专利名称：松散状生物质可成型材料的挤压成型模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种呈松散状态的生物质材料的成型装置，具体地讲是一种松散状生物质可成型材料的挤压成型模具。
背景技术：
本实用新型所指的生物质可成型材料，是以农作物的秸杆、或者草本植物、灌木，或者木材加工中所产生的固体废弃物等为原料，将这些原料处理成松散状态，这种生物质材料的原料是由天然植物所产生的废弃物构成，具有成本低、可再生、资源丰富的特点。
燃烧是生物质材料的一种主要利用方式，由于其燃烧排放物没有二氧化硫、氧化氮类有害气体，因此是矿物质燃烧材料的最佳替换物。但是，未成型的松散状生物质材料，运输及储存体积过大，其利用成本过高，必须将其松散状的生物质材料进行必要的成型加工，极大可能地降低其体积，提高单位体积的燃烧效率，才能具有可利用的价值。然而作为一种生物质燃烧材料，保持其原生物质材料的燃烧排放特性是非常重要的，即其成型后的生物质燃烧材料中不能加入任何的化学粘合剂及浸渍材料，这对于松散状态下的生物质材料的成型加工是极为困难的。
目前大部分成型加工是采用螺旋挤压或者液压的方法实现的。这种方法的特点是针对物料施加以正压力，将松散状的物料不断地进行压缩而使其成型。传统挤出理论认为，在挤出过程中，物料在挤出腔中被压缩的程度越大，成型出的成品越致密，表面越光滑。受该传统挤出理论的影响，现有挤出模具的成型模腔大都由较长的收缩段和定型段构成；该收缩段一般为锥形，出口口径小于入口口径，以在成型时对物料进行压缩，提高其致密性；定型段一般为柱状，对压缩后的物料进行定型，最终使挤出的物料成型为所需要的形状。但在实际使用过程中，由于散状生物质材料的力传导距离较小，只有3-5mm，挤压过程中正压力不能传导到成型腔中，因此，该较长的锥状收缩段实际上并不能像理论中那样对物料进行压缩，从而对成型后的制品的致密性影响不大，同样后续的定型段对其成型后产品的形状的影响也比较小。但是，由于该较长的锥状收缩段的物料的出口口径小于入口口径，需要较大的挤压力才能将物料挤压出去，并且后续的定型段在物料成型后，也增加了成型后的物料与模腔壁之间的摩擦力，从而极大增加了挤出过程中能量的消耗，提高了生物质材料制品的加工成本。
因此，有必要针对松散状生物质可成型材料的特点，提出一种新的成型模具，来克服上述现有成型模具在成型松散状生物质可成型材料时存在的缺陷。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其可极大减小物料通过成型模腔的能耗，降低加工成本。
本实用新型可采用如下技术方案来实现上述目的，一种松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其至少包括有分布于成型模具上的成型模腔，其特征在于，所述的模腔沿入口端至出口端依序为导向收缩段和成型模口，该导向收缩段的入口面积大于成型模口的面积，该导向收缩段入口端的导入侧边缘位于同侧的模口边缘外侧，且其到同侧对应的模口边缘的径向距离大于其相对侧边缘到同侧模口边缘的径向距离。
在本实用新型中，作为一种可实施方式，所述导向收缩段入口端的导入侧的相对侧边缘可位于同侧模口边缘的外侧。
作为另外一种实施方式，所述导向收缩段入口端的导入侧的相对侧边缘可位于同侧模口边缘的内侧。
作为再一种实施方式，优选地，所述导向收缩段入口端的导入侧的相对侧边缘到同侧模口边缘的距离可为零，即该侧侧面与模口平面垂直，导向收缩段仅位于成型模口的一侧。
在本实用新型中，为增加成型模具的强度，加大成型模具的厚度，而又不增加挤出物料时的能耗，可进一步于成型模口后连接有扩大段，该扩大段的出口面积大于成型模口的面积。
所述扩大段可为柱状扩大段或渐扩状扩大段。所述的锥形扩大段可为一个或一个以上，该一个以上的锥形扩大段的渐扩角沿入口端到出口端方向依次加大。
本实用新型的成型模口的形状可根据所需要成型的产品的截面形状进行确定，如为矩形、圆形、椭圆形、菱形、六边形等。该模口的横向尺寸可远大于纵向尺寸，从而成型出板材。根据需要，该模口的形状也可为型材截面的形状，来用于成型型材。
所述的导向收缩段的高度小于或等于10mm。
本实用新型中的成型模具可为筒状，成型模腔沿周向分布于该筒状模具的侧壁上。
该成型模具可具体为圆筒状或者圆锥筒状。
本实用新型中的成型模具还可为平板状，成型模腔沿着该平板状模具分布。
该成型模具可具体为圆板状、长板状或者圆环板状。
利用本实用新型的成型模具的结构进行松散状生物质可成型材料的挤压成型时，可采用公开号为WO 04/009340，名称为一种生物质可成型材料的成型方法及成型机构中公开的成型方法。在挤压成型时，物料在进入成型模腔之前，首先在楔形挤压腔内被施加一剪切力，在该剪切力作用下，挤压腔内的粒状物料首先被碾搓、拉伸而成片状。随着挤压腔体积的不断缩小，呈片状物料层叠状由导向收缩段的导入侧进入成型模腔内，通过进一步挤压，不仅使每层间的密度不断增大，同时，呈片状的粒子在该正挤压力的作用下，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，从而使成型后产品的具有特定的结构模型，以及优于利用其他成型的产品的力学特性。
由于本实用新型的成型模具上分布的成型模腔由较短的导向收缩段将呈片状物料层叠状导入挤压后，直接通过成型模口成型，极大减小了物料在成型模腔中通过的长度，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，减小了物料在成型腔内的挤压摩擦长度和时间，因此极大的降低了物料的挤出阻力；只需要较小的正压力即可将物料压出成型；从而极大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。实验证明，利用本实用新型的成型模腔成型制品的能耗比采用传统的成型模具的能耗减小30％以上。
图1 本实用新型的一种成型模腔结构示意图；图2 图1的俯视图；图3 本实用新型的另一种成型模腔结构示意图；图4 图3的俯视图；图5 本实用新型的再一种成型模腔示意图；图6 图5的俯视图；图7 图3的另一种俯视结构示意图；图8 本实用新型中具有扩大段的一种成型模腔示意图；图9 本实用新型中具有扩大段的另一种成型模腔示意图；图10 本实用新型的圆筒状成型模具结构示意图；图11 本实用新型的圆锥筒状成型模具结构示意图；图12 本实用新型的圆环板状成型模具结构示意图；图13 本实用新型的长板状成型模具结构示意图。
具体实施方式
如图1-12所示，本实用新型的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具至少包括有分布于成型模具1上的成型模腔2，所述的模腔2沿入口端至出口端依序为导向收缩段21和成型模口22，该导向收缩段21的入口面积大于成型模口22的面积，该导向收缩段21入口端211的导入侧边缘212位于同侧的模口边缘221外侧，且其到同侧对应的模口边缘221的径向距离a大于其相对侧边缘212到同侧模口边缘222的径向距离b。
本实用新型的成型模具在进行松散状生物质可成型材料的挤压成型时，可采用公开号为WO 04/009340，名称为一种生物质可成型材料的成型方法及成型机构中公开的成型方法。在挤压成型时，物料在进入成型模腔2之前，首先在楔形挤压腔内被施加一剪切力，在该剪切力作用下，挤压腔内的粒状物料首先被碾搓、拉伸而成片状。随着挤压腔体积的不断缩小，呈片状物料层叠状由导向收缩段21的导入侧211进入成型模腔2内。而由于该导向收缩段21入口端211的导入侧边缘212到同侧对应的模口边缘221的径向距离a大于其相对侧边缘212到同侧模口边缘222的径向距离b，使得进入成型模腔2的物料不会从成型模腔2导入侧的相对侧边缘212被带出，而是沿导向收缩段21向成型模口22处进一步挤压，并通过成型模口22成型为所需形状的产品。这样不仅使每层间的密度不断增大，同时，呈片状的粒子在该正挤压力的作用下，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，从而使成型后产品的具有特定的结构模型，以及优于利用其他成型的产品的力学特性。
由于本实用新型的成型模具1上分布的成型模腔2由较短的导向收缩段21将呈片状物料层叠状导入挤压后，直接通过成型模口22成型，省去了后续的定型段，极大减小了物料在成型模腔2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，减小了物料在成型腔2内的挤压摩擦长度和时间，因此极大的降低了物料的挤出阻力；只需要较小的正压力即可将物料压出成型；从而极大减小物料通过成型模腔2的能耗，降低生物质材料制品的加工成本。实验证明，利用本实用新型的成型模腔2成型制品的能耗比采用传统的成型模具的能耗减小30％以上。
在本实用新型中，为适应松散状生物质材料力传导距离较小的特点，所述的导向收缩段21的高度可小于或等于10mm。其具体长度的确定可根据所加工物料的实际力传导距离来确定。
在本实用新型中，如图1、图2所示，作为一种可实施方式，所述导向收缩段21入口端的导入侧的相对侧边缘212可位于同侧模口边缘222的外侧。
作为另外一种实施方式，如图3、图4所示，所述导向收缩段21入口端的导入侧的相对侧边缘212可位于同侧模口边缘222的内侧。这样，与成型模腔2的导入侧相对的侧壁向内倾斜，进入成型模腔2内的物料会受到该向内侧倾斜的侧壁向内和向成型模口22方向的阻力作用，向内向成型模口22方向挤压运动，而不会从该相对侧边缘212处溢出，并最终通过成型模口22成型为所需形状的产品。
作为再一种实施方式，如图5、图6所示，优选地，所述导向收缩段21入口端的导入侧的相对侧边缘212到同侧模口边缘222的距离可为零，即该侧侧面与模口平面垂直，导向收缩段21仅位于成型模口22的一侧。这样，进入成型模腔2内的物料会受到该垂直侧壁向内的阻力作用，向内挤压，而不会从该相对侧边缘212处溢出，并最终在成型机构的挤压头作用下通过成型模口22成型为所需形状的产品。
如图8、图9所示，在本实用新型中，为增加成型模具1的强度，加大成型模具1的厚度，而又不增加挤出物料时的能耗，可进一步于成型模口22后连接有扩大段23，该扩大段23的出口面积大于成型模口22的面积。该扩大段23可如图8所示，先形成于另一模件3上，然后拼接于成型模具1上，并使该扩大段23周向对应于成型模口22；也可如图9所示，直接在较厚的成型模具1的成型模口22后一体开设该扩大段23。
所述扩大段23可为如图8所示的柱状扩大段，也可为如图9所示的渐扩状扩大段。该渐扩状扩大段可为如图9所示的锥状扩大段，也可为弧状扩大段(图中未示出)。并且，锥形扩大段还可进一步为一个或一个以上，该一个以上的锥形扩大段的渐扩角沿入口端到出口端方向依次加大(图中未示出)。该扩大段的形状并不局限于上述的形状，还可以是其他的形状，只要从成型模口22成型出的产品在经过扩大段时尽量减少或者不与扩大段侧壁的接触摩擦即可。
本实用新型的成型模口22的形状并不局限于图1-6中所示出的圆形，其可根据所需要成型的产品的截面形状进行确定，如为矩形、椭圆形、菱形、六边形等。根据需要，该模口的形状也可为型材截面的形状，来用于成型型材。如图7所示，该成型模口22的横向尺寸可远大于纵向尺寸，从而成型出板材。
如图10、图11所示，本实用新型中的成型模具1可为筒状，成型模腔2沿周向分布于该筒状模具的侧壁上。该成型模具可具体为如图10所示的圆筒状或者如图11所示的圆锥筒状。如图12、图13所示，本实用新型中的成型模具1还可为平板状，成型模腔2沿着该平板状模具分布。该成型模1具可具体为圆板状(图中未示出)、或者如图13所示的长板状或者如图12所示圆环板状。可根据通过所需成型的不同产品和不同成型机来选择不同形式的成型模具1。
上述实施例为本实用新型的几种较佳实施方式，仅用于说明本实用新型，而非用于限制本实用新型。
权利要求1.一种松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其至少包括有分布于成型模具上的成型模腔，其特征在于，所述的模腔沿入口端至出口端依序为导向收缩段和成型模口，该导向收缩段的入口面积大于成型模口的面积，该导向收缩段入口端的导入侧边缘位于同侧的模口边缘外侧，且其到同侧对应的模口边缘的径向距离大于其相对侧边缘到同侧模口边缘的径向距离。
2.如权利要求1所述的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其特征在于，所述导向收缩段入口端的导入侧的相对侧边缘位于同侧模口边缘的外侧。
3.如权利要求1所述的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其特征在于，所述导向收缩段入口端的导入侧的相对侧边缘位于同侧模口边缘的内侧。
4.如权利要求1所述的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其特征在于，所述导向收缩段入口端的导入侧的相对侧边缘到同侧模口边缘的距离为零。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其特征在于，所述成型模口后连接有扩大段，该扩大段的出口面积大于成型模口的面积。
6.如权利要求5所述的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其特征在于，所述扩大段可为柱状扩大段或渐扩状扩大段。
7.如权利要求1所述的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其特征在于，所述的成型模口的形状为矩形、圆形、椭圆形、菱形或六边形。
8.如权利要求1所述的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其特征在于，所述的导向收缩段的高度小于或等于10mm。
9.如权利要求1所述的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其特征在于，所述的成型模具为筒状，成型模腔沿周向分布于该筒状模具的侧壁上。
10.如权利要求1所述的松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其特征在于，所述的成型模具为平板状，成型模腔沿着该平板状模具分布。
专利摘要本实用新型涉及一种松散状生物质可成型材料的挤压成型模具，其至少包括有分布于成型模具上的成型模腔，所述的模腔沿入口端至出口端依序为导向收缩段和成型模口，该导向收缩段的入口面积大于成型模口的面积，该导向收缩段入口端的导入侧边缘位于同侧的模口边缘外侧，且其到同侧对应的模口边缘的径向距离大于其相对侧边缘到同侧模口边缘的径向距离。本实用新型针对松散状生物质可成型材料力传导距离小的特点，可极大减小物料通过成型模腔的能耗，降低加工成本。
文档编号B27N3/08GK2721354SQ20042004813
公开日2005年8月31日 申请日期2004年4月9日 优先权日2004年4月9日
发明者车战斌 申请人:车战斌