УСТРОЙСТВО ДЛЯ БРИКЕТИРОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR BRIQUETTING POWDER MATERIALS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к оборудованию для брикетирования материалов мелких фракций, в том числе пылевидного материала, уловленного в циклонах, для дальнейшего его использования в технологических линиях по производству строительных материалов, и может найти применение в химической, металлургической и других отраслях промышленности.
Уровень техники
Из уровня техники известны грануляторы (см. патент SU 523759, МПК: B22F 3/02, В28В 3/16, опубл. 05.08.1976; патент SU 860855, МПК: B01J 2/22, опубл. 07.09.1981), включающие приводные валки с формующими ячейками и загрузочный бункер. При синхронном встречном вращении валков формуемый материал из загрузочного бункера захватывается валками, заполняет формующие ячейки и прессуется. Готовые гранулы выпадают из ячеек под собственным весом.
Недостатком этих грануляторов является низкая прочность гранул, так как углы захвата валков не обеспечивают захват порошкообразных материалов с малой насыпной массой в количестве, обеспечивающем необходимое давление прессования для образования плотных, прочных гранул. В этом случае необходимо использовать нагнетающие устройства для принудительной подачи порошка в межвалковое пространство. Кроме того, недостаток известных устройств заключается в сложности удаления сформированных гранул из ячеек валков.
Известен валковый брикетный пресс (см. патент SU 638486, МПК: В30В 11/18, опубл. 25.12.1978), содержащий два вращающихся валка с формующими ячейками, один из которых выполнен подвижным, устройство, прижимающее подвижный валок к неподвижному, и загрузочное устройство. С целью повышения прочности брикетов, наружная поверхность валков выполнена граненой, а формующие ячейки размещены на гранях. Благодаря этому на последней стадии образования брикетов происходит полное замыкание формующих ячеек по всему контуру, исключающее возможность вытеснения материала из ячеек в направлении, противоположном вращению валков.
Однако ритмичное поступательное движение подвижного валка при больших скоростях вращения может вызвать вибрацию отдельных узлов и пресса в целом, что приводит к значительному снижению его надежности.
Известна установка для непрерывного уплотнения материала (см. патент FR 2725661 (U1), МПК: В30В 11/16, 19.04.1996), содержащая четыре приводных валка, рабочие поверхности которых образуют формующую матрицу. В известной установке прессование материала осуществляется по двум взаимно перпендикулярным осям, позволяющее повысить плотность прессовки.
Недостаток установки заключается в низкой надежности ее конструкции вследствие многоступенчатости передачи вращения от оси ведущего валка к оси четвертого ведомого валка. Кроме того, установка предназначена для изготовления непрерывных лентообразных изделий и не приспособлена для производства брикетов из-за невозможности (при многоступенчатости привода) обеспечения совпадения краев формующих ячеек по периметру с образованием замкнутой ячейки.
В качестве прототипа к заявляемому устройству, по наличию сходных конструктивных признаков, принят брикетировщик (см. патент CN 101784683, МПК: B01J 2/22, 21.07.2010), содержащий два приводных валка с формующими ячейками и загрузочный бункер со шнековым питателем. Ворошитель, смонтированный на валу шнекового питателя, препятствует сводообразованию в загрузочном бункере, а шнековый питатель принудительно подает порошковый материал в межвалковое пространство, обеспечивая равномерное заполнение им формующих ячеек.
Недостатком прототипа является малая прочность получаемых брикетов, вследствие недостаточной их пропрессовки по периметру краев формующих ячеек.
Раскрытие изобретения
Заявляемым изобретением решается задача улучшения потребительских качеств готовых брикетов за счет повышения их плотности и прочности, при одновременном обеспечении эксплуатационной надежности привода устройства.
Поставленная задача решается тем, что устройство для брикетирования порошкообразных материалов, содержащее установленные на раме с возможностью встречного вращения приводные валки с формующими ячейками и загрузочный бункер со шнековым питателем, согласно заявляемому изобретению, содержит три валка, оси которых расположены в одной горизонтальной плоскости под углом 120° друг к другу, при этом ведущая ось кинематически напрямую связана с обеими ведомыми осями.
Вращаясь, шнековый питатель проталкивает порошковый материал в межвалковое пространство и заполняет им формующие ячейки. При этом шнековый питатель предварительно уплотняет порошок, вытесняя из него воздух. Предварительное уплотнение материала улучшает захватывающую способность валков и увеличивает давление в формующих ячейках, что дает возможность получать прочные брикеты с повышенной плотностью.
За счет того, что оси валков расположены в одной плоскости под углом 120° друг к другу, осуществляется трехосное сжатие брикета, при котором происходит передача давления порции материала со всех сторон. К брикету прикладывается большее количество сил, чем при встречном прессовании. Благодаря такому приложению сил прессования удается сделать кромки брикета (на линии разъема формующих ячеек) более плотными, что снижает вероятность осыпания уплотняемого материала.
Кроме того, при трехосном сжатии приложенные к порции материала силы прессования действуют не только на сжатие, но и на сдвиг. Осуществляется сдвиг (смещение) слоев материала, позволяющий уложить зерна порошка в более плотную структуру.
Поскольку в процессе формования брикета участвуют три валка, каждая формующая ячейка представляет собой 1/3 формы для прессования брикета. В результате, после отпрессовки очередной порции материала форма раскрывается на три части, что предотвращает залипание и застревание брикета в формующих ячейках и облегчает его удаление. Благодаря этому повышаются потребительские качества готового продукта и исключаются аварийные остановки устройства.
Таким образом, вышеперечисленные технические результаты в совокупности позволяют получить продукт однородной плотности, повысить прочность брикетов, а также улучшить качество готового продукта. Вместе с тем обеспечивается надежность работы привода и всего устройства в целом.
Конструктивно привод может быть проработан в виде конической зубчатой передачи, предназначенной для передачи механической энергии между пересекающимися под углом осями. На ведущей оси по обе стороны от валка закреплены два ведущих конических зубчатых колеса, контактирующих с ведомыми коническими зубчатыми колесами близлежащих валков. За счет исключения многоступенчатости привода удалось повысить его надежность.
В нижней части загрузочного бункера смонтирована коническая загрузочная горловина, в которой расположен конический шнековый питатель, причем конусность а загрузочной горловины и шнекового питателя составляет 1÷10°. Сужение проходного сечения загрузочной горловины способствует более эффективному предварительному уплотнению материала перед окончательным прессованием брикетов. При этом увеличение конусности более 10° отрицательно сказывается на продвижении материала вдоль загрузочной горловины.
Целесообразно снабдить загрузочную горловину воздухоотводящими каналами, позволяющими беспрепятственно выходить вытесненному из порошка воздуху, благодаря чему обеспечивается необходимая плотность поступающего в межвалковое пространство материала.
В частном случае реализации заявляемого устройства загрузочная горловина может быть выполнена составной, по меньшей мере, из двух элементов с разъемом по вертикали, на торцах которых выполнены поперечные пазы, образующие воздухоотводящие каналы. Также загрузочная горловина может быть изготовлена цельной с равномерно распределенными на ее стенке сквозными отверстиями.
За счет удаления воздуха из предварительно уплотняемого материала повышается прочность готового брикета и исключается его расслоение.
Конструктивно оси ведомых валков установлены в вертикальных опорах, смонтированных на раме с возможностью ограниченного смещения в горизонтальной плоскости в направлении к ведущему валку.
Предпочтительно снабдить устройство механизмами прижима ведомых валков к ведущему валку. При этом каждый механизм прижима валков выполнен в виде неподвижно смонтированной на раме стойки, по меньшей мере, с одним поперечным сквозным резьбовым отверстием и вкрученного в него регулировочного болта, концевой частью контактирующего с опорой валка.
Наличие в устройстве механизма прижима валков позволяет при монтажных работах упростить регулировку взаимного расположения валков с целью обеспечения совпадения краев формующих ячеек по периметру с образованием замкнутой ячейки.
Краткое описание чертежей
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - заявляемое устройство, продольный разрез;
на фиг. 2 - расположение валков, вид сверху;
на фиг. 3 - вид А на фиг. 1;
на фиг. 4 - элемент загрузочной горловины;
на фиг. 5 - механизм прижима ведомых валков.
Осуществление изобретения
Устройство для брикетирования порошкообразных материалов содержит установленные на раме 1 с возможностью встречного вращения три приводных валка 2 с формующими ячейками 3 и загрузочный бункер 4 с коническим шнековым питателем 5 и пальчиковым ворошителем 6. Оси 7, 8, 9 валков 2 смонтированы в вертикальных опорах 10 и расположены в одной горизонтальной плоскости под углом 120° друг к другу.
Привод устройства выполнен в виде конической зубчатой передачи. На ведущей оси 7 по обе стороны от валка 2 закреплены два ведущих конических зубчатых колеса 11, каждое из которых контактирует с ведомым коническим зубчатым колесом 12, смонтированным на оси 8, 9 близлежащего валка. Привод вращения валков осуществляется электродвигателем 13.
В нижней части загрузочного бункера 4 смонтирована коническая загрузочная горловина 14. Конусность загрузочной горловины и шнекового питателя 5 составляет 8°. Загрузочная горловина 14 выполнена составной из трех элементов 15 с разъемом по вертикали. На торцах элементов загрузочной горловины выполнены поперечные пазы 16, образующие воздухоотводящие каналы.
Опоры 10 осей 8, 9 ведомых валков смонтированы на раме 1 с возможностью ограниченного смещения в горизонтальной плоскости в направлении к ведущему валку.
Устройство снабжено механизмами прижима ведомых валков к ведущему валку. Каждый механизм прижима валков выполнен в виде неподвижно смонтированной на раме 1 стойки 17 с двумя поперечными сквозными резьбовыми отверстиями (не показаны) и вкрученных в них регулировочных болтов 18, концевой частью контактирующими с опорой 10 валка.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Изначально валки 2 выставляют на осях 7, 8, 9 таким образом, чтобы при смыкании формующие ячейки 3, расположенные на их рабочих поверхностях, находились друг напротив друга. При соблюдении этого условия обеспечивается полное совпадение краев формующих ячеек по периметру с образованием замкнутой формы для прессования брикета.
Подлежащий брикетированию порошковый материал поступает в загрузочный бункер 4 через загрузочный патрубок 19. При включении привода шнекового питателя 5 пальчиковый ворошитель 6, смонтированный на его валу, рыхлит порошок, препятствуя его зависанию в бункере 4. Конический шнековый питатель 5, продвигая материал вдоль конической загрузочной горловины 14, предварительно уплотняет его, подает под давлением в межвалковое пространство и заполняет формующие ячейки 3.
Формующие ячейки 3 при вращении валков 2 сближаются, производя обжатие брикетируемого материала с трех сторон. В итоге получаются плотные и прочные брикеты. При дальнейшем повороте валков 2 отпрессованные брикеты под действием силы тяжести и центробежной силы выпадают из ячеек 3 и направляются для последующей обработки.
Благодаря использованию заявляемого устройства для брикетирования порошкообразного материала повышается плотность и прочность получаемых брикетов, что расширяет функциональные возможности их использования при производстве строительных материалов, а также обеспечивается эксплуатационная надежность привода устройства.