Способ уплотнения сено-соломистых материалов Советский патент 1982 года по МПК A01F15/00 

(54) СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ СЕНО-СОЛОМИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано при уплотнении преимущественно больишх объемов сена, соломы и т. п. материалов.

Известен способ уплотнения материалов под действием статической нагрузки и вибрации. Он широко применяется на практике при заготовке прессованных кормов пресс-подборщиками, рулонными прессами, уплотнителями, брикетировщиками и др. 1. .

Наряду с простотой технологического процесса способ статического прессования сеносоломистых материалов требует значительных знергозатрат. Так для уплотнения сена до плотности 400 кг/м необходимо удельное давление свыше 110 Н/см . Наличие больших внутренних напряжений в сжатом статической нагрузкой материале вызывает его упругое расширение, что снижает плотность материала и искажает форму спрессованной кипы. Применение обвязки для сохранения объема и формы кипы не устраняет полностью этих недостатков. Высокие удельные давления сжатия материала требуют повышенной металлоемкости

конструкции. Кроме того, часть энергии при уплотнении нерационально расходуется на сжатие газообразной фазы (воздуха) сено-соломистого материала и фильтрацию ее через пористую среду из прессовальной камеры. Так при сжатии до плотности 200 кг/м сопротивление фильтрации воздуха составляет 10-40% обшего сопротивления сжатию материала.

Известны устройства для уплотнения сеносоломистых материалов, работающих по методу, называемому перепрессовкой. Суть метода состоит в том. что уплотнение проводится в два этапа. В начале сено или солома прессуется статической нагрузкой в кипы низкой плотности с наложением ограничителя объема (обычно обвязка шпагатом или проволокой), затем, спустя продолжительное время (несколько часов, суток или месяцев), кипы перепрессовы. ваются до требуемой плотности с заменой ограничителя объема 2.

Энергоемкость процесса при этом методе снижается, так как часть накопленной энергии в виде внутренних напряжений после первого этапа уплотнения рассеивается и на втором эта3897пе материал уплотняется до требуемой плотности при меньших внешних давлениях. Однако, в самой основе этого метода заложена необходимость выполнения процесса с помощью двух самостоятельных устройств, что повышает металлоемкость, усложняет технологический процесс, снижает производительность. На первом зтапе уплотнения, после выхода кипы из прессовальной камеры, деформация материала не остается постоянной, так как обвязочный материал недостаточно удерживает кипу в заданном объеме и под действием внуренних напряжений кипа деформируется, ее форма искажается. Чтобы удержать материал кипы в заданном объеме, на втором зтапе при перепрессовке кипа уплотняется с избытком, получая деформацию, большую требуемой с тем, чтобы при обвязке ее получить меньшие внутренние напряжения, недостаточные для разрыва обвязочных ремней. Это повышает энергоемкость. Известен способ уплотнения сено-соломистых материалов, содержащий операции загрузки материала в емкость, уплотнения при активной внешней нагрузке и вибрации 3. Недостатком его является высокая металлоемкость из-за применения нескольких устройст . увеличенный объем погрузочно-разгрузочных работ между этапами уплотнения, что повышает энергоемкость вспомогательных операций и снижает производительность процесса. Цель изобретения снижение энергоемкости и повышение производительности процесса. Ука занная цель обеспечивается тем, что уплотнение при активной внешней нагрузке чередуют с выдержками при постоянном объеме без актив ной внеигней нагрузки, а вибрацию осуществля ют посредством перепада давления газообразной среды в емкости на величину (pykL , где д р - велгршна периодического падения давления газообразной фазы в емкости; k - коэффивдент. характеризующий фильтрационны свойства материала; L - наибольщий путь, проходимый воздухом в емкости при фильтра щк. На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа уплотнения сено-сопомистых материалов. Данный способ осуществляют следующим образом. СеН соломистый материал уплотняют пневм вибро-дискретным прессованием. В его основу положено введение интервалов выдержки мате риала для релаксации внутренних напряжений, снижающих его сопротивление при последующих интервалах уплотнения. В данном способе для повышения производительности используется вибрация, как в интервалах уплотнения так и в интервалах выдержки материала. Она ускоряет рассеивание накапливаемой в материале энергии, повышает скорость релаксации его внутренних напряжений. Причем применение в предложенном способе пневмовибрации взамен механической вибрации (используемой ранее при уплотнении сено-соломистых материалов) интенсифицирует процесс рассеивания знергии и релаксации напряжений, так как изменение давления в емкости воздействует на частицы материала во всем его объеме, благодаря больщому содержанию в нем газообразной фазы (воздуха). Так, например, при плотности 100 кг/м в соломистой среде свыше 65% занимает межстебельная газовая фаза и около 25% - внутристебельная. При плотности материала 200 кг/м - соответственно. 45 и 35%. Из анализа соотнощения фазового состава стебельчатых материалов видно, что применение пневмовибрации эффективно при прессовании до значений плотности 350-400 кг/м . Мощность привода пневмовибратора как и механического вибратора незначительна и практически равна мощности его холостого хода, не превышая ее более чем на 10-15%, так как энергия, затрачиваемая на отсос порции воздуха из емкости, может быть возвращена (в герметической камере полностью), в пневмовибратор благодаря обратному самовсасыванию в емкость этого же количества воздуха. Данный способ может быть осуществлен /стройством, содержащим емкость 1, подвижную стенку 2 с фиксаторами 3 в виде двуплечих рычагов, взаимодействующих с выступами на боковых стенках емкости 1. Привод стенки 2 осуществляется от двигателя 4 посредством управляющего механизма 5 с системой датчиком давления 6. Упорная стенка емкости 1 оборудована жесткой сеткой 7 и системой каналов 8 для отвода и подачи воздуха пневмовибратором, включающим вакуум-насос 9, вакуум-ресивер/ 10, золотниковый распределитель 11 и трубопроводы. Распределитель 11 состоит из герметичной обоймы 12 с выходными патрубками, связывающими обойму 12 с центральным каналом 13, ресивером 10 и атмосферой (патрубок 14 может быть соединен через фильтр с выхлопной трубой насоса 9 (не показано). В обойме 12 размещен поворотный цилиндрический золотник 15 с радиальными и осевыми каналами, выполненными соответственно выходным патрубком обоймы 12. Частота вращения золотника 15 кратна основной частоте принудительных колебаний воздуха в емкости 1, а центральный канал 13 имеет сменную трубу 16 переменной формы с преградами для возбуждения квазирезонансных частот. Объем ресивера 1 и мощность насоса 9 определяются требуемым перепадом давления д р при соответствующей основной частоте и зависит от размеров емкости 1 и конической плотности прессования, при этом лр kL. Устройство работает следующим образом. В емкость 1 загружают порцию сено-соломистого материала и включают управляющий механизм 5 и вакуум-насос 9 пневмовибратора. Стенка 2, перемещаясь, уплотняет матери ал. При достижении определенного давления первый из датчиков 6, отключаясь, подает сигнал в управляющий механизм 5, который вклю чает двигатель 4 и замыкает фиксаторы 3 на выступы боковых стенок емкости 1. Стенка 2 неподвижно фиксируется в емкости до момент включения второго датчика, отрегулированного на величину требуемого остаточного внутреннег напряжения в сено-соломистом материале. Так завершается первый интервал уплотнения и пер вый интервал выдержки материала в емкости. При включении второго из датчиков 6 подается сигнал на управляющий механизм 5, который размыкает фиксаторы 3 и включает двигатель 4. Стенка 2 начинает снова перемещаться, уплотняя материал до выключения второго из датчиков 6, после чего стенка 2 снова фиксируется управляющим механизмом 5 при выключенном двигатеде 4 и так далее. В течение всего процесса работает пневмовибратор, вызывая в емкости 1 периодическое падение давления газовоздушной фазы сено-соломистого материала, возбуждающее вибрацию его стеблей. При необходимости (при требуемом перепаде давления др большем одной атмосферы, например, 1,5 атмХ пневмовибратор обеспечивает надув емкости 1, например путем соедине ния патрубка 14 с выхлопным патрубком насо са 9. По завершению запрограммированных ступеней уплотнения и выдержки стенку 2 при реверсивном ходе двигателя 4 возвращают в исходное положение. Спрессованную массу удаляют из емкости 1, а па ее место подают новую порцию материала. Предложенный способ позволяет уплотнять сено-соломистый материал при значительно 8 6 меньшей величине удельной работы, т. е. снижает энергоемкость процесса. Уменьшение удельной работы процесса дает возможность практического использования предложенного способа для уплотнения сеносоломисть х материалов в больших объемах, что повышает производительность. Эффективность предложенного способа возрастает в связи со значительным объемом работ по уплотнению сено-соломистых материалов в сельскохозяйственном производстве. Формула изобретения Способ уплотнения сено-соломистых материалов, содержащий операции загрузки материала в емкость, уплотнения при активной внешней нагрузке, и вибрации, отличающийс я тем, что, с целью снижения энергоемкости и повьш1ения производительности, процесса, уплотнение при активной внешней нагрузке чередуют с вьщержками при постоянном объеме без активной внешней нагрузки, а вибрацию при уплотнении и вьщержках осуществляют посредством перепада давления газообразной среды в емкости на величину p7kL, где д р - величина периодического падения давления газообразной фазы в емкости; k - коэффициент, характеризующий фильтрационные свойства материала; Lj - наибольший путь, проходимый воздухом в емкости при фильтрации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Особов В. И. и др. Машины и оборудование ля уплотнения сено-соломистых материалов. ., Машиностроение, 1974, с. 11-29. 2.Патент США N 4090440, кл. В 65 В 13/04, 978. 3.Р. Crisford, Bale-sgueezer shrinks straw ransport cost. Farmers Weekly, march 11, 1977, . 86.