新颖独特的旋压式垃圾车

燕志军 张爽 范师锋 宁东兴

中通新能源汽车有限公司 山东聊城 252000

1 前言

目前国内外的垃圾车辆制造商，如美国SCRANTON制造公司、HEIL公司、McNeilus公司，德国的HALLER公司、BROCK公司（现已被北汽福田收购），瑞士的Bucher公司，日本的新明和工业株式会社、富士重工（日本基本上是后装式垃圾车）等，其生产的压缩垃圾车基本上都按集料方式分为后装式垃圾车、侧装式垃圾车和前装式垃圾车这三大类（广义来看其他分类垃圾车，如拉臂式、摆臂式等，因本身不具备收集、压缩垃圾功能，只是转运垃圾设备，因此不在本文讨论之内）。

作为世界最早的垃圾车制造商之一的德国FAUN公司，除了上述三大类压缩垃圾车外，还有一类“奇葩”的垃圾车。该垃圾车尽管从集料方式看属于后装式，且该公司自己也是如此分类的，但实际上压缩原理、箱体结构等方面与后装式垃圾车已大不同。因其原理、箱体、压缩卸料均很独特，本文特此介绍这种垃圾车，希望能给环卫事业参与者带来新奇体验（根据文献[1]，《2012德国慕尼黑国际环博会观感》一文对该类垃圾车稍有涉及，受题材所限，介绍内容相对简短）。

2 国内外常见压缩垃圾车

我国较常见的是后装式压缩垃圾车和侧装式压缩垃圾车。根据国内外文献资料查阅，世界范围内后装式垃圾车结构原理大同小异，基本上采用机电液一体化技术，采用机、电、液联合自动控制系统，通过车箱、填装器、推铲等专用装置，实现垃圾装入、压碎或压扁、强力装填，把垃圾挤入车厢并压实和推卸。所以它是实现垃圾收集、压实、转运、卸料等功能的专用车辆。如图1所示，后装垃圾车最重要的压缩功能——填装器与推铲对垃圾的压缩过程，而前装和侧装垃圾车是通过推铲从车辆前部向后压缩垃圾。

图1 后装式垃圾压缩结构及原理示意图

下面让我们领略一下国内外绚丽多彩、争奇斗艳的各种垃圾车（见图2）。

图2 国内外多姿多彩的垃圾车

国内外前、侧、后装垃圾车多少都有一些具体差别，但是其垃圾压缩都如图1所示，都是用专用压缩设备对垃圾进行压缩。

3 独树一帜的旋转压缩系统

1927年，FAUN公司研发出第一台旋压式垃圾车。旋压式垃圾车（见图3），尽管从上料方式上看属于后装式，但从结构原理上来讲又与众不同：其垃圾压缩方式，箱体动静状态、箱体连接支撑方式、箱体几何形状、卸料方式等，都与后、前、侧装式完全不同，是独一无二的存在。因此这种垃圾车就是一个全新的“物种”，完全可以单独定义为一个崭新类型——旋压式垃圾车，与前、侧、后装式垃圾车并行而列。

图3 无外饰罩和有外饰罩的旋压垃圾车

3.1 独特的垃圾箱体

旋压式垃圾车可以单独列为一个种类，重要的原因就是其有别具一格的箱体（准确来说是罐体）。其独特之处在于：a.垃圾箱是悬浮安装在车架（主副车架）之上的，这与其它品类垃圾车箱体固定在车架上是不一样的；b. 箱体形状是圆柱形的，与其它垃圾车箱体形状完全不一样；c.建立在a和b基础上，垃圾箱体是动态旋转的，与其它垃圾车箱体静附在车辆之上绝对不一样；d.没有专用的压缩和卸料设备，其箱体本身就具备此功能，这是本质上的差别。有了这四个不一样，就不能简单地将其划分为后装式垃圾车，说是“新物种”，丝毫不为过。

旋压垃圾箱外形及结构如图4所示，其内部有两组连续螺旋推送叶片，内部后端焊有破碎叶片，外部后端安装有齿圈和滚道，箱体前端口有封头及转动轴。

图 4 旋压箱体构造

箱体外部有液压马达驱动小齿轮，小齿轮再驱动箱体大齿圈进而带动整个箱体旋转，并且通过液压换向功能，可实现箱体正反旋转。垃圾压缩时是顺时针旋转（从箱体后端看），卸料时是逆时针旋转。

3.2 旋压工作原理

前装、侧装和后装垃圾车的压缩原理基本上都是通过垃圾箱体内或外的专用压缩设备对垃圾进行推送压缩，基本上都是垃圾箱+压缩设备的工作方式，如图5所示。而专用压缩设备绝大部分是推铲+填装器设备移动压缩，也有少部分用螺旋钻、桨式叶片挤送压缩，但螺旋钻、桨式叶片不具备卸料功能，因此车辆必须有举升功能。

图 5 垃圾箱专用压缩设备

旋压垃圾车的压缩卸料实际上与搅拌运输车的搅拌罐工作方式基本一致，搅拌车搅拌筒的主要功能原理是储存转运混凝土，并通过搅拌筒的转动，带动连续的螺旋叶片产生螺旋运动，使混凝土获得既有切向又有轴向的复合运动，从而使其具有搅拌和卸料的功能。

旋压垃圾车压缩卸料原理是利用箱体螺旋叶片螺旋运动，主要获得垃圾复合运动的轴向运动，从而实现对垃圾进行推压（向前有封头阻挡形成压缩）或推卸（向后罐体敞口形成卸料）。

从此原理中也可看出，旋压垃圾车的垃圾箱体本身就是压缩设备，省去了专用压缩设备，这是其有别于其它垃圾车的本质特征。其中，垃圾箱体包括后门安装的外置螺旋叶片，其本身是静态的，利用与垃圾箱体的相对运动形成轴向运动压缩，同时还具有破碎挤压功能，而且此叶片还是最主要的压缩叶片，但没有卸料功能，如图6所示。

图6 主压缩耐磨叶片

3.3 旋压式压缩的特性和优势

旋压式垃圾车最大特性是最经济的垃圾收集运输车辆，运营经济性非常好，用的时间越长经济性体现得越淋漓尽致。其经济性主要表现以下几个方面：

a.维护保养成本低。箱体是动态的转动，其他零部件是不动的，况且也没有做各种动作的专用设备，只有摩擦损失的叶片，且耐磨叶片是装配式的，磨损后方便更换，如图6所示。因此大部分零部件基本不用维护修理，这是任何其它类型垃圾车所无法比拟的。

图 7 罐体外覆保温棉布

b.燃油经济性好。与同样容积的后装垃圾车比，旋压式垃圾车要轻800 kg，因此运输同等重量的垃圾要节约不少的燃油。

c.使用寿命长，车辆保值率高。因为第a项中的因素，除了装配式耐磨叶片的更换，基本上没有正常使用损坏零部件，所以该车使用寿命非常长，无形中增加客户的运营效益。据FAUN公司介绍，经过多年服务运营的旋压式垃圾车，无论外观和使用技术条件依然处于顶级水准，因此其他所有类型垃圾车二手车保值率远不如它。

除此之外，旋压垃圾车其他的特性优势还有：

a.旋压式垃圾车是可以在零摄氏度以下运营的运输车辆。因为圆柱罐体可以加装保温棉布进行保温，再加上时时旋转形成内部摩擦生热，除非温度很低，否则垃圾不会凝固冻结。这个与搅拌车在冬季加装保温棉布继续运输混凝土道理是一样的，其他类型垃圾车要实现这个功能则十分困难。

b.旋压式垃圾车是厨余垃圾等有机物垃圾的最佳运输伙伴。由于垃圾箱不停旋转搅拌，不但使有机物垃圾实现均质化，而且没有垃圾贮存死角，垃圾还能与空气不断接触，不会发生厌氧发酵现象，因此不会产生异味，是既卫生又环保的最好垃圾运输车辆，没有之一。

c.旋压式垃圾车是车辆机动性与轴荷分配的最佳选择。因为箱体结构特色优势，该类车辆后悬极短，而且垃圾箱几乎没有无效空间，再加之垃圾箱与驾驶室之间无效距离非常短，所以在同样有效容积情况下，旋压式垃圾车很容易获得最佳轴荷分配，同时整车更紧凑，机动性更好。

d.旋压式垃圾车垃圾压缩和卸料极其简洁方便（如图8所示）。不同于其他垃圾车的专用设备压缩和卸料，不仅增加很多专用设备，而且运动部件容易损坏，密封部位多，垃圾死角多，时间长了必须打开清洁口，对箱体内进行保洁。而旋压式垃圾车不仅没有清洁口密封，而且还能根据不同垃圾设定的压缩压力，只需调整罐体转速就可实现，同时，卸料过程中两组螺旋叶片进行轴向推送，既卸得干净，没有异味，又省去了清理残余垃圾的无效工作，提高了工作效率，降低了运营成本。

图8 垃圾卸料场景

4 结语

尽管旋压垃圾车如此出类拔萃，全球竟然只有FAUN公司一家生产制造。据了解国内江苏悦达专用车有限公司和江苏科技大学曾申报专利《一种旋压式垃圾车》，但是一直没有正式推出该车型。旋压垃圾车特色突出，运营成本低，维保成本低，横向对比来看同样运输容积下重量最轻，同样容积下整车机动性更好，轴荷分配更合理，运输有机物垃圾也不用除臭剂。在如此多优势的加持下，竟然没有在世界范围内普及。

我们再看看北极星固废网介绍垃圾车简史中的一段。“到后来，德国人发明了一种全新概念的垃圾车，叫旋转式垃圾车。这种垃圾车有一台螺旋装置，类似于水泥搅拌机。有了这种装置之后，体积较大的垃圾，如电视机或家具，也能被粉碎，并且可以把垃圾集中到箱体的前部。可惜这种垃圾车在美国并没有获得成功。随之到来的后压缩式垃圾车，这种垃圾车是1938年由伍德发明的。后压缩式垃圾车结合了外部漏斗式垃圾车的优点，采用液压缸带动垃圾盘，使压缩垃圾的能力更强，垃圾车的承载量更大。在美国，底特律可能是第一个使用它的城市。20世纪50年代后期和60年代以前，这类垃圾车在收集商业和工业废物方面起到了重要的作用。”[2]

到底是由于技术专利的原因，还是制造工艺难度的原因，或是固废运营商实用性等原因，为何旋压式垃圾车没有成为其它制造商的设计主流，为何没有成为垃圾运营商的运营潮流，为何只有FAUN公司独家制造（FAUN公司的这款产品在欧洲销量也不差，有专门的生产和总装线，如图9所示），真是一个未解之谜。

图 9 旋压垃圾车组装线