[實用新型]一種超聲振動輔助制粒和烘焙裝置

有效

• 申請號: 201420822371.3
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN204412200U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 張琦;裴志堅;左開宇;張鵬飛;周驥平
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B01J2/22
• 分類號: B01J2/22;F26B9/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東

技術領域

本實用新型涉及一種農業機械設備，特別涉及一種制粒烘焙裝置。

背景技術

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，而且在汽油的生產和使用過程中會產生大量的二氧化碳以及其他空氣污染物質，導致嚴重的環境污染問題。乙醇是一種可以替代汽油的新型可再生能源。第一代乙醇的生產原料是大豆和玉米等糧食作物。雖然生產技術成熟，但是第一代乙醇的大量生產勢必引起“與民爭糧、與糧爭地”的爭議。第二代乙醇是以非糧食作物—生物質（比如玉米秸稈，稻草，葵花稈，高粱稈，苜蓿草、麥秸和花生秧等農作物殘留物）—作為原料的纖維素乙醇。然而纖維素乙醇的生產技術遠比第一代乙醇復雜。目前，纖維素乙醇的生產技術還不成熟，因此這方面的研究已經受到世界各國學術界的普遍關注。

傳統生物質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。而且由于設備龐大而且價格高，很難在生物質原料生產地進行生物質壓縮處理。如果把生物質原料運到乙醇生產地再進行壓縮處理，其運輸費用必然要比運輸生物質顆粒的費用要高出很多。

目前纖維素乙醇的大規模生產受到兩個技術問題的制約：1)生物質原料的密度很低，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成本的80%）.2)現有預處理方法效率偏低，導致昂貴的預處理的費用。

實用新型內容

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，減少生物質燃料生產成本。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種超聲振動輔助制粒和烘焙裝置，包括設置在顆粒模具上方的壓力機，壓力機壓頭的下端經卡環固定連接有超聲波換能器，超聲波換能器的下端經固定環與變幅桿固定連接，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置，所述超聲波換能器與超聲波發生器相連。

本實用新型工作時，首先將生物質至于自然條件下風干后粉碎，然后將粉碎的生物質粉末置入顆粒模具中，打開超聲波發生器調節功率和頻率，超聲波發生器產生一定頻率的正弦或脈沖信號，通過電纜連接線傳導給超聲波換能器，超聲波換能器再將超聲波發生器提供的電信號轉化為機械振動，通過控制壓力機壓頭向下移動，繼而帶動卡環將變幅桿移動至顆粒模具表面，超聲波發生配合超聲波換能器保持變幅桿端部振動，振動產生了能量并產生熱，再利用伺服電機將變幅桿向下移動，同時對生物質粉末往下施加壓力，使壓縮烘焙同時進行，經過設定時間的壓縮后，拆開模具后得到顆粒。與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于，本實用新型通過把對生物質的烘焙、壓縮、和預處理同時結合在一起，避免了高溫蒸汽，高壓和添加劑的使用，能在原料產地直接把生物質制粒，提高了生物質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）提高生物質密度，減少運輸成本；2）提高生物質干燥度并減少細菌滋生，利于生物質長時間存儲；3）提高生物質出糖率，提高乙醇產量。本實用新型可用于秸稈回收中。

為了提高超聲波發生器的輸出功率，提高反應效率，所述超聲波發生器選用他激式震蕩電路結構。

作為本實用新型的改進，所述超聲波發生器包括信號發生器、功率放大器、阻抗匹配電路和反饋電路，所述信號發生器的輸出端經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，另一路經反饋電路分別與功率放大器、信號發生器相連。使得本實用新型能在很寬的頻率范圍內進行精細的頻率調節，實現調頻的功能，可以通過輸出信號調整功率放大器使得功率放大穩定；通過調整頻率跟蹤信號控制信號發生器，使得信號發生器的頻率在一定范圍內跟蹤換能器的諧振率點，讓超聲發生器處于最佳工作狀態，進一步提高超聲波轉換效率。

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，上段與下段之間經圓錐面過度，所述變幅桿下段與顆粒模具相匹配。通過調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換效率，有效降低了超聲波換能器的發熱量，提高使用壽命。

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

圖1為本實用新型結構示意圖。

圖2為本實用新型超聲波發生器的電路結構框圖。