УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУБСТРАТА

Полезная модель относится к сельскохозяйственной технике, а именно к устройствам для приготовления субстрата, включающего смешивание и измельчение твердых органических материалов, например, ферментированных навоза или помета с целлюлозосодержащими компонентами при производстве вермикомпоста. Заявляемая полезная модель может также работать в режиме измельчения, например, твердых органических материалов, вермикомпоста.
Известен смеситель-измельчитель для приготовления субстрата (патент на полезную модель №43788, МПК: B02C 18/08, 23/06, B01F 7/16 опубл. 10.02.2005, бюл. №4).
Смеситель-измельчитель содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным окнами, в котором установлен режущий механизм в виде размещенных на валу ножей и смесительный механизм в виде расположенных на валу лопаток, состоящих из штанг с лопастями, при этом оба вала установлены соосно с возможностью вращения с различной частотой, на внутренней стороне корпуса закреплены противорежущие элементы, расположенные между ножами режущего механизма, приводной механизм, лопатки и ножи расположены по винтовой линии, при этом лопасти лопаток выполнены с возможностью изменения их поворота относительно оси штанги на угол 15-60°, смесительный механизм снабжен лопастью в виде витка плоской спирали, закрепленной на валу смесительного механизма со стороны его выхода для обеспечения осевого перемещения продукта в режущий механизм, а валы режущего и смесительного механизмов соединены с возможностью обеспечения независимого их вращения, каждый механизм имеет отдельный привод, противорежущие элементы представляют собой сгруппированные в пакеты пластины, разделенные вкладышами для обеспечения технологического зазора между ножами и противорежущими элементами, при этом пакеты расположены по образующей корпуса и на равном расстоянии друг от друга в поперечной плоскости, пакеты из противорежущих элементов шарнирно прикреплены к корпусу и подпружинены, ножи представляют собой пластину с режущей кромкой по ходу вращения режущего механизма в виде выемки, имеющей радиально расположенный участок в периферийной зоне под углом не менее 15°, при этом противорежущие элементы имеют режущую кромку, расположенную против хода вращения и повторяющую форму режущей кромки ножа, первый нож режущего механизма выполнен двухперьевым с криволинейной режущей кромкой в виде логарифмической или архимедовой спиралей, смеситель-измельчитель снабжен дополнительным входным окном, выполненным в корпусе и расположенным перед режущим механизмом для обеспечения работы устройства только в режиме измельчения, смеситель-измельчитель снабжен форсункой, расположенной над входом в смесительный механизм.
Данное устройство не обеспечивает в необходимой степени измельчения субстрата, потому что имеется всего один двухперьевой нож с криволинейной режущей кромкой в виде логарифмической или архимедовой спиралей, и со стороны подачи материала не имеет противорежущей пластины, поэтому не обеспечивается необходимое условие резания.
Ножи режущего механизма имеют плоскую режущую кромку по ходу их вращения в виде выемки, имеющей радиально расположенный участок в периферийной зоне под углом не менее 15°. Такая конструкция ножей не обеспечивает нужного качества резания материала, из-за того, что на плоской режущей кромке возникает большое давление, которое при двух точках опоры обеспечивает резание со значительным усилием сжатия измельчаемой массы, что приводит ее к значительному уплотнению и отрицательно влияет на качество приготавливаемого субстрата. При этом один виток не замкнутой спирали смесительного механизма не обеспечивает необходимого осевого перемещения измельчаемого материала.
Технической задачей является создание устройства, позволяющего смешивать компоненты субстрата, эффективно и качественно их измельчать и увлажнять раствором, содержащим необходимые питательные вещества.
Поставленная задача решается устройством для приготовления субстрата, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным окнами, в котором установлен режущий механизм в виде размещенных на валу ножей и смесительный механизм в виде расположенных на валу лопаток, состоящих из штанг с лопастями, при этом оба вала установлены соосно с возможностью вращения с различной частотой, на внутренней стороне корпуса закреплены противорежущие элементы, расположенные между ножами режущего механизма, приводной механизм, лопатки и ножи расположены по винтовой линии, при этом лопасти лопаток выполнены с возможностью изменения их поворота относительно оси штанги на угол 15-60°,смесительный механизм снабжен лопастью в виде витка плоской спирали, закрепленной на валу смесительного механизма со стороны его выхода для обеспечения осевого перемещения продукта в режущий механизм, валы режущего и смесительного механизмов соединены с возможностью обеспечения независимого их вращения, кроме того каждый механизм имеет отдельный привод, а противорежущие элементы представляют собой сгруппированные в пакеты пластины, разделенные вкладышами для обеспечения технологического зазора между ножами и противорежущими элементами, при этом шарнирно прикрепленные к корпусу и подпружиненные пакеты из противорежущих элементов расположены по образующей корпуса и на равном расстоянии друг от друга в поперечной плоскости, ножи представляют собой пластину с режущей кромкой по ходу вращения режущего механизма в виде выемки, имеющей радиально расположенный участок в периферийной зоне под углом не менее 15°, при этом противорежущие элементы имеют режущую кромку, расположенную против хода вращения и повторяющую форму режущей кромки ножа, смеситель-измельчитель снабжен выполненным в корпусе дополнительным входным окном и форсункой, отличающееся тем, что устройство снабжено емкостью для питательного раствора, насосом и установленной под выгрузным окном форсункой, выгрузной лопастной мешалкой на валу режущего механизма, кроме того двухперьевой пластинчатый нож выполнен с двумя режущими кромками, первая режущая кромка (носок ножа) имеет угол 20-30°, при этом задний угол составляет 8-10°, вторая режущая кромка представляет собой лезвие, отклоненное от оси на угол 0-15° и углом его заострения 8-10°, причем режущая кромка противорежущих элементов выполнена криволинейной.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез устройства; на фиг. 2 - вариант выполнения двухперьевого пластинчатого ножа и противорежущих элементов режущего механизма, на фиг. 3 изображен двух перьевой нож; на фиг. 4 - разрез А-А двухперьевого ножа; на фиг. 5 - выгрузная лопастная мешалка.
Позициями на чертежах обозначены: 1 - рама, 2 - цилиндрический корпус, 3 - входное окно, 4 - выходное окно, 5 - дополнительное окно, 6 - заслонка, 7 - вал смесительного механизма, 8 - штанги лопаток, 9 - лопасти лопаток, 10 - спиральная лопасть, 11 - вал режущего механизма, 12 - двухперьевой пластинчатый нож, 13 - противорежущие элементы, 14 -пружина, 15 - соединительный узел валов, 16 - растяжка, 17 - выгрузная лопастная мешалка, 18 - форсунка, 19 - емкость, 20 - насос, 21 - трубопровод, 22 - магнит, 23 - привод смесительного вала, 24 - привод режущего механизма.
Заявляемое устройство состоит из расположенного на раме 1 цилиндрического корпуса 2, имеющего входное окно 3 и выходное окно 4. В корпусе расположены смесительный и режущий механизмы, соединенные посредством узла 15. При этом смесительный механизм представляет собой размещенные на валу 7 по винтообразной линии лопатки в виде размещенных на штангах 8 лопастей 9. Лопасти 9 на штангах 8 выполнены с возможностью изменения их положения - поворотом лопасти относительно оси штанги на угол 15-60°. Выбранное положение лопастей 9 фиксируется с помощью крепежного элемента. Режущий механизм выполнен в виде вала 11 с двухперьевыми пластинчатыми ножами 12, расположенными также по винтообразной линии. Двухперьевые ножи 12 режущего механизма выполнены пластинчатой формы с двумя режущими кромками. Носок ножа 12 является первой режущей кромкой резца, заточенного под углом 20-30°, при этом его задний угол оставляет 8-10°.
Вторая режущая кромка ножа 12 располагается над первой и представляет собой лезвие с углом заострения 8-10°, отклоненное от оси на угол 0-15° (фиг. 3 и фиг. 4). Предлагаемая конструкция двухперьевого пластинчатого ножа 12 позволит обеспечить резание материала одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а именно резцом и лезвием, что позволит получить очень мелкую резку частиц субстрата, соответствующую требованиям вермикультивирования. На внутренней поверхности цилиндрического корпуса 2 между ножами 12 режущего механизма закреплены противорежущие элементы 13, которые сгруппированы в четыре пакета. У противорежущих элементов 13 режущая кромка выполнена криволинейной, такая конструкция режущей кромки противорежущих элементов 13 исключает перемещение измельчаемого материала по ее поверхности в процессе резания. Каждый пакет представляет собой набор параллельных пластин, разделенных металлическими вкладышами для обеспечения технологического зазора между ножами 12 и соседними противорежущими элементами 13. Пакеты расположены по образующей корпуса в зоне режущего механизма и равноудалены друг от друга в поперечной плоскости - на 90° (фиг. 2). Крепление противорежущих элементов к корпусу может быть шарнирным, снабженным пружинами 14 для обеспечения отклонения пакета противорежущих элементов и их возвращения в исходное положение в случае попадания твердых частиц в режущий механизм. Валы 7 и 11 расположены на одной оси с возможностью независимого вращения друг относительно друга, которое обеспечивается конструкцией соединительного узла 15, выполненного, например, в виде корпуса для двух подшипников, и наличием отдельных приводов 23 и 24. Привод режущего механизма 22 представляет собой мотор-редуктор соединенный с валом механизма через клиноременную передачу, а привод смесительного механизма 21 - электродвигатель соединенный с валом через редуктор и цепную передачу. Режущий и смесительный механизмы закреплены внутри корпуса с помощью растяжек 16, жестко соединяющих узел 16 с цилиндрической стенкой корпуса 2. Смесительный механизм со стороны выхода из него снабжен спиральной лопастью 10, обеспечивающей необходимое осевое давление на измельчаемый материал. В случае перегрузки режущего механизма избыточный материал пересыпается через ленту, обеспечивая при этом дополнительное перемешивание и исключает перегрузку и забивание режущего механизма.
Для обеспечения работы заявляемого устройства в режиме измельчения в корпусе выполнено дополнительное окно 5 с заслонкой 6, расположенное над спиральной лопастью 10. Для улучшения процесса выгрузки, за счет разрушения свода, установлена выгрузная лопастная мешалка 17, концы лопаток отогнуты назад на угол 30° (фиг. 5). Такая конструкция лопастей позволит исключить перенос субстрата внутри корпуса и обеспечить необходимое давление на субстрат в зоне выгрузки. Для увлажнения субстрата предусмотрена емкость 19, в которую заливается раствор с необходимыми питательными веществами, а затем с помощью насоса 20, по трубопроводу 21 раствор подается в короткоструйную форсунку 18, установленную на выгрузном патрубке выходного окна 4. Для исключения попадания мелких металлических примесей в устройство на боковой поверхности загрузочного бункера входного окна 3 установлены магниты 22.
Устройство работает следующим образом.
Исходные компоненты субстрата подаются во входное окно 3 цилиндрического корпуса 2, установленного на раме 1, при этом отделение металлических примесей осуществляется магнитом 22. Смешивание компонентов субстрата осуществляется лопастями лопаток 9, установленных на штангах 8, которые перемещают перемешиваемые компоненты к спиральной лопасти 10, установленной перед режущим механизмом, которая обеспечивает подачу с уплотнением измельчаемых компонентов в режущий механизм. Измельчение и перемещение массы в режущем механизме осуществляется двухперьевыми пластинчатыми ножами 12 в сочетании с противорежущими элементами 13, выполнение режущих кромок которых позволяет измельчать компоненты субстрата резанием резцом и лезвием в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с длиной резки 4-5 мм. Привод вала смесительного механизма 7 и вала режущего механизма 11 осуществляется соответственно от приводов 23 и 24. Противорежущие элементы 13 удерживаются с помощью пружины 14 в радиальном положении внутри цилиндрического корпуса 2, обеспечивая тем самым двухопорное резание перьевых пластинчатых ножей 12. Соосность валов смесильного механизма 7 и режущего осуществляется с помощью соединительного узла валов 15, положение которого регулируется растяжками 16, закрепленных на поверхности цилиндрического корпуса 2. Измельченный субстрат выгружается лопастной мешалкой 17 в выходное окно 4 и при выходе из него увлажняется водным раствором из форсунки 18, в которую раствор подается под давлением насоса 20 по трубопроводу 21 из емкости 19, и поступает, например, на ленточный транспортер для дальнейшего использования. В случае, если вермикомпост имеет большой гранулометрический состав, его следует дополнительно измельчать. Для этого его подают через дополнительное окно 5, снабженное заслонкой 6 на спиральную лопасть 10, при этом заслонка 6 находится в закрытом состоянии при режиме смешивание-измельчение.
Наличие раздельных приводов режущего и смесительного механизмов и независимое соединение валов обеспечивают различную частоту их вращения и возможность ее регулирования.
Заявляемое устройство обеспечивает в одном технологическом цикле смешивание, измельчение и увлажнение компонентов субстрата, а также только измельчение вермикомпоста. Совокупность конструктивных элементов обеспечивает необходимую степень смешивания и измельчения, а также увлажнение, предъявляемые к субстратам при вермикультивировании.