МАШИНА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВ И РАЗДЕЛЕНИЯ ИХ НА ФРАКЦИИ
MACHINE FOR PREPARATION AND FRACTION SEPARATION OF FORAGES

Изобретение относится к устройствам для приготовления кормов, в частности для смешивания грубых, сочных, водянистых концентрированных кормов.
Известен барабанный смеситель кормов (а.с. СССР №614810, кл. В01F 9/02, 1978), содержащий станину, привод и наклонный вращающийся корпус с многозаходными винтовыми лопастями, расположенными по касательной к поверхности барабана под углом 20-30 градусов.
Недостатком известного смесителя кормов является недостаточная интенсивность смешивания компонентов кормов, так как многозаходные винтовые лопасти направлены в одну сторону, и их направляющие элементы - винтовые лопасти (полки шнека) расположены друг к другу и к оси вращения барабана под одинаковыми углами. Интенсивность смешивания в таком устройстве невелика, а скорость движения компонентов кормов по нескольким заходам, направленных в одну сторону, плавных винтовых линий весьма значительна, что приводит к необходимости для обеспечения во время быстрого продольного движения компонентов кормов в барабане качественного и равномерного их перемешивания.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является барабанный смеситель кормов (а.с. СССР 1666173, кл. В01F 9/02, 1991), содержащий привод, станину и вращающийся барабан, смонтированный из секций, каждая из которых выполнена из одинаковых по площади равносторонних треугольников, соединенных последовательно друг с другом своими основаниям с образованием по периметру барабана равных по количеству взаимонаправленных ломаных винтовых линий основного и противоположного направления с одинаковым шагом.
Недостатком известного смесителя кормов является недостаточная производительность, так как вход в винтовой барабан имеет форму неправильного четырехугольника, расположенного асимметрично оси вращения винтового барабана, и имеет у входа в винтовой барабан грань, наклон которой противоположен направлению движения частиц компонентов кормов, поэтому за каждый оборот винтового барабана наблюдается возврат этой противонаправленной гранью из винтового барабана части компонентов кормов в обратном направлении в средство для загрузки. В результате не обеспечивается бесперебойная подача, дозировка и надежность поступления частиц компонентов кормов внутрь винтового барабана, что снижает производительность, ограничивает технологические возможности.
Техническим решением является расширение технологических возможностей за счет обеспечения бесперебойной подачи, дозировки и надежности поступления части компонентов кормов внутрь винтового барабана, повышение производительности и разделения готовых кормов на фракции.
Задача достигается тем, что в машину для приготовления кормов и разделения их на фракции, содержащую установленный на станине с приводом вращения винтовой барабан, средство для загрузки компонентов кормов и средство для приема готовых кормов, вмонтированы загрузочное и разгрузочно-сепарирующее приспособления, выполненные в виде втулок, с наружной стороны которых выполнены фланцевые диски с отверстиями для жесткого крепления к фланцевым дискам, смонтированных и жестко прикрепленных с двух сторон винтового барабана на торцевых его отверстиях, при этом к внутренней поверхности втулок под углом α, равным углу наклона винтовых линий основного направления винтового барабана к оси его вращения и к продольным образующим втулок, прикреплены криволинейные винтовые вставки в виде криволинейных пластин, свернутых не только по ширине по радиусу, равному половине диаметру втулки, но и скрученных по длине по винтовым линиям с шагом, равным шагу винтовых линий основного направления винтового барабана, причем длина винтовых вставок в загрузочном приспособлении больше длины втулки в два раза и они выступают за торцы втулок с двух сторон для захвата компонентов кормов из средства для загрузки и бесперебойной, а также равномерной их передачи внутрь винтового барабана, а в разгрузочно-сепарирующем приспособлении винтовые вставки выполнены перфорированными и выступают за пределы втулки, которая тоже выполнена перфорированной, лишь в сторону винтового барабана и входят во внутреннюю его полость для захвата готовых кормов и бесперебойной их подачи внутрь перфорированной втулки разгрузочно-сепарирующего приспособления и перевода, преобразования водопадного режима движения готовых кормов в перфорированной втулке разгрузочно-сепарирующего приспособления и затем передачи в спокойном ламинарном режиме движения с последующей передачей готовых кормов мелких фракций через перфорированные отверстия винтовых вставок и отверстия перфорированной втулки разгрузочно-сепарирующего приспособления в бункер приема мелких фракций готовых кормов, закрепленный на станине, и вывода за пределы втулки разгрузочно-сепарирующего приспособления крупных фракций готовых кормов, при этом внутри винтового барабана по всей его длине смонтирована цельная пружина растяжения с плоским сечением витков в виде двух конусов, вершины которых направлены навстречу друг другу, причем пружина оборудована устройством для регулировки шага пружины, причем винтовой барабан изготовлен из отдельных направляющих элементов, расположенных по периметру винтового барабана с образованием трех ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления с шагом в четыре раза меньше шага винтовых линий основного направления, винтовой барабан может быть также выполнен из трех полос, согнутых попеременно в противоположные стороны под углом 140 градусов по надрезам, выполненным под углом 60 градусов друг к другу и к продольной кромке полос с образованием равносторонних треугольников, при этом полосы согнуты одна к другой по продольным кромкам под углом 70 градусов с образованием трех ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления с шагом, в четыре раза меньшим шага винтовых линий основного направления.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что за счет конструктивных особенностей загрузочного приспособления обеспечивается не только бесперебойное поступление внутрь винтового барабана компонентов кормов, повышается производительность, расширяются технологические возможности, но и обеспечивается также равномерная их подача внутрь винтового барабана, что обеспечивает надежную и бесперебойную работу машины.
Новизна заключается также в том, что за счет конструктивных особенностей разгрузочно-сепарирующего приспособления обеспечивается перевод хаотичного движения кормов в винтовом барабане с водопадного режима в спокойный ламинарный режим движения в разгрузочно-сепарирующем приспособлении и разделение готовых кормов на фракции с последующей передачей готовых кормов крупных фракций в средство для разгрузки, что не только улучшает условия труда обслуживающего персонала, но и упрощает обслуживание машины для приготовления кормов и разделения их на фракции, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что винтовые вставки, жестко закрепленные радиально на внутренней поверхности втулки, свернуты по ширине по радиусу, равному половине диаметра втулки, а также свернуты по длине по радиусу, равному шагу винтовых линий основного направления, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что загрузочное приспособление выполнено многозаходным, что расширяет технологические возможности и обеспечивает бесперебойную подачу компонентов кормов внутрь винтового барабана.
Новизна заключается также в том, что вставки закреплены под углом к оси вращения винтового барабана, равным углу наклона винтовых линий основного направления к оси вращения винтового барабана.
Новизна заключается также в том, что внутри винтового барабана смонтирована цельная пружина с плоским сечением витков в виде двух конусов, вершины которых направлены навстречу друг другу, что обеспечивает за счет расширения и сжатия масс частиц компонентов кормов повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна заключается также в том, что машина для приготовления кормов и разделения их на фракции снабжена устройством для регулировки шага витков пружины не только при остановке винтового барабана, но и в рабочем режиме работы машины.
Новизна заключается также в том, что винтовые вставки и кольцо разгрузочно-сепарирующего приспособления выполнены с перфорированными отверстиями, что обеспечивает разделение готовых кормов на фракции, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что винтовые перфорированные вставки разгрузочно-сепарирующего приспособления свернуты по ширине по радиусу, равному половине диаметра перфорированной втулки, и скручены одновременно по длине по линии основного направления, что обеспечивает бесперебойное, стабильное движение готовых кормов на выгрузку и разделение их на фракции, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление винтового барабана по периметру винтовыми линиями и винтовыми поверхностями позволяет не только обеспечить продольное каскадное перемещение компонентов кормов по всей длине винтового барабана, но и обеспечить повышение производительности приготовления кормов, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что форма поперечного сечения винтового барабана - неправильный четырехугольник, который по длине винтового барабана меняет не только форму и размеры сторон четырехугольника, но и их расположение относительно оси вращения винтового барабанная, что нарушает стационарность движения компонентов кормов, придавая им водопадный режим движения, и способствует повышению производительности.
На фиг.1 изображена машина для приготовления кормов и разделения их на фракции, вид спереди; на фиг.2 - загрузочное приспособление, вид спереди, в разрезе; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - криволинейная винтовая вставка загрузочного приспособления, наглядное изображение; на фиг.5 - винтовой барабан, выполненный из направляющих элементов в виде одинаковых равносторонних треугольников, общий вид; на фиг.6 - развертка боковой поверхности винтового барабана, изображенного на фиг.5; на фиг.7 - сечение Л-Л на фиг.5; на фиг.8 - сечение В-В на фиг.5; на фиг.9 - сечение Г-Г на фиг.5; на фиг.10 - сечение Д-Д на фиг.5; на фиг.11 - винтовой барабан, выполненный из направляющих элементов в виде трех одинаковых полос, общий вид; на фиг.12 - вид А на фиг.11; на фиг.13 - одна из полос с разметкой линий сгиба, вид спереди; на фиг.14 - разрез по Е-Е на фиг.13; на фиг.15 - полоса после сгиба по прямым линиям разметки; на фиг.16 - сечение И-И на фиг.15; на фиг.17 - сечение К-К на фиг.15; на фиг.18 - сечение П-П на фиг.15; на фиг.19 - сечение С-С на фиг.11; на фиг.20 - разгрузочно-сепарирующее приспособление, вид спереди, в разрезе; на фиг.21 - разрез Б-Б на фиг.20; на фиг.22 - винтовая перфорированная вставка разгрузочно-сепарирующего приспособления, наглядное изображение.
Машина для приготовления кормов и разделения их на фракции (фиг.1) состоит из станины 1, выполненной в виде сварной рамы. На станине закреплен привод главного движения, состоящий из электродвигателя 2, редуктора 3 и четырех роликовых опор 4. Винтовой барабан 5 снабжен двумя ободами 6, которые опираются на роликовые с ребордами опоры 4. На станине 1 смонтировано средство для загрузки компонентов кормов 7 и средство для приема готовых кормов 8.
Так как вход в винтовой барабан 5 имеет форму неправильного четырехугольника (фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10), расположенного асимметрично оси вращения, и имеет у входа в торцевое отверстие винтового барабана одну грань, наклон которой противоположен направлению движения компонентов кормов, то за каждый оборот винтового барабана наблюдается возврат этой противонаправленной гранью порций частиц компонентов кормов из винтового барабана 5 назад в средство для загрузки, т.е. против движущихся потоков частиц компонентов кормов из средства для загрузки внутрь винтового барабана. В результате не обеспечивается бесперебойная подача, дозировка и надежность поступления частиц компонентов кормов внутрь винтового барабана, что снижает производительность, надежность и технологические возможности. Поэтому после загрузочного средства 7 к торцу винтового барабана 5 фланцем 9 к фланцу 10 винтового барабана крепится загрузочное приспособление 11 (фиг.1, фиг.2).
Загрузочное приспособление 11 (фиг.2, фиг.3) выполнено в виде втулки 12, с наружной стороны которой по диаметру втулки выполнен фланцевый диск 9 с отверстиями для жесткого крепления втулки 12 к фланцу 10 торцевого отверстия винтового барабана 5 (фиг.1). К внутренней поверхности втулки 12 под углом α, равным углу наклона винтовых линий основного направления винтового барабана 5 (фиг.5), крепится к продольным образующим втулки 12 не менее трех винтовых вставок 13 в виде криволинейных пластин прямоугольной формы (фиг.2), свернутых по ширине по радиусу, равному половине диаметра втулки, и одновременно скрученных по длине по винтовым линиям с шагом, равным шагу винтовых линий основного направления винтового барабана 5. Эти прямоугольные пластины изгибаются по ширине и длине известными методами. Криволинейная пластина 13 (фиг.4) прикреплена жестко, например сваркой, к подложке 14 с отверстиями для монтажа пластин 13 под углом α к внутренней поверхности втулки 12, так чтобы пластины 13 выступали за торцы втулок 12 (фиг.2).
Машина для приготовления кормов и разделения их на фракции оборудована также разгрузочно-сепарирующим приспособлением 15, прикрепленным к выходному торцевому отверстию винтового барабана 5 с помощью фланцев 16 и 17.
Для создания внутри винтового барабана 5 зон сжатия и разрежения масс частиц компонентов кормов, для расширения технологических возможностей внутри винтового барабана 5 смонтирована пружина растяжения с плоским сечением витков в виде двух конусов, вершины которых направлены навстречу друг другу.
Винтовой барабан 5 машины для приготовления кормов и разделения их на фракции выполнен из направляющих элементов в виде равносторонних треугольников 18 (фиг.5) и смонтирован из тетраэдальных пустот, развертка такого винтового барабана 5 показана на фиг.6. Вершины тетраэдров 19-20-21-22-23; 24-25-26-27-28; 29-30-31-32 образуют ясно выраженные три ломаные винтовые линии. Такой винтовой барабан 5 собран из равносторонних треугольников 16 таким образом, что образуются по периметру три ломаные винтовые линии основного направления 19-20-21-22-23; 24-25-26-27-28; 29-30-31-32 с шагом S и две винтовые линии противоположного направления 28-32-22-26-30-20-24 и 23-27-31-21-25-29-10 с шагом в четыре раза меньшим, чем шаг линий основного направления, при этом с разными углами сторон.
Винтовой барабан 5 может быть также (фиг.14) выполнен из трех полос 33, 34, 35 с образованием по периметру трех ломаных винтовых линий 36-37-38-39-40; 41-42-43-44-45; 46-47-48-49 основного направления с шагом S и двух ломаных винтовых линий противоположного направления 45-49-39-43-47-37-41 и 40-44-48-38-42-46-36 с шагом в четыре раза меньшим шага винтовых линий основного направления. Винтовой барабан 5 (фиг.11, фиг.12) смонтирован из одинаковых по ширине полос таким образом, что во всех точках излома ломаных винтовых линий, например в точке 48, сходятся по две стороны, например, 50 и 51 равностороннего треугольника 43-48-44, две стороны 51 и 52 равностороннего треугольника 48-39-49, две стороны, например, 52 и 53 равностороннего треугольника 48-38-39, две стороны 53 и 54 равностороннего треугольника 43-47-48. На всех полосах (фиг.13) под углом 60 градусов к продольным кромкам 55 и 56 выполнены попеременно с противоположных сторон полос надрезы 57 и 58 со скошенными стенками, расположенными попарно под углом один к другому посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п. Геометрия и величина углов λ, φ, ω, ψ, α, β скосов надрезов (фиг.14) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 59 друг к другу. После сгиба полосы (фиг.15) надрезы 60-69; 69-61; 61-70; 70-62; 62-71; 71-83; 63-72; 72-64; 64-73; 73-65; 65-74; 74-66; 66-75; 75-67 сваривают, в результате образуются ребра жесткости. Полосы 33, 34, 35 после сгиба соединяют одна с другой по продольным кромкам 55, 56 под углом 70 градусов (фиг.19). Такое соединение трех полос 33, 34, 35 становится возможным, так как после сгиба под углом 140 градусов по прямым линиям 57, 58 (фиг.13 фиг.14 фиг.15) попеременно друг друга в противоположные стороны на полосе образуются грани в виде равносторонних треугольников 59, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны, с образованием по продольным кромкам полос 33, 34, 35 ломаных винтовых линий, например, 36-37-38-39-40; 41-42-43-44-45; 46-47-48-49 в точках излома которых в вершинах, например, 48 (фиг.11) сходятся по две стороны, например, 50-51 равностороннего треугольника, например, 43-48-44 и две стороны, например, 53-54 равностороннего треугольника, например, 47-38-48.
Соединение полос 33, 34, 35 может быть осуществлено известными методами, например сваркой.
На фиг.16, фиг.17, фиг.18 показаны углы, образованные между гранями в виде равносторонних треугольников 59 после свертывания полос.
Как показывают экспериментальные и аналитические исследования, оптимальной частотой вращения винтового барабана является 60 об/мин, что обеспечивает водопадный режим движения компонентов кормов в предлагаемой конструкции машины для приготовления кормов и разделения их на фракции. Однако так как выход винтового барабана имеет форму неправильного четырехугольника, расположенного асимметрично оси вращения, и имеется на выходе винтового барабана как минимум одна грань, противоположная потоку движения в разгрузочное средство 8, то при этом происходит не только повреждение готовых кормов, и возврат их винтовой барабан 5, а также их разбрасывание на выходе с торцевого отверстия винтового барабана, нарушается упорядоченность процесса выгрузки готовых кормов, не обеспечивается бесперебойность разгрузки машины, снижаются технологические возможности. Поэтому выходное отверстие винтового барабана снабжено фланцем 17, к которому с помощью фланца 16 прикреплено разгрузочно-сепарирующее приспособление 15 (фиг.20, фиг.21), выполненное в виде перфорированной втулки 77 с фланцем 16. К внутренней поверхности перфорированной втулки 77 под углом α, равным углу наклона винтовых линий основного направления винтового барабана 5 (фиг.20, фиг.21), крепятся к продольным образующим перфорированной втулки 77 не менее трех винтовых перфорированных вставок 78 в виде криволинейных перфорированных пластин 80 (фиг.22) прямоугольной формы, согнутых по ширине по радиусу, равному половине диаметра перфорированной втулки 77, и одновременно свернутой по длине по винтовым линиям основного направления с шагом, равным шагу винтовых линий основного направления винтового барабана 5. Эти прямоугольные перфорированные пластины 80 изгибаются по ширине и по длине известными методами. Криволинейные перфорированные пластины 80 прикреплены жестко, например сваркой, к подложке 79 с отверстиями для крепления винтовых перфорированных вставок 78 под углом α к внутренней поверхности втулки 77, так чтобы винтовые перфорированные вставки 78 выступали за пределы перфорированной втулки 71 и входили бы во внутреннюю полость винтового барабана 5.
Внутри винтового барабана 5 смонтирована цельная пружина растяжения 81 с плоским сечением витков в виде двух конусов, вершины которых направлены навстречу друг другу. Пружина оборудована устройством регулировки шага пружины 81. Регулировка пружины 81 позволяет подбирать для различных составов компонентов кормов оптимальные режимы технологического процесса и создавать для этого зоны сжатия и разрежения масс частиц компонентов кормов внутри винтового барабана.
Машина для приготовления кормов и разделения их на фракции работает следующим образом. В барабан 5 посредством загрузочного средства 7 загружаются непрерывным потоком компоненты кормов. При вращении барабана 5 винтовые вставки 13 из средства для загрузки захватывают порции компонентов кормов и за счет своего вращения совместно с втулкой 12 и благодаря своей криволинейности по ширине и длине, а также расположению под углом α к оси вращения транспортируют частицы компонентов кормов сначала по внутренней поверхности цилиндрической втулки 12, а потом транспортируют, передают эти компоненты кормов внутрь винтового барабана 5, минуя таким образом грань, наклон которой противоположен направлению движения компонентов кормов, что предотвращает, таким образом, за каждый оборот винтового барабана возврат этой противонаправленной гранью порций частиц компонентов кормов из винтового барабана 5 назад в средство для загрузки 7, т.е. против движущегося потока масс частиц компонентов кормов из средства для загрузки 7 внутрь винтового барабана 5. В результате обеспечивается бесперебойная подача, дозировка и надежность поступления частиц компонентов кормов внутрь винтового барабана, что повышает производительность и расширяет технологические возможности. В дальнейшем происходит перемещение компонентов кормов по всей длине винтового барабана 5 по его винтовым линиям основного направления, при этом, так как треугольники расположены по периметру барабана 5 по трем ломаным винтовым линиям одного направления и двум ломаным винтовым линиям противоположного направления с разным шагом винтовых линий и под разными углами друг к другу и к оси вращения, то компоненты кормов захватываются и перемещаются треугольниками при вращении барабана под разными углами друг к другу, что интенсифицирует процесс приготовления кормов. Так как по длине винтового барабана форма поперечного сечения винтового барабана - неправильный четырехугольник, который по длине винтового барабана меняет не только форму и размеры сторон четырехугольника, но и их расположение относительно оси вращения винтового барабана, то нарушается стационарность движения компонентов кормов, что способствует интенсификации их приготовления. При этом транспортирование компонентов кормов в винтовом барабане 5 и выгрузка, разделение на фракции производится без наклона винтового барабана 5 и всей машины для приготовления кормов и разделения их на фракции, т.е. без усложнения привода машины. Наличие ломаных винтовых канавок внутри винтового барабана внутри полости винтового барабана 5 с различным числом заходов и различного шага создает встречные потоки масс частиц компонентов кормов, сообщая водопадный характер движения этим массам. Этому способствуют и различные углы боковых сторон канавок внутренней полости винтового барабана 5. Таким образом, компонентам кормов сообщается водопадный режим движения, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Однако, так как на выходе винтового барабана 5 движение готовых кормов осуществляется в водопадном хаотичном режиме, что приводит не только к нарушению бесперебойной выгрузки готовых кормов, разрушению их гранул, разбрасыванию готовых кормов при выводе из торцевого отверстия винтового барабана 5, что приводит к нарушению техники безопасности и ухудшению условий труда обслуживающего персонала, то к торцевому отверстию на выходе винтового барабана 5 (фиг.1) с помощью фланцев 16 и 17 закреплено разгрузочно-сепарирующее приспособление 15, так чтобы винтовые перфорированные вставки 78, выступающие за пределы торца перфорированной втулки 77, входили бы во внутреннюю полость винтового барабана 5.
Так как перфорированные винтовые вставки 78 смонтированы под углом α к оси вращения винтового барабана 5, то они своими криволинейными перфорированными пластинами 80 при вращении захватывают готовые порции готовых кормов, которые по криволинейным перфорированным поверхностям пластин 80 плавно в спокойном ламинарном режиме перемещаются в радиальном направлении, при этом мелкие фракции готовых кормов через перфорированные отверстия винтовых вставок 78 и перфорированные отверстия втулки 77 выводятся в бункер 81 мелких фракций готовых кормов, а крупные фракции, размер которых больше перфораций винтовой вставки 78 и втулки 77, выгружаются в средство для приема готовых кормов 8, при этом повышается качество готовой продукции, так как уменьшается повреждаемость гранул готовых кормов и улучшается их товарный вид.
Технико-экономические преимущества от внедрения предлагаемого изобретения возникают за счет повышения производительности и надежности работы машины для приготовления кормов и разделения их на фракции за счет бесперебойной подачи, дозировки и надежности поступления частиц компонентов кормов внутрь рабочего органа машины для приготовления кормов и разделения их на фракции, улучшения условий труда обслуживающего персонала, разделения готовых кормов на фракции и уменьшения повреждаемости гранул готовых кормов и улучшения их товарного вида.