RU231686U1

RU231686U1 - PRESS-GRANULATOR

Info

Publication number: RU231686U1
Application number: RU2023114219U
Authority: RU
Inventors: Григорий Иванович Нечаев; Дарья Юрьевна Чижевская; Юрий Николаевич Никитин; Юрий Алексеевич Бондарев
Original assignee: Григорий Иванович Нечаев; Дарья Юрьевна Чижевская; Юрий Николаевич Никитин
Filing date: 2024-04-23
Publication date: 2025-02-06

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для переработки отходов биомассы в высокоэффективное гранулированное топливо. Пресс-гранулятор содержит вертикально расположенный корпус, в верхней части которого расположен загрузочный бункер, а в нижней закреплена матрица в виде монолитного диска с расположенными в шахматном порядке ячейками с прямыми режущими кромками, образующими шестигранник. Внутри корпуса расположены вальцы в виде прессующего шнека, который закреплен одним концом в указанном корпусе, а другим - в матрице и выполнен с навивкой с уменьшающимся шагом книзу и расположением последнего витка под углом 15° к внутренней поверхности матрицы, параллельно которой на расстоянии 0,1 мм по радиусу прессующего шнека расположена плоская часть конца последнего витка прессующего шнека, образующая уплотнитель. На выходном конце прессующего шнека закреплен подрезной нож в виде диска, расположенного на расстоянии 0,1 мм от внешней поверхности матрицы, с криволинейными ножами, имеющими внутреннюю режущую кромку и расположенными под углом защемления к выходящим сформированным гранулам. Корпус выполнен в виде цилиндра в верхней его части и конуса в нижней. Прессующий шнек состоит из цилиндрической части, расположенной в зоне загрузки в верхней части корпуса, и конической части, расположенной в нижней части корпуса, образующей зону пластификации и выдавливания. Снижается износ рабочей поверхности матрицы и прессующего шнека. 1 ил.

The utility model relates to devices for processing biomass waste into highly efficient granulated fuel. The pellet press comprises a vertically positioned housing, in the upper part of which a loading hopper is located, and in the lower part a matrix in the form of a monolithic disk with cells arranged in a checkerboard pattern with straight cutting edges forming a hexagon is fixed. Inside the housing there are rollers in the form of a pressing screw, which is fixed with one end in the said housing, and with the other - in the matrix and is made with a winding with a decreasing pitch downwards and the location of the last turn at an angle of 15° to the inner surface of the matrix, parallel to which at a distance of 0.1 mm along the radius of the pressing screw there is a flat part of the end of the last turn of the pressing screw, forming a seal. At the outlet end of the pressing screw, a trimming knife is fixed in the form of a disk, located at a distance of 0.1 mm from the outer surface of the matrix, with curved knives having an internal cutting edge and located at a clamping angle to the outgoing formed granules. The body is made in the form of a cylinder in its upper part and a cone in the lower part. The pressing screw consists of a cylindrical part located in the loading zone in the upper part of the body, and a conical part located in the lower part of the body, forming a plasticization and extrusion zone. The wear of the working surface of the matrix and the pressing screw is reduced. 1 Fig.

Description

Полезная модель относится к устройствам для переработки отходов биомассы в высокоэффективное гранулированное топливо.The utility model relates to devices for processing biomass waste into highly efficient granulated fuel.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявленной полезной модели является пресс-гранулятор (см. Патент RU №2479195, МПК A01F 15/00, опубл. 20.04.2013, Бюл. №11), содержащий вертикально расположенный корпус, в верхней части которого расположен загрузочный бункер, а в нижней части закреплена матрица, выполненная в виде монолитного диска с расположенными в шахматном порядке ячейками, имеющими прямые режущие кромки, образующие шестигранник, вальцы, расположенные внутри корпуса и выполненные в виде прессующего шнека, который закреплен одним концом в указанном корпусе, а другим - в матрице и выполнен с навивкой с уменьшающимся шагом книзу и расположением последнего витка под углом ϕ=15° к внутренней поверхности матрицы, параллельно которой на расстоянии 0,1 мм по радиусу прессующего шнека расположена плоская часть конца последнего витка прессующего шнека, образующая уплотнитель, подрезной нож, закрепленный на выходном конце прессующего шнека и выполненный в виде диска, расположенного на расстоянии 0,1 мм от внешней поверхности матрицы, с криволинейными ножами, имеющими внутреннюю режущую кромку и расположенными под углом защемления к выходящим сформированным гранулам.The closest analogue in technical essence to the claimed utility model is a pellet press (see Patent RU No. 2479195, IPC A01F 15/00, published on 20.04.2013, Bulletin No. 11), comprising a vertically located housing, in the upper part of which a loading hopper is located, and in the lower part a matrix is fixed, made in the form of a monolithic disk with cells arranged in a checkerboard pattern, having straight cutting edges forming a hexagon, rollers located inside the housing and made in the form of a pressing screw, which is fixed at one end in the said housing, and the other - in the matrix and is made with a winding with a decreasing pitch downwards and the location of the last turn at an angle of ϕ = 15 ° to the inner surface of the matrix, parallel to which at a distance of 0.1 mm along the radius of the pressing screw a flat part of the end of the last turn of the pressing a screw forming a compactor, a cutting knife fixed at the outlet end of the pressing screw and made in the form of a disk located at a distance of 0.1 mm from the outer surface of the matrix, with curved knives having an internal cutting edge and located at a clamping angle to the emerging formed granules.

Недостатком конструкции пресс-гранулятора является то, что прессующий шнек деформирует и сжимает отходы биомассы только в вертикальном направлении и гораздо в меньшей степени в радиальном направлении, в результате чего отходы биомассы пластифицируются только частично и имеют относительно большую пористость, а это приводит к тому, что последний виток прессующего шнека образующего уплотнитель выдавливает гранулы с недостаточной механической прочностью, что осложняет их хранение, транспортировку, сжигание и газификацию при возможном использовании в качестве топлива. Кроме того, при выдавливании недостаточно пластифицированных отходов биомассы возникает повышенное трение между внутренней поверхностью матрицы выполненной в виде монолитного диска с расположенными в шахматном порядке ячейками, имеющими прямые режущие кромки и последним витком прессующего шнека, образующего уплотнитель, что снижает их эксплуатационный ресурс. При истирании уплотнителя и режущих кромок матрицы увеличится угол уплотнителя и расстояние к внутренней поверхности матрицы, что те самым затруднит процесс уплотнения и выдавливания гранул.The disadvantage of the pellet press design is that the pressing screw deforms and compresses biomass waste only in the vertical direction and to a much lesser extent in the radial direction, as a result of which the biomass waste is only partially plasticized and has a relatively high porosity, and this leads to the fact that the last turn of the pressing screw forming a compactor squeezes out granules with insufficient mechanical strength, which complicates their storage, transportation, combustion and gasification with possible use as fuel. In addition, when squeezing out insufficiently plasticized biomass waste, increased friction occurs between the inner surface of the matrix made in the form of a monolithic disk with staggered cells having straight cutting edges and the last turn of the pressing screw forming a compactor, which reduces their service life. When the compactor and cutting edges of the matrix wear out, the angle of the compactor and the distance to the inner surface of the matrix will increase, which will complicate the process of compaction and extrusion of granules.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является усовершенствование конструкции пресс-гранулятора.The technical result of the proposed utility model is an improvement in the design of the pellet press.

Технический результат достигается тем, что пресс-гранулятор, содержит вертикально расположенный корпус, в верхней части которого расположен загрузочный бункер, а в нижней части закреплена матрица, выполненная в виде монолитного диска с расположенными в шахматном порядке ячейками, имеющими прямые режущие кромки, образующие шестигранник, вальцы, расположенные внутри корпуса и выполненные в виде прессующего шнека, который закреплен одним концом в указанном корпусе, а другим - в матрице и выполнен с навивкой с уменьшающимся шагом книзу и расположением последнего витка под углом ϕ=15° к внутренней поверхности матрицы, параллельно которой на расстоянии 0,1 мм по радиусу прессующего шнека расположена плоская часть конца последнего витка прессующего шнека, образующая уплотнитель, подрезной нож, закрепленный на выходном конце прессующего шнека и выполненный в виде диска, расположенного на расстоянии 0,1 мм от внешней поверхности матрицы, с криволинейными ножами, имеющими внутреннюю режущую кромку и расположенными под углом защемления к выходящим сформированным гранулам, согласно полезной модели, указанный корпус выполнен в виде цилиндра в верхней его части и конуса в нижней его части, при этом прессующий шнек состоит из цилиндрической части, расположенной в зоне загрузки в верхней части корпуса, и конической части, расположенной в нижней части корпуса, образующей зону пластификации и выдавливания.The technical result is achieved in that the pellet press comprises a vertically arranged housing, in the upper part of which a loading hopper is located, and in the lower part a matrix is fixed, made in the form of a monolithic disk with cells arranged in a checkerboard pattern, having straight cutting edges forming a hexagon, rollers located inside the housing and made in the form of a pressing screw, which is fixed at one end in the said housing, and the other - in the matrix and is made with a winding with a decreasing pitch downwards and the location of the last turn at an angle of ϕ = 15 ° to the inner surface of the matrix, parallel to which at a distance of 0.1 mm along the radius of the pressing screw a flat part of the end of the last turn of the pressing screw is located, forming a seal, a cutting knife fixed on the output end of the pressing screw and made in the form of a disk located at a distance of 0.1 mm from the outer surface of the matrix, with curvilinear knives having an internal cutting edge and located at a pinching angle to the emerging formed granules, according to the utility model, the said housing is made in the form of a cylinder in its upper part and a cone in its lower part, wherein the pressing screw consists of a cylindrical part located in the loading zone in the upper part of the housing, and a conical part located in the lower part of the housing, forming a plasticization and extrusion zone.

В зоне пластификации, и выдавливания отходы биомассы окончательно подвергаются механической деформации, перемешиванию, сжатию как в вертикальном, так и в радиальном направлении и нагреванию, в результате чего отходы переходят в вязкотекучую массу с низкой пористостью и, как следствие, изменяется коэффициент трения в трибопаре, что в свою очередь снижает износ рабочей поверхности матрицы и прессующего шнека.In the plasticization and extrusion zone, biomass waste is finally subjected to mechanical deformation, mixing, compression in both the vertical and radial directions and heating, as a result of which the waste is transformed into a viscous mass with low porosity and, as a consequence, the friction coefficient in the tribo-pair changes, which in turn reduces the wear of the working surface of the matrix and the pressing screw.

Суть полезной модели поясняется чертежом, где изображен пресс-гранулятор.The essence of the utility model is explained by a drawing showing a pellet press.

Пресс-гранулятор содержит вертикально расположенный корпус 1, выполненный в виде цилиндра в верхней его части и конуса в нижней его части, в верхней части корпуса 1 располагается загрузочный бункер 2, а в нижней части корпуса 1 закреплена матрица 3, выполненная в виде монолитного диска с расположенными в шахматном порядке ячейками 4, имеющими прямые режущие кромки, образующие шестигранник, вальцы, расположенные внутри корпуса 1 и выполненные в виде прессующего шнека 5, состоящего из цилиндрической части, расположенной в зоне загрузки в верхней части корпуса 1 и конической части, расположенной в нижней части корпуса 1, образующей зону пластификации, и выдавливания, который одним концом закреплен в корпусе 1, а другим - в матрице 3 и выполнен с навивкой с уменьшающимся шагом книзу и расположением последнего витка под углом ϕ=15° к внутренней поверхности матрицы, параллельно которой на расстоянии 0,1 мм по радиусу прессующего шнека 5 расположена плоская часть конца последнего витка прессующего шнека образующего уплотнитель 6, подрезной нож 7, закрепленный на выходном конце прессующего шнека 5 и выполненный в виде диска, расположенный на расстоянии 0,12 мм от внешней поверхности матрицы 3, с криволинейными ножами 8, имеющими внутреннюю режущую кромку и расположенными под углом защемления к выходящим сформированным гранулам.The press granulator comprises a vertically arranged housing 1, made in the form of a cylinder in its upper part and a cone in its lower part, in the upper part of the housing 1 there is a loading hopper 2, and in the lower part of the housing 1 there is a matrix 3, made in the form of a monolithic disk with cells 4 arranged in a checkerboard pattern, having straight cutting edges forming a hexagon, rollers located inside the housing 1 and made in the form of a pressing screw 5, consisting of a cylindrical part located in the loading zone in the upper part of the housing 1 and a conical part located in the lower part of the housing 1, forming a plasticization zone, and extrusion, which is fixed at one end in the housing 1, and the other - in the matrix 3 and is made with a winding with a decreasing pitch downwards and the location of the last turn at an angle of ϕ = 15 ° to the inner surface of the matrix, parallel to which at a distance of 0.1 mm along the radius of the pressing screw 5 there is a flat part the end of the last turn of the pressing screw forming the compactor 6, a cutting knife 7, fixed on the output end of the pressing screw 5 and made in the form of a disk, located at a distance of 0.12 mm from the outer surface of the matrix 3, with curvilinear knives 8, having an internal cutting edge and located at a clamping angle to the outgoing formed granules.

Пресс-гранулятор работает следующим образом. При включенном электродвигателе (не показан) приводится во вращение вальцы, расположенные внутри корпуса 1 и выполненные в виде прессующего шнека 5, состоящего из цилиндрической части, расположенной в зоне загрузки в верхней части корпуса 1 и конической части, расположенной в нижней части корпуса 1, образующей зону пластификации, и выдавливания, который одним концом закреплен в корпусе 1, а другим - в матрице 3 и выполнен с навивкой с уменьшающимся шагом книзу и расположением последнего витка под углом ϕ=15° к внутренней поверхности матрицы, параллельно которой на расстоянии 0,1 мм по радиусу прессующего шнека 5 расположена плоская часть конца последнего витка 6 прессующего шнека. Отходы биомассы из загрузочного бункера 2, располагающегося в верхней части вертикально расположенного корпуса 1 подаются в зону загрузки цилиндрической части вертикально расположенного корпуса 1. Вальцы, выполненные в виде прессующего шнека 5 цилиндрической частью, захватывают отходы биомассы и принудительно подают их вниз. Под действием напорного усилия вальцов, расположенных внутри корпуса 1 и выполненных в виде прессующего шнека 5 отходы биомассы в зоне загрузки одновременно сжимаются в вертикальном направлении, разогреваются и частично пластифицируются за счет уменьшения шага витков прессующего шнека 5 и перемещаются в коническую часть, расположенную в нижней части корпуса 1. В конической части корпуса 1 отходы биомассы окончательно подвергаются прессующим шнеком 5 конической его частью с уменьшенным шагом витков механической деформации, перемешиванию, сжатию как в вертикальном, так и в радиальном направлении и нагреванию, в результате чего отходы переходят в вязкотекучую массу с низкой пористостью, и, как следствие, уменьшается коэффициент трения в трибопаре. Уменьшается износ рабочих поверхностей прессующего шнека 5 и матрицы 3. Плоской частью конца последнего витка вращающегося прессующего шнека 5 образующего уплотнитель 6 расположенного под углом ϕ=15° и параллельно на расстоянии 0,1 мм к внутренней поверхности матрицы 3 вязкотекучая масса с низкой пористостью окончательно уплотняется. Вся вязкотекучая масса с низкой пористостью разделяется прямыми режущими кромками, образующими шестигранник, и расположенными на внутренней стороне матрицы 3 в шахматном порядке ячейками 4, продавливается в верхнюю шестигранную часть ячеек 4 и далее проходит через их цилиндрические отверстия. На выходе, с внешней поверхности матрицы 3, выдавленные гранулы подрезаются внутренней режущей кромкой криволинейных ножей 8 подрезного ножа 7 выполненного в виде диска, расположенных под углом защемления к выходящим сформированным гранулам, жестко закрепленного на выходном конце прессующего шнека 5 на расстоянии 0,1 мм от внешней поверхности матрицы 3.The pellet press operates as follows. When the electric motor (not shown) is switched on, the rollers located inside the housing 1 and made in the form of a pressing screw 5 are set in rotation, consisting of a cylindrical part located in the loading zone in the upper part of the housing 1 and a conical part located in the lower part of the housing 1, forming a plasticization zone, and extrusion, which is fixed at one end in the housing 1, and the other - in the matrix 3 and is made with a winding with a decreasing pitch downwards and the location of the last turn at an angle of ϕ = 15 ° to the inner surface of the matrix, parallel to which at a distance of 0.1 mm along the radius of the pressing screw 5 the flat part of the end of the last turn 6 of the pressing screw is located. Biomass waste from the loading bin 2, located in the upper part of the vertically located body 1, is fed into the loading zone of the cylindrical part of the vertically located body 1. Rollers, made in the form of a pressing screw 5 with a cylindrical part, capture the biomass waste and forcibly feed it downwards. Under the action of the pressure force of the rollers located inside the housing 1 and made in the form of a pressing screw 5, the biomass waste in the loading zone is simultaneously compressed in the vertical direction, heated and partially plasticized due to a decrease in the pitch of the turns of the pressing screw 5 and moves into the conical part located in the lower part of the housing 1. In the conical part of the housing 1, the biomass waste is finally subjected by the pressing screw 5 with its conical part with a reduced pitch of turns to mechanical deformation, mixing, compression both in the vertical and radial directions and heating, as a result of which the waste passes into a viscous flow mass with low porosity, and, as a consequence, the friction coefficient in the tribo-pair decreases. The wear of the working surfaces of the pressing screw 5 and the matrix 3 is reduced. The flat part of the end of the last turn of the rotating pressing screw 5 forming the compactor 6 located at an angle of ϕ=15° and parallel at a distance of 0.1 mm to the inner surface of the matrix 3 finally compacts the viscous flowing mass with low porosity. The entire viscous flowing mass with low porosity is separated by straight cutting edges forming a hexagon and cells 4 located on the inner side of the matrix 3 in a checkerboard pattern, is pressed into the upper hexagonal part of the cells 4 and then passes through their cylindrical openings. At the outlet, from the outer surface of the matrix 3, the extruded granules are trimmed by the inner cutting edge of the curved knives 8 of the trimming knife 7 made in the form of a disk, located at a clamping angle to the outgoing formed granules, rigidly fixed to the outlet end of the pressing screw 5 at a distance of 0.1 mm from the outer surface of the matrix 3.

Claims

A pellet press comprising a vertically arranged housing, in the upper part of which a loading hopper is located, and in the lower part a matrix is fixed, made in the form of a monolithic disk with cells arranged in a checkerboard pattern, having straight cutting edges forming a hexagon, rollers located inside the housing and made in the form of a pressing screw, which is fixed at one end in the said housing, and at the other - in the matrix and is made with a winding with a decreasing pitch downwards and the location of the last turn at an angle of ϕ = 15 ° to the inner surface of the matrix, parallel to which at a distance of 0.1 mm along the radius of the pressing screw a flat part of the end of the last turn of the pressing screw is located, forming a seal, a cutting knife fixed on the output end of the pressing screw and made in the form of a disk located at a distance of 0.1 mm from the outer surface of the matrix, with curvilinear knives having an internal cutting edge and located at a clamping angle to the outgoing formed granules, characterized in that said body is made in the form of a cylinder in its upper part and a cone in its lower part, wherein the pressing screw consists of a cylindrical part located in the loading zone in the upper part of the body, and a conical part located in the lower part of the body, forming a plasticization and extrusion zone.