申请日2012.03.30
公开(公告)日2012.12.05
IPC分类号C05F7/00
摘要
一种采用土地利用技术处理城市污泥的履带式滚筒污泥翻抛机，由整机机架、橡胶履带行走装置、液压系统、翻抛滚筒、冷却系统、自动操纵控制装置组成。该污泥翻抛机在整体结构布置、行走装置确定、动力传输选择、翻抛部件设计等方面，采取了多种创新技术措施，通过对生物发酵槽内污泥堆料进行有效翻堆搅拌和适时转移换槽作业，调节控制污泥堆料的通风、供氧、温度、水份等环境条件，制造出适宜好氧微生物生长繁殖激发的活动空间，将污泥堆料转化制成土壤改良剂或生物有机肥基料。该污泥翻抛机具有技术先进、结构紧凑、动力损耗小、生产效率高、作业质量好等特点，适用于土地利用技术处理城市污泥进行一机多槽整体趸装转移作业。
权利要求书
1.一种履带式滚筒污泥翻抛机，其特征在于;该履带式滚筒污泥翻抛机， 包括整机机架(V)、橡胶履带行走装置(IV)、液压系统(II)、翻抛滚筒(I)、 冷却系统(III)、自动操纵控制装置(VI);由机架纵梁(7)、机架横梁(14)、 加强桁架(13)组成的整机机架(V)，选择使用恰当材质规格的矩形钢管制成， 用全约束焊接方法焊装固定成刚性整体;机架纵梁(7)，按生物发酵槽纵向方 向设计布置，通过连接固定支座(19)与橡胶履带行走装置(IV)相连接;机 架横梁(14)，按生物发酵槽横向方向设计布置，每根机架横梁(14)的两端先 焊装固定在机架纵梁(7)的上表面上，再与相对应的加强桁架(13)焊装固定， 在不同的机架横梁(14)上，通过不同安装连接方法分别与自动操纵控制装置 (12)、滚筒摇臂(28)、制冷机(2)、液压控制器(6)、伸缩油缸(4)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种履带式滚筒污泥翻抛机，其特征在于：所述 的橡胶履带行走装置(IV)，由变频驱动电机(11)、减速制动器(10)、驱动轮 (18)、支重轮(20)、支重梁架(21)、连接固定支座(19)、张紧调节器(23)、 导向轮(24)、橡胶履带(22)组成，通过连接固定支座(19)安装固定在机架 纵梁(7)的下方;变频驱动电机(11)和减速制动器(10)，通过紧密联结方 式连接固定成同心轴刚性整体，直接安装固定在驱动轮(18)上;驱动轮(18)、 支重轮(20)、导向轮(24)，均通过轮轴和轴承安装固定在支重梁架(21)上; 连接固定支座(19)，使用焊接方法焊装固定在支重梁架(21)上，张紧调节器 (23)，由安装支座、拉杆、摇臂、限位档块、调节螺栓、锁紧螺母组成，安装 固定在支重梁架(21)和导向轮(24)上;驱动轮(18)、支重轮(20)、导向 轮(24)、支重梁架(21)及安装固定其上的零部件，统一连接安装在橡胶履带 (22)的内壁中。
3.根据权利要求1所述的一种履带式滚筒污泥翻抛机，其特征在于：所述 的翻抛滚筒(I)，采取内外双筒结构对称布置形式，由安装连接吊架(1)、滚 筒摇臂(28)、固定内筒(31)、翻抛电机(27)、变速制动器(26)、旋转轮盘 (32)、旋转外筒(30)组成;安装连接吊架(1)焊装固定在机架横梁(14)上，通 过摇臂肖轴(29)与滚筒摇臂(28)相连接;滚筒摇臂(28)，安装布置在翻抛 滚筒(I)的中间位置上，通过焊装固定在臂柄壳体上的连接支座(3)与伸缩 油缸(4)相连接，在两侧的圆盘壳体上，均留有与固定内筒(31)外径相同的 焊装定位工艺孔，在焊装定位工艺孔的外侧，焊装固定有旋转外筒凹型母口定 位盘(34)，与焊装定位工艺孔同心;固定内筒(31)，用耐腐蚀锅炉钢板通过 卷筒焊接方法制成，一端垂直焊装固定在滚筒摇臂(28)圆盘壳体上留有的焊 装定位工艺孔处，与圆盘壳体表面垂直，与焊装定位工艺孔同心;在固定内筒 (31)的两端，均安装固定有封闭隔板(9)，将固定内筒(31)的筒腔隔离封 闭成动力装置冷却降温室(16);将翻抛电机(27)、变速制动器(26)和旋转 轮盘(32)，通过紧密联结方式连接固定成同心轴刚性动力装置整体，通过安装 调整托盘(33)安装固定在冷却降温室(16)上，与固定内筒(31)轴线同心， 动力装置中的翻抛电机(27)和变速制动器(26)，安装固定在冷却降温室(16) 内，旋转轮盘(32)留露在冷却降温室(16)外与旋转外筒(30)连接固定， 与旋转外筒(30)轴线同心;旋转外筒(30)，用耐腐蚀锅炉钢板通过卷筒焊接 方法制成，旋转外筒(30)外壁安装固定有按多头螺旋形态走向、有一定倾斜 角度、等间隔距离布置的翻抛叶片(25)，旋转外筒(30)一端焊装固定有旋转 外筒凸型子口定位盘(35)，与旋转外筒(30)的端面垂直、轴线同心;旋转外 筒(30)与焊装固定在滚筒摇臂(28)圆盘壳体上的旋转外筒凹型母口定位盘 (34)实现定位对接后，旋转外筒(30)、固定内筒(31)、动力装置三条轴线 保持同心。
4.根据权利要求1所述的一种履带式滚筒污泥翻抛机，其特征在于：所述 的冷却系统(III)，由制冷机(6)、安装固定基座、冷却气体进口(8)、冷却降 温室(16)、冷却余气出口(15)、冷凝水出口(17)组成;制冷机(6)，通过 安装固定基座安装固定在机架横梁(14)的上方，通过安装布置在滚筒摇臂(28) 空腔内的冷却气体输送软管与冷却降温室(16)的冷却气体进气口(8)相连接; 制冷机(6)产生制出的低温冷却气体，经冷却气体输送软管送进冷却降温室(16) 与动力装置运行作业中产生的热量交换后，产生的冷凝水通过冷凝水出口(17) 排出，交换后剩余的冷却气体通过冷却余气出口(15)排出。
说明书
履带式滚筒污泥翻抛机
技术领域
本实用新型涉及一种水处理环境保护机械设备，具体说是涉及一种用于对 城市污泥进行土地利用技术处理的履带式滚筒污泥翻抛机。
背景技术
污泥是城市污水集中处理后产生的废弃物，因其含有多种有毒有害物质， 成为现代城市新的重要污染源;但污泥中同时又含有大量有机物质，特别是含 有农作物生长所必需的氮、磷、钾及多种微量营养元素，也是一种宝贵的社会 资源。
西方工业发达国家早在上世纪五十年代就在传统的卫生填埋、脱水焚烧等 污泥处理技术基础上，开始了对污泥进行土地利用技术处理的研究试验。1969 年，美国的Kanbuhn和Andrews等人，针对污泥中含有大量有机物质的资源性 特性，首先公开了一项以污泥做原料，通过对污泥进行翻堆搅拌引发微生物高 温好氧发酵反应，制造出土壤改良剂的技术研究成果，引起了全世界科学技术 界的普遍关注。1972年，德国的Popel和Ohnamacht等人，在该技术成果基础上 进行了重大改进，增加了机械强力充氧装置，使该技术成果具备了投入批量生 产条件;与此同时，Fuchs、Wolinsk、Breinbueher等人，也分别对该技术成果 的工艺过程和工艺措施等方面，进行了一系列重要补充和完善，使该技术成果 逐步发展演化成为一种以污泥做原料，通过机械翻堆搅拌和通风供氧，造成微 生物高温好氧发酵环境，制造出土壤改良剂或生物有机肥基料的土地利用新技 术。
我国的污泥处理，长期以来始终作为污水处理厂的附属工程，基本上停留 在比较简单的卫生填埋阶段;对污泥进行土地利用技术处理的研究试验工作起 步较晚，但也取得了一些开拓性重要技术成果。中国农业大学李国学教授，在 1998年主持完成的《城市污泥掺混粉煤灰制造生物有机肥》国家863计划科研 课题，已通过了国家科学技术部的验收，并已在一些污水处理厂内得到实际应 用。西南科技大学环境与资源学院姚岚教授等人，在2004年完成的《秸杆与污 泥混合好氧堆肥研究》科研课题，对秸杆与污泥混合好氧发酵堆肥过程所需要 的温度、含水率、PH值、碳氮比、病菌病毒灭杀等关键条件及变化机理，进行 了多种方案的研究试验和对比分析，从理论上论证了可行性机理，并通过数理 统计分析方法提供出一些最佳技术参数，为我国采进土地利用技术处理污泥提 供了技术理论依据。中国科学院广州地球化学研究所聂锦旭研究员等人，在2006 年完成的《污水厂污泥堆肥及制作复合化肥技术及应用》科研课题，研制开发 出了一种以污泥做原料，加入粉煤灰调节污泥含水率，然后与农作物秸杆混合 放进发酵仓内进行微生物好氧发酵，最后再与化学肥料混配制作成复合化肥的 技术路线及相应技术装备，现已在一些中小型污水厂内得到推广应用。
现在，污泥土地利用技术已被世界各国确认为：是一种与卫生填埋、脱水 焚烧并列的污泥处理主流技术。该技术主要特征是：将污水处理厂日产生的含 水污泥与选配的生物质填料，按一定比例混配制成污泥堆料放在一个生物发酵 槽内;通过机械通风供氧和翻抛机械对污泥堆料进行适时有效翻堆搅拌，调节 控制污泥堆料的通风、供氧、温度、水份等环境条件，制造出一种适宜好氧微 生物生长繁殖的活动空间，激发出好氧微生物的菌群数量和活性能力;使好氧 微生物能充分有效完成对污泥堆料中有机物质进行吸收、氧化、分解、合成等 生物化学反应全过程，将污泥与填料的混合物转化制成土壤改良剂或生物有机 肥基料。
土地利用技术的核心技术环节是：通过污泥翻抛机械对污泥堆料进行适时 有效翻堆搅拌。但是，我国对污泥堆料进行翻堆搅拌作业，在一般中、小型项 目中都采用普通工程机械替代方法解决，较大工程项目绝大多数采取从国外购 置进口专用污泥翻抛机解决。最近几年，我国有很多类型国产专用污泥翻抛机 投放市场，也有很多科研成果和专利技术陆续公开;由于市场需求拉动强烈， 参与研制开发的高等院校、科研单位和生产企业较多，发展势头很猛。但现有 投放市场销售的污泥翻抛机，都不同程度存在着动力传递级次多、动力传输损 耗大、生产效率低等问题，也存在着需要铺设行走钢轨、配置专用转移行车及 轨道、完成比较复杂的轮轨准确对接作业过程、基础设施建设投资较大等问题。
本实用新型依据微生物高温好氧发酵技术原理，在认真分析研究我国现有 污泥翻抛机存在弱点和不足的基础上，有针对性研究设计出一种能独立承载行 走运行，完成对污泥堆料进行一机多槽的翻堆搅拌和转移换槽作业，具有技术 先进、结构紧凑、运行平稳、操纵方便、动力损耗小、运行成本低、生产效率 高、作业质量好等特点的履带式滚筒污泥翻抛机。。
发明内容
本实用新型拟解决的技术问题：
本实用新型拟通过在整体结构布置、形位基准确定、行走装置选择、动力 传输设计、冷却降温措施等方面采取多种创新技术措施，使研究设计出的污泥 翻抛机，能独立承载行走运行，完成对污泥堆料进行一机多槽的有效翻堆搅拌 和适时转移换槽作业，调节控制污泥堆料的通风、供氧、温度、水份等环境条 件，制造出一种适宜好氧微生物生长繁殖的活动空间，激发出好氧微生物的菌 群数量和活性能力，使好氧微生物能有效完成对污泥堆料中有机物质进行吸收、 氧化、分解、合成等生物化学反应全过程，将污泥堆料转化制成土壤改良剂或 生物有机肥基料。
本实用新型解决技术问题采取的技术方案：
本实用新型解决的技术问题，通过以下技术方案予以实现。
本实用新型研究设计出一种履带式滚筒污泥翻抛机，包括整机机架、橡胶 履带行走装置、液压系统、翻抛滚筒、冷却系统、自动操纵控制装置等主要作 业部件。
所述的整机机架，是为了使污泥翻抛机能获得稳定刚性和形位精度，能以 承载形式安装连接所有作业部件，而研究设计出的承载性连接基础部件。整机 机架，包括机架纵梁、机架横梁、加强桁架，均选择使用恰当材质规格的矩形 钢管制成，用全约束焊接方法焊装固定成具有稳定刚性的整体，用于安装连接 污泥翻抛机所有作业部件。机架纵梁，按生物发酵槽的纵向方向设计布置，长 度按机架横梁的数量及布置位置设计选择，通过连接固定支座与橡胶履带行走 装置相连接。机架横梁，按生物发酵槽横向方向设计布置，长度根据生物发酵 槽宽度设计选择，数量及布置位置根据配置的作业部件数量及安装固定后整机 机架受力载荷经平衡计算后设计布置;每根机架横梁的两端，均通过全约束焊 接方法先焊装固定在机架纵梁的上表面上，再通过全约束焊接方法与相对应的 加强桁架焊装固定，使整机机架的结构整体获得最佳稳定刚性和形位精度;在 不同的机架横梁上，通过不同安装连接固定方法，分别与自动操纵控制装置、 滚筒摇臂、制冷机、液压控制器、伸缩油缸等作业部件相连接。
所述的橡胶履带行走装置，是为了能承载支撑所有作业部件，驱动控制污 泥翻抛机对污泥堆料进行一机多槽的有效翻堆搅拌和适时转移换槽等行走作 业，而研究设计出的行走工作部件。橡胶履带行走装置，包括变频驱动电机、 减速制动器、驱动轮、支重轮、支重梁架、连接固定支座、张紧调节器、导向 轮、橡胶履带等零部件，通过连接固定支座安装固定在机架纵梁下方，承载支 撑所有作业部件，驱动控制污泥翻抛机进行有效翻堆搅拌和转移换槽等行走作 业。变频驱动电机和减速制动器，通过紧密联结方式连接固定成同心轴刚性整 体，直接安装固定在驱动轮上，通过设置在自动操纵控制装置中的变频器，调 整变频驱动电机转速，控制行走运行速度，通过配置的光电伺服定位装置，调 整控制单边减速制动器的启动运行，修正校直行走运行路线。驱动轮、支重轮、 导向轮，均通过轮轴和轴承安装固定在支重梁架上;连接固定支座，使用焊接 方法焊装固定在支重梁架上;张紧调节器，由安装支座、拉杆、摇臂、限位档 块、调节螺栓、锁紧螺母等零部件组成，分别安装固定在支重梁架和导向轮上， 通过调整调节螺栓改变导向轮位置，调节控制橡胶履带的松紧度。驱动轮、支 重轮、导向轮和支重梁架及安装固定其上的零部件，统一连接安装在橡胶履带 的内壁中，形成完整独立的承载行走工作装置。
所述的液压系统，是为了能调节控制翻抛滚筒在生物发酵槽深度范围内进 行上、下移动停顿或收拢归位等运行方式，完成翻堆搅拌或转移换槽等作业内 容，而研究设计出的液压工作系统。液压系统，包括液压控制器、安装固定基 座、液压油管、伸缩油缸、安装连接支架等零部件。液压控制器，由液压齿轮 泵、分配阀、溢流阀、控制阀、液压油油箱、仪表、控制器壳体等零部件组成， 通过焊装在机架横梁上的安装固定基座，安装固定在机架横梁的上方，通过液 压油管与伸缩油缸相连接。伸缩油缸，一端通过焊装在机架横梁上的安装连接 支架安装固定在机架横梁上，一端通过焊装在滚筒摇臂上的连接支座安装固定 在滚筒摇臂上;在进行翻堆搅拌作业时，通过自动操纵控制装置操纵液压控制 器，调节控制伸缩油缸轴杆的伸缩长短，带动翻抛滚筒在生物发酵槽深度范围 内进行上、下移动或停顿，完成对污泥堆料进行任意深度层面上的翻堆搅拌作 业;在进行一机多槽转移换槽行走作业时，通过自动操纵控制装置操纵液压控 制器，将伸缩油缸轴杆回收到最小极限，带动翻抛滚筒上移到最高上限，使翻 抛滚筒上安装固定的翻抛叶片停留位置高于橡胶履带行走装置的接地地面，以 满足污泥翻抛进行整体趸装转移的需要。
所述的翻抛滚筒，是为了减少动力传递级次，降低动力传输损耗，提高生 产作业效率，而研究设计出的翻堆搅拌作业部件。翻抛滚筒，采取内外双筒对 称布置形式，由安装连接吊架、滚筒摇臂、固定内筒、翻抛电机、变速制动器、 旋转轮盘、旋转外筒等零部件组成。安装连接吊架，使用焊接方法焊装固定在 机架横梁上，通过摇臂肖轴与滚筒摇臂相连接。滚筒摇臂，设计成带柄圆盘箱 式结构形式，用耐腐蚀锅炉钢板焊接制成，安装布置在翻抛滚筒的中间位置上， 通过焊装固定在臂柄壳体上的连接支座与伸缩油缸相连接，带动翻抛滚筒以摇 臂肖轴为中心进行上、下移动作业;在两侧的圆盘壳体上，均留有与固定内筒 外径相同的焊装定位工艺孔，在焊装定位工艺孔的外侧，均焊装固定有旋转外 筒凹型母口定位盘，并与焊装定位工艺孔同心。固定内筒，用耐腐蚀锅炉钢板 通过卷筒焊接方法制成，一端用焊接方法垂直焊装固定在滚筒摇臂圆盘壳体上 留有的焊装定位工艺孔处，并与滚筒摇臂圆盘壳体表面垂直，与焊装定位工艺 孔同心;在固定内筒的两端，均安装固定有封闭隔板，将固定内筒的筒腔隔离 封闭为动力装置冷却降温室。将翻抛电机、变速制动器和旋转轮盘，通过紧密 联结方式，连接固定成同心轴刚性动力装置整体，通过安装调整托盘，安装固 定在固定内筒的筒腔里，通过调整垫片与固定内筒轴线保持同心;动力装置中 的翻抛电机和变速制动器，安装固定在冷却降温室内，旋转轮盘留露在冷却降 温室外，通过3块弧形安装基座与旋转外筒连接固定，通过调整垫片与旋转外 筒轴线保持同心，直接输出翻抛动力，带动旋转外筒旋转，完成翻堆搅拌作业。 旋转外筒，用耐腐蚀锅炉钢板通过卷筒焊接方法制成;在旋转外筒的外壁上， 为提高生产作业效率，减少翻堆搅拌作业阻力，安装固定有按多头螺旋形态走 向、有一定倾斜角度、等间隔距离布置的翻抛叶片;在旋转外筒的一端，用焊 接方法焊装固定有旋转外筒凸型子口定位盘，与旋转外筒的端面垂直、轴线同 心，在与焊装固定在滚筒摇臂圆盘壳体上的旋转外筒凹型母口定位盘实现定位 对接后，能使旋转外筒、固定内筒、动力装置三条轴线同心，能使污泥翻抛机 在进行翻堆搅拌作业时，始终保持平顺、稳定状态旋转运行。
所述的冷却系统，是为了使内置在固定内筒筒腔中的动力装置，能在高温 封闭的恶劣环境中长时间连续正常运行，而研究设计出的降温冷却工作系统。 冷却系统，包括制冷机、安装固定基座、冷却气体进口、动力装置冷却降温室、 冷却余气出口、冷凝水出口等零部件。制冷机，通过焊装固定在机架横梁上的 安装固定基座，安装固定在机架横梁上方，通过安装布置在滚筒摇臂空腔内的 冷却气体输送软管，与冷却降温室的冷却气体进气口相连接。制冷机产生制出 的低温冷却气体，经冷却气体输送软管送进冷却降温室后，会在冷却降温室内 形成一种相对独立的冷却降温环境，使动力装置运行作业产生的热量，能得到 及时充分交换释放;冷热能量交换释放后产生的冷凝水，通过设置在冷却降温 室下方的冷凝水出口排出，冷热能量交换后剩余的冷却气体，通过设置在冷却 降温室上方的冷却余气出口排出。
所述的自动操纵控制装置，设计成控制柜形式，安装固定在机架横梁的合 适位置上，随污泥翻抛机整体趸装移动。自动操纵控制装置，以工业控制单片 机为核心部件，设计制成具有编程设计、信号采集处理、数据存储分析、键盘 输入、指令输出、LED屏幕显示等自动控制功能;通过导线束，一方面分别连 接各监测位置上的传感器、光电伺服定位装置、监测记录仪表等信息传输部件， 另一方面分别连接各作业部件的变频器、电动机、电磁开关、泵、电动蝶阀等 运行驱动部件，使污泥翻抛机的所有运行作业技术参数及运行作业过程，都能 按设计编制的操纵控制程序，进行实时在线自动操纵控制。自动操纵控制装置， 既可以人工直接操纵，也可以通过摇控器进行摇控操纵。
本实用新型具有的优点及达到的效果：
(1)、采用了整体结构具有稳定刚性和形位精度，以承载方式安装固定所有 作业部件的整机机架;通过精确控制整机机架的制造形位精度，较好地解决了 所有作业部件的安装定位精度基准、形位精度等技术难题，使污泥翻抛机在进 行翻堆搅拌作业时，能始终保持平稳顺畅，坚固耐用，较大幅度提高了作业质 量和使用寿命。
(2)、采用了能独立承载行走运行的橡胶履带行走装置，较好地解决了污泥 翻抛机承载支撑所有作业部件，在进行翻堆搅拌或转移换槽作业时需要独立、 快速、方便行走的技术难题，使污泥翻抛机具有独立承载行走运行、整体趸装 转移、一机多槽轮番作业等行走机动特性。
(3)、采用了由内外双筒结构对称布置、与生物发酵槽等同宽度、内置动力 装置直接输出动力的翻抛滚筒，较好地解决了污泥翻抛机的动力装置结构布置、 动力传递输送方式、旋转部件同轴对接定位等技术难题，使污泥翻抛机具有了 结构紧凑、运行平稳、动力传递级次少、动力传输损耗低、生产作业效率高等 突出特点。
(4)、采用了能对内置动力装置进行散热降温冷却的冷却系统，较好地解 决了内置动力装置在高温封闭的恶劣环境中，能坚持长时间连续运行作业的技 术难题，使污泥翻抛机内置动力装置运行作业中产生的热量能及时充分得到交 换释放。