一种多层级的生活垃圾自动分拣和破碎设备的制作方法

技术涉及机械工程相关，具体为一种多层级的生活垃圾自动分拣和破碎设备。

背景技术：

1、当前的生活垃圾分类主要是靠居民的自觉行为而实现，这就导致了我国尽管很早就在大力宣传、推广、推行生活垃圾分类，但现实中有效执行的地方并不多，这在一定程度上反映了生活垃圾分类缺乏合理性。

2、在生活垃圾处理方面，目前主要是通过填埋、焚烧等方法进行处理。垃圾填埋不仅占用土地，而且生活垃圾中的有机质会发生分解等反应，释放出巨量的ch4、co2等温室气体，以及其他有害物质，导致土壤、水体和大气的严重污染。而垃圾焚烧不仅产生有毒、有害气体，而且排放的大量温室气体不利于实现碳中和。此外，垃圾焚烧的产物多为灰烬，再利用的价值低、经济效益差。

3、在生活垃圾的资源化利用方面，国内外都进行了大量探索，主要的技术瓶颈在于垃圾的分拣与破碎，因为垃圾的分拣与破碎常常是其资源化利用的前置的工序。垃圾分拣与破碎的难点有三：其一，生活垃圾的组成成分极为复杂，不仅有有机质的垃圾还有大量的无机物，不仅有质地松软的也有质地坚硬的，这就制约了破碎效率，提高了处理成本；其二，生活垃圾的袋装化，在方便居民生活的同时，也给垃圾分类和处理带来了极大麻烦；其三，生活垃圾数量大、卫生差、价值低，这就导致生活垃圾利用人工分拣、破碎，既不经济也不合理。

4、目前垃圾破碎的设备不仅破碎手段单一、出料尺寸不均，而且多数不能实现自动分拣，垃圾中的钢、铁等高附加值的废弃物不但没有很好地进行回收，而且还增加了垃圾破碎设备的磨损。

技术实现思路

1、实用新型的目的在于提供一种多层级的生活垃圾自动分拣和破碎设备，以解决上述背景技术中提出的问题，主要实用新型目的如下：

2、第一，实现生活垃圾的自动分拣。生活垃圾成分极为复杂：既有饭菜等有机物，也有锅碗等无机物；既有旧被絮、服装等植物纤维物料，也有垃圾袋、塑料制品等人造有机物；既有铁、铝等金属，也有陶瓷、玻璃等非金属。为了方便垃圾的后续处理，提高垃圾的均质性，就需要对从生活垃圾进行自动分拣。

3、第二，实现生活垃圾的高效破碎。生活垃圾的破碎既是垃圾后续无害化处理的需要，也是实现进精细分拣的需要。由于生活垃圾中的物料形状各异、质地不同，采取单一的破碎手段是难以凑效的，为此，本实用新型将综合采用刨、削、碾、撕、剪、切、挤、压等手段，提高生活垃圾的破碎效率。

4、第三，减少垃圾处理对环境影响。生活垃圾不仅成分复杂，而且腐坏物、微生物多，导致垃圾处理场所污染严重。为此，本实用新型要解决杀菌消毒、清洁空气和垃圾处理过程中的密闭性问题，并提高其智能化水平。

5、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

6、一种多层级的生活垃圾自动分拣和破碎设备，包括结构体、破碎腔、机电部和外部装置，其主要加工流程为：生活垃圾从进料口进入一级破碎腔后，自动完成一级破碎分拣，然后进入二级破碎腔，自动完成二级破碎分拣后，再进入三级破碎腔，自动完成三级破碎分拣后，成为三级破碎物，即最终破碎物，并从出料口排出，破碎出料尺寸为x。

7、一级破碎腔设有所述进料口和碾压辊组、挤出一级拣出口、多用途传送带，二级破碎腔设有切割辊组、剪压辊、磁性传送带、无磁滑板、二级拣出口，三级破碎腔设有所述出料口和铰刀辊组、三级拣出口、污水孔、污水槽。

8、一级破碎分拣是指进入一级破碎腔的生活垃圾，经过碾压辊组的刨、削、碾、压、推、挤、筛，从碾压辊子之间落入二级破碎腔，成为一级破碎物，没能被破碎的物料在碾压辊子上方被推向、挤出一级拣出口，并借助多用途传送带排出，为一级拣出物。

9、二级破碎分拣是指一级破碎物在二级破碎腔内，经过切割辊组的切、割、撕、筛，从切割片之间落入三级破碎腔，成为二级破碎物，没能被切碎的在切割辊组的上方被推向、传送至剪压辊，通过剪压辊的剪切、挤压，而且在磁性传送带的牵引下，铁磁性物质和不能被剪切的坚硬物料沿无磁滑板表面被挤出，并从二级拣出口排出，为二级拣出物。

10、三级破碎分拣是指二级破碎物在三级破碎腔内，经过铰刀辊组的剪切、翻腾、推挤，进行破碎与分拣：重质物料和铁磁性物质沉落在破碎腔底部设置的磁辊传送带上，从三级拣出口排出，成为三级拣出物。生活垃圾中的污水从污水孔流进污水槽。大尺寸物料从铰刀辊组上方被切割片翻转至二级破碎腔，其他物料从出料口排出，成为三级破碎物。

11、破碎腔为箱型结构，由结构体的顶板、底板、侧壁、端壁、导板、无磁滑板、钢梁围合构成，其内部从上向下依次为一级破碎腔、二级破碎腔、三级破碎腔，而且，破碎腔为长方形平面，一端为进料侧，另一端为出料侧，其中，进料侧的顶部设有进料口，出料侧的顶部、下部分别设有一级拣出口、出料口。

12、顶板位于破碎腔的顶部、进料口与一级拣出口之间。底板位于破碎腔的底部，设有设备固定孔。侧壁为破碎腔长度方向的两侧外壁，与顶板、底板垂直并固定。端壁为出料侧的外壁，与底板、侧壁垂直并固定，其底部设有污水孔、其底部外侧设有污水槽。进料侧从上向下设有导板、二级拣出口、无磁滑板、钢梁、三级拣出口，而且，无磁滑板、钢梁的外侧还设有电机仓。

13、碾压辊组由多根、净距为x、两端垂直安装在侧壁上的碾压辊子组成，构成条形格栅状的筛分机构，位于一级破碎腔和二级破碎腔之间，以导板旁的碾压辊子最低，向端壁方向逐个提高的阶梯形式进行布置，而且，每根碾压辊子的表面均装有轴向刀条，并均以其上部向出料侧的方向转动。

14、切割辊组由多个与碾压辊子平行的切割辊子组成，位于二级破碎腔与三级破碎腔之间，两端安装在侧壁上，而且，每个切割辊子上装有多个切割片。切割片的间距为x的2倍，相邻两个切割辊子上的切割片呈穿插布置，构成方形格栅状的筛分机构，并且，一个切割辊子上的切割片外边缘贴近另一个切割辊子的转动轴表面，所有切割片均以其上部向进料侧的方向转动。

15、剪压辊与切割辊组等高，位于无磁滑板和切割辊组之间，两端安装在侧壁上，装有多个有刃无齿、间距为x的圆刀片，其转动方向、圆刀片直径与切割片一致，而且，圆刀片的刀刃贴近切割辊子的转动轴表面，并贴合无磁滑板下部的上表面，构成方形格栅状的筛分机构。

16、铰刀辊组由多个垂直于切割辊子的铰刀辊子组成，位于切割辊组下方、磁辊传送带上方，一端安装在钢梁上，另一端插入出料口内，以向出料口推挤物料的方向转动，而且相邻的两个铰刀辊子上的螺旋铰刀为对称布置、刀刃啮合，构成剪切、分拣机构。螺旋铰刀的螺距和宽度均为x。

17、导板从进料口的外侧上方以45度向内向下倾斜设置，下端贴近进料侧的碾压辊子。无磁滑板平行于导板，表面光滑、质地坚硬，不能被磁铁吸引，下部表面贴合剪压辊的刀刃，并支撑在钢梁上。

18、进料口的上方设有盖板及其角度传感器，出料口为管式螺旋输送机结构，由带有端刃、固定在端壁下部的圆管和插入其内部的铰刀辊子构成，其外侧还设有自闭合结构的可拆卸的挡板。二级拣出口外侧设有自闭门，三级拣出口外侧设有自闭门结构的翻板，电机仓还设有外罩。

19、多用途传送带是一级拣出口的自闭式盖板，具有顶盖和传送带的双重作用，在下部物料的推举下沿翻转轴翻转，并在顶板的上方向进料口的方向传送一级拣出物。翻转轴位于顶板靠近进料侧的上方，且安装有角度传感器和自关闭机构。

20、磁性传送带为装有强磁铁的传送带，安装在电机仓内，沿无磁滑板的下表面从下向上运动。磁辊传送带位于底板上方、出料口下方，由传送带、主动辊、多个从动辊组成，安装在侧壁上，其中主动辊位于三级拣出口的外侧，从动辊上安装有强磁铁，而且其磁性向三级拣出口的方向逐个减小。磁辊传送带的下方、靠近三级拣出口处的底板上设有刮板。

21、碾压辊组、切割辊组、剪压辊、磁性传送带、铰刀辊组、主动辊均由安装在电机仓内的电机驱动，多用途传送带由安装在一级拣出口外侧的电机驱动。电机均设有电机负荷传感器，顶板下表面靠近进料口处设有物料传感器，端壁的中部安装有臭氧发生器，电机仓内设有温度传感器，污水槽设有水位传感器，出料口处的从动辊设有压力传感器，这其中：臭氧发生器产生的臭氧具有杀菌消毒、净化空气、减少污染的作用，扬声器会在控制主板的控制下发出警示等语音，外部装置的控制接口用于实现外部装置的控制，物料传感器由霍尔、雷达、红外、超声等多种传感器整合而成，不仅能检测内部物料堆积的高度，还能检测废旧电池、重金属等污染物，以及其他特殊垃圾和臭氧浓度。

22、外部装置包括外部电源、污水净化装置、备用垃圾箱、外部分拣装置、垃圾传送装置，以及一级分拣物、二级分拣物、三级分拣物、三级破碎物的收集、再分拣、传送、储存装置，其中污水净化装置与污水槽连通。

23、机电部包括控制主板、电机、传动机构、电源、角度传感器、电机负荷传感器、水位传感器、温度传感器、压力传感器、物料传感器、扬声器、臭氧发生器、外部装置的控制接口，以及这些设备的电性连接。控制主板安装在电机仓内，控制扬声器、电机、臭氧发生器、外部装置的工作，并接收上述传感器的输入信号和外部输入的指令。

24、一级破碎分拣的原理是：其一(主要指破碎)，碾压辊的表面安装有轴向的刀条，既能碾压又能刨削、撕扯、剪切、剥离物料，部分物料就会被破碎，连同一些小尺寸的垃圾，从碾压辊子之间落入二级破碎腔；其二(主要指压扁)，由于碾压辊子相互平行，因而软质物料会被碾压、压扁为长条形；其三(主要指整理)，由于碾压辊子相互平行，因而铁筷等细长的物料被理顺为平行于碾压辊子，夹杂在长条形的物料中一起落入二级破碎仓；其四(主要指筛分)，平行设置的碾压辊组构成条形格栅状的筛分机构，对生活垃圾进行筛分，阻止大尺寸的物料落入二级破碎腔；其五(主要指拣出)，由于没有外加压力，生活垃圾覆盖、浮动在碾压辊子上，大玻璃瓶等尺寸大、质地硬的物品，不但不能被破碎，而且会在阶梯状布置的碾压辊子的上方被推挤、传送向一级拣出口，当聚集的物料够多时，就会从一级拣出口挤出。

25、二级破碎分拣的原理是：其一(主要指破碎)，上述被压扁、理顺的长条形物料，由于其长度方向与切割片垂直，因而多数会被高速转动的切割片切断，连同一些小尺寸的垃圾和被圆刀片剪断的物料一起落入三级破碎腔；其二(主要指按尺寸筛分)，平行设置的切割辊组和剪压辊及其穿插布置的切割片、圆刀片构成方形格栅状的筛分机构，对生活垃圾进行筛分，阻止尺寸大的物料落入三级破碎腔；其三(主要按质地拣出)，由于没有外加压力，生活垃圾覆盖、浮动在碾压辊子上，所以，地砖等尺寸大且质地硬的物品就会从切割辊组上方推挤至剪压辊，并被剪压辊挤出；其四(主要按磁性拣出)，钢、铁、镍等物料不仅质地坚硬，会被剪压辊挤出，而且会被磁性传送带吸引，并在磁性传送带的牵引下，铁磁性物质和不能被剪切的坚硬物料就会沿无磁滑板的表面向上运动，从二级拣出口排出。

26、三级破碎分拣的原理是：其一(主要指按比重筛分)，由于铰刀辊在转动过程中，不断对物料进行翻腾、推动，比重大的物料就会下沉，比重小的就会上升，而且铰刀辊子的推动方向与磁辊传送带的运动方向相反，因此，下沉到磁辊传送带上的重质物料就从三级拣出口排出，上升的轻质物料就被铰刀辊子推向出料口；其二(主要指按磁性筛分)，由于生活垃圾中有许多钢、铁、镍等材质的物料，能被所述磁辊传送带吸引，从而被传送至所述的三级拣出口排出；其三(主要指按尺寸筛分)，由于螺旋铰刀的宽度和螺距均为x，尺寸小于x的物料就能进入螺旋铰刀的凹槽内，并从出料口排出；其四(主要指破碎)，由于螺旋铰刀为对称布置、刀刃啮合，而且贴近切割辊组，大尺寸的物料或是被螺旋铰刀剪碎，或是被切割辊组切碎，不能被破碎的就被上翻进入二级破碎腔；其五(主要指物态分拣)，由于污水孔位于破碎腔的最低部位，而且磁辊传送带在底板处也是向污水孔的方向运动，因此污水等流体就从污水孔排出。

27、所述机电部的工作流程与原理是：物料传感器实时检测破碎腔内部的物料高度，当高度超过设定值时，控制主板启动设备，开始工作；当高度低于设定值时，控制主板关闭设备，停止工作；当盖板被打开到一定角度后，控制主板就会根据其角度传感器的信号计算出盖板的开启状况，如果角度过大，就会停止碾压辊组电机的供电，并通过扬声器发出语音警示，避免伤及人员；当物料传感器能检测到废旧电池、重金属等污染物和其他特殊垃圾，以及温度传感器检测到电机仓内温度过高、水位传感器检测到排水槽内污水过多、压力传感器检测到出料口的物料压力过大、电机负荷传感器检测到电机负荷过大时，控制主板就会自动控制有关设备的启停，并利用扬声器发出语音警示，通过网络向远程系统通报。

28、优选的，控制主板通过5g通讯，接受手机app和远程计算机的控制；

29、优选的，无磁滑板采用不导磁的钢化玻璃或陶瓷板；

30、优选的，物料传感器能检测到废旧电池、重金属等污染物和其他特殊垃圾，以及臭氧浓度；

31、优选的，强磁铁采用钕铁硼磁铁，并采取多重防腐构造。

32、与现有技术相比，实用新型的有益效果是：

33、1.实现生活垃圾的高效破碎。本实用新型综合采用刨、削、剥、撕、碾、剪、切、割、铰等手段，实现对生活垃圾的高效破碎，解决了目前垃圾破碎设备普遍存在的破碎手段单一的问题。

34、2.实现生活垃圾的自动分拣。本实用新型利用特殊的结构，通过传送、挤压、牵引、翻腾、推挤、沉落、吸引等动作，实现了对生活垃圾按尺寸、质地、比重、磁性、物态等性质进行自动分拣。

35、3.实现垃圾破碎后多重筛分。本实用新型中，碾压辊组为条形格栅状的筛分机构，切割辊组为方形格栅状的筛分机构，铰刀辊组为螺旋分拣机构。这些筛分、分拣机构的分级作用，不仅有助于垃圾的破碎与分拣，而且提高了垃圾破碎的尺寸精度。

36、4.降低垃圾破碎的环境污染。本实用新型中，采用了盖板和自闭门等措施，提高了破碎腔的密闭性，不仅避免了破碎的垃圾飞溅，也减少了垃圾对大气的污染。尤其是利用臭氧进行杀菌消毒、净化空气，降低了垃圾破碎的环境污染。此外，污水也被集中收集，并利用外置的净化装置进行净化。

37、5.提高生活垃圾破碎智能化。本实用新型中生活垃圾的破碎、分拣，不仅实现了自动化，而且通过众多的传感器，以及语音警示、远程报送，还提高了垃圾破碎的智能化水平。