устройство для подачи кормового продукта в экструдер

Формула изобретения

Устройство для подачи кормового продукта в экструдер, включающее загрузочный бункер и подающий шнек, отличающееся тем, что загрузочный бункер выполнен в виде банки цилиндрической формы, соединенной горизонтальным кольцевым дном с горловиной цилиндрической формы, герметично установленной на патрубке приемного окна корпуса экструдера, а подающий шнек установлен в горловине с гарантированным зазором относительно поверхности последней и с интервалом относительно верхнего основания горловины, при этом устройство снабжено полым приводным валом, который охватывает с гарантированным зазором вал вращения подающего шнека и связан с валом вращения шпоночным соединением, шпонка которого установлена на валу вращения и опирается сверху на вставку, закрепленную в шпоночном пазу на приводном валу, при этом на торец вала вращения опирается пружина сжатия, а последняя вторым концом опирается на торец полого регулировочного винта, установленного на внутренней резьбе приводного вала, при этом в банке в среднем по высоте ее участке радиально расположены лопатки, наклонные к горизонтальной плоскости, закрепленные на приводном валу, а на нижнем конце последнего закреплена выполненная из жесткой полосы спираль Архимеда, примыкающая к кольцевому дну, направленная свободным кольцом в сторону вращения приводного вала, при этом над спиралью Архимеда с зазором относительно последней расположено закрепленное относительно банки плоское кольцо, наружным диаметром в 1,2-1,3 раза больше диаметра горловины, при этом на торце вала вращения выполнен шток, свободно пропущенный через полость регулировочного винта и выступающий относительно последнего, при этом приводной вал обеспечен приводом, включающим электродвигатель, снабженный регулятором частоты вращения в виде реостата, тяга ползуна которого связана со штоком, при этом на штоке образована шкала в виде нанесенных на шток меток на уровне их совпадения с верхним торцем регулировочного винта, соответствующих в этой позиции настроенному на нормативное давление подачи устройству при неработающем его состоянии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к кормопроизводству, а именно к экструдированию измельченных кормовых продуктов при их переработке для скармливания животным.

Известно устройство для подачи измельченной соломы в экструдер на его прессующий шнек, включающее загрузочный бункер, установленный на приемном окне корпуса экструдера, и подающий шнек, выполненный из упругой полосы в форме прямого геликоида, валом вращения которого является хвостовик прессующего шнека, на котором закреплен задний виток подающего шнека [1].

Недостатком известного устройства является невозможность подачи кормового продукта на прессующий шнек экструдера под давлением.

Задача изобретения - расширение сферы технологических возможностей устройства.

Задача изобретения решается следующей совокупностью признаков предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство, как и известное, включает загрузочный бункер и подающий шнек. В отличие от известного, в предлагаемом устройстве загрузочный бункер выполнен в виде банки цилиндрической формы, соединенной горизонтальным кольцевым дном (то есть дном в форме плоского кольца) с горловиной цилиндрической формы, герметично установленной на патрубке приемного окна корпуса экструдера. При этом подающий шнек установлен в горловине с гарантированным зазором относительно поверхности последней и с интервалом относительно верхнего основания горловины, а устройство снабжено полым приводным валом, который охватывает с гарантированным зазором вал вращения подающего шнека и связан с валом вращения шпоночным соединением, шпонка которого установлена на валу вращения и опирается сверху на вставку, закрепленную в шпоночном пазу на приводном валу. При этом на торец вала вращения опирается пружина сжатия, а последняя вторым концом опирается на торец полого регулировочного винта, установленного на внутренней резьбе приводного вала. При этом в банке, в среднем, по высоте, ее участке радиально расположены лопатки, наклонные к горизонтальной плоскости, закрепленные на приводном валу, а на нижнем конце последнего закреплена выполненная из жесткой полосы спираль Архимеда, примыкающая к кольцевому дну, направленная свободным концом в сторону вращения приводного вала. При этом над спиралью Архимеда, с зазором относительно последней расположено закрепленное относительно банки плоское кольцо, в 1,2-1,3 раза наружным диаметром больше диаметра горловины. При этом на торце вала вращения выполнен шток, свободно пропущенный через полость регулировочного винта и выступающий относительно последнего. При этом приводной вал обеспечен приводом, включающим электродвигатель, снабженный регулятором частоты вращения в виде реостата, тяга ползуна которого связана со штоком. При этом на штоке образована шкала в виде нанесенных на шток меток на уровне их совпадения с верхним торцем регулировочного винта, соответствующих в этой позиции настроенному на нормативное давление подачи устройству при неработающем его состоянии.

Техническими результатами изобретения являются надежность непрерывной подачи предварительно выравниваемого по плотности кормового продукта на подающий шнек за счет лопаток, спирали Архимеда и плоского кольца; развитие под приемным окном экструдера заданных (выбранных технологией экструдирования) давлений за счет настройки пружины сжатия и ответной частоты вращения подающего шнека, связанного с пружиной сжатия и реостатом, управляющим частотой вращения электродвигателя; стабилизация настроенного на режим экструдирования давления подачи кормового продукта за счет упомянутой связи подающего шнека с пружиной сжатия и реостатом.

Таким образом, признаки предлагаемого устройства причинно-следственно связаны с техническими результатами, в совокупности решающими задачу изобретения.

На фиг.1 показано устройство в продольном разрезе А-А; на фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1.

Устройство включает загрузочный бункер в виде банки 1 цилиндрической формы, соединенной кольцевым дном 2 с горловиной 3 цилиндрической формы, герметично установленной на патрубке 4 приемного окна корпуса экструдера. Подающий шнек 5 установлен с гарантированным зазором в горловине 3 и с интервалом относительно верхнего ее основания, а устройство включает полый приводной вал 6, который охватывает с гарантированным зазором вал вращения 7 подающего шнека, на котором установлена шпонка 8, взаимодействующая с выполненным в приводном валу шпоночным пазом 9. Шпонка 8 опирается на закрепленную в шпоночном пазу 9 вставку 10, исключая опускание основания подающего шнека 5 ниже основания горловины 3. На торец вала вращения 7 опирается пружина сжатия 11, второй конец которой опирается на торец полого регулировочного винта 12, установленного на внутренней резьбе приводного вала 6. В банке 1, в участке ее среднего уровня, радиально расположены лопатки 13, наклонные относительно горизонтальной плоскости, закрепленные на приводном валу 6. На нижнем конце приводного вала 6 закреплена выполненная из жесткой полосы спираль Архимеда 14, примыкающая к кольцевому дну 2, направленная свободным концом в сторону вращения приводного вала. Над спиралью Архимеда 14, с зазором относительно последней на банке 1 посредством трех радиально расположенных и вертикально установленных ребер 15 закреплено плоское кольцо 16 (несущее на себе опору приводного вала в виде стакана с подшником закрытого исполнения). Наружный диаметр кольца 16 превышает диаметр горловины 3 в 1,2-1,3 раза. На торце вала вращения 7 выполнен шток 17, свободно пропущенный через полость регулировочного винта 12, при этом шток выступает относительно регулировочного винта. Приводной вал 6 обеспечен приводом, включающим электродвигатель (на чертеже на показан), снабженный регулятором частоты вращения в виде реостата 18, тяга 19 ползуна 20 которого связана со штоком 17 (показано схематично).

Нагрузочная характеристика пружины сжатия 11, выбранная из условий равновесного (в осевом направлении) состояния подающего шнека 5 при развитом им нормативном давлении N _i, определяет ряд силовых нагружений пружины:

Р _i=0,25ПD²N_i +G,

где Р_i - усилие пружины сжатия 11 в ее i-том состоянии, т.е. при ее длине в сжатом состоянии, равной Н_i;

D - диаметр горловины 3;

N_i - нормативное (i-тое) давление, развиваемое подающим шнеком 5;

G - вес подающего шнека 5 со штоком 17,

и ряд длин Н_i пружины сжатия, соответствующих усилиям Р_i.

По этим характеристикам пружины сжатия 11 и конструктивным размерам связанных с нею регулировочного винта 12 и штока на последнем образована шкала 21 в виде нанесенных на шток меток 22 на уровне их совпадения с верхним торцем регулировочного винта. Метки 22 соответствуют в этой позиции состоянию устройства в исходном положении, настроенном на выбранное нормативное давление N_i (пружина сжатия 11 в этой позиции имеет длину меньшую, чем длина ее Н_i, ответная давлению N_i).

Координаты меток 22 относительно торца штока 17 соответствуют зависимости

K _i=L-(H_i+W+B_i ),

где К_i - координаты меток 22 относительно торца штока 17;

L - длина штока 17;

Н _i - длины пружины сжатия 11 при Р_i (ответно N_i);

W - длина регулировочного винта 12;

В_i - интервалы между основаниями горловины 1 и подающего шнека 5 при развитых им давлениях N _i (т.е. после сжатия им пружины сжатия 11 до состояния P_i, N_i).

При неработающем устройстве основания подающего шнека 5 и горловины 3 совпадают (шпонка 8 вала вращения 7 опирается на вставку 10 вала 6). Интервал В необходим для колебаний подающего шнека 5 книзу, в случае стабилизации им снизившегося в процессе работы давления N_i.

Выбрав достаточный для минимального давления N, интервал B₁, остальные интервалы В₂, В₃... последовательно выбраны увеличивающимися, с целью «растянутости» друг относительно друга меток 22 в шкале 21 для удобства их нанесения и пользования (пренебрегая при этом несущественным увеличением высоты горловины 3).

Устройство работает следующим образом.

Регулировочный винт 12 устанавливают в положение, при котором с его торцем совпадает метка 22, ответная развиваемому подающим шнеком 5 давлению N_i, выбранному для режима технологии перерабатываемого кормового продукта.

Через загрузочный рукав 23 заполняют банку 1 выше лопаток 13, включают привод приводного вала 6 и привод агрегатируемого с предлагаемым устройством экструдера. При установившемся режиме экструдирования подающий шнек 5 под действием развиваемого им давления поднимается на величину интервала B_i, сжимая пружину сжатия 11 и сдвигая кверху ползун 20 реостата 18, снижающего при этом частоту вращения электродвигателя, пока действующее на основание шнека 5 усилие не сравняется с усилием пружины сжатия 11. Лопатки 13 перемешивают и подпирают кормовой продукт книзу, выравнивая его массу по степени плотности. Правильный выбор угла наклона лопаток 13 относительно горизонтальной плоскости и выбор их количества исключает переуплотнение кормового продукта и не вызывает его вращения относительно бункера в нижней части, по крайней мере, на уровне между кольцевым дном 2 и кольцом 16, чему противодействуют и вертикально установленные ребра 15. Действие спирали Архимеда 14 вызывает сдвиг по кольцевому дну 2 кормового продукта к центру, под кольцо 16. При устоявшемся режиме работы правильный выбор (теоретически, опытно) высоты спирали Архимеда 14 и ее шага обеспечивает подачу необходимого для действия подающего шнека 5 объема кормового продукта из наиболее равномерноуплотненного придонного слоя. Достаточность подачи непосредственно на подающий шнек 5 обеспечивается намеренно запроектированной избыточностью продукта на его подходе к кольцу 16, которое пропускает излишек под себя «в запас», на случай поступления на подающий шнек 5 недостаточно плотного продукта. Основная задача кольца 16 - не пропустить напрямую сверху из более рыхлой центральной зоны банки 1 неуплотненный продукт на подающий шнек 5.

В случае повышения или понижения настроенного давления под основанием прессующего шнека 5 последний соответственно приподнимается под действием пружины 11. При этом реостат 18 соответственно снижает или увеличивает частоту вращения электродвигателя, что равно уменьшению или увеличению давления под подающим шнеком 5. В результате процесс подачи кормового продукта в экструдер стабилизируется.

Источники информации

1. Патент РФ № 2225144, № 17/00, А23Р 1/12, 2004 (прототип).