ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ КОРМОВ Российский патент 2001 года по МПК A01F29/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для измельчения стебельчатых кормов, например соломы, и может быть использовано на животноводческих фермах и в комбикормовой промышленности.

Известен измельчитель грубых кормов, содержащий вертикальную камеру, подающее и выгрузное устройства, размещенные внутри камеры неподвижный диск со штифтами и дисковый ротор с рядами пальцев, расположенными по концентрическим окружностям между штифтами, и с лопатками, установленными на дисковом роторе, и привод, выполненный в виде электродвигателя, расположенного на раме, ротор которого соединен муфтой с дисковым ротором (Кулаковский И.В., Кирпичников Ф. С., Резник Е.И. Машины и оборудование для приготовления кормов. Справочник. Часть 1. -М.: Россельхозиздат, 1987, с. 210-211, рис. 63).

Недостатки этого известного измельчителя грубых кормов заключаются в неудобстве его использования из-за больших габаритных размеров измельчителя и внешнего расположения электродвигателя, высокой стоимости последнего и значительных потерь энергии в двигателе, а также в низкой устойчивости работы измельчителя.

Наиболее близким к предлагаемому из известных является измельчитель кормов, содержащий вертикальную камеру, подающее и выгрузное устройства, размещенные внутри камеры неподвижный диск со штифтами и дисковый ротор с установленными на одной его стороне лопатками и рядами пальцев, расположенными по концентрическим окружностям между штифтами, и смонтированный внутри камеры электродвигатель, имеющий неподвижный статор и ротор, являющийся частью упомянутого дискового ротора (см. патент Российской Федерации N 2125363, опубликованный 27.01.99). Причем данный измельчитель кормов снабжен вторым дисковым ротором, а статор электродвигателя выполнен сдвоенным, т.е. с двумя независимыми обмотками, и закреплен внутри неподвижного диска, являющегося внутренним относительно двух дисковых роторов.

Данный известный измельчитель кормов более компактный и поэтому более удобный в эксплуатации, чем предыдущий, однако имеет достаточно сложную конструкцию и обладает высокой материалоемкостью, а также требует низкой скорости вращения дискового ротора, расположенного со стороны подающего и выгрузного устройств, что приводит к ухудшению качества измельченного продукта, снижению производительности измельчителя и повышению энергоемкости процесса измельчения кормов.

Задачей настоящего изобретения является повышение удобства эксплуатации измельчителя кормов за счет упрощения его конструкции, уменьшения веса и габаритных размеров, а также повышение качества измельченного продукта и производительности измельчителя кормов при снижении энергоемкости процесса измельчения кормов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что у измельчителя кормов, содержащего вертикальную камеру, подающее и выгрузное устройства, размещенные внутри камеры неподвижный диск со штифтами и дисковый ротор с установленными на одной его стороне лопатками и рядами пальцев, расположенными по концентрическим окружностям между штифтами, и смонтированный внутри камеры электродвигатель, имеющий неподвижный статор и ротор, являющийся частью упомянутого дискового ротора, согласно изобретению ротор электродвигателя выполнен в виде плоского кольца, состоящего из магнитопроводящего материала с покрытием из электропроводящего материала и соосно закрепленного по периферии на стороне дискового ротора, не несущей лопатки и пальцы, а статор электродвигателя выполнен в виде сегмента кольца и размещен между стенкой камеры и стороной дискового ротора, на которой закреплено кольцо ротора электродвигателя, при этом размеры дискового ротора, статора и ротора электродвигателя выбраны из соотношений D_ст.эл./D_д.р. = 0,7-0,9; d_ст.эл./D_д.р. = 0,4-0,6; D_р.эл./D_д.р. = 0,9 - 1,0; d_р.эл./D_д.р. = 0,35-0,65,
где D_д.р. - диаметр дискового ротора,
D_ст.эл., d_ст.эл. - внешний и внутренний диаметры сегмента кольца статора электродвигателя соответственно,
D_р.эл., d_р.эл. - внешний и внутренний диаметры кольца ротора электродвигателя соответственно.

Благодаря тому, что статор электродвигателя имеет форму сегмента кольца, он располагается внутри камеры, а ротор электродвигателя при этом одновременно является частью рабочего органа измельчителя - дискового ротора, повышается компактность измельчителя, уменьшаются его вес и габаритные размеры. За счет того, что та часть дискового ротора, которая является ротором электродвигателя, выполнена из магнитопроводящего материала с покрытием из электропроводящего материала, электродвигатель работает устойчиво в широком диапазоне изменения скорости вращения, поскольку двигатель с таким ротором представляет собой плоский аналог обычных асинхронных двигателей с массивным ротором, которые обладают значительно большей устойчивостью по сравнению с традиционным исполнением в виде беличьей клетки (Куцевалов В.М. Вопросы теории и расчета асинхронных машин с массивными роторами. М.-Л.: Энергия, 1966, с. 13). Необходимость повышения устойчивости работы измельчителя обусловлена тем, что при повышенной влажности солома трудно поддается измельчению, стебли зависают на штифтах и затормаживают диск, в результате чего электродвигатель может потерять устойчивость (Кулаковский И.В., Кирпичников Ф.С., Резник Е. И. Машины и оборудование для приготовления кормов. Справочник. Часть 1. -М.: Россельхозиздат, 1987, с.210).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен измельчитель кормов, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный ступенчатый разрез А-А на фиг. 1.

Измельчитель кормов содержит вертикальную измельчающую камеру 1, подающее транспортерное устройство 2, выгрузное устройство 3, выполненное в виде патрубка, тангенциально расположенного вверху камеры 1 и имеющего ширину, приблизительно равную половине осевой длины камеры 1. Внутри камеры 1 размещены неподвижный диск 4 со штифтами 5, дисковый ротор 6 с установленными на одной его стороне рядами пальцев 7, расположенными по концентрическим окружностям между штифтами 5, и радиальными лопатками 8 и 9, электродвигатель, состоящий из статора 10, выполненного в виде сегмента кольца с центральным углом α, и ротора 11, который представляет собой часть дискового ротора 6, обращенную к статору 10.

Ротор 11 электродвигателя выполнен в виде плоского кольца, состоящего из магнитопроводящего материала с покрытием из электропроводящего материала и соосно закрепленного по периферии на стороне дискового ротора 6, не несущей лопатки 8 и 9 и пальцы 7. Статор 10 электродвигателя размещен между стенкой камеры 1 и стороной дискового ротора 6, на которой закреплено кольцо ротора 11 электродвигателя.

Как показали проведенные исследования, размеры дискового ротора 6, статора 10 и ротора 11 электродвигателя следует выбирать из соотношений D_ст.эл./D_д.р. = 0,7 - 0,9; d_ст.эл./D_д.р. = 0,4 - 0,6; D_р.эл./D_д.р. = 0,9 - 1,0; d_р.эл./D_д.р. = 0,35 - 0,65,
где D_д.р. - диаметр дискового ротора 6, D_ст.эл., d_ст.эл. - внешний и внутренний диаметры сегмента кольца статора 10 электродвигателя соответственно, D_р.эл., d_р.эл. - внешний и внутренний диаметры кольца ротора 11 электродвигателя соответственно,
так как при соблюдении этих соотношений обеспечивается максимальная компактность, т.е. наименьшие вес и габаритные размеры измельчителя кормов, а следовательно, высокое удобство его эксплуатации, особенно в стесненных условиях небольших ферм или индивидуальных хозяйств, при сохранении высокой производительности такого измельчителя.

Измельчитель кормов работает следующим образом.

Исходный материал, например солома, с помощью подающего транспортерного устройства 2 и под действием воздушного потока, создаваемого лопатками 9, втягивается в измельчающую камеру 1, где под действием штифтов 5, расположенных на неподвижном диске 4, и пальцев 7, расположенных между штифтами 5 на вращающемся дисковом роторе 6, происходит измельчение корма за счет его излома, разрыва и перетирания до нужной фракции, затем готовый измельченный продукт воздушным потоком и лопатками 8, а также под действием центробежных сил выбрасывается в патрубок выгрузного устройства 3.

Выполнение статора 10 электродвигателя в виде сегмента кольца с центральным углом α позволяет получить необходимую скорость вращения рабочего органа - дискового ротора 6, которая определяется выражением

где s - скольжение; f - частота питающей сети; p - число пар полюсов.

При этом внешний диаметр D_ст.эл. и внутренний диаметр d_ст.эл. сегмента кольца должны иметь размеры, удовлетворяющие вышеприведенным соотношениям, чтобы внутри сегмента кольца разместились лобовые части обмотки статора. Размеры лобовых частей зависят от полюсного деления обмотки и ширины сегмента кольца статора 10, типа обмотки, технологии изготовления катушек обмотки и др.

Выполнение статора 10 в виде сегмента кольца с центральным углом α, внутренним диаметром d_ст.эл. и внешним диаметром Dd_ст.эл. позволяет получить любую скорость вращения дискового ротора 6, т.е. можно осуществить электромагнитную редукцию частоты его вращения, тем самым исключив необходимость применения редуктора в тех случаях, когда процесс измельчения осуществляется при низкой скорости вращения. Кроме этого такое исполнение статора 10 электродвигателя позволяет снизить габаритные размеры привода и улучшить его энергетические показатели при той же мощности привода, что и в обычном приводе, а использование в качестве ротора 11 электродвигателя части рабочего органа измельчителя - дискового ротора 6 позволяет снизить материалоемкость привода.

Данный измельчитель кормов имеет простую конструкцию, и поэтому является простым в изготовлении, удобным и надежным в эксплуатации, кроме того, он имеет небольшой вес и уменьшенные габаритные размеры, т.е. является компактным и удобным для использования в стесненных условиях, а также способен обеспечить высокое качество измельченного продукта и необходимую производительность при снижении энергоемкости процесса измельчения кормов.

Измельчитель содержит вертикальную камеру, подающее и выгрузное устройства. В камере размещены неподвижный диск с штифтами и дисковый ротор с рядами пальцев, расположенными по концентрическим окружностям между штифтами. На дисковом роторе установлены лопатки. Привод дискового ротора выполнен в виде расположенного внутри камеры электродвигателя с неподвижным статором, имеющим форму сегмента кольца. Ротором электродвигателя является часть дискового ротора, которая обращена к статору и выполнена в виде плоского кольца из магнитопроводящего материала с покрытием из электропроводящего материала. Приведены соотношения для выбора оптимальных размеров дискового ротора, статора и ротора электродвигателя. Изобретение обеспечивает повышение удобства в эксплуатации измельчителя, особенно в стесненных условиях, за счет упрощения его конструкции, уменьшения веса и габаритных размеров, а также повышение качества измельченного продукта и производительности измельчителя при снижении энергоемкости процесса измельчения кормов. 2 ил.

Измельчитель кормов, содержащий вертикальную камеру, подающее и выгрузное устройства, размещенные внутри камеры неподвижный диск с штифтами и дисковый ротор с установленными на одной его стороне лопатками и рядами пальцев, расположенными по концентрическим окружностям между штифтами, и смонтированный внутри камеры электродвигатель, имеющий неподвижный статор и ротор, являющийся частью упомянутого дискового ротора, отличающийся тем, что ротор электродвигателя выполнен в виде плоского кольца, стоящего из магнитопроводящего материала с покрытием из электропроводящего материала и соосно закрепленного по периферии на стороне дискового ротора, не несущей лопатки и пальцы, а статор электродвигателя выполнен в виде сегмента кольца и размещен между стенкой камеры и стороной дискового ротора, на которой закреплено кольцо ротора электродвигателя, при этом размеры дискового ротора, статора и ротора электродвигателя выбраны из соотношений D_ст.эл./D_д.р.=0,7 - 0,9; d_ст.эл./D_д.р.= 0,4 - 0,6; D_р.эл./D_д.р.=0,9 - 1,0; d_р.эл./D_д.р.=0,35 - 0,65, где D_д.р. - диаметр дискового ротора, D_ст.эл., d_ст.эл. - внешний и внутренний диаметры сегмента кольца статора электродвигателя соответственно; D_р.эл., d_р.эл. - внешний и внутренний диаметры кольца ротора электродвигателя соответственно.