本發(fā)明涉及植物秸稈綜合利用生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于植物秸稈脫水的螺旋擠壓機(jī)。

背景技術(shù)：

螺旋擠壓機(jī)是一種機(jī)械擠壓脫水裝置，目前，所有形式的螺旋擠壓機(jī)，基本都是采用變徑、變螺距的主軸，物料通過變螺距的螺旋葉片和變徑的螺旋主軸，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(jié)構(gòu)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(jī)理也完全不同。

通過化學(xué)品高溫處理的造紙漿料，組成體系的固體物部分，宏觀結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞(維持物料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的木質(zhì)素溶出或破壞，植物的宏觀結(jié)構(gòu)已經(jīng)坍塌)，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，也就是體積回彈后對擠出液的返吸量小，比較容易擠壓脫水，適合于變徑、變螺距結(jié)構(gòu)形式的螺旋擠壓機(jī)。

水洗滌后的植物秸稈、未經(jīng)高溫及大量化學(xué)品處理的煙桿漿、中草藥浸漬后的物料等，與造紙漿料性質(zhì)完全不同，以上幾種物料，一是在處理過程中，只提取了其中的水溶性或其它溶劑性溶出物，組成植物結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的木質(zhì)素、纖維素、與木質(zhì)素有化學(xué)鍵結(jié)合的半纖維素，基本還在，即使被切斷、粉碎成小尺寸，其微觀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度還基本保有；溶出物溶出后，物料多孔隙，吸水性比原物料更強(qiáng)；這類物料的擠壓脫水，在擠壓脫水過程中抗壓能力強(qiáng)，組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水?dāng)D出動力消耗大；即使擠出，由于擠壓后物料塑性變形回彈性強(qiáng)，擠壓后極易反彈吸液，難以達(dá)到較高的出料干度，且極易局部過脫水造成干結(jié)團(tuán)堵塞設(shè)備，目前主要使用造紙行業(yè)傳統(tǒng)的各類擠壓脫水設(shè)備，干度難以穩(wěn)定達(dá)到30％，而且由于這類物料易聚團(tuán)，進(jìn)料量波動大，難以穩(wěn)定運行。

植物秸稈綜合利用生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的預(yù)處理過程，急需一種用于植物秸稈脫水的螺旋擠壓機(jī)，既能適應(yīng)波動量大的進(jìn)料方式，擠出秸稈物料干度又能達(dá)40-55％，提高汽爆罐裝料量，節(jié)約蒸汽，提高汽爆效果，且運行穩(wěn)定，動力消耗低。

目前，這一領(lǐng)域尚沒有適用的擠壓脫水機(jī)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種用于植物秸稈脫水的螺旋擠壓機(jī)，適應(yīng)于植物秸稈綜合利用生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的預(yù)處理過程，適應(yīng)于波動量大的進(jìn)料方式，擠出秸稈物料干度達(dá)到40-55％，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)明的用于植物秸稈脫水的螺旋擠壓機(jī)包括：機(jī)架；安裝在機(jī)架上且相對機(jī)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(jī)架上且罩設(shè)在螺旋主軸外的篩筒；安裝在機(jī)架上且罩設(shè)在篩筒外的密封罩；設(shè)置在機(jī)架兩端的進(jìn)料口和出料口；其中，所述螺旋主軸包括：位于所述進(jìn)料口下方的用于適應(yīng)進(jìn)料量波動大的進(jìn)料直軸段；與進(jìn)料直軸段末端連接的用于擠壓輸送物料的輸送段；與輸送段末端連接的用于形成連續(xù)料塞以便提高出料干度的出料直軸段，其一部分位于所述出料口的上方；其中，所述進(jìn)料直軸段、輸送段上的螺旋葉片的螺距不變；其中，所述出料口處設(shè)置具有用于打開或堵塞物料出口背壓盤的背壓盤結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述進(jìn)料直軸段、輸送段、出料直軸段為直徑相同的直軸。

優(yōu)選的，所述出料直軸段具有用于使所述物料形成連續(xù)料塞的光軸段。

其中，所述篩筒包括：內(nèi)篩板；設(shè)置在內(nèi)篩板外的外篩板；設(shè)置在外篩板外的篩框；其中，所述內(nèi)篩板、外篩板焊接在所述篩框上。

優(yōu)選的，所述篩筒的直徑與所述螺旋主軸的直徑之差小于600mm。

優(yōu)選的，所述內(nèi)篩板的篩孔直徑為3-5mm，外篩板的篩孔直徑為20-30mm。

優(yōu)選的，所述內(nèi)篩板的板厚為3-5mm，外篩板的板厚為12-18mm。

優(yōu)選的，所述光軸段的軸向長度為所述螺旋葉片直徑的0.35-1.2倍。

優(yōu)選的，所述螺旋主軸上靠近出料口處的至少2個螺旋葉片、至少2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，使布氏硬度大于HB400。

優(yōu)選的，噴涂所述耐磨材料采用電弧噴涂的方法。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于植物秸稈脫水的螺旋擠壓機(jī)具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，螺旋主軸為直徑不變、螺距不變的主軸，使得植物秸稈在螺旋擠壓機(jī)內(nèi)擠壓脫水時，可減小脫水阻力，提高進(jìn)料端物料的充滿系數(shù)，增加初期脫水量，尤其是進(jìn)料端螺旋葉片的數(shù)量減少，可降低物料與機(jī)體之間的總摩擦力，降低動力消耗，且運行穩(wěn)定，不堵塞，動力消耗低；

2、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，螺旋主軸上的螺旋葉片數(shù)量少，使得物料脫水阻力小，但物料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部水分脫出阻力大，通過設(shè)置光軸段和背壓盤，可以提高出料端擠壓強(qiáng)度，從而提高出料干度；

3、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，由于螺旋葉片少，使得螺旋主軸長度減小，相對現(xiàn)有技術(shù)的擠壓機(jī)而言，增加了整個擠壓機(jī)的徑向厚度，減小了軸向長度，從而減小物料與機(jī)體之間的摩擦面積，可以降低動力消耗；

4、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，通過合理設(shè)計無螺旋葉片空白區(qū)(即光軸段)軸向長度和主軸與篩框篩筒的直徑之比，在背壓盤的配合下，可以連續(xù)形成足夠強(qiáng)度的料塞區(qū)，以穩(wěn)定達(dá)到出料干度要求，降低料塞區(qū)高緊度物料與篩框的摩擦面積，降低動力消耗。

5、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，排水口設(shè)置在螺旋主軸的輸送段下方，物料脫水后形成的水分可以直接從排水口排出，有效防止物料擠出液回吸，確保出料干度達(dá)到要求。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的用于植物秸稈脫水的螺旋擠壓機(jī)的主視圖；

圖2是圖1所示螺旋擠壓機(jī)的俯視圖；

圖3是圖1所示螺旋擠壓機(jī)的右視圖；

圖4是本發(fā)明的篩框、內(nèi)篩板、外篩板構(gòu)成圓筒形篩筒的裝配示意圖；

圖5是本發(fā)明的篩框展開后的示意圖；

圖6是本發(fā)明的內(nèi)篩板展開后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6所示I部分放大圖；

圖8是本發(fā)明的外篩板展開后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明的背壓盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是圖9所示背壓盤的左視圖。

具體實施方式

如圖1-圖3所示，分別為本發(fā)明提供的用于植物秸稈脫水的螺旋擠壓機(jī)的主視圖、俯視圖和右視圖，由圖可知，本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)包括：機(jī)架1；安裝在機(jī)架1上且相對機(jī)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(jī)架1上且罩設(shè)在螺旋主軸外的篩筒15；安裝在機(jī)架1上且罩設(shè)在篩筒15外的密封罩9；設(shè)置在機(jī)架1兩端的進(jìn)料口2和出料口3；其中，螺旋主軸包括：位于密封罩9進(jìn)料口2下方的用于適應(yīng)進(jìn)料量波動大的進(jìn)料直軸段16；與進(jìn)料直軸段16末端連接的用于擠壓輸送物料的輸送段4；與輸送段4末端連接的用于形成連續(xù)料塞以便提高出料干度的出料直軸段14，其一部分位于密封罩9的出料口3的上方；其中，進(jìn)料直軸段16、輸送段4上的螺旋葉片的螺距不變；其中，出料口3處設(shè)置具有用于打開或堵塞物料出口的背壓盤10的背壓盤結(jié)構(gòu)。

具體的，如圖1-圖3所示，本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)包括機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)、皮帶傳動系統(tǒng)、電機(jī)連接，由于螺旋擠壓機(jī)出口端的擠壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于進(jìn)口端，使得整個設(shè)備的主要動力負(fù)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(jī)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15，如圖4所示，篩筒15是內(nèi)篩板5、外篩板6焊接在帶有加強(qiáng)筋板的兩個半圓形篩框7(篩框展開圖如圖5所示)上，兩個半圓形篩框7通過螺栓緊固在一起組成；如圖6、圖7所示，內(nèi)篩板5展開后為長方形板(也可以為正方形板)，內(nèi)篩板5的板厚為3-5mm，篩孔直徑為Φ3-5mm，如圖8所示，外篩板6展開后為長方形板(也可以為正方形板)，外篩板6的板厚為12-18mm，篩孔直徑為Φ20-30mm，篩筒15的兩端用螺栓固定在機(jī)架1支撐板上。篩筒15外罩設(shè)有密封罩9，與安裝在機(jī)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(jìn)入接水盤排出。從圖1看到進(jìn)料口2中部的虛線部分，是在進(jìn)料口2下部、螺旋主軸底部設(shè)置的半圓形篩框，進(jìn)料口2是由與底部接水盤連接的位于螺旋主軸兩側(cè)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(jìn)入。出料口3處也由位于螺旋主軸兩側(cè)的一對密封直板圍成，采用上下直通的結(jié)構(gòu)，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(jìn)行隨時觀察。由于排水口12位于進(jìn)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。本發(fā)明將出料口設(shè)置在下方，便于出料并防止出料口被堵塞。

其中，如圖1所示，本發(fā)明的螺旋主軸包括進(jìn)料直軸段16、輸送段4和出料直軸段14，其中，進(jìn)料直軸段16、輸送段4、出料直軸段14具有相同的直徑，即，螺旋主軸具有不變徑的直軸，且由于秸稈之間的游離水極易脫水，不需擠壓就能脫除一部分，因此，本發(fā)明的螺旋主軸上的螺旋葉片的螺距不變。

其中，本發(fā)明的出料直軸段14具有用于使物料形成連續(xù)料塞的無螺旋葉片13的光軸段。由于出料直軸段14具有光軸段，使得從進(jìn)料口2進(jìn)入的依次經(jīng)進(jìn)料直軸段和輸送段進(jìn)入到光軸段的秸稈物料在光軸段形成料塞，料塞使秸稈因擠壓而脫水，在背壓盤10堵住出料口3的情況下，位于光軸段的連續(xù)料塞的秸稈物料被充分?jǐn)D壓，從而使干度可達(dá)到40-55％，穩(wěn)定達(dá)到出料干度要求。

優(yōu)選的，本發(fā)明的螺旋主軸出料端料塞形成區(qū)(即光軸段)的軸向長度為螺旋葉片13直徑的0.35-1.2倍，相對現(xiàn)有技術(shù)來說，減少了擠壓脫水區(qū)的長度，從而降低料塞區(qū)高緊度物料與篩筒之間的摩擦面積，降低動力消耗；而篩筒15的內(nèi)部直徑(即，內(nèi)篩板圍成的圓筒的內(nèi)徑)與光軸段的直徑之差小于600mm；進(jìn)料直軸段上的螺旋葉片的數(shù)量為2-4個，優(yōu)選的，進(jìn)料直軸段上設(shè)置3個螺旋葉片，而整個螺旋主軸上的螺旋葉片的數(shù)量為4-8個，優(yōu)選的，螺旋主軸上采用6個螺旋葉片。

本發(fā)明通過減少螺旋主軸的長度及螺旋主軸上的螺旋葉片的數(shù)量，縮短螺旋擠壓機(jī)的整體長度，可降低物料與螺旋擠壓機(jī)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(yīng)秸稈物料快速脫水的特性，可達(dá)到出料干度要求，使得出料干度可達(dá)到40-55％，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)擠壓機(jī)的出料干度。

其中，螺旋主軸上靠近出料口處的最后2個螺旋葉片13、2個螺旋葉片所在區(qū)域到出料端的螺旋主軸、以及篩筒15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。

綜上，本發(fā)明的螺旋主軸4，其進(jìn)料端(與進(jìn)料口位置相對應(yīng)的一端)、輸送段、出料端(與出料口位置相對應(yīng)的一端)的軸徑一致，適應(yīng)于波動量大的進(jìn)料方式，螺旋葉片的螺距從進(jìn)料端向出料端方向保持恒定，便于加工，也便于快速進(jìn)料與輸送秸稈，提高進(jìn)料端物料的充滿系數(shù)，增加初期脫水量。

其中，本發(fā)明在出料口附近還設(shè)置背壓盤結(jié)構(gòu)，具有用于打開或堵塞物料出口的背壓盤10，配合無螺旋葉片13的光軸段形成料塞形成區(qū)，控制和提高出料干度。優(yōu)選的，背壓盤結(jié)構(gòu)采用氣動背壓盤結(jié)構(gòu)，氣動背壓盤結(jié)構(gòu)的動作原理與現(xiàn)有技術(shù)的氣動背壓盤結(jié)構(gòu)的原理相同，在本發(fā)明中，背壓盤結(jié)構(gòu)如圖9、圖10所示，其背壓盤10為中心開有通孔的圓盤，螺旋主軸的末端穿過背壓盤中心的通孔。在設(shè)計時，本發(fā)明的背壓盤結(jié)構(gòu)安裝在篩筒15與出料口外的直軸段位置上方，背壓盤的外邊緣直徑大于篩筒15的直徑，以使得背壓盤前移時，可以堵住光軸段與篩筒15之間的空隙，以起到使物料堵塞的作用。

在開機(jī)時，背壓盤在氣缸一定氣壓的推動下堵住光軸段與篩筒15之間的物料出口，從而使物料不能從出料口排出，隨著進(jìn)料口不斷進(jìn)料，螺旋葉片推動物料的壓力越來越大，脫水干度進(jìn)一步提高，出料口料塞形成區(qū)(即光軸段)的料塞緊度越來越大，當(dāng)出料干度達(dá)到要求時，螺旋葉片推動料塞的作用力大于背壓盤氣缸壓力，背壓盤被料塞推開，連續(xù)出料，此時料塞已經(jīng)穩(wěn)定形成，擠出秸稈干度穩(wěn)定，可將背壓盤退出，物料從出料口掉出。

本發(fā)明所述的用于植物秸稈脫水的螺旋擠壓機(jī)，主要應(yīng)用于生物質(zhì)燃料生產(chǎn)領(lǐng)域的秸稈預(yù)處理，秸稈切斷至長10-60mm，經(jīng)水洗滌或化學(xué)品溶液處理后的植物秸稈，在本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)脫水后，在進(jìn)料量波動幅度較大的情況下，出料干度仍可穩(wěn)定達(dá)到40-55％，水溶物去除量提高，同時，秸稈被擠壓搓揉并撕裂壓實，汽爆罐裝料量增加，節(jié)約蒸汽，提高了汽爆效果，有利于后續(xù)工藝處理，且動力消耗低，運行穩(wěn)定，螺旋主軸、螺旋葉片和篩板壽命長。

本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)可應(yīng)用于物料汁液提取行業(yè)，提取率遠(yuǎn)高于目前所用的各種擠壓機(jī)，效果顯著，如煙草行業(yè)的煙桿漿擠壓脫水、中草藥提取液的擠壓脫水、茶葉及飲品的汁液提取等。

綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于植物秸稈脫水的螺旋擠壓機(jī)具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，螺旋主軸為直徑不變、螺距不變的主軸，使得植物秸稈在螺旋擠壓機(jī)內(nèi)擠壓脫水時，可減小脫水阻力，提高進(jìn)料端物料的充滿系數(shù)，增加初期脫水量，尤其是進(jìn)料端螺旋葉片的數(shù)量減少，可降低物料與機(jī)體之間的總摩擦力，降低動力消耗，且運行穩(wěn)定，不堵塞，動力消耗低；

2、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，螺旋主軸上的螺旋葉片數(shù)量少，使得物料脫水阻力小，但物料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部水分脫出阻力大，通過設(shè)置光軸段和背壓盤，可以提高出料端擠壓強(qiáng)度，從而提高出料干度；

3、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，由于螺旋葉片少，使得螺旋主軸長度減小，相對現(xiàn)有技術(shù)的擠壓機(jī)而言，增加了整個擠壓機(jī)的徑向厚度，減小了軸向長度，從而減小物料與機(jī)體之間的摩擦面積，可以降低動力消耗；

4、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，通過合理設(shè)計無螺旋葉片空白區(qū)(即光軸段)軸向長度和主軸與篩框篩筒的直徑之比，在背壓盤的配合下，可以連續(xù)形成足夠強(qiáng)度的料塞區(qū)，以穩(wěn)定達(dá)到出料干度要求，降低料塞區(qū)高緊度物料與篩框的摩擦面積，降低動力消耗。

5、本發(fā)明的螺旋擠壓機(jī)，排水口設(shè)置在螺旋主軸的輸送段下方，物料脫水后形成的水分可以直接從排水口排出，有效防止物料擠出液回吸，確保出料干度達(dá)到要求。

盡管上文對本發(fā)明作了詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行修改，因此，凡按照本發(fā)明的原理進(jìn)行的各種修改都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。