一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置，包括第一五刀滾軸、第二五刀滾軸、軟毛刷、殼體和發(fā)動機系統(tǒng)等部件。該垃圾破碎裝置可通過軟毛刷在線清除滾刀上的柔性物，保持滾刀鋒利，同時采用氣動發(fā)動機來取代傳統(tǒng)的電機來驅(qū)動滾軸，有輸出力矩大、可調(diào)性高、無污染等優(yōu)點。
【專利說明】
-種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及垃圾處理領(lǐng)域，具體設(shè)及一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 垃圾破碎是垃圾處理領(lǐng)域一個很重的工序，利用沖擊、剪切、擠壓等作用將所收集 的垃圾進行破碎，破碎的效果直接影響到下一道工序的加工質(zhì)量。
[0003] 現(xiàn)在的垃圾破碎裝置中，滾刀破碎時一個很重要的工具，一般使用電機帶動滾軸 轉(zhuǎn)動達到破碎的目的。但是，市場上的垃圾破碎裝置往往存在長時間運行后滾刀變純、輸出 力矩不夠、存在一定污染等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置。
[0005] 本發(fā)明的目的采用W下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] -種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置，其特征是，包括第一五刀滾軸、第二五刀滾軸、軟毛刷、 殼體和發(fā)動機系統(tǒng);未破碎的垃圾從殼體上方的入口進入殼體內(nèi)，并依次經(jīng)過第一五刀滾 軸、第二五刀滾軸進行破碎，而后從所述殼體下方的出口排出；軟毛刷設(shè)置在第一五刀滾軸 的左側(cè)，用于清理第一五刀滾軸的滾刀上的柔性物，所述發(fā)動機系統(tǒng)通過曲軸連接來驅(qū)動 第一五刀滾軸和第二五刀滾軸轉(zhuǎn)動;所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮累、壓縮空氣罐、進氣電 磁閥、發(fā)動機、排氣電磁閥、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內(nèi)部分割為設(shè)置在上方 的高壓區(qū)和設(shè)置在下方的低壓區(qū)，高壓區(qū)的一端通過高壓入口閥與所述空氣壓縮累相連， 另一端通過高壓出口閥與所述進氣電磁閥相連，低壓區(qū)的一端通過低壓入口閥與所述空氣 壓縮累相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥與所述進氣電磁閥相連，進氣電磁閥 向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣;所述進氣電磁閥和排氣電磁閥均為失電常閉式 的先導(dǎo)式電磁閥；
[0007] 還包括切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與所述高壓出口閥與所述低壓出口閥 之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)的上部相連，切換泄壓管道上設(shè)置有泄壓電磁閥，當 從高壓往低壓切換時，高壓出口閥關(guān)閉W后，首先檢測高壓出口閥后管道上的壓力值pl，并 將其與低壓區(qū)的壓力p2比較，當pl>p2時，將泄壓電磁閥打開，切換泄壓閥內(nèi)的壓力迅速泄 至低壓區(qū)內(nèi)，當檢測到pi ^ p2時，關(guān)閉泄壓電磁閥，并打開進氣電磁閥；所述切換泄壓管道 的管徑為高壓區(qū)出口管徑的1/4;
[000引所述發(fā)動機包括氣缸、活塞、與活塞相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛輪，飛輪 安裝在曲軸的一端;所述排氣電磁閥設(shè)置在發(fā)動機的排氣管道上，排氣電磁閥后的排氣管 道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調(diào)節(jié)閥進入溫度調(diào)節(jié)器，用于對 溫度調(diào)節(jié)器的出口熱水溫度;所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱器的溫度調(diào)節(jié)器、布置在 進氣電磁閥左右兩側(cè)管道上的預(yù)熱套管、布置在氣缸上的加熱套管，溫度調(diào)節(jié)器的加熱熱 源通過熱水累不斷向預(yù)熱套管和加熱套管供水，加熱后的熱水經(jīng)套管的出口流出；所述氣 缸的外缸壁上還設(shè)置有侶隔板，侶隔板為圓環(huán)形，安裝在外缸壁與加熱套管之間，侶隔板通 過多個間隔布置的周向?qū)峁潭w固定在外缸壁上，在相鄰兩個周向?qū)峁潭w之間的外 缸壁上還間隔設(shè)置有3個折向角為45°的導(dǎo)流體，所述導(dǎo)流體的高度為周向固定體高度的2/ 3;侶隔板上交錯布置有多個圓形的均流水口，侶隔板的內(nèi)表面上設(shè)置有多個間隔布置的凸 塊，凸塊的高度為侶隔板和外缸壁之間的距離的1/5;所述活塞的上表面還設(shè)置有多個向上 凸起的圓錐形的柱塞，柱塞的表面上設(shè)置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起;所述活塞 整體呈圓柱形，其中部外表面上設(shè)置有一個凹陷的環(huán)形槽，環(huán)形槽上布置有多個間隔排列 的固定孔槽，固定孔槽上固接有軟性物，所述軟性物穿過活塞與氣缸之間的間隙與氣缸的 外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽之間的距離為h;
[0009] 所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器，用于將曲軸的轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)換為相 應(yīng)的脈沖數(shù)，W計數(shù)脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉(zhuǎn)角α數(shù)值;所述控制器 記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸內(nèi)的氣體壓力，W及通過溫度傳感器檢測的氣缸內(nèi)的氣體 溫度、排氣電磁閥前溫度、排氣電磁閥后溫度；啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼 器檢測曲軸轉(zhuǎn)角值，當其達到設(shè)定的初始進氣角度α〇時，打開進氣電磁閥；同時不斷實時檢 測曲軸轉(zhuǎn)角曰、氣缸內(nèi)氣體的壓力Ρ、氣缸內(nèi)氣體溫度Τ、排氣電磁閥前溫度Τ1和排氣電磁閥 后溫度Τ2,控制器根據(jù)空氣的氣體方程和曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系按下式計算得到排氣壓力先驗值
I其中r為曲柄的長度，1 為連桿的長度，η為多變系數(shù)，Τ'為上一循環(huán)結(jié)束時的氣缸內(nèi)氣體溫度，ΤΓ為上一循環(huán)結(jié)束 時的排氣電磁閥前溫度，λι為第一常數(shù)因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關(guān)閉 項
：當排氣壓力先驗值pf >klXk2Xp。m時關(guān)閉進氣電磁閥， 其中ρ?為排氣電磁閥的額定開啟壓力：
為每循環(huán)的閥值壓力 系數(shù)，Pmax為每循環(huán)氣缸的最高工作壓力，pmin為每循環(huán)氣缸的最低工作壓力，k2 = 0.001X ΤΓ-Τ2'1+1為排氣電磁閥卡澀修正系數(shù)，ΤΓ、Τ2'分別為上一循環(huán)的排氣電磁閥前溫度和 排氣電磁閥后溫度;此后繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角〇,當α達到設(shè)定的排氣閥打開角度αι時，打開排 氣電磁閥；排氣電磁閥打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角，當達到設(shè)定的初始進氣角度α〇時，進氣 電磁閥再次打開，直至當曲軸轉(zhuǎn)角α達到排氣閥關(guān)閉角度
時， 關(guān)閉排氣電磁閥，其中02為人為設(shè)定的闊值
為等溫排氣關(guān)閉 項，λ2為第二常數(shù)因子，當處于第一個循環(huán)時自動令Α2 = 1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個工作 循環(huán);在排氣電磁閥開啟的時段中，排氣電磁閥至溫度調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)閥會根據(jù)上一循環(huán)的 氣缸內(nèi)溫度均值和進氣電磁閥前后溫度反饋值來控制調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)節(jié)預(yù)熱套管和 加熱套管中的熱水溫度;令λι = 0.0011，λ2 = 0.0020，h = 10mm。
[0010] 優(yōu)選地，進氣電磁閥打開的提前量3
非氣電磁閥打開的提前 量巧
排氣電磁閥關(guān)閉的提前量為
I其中ω為曲軸 的角速度，Ui、化分別為先導(dǎo)式電磁閥通電反應(yīng)時間和斷電反應(yīng)時間，進氣電磁閥和排氣電 磁閥采用的反應(yīng)時間相同。
[0011] 本垃圾破碎裝置的有益效果為:通過軟毛刷的設(shè)置能在線清理滾刀上的柔性物， 防止?jié)L刀變純;利用氣動發(fā)動機代替電機來驅(qū)動滾軸，可W獲得更大的輸出力矩;并且設(shè)計 了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據(jù)轉(zhuǎn)速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓 氣源往低壓氣源切換的過程中容易產(chǎn)生"壓力真空期"的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥和控 制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設(shè)置減壓閥，可W大大減 少因為減壓導(dǎo)致的能量損失;將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結(jié)合起來，根據(jù) 每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥的關(guān)閉時間，在不增加額外投 資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可W達到很好的效率提高效果，同時既保證了 排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多 的排氣損失，而且采用的計算公式可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進一步防 止進氣電磁閥關(guān)閉時刻的誤判斷;根據(jù)無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸的受壓增大、漏氣 量增大和換熱的需要，重新設(shè)計了適合的氣缸結(jié)構(gòu)，該氣缸換熱效果強，且承壓能力較高， 漏氣明顯減少。
【附圖說明】
[0012] 利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限 審IJ，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù)W下附圖獲得 其它的附圖。
[0013] 圖1是一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0014] 圖2是發(fā)動機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3是氣缸成套安裝后的截面圖；
[0016] 圖4是侶隔板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖5是將氣缸展開為平面后導(dǎo)流板的示意圖；
[0018] 圖6是活塞的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 附圖標記:第一五刀滾軸-1;第二五刀滾軸-2;軟毛刷-3;空氣壓縮累-11;低壓入 口閥-12;低壓出口閥-13;高壓入口閥-14;高壓出口閥-15;低壓區(qū)-16;高壓區(qū)-17;泄壓電 磁閥-18;預(yù)熱套管-19;加熱套管-20;進氣電磁閥-21;排氣電磁閥-22;調(diào)節(jié)閥-23;溫度調(diào) 節(jié)器-24;氣缸-25;活塞-26;導(dǎo)流體-27;均流水口 -28;周向?qū)峁潭w-29;凸塊-30;環(huán)形 槽-31;固定孔槽-32;柱塞-33;螺旋凸起-34;軟性物-35;侶隔板-36。
【具體實施方式】
[0020] 結(jié)合W下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0021] 實施例1:
[0022] 如圖1所示的一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置，包括第一五刀滾軸1、第二五刀滾軸2、軟 毛刷3、殼體和發(fā)動機系統(tǒng);未破碎的垃圾從殼體上方的入口進入殼體內(nèi)，并依次經(jīng)過第一 五刀滾軸1、第二五刀滾軸2進行破碎，而后從所述殼體下方的出口排出；軟毛刷3設(shè)置在第 一五刀滾軸1的左側(cè)，用于清理第一五刀滾軸1的滾刀上的柔性物，所述發(fā)動機系統(tǒng)通過曲 軸連接來驅(qū)動第一五刀滾軸1和第二五刀滾軸2轉(zhuǎn)動；
[0023] 如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮累2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動 機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內(nèi)部分割為設(shè)置在上方的高壓區(qū) 17和設(shè)置在下方的低壓區(qū)16,高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮累11相 連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥 12與所述空氣壓縮累11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁 閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣;所述進氣電磁閥21和 排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導(dǎo)式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉(zhuǎn) 動時使用，壓力范圍為15MPa~30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動時使用， 壓力范圍為2MPa~lOMPa，具體的切換條件可W按實際情況來設(shè)定。同時，發(fā)明人經(jīng)研究發(fā) 現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關(guān)閉的狀態(tài) 進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內(nèi)常常會發(fā)生悠壓的現(xiàn)象，導(dǎo)致低壓出口閥12打 開之后無法克服管道內(nèi)的壓力出力，進氣電磁閥21打開W后往往會有一小段時間的"壓力 真空期"，導(dǎo)致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設(shè)置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與 所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相 連，切換泄壓管道上設(shè)置有泄壓電磁閥18,當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關(guān)閉W 后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值pi，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較， 當pl>p2時，將泄壓電磁閥18打開，運時候泄壓電磁閥18內(nèi)的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內(nèi)，當 檢測到pi 時，關(guān)閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管 道的管徑設(shè)置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。
[0024] 所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛 輪，飛輪(圖中未示出）安裝在曲軸的一端;所述排氣電磁閥22設(shè)置在發(fā)動機的排氣管道上， 排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調(diào)節(jié) 閥23進入溫度調(diào)節(jié)器24,用于對溫度調(diào)節(jié)器24的出口熱水溫度進行調(diào)節(jié)，保持氣體的膨脹 過程盡可能接近等溫膨脹過程，W提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱 器的溫度調(diào)節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側(cè)管道上的預(yù)熱套管19、布置在氣缸25上 的加熱套管20,設(shè)置預(yù)熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預(yù)熱，并保證 進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應(yīng)力。溫度調(diào)節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或 者其他方便連接(例如室內(nèi)暖氣）的熱源，通過熱水累（圖中未示出）不斷向預(yù)熱套管19和加 熱套管20供水，加熱后的熱水經(jīng)套管的出口流出。
[0025] 如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設(shè)置有侶隔板36,侶隔板36為圓環(huán)形，安 裝在外缸壁與加熱套管20之間，侶隔板36通過多個間隔布置的周向?qū)峁潭w29固定在外 缸壁上，導(dǎo)熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設(shè)置 減壓閥，因此進氣壓力很大，周向?qū)峁潭ǎ?9可W起到強化氣缸25強度的作用，另一方面 由于導(dǎo)熱固定體29采用了導(dǎo)熱材料(例如侶銅等金屬），可W增強換熱。
[0026] 為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向?qū)峁潭w29 之間的外缸壁上還間隔設(shè)置有3個折向角為45°的導(dǎo)流體27,所述導(dǎo)流體27的高度為周向固 定體高度的2/3,導(dǎo)流體27可W有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。 侶隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口 28，套管中的水從均流水口 28進入和流出，設(shè) 置侶隔板36的目的一來是利用侶金屬的導(dǎo)熱特性增強換熱，二是利用侶隔板36和均流水口 28來減緩水流速和均勻流量，W進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；侶隔板36的內(nèi)表 面上設(shè)置有多個間隔布置的凸塊30,用于對進入的熱水產(chǎn)生端流作用W加強換熱，同時凸 塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則端流 效果不佳，經(jīng)反復(fù)多次試驗，將凸塊30的高度設(shè)置為侶隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。
[0027] 如圖6所示，所述活塞26的上表面還設(shè)置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33,柱塞 33的表面上設(shè)置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一個正向螺旋、后一個反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織W通過增加缸內(nèi)端流而 強化氣缸內(nèi)壁與缸內(nèi)氣體間的對流換熱;所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設(shè)置 有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有軟性物35(例如棉花、海綿等），所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸 25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減 壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥 的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設(shè)計來減少間隙漏氣，W提高發(fā)動機的效率。采用 棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35, W及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活 塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于 活塞26的動能來說幾乎可W忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小 了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。
[0028] 所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器(圖中未示出），其用于將曲軸的轉(zhuǎn) 動角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)，W計數(shù)脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉(zhuǎn)角α 數(shù)值;所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體壓力等處的壓力值，W及通 過溫度傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等 處的溫度值。
[0029] 啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測曲軸轉(zhuǎn)角值α，當其達到設(shè)定的 初始進氣角度α〇時，打開進氣電磁閥21;同時不斷實時檢測曲軸轉(zhuǎn)角α、氣缸25內(nèi)氣體的壓 力Ρ、氣缸25內(nèi)氣體溫度Τ、排氣電磁閥22前溫度Τ1和排氣電磁閥22后溫度Τ2,控制器根據(jù)空 氣的氣體方程和曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系按下式計算得到排氣壓力先驗值

其中r為曲柄的長度，1為連桿的長度，η為多 變系數(shù)，Τ'為上一循環(huán)結(jié)束時的氣缸25內(nèi)氣體溫度，ΤΓ為上一循環(huán)結(jié)束時的排氣電磁閥22 前溫度，λι為第一常數(shù)因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關(guān)閉項Α1=1 + λιΧ
，如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時Α1 也增大，通過等溫進氣關(guān)閉項
來提高計算得到的排氣壓力先 驗值，進氣電磁閥21的關(guān)閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接 近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值ρ/含klXk2Xp?時關(guān)閉進 氣電磁閥21，其中Pom為排氣電磁閥22的額定開啟壓力
3每 循環(huán)的閥值壓力系數(shù)，Pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，Pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工 作壓力，從kl的表達式可W看出根據(jù)此方法得出的進氣電磁閥21的關(guān)閉時刻既保證了實際 排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損 失，而且可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻 的誤判斷;k2 = 0.001 X I ΤΓ-T2' I +1為排氣電磁閥22卡澀修正系數(shù)，ΤΓ、Τ2 '分別為上一循 環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端， 很容易發(fā)生低溫結(jié)霜導(dǎo)致卡澀的現(xiàn)象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前 后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結(jié)霜而導(dǎo)致卡澀，此時在運一循環(huán)中k2自動增大W 提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力W保證其順利開啟，在第 一個循環(huán)時自動令k2= 1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角α，當α達到設(shè)定的排氣閥打開角度αι時， 打開排氣電磁閥22;排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角，當達到設(shè)定的初始進氣角度 α 0時，進氣電磁閥2 2再次打開，直至當曲軸轉(zhuǎn)角α達到排氣閥關(guān)閉角度
時，關(guān)閉排氣電磁閥為人為設(shè)定的闊值，λ2為第二常數(shù)因 子，通過等溫排氣關(guān)閉巧
來起到提前關(guān)閉排氣電磁閥22的作 用，此處假設(shè)轉(zhuǎn)角α是不斷增大的，每轉(zhuǎn)過一圈增加360%由Α2的表達式可知其值總是小于 1，當溫差
增大時Α2減小，貝巧自氣電磁閥22的關(guān)閉條件值越低，從而使得曲軸轉(zhuǎn) 角α能更快到達關(guān)閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令Α2 = 1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個 工作循環(huán);在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調(diào)節(jié)器24的調(diào)節(jié)閥23會根據(jù)上一循環(huán)的氣 缸25內(nèi)溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調(diào)節(jié)閥23的開度，從而調(diào)節(jié)預(yù)熱套 管19和加熱套管20中的熱水溫度。令A(yù)i = 0.0011，A2 = 0.0020，h=10mm。
[0030] 優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應(yīng)時間，所W為了更準確地控制 電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎(chǔ)之上設(shè)定一定的提前量，而且運個提前量不能 是定值，即其不僅應(yīng)該與電磁閥的固有反應(yīng)時間有關(guān)，還應(yīng)該與曲軸的具體角速度ω (通過 轉(zhuǎn)角α得到)有關(guān)，實驗證明運樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從 而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所W 通電延遲后打開，斷電延遲后關(guān)閉。設(shè)定：曲軸的轉(zhuǎn)動角度用旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖發(fā)生數(shù)度 量，0-1023脈沖數(shù)目范圍與0-360°對應(yīng)。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關(guān)閉的理 想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置;排氣電磁閥22打開的理想 位置為512(180°)，關(guān)閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應(yīng)該比理想動 作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應(yīng)時間和曲軸的轉(zhuǎn)速按W下各式計 算得到:進氣電磁閥21打開的提前量為Ui X Ι?Τ3 X ω x^，排氣電磁閥22打開的提前量為 Ui X 10-:; X ω X手2,排氣電磁閥22關(guān)閉的提前量為1? X 1〇-3 X ω X芋.，其中ω為曲軸的 角速度，化、化分別為先導(dǎo)式電磁閥通電反應(yīng)時間和斷電反應(yīng)時間，進氣電磁閥21和排氣電 磁閥22采用的反應(yīng)時間相同，單位:ms。
[0031] 在此實施例的垃圾破碎裝置中，通過軟毛刷的設(shè)置能在線清理滾刀上的柔性物， 防止?jié)L刀變純;利用氣動發(fā)動機代替電機來驅(qū)動滾軸，可W獲得更大的輸出力矩;并且設(shè)計 了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據(jù)轉(zhuǎn)速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓 氣源往低壓氣源切換的過程中容易產(chǎn)生"壓力真空期"的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和 控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設(shè)置減壓閥，可w大大 減少因為減壓導(dǎo)致的能量損失;將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結(jié)合起來，根 據(jù)每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關(guān)閉時間，在不增加額 外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可W達到很好的效率提高效果，同時既保 證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造 成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進 一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻的誤判斷;根據(jù)無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受 壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設(shè)計了適合的氣缸結(jié)構(gòu)，該氣缸換熱效果強，且承 壓能力較高，漏氣明顯減少，令λι = 0.0011，λ2 = 0.0020，h = 10mm，實驗表明其整體效率較未 經(jīng)改造前提高了5%，漏氣量減少了7%，取得了意想不到的效果。
[0032] 實施例2:
[0033] 如圖1所示的一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置，包括第一五刀滾軸1、第二五刀滾軸2、軟 毛刷3、殼體和發(fā)動機系統(tǒng);未破碎的垃圾從殼體上方的入口進入殼體內(nèi)，并依次經(jīng)過第一 五刀滾軸1、第二五刀滾軸2進行破碎，而后從所述殼體下方的出口排出；軟毛刷3設(shè)置在第 一五刀滾軸1的左側(cè)，用于清理第一五刀滾軸1的滾刀上的柔性物，所述發(fā)動機系統(tǒng)通過曲 軸連接來驅(qū)動第一五刀滾軸1和第二五刀滾軸2轉(zhuǎn)動；
[0034] 如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮累2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動 機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內(nèi)部分割為設(shè)置在上方的高壓區(qū) 17和設(shè)置在下方的低壓區(qū)16,高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮累11相 連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥 12與所述空氣壓縮累11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁 閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣;所述進氣電磁閥21和 排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導(dǎo)式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉(zhuǎn) 動時使用，壓力范圍為15MPa~30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動時使用， 壓力范圍為2MPa~lOMPa，具體的切換條件可W按實際情況來設(shè)定。同時，發(fā)明人經(jīng)研究發(fā) 現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關(guān)閉的狀態(tài) 進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內(nèi)常常會發(fā)生悠壓的現(xiàn)象，導(dǎo)致低壓出口閥12打 開之后無法克服管道內(nèi)的壓力出力，進氣電磁閥21打開W后往往會有一小段時間的"壓力 真空期"，導(dǎo)致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設(shè)置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與 所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相 連，切換泄壓管道上設(shè)置有泄壓電磁閥18,當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關(guān)閉W 后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值pi，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較， 當pl>p2時，將泄壓電磁閥18打開，運時候泄壓電磁閥18內(nèi)的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內(nèi)，當 檢測到pi 時，關(guān)閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管 道的管徑設(shè)置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。
[0035] 所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛 輪，飛輪(圖中未示出）安裝在曲軸的一端;所述排氣電磁閥22設(shè)置在發(fā)動機的排氣管道上， 排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調(diào)節(jié) 閥23進入溫度調(diào)節(jié)器24,用于對溫度調(diào)節(jié)器24的出口熱水溫度進行調(diào)節(jié)，保持氣體的膨脹 過程盡可能接近等溫膨脹過程，w提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱 器的溫度調(diào)節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側(cè)管道上的預(yù)熱套管19、布置在氣缸25上 的加熱套管20,設(shè)置預(yù)熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預(yù)熱，并保證 進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應(yīng)力。溫度調(diào)節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或 者其他方便連接(例如室內(nèi)暖氣）的熱源，通過熱水累（圖中未示出）不斷向預(yù)熱套管19和加 熱套管20供水，加熱后的熱水經(jīng)套管的出口流出。
[0036] 如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設(shè)置有侶隔板36,侶隔板36為圓環(huán)形，安 裝在外缸壁與加熱套管20之間，侶隔板36通過多個間隔布置的周向?qū)峁潭w29固定在外 缸壁上，導(dǎo)熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設(shè)置 減壓閥，因此進氣壓力很大，周向?qū)峁潭ǎ?9可W起到強化氣缸25強度的作用，另一方面 由于導(dǎo)熱固定體29采用了導(dǎo)熱材料(例如侶銅等金屬），可W增強換熱。
[0037] 為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向?qū)峁潭w29 之間的外缸壁上還間隔設(shè)置有3個折向角為45°的導(dǎo)流體27,所述導(dǎo)流體27的高度為周向固 定體高度的2/3,導(dǎo)流體27可W有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。 侶隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口 28，套管中的水從均流水口 28進入和流出，設(shè) 置侶隔板36的目的一來是利用侶金屬的導(dǎo)熱特性增強換熱，二是利用侶隔板36和均流水口 28來減緩水流速和均勻流量，W進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；侶隔板36的內(nèi)表 面上設(shè)置有多個間隔布置的凸塊30,用于對進入的熱水產(chǎn)生端流作用W加強換熱，同時凸 塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則端流 效果不佳，經(jīng)反復(fù)多次試驗，將凸塊30的高度設(shè)置為侶隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。
[0038] 如圖6所示，所述活塞26的上表面還設(shè)置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33,柱塞 33的表面上設(shè)置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一個正向螺旋、后一個反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織W通過增加缸內(nèi)端流而 強化氣缸內(nèi)壁與缸內(nèi)氣體間的對流換熱;所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設(shè)置 有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有軟性物35(例如棉花、海綿等），所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸 25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減 壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥 的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設(shè)計來減少間隙漏氣，W提高發(fā)動機的效率。采用 棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35, W及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活 塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于 活塞26的動能來說幾乎可W忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小 了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。
[0039] 所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器(圖中未示出），其用于將曲軸的轉(zhuǎn) 動角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)，W計數(shù)脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉(zhuǎn)角α 數(shù)值;所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體壓力等處的壓力值，W及通 過溫度傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等 處的溫度值。
[0040] 啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測曲軸轉(zhuǎn)角值α，當其達到設(shè)定的 初始進氣角度α〇時，打開進氣電磁閥21;同時不斷實時檢測曲軸轉(zhuǎn)角α、氣缸25內(nèi)氣體的壓 力Ρ、氣缸25內(nèi)氣體溫度Τ、排氣電磁閥22前溫度Τ1和排氣電磁閥22后溫度Τ2,控制器根據(jù)空 氣的氣體方程和曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系按下式計算得到排氣壓力先驗值

，其中r為曲柄的長度，1為連桿的長度，η為多 變系數(shù)，Τ '為上一循環(huán)結(jié)束時的氣缸25內(nèi)氣體溫度，ΤΓ為上一循環(huán)結(jié)束時的排氣電磁閥22 前溫度，λι為第一常數(shù)因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關(guān)閉項Α1=1+；1ι X
>如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時Α1 也增大，通過等溫進氣關(guān)閉項
長提高計算得到的排氣壓力先 驗值，進氣電磁閥21的關(guān)閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接 近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值ρ/含klXk2Xp?時關(guān)閉進 氣電磁閥21，其中ρ?為排氣電磁閥22的額定開啟壓力
與每 循環(huán)的閥值壓力系數(shù)，Pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，Pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工 作壓力，從kl的表達式可W看出根據(jù)此方法得出的進氣電磁閥21的關(guān)閉時刻既保證了實際 排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損 失，而且可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻 的誤判斷;k2 = 0.001X ΙΤΓ-Τ2' 1+1為排氣電磁閥22卡澀修正系數(shù)，ΤΓ、Τ2'分別為上一循 環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端， 很容易發(fā)生低溫結(jié)霜導(dǎo)致卡澀的現(xiàn)象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前 后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結(jié)霜而導(dǎo)致卡澀，此時在運一循環(huán)中k2自動增大W 提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力W保證其順利開啟，在第 一個循環(huán)時自動令k2= 1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角α，當α達到設(shè)定的排氣閥打開角度αι時， 打開排氣電磁閥22;排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角，當達到設(shè)定的初始進氣角度 α 0時，進氣電磁閥2 2再次打開，直至當曲軸轉(zhuǎn)角α達到排氣閥關(guān)閉角度
時，關(guān)閉排氣電磁閥為人為設(shè)定的闊值，λ2為第二常數(shù) 因子，通過等溫排氣關(guān)閉項
來起到提前關(guān)閉排氣電磁閥22的作 用，此處假設(shè)轉(zhuǎn)角α是不斷增大的，每轉(zhuǎn)過一圈增加360°，由Α2的表達式可知其值總是小于 1，當溫差
替大時Α2減小，貝巧自氣電磁閥22的關(guān)閉條件值越低，從而使得曲軸轉(zhuǎn) 角α能更快到達關(guān)閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令Α2 = 1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個 工作循環(huán);在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調(diào)節(jié)器24的調(diào)節(jié)閥23會根據(jù)上一循環(huán)的氣 缸25內(nèi)溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調(diào)節(jié)閥23的開度，從而調(diào)節(jié)預(yù)熱套 管19和加熱套管20中的熱水溫度。令A(yù)i = 0.0013，A2 = 0.0022，h = 9mm。
[0041]優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應(yīng)時間，所W為了更準確地控制 電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎(chǔ)之上設(shè)定一定的提前量，而且運個提前量不能 是定值，即其不僅應(yīng)該與電磁閥的固有反應(yīng)時間有關(guān)，還應(yīng)該與曲軸的具體角速度ω (通過 轉(zhuǎn)角α得到)有關(guān)，實驗證明運樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從 而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所W 通電延遲后打開，斷電延遲后關(guān)閉。設(shè)定：曲軸的轉(zhuǎn)動角度用旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖發(fā)生數(shù)度 量，0-1023脈沖數(shù)目范圍與0-360°對應(yīng)。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關(guān)閉的理 想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置;排氣電磁閥22打開的理想 位置為512(180°)，關(guān)閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應(yīng)該比理想動 作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應(yīng)時間和曲軸的轉(zhuǎn)速按W下各式計 算得到:進氣電磁閥21打開的提前量天
排氣電磁閥22打開的提前量為
書巧電磁閥22關(guān)閉的提前量為電XlO-s X ω Χ 其中ω為曲軸的 角速度，Ui、U=分別為先導(dǎo)式電磁閥通電反應(yīng)時間和斷電反應(yīng)時間，進氣電磁閥21和排氣電 磁閥22采用的反應(yīng)時間相同，單位:ms。
[0042] 在此實施例的垃圾破碎裝置中，通過軟毛刷的設(shè)置能在線清理滾刀上的柔性物， 防止?jié)L刀變純;利用氣動發(fā)動機代替電機來驅(qū)動滾軸，可W獲得更大的輸出力矩;并且設(shè)計 了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據(jù)轉(zhuǎn)速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓 氣源往低壓氣源切換的過程中容易產(chǎn)生"壓力真空期"的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和 控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設(shè)置減壓閥，可W大大 減少因為減壓導(dǎo)致的能量損失;將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結(jié)合起來，根 據(jù)每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關(guān)閉時間，在不增加額 外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可W達到很好的效率提高效果，同時既保 證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造 成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進 一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻的誤判斷;根據(jù)無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受 壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設(shè)計了適合的氣缸結(jié)構(gòu)，該氣缸換熱效果強，且承 壓能力較高，漏氣明顯減少，令λι = 0.0013，λ2 = 0.0022，h = 9mm，實驗表明其整體效率較未 經(jīng)改造前提高了5.8%，漏氣量減少了8.1 %，取得了意想不到的效果。
[0043] 實施例3:
[0044] 如圖1所示的一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置，包括第一五刀滾軸1、第二五刀滾軸2、軟 毛刷3、殼體和發(fā)動機系統(tǒng);未破碎的垃圾從殼體上方的入口進入殼體內(nèi)，并依次經(jīng)過第一 五刀滾軸1、第二五刀滾軸2進行破碎，而后從所述殼體下方的出口排出；軟毛刷3設(shè)置在第 一五刀滾軸1的左側(cè)，用于清理第一五刀滾軸1的滾刀上的柔性物，所述發(fā)動機系統(tǒng)通過曲 軸連接來驅(qū)動第一五刀滾軸1和第二五刀滾軸2轉(zhuǎn)動；
[0045] 如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮累2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動 機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內(nèi)部分割為設(shè)置在上方的高壓區(qū) 17和設(shè)置在下方的低壓區(qū)16,高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮累11相 連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥 12與所述空氣壓縮累11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁 閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣;所述進氣電磁閥21和 排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導(dǎo)式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉(zhuǎn) 動時使用，壓力范圍為15MPa~30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動時使用， 壓力范圍為2MPa~lOMPa，具體的切換條件可W按實際情況來設(shè)定。同時，發(fā)明人經(jīng)研究發(fā) 現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關(guān)閉的狀態(tài) 進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內(nèi)常常會發(fā)生悠壓的現(xiàn)象，導(dǎo)致低壓出口閥12打 開之后無法克服管道內(nèi)的壓力出力，進氣電磁閥21打開W后往往會有一小段時間的"壓力 真空期"，導(dǎo)致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設(shè)置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與 所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相 連，切換泄壓管道上設(shè)置有泄壓電磁閥18,當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關(guān)閉W 后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值pi，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較， 當pl>p2時，將泄壓電磁閥18打開，運時候泄壓電磁閥18內(nèi)的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內(nèi)，當 檢測到pi 時，關(guān)閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管 道的管徑設(shè)置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。
[0046] 所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛 輪，飛輪(圖中未示出）安裝在曲軸的一端;所述排氣電磁閥22設(shè)置在發(fā)動機的排氣管道上， 排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調(diào)節(jié) 閥23進入溫度調(diào)節(jié)器24,用于對溫度調(diào)節(jié)器24的出口熱水溫度進行調(diào)節(jié)，保持氣體的膨脹 過程盡可能接近等溫膨脹過程，W提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱 器的溫度調(diào)節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側(cè)管道上的預(yù)熱套管19、布置在氣缸25上 的加熱套管20,設(shè)置預(yù)熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預(yù)熱，并保證 進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應(yīng)力。溫度調(diào)節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或 者其他方便連接(例如室內(nèi)暖氣）的熱源，通過熱水累（圖中未示出）不斷向預(yù)熱套管19和加 熱套管20供水，加熱后的熱水經(jīng)套管的出口流出。
[0047] 如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設(shè)置有侶隔板36,侶隔板36為圓環(huán)形，安 裝在外缸壁與加熱套管20之間，侶隔板36通過多個間隔布置的周向?qū)峁潭w29固定在外 缸壁上，導(dǎo)熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設(shè)置 減壓閥，因此進氣壓力很大，周向?qū)峁潭ǎ?9可W起到強化氣缸25強度的作用，另一方面 由于導(dǎo)熱固定體29采用了導(dǎo)熱材料(例如侶銅等金屬），可W增強換熱。
[0048] 為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向?qū)峁潭w29 之間的外缸壁上還間隔設(shè)置有3個折向角為45°的導(dǎo)流體27,所述導(dǎo)流體27的高度為周向固 定體高度的2/3,導(dǎo)流體27可W有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。 侶隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口 28，套管中的水從均流水口 28進入和流出，設(shè) 置侶隔板36的目的一來是利用侶金屬的導(dǎo)熱特性增強換熱，二是利用侶隔板36和均流水口 28來減緩水流速和均勻流量，W進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；侶隔板36的內(nèi)表 面上設(shè)置有多個間隔布置的凸塊30,用于對進入的熱水產(chǎn)生端流作用W加強換熱，同時凸 塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則端流 效果不佳，經(jīng)反復(fù)多次試驗，將凸塊30的高度設(shè)置為侶隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。
[0049] 如圖6所示，所述活塞26的上表面還設(shè)置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33,柱塞 33的表面上設(shè)置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一個正向螺旋、后一個反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織W通過增加缸內(nèi)端流而 強化氣缸內(nèi)壁與缸內(nèi)氣體間的對流換熱;所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設(shè)置 有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有軟性物35(例如棉花、海綿等），所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸 25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減 壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥 的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設(shè)計來減少間隙漏氣，W提高發(fā)動機的效率。采用 棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35, W及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活 塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于 活塞26的動能來說幾乎可W忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小 了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。
[0050] 所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器(圖中未示出），其用于將曲軸的轉(zhuǎn) 動角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)，W計數(shù)脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉(zhuǎn)角α 數(shù)值;所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體壓力等處的壓力值，W及通 過溫度傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等 處的溫度值。
[0051] 啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測曲軸轉(zhuǎn)角值α，當其達到設(shè)定的 初始進氣角度α〇時，打開進氣電磁閥21;同時不斷實時檢測曲軸轉(zhuǎn)角α、氣缸25內(nèi)氣體的壓 力Ρ、氣缸25內(nèi)氣體溫度Τ、排氣電磁閥22前溫度Τ1和排氣電磁閥22后溫度Τ2,控制器根據(jù)空 氣的氣體方程和曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系按下式計算得到排氣壓力先驗隹

>其中r為曲柄的長度，1為連桿的長度，η為多 變系數(shù)，Τ'為上一循環(huán)結(jié)束時的氣缸25內(nèi)氣體溫度，ΤΓ為上一循環(huán)結(jié)束時的排氣電磁閥22 前溫度，λι為第一常數(shù)因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關(guān)閉項Α1 = 1+λιΧ
如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時Α1 也增大，通過等溫進氣關(guān)閉項
來提高計算得到的排氣壓力先 驗值，進氣電磁閥21的關(guān)閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接 近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值ρ/含klXk2Xp?時關(guān)閉進 氣電磁閥21，其中ρ?為排氣電磁閥22的額定開啟壓力
為每 循環(huán)的閥值壓力系數(shù)，Pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，Pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工 作壓力，從kl的表達式可W看出根據(jù)此方法得出的進氣電磁閥21的關(guān)閉時刻既保證了實際 排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損 失，而且可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻 的誤判斷;k2 = 0.001 X I ΤΓ-T2' I +1為排氣電磁閥22卡澀修正系數(shù)，ΤΓ、Τ2 '分別為上一循 環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端， 很容易發(fā)生低溫結(jié)霜導(dǎo)致卡澀的現(xiàn)象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前 后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結(jié)霜而導(dǎo)致卡澀，此時在運一循環(huán)中k2自動增大W 提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力W保證其順利開啟，在第 一個循環(huán)時自動令k2= 1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角α，當α達到設(shè)定的排氣閥打開角度αι時， 打開排氣電磁閥22;排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角，當達到設(shè)定的初始進氣角度 α 0時，進氣電磁閥2 2再次打開，直至當曲軸轉(zhuǎn)角α達到排氣閥關(guān)閉角度
時，關(guān)閉排氣電磁閥為人為設(shè)定的闊值，λ2為第二常數(shù) 因子，通過等溫排氣關(guān)閉項
來起到提前關(guān)閉排氣電磁閥22的作 用，此處假設(shè)轉(zhuǎn)角α是不斷增大的，每轉(zhuǎn)過一圈增加360%由Α2的表達式可知其值總是小于 1，當溫I
增大時Α2減小，貝巧自氣電磁閥22的關(guān)閉條件值越低，從而使得曲軸轉(zhuǎn) 角α能更快到達關(guān)閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令Α2 = 1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個 工作循環(huán);在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調(diào)節(jié)器24的調(diào)節(jié)閥23會根據(jù)上一循環(huán)的氣 缸25內(nèi)溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調(diào)節(jié)閥23的開度，從而調(diào)節(jié)預(yù)熱套 管19和加熱套管20中的熱水溫度。令A(yù)i = 0.0015，A2 = 0.0024，h = 8mm。
[0052] 優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應(yīng)時間，所W為了更準確地控制 電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎(chǔ)之上設(shè)定一定的提前量，而且運個提前量不能 是定值，即其不僅應(yīng)該與電磁閥的固有反應(yīng)時間有關(guān)，還應(yīng)該與曲軸的具體角速度ω (通過 轉(zhuǎn)角α得到)有關(guān)，實驗證明運樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從 而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所W 通電延遲后打開，斷電延遲后關(guān)閉。設(shè)定：曲軸的轉(zhuǎn)動角度用旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖發(fā)生數(shù)度 量，0-1023脈沖數(shù)目范圍與0-360°對應(yīng)。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關(guān)閉的理 想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置;排氣電磁閥22打開的理想 位置為512(180°)，關(guān)閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應(yīng)該比理想動 作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應(yīng)時間和曲軸的轉(zhuǎn)速按W下各式計 算得到:進氣電磁閥21打開的提前量為111^1〇-3^&)^^，排氣電磁閥22打開的提前量為 Ui. X 10-:; X ω X苦排氣電磁閥22關(guān)閉的提前量為υ,Χ 1〇-3 X W X譽其中ω為曲軸的 角速度，化、化分別為先導(dǎo)式電磁閥通電反應(yīng)時間和斷電反應(yīng)時間，進氣電磁閥21和排氣電 磁閥22采用的反應(yīng)時間相同，單位:ms。
[0053] 在此實施例的垃圾破碎裝置中，通過軟毛刷的設(shè)置能在線清理滾刀上的柔性物， 防止?jié)L刀變純;利用氣動發(fā)動機代替電機來驅(qū)動滾軸，可W獲得更大的輸出力矩;并且設(shè)計 了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據(jù)轉(zhuǎn)速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓 氣源往低壓氣源切換的過程中容易產(chǎn)生"壓力真空期"的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和 控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設(shè)置減壓閥，可W大大 減少因為減壓導(dǎo)致的能量損失;將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結(jié)合起來，根 據(jù)每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關(guān)閉時間，在不增加額 外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可W達到很好的效率提高效果，同時既保 證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造 成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進 一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻的誤判斷;根據(jù)無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受 壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設(shè)計了適合的氣缸結(jié)構(gòu)，該氣缸換熱效果強，且承 壓能力較高，漏氣明顯減少，令λι = 0.0015，λ2 = 0.0024，h = 8mm，實驗表明其整體效率較未 經(jīng)改造前提高了6.0%，漏氣量減少了8.8%，取得了意想不到的效果。
[0化4] 實施例4:
[0055] 如圖1所示的一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置，包括第一五刀滾軸1、第二五刀滾軸2、軟 毛刷3、殼體和發(fā)動機系統(tǒng);未破碎的垃圾從殼體上方的入口進入殼體內(nèi)，并依次經(jīng)過第一 五刀滾軸1、第二五刀滾軸2進行破碎，而后從所述殼體下方的出口排出；軟毛刷3設(shè)置在第 一五刀滾軸1的左側(cè)，用于清理第一五刀滾軸1的滾刀上的柔性物，所述發(fā)動機系統(tǒng)通過曲 軸連接來驅(qū)動第一五刀滾軸1和第二五刀滾軸2轉(zhuǎn)動；
[0056] 如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮累2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動 機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內(nèi)部分割為設(shè)置在上方的高壓區(qū) 17和設(shè)置在下方的低壓區(qū)16,高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮累11相 連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥 12與所述空氣壓縮累11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁 閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣;所述進氣電磁閥21和 排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導(dǎo)式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉(zhuǎn) 動時使用，壓力范圍為15MPa~30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動時使用， 壓力范圍為2MPa~lOMPa，具體的切換條件可W按實際情況來設(shè)定。同時，發(fā)明人經(jīng)研究發(fā) 現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關(guān)閉的狀態(tài) 進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內(nèi)常常會發(fā)生悠壓的現(xiàn)象，導(dǎo)致低壓出口閥12打 開之后無法克服管道內(nèi)的壓力出力，進氣電磁閥21打開W后往往會有一小段時間的"壓力 真空期"，導(dǎo)致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設(shè)置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與 所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相 連，切換泄壓管道上設(shè)置有泄壓電磁閥18,當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關(guān)閉W 后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值pi，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較， 當pl>p2時，將泄壓電磁閥18打開，運時候泄壓電磁閥18內(nèi)的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內(nèi)，當 檢測到pi 時，關(guān)閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管 道的管徑設(shè)置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。
[0057] 所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛 輪，飛輪(圖中未示出）安裝在曲軸的一端;所述排氣電磁閥22設(shè)置在發(fā)動機的排氣管道上， 排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調(diào)節(jié) 閥23進入溫度調(diào)節(jié)器24,用于對溫度調(diào)節(jié)器24的出口熱水溫度進行調(diào)節(jié)，保持氣體的膨脹 過程盡可能接近等溫膨脹過程，W提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱 器的溫度調(diào)節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側(cè)管道上的預(yù)熱套管19、布置在氣缸25上 的加熱套管20,設(shè)置預(yù)熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預(yù)熱，并保證 進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應(yīng)力。溫度調(diào)節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或 者其他方便連接(例如室內(nèi)暖氣）的熱源，通過熱水累（圖中未示出）不斷向預(yù)熱套管19和加 熱套管20供水，加熱后的熱水經(jīng)套管的出口流出。
[005引如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設(shè)置有侶隔板36,侶隔板36為圓環(huán)形，安 裝在外缸壁與加熱套管20之間，侶隔板36通過多個間隔布置的周向?qū)峁潭w29固定在外 缸壁上，導(dǎo)熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設(shè)置 減壓閥，因此進氣壓力很大，周向?qū)峁潭ǎ?9可W起到強化氣缸25強度的作用，另一方面 由于導(dǎo)熱固定體29采用了導(dǎo)熱材料(例如侶銅等金屬），可W增強換熱。
[0059] 為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向?qū)峁潭w29 之間的外缸壁上還間隔設(shè)置有3個折向角為45°的導(dǎo)流體27,所述導(dǎo)流體27的高度為周向固 定體高度的2/3,導(dǎo)流體27可W有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。 侶隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口 28，套管中的水從均流水口 28進入和流出，設(shè) 置侶隔板36的目的一來是利用侶金屬的導(dǎo)熱特性增強換熱，二是利用侶隔板36和均流水口 28來減緩水流速和均勻流量，W進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；侶隔板36的內(nèi)表 面上設(shè)置有多個間隔布置的凸塊30,用于對進入的熱水產(chǎn)生端流作用W加強換熱，同時凸 塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則端流 效果不佳，經(jīng)反復(fù)多次試驗，將凸塊30的高度設(shè)置為侶隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。
[0060] 如圖6所示，所述活塞26的上表面還設(shè)置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33,柱塞 33的表面上設(shè)置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一個正向螺旋、后一個反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織W通過增加缸內(nèi)端流而 強化氣缸內(nèi)壁與缸內(nèi)氣體間的對流換熱;所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設(shè)置 有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有軟性物35(例如棉花、海綿等），所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸 25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減 壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥 的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設(shè)計來減少間隙漏氣，W提高發(fā)動機的效率。采用 棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35, W及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活 塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于 活塞26的動能來說幾乎可W忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小 了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。
[0061] 所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器(圖中未示出），其用于將曲軸的轉(zhuǎn) 動角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)，W計數(shù)脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉(zhuǎn)角α 數(shù)值;所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體壓力等處的壓力值，W及通 過溫度傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等 處的溫度值。
[0062] 啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測曲軸轉(zhuǎn)角值α，當其達到設(shè)定的 初始進氣角度α〇時，打開進氣電磁閥21;同時不斷實時檢測曲軸轉(zhuǎn)角α、氣缸25內(nèi)氣體的壓 力Ρ、氣缸25內(nèi)氣體溫度Τ、排氣電磁閥22前溫度Τ1和排氣電磁閥22后溫度Τ2,控制器根據(jù)空 氣的氣體方程和曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系按下式計算得到排氣壓力先驗隹

，其中r為曲柄的長度，1為連桿的長度，η為多 變系數(shù)，τ '為上一循環(huán)結(jié)束時的氣缸25內(nèi)氣體溫度，ΤΓ為上一循環(huán)結(jié)束時的排氣電磁閥22 前溫度，λι為第一常數(shù)因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關(guān)閉項Α1=1+λιΧ
如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時Α1 也增大，通過等溫進氣關(guān)閉項
農(nóng)提高計算得到的排氣壓力先 驗值，進氣電磁閥21的關(guān)閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接 近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值ρ/含klXk2Xp?時關(guān)閉進 氣電磁閥21，其中p?為排氣電磁閥22的額定開啟壓力，時=0泡012^pmax X Pmin + 1為每 循環(huán)的閥值壓力系數(shù)，Pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，Pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工 作壓力，從kl的表達式可W看出根據(jù)此方法得出的進氣電磁閥21的關(guān)閉時刻既保證了實際 排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損 失，而且可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻 的誤判斷;k2 = 0.001X ΙΤΓ-Τ2' 1+1為排氣電磁閥22卡澀修正系數(shù)，ΤΓ、Τ2'分別為上一循 環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端， 很容易發(fā)生低溫結(jié)霜導(dǎo)致卡澀的現(xiàn)象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前 后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結(jié)霜而導(dǎo)致卡澀，此時在運一循環(huán)中k2自動增大W 提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力W保證其順利開啟，在第 一個循環(huán)時自動令k2= 1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角α，當α達到設(shè)定的排氣閥打開角度αι時， 打開排氣電磁閥22;排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角，當達到設(shè)定的初始進氣角度 α 0時，進氣電磁閥2 2再次打開，直至當曲軸轉(zhuǎn)角α達到排氣閥關(guān)閉角度
時，關(guān)閉排氣電磁閥為人為設(shè)定的闊值，λ2為第二常數(shù) 因子，通過等溫排氣關(guān)閉項
裝起到提前關(guān)閉排氣電磁閥22的作 用，此處假設(shè)轉(zhuǎn)角α是不斷增大的，每轉(zhuǎn)過一圈增加360%由Α2的表達式可知其值總是小于 1，當溫i
I大時A2減小，貝巧自氣電磁閥22的關(guān)閉條件值越低，從而使得曲軸轉(zhuǎn) 角α能更快到達關(guān)閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令A(yù)2 = 1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個 工作循環(huán);在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調(diào)節(jié)器24的調(diào)節(jié)閥23會根據(jù)上一循環(huán)的氣 缸25內(nèi)溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調(diào)節(jié)閥23的開度，從而調(diào)節(jié)預(yù)熱套 管19和加熱套管20中的熱水溫度。令A(yù)i = 0.0017，A2 = 0.0026，h = 7mm。
[0063] 優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應(yīng)時間，所W為了更準確地控制 電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎(chǔ)之上設(shè)定一定的提前量，而且運個提前量不能 是定值，即其不僅應(yīng)該與電磁閥的固有反應(yīng)時間有關(guān)，還應(yīng)該與曲軸的具體角速度ω (通過 轉(zhuǎn)角α得到)有關(guān)，實驗證明運樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從 而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所W 通電延遲后打開，斷電延遲后關(guān)閉。設(shè)定：曲軸的轉(zhuǎn)動角度用旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖發(fā)生數(shù)度 量，0-1023脈沖數(shù)目范圍與0-360°對應(yīng)。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關(guān)閉的理 想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置;排氣電磁閥22打開的理想 位置為512(180°)，關(guān)閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應(yīng)該比理想動 作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應(yīng)時間和曲軸的轉(zhuǎn)速按W下各式計 算得到:進氣電磁閥21打開的提前量天
排氣電磁閥22打開的提前量為
，排氣電磁閥22關(guān)閉的提前量為
廷中ω為曲軸的 角速度，化、化分別為先導(dǎo)式電磁閥通電反應(yīng)時間和斷電反應(yīng)時間，進氣電磁閥21和排氣電 磁閥22采用的反應(yīng)時間相同，單位:ms。
[0064]在此實施例的垃圾破碎裝置中，通過軟毛刷的設(shè)置能在線清理滾刀上的柔性物， 防止?jié)L刀變純;利用氣動發(fā)動機代替電機來驅(qū)動滾軸，可W獲得更大的輸出力矩;并且設(shè)計 了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據(jù)轉(zhuǎn)速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓 氣源往低壓氣源切換的過程中容易產(chǎn)生"壓力真空期"的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和 控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設(shè)置減壓閥，可W大大 減少因為減壓導(dǎo)致的能量損失;將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結(jié)合起來，根 據(jù)每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關(guān)閉時間，在不增加額 外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可W達到很好的效率提高效果，同時既保 證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造 成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進 一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻的誤判斷;根據(jù)無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受 壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設(shè)計了適合的氣缸結(jié)構(gòu)，該氣缸換熱效果強，且承 壓能力較高，漏氣明顯減少，令λι = 0.0017，λ2 = 0.0026，h = 7mm，實驗表明其整體效率較未 經(jīng)改造前提高了6.5%，漏氣量減少了9.4%，取得了意想不到的效果。
[00化]實施例5:
[0066] 如圖1所示的一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置，包括第一五刀滾軸1、第二五刀滾軸2、軟 毛刷3、殼體和發(fā)動機系統(tǒng);未破碎的垃圾從殼體上方的入口進入殼體內(nèi)，并依次經(jīng)過第一 五刀滾軸1、第二五刀滾軸2進行破碎，而后從所述殼體下方的出口排出；軟毛刷3設(shè)置在第 一五刀滾軸1的左側(cè)，用于清理第一五刀滾軸1的滾刀上的柔性物，所述發(fā)動機系統(tǒng)通過曲 軸連接來驅(qū)動第一五刀滾軸1和第二五刀滾軸2轉(zhuǎn)動；
[0067] 如圖2所示，所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮累2、壓縮空氣罐、進氣電磁閥21、發(fā)動 機、排氣電磁閥22、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內(nèi)部分割為設(shè)置在上方的高壓區(qū) 17和設(shè)置在下方的低壓區(qū)16,高壓區(qū)17的一端通過高壓入口閥14與所述空氣壓縮累11相 連，另一端通過高壓出口閥15與所述進氣電磁閥21相連，低壓區(qū)16的一端通過低壓入口閥 12與所述空氣壓縮累11相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥13與所述進氣電磁 閥21相連，進氣電磁閥21向所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣;所述進氣電磁閥21和 排氣電磁閥22均為失電常閉式的先導(dǎo)式電磁閥。高壓區(qū)17的壓縮空氣用于當發(fā)動機高速轉(zhuǎn) 動時使用，壓力范圍為15MPa~30MPa，低壓區(qū)16的壓縮空氣用于當發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動時使用， 壓力范圍為2MPa~lOMPa，具體的切換條件可W按實際情況來設(shè)定。同時，發(fā)明人經(jīng)研究發(fā) 現(xiàn)，當高壓力的壓縮空氣切換至低壓力的壓縮空氣時，由于是在進氣電磁閥21關(guān)閉的狀態(tài) 進行切換的，因此高壓出口閥15后的管道內(nèi)常常會發(fā)生悠壓的現(xiàn)象，導(dǎo)致低壓出口閥12打 開之后無法克服管道內(nèi)的壓力出力，進氣電磁閥21打開W后往往會有一小段時間的"壓力 真空期"，導(dǎo)致發(fā)動機的出力不平滑，因此還設(shè)置有切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與 所述高壓出口閥15與所述低壓出口閥13之間的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)16的上部相 連，切換泄壓管道上設(shè)置有泄壓電磁閥18,當從高壓往低壓切換時，高壓出口閥15關(guān)閉W 后，控制器首先檢測高壓出口閥15后管道上的壓力值pi，并將其與低壓區(qū)16的壓力p2比較， 當pl>p2時，將泄壓電磁閥18打開，運時候泄壓電磁閥18內(nèi)的壓力迅速泄至低壓區(qū)16內(nèi)，當 檢測到pi 時，關(guān)閉泄壓電磁閥18。綜合考慮到節(jié)省成本和泄壓效果，將所述切換泄壓管 道的管徑設(shè)置為高壓區(qū)17出口管徑的1/4。
[0068] 所述發(fā)動機包括氣缸25、活塞26、與活塞26相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛 輪，飛輪(圖中未示出）安裝在曲軸的一端;所述排氣電磁閥22設(shè)置在發(fā)動機的排氣管道上， 排氣電磁閥22后的排氣管道分為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調(diào)節(jié) 閥23進入溫度調(diào)節(jié)器24,用于對溫度調(diào)節(jié)器24的出口熱水溫度進行調(diào)節(jié)，保持氣體的膨脹 過程盡可能接近等溫膨脹過程，W提高發(fā)動機的出力。所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱 器的溫度調(diào)節(jié)器24、布置在進氣電磁閥21左右兩側(cè)管道上的預(yù)熱套管19、布置在氣缸25上 的加熱套管20,設(shè)置預(yù)熱套管20的目的是為了對進入氣缸25的壓縮空氣進行預(yù)熱，并保證 進氣電磁閥21前后溫差均勻、減小熱應(yīng)力。溫度調(diào)節(jié)器24的加熱熱源來自太陽能集熱器或 者其他方便連接(例如室內(nèi)暖氣）的熱源，通過熱水累（圖中未示出）不斷向預(yù)熱套管19和加 熱套管20供水，加熱后的熱水經(jīng)套管的出口流出。
[0069] 如圖3-4所示，所述氣缸25的外缸壁上還設(shè)置有侶隔板36,侶隔板36為圓環(huán)形，安 裝在外缸壁與加熱套管20之間，侶隔板36通過多個間隔布置的周向?qū)峁潭w29固定在外 缸壁上，導(dǎo)熱固定體29除了固定作用外，一方面由于本方案采取的是壓縮空氣罐后不設(shè)置 減壓閥，因此進氣壓力很大，周向?qū)峁潭ǎ?9可W起到強化氣缸25強度的作用，另一方面 由于導(dǎo)熱固定體29采用了導(dǎo)熱材料(例如侶銅等金屬），可W增強換熱。
[0070] 為了直觀，圖5給出了氣缸展開為平面時的示意圖，在相鄰兩個周向?qū)峁潭w29 之間的外缸壁上還間隔設(shè)置有3個折向角為45°的導(dǎo)流體27,所述導(dǎo)流體27的高度為周向固 定體高度的2/3,導(dǎo)流體27可W有效增長熱水在氣缸25外壁面的停留時間，提高換熱效果。 侶隔板36上交錯布置有多個圓形的均流水口 28，套管中的水從均流水口 28進入和流出，設(shè) 置侶隔板36的目的一來是利用侶金屬的導(dǎo)熱特性增強換熱，二是利用侶隔板36和均流水口 28來減緩水流速和均勻流量，W進一步增強換熱并盡量使氣缸均勻加熱；侶隔板36的內(nèi)表 面上設(shè)置有多個間隔布置的凸塊30,用于對進入的熱水產(chǎn)生端流作用W加強換熱，同時凸 塊30的高度也不宜做得太高，否則容易造成流動死區(qū)，相反如果凸塊30的高度過低則端流 效果不佳，經(jīng)反復(fù)多次試驗，將凸塊30的高度設(shè)置為侶隔板36和外缸壁之間的距離的1/5。
[0071] 如圖6所示，所述活塞26的上表面還設(shè)置有多個向上凸起的圓錐形的柱塞33,柱塞 33的表面上設(shè)置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起34,即前一個正向螺旋、后一個反向 螺旋。。。，柱塞33和螺旋凸起34的目的是對進氣氣流進行合理組織W通過增加缸內(nèi)端流而 強化氣缸內(nèi)壁與缸內(nèi)氣體間的對流換熱;所述活塞26整體呈圓柱形，其中部外表面上設(shè)置 有一個凹陷的環(huán)形槽31，環(huán)形槽31上布置有多個間隔排列的固定孔槽32,固定孔槽32上固 接有軟性物35(例如棉花、海綿等），所述軟性物35穿過活塞26與氣缸25之間的間隙與氣缸 25的外壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽32之間的距離為h。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當采用無減 壓閥的供氣系統(tǒng)時，由于氣缸氣壓的增大，氣缸25和活塞26之間的間隙漏氣會比帶減壓閥 的系統(tǒng)漏氣量更大，因此必須采用特定的設(shè)計來減少間隙漏氣，w提高發(fā)動機的效率。采用 棉花、海綿等具有較好氣密性的軟性物35, W及采用較小的間隔布置，能有效較小氣缸和活 塞之間的漏氣；同時實驗表明，由于供氣壓力較高，軟性物35與氣缸25之間的摩擦力相對于 活塞26的動能來說幾乎可W忽略不計，而且間隔布置而非連續(xù)布置的軟性物35也有效減小 了摩擦，從而提高了發(fā)動機的效率。
[0072] 所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器(圖中未示出），其用于將曲軸的轉(zhuǎn) 動角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)，W計數(shù)脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉(zhuǎn)角α 數(shù)值;所述控制器記錄通過壓力傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體壓力等處的壓力值，W及通 過溫度傳感器檢測的氣缸25內(nèi)的氣體溫度、排氣電磁閥22前溫度、排氣電磁閥22后溫度等 處的溫度值。
[0073] 啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測曲軸轉(zhuǎn)角值α，當其達到設(shè)定的 初始進氣角度α〇時，打開進氣電磁閥21;同時不斷實時檢測曲軸轉(zhuǎn)角α、氣缸25內(nèi)氣體的壓 力Ρ、氣缸25內(nèi)氣體溫度Τ、排氣電磁閥22前溫度Τ1和排氣電磁閥22后溫度Τ2,控制器根據(jù)空 氣的氣體方程和曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系按下式計算得到排氣壓力先驗值1/

其中r為曲柄的長度，1為連桿的長度，η為多 變系數(shù)，Τ'為上一循環(huán)結(jié)束時的氣缸25內(nèi)氣體溫度，ΤΓ為上一循環(huán)結(jié)束時的排氣電磁閥22 前溫度，λι為第一常數(shù)因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關(guān)閉項Α1=1+λιΧ
如果上一循環(huán)和實時測量的溫差增大，說明溫度減小量增大，則此時Α1 也增大，通過等溫進氣關(guān)閉項
來提高計算得到的排氣壓力先 驗值，進氣電磁閥21的關(guān)閉時間提前，起到防止過快膨脹、減小溫差，使得整體過程更加接 近等溫膨脹過程進而提高發(fā)動機出力的作用。當排氣壓力先驗值ρ/含klXk2Xp?時關(guān)閉進 氣電磁閥21，其中p?為排氣電磁閥22的額定開啟壓力，kl = 0.0012'、/Pmax X pmin + 1為每 循環(huán)的閥值壓力系數(shù)，Pmax為每循環(huán)氣缸25的最高工作壓力，Pmin為每循環(huán)氣缸25的最低工 作壓力，從kl的表達式可W看出根據(jù)此方法得出的進氣電磁閥21的關(guān)閉時刻既保證了實際 排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造成過多的排氣損 失，而且可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻 的誤判斷;k2 = 0.001X ΙΤΓ-Τ2' 1+1為排氣電磁閥22卡澀修正系數(shù)，ΤΓ、Τ2'分別為上一循 環(huán)的排氣電磁閥22前溫度和排氣電磁閥22后溫度，由于排氣電磁閥2處于膨脹過程的末端， 很容易發(fā)生低溫結(jié)霜導(dǎo)致卡澀的現(xiàn)象，ΙΤΓ-Τ2' I越大表明上一循環(huán)中排氣電磁閥22的前 后溫差越大，排氣電磁閥22越容易發(fā)生結(jié)霜而導(dǎo)致卡澀，此時在運一循環(huán)中k2自動增大W 提高氣缸25的進氣壓力閥值，從而增大排氣電磁閥22的入口壓力W保證其順利開啟，在第 一個循環(huán)時自動令k2= 1。此后繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角α，當α達到設(shè)定的排氣閥打開角度αι時， 打開排氣電磁閥22;排氣電磁閥22打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角，當達到設(shè)定的初始進氣角度 α 0時，進氣電磁閥2 2再次打開，直至當曲軸轉(zhuǎn)角α達到排氣閥關(guān)閉角度
時，關(guān)閉排氣電磁閥為人為設(shè)定的闊值，λ2為第二常數(shù) 因子，通過等溫排氣關(guān)閉項
）來起到提前關(guān)閉排氣電磁閥22的作 用，此處假設(shè)轉(zhuǎn)角α是不斷增大的，每轉(zhuǎn)過一圈增加360%由A2的表達式可知其值總是小于 1，當溫差：?^ - 增大時Α2減小，貝巧自氣電磁閥22的關(guān)閉條件值越低，從而使得曲軸轉(zhuǎn) 角α能更快到達關(guān)閉條件值，當處于第一個循環(huán)時自動令Α2 = 1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個 工作循環(huán);在排氣電磁閥22開啟的時段中，溫度調(diào)節(jié)器24的調(diào)節(jié)閥23會根據(jù)上一循環(huán)的氣 缸25內(nèi)溫度均值和進氣電磁閥21前后溫度反饋值來控制調(diào)節(jié)閥23的開度，從而調(diào)節(jié)預(yù)熱套 管19和加熱套管20中的熱水溫度。令A(yù)i = 0.0019，A2 = 0.0028，h = 6mm。
[0074] 優(yōu)選地，因為電磁閥從通到斷或從斷到通需要反應(yīng)時間，所W為了更準確地控制 電磁閥的通斷時刻，需要在理想位置的基礎(chǔ)之上設(shè)定一定的提前量，而且運個提前量不能 是定值，即其不僅應(yīng)該與電磁閥的固有反應(yīng)時間有關(guān)，還應(yīng)該與曲軸的具體角速度ω (通過 轉(zhuǎn)角α得到)有關(guān)，實驗證明運樣的可變提前量能有效地提高電磁閥提前量的精確程度，從 而進一步提高發(fā)動機系統(tǒng)的效率。因為所用的進排氣電磁閥均為失電常閉式電磁閥，所W 通電延遲后打開，斷電延遲后關(guān)閉。設(shè)定：曲軸的轉(zhuǎn)動角度用旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖發(fā)生數(shù)度 量，0-1023脈沖數(shù)目范圍與0-360°對應(yīng)。進氣電磁閥21打開的理想位置為0(0°)，關(guān)閉的理 想位置為排氣壓力先驗值與排氣電磁閥22開啟壓力相等的位置;排氣電磁閥22打開的理想 位置為512(180°)，關(guān)閉的理想位置為0(0°)。則進排氣電磁閥的通斷電位置應(yīng)該比理想動 作位置有所提前，提前的量可由電磁閥的通電、斷電反應(yīng)時間和曲軸的轉(zhuǎn)速按W下各式計 算得到:進氣電磁閥21打開的提前量天
，排氣電磁閥22打開的提前量為
排氣電磁閥22關(guān)閉的提前量夫
I其中ω為曲軸的 角速度，化、化分別為先導(dǎo)式電磁閥通電反應(yīng)時間和斷電反應(yīng)時間，進氣電磁閥21和排氣電 磁閥22采用的反應(yīng)時間相同，單位:ms。
[0075] 在此實施例的垃圾破碎裝置中，通過軟毛刷的設(shè)置能在線清理滾刀上的柔性物， 防止?jié)L刀變純;利用氣動發(fā)動機代替電機來驅(qū)動滾軸，可W獲得更大的輸出力矩;并且設(shè)計 了一種新型的發(fā)動機系統(tǒng)，其可根據(jù)轉(zhuǎn)速來選擇不同壓力的壓縮空氣，且為了克服從高壓 氣源往低壓氣源切換的過程中容易產(chǎn)生"壓力真空期"的缺點，巧妙地利用泄壓電磁閥18和 控制器配合保證了發(fā)動機的平滑出力；該發(fā)動機系統(tǒng)的供氣管路不設(shè)置減壓閥，可W大大 減少因為減壓導(dǎo)致的能量損失;將氣體的準等溫膨脹過程和排氣壓力有機地結(jié)合起來，根 據(jù)每個循環(huán)的溫度情況和排氣壓力的先驗值來確定進氣電磁閥21的關(guān)閉時間，在不增加額 外投資的情況下而僅僅通過修改控制器的算法就可W達到很好的效率提高效果，同時既保 證了排氣壓力實際排氣壓力大于排氣電磁閥22的開啟閥值，又保證了不會高出閥值過多造 成過多的排氣損失，而且采用的計算公式可W有效防止氣壓波動導(dǎo)致的閥值波動過大，進 一步防止進氣電磁閥21關(guān)閉時刻的誤判斷;根據(jù)無減壓閥的供氣方案，考慮到氣缸25的受 壓增大、漏氣量增大和換熱的需要，重新設(shè)計了適合的氣缸結(jié)構(gòu)，該氣缸換熱效果強，且承 壓能力較高，漏氣明顯減少，令λι = 0.0019，λ2 = 0.0028，h = 6mm，實驗表明其整體效率較未 經(jīng)改造前提高了6.8%，漏氣量減少了 10.5%，取得了意想不到的效果。
[0076] 最后應(yīng)當說明的是，W上實施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保 護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當理解，可w對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實 質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置，其特征是，包括第一五刀滾軸、第二五刀滾軸、軟毛刷、殼 體和發(fā)動機系統(tǒng);未破碎的垃圾從殼體上方的入口進入殼體內(nèi)，并依次經(jīng)過第一五刀滾軸、 第二五刀滾軸進行破碎，而后從所述殼體下方的出口排出；軟毛刷設(shè)置在第一五刀滾軸的 左側(cè)，用于清理第一五刀滾軸的滾刀上的柔性物，所述發(fā)動機系統(tǒng)通過曲軸連接來驅(qū)動第 一五刀滾軸和第二五刀滾軸轉(zhuǎn)動;所述發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣壓縮累、壓縮空氣罐、進氣電磁 閥、發(fā)動機、排氣電磁閥、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述壓縮空氣罐內(nèi)部分割為設(shè)置在上方的 高壓區(qū)和設(shè)置在下方的低壓區(qū)，高壓區(qū)的一端通過高壓入口閥與所述空氣壓縮累相連，另 一端通過高壓出口閥與所述進氣電磁閥相連，低壓區(qū)的一端通過低壓入口閥與所述空氣壓 縮累相連，另一端依次通過單向逆止閥、低壓出口閥與所述進氣電磁閥相連，進氣電磁閥向 所述發(fā)動機提供高壓或低壓的壓縮空氣;所述進氣電磁閥和排氣電磁閥均為失電常閉式的 先導(dǎo)式電磁閥； 還包括切換泄壓管道，切換泄壓管道的一端與所述高壓出口閥與所述低壓出口閥之間 的管道相連，另一端與所述低壓區(qū)的上部相連，切換泄壓管道上設(shè)置有泄壓電磁閥，當從高 壓往低壓切換時，高壓出口閥關(guān)閉W后，首先檢測高壓出口閥后管道上的壓力值pi，并將其 與低壓區(qū)的壓力p2比較，當pl>p2時，將泄壓電磁閥打開，切換泄壓閥內(nèi)的壓力迅速泄至低 壓區(qū)內(nèi)，當檢測到pi ^ p2時，關(guān)閉泄壓電磁閥，并打開進氣電磁閥；所述切換泄壓管道的管 徑為高壓區(qū)出口管徑的1/4; 所述發(fā)動機包括氣缸、活塞、與活塞相連的曲軸，曲軸包括曲柄、連桿和飛輪，飛輪安裝 在曲軸的一端;所述排氣電磁閥設(shè)置在發(fā)動機的排氣管道上，排氣電磁閥后的排氣管道分 為兩路，一路直接排大氣或者去制冷系統(tǒng)，另一路通過調(diào)節(jié)閥進入溫度調(diào)節(jié)器，用于對溫度 調(diào)節(jié)器的出口熱水溫度;所述換熱系統(tǒng)包括形式為管式換熱器的溫度調(diào)節(jié)器、布置在進氣 電磁閥左右兩側(cè)管道上的預(yù)熱套管、布置在氣缸上的加熱套管，溫度調(diào)節(jié)器的加熱熱源通 過熱水累不斷向預(yù)熱套管和加熱套管供水，加熱后的熱水經(jīng)套管的出口流出；所述氣缸的 外缸壁上還設(shè)置有侶隔板，侶隔板為圓環(huán)形，安裝在外缸壁與加熱套管之間，侶隔板通過多 個間隔布置的周向?qū)峁潭w固定在外缸壁上，在相鄰兩個周向?qū)峁潭w之間的外缸壁 上還間隔設(shè)置有3個折向角為45°的導(dǎo)流體，所述導(dǎo)流體的高度為周向固定體高度的2/3;侶 隔板上交錯布置有多個圓形的均流水口，侶隔板的內(nèi)表面上設(shè)置有多個間隔布置的凸塊， 凸塊的高度為侶隔板和外缸壁之間的距離的1/5;所述活塞的上表面還設(shè)置有多個向上凸 起的圓錐形的柱塞，柱塞的表面上設(shè)置有多個相鄰螺旋方向相反的螺旋凸起;所述活塞整 體呈圓柱形，其中部外表面上設(shè)置有一個凹陷的環(huán)形槽，環(huán)形槽上布置有多個間隔排列的 固定孔槽，固定孔槽上固接有軟性物，所述軟性物穿過活塞與氣缸之間的間隙與氣缸的外 壁接觸，相鄰兩個所述固定孔槽之間的距離為h; 所述曲軸的軸端安裝有增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器，用于將曲軸的轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的 脈沖數(shù)，W計數(shù)脈沖的形式向氣動發(fā)動機的控制器提供曲軸的轉(zhuǎn)角α數(shù)值;所述控制器記錄 通過壓力傳感器檢測的氣缸內(nèi)的氣體壓力，W及通過溫度傳感器檢測的氣缸內(nèi)的氣體溫 度、排氣電磁閥前溫度、排氣電磁閥后溫度；啟動信號來后，增量式增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器 檢測曲軸轉(zhuǎn)角值，當其達到設(shè)定的初始進氣角度α〇時，打開進氣電磁閥；同時不斷實時檢測 曲軸轉(zhuǎn)角曰、氣缸內(nèi)氣體的壓力Ρ、氣缸內(nèi)氣體溫度Τ、排氣電磁閥前溫度Τ1和排氣電磁閥后 溫度Τ2,控制器根據(jù)空氣的氣體方程和曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系按下式計算得到排氣壓力先驗值ρ/ :其中r為曲柄的長度，1為 連桿的長度，η為多變系數(shù)，Τ'為上一循環(huán)結(jié)束時的氣缸內(nèi)氣體溫度，ΤΓ為上一循環(huán)結(jié)束時 的排氣電磁閥前溫度，λι為第一常數(shù)因子，如果當前為第一循環(huán)則自動令等溫進氣關(guān)閉項當排氣壓力先驗值ρ/ >klXk2Xp?時關(guān)閉進氣電磁閥，其 中ρ?為排氣電磁閥的額定開啟壓力，％每循環(huán)的閥值壓力系 數(shù)，Pmax為每循環(huán)氣缸的最高工作壓力，Pmin為每循環(huán)氣缸的最低工作壓力，k2 = 0.001 X I Τ1 '-Τ2?+1為排氣電磁閥卡澀修正系數(shù)，ΤΓ、Τ2'分別為上一循環(huán)的排氣電磁閥前溫度和排 氣電磁閥后溫度;此后繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角α，當α達到設(shè)定的排氣閥打開角度αι時，打開排氣 電磁閥；排氣電磁閥打開后，繼續(xù)檢測曲軸轉(zhuǎn)角，當達到設(shè)定的初始進氣角度α〇時，進氣電 磁閥再次打開，直至當曲軸轉(zhuǎn)角α達到排氣閥關(guān)閉角度[巧，關(guān) 閉排氣電磁閥，其中02為人為設(shè)定的闊值，％等溫排氣關(guān)閉項， 入2為第二常數(shù)因子，當處于第一個循環(huán)時自動令Α2 = 1，至此發(fā)動機系統(tǒng)完成一個工作循 環(huán);在排氣電磁閥開啟的時段中，排氣電磁閥至溫度調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)閥會根據(jù)上一循環(huán)的氣 缸內(nèi)溫度均值和進氣電磁閥前后溫度反饋值來控制調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)節(jié)預(yù)熱套管和加 熱套管中的熱水溫度;令A(yù)i = 0.0011，A2 = 0.0020，h=10mm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)型垃圾破碎裝置，其特征是，進氣電磁閥打開的提前 量3排氣電磁閥打開的提前量為X 10-3 X ω X 排氣電磁閥關(guān) 閉的提前量為化^1〇-3>?心^^，其中《為曲軸的角速度，化、1]2分別為先導(dǎo)式電磁閥通 電反應(yīng)時間和斷電反應(yīng)時間，進氣電磁閥和排氣電磁閥采用的反應(yīng)時間相同。
【文檔編號】B02C18/18GK105833957SQ201610188478
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】時建華
【申請人】時建華