ПРЕСС БРИКЕТИРОВОЧНЫЙ
BRIQUETTING PRESS

Изобретение 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 порций 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 для брикетирования изделия по изобретению SU 1801776 А1, В30В 11/10, 1993 г., который по числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному прессу.
Известный пресс брикетировочный содержит станину, стол, выполненный с возможностью дискретного поворота, смонтированные на столе пресс-формы, бункер загрузки сыпучего материала, установленный над столом с возможностью примыкания сверху к пресс-формам, ползун с пуансонами и выталкиватели готового брикета в лоток.
Особенностью этого пресса является то, что для снижения силовой нагрузки на структурные узлы и элементы прессование производится двухсторонним инструментом через штоки соосных гидроцилиндров, функционирующих синхронно.
Роторный принцип работы известного пресса обеспечивает совмещение операций, практически исключая время на вспомогательные операции.
Известный пресс характеризуется пониженной металлоемкостью и улучшенной ремонтопригодностью.
Однако относительно большое время, необходимое на прессование сыпучего материала в брикет требуемого качества и функциональных показателей назначения, ограничивает его производительность.
Кроме того, в этом прессе возможно изготовление брикетов только цилиндрической формы, что ограничивает его технологические возможности по изготовлению брикетов шарообразной формы с глухим каналом.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности и упрощение конструкции пресса брикетировочного повышенной производительности.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном прессе брикетировочном, содержащем станину, стол, выполненный с возможностью дискретного поворота, смонтированные на столе пресс-формы, бункер для сыпучего материала, установленный над столом с возможностью примыкания сверху к пресс-формам, ползун с пуансонами и выталкиватели готового брикета в лоток, согласно изобретению пресс снабжен жестко связанной с ползуном траверсой, на которой закреплены выталкиватели, смонтированными на столе фиксирующими втулками и закрепленным на ползуне с возможностью взаимодействия с упомянутыми втулками направляющим штырем, пресс-формы смонтированы на столе попарно с радиальным расположением в паре, выполнены разъемными с откидными поддонами, размещенными на осях поворота, установленных под столом по направлению его поворота, и снабжены кулачком подъема откидных поддонов, при этом станина выполнена с опорой, размещенной под столом и ползуном, с возможностью расположения на ней откидных поддонов, закрытия пресс-форм при прессовании брикетов и открытия их при сходе поддонов с опоры, а кулачок подъема откидных поддонов примыкает к опоре станины и смонтирован под бункером с возможностью взаимодействия с откидными поддонами для обеспечения закрытия пресс-форм, причем кулачок подъема откидных поддонов выполнен в виде пластинчатой пружины.
Отличительные признаки обеспечили повышение производительности и функциональной надежности работы многопозиционного роторного пресса по изготовлению брикетов шарообразной формы с глухим каналом заданного качества.
При этом упростились конструкция и взаимодействие структурных элементов пресса, в котором автоматически обеспечивается позиционное смыкание-размыкание сборных пресс-форм, необходимое для совмещения во времени и пространстве всех вспомогательных операций с прессованием.
Оснащение пресса траверсой, жестко связанной с ползуном, на котором закреплены выталкиватели, обеспечивает точное позиционирование при поворотах стола структурных элементов и синхронность их действия во времени и пространстве.
Жесткое крепление выталкивателя на траверсе ползуна ориентирует его соосно пресс-формам с брикетами, неизменность пространственного положения которых при повороте стола 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.
Установка на столе фиксирующих втулок для взаимодействия с направляющим штырем, который закреплен на ползуне, необходима для самоцентрирования пуансонов относительно пресс-форм, включая принудительный доворот стола при необходимости.
Расположение вдоль радиуса стола попарно связанных функционально и конструктивно пресс-форм обеспечивает повышение производительности и коэффициент технического использования оборудования, за счет их параллельного действия.
Выполнение пресс-форм разъемными, с откидными поддонами, а именно размещенными на осях поворота, расширяет технологические возможности более компактного пресса по изготовлению изделий формой, отличной от цилиндрической.
Установка осей поворота откидных поддонов под поворотным столом по направлению его поворота создает возможность автоматического (без дополнительных механизмов и устройств) смыкания с пресс-формами при взаимодействии с управляющим кулачком, неподвижно смонтированным под поворотным столом, кинематически обеспечивающим поворот и подъем поддонов до примыкания к пресс-формам.
Выполнение станины с опорой, размещенной под поворотным столом, обеспечивает возможность установки на ней откидных поддонов при закрывании пресс-форм снизу для прессования брикетов и их открывания за счет самопроизвольного откидывания поддонов при сходе с опоры.
Примыкающий к опоре кулачок подъема откидных поддонов смонтирован под бункером и выполнен с профилем для управляющего взаимодействия с поддонами, обеспечивая позиционные смыкание-размыкание пресс-форм в соответствии с углом поворота стола.
Выполнение кулачка подъема откидных поддонов в виде пластинчатой пружины обеспечивает упругую компенсацию размерных погрешностей в соединениях, люфты и зазоры, кинематический износ сопрягаемых в динамике поверхностей, при реализации заданных вертикальных перемещений для смыкания пресс-форм на технологических позициях стола.
Результатом предложенных усовершенствований является повышение коэффициента технического использования компактного функционального и надежного устройства полного цикла изготовления шарообразных брикетов с глухим каналом 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 изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по роторному прессованию сыпучего материала, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного изготовления пресса на действующем машиностроительном предприятии серийно можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративную цель и не ограничивают объема притязаний формулы. На чертежах 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 поворотному столу 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 попарно сблокированные пуансоны 4, установленные радиально, аксиально пресс-формам 5, которые соответственно установлены на поворотном столе 2 (фиг.3 и 4).
Поворотный стол 2 выполнен многопозиционным, в частности четырехпозиционным по описываемому варианту исполнения.
Возвратно-поступательные перемещения ползуна 3 синхронизированы с циклом поворота стола 2 по его позициям.
На ползуне 3 параллельно пуансонам установлен штырь 6 позиционирования, который взаимодействует с фиксирующими втулками 7, смонтированными в поворотном столе 2 соосно пресс-формам 5, расположенным попарно по радиусу стола 2 (фиг.2).
На ползуне 3 также жестко закреплена траверса 8, несущая попарно по радиусу сблокированные выталкиватели 9, расположенные на траектории движения пресс-форм 5 к последующей технологической позиции поворотного стола 2.
На поворотном столе 2, над каждой парой пресс-форм 5, образуя плоский шарнир, на оси 10 подвешен откидной поддон 11, рабочие поверхности которого выполнены сферического профиля, сопрягаемые с соответствующей пресс-формой 5.
Под поворотным столом 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 пресс-формам 5, необходимого для компенсации возможных люфтов и зазоров от различных суммарных допусков и посадок в соединениях, с учетом возможного динамического износа трущихся подвижных поверхностей в этих соединениях.
Над поворотным столом 2 установлен бункер 14 сыпучего материала, из которого изготавливаются брикеты - посадочные капсулы из торфа или компоста шарообразной формы с глухим каналом под укладку семян и удобрений.
Исходный материал для изготовления посадочных капсул предварительно высушивается, сортируется и диспергируется в соответствии с технологическими требованиями формирования брикетов заданной плотности.
Предложенный пресс брикетирования сыпучего материала оснащен автоматической системой путевого управления возвратно-поступательных перемещений ползуна 3 и синхронизированного с ними поворота стола 2, которая функционирует по электрическим сигналам от концевых выключателей (условно не показано).
Работает пресс следующим образом.
Загрузка обрабатываемого сыпучего материала осуществляется автоматически на позиции поворотного стола 2, где поддон 11 примкнут к пресс-формам.
При повороте стола 2, когда сблокированные пресс-формы 5, закрытые снизу откидными поддонами 11, размещаются под бункером 14, сыпучий материал заполняет объем пресс-форм 5 мерными дозами, так как они в этот момент сообщаются.
При последующем повороте стола 2 происходит отделение мерной дозы сыпучего материала в пресс-формах 5 от общего объема продукта в бункере 14, который питателем опирается на поверхность стола 2.
На рабочей позиции сблокированные пресс-формы 5 располагаются соосно пуансонам 4.
При рабочем ходе ползуна 3 первоочередно штырь 6 самоустанавливается внутри фиксирующей втулки 7, принудительно доворачивая стол 2 или частично возвращая его, если это необходимо, в согласованное положение - точное позиционирование пресс-форм 5 относительно штампового инструмента: пуансонов 4 и в целом стола 2 на всех позициях соответственно.
Далее пуансоны 4 перемещаются в крайнее нижнее положение, в результате чего сыпучий материал в пресс-формах 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 пресс-форм 5, а сформированные капсулы адгезионно по диаметральному пояску удерживаются в пресс-формах 5.
Далее штырь 6 выходит из кинематического замыкания с фиксирующей втулкой 7, освобождая стол 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 пресс-формы 5 с отпрессованными капсулами.
На следующей позиции поворотного стола 2, когда вновь опускается ползун 3, выталкиватели 9 проходят внутри сблокированных пресс-форм 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 стола 2, то есть вспомогательные операции совмещены во времени с рабочей операцией прессования капсул.
Каждая порция сыпучего материала последовательно проходит обработку на всех позициях поворотного стола 2, а выдача готовых посадочных капсул происходит при каждом его 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 брикетировочных для изготовления посадочных капсул из торфа или компоста.