一種秸稈顆粒成型裝置及方法與流程

本發明涉及生物質的綜合利用領域，具體涉及一種秸稈顆粒成型裝置及方法。

背景技術：

秸稈顆粒成型技術是生物質利用技術的一種。目前市場上秸稈成型技術主要以環模、平模顆粒成型為主，模具的使用壽命低，對物料的要求較高，成型前大多需要將秸稈進行粉碎預處理，且成型過程中需要將物料進行加熱，能耗大，工藝復雜，設備占地面積大，生產環境惡劣，粉塵污染較嚴重，生產效率較低。

如：現有中國專利申請號CN201110388482.9、公開號CN102517112A提供了一種生物質平模顆粒自動化成型系統，該成型系統生產工藝復雜設備占地空間大，需要對原料進行加熱處理。

現有中國專利申請號201420386268.9、公開號CN203971880U提供了一種立式環模顆粒機，該設備對物料要求高，需要前期進行破碎等預處理。

現有中國專利申請號201020519186.9、公開號CN201841002U提供了一種雙模對壓互擠秸稈顆粒機，該設備無法實現對物料切碎的同時進行擠壓成型，且對粒徑較大的物料容易卡阻。

技術實現要素：

基于現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種秸稈顆粒成型裝置及方法，能對秸稈邊切碎邊擠壓形成成型的秸稈顆粒，簡化秸稈顆粒成型步驟，提升處理效率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明實施例提供一種秸稈顆粒成型裝置，包括：

主機體、第一模具組件和第二模具組件；其中，

所述第一、二模具組件均設有若干排凹槽，每排凹槽內均設有一排模管組，每排模管組由多個間隔設置的模管組成，各模管均采用喇叭狀入口，各模管的喇叭狀入口設在凹槽內，每排模管組的喇叭狀入口外均設置一排凸齒；

所述主機體上分設有相對設置的移動機頭和固定機頭，所述移動機頭上設置所述第一模具組件，所述固定機頭上設置所述第二模具組件，所述第一模具組件的各排凸齒與第二模具的各排凸齒一一相對設置且所述第一模具組件的各排凸齒與所述第二模具組件的各排凸齒相互交錯，所述移動機頭能驅動所述第一模具組件壓合至所述第二模具組件，壓合后兩個模具組件的各排凸齒均嵌入對方模具組件對應的各排模管的喇叭狀入口內。

本發明實施例還提供一種秸稈顆粒成型方法，采用上述的秸稈顆粒成型裝置，包括：

以秸稈物料為原料；

將所述秸稈物料加入到所述秸稈顆粒成型裝置的第一、第二模具組件的各排凸齒之間，由所述主機體的移動機頭驅動所述第一模具組件向所述第二模具組件壓合，通過兩個模具組件中一個模具組件的各排凸齒與另一個相對模具組件的各排模孔配合，將松散的秸稈切斷并擠壓到各模孔的的喇叭狀入口內，直至擠壓至所述各模孔內后成為成型的秸稈顆粒，由第一、第二模具組件排出。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的秸稈顆粒成型裝置，通過在主機體上分別設置能相對壓合的第一、第二模具組件，由于第一、第二模具組件分別設有對應的模孔和凸齒，使得利用該裝置進行秸稈顆粒成型的工藝非常簡單，成型前無需對秸稈進行粉碎、加熱等預處理措施，可直接將田間地頭經過自然晾干的秸稈加工成棒狀顆粒。而且顆粒成型效果好，根據秸稈物料的不同，顆粒密度可達0.6～0.9t/m³。該技術適應性十分廣泛，可與秸稈拾取機械聯合使用，在秸稈拾取的同時直接將秸稈加工成顆粒，可以大大節省秸稈的中間轉運時間和成本；也可應用于固定廠房中，進行顆粒的大批量生產。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明實施例提供的秸稈顆粒成型裝置的結構示意圖；

圖2為圖1的A-A向剖視圖；

圖3為本發明實施例提供的秸稈顆粒成型裝置的應用狀態一示意圖；

圖4為本發明實施例提供的秸稈顆粒成型裝置的應用狀態二示意圖；

圖中各標號對應的部件為：1-第一模具組件；10-第一模具的模管；11-第一模具的模管的直圓管體；12-第一模具的模管的喇叭狀入口；100-第一模具組件的凹槽；130-第一模具組件的凸齒；13-第一模具的凸齒的弧形刃口；14-第一模具的凸齒的弧形齒尖；2-第二模具組件；2-第二模具的模管；21-第二模具的模管的直圓管體；22-第二模具的模管的喇叭狀入口；200-第一模具組件的凹槽；230-第一模具組件的凸齒；23-第二模具的凸齒的弧形刃口；24-第二模具的凸齒的弧形齒尖；15-進入第一模具喇叭狀入口中的物料；16-第一模具中成型后的棒料；25-進入第二模具喇叭狀入口中的物料；26-第二模具中成型后的棒料；3-秸稈物料。

具體實施方式

下面結合本發明的具體內容，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。

如圖1至2所示，本發明實施例提供一種秸稈顆粒成型裝置，是一種邊切碎邊擠壓秸稈顆粒的成型裝置，包括：

主機體、第一模具組件和第二模具組件；其中，

所述第一、二模具組件均設有若干排凹槽，每排凹槽內均設有一排模管組，每排模管組由多個間隔設置的模管組成，各模管均采用喇叭狀入口，各模管的喇叭狀入口設在凹槽內，每排模管組的喇叭狀入口外均設置一排凸齒；

所述主機體上分設有相對設置的移動機頭和固定機頭，所述移動機頭上設置所述第一模具組件，所述固定機頭上設置所述第二模具組件，所述第一模具組件的各排凸齒與第二模具的各排凸齒一一相對設置且所述第一模具組件的各排凸齒與所述第二模具組件的各排凸齒相互交錯，所述移動機頭能驅動所述第一模具組件壓合至所述第二模具組件，壓合后兩個模具組件的各排凸齒均嵌入對方模具組件對應的各排模管的喇叭狀入口內。

上述成型裝置中，移動機頭和固定機頭上、下相對設置在所述主機體上。

上述成型裝置中，第一、第二模具均由多個并列設置的結構相同的平板狀模具構成；

各平板狀模具上設有一條凹槽，凹槽內設有一排間隔設置的模管，各模管均是由兩端開口的直圓管體與作為入口的喇叭狀入口構成，一排模管組成模管組，各模管的喇叭狀入口設在凹槽內。

上述成型裝置中，各平板狀模具上的各模管均等距離設置。

上述成型裝置中，每排模管組的喇叭狀入口外設置的一排凸齒中的各凸齒均由突出的齒尖和凹陷的圓弧刃口構成，各凸齒整體呈波浪形結構。

上述成型裝置中，壓合后兩個模具組件的各排凸齒均嵌入與對方模具對應的各排模管的喇叭狀入口內為：所述第一模具的各排凸齒的各齒尖嵌入到與所述第二模具對應的各排模管組的各模管喇叭狀入口內，所述第二模具的各排凸齒的各齒尖嵌入到與所述第一模具對應的各排模管的各模管的喇叭狀入口內。具體的模具組裝時，第一模具的凸齒剛好嵌入第二模具的凹槽中，同時第二模具的凸齒也剛好嵌入第一模具的凹槽中，兩者相互交錯排列安裝，且保證凸齒側壁和凹槽側壁之間具有符合要求的間隙。第一模具和第二模具合模后的最終距離必須固定，以確保每個凸齒齒尖都嵌入圓孔的喇叭狀入口中一定深度，同時上第二模具的齒尖與凹槽也不會產生干涉。

上述成型裝置是利用秸稈在高壓下可壓縮形成致密性固體的特性，來進行秸稈顆粒生產加工的，將切碎的秸稈擠入狹小的容腔中，隨著秸稈連續不斷的被動擠入，秸稈在固定的容腔中承受的壓力越來越大，局部壓力可達100MPa以上，在高壓下，使秸稈發生相互滑動，相互之間的空隙減少，其中部分會產生塑性變形，秸稈間相互嵌套達到一定的結合力，并且伴隨著秸稈中黏性物質的粘結作用，使秸稈間相互纏結、結合緊密、不松散，壓制成具有一定形狀的固體顆粒。

參見圖3、4所示，本發明實施例還提供一種秸稈顆粒成型方法，采用上述的秸稈顆粒成型裝置，包括：

以秸稈物料為原料；

將所述秸稈物料加入到所述秸稈顆粒成型裝置的第一、第二模具組件的各排凸齒之間，由所述主機體的移動機頭驅動所述第一模具組件向所述第二模具組件壓合，通過兩個模具組件中一個模具組件的各排凸齒與另一個相對模具組件的各排模孔配合，將松散的秸稈切斷并擠壓到各模孔的的喇叭狀入口內，直至擠壓至所述各模孔內后成為成型的秸稈顆粒，由第一、第二模具組件排出。

具體的，上述方法中，物料從兩個模具的中間空檔位置喂入，兩模具相對運動時，模具凸齒的兩側側壁棱邊類似于剪刀的刃口，將位于此處的物料切斷，物料被切斷的同時被凸齒齒尖壓入圓孔喇叭狀入口中。如此多次切碎和擠壓，物料在喇叭狀入口內越積越多，密實度逐漸增大，最后通過圓孔排出，生成棒狀的顆粒。

下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述。

如圖1、圖2所示，本發明的核心結構為一對相對運動相互嵌合的由若干平板狀模具組成的模具組件，即第一模具組件1、第二模具組件2，這兩個模具組件中任一模具組件可以固定在靜止的工作臺(即主機體上的固定機頭)上，另一模具組件安裝在動力驅動頭(即主機體的移動機頭)上，在動力驅動頭驅動下相對于靜止的模具組件作直線運動。為便于說明，現以第二模具組件固定在靜止的工作臺上，第一模具組件安裝在動力驅動頭上，可在垂直方向作上下運動為例，以第一、二模具組件中對應的兩個模具進行說明，將第一模具組件中的一個模具稱為第一模具10，第二模具組件中的另一個模具稱為第二模具20，第一模具10和第二模具20的相對工作平面上加工有凸齒130、230和凹槽100、200，每個模具上的凸齒和凹槽交錯排列，凹槽100、200內均等距離加工有若干模管，每個模管由直圓管體和喇叭狀入口構成(第一模具10上的模管10由直圓管體11和喇叭狀入口12構成，第二模具20上的模管20由直圓管體21和喇叭狀入口22構成)，各模具上的凸齒由突出的齒尖和凹陷的圓弧刃口(第一模具10上的凸齒130由突出的齒尖13和凹陷的圓弧刃口14構成，第一模具20上的凸齒230由突出的齒尖23和凹陷的圓弧刃口24構成)。兩個模具成對安裝時，第一模具的凸齒剛好嵌入第二模具的凹槽中，同時第二模具的凸齒也剛好嵌入第一模具的凹槽中，兩者相互交錯排列安裝，且保證凸齒側壁和凹槽側壁之間具有符合要求的間隙。第一模具的運行距離為定值，即第一模具與第二模具的最終相對距離h為固定值，可以確保每個凸齒的齒尖都嵌入直圓管體的喇叭狀入口中一定深度，同時上第二模具的齒尖與凹槽也不會產生干涉。將經過自然晾干的秸稈從兩模具的中間空檔位置喂入，兩模相對運動時，模具凸齒的兩側側壁棱邊類似于剪刀的刃口，將位于此處的物料切斷，物料被切斷的同時被凸齒齒尖壓入直圓管體的喇叭狀入口中。如此多次剪切擠壓，物料在喇叭狀入口內越積越多，密實度逐漸增大，最后通過直圓管體后端排出，生成棒狀的成型秸稈顆粒。

結合圖3、圖4對本實施例中采用本發明成型裝置對秸稈成型的過程進行說明：第一模具作上下直線運動，第二模具固定不動；將秸稈物料3放置于第二模具的上平面上，第一模具在外力的驅動下垂直向下運動。第一模具將松散狀的秸稈推動一起向下運動，隨著第一模具與第二模具之間的開口距離的減少，松散的秸稈被初步擠壓變得越來越緊密，當第一模具和第二模具的圓弧刃口13、23開始相交時，此時相對運動的圓弧刃口類似于正在剪切物料的剪刀，將與圓弧刃口接觸的秸稈切斷；秸稈被切斷的同時，兩個模具上的凸齒130、230的齒尖14、24將其擠入相應的模管20、10的喇叭狀入口22、12中，第一模具11繼續向下運動，直到圓弧刃口13、23完全相交且相互越過一段距離后，使第一模具11和第二模具21相對高度上的距離為定值h時停止，此時與圓弧刃口13、23相交接觸的秸稈幾乎全部被切斷，且被凸齒130、230的齒尖14、24擠入相對應的模管20、21的喇叭狀入口22、12中。此后第一模具11開始上升到達上限位后停止，向第二模具21的上表面繼續添加物料，第一模具11向下運動開始下一個工作過程，如此循環往復，秸稈不斷被切斷、不斷地被擠入模具的模管的喇叭狀入口內，喇叭狀入口內的秸稈越積越多，越來越密實，秸稈承受的壓力也越來越大，當壓力增大到一定程度，被擠壓的秸稈塊會慢慢進入模具的模管的直圓管體11、21內。直圓管體有一定長度，該段長度為直圓管體直徑的若干倍，這段直圓管體稱為秸稈保型段。在秸稈保型段內，秸稈塊被進一步壓縮，同時承受高壓的秸稈塊與圓孔壁發生長時間的相對滑動后會產生大量的熱量，該熱量使秸稈塊自身和圓孔壁的溫度升高。在高溫下，其中部分秸稈塊會產生塑性變形，并且秸稈塊中黏性物質會產生一定的粘結作用，使秸稈間相互纏結、結合更加的緊密，同時受熱的圓孔壁會使秸稈塊表面局部出現炭化，使其變硬不松散。最終，緊密的具有固定形狀的秸稈塊從圓孔端部被擠出，形成圓棒狀秸稈顆粒16、26。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。