Винтовой пресс для прессования волокнистого материала, в частности волокнистой массы сахарной свеклы

Изобретение относится к области переработки сельскохозяйственной продукции. Винтовой пресс для прессования волокнистого материала, в частности мякоти сахарной свеклы, содержит пару спиральных элементов, расположенных рядом параллельно друг другу, фильтровальный отсек с перфорированной стенкой, поддерживаемый набором равноудаленных обручей. Отсек закрывает спиральные элементы с точной подгонкой. Пресс содержит загрузочную воронку, выходное отверстие для выхода спрессованного материала, сборник, расположенный вне фильтровального отсека. Фильтровальный отсек представляет модульную структуру, имеющую между осями каждого модуля постоянное расстояние, дольное или равное размеру загрузочной воронки. Загрузочная воронка выполнена с возможностью перемещения и может замещать собой один или более модулей фильтровального отсека. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей за счет регулировки требуемой степени плотности прессования исходного материала. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к винтовому прессу для прессования 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 прессования можно отделить жидкий компонент от древесного.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны прессы, содержащие два или более спиральных элемента, которые вращаются параллельно друг другу бок о бок и расположены внутри фильтровального отсека с перфорированной стенкой. Прессы такого типа известны в данной области техники уже многие десятилетия.

В соответствии с известным уровнем техники материал, предназначенный для прессования (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 (прессовании) 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.

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 величины малого зазора между краем винтов и фильтровальным отсеком.

В обычных прессах длина винта и другие параметры, остающиеся постоянными, выбирают, основываясь на требуемой степени отжима волокнистого материала и количества древесного компонента в этом материале.

Следовательно, если требуется осуществить полное обезвоживание материала с низким содержанием древесного компонента, винт должен быть сравнительно длинным, чтобы обеспечить полное извлечение жидкого компонента по окончании отжима (прессования).

Напротив, для того чтобы достичь полного обезвоживания материала с высоким содержанием древесного компонента и, следовательно, низким содержанием жидкого компонента, длина винта должна быть подобрана таким образом, чтобы не допустить излишне продолжительное пребывание материала в прессе, как это происходило бы в случае использования очень длинных винтов, что вызвало бы увеличение потребления энергии и механической нагрузки на винты пресса.

Количество жидкого компонента в мякоти сахарной свеклы также определяется количеством воды, поглощенной во время роста. Почти всегда количество жидкого компонента в собираемой свекле определяется дождями, выпадающими на посадки.

Следовательно, для того чтобы получить полное обезвоживание мякоти сахарной свеклы, пресс должен быть оптимального размера по отношению к тому, сколько древесного и жидкого компонента присутствует в отжимаемом материале. Хотя полное обезвоживание материала с высоким содержанием древесного компонента и может быть достигнуто при использовании пресса с винтами, подобранными для полного обезвоживания материала с более низким содержанием древесного компонента, использование такого пресса было бы дорогостоящим, так как полное обезвоживание материала (с высоким содержанием древесного компонента) наступает задолго до того, как он достигает выходного отверстия.

Хорошо известно, тем не менее, что пресс с оптимальной длиной винта для любой требуемой степени обезвоживания не существует.

Таким образом, существует насущная потребность в создании винтового пресса, геометрия которого не зависела бы от требуемой степени отжима (прессования) и количества древесного компонента, присутствующего в исходном материале, и который можно было бы легко адаптировать к типу отжимаемого материала, что позволило бы избежать внезапной поломки пресса в случае неправильного подбора размеров.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является создание винтового пресса для прессования (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 винтового пресса для прессования волокнистого материала в соответствии 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 представлен вид сбоку винтового пресса в одном из рабочих положений,

на Фиг.2 представлен вид сверху пресса, показанного на Фиг.1,

на Фиг.3 показана часть бокового сечения пресса, приведенного на Фиг.1,

на Фиг.4 приведен вид сбоку пресса, показанного на Фиг.1, в другом рабочем положении,

на Фиг.5 показан вид сверху пресса, приведенного на Фиг.4;

на Фиг.6 представлено сечение по линии VI-VI, показанной на Фиг.1;

на Фиг.7 представлено сечение по линии VII-VII, показанной на Фиг.1.

ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано на чертежах, винтовой пресс для прессования волокнистого материала, в частности мякоти сахарной свеклы, в целом обозначен цифрой 1.

В проиллюстрированных примерах пресс 1 содержит пару спиральных элементов 20, 30 (Фиг.3, 6), обычно называемых винтами и известных также как Архимедовы винты, размещенных рядом параллельно друг другу. Каждый из вышеназванных спиральных элементов 20, 30 содержит вал 21, 31 цилиндрической формы с осями, расположенными вдоль соответственно заданных направлений Х-Х и Х′-Х′.

Две спирали 22 и 23, 32 и 33 расположены вокруг каждого вала 21, 31.

Спирали 22, 23 (или 32, 33) спирального элемента 20 (или 30) радиально отнесены от спиралей 32, 33 (или 22, 23) смежного спирального элемента 30 (или 20). Более того, в показанном примере каждая спираль 22, 23, 32, 33 имеет постоянную высоту, такую чтобы достигать по касательной поверхности смежного вала 31 (или 21).

Безусловно, как известно в данной области техники, могут быть использованы спиральные элементы с одной спиралью или с тремя и более спиралями, закрученными вокруг каждого вала.

Валы 21, 31 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 21, 31 с одинаковой скоростью, но в противоположных направлениях.

Вокруг спиральных элементов 21, 31 расположен фильтровальный отсек 5 с перфорированными стенками, повторяющий внешний контур пары спиральных элементов 20, 30.

Отсек 5 содержит с точной подгонкой пару спиральных элементов 20, 30, которые, таким образом, закрыты отсеком 5. Предпочтительно отсек 5 содержит две сходящиеся цилиндрические части 5′ и 5″, поддерживаемые соответствующим центральным стержнем 6 и боковыми стержнями 7. Как правило, две цилиндрические части 5′ и 5″ имеют продолговатую форму, сходную с вытянутой восьмеркой «8», как показано на Фиг.7.

Фильтровальный отсек 5 содержит с внешней стороны перфорированной стенки множество верхних обручей 13 и нижних обручей 14 для противостояния давлению, оказываемому волокнистым материалом на отсек 5 во время прессования.

Для обеспечения их надежности обручи 13, 14 снабжены отверстиями 16, сквозь которые продеты соответствующие стяжные прутья 15.

На конце пресса вблизи опоры 3 (Фиг.1, 2 и 3), пресс 1 оснащен загрузочной воронкой 8 для подачи предназначенного для прессования материала, около которой заканчивается отсек 5.

На противоположном конце фильтровального отсека 5, вблизи опоры 2, содержащей приводные и передаточные приспособления, расположено выходное отверстие 9 для выхода отжатого волокнистого материала, обычно в виде уплотненной твердой массы.

В соответствии с проиллюстрированным вариантом выполнения спирали 22, 23 и 32, 33 имеют варьирующийся шаг, который постепенно уменьшается в направлении от загрузочного конца, где расположена воронка 8, к выходному отверстию 9.

Предпочтительно, как показано на Фиг.6, чтобы спираль 22 (или 32) закручивалась вокруг вала, проходя вдоль центральной линии шага спирали 23 (или 33), закрученной вокруг того же самого вала 20 (или 30), и наоборот.

Вокруг фильтровального отсека 5 расположен сборник 10 для жидкого компонента прессуемого материала. Сборник 10 поддерживается посредством опоры 11, которая, вместе с нижней частью опоры 2, содержащей приводные и передаточные приспособления, поддерживает пресс 1 в целом.

Сборник 10 собирает в себя жидкий компонент волокнистого материала, подаваемого в пресс 1, проходящий сквозь фильтровальный отсек 5, при этом жидкий компонент перемещается по направлению к выходному отверстию 12 за счет небольшого наклона.

В соответствии с данным изобретением фильтровальный отсек 5 сконструирован в виде модульной структуры, имеющей между осями каждого модуля М постоянное расстояние, равное или дольное аксиальному размеру загрузочной воронки 8.

Загрузочная воронка 8 прикреплена с возможностью отсоединения к двум или более обручам 13 таким образом, чтобы занимать один или более модулей М фильтровального отсека 5.

В описанном примере и как показано на сопроводительных чертежах, загрузочная воронка 8 составляет эквивалент пяти модулей М.

Следовательно, кроме того, что загрузочная воронка 8 может находиться около одного конца фильтровального отсека 5 (Фиг.1, 2 и 3), как в прессах, известных из уровня техники, ее также можно перемещать вперед, то есть в более центральное положение внутри отсека 5, как показано на Фиг.4 и 5.

Так как загрузочная воронка 8 составляет пять модулей М, это на практике достигается почти полным замещением пяти последовательных модулей М фильтровального отсека 5 загрузочной воронкой 8.

Кроме того, необходимо замещать только те модули М, которые составляют верхнюю половину модульного фильтровального отсека, следовательно, происходит передвижение только верхних обручей 13.

Воронку 8 затем прикрепляют посредством известных фиксирующих средств к соседним верхним обручам 13.

В соответствии с возможным вариантом выполнения два или более модулей могут быть собраны заранее, что позволяет быстрей и легче перемещать модуль.

В проиллюстрированном примере в случае, когда модули М собраны заранее в группы в два и три модуля, выполненная с возможностью перемещения воронка, эквивалентная по размеру пяти модулям М, может быстрее замещать двухмодульную группу и смежную трехмодульную группу.

Таким способом, если воронка 8 расположена в выдвинутом вперед положении (наиболее близком к выходному отверстию 9), как показано на Фиг.4 и 5, получается пресс 1, в котором полезная длина спиральных элементов 20, 30 для прессования материала уменьшена по сравнению с конфигурацией, представленной на Фиг.1, 2 и 3. В этом случае часть спиральных элементов 20, 30, расположенная перед воронкой 8, не задействована в процессе прессования.

Следует отметить, что с учетом данного варианта выполнения фильтровального отсека 5 и воронки 8 один и тот же пресс 1 может быть использован для прессования как материала с высоким содержанием древесного компонента, так и материала с низким содержанием древесного компонента, с получением одного и того же требуемого уровня обезвоживания, при одновременной оптимизации времени (времени прохождения), в течение которого материал находится в прессе 1.

В связи с этим, так как полезная часть пресса 1, то есть часть, вовлеченная в процесс прессования, может быть уменьшена в зависимости от содержания древесного компонента в исходном материале, достигается более рациональное и эффективное использование пресса.

Воронку 8 также можно перемещать вперед в зависимости от требований к уровню обезвоживания волокнистого материала, подвергаемого прессованию.

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

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

1. Винтовой пресс (1) для прессования волокнистого материала, в частности мякоти сахарной свеклы, содержащий по крайней мере одну пару спиральных элементов (20, 30), расположенных рядом параллельно друг другу, при этом каждый из спиральных элементов (20, 30) содержит по крайней мере одну спираль (22, 23, 32, 33), расположенную вокруг вращающегося вала (21, 31), который проходит вдоль заданного аксиального направления (Х-Х, Х′-Х′), фильтровальный отсек (5) с перфорированной стенкой, поддерживаемый по крайней мере снизу набором равноудаленных обручей (13, 14) и закрывающий пару спиральных элементов (20, 30) с точной подгонкой, загрузочную воронку (8) для подачи волокнистого материала в пресс, прикрепленную к обручам (13, 14), поддерживающим отсек (5), выходное отверстие (9) для выхода подвергнутого прессованию материала, расположенное вблизи конца пресса (1) относительно направления перемещения материала, расположенный вне фильтровального отсека (5) сборник (10) для сбора жидкого компонента прессуемого волокнистого материала, при этом фильтровальный отсек (5) содержит верхнюю и нижнюю части, каждая из которых поддерживается верхними и нижними обручами (13, 14), при этом верхняя часть выполнена в виде модульной структуры с постоянным расстоянием между осями каждого модуля (М), дольным или равным размеру загрузочной воронки (8), измеренному вдоль заданного аксиального направления, при этом каждый модуль (М) содержит по крайней мере два верхних обруча (13), а загрузочная воронка (8) выполнена с возможностью перемещения и замещения собой одного или более модулей (М) фильтровального отсека (5).

2. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что модуль (М) составляет одну пятую часть размера загрузочной воронки (8), измеренного вдоль заданного аксиального направления (Х-Х, Х′-Х′).

3. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что сборник (10) имеет отверстие (12) для выхода жидкого компонента прессуемого волокнистого материала.

4. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что обручи (13) расположены друг от друга на расстоянии, равном размеру модуля (М).

5. Пресс (1) по п.1, отличающийся тем, что спираль (22, 32) закручена вокруг каждого вала.

6. Пресс (1) по п.5, отличающийся тем, что спирали (22, 32) выполнены многозаходными.

7. Пресс (1) по п.6, отличающийся тем, что каждая из спиралей (22, 23, 32, 33) имеет шаг, уменьшающийся в направлении перемещения волокнистого материала во время прессования.