Подвижное устройство для подборки, сушки и измельчения фрезерного торфа Российский патент 2024 года по МПК E21C49/00 C10F5/00 C10F7/02 B07B1/22 B02C23/00 

Изобретение относится к переработке торфа, а именно к его добыче, сушке, измельчению и утилизации для получения исходного сырья при производстве различного рода продукта на основе торфа, а именно для получения материалов для стройиндустрии (производство цемента, кирпичей, монолитных блоков).

Известны подвижные устройства для подборки сыпучего материала, содержащие подвижный корпус, сопло для подачи сжатого воздуха, воздуховоды. (Патент № 169496. Транспортное средство для пылеулавливания. Опубл. 21.03.2017. Бюл. № 9; Патент № 2613751. Транспортное средство высокой проходимости. Опубл. 21.03.2017. Бюл. № 9; Патент № 169250. Транспортное средство для пылеулавливания. Опубл. 13.03.2017. Бюл. № 8.)

Известные устройства предназначены для подъема и засасывания пылевых частиц сыпучего материала. Устройства не оснащены специальными механизмами для ворошения и сбора сыпучих материалов (частиц торфа) с поверхности грунта. Нет сведений о сушке материала.

Известно также подвижное устройство для сбора сыпучего материала, содержащее подвижный сборщик торфа, измельчитель торфа, ворошитель торфяной крошки со щетками для ворошения залежи торфа и воздуховод для засасывания торфяной крошки, сопло для подачи сжатого воздуха, привод вращения. (Патент № 2772001. Транспортное средство для сбора сыпучего материала. Опубл. 16.05.2022. Бюл. № 14)

В этой известной установке для сборки фрезерного торфа нет сведений о его сушке.

Известна сушилка с «кипящим» слоем, содержащая воздушную сушилку с камерами, решетку для загрузки на нее материала и создания его кипящего слоя. Материал для сушки загружается на решетку. Для подачи сжатого воздуха используется сопло. Воздух для сушки подается через пористую газораспределительную решетку, которая обеспечивает равномерность потока. При прохождении воздуха через обрабатываемый материал последний начинает интенсивно перемешиваться, а часть его переходит во взвешенное состояние - «кипит». По мере высушивания пылевидные частицы поднимаются кверху. (Патент RU № 2305240. Сушка кипящего слоя, опубл. 27.08.2007 Бюл. № 24; Справочник химика. Химия и химическая технология. Сушилки с кипящим слоем материала. (https://studfile.net/preview/6217386/page:3/).

В этой разработке неизвестно о конкретном высушиваемом материале, а именно о торфе, и о способе его подборки и подачи в сушилку. Отсутствует измельчение и разделение по грансоставу торфа в процессе его сушки.

Известно также устройство для сушки и измельчения фрезерного торфа, включающее сушилку торфа, вращающийся перфорированный барабан с планками, расположенными параллельно оси вращения барабана, решетку и привод вращения барабана. (Патент № 48825. Устройство для измельчения и аэрации торфа. Заявл. 03.02.2004, опубл. 10.11.2005. Бюл. № 31)

Однако эффективность данной разработки очень низка и пригодна для больших кусков или пластов торфа. В данном варианте торф перекатывается по внутренним поверхностям барабана и перемешивается за счет взаимного трения как за счет соударения друг с другом, так и с внутренними ребрами барабана. Процесс резания волокон торфа в данном случае отсутствует.

Задачей изобретения является разработка подвижного устройства для подборки, сушки и измельчения фрезерного торфа, позволяющего повысить интенсивность сушки за счет использования регулирования температуры горячего газа и включения средства резания волокон торфа с одновременной классификацией на мелкий и крупный продукт. При этом горячий газ является как транспортирующим средством фрезерного торфа, так и теплоносителем. Обеспечивается получение высококачественного торфяного компонента для получения материалов для стройиндустрии (производство цемента, кирпичей, монолитных блоков).

Поставленная задача обеспечивается тем, что в подвижном устройстве для подборки, сушки и измельчения фрезерного торфа, включающем подвижный подборщик торфа, над подборщиком торфа монтирована сушилка с газораспределительной и диспергирующей решетками, опоры, измельчитель торфа, цилиндрический перфорированный вращающийся барабан с планками, расположенными параллельно оси вращения барабана, и привод вращения барабана, сушилка содержит измельчитель торфа, который состоит из подпружиненной диспергирующей решетки и расположенного над ней цилиндра вращающегося барабана, подпружиненная решетка выполнена изогнутой до полукруга с радиусом R_р = R_б + h, где R_р – радиус решетки, м; R_б - радиус барабана, м; h – высота планки, м., а зазор между изогнутой до полукруга решеткой и цилиндром барабана перекрыт планками, при этом опоры изогнутой решетки снабжены пружинами, а отверстия диспергирующей решетки и цилиндрического барабана должны превышать трехкратный размер наибольшей торфяной частицы.

На фигуре 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 – выносной элемент узла ворошителя; на фиг. 3 – сечение А-А барабана и решетки.

Подвижное устройство для подборки, сушки и измельчения фрезерного торфа содержит подвижный корпус 1, над которым усвтановлена сушилка 2 (фиг. 1). Для передвижения корпуса 1 по торфяной площадке и ворошения торфа используется пневмопривод 3. Закольцованный вокруг корпуса 1 патрубок 4 предназначен для засасывания торфяных частиц. Ворошитель торфа (фиг. 2) выполнен в виде щеток 5, смонтированных на вращающемся пустотелом валу 6, который размещен в навесном ограждении 7. Закольцованный патрубок 4 соединен с перепускным трубопроводом 8. Подающий трубопровод 9 предназначен для подачи сжатого газа от камеры 10 смеси сжатого газа и торфяных частиц с определенной фракцией через камеру 19 и через дополнительную фильтрацию 25 к вращающемуся пустотелому валу 6.

Камера 11 сушилки 2 предназначена для равномерного газораспределения и содержит пористую газораспределительную беспровальную решетку 12, под которую закачивается горячий газ соплом 13 воздуховода 27. В сопло 13 встроена горелка 26 (на фигуре не показана) для нагрева воздуха до необходимой температуры, нагнетаемого от воздушного источника 23. Газораспределительная решётка 12 обеспечивает равномерное распределение горячего газового потока по сечению камеры 14 для поддержания псевдоожиженного слоя определенной высоты.

В сушилку 2 встроен измельчитель (резчик) фрезерного торфа, который состоит из пористой газопроницаемой диспергирующей подпружиненной решетки 15 и цилиндром перфорированного барабана 17 (фиг. 3), зазор между которыми перекрыт планками 18. Пористая газопроницаемая диспергирующая подпружиненная решетка 15 выполнена из полукруга с радиусом R. Опоры полукруглой решетки 15 снабжены пружинами 16. Над подпружиненной решеткой 15 установлен перфорированный барабан 17 с радиусом R_б. Планки 18 закреплены на цилиндре барабана 17 вдоль его продольной поверхности параллельно его оси вращения. Радиус диспергирующей полукруглой решетки 15 составляет R = R_б + h, где R – радиус решетки, м; R_б - радиус барабана, м; h – высота планки, м. При этом высота планки h и зазор между выполненной из полукруга подпружиненной решетки 15 и цилиндром перфорированного барабана 17 должны быть приравнены. Отверстия газопроницаемой диспергирующей полукруглой решетки 15 и перфорированного барабана 17 должны превышать трехкратный размер наибольшей торфяной частицы. Барабан 17 приобретает вращение от пневмопривода 22 под действием сжатого воздуха от источника 23 подвижного корпуса 1, который поступает по воздуховоду 24.

Средний коэффициент сопротивления резанию торфа составляет 7,35 кг/см². Рекомендуемая рациональная скорость резания 15 м/с. Удельный расход энергии торфа при окружных скоростях от 15,7 до 30,0 м/с составляет 0,35 кВт на 1 м³/час. (С.М. Штин. Исследования по резанию торфа и болотной древесины. https://cyberleninka.ru/article/n/issledovaniya-po-rezaniyu-torfa-i-bolotnoy-drevesiny).

Планки 18 могут быть выполнены из широко известных твердых сплавов ВК6, ВК8, T5K10, Т15К6. Разработаны и успешно внедряются сплавы с добавками карбида тантала, неперетачиваемые твердосплавные многогранные пластинки, осваивается изготовление твердосплавных пластинок с износостойким покрытием.

Движение подвижного устройства 1 с использованием воздушной подушки на торфяных полях по сравнению с колесными и гусеничными средствами происходит без утрамбовки торфяного слоя, особенно влажных его поверхностей. Подборка фрезерного торфа влажностью не более 35 % производится пневматическим способом. При движении подвижного устройства 1 из–под его юбки 26 вырываются потоки 20 (фиг. 2) сжатого воздуха, которые ворошат, выбивают и поднимают пылевые частицы 21 торфа из торфяной поверхности. При пневматической подборке фрезерного торфа из расстила обязательным условием является придание торфяным частицам большей скорости, чем скорость перемещения подвижного устройства 1, что обеспечивает высокую чистоту подбора торфяных частиц. Щетки 5 регулируются по высоте. При ворошении расстила, имеющего укрупненные частицы торфа до 30 мм, происходит частичное их дробление на 10-15 % за счет взаимодействия со щетками 5, что ускоряет сроки сушки торфа. Закольцованный патрубок 4 вокруг подвижного устройства 1 соединен с перепускным трубопроводом 8. При пористом (взрыхленном) расстиле создаются благоприятные условия для пневматической уборки торфа, так как воздух заполняет пространство между торфяными частицами в расстиле и при наличии разности давлений воздействует на частицы с определенной подъемной силой. Вращение пустотелого вала 6 обеспечивается потоками сжатого воздуха по подающему трубопроводу 9 от камеры 19. Численные данные основных характеристик для сильно разложившегося торфа: плотность частиц торфа 1,5 – 1,7 г/см³; плотность сухого торфа 11-16 г/см³. (Р 555-84 Руководство по определению физических характеристик, определяющих механическое взаимодействие трубопроводов с торфяными грунтами. https://library-full.nadzor-info.ru/doc/62311)

Сушка фрезерного торфа заключается в том, что топочные горячие газы сопла 13 одновременно являются транспортирующим средством и теплоносителем. При этом нагрев воздуха в воздуховоде 27 обеспечивается горелкой 26, встроенной в сопло 13. Торф подают в камеру 14 (фиг. 1) перепускным трубопроводом 8 нижней части сушилки 2, предназначенной для загрузки и сушки частиц торфа в кипящем слое. Частицы торфа подхватываются потоками горячего газа и транспортируются через всю сушильную систему. Наибольший эффект сушки достигается при температуре 140-150 °С. При этой же температуре достигаются и наибольшие величины гидрофобности сорбента и его нефтеемкости. Дальнейшее повышение температуры сушки  приводит к снижению нефтеемкости торфа, что связано с процессами его коксования. При помоле и сушки до влажности 12 % температура дымовых газов на входе в сушилку составляла 480-500 °С.

При воздействии аэродинамических сил горячего газового потока, движущегося снизу вверх, торф находится в псевдоожиженном кипящем состоянии, интенсивно перемешивается, измельчается и в процессе пневмоподъема высыхает до необходимой влажности. Уносимые газовым потоком из слоя сухие мелкие частицы торфа размером 0,001 - 3 мм улавливаются в камере 10. Скорость движения торфогазовой смеси в рабочей камере сушилки 2 регулируется в зависимости от влажности и скорости витания торфяных частиц.

Заметим, что образование однородного по структуре кипящего слоя возможно лишь при относительно монодисперсном фракционном составе частиц и слоя значительной высоты (около 600 мм). При слое с меньшей высотой газ проскакивает через слой в виде отдельных струй, образуются газовые свищи, прекращается хорошее перемешивание частиц в слое, и нарушается однородность структуры слоя.

Таким образом, разработка подвижного устройства для подборки, сушки и измельчения фрезерного торфа позволяет повысить интенсивность сушки за счет использования регулирования температуры горячего газа и включения средства резания волокон торфа с одновременной классификацией на мелкий и крупный продукт. При этом горячий газ является как транспортирующим средством фрезерного торфа, так и теплоносителем. Обеспечивается получение высококачественного торфяного компонента для получения материалов для стройиндустрии (производство цемента, кирпичей, монолитных блоков).

Предложенное изобретение относится к переработке торфа, а именно к его добыче, сушке, измельчению и утилизации для получения исходного сырья при производстве различного рода продукта на основе торфа, а именно для получения материалов для стройиндустрии (производство цемента, кирпичей, монолитных блоков). Подвижное устройство для подборки, сушки и измельчения фрезерного торфа содержит подвижный с помощью пневмопривода корпус с навесным ограждением для размещения в нем ворошителя торфа в виде щеток на вращающемся пустотелом валу и с закольцованным вокруг него патрубком для засасывания торфяных частиц через перепускной трубопровод в камеру сушилки, расположенную над подвижным корпусом и выполненную с газораспределительной решеткой, воздуховодом и соплом для закачивания горячего воздуха под распределительную решетку, встроенный в сушилку измельчитель торфа, состоящий из подпружиненной диспергирующей решетки и расположенного над ней с зазором цилиндра вращающегося перфорированного барабана, и привод вращения перфорированного барабана. Сопло выполнено со встроенной в него горелкой для нагрева воздуха. Перфорированный барабан выполнен с закрепленными на нем параллельно оси его вращения планками, а подпружиненная диспергирующая решетка выполнена изогнутой до полукруга с радиусом R = R_б + h, где R – радиус решетки, м; R_б - радиус барабана, м; h – высота планки, м. Технический результат - повышение интенсивности сушки, обеспечение получения высококачественного торфяного компонента для получения материалов для стройиндустрии (производство цемента, кирпичей, монолитных блоков). 3 ил.

Подвижное устройство для подборки, сушки и измельчения фрезерного торфа, содержащее подвижный с помощью пневмопривода корпус с навесным ограждением для размещения в нем ворошителя торфа в виде щеток на вращающемся пустотелом валу и с закольцованным вокруг него патрубком для засасывания торфяных частиц через перепускной трубопровод в камеру сушилки, расположенную над подвижным корпусом и выполненную с газораспределительной решеткой, воздуховодом и соплом для закачивания горячего воздуха под распределительную решетку, причем сопло выполнено со встроенной в него горелкой для нагрева воздуха, встроенный в сушилку измельчитель торфа, состоящий из подпружиненной диспергирующей решетки и расположенного над ней с зазором цилиндра вращающегося перфорированного барабана, и привод вращения перфорированного барабана, при этом перфорированный барабан выполнен с закрепленными на нем параллельно оси его вращения планками, а подпружиненная диспергирующая решетка выполнена изогнутой до полукруга с радиусом R = R_б + h, где R – радиус решетки, м; R_б - радиус барабана, м; h – высота планки, м.