超声波微气流生物质生产线系统的制作方法

本发明属于农用地膜技术领域，具体涉及一种农用地膜生产工艺中对原料生物质进行处理的生产线设备。

背景技术：

农用地膜是应用于农业生产中的各类地表覆盖薄膜的总称，对于播种时期的保湿、保温起非常重要的作用，被广泛应用到防虫、防病、防草、隔离等方向，为科学种田提供了很好的支持。根据农用地膜的原材料来看，大致有塑料地膜和纸质地膜两种，纸质地膜由于其隔离效果好，降解周期短等优点，在特定需求下已经展现出越来越闪耀的光芒。

在纸质地膜的生产工艺中，需要先对原材料进行处理，分散原材料中的纤维与其它成分的结合，将纤维提取，制成富含纤维的浆液，再将浆液中的纤维在平面载体上析出，制出纤维构成的薄膜状产品，最后通过裁剪等后处理手段即可制成产品农用地膜，在制备过程中添加各种添加材料可以使得最终产品存在指定的偏向，以应对防虫、防病、防草等需求。

在上述工艺中，原材料处理阶段里，原材料如木片、竹片、秸秆等物料通常进行破碎，然后与化学品在反应釜中以高温高压的条件下处理，制成浆液，由于这个过程中会产生大量的废液，废液中含有较多的木质素和碱性物质，回收困难，且易污染环境，对水土资源造成严重破坏。

为了避免由此带来的污染，人们尝试改良工艺，在高温高压的条件下，通过机械手段如超声处理来迫使纤维从原材料中分离。新的工艺带来了新的问题，如何实现快速的进料、处理、出料，在充分利用新工艺的优点上，有效的避开现有技术中存在的各种问题，是人们需要解决的新问题，需要人们不断的进行创新和改进。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提出一种超声波微气流生物质生产线系统，对生物质原料进行加工处理。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

超声波微气流生物质生产线系统，包括可密封的反应釜，反应釜内设置有加热单元和充气单元，为反应釜内提供高温高压的内环境，在本发明中，所述反应釜为隧道状结构，一端为进口，另一端为出口，反应釜底部铺设轨道，轨道贯穿整个反应釜，并通过进口和出口向反应釜外延伸，轨道上行驶有运载小车，运载小车装载携带生物质原料。

在本发明中，所述运载小车包括斗状的长方体车体，车体的下部设置有前后分布的至少两组行走轮，行走轮与轨道相对应，轨道为多段式结构，每条轨道上的至少一段下设置有可升降的抬升机构，抬升机构包括提升台，提升台上设置有至少一个供车体停放的工位，每个工位停放一个运载小车，工位的上方设置有超声波处理单元；所述反应釜出口设置为可启闭密封门，与之相邻的反应釜壁上设置有缓降泄压装置；所述密封门包括门体和嵌设在反应釜壁的门框，门体的左侧设置为门轴，门轴的旁边设置有与之平行的门柱，门柱与门轴之间设置有门连杆，门连杆分别铰接门柱和门轴，门体与门柱的上方和下方均铺设有上平移轨道和下平移轨道，上平移轨道固定在反应釜上，下平移轨道低于反应釜底部铺设的轨道，门体的右侧上端和下端均设置有开门滑块，门柱的上端和下端与开门滑块均嵌设在上平移轨道和下平移轨道内，并沿上平移轨道和下平移轨道左右移动，门框外设置有夹持门体的紧固结构，门体与门框之间设置有门密封结构，门框左侧的上方设置有开口朝下的风筒阵列。

在本发明中，所述超声波处理单元通过固定支架固定连接在反应釜内，多个超声波处理单元呈直线分布，与轨道平行布置，超声波处理单元包括超声波发生器、微气流生成器和搅拌器，微气流生成器生成微小气泡，微气流生成器连接有气管和水管，通过气管连接到高压气泵，通过水管连接到高压水泵。

进一步的，所述超声波处理单元包括一个或两个搅拌器，搅拌器包括搅拌轴、位于搅拌轴顶端的搅拌叶片和固定支撑搅拌轴的搅拌支架，搅拌支架的上端固定在固定支架上，搅拌轴的上端设置有防水电机，防水电机设置在固定支架上。

进一步的，所述微气流生成器包括壳体，壳体的一侧设置有出口，出口内侧嵌设有多孔板，多孔板上均匀开设气孔，壳体的另一侧与气管和水管相连通，壳体内设置有涡流导管，涡流导管的一端开口朝向多孔板，另一端开口朝向气管和水管；涡流导管为管状，内部设置有隔板，隔板沿涡流导管中心轴呈中心对称分布，隔板的一侧靠近涡流导管的中心，其另一侧与涡流导管的管体固定为一体，隔板倾斜设置，与涡流导管中心轴交错布置。

在本发明中，所述提升台通过提升液压缸来升降，提升液压缸位于提升台的下方，提升液压缸有两组，分别位于提升台下方的前部和后部，前部的提升液压缸和后部的提升液压缸同步升降，提升台的每个工位上设置有供每个行走轮定位的定位槽，定位槽为长条状的圆弧形或v字形凹槽，长条状分布方向与轨道方向垂直。

进一步的，所述定位槽内设置有定位块和定位液压缸，定位块上端面的中部为圆弧形槽，与运载小车的行走轮相匹配，定位块的侧面设置为毛刷，防止物料落入到定位槽内，定位液压缸设置在定位块的下方，定位液压缸的一端与定位块下部固定连接，另一端固定到定位槽的底部，相对应的，运载小车的车体下方设置有若干个支撑柱，行走轮落入定位槽内时支撑起车体，避免车体损伤。

在本发明中，所述运载小车通过动力车头牵引，动力车头在轨道上行驶，运载小车通过搭接装置与动力车头或与相邻的运载小车可分离式连接。

进一步的，所述搭接装置包括设置在车体前方的搭环和设置在车体后方的搭扣，搭环与搭扣相扣合，搭环为中心带有圆形锁孔的锁片，搭扣包括锁体和可伸缩圆柱状锁舌，锁舌与搭环的锁孔相匹配，锁舌的端部为斜面，方便搭环的嵌入，所述锁体和锁舌构成与搭环相匹配的电插锁结构；锁体内设置有控制锁舌弹出的电磁电路，其中运载小车锁体的电磁电路为无电源的开路状态，锁舌为弹性的常闭状态。

在本发明中，所述缓降泄压装置包括与反应釜一体的座体、封闭座体的封盖、设置在座体和封盖之间的活动泄压体，其中座体的底部开设有泄压孔，座体的侧壁开有一级排气孔，封盖通过螺纹与座体的开口密封连接，连接处设置有封盖密封，封盖与底座扣合，形成位于中心的滑道和位于周围的气道，气道的下端与滑道的下端相连通，活动泄压体在滑道内自由活动，活动泄压体的下端开设有中央通道，中央通道对准泄压孔，中央通道开设有到活动泄压体边缘的二级排气孔，二级排气孔均匀分布；活动泄压体上端设置有弹簧，弹簧位于滑道内，弹簧的一端固定在活动泄压体的上端，弹簧的另一端固定在滑道的内壁，弹簧与活动泄压体之间还设有活动密封垫；封盖中央开有通孔，活动泄压体的上端固定有连杆，连杆穿过封盖的通孔，与液压缸连接，由液压缸带动活动泄压体在滑道内活动，液压缸通过液压缸安装支架固定在封盖上；

进一步的，所述二级排气孔的孔径小于一级排气孔的孔径，二级排气孔的流量小于一级排气孔的流量，泄压孔内径大于活动泄压体的中央通道内径，小于活动泄压体下端的外径。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：

输送运载部分通过轨道来约束运载小车的行驶移动轨迹，通过动力车头来提供动力牵引运载小车的行驶移动，通过定位槽与支撑柱的配合来实现运载小车的准确定位到工作位置，通过提升台来使得运载小车提升到指定高度，便于反应釜内超声处理设备对运载小车内的物料进行处理，工作精确，自动化程度高；

超声波处理部分通过产生超声波对运载小车车体内的物料进行震荡，微气流生成器产生高压微气泡流强化震荡效果，搅拌器将气泡分散均匀，进一步提高震荡效果，固定设置在工位处的超声波处理单元与在轨道上行驶的运载小车配合，震荡分解效果好，自动化程度高；

缓降泄压部分通过活动泄压体在滑道内的活动实现了密封、缓降泄压、快速泄压三种状态，通过三种状态的切换，有效的避免了快速泄压使得反应釜快速减压降温导致的设备损伤，以及高温蒸汽的快速排泄对泄压装置的损伤，泄压过程安全有效，设备使用寿命长，方便智能控制；

反应釜通过可启闭密封门保证内部环境密封可控，保证了反应釜内的工作环境。

因此，本发明结构新颖，构思巧妙，工作效率高，处理效果好，自动化程度高，工作过程安全可靠，效果显著。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的运载小车与抬升机构结构示意图；

图3为本发明的超声波处理单元结构示意图；

图4为本发明的超声波处理单元的微气流生成器结构示意图；

图5为本发明的微气流生成器的涡流导管结构示意图；

图6为本发明的缓降泄压装置结构示意图；

图7为本发明的另一实施例的整体结构示意图；

图8为图7中的上料装置结构示意图（高位）；

图9为本发明的密封门开门状态示意图；

图10为本发明的密封门结构示意图。

图中：反应釜1、轨道2、运载小车3、动力车头31、车体32、行走轮33、搭环34、锁孔35、锁体36、锁舌37、支撑柱38、抬升机构4、提升台41、提升液压缸42、定位槽43、定位块44、定位液压缸45、毛刷46、超声波处理单元5、搅拌叶片51、搅拌轴52、微气流生成器53、超声波发生器54、搅拌支架55、固定支架56、微气流生成器壳体531、微气流出口532、多孔板533、涡流导管534、气管535、水管536、隔板537、缓降泄压装置6、座体61、一级排气孔62、活动泄压体63、泄压孔64、二级排气孔65、中央通道66、封盖67、封盖密封68、活动密封垫69、弹簧610、泄压液压缸611、液压缸安装支架612、滑道613、气道614、连杆615、密封门7、门体71、门框72、门轴73、门柱74、门连杆75、开门滑块76、上平移滑轨77、风筒阵列78、紧固结构79、上料装置8、升降通道81、升降台82、降落坑83、缓冲密封垫84、滑轨85、上料机架86、上料液压缸87。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

参见图1所示的超声波微气流生物质生产线系统，包括可密封的反应釜1，反应釜1为隧道状结构，一端为进口，另一端为出口，反应釜1内设置有加热单元和充气单元，为反应釜内提供高温高压的内环境，反应釜1底部铺设轨道2，轨道2贯穿整个反应釜1，并通过进口和出口向反应釜1外延伸，轨道2上行驶有运载小车3，运载小车3装载携带生物质原料。

在图2中，运载小车3包括斗状的长方形车体32，生物质物料盛装在车体32内；车体32的下部设置有两组行走轮33，每组行走轮33有两个，对称分布在车体32的两侧，同侧的行走轮33在一条直线上，在一条轨道2上行驶，相对应的，轨道2有平行布置的两条，运载小车通过动力车头31牵引，动力车头31在轨道2上行驶，运载小车通过搭接装置与动力车头31或与相邻的运载小车3可分离式连接。

轨道2为多段式结构，每条轨道2上的中段下设置有可升降的抬升机构4，抬升机构4包括提升台41，提升台41上设置有一个供车体32停放的工位，该工位上停放一个运载小车3；提升台41通过提升液压缸42来升降，提升液压缸42位于提升台41的下方，提升液压缸42有两组共四根，分别位于提升台41下方的前部和后部，提升液压缸42同步升降，使得提升台41水平升降，提升台41的行程最低点与反应釜1底部平面平齐。

每个工位包括供每个行走轮33定位的定位槽43，定位槽43为长条状圆弧形凹槽，长条形分布方向与轨道2方向垂直，每个定位槽43与车体32下的一组行走轮33相对应，定位槽43内设置有定位块44和定位液压缸45，定位块44上端面的中部为圆弧形槽，与运载小车3的行走轮33相匹配，定位块44的侧面设置为毛刷46，防止物料落入到定位槽43内，定位液压缸45设置在定位块44的下方，定位液压缸45的一端与定位块44下部固定连接，另一端固定到定位槽43的底部，相对应的，运载小车3的车体32下方设置有若干个支撑柱38，行走轮33落入定位槽43内时支撑起车体33。

运载小车3的搭接装置包括设置在车体32前方的搭环34和设置在车体32后方的搭扣，搭环34与搭扣相扣合，搭环34为中心带有圆形锁孔35的锁片，搭扣包括锁体35和可伸缩圆柱状锁舌37，锁舌37与搭环34的锁孔35相匹配，锁舌37的端部为斜面，方便搭环34的嵌入，锁体36和锁舌37构成与搭环34相匹配的电插锁结构，锁体36内设置有控制锁舌37弹出的电磁电路，其中运载小车锁体36的电磁电路为无电源的开路状态，锁舌37为弹性的常闭状态，动力车头31的锁体36内电磁电路带有开关和电源，通过调节开关控制锁舌37的伸出和缩回。

超声波处理单元5通过固定支架56固定连接在反应釜1内，如图3-5所示，超声波处理单元5包括超声波发生器54、微气流生成器53和搅拌器，微气流生成器53生成微小高温气泡，超声波处理单元5包括两个搅拌器，搅拌器包括搅拌轴52、位于搅拌轴52顶端的搅拌叶片51和固定支撑搅拌轴52的搅拌支架55，搅拌支架55的上端固定在固定支架56上，搅拌轴52的上端设置有防水电机，防水电机设置在固定支架56上；两个搅拌器对称分布在工位中心的上方，微气流生成器53有两个，分别固定在每个搅拌器的搅拌支架55上，超声波发生器54设置在两个搅拌器之间，位于工位中心的正上方，超声波发生器54的尾端固定在固定支架56上。

在图4和5中，微气流生成器53连接有气管535和水管536，通过气管535连接到高压气泵，通过水管536连接到高压水泵，微气流生成器53包括微气流生成器壳体531，微气流生成器壳体531的一侧设置有多个微气流出口532，微气流出口532内侧嵌设有多孔板533，多孔板533上均匀开设气孔，气流生成器壳体531的另一侧与气管535和水管536相连通，气流生成器壳体531内设置有涡流导管534，涡流导管534的一端开口朝向多孔板533，另一端开口朝向气管535和水管536，涡流导管534为管状，内部设置有隔板537，隔板537沿涡流导管534中心轴呈中心对称分布，隔板537的一侧靠近涡流导管534的中心，其另一侧与涡流导管534的管体固定为一体，隔板537倾斜设置，与涡流导管534中心轴交错布置。

反应釜1的可启闭密封门7临近设置有缓降泄压装置6，缓降泄压装置包括座体61、封盖67和活动泄压体63，座体61与反应釜1一体式结构，座体61的底部开设有泄压孔64，座体61的侧壁开有一级排气孔62，封盖67通过螺纹与座体61的开口密封连接，连接处设置有封盖密封68，封盖67与底座61扣合，形成位于中心的滑道613和位于周围的气道614，气道614的下端与滑道613的下端相连通，活动泄压体63在滑道613内自由活动，活动泄压体63的下端开设有中央通道66，中央通道66对准泄压孔64，中央通道66开设有到活动泄压体63边缘的二级排气孔65，二级排气孔65均匀分布；活动泄压体63上端设置有弹簧610，弹簧610位于滑道613内，弹簧610的一端固定在活动泄压体63的上端，弹簧610的另一端固定在滑道613的内壁，弹簧610与活动泄压体63之间还设有活动密封垫69，封盖67中央开有通孔，活动泄压体63的上端固定有连杆615，连杆615穿过封盖61的通孔，与泄压液压缸611连接，由泄压液压缸611带动活动泄压体63在滑道613内活动，泄压液压缸611通过液压缸安装支架612固定在封盖67上；二级排气孔65的孔径小于一级排气孔62的孔径，二级排气孔65的流量小于一级排气孔62的流量，泄压孔64内径大于活动泄压体63的中央通道66内径，小于活动泄压体63下端的外径。

作为本发明的实施例1，反应釜1的进口和出口均设置为可启闭密封门7，如图1中所示，轨道2穿过进口和出口的密封门7，与反应釜1外的轨道2直接连接，运载小车3在轨道2上行驶，通过进口和出口穿过反应釜1。

作为本发明的实施例2，反应釜1的出口设置为可启闭密封门7，进口设置有上料装置8，如图7和8，上料装置8包括内嵌在反应釜1内部的内嵌式垂直方向升降通道81、在升降通道81内活动的升降台82、设置在升降台82上的运载小车3，其中升降通道81贯穿反应釜1内外，升降台82通过提升装置沿升降通道81升降，提升装置包括上料机架86和上料液压缸87，上料液压缸87有四根，均匀布置升降台82上表面的边缘处，上料液压缸87的一端固定在上料机架86上，另一端固定在升降台82的上表面，通过上料液压缸87的伸缩来实现升降台82在升降通道81内的升降，升降通道81内壁设置有滑轨85，升降台82的对应位置开设有滑槽，滑轨85与滑槽相吻合，使得升降台82在升降通道81内平稳升降，升降通道81的底部设置为降落坑83，降落坑83的深度与升降台82的厚度一致，使得升降台82上表面与反应釜1底面平齐。

升降台82的边缘设置有密封结构，密封结构包括缓冲密封垫84，缓冲密封垫84设置在升降台82的侧面，包围贴合在升降台82侧面的下部，反应釜1出口的形状与升降台82一致，反应釜1出口处与升降台82侧面间隙配合，通过缓冲密封垫84密封间隙；升降台82上表面铺设有轨道2，升降台82上面铺设的轨道2与反应釜1底部铺设的轨道2相对应，反应釜1外地面上铺设有轨道2，反应釜1外铺设的轨道2与升降台82上面铺设的轨道2相对应，运载小车3在轨道2上移动。

本发明的密封门7，如图9和10所示，密封门7包括门体71和嵌设在反应釜1壁的门框72，门体71的左侧设置为门轴73，门轴73的旁边设置有与之平行的门柱74，门柱74与门轴73之间设置有门连杆75，门连杆75分别铰接门柱74和门轴73，门体71与门柱74的上方和下方均铺设有上平移轨道77和下平移轨道，上平移轨道77固定在反应釜1上，门框72外设置有门平移槽，下平移轨道设置在门平移槽内，下平移轨道低于反应釜1底部铺设的轨道2，门体71的右侧上端和下端均设置有开门滑块76，门柱74的上端和下端与开门滑块均嵌设在上平移轨道77和下平移轨道内，并沿上平移轨道77和下平移轨道左右移动，门框72外设置有夹持门体71的紧固结构79，门体71与门框72之间设置有门密封结构。

门平移槽的左部到左端的宽度渐大，门体71平移到们平移槽的左端后，门体71持续左移，使得门体71的门连杆75沿门轴73偏转，使得门体71与门框72呈现出夹角，门框72左侧的上方设置有开口朝下的风筒阵列78，风筒阵列78朝向门体71朝向反应釜1内的一侧吹风，快速为门体71降温和干燥，为密封门7的下一次密封连接做准备，保证密封门7的密封效果，延长密封门7的使用寿命。

在本发明中，缓降泄压装置通过活动泄压体63在滑道613内自由活动，实现了三种泄压状态：首先，活动泄压体63位于滑道613底部的时候，活动泄压体63封堵住气道614的下端，形成了密封状态；然后，活动泄压体63上升后，活动泄压体63的二级排气孔65对准气道614的下端，形成了泄压孔64-中央通道66-二级排气孔65-气道614-一级排气孔2的泄压排气通道，由于二级排气孔65的孔径小流量小，形成了缓降泄压状态；最后，活动泄压体63上升到最高后，活动泄压体63的下端离开气道614的下端，形成了泄压孔64-滑道613-气道614-一级排气孔62的泄压排气通道，由于一级排气孔62的孔径大流量大，形成了快速泄压状态。

上料结构8的升降台82在提升结构的带动下，沿升降通道81升降，分别位于高位或者低位，升降台82位于高位时，升降台82上的轨道2与反应釜1外的轨道2相接，方便运载小车3移动到升降台82上，此时升降台82封闭反应釜1的进口，使反应釜1处于反应状态；升降台82位于低位时，升降台82沉入降落坑83内，升降台82上的轨道2与反应釜1底部的轨道2相接，方便运载小车3从升降台82上移动到反应釜1内，此时反应釜1进口敞开，反应釜1处于进出料状态。

本发明所述的超声波微气流生物质生产线系统应用于实际生产时，生物质物料经过预处理破碎后，投入运载小车3中，由运载小车3携带运输，运载小车3在轨道2上行驶，通过上料装置8送入到反应釜1内，或者直接穿过进口的密封门7进入到反应釜1内，沿着反应釜1底部的轨道2，经动力车头31牵引到工位处，运载小车3的行走轮33落入到定位槽43内，动力车头31与运载小车3的搭接装置分离并离开反应釜1，定位液压缸45收缩，使得行走轮33继续下沉，直到运载小车3的支撑柱38支撑起车体32，提升液压缸42驱动提升台41上升，使得运载小车3内的生物质物料接触并浸没工位上方的超声波处理单元5。此时，封闭反应釜1，加热单元和充气单元为反应釜1内构造高温高压的内环境，然后，超声波处理单元5开始对生物质物料进行处理，超声波发生器54释放出超声波，微气流生成器53生成微小高温气泡，在搅拌器的混合搅拌下，使得超声波尽可能的催化分解生物质物料，使得纤维从生物质物料中析出，以便于后续成膜工艺的深加工。

超声波对运载小车3内的生物质物料处理完成后，提升台41下降到反应釜底部，定位槽43将行走轮33推出，与此同时，反应釜1的缓降泄压装置6开始工作，缓慢降低反应釜1内的压力，使反应釜1内外环境基本一致后，动力车头31进入反应釜1，通过搭接装置牵引运载小车离开反应釜1，进入下一环节的工作。

因此，结合上述构造、工作原理和工作过程可以发现，本发明所述的超声波微气流生物质生产线系统结构新颖，构思巧妙，工作效率高，处理效果好，自动化程度高，工作过程安全可靠，效果显著。