一种超声振动辅助制粒和烘焙装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种农业机械设备，特别涉及一种制粒烘焙装置。
【背景技术】
[0002]汽油是目前人类使用的主要能源种类之一，然而汽油是一种不可再生能源，而且在汽油的生产和使用过程中会产生大量的二氧化碳以及其他空气污染物质，导致严重的环境污染问题。乙醇是一种可以替代汽油的新型可再生能源。第一代乙醇的生产原料是大豆和玉米等粮食作物。虽然生产技术成熟，但是第一代乙醇的大量生产势必引起“与民争粮、与粮争地”的争议。第二代乙醇是以非粮食作物一生物质(比如玉米秸杆，稻草，葵花杆，高粱杆，苜蓿草、麦秸和花生秧等农作物残留物)一作为原料的纤维素乙醇。然而纤维素乙醇的生产技术远比第一代乙醇复杂。目前，纤维素乙醇的生产技术还不成熟，因此这方面的研宄已经受到世界各国学术界的普遍关注。
[0003]传统生物质制粒的主要类型有压辊式成型、螺杆挤压成型、活塞冲压成型。这些传统的压缩方法一般都需要高温蒸汽，高压力和额外的添加粘接剂。而且由于设备庞大而且价格高，很难在生物质原料生产地进行生物质压缩处理。如果把生物质原料运到乙醇生产地再进行压缩处理，其运输费用必然要比运输生物质颗粒的费用要高出很多。
[0004]目前纤维素乙醇的大规模生产受到两个技术问题的制约:1)生物质原料的密度很低，只有40-250kg/m3。这增加了纤维素原料在运输，储存和使用过程中的成本(大约占了纤维素乙醇总生产成本的80%).2)现有预处理方法效率偏低，导致昂贵的预处理的费用。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种超声振动辅助制粒和烘焙装置，降低能量消耗，减少生物质燃料生产成本。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的:一种超声振动辅助制粒和烘焙装置，包括设置在颗粒模具上方的压力机，压力机压头的下端经卡环固定连接有超声波换能器，超声波换能器的下端经固定环与变幅杆固定连接，变幅杆可向下运动伸入颗粒模具、向上移动抽出颗粒模具设置，所述超声波换能器与超声波发生器相连。
[0007]本实用新型工作时，首先将生物质至于自然条件下风干后粉碎，然后将粉碎的生物质粉末置入颗粒模具中，打开超声波发生器调节功率和频率，超声波发生器产生一定频率的正弦或脉冲信号，通过电缆连接线传导给超声波换能器，超声波换能器再将超声波发生器提供的电信号转化为机械振动，通过控制压力机压头向下移动，继而带动卡环将变幅杆移动至颗粒模具表面，超声波发生配合超声波换能器保持变幅杆端部振动，振动产生了能量并产生热，再利用伺服电机将变幅杆向下移动，同时对生物质粉末往下施加压力，使压缩烘焙同时进行，经过设定时间的压缩后，拆开模具后得到颗粒。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型通过把对生物质的烘焙、压缩、和预处理同时结合在一起，避免了高温蒸汽，高压和添加剂的使用，能在原料产地直接把生物质制粒，提高了生物质颗粒的密度以及抗冲击度，进一步提高了出糖率，并且具备以下三个功能:1)提高生物质密度，减少运输成本；2)提高生物质干燥度并减少细菌滋生，利于生物质长时间存储；3)提高生物质出糖率，提高乙醇产量。本实用新型可用于秸杆回收中。
[0008]为了提高超声波发生器的输出功率，提高反应效率，所述超声波发生器选用他激式震荡电路结构。
[0009]作为本实用新型的改进，所述超声波发生器包括信号发生器、功率放大器、阻抗匹配电路和反馈电路，所述信号发生器的输出端经功率放大器与阻抗匹配电路的输出端一路与超声波换能器相连，另一路经反馈电路分别与功率放大器、信号发生器相连。使得本实用新型能在很宽的频率范围内进行精细的频率调节，实现调频的功能，可以通过输出信号调整功率放大器使得功率放大稳定；通过调整频率跟踪信号控制信号发生器，使得信号发生器的频率在一定范围内跟踪换能器的谐振率点，让超声发生器处于最佳工作状态，进一步提尚超声波转换效率。
[0010]作为本实用新型的改进，所述变幅杆包括直径大于下段的上段，上段与下段之间经圆锥面过度，所述变幅杆下段与颗粒模具相匹配。通过调整超声波换能器与超声波工具头(变幅杆底端)之间的负载匹配，减小了谐振阻抗，使其在谐振频率工作提高了电声转换效率，有效降低了超声波换能器的发热量，提高使用寿命。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述超声波换能器选用压电陶瓷换能器。压电陶瓷具有原材料价格低廉，压电性能好，易于加工成不同形状和尺寸，适用于不同场合。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型结构示意图。
[0013]图2为本实用新型超声波发生器的电路结构框图。
[0014]其中，I压力机，Ia压头，2卡环，3压电陶瓷换能器，4固定环，5变幅杆，6颗粒模具，7超声波发生器。
【具体实施方式】
[0015]如图1-2所示的一种超声振动辅助制粒和烘焙装置，包括设置在颗粒模具6上方的压力机1，压力机I压头Ia的下端经卡环2固定连接有压电陶瓷换能器3，压电陶瓷换能器3的下端经固定环4与变幅杆5固定连接，变幅杆5可向下运动伸入颗粒模具6、向上移动抽出颗粒模具6设置，压电陶瓷换能器3与超声波发生器7相连，超声波发生器7选用他激式震荡电路结构，变幅杆5包括直径大于下段的上段，上段与下段之间经圆锥面过度，变幅杆5下段与颗粒模具6相匹配。
[0016]超声波发生器7包括信号发生器、功率放大器、阻抗匹配电路和反馈电路，信号发生器的输出端经功率放大器与阻抗匹配电路的输出端一路与超声波换能器相连，另一路经反馈电路分别与功率放大器、信号发生器相连。
[0017]本实用新型工作时，首先将生物质至于自然条件下风干后粉碎，然后将粉碎的生物质粉末置入颗粒模具6中，打开超声波发生器7调节功率和频率，超声波发生器7产生一定频率的正弦或脉冲信号，通过电缆连接线传导给超声波换能器，超声波换能器再将超声波发生器7提供的电信号转化为机械振动，通过控制压力机I压头Ia向下移动，继而带动卡环2将变幅杆5移动至颗粒模具6表面，超声波发生配合超声波换能器保持变幅杆5端部振动，振动产生了能量并产生热，再利用伺服电机将变幅杆5向下移动，同时对生物质粉末往下施加压力，使压缩烘焙同时进行，经过设定时间的压缩后，拆开模具后得到颗粒。
[0018]本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种超声振动辅助制粒和烘焙装置，其特征在于，包括设置在颗粒模具上方的压力机，压力机压头的下端经卡环固定连接有超声波换能器，超声波换能器的下端经固定环与变幅杆固定连接，变幅杆可向下运动伸入颗粒模具、向上移动抽出颗粒模具设置，所述超声波换能器与超声波发生器相连。
2.根据权利要求1所述的一种超声振动辅助制粒和烘焙装置，其特征在于，所述超声波发生器选用他激式震荡电路结构。
3.根据权利要求2所述的一种超声振动辅助制粒和烘焙装置，其特征在于，所述超声波发生器包括信号发生器、功率放大器、阻抗匹配电路和反馈电路，所述信号发生器的输出端经功率放大器与阻抗匹配电路的输出端一路与超声波换能器相连，另一路经反馈电路分别与功率放大器、信号发生器相连。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种超声振动辅助制粒和烘焙装置，其特征在于，所述变幅杆包括直径大于下段的上段，上段与下段之间经圆锥面过度，所述变幅杆下段与颗粒模具相匹配。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种超声振动辅助制粒和烘焙装置，其特征在于，所述超声波换能器选用压电陶瓷换能器。
【专利摘要】本实用新型公开了农业机械领域内的一种超声振动辅助制粒和烘焙装置，包括设置在颗粒模具上方的压力机，压力机压头的下端经卡环固定连接有超声波换能器，超声波换能器的下端经固定环与变幅杆固定连接，变幅杆可向下运动伸入颗粒模具、向上移动抽出颗粒模具设置，所述超声波换能器与超声波发生器相连，本实用新型通过把对生物质的烘焙、压缩、和预处理同时结合在一起，避免了高温蒸汽，高压和添加剂的使用，提高了生物质颗粒的密度以及抗冲击度，可用于秸秆回收中。
【IPC分类】F26B9-00, B01J2-22
【公开号】CN204412200
【申请号】CN201420822371
【发明人】张琦, 裴志坚, 左开宇, 张鹏飞, 周骥平
【申请人】扬州大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月23日