一种秸秆颗粒成型装置及方法与流程

本发明涉及生物质的综合利用领域，具体涉及一种秸秆颗粒成型装置及方法。

背景技术：

秸秆颗粒成型技术是生物质利用技术的一种。目前市场上秸秆成型技术主要以环模、平模颗粒成型为主，模具的使用寿命低，对物料的要求较高，成型前大多需要将秸秆进行粉碎预处理，且成型过程中需要将物料进行加热，能耗大，工艺复杂，设备占地面积大，生产环境恶劣，粉尘污染较严重，生产效率较低。

如：现有中国专利申请号CN201110388482.9、公开号CN102517112A提供了一种生物质平模颗粒自动化成型系统，该成型系统生产工艺复杂设备占地空间大，需要对原料进行加热处理。

现有中国专利申请号201420386268.9、公开号CN203971880U提供了一种立式环模颗粒机，该设备对物料要求高，需要前期进行破碎等预处理。

现有中国专利申请号201020519186.9、公开号CN201841002U提供了一种双模对压互挤秸秆颗粒机，该设备无法实现对物料切碎的同时进行挤压成型，且对粒径较大的物料容易卡阻。

技术实现要素：

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种秸秆颗粒成型装置及方法，能对秸秆边切碎边挤压形成成型的秸秆颗粒，简化秸秆颗粒成型步骤，提升处理效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种秸秆颗粒成型装置，包括：

主机体、第一模具组件和第二模具组件；其中，

所述第一、二模具组件均设有若干排凹槽，每排凹槽内均设有一排模管组，每排模管组由多个间隔设置的模管组成，各模管均采用喇叭状入口，各模管的喇叭状入口设在凹槽内，每排模管组的喇叭状入口外均设置一排凸齿；

所述主机体上分设有相对设置的移动机头和固定机头，所述移动机头上设置所述第一模具组件，所述固定机头上设置所述第二模具组件，所述第一模具组件的各排凸齿与第二模具的各排凸齿一一相对设置且所述第一模具组件的各排凸齿与所述第二模具组件的各排凸齿相互交错，所述移动机头能驱动所述第一模具组件压合至所述第二模具组件，压合后两个模具组件的各排凸齿均嵌入对方模具组件对应的各排模管的喇叭状入口内。

本发明实施例还提供一种秸秆颗粒成型方法，采用上述的秸秆颗粒成型装置，包括：

以秸秆物料为原料；

将所述秸秆物料加入到所述秸秆颗粒成型装置的第一、第二模具组件的各排凸齿之间，由所述主机体的移动机头驱动所述第一模具组件向所述第二模具组件压合，通过两个模具组件中一个模具组件的各排凸齿与另一个相对模具组件的各排模孔配合，将松散的秸秆切断并挤压到各模孔的的喇叭状入口内，直至挤压至所述各模孔内后成为成型的秸秆颗粒，由第一、第二模具组件排出。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的秸秆颗粒成型装置，通过在主机体上分别设置能相对压合的第一、第二模具组件，由于第一、第二模具组件分别设有对应的模孔和凸齿，使得利用该装置进行秸秆颗粒成型的工艺非常简单，成型前无需对秸秆进行粉碎、加热等预处理措施，可直接将田间地头经过自然晾干的秸秆加工成棒状颗粒。而且颗粒成型效果好，根据秸秆物料的不同，颗粒密度可达0.6～0.9t/m³。该技术适应性十分广泛，可与秸秆拾取机械联合使用，在秸秆拾取的同时直接将秸秆加工成颗粒，可以大大节省秸秆的中间转运时间和成本；也可应用于固定厂房中，进行颗粒的大批量生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的秸秆颗粒成型装置的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为本发明实施例提供的秸秆颗粒成型装置的应用状态一示意图；

图4为本发明实施例提供的秸秆颗粒成型装置的应用状态二示意图；

图中各标号对应的部件为：1-第一模具组件；10-第一模具的模管；11-第一模具的模管的直圆管体；12-第一模具的模管的喇叭状入口；100-第一模具组件的凹槽；130-第一模具组件的凸齿；13-第一模具的凸齿的弧形刃口；14-第一模具的凸齿的弧形齿尖；2-第二模具组件；2-第二模具的模管；21-第二模具的模管的直圆管体；22-第二模具的模管的喇叭状入口；200-第一模具组件的凹槽；230-第一模具组件的凸齿；23-第二模具的凸齿的弧形刃口；24-第二模具的凸齿的弧形齿尖；15-进入第一模具喇叭状入口中的物料；16-第一模具中成型后的棒料；25-进入第二模具喇叭状入口中的物料；26-第二模具中成型后的棒料；3-秸秆物料。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通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，都属于本发明的保护范围。

如图1至2所示，本发明实施例提供一种秸秆颗粒成型装置，是一种边切碎边挤压秸秆颗粒的成型装置，包括：

主机体、第一模具组件和第二模具组件；其中，

所述第一、二模具组件均设有若干排凹槽，每排凹槽内均设有一排模管组，每排模管组由多个间隔设置的模管组成，各模管均采用喇叭状入口，各模管的喇叭状入口设在凹槽内，每排模管组的喇叭状入口外均设置一排凸齿；

所述主机体上分设有相对设置的移动机头和固定机头，所述移动机头上设置所述第一模具组件，所述固定机头上设置所述第二模具组件，所述第一模具组件的各排凸齿与第二模具的各排凸齿一一相对设置且所述第一模具组件的各排凸齿与所述第二模具组件的各排凸齿相互交错，所述移动机头能驱动所述第一模具组件压合至所述第二模具组件，压合后两个模具组件的各排凸齿均嵌入对方模具组件对应的各排模管的喇叭状入口内。

上述成型装置中，移动机头和固定机头上、下相对设置在所述主机体上。

上述成型装置中，第一、第二模具均由多个并列设置的结构相同的平板状模具构成；

各平板状模具上设有一条凹槽，凹槽内设有一排间隔设置的模管，各模管均是由两端开口的直圆管体与作为入口的喇叭状入口构成，一排模管组成模管组，各模管的喇叭状入口设在凹槽内。

上述成型装置中，各平板状模具上的各模管均等距离设置。

上述成型装置中，每排模管组的喇叭状入口外设置的一排凸齿中的各凸齿均由突出的齿尖和凹陷的圆弧刃口构成，各凸齿整体呈波浪形结构。

上述成型装置中，压合后两个模具组件的各排凸齿均嵌入与对方模具对应的各排模管的喇叭状入口内为：所述第一模具的各排凸齿的各齿尖嵌入到与所述第二模具对应的各排模管组的各模管喇叭状入口内，所述第二模具的各排凸齿的各齿尖嵌入到与所述第一模具对应的各排模管的各模管的喇叭状入口内。具体的模具组装时，第一模具的凸齿刚好嵌入第二模具的凹槽中，同时第二模具的凸齿也刚好嵌入第一模具的凹槽中，两者相互交错排列安装，且保证凸齿侧壁和凹槽侧壁之间具有符合要求的间隙。第一模具和第二模具合模后的最终距离必须固定，以确保每个凸齿齿尖都嵌入圆孔的喇叭状入口中一定深度，同时上第二模具的齿尖与凹槽也不会产生干涉。

上述成型装置是利用秸秆在高压下可压缩形成致密性固体的特性，来进行秸秆颗粒生产加工的，将切碎的秸秆挤入狭小的容腔中，随着秸秆连续不断的被动挤入，秸秆在固定的容腔中承受的压力越来越大，局部压力可达100MPa以上，在高压下，使秸秆发生相互滑动，相互之间的空隙减少，其中部分会产生塑性变形，秸秆间相互嵌套达到一定的结合力，并且伴随着秸秆中黏性物质的粘结作用，使秸秆间相互缠结、结合紧密、不松散，压制成具有一定形状的固体颗粒。

参见图3、4所示，本发明实施例还提供一种秸秆颗粒成型方法，采用上述的秸秆颗粒成型装置，包括：

以秸秆物料为原料；

将所述秸秆物料加入到所述秸秆颗粒成型装置的第一、第二模具组件的各排凸齿之间，由所述主机体的移动机头驱动所述第一模具组件向所述第二模具组件压合，通过两个模具组件中一个模具组件的各排凸齿与另一个相对模具组件的各排模孔配合，将松散的秸秆切断并挤压到各模孔的的喇叭状入口内，直至挤压至所述各模孔内后成为成型的秸秆颗粒，由第一、第二模具组件排出。

具体的，上述方法中，物料从两个模具的中间空档位置喂入，两模具相对运动时，模具凸齿的两侧侧壁棱边类似于剪刀的刃口，将位于此处的物料切断，物料被切断的同时被凸齿齿尖压入圆孔喇叭状入口中。如此多次切碎和挤压，物料在喇叭状入口内越积越多，密实度逐渐增大，最后通过圆孔排出，生成棒状的颗粒。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

如图1、图2所示，本发明的核心结构为一对相对运动相互嵌合的由若干平板状模具组成的模具组件，即第一模具组件1、第二模具组件2，这两个模具组件中任一模具组件可以固定在静止的工作台(即主机体上的固定机头)上，另一模具组件安装在动力驱动头(即主机体的移动机头)上，在动力驱动头驱动下相对于静止的模具组件作直线运动。为便于说明，现以第二模具组件固定在静止的工作台上，第一模具组件安装在动力驱动头上，可在垂直方向作上下运动为例，以第一、二模具组件中对应的两个模具进行说明，将第一模具组件中的一个模具称为第一模具10，第二模具组件中的另一个模具称为第二模具20，第一模具10和第二模具20的相对工作平面上加工有凸齿130、230和凹槽100、200，每个模具上的凸齿和凹槽交错排列，凹槽100、200内均等距离加工有若干模管，每个模管由直圆管体和喇叭状入口构成(第一模具10上的模管10由直圆管体11和喇叭状入口12构成，第二模具20上的模管20由直圆管体21和喇叭状入口22构成)，各模具上的凸齿由突出的齿尖和凹陷的圆弧刃口(第一模具10上的凸齿130由突出的齿尖13和凹陷的圆弧刃口14构成，第一模具20上的凸齿230由突出的齿尖23和凹陷的圆弧刃口24构成)。两个模具成对安装时，第一模具的凸齿刚好嵌入第二模具的凹槽中，同时第二模具的凸齿也刚好嵌入第一模具的凹槽中，两者相互交错排列安装，且保证凸齿侧壁和凹槽侧壁之间具有符合要求的间隙。第一模具的运行距离为定值，即第一模具与第二模具的最终相对距离h为固定值，可以确保每个凸齿的齿尖都嵌入直圆管体的喇叭状入口中一定深度，同时上第二模具的齿尖与凹槽也不会产生干涉。将经过自然晾干的秸秆从两模具的中间空档位置喂入，两模相对运动时，模具凸齿的两侧侧壁棱边类似于剪刀的刃口，将位于此处的物料切断，物料被切断的同时被凸齿齿尖压入直圆管体的喇叭状入口中。如此多次剪切挤压，物料在喇叭状入口内越积越多，密实度逐渐增大，最后通过直圆管体后端排出，生成棒状的成型秸秆颗粒。

结合图3、图4对本实施例中采用本发明成型装置对秸秆成型的过程进行说明：第一模具作上下直线运动，第二模具固定不动；将秸秆物料3放置于第二模具的上平面上，第一模具在外力的驱动下垂直向下运动。第一模具将松散状的秸秆推动一起向下运动，随着第一模具与第二模具之间的开口距离的减少，松散的秸秆被初步挤压变得越来越紧密，当第一模具和第二模具的圆弧刃口13、23开始相交时，此时相对运动的圆弧刃口类似于正在剪切物料的剪刀，将与圆弧刃口接触的秸秆切断；秸秆被切断的同时，两个模具上的凸齿130、230的齿尖14、24将其挤入相应的模管20、10的喇叭状入口22、12中，第一模具11继续向下运动，直到圆弧刃口13、23完全相交且相互越过一段距离后，使第一模具11和第二模具21相对高度上的距离为定值h时停止，此时与圆弧刃口13、23相交接触的秸秆几乎全部被切断，且被凸齿130、230的齿尖14、24挤入相对应的模管20、21的喇叭状入口22、12中。此后第一模具11开始上升到达上限位后停止，向第二模具21的上表面继续添加物料，第一模具11向下运动开始下一个工作过程，如此循环往复，秸秆不断被切断、不断地被挤入模具的模管的喇叭状入口内，喇叭状入口内的秸秆越积越多，越来越密实，秸秆承受的压力也越来越大，当压力增大到一定程度，被挤压的秸秆块会慢慢进入模具的模管的直圆管体11、21内。直圆管体有一定长度，该段长度为直圆管体直径的若干倍，这段直圆管体称为秸秆保型段。在秸秆保型段内，秸秆块被进一步压缩，同时承受高压的秸秆块与圆孔壁发生长时间的相对滑动后会产生大量的热量，该热量使秸秆块自身和圆孔壁的温度升高。在高温下，其中部分秸秆块会产生塑性变形，并且秸秆块中黏性物质会产生一定的粘结作用，使秸秆间相互缠结、结合更加的紧密，同时受热的圆孔壁会使秸秆块表面局部出现炭化，使其变硬不松散。最终，紧密的具有固定形状的秸秆块从圆孔端部被挤出，形成圆棒状秸秆颗粒16、26。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。