PL174301B1 - Urządzenie do granulowania materiału roślinnego - Google Patents

Abstract

1. Urządzenie do granulowania materiału roślinnego, zwłaszcza materiału łodygowego, na sypkie granulki, z dwoma wydrążonymi walcami umieszczonymi równolegle względem siebie, napędzanymi w sposób wymuszony, przeciwbieżnie względem siebie i zazębiającymi się listwowo ukształtowanymi zębami, między którymi znajdują się promieniowo dochodzące do przestrzeni wewnętrznej wydrążonych walców, i przynajmniej miejscowo zwężające się w kierunku promieniowymdo wewnątrz kanały prasujące, w którym przeznaczony do prasowania materiał doprowadzany za pomocą przenośnika ślimakowego lub podobnego urządzenia do wlotowego klina na obwodzie walców wydrążonych, jest zagęszczany w promieniowych kanałach prasujących, odłamywany w przestrzeni wewnętrznej walców, i odprowadzany w kierunku osiowym z tej przestrzeni wewnętrznej, znamienne tym, że zęby utworzone są przez podgrzewane promieniowe żebra (39), które połączone są za pomocą dwóch współśrodkowych korpusów kołnierzowych (43, 49), rozmieszczonych w pewnej odległości od siebie, przy czym żebra tworzą między sobą promieniowe kanały (51) stanowiące kanały prasowania, a walce wydrążone (33) zamknięte są w obudowie (27).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do granulowania materiału roślinnego, zwłaszcza łodyg, z otrzymaniem sypkich granulek do sporządzania środków paszowych dla zwierząt, paliw, lub do dalszej przeróbki przemysłowej.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki US-PS 4 824 352, znana jest prasa granulacyjna do przeróbki grubych i długich włókien, zwłaszcza słomy, na paszę dla zwierząt. Materiał doprowadzany jest za pomocą przenośnika ślimakowego do rozszerzającego się leja, zaopatrzonego, przy narożniku wlotowym, w dwa napędzane, sprzężone ze sobą, wydrążone zębate walce. Od podstawy zębów do wnętrza wydrążonych walców prowadzą liczne, zawężające się promieniowo otwory. Zęby przechodzą w kierunku osiowym i toczą się nawzajem po sobie. Doprowadzane w pewnym sektorze walców łodygi zgniatane są przez zęby, wchodzące w przerwy międzyzębowe, i wytłaczane są przez otwory promieniowe w postaci pasm, które w przestrzeniach wewnętrznych są odłamywane i odprowadzane z nich osiowo.

Praktyczna eksploatacja tego rodzaju urządzenia granulacyjnego wykazuje, że problematyczne jest wytłaczanie większych ilości materiału łodygowego. Materiał taki mianowicie

174 301 owija się wokół zębów korpusu i zwiększając opór, gromadzi się u ich podstawy, w pobliżu promieniowych otworów, tak że dochodzi nawet do całkowitego zablokowania korpusów obrotowych. Tego rodzaju urządzenia nie są przede wszystkim dostosowane do wytwarzania granulek o dużej gęstości z materiału łodygowego, nadającego się do wykorzystania w charakterze paliwa lub do celów przemysłowych, ponieważ opór tarcia współpracujących zębów i otworów stożkowych jest o wiele za duży, i energia potrzebna do napędu walców wzrasta również nadmiernie, do wartości niemożliwych do dostarczenia za pomocą zwykle będących do dyspozycji ś^i^dków. Poza tym osadzające się na walcach resztki materiału, w wyniku silnego sprężania nagrzewają się do temperatury pirolizy, i ich zwęglone pozostałości również przyczyniają się do szybkiego unieruchomienia urządzenia granulacyjnego.

Zadaniem technicznym wynalazku jest poprawienie konstrukcji znanego urządzenia granulacyjnego, tak aby umożliwiało ono bezzakłóceniowe prasowanie materiału łodygowego w warunkach pracy ciągłej, i przy tym umożliwiało osiągnięcie dużego natężenia przepływu materiału łodygowego przy niewielkiej mocy napędu.

Znane jest wprawdzie z opisu Stanów Zjednoczonych Ameryki US-PS 3 192 881 nagrzewanie organów doprowadzających i tłocznych prasy granulacyjnej, jednak stosowany przy tym proces zgniatania opiera się na wykorzystaniu siły odśrodkowej, i nie nadaje się do rozwiązania zadania technicznego wynalazku. Nie pozwala on jeszcze na osiągnięcie wyprasek o dużej gęstości.

Znane jest również z francuskiego opisu FR-A-1 371 346 stosowanie zębatych, współpracujących wydrążonych walców urządzenia granulacyjnego zamkniętych w obudowie, przy czym przetwarzany jest materiał sypki do celów farmaceutycznych, materiał na środki nawozowe lub na produkty ceramiczne bądź mineralne. Niezależnie od tego, że docelowe przeznaczenie tego urządzenia jest innego rodzaju, prasowanie w tym znanym urządzeniu opiera się również na stosowaniu toczących się po sobie nawzajem zębów, u których podstaw znajdują się promieniowe otwory służące za kanały prasujące. W urządzeniu tym również nie jest możliwa realizacja rozwiązania technicznego wynalazku.

Znana jest wprawdzie z opisu Stanów Zjednoczonych Ameryki US-A-3 192 881 rolnicza maszyna do zbiorów z urządzeniem koszącym dla materiału łodygowego (siana) i urządzeniem podbierającym, z wymuszonym podawaniem zżętego materiału za pomocą ślimaka do urządzenia granulacyjnego, którego narzędzia tłoczące są podgrzewane. Przy tym do nagrzewania elementów podających wykorzystuje się ciepło odlotowe silnika spalinowego, natomiast ogrzewanie organu tłoczącego urządzenia granulacyjnego wymaga zainstalowania specjalnego dodatkowego źródła ciepła.

Urządzenie do granulowania materiału roślinnego, zwłaszcza materiału łodygowego, na sypkie granulki, z dwoma wydrążonymi walcami umieszczonymi równolegle względem siebie, napędzanymi w sposób wymuszony, przeciwbieżnie względem siebie i zazębiającymi się listwowo ukształtowanymi zębami, między którymi znajdują się promieniowo dochodzące do przestrzeni wewnętrznej wydrążonych walców, i przynajmniej miejscowo zwężające się w kierunku promieniowym do wewnątrz kanały prasujące, w którym przeznaczony do prasowania materiał doprowadzany za pomocą przenośnika ślimakowego lub podobnego urządzenia do wlotowego klina na obwodzie walców wydrążonych, jest zagęszczany w promieniowych kanałach prasujących, odłamywany w przestrzeni wewnętrznej walców, i odprowadzany w kierunku osiowym z tej przestrzeni wewnętrznej, odznacza się według wynalazku tym, że zęby utworzone są przez podgrzewane promieniowe żebra, które połączone są za pomocą dwóch współśrodkowych korpusów kołnierzowych, rozmieszczonych w pewnej odległości od siebie, przy czym żebra tworzą między sobą promieniowe kanały stanowiące kanały prasowania, a walce wydrążone zamknięte są w obudowie.

Korzystnie żebra zamocowane są rozłącznie w korpusach kołnierzowych.

Korzystnie żebra zaopatrzone są w równoległe do osi obrotu otwory do dołączenia przewodów czynnika grzewczego.

Korzystnie obejmująca wydrążone walce obudowa jest przyłączona do urządzenia ogrzewającego i korzystnie zaopatrzona w otwory do przyłączenia przewodów czynnika grzewczego.

17-4301

Korzystnie żebra i/lub obudowa ogrzewane są ciepłem odlotowym silnika spalinowego pojazdu do zbioru ziemiopłodów, zwłaszcza dołączone są do jej obiegu chłodzenia.

Korzystnie żebra i/lub obudowa nagrzewane są gazami odlotowymi silnika spalinowego.

Korzystnie prędkość przepływu czynnika grzewczego w otworach redukowana jest przez elementy dławiące, na przykład skrętki.

Korzystnie promieniowe długości żeber są znacznie większe od głębokości wnikania żeber w odpowiadające im kanały.

Korzystnie stosunek głębokości wnikania do długości żebra jest mniejszy od 1:8, zwłaszcza zawiera się w zakresie 1:10 do 1:25.

Korzystnie czołowe obszary żeber wchodzą w kanały bezdotykowo.

Korzystnie między powierzchnią wewnętrzną skorupy obudowy i zewnętrznym torem ruchu żebra występuje luz, powiększający się w kierunku poruszania się żebra.

Korzystnie powiększenie luzu pomiędzy luzem minimalnym a maksymalnym wynosi około 1 mm.

Korzystnie zewnętrzna powierzchnia czołowa żebra ukształtowana jest jako wymienna listwa i przymocowana jest do żebra rozłącznie, zwłaszcza za pomocą śrub.

Korzystnie poszczególne listwy wymienne mają kształt prostopadłościenny.

Korzystnie grubość każdego z żeber zmienia się wzdłuż długości promieniowej, zwłaszcza tak, że żebro, od zewnątrz do wnętrza najpierw rozszerza się tworząc klinowe rozszerzenie, następnie ma obszar stałej grubości, i dalej zwęża się tworząc klinowe zwężenie.

Korzystnie długość klinowego zwężenia żebra jest większa od połowy długości żebra.

Korzystnie klinowe rozszerzenie żebra za wymienną listwą rozpoczyna się skokowym podcięciem tylnym.

Korzystnie zewnętrzne powierzchnie żeber zaopatrzone są w biegnące promieniowo rowki wzdłużne.

Korzystnie w dopasowane wybrania ścianek bocznych korpusów kołnierzowych wchodzi żebro, lub para sąsiednich żeber, klinowanych względem tych, zaopatrzonych w wybrania, ścianek bocznych, za pomocą listew przechodzących promieniowo między żebrami.

Korzystnie listwy wchodzą w boczne nafrezowania żeber.

Korzystnie wymienna listwa wystaje poza obwód zewnętrzny korpusów kołnierzowych i umieszczona jest w obszarze między ściankami bocznymi korpusów kołnierzowych stanowiąc osiowy element dystansowy.

Korzystnie obudowa obejmująca wydrążone walce, po stronie wlotowej zaopatrzona jest w przyłącze dla obudowy przenośnika, zwłaszcza stożkowego przenośnika ślimakowego, pracującego w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu obwodowego zazębiających się wydrążonych walców.

Korzystnie obudowa obejmująca ślimak tłoczący rozszerza się stożkowo w kierunku przenoszenia i również wnęka przyłącza rozszerza się w kierunku przenoszenia.

Korzystnie do wnętrza sektora wylotowego wydrążonych walców wystaje klinowy element obudowy, którego powierzchnie zewnętrzne ocierają się o powierzchnie zewnętrzne żeber.

Korzystnie wewnątrz wydrążonego walca znajduje się zgarniak do odłamywania zagęszczonych pasm wychodzących z kanałów.

Korzystnie zgarniak ukształtowany jest w postaci dosuwanego i odsuwanego elementu odcinającego.

Korzystnie urządzenie zaopatrzone jest w przyrząd do pomiaru wilgotności materiału łodygowego i sterowany przez niego układ do wprowadzania wilgoci.

Dzięki ukształtowaniu zębów w postaci ustawionych w kierunku promieniowym żeber, między którymi powstają promieniowe kanały służące za kanały tłoczne, zapobiega się nawarstwianiu się materiału podczas tłoczenia, prowadzącemu do blokowania urządzenia:.

Stosowanie zębów o znacznym wymiarze promieniowym oraz ich podgrzewania daje tę korzyść, że znajdujący się w kanałach zgniatany materiał może pozostawać przez pewien określony czas pod działaniem ciepła i ciśnienia, co daje znaczny stopień utwardzenia i zapewnia trwałość kształtu. W ten sposób można zwiększyć gęstość wytłoczek do pożądanej wartości, i

174 301 otrzymać wytłoczki nadające się do zastosowania w charakterze sypkiego paliwa lub w charakterze produktu wyjściowego dla dalszej przeróbki przemysłowej.

W przypadku przedmiotu wynalazku, żebra nie przetac zają się po sobie, jak również nie stykają się, nawet przy wchodzeniu w znajdujące się pomiędzy żebrami kanały elementu współpracującego. Krawędzie żeber dopasowane są do siebie z pozostawieniem niewielkich odstępów, dzięki czemu odbywa się obcinanie doprowadzanego w sposób wymuszony, za pomocą ślimaka, materiału łodygowego. Między żebrami znajdują się wyłącznie przechodzące promieniowo kanały, a zatem nie ma podstaw zębów ze znajdującymi się w nich otworami, w związku z tym nie dochodzi również do sprzyjającego zwęglaniu nawarstwiania się zgniatanego materiału.

Istotna zaleta urządzenia według wynalazku polega najego dużej wydajności i sprawności, ponieważ według wynalazku możliwe jest prasowanie dużych ilości wsadu w jednostce czasu, przy stosunkowo niewielkim zużyciu energii.

Umieszczenie urządzenia granulacyjnego na maszynie do zbioru ziemiopłodów ma tę zaletę, że umożliwia granulowanie materiału łodygowego w jednym ciągu roboczym, podczas zbiorów na polu, od koszenia, aż do załadunku do zbiornika granulatu.

W rozwiązaniu według wynalazku natomiast korzystne jest, jeżeli żebra nagrzewane są gazami odlotowymi silnika spalinowego do temperatury, korzystnie, powyżej 150°C, zwłaszcza 165°C. Materiał łodygowy najlepiej jest przerabiać, kiedy jego wilgotność wynosi 16-18%. Jeżeli wilgotność zbieranego materiału jest mniejsza od tej wartości, to zaleca się dodawać do niego wilgoci w drodze do prasy gratulacyjnej.

Wymiary geometryczne żeber i kanałów, stosowanych według wynalazku, odpowiadają korzystnym ukształtowaniom idei wynalazku.

Ukształtowanie żeber oraz listew klinujących je względem ściane-k bocznych, pozwala na optymalne dobranie ciśnienia i czasu pozostawania materiału w kanałach. Przy tym przede wszystkim osiąga się to, że sprasowany materiał, przy zmniejszeniu tarcia, poddawany jest określonemu nagrzewaniu, i dzięki temu nabiera właściwości ważnych dla jego zastosowania w charakterze paliwa.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia maszynę do zbioru ziemiopłodów z urządzeniem granulacyjnym według wynalazku, fig. 2 - urządzenie granulacyjne w przekroju wzdłuż linii II-II z fig. 3, fig. 3 - urządzenie granulacyjne w przekroju wzdłuż linii IU-III z fig. 2, fig. 4 - urządzenie tłoczące dla materiału łodygowego nadające się do zastosowania w maszynie do zbioru ziemiopłodów według fig. 1, w ujęciu schematycznym, fig. 5 - urządzenie granulacyjne w korzystnym wariancie wykonania, w przekroju odpowiadającym fig. 2, fig. 6 - przekrój częściowy urządzenia z fig. 5, w powiększeniu, fig. 7 - żebro w przekroju promieniowym, w przybliżeniu naturalnej wielkości, fig. 8 - żebra znajdujące się w różnych etapach zazębienia, w promieniowym przekroju wzdłużnym, fig. 9 - korpus kołnierzowy z wykonanymi w nim wybraniami, w widoku czołowym, w częściowym przekroju, fig. 10 - rozmieszczone w wybraniach i zaklinowane żebra, w częściowym widoku czołowym według, fig. 9, fig. 11 - układ według fig. 10, w widoku z góry, fig. 12 - stacjonarne urządzenie granulacyjne w widoku bocznym, częściowo w przekroju, a fig. 13 - urządzenie granulacyjne według fig. 12, w przekroju pionowym, wzdłuż linii ΧΤΠ-ΧΤΠ.

Na figurze 1 przedstawiono kabinę kierowcy i sterowanej samojezdnej maszyny do zbioru ziemiopłodów, której koła 3 napędzane są z silnika spalinowego 5. Na przednim końcu maszyny zainstalowane jest urządzenie koszące 7, na przykład wirujące, z narzędziami do rozdrabniania wstępnego, służące do' ścinania i rozdrabniania materiału łodygowego. Podajnik pochyły 9 doprowadza rozdrobniony materiał do przenośnika 11, który podaje go do znajdujących się w górnej części maszyny walców kierujących 13 urządzenia do rozdrabniania wtórnego. Walce kierujące 13 przekazują rozdrobniony wtórnie materiał do rynnowego przenośnika ślimakowego 15, do którego przylega ślimak prasujący 17. Wyjście ślimaka prasującego 17 uchodzi do poniżej omówionego dokładniej urządzenia granulacyjnego 19, które wstępnie zagęszczony materiał ze ślimaka prasującego 17 zgniata na sypkie granulki. Urządzenie granulacyjne 19 znajduje się powyżej umieszczonego z tyłu maszyny zbiornika 21 przejmującego granulat.

174 301

W skład urządzenia granulacyjnego (patrz fig. 2 i 3) wchodzą dwa ustawione równolegle, ukształtowane jako walce 33, części zespołu granulacyjnego, zaopatrzone na obwodzie w zazębiające się nawzajem żebra i kanały, które mogą być ogrzewane za pośrednictwem obiegu cieplnego ciepłem odlotowym silnika spalinowego 5 do przynajmniej 100^oC, korzystnie jednak powyżej 150°C. Obwód cieplny obejmuje w tym przykładzie wymiennik 23 ciepła, dołączony do obiegu chłodzenia silnika spalinowego lub sam stanowi część obiegu chłodzenia, i przewodami połączeniowymi 25 dołączony jest do omówionych poniżej kanałów grzejnych zespołu granulacyjnego. W ten sposób wtórnie wykorzystuje się ciepło odlotowe silnika spalinowego 5, co znacznie zwiększa współczynnik sprawności maszyny. Silnik spalinowy 5 napędza nie tylko koła 3 maszyny do zbioru ziemiopłodów, lecz również przynajmniej zespoły urządzenia granulacyjnego 19 i ewentualnie również wirujące urządzenie koszące 7, włącznie z przenośnikami 9-17.

Znaczny wzrost stopnia sprawności całego urządzenia osiąga się, jeżeli do ogrzewania urządzenia granulacyjnego wykorzystuje się gazy wydechowe silnika spalinowego 5. Możliwe jest przy tym osiągnięcie, bez dodatkowego doprowadzania energii, nagrzewania elementów prasujących do około 165°C, co, jak ustalono, jest wartością optymalną dla procesu prasowania.

Oczywiście możliwe jest stosowanie dodatkowo do, lub zamiast stosowania wymiennika 23 ciepła, dołączonego do obiegu chłodzenia silnika spalinowego 5, stosowanie również innych wymienników ciepła, i ewentualnie dodatkowych innych źródeł ciepła odlotowego silnika spoinowego.

Na figurach 2 i 3 przedstawiono szczegóły urządzenia granulacyjnego 19. Elementy granulacyjne mają kształt dwóch umieszczonych równolegle względem siebie we wspólnej obudowie 27, osadzonych obrotowo w łożyskach 29,31, wydrążonych walców 33, napędzanych w przeciwnych kierunkach z wału napędowego 37 za pomocą przekładni zębatej 35.

Wydrążone koła 33 składają się z wielu żeber 39 rozmieszczonych w płaszczyznach osiowych przekrojów wzdłużnych, otaczających wnękę wewnętrzną 41. Żebra 39 rozłącznie zamocowane są osiowo między, z jednej strony, tarczowym korpusem kołnierzowym 43, który z kolei osadzony jest na czopie osiowym 45 połączonym z przekładnią 35, i z drugiej strony, pierścieniowym korpusem kołnierzowym 49, otaczającym otwór wylotowy 47. W kierunku obwodowym każde sąsiadujące ze sobą dwa żebra 39 ograniczają w przybliżeniu klinowo zwężający się ku wnęce wewnętrznej 41, przechodzący bezstopniowo od obwodu zewnętrznego do wewnętrznego, kanał prasujący 51. W biegnące w kierunku osiowym walca 33 kanały 51 o przekroju prost^^^^ąt^nym podczas przeciwbieżnego ruchu obrotowego obu walców 33 wchodzą w charakterze stempla prasującego, zewnętrzne obszary końcowe odpowiednich żeber 39 przeciwległego walca. Od ślimaka prasującego 17 do szczeliny, w miejscu przetaczania się obu walców 33, rozdrobniony i podawany w sposób wymuszony, materiał łodygowy zostaje przez żebra 39 wciśnięty w kanały 51 i tam sprasowany. Wymiar żebra 39 jest dobrany tak, aby wchodziło ono w kanał 51 z pozostawieniem luzu umożliwiającego cięcie, ale bez styku, przy czym wydrążone koła 33 napędzane są w sposób wymuszony za pomocą przekładni zębatej 35, z zachowaniem ich odpowiednich położeń wzajemnych.

We wnękach 41, których głębokość osiowa (w odniesieniu do osiowej długości żebra 39) jest mniejsza od ich średnicy wewnętrznej, osadzone są, rozmieszczone centralnie, rozszerzające się w kierunku otworu wylotowego 47, stożki kruszące 53, które kruszą na granulki wytłaczane pasma, wychodzące promieniowo do wewnątrz z kanału 51, i kierują je do otworu wylotowego 47. Wzmagają to działanie promieniowe prowadnice blaszane 55 (fig. 2), które ^^^an^owią przedłużenie żeber 39, aż do stożka kruszącego 53. Wydrążone walce są w tym przykładzie rozmieszczone tak, że otwór wylotowy 47 zwrócony jest ku dołowi, i pokruszone granulki mogą wpadać bezpośrednio do zbiornika 21 (fig. 1).

Jak to widać najlepiej na fig. 3, żebra 39 zaopatrzone są w kanały ogrzewające 57, połączone za pośrednictwem korpusu kołnierzowego 43 i czopa osiowego 45 z obrotowym złączem 59 dla cieczy, dołączonym do przewodów 25 czynnika grzewczego. W kanałach dla czynnika grzewczego 57 cyrkuluje ciekły nośnik ciepła nagrzewany w wymienniku ciepła 23 silnika spalinowego 5 do przynajmniej 150°C, w postaci na przykład oleju odpornego na wysokie temperatury lub podobnego środka. Obróbka granulowanego materiału łodygowego w kanałach 51

174 301 zmniejsza moc potrzebną do napędu wydrążonych walców 33 i obniża potrzebne ciśnienie w kanałach 51. Jest oczywiste, że w obieg nośnika ciepła może być włączona ewentualnie pompa cieplna, jeżeli poziom temperatury czynnika z silnika spalinowego 5 jest zbyt niski. Dodatkowo, poza tymi kanałami 57 w obudowie 61 ślimaka prasującego 17, stanowiącego tor doprowadzający, jak również w otaczających walce 33 obszarach 63 obudowy 27 mogą się znajdować dodatkowe kanały 65 dla czynnika grzewczego, połączone z wymiennikiem ciepła 23 (fig. 1). Kanały 65 dla czynnika grzewczego w ściankach 63 obudowy lub w części rurowej 61 obudowy, można ewentualnie pominąć. Natomiast jeżeli wydajność ogrzewania samych kanałów 65 czynnika grzewczego jest wystarczająca, to można pominąć kanały 57 czynnika grzewczego walców 33.

Każdy z walców 33 może, dla poprawienia działania tłoczącego, być zaopatrzony w umieszczone obrotowo wewnątrz obudowy 27, równolegle do walców 33, walce dopracowujące 67, bądź 69. Walce doprasowujące 67, 69 mają, w przeciwieństwie do walców wydrążonych 33, wyłącznie prostopadle wystające stemple 71, które wchodzą w kanały 51 odpowiednich walców 33. Walce doprasowujące 67,69 przeczesują kolejno odpowiadające im walce wydrążone 33, przy czym głębokość wnikania st^i^^^^li 71 walców znajdujących się dalej, licząc w kierunku obrotu walców 33, jest większa. Różne głębokości wnikania stempli 71 można osiągnąć, przez stosowanie różnych wysokości stempli i/lub różnych odstępów międzyosiowych walców doprasowujących i walców wydrążonych. Walce doprasowujące 67, 69 mogą być napędzane swobodnie przez sprzężenie stempli 71; mogą jednak również pracować z napędem wymuszonym.

Dla umożliwienia regulacji głębokości wnikania żeber 39 w głąb kanałów 51, obudowa 27 podzielona jest poprzecznie względem płaszczyzny przechodzącej przez osie walców na dwie połówki 75 obudowy, w każdej z których osadzony jestjeden z walców wydrążonych 33, łącznie z przyporządkowanymi mu walcami doprasowującymi 67,69. Wzajemne położenie połówek 75 obudowy jest regulowane w przybliżeniu w płaszczyźnie przechodzącej przez osie połówek 75. Korzystne jest, jeżeli przemieszczenie regulacyjne odbywa się wokół osi obrotu jednego z kół zębatych przekładni 35, w celu umożliwienia niezależnie od wspomnianej regulacji, również korekcji zazębienia kół zębatych. Oczywiście możliwe jest stosowanie innych środków napędowych, zapewniających wymuszone zazębienie walców wydrążonych, na przykład łańcuchów ogniwowych lub pasków zębatych.

Korzystne jest stosowanie regulacji zdolności przepustowej ślimaka prasującego 17, na przykład przez zmianę jego prędkości obrotowej, dla zapewnienia odpowiedniego równomiernego i optymalnego zasilania walców 33 materiałem przeznaczonym do granulowania. Korzystne jest utrzymywanie prędkości obrotowej ślimaka, niezależnie od mocy napędowej walców 33, za pomocą obwodu regulacyjnego o stałej nastawie.

Do regulacji prędkości obrotowej można stosować przekładnię nastawianą bezstopniowo. Wydajność ślimaka prasującego można zmieniać również i w inny sposób, na przykład przez zastosowanie przemieszczanego osiowo ślimaka stożkowego w stożkowej obudowie.

Jest oczywiste, że we wspomnianych przykładach wykonania urządzenia granulacyjnego i sposobów prasowania można stosować inne źródła ciepła, niż ciepło odlotowe silnika spalinowego maszyny do zbioru ziemiopłodów. Ponadto należy podkreślić, że istnieje również możliwość stosowania konstrukcji mechanicznej urządzenia do granulowania według fig. 2 i 3 bez urządzeń nagrzewających kanały prasujące.

W przykładzie wykonania z fig. 5-11 przedstawiono korzystne warianty wykonania urządzenia granulacyjnego według wynalazku, których cechy charakterystyczne wynikają z praktyki i ciągłego rozwoju przedmiotu wynalazku z fig. 2.

Obudowa 27 urządzenia granulacyjnego posiada ramę 28 i skorupę 30. Skorupa 30 obudowy obejmuje obydwa korpusy wydrążone 33 ze znacznie mniejszym luzem, niż to przedstawiono na fig. 2. Przeznaczony do granulowania materiał w stanie rozdrobnionym doprowadzany jest w sposób wymuszony przez przyłącze 32 obudowy do klinowego obszaru wydrążonych walców 33. Przyłącze 32 obudowy zaopatrzone jest w rozszerzającą się klinowo w kierunku podawania wnękę 34. W przeciwległym sektorze, z ramą 28 i skorupą 30 połączony

174 301 jest klinowy element konstrukcyjny 36, którego powierzchnia zewnętrzna 38 prawie ociera się o zewnętrzne obszary czołowe żeber 39.

Na podstawie doświadczeń praktycznych ustalono, że korzystne jest, jeżeli skorupa 30 obudowy osadzona jest niecentrycznie względem osi obrotu żeber 39. Jeżeli zastosuje się zróżnicowane luzy między powierzchnią wewnętrzną skorupy 30 obudowy i zewnętrznymi obszarami płaszczowymi żeber 39, w szczególności zróżnicowane tak, że w obszarze zetknięcia się żeber 39 z klinowym elementem 36 luz ma wartość minimalną 40, a w przejściu między skorupą 30 obudowy i przyłączem 32 obudowy luz jest równy maksymalnemu 42, to wtedy likwiduje się niebezpieczeństwo blokowania obrotu korpusów wydrążonych 33 w obudowie 27. Różnica luzów jest stosunkowo niewielka; otrzymano dobre wyniki przy różnicy wynoszącej 1 mm. Wynalazek jednak oczywiście nie ogranicza się do zastosowania tej wielkości.

Na powiększonym rysunku według fig. 6 widać, że przyłącze 32 obudowy sąsiaduje z obudową 44 ślimaka, stanowiącą przestrzeń 46 klinowo zwężającą się w kierunku podawania materiału przeznaczonego do granulowania. Odpowiednio do tego, znajdujący się w niej ślimak prasujący 48 również kończy się klinowo, jak to pokazano na fig. 6.

Przez zastosowanie tego środka osiąga się nie tylko wymuszone doprowadzanie przeznaczonego do granulowania materiału, lecz również znaczne ciśnienie podawania, które powoduje wtłaczanie znajdującego się we wnęce 34 materiału do kanałów 51.

Poza tym widać wyraźnie, że długości promieniowe żeber 39, a zatem i długości promieniowe znajdujących się między nimi kanałów 51 są znacznie większe, niż przeciętna grubość żebra 39, bądź szerokość kanału 51. Poza tym z fig. 8 widać, że głębokość wnikania 52 żeber 39 do wnętrza kanałów 51 jest stosunkowo niewielka.

Geometria żebra 39, którego szczegółową konstrukcję przedstawiono na fig. 7, jest dobrana tak, aby krawędzie 70 żeber, przy wzajemnym zazębianiu się, nie stykały się nawzajem ze sobą. Jest przy tym pożądane, aby luz pozostający między krawędziami żeber 70 był niewielki. Żebra 39 nie toczą się zatem wzajemnie po sobie, jak w znanych rozwiązaniach.

Ograniczenie luzu między krawędziami 70 żeber daje w wyniku to, że doprowadzany do tego obszaru w sposób wymuszony materiał łodygowy jest odcinany i poddawany prasowaniu bez pozostawania resztek w kanale 51.

Aby zapewnić przejmowanie występujących przy tym dużych sił, w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 7 żebra 39 po zewnętrznej stronie czołowej zaopatrzone są w wymienne listwy 54, zamocowane na żebrach za pomocą śrub 56. Te wymienne listwy 54 prowadzone są przez nakładki 90 żeber w rowkach 84, dzięki temu siła tłoczenia nie oddziałuje na śruby 56. Wymienna listwa 54 ma kształt prostopadłościanu przechodzącego prostopadle do płaszczyzny rysunku. Jeżeli założyć na przykład, że na rysunku z fig. 10 długość żebra odpowiada długości rzeczywistej, to długość tej prostopadłościennej listwy wynosi około 100 mm.

W przekroju promieniowym według fig. 7, każde z żeber 39 ma zmienną grubość. Bezpośrednio za wymienną listwą 54, naprzeciwko klinowego rozszerzenia 58 żebra 39, znajduje się podcięcie tylne 64. Do klinowego rozszerzenia 58 przylega obszar 60 o stałej grubości żebra, który następnie przechodzi w klinowe zwężenie 62. Jak to wyraźnie przedstawiono na fig. 6 i 8, określone powierzchnie ścian zewnętrznych żeber 39 w wyniku ich rozmieszczenia promieniowego w elemencie wydrążonym 33 wyznaczają kształt kanałów 51. Tak więc dzięki stosowaniu listwy 54 otrzymuje się najpierw słabe, a następnie, dzięki klinowemu rozszerzeniu 58, silne klinowe zwężenie przekroju kanału 51. Również obszary 60 o stałej grubości żeber 39 powodują, w wyniku promieniowego rozmieszczenia żeber 39, jeszcze pewne niewielkie klinowe zwężenie kanałów 51 w kierunku promieniowym.

Od zwymiarowania klinowych zwężeń 62 żeber 39 zależy, czy kanały 51 w obszarze środkowym i wewnętrznym obszarze promieniowym mają stalą szerokość, są zwężone, czy też rozszerzają się. W praktyce okazało się korzystne, jeżeli kanały 51 w kierunku promieniowym ponownie klinowo rozszerzają się.

Na figurze 7 na koniec widać, że celowe jest stosowanie rowków wzdłużnych 66 znajdujących się na zewnętrznych powierzchniach ścianek żeber 39, i wchodzących promieniowo do wnętrza. Te rowki wzdłużne 66 przeznaczone są do tego, aby przy sprężaniu materiału łodygo10

174 301 wego umożliwić ulatnianie się gazu. W tym celu rowki wzdłużne 66, również po wewnętrznej stronie czołowej, są otwarte.

Wspomniane uprzednio podcięcie tylne 64 między klinowym rozszerzeniem 58 a wymienną listwą 54 powoduje, że powstaje pewnego rodzaju oddziaływanie zapadkowe, zapobiegające wywieraniu przez prasowany materiał znacznego nacisku promieniowego na zewnątrz, w kierunku działania reakcji ciśnienia.

Wszystkie wspomniane stosowane środki prowadzą w końcu do tego, że tarcie materiału przechodzącego w postaci zgęszczonej przez kanały 51 o zewnętrzne ścianki żeber 39 jest utrzymane na możliwie niskim poziomie, co przyczynia się do otrzymania maksymalnej przepustowości przy minimum zużycia energii. Zaleca się przy tym również stosowanie zewnętrznych powierzchni żeber 39 o możliwie niewielkim tarciu.

Wykonane w żebrach 39, biegnące równolegle do osi obrotu korpusu wydrążonego 33 otwory 72, jak to już wspomniano w związku z fig. 2 i 3, służą do doprowadzania czynnika grzewczego bezpośrednio do organów prasujących. Otrzymuje się sprawność optymalną, jeżeli stosuje się nagrzewanie żeber do temperatury powyżej 150°, zwłaszcza w zakresie około 165°C.

W praktyce wykazano, że najlepsze wyniki prasowania osiągnąć można przy bezpośrednim przeprowadzaniu gazów odlotowych silnika spalinowego 5 przez otwory 72. Wtedy osiąga się bez przeszkód nagrzewanie żeber 39 do temperatury 165° bez stosowania specjalnego źródła ciepła.

Ze względu na takie ukształtowanie żeber 39 jak pokazano na fig. 7 i 8 zgniatanie materiału kończy się, kiedy znajdujący się w kanałach 51 materiał dochodzi do wewnętrznego końca obszaru 60 o stałej grubości żeber. Mimo, że żebra 39 rozciągają się znacznie dalej w kierunku promieniowym, to w wyniku klinowego zwężenia 62 żeber 39 nie zachodzi już dodatkowe zgniatanie.

Istota stosowanego rozwiązania polega na tym, że sprasowany materiał łodygowy w kanale 51 mai dłuższy czas przebywania w kanale 51 i w związku z tym zachodzi po drodze jego utwardzenie. Ten wydłużony czas przebywania w kanale nie powinien jednak powodować zwiększenia oporu, i dlatego korzystnejest zastosowanie zwężenia klinowego 62 i nadanie dużej gładkości powierzchni żeber 39. Również rowki wzdłużne 66 przyczyniają się do odgazowania i w związku z tym znacznego zmniejszenia tarcia.

Na podstawie tych rozważań widać, że stosunek głębokości wnikania 52 żeber 39 bądź wymiennej listwy 54 do długości promieniowej żeber 39 skrajnie się różnią względem stanu techniki. Według wynalazku proponuje się dobieranie tego stosunku na poziomie poniżej 1:8, zwłaszcza 1:10, do 1:25.

Poza tym według wynalazku optymalizuje się czas przebywania masy prasowanej w kanale również w ten sposób, że redukuje się prędkość przepływu czynnika grzewczego w otworach 72 żeber 39. Może się to odbywać na przykład przez umieszczenie skrętek 77 lub tym podobnych elementów dławiących w otworach 72, jak to przedstawiono przykładowo na fig. 7 i 13.

Na figurach 9-11 w szczegółach pokazano sposób połączenia żeber 39 z fig. 7 z korpusem kołnierzowym 43 walców wydrążonych 33, tak że z jednej strony osiąga się wymienność żeber, a z drugiej, przejmowanie szczególnie dużych sił powstających podczas prasowania, bez niebezpieczeństwa uszkodzenia elementów.

Figura 9 przedstawia część obszaru ścianki bocznej 74 pojedynczego korpusu kołnierzowego 43 w widoku czołowym. Ścianki boczne 74 zaopatrzone są w rozmieszczone regularnie wybrania 76 bądź przelotowe szczeliny, z których każde służy do pomieszczenia żebra 39, ewentualnie pary sąsiednich żeber 39, jak to pokazano na fig. 10. Odpowiednio do tego, krawędzie 78 wybrań 76 wyznaczają położenie promieniowe poszczególnego żebra 39, które w tym położeniu klinowane jest względem krawędzi 78 za pomocą listwy 80. Listwa 80 zamocowana jest tylko za pomocą jednej śruby na ściance bocznej, jak to pokazano na fig. 10.

Powierzchnie ścianek bocznych żeber 39 zaopatrzone są w biegnące w kierunku promieniowym rowkowe nafrezowania 92, które po zmontowaniu znajdują się dokładnie naprzeciwko listew 80. Dzięki takiemu wyprofilowaniu powierzchni ścianek bocznych żeber 39 nafrezowania 92 znajdują się wyłącznie w miejscu mocowania. Listwy 80 wchodzą w nafrezowania 92 i tworzą

174 301 przy tym po obu stronach ścianek bocznych 74 zderzaki działające w kierunku osiowym i zapobiegają w ten sposób przemieszczaniu się osiowemu żeber 39 w ściankach 74.

Z figury 10 widać ponadto, że wymienna listwa 54 przechodzi pionowo poza zewnętrzny obwód ścianki 74.

Z widoku z góry na fig. 11 widać, że wymienna listwa 54 ma długość odpowiadającą odległości między ściankami bocznymi 74. Dzięki temu otrzymuje się zderzaki 88, które w wyniku skręcenia 56 wymiennych listew 54 z żebrami 30 zapewniają unieruchomienie żeber wzdłuż osi korpusów wydrążonych 33 względem ścianek bocznych 74 korpusów kołnierzowych 43,49.

Na koniec górne przedłużone obszary 86 żeber 39 wystają poza powierzchnie zewnętrzne ścianek bocznych 74, co ma na celu umożliwienie ich zaklinowania za pomocą listew 80 po zewnętrznej stronie ścianek bocznych 74.

Urządzenie granulacyjne według wynalazku może, jak to przedstawiono na fig. 12, być zainstalowane, zamiast na maszynie do zbioru ziemiopłodów, również w postaci stacjonarnej. Wydrążone walce 33 odpowiadają swoją konstrukcją przykładowi wykonania z fig. 5. Nie przedstawiona obudowa 27 może być osadzona na stałe.

Na przewoźnej podstawie 18 zainstalowany jest sinik elektryczny 20, napędzający znajdujący się w obudowie 22 przenośnik ślimakowy 15, analogiczny do przedstawionego jako 15 na fig. 1. Dostarczony z pola i ewentualnie rozdrobniony materiał łodygowy doprowadzany jest do obudowy 44 ślimaka stożkowego 48 (patrz również fig. 6), służącego do wymuszonego podawania materiału łodygowego do wydrążonych walców 33.

W pustych przestrzeniach 41 wydrążonych walców 33 znajduje się zgarniak 26, współdziałający podobnie do raki i, z wewnętrznymi krawędziami żeber 39, odłamując wychodzące w tym miejscu zgęszczone pasma materiału.

Przy potrzebie otrzymywania większych długości odłamywanych granulek zgarniak 26 powinien być wycofywany na dowolnie regulowany czas z położenia zgarniania. Można to osiągnąć na przykład za pomocą osi nastawczej 24, na której zamocowany jest zgarniak 26. Przez obrót tej osi można zmieniać odstęp zgarniaka 26 od wewnętrznej krawędzi żeber 39.

W przykładzie wykonania z fig. 13 przedstawiono, w odróżnieniu od fig. 3, jednostronne ułożyskowanie 79 korpusu wydrążonego 33. Znajdujący się po stronie łożyska korpus kołnierzowy 43 połączony jest na stałe z wałem napędowym 45. Znajdujący się po stronie wylotowej korpus kołnierzowy 49 napędzany jest za pośrednictwem szeregu żeber 39 z korpusu kołnierzowego 43.

Obudowa 27 składa się z ramy 28 obudowy i skorupy 30 obudowy, które między sobą połączone są za pomocą sworzni 81 i obejmują żebra 39. Do obu czół żeber 39 przylegają komory 83 i 85, które służą do doprowadzania i odprowadzania środków grzewczych. Ten prosty sposób umożliwia przepuszczanie na przykład gazów odlotowych silnika spalinowego przez otwory 72 żeber 39.

W celu pełnego wykorzystania ciepła czynnika grzewczego można w otworach 72 żeber 39 umieścić elementy, na przykład skrętki 77, które redukują prędkość przepływu czynnika grzewczego. Tego rodzaju skrętki 77 przedstawiono symbolicznie w jednym z otworów 72 każdego z urządzeń przedstawionych na fig. 7 i 13.

174 301

174 301

174 301

I

174 301

174 301

174 301

174 301

Fig .7

Fig.8

174 301

Fig. 6

174 301

174 301

174 301

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (27)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do granulowania materiału roślinnego, zwłaszcza materiału łodygowego, na sypkie granulki, z dwoma wydrążonymi walcami umieszczonymi równolegle względem siebie, napędzanymi w sposób wymuszony, przeciwbieżnie względem siebie i zazębiającymi się listwowo ukształtowanymi zębami, między którymi znajdują się promieniowo dochodzące do przestrzeni wewnętrznej wydrążonych walców, i przynajmniej miejscowo zwężające się w kierunku promieniowym do wewnątrz kanały prasujące, w którym przeznaczony do prasowania materiał doprowadzany za pomocą przenośnika ślimakowego lub podobnego urządzenia do wlotowego klina na obwodzie walców wydrążonych, jest zagęszczany w promieniowych kanałach prasujących, odłamywany w przestrzeni wewnętrznej walców, i odprowadzany w kierunku osiowym z tej przestrzeni wewnętrznej, znamienne tym, że zęby utworzone są przez podgrzewane promieniowe żebra (39), które połączone są za pomocą dwóch współśrodkowych korpusów kołnierzowych (43,49), rozmieszczonych w pewnej odległości od siebie, przy czym żebra tworzą między sobą promieniowe kanały (51) stanowiące kanały prasowania, a walce wydrążone (33) zamknięte są w obudowie (27).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że żebra (39) zamocowane są rozłącznie w korpusach kołnierzowych (43, 49).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że żebra (39) zaopatrzone są w równoległe do osi obrotu otwory (57, 72) do dołączenia przewodów czynnika grzewczego.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obejmująca wydrążone walce (33) obudowa (27) jest przyłączona do urządzenia ogrzewającego, i korzystnie zaopatrzona w otwory (65) do przyłączenia przewodów czynnika grzewczego.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 3, znamienne tym, że żebra (39) i/lub obudowa (27) ogrzewane są ciepłem odlotowym silnika spalinowego (5) pojazdu do zbioru ziemiopłodów, zwłaszcza dołączone są do jej obiegu chłodzenia.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że żebra (39) i/lub obudowa (27) nagrzewane są gazami odlotowymi silnika spalinowego.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 3 albo 5, znamienne tym, że prędkość przepływu czynnika grzewczego w otworach (57,72) redukowanajest przez elementy dławiące, na przykład skrętki.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że promieniowe długości (50) żeber (39) są znacznie większe od głębokości (52) wnikania żeber (39) w odpowiadające im kanały (51).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że stosunek głębokości (52) wnikania do długości (50) żebra jest niniejszy od 1:8, zwłaszcza zawiera się w zakresie 1:10 do 1:25.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 1 albo 8, znamienne tym, że czołowe obszary żeber (39) wchodzą w kanały (51) bezdotykowo.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że między powierzchnią wewnętrzną skorupy (30) obudowy (27) i zewnętrznym torem ruchu żebra (39) występuje luz (40, 42), powiększający się w kierunku poruszania się żebra.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że powiększenie luzu pomiędzy luzem minimalnym (40) a maksymalnym (42) wynosi około 1 mm.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zewnętrzna powierzchnia czołowa żebra (39) ukształtowana jest jako wymienna listwa (54) i przymocowana jest do żebra (39) rozłącznie, zwłaszcza za pomocą śrub (56).
14. 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że poszczególne listwy wymienne (54) mają kształt prostopadłościenny.
15. 15. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że grubość każdego z żeber (39) zmienia się wzdłuż długości promieniowej (50), zwłaszcza tak, że żebro (39), od zewnątrz do wnętrza,

    174 301 najpierw rozszerza się tworząc klinowe rozszerzenie (58), następnie ma obszar stałej grubości, i dalej zwęża się tworząc klinowe zwężenie (62).
16. 16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że długość klinowego zwężenia (62) żebra (39) jest większa od połowy długości (50) żebra.
17. 17. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że klinowe rozszerzenie (58) żebra (39) za wymienną listwą (54) rozpoczyna się skokowym podcięciem tylnym (64).
18. 18. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zewnętrzne powierzchnie żeber (39) zaopatrzone są w biegnące promieniowo rowki wzdłużne (66).
19. 19. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w dopasowane wybrania (76) ścianek bocznych (74) korpusów kołnierzowych (4.^, 49) wchodzi żebro, lub para sąsiednich żeber (39), klinowanych względem tych, zaopatrzonych w wybrania (76), ścianek bocznych (74), za pomocą listew (80) przechodzących promieniowo między żebrami (39).
20. 20. Urządzenie według zastrz. 19, znamienne tym, że listwy (80) wchodzą w boczne nafrezowania (92) żeber (39).
21. 21. Urządzenie według zastrz. 13 albo 14, znamienne tym, że wymienna listwa (54) wystaje poza obwód zewnętrzny korpusów kołnierzowych (43,49) i umieszczonajest w obszarze między bocznymi (74) korpusów kołnierzowych (43,49) stanowiąc osiowy element dystansowy.
22. 22. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obudowa (27) obejmująca wydrążone walce (33), po stronie wlotowej zaopatrzonajest w przyłącze (32) dla obudowy (44) przenośnika, zwłaszcza stożkowego przenośnika ślimakowego (48), pracującego w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu obwodowego zazębiających się wydrążonych walców (33).
23. 23. Urządzenie według zastrz. 22, znamienne tym, że obudowa (44) obejmująca ślimak tłoczący (48) rozszerza się stożkowo (46) w kierunku przenoszenia i również wnęka (34) przyłącza (32) rozszerza się w kierunku przenoszenia.
24. 24. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że do wnętrza sektora wylotowego wydrążonych walców (33) wystaje klinowy element (36) obudowy (27), którego powierzchnie zewnętrzne (38) ocierają się o powierzchnie czołowe żeber (39) ograniczone krawędziami (70).
25. 25. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wewnątrz wydrążonego walca (33) znajduje się zgarniak (53, 55) do odłamywania zagęszczonych pasm wychodzących z kanałów (51).
26. 26. Urządzenie według zastrz. 25, znamienne tym, że zgarniak (53, 55) ukształtowany jest w postaci dosuwanego i odsuwanego elementu odcinającego.
27. 27. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zaopatrzone jest w przyrząd do pomiaru wilgotności materiału łodygowego i sterowany przez niego układ do wprowadzania wilgoci.