污泥破碎机及其破碎方法与流程

本发明涉及污泥干化领域，且涉及一种在污泥干燥过程中用于破碎污泥块体的破碎机，特别是一种立式破碎机以及其破碎污泥块体的方法。

背景技术：

污泥干化过程通常需要对液态污泥进行脱水，以将液态污泥处理成固态污泥。脱水处理一般利用固液分离设备对污泥进行固液分离，而经脱水后的污泥形成具有一定含水率的较大的块体，为了便于对污泥块体进行后续填埋、固化或干化处理，还需要将较大的污泥块体破碎成较小的块体。与其它固液分离设备相比，采用压滤机可以获得具有高含固率的污泥块体，其含水率大约为75%~40%，而污泥块体具有硬度大、不易破碎的特性。

常见的破碎设备包括但不限于颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、辊式破碎机以及振动破碎机等。这些破碎设备通过破碎部件对污泥块体的作用使得污泥块体由较大的块体转变成较小的块体，以改善污泥的流动性，从而有利于污泥的输送和后续处理。然而，这些破碎设备存在着许多不足，其中一个突出的缺点是在进行污泥破碎过程中易出现污泥块体堵塞设备的现象，且破碎后的小块体的尺寸不均匀，从而导致设备运行的持续性差且影响污泥破碎的稳定性，由此，增加了后续处理的难度，特别是在干燥过程中难以进一步降低破碎后的污泥小块体的含水率。因此，需要一种破碎过程稳定且可获得均匀粒度的污泥碎块的破碎机以及破碎方法。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种立式污泥破碎机。在所述立式破碎机的竖直布置的壳体内设置至少一个破碎组件。破碎组件包括上下布置的可转动组件和固定组件，其中，可转动组件位于固定组件的上方。通过可转动组件相对固定组件的旋转可以将污泥块体破碎成具有均匀粒度的小块体或碎块，这样，不仅提高污泥小块体或碎块的流动性，而且也可以在后续的干燥处理中使污泥小块体或碎块干燥得更为均匀，进而实现将污泥块体处理为粉粒的过程。

在本发明的立式污泥破碎机中，所述可转动组件包括转动轴和安装在转动轴上的至少一个旋转臂。所述转动轴的上端可转动地位于形成在所述壳体的顶盖上的轴孔中，而所述旋转臂从所述转动轴的下端以一定角度朝所述壳体的侧壁延伸，且在所述旋转臂上设置向下伸出的至少一个破碎部件；所述固定组件包括固定支座和至少一个环形件，所述固定支座具有中心柱和至少一个支杆。所述至少一个支杆分别以一定角度朝所述壳体的侧壁延伸，所述至少一个支杆的一端固定在所述中心柱上，而其另一端连接到所述壳体的所述侧壁上，所述至少一个环形件围绕所述中心柱沿支杆的长度方向以一定的间隔分别固定在所述至少一个支杆上。所述可转动组件的所述转动轴的轴线与所述固定组件的所述中心柱的轴线平行，其中，所述至少一个旋转臂上的至少一个破碎部件与所述至少一个支杆上固定的所述至少一个环形件交错布置，且每个破碎部件可以与两个相邻的环形件之间的间隔相对应，以便所述可转动组件相对所述固定组件旋转时，所述至少一个破碎部件沿着所述至少一个环形件的相应的环形件作圆周运动。

在本发明的立式污泥破碎机中，通过在固定组件上的环形件的上端上设置不连续的凸起，使得用于接纳污泥块体的固定组件的承接表面变得凹凸不平的。由于相邻的凸起之间形成的凹陷可以阻滞污泥块体的随着可转动组件的旋转做周向运动，进而将污泥块体定位，有利于破碎或剪切污泥块体，从而减少了污泥块体淤积在壳体中的现象。

在本发明的立式污泥破碎机中，构成破碎组件中的各个元件可以是单独的元件，因此，可以根据污泥块体的含水率以及要破碎或剪切的尺寸大小选择可转动组件和固定组件，以及它们的部件或元件，也可以基于相关部件的磨损情况进行更换，从而使得破碎组件的组合变得方便灵活。

在本发明的立式污泥破碎机中，可以根据需要采用具有不同截面形状的壳体并将用于污泥块体的进料口形成在破碎组件上方的壳体的顶部或侧部的任何位置，以使破碎机与相关设备之间的配置变得方便而节省空间。

在本发明的立式污泥破碎机中，通过预先确定在固定组件上设置的多个环形件之间的间隔用于破碎污泥块体的破碎组件可以破碎或剪切出尺寸均匀的污泥小块体或碎块。多个环形件之间的间隔既可以防止污泥块体的随着可转动组件做周向运动，也可以用作被破碎或剪切的污泥小块体或碎块的度量器，只允许小于这一间隔的污泥小块体或碎块从中通过，以使污泥块体按照预定尺寸破碎或剪切。

本发明还提供了一种使用上述的立式破碎机破碎污泥块体的方法，通将脱水后的污泥块体从破碎机的壳体的顶部或上侧部输送到壳体内，利用破碎组件中的可转动组件相对固定组件转动使可转动组件的转动轴上的旋转臂对污泥块体产生冲击以及破碎部件对其进行切割或剪切，从而获得粒度均匀的污泥小块体或碎块，随后，使这些污泥小块体或碎块通过设置在固定组件上的环形件之间的间隙下落并经过壳体的下部开口排出壳体之外。

本发明的用于破碎污泥块体的破碎组件和方法可实现对破碎后的污泥粒度的控制。通过选择本发明的破碎组件的各个部件或元件进行组合，以获得预期的且粒度均匀的污泥小块体或碎块。由于污泥粒径的减小，因而不仅可以提高污泥小碎块的流动性，而且也可以加快污泥干化时的干燥速度，从而提高干化效率，使得本发明在处理时间和稳定性方面具有优势，进而可以改善干燥后的污泥疏松性，有利于污泥的后续处理处置。

附图说明

下面将结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的描述，以便对本发明的上述以及其他目的、特征和优点更加充分的认识和理解。在附图中：

图1是本发明的用于破碎污泥块体的破碎机的局部剖开的立体示意图；

图2是图1的污泥破碎机的轴向剖视图；

图3是图1的污泥破碎机的立体分解视图；

图4是图1的污泥破碎机中用于破碎污泥块体的破碎组件的立体示意图；

图5是图4中的破碎组件的可转动组件的立体示意图；

图6是图4中的破碎组件的固定组件的立体示意图；

图7是用于图1的污泥破碎机中的壳体的另一实施方式的局部剖开的立体示意图；以及

图8是应用用于破碎污泥块体的立式破碎机进行污泥破碎的流程图。

具体实施方式

应理解的是，为清楚地显示其中的内容，本文中的附图并非按照比例绘制，且相同或相似的附图标记指示相同或相似的部件或部分。

图1和2分别以立体视图和剖视图的形式示意性地示出本发明用于破碎污泥块体的破碎机的一个优选实施例。如图所示，立式破碎机1包括壳体2和用于破碎污泥块的破碎组件3，其中，壳体2通常竖直地布置，且可以包括筒体202和位于筒体的上端的顶盖201，其中，筒体202的底部向下敞开。另外，壳体2可以其它形式构成，例如，壳体2的筒体202和顶盖201可以一体形成，其中，顶盖201形成为顶部被封闭的筒体202的上端部。可以在顶盖或上端部201上形成用于接收污泥块体的进料口203和用于接纳转动轴的轴孔204，而壳体2的下部开口用来排出破碎后的污泥小块体或碎块。在壳体2内位于其下部开口附近设有破碎组件3，破碎组件3包括可转动组件30和固定组件31，其中，可转动组件30位于固定组件31的上方并可相对其旋转。

图3以立体分解图的形式示出了图1的破碎机，图4以立体图的形式示出了位于壳体内的破碎组件，而图5和6也以立体图的形式分别示出了破碎组件的可转动组件和固定组件。参见图3-6，在破碎机1的壳体2中，破碎组件3的可转动组件30和固定组件31竖直地串联布置。可转动组件30包括转动轴301以及与转动轴301的下端成一定角度向外悬伸出的一个或多个旋转臂302，优选地旋转臂302以与转动轴301成直角向外伸展。例如，2-10个旋转臂302，它们可以围绕转动轴301以一定的角度间隔分布。图3中示出两个旋转臂302呈180⁰角对称地从转动轴301径向向外伸展。每个旋转臂302上设有一个或多个破碎部件303，例如，2-8个破碎部件，它们可以沿旋转臂302的长度方向或壳体2的径向方向以一定间隔布置，其中，每个破碎部件303可以垂直于旋转臂302向下突出，也即基本上与转动轴301的轴线平行。破碎部件可以称作切割部件或剪切部件。图2-5中可以看到每个旋转臂302上间隔开布置四个破碎部件303。破碎部件303可以在平行于转动轴301的厚度方向上具有长方形的截面形状。当然，破碎部件303的截面形状还可以为例如梯形、椭圆形、方形、三角形以及其它形状。破碎部件303在围绕转动轴301的转动的周向方向上可以形成直线段或弧线段，且优选地其在朝向转动方向的前面具有尖锐的端部。破碎部件303可以与旋转臂302一体形成，也可以是单独的部件并通过本领域已知连接方式固定在旋转臂302上。在破碎部件303是单独的部件的情况下，其是可以更换的。同样，旋转臂302也可以通过本领域中已知的连接方式固定到转动轴301上。本文中所提到的已知连接方式可以包括焊接、键接、螺栓连接以及插接等。另外，破碎部件303可以是类似切刀的形式。

参见图2-4和图6，固定组件31包括固定支座310和环形件313。固定支座310具有中心柱311和从中心柱311成一定角度向外延伸的一个或多个支杆312，支杆312优选从中心柱311以直角向外伸展。例如，2-10个支杆312，它们可以围绕中心柱311以一定角度间隔分布。一个或多个环形件313定位在支杆312上，优选地定位在至少两个支杆312上，以便环形件313定位稳定。例如2-8个环形件313，它们可以沿支杆312的长度方向或壳体的径向方向以一定间隔布置，且每个环形件313可以是圆环或圆弧段，其中，圆环或圆弧段的半径与其在支杆上的位置相关联，也即距离中心柱311越近，圆环或圆弧段的半径越小。图3和6示出了四个以一定间隔分别设置在四个支杆312上的环形件或圆环313。

如图所示，可转动组件30的转动轴301的上端301a可转动地设置在壳体的顶盖201上形成的用于接纳转动轴301的轴孔204内，而其延伸到轴孔204之外的部分设有动力输入件4，例如齿轮或带轮。动力输入件4可以通过皮带或链条等与驱动装置联接以驱动转动轴301。固定组件31的每个支杆312的一端连接到中心柱311上，而其另一端固定在壳体2的下部开口附近的壁上，例如安装在壁上形成的孔口205内。当然，也可以利用已知的连接方式直接固定在侧壁上。在图4中，四个支杆312分别相对于中心柱311成直角延伸出，而两个旋转臂302相对于转动轴301在径向上朝相反的方向悬伸出。为了使固定组件31的固定支座310稳定，通常设置三个以上的支杆312且这些支杆相互以相同的角度间隔从中心柱311的外表面向外延伸，且两个以上的环形件313可以相同或不同的间距布置在支杆312上。换句话说，相邻的圆环或圆弧段沿支杆312可以彼此分开不同的距离，其中，较小半径的圆环或圆弧段比较大半径的相邻的圆环或圆弧段更接近中心柱311，且每个圆环或圆弧段稳定地定位在两个以上的支杆312上，从而在支杆的长度方向或壳体的径向方向上相邻的两个环形件313之间保持一定的间隔。可转动组件30的旋转臂302上的破碎部件303可以向下突伸到相邻的环形件313之间的相应间隔内，从而多个破碎部件303布置成与多个环形件313彼此交错，以便当转动轴301旋转时，破碎部件303可以沿着环形件313的内或外周边在相应的间隔内作圆周运动。为了有助于转动轴301的稳定，通常多个旋转臂302相对于转动轴301对称地布置。如图所示，两个旋转臂302彼此成180°角对称设置，且在旋转臂302的长度方向上有四个向下突出的破碎部件或切刀303，其中，三个破碎部件或切刀303分别位于相邻的两个环形件313之间形成的相应间隔内。

参见图3，由于壳体2竖直地也即垂直于地面设置，因此，可转动组件30的转动轴301大致和固定组件31的中心柱311的轴线重合，且转动轴301和中心柱311的轴线基本上与壳体2的纵向轴线是平行的，优选地，转动轴和中心柱的轴线与壳体的纵向轴线重合。旋转臂302与支杆312的相互平行并接近，且由于破碎部件303与环形件313彼此交错布置，因此，旋转臂302的每个破碎部件303可以延伸到支杆312上的相邻的两个环形件313之间的相应间隔内，其中，破碎部件303在旋转臂的长度方向或壳体的径向方向上的宽度比支杆312上的相邻的环形件313之间的相应间隔要小。换句话说，相邻的两个破碎部件303之间的间隔比支杆312上的相应的环形件313在支杆的长度方向上的宽度要大，从而在可转动组件30相对于固定组件31旋转时，每个破碎部件303始终位于相邻的两个环形件313之间的相应间隔内，使得破碎部件303与环形件313不会发生干涉。

如图3和4所示，在固定组件的多个环形件中，每个环形件313可以具有一个或多个间隔开的凸起314，这些间隔开或间断的凸起314通过已知的连接方式固定在环形件313的上表面上，且在支杆的长度方向或环形件的径向方向上凸起的宽度可以等于或小于环形件的宽度。也可以将这些凸起与环形件一体形成。这些凸起314在中心柱311的轴向方向上增加了环形件313的部分区域的厚度，也即环形件313的在一些位置在壳体2的纵向轴线方向上的高度增加。如上所述，在破碎过程中，可转动组件30相对固定组件31旋转，而进入破碎机中的污泥块体基本上落到固定组件31上。因此，固定组件的多个环形件313的上表面所构成的不连续或不完整的表面成为用于接纳污泥块体的承载表面。由于各个环形件313上的凸起314使得这一承载表面变得凹凸不平，下落到环形件313上的污泥块体如果小于环形件之间的间隔时它们将从破碎机的壳体2的下部开口排出，而大于这些间隔的大部分污泥块体被卡在凸起314之间，仅一小部分可能随着可转动组件30的旋转臂302作周向运动，因此，在环形件313上设置的这些凸起314有助于阻止下落到环形件313上的污泥块体随着旋转臂转动，使得大部分污泥块体保持在固定组件31上不动，因此，旋转臂302上的破碎部件303对污泥块体的破碎或剪切变得更加容易。

参见图2和3，为了使可转动组件30的转动轴301与固定组件31的中心柱311对准，以防止在可转动组件的旋转过程中破碎部件303在相邻的环形件313之间的相应间隔内出现偏移而影响破碎部件303的运行，在中心柱311的上表面形成一个轴孔315，其中，轴孔315可以是盲孔或通孔。在转动轴301的下端形成不同直径的轴端301b，且由于轴端301b的直径与转动轴301的直径不同，因而在两者交汇处形成台肩。轴端301b的直径与中心柱311的轴孔315的内径相对应，以便转动轴301的轴端301b可转动地位于轴孔315内，而转动轴301上的台肩的端面可以抵靠在中心柱311的上表面。转动轴和中心柱的这种布置不仅实现了转动轴301与中心柱311的对中，而且也保证了中心柱311对转动轴301的支撑。通过壳体2的封闭端或顶盖201上的轴孔204以及固定组件31的中心柱311上的轴孔315分别接纳转动轴301的上端301a和下端301b既保证了破碎组件3的相对稳定也简化了结构。

在另一实施例中，可以将转动轴和中心柱的结构互换，例如，在转动轴301的下端301b的端面上形成盲孔，而在中心柱311的上端面上形成一个短轴，且使短轴的直径与转动轴的盲孔的内径相对应，以便短轴可转动地位于盲孔中，且转动轴301的下端301b的端面抵靠中心柱311的上端面，也可实现转动轴相对中心柱的旋转。

在又一实施例中，在可转动组件30的转动轴301和固定组件31的中心柱311的轴线基本上重合的情况下，可以使转动轴301与中心柱311分开，也即转动轴301的下端与中心柱311的上端彼此间隔开一定的间距，但破碎部件仍然可位于相邻的环形件313之间的相应间隔内。

在又一实施例中，可以移去环形件313的上表面上的这些凸起，这样，用于接纳污泥块体的承载表面是不连续或不完整的平坦表面。尽管一部分污泥块体会随着可转动组件30的旋转臂302作周向运动，但对于粒度小的污泥块体而言，可以提高破碎的效率。

在又一实施例中，根据需要破碎组件中的可转动组件30的转动轴301和固定组件31的中心柱311中的一个相对于另一个是可调的，以便调整可转动组件30的旋转臂302和固定组件31的支杆312或环形件313的相对彼此的距离，从而可以调整破碎部件303伸展到相邻的两个环形件313之间的相应间隔内的距离。

在破碎组件中，破碎部件303在壳体的径向方向上的宽度可以明显小于相邻的环形件之间的间隔，从而在破碎部件303和环形件313之间留有较大的间隙，例如，用厚度较薄的切刀代替破碎部件，以增加剪切或切割的效果。间隙的大小可以基于要获得的污泥碎块来确定，例如，剪切较硬的污泥块体时可以采用较小的间隙，而破碎部件303可以是带尖端的部件。如果剪切略软的污泥块体则可以采用较大的间隙。在另外的实施例中，可以在旋转的圆周方向上将破碎部件的前端和/或后端形成尖端，这样无论转动轴正向还是反向旋转，破碎部件都可以剪切污泥块体。

本发明的破碎机1的破碎组件3设置在壳体2的下部开口附近有利于污泥块体的破碎。当污泥块体借助于自身的重力从壳体2的上部的进料口203掉落到下部的破碎组件3上时，在固定组件的环形件313上的间断的凸起314对下落的污泥块体不仅起到有利于破碎的撞击作用，而且也趋于使污泥块体在环形件上保持不动。下落到环形件的承接表面上的污泥块体受到由转动轴301驱动的旋转臂302的击打而破碎，而陷落在环形件313之间的间隙内的污泥块体会在破碎部件303的周向运动而被切割或剪切成污泥碎块或小块体，之后污泥碎块或小块体穿过间隙并通过壳体的下部开口而被排出破碎机。此外，由于破碎组件3位于壳体的下部开口附近，使得破碎组件3与进料口203之间的距离增加，也即壳体2内容纳污泥块体的空间足够大，因此可以根据需要调整输入壳体2内的污泥块体的量，以控制污泥块体的破碎速度，而且也可以利用污泥块体自身的重量由后给送到壳体内的污泥块体施压并推动已给送的壳体内的污泥块体朝向破碎组件运行，进而加快污泥块体的破碎速度，从而可以节省推进物料的进给动力。

图7以局部剖开的立体示意图示出了用于污泥破碎机的壳体的一种改进形式。如图所示，壳体2’包括顶盖201’和筒体202’，其中，筒体202’的上部分具有矩形的横截面，而其下部分具有圆形的横截面，并且顶盖201’的矩形形状与筒体202’的上部分的横截面的形状相一致，以将筒体202’的上部开口封闭。顶盖201’的中间形成轴孔204’，例如可其内设置轴承，以便安装破碎组件3的可转动组件30的转动轴301。筒体2’的上部分的侧壁上形成用于接收污泥块体的进料口203’。这样，可以从侧面而不是从顶部由外部向破碎机1输送污泥块体。进料口203’可以成形于侧壁的任意位置，但要高于破碎组件的设置位置。筒体的横截面形状可以构造成任何合适的形状，例如圆形、椭圆形、正方形，长方形，梯形，等等。也可以如筒体202’一样，壳体的一段长度为一种截面形状，而另一段长度为另一种截面形状，或者筒体具有多个不同横截面形状的部段，且优选地使壳体的布置破碎组件的那部分的截面形状为圆形，这样不仅有利于设置在壳体内的可转动组件的旋转运行以有效地破碎污泥块体，而且也有利于在固定组件的支杆上布置环形件，从而可以防止未经破碎污泥块体从壳体的壁与环形件之间的空隙泄漏。相应地，顶盖的形状可以与筒体的上端开口相一致。另外，在筒体201’的侧壁上邻近下部开口的位置可以形成多个与固定组件31的各个支杆312相对应的孔口205’，以便将支杆312固定在壳体2’上。

尽管上面描述了本发明用于破碎污泥块体的立式破碎机的优选实施例的具体结构，然而，对于本领域人员而言，本发明的破碎机还可以具有不同变型与布置。如上所述的，可以根据污泥块体的含水率或硬度选择不同材料的旋转臂或破碎部件、支杆以及环形件或它们的形状。除了在壳体的底端附近，破碎组件也可以设置在壳体内的其他位置，并且可以根据需要设置一个以上的破碎组件。例如，在竖直布置的壳体内以上下间隔开的方式设置两个破碎组件，其中，上面的破碎组件将进入壳体的污泥块体破碎成略大的块体以进行初级破碎，而下面的破碎组件对略小的块体实施进一步破碎，即二级破碎，从而实现对污泥块体的多级切割或剪切，以获得所希望的小块体或碎块。

可转动组件的驱动装置可以为任何合适的动力装置，包括但不限于，电动机、液压致动装置、气动装置，等等。驱动装置与转动轴之间可以采用任何合适的其他传动方式实现动力的传输，包括但不限于皮带轮和皮带、链轮和链条、齿轮传动装置，等等。

图8示出了利用立式破碎机实施污泥块体的破碎过程的一个优选实施例的流程图。本发明的破碎污泥的过程可以按如下方式进行：通过驱动装置驱动转动轴301的上端301a的动力输入件使可转动组件30相对固定组件31旋转；将污泥块体经过在壳体2的顶端201或侧壁202上形成的用于接收污泥块体的进料口输送到破碎机1的壳体2内；随着污泥块体进入到壳体内且持续地落到固定组件31之上，污泥块体分别受到可转动组件30的旋转臂302的冲击以及其破碎部件303切割、剪切或破碎，经剪切后且小于环形件之间的间隔的污泥小块体或碎块被从壳体的下部开口排出。由于固定组件的环形件在其支架上的位置是预先确定的，换句话说，环形件之间的间隔或破碎部件与环形件之间的间隙是根据要获得的污泥小块体或碎块的尺寸预先确定的，因此，可以根据要获得的污泥小块体的尺寸预先确定相邻的环形件之间的间隔以及环形件上的凸起的尺寸和数量，以及可以根据污泥块体的含水率预先选择破碎部件的形状和尺寸。另外，还可以根据污泥块体的含水率调整通过进料口输送污泥块体的速度，例如，对于含水率高的污泥块体可以减缓输送的速度，而对于含水率低的污泥块体可以提高输送的速度。

本发明的破碎机以竖直的方式布置节约了占地面积，而且通过位于壳体的上部的进料口向破碎机内输送污泥块体从而利用污泥块体的自身重量输送或推动污泥块体向前运行，既节省了能源也提高了效率。本发明的立式破碎机内的破碎组件可以根据要破碎的污泥块体的含水率进行合理地配置，例如，本领域技术人员可以按照需要选择旋转臂、破碎部件、支杆以及环形件的数量，和确定环形件之间的间隔、破碎部件以及凸起的形状和尺寸。本领域技术人员可以破碎组件中的各个部件的磨损情况进行部分或个别地更换。因此，本领域技术人员可根据要破碎的污泥块体的含水率灵活地配置或组合破碎组件中的各个部件，例如，旋转臂、破碎部件、支杆以及环形件，从而获得所希望的污泥小块体或碎块。利用本发明立式破碎机实施的破碎方法可以通过控制污泥块体的给送速度或给送量调整破碎的进度，以使破碎组件处于较好的工作状态。通过在环形件上设置凸起，使得进入破碎机的壳体内的大部分污泥碎块保持不动，从而提高了破碎效率。由于可转动组件和固定组件在破碎机的竖直布置的壳体内串联设置，因而，可以根据需要配置一个或多个破碎组件。例如，可以在壳体内配置间隔开的两个破碎组件，其中，上面的破碎组件进行初级破碎，而下面的破碎组件实施二级破碎，从而实现对污泥块体的多级破碎，以获得所希望的小块体或碎块。

至此，本领域技术人员应认识到，以上实施例的描述仅是例举了本发明的优选方案，而非本发明的全部方案，其中，基于本发明上述实施例的任何形式的变型或改变都将落入到本发明的构思范围之内。