СМЕСИТЕЛЬ-ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ

Полезная модель относится к сельскохозяйственной технике, а именно к устройствам для приготовления субстрата, включающего смешивание и измельчение твердых органических продуктов, например, ферментированных навоза или помета с целлюлозосодержащими компонентами при производстве биогумуса. Заявляемая полезная модель может также работать в режиме измельчения, например, твердых Органических продуктов, биогумуса и др.
Известен измельчитель - смеситель ИСК-3, состоящий из вертикального ножевого ротора, приемной, рабочей и выгрузной камер, пакетов противорезов, зубчатых дек, электродвигателя и клиноременной передачи. Для введения в обрабатываемую массу жидких добавок в конструкции предусмотрены две форсунки. На роторе размещены ярусами ножи - измельчители и молотки, выполняющие роль смесителя. В нижней части ротора находится двухлопастная швырялка. При измельчении соломы длина резки составляет 30-50 мм (Белянчиков Н.Н., Смирнов А.И. Механизация животноводства и кормоприготовления. - 3-е изд. - М.: Агропромиздат, 1990. - С.206-207).
Однако получаемая данным устройством степень измельчения сырья при производстве биогумуса является не достаточной. Например, при изготовлении субстрата для кормления дождевых червей крупность частиц твердых органических удобрений не должна превышать 4 мм, что не может обеспечить измельчитель ИСК-3. Вертикальное расположение рабочего органа не обеспечивает необходимого перемешивания компонентов субстрата из-за различия физико-механических свойств перемешиваемых компонентов: твердые органические удобрения будут перемещаться в камере под действием силы тяжести, в отличие от соломы, обладающей парусностью. По той же причине будет наблюдаться сегрегация смеси под воздействием воздушного потока создаваемого швырялкой при выгрузке.
Известно устройство для измельчения твердых органических удобрений (питатель-измельчитель), состоящее из расположенных в бункере подающего транспортера, подающего барабана, барабана-ускорителя и дробильной камеры с установленными штифтами. Дробильная камера снабжена скатной доской и выгрузным отверстием с магнитным улавливателем мелких металлических примесей. Геометрическая форма дробильной камеры определяется траекторией полета частиц органических отходов (Патент на изобретение РФ №2181709, МПК C 05 F 3/06).
Данное устройство предназначено для комплектования поточных технологических линий непрерывного действия по производству субстрата. Однако данное устройство не обеспечивает требуемой равномерности и степени измельчения твердых органических удобрений. Кроме того, в данном устройстве не предусмотрен режим перемешивания компонентов субстрата.
Известно устройство для измельчения твердых органических удобрений, состоящее из расположенного на раме бункера, внутри которого размещены цепочно-планчатый подающий транспортер, снабженный храповым механизмом, подающий барабан и барабан-ускоритель. Барабаны снабжены зубчатыми элементами, расположенными по винтовой линии и выполненными в форме лопаток, закрепленными на барабане параллельно его оси вращения. Расположение барабана-ускорителя над подающим барабаном и над транспортером обеспечивает подачу твердых органических удобрений из бункера в дробильную камеру. Задняя стенка бункера выполнена подвижной по направлению движения транспортера за счет ее шарнирного крепления к тяговому механизму транспортера в ее нижней торцевой части, и наличием направляющих, установленных на боковых стенках бункера и снабженных роликовым механизмом, закрепленным на верхней торцевой части задней стенки. Бункер имеет шарнирное соединение с дробильной камерой и дополнительное крепление боковин дробильной камеры к бункеру для обеспечения надежной работы устройства (Патент на полезную модель РФ №34845, МПК: А 01 С 3/02).
Данное устройство обеспечивает требуемое измельчение, однако, как и в предыдущем аналоге, в конструкции отсутствует возможность перемешивания компонентов.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является смеситель, входящий в линию для приготовления субстрата, состоящий из корпуса с загрузочным и выгрузным патрубками, внутри которого установлен быстроходный вал с ножами и выгрузными лопастями. На быстроходном валу установлен тихоходный вал с лопастями, расположенными под углом 120° относительно друг друга, передний конец которого закреплен растяжками. На внутренней стороне корпуса установлены контрножи и распылитель жидких компонентов (Патент на изобретение РФ №2130243).
Данная конструкция имеет ряд недостатков. Расположение быстроходного вала с ножами внутри тихоходного вала предполагает больший диаметр последнего, что приводит к ухудшению процесса смешивания. Наличие выгрузных лопастей, расположенных на горизонтально расположенном быстроходном валу приводит к ухудшению процесса выгрузки измельченный массы из-за действия центробежных сил
на выгружаемый продукт. Расположение форсунки для внесения жидких компонентов в режущей части камеры приводит к ухудшению процесса резания и выгрузки готового продукта, а расположение лопастей под углом 120° усложняет процесс осевого перемещения перемешиваемых компонентов.
Задачей полезной модели является повышение степени перемешивания и измельчения, а также расширение функциональных возможностей устройства за счет его работы, как в режиме смешивания - измельчения, так и в режиме только измельчения.
Поставленная задача решается тем, что в смесителе - измельчителе, содержащем цилиндрический корпус с входным и выходным окнами, в котором установлен режущий механизм в виде размещенных на валу ножей и смесительный механизм в виде расположенных на валу лопаток, состоящих из штанг с лопастями, при этом оба вала установлены соосно с возможностью вращения с различной частотой, на внутренней стороне корпуса закреплены противорежущие элементы, расположенные между ножами режущего механизма, приводной механизм, согласно предлагаемого решения, лопатки и ножи расположены по винтовой линии, при этом лопасти лопаток выполнены с возможностью изменения их поворота относительно оси штанги на угол 15-60°.
Смесительный механизм снабжен лопастью в виде витка плоской спирали, закрепленной на валу смесительного механизма со стороны его выхода для обеспечения осевого перемещения продукта в режущий механизм.
Валы режущего и смесительного механизмов соединены с возможностью обеспечения независимого их вращения.
Каждый механизм имеет отдельный привод.
Противорежущие элементы представляют собой сгруппированные в пакеты пластины, разделенные вкладышами для обеспечения технологического зазора между ножами и противорежущими элементами, при этом пакеты расположены по образующей корпуса и на равном расстоянии друг от друга в поперечной плоскости.
Пакеты из противорежущих элементов шарнирно прикреплены к корпусу и подпружинены.
Ножи представляют собой пластину с режущей кромкой по ходу вращения режущего механизма в виде выемки, имеющей радиально расположенный участок в периферийной зоне под углом не менее 15°, при этом противорежущие элементы имеют режущую кромку, расположенную против хода вращения и повторяющую форму режущей кромки ножа.
Первый нож режущего механизма выполнен двухперьевым с криволинейной режущей кромкой в виде логарифмической или архимедовой спиралей.
Смеситель - измельчитель снабжен дополнительным входным окном, выполненным в корпусе и расположенным перед режущим механизмом для обеспечения работы устройства только в режиме измельчения.
Смеситель - измельчитель снабжен форсункой, расположенной над входом в смесительный механизм.
Полезная модель поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображен продольный разрез смесителя-измельчителя, на Фиг.2 - лопасть лопатки смесительного механизма, вид сверху, на Фиг.3 - двухперьевой нож режущего механизма, поперечный разрез (А-А) на Фиг.4 - вариант выполнения ножей и противорежущих элементов режущего механизма, поперечный разрез (Б-Б), на Фиг.3 - пакет противорежущих элементов.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - рама,
2 - цилиндрический корпус,
3 - входное окно,
4 - выходное окно,
5 - дополнительное окно,
6 - заслонка,
7 - вал смесительного механизма,
8 - штанги лопаток,
9 - лопасти лопаток,
10 - спиральная лопасть,
11 - вал режущего механизма,
12 - двухперьевой нож,
13 - ножи пластинчатые,
14 - противорежущие элементы,
15 - вкладыш,
16 - соединительный узел валов,
17 - растяжки,
18 - форсунка,
19 - магниты,
20 - пружины,
21 - привод смесительного механизма,
22 - привод режущего механизма.
Заявляемое устройство состоит из расположенного на раме 1 цилиндрического корпуса 2, имеющего входное 3 и выходное 4 окна, снабженные загрузочными и
выгрузными патрубками соответственно. В корпусе расположены смесительный и режущий механизмы, соединенные посредством узла 16. При этом смесительный механизм представляет собой размещенные на валу 7 по винтообразной линии лопатки в виде размещенных на штангах 8 лопастей 9. Лопасти на штангах выполнены с возможностью изменения их положения - поворотом лопасти относительно оси штанги на угол 15-60°. Выбранное положение лопастей фиксируется с помощью крепежного элемента. Режущий механизм выполнен в виде вала 11 с ножами 13, расположенными также по винтообразной линии. Ножи режущего механизма 13 выполнены пластинчатой формы и имеют криволинейную режущую кромку, например, в виде выемки, имеющей радиальный участок в периферийной зоне под углом не менее 15°. Первый нож 12, расположенный у входа в режущий механизм, может быть выполнен двухперьевым с криволинейной режущей кромкой, например, в виде логарифмической или архимедовой спирали, обеспечивающий измельчение крупных компонентов высокой влажности. На внутренней поверхности корпуса между ножами режущего механизма закреплены противорежущие элементы 14, которые сгруппированы в 4 пакета. Каждый пакет представляет собой набор параллельных пластин, разделенных металлическими вкладышами 15 для обеспечения технологического зазора между ножами и соседними противорежущими элементами. Пакеты расположены по образующей корпуса в зоне режущего механизма и равноудалены друг от друга в поперечной плоскости - на 90° (фиг.4). Крепление противорежущих элементов к корпусу может быть шарнирным, снабженным пружинным элементом 20 для обеспечения отклонения пакета противорежущих элементов и их возвращения в исходное положение в случае попадания твердых частиц в режущий механизм. Валы 7 и 11 расположены на одной оси с возможностью независимого вращения друг относительно друга, которое обеспечивается конструкцией соединительного узла 16, выполненного, например, в виде корпуса для двух подшипников, и наличием отдельных приводов 21 и 22. Привод 22 режущего механизма представляет собой мотор-редуктор, соединенный с валом механизма через клиноременную передачу, а привод 21 смесительного механизма - электродвигатель, соединенный с валом через редуктор и цепную передачу. Режущий и смесительный механизмы закреплены внутри корпуса с помощью растяжек 17, жестко соединяющих узел 16 с цилиндрической стенкой корпуса. Смесительный механизм со стороны выхода из него может быть снабжен спиральной лопастью 10, изготовленной, например, из плоского кольца с радиальным разрезом, концы которого затем раздвигают в осевом направлении. Таким образом, образуется лопасть в виде витка плоской спирали, которую закрепляют на валу смесительного механизма, например, с помощью радиальных штанг.
Для обеспечения работы заявляемого устройства в режиме измельчения в корпусе выполнено дополнительное окно 5 с заслонкой 6, расположенное над спиральной лопастью. Для увлажнения подаваемых компонентов сырья со стороны загрузочных патрубков входного окна могут быть расположены форсунки 18, а на боковых стенках патрубков для улавливания металлических примесей компонентов установлены магниты 19.
Устройство работает следующим образом.
Исходные, например, целлюлозосодержащие компоненты, и твердые органические удобрения подают во входное окно 3. Для более качественного перемешивания компоненты увлажняются жидкостью из форсунки 18, например распылением под давлением до 6 атм. Для обеспечения их влажности до 40-50%, которые затем перемешиваются лопатками и перемещаются в сторону режущего механизма. В зависимости от массового соотношения компонентов и требований, предъявляемых к качеству перемешивания, угол поворота лопастей на штангах изменяют на величину от 15 до 60°, который фиксируют с помощью болтового соединения. Спиральная лопасть 10, установленная перед режущим механизмом обеспечивает подачу и уплотнение измельчаемых компонентов в режущем механизме. Двухперьевой нож 12, установленный на входе режущего механизма обеспечивает измельчение любых продуктов различной влажности. Доизмельчение массы и перемещения ее к выходному окну 4 осуществляется пластинчатыми ножами 13 и противорежущими элементами 14. Выполнение режущих кромок ножей и противорежущих элементов оригинальной формы позволяет производить измельчение компонентов способом «рубки». Комбинация режущих ножей -двухперьевого и пластинчатых обеспечивает длину резки компонентов до 5 мм, необходимую, например, для кормления дождевых червей в процессе производства биогумуса.
Измельченная масса выгружается через выходное окно 4, например, на ленточный транспортер для дальнейшего использования. В случае, если твердые органические удобрения имеют большой гранулометрический состав, затрудняющий процесс приготовления субстрата, их следует предварительно измельчать. Для этого удобрения подают на режущий механизм через дополнительное окно 5, снабженное заслонкой 6. При этом заслонка 6 находится в закрытом состоянии при режиме смешивания - измельчения.
Наличие раздельных приводов режущего и смесительного механизмов и независимое соединение валов обеспечивают различную частоту их вращения и возможность ее регулирования.
Заявляемое устройство обеспечивает в одном технологическом цикле смешивание и измельчение компонентов субстрата, а также только их измельчение. Совокупность конструктивных элементов обеспечивает необходимую степень измельчения и смешивания, предъявляемую к субстратам при вермикультивировании.