Комбайн для приготовления гранул из навозной массы
COMBINE FOR PREPARING GRANULES FROM MANURE MASS

Изобретение относится, к сельскому хозяйству, в частности к технике для переработки навоза.
Известной является установка для выделения жидкой фазы из материалов (патент РФ №2566430, кл. B01D 33/27, опубл. 21.10.2015, бюл №20), включающая корпус, внутри которого закреплены винтовые направляющие, загрузочное устройство, устройства для отвода фильтрата и сгущенной фракции, фильтр изготовлен с образованием по периметру фильтра многозаходной винтовой перфорированной поверхности и направленных навстречу друг другу четырех ломанных винтовых линий основного направления и двух ломанных винтовых линий противоположного направления, а также внутренних четырех ломанных винтовых канавок основного направления и двух ломанных винтовых канавок противоположного направления, смонтирован из секций каждая из которых собрана из прямоугольного перфорированного основания и двух боковых перфорированных граней в виде двух равнобедренных перфорированных треугольников, прикрепленных своими основаниями под углом 90° к большим сторонам прямоугольного перфорированного основания, при этом длина меньшей стороны прямоугольного перфорированного основания равна длине каждой из четырех боковых сторон равнобедренных перфорированных треугольников.
Недостатком является малая производительность и недостаточная ремонтнопригодность, ограниченные технологические возможности, низкое качество готовой продукции.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ получения гранул из навоза и устройство для его осуществления (патент РФ №2109716, кл. C05F 3/00, опубл. 27.04.1998, бюл №12), снабженный с закрепленным впереди в нижней части подбирающим ковшом мобильным средством, на котором смонтированы имеющие индивидуальные приводы узел для подачи и предварительного выделения жидкой фракции из навоза, которое выполнено в виде вертикального элеватора с перфорированными ковшами, верхний конец которого сообщен с входной частью средства для отжима жидкой фракции и размельчения кусков навоза, под которым друг под другом установлены сообщенные между собой экструдер выполненный в виде размещенного в перфорированном корпусе, шнека с валом, имеющим диаметр, увеличивающийся в сторону закрепленной на торце корпуса расширительной камеры, к которой большим основанием присоединен конусообразный мундштук с расположенной по винтовой линии внутренней поверхностью и прикрепленной к его меньшему основанию фильерой с расширительной камерой с отверстиями для отвода газов, а также средство для измельчения и сушки массы гранул выполненного в виде вращающегося перфорированного барабана, снабженного приспособлением для подачи и отвода горячих газов.
Недостатком является ограниченные технологические возможности большие потери жидкой фазы навозной массы, недостаточная производительность и ремонтнопригодность, низкое качество готовой продукции.
Техническим результатом задачи является расширение технологических возможностей и уменьшение потерь жидкой фазы навозной массы, повышение производительности, повышение качество готовой продукции.
Технический результат достигается тем, что в комбайне для получения гранул из навозной массы, снабженный с закрепленным впереди в нижней части подбирающим ковшом мобильным средством, на котором смонтированы имеющие индивидуальные приводы узел для подачи навоза, верхний конец которого сообщен с входной частью средства для отжима жидкой фракции и размельчения кусков навоза, под которым друг под другом установлены сообщенные между собой экструдер выполненный в виде размещенного в перфорированном корпусе, шнека с валом, имеющим диаметр, увеличивающийся в сторону закрепленной на торце корпуса расширительной камеры, к которой большим основанием присоединен конусообразный мундштук с расположенной по винтовой линии внутренней поверхностью и прикрепленной к его меньшему основанию фильерой с расширительной камерой с отверстиями для отвода газов, а также средство для измельчения и сушки массы гранул выполненного в виде вращающегося перфорированного барабана, снабженного приспособлением для подачи и отвода горячих газов, все узлы выполнены в виде отдельных модулей снабженных индивидуальными приводами и закреплены на мобильном средстве, в том числе первый модуль для подачи навозной массы который выполнено в виде наклонного элеватора с ковшами, верхний конец которого сообщен со вторым модулем для отжима жидкой фракции и размельчения кусков навоза выполненного виде вращающейся пустотелой цилиндрической перфорированной винтовой поверхности, изготовленной из четного количества, не менее четырех, поочередно соединенных друг с другом, разных по длине перфорированных полос прямоугольной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых на цилиндрической оправке по винтовым линиям в поперечном направлении с образованием по периметру снаружи винтовых линий и винтовых перфорированных криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой формы относительно оси симметрии перфорированной винтовой поверхности с центрами кривизны снаружи перфорированной винтовой поверхности, внутри которой расположены не связанные между собой стержни-катки, смонтированных внутри пустотелой цилиндрической перфорированной винтовой поверхности с возможностью свободного вращения путем перекатывания, при этом ограниченных в продольном перемещении, а под вторым модулем друг под другом установлены сообщенные между собой третий модуль- экструдер, выполненный в виде размещенного в перфорированном корпусе шнека с валом, имеющим диаметр, увеличивающийся в сторону закрепленной на торце корпуса расширительной камеры, к которой большим основанием присоединен конусообразный мундштук с расположенной по винтовой линии внутренней перфорированной поверхностью выполненный из четырех и более перфорированных полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине с уменьшением их по длине, скрученных в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на конической оправке и после сгиба соединенных друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой с образованием по внутреннему периметру мундштука винтовых линий и внутренних винтовых канавок с переменным уменьшаемся по длине шагом винтовых канавок с образованием воронкообразного винтового входа, с помощью которого твердая фракция навозной массы поступаемая из расширительной камеры в большом объеме сужается и отделяется остаточная жидкая фракция через перфорации мундштука и выхода меньшим основанием к которому прикреплена фильера, из которой навоз выходит в виде разновеликих гранул, которые с помощью бункера загружаются внутрь четвертого модуля снабженного приспособлением для подачи и отвода горячих газов выполненного в виде вращающегося перфорированного барабана изготовленного из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар перфорированных треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из одинаковых двух пар равнобедренных перфорированных треугольников, а вторая пара выполнена из равнобедренного перфорированных треугольника, равного равнобедренному перфорированному треугольнику первой пары и равностороннего перфорированного треугольника, стороны которого равны боковой стороне равнобедренного перфорированного треугольника, причем каждая последующая секция повернута относительно последующей на 120°.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции комбайна для получения гранул из навозной массы.
Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление в виде модулей смонтированных на мобильном средстве позволяет обеспечить не только уборку навозной массы с загрязненных площадей - земли навозной массой, но и подачу ее в последующие модули смонтированные друг под другом для отжима жидкой фракции и размельчения кусков навоза, экструдер с воронкообразным мундштуков и фильерой для формирования гранул из твердой фракции навозной массы а также сушку и измельчение готовых гранул и сбор в емкость всей массы жидкой фракции навозной массы, что расширяет технологические возможности и уменьшение потерь жидкой фазы навозной массы, повышает производительность.
Новизна усматривается в том, что комбайн для получения гранул из навозной массы смонтирован из отдельных четырех модулей с индивидуальным приводом, что расширяет технологические возможности, упрощает обслуживание и повышает ремонтнопригодность, так как в поле обеспечивается быстрая замена вышедшего из строя модуля.
Новизна усматривается в том, что первый модуль для подачи навозной массы выполнен в виде наклонного элеватора с цельными ковшами, что уменьшает потери жидкой фазы навозной массы, повышает производительность.
Новизна заключается в том, что второй модуль для отжима жидкой фракции и размельчения кусков навоза выполнен виде вращающейся пустотелой цилиндрической перфорированной винтовой поверхности, изготовленной из четного количества, не менее четырех, поочередно соединенных друг с другом перфорированных полос прямоугольной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых на цилиндрической оправке по винтовым линиям в поперечном направлении с образованием по периметру снаружи винтовых линий и винтовых перфорированных криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой формы относительно оси симметрии перфорированной винтовой поверхности с центрами кривизны снаружи перфорированной винтовой поверхности, внутри которой расположены не связанные между собой три и более стержни-катки, смонтированные внутри пустотелой цилиндрической перфорированной винтовой поверхности с возможностью свободного вращения путем перекатывания, при этом ограниченных в продольном перемещении, что повышает производительность отделения жидкой фракции из навозной массы и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что третий модуль-экструдер снабжен мундштуком с внутренними винтовыми перфорированными канавками и образованием воронкообразного входа выполненный из четырех и более перфорированных полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине с уменьшением их по длине, скрученных в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на конической оправке и после сгиба соединенных друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой, с образованием по внутреннему периметру мундштука винтовых линий и внутренних винтовых канавок с переменным уменьшающемся по длине шагом винтовых канавок с образованием воронкообразного винтового входа, с помощью которого твердая фракция навозной массы, поступаемая из расширительной камеры в большом объеме сужается и отделяется остаточная жидкая фракция через перфорации мундштука, что повышает производительность отделения жидкой фракции из навозной массы и повышает качество готовой продукции, расширяет технологические возможности.
Новизна состоит в том, что четвертый модуль выполнен в виде вращающегося перфорированного барабана изготовленного из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар перфорированных треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из одинаковых двух пар равнобедренных перфорированных треугольников, а вторая пара выполнена из равнобедренного перфорированного треугольника, равного равнобедренному перфорированному треугольнику первой пары и равностороннего перфорированного треугольника, стороны которого равны боковой стороне равнобедренного перфорированного треугольника, причем каждая последующая секция повернута относительно предыдущей на 120°, что повышает производительность, расширяет технологические возможности, повышает качество готовой продукции.
1
1
2
2
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен комбайн для получения гранул из навозной массы, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вид Б на фиг. 1; фиг. 4 - пустотелая цилиндрическая поверхность второго модуля для отжима жидкой фракции и размельчения кусков навоза; фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; фиг. 6 - общий вид одной из перфорированных полос прямоугольной формы; фиг. 7 - вид одной из перфорированных полос после скручивания ее концов относительно горизонтальной оси 0-0; на фиг. 8 - вид одной из перфорированных полос после скручивания на цилиндрической оправке; на фиг. 9 - разрез В-В на фиг. 8; на фиг. 10 - разрез В-В на фиг. 8 с совмещением боковых кромок двух перфорированных полос; на фиг. 11 - экструдер, общий вид; на фиг. 12 - расширительная камера и мундштук с фильерой экструдера, продольный разрез; на фиг. 13 - мундштук с внутренними винтовыми перфорированными канавками и образованием воронкообразного входа; на фиг. 14 - вид D на фиг. 13; на фиг. 15 - одна из перфорированных полос трапециевидной формы после скручивания в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии 0-0; на фиг. 16 - перфорированная полоса трапециевидной формы после сгиба в поперечном направлении по винтовым линиям на конической оправке; на фиг. 17 - разрез Г-Г на фиг. 16; на фиг. 18 - перфорированный барабана четвертого модуля, общий вид; на фиг. 19 - секция перфорированного барабана четвертого модуля; на фиг. 20 - схема сборки перфорированного барабана четвертого модуля; на фиг. 21 - вид спереди перфорированного барабана четвертного модуля после сборки из секций; на фиг. 22 - вид Г на фиг. 21.
Комбайн для получения гранул из навозной массы (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) содержит смонтированные поярусно сообщающиеся друг под другом на мобильном средстве 1 четыре модуля: первый модуль 2 для подачи навозной массы, второй модуль 3 для отжима жидкой фракции и размельчения кусков навоза, третий модуль - 4 для отжима жидкой фракции и формирования гранул, четвертого модуля 5 для измельчения и сушки гранул. Первый модуль 2 для подачи навозной массы выполнен в виде наклонного элеватора с ковшами 6. Перед первым модулем 2 в виде элеватора с ковшами 6 в нижней части мобильного средства 1 закреплен подбирающий ковш 7 для захвата исходной навозной массы. Верхний конец элеватора первого модуля 2 сообщен посредством перегрузочного бункера 8 с входной частью второго модуля 3. Второй модуль 3 для отжима жидкой фракции и размельчения кусков навоза выполнен в виде вращающейся от индивидуального привода 9 пустотелой цилиндрической перфорированной винтовой поверхности 10, внутри которой расположены не связанные между собой три и более стержни-катки 11, смонтированные внутри пустотелой цилиндрической перфорированной винтовой поверхности с возможностью свободного вращения путем перекатывания, при этом ограниченных в продольном перемещении. Пустотелая цилиндрическая перфорированная винтовая поверхность 10 (фиг. 4, фиг. 5) выполнен в с наружными криволинейными поверхностями 12 вогнутой формы относительно оси симметрии цилиндрической винтовой перфорированной поверхности с центрами кривизны снаружи цилиндрической винтовой перфорированной поверхности 10.
1
1
Пустотелая цилиндрическая винтовая перфорированная поверхность 10 второго модуля 3 (фиг. 4, фиг. 5) выполнена из перфорированных полос прямоугольной формы 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, например, как полоса 13 (фиг. 6) скрученных по винтовой линии в продольном направлении (фиг. 7) и изогнутых в поперечном направлении на цилиндрической оправке 21 (фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10). Каждая из перфорированных полос 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии O-O, например перфорированная полоса 13 на фиг. 7 с продольными боковыми кромками 22 и 23, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении. Скрученную таким образом перфорированную полосу 13 размещают на цилиндрическую оправку 21, как, например, на фиг. 8 полосу 13, и изгибают так, чтобы кромки 22 и 23 полосы 13 разместились бы в поперечном направлении по винтовым линиям. При этом полоса 13 деформируется и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20. Далее деформированные таким образом полосы 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 размещают на цилиндрической оправке 21, например как на фиг. 9 полосу 13 и совмещают продольные кромки, например кромку 23 полосы 13 с продольной кромкой 22 полосы 20 и соединяют известными способами, например сваркой.
На выходе пустотелой цилиндрической винтовой перфорированной поверхности 10 второго модуля 3 выполнены отверстия 24 для выгрузки крупных инородных включений, поступающих в емкость 25. Под пустотелой цилиндрической винтовой перфорированной поверхности 10 второго модуля 3 закреплен поддон 26 для отвода жидкой фракции. Пустотелая цилиндрическая винтовая перфорированная поверхность 10 второго модуля 3 имеет выгрузное отверстие 27, через которое обезвоженная навозная масса поступает внутрь третьего модуля-экструдера 4. Последний выполнен в виде размещенного в перфорированном корпусе 28 шнека 29 валом 30, связанным с приводом 31 и имеющим диаметр, увеличивающийся в сторону закрепленной на торце корпуса экстру дера расширительной камеры 32 (фиг. 1, фиг. 11, фиг. 12), которая выполнена с отверстиями 33 для отвода газов закрытым фильтром 34. К расширительной камере 32 большим основанием присоединен конусообразный мундштук 35 с внутренними винтовыми перфорированными канавками и образованием
1
воронкообразного винтового входа и прикрепленной к его меньшему основанию фильерой 36. Корпус экструдера снабжен охлаждающей рубашкой 37, к входному концу которой подсоединен поддон 26 для отвода жидкой фракции. Пространство под перфорированным корпусом экструдера ограничено желобом 38 и сообщающегося с ним бункером 39 для жидкой фракции. Под фильерой экструдера установлен приемный бункер 40, через который сырые гранулы поступают во вращающийся от привода 41 четвертый модуль 5 для измельчения и сушки гранул. Конусообразный мундштук 35 с внутренними винтовыми перфорированными канавками и образованием воронкообразного винтового входа (фиг. 13, фиг. 14, фиг. 15) выполнен из пяти перфорированных полос 42, 43, 44, 45, 46 трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине, скрученных в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии перфорированной полосы, например, полоса 43 (фиг. 16), и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на конической оправке 47 (фиг. 17, фиг. 18). Перфорированные полосы 42, 43, 44, 45, 46 после сгиба соединяют друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой, с образованием по периметру конусообразного мундштука 35 пяти винтовых линий и внутренних винтовых перфорированных канавок с переменным, уменьшаемся по длине шагом S, одна из которых 48-49 показана на фиг. 13 утолщенной линией. Конусообразного мундштука 35 снабжен фланцем 50 и фланцем 51. К фланцу 50 крепится фильера 36, а конусообразный мундштук 35 с помощью фланца 51 большим основанием присоединен к расширительной камере 32 экструдера.
Под фильерой 36 экструдера третьего модуля 4 смонтирован приемный бункер 40, через который сырые гранулы поступают во вращающийся от привода 41 четвертый модуль 5 для измельчения и сушки гранул.
Четвертый модуль 5 для измельчения и сушки гранул выполнен из последовательно установленных секций (фиг. 18, фиг. 19), каждая из которых изготовлена в виде смонтированных двух пар треугольников 52 и 53 соединенных боковыми сторонами. Первая пара треугольников 52 выполнена из двух одинаковых равнобедренных треугольников 54 и 55. Вторая пара треугольников 53 смонтирована из равнобедренного треугольника 56, равного треугольникам 54 и 55 первой пары 52 и равностороннего треугольника 57 стороны которого равны боковым сторонам треугольников 54, 55, 56.
Каждая последующая секция (фиг. 20), при сборке четвертого модуля 5 для измельчения и сушки гранул повернута относительно предыдущей секции на 120°.
1
2
3
Например, на фиг. 20 секция 58 повернута относительно предыдущей секции 59 на 120° по часовой стрелке, секция 60 повернута относительно предыдущей секции 59 в свою очередь тоже на 120° и т.д. Поворот секций 58, 59, 60 для наглядности фиксируется вершинами Д, Д, Д.
2
Четвертый модуль 5 для измельчения и сушки гранул (фиг. 21 и фиг. 22) выполнен конусообразным с ломанными винтовыми линиями по периметру переменного по длине шага с тремя ломаными винтовыми линиями с шагом S, которые показаны на фиг. 18 и фиг. 19 утолщенными линиями 61-62-63-64-65; 66-67-68-69; 70-71-72-73-74.
2
При повороте секций 58, 59, 60 относительно друг друга по часовой стрелке образуются поверхности четвертого модуля 5 для измельчения и сушки гранул с правыми винтовыми линиями основного направления S (фиг. 21 и фиг. 22).
2
При повороте секций относительно друг друга против часовой стрелки образуются поверхности четвертого модуля 5 для измельчения и сушки гранул с левыми винтовыми линиями основного направления S (на чертежах не показаны).
Четвертый модуль 5 для измельчения и сушки гранул снабжен приспособлением 75 для подачи и отвода горячих газов. Готовые гранулы направляются через выгрузные отверстия 76 в приемный лоток 77. Подача гранул из последнего в накопитель 78 осуществляется посредством элеватора 79. Приводы всех четырех модулей в том числе 9, 31 и 41 выполнены индивидуальными, что позволяет им не только работать независимо в оптимальных режимах на каждой стадии получения гранул, но и улучшает ремонтопригодность, так как позволяет при выходе из строя одного из модулей производить их замену в полевых условиях.
Комбайн для получения гранул из навозной массы работает следующим образом.
В процессе поступательного перемещения мобильного средства 1 жидкий навоз захватывают ковшом 7 первого модуля 2, транспортируют ковшами 6 наклонного элеватора и затем сбрасывает его в бункер 8, откуда он поступает внутрь второго модуля 3 для отжима жидкой фракции и размельчения кусков навоза во вращающуюся цилиндрическую винтовую поверхность 10, где осуществляется не только его горизонтальное транспортирование под воздействием внутренних криволинейных поверхностей 12 винтовой формы от загрузки к выгрузки, но и отжим жидкой фракции стержнями - катками 11 смонтированных внутри пустотелой цилиндрической винтовой поверхности 10 с возможностью свободного вращения и перекатывания при котором и происходит через перфорации цилиндрической винтовой поверхности 10 отделение жидкой фракции навозной массы от твердой, а также дробление крупных кусков навоза. При этом жидкая фракции, поступающее через перфорации в поддон 26 и далее в бункер 39. Одновременно с отжимом осуществляется также размельчение крупных кусков навоза и их осреднение перекатывающими стержням-катками 11. Крупные инородные включения, содержащиеся в навозной массе, транспортируются от загрузки к выгрузки и выгружаться через отверстие 24 в емкость 25. Обезвоженная навозная масса через отверстие 27 поступает в третий модуль 4 выполненный в виде экструдера, где происходит ее экструдирование посредством шнека 29, сопровождающегося сжатием массы, ее нагревом, дальнейшим окончательным отделением остаточной жидкой фракции через перфорации корпуса 28 расширением в камере 32, с расщеплением волокон и последующим закручиванием распрямленных волокон в мундштуке 35. Из фильеры 36 навоз выходит в виде разновеликих гранул. В процессе экструдирования осуществляется охлаждение твердой фракции жидкой фракцией, направляемой после отжима в охлажденную рубашку 37 корпуса экструдера, а из расширительной камеры 32 - отвод газов через отверстия 33 и фильтр 34. После фильеры 36 массу гранул при помощи бункера 40 загружают внутрь вращающегося перфорированного барабана четвертого модуля 5, в котором в результате взаимодействия с неровностями его внутренней поверхности происходит измельчение гранул до заданного размера и одновременно их равномерная сушка горячими газами, что доводит их прочность до нормы готовые гранулы из приемного лотка 77 элеватором 79 транспортируют в накопитель 78.