Результат интеллектуальной деятельности: ПРЕСС-ГРАНУЛЯТОР

Изобретение относится к устройствам для гранулирования комбикормов на животноводческих фермах и межхозяйственных комбикормовых предприятиях.

Известен «Пресс-гранулятор» (пат. RU, 2375188, C1, B30B 11/20, 10,12,2009 г.), который содержит перфорированную цилиндрическую матрицу, два прессующих ролика, продавливающие через фильеры матрицы рассыпные комбикорма. За счет давления и перетирания температура гранул достигает 150-180°C, чем обеспечивается декстринизация крахмала.

Это высокозатратный способ механического разогрева материала и гранулирования. Удельные затраты энергии превышают 100 кВт.ч/т. Кроме того, в грануляторах такой конструкции верхняя и нижняя часть матрицы загружаются неравномерно.

Известен «Гранулирующий шнековый пресс» (пат. RU, 2079405, C1, B28B 3/22, 20.05.1997 г.), который включает корпус, шнек и многоканальный пресс-инструмент, на внутренней стороне которого, обращенной к потоку массы, формирующие каналы изготовлены с сужающимися заходными частями различной глубины, изменяющейся от центра к периферии многоканального пресс-инструмента, образуя выпуклую поверхность сложной конфигурации, что приводит к выравниванию скоростей формирования в формующих каналах и повышению качества гранул.

Это изобретение относится к области переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью, где гидронапор является решающей силой при формировании гранул. Комбикорма представляют собой механическую смесь разнородных по физико-механическим свойствам материалов, не обладающих достаточной сыпучестью, текучестью и слабоподдающиеся гидронапору. Вертикальное расположение многоканального пресс-инструмента приводит к слипанию на выходе полученных отдельных гранул в общую бесформенную массу.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является «Пресс-гранулятор» (пат. RU, 2055463, C1, A01F 15/00, 10.03.1996 г.) - взят за прототип, который содержит матрицу, вальцы, систему регулирования зазора между матрицей и вальцами, привод, бункер. Вальцы установлены над матрицей и выполнены коническими с гладкой поверхностью и с возможностью вращения по окружности, а матрица выполнена в виде монолитного диска с расположенными в нем в шахматном порядке ячейками, имеющими режущие кромки, образующие шестигранник.

Однако в предложенной конструкции устройство формования гранул в виде конических вальцов с гладкой поверхностью и с вращением по окружности не надежны в работе, как известно из практики, они допускают проскальзывание гранулируемого корма и скопление его перед коническими вальцами, что приводит к забиванию бункера, а также не регулируется длина отрезаемых гранул, которая различна для отдельных возрастных групп животных и птицы.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченных выше недостатков, улучшение качества гранул, расширение ассортимента получаемых гранул и снижение удельных затрат энергии.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в пресс-грануляторе, содержащем бункер, матрицу, выполненную в виде монолитного диска с расположенными в шахматном порядке ячейками, имеющими прямые режущие кромки, образующие шестигранник, вальцы и подрезной нож, новым является то, что вальцы выполнены в виде прессующего шнека, имеющего навивку с уменьшающимся шагом к низу, где последний ее виток находится под углом φ≤15-18° к внутренней поверхности матрицы, параллельно которой на расстоянии 0,1-0,2 мм по радиусу прессующего шнека проходит плоская часть конца последнего витка - уплотнитель, ширина которого равна размеру шестигранной режущей кромки ячейки, а подрезной нож выполнен в виде диска, находящегося на расстоянии 0,1-0,2 мм от внешней поверхности матрицы, криволинейные ножи которого имеют внутреннюю режущую кромку и расположены под углом защемления к выходящим сформированным гранулам, при этом количество криволинейных ножей зависит от необходимой длины гранул.

Выполнение прессующего шнека, имеющего навивку с уменьшающимся шагом к низу, последний виток которой расположен под углом φ≤15-18° к внутренней поверхности матрицы, позволяет перемещать комбикорм, создавать необходимое давление для уплотнения и формования гранул. Если угол φ меньше 15°, то обрабатываемый материал будет просто перемещаться шнеком по внутренней поверхности матрицы, а при угле φ больше 18° снижается усилие прессования шнека. Наличие на конце последнего витка шнека плоской части - уплотнителя, ширина которого равна размеру шестигранной режущей кромки ячейки, расположение уплотнителя по радиусу и параллельно внутренней поверхности матрицы на расстоянии 0,1-0,2 мм от нее обеспечивает надежное прессование, а указанный зазор исключает трение между ними.

Установка диска с криволинейными ножами, имеющими внутреннюю режущую кромку, и расположение их под углом защемления к сформированным гранулам на расстоянии 0,1-0,2 мм от матрицы обеспечивают чистый срез во всех точках режущей кромки при минимальном усилии. Угол защемления зависит от физико-механических свойств сельхозматериалов (Сыроватка В.И. Машинные технологии приготовления комбикормов в хозяйствах. М.: Россельхозакадемия, 2010. С.17-27) и составляет 35-50° (Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. М:. Колос, 1978. С.173). При уменьшении угла до 0° происходит рубка, что приводит к нечистому срезу и увеличению усилия резания. Выполнение ножей криволинейной формы и расположение режущей кромки на внутренней стороне ножа исключают возможность отбрасывания отрезанных гранул под действием центробежной силы и их слипания. За счет изменения количества ножей на диске (сменные диски), при одних и тех же оборотах вращения, происходит получение сформированных гранул различной длины.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - схема пресса-гранулятора, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - вид Б по фиг.1, на фиг.4 - разрез В-В по фиг.3.

Пресс-гранулятор содержит цилиндрический корпус 1 (фиг.1) с загрузочным бункером 2, внутри которого расположен прессующий шнек 3, имеющий навивку с уменьшающимся шагом к низу, последний виток которого находится под углом φ≤15-18° к внутренней поверхности матрицы 4, жестко закрепленной в корпусе 1 и имеющей расположенные в шахматном порядке ячейки с прямыми режущими кромками, образующими шестигранник. Последний виток прессующего шнека 3 снабжен плоской частью - уплотнитель 5 (фиг.1, 2), ширина которого равна размеру шестигранной режущей кромки ячейки матрицы 4, который находится на расстоянии 0,1-0,2 мм от внутренней ее поверхности, параллельно ей и по радиусу прессующего шнека 3. На выходном конце вала прессующего шнека 3 (фиг.1, 3) с внешней поверхности матрицы 4 на расстоянии 0,1-0,2 мм (фиг.4) жестко закреплен диск 6 с криволинейными ножами 7, имеющими внутреннюю режущую кромку и расположенными под углом защемления к выходящим сформированным гранулам.

Пресс-гранулятор работает следующим образом. При включенном электродвигателе (на схеме не показан) приводится во вращение прессующий шнек 3 и поступающий из загрузочного бункера 2 в цилиндрический корпус 1 комбикорм подхватывается прессующим шнеком 3, принудительно подается вниз, частично уплотняется, за счет уменьшающегося шага к низу, а последним витком, находящимся под углом φ≤15-18° к внутренней поверхности матрицы 4, за счет наличия на нем плоской части-уплотнителя 5, находящегося на расстоянии 0,1-0,2 мм от внутренней поверхности матрицы 4 и имеющего ширину, равную размеру шестигранной режущей кромки ячейки матрицы 4, окончательно уплотняется. Вся уплотненная масса комбикорма разделяется прямыми режущими кромками, образующими шестигранник, и расположенными на внутренней стороне матрицы 4 в шахматном порядке ячейками, продавливается в верхнюю шестигранную часть ячеек и далее проходит через их круглые отверстия. На выходе, с внешней поверхности матрицы 4, спрессованные гранулы подрезаются внутренней режущей кромкой криволинейных ножей 7, расположенных под углом защемления к выходящим сформированным гранулам, диска 6, жестко закрепленного на выходном конце вала прессующего шнека 3 на расстоянии 0,1-0,2 мм от внешней поверхности матрицы 4. Для получения гранул различной длины производят замену диска с криволинейными ножами. За счет изменения количества криволинейных ножей получают гранулы необходимой длины.

Использование предложенного пресс-гранулятора позволяет улучшить качество гранул, расширить ассортимент получаемых гранул и снизить удельные затраты энергии.