МАТРИЦА ЭКСТРУДЕРА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ТВЕРДОГО УДОБРЕНИЯ ИЗ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к средствам для формования твердых удобрений, и может быть использована для получения различных удобрений из отходов.
Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения.
Известен гранулирующий шнековый пресс (патент РФ №2079405), который включает корпус, шнек и многоканальный инструмент, на внутренней стороне которого, обращенной к потоку массы, формующие каналы изготовлены с сужающимися заходными частями различной глубины, изменяющейся от центра к периферии. Формующие каналы гранулирующего пресса изготовлены с сужающимися заходными частями, пересечения которых полностью исключают "мертвые" зоны между каналами, образуя при этом поверхность сложной конфигурации в виде совокупности граничащих между собой многоугольных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками, отличающийся тем, что сужающиеся заходные части формующих каналов выполнены различной глубины, изменяющейся от центра к периферии многоканального прессинструмента.
Данное устройство может быть использовано в процессах переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью в различных отраслях промышленности, например, в химической (производство катализаторов), пищевой и других.
Недостатком данного устройства является наличие формующих каналов с сужающимися заходными частями, так как данная конструкция может привести к заштыбовыванию формующих отверстий попадающимися в материалах включениями, более твердыми, чем основной материал.
Известен формующий узел экструдера, включающий корпус и, по меньшей мере, одну фильеру в матрице с каналами, ширина которых уменьшается от входного отверстия к выходному, отличающийся тем, что одна из стенок канала фильеры в матрице выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения с упором на две перпендикулярные ей плоские стенки, образующие паз в форме ласточкина хвоста, причем в хвостовике подвижной стенки выполнен паз, по форме, совпадающий с формой установленного в этом пазу наконечника регулировочного винта, имеющего коническую поверхность на конце и кольцевую канавку вблизи конца наконечника, см. патент РФ №2092056.
Недостатком такой матрицы является невозможность герметизации зазоров между подвижной стенкой канала и корпусом матрицы. Попадание в эти зазоры экструдируемого материала вызывает заклинивание подвижной стенки. Регулировка положения подвижной стенки формующего канала при этом восстанавливается только после остановки экструдера и разборки матрицы. Кроме того, конструкция матрицы с подвижной стенкой ограничивает допустимую форму поперечного сечения формующего канала.
Известно устройство для формования твердого топлива и изготовления формованного топлива из древесных отходов (патент РФ №2009193), продавливанием в брикеты с продольной выемкой с зажигательным составом, содержащее корпус со шнеком и последовательно установленными бункером для подачи твердого топлива со связующим и бункером для подачи под давлением зажигательного состава, установленным за шнеком, отличающееся тем, что оно снабжено матрицей с формующими отверстиями и каналами, соединяющими формующие отверстия с устьем бункера дл подачи зажигательного состава, установленной последовательно за шнеком, и дополнительным шнеком, установленным в бункере для подачи зажигательного состава.
Недостатком является то, что при остановке данной установки и постепенном охлаждении формуемого материала он становится более твердым и, следовательно, остается в матрице, что крайне неблагоприятно влияет на частоту обработки матрицы, засоряет ее, двигатель при новом запуске установки может иметь аварийные остановки из-за перегрузки
Известна матрица экструдера, включающая корпус и хотя бы одну вставку, которая имеет хотя бы одну фильеру, составленную из предкамеры и формующего канала, отличающаяся тем, что формующий канал и участок перехода от предкамеры к формующему каналу выполнены в свободно деформируемой оболочке из упругого материала, см. патент РФ №2249420.
Матрица экструдера включает корпус и хотя бы одну фильеру, состоящую из предкамеры и формующего канала. Формующий канал и участок перехода от предкамеры к формующему каналу выполнены в свободно деформируемой упругой оболочке. По внешнему периоду оболочки на конце формующего канала выполнено ребро жесткости. На внешней поверхности оболочки выполнена полость. Полость имеет опору на корпус матрицы и нагружена внутренним давлением. Матрица снабжена устройством измерения деформации оболочки. Полость снабжена устройством для измерения давления. Использование изобретения позволит повысить надежность эксплуатации экструдера и качество выпускаемой продукции.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа заявляемого изобретения.
Недостатком прототипа является выпуклая форма линии контура, по которой изготовлена матрица. Это приводит к развитию больших нагрузок на вращающийся шнек и увеличения расхода энергии.
Задача изобретения состоит в уменьшении энергетических затрат двигателя установки на производство твердого удобрения в целом путем предохранения его от перегрузок.
Сущность заявленной полезной модели как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Матрица экструдера для формования твердого удобрения из отходов, включающая цилиндрическую часть, присоединенную к выходному торцу шнекового механизма подачи отходов и сообщенную с ней формующую фильеру, отличается тем, что формующая фильера выполнена в виде открытой с двух сторон вогнутой сужающейся оболочки, диаметр входного отверстия которой соответствует диаметру цилиндрической части матрицы, а боковая поверхность выполнена с формой, образованной вращением дуги окружности вокруг оси симметрии матрицы с образованием выходного отверстия фильеры, диаметр которого меньше диаметра входного отверстия.
В этом заключается совокупность существенных признаков полезной модели, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат, обеспечиваемый при реализации существенных признаков заявленного технического решения, заключается в уменьшении энергетических затрат на производство удобрений, поскольку уменьшение результирующей силы на валу шнека прямо пропорционально затраченной энергии установкой. Заявленная форма фильеры способствует уменьшению энергетических затрат мощности двигателя, предохраняет его от перегрузки.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид заявленного устройства.
Матрица экструдера для формования твердого удобрения из отходов, включает цилиндрическую часть 1, присоединенную к выходному торцу шнекового механизма подачи отходов (на чертеже условно не показан) и сообщенную с ней формующую фильеру 2. Формующая фильера 2 выполнена в виде открытой с двух сторон вогнутой сужающейся оболочки, диаметр входного отверстия 3 которой соответствует диаметру цилиндрической части 1 матрицы, Боковая поверхность формующей фильеры 2 выполнена с формой, образованной вращением дуги окружности вокруг оси симметрии матрицы с образованием выходного отверстия 4 фильеры, диаметр которого меньше диаметра входного отверстия 3.
Устройство работает следующим образом.
Обрабатываемые отходы шнековым механизмом подаются в матрицу, где за счет заявленной формы выполнения формующей фильеры 2 происходит их формование. Были проведены эксперименты с различными формами выполнения формующих фильер, в частности со ступенчатым переходом от цилиндрической части матрицы к формующей фильере также цилиндрической формы, а также с конусообразной формой формующей фильеры. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице 1, демонстрирующей как изменение входной части фильеры влияет на нормальное напряжение и момент силы М, определяющие энергетику продавливания массы отходов.
В таблице 1 обозначены:
1
d - диметр входного отверстия
2
d - диаметр выходного отверстия
L - длина фильеры
ω - угловая скорость вращения шнека
v - скорость массы линейная
норм
Q - нормальное усилие на лопастях шнека
M - момент силы
рез
F - результирующая сил
Из таблицы 1 видно, что выполнение сужения формующей части фильеры заявленным образом значительно улучшает качество формуемого удобрения по сравнению с другими исследованными вариантами. При применении данной конструкции одновременно происходит снижение угловой и линейной скорости материала.