Винтовой пресс для сдавливания волокнистого материала

Изобретение относится к оборудованию для сдавливания волокнистого материала, в частности мякоти сахарной свеклы. Винтовой пресс содержит два вращающихся в противоположных направлениях вала с параллельными осями. Валы снаружи снабжены сходной с коробом спиральной структурой. Спиральная структура каждого вала закручена в противоположном направлении по отношению к спиральной структуре другого вала. В прессе предусмотрен фильтровальный отсек с перфорированной стенкой, закрывающий спиральные структуры. Подача в пресс волокнистого материала производится через загрузочную воронку. Для выхода отжатого материала предусмотрено выходное отверстие. Вне фильтровального отсека расположен сборник для сбора жидкого компонента сдавливаемого материала. Каждая спиральная структура содержит спираль и спиральный элемент. Спиральный элемент образует с внешней поверхностью вала спиральное внутреннее пространство и содержит по меньшей мере одну перфорированную поверхность. Перфорированная поверхность, расположенная вдоль оси вала, имеет длину, которая в каждой точке меньше шага спирали. Разность между указанными величинами достаточна для того, чтобы оставить свободным канал, прилегающий к спирали. В упомянутый канал вмещают спираль смежного вала. В результате обеспечивается увеличение степени отжима волокнистого материала и расширение функциональных возможностей пресса. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Данное изобретение относится к винтовому прессу для сдавливания (отжима) волокнистого материала, в частности мякоти сахарной свеклы. Прессы такого типа обычно используют для отжима жидкости, содержащейся в волокнистом материале, таком как мякоть сахарной свеклы. В данном изобретении термин «волокнистый материал» обозначает любой материал, содержащий древесный (волокнистый) компонент и жидкий компонент, для которого путем сдавливания (отжима) можно отделить жидкий компонент от волокнистого (древесного).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны прессы, содержащие два винта, вращающиеся рядом и параллельные друг другу, причем витки их спиралей расположены внутри фильтровального отсека с перфорированной стенкой. Прессы такого типа известны в данной области техники уже многие годы. В соответствии с известным уровнем техники, материал, предназначенный для отжима, подают радиально сверху с одного конца фильтровального отсека через загрузочную воронку. Подаваемый таким образом материал сдавливается винтом, вращение которого осуществляется при помощи соответствующего приводного механизма, и материал перемещается при сдавливании по направлению к концу, удаленному от загрузочного конца, откуда и выходит через выходное отверстие в полностью или частично обезвоженном состоянии.

Во время перемещения материала в прессе жидкий компонент, присутствующий в исходном волокнистом материале, проходит через перфорированную стенку фильтровального отсека. Этот жидкий компонент собирается в сборнике, расположенном снаружи отсека, и перемещается по направлению к выходному отверстию. Обычно каждый винт имеет шаг, который уменьшается в направлении перемещения материала.

Обезвоживание волокнистого материала достигается за счет давления под действием сил, которым материал подвергается во время сдавливания. Давление, заставляющее жидкий компонент волокнистого материала проходить через фильтровальный отсек, зависит от определенной геометрии пресса и от небольшого зазора между краем винта и фильтровальным отсеком.

Известны также прессы, в которых винты являются коническими, причем их диаметр увеличивается от того конца, с которого происходит загрузка сдавливаемого волокнистого материала, по направлению к выходному концу. В этом случае, с целью обеспечения параллельности винтов высота спирали также различна и уменьшается в том же направлении.

В прессах такого типа материал дополнительно сдавливают в радиальном направлении, что, следовательно, увеличивает эффективность устройства по сравнению с прессами с цилиндрическими винтами.

Тем не менее известно, что такие прессы несовершенны с точки зрения выполнения их функции.

Так, часто возникают такие проблемы, как вращательное протаскивание материала, налипание материала на стенках винтов и разрушение материала в области между краем винта и внешним фильтровальным отсеком.

Следовательно, для облегчения удаления жидкости из материала при сдавливании необходимо увеличить прилагаемое давление.

В соответствии с решением, известным в данной области техники, для достижения увеличения степени отжима (сдавливания) в традиционных прессах при определенных обстоятельствах используют винты, содержащие вал, окруженный спиральным полым коробом, имеющим перфорированную поверхность для прохождения части жидкости из волокнистого материала. Такая структура (короб) вместе с внешней поверхностью вала образует коаксиальное валу внутреннее пространство.

В данном изобретении термин «спиральная структура» обозначает полый короб с поверхностью, перфорированная часть которой расположена вдоль оси вала.

Известны прессы, в которых валы окружены полыми коническими структурами с диаметром, увеличивающимся по направлению от конца, с которого подают сдавливаемый материал, к противоположному концу. Перфорированная поверхность такой структуры вместе с внешней поверхностью вала образует внутреннее пространство для сбора части жидкости из сдавливаемого материала. Следовательно, высоту спирали для таких прессов выбирают так, чтобы она уменьшалась в том же направлении для обеспечения параллельности винтов, такую спираль называют конической.

Таким образом, на данном этапе используют прессы со спиральными структурами, содержащими коническую перфорированную поверхность и коническую спираль.

Несмотря на то, что указанные усовершенствования позволили увеличить степень отжима исходного волокнистого материала, использование спиральных структур ограничено геометрией пресса.

Так, в прессе с внутренним пространством, содержащим коническую внешнюю поверхность, необходимо использовать коническую спираль, так как невозможно сочетать коническое внутреннее пространство и цилиндрическую спираль.

Таким образом, существует насущная потребность в создании пресса с двумя винтами, содержащего спиральную фильтрующую структуру, не зависящую от геометрии пресса, и внутреннее пространство с конической внешней поверхностью при использовании также и цилиндрической спирали.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является создание пресса с двумя винтами для сдавливания (отжима) волокнистого материала, в частности мякоти сахарной свеклы, имеющего структурные и функциональные характеристики, удовлетворяющие вышеописанным требованиям, и в то же время позволяющего избежать указанных выше недостатков известного уровня техники.

Этой цели достигают посредством создания пресса с двумя винтами для сдавливания волокнистого материала в соответствие с пунктом 1 формулы изобретения. Зависимые пункты формулы описывают особенно предпочтительные варианты выполнения изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными при изучении приведенного ниже описания показанного в качестве примера варианта выполнения, не ограничивающего рамки изобретения, и изображений, приведенных на сопроводительных чертежах, на которых:

на Фиг.1 и 5 представлен вид сверху двух различных вариантов выполнения пресса по данному изобретению;

на Фиг.2 и 6 в схематичном виде представлены сечения пары цилиндрических валов винтов прессов, показанных, соответственно, на Фиг.1 и 5;

на Фиг.3 и 7 показаны боковые сечения прессов, приведенных, соответственно, на Фиг.1 и 5;

на Фиг.4 и 8 приведен вид спереди прессов, показанных, соответственно, на Фиг.1 и 5;

на Фиг.9 показан вид сверху другого варианта выполнения пресса по данному изобретению;

на Фиг.10 в схематичном виде представлено сечение пары конических валов винтов пресса, показанного на Фиг.9;

на Фиг.11 приведено боковое сечение пресса, показанного на Фиг.9;

на Фиг.12 представлен вид спереди пресса, показанного на Фиг.9.

ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Структурно и функционально эквивалентные части обозначены на чертежах одними и теми же цифрами. Они описаны один раз для краткости.

Как показано на чертежах, пресс с двумя винтами для сдавливания волокнистого материала, в частности мякоти сахарной свеклы, в целом обозначен цифрой 1.

В проиллюстрированных примерах пресс 1 содержит пару винтов, состоящих из смежных (расположенных рядом) вращающихся в противоположных направлениях валов 20, 30 с осями Х-Х и Х'-Х' соответственно, размещенных параллельно друг другу.

Вокруг каждого вала 20, 30 расположена сходная с коробом спиральная структура 21, 31, описанная более подробно ниже, причем ее поперечное сечение увеличивается в направлении перемещения материала.

Валы 20, 30 поддерживаются с возможностью вращения на соответствующих концах посредством двух прочных опор 2 и 3, одна из которых, обозначенная на чертежах цифрой 2, содержит установленные внутри приводные и передаточные приспособления, предпочтительно электрические (на чертежах не показаны). Указанные приспособления вращают валы 20, 30 с одинаковой скоростью, но в противоположных направлениях.

Вокруг спиральных структур 21, 31 расположен фильтровальный отсек 4 с перфорированными стенками, повторяющий внешний контур этих структур. Структуры 21, 31 расположены в отсеке 4 с точной подгонкой и, таким образом, закрыты отсеком 4. Отсек 4 содержит, по крайней мере, две сходящиеся цилиндрические части 4' и 4", поддерживаемые соответствующим центральным стержнем 5 и двумя боковыми стержнями 6, как показано на Фиг.4, 8 и 12.

Фильтровальный отсек 4 содержит с внешней стороны перфорированной стенки множество обручей 7 для противостояния давлению, оказываемому волокнистым материалом на отсек во время сдавливания.

Для обеспечения их надежности обручи 7 снабжены отверстиями 8, сквозь которые продеты соответствующие стяжные прутья 9.

На конце, содержащем опору 3, фильтровальный отсек 4 оснащен загрузочной воронкой 10 для подачи предназначенного для сдавливания (отжима) материала.

На противоположном конце фильтровального отсека 4 (где расположена опора 2, содержащая приводные и передаточные приспособления) расположено выходное отверстие 11 для выхода отжатого волокнистого материала.

Рядом с фильтровальным отсеком 4 расположен сборник 12 для жидкого компонента сдавливаемого материала. Сборник 12 поддерживается посредством опоры 13, которая вместе с нижней частью опоры 2, содержащей приводные и передаточные приспособления, поддерживает пресс 1 в целом.

Сборник 12 собирает в себя жидкий компонент волокнистого материала, подаваемого в пресс 1, при этом жидкий компонент перемещается по направлению к выходному отверстию 14 за счет небольшого наклона.

В соответствии с данным изобретением, каждая сходная с коробом спиральная структура 21, 31 содержит спираль 22, 32, окружающую внешнюю поверхность валов 20, 30, и спиральный элемент 23, 33, примыкающий к спирали 22, 32.

Каждый спиральный элемент 23, 33 содержит перфорированную коническую поверхность 24, 34 и две радиальные боковые стенки 25, 26 и 35, 36, образуя вместе с внешней поверхностью вала 20, 30 внутреннее пространство 27, 37 для сбора, причем его поперечное сечение увеличивается в направлении перемещения материала.

Перфорированная поверхность 24, 34 спирального элемента расположена вдоль оси вала, в то время как две боковые стенки 25, 26 и 35, 36 расположены практически перпендикулярно оси вала 20, 30.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения и как показано на сопроводительных чертежах, функцию одной из боковых стенок 25, 35 выполняет одна из сторон спирали 22, 32, в то время как другая боковая стенка 26, 36 остается свободной.

Каждый спиральный элемент 23, 33, примыкающий к соответствующей спирали 22, 32, представляет собой межвитковый элемент, имеющий протяженность, равную шагу спирали 22, 32.

На практике внутреннее пространство 27, 37 для сбора является спиральным и проходит параллельно спирали.

Во время сдавливания волокнистого материала одна часть его жидкого компонента проходит через фильтровальный отсек 4, тогда как другая часть проходит через перфорированную поверхность 24, 34 спирального элемента 23, 33.

Следовательно, та часть жидкого компонента отжимаемого (сдавливаемого) материала, которая проходит через перфорированную поверхность 24, 34, внутри каждого внутреннего пространства 27, 37 во время вращения валов 20, 30 подвергается перемещению с вращением по направлению к концу вала, к которому также перемещается отжимаемый (сдавливаемый) материал.

Предпочтительно, как показано на чертежах, чтобы спирали 22, 32 имели варьирующийся шаг, который постепенно уменьшается от конца, на котором расположена загрузочная воронка 10, к выходному отверстию 11. То же относится и к каждому спиральному элементу 23, 33, примыкающему к соответствующей спирали 22, 32.

Перфорированная поверхность 24, 34 каждого спирального элемента 23, 33 сходной с коробом структуры 21, 31 вдоль оси вала 20, 30 имеет длину L, которая в каждой точке меньше шага Р спирали 22, 32.

Разница между размерами шага Р и расстоянием L между двумя боковыми стенками 25, 35 и стенками 26, 36 спирального элемента, по крайней мере, достаточна для того, чтобы вместить спираль 32, 22 смежного вала 30, 20.

Существенно, чтобы спираль 22, окружающая один из двух валов (вал 20), была расположена между краем спирали 32 и свободной боковой стенкой 36 спирального элемента 33 смежного вала 30, и наоборот.

Каждый спиральный элемент 23, 33 пресса 1 содержит перфорированную поверхность 24, 34 в виде огибающей конической поверхности.

Как описано в примерах и показано на сопроводительных чертежах, перфорированная поверхность 24, 34 спирального элемента 23, 33 конически расширяется.

В первом варианте выполнения изобретения пресс 1 содержит пару цилиндрических валов 20, 30 и пару цилиндрических спиралей 22, 32 (Фиг.1-4).

В этом случае термин «цилиндрическая спираль» обозначает спираль, огибающая которой является цилиндрической поверхностью.

Такая конфигурация способствует лучшему сдавливанию (отжиму) волокнистого материала по сравнению с достигаемым с использованием прессов, известных из уровня техники.

Поблизости от выходного отверстия 11 для материала отделение, образуемое шагом спирали 22 в плоскости, содержащей оси Х-Х, Х'-Х' двух валов 20, 30, может быть в основном занято спиралью 32 смежного вала 30, таким образом существенно уменьшая зазор между двумя спиралями 22, 32.

Такая конфигурация предотвращает возможное вращение волокнистого материала вместе со спиралью во время сдавливания (отжима).

В соответствии с одним из возможных вариантов выполнения спираль 22, 32 образована полой сходной с коробом структурой со спиральным внутренним пространством 27, 37, имеющей, по крайней мере, одну перфорированную сторону.

В соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения пресс 1 содержит пару цилиндрических валов 20, 30 и пару конических спиралей 22, 32, образованных полой сходной с коробом структурой со спиральным внутренним пространством 27, 37, имеющей, по крайней мере, одну перфорированную сторону (Фиг.5-8).

В этом случае термин «коническая спираль» обозначает спираль, огибающая которой является конической поверхностью.

В варианте выполнения, показанном на Фиг.5-8, вместо того, чтобы достигать поверхности вала 20, 30 в одной плоскости, свободная боковая стенка 26, 36 каждого спирального элемента 23, 33 может быть выполнена со ступенчатым контуром (в сечении), как показано на Фиг.5.

Другая возможная модификация вышеописанных вариантов выполнения может состоять в использовании конического вала вместо цилиндрического, как показано в варианте выполнения, представленном на Фиг.9-12.

Как понятно из приведенного выше описания, пресс с двумя винтами для сдавливания волокнистого материала, в частности мякоти сахарной свеклы, в соответствии с данным изобретением, удовлетворяет заявленным требованиям и позволяет преодолеть недостатки известного уровня техники, перечисленные во вступительной части описания.

Так, посредством комбинации описанных признаков происходит постепенный отжим (сдавливание) мякоти сахарной свеклы до тех пор, пока не будет достигнута контролируемая степень отжима (удаления влаги), которая значительно выше, чем степень отжима, которую можно получить с использованием известных прессов.

Более того, наблюдается практически полное отсутствие разрушения материала, наряду с существенным снижением вращательного протаскивания материала вместе со спиралью пресса.

Преимуществом также является наличие конического внутреннего пространства при использовании цилиндрических спиралей, в результате чего объем извлекаемой (отжимаемой) жидкости не зависит от геометрии пресса.

Для удовлетворения возможных и специальных требований в описанном выше прессе могут быть выполнены многочисленные изменения и модификации, находящиеся в рамках охраны, предоставляемой приведенной ниже формулой изобретения.

1. Винтовой пресс (1) для сдавливания волокнистого материала, в частности, мякоти сахарной свеклы, содержащий пару смежных вращающихся в противоположных направлениях валов (20, 30) с осями (Х-Х, Х'-Х'), расположенных параллельно друг другу, при этом каждый из валов (20, 30) снабжен снаружи сходной с коробом спиральной структурой (21, 31), при этом каждая из спиральных структур (21, 31) закручена в противоположном направлении по отношению к спиральной структуре другого вала, фильтровальный отсек (4) с перфорированной стенкой, закрывающий спиральные структуры (21, 31) с точной подгонкой, загрузочную воронку (10) для подачи волокнистого материала в пресс (1), выходное отверстие (11) для выхода отжатого материала, сборник (12), расположенный вне фильтровального отсека (4) для сбора жидкого компонента сдавливаемого волокнистого материала, при этом каждая из сходных с коробом спиральных структур (21, 31) содержит спираль (22, 32), имеющую шаг (Р), и спиральный элемент (23, 33), при этом спиральный элемент (23, 33) образует с внешней поверхностью вала (20, 30) спиральное внутреннее пространство (27, 37) и содержит по крайней мере одну перфорированную поверхность (24, 34), причем перфорированная поверхность (24, 34) вдоль оси (Х-Х, Х'-Х') вала (20, 30) имеет длину (L), которая в каждой точке меньше шага (Р) спирали (22, 32) на величину, достаточную для того, чтобы оставить свободным канал, прилегающий к спирали (22, 32), в который вмещают спираль (23, 33) смежного вала (30, 20).

2. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что вал (20, 30) имеет цилиндрическую внешнюю поверхность.

3. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что вал (20, 30) имеет коническую внешнюю поверхность.

4. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что огибающая перфорированной поверхности (24, 34) выполнена в виде конической поверхности.

5. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что огибающая спирали (22, 32) выполнена в виде цилиндрической поверхности.

6. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что огибающая спирали (22, 32) выполнена в виде конической поверхности.

7. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что спираль (22, 32) образована полой сходной с коробом структурой со спиральным внутренним пространством (27, 37), имеющей по крайней мере одну перфорированную сторону.

8. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что спираль (22, 32) имеет шаг, уменьшающийся в направлении перемещения материала во время сдавливания.