松散状生物质可成型材料的成型机制造技术

一种松散状生物质可成型材料的成型机，其特征在于：至少包括相互滚压的两个或两个以上滚筒，相滚压的相邻两滚筒成线速度差速运动，相滚压的相邻两滚筒至少一滚筒为中空结构，该滚筒筒壁设有连通于中空部的成型模腔；该滚筒一端部设有出料口，相滚压的两滚筒之间形成挤压腔，挤压腔大端形成有进料口。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术有关一种松散状生物质可成型材料的成型装置，将松散状的生物质材料在不依赖任何化学粘合剂的条件下成型为可燃烧材料或建筑材料，该可燃烧材料或建筑材料在受潮后不变形。
技术介绍
本技术所指的生物质可成型材料，是以农作物的秸杆、或者草本植物、灌木，或者木材加工中所产生的固体废弃物等为原料，将这些原料处理成松散状态，这种生物质材料的原料是由天然植物所产生的废弃物构成，具有成本低、可再生、资源丰富的特点。燃烧是生物质材料的一种主要利用方式，由于其燃烧排放物没有二氧化硫、氧化氮类有害气体，因此是矿物质燃烧材料的最佳替换物。但是，未成型的松散状生物质材料，运输及储存体积过大，其利用成本过高，必须将其松散状的生物质材料进行必要的成型加工，极大可能地降低其体积，提高单位体积的燃烧效率，才能具有可利用的价值。然而作为一种生物质燃烧材料，保持其原生物质材料的燃烧排放特性是非常重要的，即其成型后的生物质燃烧材料中不能加入任何的化学粘合剂及浸渍材料，这对于松散状态下的生物质材料的成型加工是极为困难的。对此，世界各国的科学家通过对生物质材料的特性的大量的研究，总结出生物质材料固化成型机理。目前，得到普遍认可的成型机理是，植物细胞中木质素在200～300℃时会软化、液化。此时，施以一定压力，将植物细胞中纤维素靠紧粘接，并与相邻的颗粒相互胶接，冷却后即可固化成型，可以实现不使用任何粘接剂的情况下生物质材料的成型。对于生物质固化成型使用最多的是以螺旋杆进行输送和压缩，连续挤出物料至模具中高温加热成型，通常的所设定的加热温度应满足木质素的软化、液化温度(即240～260℃)，然后冷却固化。但是物料在模具中高温加热的过程中，原料的水分过高时，产生的水蒸汽不能顺利排出，造成成型后产品表面开裂，严重时产生爆鸣。因此，该种工艺在生物质材料粉碎后，必须进行烘干处理以排出水分，才能进行挤压成型。在挤压的过程中，利用电加热装置产生的高温，使得生物质材料中的木质素等物质溢出，从而达到粘接的作用。长期的使用实践证明，这种传统的加工方法存在有如下不可克服的缺陷是，该工艺生产过程中能耗严重。因为在对物料进行预干燥，需要消耗大量的能源；另外，当物料被干燥至含水率小于10％再进行挤压加工时，其磨擦力大大地增大了，从而增大其挤压成型时阻力，也会使得产品的单位能耗过高；而且，在固化成型过程中，因需要进行加热处理，同样需要消耗大量能量。此外，上述的螺旋挤压式生物质成型机，其结构复杂，而且生产效率低。特别是在物料的含水率小于10％时，螺旋杆在高温、干摩擦的状态下，磨损相当严重，平均寿命为60至80小时。大量的实践证明，正是由于生物质材料的成型加工的能耗过大，加工成本过高，使得生物质材料的成型加工至今不能进行大范围的推广。另一种常用挤压成型机，包括有一个筒状的成型模具，成型模腔设置于成型模具的侧壁上，在筒状的成型模腔内设有一个或者多个挤压头，该挤压头由各自的转动轴支撑。其工作原理是，由驱动动力带动筒状成型模腔转动，而挤压头则通过其与转动的成型模具挤压面间的磨擦而被动转动，将物料挤压入成型模具上分布的成型模腔内成型。从其成型的机理不难得知，在挤压头运动的线速度与成型模具的挤压面的线速度完全相同，挤压头和成型模具的挤压面之间的挤压腔内的上下两个运动表面的线速度完全相同。这种运动方式使成型的呈块状的生物质材料，结构密度较小，比较酥松，而且耐水性差，比较适合于作为饲料使用。但是采用这种成型方法制成的块状生物质材料，因其受潮后其连接强度大大地降低了，极容易粉碎，例如，利用上述方法加工的生物质燃烧材料，放入水中几分钟后即呈粉末状，因此，不能作为燃烧材料。传统挤出理论认为，在挤出过程中，物料在挤出腔中被压缩的程度越大，成型出的成品越致密，表面越光滑。受该传统挤出理论的影响，现有挤出模具的成型模腔大都为收缩状，其出口口径小于入口口径，以在成型时对物料进行压缩，提高其致密性。但在实际使用过程中，由于散状生物质材料的力传导距离较小，只有3-5mm，挤压过程中正压力不能传导到成型腔中，因此，该收缩状的成型腔实际上并不能像理论中那样对物料进行压缩，从而对成形后的制品的致密性影响不大。而这种收缩状的成型模腔由于物料的出口口径小于入口口径，需要较大的挤压力才能将物料挤压出去，因此，极大增加了挤出过程中能量的消耗，提高了生物质材料制品的加工成本。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种松散状生物质材料的成型机，使其成型后的产品具有所需的连接强度和耐潮湿性；最大限度地减少在制造过程中的能耗，提高生产效率，从而降低制造成本；本技术的另一目的在于提供一种松散状生物质材料的成型机，最大限度地减少了成型产品中的化学添加剂，以降低成型产品在制造和使用过程中的环境污染。本技术的目的是这样实现的，一种松散状生物质可成型材料的成型机，至少包括相互滚压的两个或两个以上滚筒，相滚压的相邻两滚筒成线速度差速运动，相滚压的相邻两滚筒至少一滚筒为中空结构，该滚筒筒壁设有连通于中空部的成型模腔；该滚筒一端部设有出料口，相滚压的两滚筒之间形成挤压腔，挤压腔大端形成有进料口。在本技术成型机中，所述部分或全部相滚压的两滚筒都为中空结构，滚筒筒壁设有连通于中空部的成型模腔；滚筒一端部设有出料口。上述本技术的成型模腔至少由沿入口端到出口端的成型段和扩大段构成，至少该扩大段的出口端口径大于成型段口径，模腔的入口处设有导向收缩段。本技术中，相滚压的两滚筒中转动线速度大的滚筒上的导向收缩段沿滚筒转向设于成型模腔的一侧，转动线速度小的滚筒上的导向收缩段沿滚筒转向的反向设于成型模腔的一侧。本技术的成型模腔中，所述扩大段可为柱状扩大段或渐扩状扩大段；所述渐扩状扩大段可为锥形扩大段或弧形渐扩扩大段。上述本技术的滚筒由电机及与其连接的减速装置构成的动力装置驱动。所述相滚压的两滚筒可分别由不同的动力装置驱动；也可由联接传动机构的同一动力装置驱动。所述传动机构由两个分别固设于相滚压的两滚筒轴上且相互啮合的齿轮构成。本技术中，相滚压的两滚筒的转速相同，而两滚筒直径不同；或相滚压的两滚筒的转速不同，而两滚筒直径相同；以实现相互滚压的两滚筒线速度差速运动本技术是在常温状态下挤压成型，即在成型时不再进行高温加热。可以节省大量的因高温加热所需的能耗。最重要的是，本技术使得生物质材料在成型时，仅利用生物质材料在挤压状态下通过压力和粒子间的剪切摩擦力作用，使纤维素延展、挤压出原生态的木质素，利用该原生态木制素粘合力，将相邻纤维质粘接成型。因此利用本技术成型的产品具有较好的塑性和耐潮湿性。本专利技术人经大量试验证明，利用本技术成型的产品，即使是放入水中浸泡40多个小时仍保持其成型时的形状，干燥后仍不会失去原来使用功能。本技术的成型机在挤压成型时，由于滚筒间存在线速度差速，使物料在进入成型模腔之前，在挤压腔内先被施加一剪切力，在该剪切力作用下，挤压腔内的粒状物料首先被碾搓、拉伸而成片状。随着压腔体积的不断缩小，呈片状物料层叠状进入成型模腔内，通过进一步挤压，不仅使每层间的密度不断增大，同时，呈片状的粒子在该正挤压力的作用下，一部分粒子变形后进入片状粒子间的间隙缝；而形成上下啮合的状态，从而构成本技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：车战斌，
申请(专利权)人：车战斌，
类型：实用新型
国别省市：