Пристрій для виготовлення біопаливних гранул

Реферат: Пристрій для виготовлення біопаливних гранул містить раму і встановлені на ній валець, матрицю з радіальними отворами та ніж. Отвори в матриці розташовані під кутом θ = 27°…32° у сторону її обертання. UA 101892 U (12) UA 101892 U UA 101892 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до галузі сільськогосподарського машинобудування і може бути використана для виготовлення біопаливних гранул. Відомий пристрій для виробництва гранул, що містить раму і розміщені на ній валець, матрицю з крізними каналами, механізм привода [1]. Недоліком цього пристрою є значний опір проходження біомаси в каналах матриці, що знижує продуктивність пресувального вузла гранулятора. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю до запропонованої корисної моделі є пристрій, що містить раму з розміщеними на ній вальцем, матрицею з крізними радіальними каналами (отворами), ножем і механізмом привода [2]. До недоліків даного пристрою належить недостатня щільність отриманих гранул, що може призвести до розсипчастості виробів. Як наслідки виникають труднощі при завантаженні, транспортуванні і використанні гранул. У основу корисної моделі поставлено задачу шляхом удосконалення конструкції пристрою підвищити його продуктивність, а також щільність і міцність вироблюваних гранул. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для виготовлення біопаливних гранул містить раму і встановлений на ній валець, матрицю з радіальними отворами, ніж, згідно з корисною моделлю, отвори в матриці розташовані під кутом 27-32 градуса у сторону її обертання, тому пресувальний валець біомаси з активним приводом забезпечує збільшення продуктивності пристрою, а також щільності і міцності біопаливних гранул. Пристрій для виготовлення біопаливних гранул в схематичному вигляді зображений на кресленні, де показаний вигляд збоку на механізм гранулювання. Даний пристрій містить раму 1, встановлений на ній кронштейн 2, активно приводний валець 3 з захоплюючими планками (ребрами) 4, матрицю 5 з отворами 6 і ніж 7. Валець 3 і матриця 5 обертаються в один бік, з них активно приводний валець 3 обертається навколо опори О1 в кронштейні 2, що встановлений на рамі 1, а матриця 5 обертається навколо її опори О1 в рамі 1. Валець 3 своєю зовнішньою поверхнею розташований з незначним 0,3-0,5 мм зазором щодо внутрішньої поверхні матриці 5. Отвори 6 в матриці 5 просвердлені не в радіальному напрямі, а під кутом θ. Завдяки такому розташуванню отворів 6 частинки сировинної біомаси 8 переміщаються в цих отворах 6 матриці 5 не в радіальному напрямку, а по похилому шляху, який довше, ніж в радіальних каналах. При такому русі біомаса 8 піддається більш довгочасному стисненню з боку внутрішніх поверхонь отворів 6, тому гранули 9 на виході з матриці 5 краще ущільнюються і мають більшу міцність. Раціональний кут θ відхилення отворів 6 від радіального їх виконання визначається за результатами відомих досліджень [1] фізико-механічних властивостей рослинної біомаси, зокрема коефіцієнта тертя руху біомаси по сталі. Показники даного динамічного коефіцієнта тертя при русі зі швидкістю 1,5 м/с трави, вологість якої не перевищує 15 %, дорівнюють 0,48…0,58, що є тангенсом діапазону кутів φ = 25,5°…30° [1, с. 58]. Коефіцієнт тертя руху спресованого сіна тимофіївки вологістю 12 % по відшліфованій сталі дорівнює 0,16, що відповідає тангенсу кута φ = 9° [1, с. 59]. Коефіцієнт тертя руху сухих стебел кукурудзи по листовій сталі зі швидкістю 2-3 м/с дорівнює 0,25, що відповідає тангенсу кута φ = 14° [1, с. 59]. Динамічний коефіцієнт тертя або коефіцієнт тертя ковзання за іншими даними [3] при русі по сталі має такі значення наступних видів сухої сировинної біомаси: солома - 0,24…0,39, що відповідає тангенсу діапазону кутів φ = 13,5°…22°; полова - 0,3…0,55, тангенс кутів φ = 17°…29°; стеблі льону 0,2…0,38, тангенс кутів φ = 11,5°…21°; зернові оболонки пшениці, жита, ячменя, рису, кукурудзи, соняшнику - 0,33…0,48, тангенс кутів φ = 18°…25,5°. Розрахунок кута θ відхилення отворів 6 від радіального їх виконання проведено за умовою відсутності буксування між вальцем 3 і матрицею 5 в зоні захоплення АВ [4]. Дуга повороту  r  R , звідки           ,а  r , а кут r . З трикутника АО О   1 2  R R      . Отже, кут γ визначається за формулою:      або   1 r / R видно, що (1) 50 55 Для захоплення і гранулювання сировинної біомаси 8 вальцем 3 необхідно, щоб кут між радіусами вальця 3 (АО2) і матриці 5 (АО1), проведеними через точку захоплення А, не перевищував кут тертя біомаси 8 (φ =20°…34°) [1, 3] об сталеву поверхню вальця 3, що обертається. Тобто, має бути виконана умова γ ≤ φ, тоді кут захоплення біомаси α визначається з виразу: 1 UA 101892 U     r  1      R  (2) Враховуючи вищевикладене, а також те, що максимальний тиск в зоні між точками А і В захоплення й ущільнення біомаси 8 [1, 4] утворюється приблизно в середній частині дуги повороту вальця  r , значення кута відхилення отворів 6 від радіального їх виконання в 5 10 15 20 25 30 матриці 5 має бути   0,5  27 ... 32  , що сприяє зменшенню динамічного коефіцієнта тертя біомаси 8 об робочі поверхні пресувального вузла та більш тривалому стисненню біомаси з боку внутрішніх поверхонь отворів 6 матриці 5. Пропонований пристрій для виготовлення біопаливних гранул працює наступним чином. Сировина 8 для біопалива 9 потрапляє у простір між вальцем 3 з активним приводом і матрицею 5, захоплюється вальцем і стискується. В результаті біомаса 8 ущільнюється в зоні дуги АВ, вдавлюється в отвори 6 матриці 5. При проштовхуванні біомаси 8 в похилі під кутом θ отвори 6 опір на вході менший, ніж в радіальних отворах, а показники щільності і міцності отриманих гранул 9 зростають. Це відбувається завдяки більш довгочасному знаходженню біомаси 8 у похилих подовжених отворах 6 матриці 5. Гранули 9, що виходять з матриці 5, зрізуються ножем 7 і поступають в місткість для збору. Завдяки не радіальному, а похилому під кутом θ = 27°…32° виконанню отворів (крізних каналів) 6 в матриці 5 підвищується продуктивність пристрою, а також щільність і міцність біопаливних гранул 9. Використані Джерела інформації: 1. Особов В.И. Механическая технология кормов / В.И. Особов. - М.: Колос, 2009. - С. 281282. 2. Заявка № u2014088886 від 05.08.2014 року на видачу деклараційного патенту на корисну модель "Пристрій для виготовлення біопаливних гранул", позитивне рішення про видачу патенту від 16.12.2014 року. 3. Хайлис Г.А. Механика растительных материалов / Г.А. Хайлис. - К.: УААН.2002. - С. 29. 4. Дубровін В.О. Методика розрахунку параметрів матриці твердопаливних грануляторів / В.О. Дубровін, О.І. Єременко, С.М. Виговський, Р.М. Чорний / Міжвідомчий тематичний науковий збірник "Механізація та електрифікація сільського господарства". - Глеваха: ННЦ "ІМЕСГ", 2013. - Вип. 98, Т. 2. - С. 280-289. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Пристрій для виготовлення біопаливних гранул, що містить раму і встановлені на ній валець, матрицю з радіальними отворами і ніж, який відрізняється тим, що для збільшення продуктивності пристрою, а також щільності і міцності біопаливних гранул, отвори в матриці розташовані під кутом θ=27°…32° у сторону її обертання. 2 UA 101892 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3