Устройство для обрезки топливных гранул
FUEL PELLET TRIMMING DEVICE

Заявляемое изобретение относится к машиностроению, а точнее к оборудованию, предназначенному для калибровки топливных гранул.
Известно устройство для измельчения и гранулирования замороженного в блоках сырья (патент RU 2346746, опубликован 20.02.2009), содержащее приводной механизм, расположенный по оси опорной конструкции, связанный с ним вертикальный вал с диском, закрепленным перпендикулярно оси вала, при этом в диске выполнены по меньшей мере два продолговатых равномерно расположенных радиальных наклонных упора для строгальных ножей, причем строгальные ножи выполнены зубчатыми с равным шагом строгальных зубцов и впадин, регулируемые направляющие для блоков сырья, установленные с возможностью перемещения блоков под действием своего веса вниз на рабочую поверхность диска в положение резания, бункер, расположенный под диском, для сбора измельченного сырья. Наклонные упоры строгальных ножей выполнены на рабочей поверхности диска, зубцы соседних ножей сдвинуты на один шаг в радиальном направлении, на выступающих краях впадин выполнены острые кромки, а направляющие выполнены в виде коробов, установленных под углом к рабочей поверхности диска с возможностью регулировки угла, при этом поперечные размеры коробов превышают соответствующие поперечные размеры блоков на величину зазора, при этом устройство дополнительно снабжено средством формования гранул, выполненным в виде пары находящихся в зацеплении формовочных шестерен, установленных под бункером с возможностью вращения от привода и возможностью изменения межцентрового расстояния, и пары шестерен, введенной в зацепление с формовочными шестернями, имеющей заостренные вершины зубьев для прочистки межзубных промежутков формовочных шестерен.
Недостатками известной конструкции являются низкая надежность конструкции, низкая производительность и низкая технологичность функционирования.
Также известна машина для обрезки (патент ES 1118855, опубликован 12.08.2014), в том числе обрезки топливных пеллет. Машина выполнена в виде корпуса с местом загрузки, внутри корпуса на равном расстоянии друг от друга расположены ножи для обрезки, закрепленные на валу.
Тем не менее, недостатками машины для обрезки, также являются низкая надежность конструкции, низкая производительность и низкая технологичность функционирования.
Целью заявляемого изобретения является устранение выявленных недостатков для достижения следующего технического результата: повышение надежности конструкции, повышение производительности и повышение технологичности функционирования.
Поставленная цель достигается следующим образом: устройство для обрезки топливных гранул, содержащее корпус, ось крепления к внешнему приводу, ножи-ограничители, рабочий орган в виде вращающегося элемента, соосно закрепленный при помощи подшипниковых опор при этом в корпусе расположены загрузочный и выходной порт, а вращающийся элемент расположен внутри корпуса, характеризующееся тем, что вращающийся элемент представляет собой цилиндрический барабан, на внешней поверхности которого расположены калибровочные ячейки, а ножи-ограничители закрепляются на загрузочном порту над поверхностью ячеек, при этом корпус охватывает цилиндрический барабан, дополняя рабочий орган.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что загрузочный и выходной порт состоит из раструба, закрепляемого на корпусе и рамы раструба.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что ножи-ограничители расположены вертикально.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что нож-ограничитель выполнен с зубцеобразным выступом режущей части.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что нижняя часть ножа-ограничителя выполнена с закруглением, повторяющим радиус закругления цилиндрического барабана.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что калибровочные ячейки выполнены расширяющимися кверху.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что калибровочные ячейки имеют форму трапеции в разрезе.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что калибровочные ячейки примыкают друг к другу.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что раструб выполнен воронкообразным.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что загрузочный порт и выходной порт выполнены идентичными.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что глубина калибровочной ячейки составляет 35 мм±10%.
Устройство для обрезки топливных гранул, в частности, может характеризоваться тем, что ширина калибровочной ячейки, сверху, составляет 25 мм±10%.
На Фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства, на Фиг. 2 схематично изображен цилиндрический барабан с выделением вида А, на Фиг. 3 показан поперечный разрез заявляемого устройства с выделением вида Б, на Фиг. 4 отражен вид А, на Фиг. 5 отражен вид Б, где цифрами обозначено следующее:
1. корпус;
2. ось крепления к внешнему приводу;
3. нож-ограничитель;
4. цилиндрический барабан;
5. калибровочные ячейки;
6. загрузочный порт;
7. выходной порт.
Представленное устройство для обрезки топливных гранул устроено следующим образом
Внутри корпуса (1) располагается цилиндрический барабан (4). Цилиндрический барабан представляет из себя тело вращения, внешняя поверхность которого (за исключением торцевых параллельных элементов) сформирована массивом калибровочных ячеек (5). Цилиндрический барабан закрепляется на оси крепления к внешнему приводу (2). Ось выступает за торец корпуса, закрытый пластиной, и предназначена для соединения с внешним вращающим органом (например, электромотором, на Фиг. не показан). Ось барабана крепится к торцам корпуса через подшипниковые опоры. Корпус содержит загрузочный порт (6) и выходной порт (7). Непосредственно над поверхностью цилиндрического барабана, внутри загрузочного порта, располагается нож-ограничитель (3), который крепится на болтах через регулировочные пазы.
Представленное устройство для обрезки топливных гранул действует следующим образом
В основу принципа работы заложено срезание специальным ножом-ограничителем излишней длины каждой гранулы в соответствии со стандартом DIN Plus для топливных гранул. Загрузка гранул производится через загрузочный порт. Гранулы попадают в калибровочные ячейки вращающегося барабана. При этом гранула с длиной, превышающей нормированное значение, при любом размещении в калибровочной ячейке включая диагональное, не будет помещаться полностью. Излишняя часть гранулы, выступающая за пределы ячейки, при вращении барабана срезается ножом-ограничителем. После отсечения излишней длины, вращением внутри калибровочной ячейки, гранулы достигают выходного порта, где под действием гравитационной силы, высыпаются из ячеек. Гранулы с длиной, не превышающей максимально допустимую, свободно помещаются в ячейки и проходят через устройство для обрезки топливных гранул без изменений.
Загрузочный и выходной порт могут включать в себя раструб, закрепляемый на корпусе и раму раструба и могут быть закреплены к корпусу заявляемого устройства, например, с помощью электросварки. При этом раструб может быть выполнен воронкообразным, таким образом позволяя обеспечить технологичную загрузку гранул, за счет большей площади поверхности загрузки даже при узком входном отверстии в корпусе. Загрузочный и выходной порты могут быть выполнены идентичными, что позволяет, в случае необходимости, произвести замену, например, выходного порта на загрузочный. Таким образом повышается ремонтопригодность изделия, а, значит, и надежность (согласно ГОСТ 27.002-2015).
Нож-ограничитель может быть выполнен с зубцеобразным выступом режущей части (клювообразным). В качестве материала ножа-ограничителя может быть использована, например, сталь 45. Клювообразная форма обладает высокой сопротивляемостью к деформациям, что обеспечивает прочность и долговечность ножа и всей конструкции, в целом. Нож закрепляется вертикально, что обеспечивает ему большую площадь соприкосновения со стенкой загрузочного порта, для целей перераспределения силы, возникающей при соударении с обрабатываемыми топливными гранулами. Таким образом, достигается надежность удержания ножа. Зазор между цилиндрическим барабаном и ножом выставляется от 0,5 до 1 мм.
Калибровочные ячейки могут быть выполнены расширяющимися кверху, для обеспечения технологичности загрузки топливных гранул. Калибровочные ячейки могут плотно примыкать друг к другу, обеспечивая единую однородную структуру цилиндрического барабана, обеспечивая его прочность. При этом форма ячейки в разрезе может быть трапециевидной, что обеспечивает их высокую плотность расположения на внешней поверхности цилиндрического барабана, полностью покрывая всю поверхность. Высокая плотность расположения калибровочных ячеек обеспечивает высокую производительность и технологичность обработки гранул. Размер ячеек рассчитан таким образом, чтобы гранула с длиной, превышающей нормированное значение, при любом размещении в ячейке включая диагональное, не помещалась полностью, а излишняя часть гранулы, выступающая за пределы ячейки, при вращении барабана срезалась ножом-ограничителем. Глубина калибровочной ячейки может составлять 35 мм±10%, а ширина калибровочной ячейки, сверху, может составлять 25 мм±10%, что обеспечивает технологичность подготовки топливных гранул под стандарт DIN Plus. При отклонении значений глубины ячейки, не решается задача технологичного изготовления гранул стандарта DIN Plus. При уменьшении ширины ячейки, затрудняется процесс засыпки гранул (более мелкие входные отверстия ячеек), а при увеличении ширины ячейки, гранулы могут ложиться по диагонали, что также не будет соответствовать необходимым стандартам длины, при обрезке. В качестве материала калибровочной ячейки может быть использована, например, сталь 09Г2С. Материалы ячейки и режущего инструмента выбираются заведомо обладающие большей жесткостью, чем обрабатываемые пеллеты, для обеспечения высокой надежности конструкции устройства.
Технологичность работы устройства достигается, благодаря расположению ножей-ограничителей, непосредственно над поверхностью калибровочной ячейки. За счет прохода всех ячеек под ножами-ограничителями, обеспечивается полная обработка всего загрузочного материала. С целью увеличения технологичности обрезки топливных гранул, корпус охватывает цилиндрический барабан. Таким образом внутренняя поверхность оболочки корпуса является частью рабочего режущего органа. В случае, если нож не обрубает выступающую из калибровочной ячейки топливную гранулу, то она может быть обломана/обрезана, при соприкосновении с внутренней поверхностью корпуса. Дополнительно к этому, нижняя часть ножа-ограничителя может быть выполнена с закруглением, повторяющим радиус закругления цилиндрического барабана и, соответственно, радиус внутренней поверхности корпуса. Таким образом обрезка гранулы происходит под длину, необходимую для прохода внутри корпуса. Исключается возможность прохода необрезанной гранулы через устройство для обрезки. Обрезка всего объема загруженных гранул достигается не более, чем за длину хода поверхности барабана, равную R/2, где R - радиус внешней поверхности цилиндрического барабана. Таким образом, происходит значительная экономия ресурса устройства и обеспечивающих его работу механизмов.
Производительность устройства для обрезки топливных гранул, в зависимости от необходимости, составляет от 5,5 до 7,5 тонн в час, регулировка производительности осуществляется частотным преобразователем в диапазоне 5060 Гц. Для значительного увеличения производительности допускается параллельная установка нескольких подобных устройств с общим приемным бункером-накопителем. Техническое обслуживание устройства для обрезки топливных гранул включает в себя чистку калибровочных ячеек барабана, смазку подшипников, проверку уровня масла в редукторе, осмотр ножа-ограничителя -один раз в 1000 часов работы. Текущий ремонт производится через каждые 10000 часов работы и включает в себя работы, содержащиеся в техническом обслуживании, а также замену масла в редукторе, замену ножа-ограничителя, замену подшипников.
Таким образом, применение в конструкции устройства для обрезки топливных гранул, рабочего органа в виде цилиндрического барабана, внешняя поверхность которого представляет собой массив калибровочных ячеек, где корпус охватывает цилиндрический барабан, позволяет достигать заявляемого технического результата, а именно - повышение надежности конструкции, повышение производительности и повышение технологичности функционирования.
Промышленная применимость.
Заявляемое устройство для обрезки топливных гранул может быть применено в процессе производства пеллет определенной длинны. Изготавливается преимущественно на машиностроительных предприятиях.