本发明专利技术公开了一种多功能松散物料成型试验装置，包括压制轴单元、预热预压单元、成型单元、出料控制单元、加热控制单元和支撑单元六部分。其中压制轴单元包括压制轴、连接法兰和夹持轴；预热预压单元包括预压套筒、预热套筒、套筒底座、套筒支撑板和活动滑块；成型单元包括成型套筒、成型模具、套筒支撑块、支撑块连接板、模具支撑板、套筒定位钉、径向力测试装置和连接螺柱；出料控制单元包括控料滑块和控料滑块支撑板；加热控制单元包括模具加热装置、温度控制器和温度传感器；支撑单元包括支撑底座和支撑立柱。本发明专利技术能实现不同的物料、模具结构、成型温度和成型速度下的开式和闭式压制试验，能为致密成型工艺及设备的开发和优化提供依据。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种多功能松散物料成型试验装置，包括压制轴单元、预热预压单元、成型单元、出料控制单元、加热控制单元和支撑单元六部分。其中压制轴单元包括压制轴、连接法兰和夹持轴；预热预压单元包括预压套筒、预热套筒、套筒底座、套筒支撑板和活动滑块；成型单元包括成型套筒、成型模具、套筒支撑块、支撑块连接板、模具支撑板、套筒定位钉、径向力测试装置和连接螺柱；出料控制单元包括控料滑块和控料滑块支撑板；加热控制单元包括模具加热装置、温度控制器和温度传感器；支撑单元包括支撑底座和支撑立柱。本专利技术能实现不同的物料、模具结构、成型温度和成型速度下的开式和闭式压制试验，能为致密成型工艺及设备的开发和优化提供依据。【专利说明】多功能松散物料成型试验装置
本专利技术属于饲料机械、生物质能源利用以及固体废弃物处理
，特别是一种松散物料的致密成型试验装置。
技术介绍
致密成型技术是指将松散的物料(如饲料粉末、生物质碎料或固体废弃物等)在一定压力作用下通过特定的模具挤压而成的、具有固定形状产品的技术。原料经致密成型后，其产品便于储存、运输和使用，具有诸多优势，极大地提升了原料的利用率和应用范围。例如致密成型技术中的环模制粒技术广就泛用于生物质固化成型和饲料加工
，可通过该项技术将松散物料经旋转辊轧压制成需要的颗粒产品。致密成型技术在生物质成型燃料生产中的应用:生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括农作物秸杆、木材及林业废弃物、城市及工业有机废弃物和动物粪便等，其内部储存的生物质能是一种环保、清洁和可持续利用的能源。联合国开发计划署、世界能源委员会都将其列为可再生能源的首选。我国是一个农业大国，具有丰富的生物质资源，仅农作物秸杆每年就可生产7亿多吨。《可再生能源发展十二五规划》中提出，到2015年生物质燃料年利用规模要达1500万吨，因此生物质的能源化利用受到越来越多的重视。生物质致密成型技术具有成本低、便于生产，且成型燃料的密度和强度较高，便于运输和燃烧的特点，是生物质利用最具潜力的发展方向之一，将是化石燃料的重要替代品。致密成型技术在饲料生产中的应用:饲料工业作为国民经济的基础产业，在国民经济中具有举足轻重的地位。目前，我国饲料产量已超过美国成为世界第一饲料生产大国，饲料工业总量在国民经济GDP中的比例超过了 1.3%。所有饲料品种中，粉状饲料原料通过致密成型技术生产的颗粒饲料具有适口性好、运输方便等特点，使用最为广发。而制粒装备是饲料机械的四大主机之一，是生产颗粒饲料的核心装备，全球每年7亿多吨配合饲料完全依靠饲料加工装备生产，在整个饲料工业产业链中处于不可替代的核心位置。除此之外，致密成型技术在制药和肥料生产等方面也有较为广泛的应用。但国内的致密成型装备，特别是环模成型设备与国外同类型设备相比较，仍然存在结构不合理、生产效率偏低、能耗偏高等缺陷。因此需要对致密过程进行研究，以提升设备的性能。然而松散物料致密成型过程比较复杂，受多种因素影响。例如生物质致密成型过程中，原料种类、原料含水率、原料颗粒尺寸、成型压力、加热温度、模具尺寸、保压时间以及添加剂等因素都会对影响成型过程，表现为对成型质量、成型能耗及成型模具的影响。饲料成型产品同样也会受到饲料配方、调质时间、调质温度和模具尺寸等因素的综合作用。如果相关试验都在现有的致密成型设备上开展的话，测试工作将非常不方便，使得测试结果准确性差，而且只能针对特定的机型配置进行测试，不能建立系统的基础数据，这给致密成型工艺及设备的开发和优化设计带来了极大困难，因此需要设计一种方便易用松散物料成型试验装置。查阅国内外文献，和致密成型试验装置相关的专利很少，专利CN202192777U提及了一种粉料压球成型试验模具，可用于粉料压球闭式成型试验，但模具形式固定，仅能压制球形产品，且无法更换；模具没有加热功能，同时只能测压制时试轴向上端的压力，无法满足饲料、生物质和固体废弃物的成型试验要求。国内外学者对致密成型技术的展开了较多的研究，期刊文献中，有少量的关于松散物料成型试验装置的报道:加拿大萨斯喀切温大学P.K.Adapa等人使用单孔试验装置对生物质颗粒的成型过程进行了研究，试验装置如图1所示。丹麦技术大学的JensK.Holm等人采用了图2所示的试验装置进行试验，该装置可以进行粉体的单孔挤压模拟试验；国内的吴劲峰也采用了类似图2的试验装置(无法加热模具)进行了苜蓿粉挤压成型试验。但上述提及的成型试验装置仅能采用固定形式的模具进行物料闭式压制试验，模具无法加热以模拟实际工况，适用范围较小，且无法测试压制时模具的径向压力(如模具压制时的径向力过大可能引起模具破裂)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多功能松散物料成型试验装置，可用于松散物料的致密成型工艺试验，该装置能方便地实现不同物料、不同模具结构(直径、长径比、锥角、入口形状)、不同成型温度和不同成型速度下的开式和闭式压制试验，并具备物料预压和预热功能，同时还可测试模具压制时的径向压力，并能适用于不同形式的外部加压装置。该装置能较好的模拟松散物料的实际成型过程，能为松散物料致密成型工艺及设备的开发和优化提供依据。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种多功能松散物料成型试验装置，包括压制轴单元、预热预压单元、成型单元、出料控制单元、加热控制单元和支撑单元；其中压制轴单元包括压制轴、连接法兰和夹持轴，预热预压单元包括预压套筒、预热套筒、套筒底座、套筒支撑板和活动滑块，成型单元包括成型套筒、成型模具、套筒支撑块、支撑块连接板、模具支撑板、套筒定位钉、径向力测试装置和连接螺柱，出料控制单元包括控料滑块和控料滑块支撑板，加热控制单元包括模具加热装置、温度控制器和温度传感器，支撑单元包括支撑底座和支撑立柱。夹持轴紧固于外部加压装置上，压制轴通过连接法兰和夹持轴连接在一起；预压套筒位于压制轴下端并与之同轴，预热套筒设置在预压套筒外，预热套筒通过套筒底座设置在具有凹槽的套筒支撑板顶部，活动滑块上表面和预压套筒底端接触，下表面位于致密成型单元的成型套筒上端，成型套筒和成型模具为对称分体结构，分体的成型套筒利用套筒定位钉分别固定于两侧的套筒支撑块上，套筒支撑块的两侧对称布置支撑块连接板，连接螺柱设置在套筒支撑块的两侧，且与支撑块连接板垂直，连接螺柱穿过套筒支撑块两侧的支撑块连接板，通过紧固螺母与支撑块连接板固连，连接螺柱和支撑块连接板将套筒支撑块紧固在连接螺柱和支撑块连接板之间，连接螺柱上安装径向力测试装置，成型套筒和套筒支撑块均设置在模具支撑板上端面，支撑块连接板设置在模具支撑板上端面预留的定位槽内，模具支撑板中间有贯穿的限位槽，成型模具置于成型套筒内部，且下端面和控料滑块上端面紧密接触，控料滑块下端位于控料滑块支撑板预留的滑槽内，模具加热装置分别设置于预热套筒和成型套筒的壁内，套筒支撑板、模具支撑板和控料滑块支撑板紧固于支撑立柱上，支撑底座紧固在支撑立柱的底部。本专利技术与现有技术相比，其显著优点:(I)本专利技术中涉及的一种多功能松散物料成型试验装置所采用成型模具和压制轴为可更换结构，可根据需要改变模具形式，包括改变孔径、长径比、入口锥角和入口形状。能方便的实现物料在不同成型条件下的压制试验，极大的提升了该类成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多功能松散物料成型试验装置，其特征在于：包括压制轴单元、预热预压单元、成型单元、出料控制单元、加热控制单元和支撑单元；其中压制轴单元包括压制轴（4）、连接法兰（3）和夹持轴（2），预热预压单元包括预压套筒（6）、预热套筒（7）、套筒底座（8）、套筒支撑板（9）和活动滑块（24），成型单元包括成型套筒（21）、成型模具（19）、套筒支撑块（20）、支撑块连接板（11）、模具支撑板（12）、套筒定位钉（23）、径向力测试装置（25）和连接螺柱（10），出料控制单元包括控料滑块（13）和控料滑块支撑板（14），加热控制单元包括模具加热装置（18）、温度控制器（17）和温度传感器（22），支撑单元包括支撑底座（15）和支撑立柱（16）；夹持轴（2）紧固于外部加压装置（1）上，压制轴（4）通过连接法兰（3）和夹持轴（2）连接在一起；预压套筒（6）位于压制轴（4）下端并与之同轴，预热套筒（7）设置在预压套筒（6）外，预热套筒（7）通过套筒底座（8）设置在具有凹槽的套筒支撑板（9）顶部，活动滑块（24）上表面和预压套筒（6）底端接触，下表面位于致密成型单元的成型套筒（21）上端，成型套筒（21）和成型模具（19）为对称分体结构，分体的成型套筒（21）利用套筒定位钉（23）分别固定于两侧的套筒支撑块（20）上，套筒支撑块（20）的两侧对称布置支撑块连接板（11），连接螺柱（10）设置在套筒支撑块（20）的两侧，且与支撑块连接板（11）垂直，连接螺柱（10）穿过套筒支撑块（20）两侧的支撑块连接板（11），通过紧固螺母与支撑块连接板（11）固连，连接螺柱（10）和支撑块连接板（11）将套筒支撑块（20）紧固在连接螺柱（10）和支撑块连接板（11）之间，连接螺柱（10）上安装径向力测试装置（25），成型套筒（21）和套筒支撑块（20）均设置在模具支撑板（12）上端面，支撑块连接板（11）设置在模具支撑板（12）上端面预留的定位槽内，模具支撑板（12）中间有贯穿的限位槽，成型模具（19）置于成型套筒（21）内部，且下端面和控料滑块（13）上端面紧密接触，控料滑块（13）下端位于控料滑块支撑板（14）预留的滑槽内，模具加热装置（18）分别设置于预热套筒（7）和成型套筒（21）的壁内，套筒支撑板（9）、模具支撑板（12）和控料滑块支撑板（14）紧固于支撑立柱（16）上，支撑底座（15）紧固在支撑立柱（16）的底部。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武凯，孙宇，夏先飞，彭斌彬，丁武学，王栓虎，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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