一种外齿双环模对辊制粒机的环模结构的制作方法

本实用新型涉及一种制粒机技术，尤其是一种食品、制药、化工、饲料、肥料和能源生产加工用的造粒技术，具体地说是一种外齿双环模对辊制粒机的环模结构。

背景技术：

生物质压缩成型技术作为较成熟的生物质资源化利用技术之一，可以将生物质经干燥、粉碎、压缩成型，变为棒状、块状或颗粒状的颗粒饲料、成型燃料和生物肥料等。在各种生物质成型技术装备中，模辊式成型机具有原料适应性强、生产率高等优点，是当前生物质固化成型设备研究和开发的热点。但是，目前各种模辊式成型机均存在着能耗高、生产效率低和关键零部件磨损严重的问题。

专利号ZL.200720093578.1针对以上问题，提供了一种《齿模式制粒机》，“是利用一对齿轮相互啮合对物料产生的挤压的原理制粒的齿模式制粒机”。这种结构和工作原理实质上是借鉴了齿轮泵的工作原理，是依靠泵体以及与啮合轮齿间所形成的“工作容积变化和移动进行输送液体并使之增压”。在齿轮泵的工作原理中有三个关键要素：（1）工作容积的变化；（2）被输送的物体的“移动”；（3）被输送的物体是“液体”。而由渐开线啮合原理我们可知：（1）一对齿轮啮合时，齿轮的受力方向是沿着渐开线的法线方向；（2）从理论上讲，渐开线轮齿啮合的过程是一个纯滚动的过程。在《齿模式制粒机》的专利中，仅借鉴了齿轮泵的容积变化工作原理，靠“每个齿轮的齿与齿间的齿沟内有锥度的模孔，模孔与每个齿轮空心相通。”，是无法使得被输送的“非液体”的生物质物料向成型模孔“有效移动”，特别是在用于带有纤维性的生物质物料成型时，在两齿廓啮合点(线)上的正压力对物料的夹持作用下，物料是无法向齿底的成型孔方向移动，因此将会进一步造成功耗加大，关键部位磨损严重，甚至装置无法正常运转。申请人通过试验和实践中证明，在这种结构的生物质成型机工作时，模具和生物质成型料快速升温，设备无法正常工作。

为了达到成型物料有效输送和压缩的目的，专利申请号201110262547.5在综合了活塞冲压式成型机和模辊式成型机特点(活塞冲压式成型机能耗较低，但生产率也较低；模辊式成型机生产率较高，但能耗也较高) 的基础上，公开了一种新型《对辊柱塞式生物质常温成型机》。但是，这种成型机也只是处于专利形式，并未真正进行试制和生产，其实用性和可行性尚未得到验证。

专利号ZL.201721290284.8针对上述问题提供了一种《外齿双环模对辊成型机》，该专利技术是基于齿轮啮合基本原理，解决了啮合齿面间固体物料流向问题，在对辊制粒成型工作机理上有重大突破，但是通过试验和实践发现，在制粒成型技术的结构上尚有不足，主要问题为：（1）原设计中只考虑轮齿单侧的成型模孔，没有考虑轮齿另一侧面上的物料流动和成型问题；（2）没有考虑轮齿相互啮合的过程中，成型模孔的位置布置结构对物料流动及提高有效挤压面积之间的因素关系；（3）没有考虑轮齿磨损后的齿侧间隙补偿问题。这些问题都将会直接影响外齿双环模对辊制粒机的工作性能、能耗和生产效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的外齿双环模对辊制粒机的对辊环模出料孔设置不合理，易出现物料流动性差、工作负荷大等问题，设计一种外齿双环模对辊制粒机的环模结构。

本实用新型的技术方案是：

一种外齿双环模对辊制粒机的环模结构，它包括构成双对辊外齿环模系统的具有外轮齿的主动对辊环模1和从动对辊环模2，两对辊环模的外轮齿相互啮合；其特征是在轮齿齿廓“两侧面”上均设有轴线与轮齿齿廓对称面夹角为β的成型模孔3；在轮齿齿廓两侧面上的成型模孔轴向位置沿对辊环模轴线方向错开并阵列排布。

所述的相互啮合的主动对辊环模1和从动对辊环模2之间的中心距离可调。

所述的夹角β的取值范围为15°～40°，最佳为20°～30°。

所述的成型模孔3由锥形成型引导锥孔301和柱形模孔302组成。

本实用新型的有益效果：

1. 本实用新型是对专利号ZL.201721290284.8一种《外齿双环模对辊成型机》的技术完善和再创新，构成新一代制粒成型技术和设备。

2. 由于采用了外齿双环模对辊制粒的环模结构，在挤压成型工作过程中，对于进入齿槽间的物料，可以被完全送入成型模孔，不存在常规的平模、环模制粒机生产过程中的物料被压辊推碾滑移的情况，降低了能耗、提高了生产效率。

3. 根据齿轮啮合原理和齿轮的受力过程分析，采用了一种在轮齿齿廓“两侧面”上设计有轴线与轮齿齿廓对称面具有一定β夹角的成型模孔结构，在轮齿啮合的过程中，形成了轮齿齿廓和齿槽的两侧均可向成型模孔进料，避免或减少了出现相对啮合的两齿面之间对物料出现“夹料”(物料流动死角)的现象。可以大大降低能耗。

4. 由于采用了在轮齿齿廓两侧面上的成型模孔轴向位置是沿对辊环模轴线方向错开并阵列排布，当两对辊环模的外轮齿相互啮合工作时，进一步提高有效挤压面积，降低能耗。

5. 采用主动对辊环模和从动对辊环模之间的中心距离可调结构，以便实时调整啮合的齿侧间隙，可减少和避免在轮齿表面或齿槽间“物料压实条（层）”的形成，降低能耗、提高效率。

附图说明

图1 是本实用新型的外齿双环模对辊制粒机的环模结构示意图；

图2 成型模孔的方向位置示意图（单侧，）；

图3 外齿双环模的齿轮啮合示意图；

图4 齿轮啮合传动原理图。

图中：1-主动齿轮（主动外齿环模），2-从动齿轮（从动外齿环模），3-制粒成型模孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示。

一种外齿双环模对辊制粒机的环模结构，其关键是在轮齿齿廓“两侧面”上有轴线与轮齿齿廓对称面具有一定β夹角的成型模孔3，夹角β的取值范围为15°～40°，最佳为20°～30°，如图2所示；成型模孔3由锥形成型引导锥孔301和柱形模孔302组成，如图2所示。在轮齿齿廓两侧面上的成型模孔轴向位置，沿对辊环模轴线方向错开并阵列排布。该结构的特点是：在轮齿啮合的过程中，形成了轮齿齿廓和齿槽的两侧均可向成型模孔进料，避免或减少了出现相对啮合的两齿面之间对物料出现“夹料”(物料流动死角)的现象；同时，当两对辊环模的外轮齿相互啮合工作时，进一步提高有效挤压面积，可以大大降低能耗、提高生产效率。

如图3所示，一种外齿双环模对辊制粒机的环模结构，它包括构成双对辊外齿环模系统的具有外轮齿的主动对辊环模1和从动对辊环模2，两对辊环模的外轮齿相互啮合。

相互啮合的主动对辊环模和从动对辊环模之间的中心距离可调（中心距调整结构图中没有给出）。

工作时，电动机输出的动力经传动系统减速以后传递到主动齿轮轴上，带动主动齿轮旋转，从动齿轮与主动齿轮通过其外圆周上的齿轮相互啮合，不仅可以实现主、被动环模的反方向转动，还能同时保证主、被动环模上的轮齿对物料的攫入、传送和挤压。

根据图4的齿轮啮合传动原理我们可以知道，在一对轮齿进入啮合过程中，啮合点在主动轮齿根部和从动轮齿的顶部时，被带（攫）入的物料应首先是逐渐被压入主动齿轮靠近根部的成型引导锥孔和成型模孔。当啮合点逐渐移动达到或超过分度圆位置时，物料被主动轮齿的齿顶逐渐压入被动轮齿靠近齿根部的成型引导锥孔和成型模孔。当啮合点逐渐移动达到或超过分度圆位置时，物料被逐渐压入被动轮齿靠近根部的成型引导锥孔和成型模孔；与此同时，在啮合的主动轮齿的另一侧面上，主动轮齿顶与从动轮齿的根部逐渐进入“相对啮合”阶段，从动轮齿带（攫）入的物料首先是逐渐被压入从动齿轮靠近根部的成型引导锥孔和成型模孔，然后逐渐向后一主动轮齿靠近齿根部的成型引导锥孔和成型模孔压入物料。

随着轮齿的啮合和分离，齿轮造粒孔中的物料都要经过填充、挤压和保型3个过程，按此不断循环，松散的生物质物料最终在造粒孔中一层一层致密成型为具有一定密度和长度的颗粒。固定在机体上的刮料装置则可以及时切断造粒孔挤出的成型物料，成型颗粒从双环模出料端经出料口排出，完成制粒过程。

在外齿对辊双环模制粒成型机工作过程中，关键是使得进入齿槽中的物料能够及时、有效地被送入轮齿两侧的制粒成型模孔中，这样就不仅不存在常规环模挤压制粒机成型中物料被压辊推碾移动的现象，更为重要的是可以减少或避免了在相互啮合的两齿面间出现夹持物料，造成物料无出路的死角现象。可有效减低能耗、提高生产效率和提高模具的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

综上所述，本实用新型的五大关键点是：

1、首先，“轮齿两侧”都必须带有成型孔，否则设备无法正常运转和工作。

2、在对辊环模的加工过程中，轮齿两侧的成型模孔轴向位置应相互错开。

3、在对辊环模的结构设计和装配过程中，必须保证在相互啮合的两轮齿面上的成型孔的轴向位置相互错开。

4、环模轮齿两侧成型孔轴线与轮齿对称面之间的夹角β取值范围应为15°～45°。

5、相互啮合的主动对辊环模1和从动对辊环模2之间的中心距离可调。当齿面磨损后可用于调整齿侧间隙。

以上五条技术构成一个完整技术体系，缺一不可。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。