一種雙獨立式壓縮頭在固定垃圾壓縮機設備上的應用

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備壓縮后，在機箱分離時，對接移動箱體閘門處易出現垃圾夾渣問題，提出了一種雙獨立式壓縮頭設計解決方案，以避免運輸過程中的二次污染問題。

關鍵詞：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 文獻標識碼：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計工作。

1 前言

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

目前，通常的垃圾轉運處理方式是：垃圾收集一垃圾壓縮一垃圾運輸一垃圾填埋的多環節形式[1]。固定式垃圾壓縮機是城鎮生活垃圾轉運過程中垃圾壓縮的主要一環。固定式垃圾壓縮機依據結構形式分為垂直式、水平式、地埋式等，其中水平式固定垃圾壓縮機是現今應用較廣的一種。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中短距離的垃圾轉運，可直接送達指定地點進行填埋。

2 垃圾壓縮機布局與結構

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生活垃圾轉運過程中的主要中轉壓縮垃圾設備。其壓縮頭為整體式，安裝在壓縮機的壓縮腔內，通過油缸控制壓縮頭的仲出和縮回，將進料斗內的垃圾壓縮到對接移動垃圾箱內，當壓縮完畢，實現機箱脫離，完成了中轉垃圾壓縮進箱的過程。

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

2.2 垃圾壓縮機作業中存在的不足

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，通過動力源驅動液壓油缸，進而控制壓縮頭的伸出和縮回，將進入料斗內的垃圾壓縮到對接移動垃圾箱內，直至壓縮垃圾滿箱，實現機箱脫離，以此完成一次垃圾裝箱過程。

目前行業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，將垃圾進一步壓實；

b.壓縮頭將運動到密封位置，壓縮頭將繼續向前運動，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；

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，提升閘門關閉到位。

上述壓縮流程，雖實現了將垃圾壓縮對接移動垃圾箱內，但存在對接移動箱體閘門部位夾渣、散落的缺陷。導致出現上述問題的原因是：壓縮系統的機箱脫離過程中，壓縮頭前進壓緊垃圾，垃圾被壓密實，依據力學原理，垃圾產生的反彈力反向擠壓壓縮頭；當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擠壓到閘門下方，如此時閘門向下擠壓垃圾，產生對垃圾向下的力，由于垃圾已經被壓密實，部分垃圾將不能被閘門擠壓進入箱內，導致垃圾堆積在閘門正下方；當箱體脫離以后，閘門下方即出現了夾渣、垃圾散落而出的現象，如圖2所示。目前，這種夾渣裸露的運輸方式，既會出現運輸過程中夾渣散落問題，進而造成運輸過程中的二次污染現象，又會影響市容，這種運輸方式嚴重不符合城市渣土、垃圾密閉運輸的環保要求。

2.3 垃圾壓縮機壓縮頭設計改進

為了解決水平式固定式垃圾壓縮機作業后，箱體脫離時閘門下方出現的夾渣、垃圾運輸過程中散落的問題，環衛行業各個生產企業的技術人員進行了大量的研究探索及改進工作，主要集中針對壓縮壓頭及對接箱閘門的設計改進方面，典型的改進方案有帶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備應用過程中，不可避免地在箱體脫離以后，在閘門下方出現了夾渣、垃圾運輸過程中散落的現象。帶U型插孔壓縮頭設計改進是針對上述問題，最先提出解決對接移動箱體閘門夾渣問題的一種方式，其結構形式如圖3所示。

在單一整體壓縮頭的前部設計出自上而下貫通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量的并排圓鋼插釬。

其應用原理是：水平固定式垃圾站壓縮機設備壓縮完畢后，此時機箱未分離，U型插孔壓頭仍在對接移動箱體內。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備壓縮腔密封位置，當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，最后實現機箱分離作業。

這種結構形式的原理是采用“阻擋”方式，阻止被擠緊壓縮的垃圾回彈到閘門下方，進而以此解決對接移動箱體閘門夾渣問題。但是這種結構形式實際應用效果并不理想，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，當閘門落下后，仍無法避免形成夾渣的現象。

2.3.2 整體式雙壓縮頭設計型式

整體式雙壓縮頭設計型式，是在水平式固定式垃圾壓縮機設備上對整體式壓縮頭進行改進的一種形式，其結構形式如圖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，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，能夠實現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備壓縮完畢后，此時機箱未分離，整體式雙壓縮頭達到最終壓縮預設值，進入最終壓縮階段，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，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狀態，啟動壓機副壓頭作業，在液壓動力的驅動下，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垃圾主要產生內力，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，提升閘門繼續向下關閉到位（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生壓力方向。整體式雙壓縮頭工作步驟如圖5所示。

此種結構方式的應用，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行頻繁往復壓縮運動方式，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致布置復雜，其次是頻繁往復壓縮運動，易導致壓機副推頭液壓油路的油管磨損，其后期設備的維修性相對較差。

2.3.3 雙獨立式壓縮頭設計型式

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系，兩者完全獨立。壓機副推頭上預留有與對接轉運箱移換門銜接接口；在壓縮時，壓機副推頭與對接轉運箱移換門合二為一，實現將垃圾壓縮入箱；當箱體脫離時，移換門與壓機副推頭分離，移換門回位到對接轉運箱上。當壓機主推頭頻繁往復壓縮運動時，壓機副推頭可實現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構，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伸縮。因此，壓機副推頭結構不受壓機主推頭尺寸限制，依據實際情況需要，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構布置形式，其壓機副推頭液壓油路的油管布置更為簡單、合理，其后期設備的維修性能也相對較好。

3 結語

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

參考文獻

[1]李定龍，常杰云.工業固廢處理技術[M].中國石化出版社，2013.

[2]劉良棟，陳娟.固廢處理工程技術.華中師范大學出版社，2009.