一种高效自动化垃圾爆破处理设备的制作方法

本发明属于有机质处理领域，涉及一种高效自动化垃圾爆破处理设备。

背景技术：

大型容器类装置放气泄压速度的主要瓶颈在于放气截面积的大小，传统的放气阀结构，增大口径与提高开启速度是相互矛盾的，因此普遍存在泄压速度慢，处理效率低的问题。笼式弹射装置虽增大了放气口径和泄压速度，但是负载大，结构复杂，填料困难，且密封部位无保护，存在泄压效率低，密封圈受损严重，可靠性和维护性差等问题。

目前本领域常规的密封容器放气最大有效截面积为D为密封容器的外径。很难增加有效截面积，由于放气有效截面积的限制，加压泄压装置的泄压速度也很难提高，导致有机质处理无法达到理想的爆碎效果。如果克服传统方式的有效截面积的限制，提高泄压速度，是有机质处理领域急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效自动化垃圾爆破处理设备。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高效自动化垃圾爆破处理设备，包括分缸筒密封装置、气动开启机构、安装架、分离器、出料装置和进料装置；

所述分缸筒密封装置包括上缸筒、下缸筒；所述上缸筒包括位于底部的蒸汽阀口和位于侧部的出料口；所述下缸筒为两端开口的圆筒结构，套装在上缸筒的外侧，下缸筒与上缸筒滑动连接，当下缸筒滑动至最上端时，下缸筒封闭出料口，上缸筒密封；当下缸筒滑动至最下端时，完全打开出料口；

所述气动开启机构与下缸筒连接，用于驱动下缸筒上下滑动；

在上缸筒底部设置有吹尘装置，所述吹尘装置由套管、直管、弧形管组成，所述弧形管设置在出料口底端，套管与上缸筒的蒸汽阀口连通，套管通过直管与弧形管相连通，弧形管上开设有多个气孔；

所述安装架包括底座、框架和缓冲装置，其中：所述框架位于底座上，包括底面、导轨支架、气动开启机构安装支架和上端面；所述导轨支架为多个，均匀分布在底面与上端面之间，并位于底面与上端面的外缘，用于安装加压泄压装置下缸筒的导轨；气动开启机构安装支架位于导轨支架中部内侧，用于安装气动开启机构的气缸；上端面上放置加压泄压装置的安装支耳；所述缓冲装置安装在底面上，用于下缸筒向下滑动至极限位置时，对下缸筒进行缓冲；

所述分离器包括分离器壳体、导流板、排气管和出料集料器，分离器壳体上设置用于排出气体的排气管，出料集料器设置在分离器壳体的下方，导流板为弧形结构，与分缸筒密封装置的出料口配合设置，导流板相邻的两个端面分别与分离器壳体的侧壁与上壁连接，导流板数量与分缸筒密封装置的出料口数量一致，且导流板位于出料口的外侧；所述分缸筒密封装置、气动开启机构和安装架设置在分离器壳体内部；

所述出料装置位于分离器的底部，由若干条平行布置的螺旋输送机构成，与分离器的出料集料器过渡衔接；

所述进料装置安装在分离器顶部，进料装置包括物料桶、物料桶夹持架、曲柄、曲柄轴承、连杆轴承、漏斗、液压缸、连杆、滑块、滑轨与车架、其中物料桶安装在物料桶夹持架上，曲柄的一端固定连接在物料桶夹持架上，另一端通过曲柄轴承连接在车架上，连杆一端通过连杆轴承连接在车架上，另一端通过滑块连接在滑轨上，滑轨固定连接在物料桶夹持架上，液压缸一端连接在车架上，另一端连接在连杆上，漏斗安装在车架上，液压缸驱动连杆绕连杆轴承旋转，带动滑块在滑轨中滑动，驱动物料夹持架和曲柄绕曲柄轴承旋转，物料夹持架带动物料桶翻转，物料进入漏斗。

其中所述上缸筒具有中部密封，用于当下缸筒滑动至最上端时，上缸筒中部与下缸筒之间的连接部分的密封；所述下缸筒具有下部密封，用于当下缸筒滑动至最上端时，上缸筒底部与下缸筒之间的连接部分的密封。

其中上缸筒的顶端设置有上盖。

其中出料口为多个，沿上缸筒的圆周方向分布，在上缸筒的表面，优选均匀分布，多个出料口的横截面弧长相加接近上缸筒横截面圆周周长，优选大于圆周周长的2/3，更优选大于圆周周长的90％；优选多个出料口的高度相同，大于上缸筒高度的三分之二。

其中所述上缸筒具有安装支耳，用于上缸筒的外部安装连接。

其中下缸筒外部具有导轨，用于下缸筒上下滑动的导向。

其中所述气动开启机构包括气缸、关节轴承组件、大口径进气阀、大口径排气阀、普通进气阀；关节轴承组件用于连接气缸和分缸筒密封装置的下缸筒；大口径进气阀用于泄压时气缸的上腔快速充气；大口径排气阀用于气缸的下腔快速排气；普通进气阀用于下缸筒的上行复位时对气缸下腔充气。

其中所述缓冲装置包括骨架、弹簧、弹簧导向，弹簧保护罩；其中，弹簧导向的下端固定在所述底面上，弹簧导向的外侧套装弹簧，弹簧外部设置弹簧保护罩；骨架固定在弹簧保护罩的上端。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)采用多方向出料，增加排气出料面积，可以增加设备的出料效率。

(2)物料重量和蒸汽对外压力由上缸筒承受，气缸仅用于支撑和推动下缸筒，降低了对支撑气缸推力的需求。

(3)气动开启机构设置大口径进气阀，用于气缸的上腔快速充气，大口径排气阀，用于气缸的下腔快速排气。同时实现了增大排气口径与提高开启速度。

(4)在气缸活塞杆与下缸筒法兰之间增加万向轴承，在保证下缸筒正常上下运动的同时，大大降低了四个主气缸与下缸筒的配合精度要求，减低装配难度。

(5)采用半隐藏式密封结构，直接避免了出料过程中物料与密封位置的接触，增加了密封件的寿命和可靠性。

(6)具有吹尘装置，可保证结构上不积料，无需人工清理，结构简单易行，利用现有蒸汽即可，节约成本；使用吹尘装置后，可直接进行第二轮连续工作，保证了设备在连续使用过程中的密封性能和可靠性。

(7)本发明设置安装架集成安装，使整个设备结构紧凑，克服了传统的有机质处理设备占用空间大的缺陷，降低生产及使用成本；使整个有机质处理设备模块化安装，便于安装和维护；此外设置模块化的缓冲装置，便于整体安装和替换。

(8)本发明将爆仓布置在分离器内，提高了厂房利用率，分离器容积比爆仓容积大一个数量级，使得气体膨胀后分离器内压力峰值进一步下降，因此分离器壁面可以做得更薄，节约材料。

(9)本发明通过对进料装置的结构进行创新设计，通过将各个功能部件与支撑部件巧妙结合，通过简单的液压驱动的连杆滑块机构实现了大载荷和大角度翻转，最大翻转角度可达到180度，载荷量可大于3吨以上，且整体进料装置结构紧凑、体积小，移植性强。

(10)本发明进料装置的翻转角度通过液压缸控制的曲柄滑块机构安全可控，可以停留在任意角度，通过液压系统可方便实现锁定和防掉落等安全防护措施；并通过对进料装置中各个组件的结构尺寸进行优化设计，通过大量试验进行验证，得到了最优选的结构设计，进一步提高了进料装置的受力情况和实现效果。

附图说明

图1为分缸筒密封装置和气动开启机构的连接结构示意图；

图2为分缸筒密封装置结构示意图；

图3为分缸筒密封装置俯视图；

图4为气动开启机构的结构示意图；

图5为分缸筒密封装置工作过程示意图，其中图(a)为加压保压工序示意图；图(b)为快速卸荷工序示意图；

图6为增加吹尘装置后的分缸筒密封装置结构示意图；

图7为增加吹尘装置后的上缸筒的剖视图；

图8是图7的A处的局部放大图；

图9为吹尘装置的俯视图；

图10为安装架结构示意图；

图11为安装架安装分缸筒密封装置、气动开启机构后的结构示意图；

图12为安装架俯视图；

图13为缓冲装置结构示意图；

图14为分离器结构示意图；

图15为分离器俯视图。

图16为本发明整体的结构示意图；

图17为本发明进料装置原理图；

图18为本发明进料装置结构示意图；

图19为本发明进料装置进料效果图；

图20为本发明进料装置中物料桶夹持架结构示意图；

图21为本发明进料装置中漏斗示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

参参见图1和图16，一种高效自动化垃圾爆破处理设备，包括分缸筒密封装置1、气动开启机构2、安装架6、分离器4、出料装置7和进料装置5。其中气动开启机构2与分缸筒密封装置1连接，用于驱动分缸筒密封装置1的开启和关闭，分缸筒密封装置1和气动开启机构2安装在安装架6上，并且位于分离器4的内部；进料装置5安装在分缸筒密封装置1的上部，即分离器4的顶部；出料装置7位于分离器4的下方，其中进料装置5将物料加注到分缸筒密封装置1的内部，分缸筒密封装置对物料进行加温加压处理，气动开启机构2驱动分缸筒密封装置1进行爆破，分离器4对爆破处理后的物料进行气固分离，出料装置7将分离后的固体运出。

参见图2，分缸筒密封装置1包括：上缸筒1-1、下缸筒1-2、蒸汽加注口1-4、安装支耳1-5、中部密封组件1-6、下部密封组件1-7、上部密封组件1-8。所述上缸筒1-1包括位于底部的蒸汽阀口1-4和位于侧部的出料口1-9；下缸筒1-2为两端开口的圆筒结构，蒸汽管道通过下端开口与蒸汽阀口1-4连接，下缸筒1-2与上缸筒1-1滑动连接，当下缸筒1-2滑动至最上端时，下缸筒1-2封闭出料口1-9，上缸筒1-1密封；当下缸筒1-2滑动至最下端时，完全打开出料口1-9，加压泄压装置排出蒸汽和物料；在上缸筒1-1的顶端设置有上盖3，上盖3通过上部密封组件1-8与上缸筒1-1密封连接；气动开启机构2用于驱动下缸筒1-2上下滑动。

其中，上缸筒1-1为圆周方向均布带若干出料口1-9的圆柱筒体，上端开口，底部封闭，下缸筒1-2嵌套在上缸筒1-1的外部，上、下缸筒之间存在两处动密封，分别为中部密封组件1-6和下部密封组件1-7，上盖3与上缸筒1-1之间通过上部密封组件1-8实现密封。中部密封组件1-6和下部密封组件1-7的间距可以调整，使中下两处动密封都能同时达到一个较好的密封状态；上下两端的封头设计可以更好的控制因高温高压而产生的变形，从而保证密封效果。

分缸筒密封装置通过导轨连接在安装架上。其中，导轨的滑块连接到下缸筒的安装支耳1-10上，导轨与安装架焊接，上缸筒安装支耳1-5与安装架通过螺栓固定连接。

容器放气口径越大，排气泄压速度越快，容器的最大有效放气口径为容器直径。本发明设置四个出料口1-9，在四周均匀分布，出料口位于中部密封1-6与下部密封1-7之间，宽度接近1/4圆周，该宽度在保证上缸筒自身支撑的情况下，尽量宽，实际使用中保证四个宽度相加达到2/3圆周，优选达到9/10圆周；本发明中设计的密封装置放气等效截面积A而可以达到或大于密封装置直径对应的截面积S，从而提高放气速度，实现仓内压力的快速卸荷。

设上缸筒1-1的外径为D，出料开启高度等于出料口高度为H，则放气等效截面积A＝H·π·D。而本领域常规的密封容器放气最大有效截面积为D为密封容器的外径。通过对比可知，本发明提高了放气等效截面积，从而提高了放气泄压的速度。

参见附图4，气动开启机构2包括气缸2-1、关节轴承组件2-2、大口径进气阀2-3、大口径排气阀2-4和普通进气阀2-5，其中关节轴承组件2-2用于连接气缸2-1和下缸筒1-2，大口径进气阀2-3安装在气缸2-1上部的一侧，大口径排气阀2-4和普通进气阀2-5均安装在气缸2-1下部，其中大口径进气阀2-3用于泄压时气缸2-1的上腔快速充气，大口径排气阀2-4用于气缸2-1的下腔快速排气，普通进气阀2-5用于下缸筒1-2上行复位时对气缸2-1的下腔充气。为了实现下缸筒1-2的快速下行，实现快速泄压，气动开启机构设置大口径进气阀2-3，用于气缸的上腔快速充气，大口径排气阀2-4，用于气缸的下腔快速排气；为了保持系统工作稳定可靠，下缸筒1-2的上行复位采用普通进气阀2-5对气缸下腔充气，普通排气阀对气缸上腔排气。需快速下行时，打开大口径进气阀2-3，使气缸的上腔快速充气，同时开启大口径排气阀2-4，使气缸的下腔快速排气。

分缸筒密封装置的工作过程如下，参见图5，装填物料后，将高温高压的蒸汽通过蒸汽阀口1-4通入装置内，使装置内部压力达到2～3MPa，温度达到200～250℃，装置设有压力和温度传感器，通过螺栓与上缸筒1-1连接，用于实时监测装置内的压力和温度。达到目标压力后，停止蒸汽供给，开始按预定的时间长度进行保压。保压结束后，通过气动开启机构驱动气缸，使气缸上腔进气，下腔排气，气缸缩回，推动下缸筒1-2运动，从中部密封处打开分缸筒密封装置，实现快速泄压和物料排出。

在工作过程中，会有物质黏搭在结构上，从而影响设备密封性能，为了解决这个问题，参见图6，在上缸筒1-1底部设置有吹尘装置1-11，参见图6-9，所述吹尘装置1-11由套管a、直管b、弧形管c相互焊接组成，所述弧形管c设置在上缸筒1-1的每个出料口1-9底端，套管a位于中心位置且与上缸筒1-1的蒸汽阀口1-4连通，套管a通过四根直管b与弧形管c相连通(直管b起到将一路高压蒸汽分成多路蒸汽效果)，弧形管c上等间距的开设有多个气孔d，当完成一次泄压爆破后，高压蒸汽从蒸汽阀口1-4依次沿套管a、直管b、弧形管c从气孔d喷射而出，将积料吹除。

如图10所示为所述安装架6结构示意图；分缸筒密封装置1和气动开启机构2均安装在安装架6上，安装架6包括底座6-1、框架6-2和缓冲装置6-8，其中：所述框架6-2位于底座6-1上，包括底面6-3、导轨支架6-4、气动开启机构安装支架6-5和上端面6-7；所述导轨支架6-4为多个，均匀分布在底面6-3与上端面6-7之间，并位于底面6-3与上端面6-7的外缘，用于安装分缸筒密封装置下缸筒1-2的导轨；气动开启机构安装支架6-5位于导轨支架6-4中部内侧，用于安装气动开启机构2的气缸2-1；上端面6-7上放置分缸筒密封装置1上缸筒的安装支耳1-5，以支撑分缸筒密封装置1；所述缓冲装置6-8安装在底面6-3上，用于下缸筒1-2向下滑动至极限位置时，对下缸筒进行缓冲。还具有气缸支撑6-9，位于底座6-1上，与气动执行机构安装支架6-5相对应，气缸支撑6-9具有连接在底座6-1上的支承座6-10，旋入支承座6-10的调节螺栓以及锁紧调节螺栓的锁紧螺母，调节螺栓用于支撑气动执行机构的气缸，并调节气缸高度。安装架主体主要由型材焊接而成，与设备各部分的连接主要通过预留的螺栓接口连接，如图12所示为本发明安装架俯视图。如图11所示为安装架安装分缸筒密封装置1和气动开启机构2后的结构示意图。

如图13所示为本发明缓冲装置结构示意图；缓冲装置6-8包括骨架6-81，弹簧6-84，弹簧导向6-83，弹簧保护罩6-82；其中，弹簧导向6-83的下端固定在所述底面6-3上，弹簧导向6-83的外侧套装弹簧6-84，弹簧6-84外部设置弹簧保护罩6-82；骨架6-81固定在弹簧保护罩6-82的上端。其中八边形缓冲骨架6-81上分布有橡胶垫，通过螺栓固定在骨架上，用于消除缓冲碰撞时的噪音。弹簧保护罩6-82主要用于保护弹簧组不受到直接污染。弹簧导向6-83用于分隔弹簧6-84的内外两圈弹簧，并起到导向作用。弹簧导向下端均布6个螺纹孔，通过螺栓与支架固定连接。

如图14所示为本发明分离器结构示意图，图15为本发明分离器俯视图，由图可知分离器4包括分离器壳体4-1、导流板4-3、排气管4-7和出料集料器4-4，其中内部装有物料的分缸筒密封装置1置于分离器壳体4-1内部，分缸筒密封装置1上设有的出料口1-9，用于喷出夹带物料的气体，周向封闭的分离器壳体4-1上设置有排气管4-7，用于排出气体，出料集料器4-4设置在分离器壳体4-1的下方，用于收集物料，导流板4-3为弧形结构，与分缸筒密封装置1的出料口1-9配合设置，导流板4-3相邻的两个端面分别与分离器壳体4-1的侧壁与上壁连接。

导流板4-3数量与出料口1-9数量一致，本实施例中均为四个，且导流板4-3位于出料口1-9的外侧，使出料口喷出的夹带物料的气体可以打在导流板4-3上。分离器壳体4-1上还设置有防冲击的衬板4-5，高速喷出的气体中的物料在衬板4-5上缓冲和减速，最终落入出料集料器4-4中。

分离器的工作原理为：分缸筒密封装置1打开后，高压气体携带物料从分缸筒密封装置的出料口1-9喷出，分缸筒密封装置1中喷出的大块物料将直接落在分离器壳体4-1的衬板4-5上，再掉到出料集料器4-4中，弧形导流板4-3使得从分缸筒密封装置1喷出的气体产生切向速度，气体沿圆周方向运动的同时，也向下运动，在离心力的作用下，气体中的颗粒被甩在分离器壳体4-1的衬板4-5上，再落入集料器4-4中，实现气固分离。

所述出料装置7位于分离器4的正下方，由若干条平行布置的螺旋输送机构成，与分离器4的出料集料器4-4过渡衔接，连接处通过橡胶密封条保证对外密封，并用螺栓将出料集料器4-4和螺旋输送机固定和锁紧。出料装置7负责将落入集料器4-4中的物质运出分离器4。

如图17所示为本发明进料装置原理图，图18为本发明进料装置结构示意图，由图可知本发明大角度大载荷翻转式进料装置5，包括物料桶5-1、物料桶夹持架5-2、曲柄5-3、曲柄轴承5-4、连杆轴承5-5、漏斗5-6、滑块5-10、滑轨5-11、连杆5-9、液压缸5-8、第一液压缸铰链5-23、第二液压缸铰链5-7与车架、其中物料桶5-1安装在物料桶夹持架5-2上，曲柄5-3的一端固定连接在物料桶夹持架5-2上，另一端通过曲柄轴承5-4连接在车架上，连杆5-9一端通过连杆轴承5-5连接在车架上，另一端通过滑块5-10连接在滑轨5-11上，滑轨5-11固定连接在物料桶夹持架5-2上，液压缸5-8一端通过第二液压缸铰链5-7连接在车架上，另一端通过第一液压缸铰链5-23连接在连杆5-9上，漏斗5-6安装在车架上。液压缸5-8驱动连杆5-9绕连杆轴承5-5旋转，带动滑块5-10在滑轨5-11中滑动，驱动物料夹持架5-2和曲柄5-3绕曲柄轴承5-4旋转，物料夹持架5-2带动物料桶5-1翻转，物料进入漏斗5-6。

如图20所示为本发明物料桶夹持架结构示意图，由图可知物料桶夹持架5-2包括背板5-2-1、与背板5-2-1垂直的支撑杆5-2-2、防护钩5-2-3，其中背板5-2-1由多个连接杆交错搭接形成，背板5-2-1顶端的连接杆上安装防护钩5-2-3，防止物料桶5-1掉落。本实施例中防护钩5-2-3为两个，分别安装在背板5-2-1顶端得两个连接杆上。物料桶5-1底部开有两个凹槽，物料夹持架5-2的两个支撑杆5-2-2插入凹槽中，对物料桶5-1进行夹持。

如图17所示，车架包括翻转机构支撑架5-16、车架底板5-12、电机驱动系统5-13和从动轮5-14，电机驱动系统5-13包括电机、减速机和驱动轮。翻转机构支撑架5-16垂直安装在车架底板5-12的上表面，曲柄5-3的另一端通过曲柄轴承5-4连接在翻转机构支撑架5-16上，漏斗5-6安装在车架底板5-12上，电机驱动系统5-13和从动轮5-14安装在车架底板5-12的下表面，带动整个车架在导轨5-22上运动。

曲柄5-3的长度L1与连杆5-9的长度L2的比值满足：L1/L2≤1。优选曲柄5-3的长度L1与连杆5-9的长度L2的比值满足：0.2≤L1/L2≤0.6。本实施例中取值为0.45，使进料装置受力更加合理，进一步保证了大角度和大载荷的实现。

滑轨5-11的长度大于滑块5-10在滑轨5-11内的行程。滑块在滑轨内的行程L3满足如下关系式：

L3＝L4-L5；

其中：L4为曲柄轴承5-4与滑块5-10初始位置的连线长度，L5为曲柄轴承5-4与连杆轴承5-5连线的长度。滑块5-12可以采用圆柱形滚子轴承，也可以采用其他形状的滑块。本实施例中滑轨的长度为700mm，滑轨行程为500mm。

如图21所示为本发明进料装置中漏斗示意图，由图可知气缸5-17和气缸底座5-18，其中气缸5-17通过气缸底座5-18与车架底板5-12固定连接，漏斗5-6包括漏斗主体5-19和漏斗延伸接口5-20，气缸5-17带动漏斗延伸接口5-20上下运动，使漏斗口延伸到目标位置，防止物料飞溅。

本发明进料装置的工作原理如下：

本发明进料装置在导轨上有三个工位：待机工位、取料工位、倒料工位。进料装置通过电机驱动系统5-13中的电机拖动车架在导轨5-15上行走，实现物料的水平运动。当接收到物料桶5-1信号时，电机驱动系统中的电机正转，拖动车架向左行驶夹取物料桶5-1，当物料桶5-1被物料桶夹持架5-2插住时，液压缸5-8伸出，推动连杆5-9，连杆5-9上的滑块5-10可以在滑轨5-11中滑动，迫使物料桶夹持架5-2和曲柄5-3绕曲柄轴承5-4进行旋转，当物料桶5-1旋转角度为10°左右时，物料桶5-1被叉起，电机反转拖动车架向右行驶，到达目标位置上方时，触碰导轨上的行位开关，车架停车，漏斗5-6的漏斗延伸接口5-20由气缸5-17推动向下运行，延长漏斗出料口，然后液压缸继续伸出，物料桶5-1和曲柄5-3绕固定在车架上的曲柄轴承5-4旋转，从而实现了物料桶5-1的大角度(最大角度可达到180度左右)旋转，使物料快速倒入漏斗5-6中。物料倒尽后，漏斗伸出延伸接口5-20在气缸5-17作用下收回，同时，液压缸5-8缩回使物料桶5-1与水平方向保持10°左右，电机驱动系统5-13正转驱动车架到物料桶初始位置，液压缸5-8完全收缩放下物料桶5-1，然后电机驱动系统5-13反转使车架回到车架初始位置，等待下次物料桶5-1到位信号。整个翻转过程中，翻转速度可控，液压系统回路中有防掉落措施。如图19所示为本发明进料装置进料效果图。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。