способ получения брикетов и шнековый пресс-экструдер для его осуществления область техники.

изобретения относятся к области машиностроения и могут быть использованы в конструкциях шнековых пресс-экструдеров, предназначенных для переработки различных видов сыпучих и волокнистых материалов, преимущественно для изготовления брикетов различного назна- чения путем прессования и шнекового экструдирования. конкретно метод и оборудование могут найти широкое применение при переработке отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности, отходов сельскохозяйственного производства, торфа, шламов и дисперсных отходов в угольной промышленности для получения качественных топ- ливных брикетов для бытовых нужд, а также для брикетирования аналогичного сырья при решении других народнохозяйственных задач. существующий уровень техники.

известна обширная научно-техническая и патентная информация по рассматриваемой проблеме. в статье в.ф. анненкова и др., «Cвeт ме- бели и дpeвecины» (1999, JVbJVb 3-4, с. 24-26) приведены результаты разработки технологии получения высококалорийных топливных брикетов из отходов древесины с торфодобавками.

в журнале рф «изoбpeтaтeли - машиностроении^ (2001, JVb 2, с. 18-20) опубликована информация о трех разработках: 1) способ получе- ния твердого топлива в виде брикетов, гранулятов на основе осадков городских сточных вод для использования в котельных, на тэц, в топках железнодорожных вагонов; 2) технологии изготовления влагоустойчи- вого топливного брикета в топливной промышленности из отходов угледобывающей отрасли; 3) технологии получения брикетированного топлива из углеводородных шламов и дисперсных угольных отходов. известны также прессы, как гидравлические, так и шнековые, немецкой

фирмы «Nestro Lufttесhпiк GmBH» (info@nestro.de) для прессования опилок, отходов переработки сельскохозяйственной продукции, металлической стружки и т.п. это прессовое оборудование достаточно металлоемко и энергозатратно, а также работает на так называемом «cyxoм» сырье, влажность которого не превышает 10-12 %.

известны также прессы ооо «эккo» в черкассах (украина, ekko@ekko.ch.ua), с помощью которых можно получать прессованные брикеты из «cyxиx» волокнистых материалов.

указанные устройства имеют, как правило, загрузочный бункер, привод вала (штока) пресса, камеру с находящимся в ней шнеком или штоком, формующую матрицу. с помощью таких прессов получают как брикеты, так и паллеты (таблетки), например из древесных опилок влажностью не более 10-12%. более высокая влажность сырья приводит к получению брикетов, плохо держащих заданную форму и быстро рас- сыпающихся на составляющие при хранении. скопление выделяющегося пара в камере при прессовании влажного сырья приводит, как правило, к «выcтpeлaм» эструдата и даже к разрушению рабочих частей пресса.

в украине разработаны и утверждены технические условия для изготовления топливных брикетов, например, из древесных опилок и ше- лухи подсолнечника ту у 10.3 - 14063949 - 001 - 2001.

известны многочисленные конструктивные решения, относящиеся к шнековым прессам, предназначенным для получения масла и жмыха из маслосодержащих семян, пригодные, как показывает анализ, и в бри- кетировочных пресс-экструдерах. известен шнековый пресс-экструдер пш - 1 и его модификации, изготавливаемые корсунь-шевченковским заводом «Aгpopeммaш» рпо украгропромреммаш (техническое описание и инструкция по эксплуатации пресса пш - 1 - 00.00.000 то) для получения жмыха и масла из семян рапса и подсолнечника. пресс содержит загрузочный бункер, привод вала, на котором помещены подающий шнек, шнек для измельчения перерабатываемого сырья, прессующий шнек, формирующую шайбу, камеру для выхода масла и влаги со щелевидными отверстиями, образуемыми уложенными по внутреннему кругу камеры зеерными планками, выступ которых направлен по ходу вращения вала и шнеков для предотвращения закупоривания зеерных щелей перерабатываемым сырьем, регулирующую гайку на выходе камеры, позволяющую изме-

нять степень выхода масла и нагрева прессуемого жмыха. жмых выходит из щели между регулирующей гайкой и формирующей шайбой в виде «чyлкa» толщиной 1 - 3 мм и наружным диаметром 140 мм. при использовании семян повышенной влажности, излишняя влага уходит в виде пара как из отверстий камеры вместе с выдавливаемым маслом, так и вместе со жмыхом.

известно большое число патентов разных стран на способы и шне- ковые пресс-экструдеры для получения растительного масла и жмыха из маслосодержащего сырья по классификационным рубрикам в 30 в 9/12, 9/16, 9\26 и др., C I l B 1/06 (см., например, патенты украины: JSге 46873, в 30 в 9/02, CI lB 1/06 бюл.Jмk 7, 2000; JMk 63029, в 30 в 9/16, C I l B 1/06, бюл. JMk 2, 2003; JMk 63203, в 30 в 9/16, бюл. JSTe l, 2004; JMk 73905, в 30 в 9/02, 9/14, бюл. JNk 9, 2005; JMk 76532, в 30 в 9/12, 9/08, бюл. JMkl2, 2005). большинство заявленных решений имеют хорошо проверенные на практике конструктивные общеизвестные элементы пресс-экструдера: корпус, загрузочное устройство с дозатором; привод, связанный со шнеком, установленным в профилированном цилиндроконическом канале (рабочей камере) пресса вдоль его оси; блок нагрева перерабатываемой массы, камеру для отжима масла и отвода его из канала пресса через проницаемые кожухи, зеерные планки и т.п.; смонтированное на выходном конце шнека устройство для выхода жмыха и средство для регулирования усилия прессования. как правило, существенные изменения при усовершенствовании этих устройств вносятся только в отдельные узлы и детали. так по патенту украины JMk 46873 для обеспечения процесса отжима масла при оптимальных значениях температуры, рабочая камера и приводной вал размещены вертикально.

по патенту украины JMk 63029 введены термодатчики температуры перерабатываемой массы и получаемого продукта, а привод выполнен в составе двигателя и механизма смены передачи оборотов и предусмотрена дополнительная щель для регулировки усилия прессования.

по патенту украины JMk 76532 предусмотрена секционная рабочая камера, включающая дробильную и отжимную части, а также соосная рабочей камере насадка в виде втулки, которая расположена в выходной части шнека и позволяющая с помощью регулирующего устройства изменять степень сжатия сырья и выхода масла. жмых в этих условиях

выходит либо в виде «чyлкa» или «чeшyeк», имеет низкую механическую прочность и невысокую плотность.

при использовании выше указанных шнековых прессов для отжима масла невозможно получить жмых в виде высокоплотных брикетов оп- ределенной формы, так как для этого требуется на конечной стадии прессования создание высокого давления и соответствующих условий для прессования брикетов.

конструктивные особенности шнековых пресс-экструдеров для изготовления плотных топливных брикетов из сыпучих и волокнистых ма- териалов без использования связывающих веществ определяются необходимостью, во-первых, создавать прессующим шнеком высокое давление в прессуемой массе перед формирующей матрицей, и, во-вторых, обеспечивать температуру нагрева с помощью различных нагревателей перерабатываемой массы в пределах 250 - 350 ⁰ C. кроме того, влажность используемого сырья не должна превышать 10-12% для получения качественного брикета и устойчивого технологического процесса его прессования. поэтому влажное сырье предварительно высушивают с помощью энергетических теплоносителей или с помощью соответствующих электронагревателей. для создания высокого давления в канале шнекового пресс- экструдера для брикетирования сырья предложено множество решений, как по усовершенствованию конструкции шнеков, так и соответствующих конфигураций внутренних поверхностей стенок рабочей камеры (канала экструдирования), формующей матрицы и т.д. это можно пока- зать на примере двух патентов украины на полезные модели. так по патенту украины на полезную модель N° 4931 (в 30 в 11/24, бюл. N<> 2, 2005) заявлен шнековый пресс для получения брикетов, содержащий размещенное на раме загрузочное устройство с боковыми стенками, к которому присоединен корпус, в середине которого помещены камеры прессования и разгрузки, установленный вдоль оси камеры прессования шнек, выполненный в виде последовательно размещенных транспортирующего и конечного прессовального шнека, причем прессовальный шнек состоит из уплотняющей и формующей частей. на корпусе установлен электронагреватель для разогрева массы. по образующей внут- ренней конической поверхности рабочей камеры прессования выполнены пазы, глубина которых уменьшается в сторону камеры выгрузки.

формующая часть конечного шнека представляет собой стержень, выполненный коническим и меньшим диаметром направленный в сторону камеры выгрузки. шнековое устройство со стороны привода соединено с резьбовой шпилькой и размещено в камере прессования с возможно- стью осевого перемещения.

по патенту украины на полезную модель N° 8251 (в 30 в 11/22, с 10 L 5/40, бюл. N°7, 2005) установка для получения топливных брикетов включает загрузочный бункер, соединенный с ним цилиндрический корпус с расположенным в нем подшипниковым узлом и валом, на котором закрепляют прессующий шнек и фильеру установленную в торце конической части корпуса. установка дополнительно оснащена соединенной с бункером подготовительной камерой цилиндрической формы с вводом и выводом газа, и установленным в камере шнеком. в загрузочном бункере расположен дозирующий шнек, а прессующий шнек выполнен двухзаходным и с переменной глубиной витка в цилиндрической части корпуса.

анализ информационных источников показывает, что при использовании влажного сырья для получения брикетов с помощью шнековых пресс-экструдеров применяют разнообразные методы сушки, что иллю- стрируется следующими примерами.

по патенту украины JVb 38877 (в 27 N 3/00, 3/08, бюл. JV° 4, 2001) на способ изготовления топливных брикетов из отходов древесины, отходы предварительно сушат до влажности 8-10 %. предлагается целый мини завод по пиролизной деструкции изношенных автомобильных покры- шек. полученную газовую смесь сжигают для обогрева следующих партий деструктируемых резиновых изделий, а сушку отходов древесины осуществляют газовоздушной смесью в барабанной сушилке при температуре 220-250 ⁰ C.

по патенту рф JVb 2185420 (опубл. 20.07.2002) на способ получения топливных брикетов и установку для их прессования решается задача по промышленной переработке отходов деревообработки при производстве экологически чистых топливных брикетов для бытовых нужд. способ включает измельчение, сушку, смешение компонентов и последующее прессование. древесные отходы измельчают до размера не более поло- вины свободного пространства канавки шнека до фракций около 30 мм, затем высушивают до влажности 18-20 %, после чего измельчают в

стружку длиной 1-8 мм. окончательную сушку до влажности 3-7 % осуществляют без доступа кислорода при температуре 180 - 210 ⁰ C, затем прессуют при температуре 190 - 250 ⁰ C в брикеты плотностью 1 150 - 1400 кг/м ³ . на брикеты наносится защитное покрытие из парафина. по патенту рф JVb 2046821 на способ изготовления топливных брикетов осуществляют измельчение древесных отходов, обработку перегретым водяным паром с температурой до 300 ⁰ C слоя частиц древесных отходов размером 0,4 - 11 мм в режиме фильтрования пара и последующее прессование топливных брикетов, причем при обработке использу- ется перегретый пар с температурой 100-300 ⁰ C и скорости фильтрации его через слой отходов примерно 2,5 м/сек.

известен патент рф JNb 2203806 (в 30 в 11/24, опубл. 20.06.2001) на конструкцию шнекового пресс-экструдера для получения формованного топлива методом прессования композиционных материалов, преимуще- ственно из смесей торфа и отходов деревообработки (опилок, стружек, дробленки, щепы т.п.) для облегчения транспортировки формуемой массы с включениями по каналу пресса шнек имеет направляющую и рабочую зоны и выполнен с преимущественным углом конусности 3 - 5 градусов. рабочая часть уплотняющей зоны шнека имеет витки пере- менного сечения и профиль с уменьшающейся глубиной канавки от 20 до 15 мм, что позволяет достигать требуемого усилия прессования. на мундштуке формующей части размещается электронагревательный элемент, обеспечивающий температуру обжига внешней части брикета до 250 - 300 ⁰ C, что позволяет создавать приграничный слой, облегчающий проталкивание брикета. для этой же цели все элементы шнека и внутренней части рабочей камеры отполированы. после окончания операции прессования брикеты подвергаются дополнительной сушке, чтобы обеспечить необходимый уровень их качества.

известны два технических взаимосвязанных решения по авторским свидетельствам ссср JNb 1629191 и JNb 1629192 (в 27 N 3/28, бюл. JNb 7, 1991), которые решают задачу повышения качества брикетов, получаемых из сырья повышенной влажности за счет обеспечения выхода излишней влаги из зоны прессования шнекового пресса.

шнековый пресс по а.с. ссср JNb 1629191 выполнен в виде корпуса, снабженного загрузочным приемным отверстием, приводным валом с винтовыми витками, соединенными коническим шнеком, размещенным б

в прессующей втулке, и формующей брикет втулкой, которая нагревается до 300-350 ⁰ C размещенными по ее поверхности электронагревателями. конический прессующий шнек имеет хвостовик, выполненный в виде эллиптического конуса, что позволяет в образовавшееся отверстие при его вращении в центральной части брикета улетучиваться влаге, выделяемой при прессовании.

шнековый пресс по а.с. ссср N° 1629192, ссср состоит из загрузочного бункера, соединенного с коническим корпусом, внутри которого размещен конусный винтовой шнек. стенки конического корпуса имеют цилиндрические перфорационные отверстия, расположенные рядами друг за другом вдоль оси вращения шнека. отверстия прикрыты с внутренней стороны поверхности корпуса козырьками для предотвращения забивания отверстий прессуемой массой и обеспечения выхода выделяемой влаги при прессовании из зоны прессования. шнек имеет выем- ки в местах противоположных расположению козырьков. для облегчения выхода влаги из сырья снаружи рабочей камеры и ее формующей части размещены по всей длине электронагреватели. количество перфорационных отверстий в зоне наибольшего давления прессования и наибольших внутренних напряжений в формируемом брикете, где происхо- дит существенное скопление влаги (пара) увеличено. на наружной поверхности витков конического шнека выполнены выемки в местах расположения козырьков. все козырьки, особенно последние, формируют на поверхности брикета каналы, которые также служат для дополнительного отвода выделяемой при прессовании влаги. существенными недостатками обоих устройств являются конструктивная сложность как при изготовлении конического шнека с выемками и внутренней поверхности рабочей камеры с козырьками, так и при изготовлении конусно-эллиптического хвостовика шнека. также не указывается предельно допустимая степень влажности используемого исход- ного сырья.

из представленного детального обзора вышеприведенных технических решений, относящихся к технологии и конструктивному оформлению шнекового прессования сыпучих и волокнистых отходов для получения плотных высококачественных брикетов из различного сырья, сле- дует, что сырье для прессования должно иметь, как правило, низкую исходную влажность (10-12 %), что достигается либо предварительной

сушкой, либо извлечением излишней влаги непосредственно в процессе прессования. как показывает анализ, нагревательные элементы, применяемые в прессах, обеспечивают в основном нагрев и обжиг получаемых брикетов на выходе формующей части пресса. тепло же выделяемое вследствие сил внутреннего трения при перемещении перерабатываемого сырья по каналу шнекового пресса либо совсем не используется, либо используется частично.

кроме того, практически отсутствуют технические решения, направленные на обеспечение универсальности брикетных шнековых пресс-экструдеров в части быстрой их переналадки для брикетирования различных видов сырья, отличающихся помимо степени влажности и другими физико-механическими свойствами, например, коэффициентом трения о внутренние поверхности канала шнекового пресса.

в качестве прототипа, совпадающего с заявляемым решением по назначению и ряду существенных признаков, как в части способа, так и в части устройства, принят работоспособный шнековый пресс- экструдер, рекламно-техническое описание и фотография общего вида которого приведены в российском журнале «изoбpeтaтeль и рационализатора Ne 10, 2006, в качестве успешного экспоната на выставке «лecд- peвбyммaш» в г. москве. на указанный пресс-экструдер, разработки пкб тпо новосибирскместпром имеется «инcтpyкция по эксплуатации кд 50-4013.000.000». пресс-экструдер серийно изготавливается ооо «цeнтaвp», россия, 400042, г. волгоград, шоссе авиаторов, тел. 8-10-7- 844-296-39-69, позволяет получать без связующих веществ высококаче- ственные брикеты из древесных опилок с исходной влажностью до 15% с производительностью до 500 кг изделий в час. пресс снабжен электронагревателем на формующей части, позволяющим производит обжиг поверхности получаемого брикета при температуре 200-300 ⁰ C. изделия, получаемые при помощи этого пресса, имеют плотность 1100-1200 кг/м ³ , устойчивы к непрямому воздействию атмосферной влаги и могут длительно храниться в складских помещениях не теряя первоначальной формы. при сгорании они не распадаются на составляющие, сгорая по типу коксового топлива.

к недостаткам прототипа следует отнести следующее: - невозможность использования сырья со степенью влажности более 12- 15 %, поскольку нарушается устойчивость формы брикета, про-

исходят его разрывы, а также возможны «выcтpeлы» прессуемого материала вследствие скопления пара в рабочей камере;

- применение электронагревателя для прогрева экструдируемой массы до температуры 200-300 ⁰ C; - узкая специализация шнекового пресса, предназначенного для переработки только сухих опилок из отходов паркетного производства с использованием опилок размером до 4 мм из древесины дуба;

- отсутствие регулировки давления прессования и скорости вращения шнека; - пресс-экструдер, несмотря на достаточно небольшие габариты, имеет вес около 1 тонны.

общими признаками способа прессования по заявляемому решению и прототипу являются следующие действия-операции:

- загружают исходное сырье в бункер с дозатором; - продвигают сырье по длине канала экструдирования вращающимся подающим шнеком;

- уплотняют и нагревают перерабатываемую массу на коническом участке канала экструдирования прессующим шнеком через формующую матрицу в брикет с центральным цилиндрическим отверстием вдоль его оси.

общими конструктивными признаками шнекового пресс- экструдера по заявляемому решению и прототипу являются следующее:

- размещенный на опорной поверхности корпус пресс-экструдера, с загрузочным бункером и дозатором; - привод с валом, размещенным на цилиндрическом участке внутри корпуса пресса вдоль его оси;

- размещенный на цилиндрической части канала подающий шнек;

- размещенный на коническом участке канала экструдирования прессующий шнек с коническим хвостовиком; - установленная на выходе из рабочей камеры формующая матрица.

раскрытие изобретения.

в основу изобретения поставлена задача усовершенствования известного способа и устройства получения качественных брикетов из различных видов сырья, пригодных к брикетированию, путем модифи- кации режимов экструдирования по длине канала шнекового пресс- экструдера по расходу, давлению и температуре перерабатываемой мае-

сы в зависимости от ее физико-механических характеристик при любой начальной степени влажности. за счет этого исключается необходимость предварительной сушки сырья до величины 10-12 %, исключается необходимость в использовании электронагрева сырья, снижаются требова- ния к особой прочности используемых деталей корпуса и, следовательно, снижается его материалоемкость. одновременно обеспечивается возможность универсального применения модифицированных шнеко- вых пресс-экструдеров для переработки расширенной сырьевой базы дисперсных отходов, пригодных для получения прочных брикетов, а также использования пресс-экструдера при переработки маслосодержа- щего сырья для получения масла и шрота в виде брикетов.

поставленная задача решается за счет двух взаимосвязанных комбинационных изобретений на способ и устройство для его осуществления, объединенных единым изобретательским замыслом. решение этой задачи обусловлено тем, что в способе получения брикетов, включающем загрузку исходного сырья в бункер с дозатором, продвижение перерабатываемой массы сырья по длине канала пресса вращающимся подающим шнеком, нагрев перерабатываемой массы и ее уплотнение прессующим шнеком на коническом участке канала через фор- мующую матрицу в брикет с цилиндрическим отверстием вдоль его оси, согласно изобретению, в канале экструдирования дополнительно между зоной загрузки исходного сырья и зоной конического прессующего шнека последовательно формируют сначала зону измельчения, а затем зону предварительного прессования и разогрева перерабатываемой массы за счет сил внутреннего трения, в которых одновременно осуществляется отжим избыточной влаги и вывод ее из полости канала через проницаемые для жидкости и пара стенки, а требуемые потребительские параметры брикетов из каждого вида сырья подбирают комбинацией величины скорости вращения шнека, количества подаваемого сырья дозатором, ве- личины зазоров между внутренней конической поверхностью канала экструдирования и наружными коническими поверхностями шнека предварительного прессования и разогрева перерабатываемой массы, а также наружными поверхностями витков конического прессующего шнека.

поставленная задача применительно к устройству для осуществле- ния способа получения брикетов решается тем, что в шнековом пресс- экструдере, включающем размешенный на опорной поверхности корпус ю

пресса, загрузочный бункер с дозатором, привод, вал привода, соединенный с установленными вдоль цилиндрической части канала экстру- дирования подающим шнеком, а вдоль конической части канала прессующим коническим шнеком, снабженным коническим хвостовиком, выходную формующую матрицу, размещенную в торце канала экстру- дирования, согласно изобретению, в канале экструдирования на цилиндрическом участке между подающим и прессующим шнеками размещена проницаемая для пара и жидкости камера, с размещенными по ее окружности отверстиями, например, с продольными щелевыми отверстия- ми, образуемыми зеерными планками, а по оси вдоль канала экструдирования установлены последовательно шнек для измельчения сырья и шнек предварительного прессования и разогрева перерабатываемой массы, выходная часть которого имеет коническую форму, а к выходному торцу указанной камеры для осуществления регулирования давления прессования и разогрева прессуемой массы присоединена рабочая камера с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении с конической внутренней поверхностью, сопряженной с внешней конической поверхностью витков шнека предварительного прессования и разогрева перерабатываемой массы, и с конической по- верхностью внешней части витков прессующего шнека.

перечисленные признаки в общих формулировках способа и пресс- экструдера составляют сущность изобретения, так как являются необходимыми в любых вариантах реализации изобретения и достаточными для достижения поставленной задачи. конкретным отличием заявляемого способа получения брикетов является то, что процесс разогрева перерабатываемой массы при ее продвижении по каналу прессования за счет сил внутреннего трения используют в качестве предварительной технологической сушки исходного сырья повышенной влажности, для чего осуществляют один или не- сколько последовательных проходов его прессования при пониженной на 20-40% величине плотности получаемого на выходе брикета по сравнению с нормативной плотностью стандартного брикета, изготовленного при оптимальной влажности исходного сырья.

конкретным отличием заявляемого шнекового пресс-экструдера является то, что привод выполнен в виде электродвигателя, снабженного устройством регулирования числа оборотов.

другим конкретным отличием шнекового пресс-экструдера является то, что корпус рабочей камеры присоединен к корпусу камеры вывода влаги и предварительного прессования с разогревом перерабатываемой массы подвижно в осевом направлении посредством резьбового соедине- ния с дополнительной фиксацией от осевого смещения при прессовании.

еще одно конкретное отличие шнекового пресс-экструдера состоит в том, что шнек по длине канала экструдирования выполнен составным и разъемным последовательно в виде подающего шнека, измельчающего шнека, шнека предварительного прессования и нагрева перерабатывае- мой массы и конического прессующего шнека.

конкретным отличием заявляемого шнекового пресс-экструдера является также то, что внешние поверхности витков шнеков упрочнены износостойким композиционным покрытием, а внутренние поверхности витков и шнеков, а также рабочей камеры и формующей матрицы вы- полнены полированными.

указанные особенности конкретной реализации не являются обязательными, а наиболее предпочтительными с точки зрения заявителя и не исключают возможности другого исполнения в пределах заявляемой сущности изобретения. причинно-следственная связь отличительных признаков и достигаемого технического результата заключается в следующем.

шнековый пресс-экструдер, сформированный и работающий на основе использования заявляемого способа, позволяет использовать сырье практически любой степени влажности, так как имеет специальные про- ницаемые стенки для выхода излишней влаги и пара по пути продвижения сырья сначала из полости рабочей камеры, а в конце прессования - за счет наклонных отверстий в стенке формирующей матрицы.

разогрев прессуемого сырья может осуществляться до температуры 100-^400 ⁰ C без использования внешних нагревательных элементов толь- ко за счет тепла внутреннего трения в канале подготовки сырья и затем в канале прессования. степень нагрева и плотность брикета регулируются за счет перенастройки параметров прессования, предусмотренных в конструктивной схеме пресса. пресс может использоваться как самостоятельное устройство для подсушки исходного сырья с повышенной и да- же 100%-й влажностью за один-два прохода для получения технологически допустимого значения влажности.

при содержании влаги в исходном сырье, например, в древесных опилках, более 40%, процесс прессования можно осуществлять всего в два этапа. на первом этапе осуществляют удаление влаги с предварительным прессованием брикета до пониженной плотности в пределах 0,6-0,8 от нормативной плотности стандартного готового брикета, а на втором этапе осуществляют конечное прессование просушенной сырьевой массы для получения заданной максимальной плотности брикета.

при использовании исходного сырья повышенной влажности предлагаемый пресс-экструдер позволяет существенно снизить подводимую мощность на вал привода пресса за счет уменьшения затрат энергии на преодоление сил сопротивления по сравнению с рабочей камерой, не имеющей проницаемых стенок. при этом снижаются осевые и радиальные нагрузки на рабочую камеру и шнеки. снижение механических нагрузок позволяет существенно снизить металлоемкость пресса, изгото- вить компактное, легко транспортируемое устройство.

за счет использования возможности регулирования числа оборотов электродвигателя привода вала и электродвигателя дозатора в комбинации с возможностью изменения зазоров между внешними поверхностями шнеков и рабочей камеры с помощью ее перемещения в осевом на- правлении, а также выполнения шнека составным и разъемным, обеспечивается универсальность заявляемого пресс-экстру дера как в части получения качественных брикетов из сырьевых отходов, существенно отличающихся по своим физико-механическим характеристикам, так и в части использования заявляемого пресс-экструдера для переработки маслосодержащего сырья при получении растительных масел.

краткое описание чертежа.

суть предложенной конструктивной схемы пресс-экструдера согласно изобретению поясняется чертежом на фиг. 1, где:

1 - привод на базе электродвигателя; 2 - загрузочный бункер с дозатором (не показан);

3 - корпус пресса;

4 - вал, соединенный со шнеком;

5 - подающий шнек;

6 - камера с отверстиями (щелевая зеерная камера); 7 - шнек измельчительный;

8 - шнек предварительного прессования и нагрева массы;

9 - шнек конический прессующий;

10 - формующая матрица с наклонными отверстиями для выхода пара;

11 - рабочая камера, установленная с возможностью перемещения вдоль оси;

12 - опора пресса;

13 - прессованное изделие (брикет) с отверстием вдоль его оси. лучший вариант осуществления изобретения.

заявляемые способ и устройство реализованы при изготовлении экспериментального экземпляра универсального шнекового пресс- экструдера со следующими техническими характеристиками. производительность 50-350 кг/час

электропривод 18-22 квт

обороты вала 300-800 об/мин влажность сырья 7-100%

габаритные размеры 1800x700x1600 мм

вес (без привода) 150 кг

пресс позволяет прессовать брикеты из различного сырья влажностью до 40% с плотностью 1100-1400 кг/м (древесныее опилки и стружка, шелуха подсолнечника, гречки, риса и проса, угольный шлам, шлаки алюминия). в зависимости от вида используемого сырья и его влажности потребляемая мощность в установившемся режиме составляла 8-18 квт, производительностью от 50 до 350 кг брикетов в час. выход на температурный режим продолжается 10-15 мин. шнековый пресс-экструдер работает следующим образом. в бункер

2, подается сырье, например, древесные опилки или стружка, практически с неограниченной степенью влажности, и размером менее половины поперечного сечения канавки подающего шнека, которые с помощью дозатора (на чертеже не показан), расположенного в бункере 2, попада- ют на подающий шнек 5, расположенный на валу 4, приводимому во вращение приводом 1. в камере 6 сырье дополнительно измельчается, разогревается за счет внутреннего трения до температуры 100-400 ⁰ C и предварительно прессуется шнеками 7 и 8. при этом происходит как отжим избыточной влаги, так и удаление ее через зеерные отверстия в ка- мере 6 в виде капель и пара. далее масса поступает на прессующий шнек 9, находящийся в рабочей камере 11, где происходит окончательное прес-

сование массы. на выходе из рабочей камеры расположена формующая матрица, снабженная по поверхности наклонными отверстиями в направлении движения брикета для выхода пара, придающая брикету нужную форму (круг, квадрат, шестигранник и т.п.). конечная часть прессующего шнека в виде конуса позволяет формировать в брикете центральное отверстие до диаметра 25 мм, создающее дополнительную возможность для выхода избытка влаги. температура прессования для сырья из древесины различной влажности и плотности выбирается диапазоне 150-300 ⁰ C, что приводит к выделению смолянистых веществ в древесине. при этом бри- кет после остывания дополнительно компаундируется этими смолами и становится устойчивым к влиянию атмосферной влаги при хранении.

для выбранной скорости вращения вала, обусловленной конкретным содержанием влаги в исходном сырье, степень разогрева перерабатываемого сырья и плотность получаемого брикета регулируется за счет изменения зазора между прессующим шнеком 9, выполненным в виде конуса, оконечной конусной частью шнека предварительного прессования 8 и внутренней поверхностью рабочей камеры, сопряженной с поверхностями шнеков 8 и 9. изменение зазора обеспечивается возвратно- поступательным перемещением рабочей камеры 11 вдоль оси приводно- го вала с помощью резьбового регулирующего устройства и фиксатора.

изготовлен опытный образец такого универсального шнекового пресса-экструдера.

в экспериментах число оборотов вала изменялось от 100 об/мин, при высокой влажности сырья до 800 об/мин, для «cyxoгo» и легкосыпу- чего сырья, обладающего высоким коэффициентом трения прессуемой массы. производительность составляла в различных режимах от 200 до 400 кг брикетов в час. при получении растительного масла из семян подсолнечника максимальный выход масла составил около 35 % с получением жмыха в виде брикета плотностью 1200-1300 кг/м ³ . были получены брикеты из древесных опилок и шелухи подсолнечника согласно ту у 10.3-14063949-001-2001, имеющие следующие характеристики:

исходная влажность сырья, определенная по гост 1 1305, составляла 25 - 35 %. круглое сечение: внешний диаметр 60 мм, центральное отверстие диаметром 18-20 мм.

правильный шестигранник: большая диагональ 61 мм, центральное отверстие 18-20 мм.

плотность брикетов в обоих случаях составляла 1100 - 1260 кг/м ³ . теплотворность при сгорании, определенная по гост 147 составила: древесные опилки 4000 - 4800 ккал/ кг ( 16,76 - 20, 11 мдж/кг), шелуха подсолнечника 4800 - 5200 ккал/кг (20,11 - 21,79 мдж/кг).

массовая доля общей влаги в брикете через 1 час после прессования при атмосферной влажности не более 90 % составляла не более 8 - 10 %, что соответствует требованиям вышеуказанным техническим ус- ловиям в украине на топливные брикеты из отходов сельскохозяйственного производства.

также проведено прессование сыпучих конкреций алюминосилика- тов, применяемых для раскисления стали. плотность монолитного брикета составила около 3500 кг/м ³ . таким образом, заявляемый способ получения брикетов и шнековый пресс-экструдер соответствуют нормативным требованиям, предъявляемым к новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

промышленная применимость.

универсальность возможного разнообразного использования шне- кового пресс-экструдера, высокие удельные давления прессования, его малый вес и другие технические характеристики открывают перспективы широкого промышленного применения, в том числе непосредственно в труднодоступных местах нахождения сырья.

перспективным направлением промышленного применения пред- лагаемых решений является совершенствование шнековых пресс- экструдеров с увеличенным диаметром отверстия формующей матрицы для прессования длинномерных изделий.