一種超聲振動輔助制粒和烘焙裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種農(nóng)業(yè)機械設(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)和使用過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳以及其他空氣污染物質(zhì)，導(dǎo)致嚴重的環(huán)境污染問題。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)勢必引起“與民爭糧、與糧爭地”的爭議。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)備龐大而且價格高，很難在生物質(zhì)原料生產(chǎn)地進行生物質(zhì)壓縮處理。如果把生物質(zhì)原料運到乙醇生產(chǎn)地再進行壓縮處理，其運輸費用必然要比運輸生物質(zhì)顆粒的費用要高出很多。
[0004]目前纖維素乙醇的大規(guī)模生產(chǎn)受到兩個技術(shù)問題的制約: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輸，儲存和使用過程中的成本(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)處理的費用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種超聲振動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]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種超聲振動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，壓力機壓頭的下端經(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，變幅桿可向下運動伸入顆粒模具、向上移動抽出顆粒模具設(shè)置，所述超聲波換能器與超聲波發(fā)生器相連。
[0007]本實用新型工作時，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，通過電纜連接線傳導(dǎo)給超聲波換能器，超聲波換能器再將超聲波發(fā)生器提供的電信號轉(zhuǎn)化為機械振動，通過控制壓力機壓頭向下移動，繼而帶動卡環(huán)將變幅桿移動至顆粒模具表面，超聲波發(fā)生配合超聲波換能器保持變幅桿端部振動，振動產(chǎn)生了能量并產(chǎn)生熱，再利用伺服電機將變幅桿向下移動，同時對生物質(zhì)粉末往下施加壓力，使壓縮烘焙同時進行，經(jīng)過設(shè)定時間的壓縮后，拆開模具后得到顆粒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于，本實用新型通過把對生物質(zhì)的烘焙、壓縮、和預(yù)處理同時結(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，進一步提高了出糖率，并且具備以下三個功能:1)提高生物質(zhì)密度，減少運輸成本；2)提高生物質(zhì)干燥度并減少細菌滋生，利于生物質(zhì)長時間存儲；3)提高生物質(zhì)出糖率，提高乙醇產(chǎn)量。本實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]作為本實用新型的改進，所述超聲波發(fā)生器包括信號發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配電路和反饋電路，所述信號發(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、信號發(fā)生器相連。使得本實用新型能在很寬的頻率范圍內(nèi)進行精細的頻率調(diào)節(jié)，實現(xiàn)調(diào)頻的功能，可以通過輸出信號調(diào)整功率放大器使得功率放大穩(wěn)定；通過調(diào)整頻率跟蹤信號控制信號發(fā)生器，使得信號發(fā)生器的頻率在一定范圍內(nèi)跟蹤換能器的諧振率點，讓超聲發(fā)生器處于最佳工作狀態(tài)，進一步提尚超聲波轉(zhuǎn)換效率。
[0010]作為本實用新型的改進，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)圓錐面過度，所述變幅桿下段與顆粒模具相匹配。通過調(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]作為本實用新型的進一步改進，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，適用于不同場合。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實用新型超聲波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]其中，I壓力機，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。
【具體實施方式】
[0015]如圖1-2所示的一種超聲振動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1，壓力機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可向下運動伸入顆粒模具6、向上移動抽出顆粒模具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包括信號發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配電路和反饋電路，信號發(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、信號發(fā)生器相連。
[0017]本實用新型工作時，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，通過電纜連接線傳導(dǎo)給超聲波換能器，超聲波換能器再將超聲波發(fā)生器7提供的電信號轉(zhuǎn)化為機械振動，通過控制壓力機I壓頭Ia向下移動，繼而帶動卡環(huán)2將變幅桿5移動至顆粒模具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，振動產(chǎn)生了能量并產(chǎn)生熱，再利用伺服電機將變幅桿5向下移動，同時對生物質(zhì)粉末往下施加壓力，使壓縮烘焙同時進行，經(jīng)過設(shè)定時間的壓縮后，拆開模具后得到顆粒。
[0018]本實用新型并不局限于上述實施例，在本實用新型公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種超聲振動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，壓力機壓頭的下端經(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，變幅桿可向下運動伸入顆粒模具、向上移動抽出顆粒模具設(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)生器包括信號發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配電路和反饋電路，所述信號發(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、信號發(fā)生器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的一種超聲振動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中任一項所述的一種超聲振動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】本實用新型公開了農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域內(nèi)的一種超聲振動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，壓力機壓頭的下端經(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，變幅桿可向下運動伸入顆粒模具、向上移動抽出顆粒模具設(shè)置，所述超聲波換能器與超聲波發(fā)生器相連，本實用新型通過把對生物質(zhì)的烘焙、壓縮、和預(yù)處理同時結(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
【公開號】CN204412200
【申請?zhí)枴緾N201420822371
【發(fā)明人】張琦, 裴志堅, 左開宇, 張鵬飛, 周驥平
【申請人】揚州大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年12月23日