行星齿轮等容挤压齿轮式造粒机

技术领域

本申请涉及粉体原料造粒机械设备技术领域，尤其涉及一种行星齿轮等容挤压齿轮式造粒机。

背景技术

造粒机是将粉状物料通过挤压成颗粒状的装置，多应用在饲料工业与肥料工业领域。目前国内外常规使用的环模压辊造粒机、平模压辊造粒机是饲料工业与肥料工业生产主要的二种压辊式类型造粒设备，但在实际生产中由于各行业的原料及配方不同，其使用效果差距较大。传统的环模造粒机是通过一个旋转环形模具带动环模腔室内的从动压辊，将进入腔室的物料从环模内圆围上的模孔挤出环模形成颗，而实现造粒的。这种方式的造粒机功耗比较大，而且容易堵塞，原因有以下几点：（1）模辊间隙：合理的模辊间隙对生产效率、颗粒硬度，环模及压辊磨损有直接影响。过紧，产量大，颗粒松，不易堵机，磨损快；过松，产量小，颗粒硬，易堵机；（2）环模开孔率：开孔率过高、导致环模强度不够，环模易断裂；（3）环模及压辊过度磨损；（4）通常物料都是有一定水分的，物料在环模腔室内壁被从动压辊挤压，由于环模腔室内壁上的模孔之间是有间隙的，由于这些间隙没有排挤物料的地方，导致从动压辊与物料挤压时产生大量的热量，不但做了很多无用功造成浪费能源，还容易导致物料堆积粘粘到一起，会更进一步增大阻力导致能耗增加，此外，这种结构进料稍有不均就造成塞机停车，环模模孔内物料受热硬化，再开机时常因模孔堵塞而不能造粒，因此需要频繁清理，造成人工成本上升。（5）环模平模压辊式类型造粒机压辊对不同的物料有不同的咬入角，生产过程中模辊间隙在不断的变化能造粒物料要求较高，适应性较差。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案实现：

一种行星齿轮等容挤压齿轮式造粒机，包括环模和压辊，所述环模包括环模本体，所述环模本体呈筒状结构，环模本体的内侧壁设置有内齿；整个环模结构就是一个内齿轮结构，即一个环状体里面有内齿。

所述环模的径向贯通开设有模孔；模孔密布在环模的外周，与现有技术中的模孔功能一样用于挤出物料。

所述压辊包括压辊本体，压辊本体呈圆柱体结构，压辊本体的外周固定设置有与所述内齿相互匹配的外齿；

所述压辊与所述环模相互啮合。压辊与环模相互啮合并相对转动时，位于环模内腔中的物料被挤压到内齿和外齿中，由于环模的径向贯通开设有模孔，通过内齿和外齿的作用将物料从模孔挤出。齿轮啮合是线接触，接触面小，产生的摩擦力也小，因此可以减少不必要的摩擦损耗。此外，齿槽物料物量相对稳定，不会出现物料过多现象，同时每一次的压缩都是定量压缩，产品压缩比稳定，产品硬度均匀，产品质量稳定，电机负载及设备运行平稳，从而避免因压力过大发热造成损耗。同时，此造粒机为定量强制压缩挤压造粒，对物料要求较低，造粒适应面广。

优选地，所述模孔位于内齿的齿顶以及相邻两根内齿之间的齿槽底部。模孔开设在内齿的齿顶以及齿槽底部，并沿着其长度方向均匀分布若干个孔。这样的设计可以减少内齿与外齿在转动过程中因物料逐渐增加导致物阻力增大进而导致能耗增加甚至影响挤出：在挤压过程中，内齿与外齿接触部分由齿槽与齿构成各自独立的挤压空间，而且这个挤压空间相对密封，物料能出不能进(从齿槽的两端出)，从啮合开始就不再进入物料，因此不会存在越挤压物料堆积越多越容易发热的现象。此外，由于齿槽自身就是一个封闭的空间，里面的物料仅能从开设的模孔挤出，因此挤出效率非常高，挤出非常干净，不存在因挤出压力过大导致物料粘连需要停机清理的现象，解决了现有技术中一直存在但无法解决的堵塞问题。

优选地，所述压辊设置有多个，多个所述压辊可转动设置在压辊支架上；

所述压辊支架穿设在转动轴一端；

所述转动轴另一端与传动轮固定连接，所述传动轮与动力装置传动连接。压辊可以设置一个、两个、三个或者多个，主要目的是可以提高挤出效率，具体设置数量根据动力装置的功率、装置的大小以及需要的产量而定。通过转动轴进行传动是其中一种方式，在某些特殊情况下也可以将压辊与动力装置的输出轴相互连接。但此处采用转动轴连接可以减少装配的难度以及便于维护。

优选地，所述压辊设置有三个，三个所述压辊在压辊支架上相互间隔120°夹角。这样的结构类似行星齿轮的形式，结构稳定而已效率最高。通过实际测试，这种结构比同类型的造粒机节能60%以上。

优选地，还设置有外壳体，所述外壳体为筒状结构；

所述环模、压辊、压辊支架以及转动轴设置在所述外壳体内；

所述外壳体的顶端敞口，用于放置物料；

所述外壳体的外周开设有出料口，所述环模与所述环模相互对应。设置外壳体的作用是支撑和保护环模、压辊、压辊支架以及转动轴，防止在转动时造成意外。

优选地，所述环模本体的底端设置有凸缘，所述凸缘环设在所述环模本体的底侧；

所述凸缘上开设有凸缘固定孔；

所述外壳体内腔壁上固定设置有壳体内支撑；

所述凸缘与所述壳体内支撑固定连接。

优选地，所述外壳体内还固定设置有轴承，所述轴承内穿设固定有所述转动轴。

优选地，还设置有机架，所述机架的上面固定设置有所述外壳体和动力装置。机架采用方管、钢板以及槽钢等焊接而成，总体为中空框架结构，这样可以减少总体结构的重量，几架上通过螺栓将外壳体和动力装置进行固定，便于拆装、固定以及保证工作时的稳定或者微调。

优选地，所述动力装置包括电动机和主动皮带轮；

所述传动轮为从动皮带轮，所述主动皮带轮和从动皮带轮通过皮带转动连接。皮带传动是很成熟的传动技术，其结构简单，安装方便，成本低廉，此处应用非常适合。

优选地，所述压辊本体为中空圆柱体结构，其空腔内设置有压辊轴承，所述压辊轴承内穿设有压辊轴，所述压辊轴的一端与所述压辊支架固定连接。由于压辊是主要转动部件，为了提高其工作寿命，采用轴承进行装配，这样更稳定且寿命更长。

本申请在现有环模造粒机的基础上，将环模做成一个内齿轮结构的外周开设有模孔的结构，压辊设置成外齿轮结构，压辊和环模能相互啮合类似于行星系齿轮的结构。由于环模的径向贯通开设有模孔，通过内齿和外齿的作用将物料从模孔挤出。齿轮啮合是线接触，接触面小，产生的摩擦力也小，因此可以减少不必要的摩擦损耗。齿槽两侧是不封闭的，如果物料过多，物料可以从齿槽两侧排出，能够自动调整齿槽内的物料压力，从而避免因压力过大发热造成损耗。此外，模孔开设在内齿的齿顶以及齿槽底部，在挤压物料过程中，内齿与外齿接触部分由齿槽与齿构成各自独立的挤压空间，而且这个挤压空间相对密封，物料能出不能进(从齿槽的两端出)，从啮合开始就不再进入物料，因此不会存在越挤压物料堆积越多越容易发热的现象。

附图说明

图1是本申请提供的实施例结构示意图；

图2是本申请提供的实施例另一视角的结构示意图；

图3是本申请提供的实施例中环模、压辊以及转动轴的连接关系示意图；

图4是本申请提供的实施例中环模的剖视图；

图5是图4的局部剖视图。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的图1~5，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图3所示，一种行星齿轮等容挤压齿轮式造粒机，该造粒机可以在现有环模造粒机的基础上进行改进，其包括环模1和压辊2，环模1包括环模本体10，环模本体10呈中空的筒状结构。环模本体10的内侧壁均匀固定设置有内齿100，内齿100的长度方向与环模本体10的轴心相互平行设置，整个环模1结构就是一个内齿轮（内齿圈）结构，即一个环状体里面有内齿。

如图4和图5所示，环模1的径向贯通开设有模孔11，模孔11密布在环模1的外周，与现有技术中的模孔功能一样用于挤出物料。

如图3所示，压辊2包括压辊本体20，压辊本体20呈圆柱体结构，压辊本体20的外周固定设置有与内齿100相互匹配的外齿200。优选地，压辊本体20可以做成中空圆柱体结构，其空腔内设置有压辊轴承，压辊轴承内穿设有压辊轴，压辊轴的一端与压辊支架3固定连接。由于压辊2是主要转动部件，为了提高其工作寿命，采用轴承进行装配，这样更稳定且寿命更长。压辊2与环模1相互啮合。

工作时，与现有环模造粒机一样，通过动力装置来带动其转动工作。压辊2与环模1相互啮合并相对转动时，位于环模内腔中的物料被挤压到内齿100和外齿200中，由于环模1的径向贯通开设有模孔11，通过内齿和外齿的作用将物料从模孔11挤出，从而实现造粒的目的。由于齿轮啮合是线接触，接触面积小，产生的摩擦力也小，因此可以减少不必要的摩擦损耗。此外，齿槽物料物量相对稳定，不会出现物料过多现象，同时每一次的压缩都是定量压缩，产品压缩比稳定，产品硬度均匀，产品质量稳定，电机负载及设备运行平稳，从而避免因压力过大发热造成损耗。同时，此造粒机为定量强制压缩挤压造粒，对物料要求较低，造粒适应面广。

在一实施例红，为了使得结构更简洁，环模采用固定安装的方式，没有动力也不会转动，由压辊（2)转动，其正好与现有技术中的相反，虽然转动部件不同，但是环模和压辊的结构是没有改变的，都是齿轮啮合挤压的方式实现造粒。

在一实施例中，如图5所示，模孔11位于内齿100的齿顶以及相邻两根内齿100之间的齿槽底部。模孔11开设在内齿100的齿顶以及齿槽底部，并沿着其长度方向均匀分布若干个孔。这样的设计可以减少内齿与外齿在转动过程中因物料逐渐增加导致物阻力增大进而导致能耗增加甚至影响挤出：在挤压过程中，内齿与外齿接触部分由齿槽与齿构成各自独立的挤压空间，而且这个挤压空间相对密封，物料能出不能进(从齿槽的两端出)，从啮合开始就不再进入物料，因此不会存在越挤压物料堆积越多越容易发热的现象。此外，由于齿槽自身就是一个封闭的空间，里面的物料仅能从开设的模孔挤出，因此挤出效率非常高，挤出非常干净，不存在因挤出压力过大导致物料粘连需要停机清理的现象，解决了现有技术中一直存在但无法解决的堵塞问题。

在一实施例中，压辊2设置有多个，多个压辊2可转动设置在压辊支架3上，压辊支架3穿设在转动轴4一端，转动轴4另一端与传动轮5固定连接，传动轮5与动力装置6传动连接。压辊2可以设置一个、两个、三个或者多个，主要目的是可以提高挤出效率，具体设置数量根据动力装置的功率、装置的大小以及需要的产量而定。通过转动轴4进行传动是其中一种方式，在某些特殊情况下也可以将压辊2与动力装置的输出轴相互连接。但此处采用转动轴4连接可以减少装配的难度以及便于维护。

更具体地，如图3所示，压辊2设置有三个，三个压辊2在压辊支架3上相互间隔120°夹角。这样的结构类似行星齿轮的形式，结构稳定而已效率最高。通过实际测试，这种结构比同类型的造粒机节能50%以上。

此外，如图1和图2所示，还设置有外壳体7，所述外壳体7为可多节分离的筒状结构，这样方便加工和组装。其中，环模1、压辊2、压辊支架3以及转动轴4设置在外壳体7内。外壳体7的顶端敞口，用于放置物料。外壳体7的外周开设有出料口70，环模1与环模1相互对应。设置外壳体7的作用是支撑和保护环模1、压辊2、压辊支架3以及转动轴4，防止在转动时造成意外。环模本体10的底端设置有凸缘102，凸缘102环设在环模本体10的底侧，凸缘102上开设有凸缘固定孔，外壳体7内腔壁上固定设置有壳体内支撑71，凸缘102与壳体内支撑71通过凸缘固定孔和螺栓固定连接。

在一实施例中，如图1所示，为了保证转动时的稳定性，外壳体7内还固定设置有轴承72，轴承72内穿设固定有转动轴4。

此外还可以设置有机架8，机架8的上面固定设置有外壳体7和动力装置6。机架8采用方管、钢板以及槽钢等焊接而成，总体为中空框架结构，这样可以减少总体结构的重量，几架上通过螺栓将外壳体7和动力装置6进行固定，便于拆装、固定以及保证工作时的稳定或者微调。

上述的动力装置6包括电动机和主动皮带轮60，传动轮5为从动皮带轮，主动皮带轮60和从动皮带轮通过皮带转动连接。皮带传动是很成熟的传动技术，其结构简单，安装方便，成本低廉，此处应用非常适合。

工作的时候，动力装置6重点电动机带动主动皮带轮60转动，主动皮带轮60通过皮带带动从动皮带轮形式的传动轮5转动，传动轮5由带动转动轴4、压辊支架3转动。压辊支架3转动时，在其上的压辊2也跟着转动，由于压辊2与环模1啮合，环模1内又有物料，物料被压辊2与环模1之间的齿及齿槽分隔并被挤压，最后从模孔11挤出完成造粒。本申请在现有环模造粒机的基础上，将环模做成一个内齿轮结构的外周开设有模孔的结构，压辊2设置成外齿轮结构，压辊2和环模1能相互啮合类似于行星系齿轮的结构。由于环模1的径向贯通开设有模孔11，通过内齿和外齿的作用将物料从模孔11挤出。齿轮啮合是线接触，接触面小，产生的摩擦力也小，因此可以减少不必要的摩擦损耗。此外，齿槽物料物量相对稳定，不会出现物料过多现象，同时每一次的压缩都是定量压缩，产品压缩比稳定，产品硬度均匀，产品质量稳定，电机负载及设备运行平稳，从而避免因压力过大发热造成损耗。此外，模孔11开设在内齿100的齿顶以及齿槽底部，在挤压物料过程中，内齿与外齿接触部分由齿槽与齿构成各自独立的挤压空间，而且这个挤压空间相对密封，物料能出不能进(从齿槽的两端出)，从啮合开始就不再进入物料，因此不会存在越挤压物料堆积越多越容易发热的现象。