CN102497977A

CN102497977A - 具有可变速度螺杆的压缩装置以及方法

Info

Publication number: CN102497977A
Application number: CN2010800384088A
Authority: CN
Inventors: M·J·伯克
Original assignee: Sunopta Bioprocess Inc
Current assignee: Sunopta Bioprocess Inc
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-06-13
Also published as: US8784072B2; WO2011006253A1; US20110110810A1; CA2710475A1; CA2710475C; CA2672674A1

Abstract

本发明提供了一种用于压缩松散固体给料的装置。所述装置包括两级压缩机。第一压缩级为螺杆压缩机。第二压缩机级为往复运动的压缩机。所述往复运动的压缩机与所述螺杆压缩机共轴地进行操作，并且所述往复运动的压缩机从所述螺杆压缩机接收其送料。节流圆锥维持来自所述压缩机级的出料中的压力。所述往复运动的压缩机、所述螺杆压缩机和所述节流圆锥均能够实时地进行调节，以根据预编程的进度表来控制给料的压缩，该进度表不需要具有相等的压缩和缩回行程。根据所述往复运动的压缩机的运动，所述螺杆压缩机的操作可以被加快或放慢。所述节流圆锥的操作可以受到主动控制以获得与所述压缩机级的配合。

Description

具有可变速度螺杆的压缩装置以及方法

技术领域

本发明涉及用于压缩松散材料的装置的领域，所述松散材料可以是松散纤维材料，用于在发生在压力升高下的处理中导入作为给料。

背景技术

大量工业处理涉及将松散固体给料导入到加压反应腔室或器皿内。除非该处理受限于一批操作，其会要求将给料加压并压迫到反应器皿内，同时反应器皿维持在升高的压力下，并且还可以同时维持在升高的温度下。在具有纯液体或紧凑固体的连续处理中，该处理可以相对地直接进行。甚至对于浆体或者对于固体悬浮在承载流体中的两相流体，该处理都可以不很困难地实行。

然而，对于基本为干燥固体的特别多孔件(其可以具有碎片或薄片)或者线股的压缩和加压会存在困难。例如，这些薄片或者碎片可以是林业或农业活动的木质副产品。早先曾试图解决这一问题，例如在1978年10月10日授权的Brown的US专利4,119,025、1990年8月14日授权的Brown等的US专利4,947,743以及2000年2月17日公布为WO 00/07806的Burke等的PCT申请PCT/CA99/00679中进行了显示和描述，所有这些文献的主题通过引用纳入本文。在该处理结束时，松散的纤维，典型地为有机材料通过某些种类的排放组件而离开反应腔室，并由此对其收集以用于进一步的使用或处理。在一定程度上，随后将处理的给料用作后续处理(例如生物消化处理)的输入，纤维材料可望进行细微的扩张。

发明内容

在本发明的一个方面中，涉及一种两级压缩机送料装置，所述送料装置能够操作为对松散给料材料进行压缩。所述送料装置包括第一压缩机级和第二压缩机级。所述第一压缩机级包括螺杆。所述螺杆具有涡旋部，所述涡旋部能够操作为在压缩给料的同时在轴向方向上向前驱动给料。所述第二压缩机级具有轴向收容部，从而容许所述螺杆的端部经过所述轴向收容部延伸。所述第一压缩机级具有驱动器，所述驱动器连接为对所述螺杆进行操作。所述驱动器为可变速度驱动器。具有传感器，传感器安装为监测所述螺杆和所述第二压缩机级的操作。具有控制器，控制器能够操作为从所述传感器接收信号，并且控制所述螺杆的操作。所述控制器能够连续地操作为响应于所述第二压缩机级的操作而改变所述驱动器的操作速度。

在本发明的该方面的一个特征中，所述螺杆具有涡旋部，并且所述涡旋部的斜轨之间的螺距沿着所述螺杆变化。在另一个特征中，所述螺距沿着所述螺杆连续地变化，所述螺距的间隔向着所述螺杆的末端减小。在另一个特征中，所述第二压缩机级包括活塞，所述活塞相对于所述螺杆能够在轴向上往复运动。在又一个特征中，所述第一级螺杆具有排放尖端，所述排放尖端由套筒环绕，所述套筒为轴向固定的套筒，所述第二级活塞环绕所述套筒，并且相对于所述套筒能够在轴向上往复运动，所述套筒具有向着所述螺杆定向的内部面，并且所述套筒的内部面具有在所述内部面中限定的轴向延伸的浮凸部。在又一个特征中，所述控制器被编程为监测供应到所述驱动器的电动马达电流，并且在所述装置操作的过程中将所述电动马达电流维持在最大值以下。

在另一个特征中，所述第二压缩机级具有负载循环，所述负载循环包括第一部分和第二部分，并且在所述第二压缩机级的负载循环的第一部分的过程中，所述控制器被编程为驱动所述螺杆在第一速度条件下操作，并且在所述第二压缩机级的负载循环的第二部分的过程中，所述控制器被编程为使所述螺杆在不同的第二速度条件下操作。在又一个特征中，所述负载循环的第一部分为活塞前进部分，并且所述负载循环的第二阶段为活塞缩回部分。在又一个特征中，所述控制器被编程为在所述负载循环的活塞缩回部分的过程中使所述螺杆的速度增大，并且在所述负载循环的活塞前进部分的过程中使所述螺杆的速度减小。在再一个特征中，所述螺杆具有安装到所述驱动器的近端以及远离所述驱动器的末端。所述第二压缩机级为活塞压缩机级，所述活塞压缩机级具有与所述螺杆共轴安装的活塞。固定的套筒围绕所述螺杆的末端共轴地安装，所述套筒具有面对所述螺杆的在内部带有轴向凹槽的壁。所述活塞为围绕所述套筒安装的环形活塞，用于相对于所述套筒在轴向上往复运动。在又一个特征中，所述装置包括脱水区域，并且所述螺杆经过所述活塞排放到所述脱水区域内。

在本发明的另一个方面中，涉及一种用于对松散给料材料进行压缩的两级压缩处理方法。所述处理方法包括：提供第一压缩机级和第二压缩机级，所述第一压缩机级具有螺杆，所述螺杆具有涡旋部，所述涡旋部能够操作为在压缩给料的同时在轴向方向上向前驱动给料。所述第二压缩机级具有轴向收容部，从而容许所述螺杆的端部经过所述轴向收容部延伸。所述第一压缩机级具有驱动器，所述驱动器连接为对所述螺杆进行操作。所述驱动器为可变速度驱动器。传感器安装为监测所述螺杆和所述第二压缩机级的操作。控制器能够操作为从所述传感器接收信号并且控制所述螺杆的操作，所述控制器连续地操作为响应于所述第二压缩机级的操作而改变所述驱动器的操作速度。

在本发明的该方面的一个特征中，所述螺杆具有涡旋部，所述涡旋部在一端处具有比另一端处更宽的螺距间隔，所述处理方法包括：随着所述螺杆转动，利用所述涡旋部逐渐压缩给料材料。在另一个特征中，所述第二压缩机级包括活塞，所述活塞相对于所述螺杆能够在轴向上往复运动，并且所述处理方法包括：在所述活塞处于操作中的同时调节所述螺杆的操作。在另一个特征中，所述控制器被编程为监测供应到所述驱动器的电动马达电流，并且所述处理方法包括：在所述装置操作的过程中将所述电动马达电流维持在最大值以下。

在另一个特征中，所述第二压缩机级具有负载循环，所述负载循环包括第一部分和第二部分，并且所述处理方法包括：(a)在所述第二压缩机级的负载循环的第一部分的过程中，所述控制器被编程为驱动所述螺杆在第一速度条件下操作，并且在所述第二压缩机级的负载循环的第二部分中，所述控制器被编程为使所述螺杆在不同的第二速度条件下操作。在又一个特征中，所述处理方法包括如下操作中的至少一个：：(a)在所述负载循环的活塞缩回部分的过程中使所述螺杆的速度增大，以及(b)在所述负载循环的活塞前进部分的过程中使所述螺杆的速度减小。在又一个特征中，所述处理方法包括：将给料从所述压缩机级的任一个传送到脱水部段，并且在所述脱水部段处排出给料中的液体。在又一个特征中，所述处理方法包括：提供用于所述第二压缩级的预编程的操作进度表，并且使所述螺杆的操作与该进度表相适应。

可以参考实施方式和附图来理解本发明的这些和其它方面及特征。

附图说明

本发明可以借助于所附附图来进行说明，在这些附图中：

图1a为根据本发明的一个方面的具有送料压缩机组件的高压处理装置的立体显示的基本设置；

图1b为图1a的处理装置的轮廓图或侧视图；

图1c为图1a的处理装置的俯视图；

图1d为图1a的处理装置的端部视图；

图1e为如图1c中的截面“1e-1e”所示的沿着图1a的处理装置的中心竖直平面的纵向横截面；

图2a为图1a的送料压缩机组件的放大的立体图；其从上方到一侧并到一端进行观察；

图2b为图2a的送料压缩机组件的另一个视图，其从下方到其一侧进行观察；

图2c显示了图2a的组件在其纵向中心线上呈现的竖直纵向横截面；

图2d为图2a的组件(除去上覆结构)以及替代的运动换能器装置的俯视图；

图2e为图2a的压缩机部段组件的第一压缩机级的螺杆驱动器的放大的立体细节；

图3a显示了图2a的压缩机部段组件的第二压缩级的立体图；

图3b显示了图2a的压缩机组件的从第一级螺杆压缩机套筒到脱水部段端部的那部分的立体剖视图；

图3c显示了图2a的压缩机组件的进一步的局部立体剖视图，显示了从脱水部段端部到压缩部段的输出送料管的端部；

图3d为图2a的压缩机部段组件的第二压缩机级的送料活塞驱动传动组件的立体图；

图3e显示了图3a的第二压缩机级部段的运动零件的立体图；

图3f显示了图3e的零件的反向的立体图；

图3g显示了图3a的第二压缩级的框架构件的立体图；

图3h显示了图3a的压缩机组件的剖视立体图，其中第二级压缩机处于第一或缩回或回复行程位置或者行程位置的起始处；

图3i显示了类似于图3f的视图，其中第二级压缩机处于第二或前进行程位置或者处于行程位置的结束处；

图4a显示了图1a的装置的送料圆锥组件的立体图，其为沿着中心线的竖直的半剖图；并且

图4b显示了图4a的剖面的放大的侧视图；

图5为图1a的装置在图1c的截面“5-5”上呈现的水平侧向横截面图；并且

图6为沿着压缩机部段的替代实施方案的压缩机部段中心平面穿行到图1a的装置的中心平面的竖直平面上的截面的侧视图。

具体实施方式

下文的描述以及本文所描述的实施方案以显示本发明的原理的具体实施方案的实例或例子的方式给出。这些实例提供用作解释本发明各原理的目的，而并非限制性的。在描述中，贯穿说明书全文和附图，同样的部件以同样的各自的附图标记进行表示。

在本说明书中使用的术语应当被认为与北美地区的本领域技术人员所理解的那些术语的习惯含义及通常含义相一致。根据联邦巡回上诉法院在Phillips对AWH公司中的决定，并且在不排除基于在其它参考的基础上的其它来源(其与术语的习惯含义及通常含义基本一致，或者与本说明基本一致，或者与两者一致)的解释的同时，申请人明确地排除与本说明不一致的所有解释，特别是明确地排除例如可以在USPTO中或者在任何其它专利局做出的权利要求书或本说明书所用语言的任何解释，除非受到本说明的支持或者根据保护范围(In re Lee)记录的客观证明的支持，例如可以示范本领域技术人员如何使用和理解这些术语，或者以本领域有经验的技术人员的专家证明的方式如何使用和理解这些术语。

就通常定向和方向的术语而言，可以采用两种类型的参照系。首先，由于本说明书涉及螺杆、螺杆输送机或者螺杆压缩机，因此其可以有助于限定轴向或x方向，该方向为工件材料沿着转动时螺杆的前进方向，还存在径向方向和周向方向。其次，在其它场合下，可以适当地考虑笛卡尔参考系。在该文件中，除非另外指出，x方向为工件或给料通过机器前进的方向，并且可以典型地呈现为各种给料流动导管的纵向中心线。y方向呈现为垂直于x轴线的水平轴线。z方向通常为竖直轴线。通常来说，除非另外注明，所呈现的附图可以基本是成比例和按比例的。

装置20-概述

在图1a、1b、1c、1d和1e中以大体设置显示了处理装置20。在给料材料的流动方向上，存在可以为输入送料机或进料输送机的第一组件22，在该输入送料机或进料输送机处导入给料材料。出于这一讨论的目的，给料可以呈现为玉米杆、或者甘蔗杆、甘蔗渣或竹子、或者木屑或树皮或锯屑等等。给料可以是纤维的，可以是各有异性的，并且可以在或多或少的程度上为亲水性的，例如源于处理新木材的木屑或木薄片。给料可以具有在10％和大约65％至70％重量之间的初始含水量，并且典型地对范围在35％至55％重量的初始含水量进行处理。

输入送料机或输料机或者输入输送机22附接到多级给料压缩装置24并且将给料材料输送到多级给料压缩装置24，该多级给料压缩装置24可以是共轴送料机，其包括基本表示为26的第一级压缩和基本标表示28的第二级压缩，第一级压缩可以是诸如第一级压缩区域或压缩螺杆组件的压缩区域，第二级压缩可以是第二级压缩区域或活塞组件区域。来自活塞区域(即，第二级压缩28)的输出通过排放部段供给到基本表示为30的反应器皿进料组件。组件30包括基本竖直定向的消化器下降槽或者进料头部腔室32、进料导管或管道或插入部或者消化器插入部34；以及节流圆锥组件36。进料头部腔室32处于更大的反应器或反应腔室或器皿40的本体部分中，该反应器或反应腔室或器皿40可以被称为消化器，并且不但包括头部腔室或消化器下降槽32而且包括基本水平的纵向定向的器皿42，该器皿42可以被称为主反应器器皿或消化器。主反应器器皿42可以具有出料或输出组件44，该组件44还可以被称为排放管道。整个装置可以安装在基本表示为46的基座或框架上。反应器器皿有时可以被称为消化器，并且在其它场合可以被称为水解器。进料组件30在表示为48的凸缘联接部处连接到主反应器器皿或者消化器42。尽管只显示了单一的主反应器器皿，但是还可以存在其它中间处理步骤及其相关反应器器皿，并且可以设置在进料组件30和反应器器皿42之间，同样可以按照诸如联接部48的适合的凸缘联接部进行连接。

在一个这样的处理中，处于松散的木质纤维或部分木质纤维属性的有机给料(即，以木材为基础或类似木材的给料)被加压到大概245psig(每平方英寸磅表值)，并且在反应腔室中被加热到部分液态水和部分蒸汽形式的水的饱和温度。湿气可以被增加或被抽取，正如多种化学溶液可以做到的。在给料沿着反应腔室前进时，给料被保持在该压力和温度下一定时间。在排放装置处存在或多或少为瞬时的，基本隔热的且基本等熵的膨胀。几乎瞬时的压力降低可能会趋向于使得被捕集在吸湿木片或薄片中的水趋向于需要经受从液体到蒸汽的几乎瞬时的状态改变，其中在给料之内所产生的可能并不完全的膨胀并不像制作爆米花时那样的蒸汽膨胀。结果是，给料的纤维趋向于被迫隔开，并且在某种意义上被打松，从而形成精细的松散的产品。由此获得的产品可以具有相对高的表面面积与体积的比值，并且可以在某种意义上被嫩化摂，从而使纤维可以更容易在微生物(例如，细菌、真菌、病毒等)的消化处理中被分解，通过这些消化处理，那些纤维会更容易地被转化为其它化工品，例如乙醇。

输入送料机或进料输送机22

输入送料机或进料输送机22可以包括收集器器皿，该收集器器皿可以被称为贮存器、料槽或进料螺杆料斗50。其包括送料进给装置或者送料机或者进料输送机52，其可以是输送机，或者是皮带输送机或者是螺杆输送机或者搅龙54，如图所示。驱动器(也称为进料输送机驱动器)56设置为使搅龙54运行，驱动器56安装在下送料壳体或下降槽58的远侧上，其中驱动器轴通过该壳体在水平纵向方向上延伸到搅龙54。下降槽58在顶上被安装，并且与压缩机装置或共轴送料机24的输入壳体或送料机料斗60流动地连通。

第一级压缩机或压缩螺杆26

压缩装置或共轴送料机24安装到基板62，该基板62安装到框架46。第一级压缩机或压缩螺杆区域26包括运动的压缩构件64、固定受压给料保持构件66、输入壳体或送料机料斗60、轴承壳体或轴承壳体组件68(以及，固有地包含于其中的轴承)、表示为压缩螺杆减速器70和驱动联接件72的驱动器、以及初始进料给料输送机构件阵列，例如可以表示为三个螺杆组件74。

运动的压缩构件64可以为压缩螺杆76。压缩螺杆76可以包括这样的涡旋部，该涡旋部在涡旋部的单个的斜轨或匝之间具有可变螺距间隔，该可变螺距间隔或者作为阶梯函数或者如实施方案所示，随着螺杆的尖端在纵向或x方向上向前接近末端，压缩螺杆76可以具有连续减小的螺距间隔。压缩螺杆76具有纵向中心线，并且在操作时，螺杆76的旋转既使得给料材料沿着螺杆向前前进，此外还使得给料在纵向方向上受到压缩。螺杆76的基座或近端安装在轴承或者压缩螺杆轴承壳体组件68中，压缩螺杆轴承壳体组件68具有的凸缘安装到输入壳体(例如可以被称为送料机料斗60)的面向后的凸缘。螺杆76的带有键的输入轴被驱动器或减速器70的相似的带有键的输出轴驱动，从而通过联接件72使扭矩通过各轴之间。

压缩螺杆驱动器70包括安装在其自身马达基座78上的压缩螺杆驱动马达80，该马达基座78安装到基板62。马达80可以为齿轮马达，并且可以包括减速齿轮箱。马达80可以为可变速度马达，并且可以包括速度感测、监测和控制装置，该装置能够持续地操作以改变操作过程中的输出速度。

给料进入下降槽58在重力作用下被驱动到输入壳体60内，并且基本向着压缩螺杆76被驱动。为帮助该运动，给料输送机构件74可以用于将给料引导到压缩螺杆76。构件74可以具有两个螺杆或三个螺杆(其倾斜边沿两两基本相对)或搅龙82的形式，该搅龙82安装为基本横向于螺杆76。螺杆82由安装到输入壳体60的马达84驱动。可以例如为四个、六个或八个的螺杆82可以为V形布置。

固定的受压给料保持构件66可以具有定位在压缩螺杆76周围的压缩螺杆套筒90的形式。在所示实施方案中，压缩螺杆套筒90既为圆柱形又与压缩螺杆76同心。套筒90在其上游端处具有径向延伸的凸缘，通过该凸缘，套筒90以螺栓连接到输入壳体60的下游侧面。套筒90可以具有内表面92，内表面92具有在其中限定的一组纵向延伸的凹槽或者沟槽，例如可以称为压缩螺杆套筒槽94。槽94可以平行于套筒90的轴向中心线而运行。随着压缩螺杆76进行操作，套筒90随着给料逐渐在第一级压缩中受到压缩而为给料提供径向包容，并且限定给料被推动而运动的流动通道或导管的一部分。套筒90还具有外表面96，该外表面96为圆柱形，并且以配套封闭滑动活塞和汽缸壁的关系与第二级压缩机相配合。外表面96可以基本与套筒90的内表面92和轴向中心线同心。

第二级压缩机或活塞区域28

第二级压缩或第二级压缩机28包括基本表示为100的框架或定子或壳体或叉架；运动的压缩构件或活塞102；与运动的压缩构件102配合的给料保持器104；以及运动驱动及传动组件110，其还可以被称为柱塞驱动组件。

框架或壳体或叉架100(图3g)刚性地安装到基板62，并由此安装到框架46。其为第二级压缩提供基准或固定参考点，并且将第二级压缩的主要零件联接在一起。其具有表示为105、106的位于前部和后部的横向框架或者壁构件或者舱壁或者板、以及表示为构件107、108的位于左右两侧的上部和下部的纵向延伸的网板或壁。壁107、108终止于凸缘109处。横向板105、106的每一个都具有经过其形成的中心孔眼或离隙或狭缝101，以便容纳管道或导管或缸，给料在其中被压缩并被向着反应器腔室驱动。这些孔眼轴向隔开并且同心。这就为该固定导管建立了空间关系。凸缘109为驱动和控制压缩构件102的液压柱塞和伺服马达提供了安装点，由此在缸杆、基座和固定导管之间建立了固定的空间关系。

运动的压缩构件102(图3b)可以为具有第一端114和第二端116的往复运动活塞112，第一端114可以是活塞的前部面，第二端116可以是活塞的凸缘面。第一端114为下游端，该下游端面向压缩方向和给料的运动方向，并且大体限定第二级压缩机28的输出力转换接口，具体限定运动的压缩构件102的输出力转换接口。第一端114为邻接端并且为活塞的头部或面。第一端或活塞面114将理解为包括可以在其上形成或附接到其的任何磨损板或表面。圆柱形活塞壁或外壳或裙部或者活塞外侧表面118从第一端114向后延伸到第二端116。

压缩机活塞112具有经过其形成的通道120，以便容许给料从第一压缩级穿行到第二压缩级内。活塞112具有容许活塞112相对于螺杆76和套筒90进行往复运动的内表面122。有利地，表面122为与外表面96(压缩螺杆套筒的外径)以及套筒90的中心轴线同心的圆柱形表面。第一和第二轴向隔开的密封件或环124安装在密封环凹槽中，该密封环凹槽邻近第二端116而在裙部118中形成。在操作时，可以是压缩螺杆套筒密封件的环124在套筒90和活塞112之间提供滑动密封。活塞112还具有外表面126。有利地，可以是活塞外径的外表面126为圆柱形表面，并且该表面与外表面122、96和92同心，但是并不需要必然是圆的或者同心的。

给料保持器或脱水拆分套筒组件104限定与环形活塞122配合的外缸壁128，并且活塞112在一定程度上为运动构件，缸壁128可以被看作是定子或者固定构件。保持器104可以限定脱水部段或脱水区域130。脱水部段130随着给料被压缩执行保持给料的功能，并且执行允许液体和空气被排出的滤网或滤器的功能。术语“脱水”意指在压缩的过程中将液体或空气压榨到给料外。尽管该液体可以是水或者主要是水，但是其可以是汁液或油，或者其可以包括除去气体，例如空气。术语“脱水”并不意在暗示该装置仅限制于与水或基于水的液体一起使用。

脱水部段130可以包括脱水区域壳体132(也称为脱水拆分套筒组件)、多孔套筒134(也称为脱水套筒插入部)、凸缘构件或密封罩136以及活塞密封件138。壳体132可以具有上游凸缘140、用于刚性(例如以螺栓)连接到叉架100的下游凸缘142、以及在凸缘140和142之间运行的纵向延伸的壁144。壁144可以具有围绕其周向隔开的穿孔或狭槽或排水沟的阵列，以便容许从给料压榨出的液体通过。多孔套筒134轴向滑动到壳体132内，并且通过凸缘构件136而被保持在位。凸缘构件136例如通过螺栓固定到凸缘140。多孔套筒134与活塞112的外表面126一致。多孔套筒134可以包括微小毛细管或穿孔或穿刺沟槽的阵列，其容许在压缩过程中从给料释放出的液体基本沿径向流出。凸缘136包括用于轴向隔开的O型圈密封件138的凹槽，该O型圈密封件138以滑动关系抵靠活塞112的外表面126。基板62具有位于脱水部段130之下的排水沟。

运动驱动及传动组件110(图3d)(其还可以称为柱塞驱动组件)包括使活塞112相对于固定基座或参考点(例如叉架100)产生运动的那些构件。这些构件包括成一对的第一和第二驱动构件，其可以表示为第一和第二致动器活塞150、152，该第一和第二致动器活塞150、152每一个均安装在成一对的第一和第二轴向隔开的滑动轴承154、156之间。组件110包括表示为轴160、162的多个传动构件，其在各图中可以表示为液压缸杆或简单地为“杆”。如果在垂直于活塞112的作用线(还垂直于致动器活塞150、152的各个作用线)的横截面中观察，在致动器活塞的阵列或布置或布局(在该实例中为两个制动器活塞150、152，但是其可以容易地为3个、4个、5个或更多个)中，压缩机活塞112的作用线(其呈现为沿着压缩机部段的中心线位于其质心处)应理解为位于致动器活塞的力输入接口的作用线之间或中介，或者位于其当中，或者位于其群组的中心。在制动器具有两个活塞(即，不是三个或更多个)的情况下，尽管希望致动器活塞的作用线和压缩机活塞的作用线相互共面，但是在某些场合下可以具有小程度的偏心，其中输出活塞(即压缩机活塞112)的作用线位于输入活塞的中心平面之外一定距离。该偏心距离可以小于活塞112的最大外侧半径的一半，并且更希望地小于该半径长度的1/10。当输入活塞的中心线通过输出活塞的直径而彼此离开时，输出活塞还可以称为位于两个输入活塞当中或之间或中间。

可以存在任何数量的这种活塞150、152以及轴160、162。在存在多于两个这样的活塞和轴的情况下，其可以设置为使得如果组件被横向截开并且每一个轴成形为多边形的顶点，则压缩级的中心线将落入该多边形之内，从而使力的传动不会偏心。例如，第一和第二压缩级的中心轴线可以位于任何这样的多边形的质心处。在存在三个这样的活塞的情况下，例如，其可以设置为围绕中心线以120度角隔开。在存在多于两个活塞的情况下，只要输出活塞的作用线或者质心位于由输入活塞的作用线限定顶点的多边形之内，就可以使用术语当中、中间或当中。致动器活塞不需要围绕输出活塞精确地等角度隔开，而是可以按照基本平衡的布置隔开。

轴160、162或者可以安装到各个活塞的柱塞，或者如图所示，可以直接穿过活塞150或152，并且可以具有在活塞缸164、166之内安装到其上的活塞头部构件，受压工作流体对着该活塞头部构件作用。按照通常的方式，允许流体进入到缸164(或166)的一侧内将会将轴160(或162)活塞驱动到图3g所示的缩回或回复位置，而允许流体流动到缸164(或166)的另一端将使轴160(或162)在压缩给料的另一个方向上运动。为此目的，驱动组件110可以具有伺服阀170、172。活塞150、152可以或者为气动的或者为液压的。在所示实施方案中，活塞150、152可以理解为是液压的。

组件110还可以包括标记为174、176的位置或运动换能器，该位置或运动换能器或者直接安装到轴160、162，或者安装到从动轴构件，例如可以容许轴160、162的瞬时位置可知，并且容许对其每单位时间的位置变化(即，速度)进行计算。轴160、162终止于并附接到横向构件或框架或轭状物、柱塞或柱塞板、横向头部或简单地为头部180(图3e)。轴160、162的连接可以为无间隙连接，并且可以为力矩连接。也就是说，该连接可以是刚性的，从而使得在轴160和162的端部之间或者相对于沿着x轴线的纵向位移或者相对于围绕y轴线或z轴线的角度旋转均不具有运动的自由度。所述连接可以是花键连接，可以包括肩部，并且可以是螺栓连接。头部或活塞柱塞180可以具有轭状物或板的形式，该轭状物或板具有中心开口以容纳物体经过中心开口相对于其的往复运动，例如第一压缩机级的元件，特别是套筒90和螺杆76。在该实例中，头部180具有内部环形凸缘或者肩部，活塞112的第二端116以螺栓连接到该内部环形凸缘或者肩部。

活塞150、152可以具有其自身集成的柱塞或者轴，诸如轴160、162的轴可以在轴向上安装到该柱塞或者轴以作为延伸部。无论其是否这样，也无论轴160、162是一体的构件或是由两个或更多个子零件组装成的构件，轴向隔开的滑动轴承的使用都会将轴160、162约束到单一的运动自由度，也就是沿着由滑动轴承154、156限定的运动路径平移。该运动路径可以是直线的轴向位移。

与某些早期机器相比，装置20可以不具有例如大飞轮、旋转曲轴、又长又重的连杆组件等等。由于可望避免随着活塞112往复运动而产生的过大的活动负载，所以可以只存在两个这样的轴和活塞。在该实例中，整个活动负载由活塞112、头部180、具有凸耳的大体上的凸缘环、以及轴160、162构成。另外，活塞150、152与活塞112设置到头部180的同一侧会趋向于在纵向方向上形成相对紧凑的组件，该长度小于套筒90和脱水部段130的组合长度。由此限定的传动驱动系的长度可以表述为脱水部段130的输出内径或尾喷管或水解器入口插入部196的比值，该比值处于小于8∶1的范围内，并且在一个实施方案中为大约5∶1。活动负载的另一个可能的测量是单元的侧向紧凑度，通过杆的中心间距进行测量。在一个实施方案中，表示为dx₁₁₂的活塞112的行程可以为大约3英寸，该孔径可以为大约4英寸，并且杆的侧向间距可以为大约11英寸。传动器的悬臂距离或悬臂梁限定为杆、轴160、162加上柱塞板、头部180的最大长度(即，在缩回位置中)，其延伸超过最近的轴承。在一个实施方案中，其可以为大约10”。按比例地采用这些值，在一个实施方案中，行程与孔径的比可以小于其平方(即，行程/孔径＜1)，并且在某些实施方案中小于4∶5。悬臂梁与活塞行程的比值可以在2.5∶1至3.0∶1的范围内。悬臂梁与杆160、162的侧向中心到中心距离的比值可以在小于1的范围内，并且可以为15/16或更小。在一个实施方案中，其可以为大约5/8。

由液压缸驱动的柱塞被使用在US专利4,119,025中。然而，如该专利图2所示，除了缺少反馈和主动控制外，存在至少两个其它点，在这些点处，额外的运动自由度被引入由主导管限定的刚性参考系和活塞处的输出之间，这些自由度由柱塞到框架的枢轴连接引入，并且由柱塞和滑动件之间的枢轴和牵引钩联结销布置引入。在这些点的每一个处，间隙或者公差的增大会引入系统内。在此处所示的装置20的实施方案中，驱动传动器从通过活塞150、152处的受压工作流体施加的输入力的应用点到头部180和活塞112的第二端116之间的接口(并且实际上到施加输出力的活塞112的第一端114)是无间隙的，并且工作在给料上完成。并不存在将外来自由度导入系统内的中间点。

另外，由于可望保持活塞112相对于中心线的角度定向，所以还可望不引起不必要的或不必然的大的偏心或不平衡负载。为此，活塞112的中心线或者基本与其共面或者非常靠近由轴160、162的轴线所限定的平面。“非常靠近”在上下文中可以理解为小于活塞112的外径的1/10，或者小于远离共面的轴160、162的一个直径。可替代地用角度弧来表达，这些活塞可以处于150度至210度角度间隔的范围内，并且可以隔开大约180度。

驱动组件110或者更普遍为装置20可以包括一般表示为182的控制器，其可连续操作以监测换能器174、176的输出，并且可连续操作以调节伺服阀170、172，从而在活塞112前进或回复时控制活塞112的运动位置和速率。控制器微处理器的时钟速率可以为大约1GHz。活塞112往复运动的频率可以为大约50，大约为每分钟接近200次行程。更正常的谨慎范围可能为从大约75-80行程/分钟(1¹/₄至1¹/₃Hz)至150行程/分钟(2¹/₂Hz)，其中典型地预期速度大约为100行程/分钟(1¹/₂至1³/₄Hz)。因此，活塞112的运动在幅度上比传感器和处理器的能力慢好几个量级，从而对该运动进行检测并修改或者调节。控制器182可以进行预编程，以便包括作为活塞112所遵循的时间函数的位移的参考或基准进度表。该进度表可以建立相对平稳加速和减速的时间段。该进度表还可以是不同步的，或者暂时为非对称的。也就是说，通过对着给料向前驱动活塞112所占据的周期部分可以不同于卸载回复行程。例如，压缩行程可以更长，并且活塞112的运动比卸载回复行程更慢。在一个实施方案中，该非对称的压缩与缩回的比值可以在大约4/5∶1/5至5/8∶3/8的范围内，从而使大部分时间用于对给料进行压缩和推进。与先前的装置相比，该比例可以有意地进行选择，并且可以采用实时电子控制。

发明人已经观察到，如果能够阻碍活塞112偏离其定向并阻碍其接触侧壁，因此特别地如果能够在活塞112和毗邻缸壁之间建立液体薄层；或者在应当产生这样的偏离的情况下，如果在其过大之前能够感测到该偏离并且进行相应调节或矫正以趋向于减小并矫正该偏差，则可以降低动力消耗(并且在事实上减小损坏甚至毁坏滑动表面的趋势)。所讨论的该偏差可以为大约千分之几英寸，从而即使建立小量的间隙或公差也会具有明显有害的影响。为此，控制器182还可以进行编程以监测每一个轴并主动调节伺服阀170、172以使得各个轴以配合的方式运动，在该方式中活塞112相对于沿着中心线前进的方向的定向被保持为基本恒定。如果控制器的微处理器中的数字时钟速度较高，与其相比缸杆运动的速度无限慢，则能够获得的精确度会特别高。另外，轴160、162(然而可以存在许多)的接合部可以限定力矩连接，该力矩连接基本使得头部180或活塞112不具有围绕y轴线(即，水平横向轴线)的角度自由度，并且轴160、162被保持为与可以托住活塞150、152的滑动轴承154、156隔开，在驱动传动组件的角度定向上围绕z轴线和y轴线建立高水平的控制。

在脱水部段130的下游存在尾喷管或排放部段，其还可以表示为压缩管184，受压缩的给料通过压缩机级的作用而被驱动经过该压缩管184(图3c)。排放部段压缩管184可以包括冷却歧管或者压缩管冷却护套186，该冷却歧管或者压缩管冷却护套186具有内壁187、在径向上与内壁187隔开的外壁188以及在径向上从内部到外部的直立壁或网板189。网板189可以为螺旋的形式，这样会趋于推动可以是水或乙二醇基的冷却流体在从冷却剂入口190到冷却剂出口191的基本螺旋周向路径中绕着护套循环。内壁187在流动方向上可以具有渐扩的圆锥。该渐扩的圆锥的角度可以为大约30分的弧度。排放部段管184结束于下游凸缘192处。凸缘192与反应器器皿进料尾喷管的对应凸缘194或者消化插入部196配套，其典型地在内径上可以略微大于排放的下游，但是其还可以具有略微向外张开或渐缩的部段管184。内壁187和外壁188两者在横截面上都可以是圆形的，外壁188为圆柱形，而内壁187为截头圆圆锥。从脱水部段下游凸缘到节流圆锥座的组合长度用长度与直径比值来表达，从而在脱水部段的出口凸缘处截取的直径可以在大于5∶1的范围内，并且大到大约8∶1或者大约10∶1。在一个实施方案中，该范围可以为大约6.4∶1。

压缩处理会趋向于对给料进行加热。可能不希望对给料进行过度加热，并且最大加热的位置可以处于紧邻内壁的高摩擦剪切区域中，并直接处于活塞112的第一端面114的前部。在一定程度上，给料为包含天然糖的生物材料，一旦给料的糖开始褐变，例如，给料的质量和随后在反应腔室中的活动的完成度就会受到削弱。内壁187的冷却会趋向于阻碍或阻止该加热处理。此外，在给料块的外侧周围保持液体形式的适度潮湿层会趋向于在排放壁和给料之间提供润滑。发明人已经观察到，该效果以及相反地缺少该效果会明显地影响装置的动力消耗。在发明人看来，该效果可以通过在压缩的过程中对活塞位置进行闭环控制、对冷却进行闭环控制和均匀增强、以及对压力变化进行闭环控制中的某一种来得以增强。在发明人看来，对于木基纤维，纤维在壁处的操作温度可以保持在65C以下，优选为大约60C。壁187的壁表面可以维持在大约35至40C的范围内，并且最大为65C。

节流圆锥组件36

节流圆锥组件36(图4a和4b)安装到竖直管道或水解器下降槽200，并与压缩部段(即，消化器插入部196)的水平排放管道轴向对准，即，与其同心。其包括水平短管或者节流圆锥喷嘴202，纵向往复运动轴或节流圆锥轴204安装在该节流圆锥喷嘴202中。轴204的内端承载尖头的基本为圆锥的盖子或者节流圆锥206，该节流圆锥206安装为与消化器插入部196同心地轴向对准。节流圆锥206具有加宽的裙部208，该裙部208在完全延伸时例如可以位于插入部196的端部中。组件36还包括往复运动驱动器210和感测组件212，该往复运动驱动器210安装为在单元的中心线上与轴204轴向对准，该感测组件212可以是测压元件，通过其来感测轴204的位置，并且由此来感测节流圆锥206的位置，并感测对着节流圆锥206作用的力。轴204安装在一对轴向隔开的轴承205上，并且穿过一组表示为节流圆锥填充环216的密封件或密封管。

在操作时，如果在组件36上存在空载(例如当在尾喷管196中不存在给料材料时会发生这种情况)，则轴204向前运动以完全行进到位于尾喷管196的端部中。随着给料被收集在尾喷管196中，其最初并不会明显地被压缩，并且随着给料的衬料对着其进行构筑，尾喷管196保持在位。最后，衬料变得基本为连续的，并且相当紧密地被压紧，从而足以从其座上提升圆锥206，即，使圆锥206产生位移，并且允许给料从尾喷管196排出。圆锥206随后提供两种功能，即，维持给料的衬料或衬垫的端部上的压力，并且当其离开插入部196并进入反应器腔室时使该衬料或衬垫分裂。

压缩管184和消化器插入部196两者都可以具有上述平缓的纵向张开部或渐缩部。在操作时，当活塞112缩回时，来自节流圆锥206的压力趋向于在纵向上向后推动插入部196和管184中的给料塞子。由于这些构件是渐缩的，因此该压力趋向于将塞子楔入到位，该塞子由于渐缩部而不会再向后。该情形一直维持到活塞112再次向前运动，克服由节流圆锥206所施加的力并将给料的塞子“提升”离开其楔入的渐缩壁，并且沿着前进方向推进塞子。贯穿该处理中，都可以采用传感器和控制回路来确定施加到轴204的力以便维持对着塞子的压力稳定性，并且确定在活塞112前进时缩回节流圆锥206的正时，从而趋向于使该处理平稳。

主反应器器皿或消化器组件40

主反应器腔室或消化器组件可以包括压力器皿220，该压力器皿220可以具有基本圆柱形管的形式，其中保持并配合适合的压力。圆柱形管可以从输入到输出以平缓向下的角度倾斜。压力器皿220可以具有给料输送机，或者其一种类型可以是由主马达和减速齿轮箱224驱动的中心保持螺杆222。保持螺杆222可以包括中空中心轴，该中空中心轴连接到热源(例如蒸汽热)，并且其在一定程度上对涡旋部或浆状物或保持螺杆斜轨223进行加热，这些斜轨还在径向上延伸换热片，这些换热片建立起热传递接口。这种布置的一个优点是其允许将热量导入到反应器器皿内，并且由此导入到给料内，而不会改变给料中的水分含量。螺杆输送机222可以基本紧密地配合在反应器器皿的内壁之内，从而随着螺杆转动，给料会趋向于沿着中心轴线被驱动或前进。压力器皿220可以为双壁压力器皿，并且内外壁之间的空间可以连接到热源(例如蒸汽热)，正如可以被适用于采用装置20的具体工业处理，其也对器皿容积进行加热，或者可以被隔绝并可以包容加热元件。压力器皿220可以具有多个龙头或喷嘴或喷雾嘴214、218，在此处，流体或者固体或液体形式的化学品可以根据处理性质而被导入或抽取。再次地，压力器皿220还可以根据预期处理而包括加热装置。正如注意到的，给料通过竖直消化器下降区域而被引导到压力器皿的主体内。给料可以在输出组件44处离开压力器皿220。反应器器皿或消化器中的压力在最宽的范围内可以处于75-500psig的范围中。可以采用170至265psig的窄范围，并且如果处理仅是蒸汽处理，则还可以期望190至235psig的窄范围。如果使用酸帮助分解木纤维，则压力会趋向于向着这些范围的下限。反应器器皿中的温度可以典型地在170-220C的范围内，并且更窄地可以在200-210C的范围内。给料在反应器器皿中的留存世间可以为大约4至14分钟，并在典型地为5至9分钟。

输出或排放螺杆以及排放管组件44

排放解压或输出组件(其也可以被称为排放螺杆和排放管组件)44可以横向地安装到反应器器皿(例如，压力器皿220)的主纵向轴线。可以存在两个短管，它们为分别安装到压力器皿220的驱动短管和输出短管或管道凸缘226、228，并形成压力器皿220的臂部或延伸部。螺杆或搅龙或排放螺杆230可以安装在保持螺杆支撑布置和消化器排放管226、228之间，例如，安装在略微低于压力器皿220的中心线的高度处。搅龙230可以由马达或者排放螺杆驱动器232驱动。螺杆230穿过主螺杆(即，压力器皿保持螺杆222)下面并且不接触主螺杆。保持螺杆222的涡旋部恰好结束于横向安装的排放螺杆230之前，即，在排放螺杆230的前进方向上纵向地退缩或短缺，如图1e所示。横向排放螺杆230为标示为排放管234的输出导管或管道供给，该排放管234又将给料运送到流出管理器，例如，可以称为放空阀的出口阀240。输出导管或管道或排放管234实际上限定了先入先出的输出收集器或累积器或排放前腔室。其在概念上有些类似于电容器，其中用于输出的材料的装料或塞子能够被累积在收集器中等待排放。该塞子部分地具有的功能有些类似于炮筒中的填塞料，其中在预期操作时，总是存在阻碍流出物的多孔给料的垫子或塞子或填塞料。垫子或塞子的尺寸随着流出阀开启和关闭而增大或减小，从而从垫子或塞子的下游端抽取材料，其中垫子通过螺杆230的作用而在其上游得到不断的补充。横向螺杆230随后起到驱动器或压紧器的作用。其形成并压紧收集器中的给料的衬料或装料或垫子。如果该垫子足够大，则装料量将小于阀的一次循环中排放的量。短管228的在纵向上延伸超过搅龙230的尖端的端部可以在下游方向上具有张开部或向外的渐缩部，其与来自压缩机排放部段的进料管道的张开部相当，以便防止给料堵塞在管道中。渐缩部可以为大约30分的弧度。

出口阀240可以为球控阀242，其一种类型是Neles Series E陶瓷球阀，例如可以用在磨蚀性应用中，其中可期望得到抗腐蚀性，并且其在各图中并不必然显示为成比例的。该阀的流动路径可以与包括氧化镁的材料一致，该氧化镁通过氧化锆而被部分地稳定。阀242为电动阀，并且可以包括表示为放空阀伺服马达244的驱动器或驱动马达，其可以是具有连续速度变化的步进马达。如上所述，数字电子监测和控制装备的时钟速度可以为大约1GHz，而放空的频率可以为大约30-60Hz。

例如在饱和的蒸汽混合物下，典型的内部压力可以在245psig的范围内。球阀242的运动速度可以为使得开启的时间有些像照相机快门或光圈或者喷嘴的开启，并且在这一短时间间隔内，在多多少少会发生喷发的反应器中存在给料。快速解压的给料可以通过由球阀242限定的开放孔隙或喷嘴以相当高的速度而被放空，特别是如果在给料中的湿气的状态从液体改变到气体(例如，水蒸气)时同时存在隔热等熵的膨胀则更是如此。离开球阀242的经处理的给料可以通过出口导管而被排放，该出口导管可以是加宽通道的形式，其可以是示意地标示为246的散流器。输出流随后可以在散流器中扩张并减速。输出导管可以连接到示意地标示为248的沉降腔室或旋流器，在此处，经处理的给料可以与被释放的蒸汽分离，并且可以进一步减速并从运载气体(例如，蒸汽)流沉淀出来，并且可以被收集，因此其可以被除去以进行存储或用于进一步的处理，例如用作生产乙醇或其它产品时的给料。马达244、散流器246和旋流器248在各图中可以不按比例显示。

替代的第二级压缩机

图6显示了替代的第二级压缩机或活塞区域布置的剖视图到上述的第二级压缩机28的剖视图。

如上所述，第二级压缩机28提供的装置仅具有单一的运动自由度(即，在x方向上直线往复运动)，并且在液压缸的活塞150、152处的力输入接口以及力输出接口(在该力输出接口处，活塞112的第一端114的活塞前部面与处于压缩中的给料工件材料相遇)之间不存在间隙。在一定程度上，轴160、162、十字头180和活塞112可以被认为是单一的刚性体，该刚性体的所有点都可相对于参考基准(例如一个致动器活塞(其可以为150或152)的固定的缸的端部壁)运动。

在运动驱动及传动组件110的实例中，机械驱动系或传动器或杆160、162或头部180被连接到输入力传递接口处的活塞112，或者被连接到第二端116处的支座处的连接部。然而，经过保持适当范围的纵向行进，其能够在第一和第二端114、116之间沿着活塞112的本体在别处被连接在某一另一个输入力接口连接位置。

如图6所示，在替代布置中，输入活塞布置可以为单一活塞的布置，并且其可以为环形活塞或者周边活塞(或者周边活塞阵列)的布置，其中活塞本体从自身的活塞壁向外延伸。

例如，替代运动驱动及传动组件基本表示为250。其包括表示为输出或压缩活塞252的运动压缩构件，其为“第二级压缩机”，该“第二级压缩机”可操作为提供相对于与压缩螺杆76(该附图标记保留如前)关联的第一级压缩的第二级压缩。与活塞112一样，压缩活塞252是中空的并且围绕内部套筒在周边上(或者在圆周上)延伸，从而使压缩活塞252成形为围绕第一压缩级的至少一部分延伸。在所示实施方案中，该内部套筒为压缩螺杆套筒90，与前面的一样。在套筒90和活塞252之间存在活塞环和密封件，与上述的在套筒90和活塞112之间的方式一样。套筒90是固定的，从而刚性地安装到送料机料斗输入壳体60，与前面的一样。

活塞252包括在其中限定孔洞的圆柱形本体，正如通道120的孔洞。圆柱形本体包括第一端254和第二端256。与第一端114一样，第一端254限定输出力传递接口，在该输出力传递接口处，输出活塞252对着待压缩的给料材料工作。第二端256具有尾端裙部的形式。该孔洞可以使得本体可以是便利的中空圆形柱体，但是其不需要必然为圆形，从而具有面对套筒90的正如表面122的内表面以及背离套筒90的外表面258。正如可以的那样，内表面可以具有适当的凹槽，用于与套筒90相配合的环或密封件。如同第一端114一样，第一端254在脱水部段130的输入端的相配合的配套缸之内沿纵向方向(即，平行于x轴线)往复运动，其形状与该配套缸相符，并且第一端254具有同样的密封件和环的关系。脱水部段130刚性地安装到排放部段管184，正如前面的一样。

输出活塞252实际上在输入致动器260的本体之内被运送，该输入致动器260可以表示为液压缸262。换句话说，活塞252的圆柱形本体穿过输入致动器260，从而可以将输入致动器260称为围绕活塞252的部分长度在周边上进行安装。在该实例中，液压缸262具有本体264，该本体264刚性地安装(例如，以螺栓连接或焊接)到基板62，并且最终安装到框架46。本体264包括中心部分或芯部266、第一端板件268和第二端板件270。芯部266具有形成于其中的孔洞272，孔洞266的尺寸设计为容放表示为部分274的向外延伸的凸缘或壁或肩部，该部分274在径向上从活塞252的主要的圆柱形本体向外突出，并且围绕该处在周边上延伸。壁部274包括周向延伸的周边壁或表面276，该周边壁或表面276包括用于密封件278的适当凹槽，该密封件278滑动地接合面向内的致动器缸壁表面280。部分274包括可以为第一环形表面282的第一肩部面以及可以为第二环形表面284的第二肩部面。表面282面向第一端板件268，而表面284面向第二端板件270，并设立为与第二端板件270相对。

第一端板件268具有在其中形成的孔洞，该孔洞的尺寸接近于以滑动关系容放外表面258的第一端部分286，对于所示的O型圈或其它密封件设置适合的凹槽或座。相似地，第二端板件270具有在其中形成的孔洞，以便再次通过凹槽和密封件来容放外表面258的第二端部分288。以此方式形成两个环形腔室，这两个腔室是第一或缩回或回复腔室290以及第二或前进腔室292，第一或缩回或回复腔室290在轴向上被限定在第一端板件268和第一环形表面282之间，并且在径向上和周向上被部分286和表面280限定，第二或前进腔室292在轴向上被第二端板件270和第二环形表面284限定，并且在径向上和周向上被第二部分288和表面280限定。

第一运动动力流体端口294在本体264中被设置到第一腔室290，并且第二运动动力流体端口296在本体264中被设置到第二腔室292。液压管线(未显示)连接到每一个端口，并且常规的阀连接为容许进行高压和低压连接。通过将高压流体导入到第一腔室290，可以使活塞252前进；通过将高压流体导入到第二腔室292，可以使活塞252缩回或回复，从而使各腔室的尺寸相应地扩张和收缩。在该布置中，向外延伸部分或壁274为致动器活塞或输入接口活塞298，或者作为致动器活塞或输入接口活塞298起作用。

组件250进一步包括控制器300，该控制器300在属性和操作上基本类似于上述的控制器181和182。在该实例中，活塞252的第二端256的位置可以通过控制器300进行监测。腔室290和292中的工作流体的液压可以如上所述地进行调整，以产生作为时间的函数的预期位移进度表，并且如上所述，前进行程不需要在时间上等于后退行程等等。在该操作中，或者第一端板件或者第二端板件可以用作固定的基座或基准或者原点或者参考系。

然后，在组件250中，流体对着致动器活塞的环形表面工作，以便相对于所选的基准表面或表面产生位移。这些表面为力输入接口，并且这些力输入接口相对于第一端254处的输出接口被刚性地安装、连接、定位或定向。如前文所述，活塞252被限制为单一的运动自由度，即在纵向方向上的直线往复运动。如前文所述，在第二压缩级的运动构件的输入接口和输出接口之间不存在间隙。差别在于，活塞杆和连接轭状物及其对应的质量已经被免去，或者更确切地说已经被环形活塞面代替，在输入和输出之间剩余的“传动器”相当于传送剪切的运动力的环形部分或壁以及传送压缩的运动力(当驱动工件材料时)的缸壁本身(作为处于轴向压缩的中空短柱)。缸本身随后变为联接致动器活塞296和输出活塞254两者或者由两者共用的公共基座结构或者公共构件或者公共元件——一个公共部件由此承载输入和输出力传动接口两者。也就是说，运动压缩构件在一个构件中包括输入和输出力传递接口两者，并由此包括致动器活塞和压缩活塞。可替代地，环形致动器活塞的连续周向面282、284能够被认为等价于在第二级压缩机的圆周周围操作的极大量的活塞。事实上，环形活塞不必是连续的，而是可以是处于考虑好的周向间隔下的凸耳的翼片阵列，例如，以120度中心距隔开的三个凸耳、以90度中心距隔开的四个凸耳等等。连续环形腔室具有结构相对简单并且围绕环形面自动进行压力均衡的优点。

操作

活塞112(或者可以为252)为(或者基本近似为)正位移设备。其也是会趋向于在给料上施加峰值压缩(并由此施加最高热量输入)的设备。这样，对于处理装置20的其它零件的操作，活塞112(或252)的操作可以充当参考或基准。

在先前的被动或被动受控的装置中，第二级活塞的往复运动的速率并未受到直接控制。相反，在一种类型的系统中，用于前进行程的压力入口阀将开启，并且活塞将以这种可能的速率在可得到的液压的推动下向前驱动。该操作可能持续直到向前行进限位开关被触发，在该点处，向前行进输入阀将闭合，并且回复行进阀将开启，以便使活塞向后往复运动。可替代地，在具有飞轮和曲柄的系统中，活塞将前进和缩回，正如通过马达和飞轮对着负载中的抵抗压力的转动所指示的。然后，在液压柱塞系统中，时间对距离以及力对距离的曲线均不受控制也不恒定。在这种装置的许多可能的结果之中，在工件中将存在瞬时压力波动，这可能导致活塞对着缸壁过热或碰摩；在反应时，活塞可能趋向于对着主螺杆工作，其中在动力消耗中存在结果上的波动。

相比而言，受控制的时间对位移进度表的使用容许对施加到工件的压力脉冲进行控制，并且由此还对其加热进行控制。另外，由于该装置可以包括用于活塞112(或252)和螺杆76两者的反馈传感器，因此螺杆的前进速率及其动力消耗能够与活塞112(或252)的操作配合地受到实时调整。活塞反馈传感器可以包括用于监测位置位移和速度、力、液压供应和返回压力以及液压马达电流的传感器。驱动螺杆传感器可以包括的传感器可操作为监测搅龙位置、位移、速度、输出扭矩、在螺杆轴上的纵向推力负载、马达电流以及马达轴旋转位置和位移。

例如，假设初始起动瞬间已被定下，在尾喷管196中已经建立了给料的稳定受压衬料，该垫子还抵靠节流圆锥206，并且该装置20目前基本在稳定状态下运行。当活塞112(或252)缩回时，或者当活塞112(或252)处于其操作循环的缩回阶段时，抵达螺杆76的动力会通过降低螺杆的前进速率而被减小或得以稳定地保持。然后，在其操作循环的向前或前进部分中，当活塞112(或252)和螺杆76在相同方向上工作，并且活塞112(或252)的作用会趋向于为螺杆76卸载时，螺杆76会更为快速地前进，即，转动。该控制既可以是对马达旋转速度(并由此对螺杆的旋转速度)的显性控制，或者其可以是对马达耗电量的控制，或者可以是两者的组合。例如，可以存在预定的前进速度，只要马达耗电量并未超过最大值。在任一情况下，在要么于任意位置处感测到的力过高要么马达电流超过受管理的最大值的情况下，该系统包括的传感器可操作为产生警告信号并使该系统运动到被动的离线状态，即不起作用的静止状态。由于活塞行程的正时和位移是已知的，所以螺杆76的操作可以预见到活塞112(或252)的相对运动，并且其本身可以利用可以的适合的相位移动根据预设进度表进行预编程，或者其可以响应于活塞112(或252)的力和位移的观测值而受到实时调节。

相似地，节流圆锥组件36可以是主动地而非被动的。亦即，并非只是经受固定的输入力，其可以通过气动或液压而被施加；或者弹簧加载的输入力(例如通过弹簧施加)，所有这些都必须有活塞克服，以便使给料前进到主反应器皿内，节流圆锥组件可以受到主动驱动。也就是说，节流圆锥组件36可以要么基于预设的进度表要么响应于来自活塞112(或252)的实时反馈而前进和缩回，并且可以对正如在感测组件212(或252)处感测到的瞬间负载和负载变化率做出响应。因此，随着活塞112(或252)前进，节流圆锥组件36可以略微缩回以减小峰值负载。当或112(或252)停止前进，并且向后回复，则节流圆锥组件能够前进以在给料垫子中维持预期的压力水平。在通过反应器器皿(即，消化器)处理之后，给料通过如上所述的放空阀而被解压。

通过单独的所有这些特征或者其组合，位移对时间以及力对时间曲线的主动控制可以用于减小峰值负载，以便使给料中的时间上的压力曲线平滑，从而降低局部过热的趋势，并且趋向于减小装备中的峰值循环力，例如，通过减少或避免作为时间的函数的负载曲线中的尖峰。这就可以容许使用更小的马达，并且可以容许使用更轻的结构。其还可以降低对装备的磨损和损坏，并且会趋向于减少动力消耗。

已经对各个实施方案进行了详细描述。由于在不脱离本发明的特征、精神或范围的条件下可以对上述实例进行改变或添加，所以本发明并不限制于这些细节。

Claims

1.一种两级压缩机送料装置，所述送料装置能够操作为压缩松散给料材料，所述送料装置包括：

第一压缩机级和第二压缩机级；

所述第一压缩机级具有螺杆，所述螺杆具有涡旋部，所述涡旋部能够操作为在压缩给料的同时在轴向方向上向前驱动给料；

所述第二压缩机级具有轴向收容部，从而容许所述螺杆的端部经过所述轴向收容部延伸；

所述第一压缩机级具有驱动器，所述驱动器连接为对所述螺杆进行操作；

所述驱动器为可变速度驱动器；

传感器，所述传感器安装为监测所述螺杆和所述第二压缩机级的操作；

控制器，所述控制器能够操作为从所述传感器接收信号，并且控制所述螺杆的操作；并且

所述控制器能够连续地操作为响应于所述第二压缩机级的操作而改变所述驱动器的操作速度。

2.根据权利要求1所述的两级压缩机送料装置，其中所述螺杆具有涡旋部，并且所述涡旋部的斜轨之间的螺距沿着所述螺杆变化。

3.根据权利要求1和2中的任意一项所述的两级压缩机送料装置，其中所述螺距沿着所述螺杆连续地变化，所述螺距的间隔向着所述螺杆的末端减小。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的两级压缩装置，其中所述第二压缩机级包括活塞，所述活塞相对于所述螺杆能够在轴向上往复运动。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的两级压缩装置，其中：

所述第一级螺杆具有排放尖端，所述排放尖端由套筒环绕；

所述套筒为轴向固定的套筒；

所述第二级活塞环绕所述套筒，并且在轴向上相对于所述套筒能够往复运动；

所述套筒具有向着所述螺杆定向的内部面；并且

所述套筒的所述内部面具有在所述内部面中限定的轴向延伸的浮凸部。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的两级压缩装置，其中所述控制器被编程为监测供应到所述驱动器的电动马达电流，并且在所述装置操作的过程中将所述电动马达电流维持在最大值以下。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的两级压缩装置，其中所述第二压缩机级具有负载循环，所述负载循环包括第一部分和第二部分，并且在所述第二压缩机级的负载循环的所述第一部分的过程中，所述控制器被编程为驱动所述螺杆在作为时间的函数的第一运动条件下操作，并且在所述第二压缩机级的负载循环的所述第二部分中，所述控制器被编程为使所述螺杆在作为时间的函数的不同的第二运动条件下操作。

8.根据权利要求7所述的两级压缩装置，其中所述负载循环的所述第一部分为活塞前进部分，并且所述负载循环的所述第二阶段为活塞缩回部分。

9.根据权利要求8所述的两级压缩装置，其中所述控制器被编程为在所述负载循环的所述活塞缩回部分的过程中使所述螺杆的速度增大，并且在所述负载循环的所述活塞前进部分的过程中使所述螺杆的速度减小。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的两级压缩装置，其中：

所述螺杆具有安装到所述驱动器的近端以及远离所述驱动器的末端；

所述第二压缩机级为活塞压缩机级，所述活塞压缩机级具有与所述螺杆共轴安装的活塞；

固定的套筒围绕所述螺杆的所述末端共轴地安装，所述套筒具有面对所述螺杆的在内部带有轴向凹槽的壁；并且

所述活塞为围绕所述套筒安装的环形活塞，用于相对于所述套筒在轴向上往复运动。

11.根据权利要求10所述的两级压缩装置，其中所述装置包括脱水区域，并且所述螺杆经过所述活塞排放到所述脱水区域内。

12.一种用于对松散给料材料进行压缩的两级压缩处理方法，包括：

提供第一压缩机级和第二压缩机级，所述第一压缩机级具有螺杆，所述螺杆具有涡旋部，所述涡旋部能够操作为在压缩给料的同时在轴向方向上向前驱动给料；

所述驱动器为可变速度驱动器；

连续地操作所述控制器以便响应于所述第二压缩机级的操作而改变所述驱动器的操作速度。

13.根据权利要求12所述的处理方法，所述螺杆具有涡旋部，所述涡旋部在一端处具有比另一端处更宽的螺距间隔，所述处理方法包括：随着所述螺杆转动，利用所述涡旋部逐渐压缩给料材料。

14.根据权利要求12和13中的任意一项所述的处理方法，其中所述第二压缩机级包括活塞，所述活塞相对于所述螺杆能够在轴向上往复运动，并且所述处理方法包括：在所述活塞处于操作中的同时调节所述螺杆的操作。

15.根据权利要求12至14中的任意一项所述的处理方法，其中所述控制器被编程为监测供应到所述驱动器的电动马达电流，并且所述处理方法包括：在所述装置操作的过程中将所述电动马达电流维持在最大值以下。

16.根据权利要求12至15中的任意一项所述的处理方法，其中所述第二压缩机级具有负载循环，所述负载循环包括第一部分和第二部分，并且所述处理方法包括：(a)在所述第二压缩机级的负载循环的所述第一部分的过程中，所述控制器被编程为驱动所述螺杆在第一速度条件下操作，并且在所述第二压缩机级的负载循环的所述第二部分中，所述控制器被编程为使所述螺杆在不同的第二速度条件下操作。

17.根据权利要求16所述的处理方法，包括如下操作中的至少一个：

(a)在所述负载循环的所述活塞缩回部分的过程中使所述螺杆的速度增大，以及

(b)在所述负载循环的所述活塞前进部分的过程中使所述螺杆的速度减小。

18.根据权利要求12至17中的任意一项所述的处理方法，其中所述处理方法包括：将给料从所述压缩机级的任一个传送到脱水部段，并且在所述脱水部段处排出所述给料中的液体。

19.根据权利要求12至18中的任意一项所述的处理方法，其中所述处理方法包括：提供用于所述第二压缩级的预编程的操作进度表，并且使所述螺杆的操作与所述进度表相适应。