Гранулятор

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к сельскохозяйственному производству, в частности к грануляторам, и может быть использована в устройствах для гранулирования твердой фракции сброженного птичьего помета, навоза.
Уровень техники
Известен гранулятор, состоящий из корпуса, на торце которого смонтирована фильерная решетка, гильзовой вставки с протирочной головкой, выполненной из отдельных лопастей, развернутых нажимной плоскостью к основной фильерной решетке под острым углом, изменяющейся по ширине лопасти, ножа, дополнительной фильерной решетки и шнека. Прессуемый материал нагнетается шнеком в корпусе в осевом направлении в зону гильзовой вставки. Пройдя дополнительную фильерную решетку, прессуемый материал приобретает вязкопластическое состояние и поступает в зону действия протирочной головки. Отсекающим ребром плоскости лопасти от прессуемого материала отсекается часть, которая попадает под нажимную плоскость лопасти и продавливается через отверстия фильерной решетки. Очистка фильерной решетки предусмотрена ножом, установленным на конце протирочной головки (см. авт. свид. СССР №1321454, В01J 2/20, опубликовано 07.07.87).
Недостатками данного гранулятора являются сложность конструкции: наличие шнека, двух фильерных решеток, протирочной головки, ножа; сложность в изготовлении фильерной решетки и протирочной головки, выполненных по типу шип-паз; а также повышенный расход энергии из-за прохождения материала через две фильерные решетки, что позволяет прессуемому материалу перейти из обычного в вязкопластическое состояние, с целью дальнейшего его формования в гранулы, и низкая производительность гранулятора ввиду концентрического расположения отверстий в фильерной решетке.
Известен шнековый пресс, содержащий корпус, формующую головку, шнек с приводным валом, выпорной лопастью и формующий диск, который контактирует с нагнетающими лопастями и ножом. Плоскости рабочих поверхностей нагнетающих лопастей образуют с плоскостью формующего диска острый угол, позволяющий захватывать прессуемый материал и нагнетать его сквозь отверстия формующего диска. Нож имеет режущую кромку для очистки поверхности формующего диска. Прессуемый материал, преимущественно керамическая глина, поступает в пресс и перемещается шнеком и выпорной лопастью к нагнетающим лопастям. При этом структура прессуемого материала в процессе движения разрушается и гомогенизируется. Каждая лопасть отделяет часть материала и нагнетает его в отверстия формующего диска. Нож выполняет функцию очистки формующего диска от волокнистых включений (см. авт. свид. СССР №1574457, В28В 3/22, опубликовано 30.06.90).
Недостатками шнекового пресса являются низкая производительность ввиду расположения фильер по осям концентрических окружностей решетки; сложная конструкция рабочего органа прессования: одновременное наличие шнека, выпорной лопасти, нагнетающих лопастей и ножа; повышенные затраты энергии на привод, а также ограниченное применение устройства при прессовании материалов, имеющих дисперсную структуру с твердыми включениями.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является гранулирующий шнековый пресс, состоящий из корпуса, шнека на приводном валу с лопастями для очистки формующей решетки, установленной в выходном окне корпуса с увеличенной полостью перед ней. Увеличенная полость выполнена в виде конуса, расширяющегося в сторону формующей решетки. Лопасти выполнены нагнетающими за счет плоской рабочей поверхности, расположенной под острым углом к поверхности формующей решетки, и закреплены на валу шнека срезным крепящим элементом.
Материал, преимущественно глина, поступает в корпус и перемещается шнеком к формующей решетке. В процессе перемещения происходит пластификация глины в зоне расположения шнека, а при продавливании через формующую решетку - грануляция. Мелкие твердые включения истираются между лопастями и решеткой и продавливаются, а крупные отбрасываются на периферию за счет центробежного усилия лопастей и скапливаются в полости конуса. По мере их накопления они удаляются после снятия решетки. При попадании крупных частиц лопасть останавливается в результате срезания крепящего элемента, и конусная полость очищается от крупных включений (см. описание изобретения к патенту №2298470, В28В 3/22, опубликовано 10.05.2007).
Недостатками решения, принятого за прототип, являются низкая надежность и производительность при переработке материалов с характеристиками, отличающимися от прессуемой глины; неравномерная подача прессуемого материала к формующей решетке, так как при вращении нагнетающей лопасти за ней возникает разрежение прессуемого материала, что вызывает неоднородность плотности получаемых гранул; ненадежное крепление нагнетающей лопасти, закрепленной на валу шнека срезающим элементом.
Раскрытие полезной модели.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции гранулятора, обеспечивающего высокую производительность при получении качественных гранул за счет создания зоны пластикации, дополнительного усилия прессования материала перед фильерной решеткой с одновременной очисткой поверхности фильерной решетки от волокнистых включений.
Технический результат достигается тем, что гранулятор содержит корпус, смонтированную на его торце фильерную решетку, установленный в корпусе вращающийся шнек, закрепленный на конце шнека лопастной нож, лопасти которого выполнены с нажимной плоскостью, расположенной под острым углом к плоскости фильерной решетки, при этом лопасти лопастного ножа изогнуты в направлении движения и профиль лопастей имеет S-образную форму, в нижней части лопастей в месте соприкосновения с фильерной решеткой имеется выступ, гранулятор снабжен распорной втулкой, установленной между шнеком и лопастным ножом, образуя зону пластикации.
При этом установлена фильерная решетка, состоящая из стальной и фторопластовой частей.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показан гранулятор, продольный разрез.
На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
На фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.
Осуществление полезной модели.
Гранулятор содержит корпус 1, загрузочную камеру 2, шнек 3 с переменным шагом витков, распорную втулку 4, образующую зону пластикации 5 шириной 15…25 мм, в зависимости от влажности прессуемого материала, лопастной нож 6, гайку 7, корпус фильерной решетки 8, фильерную решетку 9, стальную часть 10 и фторопластовую часть 11 фильерной решетки 9, подшипник скольжения 12, шпонку 13 для фиксации фильерной решетки 9, вал шнека 14 и нож 15 для обламывания готовых гранул. Лопастной нож 6 имеет две лопасти 16 (фиг. 2), причем каждая его лопасть 16 имеет вогнутую форму по направлению их вращения. Также лопасти 16 имеют S-образный профиль и расположены под острым углом от 30 до 45 градусов, в зависимости от влажности прессуемого материала. В нижней части лопастного ножа 6 в месте соприкосновения с фильерной решеткой 9 имеется выступ 17 (фиг. 3) длиной 3 мм для очистки ее от волокнистых включений.
Гранулятор работает следующим образом. Прессуемый материал поступает в загрузочную камеру 2 корпуса 1 и по шнеку 3 перемещается в зону пластикации 5, сформированную распорной втулкой 4, расположенной на валу шнека 14. Шнек 3 имеет переменный шаг, это позволяет за малый промежуток времени увеличить давление прессуемого материала и повысить его температуру. Все эти действия, которым подвергается прессуемый материал, создают условия для его перехода из состояния трехфазной дисперсной системы, обладающей структурно-механическими свойствами, в состояние вязкопластической среды. Затем подготовленный материал захватывается и продвигается лопастным ножом 6, имеющим две лопасти 16 S-образного профиля, расположенные под острым углом к поверхности фильерной решетки 9. С целью предотвращения отбрасывания прессуемого материала к боковым стенкам зоны пластикации 5 лопасти 16 имеют вогнутую форму по направлению их вращения. Для постоянной очистки поверхности фильерной решетки 9 от волокнистых частиц в нижней части лопастей 16 имеется выступ 17, выполняющий функцию ножа. Далее материал продавливается сквозь фильерную решетку 9, вначале через стальную часть 10, где происходит формование гранулы, затем фторопластовую часть 11, где происходит релаксация напряжений в грануле. На выходе из фильерной решетки 9 гранулы обламываются при помощи ножа 15.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества: высокую эффективность гранулирования, упрощенную конструкцию и низкие энергетические затраты для проведения процесса.