专利名称：可再生的生物质材料的成型模具的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种呈松散状可再生的生物质材料的成型装置，尤其 涉及一种可再生的生物质材料的成型模具。
背景技术：
众所周知，可再生的生物质材料，如农作物秸杆、草本植物、灌木、或 者木材加工中所产生的固体废弃物，是一种取之不尽的资源。而这种资源最 传统的利用是作为燃烧材料和饲料。由于体积大、运输存储不便等缺陷，生 物质材料的原始使用方式早已被人们所摈弃。为解决生物质材料的上述缺陷， 人们发明了将生物质材料粉碎后再固化成颗粒状的加工方法，可大大地减少 生物质材料的体积，从而解决了其体积大、运输存储不便的问题。
由于生物质材料的可再生特性，人们通过生物质材料的固化成型方法有 效地解决了生物质材料体积大、运输存储不便的问题。目前常用的生物质材 料的固化成型的工艺过程是，生物质材料一粉碎一烘干一挤压成型一包装， 这种固化成型的方法最先被应用于饲料的加工。随着生物质材料作为能源的 开发利用，上述固化成型方法被应用于生物质燃烧材料的成型加工。但是上 述的成型方法必须在烘干以及挤压成型的过程中需加热，从而消耗大量的电 能，因此该方法在相当长的时间内没有得到有效的推广和利用。
对于上述生物质材料加工能耗大的缺陷，本发明人通过长年对生物质材 料物性的研究，提出了一种楔形挤压的生物质材料的成型方法，该方法通过 改变传统的挤压成型模腔和挤压运动方式，使得在挤压成型的过程无需加热， 对挤压的原料无需进行干燥，从而可以节省大量电能，大大地降低了生物质材料的加工成本。并且通过该楔形挤压成型方法加工出的成型的燃烧材料还 具有成型强度高、耐潮湿等特点，从而大大地降低其运输成本和存储成本。
现在生物质材料的颗粒成型装置，从其结构特点上区分大致有环模颗粒 成型机、平模颗粒成型机。该两种生物质材料的成型装置被大量地应用于生 物质词料的加工。随着生物质燃烧材料利用的开发，人们将这种楔形挤压的 方法应用于燃烧材料的加工。但是由于燃烧材料的原料除草本材料外，更多 地是一些较硬的木本生物质材料，如灌木、木屑等。相对于这些较硬的生物 质原料，对挤压成型机的成型模腔的磨损非常严重。由于现有平模或环模的 成型模腔是均匀分布在模具本体上，因此，当个别模腔或部分模腔被磨损而 不能正常工作时，将影响整个模具的受力情况，加速整体模具的磨损，使整 体模具的成型效率降低甚至使其不能正常工作。为提高成型模具的使用寿命， 目前采用的方法是采用强度较高的材料制造模具，例如钛合金。由于所述成 型模腔是一体成型在模具本体上的，当模腔磨损后整个模具将报废，使成型 模具的成本较高。
针对现有模具的上述缺点，本发明人提出了一种松散状生物质可成型材 料的楔形挤压成型模具及其支撑体和成型套体(国际申请号为
PCT/CN2006/001617);该成型模具包括一模具本体，模具本体上分布有成型 模腔，所述的模具本体由一个分布有通孔的支撑体构成；所述的成型模腔分 别成型于成型套体上，成型套体嵌入固定于支撑体的通孔内。该发明主要是 将成型模腔成型在一个个的成型套体上，再将多个成型套体嵌入固定于支撑 体的通孔内以构成所述的挤压成型模具。由于该发明中的成型模腔是成型在 成型套体上，因此，当个别成型模腔被磨损而不能正常工作时，可以进行个 别成型套体的更换，而不必将整个模具报废；并且为提高成型模腔的强度， 可以釆用较好的材料(如钛合金等)制作成型套体，而支撑体仍釆用一般 材料制作，这样，既提高模具的使用寿命又可有效降低整体模具的制造成本 和使用成本。但是，本发明人的上述发明，在使用时仍发现存在一些缺陷(1)由于多个成型套体是分别均匀设置在支撑体的多个通孔上，因此，在装
配或拆卸成型套体时，需要一个一个地装配，较费时间；(2)由于成型套体 装配后，套体之间尽量不要产生间隙，以形成圆滑表面而使物料移动不受阻 力，因此，对装配质量要求较高，也增加了装配的难度；(3)由于物料进入 挤压腔时是有一定的方向性，因此，为了保证成型套体的安装方向，需要使 套体在支撑体的通孔中定位，所以，在加工支撑体的通孔和成型套体时，需 要加工所述定位结构，使所述通孔和套体的加工较为复杂。
为了能够降低模具的磨损、提高使用寿命，在有效降低模具的制造成本 和使用成本的同时，进一步降低模具制造的难度，使成型模腔便于装配，有 必要对上述发明的结构作出改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可再生的生物质材料的成型模具，以降 低模具的磨损、提高使用寿命，降低模具的制造成本和使用成本，并降低模 具的制造难度，使成型组件便于装配，从而进一步降低生物质材料成型加工 成本。
本实用新型的目的还在于提供一种可再生的生物质材料的成型模具，可 降低生物质材料固化成型的能耗。
本实用新型的目的是这样实现的， 一种可再生的生物质材料的成型模具， 用于松散状生物质材料的成型，所述的成型模具包括一模具本体，模具本体 上分布有多个成型模腔，所述的模具本体由一个支撑体构成，所述支撑体设 有一结合面，结合面上分布有多个贯穿支撑体的通孔；所述的多个成型模腔 成型于一成型组件上，所述成型组件固定设于支撑体的结合面上，所述成型 组件上的各成型模腔分别设有一进料端和一出料端，所述各成型模腔的出料 端分别与支撑体上的通孔相对应设置；呈松散状态的生物质材料从成型组件 上的成型模腔进料端进入成型模腔内挤压成型后，由支撑体上与成型模腔出料端对应的通孔导出。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，支撑体可以呈环形，所述成型组 件也呈环形，成型组件固定于支撑体的结合面后构成环模。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，支撑体可以呈平板形，所述成型 组件也呈平板形，成型组件固定于支撑体的结合面后构成平面模板。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型组件可由多个条状或板 状构件组合构成。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型组件与支撑体由螺纹连 接方式固定。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型组件与支撑体之间设有 嵌接固定结构，由该嵌接固定结构将成型组件固定于支撑体上。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型模腔均匀地排列于成型 组件上。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型模腔出料端截面面积小
于支撑体通孔的截面面积。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型组件釆用精铸方法加工。 在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型组件上的成型模腔采用
精铸方法与成型组件一体成型加工。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型组件上的成型模腔采用
机械加工方法与成型组件一体成型加工。
在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型组件可由陶瓷材料制成。 在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述成型组件可由钛合金材料制成。
在本实用新型的成型模具中，采用在模具本体的支撑体上固定设置成型 组件，成型组件上成型有多个成型模腔，当成型模腔被磨损而不能再使用时， 可将该成型组件从支撑体上拆卸掉，再更换新的成型组件继续使用，这样可以使模具支撑体重复使用，提高挤压成型模具的寿命；由于设有成型模腔的 成型组件是与支撑体组合装配一体(并非一体制作)，因此，可以将成型组 件用较好材料制作，而支撑体采用一般材料制作，从而可降低整体成型模具 的成本和挤压成型加工的成本，同时，本实用新型也可避免如前述结构中， 分别将多个成型套体安装在支撑体的通孔时，产生的装配困难及费时的困扰， 使成型组件的装配更为简单方便。
本实用新型中带有成型模腔的成型组件还可以由陶瓷等光滑的耐磨损的 材料构成，不仅降低其制造成本，还可以大大地降低其挤压过程中的能耗。
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用 新型的范围。其中，
图l:本实用新型成型模具的结构示意图。
图2:本实用新型另一种成型模具的结构示意图。
图3:本实用新型又一种成型模具的结构示意图。
图4:本实用新型成型组件的一种结构示意图。
图5:本实用新型一种成型模腔的结构示意图。
图6:本实用新型成型组件与支撑体的一种连接结构示意图。
图7:本实用新型成型组件与支撑体的另一种连接结构示意图。
图8、图9:本实用新型中一种平面模具的结构示意图。
图10、图ll:本实用新型另一种成型模腔的结构示意图。
图12-图15:本实用新型再一种成型模腔的结构示意图。
图16:本实用新型中另一种平面模具的结构示意图。
图17-图19:本实用新型又一种成型模腔的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照 附图说明本实用新型的具体实施方式
。 实施例1
如图1、图2所示，为本实用新型的一种可再生的生物质材料的成型模
具，所述的成型模具包括一模具本体1，模具本体1上分布有多个成型模腔2 (图中只示出部分成型模腔2)。所述的模具本体1由一个支撑体IO构成， 所述支撑体10设有一结合面12，结合面12上分布有多个贯穿支撑体的通孔 11 (图中只示出部分通孔11);所述的多个成型模腔2成型于一成型组件3 上，且所述多个成型模腔2在该成型组件3上均匀地排列，所述成型组件3 固定设于支撑体的结合面12上，所述成型组件3上的各成型模腔2分别设有 一进料端23和一出料端24，所述各成型模腔的出料端24分别与支撑体上的 通孔11相对应设置；呈松散状态的生物质材料从成型组件3上的成型模腔进 料端23进入成型模腔2内挤压成型后，由支撑体10上与成型模腔出料端23 对应的通孔11导出。
在本实用新型的成型模具中，采用在模具本体1的支撑体10上固定设置 成型组件3，成型组件3上成型有多个成型模腔2，当成型模腔2被磨损而不 能再使用时，可将该成型组件3从支撑体10上拆卸掉，再更换新的成型组件 3继续使用，这样不仅可以使模具支撑体10重复使用，提高挤压成型模具的 寿命，从而降低整体成型模具的成本和挤压成型加工的成本，同时，也避免 如前述结构中，分别将多个成型套体安装在支撑体的通孔时，产生的装配困 难及费时的困扰，并使成型组件的装配更为简单方便。
进一步，如图l、图2所示，所述支撑体10上设有一个可固定成型组件 3的结合面12，结合面12上分布有多个贯穿支撑体10的通孔11，所述成型 组件3上的成型模腔2分别与支撑体上的通孔11相对应设置。这样的结构设 计，克服了现有技术的缺失，使模具本体(即支撑体IO)由一个易磨损构件 变成为一种耐用件；由于支撑体10并不直接受到物料的挤压，可以采用一般常用的材料制作，以节省制作成本。在挤压成型加工中，成型模腔2磨损后 只要将设有模腔2的成型组件3由支撑体10上拆下，再更换新的成型组件3， 就可以使整体模具继续使用；本实用新型的结构使成型组件3的更换简单方 便并节省时间。
在本实施例中，如图l、图2所示，所述支撑体10可呈环形，所述成型 组件3也呈环形，成型组件3固定于支撑体的结合面12后构成所述环模。所 述支撑体10的内壁面为结合面12，所述成型组件3从环形支撑体10的内壁 面结合固定于支撑体10;当然，结合面12也可为支撑体10的外壁面，成型 组件3也可与环形支撑体10的外壁面结合固定(如图3所示)。
在本实施例中，所述支撑体的通孔ll截面可为圆形，也可为矩形、椭圆 形或其它不对称的多边形。
又如图l、图2所示，本实用新型中的成型组件3，为一个可与所述支撑 体10的结合面固定结合的构件，所述成型组件3上成型有多个成型模腔2， 所述成型组件3上的各成型模腔2分别设有一进料端23和一出料端24，所 述各成型模腔的出料端24分别与支撑体上的通孔11相对应设置。
如图4所示，所述成型组件3可由多个条状(或板状)构件33组合构成。 如图2、图5所示，所述成型模腔2由一个呈收縮状的挤压腔20构成， 挤压腔20底部设有成型出口 22。本实用新型人经过大量的试验证明，物料 在深度不大于10 mm收縮状挤压腔20即可以达到足够的物料成型密度，直接 由成型出口22挤出，获得其所需的形状。物料从成型出口 22被挤出后与成 型模腔2之间不再有任何的摩擦力，最大限度地降低其所需的能耗，同时也 大大地降低了模具的磨损，从而提高模具的使用成本。在本实施例中，所述 成型出口22 (出料端)的直径小于支撑体通孔11的直径。
如图6所示，所述成型组件3与支撑体10可由螺纹连接方式固定；即在 支撑体10上设置穿孔13，在成型组件3上对应穿孔13设置螺纹孔31，由螺 钉(图中未示出)穿入穿孔13并螺接于螺纹孔31将成型组件3和支撑体10紧密连接。在本实施例中，所述穿孔13和螺纹孔31可以相对设置多个，以 使两者连接更为稳固。另，所述穿孔也可设置在成型组件3上，螺纹孔设置 在支撑体10上。
进一步，所述成型组件3与支撑体10之间还可设有嵌接固定结构，由该 嵌接固定结构将成型组件3固定于支撑体10上。如图7所示，即在支撑体 10的结合面12上设置条形凹槽14，在成型组件3上相应设置滑轨32，装配 时滑轨32与凹槽14对应嵌接固定。
本实施例中，采用上述简单的连接方式将成型组件3固定设于支撑体10 上，省略了前述结构中，需要在各个成型套体和支撑体上加工定位结构的繁 琐工艺，因此，可以进一步降低模具的制造难度和制造成本。
本实用新型中的成型组件3可采用精铸方法加工；所述成型组件3上的 成型模腔2也可采用精铸方法与成型组件3 —体成型加工，以便降低成型模 具的制造成本。另外，本实用新型中的成型组件3除可用一般常用的模具材 料制作，还可由陶瓷材料制成；为了提高成型模腔2的强度和耐磨性，成型 组件3也可以采用钛合金材料制作。
由上述结构，本实用新型不仅可提高整体挤压模具的使用寿命，降低模 具的制造成本和使用成本，并且可使模具的加工过程简单方便，其组装也十 分容易。
实施例2
本实施例与实施例1结构和原理基本相同，其区别在于如图8、图9所 示，支撑体10呈平板形，所述成型组件3也呈平板形，成型组件3固定于支 撑体的结合面12后构成所述平面模板。
在本实施例中，所述支撑体10的结合面12上同样分布有多个贯穿支撑 体的通孔ll;所述的多个成型模腔2也成型于一成型组件3上，所述成型组 件3固定于支撑体的结合面12上，所述成型组件3上的成型模腔2分别与支 撑体上的通孔11相对应设置。所述成型组件3与支撑体10可通过螺纹连接方式固定；如图8、图9所示，在支撑体10上设置穿孔13,在成型组件3 上对应设置螺纹孔31，由螺钉(图中未示出)将两者紧密连接。所述穿孔13 和螺纹孔31可以相对设置多个，以使两者连接更为稳固。另，所述穿孔也可 设置在成型组件3上，螺纹孔设置在支撑体10上。
进一步，所述成型组件3与支撑体10之间还可设有嵌接固定结构(图中 未示出)。
本实施例的其他结构、工作原理和有益效果与实施例1的相同，在此不 再赘述。
实施例3
本实施例与实施例1结构和原理基本相同，本实用新型的成型模具可应 用于生物质燃烧材料的加工，由于成型燃烧材料所用成型物料较硬，在成型 物料进入成型模腔之前，首先在一楔形挤压腔内被施加一剪切力，在该剪切 力作用下，楔形挤压腔内的粒状物料被碾搓、拉伸而成片状，随着楔形挤压 腔体积不断縮小，片状物料呈层叠状进入成型模具的成型模腔内；为进一步 使已经在楔形挤压腔内被碾搓、拉伸而成片状的物料，在成型模具的成型模 腔内被进一步挤压，使每层间的密度不断增大，令一部分粒子变形后进入片 状粒子间的间隙缝而形成上下啮合的状态，以成型出优于其他产品的成型产 品，因此，在本实施例中，如图6、 7、 10、 ll所示，将所述成型模具的成型 模腔2设计为成型出口 22偏移地设置于横截面渐縮的挤压腔20底部的一侧， 物料进入端21与成型出口 22之间形成一个较长的光滑斜坡，本实施例中， 所述横截面渐縮的挤压腔20的深度b小于等于IO咖，物料由与成型出口 22 偏移方向对应一侧的物料进入端21进入横截面渐縮的挤压腔20内被挤压， 然后从成型出口 22被挤出，使成型后的产品具有特定的结构模型。
实践证明，物料通过模具挤压腔20后，即可以达到足够的密度，无需在 成型出口 22端再设有成型段，因此，本实用新型的成型模具上省略成型段， 所述成型组件3的厚度可与渐縮的挤压腔20的深度相等，物料进入模具的挤压腔20被挤压后，直接通过成型出口 22成型挤出，从而极大减小了物料在 成型模具中通过的长度，使其与松散状生物质材料力传导距离较小的特点相 适应，在保证成型质量的前提下，减小了物料在成型模具中的挤压摩擦长度 和时间，因此，可大大降低物料的挤出阻力，只需要较小的正压力即可将物 料压出成型，从而减小物料通过成型模腔的能耗，降低生物质材料制品的加 工成本。
本实施例的其他结构、工作原理和有益效果与实施例1的相同，在此不 再赘述。
实施例4
本实施例的基本原理和结构与实施例3相同，在本实施例中，如图IO、 图11所示，所述成型组件3上设置的成型模腔2的渐縮挤压腔20截面形状 为圆形，成型出口 22也为圆形，成型出口 22的轴线221与挤压腔20截面的 轴线201平行且间隔设置，所述两轴线的间距a小于等于圆形成型出口 22 的半径。
上述的结构设计有利于成型模腔2采用机械加工方式进行加工，在加工 所述成型模腔2时，可首先用铣刀(或其它切削刀具)在成型组件3上垂直 加工一通孔以构成所述成型出口 22，再更换一具有适当导角的扩孔铣刀并将 其加工轴线向一侧偏移，并控制适当的偏移量(偏移量不大于成型出口 22 的半径)进行扩孔，以构成渐縮挤压腔20。由于本实用新型的成型模腔2的 加工，不采用异型加工方法，而只需采用铣削或钻削加工并配合控制轴线偏 移即可完成，因此，使成型模腔2的加工工艺简化并便于加工，从而可大大 降低模具的加工成本。
在本实施例中，如图12、 13所示，成型模腔2中的渐縮挤压腔20截面 的轴线201偏置于成型模口 22的轴线221后，渐縮挤压腔20 —侧边缘与成 型模口22的边缘相切，即该侧构成一垂直侧壁222，采用这种方式可以使进 入成型模腔2的物料受到该垂直侧壁222向内的阻力作用而向内挤压，使物料不会从该侧边溢出，挤压成型的效果更佳。当然，如图14、 15所示，渐縮 挤压腔20的一侧边也可位于成型模口 22边缘之外或之内，以构成所述成型 模腔2，此种方式也可达到与上述同样的效果。
进一步，所述的渐縮挤压腔20截面形状还可为矩形、椭圆形或其它不对 称形状，所述的成型出口22的形状可与渐縮挤压腔20截面形状相同，也可 不同，上述这些形状的成型模腔2，均可釆用精铸方法与成型组件3 —体成 型加工。
进一步，本实施例中，由于成型模腔2设计为成型出口 21偏移地设置于 横截面渐縮的挤压腔20底部的一侧，在物料进入端21与成型出口 22之间形 成一个较长的光滑斜坡，物料须由该光滑斜坡一侧进入成型模腔2中被挤压， 再由成型出口 22被挤出，因此，该具有光滑斜坡的一侧就构成了物料导入侧。 而成型组件3是固定在支撑体10上的，支撑体10有确定的转动方向，因此， 成型组件3在装配时，应与支撑体10的转动方向相配合，使物料从光滑斜坡 一侧进入成型模腔2中被挤压(如图6、图16所示)。
本实施例的其他结构、工作原理和有益效果与实施例3的相同，在此不 再赘述。
实施例5
本实施例与前述各实施例基本相同，其区别在于，如图13所示，所述成 型出口 22端部设有扩大段23，所述扩大段23的出口面积大于成型出口 22 面积。所述扩大段23可为柱状扩大段或渐扩状扩大段(图示为锥状扩大段)。
进一步，如图17所示，可根据实际挤压成型的具体情况，在成型出口 22的端部延伸有一小段成型段24;还可以再在成型段24后部设有所述扩大 段23 (如图15所示)。
为了使模具的成型模腔2加工更为容易，在本实施例中，成型模腔2可 采用两个同轴的阶梯孔构成(如图18所示)；也可采用两个不同轴(平行错 开的两轴)的阶梯孔构成(如图19所示)。本实施例的其他结构、工作原理和有益效果与前述实施例的相同，在此 不再赘述。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用 新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的 前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1. 一种可再生的生物质材料的成型模具，用于松散状生物质材料的成型， 所述的成型模具包括一模具本体，模具本体上分布有多个成型模腔，其特征 在于所述模具本体由一个支撑体构成，所述支撑体设有一结合面，结合面 上分布有多个贯穿支撑体的通孔;所述的多个成型模腔成型于一成型组件上， 所述成型组件固定设于支撑体的结合面上，所述成型组件上的各成型模腔分 别设有一进料端和一出料端，所述各成型模腔的出料端分别与支撑体上的通 孔相对应设置；呈松散状态的生物质材料从成型组件上的成型模腔进料端进 入成型模腔内挤压成型，由支撑体上与成型模腔出料端对应的通孔导出。
2. 如权利要求1所述的可再生的生物质材料的成型模具，其特征在于 支撑体呈环形，所述成型组件也呈环形，成型组件固定于支撑体的结合面构 成环模。
3. 如权利要求1所述的可再生的生物质材料的成型模具，其特征在于 支撑体呈平板形，所述成型组件也呈平板形，成型组件固定于支撑体的结合面构成平面模板。
4. 如权利要求1、 2或3所述的可再生的生物质材料的成型模具，其特征在于所述成型组件由多个条状或板状构件组合构成。
5. 如权利要求1、 2或3所述的可再生的生物质材料的成型模具，其特征在于所述成型组件与支撑体由螺纹连接方式固定。
6. 如权利要求1、 2或3所述的可再生的生物质材料的成型模具，其特征 在于所述成型组件与支撑体之间设有嵌接固定结构，由该嵌接固定结构将成型组件固定于支撑体上。
7. 如权利要求1所述的可再生的生物质材料的成型模具，其特征在于所述成型模腔均匀地排列于成型组件上。
8. 如权利要求1所述的可再生的生物质材料的成型模具，其特征在于所述成型模腔出料端截面面积小于支撑体通孔的截面面积。
9. 如权利要求1所述的可再生的生物质材料的成型模具，其特征在于 所述成型组件由陶瓷材料制成。
10. 如权利要求1所述的可再生的生物质材料的成型模具，其特征在于: 所述成型组件由钛合金材料制成。
专利摘要本实用新型为一种可再生的生物质材料的成型模具，该模具包括一分布有多个成型模腔的模具本体，该模具本体由一设有结合面的支撑体构成，结合面上分布有多个贯穿支撑体的通孔；多个成型模腔成型于一成型组件，成型组件固定于支撑体结合面，成型组件的成型模腔分别与通孔相对设置。本实用新型可降低模具制造难度，使成型组件便于装配。
文档编号B30B11/22GK201154552SQ200720190218
公开日2008年11月26日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者车战斌 申请人:车战斌