RU2772373C1 - Screw auger piston press - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering and can be used in molding, lumping of various materials, including those with high viscosity and high humidity. The press granulator contains a housing with a loading hopper in the upper part. A screw auger is coaxially placed inside the housing. A mechanism is connected to the screw auger, made with the possibility of converting the rotational movement of the screw auger shaft into a rotational-translational one. The output of the screw auger shaft has a conical adjustable length limiter of the resulting granules and a removable bushing. The bushing is made in the form of a housing with holes located along its perimeter in the form of longitudinal grooves and an inner part that has a cylindrical surface with a toothed notch up to 50% in length on the screw auger side.

EFFECT: production of briquettes and granules homogeneous in density, strength and mass is ensured.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и в частности, к устройствам для формования изделий под давлением, может быть использовано при формовании, окускованию различных материалов, в том числе высокой вязкости и повышенной влажности.The invention relates to mechanical engineering and in particular to devices for molding products under pressure, can be used in the molding, agglomeration of various materials, including high viscosity and high humidity.

Из уровня техники известны следующие решения.The following solutions are known from the prior art.

Известен шнековый пресс-гранулятор (патент РФ 2740651, опубл. 19.01.2021), включающий корпус с соосно установленным внутри него винтовым шнеком и узел прессования, включающий кожух с фланцевым креплением к корпусу и фильеру, при этом кожух выполнен сменным и имеет на внутренней поверхности продольные сквозные пазы, а фильера размещена соосно с кожухом и выполнена в виде стакана, наружный выступ основания которого установлен в соответствующем пазу торца шнека, при этом на внутренней стенке стакана размещен установленный с возможностью перемещения вдоль его образующей Г-образный нож-обламыватель, вертикально загнутая рабочая поверхность которого образует регулируемый зазор с торцевой частью кожуха, обеспечивающий требуемую длину гранулы или брикета.Known screw press granulator (RF patent 2740651, publ. 01/19/2021), including a housing with a coaxially installed screw screw inside it and a pressing unit, including a casing with flange fastening to the casing and a die, while the casing is made replaceable and has on the inner surface longitudinal through grooves, and the die is placed coaxially with the casing and is made in the form of a cup, the outer protrusion of the base of which is installed in the corresponding groove of the end of the screw, while on the inner wall of the cup there is an L-shaped knife-breaker installed with the possibility of moving along its generatrix, vertically bent the working surface of which forms an adjustable gap with the end part of the casing, providing the required length of the granule or briquette.

Недостатком данного пресса является низкая надежность в работе и качество, а также недостаточная плотность получаемых брикетов, гранул в случае использования исходного сырья повышенной плотности, жесткости. В таком случае получаемые гранулы будут хрупкими и возможно частое забивание, заштыбовывание формирующих отверстий фильеры. Возможна работа такого пресса с материалами с узким диапазоном по влажности, пластичности и размерам частиц исходного материала. Нож-обламыватель при торцевом соприкосновении с получаемой гранулой будет ее крошить, а при получении жестких и крупных брикетов, например из RDF, будет отгибаться, гнуться и не сможет отрезать, отломить данный прочный брикет.The disadvantage of this press is the low reliability in operation and quality, as well as the insufficient density of the resulting briquettes, granules in the case of using raw materials of increased density, rigidity. In this case, the resulting granules will be brittle and often clogging, plugging the forming holes of the die is possible. It is possible to work with such a press with materials with a narrow range of moisture content, plasticity and particle size of the source material. The knife-breaker, when in contact with the resulting granule, will crush it, and when receiving hard and large briquettes, for example, from RDF, it will bend, bend and will not be able to cut off, break off this strong briquette.

Наиболее близким аналогом патентуемого устройства является шнековый пресс-гранулятор (патент РФ №2118105, опубл. 27.08.1998), содержащий корпус с размещенным внутри него шнеком, а также узел прессования, включающий связанный с корпусом шнека кожух с расположенной в нем фильерой с отверстиями и имеющий входную коническую часть и выходную цилиндрическую, при этом фильера связана со шнеком и установлена в кожухе с возможностью вращения вокруг своей оси, причем отверстия фильеры выполнены по ее периметру в виде продольных пазов.The closest analogue of the patented device is a screw press granulator (RF patent No. 2118105, publ. 08/27/1998), containing a housing with a screw placed inside it, as well as a pressing unit, including a casing connected to the screw housing with a die with holes located in it and having an inlet conical part and an outlet cylindrical part, wherein the die is connected to the screw and installed in the casing with the possibility of rotation around its axis, and the holes of the die are made along its perimeter in the form of longitudinal grooves.

Недостатком данного устройства является неравномерность заполнения отверстий фильеры, частое забивание, заштыбовывание отверстий и соответственно остановка работы пресса для необходимой очистки отверстий, пресс может работать только на пластичных материалах, в ограниченном диапазоне по влажности, жесткости формируемой массы.The disadvantage of this device is the uneven filling of the holes of the die, frequent clogging, plugging the holes and, accordingly, stopping the press for the necessary cleaning of the holes, the press can only work on plastic materials, in a limited range of moisture, rigidity of the formed mass.

Техническая проблема, решаемая разработчиками предлагаемой конструкции, заключается в расширении диапазонов эксплуатационных характеристик технологии производства брикетов и гранул и повышение качества готовой продукции.The technical problem solved by the developers of the proposed design is to expand the range of operational characteristics of the technology for the production of briquettes and granules and improve the quality of the finished product.

Поставленная задача решается внесением конструктивных изменений в узел прессования.The problem is solved by making structural changes to the pressing unit.

Техническим результатом патентуемого изобретения является исключение забивания спрессованной массой отходов проходных отверстий и заклинивания фильеры узла прессования, что обеспечивает однородные по плотности, прочности и по массе получаемых брикетов или гранул.The technical result of the patented invention is the exclusion of clogging of the through holes with the compressed mass of waste and the jamming of the die of the pressing unit, which ensures that the resulting briquettes or granules are uniform in density, strength and mass.

Заявленный технический результат достигается за счет конструкции шнекопоршневого пресс-гранулятора, корпус которого содержит в верхней части загрузочный бункер, размещенный соосно внутри корпуса винтовой шнек, механизм, выполненный с возможностью преобразования вращательного движения вала шнека во вращательно-поступательное, выход вала шнека имеет конусный регулируемый ограничитель длины получаемой гранулы, а также узел прессования, включающий съемную фильеру с отверстиями, выполненными по ее периметру в виде продольных пазов, внутренняя часть фильеры имеет цилиндрическую поверхность с зубчатой насечкой до 50% по длине со стороны шнека.The claimed technical result is achieved due to the design of the screw-piston press granulator, the body of which contains a loading hopper in the upper part, a screw screw placed coaxially inside the body, a mechanism configured to convert the rotational movement of the screw shaft into rotational-translational, the screw shaft output has a conical adjustable limiter the length of the resulting granule, as well as the pressing unit, including a removable die with holes made along its perimeter in the form of longitudinal grooves, the inner part of the die has a cylindrical surface with a serrated notch up to 50% along the length from the side of the screw.

В частном случае осуществления изобретения загрузочный бункер имеет цилиндрическую нижнюю часть с ворошителем.In a particular embodiment of the invention, the loading hopper has a cylindrical lower part with an agitator.

В частном случае осуществления изобретения в продольных пазах фильеры установлены пустотообразователи.In a particular case of the invention, void formers are installed in the longitudinal grooves of the die.

За счет предлагаемого конструктивного исполнения пресса, с функцией вращения шнека с одновременным возвратно-поступательным движением, а также с внутренним толкателем внутри фильеры с зубчатой насечкой в сторону выхода прессуемой массы из фильеры, предлагаемая фильера не заштыбовывается и может начинать работу при запуске пресса после длительной остановки, засыхании прессуемой массы в фильере или замораживании материала в фильере. Кроме того, знакопеременная, пульсирующая нагрузка на прессуемый материал позволяет получать прочные изделия даже из упругих, материалов, склонных после прессования к обратной реакции с образованием трещин, а конусный регулируемый ограничитель длины получаемой гранулы или брикета практически исключает крошение брикета.Due to the proposed design of the press, with the function of rotating the screw with simultaneous reciprocating motion, as well as with an internal pusher inside the die with a toothed notch towards the exit of the pressed mass from the die, the proposed die is not plugged and can start working when the press is started after a long stop , drying of the pressed mass in the die or freezing of the material in the die. In addition, the alternating, pulsating load on the pressed material makes it possible to obtain durable products even from elastic materials that are prone to reverse reaction with the formation of cracks after pressing, and the conical adjustable length limiter of the resulting granule or briquette virtually eliminates the crumbling of the briquette.

Далее решение поясняется ссылками на чертежи, на которых приведено следующее.Further, the decision is explained by reference to the drawings, which show the following.

Фиг. 1 - часть шнекопоршневого пресс-гранулятора со стороны узла прессования.Fig. 1 - part of the screw-piston press granulator from the side of the pressing unit.

Фиг. 2 - вид фильеры шнекопоршневого пресс-гранулятора с торца.Fig. 2 - view of the die of the screw-piston press-granulator from the end.

Шнекопоршневый пресс-гранулятор содержит цилиндрический корпус 1, в верхней части которого содержится в верхней части загрузочный бункер (не показан). Внутри корпуса соосно размещен винтовой шнек 2. С винтовым шнеком связан механизм, выполненный с возможностью преобразования вращательного движения вала шнека во вращательно-поступательное. Указанный механизм преобразования вращательного движения вала шнека во вращательно-поступательное описан в другом патенте автора (RU 2752044, дата публикации 22.07.2021). Согласно описанию патента данный механизм содержит приводной и ведомый валы, соединенные подвижной муфтой, копир с упором, при этом копир жестко закреплен на ведомом валу и выполнен виде диска, с накладками с обеих сторон, имеющими на каждой по меньшей мере по одному диаметрально размещенному волнообразному утолщению, между копиром и торцевой стенкой корпуса установлен дополнительный упор, выполненный в виде двух вертикально размещенных друг над другом роликов, крепящихся на корпусе с верхней и нижней сторон ведомого вала, при этом основной упор копира выполнен в виде двух параллельно установленных с обеих сторон ведомого вала гладких колес. При одном волновом утолщении, волновые утолщения разных накладок размещены напротив друг друга. Корпус разделен на два отсека, в одном из отсеков размещена подвижная муфта, а во втором копир с упорами. Также может быть реализован вариант исполнения данного механизма, в котором между копиром и торцевой стенкой корпуса установлен дополнительный упор, выполненный в виде двух горизонтально размещенных крепящихся на корпусе с боковых сторон ведомого вала роликов, при этом основной упор копира выполнен в виде размещенных перед ним параллельно установленных с обеих сторон ведомого вала двух гладких колес. При одном волновом утолщении накладок, волновые утолщения разных накладок размещены перпендикулярно друг другу.The screw-piston press granulator contains a cylindrical body 1, in the upper part of which is contained in the upper part of the hopper (not shown). A screw screw 2 is coaxially placed inside the housing. A mechanism is connected to the screw screw and is configured to convert the rotational movement of the screw shaft into rotational-translational. The specified mechanism for converting the rotational movement of the screw shaft into rotational-translational is described in another patent of the author (RU 2752044, publication date 07/22/2021). According to the description of the patent, this mechanism includes a drive and a driven shaft connected by a movable coupling, a copier with an emphasis, while the copier is rigidly fixed to the driven shaft and is made in the form of a disk, with overlays on both sides, each having at least one diametrically placed undulating thickening , an additional stop is installed between the copier and the end wall of the housing, made in the form of two rollers vertically placed one above the other, mounted on the housing from the upper and lower sides of the driven shaft, while the main emphasis of the copier is made in the form of two smooth parallel mounted on both sides of the driven shaft wheels. With one wave thickening, the wave thickenings of different overlays are placed opposite each other. The body is divided into two compartments, in one of the compartments there is a movable coupling, and in the second a copier with stops. It is also possible to implement a version of this mechanism, in which an additional stop is installed between the copier and the end wall of the housing, made in the form of two horizontally placed rollers mounted on the housing from the sides of the driven shaft, while the main emphasis of the copier is made in the form of parallel mounted in front of it on both sides of the driven shaft of two smooth wheels. With one wave thickening of the linings, the wave thickenings of different linings are placed perpendicular to each other.

Механизм работает следующим образом. Привод передает крутящий момент на приводной вал, который через подвижную в осевом направлении муфту, передает вращательное движение на ведомый вал, на котором жестко закреплен копир возвратно-поступательного перемещения, выполненный в виде диска, с обеих сторон которого закреплены волновые накладки с утолщениями на их внешних сторонах. Утолщения на накладке расположены диаметрально, что позволяет им набегать одновременно сразу на два основных или дополнительных упора. Диск копира одновременно набегает утолщением на оба упора, какими являются колеса, размещенные на валах в подшипниках, и ведомый вал перемещается на величину утолщения волны вперед. При набегании утолщения накладки, размещенной на противоположной стороне диска на упор, выполненный в виде двух вертикально расположенных роликов, крепящихся к стенке корпуса, происходит возврат ведомого вала в первоначальное положение. Равномерное чередование направления перемещения происходит потому, что по первому варианту первая пара упоров сдвинута относительно второй пары упоров на угол в 90°, а по второму варианту на такой же угол сдвинуты волнообразные утолщения противоположных накладок. Таким образом за один оборот ведомого вала (360°) происходит поступательное движение ведомого вала дважды вперед и дважды назад. Сцепление ведомого и ведущего валов друг с другом в данном случае обеспечивается подвижной муфтой и ведомый вал кроме вращательного движения приобретает возвратно поступательное. При применении данного механизма в предлагаемом устройстве при поступательном движении вращающегося вала возможно развить толкающие усилие шнека в точке его взаимодействия с прессующим материалом порядка 100-120 т.The mechanism works as follows. The drive transmits torque to the drive shaft, which, through an axially movable coupling, transmits rotational motion to the driven shaft, on which the copier of reciprocating movement is rigidly fixed, made in the form of a disk, on both sides of which wave linings are fixed with thickenings on their outer sides. The thickenings on the lining are located diametrically, which allows them to run simultaneously on two main or additional stops at once. The copier disc simultaneously runs with a thickening on both stops, which are the wheels placed on the shafts in the bearings, and the driven shaft moves forward by the amount of wave thickening. When the thickening of the lining placed on the opposite side of the disk runs on the stop, made in the form of two vertically located rollers attached to the housing wall, the driven shaft returns to its original position. The uniform alternation of the direction of movement occurs because, according to the first version, the first pair of stops is shifted relative to the second pair of stops by an angle of 90°, and according to the second version, the wavy thickenings of the opposite linings are shifted by the same angle. Thus, for one revolution of the driven shaft (360 °), the translational movement of the driven shaft occurs twice forward and twice backward. The clutch of the driven and driving shafts with each other in this case is provided by a movable clutch and the driven shaft, in addition to rotational movement, acquires a reciprocating motion. When using this mechanism in the proposed device, with the translational movement of the rotating shaft, it is possible to develop the pushing force of the screw at the point of its interaction with the pressing material of the order of 100-120 tons.

Выход вала шнека имеет конусный регулируемый ограничитель 3 длины получаемой гранулы, а также фильеру. Корпус фильеры 4 имеет фланцевое крепление 5 к корпусу пресса-гранулятора 1, отверстия 6, выполненные по ее периметру в виде продольных пазов. Внутренняя часть фильеры имеет цилиндрическую поверхность с зубчатой насечкой 7 до 50% по длине со стороны шнека 2.The output of the screw shaft has a conical adjustable limiter 3 lengths of the resulting granules, as well as a spinneret. The body of the die 4 has a flange attachment 5 to the body of the press-granulator 1, holes 6, made along its perimeter in the form of longitudinal grooves. The inner part of the die has a cylindrical surface with a toothed notch 7 to 50% along the length from the side of the screw 2.

Конусный ограничитель 3 крепится к выходному торцу шнека посредством шпильки с гайкой 8, длина регулируется регулировочными шайбами 9 толщиной 1 мм каждая, которые устанавливаются между гайкой и корпусом фильеры 4 в количестве, необходимом для достижения определенной длины брикета. The conical limiter 3 is attached to the outlet end of the auger by means of a pin with a nut 8, the length is regulated by adjusting washers 9 1 mm thick each, which are installed between the nut and the die body 4 in the amount necessary to achieve a certain length of the briquette.

Осуществляется изобретение следующим образом.The invention is carried out as follows.

Подлежащий прессованию материал через загрузочную горловину поступает на прессующий шнек, последний перемещает его по каналу вдоль корпуса. Для предотвращения прокручивания исходного материала при уплотнении шнеком, а также для частичного измельчения, перемешивания и направления движения поверхность корпуса имеет продольные ребра, пазы. Под действием напорного усилия шнека за счет вращения и одновременно возвратно-поступательного движения всего шнека с прессуемой массой, прессуемая смесь одновременно перемещается, сжимается, разогревается, пластифицируется и поступает в пазы фильеры. При этом смесь также подвергается сдвиговым деформациям и продвигается за счет осевого напора от вращения витков шнека, от возвратно-поступательного движения шнека, а также за счет зубчатого толкателя внутри фильеры, который вращается и также совершает возвратно-поступательные движения и за счет, в том числе, зубчатой насечки, уплотняет, продвигает брикетируемую массу к выходу из пазов фильеры, а гладкая поверхность окончания толкателя, выглаживает поверхность брикета вместе соприкосновения. При этом в пазах фильеры при необходимости можно установить пустотообразователи для получения брикета с отверстием внутри.The material to be pressed through the loading neck enters the pressing screw, the latter moves it along the channel along the body. To prevent scrolling of the raw material during compaction with a screw, as well as for partial grinding, mixing and direction of movement, the surface of the body has longitudinal ribs and grooves. Under the action of the pressure force of the screw due to the rotation and at the same time the reciprocating movement of the entire screw with the pressed mass, the pressed mixture simultaneously moves, is compressed, heated, plasticized and enters the die slots. At the same time, the mixture is also subjected to shear deformations and advances due to the axial pressure from the rotation of the screw coils, from the reciprocating movement of the screw, and also due to the toothed pusher inside the die, which rotates and also performs reciprocating movements and due to, including , toothed notch, seals, promotes the mass to be briquetted to the exit from the grooves of the die, and the smooth surface of the end of the pusher, smoothes the surface of the briquette together with contact. In this case, in the grooves of the die, if necessary, it is possible to install void formers to obtain a briquette with a hole inside.

Claims (3)

1. Шнекопоршневой пресс-гранулятор, содержащий корпус, винтовой шнек, соосно размещенный внутри корпуса с возможностью одновременного вращения и возвратно-поступательного движения, механизм, выполненный с возможностью преобразования вращательного движения вала шнека во вращательно-поступательное, и фильеру, отличающийся тем, что выход вала шнека выполнен с конусным регулируемым ограничителем длины получаемой гранулы, корпус выполнен с размещенным в его верхней части загрузочным бункером, а фильера выполнена съемной в виде корпуса с расположенными по его периметру отверстиями в виде продольных пазов и внутренней части с цилиндрической поверхностью, расположенной с возможностью вращения и возвратно-поступательного движения и выполненной с зубчатой насечкой со стороны шнека на длине до 50% длины внутренней части. 1. A screw-piston press granulator containing a housing, a screw screw coaxially placed inside the housing with the possibility of simultaneous rotation and reciprocating motion, a mechanism configured to convert the rotational movement of the screw shaft into rotational-translational, and a die, characterized in that the output the screw shaft is made with a conical adjustable limiter for the length of the obtained granule, the body is made with a loading hopper located in its upper part, and the die is made removable in the form of a body with holes located along its perimeter in the form of longitudinal grooves and an inner part with a cylindrical surface located with the possibility of rotation and reciprocating motion and made with a toothed notch on the side of the screw for a length of up to 50% of the length of the inner part. 2. Пресс-гранулятор по п.1, отличающийся тем, что загрузочный бункер выполнен с цилиндрической нижней частью, имеющей ворошитель. 2. Pellet press according to claim 1, characterized in that the feed hopper is made with a cylindrical lower part having a turner. 3. Пресс-гранулятор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен пустотообразователями, расположенными в продольных пазах фильеры.3. Pellet press according to claim 1, characterized in that it is equipped with void formers located in the longitudinal grooves of the die.

Images