ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА Российский патент 2024 года по МПК B02C13/00 

Изобретение относится к отрасли сельского хозяйства, в частности к устройствам для измельчения фуражного зерна, может использоваться для измельчения сыпучих компонентов, входящих в состав комбикормов. Устройство может использоваться как самостоятельная машина, так и в составе поточно-технологической линии по приготовлению кормов для животных.

Известны молотковые дробилки, использующиеся для измельчения фуражного зерна, включающие дробильную камеру округлой формы, с расположенными в нем активным рабочим органом в виде ротора, на котором шарнирно на шкворнях установлены молотки, и пассивными рабочими органами, выполненными в виде секторов с отбойными плитами и ситовой обечайкой [1].

К недостаткам молотковых дробилок можно отнести большое содержание пылевидной фракции в продукте помола из-за многократных ударов молотков по измельчаемым частицам, в результате чего происходит их интенсивный износ, что, в итоге, приводит к значительному повышению энергоемкости процесса измельчения.

Известна дробилка роторно-вакуумная, содержащая корпус-улитку, в котором расположен ротор, ручку, выходной патрубок, электродвигатель, крышку, входной патрубок, колеса, раму, съемное сито, болты крепления, камне-металлоуловитель. Ротор имеет конструкцию звезды с шестью лучами с закрепленными на каждом луче лопастями в количестве от 4 до 10 штук и с расположенной посередине ротора втулкой, служащей для установки ротора на вал электродвигателя [2]. В качестве недостатков дробилки можно указать следующие: отсутствие пассивных рабочих органов (отбойных дек, колосников), что в совокупности с имеющейся загрузочной пневмосистемой приведет к снижению эффективности процесса измельчения. Ничем не обоснованное количество лопастей, установленных на лучах ротора, приведет к повышению сопротивления воздушной среды, к снижению кратности циркуляции измельчаемого материала и при отсутствии пассивных рабочих органов - к повышению энергоемкости процесса измельчения. К конструктивным недостаткам можно отнести то, что ротор выполнен в форме звезды с шестью лучами, торцевые поверхности которых будут взаимодействовать с измельчаемым материалом, что приведет к их износу и, впоследствии, к замене ротора, что, как правило, редко происходит у подобного типа машин.

Известна конструкция центробежной ударной мельницы, которая содержит ступенчатый корпус, каждая последующая ступень в котором, считая по ходу перемещения материала, выполнена большего диаметра, горизонтально расположенный в корпусе ступенчатый ротор с билами, загрузочный и разгрузочный патрубки. На последней ступени корпуса установлена отражательная пластина под углом 35-45° слева и справа относительно осевой линии выгрузочного патрубка. Расстояние между отражательной пластиной и обечайкой корпуса равно высоте отбойных элементов [3]. Основным недостатком данной конструкции является то, что на производительность машины влияет пропускная способность первой (меньшей) ступени. Для повышения производительности необходимо увеличивать диаметр и ширину первой ступени, вследствие чего увеличиваются размеры остальных ступеней, что приводит к увеличению металлоемкости конструкции. К недостаткам можно отнести неравномерный износ бил ступеней ротора. Била третьей ступени будут изнашиваться быстрее, ввиду высокой скорости ударного нагружения, что приведет к снижению эффективности процесса измельчения при работоспособных первой и второй ступенях, била которых не достигли критического износа.

Известен центробежный измельчитель сыпучих сельскохозяйственных материалов [4], прототип, включающий бункер с загрузочной горловиной и регулировочной заслонкой, корпус рабочей камеры измельчения с выгрузной горловиной, установленный внутри рабочей камеры ротор с плоскими лопатками, повернутыми по направлению вращения к диаметру ротора и закрепленными на кронштейнах, а также размещенные вокруг ротора деку с отбойниками трапециевидного сечения и решето. В загрузочной горловине выполнено отверстие, обеспечивающее забор воздуха для подачи его в рабочую камеру, при этом подача воздуха регулируется шиберной заслонкой, установленной в направляющих, кроме того, выгрузная горловина размещена в нижней части рабочей камеры и ее ось вертикальна. Данная конструкция имеет ряд недостатков. Наличие каркасной станины, обшитой стальными листами, значительно увеличивает массу конструкции, что приводит к снижению мобильности измельчителя; он становится пригодным только для использования в стационарных линиях по приготовлению кормов. Наличие клиноременного привода и вала, который вращается в подшипниках, установленных в корпусе, усложняет конструкцию машины и дополнительно повышает металлоемкость конструкции. Конструктивная особенность установки регулировочной заслонки, размещенной между бункером и загрузочной горловиной, не позволит плавно и точно изменять подачу измельчаемого материала в корпус рабочей камеры. Конструкция ротора имеет следующий недостаток. Лопатки ротора зажаты между диском и кольцом посредством винтовых соединений, причем диаметр толщина лопаток будет определяться диаметром винтов, что повлияет на жесткость ротора. При использовании лопаток малой толщины при взаимодействии их с измельчаемым материалом, во время вращения ротора, произойдет поворот кольца относительно диска в направлении противоположном вращению ротора, что приведет к деформации всей конструкции, и к снижению эффективности работы машины. При увеличении толщины лопаток жесткость конструкции ротора повышается, но одновременно с этим увеличивается металлоемкость, что приведет к увеличению энергоемкости процесса измельчения. Решето и дека с отбойниками крепятся к пластинам, примыкающим к нижней части кронштейнов посредством винтов. При замене решета или деки возникнут трудности отворачивания винтов из-за относительно небольшого зазора между кронштейнами и стенкой корпуса рабочей камеры. Во время работы машины возникает ударная нагрузка, воздействующая на резьбовую часть винтов, что приведет к смятию витков и к разрушению резьбы, из-за этого произойдет отрыв деки или решета от кронштейнов, и возникнет аварийная ситуация.

Техническая задача заключается в повышении эффективности функционирования центробежного измельчителя фуражного зерна путем совершенствования конструкции, которое направлено на облегчение доступа к рабочим органам для проведения технических обслуживании и ремонтов; в обеспечении плавного и непрерывного изменения подачи фуражного зерна, и его направленного движения в корпусе рабочей камеры; на расширение функциональных возможностей опорной конструкции и ее облегчения.

Решение поставленной задачи заключается в следующем. Центробежный измельчитель фуражного зерна, включающий корпус рабочей камеры с выгрузной горловиной, ротор с плоскими разгонными лопатками, имеющими отогнутые кромки для крепления к ротору, и повернутыми по направлению его вращения, диск ротора съемный и крепится к фланцу ступицы, имеющей конический рассекатель, которая установлена на валу электродвигателя, деку с отбойниками в виде треугольной призмы и решето, имеющие отогнутые кромки для крепления к двум кронштейнам, крышку с загрузочным бункером и установленными на ней в вертикальном положении регулировочной заслонкой с винтовым механизмом для перекрытия загрузочного отверстия, стойку с двумя кронштейнами для крепления к корпусу рабочей камеры и опорной пластиной для установки электродвигателя.

Конструктивной особенностью ротора является то, что он выполнен в виде съемного диска со ступицей, на котором при помощи винтов закреплены плоские разгонные лопатки, повернутые по направлению вращения ротора. Плоские разгонные лопатки выполнены из листовой качественной стали и имеют отогнутые кромки для крепления к диску ротора. Ступица ротора зафиксирована на валу электродвигателя от радиального перемещения при помощи шпонки, а от осевого - при помощи шайбы и винта, ввернутого в резьбовое отверстие вала электродвигателя. Ступица имеет фланец с резьбовыми отверстиями, к которому при помощи винтов крепится диск с плоскими разгонными лопатками. Такая конструкция выполнена для удобства извлечения диска с плоскими разгонными лопатками из корпуса рабочей камеры без снятия ступицы с вала электродвигателя, что дает возможность, так же, продлить срок ее службы. Консольный участок ступицы и кольцевой участок диска ротора, где расположены крепежные винты, закрыты коническим рассекателем, прикрепленным к диску ротора при помощи винтов. Конический рассекатель выполняет две функции: распределяет фуражное зерно в корпусе рабочей камеры для повышения эффективности процесса измельчения; защищает от износа винты крепления диска ротора к фланцу ступицы.

Решето и дека выполнены из стальных полос, лобовые участки которых имеют отогнутые кромки для крепления при помощи винтов к одной стороне кронштейнов. Для изменения крупности частиц измельчаемого фуражного зерна используются решета с отверстиями диаметром от 4 мм до 10 мм. Отбойники выполнены в форме треугольной призмы и имеют индивидуальное крепление к деке при помощи винтов. Сечение кронштейнов имеет форму квадрата. На торцевой части кронштейнов имеются хвостовики с резьбой для крепления в отверстиях, выполненных в задней стенке корпуса рабочей камеры при помощи гаек с шайбами. Такое исполнение дает возможность извлекать решето и деку с отбойниками из корпуса рабочей камеры, как по отдельности, так и вместе с кронштейнами. Это необходимо для облегчения работ по проведению технического обслуживания и ремонта машины.

Крышка повторяет контур корпуса рабочей камеры. Крепление крышки производится при помощи шпилек, расположенных на фланце корпуса рабочей камеры и гаек-барашков. Для облегчения установки крышки в местах крепления выполнены продолговатые пазы (на схеме не показаны). Загрузочное отверстие в крышке имеет форму прямоугольника, площадь которого пропорциональна максимально возможной пропускной способности равной 0,278 кг/с. Отверстие расположено таким образом, что левая его грань находится на вертикальной оси симметрии крышки, а верхняя грань - ниже горизонтальной оси симметрии крышки на расстоянии, равном удвоенной высоте самого отверстия. Такое расположение необходимо для уменьшения кратности циркуляции измельчаемого фуражного зерна в рабочей камере центробежного измельчителя. К крышке при помощи шпилек с гайками и двумя шайбами прикреплен загрузочный бункер, форма которого представляет собой 1/3 часть четырехгранной усеченной пирамиды.

Регулировочная заслонка перекрывает загрузочное отверстие и прижата к крышке при помощи двух направляющих, прикрепленных при помощи шпилек с гайками и шайбами. В верхней части регулировочная заслонка имеет отогнутую кромку с отверстием, в которое установлена шпилька, положение которой зафиксировано корончатой гайкой с двумя плоскими шайбами и двумя шплинтами. На верхнюю часть шпильки навернут маховик. В верхней части крышки приварена втулка с резьбой, в которую устанавливается шпилька. При вращении маховика происходит вращение шпильки относительно втулки с резьбой, за счет этого осуществляется поступательное перемещение регулировочной заслонки в направляющих, и соответственно, изменение подачи измельчаемого фуражного зерна в рабочую камеру. Шпилька с маховиком, корончатой гайкой, двумя шайбами и шплинтами, в совокупности с втулкой с резьбой образуют винтовой механизм перемещения регулировочной заслонки.

Задняя стенка корпуса рабочей камеры прикреплена посредством болтовых соединений к двум кронштейнам верхнему и нижнему, которые, в свою очередь, при помощи болтовых соединений прикреплены к одной стойке. К нижней части стойки приварены опорные лапы. На верхнем кронштейне закреплена опорная пластина, на которой установлен электродвигатель. В опорной пластине имеются продолговатые пазы, в которых установлены болтовые соединения для крепления лап электродвигателя. Такая конструкция позволит перемещать электродвигатель в осевом направлении для обеспечения необходимых зазоров между диском ротора и стенкой корпуса рабочей камеры, между разгонными лопатками и крышкой. Опорная пластина закреплена на верхнем кронштейне при помощи болтовых соединений. Это даст возможность беспрепятственно снимать электродвигатель вместе с опорной пластиной. В противном случае, при попытке извлечь (поместить) ротор электродвигателя из корпуса рабочей камеры, нижняя часть его фланца будет упираться в опорную пластину. Для повышения жесткости конструкции, фланец электродвигателя при помощи болтовых соединений прикреплен к верхнему кронштейну.

Предлагаемая конструкция центробежного измельчителя фуражного зерна за счет отличительных признаков обеспечит решение поставленной технической задачи, заключающейся в обеспечении беспрепятственного доступа к рабочим органам, изменения подачи и направленного движения фуражного зерна в корпусе рабочей камеры, в расширении функциональных возможностей опорной конструкции и ее облегчения за счет использования одной стойки.

На фиг.1 показан общий вид центробежного измельчителя фуражного зерна, на фиг.2 - корпус рабочей камеры со снятой крышкой, на фиг.3 -заслонка с винтовым механизмом, установленными на крышке.

Корпус рабочей камеры 1 образован обечайкой 2, к которой с одной стороны крепится задняя стенка 3, а с другой стороны фланец 4. На фланце 4 размещены шпильки 5, которые удерживают крышку 6 с помощью гаек-барашков 7. В местах расположения шпилек 5 в крышке 6 имеются продолговатые пазы (на схеме не показаны). В нижней части корпуса рабочей камеры имеется выгрузное отверстие 8.

В корпусе рабочей камеры 1 расположен ротор 9 с плоскими разгонными лопатками 10, повернутыми по направлению вращения ротора 9. Конструкция ротора 9 включает диск 11, прикрепленный при помощи винтов 12 к фланцу 13 ступицы 14. Плоские разгонные лопатки 10 за отогнутые кромки крепятся к диску 11 при помощи винтов 15. Ступица 13 установлена на валу 16 электродвигателя 17; в радиальном положении на валу 16 ступица удерживается при помощи шпонки 18, от осевого перемещения - с помощью шайбы 19 с винтом 20, ввернутым в резьбовое отверстие вала 16 электродвигателя 17. К диску 11 при помощи двух винтов 21 прикреплен конический рассекатель 22, который закрывает консольный участок ступицы 13 и кольцевой участок диска 11 ротора 9, где расположены винты 12.

Задняя стенка 3 корпуса рабочей камеры 1 при помощи болтовых соединений 23 прикреплена к верхнему 24 и нижнему 25 кронштейнам, которые болтовыми соединениями 26 прикреплены к стойке 27, имеющей в нижней части опорные лапы 28. При помощи болтовых соединений 29 к верхнему кронштейну 24 крепится опорная пластина 30, в которой выполнены продолговатые пазы 31 для крепления лап 32 электродвигателя 17 посредством болтовых соединений 33. Фланец 34 электродвигателя 17 при помощи болтовых соединений 35 крепится к боковой части верхнего кронштейна 24, примыкающей к задней стенке 3 корпуса рабочей камеры.

Решето 36 и дека 37 (фиг.2) имеют отогнутые кромки на лобовых участках, за которые посредством винтовых соединений 38 происходит их крепление к одной стороне кронштейнов 39, имеющих в своем сечении форму квадрата. Для измельчения фуражного зерна используются решета с отверстиями диаметром от 4 мм до 10 мм. На торцевой части кронштейнов 39 выполнены хвостовики с резьбой для крепления в отверстиях задней стенки 3 корпуса рабочей камеры 1 с помощью гаек 40 с шайбами 41 и 42. Отбойники 43 крепятся к деке 37 при помощи винтов 44 и имеют форму треугольной призмы.

При помощи шпилек 45 (фиг.3), гаек 46 с шайбами 47 к крышке 6 прикреплен загрузочный бункер 48, имеющий форму 1/3 части четырехгранной усеченной пирамиды. В крышке 6 расположено загрузочное отверстие 49, перекрываемое регулировочной заслонкой 50, которая прижата к крышке 6 двумя направляющими 51 и может по ним перемещаться. Направляющие 51 закреплены на крышке 6 при помощи установленных на ней шпилек 52 и прижаты гайками 53 с шайбами 54. Шпилька 55 шарнирно закреплена в отверстии отогнутой кромки, расположенной в верхней части регулировочной заслонки 50 при помощи корончатой гайки 56, двух шайб 57 и двух шплинтов 58. К верхней части шпильки 55 привернут маховик 59. Шпилька 55 установлена во втулке с резьбой 60, которая жестко закреплена в верхней части крышки 6. Шпилька 55 с маховиком 59, корончатой гайкой 56, шайбами 57, шплинтами 58 и втулкой с резьбой 60 образуют винтовой механизм 61 для перемещения регулировочной заслонки 50.

Работа центробежного измельчителя фуражного зерна осуществляется следующим образом. После того, как убедятся, что регулировочная заслонка 50 полностью перекрывает загрузочное отверстие 49 в крышке 6, в загрузочный бункер 48 засыпают вручную или с помощью загрузочных устройств фуражное зерно. Производят запуск электродвигателя 17. Когда ротор 9 с плоскими разгонными лопатками 10, установленный на валу 16 электродвигателя 17, начнет вращаться с номинальной частотой вращения, при помощи винтового механизма 61 перемещают регулировочную заслонку 50 вверх таким образом, чтобы она открывала полностью или только часть загрузочного отверстия 49. Площадь открытой части загрузочного отверстия 49 пропорциональна подаче измельчаемого фуражного зерна в корпус рабочей камеры 1. Из загрузочного бункера 48 через загрузочное отверстие 49 фуражное зерно, двигаясь самотеком, поступает в корпус рабочей камеры 1, где попадает на плоские разгонные лопатки 10 вращающегося ротора 9.

При движении по плоским разгонным лопаткам 10 фуражное зерно ускоряется и под воздействием возникающей центробежной силы инерции слетает на отбойники 43, где происходит их разрушение. Далее частицы разрушенного фуражного зерна, размеры которых меньше размеров отверстий в решете 36, эвакуируются из корпуса рабочей камеры 1 через выгрузное отверстие 8, откуда попадают в емкость-накопитель (на схеме не показана) установленную под корпусом рабочей камеры 1. Частицы разрушенного фуражного зерна, размеры которых превышают размеры отверстий решета 36, при движении вновь взаимодействуют с плоскими разгонными лопатками 10 и отбойниками 43, после чего происходит их разрушение до размеров, позволяющих им пройти через отверстия решета 36.

Использованная литература:

1. Мишуров Н.П. Технологии и оборудование для производства комбикормов в хозяйствах: Справочник / Н.П. Мишуров. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2012. - 204 с.

2. Пат. РФ 2734327, МПК В02С 13/00. Дробилка роторно-вакуумная / Д.Ю. Жвакин; заявитель и патентообладатель общество с ограниченной ответственностью «Компания Агросистемы». Опубл. 15.10.20. Бюл. №29.

3. Пат. РФ 2761568, МПК В02С 13/00. Центробежная ударная мельница / М.Ю. Колобов, Т.В. Гущина, В.Н. Блиничев, О.В. Чагин; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный химико-технологический университет». Опубл. 13.12.21. Бюл. №35.

4. Пат. РФ 2752143, МПК В02С 13/14. Центробежный измельчитель сыпучих сельскохозяйственных материалов /М.С. Волхонов, A.M. Абалихин, А.В. Крупин; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени Д.К. Беляева». Опубл. 23.07.21. Бюл. №21.

Изобретение относится к устройству для измельчения фуражного зерна и может найти применение в сельскохозяйственной отрасли для измельчения сыпучих компонентов комбикормов. Центробежный измельчитель фуражного зерна содержит корпус рабочей камеры с выгрузной горловиной, ротор с плоскими разгонными лопатками, имеющими отогнутые кромки для крепления к ротору и повернутыми по направлению его вращения. Диск ротора съемный и крепится к фланцу ступицы, которая установлена на валу электродвигателя и имеет конический рассекатель. Дека и решето имеют отогнутые кромки для крепления к двум кронштейнам, при этом на деке установлены отбойники в виде треугольной призмы. На крышке в вертикальном положении закреплены загрузочный бункер и регулировочная заслонка с винтовым механизмом. Загрузочный бункер имеет форму ¹/₃ части четырехгранной усеченной пирамиды. Регулировочная заслонка перекрывает загрузочное отверстие в крышке. Стойка при помощи верхнего и нижнего кронштейнов прикреплена к корпусу рабочей камеры. На верхнем кронштейне закреплена опорная пластина для установки электродвигателя. Центробежный измельчитель обеспечивает повышение технологичности. 3 ил.

Центробежный измельчитель фуражного зерна, включающий корпус рабочей камеры с выгрузной горловиной, ротор с плоскими разгонными лопатками, повернутыми по направлению его вращения, деку с отбойниками и решето, закрепленными на двух кронштейнах, крышку с загрузочным бункером и регулировочной заслонкой, отличающийся тем, что плоские разгонные лопатки имеют отогнутые кромки для крепления к съемному диску ротора, который крепится к фланцу ступицы, установленной на валу электродвигателя, закрывающим ее коническим рассекателем, решето и дека на лобовых участках имеют отогнутые кромки для крепления к двум кронштейнам, отбойники, закрепленные на деке, имеют форму треугольной призмы, прикрепленный к крышке загрузочный бункер имеет форму ¹/₃ части четырехгранной усеченной пирамиды, для перекрытия загрузочного отверстия к крышке при помощи двух направляющих прижата регулировочная заслонка с винтовым механизмом, установленными в вертикальном положении, корпус рабочей камеры соединен со стойкой, имеющей в нижней части опорные лапы, посредством нижнего и верхнего кронштейнов, на последнем из которых закреплена опорная пластина для установки электродвигателя.