Способ получения брикетов и устройство для его осуществления

(71) Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт поразработке машин и оборуДования дляпереработки пластических масс, резины и искусственной кожи и Украинскоенаучно-производственное деревообрабатывающее объединение(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТОВ ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к деревоОбрабатывающей промышленности. Цельизобретения - увеличение производиМА и ельности з плотности ия брикето т сформиро отделяющения вслой и ем пос ательного переме оединяют внешний нешнии спиральную полосу путем прилоавления с одновременной подкой профильной заготовки с напо ходу ее перемещения. Брищий агрегат содержит бункер 20 ионную ГолОВку 3 и червячный виде коргуса 5 с конической ой 6, переходящей в граненый ный канал. Соосно полости раба гана червячного пресса устас возможностью возвратно-по" жения пресса клоном кетиру экстру пресс расточ профил чего о НОВЛЕН ступательного пе к которой прикре режущим выступом поцают перерабат материал, которы Вяком, одновреме щение оправку 25 ремещения плена опр 39В б ываемый в й захваты штанга,вка 25др 20 нклокает стыи о приводят во вра Вращающаяся оправ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ПНТ СССР счет повышения прочнос рикетов, Способ получе заключается в том, что нного кольцевого потокоставитель Н, Дроздоваехред М.Ходанич Корректор МКучерявая едактор Н. Горват 2 Зака Тир П ГКНТ СССР Гагарина, 101 ьский комбинат 1 атент , г. Ужгоро Про одственно изпат 1 И Государственного комитета по 113035, Москва, Ж1563984 ка непрерывно нарезает режущим выступом от кольцевого потока спиральную полосу, которая через проходнойканал 26 поступает на формирование внутренних слоев профильной заготовки брикета, и отделяет от кольцевого потока внешний слой, которые соединяются в граненом профильном кана 1Изобретение относится к получениюбрикетов из волокнистых материалов пу-,5 , тем их экструзии на червячных прессахи может быть использовано в дерево обрабатывающей промышленности, в процессах брикетирования отходов пер- " вичной древесины, стружечных и,других 2 О отходов мебельного производства и т.п. Цель изобретения - увеличение производительности за счет повышения прочности и плотности брикетов. 25 На фиг. 1 представлена блок-схема агрегата; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на Фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2;, на фиг. 4 - разрез В-.В на фиг. 2, при положении проходного канала оправки между двумя смежными углами профиля; на фиг. 5 - то же, при положении проходного канала оправки против угла между двумя смежными гранями профиля; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 2; на фиг. 7 - разрез Д-Л на Фиг. 5; на фиг. 8 - циклограмма работы брикетирующего агрегата при осуществлении способа получения брикетов.Агрегат для получения брикетов, предназначенный для осуществления способа получения брикетов, включает приемное устройство 1 с отрезным45 устройством 2, экструзионную головку 3 и червячный пресс 4, содержащий корпус 5 с конической расточкой 6, переходящей в граненый профильный канал 7; сопряженный с каналом 8 экструзионной головки 3. Йежду углами 95 О 12 профильного канала 7 конической расточки выполнены продольные выемки 13, расположенные на участке корпуса 5, ограниченном входным сечением 14 конической расточки и входным сечением 15 канава головки. Продольные выемки 13 имеют максимальную глубину в месте 16 перехода конической расточки в ле конической расточки корпуса и соьместно под действием избыточного давления поступают .в канал экструзионной формующей головки 3, Заготовкабрикета разрезается отрезным устройством на отдельные брикеты. 2 с.п.и 2 з.п. Ф-лы, 8 ил,профильный канал 7 и чередуются с углом профиля продолжения конической расточки. Рабочий орган червячного пресса выполнен в виде расположенного соосно корпусу полого червяка 17, име. ющего предпочтительно цилиндрическоконическую геометрию, при этом коническая часть 18 червяка заходит в коническую расточку 6 корпуса, а цилиндрическая часть 19 расположена против загрузочного отверстия пресса и бункера 20. Червяк 17 соединен с редуктором 21 привода вращения 22, снабженного устройством управления приводом 23.Соосно полости рабочего органа чер-, вячного пресса (Фиг. 2 и 7) установлена с возможностью возвратно-поступательного движения штанга 24, к которой прикреплена оправка 25,. имеющая по крайней мере один проходной канал 26., Оправка 25 расположена против продольных выемок 13, и снабжена конусным наконечником 27,. угол конуса которого меньше угла р конуса конической расточки, углы профиля конусного продолжения могут выходить на участок конической расточки корпуса с образованием продольных пазов 28.штанга,24 (Фиг. 1) соединена с приводом 29 возвратно-поступательного движения, с устройством управления 30 приводом 29 возвратно-поступательного движения. Привод 29 может быть механическим, гидравлическим, электромеханическим и т,п,Например, при применении механического привода вращение и возвратно- поступательное движение оправки и вращение рабочего органа червячного пресса осуществляют от одного привода редуктор 21, привод 22, устройство управпения приводом 23). При применении гидравлического привода возвратно-поступательное движение оправки иштанги 24 осуществляют при помоЩи5 15639 гидроцилиндра 29, связанного с устройством управления 30 обычной конструкции .(например, гидростанцией, содержащей масляный бак, насос, электромагнитные гидропереключатели прямого и обратного хода, соединительную и предохранительную аппаратуру). При этом для осуществления способа получения брикетов устройство управления 30 приводом 29 возвратно-поступательного движения может быть связано с оправкой 25 через устройство 31 контроля углового положения оправки (например, электрические контакты, поочередно замыкаемые при вращении штанги) по отношению к каналу профильного продолжения конической расточки, реле счета импульсов 32 и формирователь длительности импульсов 33 обыч ной конструкции.В соответствии с изобретением в варианте исполнения для вращения оправки 25 может быть применен привод вращения 3 ч с редуктором 35, незави симый от привода вращения 22 червяка, и устройство управления 36 приводом вращения 34. Сама оправка 25 имеет входную 37 и выходную 38 винтовые поверхности, а вследствие винтового профиля поверхности 37 на оправке образован режущий выступ 39 (Фиг,2).Аргегат для получения брикетов работает следующим образом.При пуске агрегата при помощи 1средств терморегулирования (не изоб 35 ражены) выводят корпус пресса на заданный температурный режим, включают привод вращения червяка 17 и при по. мощи устройства 23 управления приводом вращения червяка. устанавливают необходимую пусковую частоту его вращения. Одновременно приводят во вращение штангу 24 и установленную на ней оправку 25 (при наличии незави симого привода вращения оправки его включение и установление необходимой частоты вращения производят при помощи устройства управления 36 приводом вращения оправки). В бункер 20 подают 50 перерабатываемый волокнистый материал, который захватывается червяком 17, транспортируется, уплотняется, проходит предварительную механическую и термическую обработку за счет сдвига и перемешивания слоев материала в канале червяка, выделения тепла в Массе материала и поступления тепловой Энергии от обогреваемого корпуса 5 и 8 ч 6на выходе червяка формируется в кольцевой поток, перемещающийся в зазоре между внутренней поверхностью корпуса и телом штанги. Продольные пазы 28, переходящие в углы профиля продолжения конической расточки 6, и продольные выемки 13 при этом способствуют перемещению материала в направлении экструзии и препятствуют его пробуксовке.Вращающаяся оправка непрерывно нарезает режущим выступом 39 от кольцевого потока спиральную полосу, которая через проходной канал 26 поступает на Формование внутренних слоев профильной заготовки брикета, и отделяет от кольцевого потока внешний слой, которые соединяются в профильном канале 7 конической расточки 6 корпуса и совместно под действием избыточного давления, развиваемого рабочим органом и оправкой, поступают в канал 8 Формующей головки 3,За счет уменьшения (по ходу движения материала в конусном продолжении) высоты продольных выемок 13, имеющих максимальную высоту против оправки и выходящих на стенку профильного канала 7 до канала головки, материал из выемок йостепенно переходит в Формуеиый грофиль, что обеспечивает его дополнительное уплотнение.После появления перерабатываемого материала из канала экструзионной головки 3 и стабилизации параметров работы червячного пресса ч в пусковом режиме увеличивают частоту вращения червяка и частоту вращения оправки 25 до рабочих значений и включают синхронизованный привоц возвратно-поступательного движения оправки 25 (в варйанте исполнения агрегата, предусматривающем наличие жесткой связи между приводом вращения оправки, приводом ее возвратно-поступательного движения и приводом вращения червяка, перечисленные виды движений могут осуществляться одновременно при включении пр, вода вращения червяка или последовательно по мере включения сцепных муфт, не изображенных на чертежах, соединяющих привод вращения оправки и пр 1 вад ее возвратно-поступательного движения с приводом вращения червяка 1. Оправка приходит ввозвратно-пос гупательное движение в соответствии с циклограммой, фиг. 87 15639 На которой цифрами 14,15, 16, 17, 14 сбознацены моменты времени, соответствующие поочередному замыканию контактов, расположенных против боковых граней профиля (между углами .профиля), 5 а цифрами 12. 18, 19, 11, 12 обоЗнацены моменты времени, соответствующие поочередному замыканию контактов, асположенных против углов профиля фиг, 4 и 5).При этом уменьшается сопротивление, реодолеваемое червяком, увеличиваетя его производительность, а цасть азвиваемого им давления дополнительно используется для прессования профиля, увеличиваются максимальные значения давления, развиваемого оправкой для прессования профиля в его местах, Наиболее трудно поддающихся формоваНию, профиль дополнительно подпрессоывается в направлениях, наклоненных от плоскости, нормальной его оси, в сторону его выхода, монолитность профиля повышается и обеспечивается его 25 равнопроцность и увеличивается скорость выхода заготовки брикета из канала экструзионной головки. Выбор соотношения углов конусности конической расточки и конусного наконечника, предусмотренный изобретением, при этом исключает возможность разрыва сплошности потока перерабатываемого материала и уменьшение прочности брикетов при возвратном движении оправки. Заготовка брикета разрезается отрезным35 устройством 2 на отдельные брикеты мерной длины.При использовании независимого (по жесткой связи с приводом вращения червяка) привода возвратно-поступательного движения оправки обеспечивается технологическая гибкость агрегата в смысле его перенастройки на производство брикетов различной формы и поперечного сечения, создается возможность целенаправленного управления прочностью и плотностью брикетов без изменения частоты вращения червяка и оправки и достигается тем самым оптимизация параметров работы брикетирующего агрегата по производительности, энергозатратам и кацеству брикетов. При этом устройство 31 контроля углового положения оправки 25 при совмещении ее проходного канала 26 с заданной гранью формуемого профиля подает команды (например, в виде замыкания электрического контакта) на реле сцета импульсов 32, которое после отсчета необходимого в соответствии с циклограммой работы агрегата количества импульсов выдает команду на Формирователь длительности импульсов 33, производит сброс и начинает новый отсчет импульсов. Формирователь длительности импульсов 33 выдает команду на устройство управления 30 приводом 29 возвратно-поступательного движения оправки 25 и в течение заданного времени этот привод осуществляет поступательное движенИе оправки 25. Одновременно устройство 31, которое может быть одно- двух- и многопозиционным, выдает команды при совмещении проходного канала 26 оправки 25 с заданным углом формуемого профиля и в соответствии с заданной циклограммой управляет аналогично возвратным движение оправки.Применение способа получения брикетов показано на примере изготовления брикетов квадратной формы с высотой 75 мм со скруглениями между боковыми гранями, выполненным по радиусу 15 мм.Базовый червячный пресс брикетирующего агрегата укомплектован цилиндрическо-коническим червяком с наружным диаметром цилиндрической части 13,0 См и минимальным наружным диаметром конической части 10,0 см при угле конуса., 18 . Высота канала червяка по ходу экструзии уменьшается с 20 до 15 мм. Шаг однозаходной нарезки червяка постоянный, равный 4",0 см. Червячный пресс снабжен оправкой наружным диаметром 6,0 см, имеющей два проходных канала и установлеййой на штанге . диаметром 40 см. Входная и выходная винтовые поверхности оправки выполнены с шагом нарезки 0,7 см.Как червяк, так и оправка связаны с независимыми плавнорегулируемыми в диапазоне 1;5 приводами вращения, обеспечивающими их максимальную частоту вращения, равную соответственно 65 и 1,0 с-. Оправка через штангу связана с гидравлическим приводом возвратно-поступательного движения, обеспечивающим максимальный ход оправки при перемещении 2,4 мм, максимальная скорость перемещения оправки при поступательном и возвратном движении оправки 25 равна соответственно 10,0 и 15,0 см/с и может плавно регулироваться от нуля до максимума. Производительность чер 156398610вяка при преодолении суммы сопротивления системы каналов, образованных оправкой и профильным каналом конической расточки и сопротивлением канала головки при максимальной частоте вра 5 щения червяка, составляет 150 кг/ч. Производительность червяка при преодолевании сопротивления каналов, расположенных до оправки, составляет 650 кг/ч.Устройство контроля углового положения оправки выполнено в виде восьми неподвижных нормально разомкнутых электрических контактов, четыре из кото рых установлены против углов формуемого профиля, а четыре - против боковых граней профиля, и кулачка, смонтированного на оправке с возможностью поочередного замыкания при вращении оправки электрических контактов. При этом каждый из четырех контактов, расположенных против боковых граней профиля, соединен со входом, реле счета импульсов, позволяющим производить 25 счет импульсов в диапазоне от 1 до 100 и производить сброс при выдаче команды с одновременным началом нового счета. Примененный формирователь длительности импульсов позволяет устанав 30 ливать длительность команды в диапазоне 0,2-10 с и срабатывает при замыкании входного контакта. При этом для осуществления возвратного движения оправки каждый из четырех нормально разомкнутых контактов, расположенных против углов формуемого профиля, подключен непосредственно к входу независимого формирователя длительности импульсов, 40В устройстве управления возвратно-поступательным движением применена гидростанция и электромагнитные гидро- переключатели, управляющие соответственно возвратным и поступательным 45 движением оправки, и дроссели, регулирующие скорость этих движений. Имеющиеся конечные выключатели не позволяют включить возвратное движение при включенном поступательном движении и наоборот. Поспольку конструктивное исполнение перечисленных элементов управления не имеет принципиального значения для осуществления способа, они на чертежах условно не представлены.До начала работы производят анализ ситуации и выбор необходимых уста. вок, положений и режимов работы отдельных кома дных и исполнительных устройств.Исходя из требуемой производительности, находят значение объемной подачи рабочего органа:Сог 3,6где С - требуемая производительность,кг/ч;Ц - объемная подача рабочего органа, смз/с;плотность брикета, г/смз,Получают;С 500= -- = ---- = 115,7 см/с3,6 3,6 1,2В соответствии со способом производят выбор объемной подачипоступ пательного движения оправки и объемной подачи Цвозвратного движения оправки, соответственно равными 10,5 смз/с и 37.,8 смз/с. Поскольку объемные подачи Яя и 0 пропорциональны площади поперечного сечения штанги и скорости ее перемещения, необходимую скорость движения штанги при поступательном движении оправки и ее возвратном движении:Ч - Яи С 12и4 йвД 2где й - диаметр штанги, см, находятпосле подстановки значений4 Я и 4100 5Ч = = = в в - = 8 0 см/сКс 1 Г 4, 02437 8Ч = в - = 3,0 см/с.4,0 ф Требуемые скорости перемещения штанги (и оправки) устанавливают при помощи регулировок дросселей гидростанцииИсходя из значения максимального хода оправки. равного 2,4 см, и выб" ранных скоростей ее перемещения, устанавливают длительность выдачи команды формирователем длительности импульсов при поступательном движении равной 03 с и при возвратном движении 0,8 с.Принимают решение производить переработку волокнистого материала при максимальной частоте вращения червяка и максимальной частоте вращения оправки. Положение регулятора реле счета импульса устанавливают в положение, состветствующее его срабатыванию после отсчета пяти импульсов.По зонам обогрева червячного пресса устанавливают температуру 220 С и после выхода пресса на заданный температурный режим включаЮт привод вращения червяка 17 и при помощи уст 5 ройства 23 управления приводом устанавливают пусковую частоту вращения червяка 1,5 с- . При помощи устройства 36 управления приводом вращения оправки приводят оправку во вращение с частотой, равной 1,0 с -, и загружают в бункер червячного пресса подлежащие переработке измельченные древесные отходы. 5После появления массы из канала экструзионной головки частоту вращения червяка увеличивают до рабочего значения и производительность червячного пресса увеличивается до ч 50 кг/ч, после чего при помощи устройства управ,ления 30 производят включение привода возвратно-поступательного движений оправки.После включения возвратно-поступа тельного движения оправки за счет дополнительного давления, создаваемого оправкой при поступательном движении, сопротивление, преодолеваемое червяком червячного пресса, уменьшается 30 и средняя производительность брикетирующего агрегата увеличивается до 500 кг/ч. В установившемся режиме работы осуществление способа получения брикетов происходит следующим образом,З 5Измельченные древесные отходы из ,бункера 20 через загрузочное отверстие пресса поступают в канал цилиндрической части 19 червяка червячного пресса, подаются в канал конической 40 части 18 червяка и под действием механической энергии червяка, тепловой энергии, выделяющейся при сдвиге в массе древесных отходов и поступающей от разогретого корпуса 5., прохо дят предварительную механическую и термическую обработку, перемещаясь в направлении экструзии и формируясь на выходе канала червяка в кольцевой поток, При этом из отдельных волокон 50 древесных отходов выделяются в расплавленном виде лигниновые смолы и пентозан и начинается пропитка этими веществами массы перерабатываемого материала. На участке расположения 55 оправки 25 кольцевой поток (фиг. 2) разделяется на движущийся поступательно внешний слой и спиральную полосу, непрерывно нарезаемую от кольцевого потока режущим выступом 39 вращающейся оправки и подаваемую через ее проходной канал 26 на Формирование профильной заготовки брикета, внутренние слои которого образуются из массы спиральной полосы, а наружные - из внешнего слоя, соединение которых происходит по ходу экстрУзии за оправкой 25 под действием избыточного давления, создаваемого червяком, давления, создаваемого оправкой за счет наличия на ней выходной 38 винтовой поверхности, а уплотнение и последующее окончательное сцепление этих слоев в монолитный профиль - под действием избыточного давления, создаваемого оправкой при ее поступательном движении, которое сообщают оправ ке в соответствии с циклограммой, приведенной на фиг. 8, на участке перемещения при вращении оправки нормального оси червяка выходного сечения спиральной полосы между двумя смежными углами Формуемого профиля, т,е, при расположении проходного канала 26 против грани Формуемого профиля, Этим обеспечивается создание максимального давления в углах профиля, повышается монолитность и прочность брикетов, В соответствии с циклограммой возвратное движение оправки осуществляют при совмещении выходного сечения с углом между двумя смежными гранями профиля. Поэтому с учетом выбора объемной подачи оправки, меньшей объемной подачи червяка, в массе формуемого профиля не исчезают сжимающие напряжения и исключается разрыв его сплошности. В соответствии с выбранной циклограммой на каждое возвратно-поступательное перемещение оправки производят 5,И " ее оборота, где И = 4 и соответствует количеству граней получаемого брикета, проходной канал оправки при ее поступательном движении совмещается с другой, гранью формуемого профиля, а при каждом возвратном движении - с другим углом профиля, уплотнение массы профиля в наиболее трудно формуемых его участках, соответствующих углам проФиля, осуществляется равномерно, обеспечивая равнопрочность по периметру получаемых брикетов. Прочность брикетов также повышается за счет подпрессовки профиля в направлениях, предусмотренным способом при вдавливании в его внутренние слои конусного13156398 наконечника 27, установленного на оправке.Создаваемые при поступательном движении оправки местные максимумы давления, локализованные в углах фор 5 муемого профиля и циклически обегающие его контур, повышают монолитность и равнопрочность брикетов, позволяют осуществлять процесс их получения с большей производительностью. При фррмовании монолитного профиля лигниновые смолы, пентован и другие смолистые вещества окончательно пропитывают древесную массу и в процессе ее нахождения в канале формующей головки 1связывают отдельные волокна в профиль, отличающийся повышенной монолитностью, и прочностью.После выхода из канала зкструзион ной головки отформованный профиль отрезным устройством разрезается на отдельные брикеты.Способ получения брикетов и устройство для его осуществления обеспечивают увеличение производительности процесса брикетирования за счет повышения плотности и прочности брикетов, исключают брак готовых изделий при их Формовании зкструзионным методом с . ЗО достижением увеличенных скоростей зкст. рузии.Формула изобретения 1, Способ получения брикетов путем 35 Формирования кольцевого потока волокнистого материала, нареэания от кольцевого потока спиральной полосы, формования под действием избыточного пульсирующего давления граненой моно литной профильной заготовки и разрезания заготовки на брикеты, о т л ич а ю щ и й с я тем; что, с целью увеличения производительности за счет повышения прочности и плотности бри кетов, от сформированного кольцевого потока отделяют путем поступательного перемещения внешний слой, соединяют внешний слой и спиральную полосу путем приложения давления с .одновремен ной подпрессовкой профильной заготовки с наклоном по ходу ее перемещения, при этом место совмещения спиральной поласы с профильной заготовкой иэме 4 14няют за счет перемещения по окружности места нарезания от кольцевого потока спиральной полосы по отношению к внешнему слою, а в момент расположения места совмещения с гранью профильной заготовки создают максимальное избыточное давление.2. Устройство для получения брикетов, включающее приемное устройство, экструзионную головку, червячный пресс, содержащий корпус с конической расточкой, переходящий в граненый профильный канал, сопряженный с каналом зкструэионной головки, расположенный соосно с корпусом полый червяк, привод вращения, оправку с проходным каналом, установленную с возможностью вращения и связанную через полость червяка с приводом возвратно-поступательного перемещения, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения производитепьности за счет повышения прочности и плотности брикетов, корпус червячного пресса выполнен с продольными выемками, расположенными между углами граней профильного канала и уменьшающимися по глубине от места перехода конической расточки в граненый профильный канал по направлению к входному сечению ко ницеской расточки и к входному се .". нию канала экструэионной головки, при этом оправка расположена против продольных выемок и снабжена конусным наконечником с углом конуса, большим угла конуса конической расточки.3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что опоавка снабжена самостоятельным приьодом вращения.Й. устройство по пп, 2 и 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено устройством контроля углового положения оправки, а также реле счета импульсов и формирователем дли" тельности импульсов, при этом выход устройства кон роля углового положения оправки подключен к входу реле счета импульсов, а выход последнего к входу формирователя длительности импульсов, выход которого соединен с приводом возвратно-поступательного перемещения.