ПРЕСС ДЛЯ БРИКЕТИРОВАНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА

Предлагаемая полезная модель относится к прессам для прессования изделий из сыпучего материала, преимущественно брикетирования, с использованием плунжеров, прессующих материал в формах, размещенных на поворотном столе, и предназначен для изготовления капсул из торфа или компоста, в которых размещают для посадки семена, рассаду или черенки растительных и сельхозкультур.
Уровень данной области техники характеризует брикетировочный пресс, описанный в изобретении SU 1497045, В30В 11/00, 1989 г., который содержит силовой цилиндр, шток которого имеет прессующую торцевую поверхность, смыкаемую с торцом подвижной подпружиненной матрицы, охватывающей неподвижный пуансон.
Коаксиально матрице размещен закрепленный на силовом цилиндре рабочий элемент, оснащенный кулачком управления толкателя готового брикета в окно на отводящий склиз.
Рабочий элемент, имеющий окно загрузки, выполняет функции шиберной заслонки бункера с сыпучим материалом и обеспечивает тем самым при возвратно-поступательном перемещении автоматическое дозирование порции материала, подаваемого в пресс-форму, образованную между торцами пуансона и штока силового цилиндра в сомкнутом с матрицей положении, где происходит брикетирование.
Описанная конструкция проста в наладке, обслуживании и надежна в работе.
Однако, недостатком этого пресса является целевое применение только для брикетов большого объема, так как он однопозиционный и ограничен в производительности.
Отмеченный недостаток устранен в многопозиционном прессе для изготовления изделий для порошковых материалов по патенту RU 2279350, В30В 11/10, 2006 г., который содержит смонтированный в станине центральный вал поворота поперечной каретки с загрузочными кассетами и секционного кольцевого сбрасывателя, оснащенного отражателем для смещения готовых брикетов к выходному отверстию нижерасположенного неподвижного диска, где закреплен отводящий лоток.
По периферии пресса закреплены пресс-формы с двухсторонними штоками цилиндров, обеспечивающими формирование рабочего объема, прессование порции насыпного материала и подъем брикета в окно кассет, расположенных на неподвижной дисковой опоре, имеющей окна выгрузки над склизами, направленными в секции общего сбрасывателя, перемещающего брикеты к выходному отверстию.
Каретка с загрузочными кассетами имеет привод возвратно-поступательных поперечных перемещений для последовательных операций подачи порции сыпучего материала в пресс-формы и отвода готовых брикетов по дисковой опоре к окнам выгрузки в общий сбрасыватель в лоток.
Недостатком описанного пресса является неудовлетворительная производительность из-за относительно продолжительного цикла при большом вспомогательном времени на последовательные перемещения штоков силовых цилиндров рабочих позиций, когда диаметральная кассета вынужденно простаивает, и на дополнительные поперечные перемещения каретки при операциях загрузки-выгрузки, что нерационально.
Дополнительное устройство сбрасывания готовых брикетов усложняет конструкцию, а двухсторонняя схема прессования увеличивает высоту пресса, снижая жесткость конструкции.
Более совершенным является компактный многопозиционный пресс по патенту RU 2036109, В30В 11/10, 1995 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному.
Известный пресс содержит поворотную платформу (барабан) пошагового поворота с распределенными по периферии, сдублированными на радиальных позициях пресс-формами. Поворотная платформа кинематически связана с ползуном, несущим рабочий инструмент, смонтированный над опорой в станине, и позиционирующий штырь, взаимодействующий с фиксирующими втулками, расположенным на поворотной платформе симметрично пресс-формам.
Поворотная платформа примыкает к загрузочному бункеру с сыпучим материалом, который порционно заполняет объем пресс-форм, находящихся под ним, при этом при повороте платформы автоматически происходит отсечка питателя бункера.
Внутри поворотной платформы установлен выталкиватель готовых брикетов, получающий движение от общего приводного вала.
Особенностью пресса является то, что конструкция позволяет дублировать на каждой рабочей позиции пресс-формы, синхронно взаимосвязанные с прессовым инструментом, бункером загрузки и выталкивателем, что обеспечивает дополнительный выход готовой продукции при параллельном прессовании брикетов.
Недостатком известного пресса является сложность его кинематики и технологического обслуживания прецизионных исполнительных элементов, пооперационной тонкой настройки рабочего цикла, которую затруднительно длительно сохранить из-за трибоизноса в механизмах взаимодействия при динамических нагрузках.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение функциональной надежности компактного пресса, производительности работы и качества формуемых брикетов.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном прессе для брикетирования сыпучего материала, содержащем ползун, на котором закреплены штамповый инструмент и штырь позиционирования, взаимодействующий с фиксирующими втулками поворотной платформы, несущей распределенные по периферии пресс-формы, преимущественно сдублированные, и выталкиватель готового брикета, при этом поворотная платформа установлена на опоре станины, согласно усовершенствованию, к опоре станины примыкает выполненный в виде пластинчатой пружины кулачок для подъема откидных поддонов пресс-форм, шарнирно связанных с нижним торцом поворотной платформы, а выталкиватель закреплен на ползуне.
Отличительные признаки упростили конструкцию и действие структурных элементов пресса, в котором автоматически происходит позиционное смыкание-размыкание сборных пресс-форм, обеспечивающее тем самым совмещение во времени и пространстве всех вспомогательных операций с прессованием брикетов, что повышает функциональную надежность и производительность устройства.
При этом улучшается качество прессуемых брикетов при идентичности пространственного положения и силового замыкания всех разъемных пресс-форм на рабочей и технологических позициях поворотной платформы.
Кулачок, смонтированный под поворотной платформой и примыкающий к опоре станины, служит для автоматической сборки откидных поддонов с пресс-формами при вращении платформы.
Выполнение кулачка в виде пластинчатой пружины обеспечивает гарантированное усилие прижима поддонов к пресс-формам, создавая конструкционное единство формообразующих элементов при прессовании брикетов.
Монолитность неразъемного смыкания откидных поддонов с пресс-формам на рабочей позиции обеспечивается состыковкой подъемного кулачка с неподвижной опорой под штамповым инструментом, общей для всех распределенных по периметру поворотной платформы пресс-форм. Это позволяет совместить по времени на смежных позициях выталкивание готовых брикетов из открытых пресс-форм с операцией прессования в закратом объеме, что сокращает вспомогательное время и общий технологический цикл.
Операции смыкания-размыкания пресс-форм осуществляется автоматически: принудительно профилем неподвижного кулачка и под действием сил гравитации соответственно на разных позициях, но одновременно при повороте платформы.
Шарнирная связь откидных поддонов с поворотной платформой обеспечивает неизбежное раскрытие пресс-форм в результате поворота вокруг оси плоского шарнира под действием сил гравитации, которое происходит при сходе поддона с опоры после прессования. Это автоматически гарантирует сквозной выход внизу пресс-форм для брикетов без дополнительных устройств и механизмов.
Жесткое крепление выталкивателя на траверсе ползуна ориентирует его соосно пресс-формам с брикетами, неизменность пространственного положения которых при повороте платформы обеспечено кинематическим замыканием позиционирующего штыря в фиксирующей втулке на каждой позиции, координатно привязанной к штамповому инструменту и выталкивателю.
Это обеспечивает совмещение во времени операций прессования и выталкивания брикетов, которые происходят одновременно с автоматическим дозированием порции сыпучего материала из бункера в соответствующие пресс-формы.
Результатом предложенных усовершенствований является повышение коэффициента технического использования компактного функционального и надежного устройства полного цикла изготовления брикетов из сыпучего материала.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в полезной модели техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэфектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы. На чертеже изображено:
на фиг.1 - предложенный пресс, вид на рабочую позицию;
на фиг.2 - то же, вид в плане;
на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2;
на фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.2.
Станина 1 пресса примыкает к поворотной платформе 2 (фиг.2), при этом ползун 3 размещен соосно рабочей позиции прессования посадочных капсул из торфа или компоста в форме, близкой к сферической.
На ползуне 3 закреплены сблокированные пуансоны 4, аксиальные матрицам 5, радиально смонтированным на поворотной платформе 2 (фиг.3 и 4).
Платформа 2 выполнена многопозиционной, в частности, четырехпозиционной по описываемому варианту исполнения.
Возвратно-поступательные перемещения ползуна 3 синхронизированы с циклом поворота платформы 2 по ее позициям.
На ползуне 3 параллельно пуансонам 4 установлен штырь 6 позиционирования, который взаимодействует с фиксирующими втулками 7, смонтированными в платформе 2 соосно сдублированным матрицам 5, расположенным радиально (фиг.2).
На ползуне 3 также жестко закреплена траверса 8, несущая сблокированные выталкиватели 9, расположенные на траектории движения матриц 5 к последующей технологической позиции поворотной платформы 2.
На поворотной платформе 2, над каждой парой матриц 5, образуя плоский шарнир, на оси 10 подвешен откидной поддон 11, рабочие поверхности которого выполнены сферического профиля, сопрягаемые с соответствующей матрицей 5.
Под платформой 2 установлен, выполненный в форме пластинчатой пружины, кольцевой кулачок 12 (фиг.2 и 3), который примыкает к опоре 13, закрепленной на станине 1 под ползуном 3.
Пластинчатая пружина кулачка 12 на протяженности имеет регулировку поперечного перемещения для прижима откидных поддонов 11 к матрицам 5, необходимого для компенсации возможных люфтов и зазоров от различных суммарных допусков и посадок в соединениях.
Над поворотной платформой 2 установлен бункер 14 сыпучего материала, из которого изготавливаются посадочные капсулы.
Под выталкивателями 9 на станине 1 закреплен лоток 15 для сбора отпрессованных посадочных капсул.
Пресс оснащен автоматической системой путевого управления возвратно-поступательных перемещений ползуна 3 и синхронизированного поворота платформы 2, которая функционирует по электрическим сигналам от концевых выключателей (условно не показано).
Работает пресс следующим образом.
Загрузка обрабатываемого сыпучего материала осуществляется автоматически на позиции поворотной платформы, где поддон 11 примкнут к матрицам 5.
При повороте платформы 2, когда сблокированные матрицы 5, закрытые снизу откидными поддонами 11, размещаются под бункером 14, сыпучий материал заполняет объем матриц 5 мерными дозами, так как они в этот момент сообщаются.
При последующем повороте платформы 2 происходит отделение мерной дозы сыпучего материала в матрицах 5 от общего объема продукта в бункере 14, который питателем опирается на поверхность платформы 2.
На рабочей позиции сблокированные матрицы 5 располагаются соосно пуансонам 4.
При рабочем ходе ползуна 3 первоочередно штырь 6 самоустанавливается внутри фиксирующей втулки 7, принудительно доворачивая платформу 2 или частично возвращая ее, если это необходимо, в согласованное положение - точное позиционирование матриц 5 относительно штампового инструмента: пуансонов 4 и в целом платформы 2 на всех позициях соответственно.
Далее пуансоны 4 перемещаются в крайнее нижнее положение, в результате чего сыпучий материал в матрицах 5 уплотняется, формируя объемный монолит - две посадочные капсулы устойчивой формы.
Затем путевой системой управления ползун 3 реверсируется в исходное верхнее положение, при этом пуансоны 4 извлекаются из матриц 5, а сформированные капсулы адгезионно по диаметральному пояску удерживаются в матрицах 5.
Далее штырь 6 выходит из кинематического замыкания с фиксирующей втулкой 7, освобождая платформу 2 для поворота.
При этом откидной поддон 11 сходит с опоры 13 рабочей позиции и поворачивается под действием сил гравитации относительно оси 10, устанавливаясь отвесно, и открывает матрицы 5 с отпрессованными капсулами.
На следующей позиции платформы 2, когда вновь опускается ползун 3, выталкиватели 9 проходят внутри сблокированных матриц 5 и выталкивают готовые капсулы (с усилием 20% от усилия прессования) в лоток 15.
Далее работа повторяется.
Особенностью функционирования предложенного пресса является параллельно-последовательное действие исполнительных механизмов на всех технологических операциях, одновременно четырех позиций платформы 2, то есть вспомогательные операции совмещены во времени с рабочей операцией прессования капсул.
Каждая порция сыпучего материала последовательно проходит обработку на всех позициях платформы 2, а выдача готовых посадочных капсул происходит при каждом ее позиционировании, что производительно.
Опытный образец предложенного пресса опробован при отработке технологических режимов прессования посадочных капсул из предварительно подготовленного сырья, прошедшего измельчение, просеивание и сушку.
Положительные результаты испытаний позволяют рекомендовать заказчику серийное изготовление прессов для брикетирования посадочных капсул из торфа или компоста.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по роторному прессованию сыпучего материала, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного изготовления пресса на действующем машиностроительном предприятии серийно, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.