液壓活塞沖壓式成型顆粒機(jī)是河南農(nóng)業(yè)大學(xué)在機(jī)械活塞沖壓式成型顆粒機(jī)的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的系列成型設(shè)備，采用的成型原理均為液壓活塞雙向成型。主要由上料皮帶輸送機(jī)構(gòu)、預(yù)壓機(jī)構(gòu)、成型部件、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾大部分組成。
工作時(shí)，先對(duì)成型套筒預(yù)熱15～20min。當(dāng)成型套筒溫度達(dá)到160℃時(shí)，依次按下油泵電機(jī)按鈕、上料皮帶輸送機(jī)構(gòu)電機(jī)按鈕，待整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，通過輸送機(jī)構(gòu)開始上料，每一端的原料都經(jīng)兩級(jí)預(yù)壓后依次被推人各自沖桿套筒的成型腔中，并具有一定的密度。沖桿在一個(gè)行程內(nèi)的工作過程是一個(gè)連續(xù)的過程，根據(jù)物料所處的狀態(tài)分為5個(gè)區(qū)：供料區(qū)、壓緊區(qū)、穩(wěn)定成型區(qū)、壓變區(qū)和保型區(qū)。
隨著活塞沖桿的前移，物料進(jìn)入穩(wěn)定成型區(qū)。在該區(qū)活塞沖桿壓力急劇增大，進(jìn)一步排除氣體，相互貼緊、堆砌和鑲嵌，并將前面基本成型的物料壓人成型錐筒內(nèi)。隨成型錐筒孔徑的逐漸縮小，擠壓作用越來越強(qiáng)烈，在成型錐筒內(nèi)物料發(fā)生不可逆的塑性變形和黏結(jié)，直至成型后被不斷成型的物料推人保型區(qū)。
保型區(qū)的成型棒，隨活塞沖桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不斷被新成型的物料向前推擠，在保型筒內(nèi)徑向力、筒壁和成型筒摩擦力、相鄰成型塊間軸向力的作用下，保持形狀，最后從保型筒中擠出成為燃料產(chǎn)品，完成成型過程。2、主要工作部件
1)沖桿
沖桿和主油缸活塞桿可通過法蘭聯(lián)結(jié)，并隨活塞一起作往復(fù)移動(dòng)。其結(jié)構(gòu)與作用與機(jī)械活塞式成型顆粒機(jī)的沖壓原理相同。成型時(shí)基本上也是沖桿頭部端面與原料接觸，機(jī)械磨損很小，沖桿的材料選用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼制造，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
2)沖桿套筒
前端連接成型套筒，上方或側(cè)面部位開有進(jìn)料口。其作用有三個(gè)：一是連接預(yù)壓喂料機(jī)構(gòu)保證每次的進(jìn)料量，完成最后一次對(duì)原料的沖壓；二是作為沖桿往復(fù)移動(dòng)的軌道，與沖桿呈間隙配合，其間隙應(yīng)為1～2 mm;三是與成型錐筒、沖桿頭部端面一起組成擠壓成型腔。因沖桿往復(fù)移動(dòng)的速度較低，沖桿套筒各部位的磨損都較小，使用壽命更長。沖桿套筒的材料可選用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。
3)成型套筒與夾緊套
成型套筒與沖桿套筒法蘭連接，包括成型錐筒外套、保型筒以及成型錐筒，如圖6. 36所示。其結(jié)構(gòu)、用途及位置關(guān)系與機(jī)械活塞沖壓式成型顆粒機(jī)上的成型套筒相同。液壓活塞式成型顆粒機(jī)上的成型錐筒外套、成型錐筒及保型筒的結(jié)構(gòu)形狀分別。
成型套筒依據(jù)生物質(zhì)原料成型后產(chǎn)品的截面形狀不同，又可分為筒狀成型筒和方狀成型筒。筒狀成型筒的主要部件是成型錐筒，通過錐筒的錐度形成摩擦阻力使物料發(fā)生塑性變形，液壓活塞沖壓式成型顆粒機(jī)一般都采用筒狀成型筒；而方狀成型筒主要是通過上、下兩個(gè)成型槽存在夾角來實(shí)現(xiàn)物料成型的，一般在壓塊機(jī)上使用。
成型錐筒是成型顆粒機(jī)的關(guān)鍵部件且是易損部件。為了使物料成型時(shí)有足夠的壓力，必須有一定的阻力。故設(shè)計(jì)成錐形筒，但半錐角的選擇是關(guān)鍵，它對(duì)產(chǎn)品的密度有很大影響，半錐角過小，阻力達(dá)不到，不易成型或成型后產(chǎn)品的密度達(dá)不到要求，并且成型錐筒錐形部分長度要求較長；半錐角過大，存在積壓死區(qū)，易堵塞錐筒，導(dǎo)致壓力過大成型錐筒的受力增大，從而降低了成型錐筒的使用壽命。當(dāng)成型錐筒錐角一定時(shí)，增加成型錐筒的錐長，或成型錐筒錐長一定，增加成型錐筒的錐角，成型后所得成型棒的密度都較大，所需的成型壓強(qiáng)也較高，消耗能量也增大。保型筒外部設(shè)有夾緊套，用于微調(diào)保型筒的出口直徑，當(dāng)保型筒的直徑較大時(shí)，夾緊套的調(diào)節(jié)可采用液壓機(jī)構(gòu)來完成。不同的成型原料，成型錐筒的錐角也不相同，成型錐筒的錐角一般在20～120選取)。成型錐筒是主要的受力部件，要很高的強(qiáng)度和耐磨性，可選用50Cr合金結(jié)構(gòu)鋼作為成型錐筒的材料。
當(dāng)活塞沖桿向一端的移動(dòng)停止時(shí)，被壓縮的生物質(zhì)原料進(jìn)入保型筒內(nèi)，需要保型一段時(shí)間以保證成型，然后被再次進(jìn)入保型筒前部的生物質(zhì)依次推出成為棒狀。保型時(shí)間或保型筒長度越長，保證成型所需的最低成型壓強(qiáng)就越小，能耗也較小。保型時(shí)間與保型筒的長度和生產(chǎn)率有關(guān)，當(dāng)要求保型時(shí)間一定時(shí)，生產(chǎn)率越高，保型筒長度應(yīng)適當(dāng)加長。保型筒既要承受成型錐筒的巨大沖力，又要負(fù)責(zé)物料傳熱。由于物料環(huán)境溫度低，棒內(nèi)熱蒸汽要向外發(fā)散，成型棒稍有膨脹，通過保型筒的阻力就會(huì)劇增。為克服以上弊端，在保型筒末端沿徑向開了一段可調(diào)出口直徑的槽，可根據(jù)實(shí)際需要來調(diào)節(jié)。保型筒的材料可選用30Cr或40Cr加工。
3、主要技術(shù)性能與特征
目前的液壓活塞沖壓式成型顆粒機(jī)技術(shù)已經(jīng)成熟，在工作中運(yùn)行較平穩(wěn)，油溫便于控制，工作連續(xù)性較好，驅(qū)動(dòng)力較大。但由于采用了液壓系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，生產(chǎn)效率較低，加工出的成型燃料棒塊直徑大，利用范圍小。為解決成型燃料棒塊直徑較大不便在生活用爐中燃燒的問題，在成型腔的成型錐筒與保型筒之間可增設(shè)分塊裝置。分塊裝置由1條或2條獨(dú)立的刀片組合而成，每塊刀片的一面制成三角狀，可以減小出料阻力，分塊裝置與保形筒焊接在一起，加工過程對(duì)成型燃料的影響很小。通過分塊后的成型燃料被切分為2個(gè)近似半圓形或4個(gè)扇形截面的條塊形狀，解決了成型燃料棒塊直徑大的問題，擴(kuò)大了成型燃料的利用范圍。
液壓活塞沖壓式成型顆粒機(jī)的主要技術(shù)性能與特征范圍見下表。
| 技術(shù)性能與指標(biāo) | 參考范圍 | 說明 |
| 原料粒度/mm | 10～30 | 因成型棒直徑大，原料粒度可適當(dāng)大一些，節(jié)省粉碎耗能 |
| 原料含水率/% | 13～18 | 原料的含水率過高，易開裂不成型，含水率過低不容易成型 |
| 產(chǎn)品直徑/mm | 70～120 | 一般呈實(shí)心棒狀 |
| 產(chǎn)品密度/（g/cm3） | 0.8～1.3 | 密度不宜太大，否則會(huì)使成型耗能劇增 |
| 成型溫度/℃ | 160～240 | 成型溫度不宜太高，一般不大于280℃ |
| 生產(chǎn)率/（t/h） | 0.4～0.6 | 目前市場上的液壓式成型機(jī)生產(chǎn)率還都比較低 |
| 單位產(chǎn)品能耗/（kw·h/t） | 40～60 | 與原料種類和成型棒的直徑有關(guān)，直徑小，單位產(chǎn)品能耗增高 |
| 沖桿的成型周期/s | 7～12 | 兩端的成型間隔，要想實(shí)現(xiàn)快速成型，液壓系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn) |
| 成型錐筒使用壽命/h | 600～1000 | 灰鑄鐵使用壽命短，合金材料使用壽命長，但價(jià)格較高 |
| 保型筒使用壽命/h | ＞1500 | 保型筒的使用壽命一般是成型錐筒使用壽命的5倍以上 |
| 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式 | 液壓驅(qū)動(dòng) | 液壓作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，主油缸和二級(jí)預(yù)壓采用液壓系統(tǒng) |
| 成型方式 | 熱壓成型 | 常采用外部鑄鋁加熱圈加熱，熱壓成型可減小成型阻力，降低成型能耗 |
| 上料方式 | 皮帶輸送機(jī) | 每端采用一套上料帶式輸送機(jī)上料，可降低勞動(dòng)強(qiáng)度 |
| 進(jìn)料預(yù)壓機(jī)構(gòu) | 螺旋、液壓 | 經(jīng)過螺旋、液壓兩級(jí)預(yù)壓，可提高進(jìn)入成型腔原料的密度，提高生產(chǎn)率 |
| 對(duì)原料的適應(yīng)性 | 各類生物質(zhì) | 通過改變保型筒出口的大小，可以適應(yīng)各種類型原料的成型 |
| 安全防護(hù)裝置 | 各種防護(hù)罩 | 必須電加熱部位以及保型筒出口設(shè)防護(hù)罩或安全標(biāo)志，確保安全 |
