PL220432B1 - Zespół roboczy urządzenia do maszynowego, bębnowego quasi-ścinania roślin łodygowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zespół roboczy urządzenia do maszynowego, bębnowego quasi-ścinania łodygowych, roślinnych surowców biologicznych, niejednorodnych materiałów, zwłaszcza słomy, traw, siana, również gałęzi drewna, itp.

Znane są liczne rozwiązania konstrukcyjne urządzeń do rozdrabniania bębnowego. Urządzenia te nazywane są najczęściej, zależnie od rodzaju rozdrabnianego materiału-surowca i wymiarów produktu: rozdrabniarkami, siekaczami, sieczkarniami, młynami, piłami, frezarkami, strugarkami lub kruszarkami.

Znane są również liczne rozwiązania konstrukcyjne sieczkarń - maszyn rolniczych służących do cięcia słomy, trawy, kukurydzy i innych roślin pastewnych na sieczkę. Wyróżniamy sieczkarnie: samojezdne, polowe, przyczepiane do ciągnika, albo stacjonarne napędzane ręczne korbą, kieratem lub silnikiem elektrycznym. Mogą być też częścią kombajnu. Największą wydajność zapewniają sieczkarnie samojezdne. Sieczkarnie składa się najczęściej z: koryta, np. stalowego, drewnianego, w którym układa się cięte surowce; zespołu podającego, składającego się z dwóch walców o zębatej powierzchni, górny jest dociskany do przesuwanego surowca dźwignią z obciążnikiem; zespołu tnącego - zwykle jest to para noży tnąca surowiec; zespołu napędzającego: ręcznego - korba do ręcznego obracania przez człowieka lub kuta końcówka do podłączenia do kieratu; koła zamachowego. Długość ciętej sieczki można regulować, zależnie od jej przeznaczenia, najczęściej w granicach 5-80 mm.

Rozdrabnianie w tych urządzeniach następuje pod wpływem skrawania krawędziami przytwie rdzonymi rozłącznie lub na stałe do wirującego walca lub bębna. Walec, z elementami skrawającymi, osadzony jest na wale i wykonuje ruch obrotowy względem stałej osi obrotu. Krawędzie narzędzia skrawającego urządzenia posiadają najczęściej postać płytek prostopadłościennych, są zaostrzone w jednej, lub kilku płaszczyznach. Wskutek oddziaływania krawędzi narzędzia, surowiec wsadowy, tworzywo, materiał odcinane są w kęsach i przechodzą bezpośrednio, lub pośrednio przez sito, do zasobnika - nie dając wyobrażenia o istocie rozdrabniania, np. przez quasi-ścinanie. Sieczkarnie, rozdrabniacze wspomnianych rodzajów opisano w książkach: Dmitrewski J.: Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych. T.3. PWRiL Warszawa 1978; Drzymała Z.: Badania i podstawy konstrukcji młynów specjalnych. PWN Warszawa 1992; Koch R., Noworyta A.: Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. WNT Warszawa 1995; Flizikowski J.: Konstrukcja rozdrabniaczy żywności. Wyd. ATR w Bydgoszczy 2005 i innych.

Energetyczny model tych procesów pozwolił na ustalenie: jaka praca jest potrzebna dla przeprowadzenia założonych podziałów, lub jakich efektów quasi-ścinania można oczekiwać po sterowaniu określonymi zmiennymi: wsad, maszyna, proces, produkt, cel quasi-ścinania.

Wadą i niedogodnością rozwiązań konstrukcyjnych znanych maszyn rolniczych służących do cięcia słomy, trawy, kukurydzy i innych roślin pastewnych na sieczkę jest mała wydajność przy dużym zużyciu energii i elementów maszyny; zużywanie krawędzi tnących, konieczność częstej wymiany elementów skrawających oraz nierównomierność procesu mająca wpływ na obniżenie trwałości elementów roboczych i na wymiary produktu podlegającego złożonym obciążeniom - odkształceniom trwałym. Wynika to z faktu, że pod wpływem impulsowych obciążeń następuje gwałtowne odkształcenie i przemieszczenie wsadu w przestrzeni podziału, co powoduje, że nawet pomimo właściwego stanu krawędzi skrawających/ścinających materiał nie jest dzielony według założonego stopnia rozdrobnienia.

Chwilowy charakter obciążenia roboczego, prowadzącego do miejscowej dekohezji wsadu, powoduje z racji impulsowego przebiegu istotne zwiększenie ilości traconej energii, a w konsekwencji nierównomierność postaci produktu, spadek wydajności, nadmierne jednostkowe zużycie energii.

Celem wynalazku jest usunięcie znanych wad i niedogodności poprzez zaprojektowanie zespołu roboczego urządzenia do maszynowego, bębnowego quasi-ścinania łodygowych, roślinnych surowców biologicznych, niejednorodnych materiałów, zwłaszcza słomy, traw, siana, również gałęzi drewna, itp., który zapewnia ciągły kontakt wirujących ostrzy krawędzi narzędzia złożonego z minimalnej liczby powtarzalnych krawędzi wykonanych w bębnie wirnika i nieruchomych krawędzi otworu stojana jako przeciwostrza, a jednocześnie wyposażony jest w otwory przepuszczające produkt quasi-ścinania i umożliwiające jego szybkie wyjścia poza rozdrabniacz (po osiągnięciu pożądanego wymiaru produktu).

W budowie zespołu roboczego urządzenia do maszynowego, bębnowego quasi-ścinania łodygowych, roślinnych surowców biologicznych, niejednorodnych materiałów, zwłaszcza słomy, traw,

PL 220 432 B1 siana, również gałęzi drewna, itp. wprowadzenie małej liczby ostrzy i przeciwostrzy, z dużym zakresem zmienności cech geometrycznych krawędzi tnących oraz innych parametrów procesu technologicznego, spowoduje polepszenie możliwości realizacji pojedynczych zjawisk, w tym również obciążeń i odkształceń elementów zespołu roboczego. Prosty przypadek quasi-ścinanie surowców i materiałów

- z wykorzystaniem pary współpracujących ruchowo (obrotowo) bębnów z otworami, których krawędzie są ostrzami, przeciwostrzami narzędzi tnących - umożliwia przeprowadzenie obliczeń przekrojów, naprężeń i obciążeń projektowanych i konstruowanych elementów, zespołów i całych sieczkarń.

Istota wynalazku polega na tym, że zespół roboczego urządzenia do maszynowego, bębnowego quasi-ścinania łodygowych, roślinnych surowców biologicznych, niejednorodnych materiałów, zwłaszcza słomy, traw, siana, również gałęzi drewna, itp., stanowią: bębnowy wirnik - z małą liczbą otworów, rozmieszczonych obwodowo z zachowaniem minimalnej (warunkowanej względami wytrzymałościowymi) odległości pomiędzy sąsiednimi otworami - osadzony na współosiowym wale, bębnowy stojan z jednym otworem - lub małą liczbą otworów, natomiast odległość krawędzi ostrza bębna wewnętrznego i zewnętrznego, wynika z ich pasowania ruchowego i jest szczeliną roboczą mającą wpływ na proces, skuteczność i efektywność, w tym stopień rozdrobnienie (długość sieczki), quasi-ścinania oraz inne charakterystyki użytkowe procesu. Zmienność zarysu tworzącej krawędzi otworu urządzenia, ze względu na zmienność średnicy na wysokości powoduje, że względna obwodowa prędkość liniowa, co do wartości, jest różna w parach dla sąsiednich otworów skrawających urządzenia bębnowego.

Zaletą techniczną wynalazku jest proste, rurowe (cienkościenne) ukształtowanie bębna ruchomego i stałego, ich obrotowe połączenie ruchowe oraz wymiarowe, wynikające z pasowania ruchowego, relacje wzajemne. Dodatkowo, zmienne cechy geometryczne krawędzi otworów quasi-ścinających, na obwiedni rurowych walców, utworzonych z cienkich ścian, w stanie ruchu względnego, zapewniają w sposób ciągły, kontakt ostrzy krawędzi tnących z surowcem, wsadem tworzywem lub rozdrabnianym materiałem, a przez to efektywne i wysokosprawne przebiegi ich odkształceń i przemieszczeń krawędzi w czasie. Zjawiska te wpływają na zwiększenie wydajności procesów projektowo-konstrukcyjnych rozdrabniaczy, a w dalszej konsekwencji rozwój i ułatwienie wytwarzania, eksploatacji oraz monitorowania aspektów środowiskowych.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest na rysunku schematycznym jako fig. 1, pokazująca przekrój złożeniowy całego zespołu roboczego urządzenia, fig. 2 - przekroje bębna wirnika i fig. 3 przekroje bębna stojana.

Na podstawie o konstrukcji ramowej 1 zamocowany jest quasi-ścinający zespół tnący urządzenia 2, w którym na wale 3 osadzony jest bęben wirnika 4 z otworami posiadającymi krawędzie quasi-ścinające, stojan 5 z otworami i przeciwostrzem, ustalany jest względem obudowy łożysk 6, zamykany jest pokrywą 7, przy czym gotowy produkt przechodzi przez sito 8 do pojemnika 9, wirnik 4 ułożyskowany 12 i uszczelniany 13 napędzany jest z silnika 15 przez przekładnię pasową 10, całość zamknięta jest w obudowach podzespołów 16 i 17 konstrukcji ramowej.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Zespół roboczy urządzenia do maszynowego, bębnowego quasi-ścinania łodygowych, znamienny tym, że na podstawie o konstrukcji ramowej 1, zamocowany jest quasi-ścinający zespół tnący urządzenia 2, w którym na wale 3 osadzony jest bęben wirnika 4, z otworami o krawędziach quasi-ścinających, zaś stojan 5 z otworami i przeciwostrzem, ustalany jest względem obudowy łożysk 6, zamykany jest pokrywą 7.

2. Zespół roboczy urządzenia do maszynowego, według zastrz. 1, znamienny tym, że bębnowy, walcowo-cylindryczny otworowy wirnik 4, współdziała podczas quasi-ścinania w relacji: krawędź robocza - przeciwostrze walcowo-cylindrycznego otworowego stojana 5.

3. Zespół roboczy urządzenia do maszynowego, według zastrz. 1, znamienny tym, że odległość wewnętrzna między ruchomym bębnem wirnika wewnętrznym 4 i stałym 5 jest zmieniana, wywołując zmianę kontaktu krawędziowego otworów od liniowego do krzywoliniowego - przestrzennego.