一种双独立式压缩头在固定垃圾压缩机设备上的应用

计京宝 向科 徐加强 余智云

摘要：针对水平固定式垃圾站压缩机设备压缩后，在机箱分离时，对接移动箱体闸门处易出现垃圾夹渣问题，提出了一种双独立式压缩头设计解决方案，以避免运输过程中的二次污染问题。

关键词：水平式固定式垃圾站压缩机 对接移动箱体闸门 双独立式压缩头

中图分类号：U469.6+91 文献标识码：A 文章编号：1004-0226（2018）02-0090-04

第一作者：计京宝，男，1974年生，工程师，主要从事专用汽车设计工作。

1 前言

近年来，随着我国城乡居民生活消费水平的提高，以及各种现代工业生产的日用消费品普及，产生大量的生活垃圾如果处理不当，生活垃圾无序丢弃或露天堆放，会对环境造成严重污染，不仅占用土地、破坏景观，而且还会传播疾病，严重污染了水环境、土壤和空气以及人居环境。

目前，通常的垃圾转运处理方式是：垃圾收集一垃圾压缩一垃圾运输一垃圾填埋的多环节形式[1]。固定式垃圾压缩机是城镇生活垃圾转运过程中垃圾压缩的主要一环。固定式垃圾压缩机依据结构形式分为垂直式、水平式、地埋式等，其中水平式固定垃圾压缩机是现今应用较广的一种。其使压缩后的垃圾获得极大的压缩比，压缩好的成块垃圾经中短距离的垃圾转运，可直接送达指定地点进行填埋。

2 垃圾压缩机布局与结构

2.1 水平式固定式垃圾压缩机组成及功能

水平式固定式垃圾压缩机是城镇生活垃圾转运过程中的主要中转压缩垃圾设备。其压缩头为整体式，安装在压缩机的压缩腔内，通过油缸控制压缩头的仲出和缩回，将进料斗内的垃圾压缩到对接移动垃圾箱内，当压缩完毕，实现机箱脱离，完成了中转垃圾压缩进箱的过程。

固定式垃圾压缩机一般由压缩机（内置压缩头）、四连杆翻转上料机斗、接料斗、对接转运箱、换箱机构及实现功能的电液控制系统，如图1所示。

2.2 垃圾压缩机作业中存在的不足

目前，压缩机通常为单一整体压缩头，压缩头装在压缩机的压缩腔内，通过动力源驱动液压油缸，进而控制压缩头的伸出和缩回，将进入料斗内的垃圾压缩到对接移动垃圾箱内，直至压缩垃圾满箱，实现机箱脱离，以此完成一次垃圾装箱过程。

目前行业通用的水平式固定式垃圾压缩机工作流程如下[2]：

a.垃圾箱装满后，启动最终压缩程序，推头将自动加大压缩力，将垃圾进一步压实；

b.压缩头将运动到密封位置，压缩头将继续向前运动，并在该位置停留一段时间后压缩垃圾；

c.压缩头回到密封位置；

d.闸门将落下来“斩断”垃圾。压缩头上的垃圾将被提升闸门推到压缩头的前面的垃圾箱体内；

e.压缩头将再压缩几次，每次提升闸门都将“斩断”切口处的垃圾；

f.最后一次，提升闸门将向下落到压缩头上面，压缩头回到密封位置，提升闸门关闭到位。

上述压缩流程，虽实现了将垃圾压缩对接移动垃圾箱内，但存在对接移动箱体闸门部位夹渣、散落的缺陷。导致出现上述问题的原因是：压缩系统的机箱脱离过程中，压缩头前进压紧垃圾，垃圾被压密实，依据力学原理，垃圾产生的反弹力反向挤压压缩头；当压缩头后退至闸门处，压缩腔口空间増大，致使反弹的垃圾充分挤压到闸门下方，如此时闸门向下挤压垃圾，产生对垃圾向下的力，由于垃圾已经被压密实，部分垃圾将不能被闸门挤压进入箱内，导致垃圾堆积在闸门正下方；当箱体脱离以后，闸门下方即出现了夹渣、垃圾散落而出的现象，如图2所示。目前，这种夹渣裸露的运输方式，既会出现运输过程中夹渣散落问题，进而造成运输过程中的二次污染现象，又会影响市容，这种运输方式严重不符合城市渣土、垃圾密闭运输的环保要求。

2.3 垃圾压缩机压缩头设计改进

为了解决水平式固定式垃圾压缩机作业后，箱体脱离时闸门下方出现的夹渣、垃圾运输过程中散落的问题，环卫行业各个生产企业的技术人员进行了大量的研究探索及改进工作，主要集中针对压缩压头及对接箱闸门的设计改进方面，典型的改进方案有带U型插孔压缩头、整体式双压缩头及双独立式压缩头。

2.3.1 带U型插孔压缩头设计型式

单一整体压缩头形式在水平式固定式垃圾压缩机设备应用过程中，不可避免地在箱体脱离以后，在闸门下方出现了夹渣、垃圾运输过程中散落的现象。带U型插孔压缩头设计改进是针对上述问题，最先提出解决对接移动箱体闸门夹渣问题的一种方式，其结构形式如图3所示。

在单一整体压缩头的前部设计出自上而下贯通U型间隔槽，其与对接移动箱体配套使用，对接移动箱体后门上，紧靠闸门前方，增加与U型间隔槽匹配尺寸和数量的并排圆钢插钎。

其应用原理是：水平固定式垃圾站压缩机设备压缩完毕后，此时机箱未分离，U型插孔压头仍在对接移动箱体内。首先，启动并排圆钢插钎下落，使其紧紧插入U型间隔槽中，然后U型插孔压头缓慢回收到水平固定式垃圾站压缩机设备压缩腔密封位置，当U型插孔壓头完全回收到压缩腔密封位置后，启动对接箱闸门放下，最后实现机箱分离作业。

这种结构形式的原理是采用“阻挡”方式，阻止被挤紧压缩的垃圾回弹到闸门下方，进而以此解决对接移动箱体闸门夹渣问题。但是这种结构形式实际应用效果并不理想，虽有一定的阻挡作用，但因并排圆钢插钎阻挡截面积太小，无法阻止较多的垃圾反弹到对接移动箱体闸门下方，当闸门落下后，仍无法避免形成夹渣的现象。

2.3.2 整体式双压缩头设计型式

整体式双压缩头设计型式，是在水平式固定式垃圾压缩机设备上对整体式压缩头进行改进的一种形式，其结构形式如图4所示，将原单一整体压缩头形式改为上、下两部分，上部分为截面积较大部分（约占整个压头的4/5）构成压机主推头，下部分截面积较小部分（约占整个压头的1/5）构成压机副推头。其中，压机副推头依附于压机主推头上，压机主、副头仍在一个压缩腔内，副头随着压机主推头的移动而移动，故此为整体式双压缩头。

整体式双压缩头的压机副推头自带一套压缩动力装置，能够实现相对于压机主推头的相对移动。其工作原理是：水平固定式垃圾站压缩机设备压缩完毕后，此时机箱未分离，整体式双压缩头达到最终压缩预设值，进入最终压缩阶段，整体式双压缩头退回到如图5a所示的位置，闸门将落下来“斩断”垃圾；压缩头上的垃圾将被提升闸门推到压缩头的前面的垃圾箱体内，压缩头将再压缩几次，每次提升闸门都将“斩断”切口处的垃圾（见图5b），最后一次，压缩头回到密封位置，提升闸门将向下落到压机主、副推头之间（见图5c），即紧靠副压头上方（此过程皆由闸门位置传感器检测定位）；此时压机主推头处于停止状态，启动压机副压头作业，在液压动力的驱动下，压机副压头将向前运动，并在该位置停留一段时间后压缩垃圾；压机副推头继续压缩几次（见图5d），由于压机副推头头体压缩面积小，压缩腔口亦小，此处对接移动箱体内垃圾主要产生内力，对压缩腔口的水平力小，因此，只有少量垃圾与压机副推头头体正面接触（见图5e）；最后一次，提升闸门将向下落到压机副推头上面，压机副推头回到密封位置，提升闸门继续向下关闭到位（见图5f）。步骤1?6图中红色箭头表示垃圾对压头阻力方向，绿色箭头表示压头对垃圾产生压力方向。整体式双压缩头工作步骤如图5所示。

此种结构方式的应用，能够较有效地解决对接移动箱体闸门下夹渣问题，但这种压机副推头及液压油路的油管随压机主推头一起进行频繁往复压缩运动方式，仍存在以下弊端：首先是压机副推头的液压油路的油管管线过长导致布置复杂，其次是频繁往复压缩运动，易导致压机副推头液压油路的油管磨损，其后期设备的维修性相对较差。

2.3.3 双独立式压缩头设计型式

双独立式压缩头的压机副推头是在已有的单一整体压缩头压缩腔外部，即压缩腔底板下外部设置独立腔的一种形式，如图6所示。压机副推头与压机主推头间无相互依附关系，两者完全独立。压机副推头上预留有与对接转运箱移换门衔接接口；在压缩时，压机副推头与对接转运箱移换门合二为一，实现将垃圾压缩入箱；当箱体脱离时，移换门与压机副推头分离，移换门回位到对接转运箱上。当压机主推头频繁往复压缩运动时，压机副推头可实现单独伸缩或静止操作，两者互不干扰。压机副推头的有效压缩面积仍远小于压机主推头，其工作原理与整体式双压缩头较为类似；相对整体式双压缩头结构，双独立式压缩头的压机副推头不随压机主推头移动而单独实现伸缩。因此，壓机副推头结构不受压机主推头尺寸限制，依据实际情况需要，其基体长度尺寸可以做得足够长，压机副推头的压缩行程量更长些，可将垃圾压缩到对接移动箱体更深处；进而可使压头压缩面积上水平反弹的垃圾控制到极少量，因此，此种方式相对整体式双压缩头设计形式，更有效地的解决了对接移动箱体闸门下夹渣问题。

由于采用各自独立的结构布置形式，其压机副推头液压油路的油管布置更为简单、合理，其后期设备的维修性能也相对较好。

3 结语

双独立式压缩头设计形式，其整体结构较为简单，布局合理。针对靠近闸门下方夹渣现象，采用了増加压机副推头的方式。改进后的双独立式压缩头在水平式固定式垃圾压缩机设备应用过程中，有效地解决了箱体脱离时闸门下方出现的夹渣问题，进而避免了运输过程中的二次污染现象。其次，该改进型式也适合在已有的水平式固定式垃圾压缩机设备上进行改造升级，具有较好的实用意义。

参考文献

[1]李定龙，常杰云.工业固废处理技术[M].中国石化出版社，2013.

[2]刘良栋，陈娟.固废处理工程技术.华中师范大学出版社，2009.