申请/专利权人：河北省机电一体化中试基地有限公司;河北林平科技有限责任公司;河北省科学院应用数学研究所

申请日：2019-02-20

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109647286B

主分类号：B01J2/22

分类号：B01J2/22;C10L5/44

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2021.11.26#著录事项变更;2019.05.14#实质审查的生效;2019.04.19#公开

摘要：本发明公开了一种对辊生物煤颗粒机，涉及生物煤成型领域，包括机架、位于机架上的对辊成型机构和为对辊成型机构工作提供动力的驱动机构。该生物煤颗粒机采用双辊相对转动挤压成型的结构，通过两辊轮上的凸缘和凹槽交错设置，使两辊轮相互挤压，实现生物质燃料的成型，不再使用悬臂轴，结构受力合理。由于辊轮为自转结构，使得轴承与箱体固定，处于相对静态的工作状态，能够利用冷却油对轴承进行持续的循坏冷却，避免轴承在高温环境下寿命急速下降。辊轮采用凸缘和凹槽及凸缘表面人字形槽纹的设置，以用来增加滚压过程中生物质原料的流动和减少生物质原料与辊轮凸缘的粘结，使物料处于流动的状态进入成型模内，提高了能源的有效利用率。

主权项：1.一种对辊生物煤颗粒机，包括机架1，其特征在于：于机架1上设有对辊成型机构6和驱动机构；所述对辊成型机构6包括固定于机架1上的箱体，于箱体内沿机架1的长度方向前后并列设有B辊轮607和A辊轮606，所述A辊轮606和B辊轮607的两端均贯穿箱体侧壁，并通过辊轮轴承610与箱体的侧壁铰链连接；所述A辊轮606和B辊轮607的结构相同，辊轮内部中空且一端封闭、另一端敞口设置，辊轮的外壁上沿其轴向间隔设有数圈等宽的凸缘和凹槽，于每一圈凸缘外表面沿辊轮旋转方向设有人字形槽纹,于每一圈凹槽内沿辊轮径向均布开设有多个安装孔，于每一安装孔内固定有用于生物质燃料压缩成型的成型模608；所述A辊轮606和B辊轮607上的凸缘和凹槽交错设置，并对应嵌入；于所述A辊轮606和B辊轮607的交汇处上方的箱体上固定有进料斗613；所述A辊轮606封闭端的外侧与其同轴固定有一输入轴603，所述输入轴603上装配有主动齿轮604，所述B辊轮607封闭端的外侧与其同轴固定有一从动轴，所述从动轴上装配有与主动齿轮604啮合的从动齿轮605，所述主动齿轮604和从动齿轮605在工作时差速旋转；所述驱动机构与输入轴603同轴联接，用于驱动输入轴603旋转；该对辊生物煤颗粒机还包括用于对每一辊轮轴承610进行循环润滑、降温的冷却机构。

全文数据：一种对辊生物煤颗粒机技术领域本发明涉及生物煤成型领域，尤其涉及一种对辊生物煤颗粒机。背景技术生物质主要包括锯末、农作物秸秆、各种果壳、废弃植物、酿造废弃物、牲畜粪便等生物质固体材料,生物质可作为燃料燃烧，是一种“优质、清洁、高效”的燃料。与原始状态的生物质资源相比，生物质颗粒具有易于储运、燃烧时间持久的优点。现有的生物质颗粒成型主要分为环模滚压、螺旋挤压和活塞冲压等方式，其中螺旋挤压和活塞冲压还处于试验阶段，目前国内外生物质颗粒成型均采用环模滚压技术，发展已近成熟。环模制粒机在工作时物料被均匀地送入到环模和压辊之间的区域，随着环模和压辊的相对旋转，物料逐渐被挤入环模孔中，并不断向外面挤出成型的条状颗粒，最后由切刀将其切成需要的长度颗粒。环模技术最为突出的弊端是模具寿命短和能耗高的问题。环模制粒机因压辊悬臂结构特性，造成模具和模具支撑受力状态不合理，工作时压辊轴承需要承受上百吨的动态径向力，极易损坏。另外，在生物质颗粒成型在工作时，生物质摩擦生热，环模的工作温度最高能达到200℃，在高温环境下轴承的使用寿命急剧降低，由于环模工作轴承处于运动的状态，受密封条件的限制，无法对轴承进行循环冷却，只能每隔一定时间涂抹黄油，冷却效果差，造成轴承使用寿命降低。由于以上两点主要原因，导致生物质颗粒成型设备的主要部分运行寿命降低，单套模具的使用寿命为造粒300吨左右，且更换失效的模具费时费力。另外，由于环模成型原理的限制，高温环境下生物质原料在成型过程中具有粘连性，未进入成型模内的物料就会粘连在成型模外的桶壁上，而环模滚压时，挤压桶壁上物料的力远远大于成型模处的力，就会造成50％以上的能量损耗，使得设备单位颗粒成型能耗增加。在能源问题日益突出的当下，降低制粒机能耗，应是今后重点研究方向。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种使用寿命长且能耗低的一种对辊生物煤颗粒机。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种对辊生物煤颗粒机，包括机架，其特征在于：于机架上设有对辊成型机构和驱动机构；所述对辊成型机构包括固定于机架上的箱体，于箱体内沿机架的长度方向前后并列设有B辊轮和A辊轮，所述A辊轮和B辊轮的两端均贯穿箱体侧壁，并通过辊轮轴承与箱体的侧壁铰链连接；所述A辊轮和B辊轮的结构相同，辊轮内部中空且一端封闭、另一端敞口设置，辊轮的外壁上沿其轴向间隔设有数圈等宽的凸缘和凹槽，于每一圈凸缘外表面沿辊轮旋转方向设有人字形槽纹,于每一圈凹槽内沿辊轮径向均布开设有多个安装孔，于每一安装孔内固定有用于生物质燃料压缩成型的成型模；所述A辊轮和B辊轮上的凸缘和凹槽交错设置，并对应嵌入；于所述A辊轮和B辊轮的交汇处上方的箱体上固定有进料斗；所述A辊轮封闭端的外侧与其同轴固定有一输入轴，所述输入轴上装配有主动齿轮，所述B辊轮封闭端的外侧与其同轴固定有一从动轴，所述从动轴上装配有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮在工作时差速旋转；所述驱动机构与输入轴同轴联接，用于驱动输入轴旋转；该对辊生物煤颗粒机还包括用于对每一辊轮轴承进行循环润滑、降温的冷却机构。进一步的技术方案在于:所述冷却机构包括于辊轮轴承的每一端面上装配的密封圈和轴承盖，从而形成密封的轴承室，外端的轴承盖上开设有进油孔和出油孔，所述进油孔和出油孔分别连接冷却油的供油端和回油端，用于向轴承室内循环通入冷却油。进一步的技术方案在于：由进料端至出料端依次同轴连接的锥形进料腔、圆柱形成型腔和圆柱形释放腔，所述锥形进料腔的大口朝外设置，且所述圆柱形释放腔的直径大于圆柱形成型腔的直径，所述成型模的形状与辊轮凹槽内安装孔的形状相匹配，所述成型模出料端的外壁上开设有一圈卡槽。进一步的技术方案在于：所述成型模的出料端安装有可拆卸的成型模卡圈，所述成型模卡圈设于卡槽内，并抵于辊轮的内壁，实现成型模的轴向固定。进一步的技术方案在于：于A辊轮和B辊轮上均设有与凸缘外壁相切的刮料板，所述刮料板与对应一侧的进料斗侧壁固定。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该生物煤颗粒机采用双辊相对转动挤压成型的结构，通过两辊轮上的凸缘和凹槽交错设置，使两辊轮相互挤压，实现生物质燃料的成型，不再使用悬臂轴，结构受力合理。并且，由于辊轮为自转结构，使得轴承与箱体能够固定安装，处于相对静态的工作状态，易于密封，从而能够利用冷却油对轴承进行持续的循坏冷却、润滑，避免轴承在高温环境下寿命急速下降。通过上述的结构特征，从而提高了该成型机的使用寿命，单套模具能够生产500吨以上的生物质颗粒，使用寿命至少提高65％。该生物煤颗粒机的两辊轮采用差速旋转，并通过凸缘外表面沿辊轮旋转方向人字形槽纹产生交错的作用力，用来增加滚压过程中生物质原料的流动和减少生物质原料与辊轮凸缘的粘结，使物料在挤压过程中处于流动的状态，并能够由成型模外的凹槽壁顺利的进入成型模内，避免辊轮在旋转过程中，将大部分的力作用在挤压成型模外的物料上，从而提高了能源的有效利用率。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明的主视结构示意图；图2是本发明中对辊成型机构的结构示意图；图3是图2中A部的放大结构示意图。具体实施方式下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。如图1～图3所示，一种对辊生物煤颗粒机，包括机架1，于机架1上设有对辊成型机构6和驱动机构。对辊成型机构6主要用于将生物质原料挤压成型，包括固定于机架1上的箱体，于箱体内沿机架1的长度方向前后并列设有B辊轮607和A辊轮606，所述A辊轮606和B辊轮607的两端均贯穿箱体侧壁，并通过辊轮轴承610与箱体的侧壁铰链连接，即辊轮只可转动，不能轴向窜动；所述A辊轮606和B辊轮607的结构相同，辊轮内部中空且一端封闭、另一端敞口设置，辊轮的外壁上沿其轴向间隔设有数圈等宽的凸缘和凹槽，于每一圈凹槽内沿辊轮径向均布开设有多个安装孔，于每一圈凸缘外表面沿辊轮旋转方向设有人字形槽纹,于每一安装孔内固定有用于生物质燃料压缩成型的成型模608；所述A辊轮606和B辊轮607上的凸缘和凹槽交错设置，并对应嵌入；于所述A辊轮606和B辊轮607的交汇处上方的箱体上固定有进料斗613。所述A辊轮606封闭端的外侧与其同轴固定有一输入轴603，所述输入轴603上装配有主动齿轮604，所述B辊轮607封闭端的外侧与其同轴固定有一从动轴，所述从动轴上装配有与主动齿轮604啮合的从动齿轮605，所述主动齿轮604和从动齿轮605在工作时差速旋转，可通过使两齿轮的齿数不同，实现二者的线速度不同，实现差速旋转。在主动齿轮604和从动齿轮605外设有齿轮罩615，用于隔离粉尘和安全防护，所述齿轮罩615与箱体固定。驱动机构与输入轴603同轴固定，用于驱动输入轴603旋转，从而驱动A辊轮606和B辊轮607差速且反向旋转。具体的，驱动机构包括驱动电机2，所述驱动电机2的输出端通过输入联轴器3与一减速器4的输入端固定，所述减速器4的输出端通过输出联轴器5与输入轴603固定。该对辊生物煤颗粒机在工作时，如图1和图2所示的具体连接结构，经驱动电机2、输入连轴器3、减速器4和输出联轴器5带动输入轴603顺时针旋转，输入轴603、主动齿轮604和A辊轮606同轴刚性联接，此时A辊轮606与输入轴603同步顺时针旋转，同时主动齿轮604带动动齿轮605逆时针旋转，动齿轮605和B辊轮607同轴刚性联接，此时B辊轮607逆时针旋转，实现A辊轮606和B辊轮607的反向差速旋转。当锯末、粉碎的植物秸秆和各种果壳、稻壳、酿造废弃物等生物质原料从进料斗613填入并进入两个辊轮的凹槽内，A辊轮606和B辊轮607的相对旋转对生物质原料进行滚压，迫使生物质原料进入成型模608的内成型孔，随着生物质原料持续填入以及A辊轮606和B辊轮607的连续旋转，在两个辊轮凸凹啮合处生物质原料被压入成型模608的内成型孔，由于生物质原料与成型模608内孔摩擦系数在0.5以上，在挤压力和摩擦力的相互作用下，使生物质原料被压缩，当挤压力大于摩擦力后，被压缩的生物质原料从成型模608内孔挤压到辊轮内腔，挤压力和摩擦力的相互作用将使成型模608、辊轮和进入成型模608内控的生物质原料温度不断上升，当温度上升到100℃～150℃时，生物质原料的木质素软化，粘结力增加，使其纤维素分子团错位、变形、延展，内部相邻的生物质相互进行啮接，重新组合，被挤压到辊轮内腔的生物质原料保持为成型模608内孔截面形状并使外表面形成约0.3mm厚坚硬致密的保护膜，此时在每个辊轮内腔的每个成型模608出口处形成柱状生物质压缩体，根据需要可将成型的生物质压缩体切断，设置出料机构便能制成生物质燃料颗粒。其中，使用输送带的形式向进料斗613内供给生物质原料，通过控制输送带均速运动，以保证均匀进料，并通过调节控制输送带的速度，即可调整进料量的大小。该生物煤颗粒机采用双辊相对转动挤压成型的结构，通过A辊轮606和B辊轮607上的凸缘和凹槽交错设置，使A辊轮606和B辊轮607相互挤压，实现生物质燃料的成型，不再使用悬臂轴，结构受力合理。该生物煤颗粒机的两辊轮采用差速旋转，并通过凸缘外表面沿辊轮旋转方向人字形槽纹产生交错的作用力，用来增加滚压过程中生物质原料的流动和减少生物质原料与辊轮凸缘的粘结，同时避免在成型过程中物料粘连在成型模608外的凹槽壁上，使物料在挤压过程中处于流动的状态，能够由成型模608外的凹槽壁顺利的进入成型模608内，避免辊轮在旋转过程中，凸缘将大部分的力作用在挤压成型模608外的物料上，从而提高了能源的有效利用率。由于生物煤颗粒机在工作过程中温度较高，需要对辊轮轴承610进行冷却降温，所以该对辊生物煤颗粒机还包括用于对每一辊轮轴承610进行循环润滑、降温的冷却机构。具体的，冷却机构包括于辊轮轴承610的每一端面上装配密封圈612和轴承盖611，从而形成密封的轴承室，外端的轴承盖611上开设有进油孔和出油孔，所述进油孔和出油孔分别连接冷却油的供油端和回油端，用于向轴承室内循环通入冷却油。其中轴承盖611能够对辊轮进行轴向限位。该冷却机构利用辊轮为自转结构，使得辊轮轴承610与箱体固定安装，处于相对静态的工作状态，易于密封，从而能够利用冷却油对辊轮轴承610进行持续的循坏冷却、润滑，避免辊轮轴承610在高温环境下寿命急速下降。通过上述的结构特征，从而提高了该成型机的使用寿命，单套模具能够生产500吨以上的生物质颗粒，使用寿命至少提高65％。成型模608的内成型孔结构由生物质原料种类、填料速度、辊轮转速、颗粒截面尺寸和颗粒压缩比确定。为了进一步提高该生物煤颗粒机对有效功的利用，成型模608包括由进料端至出料端依次同轴连接的锥形进料腔、圆柱形成型腔和圆柱形释放腔，所述锥形进料腔的大口朝外设置，且所述圆柱形释放腔的直径大于圆柱形成型腔的直径，所述成型模608的形状与辊轮凹槽内安装孔的形状相匹配，所述成型模608出料端的外壁上开设有一圈卡槽。成型模608在工作时使由圆锥形进料、圆柱形成型以及圆柱形释放的过程，通过锥形进料腔的设置，相对于同尺寸的成型孔而言，一方面增大成型模608的进料面积，另一方面能够减小每圈凹槽内上成型模608外的面积，减少凹槽侧壁上生物质原料的粘连，从而降低该生物煤颗粒机工作过程中的能耗。成型模608的出料端安装有可拆卸的成型模卡圈609，所述成型模卡圈609设于卡槽内，并抵于辊轮的内壁，通过锥形进料腔和成型模卡圈609的设置，实现成型模608的轴向固定，能够对成型模608进行轴向两端的限位，实现成型模608与对应辊轮的固定。通过拆卸成型模卡圈609，能够将成型模608取出，能够更换不同型号的成型模608，进而实现不同尺寸的颗粒成型。为了进一步保证在凸缘上没有生物质原料的粘连，减少无用功的损耗，于于A辊轮606和B辊轮607上均设有与凸缘外壁相切的刮料板614，所述刮料板614与对应一侧的进料斗613侧壁固定，在辊轮旋转的过程中凸缘与刮料板614接触，刮料板614用以清除粘结在辊轮凸缘上的生物质原料。箱体的设置，一方面实现了对A辊轮606、B辊轮607和进料斗613的固定，另一方面为生物质燃料的成型提供一个相对封闭的环境。其中，箱体包括上下扣合的上箱体602和下箱体601，所述上箱体602和下箱体601扣合的端面上具有外延的法兰结构，通过在法兰结构上穿设螺栓实现二者的固定。箱体为上下分体式结构，通过拆卸上箱体602，可对A辊轮606和B辊轮607进行清洁，以及对成型模608的更换。以上仅是本发明的较佳实施例，任何人根据本发明的内容对本发明作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本发明的保护范围。

权利要求：1.一种对辊生物煤颗粒机，包括机架1，其特征在于：于机架1上设有对辊成型机构6和驱动机构；所述对辊成型机构6包括固定于机架1上的箱体，于箱体内沿机架1的长度方向前后并列设有B辊轮607和A辊轮606，所述A辊轮606和B辊轮607的两端均贯穿箱体侧壁，并通过辊轮轴承610与箱体的侧壁铰链连接；所述A辊轮606和B辊轮607的结构相同，辊轮内部中空且一端封闭、另一端敞口设置，辊轮的外壁上沿其轴向间隔设有数圈等宽的凸缘和凹槽，于每一圈凸缘外表面沿辊轮旋转方向设有人字形槽纹,于每一圈凹槽内沿辊轮径向均布开设有多个安装孔，于每一安装孔内固定有用于生物质燃料压缩成型的成型模608；所述A辊轮606和B辊轮607上的凸缘和凹槽交错设置，并对应嵌入；于所述A辊轮606和B辊轮607的交汇处上方的箱体上固定有进料斗613；所述A辊轮606封闭端的外侧与其同轴固定有一输入轴603，所述输入轴603上装配有主动齿轮604，所述B辊轮607封闭端的外侧与其同轴固定有一从动轴，所述从动轴上装配有与主动齿轮604啮合的从动齿轮605，所述主动齿轮604和从动齿轮605在工作时差速旋转；所述驱动机构与输入轴603同轴联接，用于驱动输入轴603旋转；该对辊生物煤颗粒机还包括用于对每一辊轮轴承610进行循环润滑、降温的冷却机构。2.根据权利要求1所述的一种对辊生物煤颗粒机，其特征在于:所述冷却机构包括于辊轮轴承610的每一端面上装配的密封圈612和轴承盖611，从而形成密封的轴承室，外端的轴承盖611上开设有进油孔和出油孔，所述进油孔和出油孔分别连接冷却油的供油端和回油端，用于向轴承室内循环通入冷却油。3.根据权利要求1所述的一种对辊生物煤颗粒机，其特征在于：所述成型模608包括由进料端至出料端依次同轴连接的锥形进料腔、圆柱形成型腔和圆柱形释放腔，所述锥形进料腔的大口朝外设置，且所述圆柱形释放腔的直径大于圆柱形成型腔的直径，所述成型模608的形状与辊轮凹槽内安装孔的形状相匹配，所述成型模608出料端的外壁上开设有一圈卡槽。4.根据权利要求3所述的一种对辊生物煤颗粒机，其特征在于：所述成型模608的出料端安装有可拆卸的成型模卡圈609，所述成型模卡圈609设于卡槽内，并抵于辊轮的内壁，实现成型模608的轴向固定。5.根据权利要求1所述的一种对辊生物煤颗粒机，其特征在于：于A辊轮606和B辊轮607上均设有与凸缘外壁相切的刮料板614，所述刮料板614与对应一侧的进料斗613侧壁固定。

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