Топливный брикет и устройство для изготовления топливных брикетов

Полезная модель относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству древесных брикетов, и может быть использована для изготовления топливных сферических брикетов из измельченной древесины.
Известно устройство для изготовления древесных брикетов из измельченной древесины с закрытой камерой прессования, включающее матрицы для прессуемой массы, механизм прессующего усилия, дозатор, транспортер для сбора готовых брикетов и привод. (Н.А. Модин, А.Н. Ерошкин. Брикетирование измельченной древесины и древесной коры. - М.: Лесная промышленность, 1971, с. 36-37).
Недостатком известного устройства является ограничение по конечной плотности прессуемого материала при однократном воздействии прессующего механизма, а так же малая производительность за счет необходимости выдержки под давлением измельченных древесных материалов в течение 20-30 секунд и трудоемкость процесса извлечения готового брикета из закрытой матрицы.
Известно устройство для изготовления древесных брикетов, включающее матрицы для прессуемой массы, расположенные на поворотной платформе, на дне которой неподвижно закреплена подпорная пластина, имеющая высадное отверстие для удаления готовых брикетов, механизм создания прессующего усилия в виде жестко смонтированной на одной плите группы пуансонов, длины которых последовательно увеличиваются в направлении к высадному отверстию, дозатор, транспортер для сбора готовых брикетов и привод. (Патент на полезную модель №96350. Устройство для изготовления древесных брикетов. Опубл. 27.07.2010. Бюл. №21).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, включающей поворотную платформу, последовательно поворачивающуюся на определенный угол, а значит испытывающую угловые ускорения, необходимость компенсация которых сдерживает увеличение производительности устройства в целом.
Известно устройство для изготовления топливных брикетов, включающее станину, дозатор, матрицы для прессуемой массы, содержащие цилиндрическую боковую поверхность и имеющими полусферическую рабочую поверхность с вертикально подвижным дном, жестко скрепленным с подпружиненным ползуном, содержащим на конце ролик, матрицы смонтированы на траках конвейера, на станине смонтирована прямолинейная направляющая и кулачок с криволинейной направляющей на его нижней поверхности для перемещения по направляющим роликов ползунов, механизм создания прессующего усилия в виде группы пуансонов с полусферической рабочей поверхностью, длины которых последовательно увеличиваются к концу стадии брикетирования, приемник готовых брикетов и привод. (Патент на полезную модель №126702. Топливный брикет и устройство для изготовления древесных брикетов. Опубл. 10.04.2013. Бюл. №10 - прототип).
Недостатками прототипа является получение брикетов с плотностью, величина которой уменьшается в направлении от поверхности брикета к его центру. Такие брикеты при сгорании быстро теряют первоначальную сферическую форму и, за счет относительно малой плотности древесной массы внутреннего объема, рассыпаются на мелкие элементы, что ухудшает качество и динамику сгорания древесной массы.
Устройство-прототип не способно устранить неравноплотность конечной продукции, так как создаваемое устройством прессующее усилие со стороны матриц и пуансонов передает равномерно распределенную радиальную нагрузку на внешнюю поверхность прессуемой древесной массы. Наличие градиента плотности во внутреннем объеме брикетов, изготавливаемых в таком устройстве - неизбежно.
Техническая задача полезной модели состоит в повышении качества и улучшения динамики сгорания брикетов за счет повышения степени равноплотности древесной массы в объеме брикета, увеличения его контактной площади с горячими газами топки и совершенствовании устройства для их производства.
Техническая задача достигается тем, что устройство для изготовления топливных брикетов, включающее станину, дозатор, матрицы для прессуемой массы, содержащие цилиндрическую боковую поверхность и имеющими полусферическую рабочую поверхность с вертикально подвижным дном, жестко скрепленным с подпружиненным ползуном, содержащим на конце ролик, матрицы смонтированы на траках конвейера, на станине смонтирована прямолинейная направляющая и кулачок с криволинейной направляющей на его нижней поверхности для перемещения по направляющим роликов ползунов, механизм создания прессующего усилия, снабженный группой пуансонов с полусферической рабочей поверхностью, длины которых последовательно увеличиваются к концу стадии брикетирования, приемник готовых брикетов и привод, согласно полезной модели выполнено так, что в каждом пуансоне полусферическая рабочая поверхность снабжена вертикальным штырем конической формы, при этом вершина конуса штыря направлена вниз, длина штыря выполнена меньшей диаметра полусферической рабочей поверхности пуансонов, диаметр оснований штырей последовательно увеличивается к концу стадии брикетирования, а сопряжение наружной поверхности основания штырей и полусферических рабочих поверхностей пуансонов имеет галтель, радиус которой последовательно увеличивается к концу стадии брикетирования. Полезная модель имеет следующие отличия от прототипа:
- в каждом пуансоне устройства полусферическая рабочая поверхность снабжена вертикальным штырем конической формы;
- вершина конуса штыря направлена вниз, длина штыря выполнена меньшей диаметра полусферической рабочей поверхности пуансонов;
- диаметр оснований штырей последовательно увеличивается к концу стадии брикетирования;
- сопряжение наружной поверхности основания штырей и полусферических рабочих поверхностей пуансонов имеет галтель, радиус которой последовательно увеличивается к концу стадии брикетирования.
Снабжение полусферической рабочей поверхности пуансонов вертикальным штырем обеспечивает, при силовом воздействии прессующего механизма, продавливание отверстий в брикете, что позволит увеличить контактную площадь спрессованной древесной массы с горячими газами топки и улучшит качество и динамику сгорания брикетов. Коническая форма штырей способствует уплотнению древесной массы внутреннего объема брикета в направлении нормали к конической поверхности штырей. При этом последовательное увеличение диаметра основания конического штыря (а значит и увеличение угла при вершине конуса) к концу стадии брикетирования позволяет осуществлять последовательное увеличение прессующего усилия со стороны штыря-конуса на внутренний объем древесной массы брикета, что является благоприятным режимом ее пьезообработки.
Выполнение длины штырей не более величины диаметра рабочей сферической поверхности пуансонов с получением не сквозного, а «глухого» отверстия позволяет сохранять прочность брикета до момента его подачи в топку.
Наличие сопряжения наружной поверхности основания штырей и полусферических рабочих поверхностей пуансонов в виде галтели снизит возможность обламывания кромок при их хранении транспортировке и подаче в топку, а значит и снизит потери полезной массы брикетов.
Указанные отличия полезной модели позволят повысить качество и динамику сгорания брикетов за счет повышения степени равноплотности древесной массы в объеме брикета, увеличения его контактной площади с горячими газами топки и усовершенствовать устройство для их производства.
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений с указанной совокупностью признаков. Устройство применимо и будет использовано в отрасли в 2019 году.
На графической иллюстрации изображена схема устройства, вид спереди. Устройство для изготовления топливных брикетов 1 включает станину 2, дозатор 3, матрицы 4 для прессуемой массы 5, содержащие цилиндрическую боковую поверхность 6, механизм создания прессующего усилия 7 (на графической иллюстрации условно не показан). Последний включает группу смонтированных на плите 8 пуансонов 9, длины которых последовательно увеличиваются к концу стадии брикетирования, а также приемник 10 готовых брикетов и привод.
Каждый пуансон 9 имеет полусферическую рабочую поверхность 11, а каждая из матриц 4 снабжена имеющим полусферическую рабочую поверхность 12 вертикально подвижным дном 13, жестко скрепленным с подпружиненным ползуном 14, содержащим на конце ролик 15. При этом матрицы 4 смонтированы на траках 16 конвейера. На рабочей поверхности 11 пуансонов 9 имеются выступы в виде конических штырей 17.
На станине 2 устройства смонтированы прямолинейная направляющая 18 и кулачок 19 с криволинейной направляющей 20 на его нижней поверхности 21 для перемещения по направляющим 18 и 20 роликов 15 ползунов 14.
На выходе брикетов 1 из устройства смонтирован отбойник 22, предназначенный для воздействия на готовое изделие 1 в момент его высадки из устройства в случае прилипания брикета к рабочей поверхности 12 матрицы 4.
Траки 16 верхней ветви конвейера опираются на опоры качения 23, а нижней ветви - на опоры качения 24. На хвостовик каждого из ползунов 14 установлены пружина 25 и квадратная шайба 26, жестко скрепленная с хвостовиком. Квадратная шайба 26 предназначена для исключения вращения ползуна 14 вокруг своей оси за счет контакта с направляющей 18. Пружина 25 возвращает ползуны 14 в исходное положение после контакта роликов 15 с криволинейной направляющей 20.
Устройство для производства сферических брикетов работает следующим образом.
Из дозатора 3 порция измельченных древесных материалов, например, опилок, загружают в матрицу 4 пресс-формы. Затем включают привод конвейера с траками 16, и загруженная матрица 4 пресс-формы перемещается на некоторое расстояние (шаг) и останавливается соосно с первым из пуансонов 9 (наиболее короткий), рабочая поверхность 11 которого выполнена в виде полусферы, снабженной коническим штырем 17.
При опускании пуансонов происходит подпрессовка древесной массы. При этом ролики 15 ползуна 14 перемещаются по прямолинейной направляющей 18, а ползун 14 опирается на траки 16, прогиб которых за счет усилия прессования предотвращают опоры 23, жестко скрепленные со станиной 2 устройства.
При дальнейшем перемещении траков 16 конвейера на один шаг пресс-форма останавливается соосно со вторым пуансоном 9 (более длинным), и происходит окончательное формирование древесной массы 5 в шар с окончательным формированием в нем «глухого» конического отверстия. Отметим, что количество пуансонов 9 может быть больше двух, в зависимости от требуемого числа ударов пуансона 9 с целью достижения окончательной плотности и формы древесной массы.
При дальнейшем движении траки 16 огибают ведущий барабан конвейера. При этом ролики 15 ползунов 14 постепенно начинают перемещаться по криволинейной направляющей 20 кулачка 19, и происходит перемещение ползунов 14 вдоль цилиндрической поверхности 6 матриц 4, которые на холостой ветви конвейера движутся загрузочным отверстием вниз. При этом происходит принудительная высадка готового изделия 1 в приемник 10. Для исключения прогиба траков 16 в момент высадки готового изделия 1 нижняя ветвь конвейера с траками 16 опирается на вращающиеся опоры 24, жестко скрепленные со станиной устройства. При перемещении пресс-формы с матрицей 4 на следующую после высадки позицию пружина 15 возвращает ползун 14 в исходное положение.
Полезная модель позволяет повысить качество брикетов и улучшить динамику их сгорания за счет повышения степени равноплотности древесной массы в объеме брикета, увеличения его контактной площади с горячими газами топки. Усовершенствованное устройство для их производства обеспечит достижение новых свойств топливных брикетов.