋轉過程中運行平穩。 所述成型步驟是使用設有凸模且在相鄰凹模部的根處設有徑向成型孔和與該成
型孔連通的軸向通道的太陽輪與圍繞在太陽輪周圍的與之嚙合的行星輪機構，其通過一個
太陽輪和圍繞在太陽輪周圍與太陽輪嚙合的n個行星輪的凸模部與凹模部相嵌合對落入
其間的碎秸稈等生物質物料擠壓，太陽輪的凹模部位開有徑向成型孔，在太陽輪的軸心方
向沿其軸向開有軸向通孔，使其成為一個空心輪，太陽輪兩輪齒之間的凹模部位開的徑向
成型孔與太陽輪的軸向通孔相連通；通過電機或柴油機驅動太陽輪轉動，太陽輪的輪齒深
入到行星輪的輪齒間，帶動行星輪轉動，同時，行星輪的輪齒即凸模部將填充在太陽輪凹模
部的粉碎好的秸稈物料擠壓進入太陽輪的徑向成型孔中並施壓，使得碎屑在成型孔被擠壓
成型，成型後的秸稈顆粒被從徑向成型孔的位於軸向通孔的孔口被擠出。 太陽輪的凸模部與行星輪的凹模部之間的間隙可以有一定範圍的調整，即通過調
節太陽輪和行星輪的中心距。 所述太陽輪和行星輪的安裝軸與所述機架之間可通過調節裝置固定在機架上，使得所述太陽輪和行星輪的中心距為可調的。 本實用新型公開的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，採用行星結構，它的 優點是傳動簡單，由於可以在太陽輪周圍設置若干個行星輪，因此，本壓模機構可以有較高 的生產效率，與同類機構比較，其體積反而要緊湊、輕巧，對秸稈含水率要求不嚴(含水率 10 % 30 % )，成型過程中無需對秸稈等原料進行加熱處理，使用本壓模機構，可以很容易 地將其與一些粉碎設備、調質設備等整合到一個可移動支架上，從而形成一個可移動、一體
化的秸稈顆粒燃料成型設備，這樣就可以在生物原料的原產地進行加工，大大提高了生產 效率和降低了生產成本。

圖1為本實用新型提供的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構中太陽輪和行 星輪嚙合的結構示意圖； 圖2為在如圖1所示的太陽輪和行星輪構成的壓膜機構中進行碎秸稈擠壓成型的 示意圖； 圖3為圖2的局部放大結構示意圖； 圖4為本實用新型提供的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構中一太陽輪為 主動輪的一種結構的示意圖； 圖5為本實用新型提供的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構中一行星輪為 主動軸的另一種結構的示意圖。
具體實施方式如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實用新型提供的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓 模機構，包括一個機架1、相匹配的兩組模具部件和動力傳動機構2，其中一組所述模具組 件為一個設置在該機架上的齒輪形太陽輪3，該太陽輪3的齒根部為凹模部31，在該凹模部 31設有徑向成型孔32，在該太陽輪的中心設有軸向通道33，所述徑向成型孔32與該軸向通 道33連通；另一組模具組件為五個齒輪形行星輪4，所述行星輪的輪齒構成凸模部41 。各個 行星輪4固設在各自的固定軸42上，各個該固定軸42可轉動地固設在所述機架1上，該行 星輪4可運動地且其輪齒可嵌入和脫離所述太陽輪3的齒間地設置在所述機架1上；所述 太陽輪3與所述行星輪4的安裝間距為該太陽輪的凹模部31與該行星輪的凸模部41相互 嵌合時，所述行星輪凸模部41的端頭壓抵在所述太陽輪凹模部31的成型孔32的孔口處； 所述動力傳動機構2設置在該機架1上，其與所述太陽輪3上固定的中心轉軸30相連接。 在機架1上相對於所述太陽輪3與每個行星輪4的輪齒之間的位置上設有餵料裝置(圖2 中箭頭b所示)，工作時，向太陽輪3的齒間供碎秸稈物料。動力傳動機構2包括動力機21 和與之相連的減速器22，通過減速器輸出軸通過聯軸器23連接太陽輪3上的轉軸30，驅動 太陽輪3旋轉，旋轉方向如箭頭c所示，並帶動圍繞著太陽輪的行星輪4轉動，並且自轉，自 轉方向與太陽輪轉向相反，自轉方向如箭頭d所示，擠壓填充在太陽輪3與行星輪4之間粉 碎好的秸稈物料A，使其通過太陽輪3凹模部31的徑向成型孔擠壓成型，然後從太陽輪中間 的軸向通孔流出。 本壓模機構的動力機可以是電動機，為了適應現場作業，也可以是柴油機，其通過傳動機構或直接連接所述太陽輪3，驅動中間的水平放置的太陽輪3和周圍的行星輪4相對 轉動，太陽輪與圍繞在太陽輪周圍的行星輪在各自的分度圓切線方向同速反向旋轉，如圖 2、3所示，粉碎好的生物質A，例如秸稈通過餵料裝置沿箭頭b的方向落在未與行星輪齒齧 合的輪齒齒間，通過電機或柴油機驅動太陽輪轉動，太陽輪3的輪齒深入到行星輪的凹模 部41，帶動行星輪4轉動，同時，行星輪4的凸模部41將填充在太陽輪3凹模部31的粉碎 好的秸稈物料擠壓進入太陽輪3的徑向成型孔32中並施壓，使得碎屑在成型孔32被擠壓 成型，成型後的秸稈顆粒B被從徑向成型孔32的位於軸向通孔33的孔口被擠出，擠壓成型 的秸稈成型條通過太陽輪上的軸向通孔流出。 太陽輪3與行星輪4是通過轉動相互嚙合，對物料進行擠壓成型的。 所述太陽輪3和行星輪4可均為主動輪，或互為主從動輪，旋轉方向相反； 行星輪相對於太陽輪的位置可以是固定的，即行星輪可不圍繞著太陽輪進行公
轉，但是自轉；行星輪也可以圍繞太陽輪公轉，兼自轉。行星輪既可以是主動輪，也可以是從動輪。 如圖5所示為又一種本實用新型提供的壓模機構，其與圖4所示的壓模機構的區 別在於各個行星輪4的輪軸42固定在一個行星架44上，該行星架44與動力傳動機構2相 連接。動力傳動機構2帶動行星架44轉動，繼而帶動所有的行星輪繞太陽輪公轉，同時還 繞各自的與行星架連接的轉軸42自轉，而太陽輪3則在行星輪的推動下繞其固定在機架上 的轉軸(圖中未示出)轉動。 這時，對應的餵料裝置可以設置在與太陽輪和行星輪的齒間相對應位置的機架1 上，向齒間輸送碎秸稈。 當然，在圖5的實施方式中，太陽輪3也可以是固定不動地設置在機架1上，這時， 就只有行星輪圍繞太陽輪轉動和繞其各自的轉軸轉動的運動了 。 除此之外，太陽輪和行星輪還可以是這樣設置所述太陽輪是可轉動地設置在所
述機架上，其與行星輪相互嚙合，對於多個行星輪，各個所述行星輪軸通過行星架相連接，
該行星架和太陽輪均與所述動力傳動機構相連接，對於單個行星輪，其通過轉軸連接所述
動力傳動機構，通過動力傳動機構驅動行星輪和太陽輪相向轉動，擠壓填充在太陽輪和行
星輪之間的碎秸稈物料。這時，太陽輪和行星輪均為主動輪。 行星輪的數量可以是一個，也可以是多個，可根據實際需要布置。 所述太陽輪和行星輪的安裝放置位置可以為如圖4、5所示的水平臥式布置，也可
以垂直立式布置。 太陽輪表面所述凹模部兩側的輪齒與行星輪表面作為凸模部的輪齒相互嚙合，太 陽輪3與行星輪4的輪齒的外形為輪齒外形輪廓均為圓滑過度曲面。具體的，太陽輪與行 星輪的輪齒可以是相互匹配的球形曲面，拋物曲面，漸開曲面等。 太陽輪兩輪齒之間的節距與行星輪兩個凸模部之間的節距最好是一樣的，以保證 太陽輪與行星輪在旋轉過程中運行平穩。 所述太陽輪和行星輪的安裝軸與所述機架之間可通過調節裝置固定在機架上，使 得所述太陽輪和行星輪的中心距為可調的。由此，使得太陽輪的凸模部與行星輪的凹模部 之間的間隙可以有一定範圍的調整。
權利要求一種生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，包括一個機架、相匹配的兩組模具部件和動力傳動機構，其特徵在於其中一組所述模具組件為一個設置在該機架上的齒輪形太陽輪，該太陽輪的齒根部設有徑向成型孔構成凹模部，在該太陽輪的中心設有軸向通道，所述徑向成型孔與該軸向通道連通；另一組模具組件為至少一個設置在所述機架上的齒輪形行星輪，該行星輪可運動地且其輪齒可嵌入和脫離所述太陽輪的齒間地設置在所述機架上，所述行星輪的輪齒構成凸模部；所述動力傳動機構設置在該機架上，其與所述成型模具部件相連接。
2. 根據權利要求書1所述的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，其特徵在於所 述太陽輪表面所述凹模部兩側的輪齒與行星輪表面作為凸模部的輪齒相互嚙合，太陽輪與 行星輪的輪齒的外形為輪齒外形輪廓均為圓滑過度曲面。
3. 根據權利要求書2所述的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，其特徵在於所 述的圓滑過度曲面是球形曲面，拋物曲面，漸開曲面。
4. 根據權利要求書1所述的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，其特徵在於所 述太陽輪和行星輪均為與所述動力傳動機構連接的主動輪，或其中之一與所述動力傳動機 構連接而為主動輪，所述太陽輪和行星輪旋轉方向相反，以使得對物料擠壓；或者，所述太陽輪與所述行星輪的安裝間距為該太陽輪的凹模部與該行星輪的凸模部相互 嵌合時，所述行星輪凸模部的端頭最深壓抵在所述太陽輪成型孔的孔口處。
5. 根據權利要求書1所述的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，其特徵在於所 述行星輪軸固定在所述機架上自轉，或者，所述行星輪圍繞所述太陽輪公轉，兼自轉。
6. 根據權利要求書4或5所述的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，其特徵在於所述太陽輪是可轉動地設置在所述機架上，其與設置在固定轉軸上的所述行星輪相互 嚙合，所述動力傳動機構與所述太陽輪連接；或者，所述太陽輪是可轉動地或固定地設置在所述機架上，其與所述行星輪相互嚙合；對於 多個所述行星輪，各個所述行星輪軸通過行星架相連接，該行星架與所述動力傳動機構相 連接，或者，對於單個所述行星輪，其通過轉軸連接所述動力傳動機構；或者，所述太陽輪是可轉動地設置在所述機架上，其與所述行星輪相互嚙合，該太陽輪與所 述動力傳動機構相連接；同時，對於多個所述行星輪，各個所述行星輪軸通過行星架相連 接，所述行星架連接所述動力傳動機構，或者，對於單個所述行星輪，其通過轉軸連接所述 動力傳動機構；所述太陽輪和行星輪均為主動輪。
7. 根據權利要求書1和2所述的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，其特徵在於 行星輪的數量是單個，或是多個。
8. 根據權利要求書1和2所述的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，其特徵在於 所述太陽輪和行星輪的安裝放置位置為水平臥式布置，或者為垂直立式布置。
9. 根據權利要求書l-4之一所述的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，其特徵在 於在所述機架上相對於所述太陽輪的凹模部的位置上設有餵料裝置，使得粉碎好的秸稈 物料由此處添加至所述太陽輪的輪齒之間的凹模部和/或添加到所述太陽輪與行星輪的 咬合成型部位；或者，對於所述行星齒輪在固定位置自轉的結構，所述太陽輪與每個行星輪對應位置上都有一個所述的餵料裝置。
10.根據權利要求書1所述的生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，其特徵在於所 述太陽輪兩輪齒之間的節距與所述行星輪兩個凸模部之間的節距是一樣的；或者，所述太 陽輪和行星輪的安裝軸與所述機架之間通過調節裝置固定在機架上，使得所述太陽輪和行 星輪的中心距為可調的。
專利摘要本實用新型提供一種生物質顆粒壓縮成型的齒輪式壓模機構，包括一機架、相匹配的兩組模具部件和動力傳動機構，其中一組模具組件為一設置在該機架上的齒輪形太陽輪，其齒根部設徑向成型孔構成凹模部，其中心設軸向通道，徑向成型孔與軸向通道連通；另一組模具組件為至少一個設置在機架上的齒輪形行星輪，該行星輪可運動地且其輪齒可嵌入和脫離太陽輪的齒間地設置在機架上，行星輪的輪齒構成凸模部；動力傳動機構設置在機架上，其與模具部件相連接。本齒輪式壓模機構，能大大提高秸稈顆粒成型的生產效率，降低生產能耗，成型部件結構簡單，體積小巧。本機構配以粉碎部件及動力系統，可組成一部粉碎成型一體機，應用於我國廣大農村和偏遠山區。
文檔編號B01J2/20GK201524547SQ20092024642
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月28日 優先權日2009年10月28日
發明者洪毓安, 王永明, 蔣振山 申請人:北京漢坤科技有限公司