一种高效生物质燃料辊压机的制作方法

1.本实用新型涉及生物质燃料生产设备技术领域，具体涉及一种高效生物质燃料辊压机，主要用于农林废弃物等各类生物质的压缩成型。


背景技术：

2.随着化石能源的储量的减少以及“碳中和、碳达峰”的目标，实用新型人的专利号为zl201610777918.6的专利拓宽了生物质能的应用领域，使得生物质能的需求量成倍增长，清洁的生物质能是未来可持续能源的主体。
3.当前的生物质燃料加工设备的台时产量都比较低，难于满足生物质能需求量的增长速度，且普遍具有以下问题：
4.1、各类型的生物质燃料加工设备的台时产量均在6吨以下，生产效率不能满足需求量的增加。
5.2、各类型的生物质压块机的吨产品电耗在60-180kwh之间，使生产成本增加，能源消耗大。
6.3、由于现有各类机型的规格较小，体积密度很小的生物质，处置的体积量大，制约着生产的连续性，都是采用装载机上料的方式，能耗和劳动强度都增加，不适合于规模化生产。
7.由上述可见，各类型生物质燃料加工设备都存在产能低的问题，也是生物质能规模化应用的瓶颈，因此，需要从技术上首先突破此瓶颈，实用新型出产量高且低能耗生物质燃料加工设备。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供了一种高效生物质燃料辊压机，该辊压机适合于规模化加工生物质燃料的产能，可以满足生物质能充分利用的需求。
9.本实用新型的技术方案是：
10.第一方面，本实用新型提供一种高效生物质燃料辊压机，包括机架1、两个辊圈，一个辊圈为主动辊圈，一个辊圈为从动辊圈，主动辊圈和从动辊圈的中心轴两侧分别通过轴承座固定在机架上，其特征在于，每个辊圈均包括中心轴、齿圈、支撑环、辊面和两个辊圈侧板，辊圈侧板、支撑环均与中心轴固定，辊面与中心轴同轴安装，辊面的两端分别同轴连接一个辊圈侧板，在一个辊圈侧板的外侧安装一个齿圈，两个辊圈的两个齿圈相互啮合；在安装齿圈的辊圈侧板的内侧同轴安装排料锥，且与排料锥的大直径端固定；在没有安装齿圈的辊圈侧板上同轴安装支撑环；
11.所述排料锥大直径端到小直径端的斜面锥角不小于30
°
。
12.第二方面，本实用新型提供一种高效生物质燃料辊压机，包括机架1、两个辊圈和两个螺旋输送机总成27，一个辊圈为主动辊圈，一个辊圈为从动辊圈，主动辊圈的中心轴的
中部通过轴承座固定在机架上，从动辊圈的一侧通过轴承座固定在机架上，其特征在于，每个辊圈均包括中心轴、齿圈、辊面和两个辊圈侧板，辊面与中心轴同轴安装，辊面的两端分别同轴连接一个辊圈侧板，在一个辊圈侧板的外侧安装一个齿圈，两个辊圈的两个齿圈相互啮合；
13.在没有安装齿圈的辊圈侧板的外侧的机架附近安装轴承底座支架23，在轴承座支架23上螺栓联接第三轴承座24，所述第三轴承座24上开设有两个轴承安装孔，在第三轴承座24的两个轴承安装孔内均配合安装有轴承25，每个轴承25内圈配合安装有轴承内圈26，轴承内圈26分别与辊圈出料侧的辊圈侧板通过螺栓联接；
14.上述螺旋输送机总成27联接在机架1上，且螺旋输送机总成的输出轴分别伸入主动辊圈和从动辊圈内，与主动轴和从动轴同轴，但不接触。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.1、本实用新型辊压机的辊圈内设置有排料锥，在从辊圈模具孔挤出的物料由辊圈辊面向辊圈中心的推力和离心力作用下，使得物料沿着排料锥的斜面排出。排料锥利用其倾斜面的角度和旋转的离心力以及从模具孔挤出的物料的推力作用，将物料推出辊圈端面，降低能耗，提高效率。
17.2、当设计产量要求更高而辊面的宽度加宽后，导致排料锥的斜面角度不足30
°
后，物料不易从辊圈排出，可选择辊圈出料端用轴承支撑和布置螺旋输送机将物料排出辊圈的方式。本技术锥形角度不小于30
°
时直接通过排料锥排料，适用于相对轴向较小的辊圈，排料锥一端用螺栓连接在一侧的侧板上，另一侧搭接即可，如果锥角小于30
°
时可加螺旋输送机，协助排料，减少了动力消耗，产能可以大幅度提高。辊圈的直径在1米以上当增加至2m时，辊圈的宽度也可以按照直径和宽度的比例增加，这样辊圈的开模具孔的数量增加，辊圈每转一周挤压出的物料的量也增加了。辊圈的直径和宽度不受结构尺寸的约束，直径和宽度根据产能需求进行设计选择。
18.3、本技术辊圈两端均设置支撑，满足了辊圈加宽的要求，克服了现有中辊圈为一端支撑时，因辊圈加宽后物料从一侧排出困难，并且辊圈内设有切刀与外部联接，无法进行两端支撑，本实用新型辊圈内部仅设有排料锥，排料锥可随辊圈尺寸的变化改变锥度，实现排料。
19.4、辊圈是本实用新型的关键部件，辊圈的磨损至关重要，因此，本实用新型是制作辊圈的母体，再在母体的模具孔和齿柱部位镶嵌耐磨护套，此耐磨护套磨损后及时更换，以保护辊圈母体不受损坏，实现了模具孔和齿柱的同时保护。
20.5、辊圈的模具孔环和齿柱环的布置在辊面上凸凹不平，辊面上的齿柱环仅起到挤压作用，不进行传动，对齿柱制备材料的要求低，对物料的摩檫力增大，提高了两辊圈的攫取物料的能力。
21.6、本实用新型中使用螺旋输送机排料，此时螺旋输送机只固定在支架1上，不与辊圈的轴有接触，即螺旋输送机与轴(主动轴或从动轴)分开设置，不做成一体结构，能够用于实现大直径辊圈的支撑，能高辊压产量，同时便于操作维护及调整，相比于排料锥适应更宽的辊面，缺点是制造成本升高，要求设计产量相对较低辊面较窄，能够满足排料锥的斜面角度大于30
°
时，选择排料锥排料的方式更经济实用。
22.7、本实用新型在产能提高的同时，单位产品电耗也会降低。本技术的生物质燃料
加工设备在选择1m直径、1m宽度的辊圈时，其台时产量达到50t/h以上，日产量达到1000t以上，能够满足农林废弃季节性产出的状况，选择排料锥的方式能将生物质燃料加工能耗控制在20kwh/t以下，有利于节能减排和推广。
附图说明
23.图1为本实用新型高效生物质燃料辊压机的俯视剖面结构示意图。
24.图2为单环齿柱环和模具孔环相互啮合的工作原理示意图。
25.图3为图2中i部分的放大结构示意图。
26.图4为本实用新型支撑环与辊圈侧板的安装结构示意图。
27.图5两辊圈相互啮合的结构示意图。
28.图6模具孔和齿柱的耐磨护套的结构示意图。
29.图7轴承支撑和螺旋输送机排料的结构示意图。
30.图8第三轴承座上安装的相关部件的剖面图。
31.图中，机架1、主动轴2、第一轴承座3、主动齿圈4、第一主动辊圈侧板5、主动辊圈辊面6、第二主动辊圈侧板7、第一支撑环8、第一排料锥9、从动轴10、第二轴承座11、从动齿圈12、第一从动辊圈侧板13、主动辊圈辊面14、第二从动辊圈侧板15、第二支撑环16、第二排料锥17、模具孔18、模具孔耐磨套19、模具孔入口20、齿柱耐磨套21、齿柱22、轴承底座支架23、第三轴承座24、轴承25、轴承内圈26、螺旋输送机总成27。
具体实施方式
32.下面结合实施例及附图进一步解释本实用新型，但并不以此作为对本技术保护范围的限定。
33.本实用新型借鉴了水泥工业用于粉磨矿石等材料的辊压机的原理，物料由两辊上方落入到两辊中间，被挤压粉碎后的物料由两辊面中间的缝隙排出，本技术借鉴其挤压的工作原理，将两辊面改造成可以挤压的齿柱形式和可通过物料的孔的形式，两辊面之间最小距离0-0.5mm，使入到两辊面的生物质物料都从孔面的孔压出，被压出的过程中生物质被压缩，即制得生物质燃料。
34.在下述描述中主动辊圈上的中心轴为主动轴2，从动辊圈上的中心轴为从动轴10。
35.本实用新型提供第一种方案：辊圈出料侧支撑环 排料锥方式：
36.一种高效生物质燃料辊压机，包括机架1、主动辊圈、从动辊圈，机架1通过第一轴承座3和第二轴承座11分别联接主动轴2和从动轴10的两端，主动轴2与传动机构联接，主动轴2与主动齿圈4配合联接，从动轴10与从动齿圈12配合联接，主动齿圈4和从动齿圈12相互啮合传动，两个齿圈的厚度较小，仅起到传动作用；主动轴2与主动齿圈4、第一主动辊圈侧板5、主动辊圈辊面6和第二主动辊圈侧板7组成主动辊圈，从动轴10与从动齿圈12、第一从动辊圈侧板13、从动辊圈辊面14和第二从动辊圈侧板15组成从动辊圈；
37.所述主动轴2的一侧与第一主动辊圈侧板5通过键联接，第一主动辊圈侧板5的外侧通过螺栓与主动齿圈4联接；主动轴2的另一侧与主动辊圈出料端的第一支撑环8通过键联接，主动辊圈出料端的第一支撑环8的外围与第二主动辊圈侧板7通过螺栓联接；第一主动辊圈侧板5的内侧与第一排料锥9的大直径端通过螺栓联接；
38.从动轴10的一侧与第一从动辊圈侧板13通过键联接，第一从动辊圈侧板13的外侧通过螺栓与从动齿圈12联接，从动轴10的另一侧与从动辊圈出料端的第二支撑环16通过键联接，从动辊圈出料端第二支撑环16的外围与第二从动辊圈侧板15通过螺栓联接，第一从动辊圈侧板13与第二排料锥17的大直径端通过螺栓联接；
39.上述排料锥的小直径端伸出相应的支撑环8靠在相应的主动轴2或从动轴10上，排料锥的小直径端也可以靠在支撑环的内侧或外侧；所述排料锥与相应的轴同轴安装，排料锥大直径端到小直径端的斜面锥角不小于30
°
；
40.所述支撑环为圆环状，圆环的内外圈之间设置有支撑板，在圆环内外圈和支撑板之间的留空区域为出料孔，圆环的外圈与相应的辊圈侧板固定在一起；排料锥的锥面在相应支撑板的位置开穿过孔，使得支撑环的内圈位于排料锥内，支撑环的支撑板穿过排料锥锥面与外圈形成一体。
41.所述主动辊圈辊面6和从动辊圈辊面14上均布置有间隔设置的用于挤压成型的模具孔和用于挤压的齿柱；所述模具孔与齿柱在辊面轴向上的布置顺序为，一环模具孔环接着一环齿柱环，模具孔环与模具孔环之间隔着齿柱环，此布置有利于增加辊圈(主动辊圈和从动辊圈)的机械强度，齿柱环沿径向间隔布置，增大了模具孔的面积，减少死区，提高压制效率。主动辊圈辊面6上的齿柱与从动辊圈辊面14上的模具孔相啮合。
42.主动轴2通过马达转动，转动的主动轴2带动主动齿圈4转动，主动齿圈4带动从动齿圈12相对同步转动，同时带动主动辊圈与从动辊圈相对转动，物料进入到两个相对转动的辊圈中间后，受齿柱22顶部的挤压力，将物料挤入模具孔18，随着辊圈的转动挤入模具孔18的物料逐渐增多后，物料在模具孔内被压缩，被压缩后的物料即为生物质燃料产品，随后被挤出到辊圈内腔，受第一排料锥9和17的斜面角度斜向的力将物料从第一支撑环8和第二支撑环16的留空处排出辊圈。
43.本实施例中从动辊圈和从动辊圈的直径相同，辊圈直径在1-2m范围内，辊圈轴向长度为1-2m，远大于现有20cm-30cm的辊圈尺寸，成型产量在50t以上；模具孔的孔直径在6-30mm范围内。本技术在辊圈的两侧均增加加一个辊圈侧板，为排料锥的安装提供可能。
44.本实用新型提供第二种方案：辊圈出料侧轴承支撑 螺旋输送机方式：
45.一种高效生物质燃料辊压机，包括机架1、主动辊圈、从动辊圈，机架1通过第一轴承座3和第二轴承座11分别联接主动轴2和从动轴10的中部，主动轴2通过键连接第一主动辊圈侧板5，第一主动辊圈侧板5的外侧通过螺栓与主动齿圈4联接，第一主动辊圈侧板5的内侧安装主动辊圈辊面6，主动辊圈辊面6的外侧安装第二主动辊圈侧板7，在第二主动辊圈侧板7的外侧的机架附近安装轴承底座支架23，在轴承座支架23上螺栓联接第三轴承座24，所述第三轴承座24上开设有两个轴承安装孔，在第三轴承座24的两个轴承安装孔内均配合安装有轴承25，每个轴承25内圈配合安装有轴承内圈26，轴承内圈26分别与第二主动辊圈侧板7和第二从动辊圈侧板15通过螺栓联接；类似的从动辊圈的结构与主动辊圈的结构相同；
46.辊圈出料侧由第二主动辊圈侧板7和第二从动辊圈侧板15通过第三轴承座24支撑，螺旋输送机总成27通过第四轴承座27-1联接在机架1上，且螺旋输送机总成的输出轴伸入主动辊圈和从动辊圈内，与主动轴和从动轴同轴，但不接触；主动辊圈辊面和从动辊圈辊面的结构与第一种方案相同。
47.如图1，主动辊圈序号5、6、7和从动辊圈序号13、14、15分别为整体铸件加工。如图1和图5，主动辊圈和从动辊圈的两个辊圈都布置有齿柱22和模具孔18，并且，在图3中，齿柱22顶部和模具孔18在模具孔入口20处完全啮合，两辊圈对物料都有挤压和压缩成型作用。如图2和图3，辊圈的齿柱22和模具孔18都布置可更换的耐磨套，齿柱耐磨套21和模具孔耐磨套19，其中，齿柱耐磨套21设计上同时护住除模具孔所在位置以外的辊面其它部位，保护整个辊圈面并压在模具孔耐磨套19上方，限制模具孔耐磨套19移动，齿柱耐磨套21的两边与辊圈侧板5、7、13、15用螺栓固定，此设计避免了辊圈母体的磨损，延长使用寿命。如图6，模具孔耐磨护套19-1和19-2，分别是方柱型和圆柱型耐磨护套，根据设计的模具孔18的形式是方柱形或圆柱形进行选择，图中的齿柱耐磨护套21-1单体形式和制作时齿柱耐磨套21和模具孔耐磨套19全部连在一起的形式。如图5和图6可以看出，辊圈面是凸凹不平的形状，对物料的摩檫力增加，带动物料向辊圈转动方向运动，增加了攫取物料的能力，有效的避免了物料在辊面打滑等无效功损耗的现象发生，实现高效率的将生物质攫取、挤压和排出辊圈模具孔。
48.所述辊圈的模具孔环和齿柱环在一个辊圈上布置的顺序是模具孔环/齿柱环/模具孔环，对应着另一个辊圈的齿柱环/模具孔环/齿柱环。
49.所述辊圈圆周方向，齿柱顶部与模具孔的孔口相对应，啮合无干涉，如图3的模具孔入口20位置。
50.所述辊圈的模具孔和齿柱都装有便于更换的耐磨套，延长辊圈的使用寿命。模具孔可以设计方形和圆形孔，齿柱可以是方柱和圆柱形状等，齿柱的端面要不小于模具孔的孔径。
51.所述第三轴承座24为整体结构，结构强度高，第三轴承座24的长度不小于第一主动辊圈侧板5和第一从动辊圈侧板的直径之和。
52.本实用新型辊压机的工作原理是：如图1、图2、图3和图5，在外部马达驱动下，主动辊圈和从动辊圈相对转动，物料从两个辊圈上方进入到相对转动的辊圈中间被两个辊圈攫取后受齿柱22顶部的挤压力，将物料挤入模具孔18，随着辊圈的转动挤入模具孔18的物料逐渐增多后，物料在模具孔内被压缩成型，被压缩成型后的物料即为生物质燃料产品，随后被挤出到辊圈内腔，受第一排料锥9和第二排料锥17的斜面角度斜向的力将物料从第一支撑环8和第二支撑环16的空处排出辊圈，或者，由螺旋输送机排出辊圈外。
53.实施例1如图1、图2、图3所示，本实用新型提供一种高效生物质燃料辊压机，机架1通过第一轴承座3和11联接主动轴2和从动轴10，主动轴2与传动机构联接，主动轴2与主动齿圈4配合联接，从动轴10与从动齿圈12配合联接，主动轴与2主动齿圈、4第一主动辊圈侧板5、主动辊圈辊面6和第二主动辊圈侧板7组成主动辊，从动轴10与从动齿圈12、第一从动辊圈侧板13、主动辊圈辊面14和第二从动辊圈侧板15组成从动辊，主动轴2与第一主动辊圈侧板5通过键联接，第一主动辊圈侧板5通过螺栓与主动齿圈4联接，从动轴10与第一从动辊圈侧板13通过键联接，第一从动辊圈侧板13通过螺栓与从动齿圈12联接，主动轴2通过键与主动辊圈出料端的第一支撑环8通过键联接，主动辊圈出料端的第一支撑环8与第二主动辊圈侧板7通过螺栓联接，从动轴10通过键与从动辊圈出料端的第二支撑环16通过键联接，从动辊圈出料端第二支撑环16与第二从动辊圈侧板15通过螺栓联接，第一主动辊圈侧板5与第一排料锥9通过螺栓联接，第一从动辊圈侧板13与第二排料锥17通过螺栓联接。辊圈内设
置排料锥进行排料。
54.实施例2如图5所示，所述模具孔18与齿柱22在主动辊的辊圈辊面6轴向上的布置顺序为，一环模具孔18接着一环齿柱22，模具孔环与模具孔环之间隔着齿柱环，在一个辊圈上布置的顺序是模具孔环/齿柱环/模具孔环，对应着另一个辊圈的排列是齿柱环/模具孔环/齿柱环。
55.实施例3如图5所示，如图3所示，所述辊圈圆周方向，齿柱22顶部与模具孔18的孔口相对应并啮合。
56.实施例4如图1主动辊与从动辊的直径相同。
57.实施例5如图4所示，辊圈的出料端布置可以物料通过的第一支撑环8和第二支撑环16。
58.实施例6如图1所示，主动辊圈和从动辊圈内部布置有第一排料锥9和第一排料锥17。
59.实施例7如图2、图3和图6所示，辊圈布置有可更换的模具孔耐磨护套19和齿柱耐磨护套21。
60.实施例8如图7，主动辊圈和从动辊圈出料端采用轴承支撑，支架1联接有轴承底座支架23，轴承座支架23通过螺栓联接第三轴承座24，第三轴承座24内配合安装轴承25，轴承内25内圈配合安装轴承内圈26，轴承内圈26与辊圈侧板7和15通过螺栓联接，螺旋输送机总成27通过轴承座27-1联接在机架1上。设置螺旋输送机从辊圈内排料方式，螺旋输送机与辊圈不干涉。
61.实施例9如图8辊圈出料端的轴承支撑的第三轴承座24是整体结构。
62.本实用新型未述及之处适用于现有技术。