一種雙獨立式壓縮頭在固定垃圾壓縮機設(shè)備上的應(yīng)用

計京寶 向科 徐加強 余智云

摘要：針對水平固定式垃圾站壓縮機設(shè)備壓縮后，在機箱分離時，對接移動箱體閘門處易出現(xiàn)垃圾夾渣問題，提出了一種雙獨立式壓縮頭設(shè)計解決方案，以避免運輸過程中的二次污染問題。

關(guān)鍵詞：水平式固定式垃圾站壓縮機 對接移動箱體閘門 雙獨立式壓縮頭

中圖分類號：U469.6+91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-0226（2018）02-0090-04

第一作者：計京寶，男，1974年生，工程師，主要從事專用汽車設(shè)計工作。

1 前言

近年來，隨著我國城鄉(xiāng)居民生活消費水平的提高，以及各種現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的日用消費品普及，產(chǎn)生大量的生活垃圾如果處理不當(dāng)，生活垃圾無序丟棄或露天堆放，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，不僅占用土地、破壞景觀，而且還會傳播疾病，嚴(yán)重污染了水環(huán)境、土壤和空氣以及人居環(huán)境。

目前，通常的垃圾轉(zhuǎn)運處理方式是：垃圾收集一垃圾壓縮一垃圾運輸一垃圾填埋的多環(huán)節(jié)形式[1]。固定式垃圾壓縮機是城鎮(zhèn)生活垃圾轉(zhuǎn)運過程中垃圾壓縮的主要一環(huán)。固定式垃圾壓縮機依據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為垂直式、水平式、地埋式等，其中水平式固定垃圾壓縮機是現(xiàn)今應(yīng)用較廣的一種。其使壓縮后的垃圾獲得極大的壓縮比，壓縮好的成塊垃圾經(jīng)中短距離的垃圾轉(zhuǎn)運，可直接送達(dá)指定地點進(jìn)行填埋。

2 垃圾壓縮機布局與結(jié)構(gòu)

2.1 水平式固定式垃圾壓縮機組成及功能

水平式固定式垃圾壓縮機是城鎮(zhèn)生活垃圾轉(zhuǎn)運過程中的主要中轉(zhuǎn)壓縮垃圾設(shè)備。其壓縮頭為整體式，安裝在壓縮機的壓縮腔內(nèi)，通過油缸控制壓縮頭的仲出和縮回，將進(jìn)料斗內(nèi)的垃圾壓縮到對接移動垃圾箱內(nèi)，當(dāng)壓縮完畢，實現(xiàn)機箱脫離，完成了中轉(zhuǎn)垃圾壓縮進(jìn)箱的過程。

固定式垃圾壓縮機一般由壓縮機（內(nèi)置壓縮頭）、四連桿翻轉(zhuǎn)上料機斗、接料斗、對接轉(zhuǎn)運箱、換箱機構(gòu)及實現(xiàn)功能的電液控制系統(tǒng)，如圖1所示。

2.2 垃圾壓縮機作業(yè)中存在的不足

目前，壓縮機通常為單一整體壓縮頭，壓縮頭裝在壓縮機的壓縮腔內(nèi)，通過動力源驅(qū)動液壓油缸，進(jìn)而控制壓縮頭的伸出和縮回，將進(jìn)入料斗內(nèi)的垃圾壓縮到對接移動垃圾箱內(nèi)，直至壓縮垃圾滿箱，實現(xiàn)機箱脫離，以此完成一次垃圾裝箱過程。

目前行業(yè)通用的水平式固定式垃圾壓縮機工作流程如下[2]：

a.垃圾箱裝滿后，啟動最終壓縮程序，推頭將自動加大壓縮力，將垃圾進(jìn)一步壓實；

b.壓縮頭將運動到密封位置，壓縮頭將繼續(xù)向前運動，并在該位置停留一段時間后壓縮垃圾；

c.壓縮頭回到密封位置；

d.閘門將落下來“斬斷”垃圾。壓縮頭上的垃圾將被提升閘門推到壓縮頭的前面的垃圾箱體內(nèi)；

e.壓縮頭將再壓縮幾次，每次提升閘門都將“斬斷”切口處的垃圾；

f.最后一次，提升閘門將向下落到壓縮頭上面，壓縮頭回到密封位置，提升閘門關(guān)閉到位。

上述壓縮流程，雖實現(xiàn)了將垃圾壓縮對接移動垃圾箱內(nèi)，但存在對接移動箱體閘門部位夾渣、散落的缺陷。導(dǎo)致出現(xiàn)上述問題的原因是：壓縮系統(tǒng)的機箱脫離過程中，壓縮頭前進(jìn)壓緊垃圾，垃圾被壓密實，依據(jù)力學(xué)原理，垃圾產(chǎn)生的反彈力反向擠壓壓縮頭；當(dāng)壓縮頭后退至閘門處，壓縮腔口空間増大，致使反彈的垃圾充分?jǐn)D壓到閘門下方，如此時閘門向下擠壓垃圾，產(chǎn)生對垃圾向下的力，由于垃圾已經(jīng)被壓密實，部分垃圾將不能被閘門擠壓進(jìn)入箱內(nèi)，導(dǎo)致垃圾堆積在閘門正下方；當(dāng)箱體脫離以后，閘門下方即出現(xiàn)了夾渣、垃圾散落而出的現(xiàn)象，如圖2所示。目前，這種夾渣裸露的運輸方式，既會出現(xiàn)運輸過程中夾渣散落問題，進(jìn)而造成運輸過程中的二次污染現(xiàn)象，又會影響市容，這種運輸方式嚴(yán)重不符合城市渣土、垃圾密閉運輸?shù)沫h(huán)保要求。

2.3 垃圾壓縮機壓縮頭設(shè)計改進(jìn)

為了解決水平式固定式垃圾壓縮機作業(yè)后，箱體脫離時閘門下方出現(xiàn)的夾渣、垃圾運輸過程中散落的問題，環(huán)衛(wèi)行業(yè)各個生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行了大量的研究探索及改進(jìn)工作，主要集中針對壓縮壓頭及對接箱閘門的設(shè)計改進(jìn)方面，典型的改進(jìn)方案有帶U型插孔壓縮頭、整體式雙壓縮頭及雙獨立式壓縮頭。

2.3.1 帶U型插孔壓縮頭設(shè)計型式

單一整體壓縮頭形式在水平式固定式垃圾壓縮機設(shè)備應(yīng)用過程中，不可避免地在箱體脫離以后，在閘門下方出現(xiàn)了夾渣、垃圾運輸過程中散落的現(xiàn)象。帶U型插孔壓縮頭設(shè)計改進(jìn)是針對上述問題，最先提出解決對接移動箱體閘門夾渣問題的一種方式，其結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。

在單一整體壓縮頭的前部設(shè)計出自上而下貫通U型間隔槽，其與對接移動箱體配套使用，對接移動箱體后門上，緊靠閘門前方，增加與U型間隔槽匹配尺寸和數(shù)量的并排圓鋼插釬。

其應(yīng)用原理是：水平固定式垃圾站壓縮機設(shè)備壓縮完畢后，此時機箱未分離，U型插孔壓頭仍在對接移動箱體內(nèi)。首先，啟動并排圓鋼插釬下落，使其緊緊插入U型間隔槽中，然后U型插孔壓頭緩慢回收到水平固定式垃圾站壓縮機設(shè)備壓縮腔密封位置，當(dāng)U型插孔壓頭完全回收到壓縮腔密封位置后，啟動對接箱閘門放下，最后實現(xiàn)機箱分離作業(yè)。

這種結(jié)構(gòu)形式的原理是采用“阻擋”方式，阻止被擠緊壓縮的垃圾回彈到閘門下方，進(jìn)而以此解決對接移動箱體閘門夾渣問題。但是這種結(jié)構(gòu)形式實際應(yīng)用效果并不理想，雖有一定的阻擋作用，但因并排圓鋼插釬阻擋截面積太小，無法阻止較多的垃圾反彈到對接移動箱體閘門下方，當(dāng)閘門落下后，仍無法避免形成夾渣的現(xiàn)象。

2.3.2 整體式雙壓縮頭設(shè)計型式

整體式雙壓縮頭設(shè)計型式，是在水平式固定式垃圾壓縮機設(shè)備上對整體式壓縮頭進(jìn)行改進(jìn)的一種形式，其結(jié)構(gòu)形式如圖4所示，將原單一整體壓縮頭形式改為上、下兩部分，上部分為截面積較大部分（約占整個壓頭的4/5）構(gòu)成壓機主推頭，下部分截面積較小部分（約占整個壓頭的1/5）構(gòu)成壓機副推頭。其中，壓機副推頭依附于壓機主推頭上，壓機主、副頭仍在一個壓縮腔內(nèi)，副頭隨著壓機主推頭的移動而移動，故此為整體式雙壓縮頭。

整體式雙壓縮頭的壓機副推頭自帶一套壓縮動力裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)相對于壓機主推頭的相對移動。其工作原理是：水平固定式垃圾站壓縮機設(shè)備壓縮完畢后，此時機箱未分離，整體式雙壓縮頭達(dá)到最終壓縮預(yù)設(shè)值，進(jìn)入最終壓縮階段，整體式雙壓縮頭退回到如圖5a所示的位置，閘門將落下來“斬斷”垃圾；壓縮頭上的垃圾將被提升閘門推到壓縮頭的前面的垃圾箱體內(nèi)，壓縮頭將再壓縮幾次，每次提升閘門都將“斬斷”切口處的垃圾（見圖5b），最后一次，壓縮頭回到密封位置，提升閘門將向下落到壓機主、副推頭之間（見圖5c），即緊靠副壓頭上方（此過程皆由閘門位置傳感器檢測定位）；此時壓機主推頭處于停止?fàn)顟B(tài)，啟動壓機副壓頭作業(yè)，在液壓動力的驅(qū)動下，壓機副壓頭將向前運動，并在該位置停留一段時間后壓縮垃圾；壓機副推頭繼續(xù)壓縮幾次（見圖5d），由于壓機副推頭頭體壓縮面積小，壓縮腔口亦小，此處對接移動箱體內(nèi)垃圾主要產(chǎn)生內(nèi)力，對壓縮腔口的水平力小，因此，只有少量垃圾與壓機副推頭頭體正面接觸（見圖5e）；最后一次，提升閘門將向下落到壓機副推頭上面，壓機副推頭回到密封位置，提升閘門繼續(xù)向下關(guān)閉到位（見圖5f）。步驟1?6圖中紅色箭頭表示垃圾對壓頭阻力方向，綠色箭頭表示壓頭對垃圾產(chǎn)生壓力方向。整體式雙壓縮頭工作步驟如圖5所示。

此種結(jié)構(gòu)方式的應(yīng)用，能夠較有效地解決對接移動箱體閘門下夾渣問題，但這種壓機副推頭及液壓油路的油管隨壓機主推頭一起進(jìn)行頻繁往復(fù)壓縮運動方式，仍存在以下弊端：首先是壓機副推頭的液壓油路的油管管線過長導(dǎo)致布置復(fù)雜，其次是頻繁往復(fù)壓縮運動，易導(dǎo)致壓機副推頭液壓油路的油管磨損，其后期設(shè)備的維修性相對較差。

2.3.3 雙獨立式壓縮頭設(shè)計型式

雙獨立式壓縮頭的壓機副推頭是在已有的單一整體壓縮頭壓縮腔外部，即壓縮腔底板下外部設(shè)置獨立腔的一種形式，如圖6所示。壓機副推頭與壓機主推頭間無相互依附關(guān)系，兩者完全獨立。壓機副推頭上預(yù)留有與對接轉(zhuǎn)運箱移換門銜接接口；在壓縮時，壓機副推頭與對接轉(zhuǎn)運箱移換門合二為一，實現(xiàn)將垃圾壓縮入箱；當(dāng)箱體脫離時，移換門與壓機副推頭分離，移換門回位到對接轉(zhuǎn)運箱上。當(dāng)壓機主推頭頻繁往復(fù)壓縮運動時，壓機副推頭可實現(xiàn)單獨伸縮或靜止操作，兩者互不干擾。壓機副推頭的有效壓縮面積仍遠(yuǎn)小于壓機主推頭，其工作原理與整體式雙壓縮頭較為類似；相對整體式雙壓縮頭結(jié)構(gòu)，雙獨立式壓縮頭的壓機副推頭不隨壓機主推頭移動而單獨實現(xiàn)伸縮。因此，壓機副推頭結(jié)構(gòu)不受壓機主推頭尺寸限制，依據(jù)實際情況需要，其基體長度尺寸可以做得足夠長，壓機副推頭的壓縮行程量更長些，可將垃圾壓縮到對接移動箱體更深處；進(jìn)而可使壓頭壓縮面積上水平反彈的垃圾控制到極少量，因此，此種方式相對整體式雙壓縮頭設(shè)計形式，更有效地的解決了對接移動箱體閘門下夾渣問題。

由于采用各自獨立的結(jié)構(gòu)布置形式，其壓機副推頭液壓油路的油管布置更為簡單、合理，其后期設(shè)備的維修性能也相對較好。

3 結(jié)語

雙獨立式壓縮頭設(shè)計形式，其整體結(jié)構(gòu)較為簡單，布局合理。針對靠近閘門下方夾渣現(xiàn)象，采用了増加壓機副推頭的方式。改進(jìn)后的雙獨立式壓縮頭在水平式固定式垃圾壓縮機設(shè)備應(yīng)用過程中，有效地解決了箱體脫離時閘門下方出現(xiàn)的夾渣問題，進(jìn)而避免了運輸過程中的二次污染現(xiàn)象。其次，該改進(jìn)型式也適合在已有的水平式固定式垃圾壓縮機設(shè)備上進(jìn)行改造升級，具有較好的實用意義。

參考文獻(xiàn)

[1]李定龍，常杰云.工業(yè)固廢處理技術(shù)[M].中國石化出版社，2013.

[2]劉良棟，陳娟.固廢處理工程技術(shù).華中師范大學(xué)出版社，2009.