用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機的制作方法

本發(fā)明涉及植物秸稈綜合利用生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的技術領域，具體涉及一種用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機。

背景技術：

螺旋擠壓機是一種機械擠壓脫水裝置，物料通過變螺距的螺旋葉片和變徑的螺旋軸，逐步壓縮物料體系體積，將其中的具有流動性的介質(zhì)通過篩網(wǎng)排出體系，實現(xiàn)固液分離，以提高物料干度。

各種物料的組織結構形態(tài)和物理特性具有本質(zhì)的區(qū)別，在螺旋擠壓脫水過程中，表現(xiàn)的脫水能力及脫水機理也完全不同。

通過化學品高溫處理的造紙漿料，組成體系的固體物部分，宏觀結構已經(jīng)破壞(維持物料結構強度的木質(zhì)素溶出或破壞，植物的宏觀結構已經(jīng)坍塌)，纖維吸水發(fā)生潤漲，擠壓后塑性較好，擠壓后的塑性外形不易反彈，體積回彈量小，體積回彈后對擠出液的返吸量小，比較容易擠壓脫水；目前大部分螺旋擠壓機是針對這類物料設計的。

汽爆噴放過程中，由于植物結構內(nèi)部的水分瞬間汽化膨脹，在蒸汽動力撕裂下，植物結構強度已經(jīng)被破壞；汽爆后的物料經(jīng)水洗滌或化學品溶液處理后，其中半纖維素部分、水溶性物質(zhì)，包括一些小分子量木質(zhì)素，已經(jīng)分離溶出；基本是絲狀物狀態(tài)，結構多孔疏松；又由于其中纖維素結晶部分水分不能進入，物料這些區(qū)域的微觀組織結構在汽爆后變化較小，使大部分微細纖維沒有吸水潤漲，所以，汽爆后的物料吸水性強，主要是游離水，但脫水阻力小，在脫水過程中絲狀物料易纏繞，極易造成局部過脫水、形成局部過干硬料塊，進一步將擠壓機堵塞，無法運行；棉纖維漿(結晶纖維素含量高)、無化學品或少化學品高溫蒸煮的紙漿也具有類似的特性。

現(xiàn)有技術中，植物秸稈汽爆物料使用造紙行業(yè)傳統(tǒng)設計的螺旋擠壓機進行脫水，經(jīng)常無法正常運行，要么出料干結堵塞擠漿機，要么出料濃度太低，無法超過20％的干度。

因此，在植物秸稈綜合利用生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的技術領域，急需一種用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機，既能適應波動量大的進料方式，擠出汽爆物料干度又能達到40-65％，且運行穩(wěn)定，不堵塞、動力消耗低。而截止目前，這一領域尚沒有適用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機，其結構簡單，可滿足植物秸稈綜合利用生產(chǎn)生物質(zhì)燃料技術領域的汽爆物料脫水要求，適應于波動量大的進料方式，擠出汽爆物料干度達到40-65％，且運行穩(wěn)定，不堵塞、動力消耗低。

為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機包括：機架；安裝在機架上且相對機架轉(zhuǎn)動的螺旋主軸；驅(qū)動螺旋主軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置；位于機架上且罩設在螺旋主軸外的篩筒；安裝在機架上且罩設在篩筒外的密封罩；設置在機架兩端的進料口和出料口；其中，所述螺旋主軸包括：位于所述進料口下方的用于提高汽爆物料的進料速度的進料直軸段；與進料直軸段末端連接的用于快速壓縮汽爆物料的壓縮段；與壓縮段末端連接的用于使汽爆物料體積被壓縮至最小并形成連續(xù)料塞的出料直軸段，其一部分位于所述出料口的上方；其中，所述進料直軸段、壓縮段、出料直軸段上的螺旋葉片的螺距逐漸減小。

優(yōu)選的，所述壓縮段具有錐形軸，其末端的直徑大于其前端的直徑。

優(yōu)選的，所述出料直軸段具有直徑不變的直軸，包括：與所述壓縮段末端連接的螺旋段；與螺旋段末端連接的用于使所述汽爆物料形成連續(xù)料塞的光軸段；其中，所述螺旋段具有所述螺旋主軸上的最末螺旋葉片。

優(yōu)選的，所述最末螺旋葉片位于所述出料直軸段與所述壓縮段的連接處，用于將擠進至最末螺旋葉片的所述汽爆物料的體積壓縮至最小。

進一步的，還包括：設置在所述出料直軸段的光軸段上的用于將擠出的所述汽爆物料中的成硬塊物料破碎的出料破碎棒。

優(yōu)選的，所述進料直軸段具有直徑不變的直軸，其直徑小于所述出料直軸段的直徑。

優(yōu)選的，所述進料直軸段設置1-1.5個螺旋葉片，以便提高汽爆物料的進料速度。

優(yōu)選的，所述光軸段的軸向長度為所述螺旋葉片直徑的0.4-1.6倍，以便降低高強度擠壓區(qū)的長度。

優(yōu)選的，所述篩筒的直徑與所述出料直軸段的直徑之差小于500mm，以便提高出料干度。

優(yōu)選的，所述螺旋主軸的出料端處的螺旋葉片與進料端處的螺旋葉片的體積壓縮比范圍為1：1.7－3.15。

優(yōu)選的，所述螺旋主軸上靠近出料口處的至少3個螺旋葉片、3個螺旋葉片所在處的螺旋主軸以及所述篩筒的內(nèi)篩板表面噴涂耐磨材料，以便使布氏硬度大于HB400。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明的螺旋擠壓機用于對汽爆物料擠壓脫水，由于汽爆物料脫水阻力小，脫水速率快，故本發(fā)明的螺旋擠壓機取消了傳統(tǒng)擠壓機的預脫水部分，減少螺旋葉片數(shù)量，縮短螺旋擠壓機的長度，降低物料與機體之間的摩擦面積，減小摩擦力，加大單位時間內(nèi)的體積壓縮量，降低動力消耗，適應汽爆物料快速脫水的特性，達到出料干度要求；

2、本發(fā)明的螺旋擠壓機，減少了高強度擠壓區(qū)的長度，降低了物料高強度擠壓時與機體之間的摩擦力，確保物料快速脫水，并降低動力消耗；

3、本發(fā)明的螺旋擠壓機，螺旋主軸變徑至最大處設置一段不變徑的直軸，使得汽爆物料壓縮體積至最小、擠壓強度最高，摩擦力最大，且物料進入無螺旋葉片的光軸段后，由于無葉片推動，使得物料在光軸段連續(xù)形成料塞區(qū)，在被后續(xù)擠入物料推出之前，可以確保物料繼續(xù)脫水至要求干度，從而使擠出的汽爆物料的干度可達到40-65％，且運行穩(wěn)定，不堵塞，動力消耗低；

4、本發(fā)明的螺旋擠壓機，合理設計光軸段的軸向長度和主軸與圓筒形篩筒的直徑之比，以便連續(xù)形成強度適當?shù)牧先麉^(qū)，即能降低摩擦面積，又可穩(wěn)定達到出料干度要求；

5、本發(fā)明的螺旋擠壓機，螺旋主軸出料端與進料端的體積壓縮比是1：1.7－3.15，從而適應于進料不同干度的變化范圍。

下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機的主視圖；

圖2是圖1所示螺旋擠壓機的俯視圖；

圖3是圖1所示螺旋擠壓機的右視圖；

圖4是本發(fā)明的螺旋主軸的結構示意圖；

圖5是本發(fā)明的篩框、內(nèi)篩板、外篩板構成圓筒形篩筒的裝配示意圖；

圖6是本發(fā)明的篩框展開后的示意圖；

圖7是本發(fā)明的內(nèi)篩板展開后的結構示意圖；

圖8是圖7所示I部分放大圖；

圖9是本發(fā)明的外篩板展開后的結構示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機，以滿足植物秸稈綜合利用生產(chǎn)生物質(zhì)燃料技術領域的汽爆物料脫水要求，適應波動量大的進料方式，并使擠出汽爆物料干度達到40-65％，且運行穩(wěn)定，不堵塞，動力消耗低。

為了達到上述目的，如圖1-圖3所示，本發(fā)明的用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機包括：機架1；安裝在機架1上且相對機架1轉(zhuǎn)動的螺旋主軸；驅(qū)動螺旋主軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置；位于機架1上且罩設在螺旋主軸外的篩筒16；安裝在機架1上且罩設在篩筒16外的密封罩9；設置在機架1兩端的進料口2和出料口3；其中，螺旋主軸包括：位于進料口2下方的用于提高汽爆物料的進料速度的進料直軸段18；與進料直軸段18末端連接的用于快速壓縮汽爆物料的壓縮段4；與壓縮段4末端連接的用于使汽爆物料體積被壓縮至最小并形成連續(xù)料塞的出料直軸段14，其一部分位于出料口3的上方；其中，進料直軸段18、壓縮段4、出料直軸段14上的螺旋葉片13的螺距逐漸減小。

具體的，本發(fā)明的螺旋擠壓機包括機架1，帶有螺旋葉片13的螺旋主軸的兩端分別通過軸承室8轉(zhuǎn)動安裝在機架1上，軸承室8內(nèi)有滾動軸承和推力軸承，軸承室8固定在機架1的支撐體上，螺旋主軸的一端是動力輸入端，與驅(qū)動裝置連接，如通過聯(lián)軸器與減速機、皮帶傳動系統(tǒng)、電機連接，由于螺旋擠壓機出口端的擠壓強度遠高于進口端，使得整個設備的主要動力負荷在出口端，因此，本發(fā)明將驅(qū)動裝置安裝在螺旋擠壓機的出料口一端。

其中，本發(fā)明的螺旋主軸外罩有圓筒形的篩筒16，如圖5所示，篩筒16是內(nèi)篩板5、外篩板6焊接在帶有加強筋板的兩個半圓形篩框7上(篩框展開圖如圖6所示)，兩個半圓形篩框7通過螺栓緊固在一起組成；如圖7、圖8所示，內(nèi)篩板5的板厚3-5mm，篩孔Φ3-5mm，如圖9所示，外篩板6的板厚12-18mm，篩孔Φ20-30mm，篩筒16的兩端用螺栓固定在機架1支撐板上。篩筒16外罩設有密封罩9，與安裝在機架1上且位于密封罩9底部的接水盤11用螺栓緊固密封，接水盤11中間是排水口12，密封罩9的作用是密封篩筒排出的液體，使之進入接水盤排出。從圖1看到進料口2中部的虛線部分，是在進料口2下部、螺旋主軸底部設置的半圓形篩框，進料口2是由與底部接水盤連接的位于螺旋主軸兩側的一對密封直板圍成，物料從一對密封直板的上部開口處進入。出料口3處也由位于螺旋主軸兩側的一對密封直板圍成，采用上下直通的結構，在下面的開口處出料，上面的開口用作觀察取樣口，以便于對出料情況進行隨時觀察。由于排水口12位于進料口2和出料口3之間，便于將物料脫水處理后形成的液體(如水)排出。

其中，如圖4所示，本發(fā)明的螺旋主軸包括進料直軸段18、壓縮段4和出料直軸段14，進料直軸段18和出料直軸段14均具有直徑不變的直軸，壓縮段4的兩端分別與進料直軸段18和出料直軸段14連接，其中，進料直軸段18的直徑小于出料直軸段14的直徑，即，壓縮段4具有錐形軸，錐形軸末端的直徑大于其前端的直徑。

其中，本發(fā)明的出料直軸段14包括：與壓縮段4末端連接的帶有螺旋葉片的螺旋段；與螺旋段末端連接的用于使汽爆物料形成連續(xù)料塞的光軸段15；其中，螺旋段具有螺旋主軸上的最末一個螺旋葉片13，且最末螺旋葉片13位于出料直軸段14與壓縮段4的連接處，以便汽爆物料行進至最末螺旋葉片13時體積被壓縮至最小。

綜上，本發(fā)明的螺旋主軸4，其進料端(與進料口位置相對應的一端)軸徑小、出料端(與出料口位置相對應的一端)軸徑大，螺旋葉片的螺距17從進料端向出料端方向逐步減小，進料端有一段是不變徑的直軸段18(即進料直軸段)，在進料直軸段18上設置1-1.5個螺旋葉片13，以適應于波動量大的進料方式，且提高汽爆物料的進料速度，螺旋主軸的出料端也有一段是不變徑的直軸段14(即出料直軸段)，在出料直軸段的不變徑直軸(即螺旋段)上設置0.25-0.7個螺旋葉片13，出料直軸段14的后部分直軸上沒有螺旋葉片13，即，出料直軸段的后部分為光軸段15，以便形成物料的料塞形成區(qū)，提高出料端的擠壓強度，利于提高出料干度。

進一步的，本發(fā)明在出料直軸段14的出料口外40-150mm處，設有出料破碎棒10，用于將經(jīng)高強度擠壓所擠出的成硬塊的物料破碎，使破碎后的物料從出料口掉落，以便出料口不會被硬塊狀的物料所堵塞。

其中，設計時，本發(fā)明的螺旋主軸出料端料塞形成區(qū)(即光軸段15)的軸向長度為螺旋葉片13直徑的0.4-1.6倍，篩筒16的內(nèi)部直徑(即，內(nèi)篩板圍成的圓筒的內(nèi)徑)與出料直軸段14的直徑之差小于500mm，螺旋主軸上一共設置4-6個螺旋葉片，出料端與進料端的螺旋體積壓縮比是1：1.7－3.15。本發(fā)明通過減少螺旋主軸上的螺旋葉片的數(shù)量，縮短螺旋主軸的長度，進而縮短螺旋擠壓機的整體長度，可降低物料與螺旋擠壓機的各部分之間的摩擦面積，從而減小摩擦力，加大單位時間內(nèi)的體積壓縮量，降低驅(qū)動裝置的動力消耗，適應汽爆物料快速脫水的特性，可達到出料干度要求，使得出料干度可達到40-65％，遠高于現(xiàn)有技術擠壓機的出料干度。

其中，螺旋主軸上靠近出料口處的最后3個螺旋葉片13、3個螺旋葉片所在區(qū)域到出料端的螺旋主軸、以及篩筒16的內(nèi)篩板5表面分別噴涂耐磨材料，以使布氏硬度大于HB400，優(yōu)選的，上述各部分的表面電弧噴涂3Cr13耐磨材料，以便螺旋主軸、螺旋葉片和篩板等主要部件使用壽命加長。

本發(fā)明的用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機，主要應用于生物質(zhì)燃料生產(chǎn)領域的物料預處理，對汽爆后的物料經(jīng)水洗滌或化學品溶液處理后進行擠壓脫水，經(jīng)本發(fā)明的螺旋擠壓機脫水后，擠出汽爆物料干度達到40-65％，物料被擠壓搓揉撕裂，酶解發(fā)酵抑制物大量去除，有利于后續(xù)工藝處理，且運行穩(wěn)定，不堵塞、動力消耗低；此外，本發(fā)明的螺旋擠壓機也可用于無化學品或少化學品高溫蒸煮的紙漿、棉纖維漿料等的擠壓脫水，出料干度遠高于目前所用的各種擠壓機，且不會干結堵塞，運行穩(wěn)定，效果顯著。

綜上所述，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的用于汽爆物料脫水的螺旋擠壓機具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明的螺旋擠壓機用于對汽爆物料擠壓脫水，由于汽爆物料脫水阻力小，脫水速率快，故本發(fā)明的螺旋擠壓機取消了傳統(tǒng)擠壓機的預脫水部分，減少螺旋葉片數(shù)量，縮短螺旋擠壓機的長度，降低物料與機體之間的摩擦面積，減小摩擦力，加大單位時間內(nèi)的體積壓縮量，降低動力消耗，適應汽爆物料快速脫水的特性，達到出料干度要求；

2、本發(fā)明的螺旋擠壓機，減少了高強度擠壓區(qū)的長度，降低了物料高強度擠壓時與機體之間的摩擦力，確保物料快速脫水，并降低動力消耗；

3、本發(fā)明的螺旋擠壓機，螺旋主軸變徑至最大處設置一段不變徑的直軸，使得汽爆物料壓縮體積至最小、擠壓強度最高，摩擦力最大，且物料進入無螺旋葉片的光軸段后，由于無葉片推動，使得物料在光軸段連續(xù)形成料塞區(qū)，在被后續(xù)擠入物料推出之前，可以確保物料繼續(xù)脫水至要求干度，從而使擠出的汽爆物料的干度可達到40-65％，且運行穩(wěn)定，不堵塞，動力消耗低；

4、本發(fā)明的螺旋擠壓機，合理設計光軸段的軸向長度和主軸與圓筒形篩筒的直徑之比，以便連續(xù)形成強度適當?shù)牧先麉^(qū)，即能降低摩擦面積，又可穩(wěn)定達到出料干度要求；

5、本發(fā)明的螺旋擠壓機，螺旋主軸出料端與進料端的體積壓縮比是1：1.7－3.15，從而適應于進料不同干度的變化范圍。

盡管上文對本發(fā)明作了詳細說明，但本發(fā)明不限于此，本技術領域的技術人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進行修改，因此，凡按照本發(fā)明的原理進行的各種修改都應當理解為落入本發(fā)明的保護范圍。