一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，特別涉及一種制粒烘焙裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽油是目前人類使用的主要能源種類之一，然而汽油是一種不可再生能源，而且在汽油的生產(chǎn)和使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳以及其他空氣污染物質(zhì)，導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。乙醇是一種可以替代汽油的新型可再生能源。第一代乙醇的生產(chǎn)原料是大豆和玉米等糧食作物。雖然生產(chǎn)技術(shù)成熟，但是第一代乙醇的大量生產(chǎn)勢(shì)必引起“與民爭(zhēng)糧、與糧爭(zhēng)地”的爭(zhēng)議。第二代乙醇是以非糧食作物一生物質(zhì)(比如玉米秸桿，稻草，葵花桿，高粱桿，苜蓿草、麥秸和花生秧等農(nóng)作物殘留物)一作為原料的纖維素乙醇。然而纖維素乙醇的生產(chǎn)技術(shù)遠(yuǎn)比第一代乙醇復(fù)雜。目前，纖維素乙醇的生產(chǎn)技術(shù)還不成熟，因此這方面的研宄已經(jīng)受到世界各國(guó)學(xué)術(shù)界的普遍關(guān)注。
[0003]傳統(tǒng)生物質(zhì)制粒的主要類型有壓輥式成型、螺桿擠壓成型、活塞沖壓成型。這些傳統(tǒng)的壓縮方法一般都需要高溫蒸汽，高壓力和額外的添加粘接劑。而且由于設(shè)備龐大而且價(jià)格高，很難在生物質(zhì)原料生產(chǎn)地進(jìn)行生物質(zhì)壓縮處理。如果把生物質(zhì)原料運(yùn)到乙醇生產(chǎn)地再進(jìn)行壓縮處理，其運(yùn)輸費(fèi)用必然要比運(yùn)輸生物質(zhì)顆粒的費(fèi)用要高出很多。
[0004]目前纖維素乙醇的大規(guī)模生產(chǎn)受到兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題的制約:1)生物質(zhì)原料的密度很低，只有40-250kg/m3。這增加了纖維素原料在運(yùn)輸，儲(chǔ)存和使用過(guò)程中的成本(大約占了纖維素乙醇總生產(chǎn)成本的80%).2)現(xiàn)有預(yù)處理方法效率偏低，導(dǎo)致昂貴的預(yù)處理的費(fèi)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置，降低能量消耗，減少生物質(zhì)燃料生產(chǎn)成本。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置，包括設(shè)置在顆粒模具上方的壓力機(jī)，壓力機(jī)壓頭的下端經(jīng)卡環(huán)固定連接有超聲波換能器，超聲波換能器的下端經(jīng)固定環(huán)與變幅桿固定連接，變幅桿可向下運(yùn)動(dòng)伸入顆粒模具、向上移動(dòng)抽出顆粒模具設(shè)置，所述超聲波換能器與超聲波發(fā)生器相連。
[0007]本實(shí)用新型工作時(shí)，首先將生物質(zhì)至于自然條件下風(fēng)干后粉碎，然后將粉碎的生物質(zhì)粉末置入顆粒模具中，打開(kāi)超聲波發(fā)生器調(diào)節(jié)功率和頻率，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率的正弦或脈沖信號(hào)，通過(guò)電纜連接線傳導(dǎo)給超聲波換能器，超聲波換能器再將超聲波發(fā)生器提供的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，通過(guò)控制壓力機(jī)壓頭向下移動(dòng)，繼而帶動(dòng)卡環(huán)將變幅桿移動(dòng)至顆粒模具表面，超聲波發(fā)生配合超聲波換能器保持變幅桿端部振動(dòng)，振動(dòng)產(chǎn)生了能量并產(chǎn)生熱，再利用伺服電機(jī)將變幅桿向下移動(dòng)，同時(shí)對(duì)生物質(zhì)粉末往下施加壓力，使壓縮烘焙同時(shí)進(jìn)行，經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間的壓縮后，拆開(kāi)模具后得到顆粒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于，本實(shí)用新型通過(guò)把對(duì)生物質(zhì)的烘焙、壓縮、和預(yù)處理同時(shí)結(jié)合在一起，避免了高溫蒸汽，高壓和添加劑的使用，能在原料產(chǎn)地直接把生物質(zhì)制粒，提高了生物質(zhì)顆粒的密度以及抗沖擊度，進(jìn)一步提高了出糖率，并且具備以下三個(gè)功能:1)提高生物質(zhì)密度，減少運(yùn)輸成本；2)提高生物質(zhì)干燥度并減少細(xì)菌滋生，利于生物質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)；3)提高生物質(zhì)出糖率，提高乙醇產(chǎn)量。本實(shí)用新型可用于秸桿回收中。
[0008]為了提高超聲波發(fā)生器的輸出功率，提高反應(yīng)效率，所述超聲波發(fā)生器選用他激式震蕩電路結(jié)構(gòu)。
[0009]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述超聲波發(fā)生器包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配電路和反饋電路，所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端經(jīng)功率放大器與阻抗匹配電路的輸出端一路與超聲波換能器相連，另一路經(jīng)反饋電路分別與功率放大器、信號(hào)發(fā)生器相連。使得本實(shí)用新型能在很寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行精細(xì)的頻率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的功能，可以通過(guò)輸出信號(hào)調(diào)整功率放大器使得功率放大穩(wěn)定；通過(guò)調(diào)整頻率跟蹤信號(hào)控制信號(hào)發(fā)生器，使得信號(hào)發(fā)生器的頻率在一定范圍內(nèi)跟蹤換能器的諧振率點(diǎn)，讓超聲發(fā)生器處于最佳工作狀態(tài)，進(jìn)一步提尚超聲波轉(zhuǎn)換效率。
[0010]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述變幅桿包括直徑大于下段的上段，上段與下段之間經(jīng)圓錐面過(guò)度，所述變幅桿下段與顆粒模具相匹配。通過(guò)調(diào)整超聲波換能器與超聲波工具頭(變幅桿底端)之間的負(fù)載匹配，減小了諧振阻抗，使其在諧振頻率工作提高了電聲轉(zhuǎn)換效率，有效降低了超聲波換能器的發(fā)熱量，提高使用壽命。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述超聲波換能器選用壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷具有原材料價(jià)格低廉，壓電性能好，易于加工成不同形狀和尺寸，適用于不同場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型超聲波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]其中，I壓力機(jī)，Ia壓頭，2卡環(huán)，3壓電陶瓷換能器，4固定環(huán)，5變幅桿，6顆粒模具，7超聲波發(fā)生器。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1-2所示的一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置，包括設(shè)置在顆粒模具6上方的壓力機(jī)1，壓力機(jī)I壓頭Ia的下端經(jīng)卡環(huán)2固定連接有壓電陶瓷換能器3，壓電陶瓷換能器3的下端經(jīng)固定環(huán)4與變幅桿5固定連接，變幅桿5可向下運(yùn)動(dòng)伸入顆粒模具6、向上移動(dòng)抽出顆粒模具6設(shè)置，壓電陶瓷換能器3與超聲波發(fā)生器7相連，超聲波發(fā)生器7選用他激式震蕩電路結(jié)構(gòu)，變幅桿5包括直徑大于下段的上段，上段與下段之間經(jīng)圓錐面過(guò)度，變幅桿5下段與顆粒模具6相匹配。
[0016]超聲波發(fā)生器7包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配電路和反饋電路，信號(hào)發(fā)生器的輸出端經(jīng)功率放大器與阻抗匹配電路的輸出端一路與超聲波換能器相連，另一路經(jīng)反饋電路分別與功率放大器、信號(hào)發(fā)生器相連。
[0017]本實(shí)用新型工作時(shí)，首先將生物質(zhì)至于自然條件下風(fēng)干后粉碎，然后將粉碎的生物質(zhì)粉末置入顆粒模具6中，打開(kāi)超聲波發(fā)生器7調(diào)節(jié)功率和頻率，超聲波發(fā)生器7產(chǎn)生一定頻率的正弦或脈沖信號(hào)，通過(guò)電纜連接線傳導(dǎo)給超聲波換能器，超聲波換能器再將超聲波發(fā)生器7提供的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，通過(guò)控制壓力機(jī)I壓頭Ia向下移動(dòng)，繼而帶動(dòng)卡環(huán)2將變幅桿5移動(dòng)至顆粒模具6表面，超聲波發(fā)生配合超聲波換能器保持變幅桿5端部振動(dòng)，振動(dòng)產(chǎn)生了能量并產(chǎn)生熱，再利用伺服電機(jī)將變幅桿5向下移動(dòng)，同時(shí)對(duì)生物質(zhì)粉末往下施加壓力，使壓縮烘焙同時(shí)進(jìn)行，經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間的壓縮后，拆開(kāi)模具后得到顆粒。
[0018]本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例，在本實(shí)用新型公開(kāi)的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置，其特征在于，包括設(shè)置在顆粒模具上方的壓力機(jī)，壓力機(jī)壓頭的下端經(jīng)卡環(huán)固定連接有超聲波換能器，超聲波換能器的下端經(jīng)固定環(huán)與變幅桿固定連接，變幅桿可向下運(yùn)動(dòng)伸入顆粒模具、向上移動(dòng)抽出顆粒模具設(shè)置，所述超聲波換能器與超聲波發(fā)生器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器選用他激式震蕩電路結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配電路和反饋電路，所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端經(jīng)功率放大器與阻抗匹配電路的輸出端一路與超聲波換能器相連，另一路經(jīng)反饋電路分別與功率放大器、信號(hào)發(fā)生器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置，其特征在于，所述變幅桿包括直徑大于下段的上段，上段與下段之間經(jīng)圓錐面過(guò)度，所述變幅桿下段與顆粒模具相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置，其特征在于，所述超聲波換能器選用壓電陶瓷換能器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)的一種超聲振動(dòng)輔助制粒和烘焙裝置，包括設(shè)置在顆粒模具上方的壓力機(jī)，壓力機(jī)壓頭的下端經(jīng)卡環(huán)固定連接有超聲波換能器，超聲波換能器的下端經(jīng)固定環(huán)與變幅桿固定連接，變幅桿可向下運(yùn)動(dòng)伸入顆粒模具、向上移動(dòng)抽出顆粒模具設(shè)置，所述超聲波換能器與超聲波發(fā)生器相連，本實(shí)用新型通過(guò)把對(duì)生物質(zhì)的烘焙、壓縮、和預(yù)處理同時(shí)結(jié)合在一起，避免了高溫蒸汽，高壓和添加劑的使用，提高了生物質(zhì)顆粒的密度以及抗沖擊度，可用于秸稈回收中。
【IPC分類】F26B9-00, B01J2-22
【公開(kāi)號(hào)】CN204412200
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420822371
【發(fā)明人】張琦, 裴志堅(jiān), 左開(kāi)宇, 張鵬飛, 周驥平
【申請(qǐng)人】揚(yáng)州大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日