Спосіб і пристрій для подрібнення мерзлої деревини на щепу

07.08.2015

Спосіб і пристрій для подрібнення мерзлої деревини на тріску

Вледельцы патенту:

Гомонай Михайло Васильович

Винахід відноситься до лісової і целюлозно-паперової промисловості. Спосіб подрібнення мерзлої деревини на тріску полягає в тому, що ріжучі ножі дробарки машини попередньо термообробці шляхом нагрівання їх до температури вище 0 o С, а потім режим нагріву відключають з одночасною подачею в зону різання деревини. У рубальною машиною внутрішня стінка корпусу в зоні завантажувального патрона забезпечена співвісно встановленим відносно осі обертання диска кільцевим розпилювачем, які мають вхідний та вихідні отвори. Вхідний отвір розташоване з зовнішньої сторони корпуса й приєднано до джерела подачі повітряного теплоносія. Вихідні отвори розпилювача розташовані в діаметральній площині, паралельній площині диска, орієнтовані до його поверхні до зони розміщення радіально-орієнтованих ріжучих ножів. За іншим варіантом виконання дробарки машини поверхню диска з боку, противолежащей його поверхні, зверненої до стінки корпусу з боку завантажувального патрона, має виконані в ній з радіально-кільцевою схемою канавки, які огинають радіально-орієнтовані ножі з тильного їх сторони і мають електричну спіраль. Винахід підвищує надійність і довговічність роботи рубальних машин і покращує якість вироблюваної тріски. 2 с. і 5 з.п. ф-ли, 8 іл.

Винахід відноситься до лісової і целюлозно-паперової промисловості і, зокрема, до способу переробки мерзлої деревини на технологічну тріску і пристрою для його здійснення.

Відомі пристрої для подрібнення деревини на технологічну тріску (а. с. SU 1379113, кл. В 27 L 11/00, публ. 07.09.87; пат. RU 2179922, кл. В 27 L 11/00, від 24.05.2000 р.). Кожне з цих пристроїв містить корпус із завантажувальним патроном, щепоотводящим патрубком, ножовим диском, що має радіально орієнтовані ножі з подножевыми отворами. Технологічний процес подрібнення деревини здійснюється при подачі через завантажувальний патрон деревини до обертового ножового диску, видалення стружки проводиться через щепоотводящий патрубок.

До недоліків пристроїв відноситься низька ефективність роботи при подрібненні мерзлої деревини. Викликано це тим, що температура матеріалу ножів (далі ножі), температура деревини й навколишнього середовища однакові. В результаті ножі, що мають негативну температуру, при впровадженні у мерзлу деревину фарбують, можуть мати місце злами, т. к. при низьких температурах змінюється мікроструктура ріжучої кромки в бік крихкості, ножі виходять з ладу, якість тріски знижується.

Для підвищення ефективності роботи пристроїв в режимі подрібнення мерзлої деревини, перед процесом подрібнення деревини останню попередньо підігрівають в басейнах (див. кн. А. Н.Песоцький «Проектування лісопильно-деревообробних виробництв», Вид-во Лісова пром-сть, М. — 1966, с. 283 або кн. Серговский П. С. «Гідротермічна обробка деревини», Гослесбумиздат, М-Л, 1958, с. 151-155, або кн. Шварцман Р. М. «Виробництво деревостружкових плит», Вид-во Лісова пром-сть, М. — 1977, с. 64, 65).

Однак попередня термічна обробка деревини підвищує матеріало — і енерговитрати процесу по подрібненню мерзлої деревини, процес при низьких температурах навколишнього середовища неефективний.

Поліпшення роботи устаткування при подрібненні мерзлої деревини забезпечують також за рахунок підвищення потужності привода або зниження швидкості різання (див. авт. св. SU 376506, 27 L 11/02, від 05.04.73 р.). Однак при цьому варіанті технологічного процесу знижується продуктивність машини, ускладнюється кінематика приводу, не виключається і викришування різальних кромок ножів, т. к. процес подрібнення має явно виражений динамічний характер, що супроводжується ударами ножів про мерзлу деревину.

У технічному рішенні щодо авт. св. SU 1335464, кл. В 27 L 11/00, 07.09.87 р. запропоновано спосіб подрібнення мерзлої деревини, який полягає в попередньому надрізанні кори подрібнювальної деревини, а потім в її подрібненні. Однак даний технологічний процес подрібнення мерзлої деревини ускладнений і малоефективна в умовах подрібнення малогабаритних деревних матеріалів.

Відомий також спосіб отримання технологічної тріски (а. с. SU 1100095, кл. В 27 L 11/00, від 30.06.84 р.), що полягає в термообробці деревини на глибину кори перед подрібненням. Тривалість термообробки визначається шаром кори. Однак зміна температури зовнішнього шару неокоренного лісоматеріалу не виключає явищ руйнування мікроструктур ріжучих кромок ножів, оскільки основний обсяг подрібнювальної деревної маси відповідає стану мерзлої деревини.

Таким чином, з представленого аналізу рівня техніки по подрібненню мерзлої деревини випливає, що зміна температурного стану подрібнювальної деревини або інші методи підготовки деревини до подрібнення не забезпечують ефективного подрібнення мерзлої деревини при роботі дробарки машини.

В якості найближчого аналога заявляється технічного рішення, як у частині технологічного процесу подрібнення деревини, так і в частині пристрою для його здійснення вибрано технічне рішення по а. с. SU 1379113.

Технічна задача винаходу полягала: у підвищенні ефективності подрібнення мерзлої деревини при одночасному зниженні енергоємності процесу; у створенні експлуатаційно надійного пристрою для здійснення цього технологічного процесу.

Для вирішення поставленої технічної задачі запропоновано спосіб подрібнення мерзлої деревини, полягає в попередній термообробці ріжучих ножів дробарки машини шляхом нагрівання їх до температури вище 0 o С, потім відключають режим нагрівання з одночасною подачею в зону різання деревини.

Згідно винаходу, термообробку ріжучих ножів здійснюють шляхом подачі до них повітряного теплоносія.

Згідно винаходу, термообробку ріжучих ножів здійснюється шляхом їх нагрівання електричним струмом.

Для вирішення поставленої технічної задачі запропоновано рубильна машина, в якій внутрішня стінка корпусу в зоні завантажувального патрона забезпечена співвісно встановленим відносно осі обертання диска кільцевим розпилювачем, які мають вхідний та вихідні отвори, перше з названих отворів розташоване з зовнішньої сторони корпуса й приєднано до джерела подачі повітряного теплоносія, другі з зазначених отворів розпилювача розташовані в діаметральній площині паралельній площині диска і орієнтовані до його поверхні до зони розміщення радіально-орієнтованих ріжучих ножів або запропонована рубильна машина, поверхню диска якої з боку, противолежащей його поверхні, зверненої до стінки корпусу з боку завантажувального патрона, має виконані в ній з радіально-кільцевою схемою канавки, які огинають радіально-орієнтовані ножі з тильного їх сторони і мають електричну спіраль.

Згідно винаходу, вихідні отвори кільцевого розпилювача розташовані на радіальних відстанях, що відповідають мінімальним радіальним відстаням між ножами і віссю обертання диска, при цьому осі отворів орієнтовані під кутом до поверхні диска.

Згідно винаходу, диск забезпечений датчиком температури, електрично пов’язаних з приводом подачі теплоносія або джерелом подачі електроенергії.

Згідно винаходу, датчик температури розташований на диску на радіальному відстані від осі його обертання, рівним максимальному радіального відстані ріжучої кромки ножа від зазначеної осі обертання.

При реалізації винаходу забезпечується ефективне подрібнення мерзлої деревини при мінімальних енергетичних витратах по забезпеченню процесу різання зазначеної деревини, зменшується ймовірність руйнування мікроструктури ріжучих кромок ножів, що одночасно забезпечує задану якість одержуваної тріски з мерзлої деревини. Ефективність процесу подрібнення мерзлої деревини підвищує експлуатаційну надійність пристрою, призначеного для подрібнення мерзлої деревини.

З наведеного аналізу відомого рівня техніки не виявлені технічні рішення з сукупністю суттєвих ознак, відповідних заявляється способу подрібнення мерзлої деревини і пристрою для його здійснення, що свідчить про новизну заявляється способу і пристрою.

Разом з тим, аналіз технічних рішень, що належать до рубальним машин, показав, що відоме технічне рішення в частині використання в конструкціях цих машин конструктивних вузлів, що забезпечують подачу повітряного теплоносія (див. патент US 3794251, МКІ: 241-65 р. від 26.02.1974 р.). В даному технічному рішенні в корпус дробарки машини подають повітряний теплоносій. Однак режим подачі теплоносія здійснюють в зону щепоотводящего патрубка, що забезпечує підвищення ефективності видалення подрібнювальної деревної маси з машини з одночасним підсушуванням тріски. Процес підведення повітряного теплоносія виробляють безпосередньо при подрібненні деревини. Обрана згідно із зазначеним технічним рішенням зона подачі повітряного теплоносія не дозволяє змінювати температуру робочого органу пристрої та деревини в процесі її подрібнення, внаслідок розташування зони введення теплоносія в аеродинамічній зоні виходить з подрібнювача повітряного потоку.

Таким чином, з наведеного аналізу випливає, що заявляється технічне рішення істотно відрізняється від відомого, що свідчить про наявність у заявляється способу і пристрої винахідницького рівня.

Представлений рівень техніки, в цілому, свідчить про відповідність заявляється технічного рішення, як в частині способу, оскільки у частині пристрою критеріям винаходи — новизна, винахідницький рівень і промислова придатність, що і підтверджується нижченаведеним описом винаходу.

Сутність винаходу ілюструється кресленнями, де на фіг.1 показаний фрагмент одного з варіантів дискової дробарки машини; фіг.2 — те ж, що на фіг.1, вид Б; фіг.3 — те ж, що на фіг.1, зона I; фіг.4 — те ж, що на фіг.1, зона II; фіг.5 — фрагмент іншого варіанту дискової дробарки машини; фіг.6 — те ж, що на фіг.5, переріз А-А; фіг.7 — те ж, що на фіг.6, зона III;

фіг.8 — загальний вигляд дробарки машини в пересувному варіанті її виконання.

Пристрій для подрібнення деревних матеріалів (рубильна машина) містить дисковий робочий орган 1, має радіально-орієнтовані відносно осі обертання 2 диски ріжучі ножі 3 з подножевыми отворами 4. Дисковий робочий орган розташований в корпусі 5, який має також завантажувальний патрон 6, щепоотводящий патрубок 7. Відповідно до заявляється технологічним процесом по подрібненню мерзлої деревини спосіб здійснюють шляхом попередньої термообробки різальних ножів, виробляючи їх нагрівання до температури вище 0 o С і використовуючи для мети нагрівання матеріалу ножів і відповідно матеріалу диска (єдина структурообразующая система) повітряний теплоносій або електронагрівання. З урахуванням здійснюваних при реалізації способу технологічних дій пристрій для подрібнення мерзлої деревини виконується у варіанті оснащення його засобом термообробки ріжучих ножів повітряним теплоносієм і у варіанті оснащення його засобом електронагріву ножів.

Пристрій для подрібнення мерзлої деревини у варіанті оснащення його засобом термообробки ріжучих ножів повітряним теплоносієм виконано наступним чином:

внутрішня стінка 8 корпусу 5 в зоні завантажувального патрона 6 забезпечена співвісно встановленим відносно вала обертання 2 диска 1 кільцевим розпилювачем 9. Кільцевий розпилювач 9 має вхідний 10 і 11 вихідні отвори. Вхідний отвір 10 розташоване з зовнішньої сторони корпуса 5 і підключено до джерела 12 подачі повітряного теплоносія. Вихідні отвори 11 розпилювача 9 розташовані в діаметральній площині, паралельній площині 13 диска 1, орієнтовані до його поверхні до зони розміщення радіально-орієнтованих ріжучих ножів 3. Вихідні отвори 11 кільцевого розпилювача розташовані на радіальних відстанях, що відповідають мінімальним радіальним відстаням між ножами 3 і віссю обертання 2 диска. Осі отворів 11 орієнтовані під гострим кутом «Спосіб і пристрій для подрібнення мерзлої деревини на щепу
» до поверхні диска, що підвищує ефективність розпилення теплоносія. В якості повітряного теплоносія можуть бути використані: вихлопні гази двигуна внутрішнього згоряння при пересувному варіанті виконання рубительной машини (фіг.8) або тепловоздушную потік від вентилятора теплогенератора 14 (фіг.1).

Пристрій для подрібнення мерзлої деревини у варіанті оснащення його засобом електронагріву ножів виконано наступним чином:

тильна поверхня 15 диска з боку, противолежащей його поверхні 13, зверненої до стінки корпусу з боку завантажувального патрона, має виконані в ній з радіально-кільцевою схемою канавки 16, які огинають радіально-орієнтовані ножі 3 з тильного їх боку і забезпечені електричною спіраллю 17 (фіг.6).

У рубальною машиною при зазначених варіантах її виконання диск 1 забезпечений датчиком температури 18, електрично пов’язаних (традиційні схеми виконання) з приводом подачі теплоносія, наприклад, з поворотною заслінкою 19 трубопроводу 20, приєднаного до труби вихлопних газів двигуна внутрішнього згоряння (див. фіг.8) або джерелом подачі електроенергії при варіанті виконання дробарки машини з електродвигуном приводу дискового робочого органу.

Датчик температури 18 розташований на диску на радіальному відстані від осі його обертання, що відповідає максимальному радіального відстані від ріжучої кромки ножа до вказаної осі обертання диска (фіг.3). Таке розміщення датчика оптимально, так як забезпечує умови контролю позитивних температурних параметрів ножів дискового робочого органу в найбільш віддаленій зоні від входу теплоносія, при варіанті виконання пристрою у відповідності з фіг. 1, 8. Вказане розміщення датчика оптимально і за умовами рівномірності розподілу позитивних температур по всій структурообразующей системі.

Датчик температури може бути виконаний, наприклад, у вигляді біметалевої пластинки (фіг.3).

При виконанні пристрою у варіанті пересувний дробарки машини самохідна колісна база 21 має энергомодуль, гідроманіпулятор 22 для подачі деревних матеріалів до завантажувального патрону.

Робота пристрою здійснюється в такій технологічній послідовності, відповідної заявляється способу подрібнення мерзлої деревини.

Перед подачею мерзлої деревини в завантажувальний патрон виробляють попередню термообробку ріжучих ножів дискового робочого органу. Термообробка проводиться на початку зміни, при вимушених зупинках, при технічних перервах, тобто при непрацюючому в режимі подрібнення деревини пристрої, і при негативних значеннях температур його технологічних елементів.

Термообробка ріжучих ножів здійснюється, наприклад, шляхом подання через вихідні отвори кільцевого розпилювача, орієнтованого напрямку мінімального радіусу ножів повітряного теплоносія, або, наприклад, з допомогою нагрівання ножів через охоплює їх электроспираль, розміщену на тильній поверхні диска. В якості повітряного теплоносія можуть бути використані вихлопні гази энергомодуля.

У процес термообробки здійснюють подачу повітряного теплоносія в кільцевій розпилювач, вихідні отвори в якому розташовані під гострим кутом до робочої поверхні диска. Розташування отворів на розпилювачі на відстані, що дорівнює мінімальному радіусу ножів 2, тобто на мінімальному радіусі різання, що дозволяє рівномірно охоплювати теплим повітрям всю робочу зону, займану ріжучими ножами. Тепле повітря проходить через подножевые отвори і обігріває тильну сторону диска. В результаті металева поверхня диска і ножів рівномірно прогрівається до потрібної температури, що перевищує 0 o С, що реєструється датчиком температури, встановленим на диску в зоні максимального радіуса ножів відносно осі обертання диска. При перевищенні температури диска з ножами вище заданої межі відбувається відключення приводу подачі нагрітого повітря або відключення подачі вихлопних газів. Одночасно з відключенням процесу термообробки здійснюють подачу в зону різання деревного матеріалу. Режим подрібнення, видалення з пристрою отриманої технологічної тріски здійснюється відомим чином.

Температурні параметри диска з ріжучими ножами в процесі подрібнення мерзлої деревини залежать від сил тертя між деревиною, ножами і поверхнею диска, що у свою чергу залежить від швидкості різання та товщини шару, що зрізується. Так, наприклад, при швидкості різання 10-20 м/с температура ріжучої кромки досягає 200-500 o С, а при швидкості 30-40 м/с вона дорівнює 600-800 o С. Збільшення товщини зрізаного шару деревини також підвищує температуру леза ножа, т. к. збільшується робота різання (див. кн Р. А. Зотов, Е. А. Памфилов «Підвищення стійкості дереворізального інструменту», М. Екологія, 1996, с. 32, с. 304). По мірі віддалення від леза температура зменшується, але в будь-якому разі вона має позитивне значення, тобто в процесі безперервної роботи пристрою відпадає необхідність проводити термообробку ножів дискового робочого органу.

У випадку, коли мають місце перерви в подачі деревини, відбувається зниження температурних параметрів диска і ножів до від’ємних значень. У цьому випадку датчик подає команду на привід подачі повітряного теплоносія або на привід включення електронагріву, процес термообробки повторюється.

Якщо в процесі подрібнення мерзлої деревини температура диска і ножів знижується нижче за технологічно заданої (залежить від температури навколишнього середовища), то процес термообробки ріжучих ножів автоматично повторюється.

Таким чином, пристрій при подрібненні мерзлої деревини працює в режимі позитивних температурних параметрів диска і його ножів, що підвищує ефективність подрібнення мерзлої деревини, що підвищує експлуатаційну надійність пристрою, зменшує ймовірність порушень у мікроструктурі ріжучих кромок ножів, що забезпечує необхідну якість одержуваної технологічної тріски з мерзлої деревини.

Технологічні операції за попередній термообробці диска з ножами при використанні електронагріву аналогічні описаним вище.

Формула винаходу

1. Спосіб подрібнення мерзлої деревини на тріску, полягає в подачі деревини в зону її подрібненні і в подальшому видаленні подрібненої деревної маси, відрізняється тим, що ріжучі ножі дробарки машини попередньо термообробці шляхом нагрівання їх до температури вище 0Спосіб і пристрій для подрібнення мерзлої деревини на щепу
З, а потім відключають режим нагрівання з одночасною подачею в зону різання деревини.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що термообробку ріжучих ножів здійснюють шляхом подачі до них повітряного теплоносія.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що термообробку ріжучих ножів здійснюється шляхом їх нагрівання електричним струмом.

4. Рубильна машина, що містить корпус із завантажувальним патроном, щепоотводящим патрубком і дисковим робочим органом, який має радіально орієнтовані відносно його осі обертання ріжучі ножі з подножевыми отворами, що відрізняється тим, що внутрішня стінка корпусу в зоні завантажувального патрона забезпечена співвісно встановленим відносно осі обертання диска кільцевим розпилювачем, які мають вхідний та вихідні отвори, перше з названих отворів розташоване з зовнішньої сторони корпуса й приєднано до джерела подачі повітряного теплоносія, другі з зазначених отворів розпилювача розташовані в діаметральній площині, паралельній площині диска, і орієнтовані до його поверхні до зони розміщення радіально орієнтованих ріжучих ножів або поверхню диска з боку противолежащей його поверхні, зверненої до стінки корпусу з боку завантажувального патрона, має виконані в ній з радіально-кільцевою схемою канавки, які огинають радіально орієнтовані ножі з тильного їх сторони і мають електричну спіраль.

5. Рубильна машина за п. 1, яка відрізняється тим, що вихідні отвори кільцевого розпилювача розташовані від його осьової лінії на відстанях, що відповідають мінімальним радіальним відстаням між ножами і віссю обертання диска, при цьому осі отворів орієнтовані під кутом до поверхні диска.

6. Рубильна машина за п. 1, яка відрізняється тим, що диск забезпечений датчиком температури, електрично пов’язаних з приводом подачі теплоносія або джерелом подачі електроенергії.

7. Рубильна машина за п. 6, відрізняється тим, що датчик температури розташований на диску на радіальному відстані від осі його обертання, рівним максимальному радіального відстані ріжучої кромки ножа від зазначеної осі обертання.

Короткий опис статті: подрібнювач деревини Винахід відноситься до лісової і целюлозно-паперової промисловості

Джерело: Спосіб і пристрій для подрібнення мерзлої деревини на тріску

Також ви можете прочитати