新穎獨特的旋壓式垃圾車

燕志軍 張爽 范師鋒 寧東興

中通新能源汽車有限公司 山東聊城 252000

1 前言

目前國內外的垃圾車輛制造商，如美國SCRANTON制造公司、HEIL公司、McNeilus公司，德國的HALLER公司、BROCK公司（現已被北汽福田收購），瑞士的Bucher公司，日本的新明和工業株式會社、富士重工（日本基本上是后裝式垃圾車）等，其生產的壓縮垃圾車基本上都按集料方式分為后裝式垃圾車、側裝式垃圾車和前裝式垃圾車這三大類（廣義來看其他分類垃圾車，如拉臂式、擺臂式等，因本身不具備收集、壓縮垃圾功能，只是轉運垃圾設備，因此不在本文討論之內）。

作為世界最早的垃圾車制造商之一的德國FAUN公司，除了上述三大類壓縮垃圾車外，還有一類“奇葩”的垃圾車。該垃圾車盡管從集料方式看屬于后裝式，且該公司自己也是如此分類的，但實際上壓縮原理、箱體結構等方面與后裝式垃圾車已大不同。因其原理、箱體、壓縮卸料均很獨特，本文特此介紹這種垃圾車，希望能給環衛事業參與者帶來新奇體驗（根據文獻[1]，《2012德國慕尼黑國際環博會觀感》一文對該類垃圾車稍有涉及，受題材所限，介紹內容相對簡短）。

2 國內外常見壓縮垃圾車

我國較常見的是后裝式壓縮垃圾車和側裝式壓縮垃圾車。根據國內外文獻資料查閱，世界范圍內后裝式垃圾車結構原理大同小異，基本上采用機電液一體化技術，采用機、電、液聯合自動控制系統，通過車箱、填裝器、推鏟等專用裝置，實現垃圾裝入、壓碎或壓扁、強力裝填，把垃圾擠入車廂并壓實和推卸。所以它是實現垃圾收集、壓實、轉運、卸料等功能的專用車輛。如圖1所示，后裝垃圾車最重要的壓縮功能——填裝器與推鏟對垃圾的壓縮過程，而前裝和側裝垃圾車是通過推鏟從車輛前部向后壓縮垃圾。

圖1 后裝式垃圾壓縮結構及原理示意圖

下面讓我們領略一下國內外絢麗多彩、爭奇斗艷的各種垃圾車（見圖2）。

圖2 國內外多姿多彩的垃圾車

國內外前、側、后裝垃圾車多少都有一些具體差別，但是其垃圾壓縮都如圖1所示，都是用專用壓縮設備對垃圾進行壓縮。

3 獨樹一幟的旋轉壓縮系統

1927年，FAUN公司研發出第一臺旋壓式垃圾車。旋壓式垃圾車（見圖3），盡管從上料方式上看屬于后裝式，但從結構原理上來講又與眾不同：其垃圾壓縮方式，箱體動靜狀態、箱體連接支撐方式、箱體幾何形狀、卸料方式等，都與后、前、側裝式完全不同，是獨一無二的存在。因此這種垃圾車就是一個全新的“物種”，完全可以單獨定義為一個嶄新類型——旋壓式垃圾車，與前、側、后裝式垃圾車并行而列。

圖3 無外飾罩和有外飾罩的旋壓垃圾車

3.1 獨特的垃圾箱體

旋壓式垃圾車可以單獨列為一個種類，重要的原因就是其有別具一格的箱體（準確來說是罐體）。其獨特之處在于：a.垃圾箱是懸浮安裝在車架（主副車架）之上的，這與其它品類垃圾車箱體固定在車架上是不一樣的；b. 箱體形狀是圓柱形的，與其它垃圾車箱體形狀完全不一樣；c.建立在a和b基礎上，垃圾箱體是動態旋轉的，與其它垃圾車箱體靜附在車輛之上絕對不一樣；d.沒有專用的壓縮和卸料設備，其箱體本身就具備此功能，這是本質上的差別。有了這四個不一樣，就不能簡單地將其劃分為后裝式垃圾車，說是“新物種”，絲毫不為過。

旋壓垃圾箱外形及結構如圖4所示，其內部有兩組連續螺旋推送葉片，內部后端焊有破碎葉片，外部后端安裝有齒圈和滾道，箱體前端口有封頭及轉動軸。

圖 4 旋壓箱體構造

箱體外部有液壓馬達驅動小齒輪，小齒輪再驅動箱體大齒圈進而帶動整個箱體旋轉，并且通過液壓換向功能，可實現箱體正反旋轉。垃圾壓縮時是順時針旋轉（從箱體后端看），卸料時是逆時針旋轉。

3.2 旋壓工作原理

前裝、側裝和后裝垃圾車的壓縮原理基本上都是通過垃圾箱體內或外的專用壓縮設備對垃圾進行推送壓縮，基本上都是垃圾箱+壓縮設備的工作方式，如圖5所示。而專用壓縮設備絕大部分是推鏟+填裝器設備移動壓縮，也有少部分用螺旋鉆、槳式葉片擠送壓縮，但螺旋鉆、槳式葉片不具備卸料功能，因此車輛必須有舉升功能。

圖 5 垃圾箱專用壓縮設備

旋壓垃圾車的壓縮卸料實際上與攪拌運輸車的攪拌罐工作方式基本一致，攪拌車攪拌筒的主要功能原理是儲存轉運混凝土，并通過攪拌筒的轉動，帶動連續的螺旋葉片產生螺旋運動，使混凝土獲得既有切向又有軸向的復合運動，從而使其具有攪拌和卸料的功能。

旋壓垃圾車壓縮卸料原理是利用箱體螺旋葉片螺旋運動，主要獲得垃圾復合運動的軸向運動，從而實現對垃圾進行推壓（向前有封頭阻擋形成壓縮）或推卸（向后罐體敞口形成卸料）。

從此原理中也可看出，旋壓垃圾車的垃圾箱體本身就是壓縮設備，省去了專用壓縮設備，這是其有別于其它垃圾車的本質特征。其中，垃圾箱體包括后門安裝的外置螺旋葉片，其本身是靜態的，利用與垃圾箱體的相對運動形成軸向運動壓縮，同時還具有破碎擠壓功能，而且此葉片還是最主要的壓縮葉片，但沒有卸料功能，如圖6所示。

圖6 主壓縮耐磨葉片

3.3 旋壓式壓縮的特性和優勢

旋壓式垃圾車最大特性是最經濟的垃圾收集運輸車輛，運營經濟性非常好，用的時間越長經濟性體現得越淋漓盡致。其經濟性主要表現以下幾個方面：

a.維護保養成本低。箱體是動態的轉動，其他零部件是不動的，況且也沒有做各種動作的專用設備，只有摩擦損失的葉片，且耐磨葉片是裝配式的，磨損后方便更換，如圖6所示。因此大部分零部件基本不用維護修理，這是任何其它類型垃圾車所無法比擬的。

圖 7 罐體外覆保溫棉布

b.燃油經濟性好。與同樣容積的后裝垃圾車比，旋壓式垃圾車要輕800 kg，因此運輸同等重量的垃圾要節約不少的燃油。

c.使用壽命長，車輛保值率高。因為第a項中的因素，除了裝配式耐磨葉片的更換，基本上沒有正常使用損壞零部件，所以該車使用壽命非常長，無形中增加客戶的運營效益。據FAUN公司介紹，經過多年服務運營的旋壓式垃圾車，無論外觀和使用技術條件依然處于頂級水準，因此其他所有類型垃圾車二手車保值率遠不如它。

除此之外，旋壓垃圾車其他的特性優勢還有：

a.旋壓式垃圾車是可以在零攝氏度以下運營的運輸車輛。因為圓柱罐體可以加裝保溫棉布進行保溫，再加上時時旋轉形成內部摩擦生熱，除非溫度很低，否則垃圾不會凝固凍結。這個與攪拌車在冬季加裝保溫棉布繼續運輸混凝土道理是一樣的，其他類型垃圾車要實現這個功能則十分困難。

b.旋壓式垃圾車是廚余垃圾等有機物垃圾的最佳運輸伙伴。由于垃圾箱不停旋轉攪拌，不但使有機物垃圾實現均質化，而且沒有垃圾貯存死角，垃圾還能與空氣不斷接觸，不會發生厭氧發酵現象，因此不會產生異味，是既衛生又環保的最好垃圾運輸車輛，沒有之一。

c.旋壓式垃圾車是車輛機動性與軸荷分配的最佳選擇。因為箱體結構特色優勢，該類車輛后懸極短，而且垃圾箱幾乎沒有無效空間，再加之垃圾箱與駕駛室之間無效距離非常短，所以在同樣有效容積情況下，旋壓式垃圾車很容易獲得最佳軸荷分配，同時整車更緊湊，機動性更好。

d.旋壓式垃圾車垃圾壓縮和卸料極其簡潔方便（如圖8所示）。不同于其他垃圾車的專用設備壓縮和卸料，不僅增加很多專用設備，而且運動部件容易損壞，密封部位多，垃圾死角多，時間長了必須打開清潔口，對箱體內進行保潔。而旋壓式垃圾車不僅沒有清潔口密封，而且還能根據不同垃圾設定的壓縮壓力，只需調整罐體轉速就可實現，同時，卸料過程中兩組螺旋葉片進行軸向推送，既卸得干凈，沒有異味，又省去了清理殘余垃圾的無效工作，提高了工作效率，降低了運營成本。

圖8 垃圾卸料場景

4 結語

盡管旋壓垃圾車如此出類拔萃，全球竟然只有FAUN公司一家生產制造。據了解國內江蘇悅達專用車有限公司和江蘇科技大學曾申報專利《一種旋壓式垃圾車》，但是一直沒有正式推出該車型。旋壓垃圾車特色突出，運營成本低，維保成本低，橫向對比來看同樣運輸容積下重量最輕，同樣容積下整車機動性更好，軸荷分配更合理，運輸有機物垃圾也不用除臭劑。在如此多優勢的加持下，竟然沒有在世界范圍內普及。

我們再看看北極星固廢網介紹垃圾車簡史中的一段。“到后來，德國人發明了一種全新概念的垃圾車，叫旋轉式垃圾車。這種垃圾車有一臺螺旋裝置，類似于水泥攪拌機。有了這種裝置之后，體積較大的垃圾，如電視機或家具，也能被粉碎，并且可以把垃圾集中到箱體的前部。可惜這種垃圾車在美國并沒有獲得成功。隨之到來的后壓縮式垃圾車，這種垃圾車是1938年由伍德發明的。后壓縮式垃圾車結合了外部漏斗式垃圾車的優點，采用液壓缸帶動垃圾盤，使壓縮垃圾的能力更強，垃圾車的承載量更大。在美國，底特律可能是第一個使用它的城市。20世紀50年代后期和60年代以前，這類垃圾車在收集商業和工業廢物方面起到了重要的作用。”[2]

到底是由于技術專利的原因，還是制造工藝難度的原因，或是固廢運營商實用性等原因，為何旋壓式垃圾車沒有成為其它制造商的設計主流，為何沒有成為垃圾運營商的運營潮流，為何只有FAUN公司獨家制造（FAUN公司的這款產品在歐洲銷量也不差，有專門的生產和總裝線，如圖9所示），真是一個未解之謎。

圖 9 旋壓垃圾車組裝線