一种旋转型垃圾破碎装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋转型垃圾破碎装置，包括第一五刀滚轴、第二五刀滚轴、软毛刷、壳体和发动机系统等部件。该垃圾破碎装置可通过软毛刷在线清除滚刀上的柔性物，保持滚刀锋利，同时采用气动发动机来取代传统的电机来驱动滚轴，有输出力矩大、可调性高、无污染等优点。
【专利说明】
-种旋转型垃圾破碎装置
技术领域
[0001 ]本发明设及垃圾处理领域，具体设及一种旋转型垃圾破碎装置。
【背景技术】
[0002] 垃圾破碎是垃圾处理领域一个很重的工序，利用冲击、剪切、挤压等作用将所收集 的垃圾进行破碎，破碎的效果直接影响到下一道工序的加工质量。
[0003] 现在的垃圾破碎装置中，滚刀破碎时一个很重要的工具，一般使用电机带动滚轴 转动达到破碎的目的。但是，市场上的垃圾破碎装置往往存在长时间运行后滚刀变纯、输出 力矩不够、存在一定污染等缺陷。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种旋转型垃圾破碎装置。
[0005] 本发明的目的采用W下技术方案来实现：
[0006] -种旋转型垃圾破碎装置，其特征是，包括第一五刀滚轴、第二五刀滚轴、软毛刷、 壳体和发动机系统;未破碎的垃圾从壳体上方的入口进入壳体内，并依次经过第一五刀滚 轴、第二五刀滚轴进行破碎，而后从所述壳体下方的出口排出；软毛刷设置在第一五刀滚轴 的左侧，用于清理第一五刀滚轴的滚刀上的柔性物，所述发动机系统通过曲轴连接来驱动 第一五刀滚轴和第二五刀滚轴转动;所述发动机系统包括空气压缩累、压缩空气罐、进气电 磁阀、发动机、排气电磁阀、换热系统和控制系统，所述压缩空气罐内部分割为设置在上方 的高压区和设置在下方的低压区，高压区的一端通过高压入口阀与所述空气压缩累相连， 另一端通过高压出口阀与所述进气电磁阀相连，低压区的一端通过低压入口阀与所述空气 压缩累相连，另一端依次通过单向逆止阀、低压出口阀与所述进气电磁阀相连，进气电磁阀 向所述发动机提供高压或低压的压缩空气;所述进气电磁阀和排气电磁阀均为失电常闭式 的先导式电磁阀；
[0007] 还包括切换泄压管道，切换泄压管道的一端与所述高压出口阀与所述低压出口阀 之间的管道相连，另一端与所述低压区的上部相连，切换泄压管道上设置有泄压电磁阀，当 从高压往低压切换时，高压出口阀关闭W后，首先检测高压出口阀后管道上的压力值pl，并 将其与低压区的压力p2比较，当pl>p2时，将泄压电磁阀打开，切换泄压阀内的压力迅速泄 至低压区内，当检测到pi ^ p2时，关闭泄压电磁阀，并打开进气电磁阀；所述切换泄压管道 的管径为高压区出口管径的1/4;
[000引所述发动机包括气缸、活塞、与活塞相连的曲轴，曲轴包括曲柄、连杆和飞轮，飞轮 安装在曲轴的一端;所述排气电磁阀设置在发动机的排气管道上，排气电磁阀后的排气管 道分为两路，一路直接排大气或者去制冷系统，另一路通过调节阀进入溫度调节器，用于对 溫度调节器的出口热水溫度;所述换热系统包括形式为管式换热器的溫度调节器、布置在 进气电磁阀左右两侧管道上的预热套管、布置在气缸上的加热套管，溫度调节器的加热热 源通过热水累不断向预热套管和加热套管供水，加热后的热水经套管的出口流出；所述气 缸的外缸壁上还设置有侣隔板，侣隔板为圆环形，安装在外缸壁与加热套管之间，侣隔板通 过多个间隔布置的周向导热固定体固定在外缸壁上，在相邻两个周向导热固定体之间的外 缸壁上还间隔设置有3个折向角为45°的导流体，所述导流体的高度为周向固定体高度的2/ 3;侣隔板上交错布置有多个圆形的均流水口，侣隔板的内表面上设置有多个间隔布置的凸 块，凸块的高度为侣隔板和外缸壁之间的距离的1/5;所述活塞的上表面还设置有多个向上 凸起的圆锥形的柱塞，柱塞的表面上设置有多个相邻螺旋方向相反的螺旋凸起;所述活塞 整体呈圆柱形，其中部外表面上设置有一个凹陷的环形槽，环形槽上布置有多个间隔排列 的固定孔槽，固定孔槽上固接有软性物，所述软性物穿过活塞与气缸之间的间隙与气缸的 外壁接触，相邻两个所述固定孔槽之间的距离为h;
[0009] 所述曲轴的轴端安装有增量式光电旋转编码器，用于将曲轴的转动角度转换为相 应的脉冲数，W计数脉冲的形式向气动发动机的控制器提供曲轴的转角α数值;所述控制器 记录通过压力传感器检测的气缸内的气体压力，W及通过溫度传感器检测的气缸内的气体 溫度、排气电磁阀前溫度、排气电磁阀后溫度；启动信号来后，增量式增量式光电旋转编码 器检测曲轴转角值，当其达到设定的初始进气角度α〇时，打开进气电磁阀；同时不断实时检 测曲轴转角曰、气缸内气体的压力Ρ、气缸内气体溫度Τ、排气电磁阀前溫度Τ1和排气电磁阀 后溫度Τ2,控制器根据空气的气体方程和曲轴转角关系按下式计算得到排气压力先验值
I其中r为曲柄的长度，1 为连杆的长度，η为多变系数，Τ'为上一循环结束时的气缸内气体溫度，ΤΓ为上一循环结束 时的排气电磁阀前溫度，λι为第一常数因子，如果当前为第一循环则自动令等溫进气关闭 项
：当排气压力先验值pf >klXk2Xp。m时关闭进气电磁阀， 其中ρ?为排气电磁阀的额定开启压力：
为每循环的阀值压力 系数，Pmax为每循环气缸的最高工作压力，pmin为每循环气缸的最低工作压力，k2 = 0.001X ΤΓ-Τ2'1+1为排气电磁阀卡涩修正系数，ΤΓ、Τ2'分别为上一循环的排气电磁阀前溫度和 排气电磁阀后溫度;此后继续检测曲轴转角〇,当α达到设定的排气阀打开角度αι时，打开排 气电磁阀；排气电磁阀打开后，继续检测曲轴转角，当达到设定的初始进气角度α〇时，进气 电磁阀再次打开，直至当曲轴转角α达到排气阀关闭角度
时， 关闭排气电磁阀，其中02为人为设定的阔值
为等溫排气关闭 项，λ2为第二常数因子，当处于第一个循环时自动令Α2 = 1，至此发动机系统完成一个工作 循环;在排气电磁阀开启的时段中，排气电磁阀至溫度调节器的调节阀会根据上一循环的 气缸内溫度均值和进气电磁阀前后溫度反馈值来控制调节阀的开度，从而调节预热套管和 加热套管中的热水溫度;令λι = 0.0011，λ2 = 0.0020，h = 10mm。
[0010] 优选地，进气电磁阀打开的提前量3
非气电磁阀打开的提前 量巧
排气电磁阀关闭的提前量为
I其中ω为曲轴 的角速度，Ui、化分别为先导式电磁阀通电反应时间和断电反应时间，进气电磁阀和排气电 磁阀采用的反应时间相同。
[0011] 本垃圾破碎装置的有益效果为:通过软毛刷的设置能在线清理滚刀上的柔性物， 防止滚刀变纯;利用气动发动机代替电机来驱动滚轴，可W获得更大的输出力矩;并且设计 了一种新型的发动机系统，其可根据转速来选择不同压力的压缩空气，且为了克服从高压 气源往低压气源切换的过程中容易产生"压力真空期"的缺点，巧妙地利用泄压电磁阀和控 制器配合保证了发动机的平滑出力；该发动机系统的供气管路不设置减压阀，可W大大减 少因为减压导致的能量损失;将气体的准等溫膨胀过程和排气压力有机地结合起来，根据 每个循环的溫度情况和排气压力的先验值来确定进气电磁阀的关闭时间，在不增加额外投 资的情况下而仅仅通过修改控制器的算法就可W达到很好的效率提高效果，同时既保证了 排气压力实际排气压力大于排气电磁阀的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造成过多 的排气损失，而且采用的计算公式可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进一步防 止进气电磁阀关闭时刻的误判断;根据无减压阀的供气方案，考虑到气缸的受压增大、漏气 量增大和换热的需要，重新设计了适合的气缸结构，该气缸换热效果强，且承压能力较高， 漏气明显减少。
【附图说明】
[0012] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限 审IJ，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据W下附图获得 其它的附图。
[0013] 图1是一种旋转型垃圾破碎装置的整体结构图；
[0014] 图2是发动机系统的结构示意图；
[0015] 图3是气缸成套安装后的截面图；
[0016] 图4是侣隔板的结构示意图；
[0017] 图5是将气缸展开为平面后导流板的示意图；
[0018] 图6是活塞的结构示意图。
[0019] 附图标记:第一五刀滚轴-1;第二五刀滚轴-2;软毛刷-3;空气压缩累-11;低压入 口阀-12;低压出口阀-13;高压入口阀-14;高压出口阀-15;低压区-16;高压区-17;泄压电 磁阀-18;预热套管-19;加热套管-20;进气电磁阀-21;排气电磁阀-22;调节阀-23;溫度调 节器-24;气缸-25;活塞-26;导流体-27;均流水口 -28;周向导热固定体-29;凸块-30;环形 槽-31;固定孔槽-32;柱塞-33;螺旋凸起-34;软性物-35;侣隔板-36。
【具体实施方式】
[0020] 结合W下实施例对本发明作进一步描述。
[0021] 实施例1:
[0022] 如图1所示的一种旋转型垃圾破碎装置，包括第一五刀滚轴1、第二五刀滚轴2、软 毛刷3、壳体和发动机系统;未破碎的垃圾从壳体上方的入口进入壳体内，并依次经过第一 五刀滚轴1、第二五刀滚轴2进行破碎，而后从所述壳体下方的出口排出；软毛刷3设置在第 一五刀滚轴1的左侧，用于清理第一五刀滚轴1的滚刀上的柔性物，所述发动机系统通过曲 轴连接来驱动第一五刀滚轴1和第二五刀滚轴2转动；
[0023] 如图2所示，所述发动机系统包括空气压缩累2、压缩空气罐、进气电磁阀21、发动 机、排气电磁阀22、换热系统和控制系统，所述压缩空气罐内部分割为设置在上方的高压区 17和设置在下方的低压区16,高压区17的一端通过高压入口阀14与所述空气压缩累11相 连，另一端通过高压出口阀15与所述进气电磁阀21相连，低压区16的一端通过低压入口阀 12与所述空气压缩累11相连，另一端依次通过单向逆止阀、低压出口阀13与所述进气电磁 阀21相连，进气电磁阀21向所述发动机提供高压或低压的压缩空气;所述进气电磁阀21和 排气电磁阀22均为失电常闭式的先导式电磁阀。高压区17的压缩空气用于当发动机高速转 动时使用，压力范围为15MPa~30MPa，低压区16的压缩空气用于当发动机低速转动时使用， 压力范围为2MPa~lOMPa，具体的切换条件可W按实际情况来设定。同时，发明人经研究发 现，当高压力的压缩空气切换至低压力的压缩空气时，由于是在进气电磁阀21关闭的状态 进行切换的，因此高压出口阀15后的管道内常常会发生悠压的现象，导致低压出口阀12打 开之后无法克服管道内的压力出力，进气电磁阀21打开W后往往会有一小段时间的"压力 真空期"，导致发动机的出力不平滑，因此还设置有切换泄压管道，切换泄压管道的一端与 所述高压出口阀15与所述低压出口阀13之间的管道相连，另一端与所述低压区16的上部相 连，切换泄压管道上设置有泄压电磁阀18,当从高压往低压切换时，高压出口阀15关闭W 后，控制器首先检测高压出口阀15后管道上的压力值pi，并将其与低压区16的压力p2比较， 当pl>p2时，将泄压电磁阀18打开，运时候泄压电磁阀18内的压力迅速泄至低压区16内，当 检测到pi 时，关闭泄压电磁阀18。综合考虑到节省成本和泄压效果，将所述切换泄压管 道的管径设置为高压区17出口管径的1/4。
[0024] 所述发动机包括气缸25、活塞26、与活塞26相连的曲轴，曲轴包括曲柄、连杆和飞 轮，飞轮(图中未示出）安装在曲轴的一端;所述排气电磁阀22设置在发动机的排气管道上， 排气电磁阀22后的排气管道分为两路，一路直接排大气或者去制冷系统，另一路通过调节 阀23进入溫度调节器24,用于对溫度调节器24的出口热水溫度进行调节，保持气体的膨胀 过程尽可能接近等溫膨胀过程，W提高发动机的出力。所述换热系统包括形式为管式换热 器的溫度调节器24、布置在进气电磁阀21左右两侧管道上的预热套管19、布置在气缸25上 的加热套管20,设置预热套管20的目的是为了对进入气缸25的压缩空气进行预热，并保证 进气电磁阀21前后溫差均匀、减小热应力。溫度调节器24的加热热源来自太阳能集热器或 者其他方便连接(例如室内暖气）的热源，通过热水累（图中未示出）不断向预热套管19和加 热套管20供水，加热后的热水经套管的出口流出。
[0025] 如图3-4所示，所述气缸25的外缸壁上还设置有侣隔板36,侣隔板36为圆环形，安 装在外缸壁与加热套管20之间，侣隔板36通过多个间隔布置的周向导热固定体29固定在外 缸壁上，导热固定体29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是压缩空气罐后不设置 减压阀，因此进气压力很大，周向导热固定，29可W起到强化气缸25强度的作用，另一方面 由于导热固定体29采用了导热材料(例如侣铜等金属），可W增强换热。
[0026] 为了直观，图5给出了气缸展开为平面时的示意图，在相邻两个周向导热固定体29 之间的外缸壁上还间隔设置有3个折向角为45°的导流体27,所述导流体27的高度为周向固 定体高度的2/3,导流体27可W有效增长热水在气缸25外壁面的停留时间，提高换热效果。 侣隔板36上交错布置有多个圆形的均流水口 28，套管中的水从均流水口 28进入和流出，设 置侣隔板36的目的一来是利用侣金属的导热特性增强换热，二是利用侣隔板36和均流水口 28来减缓水流速和均匀流量，W进一步增强换热并尽量使气缸均匀加热；侣隔板36的内表 面上设置有多个间隔布置的凸块30,用于对进入的热水产生端流作用W加强换热，同时凸 块30的高度也不宜做得太高，否则容易造成流动死区，相反如果凸块30的高度过低则端流 效果不佳，经反复多次试验，将凸块30的高度设置为侣隔板36和外缸壁之间的距离的1/5。
[0027] 如图6所示，所述活塞26的上表面还设置有多个向上凸起的圆锥形的柱塞33,柱塞 33的表面上设置有多个相邻螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一个正向螺旋、后一个反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是对进气气流进行合理组织W通过增加缸内端流而 强化气缸内壁与缸内气体间的对流换热;所述活塞26整体呈圆柱形，其中部外表面上设置 有一个凹陷的环形槽31，环形槽31上布置有多个间隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有软性物35(例如棉花、海绵等），所述软性物35穿过活塞26与气缸25之间的间隙与气缸 25的外壁接触，相邻两个所述固定孔槽32之间的距离为h。发明人经研究发现，当采用无减 压阀的供气系统时，由于气缸气压的增大，气缸25和活塞26之间的间隙漏气会比带减压阀 的系统漏气量更大，因此必须采用特定的设计来减少间隙漏气，W提高发动机的效率。采用 棉花、海绵等具有较好气密性的软性物35, W及采用较小的间隔布置，能有效较小气缸和活 塞之间的漏气；同时实验表明，由于供气压力较高，软性物35与气缸25之间的摩擦力相对于 活塞26的动能来说几乎可W忽略不计，而且间隔布置而非连续布置的软性物35也有效减小 了摩擦，从而提高了发动机的效率。
[0028] 所述曲轴的轴端安装有增量式光电旋转编码器(图中未示出），其用于将曲轴的转 动角度转换为相应的脉冲数，W计数脉冲的形式向气动发动机的控制器提供曲轴的转角α 数值;所述控制器记录通过压力传感器检测的气缸25内的气体压力等处的压力值，W及通 过溫度传感器检测的气缸25内的气体溫度、排气电磁阀22前溫度、排气电磁阀22后溫度等 处的溫度值。
[0029] 启动信号来后，增量式增量式光电旋转编码器检测曲轴转角值α，当其达到设定的 初始进气角度α〇时，打开进气电磁阀21;同时不断实时检测曲轴转角α、气缸25内气体的压 力Ρ、气缸25内气体溫度Τ、排气电磁阀22前溫度Τ1和排气电磁阀22后溫度Τ2,控制器根据空 气的气体方程和曲轴转角关系按下式计算得到排气压力先验值
其中r为曲柄的长度，1为连杆的长度，η为多 变系数，Τ'为上一循环结束时的气缸25内气体溫度，ΤΓ为上一循环结束时的排气电磁阀22 前溫度，λι为第一常数因子，如果当前为第一循环则自动令等溫进气关闭项Α1=1 + λιΧ
，如果上一循环和实时测量的溫差增大，说明溫度减小量增大，则此时Α1 也增大，通过等溫进气关闭项
来提高计算得到的排气压力先 验值，进气电磁阀21的关闭时间提前，起到防止过快膨胀、减小溫差，使得整体过程更加接 近等溫膨胀过程进而提高发动机出力的作用。当排气压力先验值ρ/含klXk2Xp?时关闭进 气电磁阀21，其中Pom为排气电磁阀22的额定开启压力
3每 循环的阀值压力系数，Pmax为每循环气缸25的最高工作压力，Pmin为每循环气缸25的最低工 作压力，从kl的表达式可W看出根据此方法得出的进气电磁阀21的关闭时刻既保证了实际 排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造成过多的排气损 失，而且可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进一步防止进气电磁阀21关闭时刻 的误判断;k2 = 0.001 X I ΤΓ-T2' I +1为排气电磁阀22卡涩修正系数，ΤΓ、Τ2 '分别为上一循 环的排气电磁阀22前溫度和排气电磁阀22后溫度，由于排气电磁阀2处于膨胀过程的末端， 很容易发生低溫结霜导致卡涩的现象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循环中排气电磁阀22的前 后溫差越大，排气电磁阀22越容易发生结霜而导致卡涩，此时在运一循环中k2自动增大W 提高气缸25的进气压力阀值，从而增大排气电磁阀22的入口压力W保证其顺利开启，在第 一个循环时自动令k2= 1。此后继续检测曲轴转角α，当α达到设定的排气阀打开角度αι时， 打开排气电磁阀22;排气电磁阀22打开后，继续检测曲轴转角，当达到设定的初始进气角度 α 0时，进气电磁阀2 2再次打开，直至当曲轴转角α达到排气阀关闭角度
时，关闭排气电磁阀为人为设定的阔值，λ2为第二常数因 子，通过等溫排气关闭巧
来起到提前关闭排气电磁阀22的作 用，此处假设转角α是不断增大的，每转过一圈增加360%由Α2的表达式可知其值总是小于 1，当溫差
增大时Α2减小，贝巧自气电磁阀22的关闭条件值越低，从而使得曲轴转 角α能更快到达关闭条件值，当处于第一个循环时自动令Α2 = 1，至此发动机系统完成一个 工作循环;在排气电磁阀22开启的时段中，溫度调节器24的调节阀23会根据上一循环的气 缸25内溫度均值和进气电磁阀21前后溫度反馈值来控制调节阀23的开度，从而调节预热套 管19和加热套管20中的热水溫度。令Ai = 0.0011，A2 = 0.0020，h=10mm。
[0030] 优选地，因为电磁阀从通到断或从断到通需要反应时间，所W为了更准确地控制 电磁阀的通断时刻，需要在理想位置的基础之上设定一定的提前量，而且运个提前量不能 是定值，即其不仅应该与电磁阀的固有反应时间有关，还应该与曲轴的具体角速度ω (通过 转角α得到)有关，实验证明运样的可变提前量能有效地提高电磁阀提前量的精确程度，从 而进一步提高发动机系统的效率。因为所用的进排气电磁阀均为失电常闭式电磁阀，所W 通电延迟后打开，断电延迟后关闭。设定：曲轴的转动角度用旋转编码器的脉冲发生数度 量，0-1023脉冲数目范围与0-360°对应。进气电磁阀21打开的理想位置为0(0°)，关闭的理 想位置为排气压力先验值与排气电磁阀22开启压力相等的位置;排气电磁阀22打开的理想 位置为512(180°)，关闭的理想位置为0(0°)。则进排气电磁阀的通断电位置应该比理想动 作位置有所提前，提前的量可由电磁阀的通电、断电反应时间和曲轴的转速按W下各式计 算得到:进气电磁阀21打开的提前量为Ui X Ι?Τ3 X ω x^，排气电磁阀22打开的提前量为 Ui X 10-:; X ω X手2,排气电磁阀22关闭的提前量为1? X 1〇-3 X ω X芋.，其中ω为曲轴的 角速度，化、化分别为先导式电磁阀通电反应时间和断电反应时间，进气电磁阀21和排气电 磁阀22采用的反应时间相同，单位:ms。
[0031] 在此实施例的垃圾破碎装置中，通过软毛刷的设置能在线清理滚刀上的柔性物， 防止滚刀变纯;利用气动发动机代替电机来驱动滚轴，可W获得更大的输出力矩;并且设计 了一种新型的发动机系统，其可根据转速来选择不同压力的压缩空气，且为了克服从高压 气源往低压气源切换的过程中容易产生"压力真空期"的缺点，巧妙地利用泄压电磁阀18和 控制器配合保证了发动机的平滑出力；该发动机系统的供气管路不设置减压阀，可w大大 减少因为减压导致的能量损失;将气体的准等溫膨胀过程和排气压力有机地结合起来，根 据每个循环的溫度情况和排气压力的先验值来确定进气电磁阀21的关闭时间，在不增加额 外投资的情况下而仅仅通过修改控制器的算法就可W达到很好的效率提高效果，同时既保 证了排气压力实际排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造 成过多的排气损失，而且采用的计算公式可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进 一步防止进气电磁阀21关闭时刻的误判断;根据无减压阀的供气方案，考虑到气缸25的受 压增大、漏气量增大和换热的需要，重新设计了适合的气缸结构，该气缸换热效果强，且承 压能力较高，漏气明显减少，令λι = 0.0011，λ2 = 0.0020，h = 10mm，实验表明其整体效率较未 经改造前提高了5%，漏气量减少了7%，取得了意想不到的效果。
[0032] 实施例2:
[0033] 如图1所示的一种旋转型垃圾破碎装置，包括第一五刀滚轴1、第二五刀滚轴2、软 毛刷3、壳体和发动机系统;未破碎的垃圾从壳体上方的入口进入壳体内，并依次经过第一 五刀滚轴1、第二五刀滚轴2进行破碎，而后从所述壳体下方的出口排出；软毛刷3设置在第 一五刀滚轴1的左侧，用于清理第一五刀滚轴1的滚刀上的柔性物，所述发动机系统通过曲 轴连接来驱动第一五刀滚轴1和第二五刀滚轴2转动；
[0034] 如图2所示，所述发动机系统包括空气压缩累2、压缩空气罐、进气电磁阀21、发动 机、排气电磁阀22、换热系统和控制系统，所述压缩空气罐内部分割为设置在上方的高压区 17和设置在下方的低压区16,高压区17的一端通过高压入口阀14与所述空气压缩累11相 连，另一端通过高压出口阀15与所述进气电磁阀21相连，低压区16的一端通过低压入口阀 12与所述空气压缩累11相连，另一端依次通过单向逆止阀、低压出口阀13与所述进气电磁 阀21相连，进气电磁阀21向所述发动机提供高压或低压的压缩空气;所述进气电磁阀21和 排气电磁阀22均为失电常闭式的先导式电磁阀。高压区17的压缩空气用于当发动机高速转 动时使用，压力范围为15MPa~30MPa，低压区16的压缩空气用于当发动机低速转动时使用， 压力范围为2MPa~lOMPa，具体的切换条件可W按实际情况来设定。同时，发明人经研究发 现，当高压力的压缩空气切换至低压力的压缩空气时，由于是在进气电磁阀21关闭的状态 进行切换的，因此高压出口阀15后的管道内常常会发生悠压的现象，导致低压出口阀12打 开之后无法克服管道内的压力出力，进气电磁阀21打开W后往往会有一小段时间的"压力 真空期"，导致发动机的出力不平滑，因此还设置有切换泄压管道，切换泄压管道的一端与 所述高压出口阀15与所述低压出口阀13之间的管道相连，另一端与所述低压区16的上部相 连，切换泄压管道上设置有泄压电磁阀18,当从高压往低压切换时，高压出口阀15关闭W 后，控制器首先检测高压出口阀15后管道上的压力值pi，并将其与低压区16的压力p2比较， 当pl>p2时，将泄压电磁阀18打开，运时候泄压电磁阀18内的压力迅速泄至低压区16内，当 检测到pi 时，关闭泄压电磁阀18。综合考虑到节省成本和泄压效果，将所述切换泄压管 道的管径设置为高压区17出口管径的1/4。
[0035] 所述发动机包括气缸25、活塞26、与活塞26相连的曲轴，曲轴包括曲柄、连杆和飞 轮，飞轮(图中未示出）安装在曲轴的一端;所述排气电磁阀22设置在发动机的排气管道上， 排气电磁阀22后的排气管道分为两路，一路直接排大气或者去制冷系统，另一路通过调节 阀23进入溫度调节器24,用于对溫度调节器24的出口热水溫度进行调节，保持气体的膨胀 过程尽可能接近等溫膨胀过程，w提高发动机的出力。所述换热系统包括形式为管式换热 器的溫度调节器24、布置在进气电磁阀21左右两侧管道上的预热套管19、布置在气缸25上 的加热套管20,设置预热套管20的目的是为了对进入气缸25的压缩空气进行预热，并保证 进气电磁阀21前后溫差均匀、减小热应力。溫度调节器24的加热热源来自太阳能集热器或 者其他方便连接(例如室内暖气）的热源，通过热水累（图中未示出）不断向预热套管19和加 热套管20供水，加热后的热水经套管的出口流出。
[0036] 如图3-4所示，所述气缸25的外缸壁上还设置有侣隔板36,侣隔板36为圆环形，安 装在外缸壁与加热套管20之间，侣隔板36通过多个间隔布置的周向导热固定体29固定在外 缸壁上，导热固定体29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是压缩空气罐后不设置 减压阀，因此进气压力很大，周向导热固定，29可W起到强化气缸25强度的作用，另一方面 由于导热固定体29采用了导热材料(例如侣铜等金属），可W增强换热。
[0037] 为了直观，图5给出了气缸展开为平面时的示意图，在相邻两个周向导热固定体29 之间的外缸壁上还间隔设置有3个折向角为45°的导流体27,所述导流体27的高度为周向固 定体高度的2/3,导流体27可W有效增长热水在气缸25外壁面的停留时间，提高换热效果。 侣隔板36上交错布置有多个圆形的均流水口 28，套管中的水从均流水口 28进入和流出，设 置侣隔板36的目的一来是利用侣金属的导热特性增强换热，二是利用侣隔板36和均流水口 28来减缓水流速和均匀流量，W进一步增强换热并尽量使气缸均匀加热；侣隔板36的内表 面上设置有多个间隔布置的凸块30,用于对进入的热水产生端流作用W加强换热，同时凸 块30的高度也不宜做得太高，否则容易造成流动死区，相反如果凸块30的高度过低则端流 效果不佳，经反复多次试验，将凸块30的高度设置为侣隔板36和外缸壁之间的距离的1/5。
[0038] 如图6所示，所述活塞26的上表面还设置有多个向上凸起的圆锥形的柱塞33,柱塞 33的表面上设置有多个相邻螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一个正向螺旋、后一个反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是对进气气流进行合理组织W通过增加缸内端流而 强化气缸内壁与缸内气体间的对流换热;所述活塞26整体呈圆柱形，其中部外表面上设置 有一个凹陷的环形槽31，环形槽31上布置有多个间隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有软性物35(例如棉花、海绵等），所述软性物35穿过活塞26与气缸25之间的间隙与气缸 25的外壁接触，相邻两个所述固定孔槽32之间的距离为h。发明人经研究发现，当采用无减 压阀的供气系统时，由于气缸气压的增大，气缸25和活塞26之间的间隙漏气会比带减压阀 的系统漏气量更大，因此必须采用特定的设计来减少间隙漏气，W提高发动机的效率。采用 棉花、海绵等具有较好气密性的软性物35, W及采用较小的间隔布置，能有效较小气缸和活 塞之间的漏气；同时实验表明，由于供气压力较高，软性物35与气缸25之间的摩擦力相对于 活塞26的动能来说几乎可W忽略不计，而且间隔布置而非连续布置的软性物35也有效减小 了摩擦，从而提高了发动机的效率。
[0039] 所述曲轴的轴端安装有增量式光电旋转编码器(图中未示出），其用于将曲轴的转 动角度转换为相应的脉冲数，W计数脉冲的形式向气动发动机的控制器提供曲轴的转角α 数值;所述控制器记录通过压力传感器检测的气缸25内的气体压力等处的压力值，W及通 过溫度传感器检测的气缸25内的气体溫度、排气电磁阀22前溫度、排气电磁阀22后溫度等 处的溫度值。
[0040] 启动信号来后，增量式增量式光电旋转编码器检测曲轴转角值α，当其达到设定的 初始进气角度α〇时，打开进气电磁阀21;同时不断实时检测曲轴转角α、气缸25内气体的压 力Ρ、气缸25内气体溫度Τ、排气电磁阀22前溫度Τ1和排气电磁阀22后溫度Τ2,控制器根据空 气的气体方程和曲轴转角关系按下式计算得到排气压力先验值
，其中r为曲柄的长度，1为连杆的长度，η为多 变系数，Τ '为上一循环结束时的气缸25内气体溫度，ΤΓ为上一循环结束时的排气电磁阀22 前溫度，λι为第一常数因子，如果当前为第一循环则自动令等溫进气关闭项Α1=1+；1ι X
>如果上一循环和实时测量的溫差增大，说明溫度减小量增大，则此时Α1 也增大，通过等溫进气关闭项
长提高计算得到的排气压力先 验值，进气电磁阀21的关闭时间提前，起到防止过快膨胀、减小溫差，使得整体过程更加接 近等溫膨胀过程进而提高发动机出力的作用。当排气压力先验值ρ/含klXk2Xp?时关闭进 气电磁阀21，其中ρ?为排气电磁阀22的额定开启压力
与每 循环的阀值压力系数，Pmax为每循环气缸25的最高工作压力，Pmin为每循环气缸25的最低工 作压力，从kl的表达式可W看出根据此方法得出的进气电磁阀21的关闭时刻既保证了实际 排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造成过多的排气损 失，而且可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进一步防止进气电磁阀21关闭时刻 的误判断;k2 = 0.001X ΙΤΓ-Τ2' 1+1为排气电磁阀22卡涩修正系数，ΤΓ、Τ2'分别为上一循 环的排气电磁阀22前溫度和排气电磁阀22后溫度，由于排气电磁阀2处于膨胀过程的末端， 很容易发生低溫结霜导致卡涩的现象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循环中排气电磁阀22的前 后溫差越大，排气电磁阀22越容易发生结霜而导致卡涩，此时在运一循环中k2自动增大W 提高气缸25的进气压力阀值，从而增大排气电磁阀22的入口压力W保证其顺利开启，在第 一个循环时自动令k2= 1。此后继续检测曲轴转角α，当α达到设定的排气阀打开角度αι时， 打开排气电磁阀22;排气电磁阀22打开后，继续检测曲轴转角，当达到设定的初始进气角度 α 0时，进气电磁阀2 2再次打开，直至当曲轴转角α达到排气阀关闭角度
时，关闭排气电磁阀为人为设定的阔值，λ2为第二常数 因子，通过等溫排气关闭项
来起到提前关闭排气电磁阀22的作 用，此处假设转角α是不断增大的，每转过一圈增加360°，由Α2的表达式可知其值总是小于 1，当溫差
替大时Α2减小，贝巧自气电磁阀22的关闭条件值越低，从而使得曲轴转 角α能更快到达关闭条件值，当处于第一个循环时自动令Α2 = 1，至此发动机系统完成一个 工作循环;在排气电磁阀22开启的时段中，溫度调节器24的调节阀23会根据上一循环的气 缸25内溫度均值和进气电磁阀21前后溫度反馈值来控制调节阀23的开度，从而调节预热套 管19和加热套管20中的热水溫度。令Ai = 0.0013，A2 = 0.0022，h = 9mm。
[0041]优选地，因为电磁阀从通到断或从断到通需要反应时间，所W为了更准确地控制 电磁阀的通断时刻，需要在理想位置的基础之上设定一定的提前量，而且运个提前量不能 是定值，即其不仅应该与电磁阀的固有反应时间有关，还应该与曲轴的具体角速度ω (通过 转角α得到)有关，实验证明运样的可变提前量能有效地提高电磁阀提前量的精确程度，从 而进一步提高发动机系统的效率。因为所用的进排气电磁阀均为失电常闭式电磁阀，所W 通电延迟后打开，断电延迟后关闭。设定：曲轴的转动角度用旋转编码器的脉冲发生数度 量，0-1023脉冲数目范围与0-360°对应。进气电磁阀21打开的理想位置为0(0°)，关闭的理 想位置为排气压力先验值与排气电磁阀22开启压力相等的位置;排气电磁阀22打开的理想 位置为512(180°)，关闭的理想位置为0(0°)。则进排气电磁阀的通断电位置应该比理想动 作位置有所提前，提前的量可由电磁阀的通电、断电反应时间和曲轴的转速按W下各式计 算得到:进气电磁阀21打开的提前量天
排气电磁阀22打开的提前量为
书巧电磁阀22关闭的提前量为电XlO-s X ω Χ 其中ω为曲轴的 角速度，Ui、U=分别为先导式电磁阀通电反应时间和断电反应时间，进气电磁阀21和排气电 磁阀22采用的反应时间相同，单位:ms。
[0042] 在此实施例的垃圾破碎装置中，通过软毛刷的设置能在线清理滚刀上的柔性物， 防止滚刀变纯;利用气动发动机代替电机来驱动滚轴，可W获得更大的输出力矩;并且设计 了一种新型的发动机系统，其可根据转速来选择不同压力的压缩空气，且为了克服从高压 气源往低压气源切换的过程中容易产生"压力真空期"的缺点，巧妙地利用泄压电磁阀18和 控制器配合保证了发动机的平滑出力；该发动机系统的供气管路不设置减压阀，可W大大 减少因为减压导致的能量损失;将气体的准等溫膨胀过程和排气压力有机地结合起来，根 据每个循环的溫度情况和排气压力的先验值来确定进气电磁阀21的关闭时间，在不增加额 外投资的情况下而仅仅通过修改控制器的算法就可W达到很好的效率提高效果，同时既保 证了排气压力实际排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造 成过多的排气损失，而且采用的计算公式可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进 一步防止进气电磁阀21关闭时刻的误判断;根据无减压阀的供气方案，考虑到气缸25的受 压增大、漏气量增大和换热的需要，重新设计了适合的气缸结构，该气缸换热效果强，且承 压能力较高，漏气明显减少，令λι = 0.0013，λ2 = 0.0022，h = 9mm，实验表明其整体效率较未 经改造前提高了5.8%，漏气量减少了8.1 %，取得了意想不到的效果。
[0043] 实施例3:
[0044] 如图1所示的一种旋转型垃圾破碎装置，包括第一五刀滚轴1、第二五刀滚轴2、软 毛刷3、壳体和发动机系统;未破碎的垃圾从壳体上方的入口进入壳体内，并依次经过第一 五刀滚轴1、第二五刀滚轴2进行破碎，而后从所述壳体下方的出口排出；软毛刷3设置在第 一五刀滚轴1的左侧，用于清理第一五刀滚轴1的滚刀上的柔性物，所述发动机系统通过曲 轴连接来驱动第一五刀滚轴1和第二五刀滚轴2转动；
[0045] 如图2所示，所述发动机系统包括空气压缩累2、压缩空气罐、进气电磁阀21、发动 机、排气电磁阀22、换热系统和控制系统，所述压缩空气罐内部分割为设置在上方的高压区 17和设置在下方的低压区16,高压区17的一端通过高压入口阀14与所述空气压缩累11相 连，另一端通过高压出口阀15与所述进气电磁阀21相连，低压区16的一端通过低压入口阀 12与所述空气压缩累11相连，另一端依次通过单向逆止阀、低压出口阀13与所述进气电磁 阀21相连，进气电磁阀21向所述发动机提供高压或低压的压缩空气;所述进气电磁阀21和 排气电磁阀22均为失电常闭式的先导式电磁阀。高压区17的压缩空气用于当发动机高速转 动时使用，压力范围为15MPa~30MPa，低压区16的压缩空气用于当发动机低速转动时使用， 压力范围为2MPa~lOMPa，具体的切换条件可W按实际情况来设定。同时，发明人经研究发 现，当高压力的压缩空气切换至低压力的压缩空气时，由于是在进气电磁阀21关闭的状态 进行切换的，因此高压出口阀15后的管道内常常会发生悠压的现象，导致低压出口阀12打 开之后无法克服管道内的压力出力，进气电磁阀21打开W后往往会有一小段时间的"压力 真空期"，导致发动机的出力不平滑，因此还设置有切换泄压管道，切换泄压管道的一端与 所述高压出口阀15与所述低压出口阀13之间的管道相连，另一端与所述低压区16的上部相 连，切换泄压管道上设置有泄压电磁阀18,当从高压往低压切换时，高压出口阀15关闭W 后，控制器首先检测高压出口阀15后管道上的压力值pi，并将其与低压区16的压力p2比较， 当pl>p2时，将泄压电磁阀18打开，运时候泄压电磁阀18内的压力迅速泄至低压区16内，当 检测到pi 时，关闭泄压电磁阀18。综合考虑到节省成本和泄压效果，将所述切换泄压管 道的管径设置为高压区17出口管径的1/4。
[0046] 所述发动机包括气缸25、活塞26、与活塞26相连的曲轴，曲轴包括曲柄、连杆和飞 轮，飞轮(图中未示出）安装在曲轴的一端;所述排气电磁阀22设置在发动机的排气管道上， 排气电磁阀22后的排气管道分为两路，一路直接排大气或者去制冷系统，另一路通过调节 阀23进入溫度调节器24,用于对溫度调节器24的出口热水溫度进行调节，保持气体的膨胀 过程尽可能接近等溫膨胀过程，W提高发动机的出力。所述换热系统包括形式为管式换热 器的溫度调节器24、布置在进气电磁阀21左右两侧管道上的预热套管19、布置在气缸25上 的加热套管20,设置预热套管20的目的是为了对进入气缸25的压缩空气进行预热，并保证 进气电磁阀21前后溫差均匀、减小热应力。溫度调节器24的加热热源来自太阳能集热器或 者其他方便连接(例如室内暖气）的热源，通过热水累（图中未示出）不断向预热套管19和加 热套管20供水，加热后的热水经套管的出口流出。
[0047] 如图3-4所示，所述气缸25的外缸壁上还设置有侣隔板36,侣隔板36为圆环形，安 装在外缸壁与加热套管20之间，侣隔板36通过多个间隔布置的周向导热固定体29固定在外 缸壁上，导热固定体29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是压缩空气罐后不设置 减压阀，因此进气压力很大，周向导热固定，29可W起到强化气缸25强度的作用，另一方面 由于导热固定体29采用了导热材料(例如侣铜等金属），可W增强换热。
[0048] 为了直观，图5给出了气缸展开为平面时的示意图，在相邻两个周向导热固定体29 之间的外缸壁上还间隔设置有3个折向角为45°的导流体27,所述导流体27的高度为周向固 定体高度的2/3,导流体27可W有效增长热水在气缸25外壁面的停留时间，提高换热效果。 侣隔板36上交错布置有多个圆形的均流水口 28，套管中的水从均流水口 28进入和流出，设 置侣隔板36的目的一来是利用侣金属的导热特性增强换热，二是利用侣隔板36和均流水口 28来减缓水流速和均匀流量，W进一步增强换热并尽量使气缸均匀加热；侣隔板36的内表 面上设置有多个间隔布置的凸块30,用于对进入的热水产生端流作用W加强换热，同时凸 块30的高度也不宜做得太高，否则容易造成流动死区，相反如果凸块30的高度过低则端流 效果不佳，经反复多次试验，将凸块30的高度设置为侣隔板36和外缸壁之间的距离的1/5。
[0049] 如图6所示，所述活塞26的上表面还设置有多个向上凸起的圆锥形的柱塞33,柱塞 33的表面上设置有多个相邻螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一个正向螺旋、后一个反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是对进气气流进行合理组织W通过增加缸内端流而 强化气缸内壁与缸内气体间的对流换热;所述活塞26整体呈圆柱形，其中部外表面上设置 有一个凹陷的环形槽31，环形槽31上布置有多个间隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有软性物35(例如棉花、海绵等），所述软性物35穿过活塞26与气缸25之间的间隙与气缸 25的外壁接触，相邻两个所述固定孔槽32之间的距离为h。发明人经研究发现，当采用无减 压阀的供气系统时，由于气缸气压的增大，气缸25和活塞26之间的间隙漏气会比带减压阀 的系统漏气量更大，因此必须采用特定的设计来减少间隙漏气，W提高发动机的效率。采用 棉花、海绵等具有较好气密性的软性物35, W及采用较小的间隔布置，能有效较小气缸和活 塞之间的漏气；同时实验表明，由于供气压力较高，软性物35与气缸25之间的摩擦力相对于 活塞26的动能来说几乎可W忽略不计，而且间隔布置而非连续布置的软性物35也有效减小 了摩擦，从而提高了发动机的效率。
[0050] 所述曲轴的轴端安装有增量式光电旋转编码器(图中未示出），其用于将曲轴的转 动角度转换为相应的脉冲数，W计数脉冲的形式向气动发动机的控制器提供曲轴的转角α 数值;所述控制器记录通过压力传感器检测的气缸25内的气体压力等处的压力值，W及通 过溫度传感器检测的气缸25内的气体溫度、排气电磁阀22前溫度、排气电磁阀22后溫度等 处的溫度值。
[0051] 启动信号来后，增量式增量式光电旋转编码器检测曲轴转角值α，当其达到设定的 初始进气角度α〇时，打开进气电磁阀21;同时不断实时检测曲轴转角α、气缸25内气体的压 力Ρ、气缸25内气体溫度Τ、排气电磁阀22前溫度Τ1和排气电磁阀22后溫度Τ2,控制器根据空 气的气体方程和曲轴转角关系按下式计算得到排气压力先验隹
>其中r为曲柄的长度，1为连杆的长度，η为多 变系数，Τ'为上一循环结束时的气缸25内气体溫度，ΤΓ为上一循环结束时的排气电磁阀22 前溫度，λι为第一常数因子，如果当前为第一循环则自动令等溫进气关闭项Α1 = 1+λιΧ
如果上一循环和实时测量的溫差增大，说明溫度减小量增大，则此时Α1 也增大，通过等溫进气关闭项
来提高计算得到的排气压力先 验值，进气电磁阀21的关闭时间提前，起到防止过快膨胀、减小溫差，使得整体过程更加接 近等溫膨胀过程进而提高发动机出力的作用。当排气压力先验值ρ/含klXk2Xp?时关闭进 气电磁阀21，其中ρ?为排气电磁阀22的额定开启压力
为每 循环的阀值压力系数，Pmax为每循环气缸25的最高工作压力，Pmin为每循环气缸25的最低工 作压力，从kl的表达式可W看出根据此方法得出的进气电磁阀21的关闭时刻既保证了实际 排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造成过多的排气损 失，而且可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进一步防止进气电磁阀21关闭时刻 的误判断;k2 = 0.001 X I ΤΓ-T2' I +1为排气电磁阀22卡涩修正系数，ΤΓ、Τ2 '分别为上一循 环的排气电磁阀22前溫度和排气电磁阀22后溫度，由于排气电磁阀2处于膨胀过程的末端， 很容易发生低溫结霜导致卡涩的现象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循环中排气电磁阀22的前 后溫差越大，排气电磁阀22越容易发生结霜而导致卡涩，此时在运一循环中k2自动增大W 提高气缸25的进气压力阀值，从而增大排气电磁阀22的入口压力W保证其顺利开启，在第 一个循环时自动令k2= 1。此后继续检测曲轴转角α，当α达到设定的排气阀打开角度αι时， 打开排气电磁阀22;排气电磁阀22打开后，继续检测曲轴转角，当达到设定的初始进气角度 α 0时，进气电磁阀2 2再次打开，直至当曲轴转角α达到排气阀关闭角度
时，关闭排气电磁阀为人为设定的阔值，λ2为第二常数 因子，通过等溫排气关闭项
来起到提前关闭排气电磁阀22的作 用，此处假设转角α是不断增大的，每转过一圈增加360%由Α2的表达式可知其值总是小于 1，当溫I
增大时Α2减小，贝巧自气电磁阀22的关闭条件值越低，从而使得曲轴转 角α能更快到达关闭条件值，当处于第一个循环时自动令Α2 = 1，至此发动机系统完成一个 工作循环;在排气电磁阀22开启的时段中，溫度调节器24的调节阀23会根据上一循环的气 缸25内溫度均值和进气电磁阀21前后溫度反馈值来控制调节阀23的开度，从而调节预热套 管19和加热套管20中的热水溫度。令Ai = 0.0015，A2 = 0.0024，h = 8mm。
[0052] 优选地，因为电磁阀从通到断或从断到通需要反应时间，所W为了更准确地控制 电磁阀的通断时刻，需要在理想位置的基础之上设定一定的提前量，而且运个提前量不能 是定值，即其不仅应该与电磁阀的固有反应时间有关，还应该与曲轴的具体角速度ω (通过 转角α得到)有关，实验证明运样的可变提前量能有效地提高电磁阀提前量的精确程度，从 而进一步提高发动机系统的效率。因为所用的进排气电磁阀均为失电常闭式电磁阀，所W 通电延迟后打开，断电延迟后关闭。设定：曲轴的转动角度用旋转编码器的脉冲发生数度 量，0-1023脉冲数目范围与0-360°对应。进气电磁阀21打开的理想位置为0(0°)，关闭的理 想位置为排气压力先验值与排气电磁阀22开启压力相等的位置;排气电磁阀22打开的理想 位置为512(180°)，关闭的理想位置为0(0°)。则进排气电磁阀的通断电位置应该比理想动 作位置有所提前，提前的量可由电磁阀的通电、断电反应时间和曲轴的转速按W下各式计 算得到:进气电磁阀21打开的提前量为111^1〇-3^&)^^，排气电磁阀22打开的提前量为 Ui. X 10-:; X ω X苦排气电磁阀22关闭的提前量为υ,Χ 1〇-3 X W X譽其中ω为曲轴的 角速度，化、化分别为先导式电磁阀通电反应时间和断电反应时间，进气电磁阀21和排气电 磁阀22采用的反应时间相同，单位:ms。
[0053] 在此实施例的垃圾破碎装置中，通过软毛刷的设置能在线清理滚刀上的柔性物， 防止滚刀变纯;利用气动发动机代替电机来驱动滚轴，可W获得更大的输出力矩;并且设计 了一种新型的发动机系统，其可根据转速来选择不同压力的压缩空气，且为了克服从高压 气源往低压气源切换的过程中容易产生"压力真空期"的缺点，巧妙地利用泄压电磁阀18和 控制器配合保证了发动机的平滑出力；该发动机系统的供气管路不设置减压阀，可W大大 减少因为减压导致的能量损失;将气体的准等溫膨胀过程和排气压力有机地结合起来，根 据每个循环的溫度情况和排气压力的先验值来确定进气电磁阀21的关闭时间，在不增加额 外投资的情况下而仅仅通过修改控制器的算法就可W达到很好的效率提高效果，同时既保 证了排气压力实际排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造 成过多的排气损失，而且采用的计算公式可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进 一步防止进气电磁阀21关闭时刻的误判断;根据无减压阀的供气方案，考虑到气缸25的受 压增大、漏气量增大和换热的需要，重新设计了适合的气缸结构，该气缸换热效果强，且承 压能力较高，漏气明显减少，令λι = 0.0015，λ2 = 0.0024，h = 8mm，实验表明其整体效率较未 经改造前提高了6.0%，漏气量减少了8.8%，取得了意想不到的效果。
[0化4] 实施例4:
[0055] 如图1所示的一种旋转型垃圾破碎装置，包括第一五刀滚轴1、第二五刀滚轴2、软 毛刷3、壳体和发动机系统;未破碎的垃圾从壳体上方的入口进入壳体内，并依次经过第一 五刀滚轴1、第二五刀滚轴2进行破碎，而后从所述壳体下方的出口排出；软毛刷3设置在第 一五刀滚轴1的左侧，用于清理第一五刀滚轴1的滚刀上的柔性物，所述发动机系统通过曲 轴连接来驱动第一五刀滚轴1和第二五刀滚轴2转动；
[0056] 如图2所示，所述发动机系统包括空气压缩累2、压缩空气罐、进气电磁阀21、发动 机、排气电磁阀22、换热系统和控制系统，所述压缩空气罐内部分割为设置在上方的高压区 17和设置在下方的低压区16,高压区17的一端通过高压入口阀14与所述空气压缩累11相 连，另一端通过高压出口阀15与所述进气电磁阀21相连，低压区16的一端通过低压入口阀 12与所述空气压缩累11相连，另一端依次通过单向逆止阀、低压出口阀13与所述进气电磁 阀21相连，进气电磁阀21向所述发动机提供高压或低压的压缩空气;所述进气电磁阀21和 排气电磁阀22均为失电常闭式的先导式电磁阀。高压区17的压缩空气用于当发动机高速转 动时使用，压力范围为15MPa~30MPa，低压区16的压缩空气用于当发动机低速转动时使用， 压力范围为2MPa~lOMPa，具体的切换条件可W按实际情况来设定。同时，发明人经研究发 现，当高压力的压缩空气切换至低压力的压缩空气时，由于是在进气电磁阀21关闭的状态 进行切换的，因此高压出口阀15后的管道内常常会发生悠压的现象，导致低压出口阀12打 开之后无法克服管道内的压力出力，进气电磁阀21打开W后往往会有一小段时间的"压力 真空期"，导致发动机的出力不平滑，因此还设置有切换泄压管道，切换泄压管道的一端与 所述高压出口阀15与所述低压出口阀13之间的管道相连，另一端与所述低压区16的上部相 连，切换泄压管道上设置有泄压电磁阀18,当从高压往低压切换时，高压出口阀15关闭W 后，控制器首先检测高压出口阀15后管道上的压力值pi，并将其与低压区16的压力p2比较， 当pl>p2时，将泄压电磁阀18打开，运时候泄压电磁阀18内的压力迅速泄至低压区16内，当 检测到pi 时，关闭泄压电磁阀18。综合考虑到节省成本和泄压效果，将所述切换泄压管 道的管径设置为高压区17出口管径的1/4。
[0057] 所述发动机包括气缸25、活塞26、与活塞26相连的曲轴，曲轴包括曲柄、连杆和飞 轮，飞轮(图中未示出）安装在曲轴的一端;所述排气电磁阀22设置在发动机的排气管道上， 排气电磁阀22后的排气管道分为两路，一路直接排大气或者去制冷系统，另一路通过调节 阀23进入溫度调节器24,用于对溫度调节器24的出口热水溫度进行调节，保持气体的膨胀 过程尽可能接近等溫膨胀过程，W提高发动机的出力。所述换热系统包括形式为管式换热 器的溫度调节器24、布置在进气电磁阀21左右两侧管道上的预热套管19、布置在气缸25上 的加热套管20,设置预热套管20的目的是为了对进入气缸25的压缩空气进行预热，并保证 进气电磁阀21前后溫差均匀、减小热应力。溫度调节器24的加热热源来自太阳能集热器或 者其他方便连接(例如室内暖气）的热源，通过热水累（图中未示出）不断向预热套管19和加 热套管20供水，加热后的热水经套管的出口流出。
[005引如图3-4所示，所述气缸25的外缸壁上还设置有侣隔板36,侣隔板36为圆环形，安 装在外缸壁与加热套管20之间，侣隔板36通过多个间隔布置的周向导热固定体29固定在外 缸壁上，导热固定体29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是压缩空气罐后不设置 减压阀，因此进气压力很大，周向导热固定，29可W起到强化气缸25强度的作用，另一方面 由于导热固定体29采用了导热材料(例如侣铜等金属），可W增强换热。
[0059] 为了直观，图5给出了气缸展开为平面时的示意图，在相邻两个周向导热固定体29 之间的外缸壁上还间隔设置有3个折向角为45°的导流体27,所述导流体27的高度为周向固 定体高度的2/3,导流体27可W有效增长热水在气缸25外壁面的停留时间，提高换热效果。 侣隔板36上交错布置有多个圆形的均流水口 28，套管中的水从均流水口 28进入和流出，设 置侣隔板36的目的一来是利用侣金属的导热特性增强换热，二是利用侣隔板36和均流水口 28来减缓水流速和均匀流量，W进一步增强换热并尽量使气缸均匀加热；侣隔板36的内表 面上设置有多个间隔布置的凸块30,用于对进入的热水产生端流作用W加强换热，同时凸 块30的高度也不宜做得太高，否则容易造成流动死区，相反如果凸块30的高度过低则端流 效果不佳，经反复多次试验，将凸块30的高度设置为侣隔板36和外缸壁之间的距离的1/5。
[0060] 如图6所示，所述活塞26的上表面还设置有多个向上凸起的圆锥形的柱塞33,柱塞 33的表面上设置有多个相邻螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一个正向螺旋、后一个反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是对进气气流进行合理组织W通过增加缸内端流而 强化气缸内壁与缸内气体间的对流换热;所述活塞26整体呈圆柱形，其中部外表面上设置 有一个凹陷的环形槽31，环形槽31上布置有多个间隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有软性物35(例如棉花、海绵等），所述软性物35穿过活塞26与气缸25之间的间隙与气缸 25的外壁接触，相邻两个所述固定孔槽32之间的距离为h。发明人经研究发现，当采用无减 压阀的供气系统时，由于气缸气压的增大，气缸25和活塞26之间的间隙漏气会比带减压阀 的系统漏气量更大，因此必须采用特定的设计来减少间隙漏气，W提高发动机的效率。采用 棉花、海绵等具有较好气密性的软性物35, W及采用较小的间隔布置，能有效较小气缸和活 塞之间的漏气；同时实验表明，由于供气压力较高，软性物35与气缸25之间的摩擦力相对于 活塞26的动能来说几乎可W忽略不计，而且间隔布置而非连续布置的软性物35也有效减小 了摩擦，从而提高了发动机的效率。
[0061] 所述曲轴的轴端安装有增量式光电旋转编码器(图中未示出），其用于将曲轴的转 动角度转换为相应的脉冲数，W计数脉冲的形式向气动发动机的控制器提供曲轴的转角α 数值;所述控制器记录通过压力传感器检测的气缸25内的气体压力等处的压力值，W及通 过溫度传感器检测的气缸25内的气体溫度、排气电磁阀22前溫度、排气电磁阀22后溫度等 处的溫度值。
[0062] 启动信号来后，增量式增量式光电旋转编码器检测曲轴转角值α，当其达到设定的 初始进气角度α〇时，打开进气电磁阀21;同时不断实时检测曲轴转角α、气缸25内气体的压 力Ρ、气缸25内气体溫度Τ、排气电磁阀22前溫度Τ1和排气电磁阀22后溫度Τ2,控制器根据空 气的气体方程和曲轴转角关系按下式计算得到排气压力先验隹
，其中r为曲柄的长度，1为连杆的长度，η为多 变系数，τ '为上一循环结束时的气缸25内气体溫度，ΤΓ为上一循环结束时的排气电磁阀22 前溫度，λι为第一常数因子，如果当前为第一循环则自动令等溫进气关闭项Α1=1+λιΧ
如果上一循环和实时测量的溫差增大，说明溫度减小量增大，则此时Α1 也增大，通过等溫进气关闭项
农提高计算得到的排气压力先 验值，进气电磁阀21的关闭时间提前，起到防止过快膨胀、减小溫差，使得整体过程更加接 近等溫膨胀过程进而提高发动机出力的作用。当排气压力先验值ρ/含klXk2Xp?时关闭进 气电磁阀21，其中p?为排气电磁阀22的额定开启压力，时=0泡012^pmax X Pmin + 1为每 循环的阀值压力系数，Pmax为每循环气缸25的最高工作压力，Pmin为每循环气缸25的最低工 作压力，从kl的表达式可W看出根据此方法得出的进气电磁阀21的关闭时刻既保证了实际 排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造成过多的排气损 失，而且可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进一步防止进气电磁阀21关闭时刻 的误判断;k2 = 0.001X ΙΤΓ-Τ2' 1+1为排气电磁阀22卡涩修正系数，ΤΓ、Τ2'分别为上一循 环的排气电磁阀22前溫度和排气电磁阀22后溫度，由于排气电磁阀2处于膨胀过程的末端， 很容易发生低溫结霜导致卡涩的现象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循环中排气电磁阀22的前 后溫差越大，排气电磁阀22越容易发生结霜而导致卡涩，此时在运一循环中k2自动增大W 提高气缸25的进气压力阀值，从而增大排气电磁阀22的入口压力W保证其顺利开启，在第 一个循环时自动令k2= 1。此后继续检测曲轴转角α，当α达到设定的排气阀打开角度αι时， 打开排气电磁阀22;排气电磁阀22打开后，继续检测曲轴转角，当达到设定的初始进气角度 α 0时，进气电磁阀2 2再次打开，直至当曲轴转角α达到排气阀关闭角度
时，关闭排气电磁阀为人为设定的阔值，λ2为第二常数 因子，通过等溫排气关闭项
裝起到提前关闭排气电磁阀22的作 用，此处假设转角α是不断增大的，每转过一圈增加360%由Α2的表达式可知其值总是小于 1，当溫i
I大时A2减小，贝巧自气电磁阀22的关闭条件值越低，从而使得曲轴转 角α能更快到达关闭条件值，当处于第一个循环时自动令A2 = 1，至此发动机系统完成一个 工作循环;在排气电磁阀22开启的时段中，溫度调节器24的调节阀23会根据上一循环的气 缸25内溫度均值和进气电磁阀21前后溫度反馈值来控制调节阀23的开度，从而调节预热套 管19和加热套管20中的热水溫度。令Ai = 0.0017，A2 = 0.0026，h = 7mm。
[0063] 优选地，因为电磁阀从通到断或从断到通需要反应时间，所W为了更准确地控制 电磁阀的通断时刻，需要在理想位置的基础之上设定一定的提前量，而且运个提前量不能 是定值，即其不仅应该与电磁阀的固有反应时间有关，还应该与曲轴的具体角速度ω (通过 转角α得到)有关，实验证明运样的可变提前量能有效地提高电磁阀提前量的精确程度，从 而进一步提高发动机系统的效率。因为所用的进排气电磁阀均为失电常闭式电磁阀，所W 通电延迟后打开，断电延迟后关闭。设定：曲轴的转动角度用旋转编码器的脉冲发生数度 量，0-1023脉冲数目范围与0-360°对应。进气电磁阀21打开的理想位置为0(0°)，关闭的理 想位置为排气压力先验值与排气电磁阀22开启压力相等的位置;排气电磁阀22打开的理想 位置为512(180°)，关闭的理想位置为0(0°)。则进排气电磁阀的通断电位置应该比理想动 作位置有所提前，提前的量可由电磁阀的通电、断电反应时间和曲轴的转速按W下各式计 算得到:进气电磁阀21打开的提前量天
排气电磁阀22打开的提前量为
，排气电磁阀22关闭的提前量为
廷中ω为曲轴的 角速度，化、化分别为先导式电磁阀通电反应时间和断电反应时间，进气电磁阀21和排气电 磁阀22采用的反应时间相同，单位:ms。
[0064]在此实施例的垃圾破碎装置中，通过软毛刷的设置能在线清理滚刀上的柔性物， 防止滚刀变纯;利用气动发动机代替电机来驱动滚轴，可W获得更大的输出力矩;并且设计 了一种新型的发动机系统，其可根据转速来选择不同压力的压缩空气，且为了克服从高压 气源往低压气源切换的过程中容易产生"压力真空期"的缺点，巧妙地利用泄压电磁阀18和 控制器配合保证了发动机的平滑出力；该发动机系统的供气管路不设置减压阀，可W大大 减少因为减压导致的能量损失;将气体的准等溫膨胀过程和排气压力有机地结合起来，根 据每个循环的溫度情况和排气压力的先验值来确定进气电磁阀21的关闭时间，在不增加额 外投资的情况下而仅仅通过修改控制器的算法就可W达到很好的效率提高效果，同时既保 证了排气压力实际排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造 成过多的排气损失，而且采用的计算公式可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进 一步防止进气电磁阀21关闭时刻的误判断;根据无减压阀的供气方案，考虑到气缸25的受 压增大、漏气量增大和换热的需要，重新设计了适合的气缸结构，该气缸换热效果强，且承 压能力较高，漏气明显减少，令λι = 0.0017，λ2 = 0.0026，h = 7mm，实验表明其整体效率较未 经改造前提高了6.5%，漏气量减少了9.4%，取得了意想不到的效果。
[00化]实施例5:
[0066] 如图1所示的一种旋转型垃圾破碎装置，包括第一五刀滚轴1、第二五刀滚轴2、软 毛刷3、壳体和发动机系统;未破碎的垃圾从壳体上方的入口进入壳体内，并依次经过第一 五刀滚轴1、第二五刀滚轴2进行破碎，而后从所述壳体下方的出口排出；软毛刷3设置在第 一五刀滚轴1的左侧，用于清理第一五刀滚轴1的滚刀上的柔性物，所述发动机系统通过曲 轴连接来驱动第一五刀滚轴1和第二五刀滚轴2转动；
[0067] 如图2所示，所述发动机系统包括空气压缩累2、压缩空气罐、进气电磁阀21、发动 机、排气电磁阀22、换热系统和控制系统，所述压缩空气罐内部分割为设置在上方的高压区 17和设置在下方的低压区16,高压区17的一端通过高压入口阀14与所述空气压缩累11相 连，另一端通过高压出口阀15与所述进气电磁阀21相连，低压区16的一端通过低压入口阀 12与所述空气压缩累11相连，另一端依次通过单向逆止阀、低压出口阀13与所述进气电磁 阀21相连，进气电磁阀21向所述发动机提供高压或低压的压缩空气;所述进气电磁阀21和 排气电磁阀22均为失电常闭式的先导式电磁阀。高压区17的压缩空气用于当发动机高速转 动时使用，压力范围为15MPa~30MPa，低压区16的压缩空气用于当发动机低速转动时使用， 压力范围为2MPa~lOMPa，具体的切换条件可W按实际情况来设定。同时，发明人经研究发 现，当高压力的压缩空气切换至低压力的压缩空气时，由于是在进气电磁阀21关闭的状态 进行切换的，因此高压出口阀15后的管道内常常会发生悠压的现象，导致低压出口阀12打 开之后无法克服管道内的压力出力，进气电磁阀21打开W后往往会有一小段时间的"压力 真空期"，导致发动机的出力不平滑，因此还设置有切换泄压管道，切换泄压管道的一端与 所述高压出口阀15与所述低压出口阀13之间的管道相连，另一端与所述低压区16的上部相 连，切换泄压管道上设置有泄压电磁阀18,当从高压往低压切换时，高压出口阀15关闭W 后，控制器首先检测高压出口阀15后管道上的压力值pi，并将其与低压区16的压力p2比较， 当pl>p2时，将泄压电磁阀18打开，运时候泄压电磁阀18内的压力迅速泄至低压区16内，当 检测到pi 时，关闭泄压电磁阀18。综合考虑到节省成本和泄压效果，将所述切换泄压管 道的管径设置为高压区17出口管径的1/4。
[0068] 所述发动机包括气缸25、活塞26、与活塞26相连的曲轴，曲轴包括曲柄、连杆和飞 轮，飞轮(图中未示出）安装在曲轴的一端;所述排气电磁阀22设置在发动机的排气管道上， 排气电磁阀22后的排气管道分为两路，一路直接排大气或者去制冷系统，另一路通过调节 阀23进入溫度调节器24,用于对溫度调节器24的出口热水溫度进行调节，保持气体的膨胀 过程尽可能接近等溫膨胀过程，W提高发动机的出力。所述换热系统包括形式为管式换热 器的溫度调节器24、布置在进气电磁阀21左右两侧管道上的预热套管19、布置在气缸25上 的加热套管20,设置预热套管20的目的是为了对进入气缸25的压缩空气进行预热，并保证 进气电磁阀21前后溫差均匀、减小热应力。溫度调节器24的加热热源来自太阳能集热器或 者其他方便连接(例如室内暖气）的热源，通过热水累（图中未示出）不断向预热套管19和加 热套管20供水，加热后的热水经套管的出口流出。
[0069] 如图3-4所示，所述气缸25的外缸壁上还设置有侣隔板36,侣隔板36为圆环形，安 装在外缸壁与加热套管20之间，侣隔板36通过多个间隔布置的周向导热固定体29固定在外 缸壁上，导热固定体29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是压缩空气罐后不设置 减压阀，因此进气压力很大，周向导热固定，29可W起到强化气缸25强度的作用，另一方面 由于导热固定体29采用了导热材料(例如侣铜等金属），可W增强换热。
[0070] 为了直观，图5给出了气缸展开为平面时的示意图，在相邻两个周向导热固定体29 之间的外缸壁上还间隔设置有3个折向角为45°的导流体27,所述导流体27的高度为周向固 定体高度的2/3,导流体27可W有效增长热水在气缸25外壁面的停留时间，提高换热效果。 侣隔板36上交错布置有多个圆形的均流水口 28，套管中的水从均流水口 28进入和流出，设 置侣隔板36的目的一来是利用侣金属的导热特性增强换热，二是利用侣隔板36和均流水口 28来减缓水流速和均匀流量，W进一步增强换热并尽量使气缸均匀加热；侣隔板36的内表 面上设置有多个间隔布置的凸块30,用于对进入的热水产生端流作用W加强换热，同时凸 块30的高度也不宜做得太高，否则容易造成流动死区，相反如果凸块30的高度过低则端流 效果不佳，经反复多次试验，将凸块30的高度设置为侣隔板36和外缸壁之间的距离的1/5。
[0071] 如图6所示，所述活塞26的上表面还设置有多个向上凸起的圆锥形的柱塞33,柱塞 33的表面上设置有多个相邻螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一个正向螺旋、后一个反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是对进气气流进行合理组织W通过增加缸内端流而 强化气缸内壁与缸内气体间的对流换热;所述活塞26整体呈圆柱形，其中部外表面上设置 有一个凹陷的环形槽31，环形槽31上布置有多个间隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有软性物35(例如棉花、海绵等），所述软性物35穿过活塞26与气缸25之间的间隙与气缸 25的外壁接触，相邻两个所述固定孔槽32之间的距离为h。发明人经研究发现，当采用无减 压阀的供气系统时，由于气缸气压的增大，气缸25和活塞26之间的间隙漏气会比带减压阀 的系统漏气量更大，因此必须采用特定的设计来减少间隙漏气，w提高发动机的效率。采用 棉花、海绵等具有较好气密性的软性物35, W及采用较小的间隔布置，能有效较小气缸和活 塞之间的漏气；同时实验表明，由于供气压力较高，软性物35与气缸25之间的摩擦力相对于 活塞26的动能来说几乎可W忽略不计，而且间隔布置而非连续布置的软性物35也有效减小 了摩擦，从而提高了发动机的效率。
[0072] 所述曲轴的轴端安装有增量式光电旋转编码器(图中未示出），其用于将曲轴的转 动角度转换为相应的脉冲数，W计数脉冲的形式向气动发动机的控制器提供曲轴的转角α 数值;所述控制器记录通过压力传感器检测的气缸25内的气体压力等处的压力值，W及通 过溫度传感器检测的气缸25内的气体溫度、排气电磁阀22前溫度、排气电磁阀22后溫度等 处的溫度值。
[0073] 启动信号来后，增量式增量式光电旋转编码器检测曲轴转角值α，当其达到设定的 初始进气角度α〇时，打开进气电磁阀21;同时不断实时检测曲轴转角α、气缸25内气体的压 力Ρ、气缸25内气体溫度Τ、排气电磁阀22前溫度Τ1和排气电磁阀22后溫度Τ2,控制器根据空 气的气体方程和曲轴转角关系按下式计算得到排气压力先验值1/
其中r为曲柄的长度，1为连杆的长度，η为多 变系数，Τ'为上一循环结束时的气缸25内气体溫度，ΤΓ为上一循环结束时的排气电磁阀22 前溫度，λι为第一常数因子，如果当前为第一循环则自动令等溫进气关闭项Α1=1+λιΧ
如果上一循环和实时测量的溫差增大，说明溫度减小量增大，则此时Α1 也增大，通过等溫进气关闭项
来提高计算得到的排气压力先 验值，进气电磁阀21的关闭时间提前，起到防止过快膨胀、减小溫差，使得整体过程更加接 近等溫膨胀过程进而提高发动机出力的作用。当排气压力先验值ρ/含klXk2Xp?时关闭进 气电磁阀21，其中p?为排气电磁阀22的额定开启压力，kl = 0.0012'、/Pmax X pmin + 1为每 循环的阀值压力系数，Pmax为每循环气缸25的最高工作压力，Pmin为每循环气缸25的最低工 作压力，从kl的表达式可W看出根据此方法得出的进气电磁阀21的关闭时刻既保证了实际 排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造成过多的排气损 失，而且可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进一步防止进气电磁阀21关闭时刻 的误判断;k2 = 0.001X ΙΤΓ-Τ2' 1+1为排气电磁阀22卡涩修正系数，ΤΓ、Τ2'分别为上一循 环的排气电磁阀22前溫度和排气电磁阀22后溫度，由于排气电磁阀2处于膨胀过程的末端， 很容易发生低溫结霜导致卡涩的现象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循环中排气电磁阀22的前 后溫差越大，排气电磁阀22越容易发生结霜而导致卡涩，此时在运一循环中k2自动增大W 提高气缸25的进气压力阀值，从而增大排气电磁阀22的入口压力W保证其顺利开启，在第 一个循环时自动令k2= 1。此后继续检测曲轴转角α，当α达到设定的排气阀打开角度αι时， 打开排气电磁阀22;排气电磁阀22打开后，继续检测曲轴转角，当达到设定的初始进气角度 α 0时，进气电磁阀2 2再次打开，直至当曲轴转角α达到排气阀关闭角度
时，关闭排气电磁阀为人为设定的阔值，λ2为第二常数 因子，通过等溫排气关闭项
）来起到提前关闭排气电磁阀22的作 用，此处假设转角α是不断增大的，每转过一圈增加360%由A2的表达式可知其值总是小于 1，当溫差：?^ - 增大时Α2减小，贝巧自气电磁阀22的关闭条件值越低，从而使得曲轴转 角α能更快到达关闭条件值，当处于第一个循环时自动令Α2 = 1，至此发动机系统完成一个 工作循环;在排气电磁阀22开启的时段中，溫度调节器24的调节阀23会根据上一循环的气 缸25内溫度均值和进气电磁阀21前后溫度反馈值来控制调节阀23的开度，从而调节预热套 管19和加热套管20中的热水溫度。令Ai = 0.0019，A2 = 0.0028，h = 6mm。
[0074] 优选地，因为电磁阀从通到断或从断到通需要反应时间，所W为了更准确地控制 电磁阀的通断时刻，需要在理想位置的基础之上设定一定的提前量，而且运个提前量不能 是定值，即其不仅应该与电磁阀的固有反应时间有关，还应该与曲轴的具体角速度ω (通过 转角α得到)有关，实验证明运样的可变提前量能有效地提高电磁阀提前量的精确程度，从 而进一步提高发动机系统的效率。因为所用的进排气电磁阀均为失电常闭式电磁阀，所W 通电延迟后打开，断电延迟后关闭。设定：曲轴的转动角度用旋转编码器的脉冲发生数度 量，0-1023脉冲数目范围与0-360°对应。进气电磁阀21打开的理想位置为0(0°)，关闭的理 想位置为排气压力先验值与排气电磁阀22开启压力相等的位置;排气电磁阀22打开的理想 位置为512(180°)，关闭的理想位置为0(0°)。则进排气电磁阀的通断电位置应该比理想动 作位置有所提前，提前的量可由电磁阀的通电、断电反应时间和曲轴的转速按W下各式计 算得到:进气电磁阀21打开的提前量天
，排气电磁阀22打开的提前量为
排气电磁阀22关闭的提前量夫
I其中ω为曲轴的 角速度，化、化分别为先导式电磁阀通电反应时间和断电反应时间，进气电磁阀21和排气电 磁阀22采用的反应时间相同，单位:ms。
[0075] 在此实施例的垃圾破碎装置中，通过软毛刷的设置能在线清理滚刀上的柔性物， 防止滚刀变纯;利用气动发动机代替电机来驱动滚轴，可W获得更大的输出力矩;并且设计 了一种新型的发动机系统，其可根据转速来选择不同压力的压缩空气，且为了克服从高压 气源往低压气源切换的过程中容易产生"压力真空期"的缺点，巧妙地利用泄压电磁阀18和 控制器配合保证了发动机的平滑出力；该发动机系统的供气管路不设置减压阀，可W大大 减少因为减压导致的能量损失;将气体的准等溫膨胀过程和排气压力有机地结合起来，根 据每个循环的溫度情况和排气压力的先验值来确定进气电磁阀21的关闭时间，在不增加额 外投资的情况下而仅仅通过修改控制器的算法就可W达到很好的效率提高效果，同时既保 证了排气压力实际排气压力大于排气电磁阀22的开启阀值，又保证了不会高出阀值过多造 成过多的排气损失，而且采用的计算公式可W有效防止气压波动导致的阀值波动过大，进 一步防止进气电磁阀21关闭时刻的误判断;根据无减压阀的供气方案，考虑到气缸25的受 压增大、漏气量增大和换热的需要，重新设计了适合的气缸结构，该气缸换热效果强，且承 压能力较高，漏气明显减少，令λι = 0.0019，λ2 = 0.0028，h = 6mm，实验表明其整体效率较未 经改造前提高了6.8%，漏气量减少了 10.5%，取得了意想不到的效果。
[0076] 最后应当说明的是，W上实施例仅用W说明本发明的技术方案，而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应 当理解，可w对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实 质和范围。
【主权项】
1. 一种旋转型垃圾破碎装置，其特征是，包括第一五刀滚轴、第二五刀滚轴、软毛刷、壳 体和发动机系统;未破碎的垃圾从壳体上方的入口进入壳体内，并依次经过第一五刀滚轴、 第二五刀滚轴进行破碎，而后从所述壳体下方的出口排出；软毛刷设置在第一五刀滚轴的 左侧，用于清理第一五刀滚轴的滚刀上的柔性物，所述发动机系统通过曲轴连接来驱动第 一五刀滚轴和第二五刀滚轴转动;所述发动机系统包括空气压缩累、压缩空气罐、进气电磁 阀、发动机、排气电磁阀、换热系统和控制系统，所述压缩空气罐内部分割为设置在上方的 高压区和设置在下方的低压区，高压区的一端通过高压入口阀与所述空气压缩累相连，另 一端通过高压出口阀与所述进气电磁阀相连，低压区的一端通过低压入口阀与所述空气压 缩累相连，另一端依次通过单向逆止阀、低压出口阀与所述进气电磁阀相连，进气电磁阀向 所述发动机提供高压或低压的压缩空气;所述进气电磁阀和排气电磁阀均为失电常闭式的 先导式电磁阀； 还包括切换泄压管道，切换泄压管道的一端与所述高压出口阀与所述低压出口阀之间 的管道相连，另一端与所述低压区的上部相连，切换泄压管道上设置有泄压电磁阀，当从高 压往低压切换时，高压出口阀关闭W后，首先检测高压出口阀后管道上的压力值pi，并将其 与低压区的压力p2比较，当pl>p2时，将泄压电磁阀打开，切换泄压阀内的压力迅速泄至低 压区内，当检测到pi ^ p2时，关闭泄压电磁阀，并打开进气电磁阀；所述切换泄压管道的管 径为高压区出口管径的1/4; 所述发动机包括气缸、活塞、与活塞相连的曲轴，曲轴包括曲柄、连杆和飞轮，飞轮安装 在曲轴的一端;所述排气电磁阀设置在发动机的排气管道上，排气电磁阀后的排气管道分 为两路，一路直接排大气或者去制冷系统，另一路通过调节阀进入溫度调节器，用于对溫度 调节器的出口热水溫度;所述换热系统包括形式为管式换热器的溫度调节器、布置在进气 电磁阀左右两侧管道上的预热套管、布置在气缸上的加热套管，溫度调节器的加热热源通 过热水累不断向预热套管和加热套管供水，加热后的热水经套管的出口流出；所述气缸的 外缸壁上还设置有侣隔板，侣隔板为圆环形，安装在外缸壁与加热套管之间，侣隔板通过多 个间隔布置的周向导热固定体固定在外缸壁上，在相邻两个周向导热固定体之间的外缸壁 上还间隔设置有3个折向角为45°的导流体，所述导流体的高度为周向固定体高度的2/3;侣 隔板上交错布置有多个圆形的均流水口，侣隔板的内表面上设置有多个间隔布置的凸块， 凸块的高度为侣隔板和外缸壁之间的距离的1/5;所述活塞的上表面还设置有多个向上凸 起的圆锥形的柱塞，柱塞的表面上设置有多个相邻螺旋方向相反的螺旋凸起;所述活塞整 体呈圆柱形，其中部外表面上设置有一个凹陷的环形槽，环形槽上布置有多个间隔排列的 固定孔槽，固定孔槽上固接有软性物，所述软性物穿过活塞与气缸之间的间隙与气缸的外 壁接触，相邻两个所述固定孔槽之间的距离为h; 所述曲轴的轴端安装有增量式光电旋转编码器，用于将曲轴的转动角度转换为相应的 脉冲数，W计数脉冲的形式向气动发动机的控制器提供曲轴的转角α数值;所述控制器记录 通过压力传感器检测的气缸内的气体压力，W及通过溫度传感器检测的气缸内的气体溫 度、排气电磁阀前溫度、排气电磁阀后溫度；启动信号来后，增量式增量式光电旋转编码器 检测曲轴转角值，当其达到设定的初始进气角度α〇时，打开进气电磁阀；同时不断实时检测 曲轴转角曰、气缸内气体的压力Ρ、气缸内气体溫度Τ、排气电磁阀前溫度Τ1和排气电磁阀后 溫度Τ2,控制器根据空气的气体方程和曲轴转角关系按下式计算得到排气压力先验值ρ/ :其中r为曲柄的长度，1为 连杆的长度，η为多变系数，Τ'为上一循环结束时的气缸内气体溫度，ΤΓ为上一循环结束时 的排气电磁阀前溫度，λι为第一常数因子，如果当前为第一循环则自动令等溫进气关闭项当排气压力先验值ρ/ >klXk2Xp?时关闭进气电磁阀，其 中ρ?为排气电磁阀的额定开启压力，％每循环的阀值压力系 数，Pmax为每循环气缸的最高工作压力，Pmin为每循环气缸的最低工作压力，k2 = 0.001 X I Τ1 '-Τ2?+1为排气电磁阀卡涩修正系数，ΤΓ、Τ2'分别为上一循环的排气电磁阀前溫度和排 气电磁阀后溫度;此后继续检测曲轴转角α，当α达到设定的排气阀打开角度αι时，打开排气 电磁阀；排气电磁阀打开后，继续检测曲轴转角，当达到设定的初始进气角度α〇时，进气电 磁阀再次打开，直至当曲轴转角α达到排气阀关闭角度[巧，关 闭排气电磁阀，其中02为人为设定的阔值，％等溫排气关闭项， 入2为第二常数因子，当处于第一个循环时自动令Α2 = 1，至此发动机系统完成一个工作循 环;在排气电磁阀开启的时段中，排气电磁阀至溫度调节器的调节阀会根据上一循环的气 缸内溫度均值和进气电磁阀前后溫度反馈值来控制调节阀的开度，从而调节预热套管和加 热套管中的热水溫度;令Ai = 0.0011，A2 = 0.0020，h=10mm。2.根据权利要求1所述的一种旋转型垃圾破碎装置，其特征是，进气电磁阀打开的提前 量3排气电磁阀打开的提前量为X 10-3 X ω X 排气电磁阀关 闭的提前量为化^1〇-3>?心^^，其中《为曲轴的角速度，化、1]2分别为先导式电磁阀通 电反应时间和断电反应时间，进气电磁阀和排气电磁阀采用的反应时间相同。
【文档编号】B02C18/18GK105833957SQ201610188478
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】时建华
【申请人】时建华