CZ21142U1 - Zařízení pro peletizaci extrudovaného válcového polotovaru - Google Patents

Description

Zařízení pro peletizaci extrudovaného válcového polotovaru

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení určeného pro peletizaci, tedy pro dodatečnou granulaci, extrudovaného polotovaru válcového tvaru, zejména ze zemědělských plodin či potravinářských směsí, které je koncipováno jako přídavné jednoúčelové zařízení výrobních linek extruzní technologie.

Dosavadní stav techniky

Výrobní linky extruzní technologie pro zpracování zemědělských plodin jsou tvořeny jednonebo dvoušnekovými extrudery, které umožňují jejich přímé zpracování na granulované, ploché i válcové výrobky z potravinářských směsí. Součástí procesuje sterilizace materiálu, které je dosaženo vysokými tlaky a vysokou pracovní teplotou zpracovávaného materiálu v průběhu extruze. Pro zlepšení homogenity extrudovaného materiálu jim lze předřadit hnětači zařízení, v nichž dojde k dokonalému promísení směsi a pro následné operace s polotovary, jako je např. polévání, dělení apod., jsou doplňovány přídavnými, zpravidla jednoúčelovými zařízeními zajišťující je15 j ich další zpracování dle potřeby.

Jedním z přídavných zařízení je stroj pro dodatečnou respektive následnou peletizaci či granulaci předem extrudovaného polotovaru válcového tvaru o daném průměru. Výsledkem je potravinářská směs v podobě kulovitého útvaru. Hlavní částí stroje jsou dva polyamidové válce, otáčející se stejným směrem. Každý válec má v příčném směru po své délce vysoustružené vybrání, které odpovídá průměru extrudovaného polotovaru a tím také průměru požadované kuličky. Válce jsou uchyceny svěmými pouzdry k hřídelím, které jsou usazeny v přišroubovaných ložiskových pouzdrech k ocelové konstrukci strojního zařízení. Válce jsou poháněny elektromotorem s řemenovým převodem, kde převodový poměr mezi válci je určován výměnou řemenicí.

Nevýhodou stávajícího řešení je nevyhovující kvalita povrchu kuličky směsi pri odvalování po25 lotovarů v důsledku změny konzistence zpracovávané směsi a obtížnost automatizace výrobního procesu z důvodu proměnné doby válení kuliček a to i pri použití směsi stejné konzistence.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody odstraňuje nová koncepce konstrukčního řešení zařízení pro peletizaci extrudovaného polotvaru, zejména ze zemědělských plodin. Toto zařízení sestává z rámu vytvo30 řeného šroubovými spoji plechů a otočného polyamidového válce opatřeného na povrchu v příčném směru po celé délce rovnoběžnými prvními drážkami půlkruhového tvaru. Profil prvních drážek odpovídá velikosti extrudovaného polotovaru. Polyamidový válec je spojen svěmými pouzdry s hřídelí uloženou v ložiskových jednotkách, které jsou uchyceny k rámu a tato hřídel je spojena s třífázovým elektromotorem. Podstatou nového zařízení je, že otočný polyamidový vá35 lec je na svém povrchu opatřen v podélném směru proti sobě vytvořenými dvěma vybráními o poloměru rovném minimálně poloměru extrudovaného polotovaru. Tento polyamidový válec je uložen v polyamidovém pouzdře tvaru půlválce o stejné délce jako je délka polyamidového válce. Polyamidový válec je veden ve čtyřech vodicích lištách opatřených zarážkami pro vymezení polohy polyamidového pouzdra. Dvě vodicí lišty jsou připevněny k rámu rovnoběžně nad polyamidovým pouzdrem a další dvě jsou k rámu připevněny rovnoběžně pod polyamidovým pouzdrem. Polyamidové pouzdro je na zadní straně u svých bočních stran opatřeno dvěma rovnacími plechy tvaru U připojenými k rámu a k vodicím lištám. Zařízení je dále opatřeno horním naváděcím plechem pro navádění extrudovaného polotovaru na polyamidový válec a spodním naváděcím plechem pro navádění pelet na výstupu. Homí a spodní naváděcí plech jsou na svém konci ohnuty o 90°. Homí naváděcí plech je připevněn k rámu a je sklopen směrem k polyamidovému pouzdru pro navedení extrudovaného materiálu na polyamidový válec. Spodní naváděcí plech je rovněž připevněn k rámu a sklopen směrem od polyamidového pouzdra pro navedení

- 1 CZ 21142 Ul peletizovaného extrudovaného materiálu vně zařízení. Polyamidové pouzdro je vyfrézované na poloměr polyamidového válce a je na svém vnitřním povrchu opatřeno po celé délce v příčném směru druhými drážkami půlkruhového tvaru se shodným poloměrem a roztečí jako mají první drážky. Vstupní část polyamidového válce je po celé své délce opatřena vstupním vybráním o tvaru části kružnice se středem umístěným nad osou polyamidového pouzdra. Toto vstupní vybrání přechází po celé délce ve vstupní zkosení vstupní hrany a na protilehlé straně u výstupní hrany polyamidového válce je po celé jeho délce vytvořeno výstupní zkosení.

Je výhodné, je-li rám opatřen krycím plechem s otvorem pro dávkování extrudovaného polotovaru.

Rovněž tak lze použít třífázový elektromotor s konstantními otáčkami a převodovým poměrem.

Pro peletizaci extrudovaného profilu byl zhotoven pouze jeden otočný válec z extrudovaného polyamidu bez vnitřních vad vyznačující se nízkým vnitřním napětím, vyšším stupněm krystalinity a dobrou rozměrovou stálostí, který byl usazen do statického pouzdra ze shodného materiálu s ohledem na třecí podmínky, spojeného šroubovanými spoji s rámem stroje. Důvodem použití ís polyamidu k výrobě válce i pouzdra zařízení jsou především jeho velmi dobré mechanické vlastnosti, výborná odolnost proti šíření únavových trhlin, nízký koeficient tření a dobré fyziologické vlastnosti.

Výhodou celého zařízení je také to, že je konstruováno stavebnicově. Činné části jako polyamidový válec a polyamidové pouzdro, jejichž povrch je soustružen do drážek půlkruhového tvaru, je možné měnit podle průměru, resp. poloměru extrudovaného polotovaru, jehož rozměru odpovídá poloměr drážek i poloměr výsledných pelet.

Přehled obrázků na výkresech

Přídavné zařízení pro peletizaci a dodatečnou granulaci extrudovaného profilu zejména ze zemědělských Či potravinářských směsí dle předkládaného řešení bude podrobněji popsáno pomocí přiložených výkresů a 3D modelů. Na obr. 1 je uveden 3D model zařízení při čelním pohledu a na obr. 2 při pohledu zezadu. Na obr. 3 je 3D model rámu zařízení. Na obr. 4 je znázorněn podélný řez rotujícího válce, jehož bokorys je uveden na obr. 5. Na obr. 6A je zobrazen příčný rez pouzdra zařízení, jehož poloha je zajištěna vodícími lištami zobrazenými na obr. 7. Na obr. 6B a 6C jsou detaily ukončení pouzdra z obr. 6. Na obr. 8 je zobrazen rovnací plech zajišťující trvalý přítlak pouzdra k válci. Obr. 9 znázorňuje krycí plech rámu zařízení. Na obr. 10 je uveden čelní pohled na pouzdro.

Příklady provedení technického řešení

Pro peletizaci extrudovaného polotovaru je možné použít zařízení dle tohoto technického řešení. Zařízení, které je stavebnicového provedení, viz obr. 1 a obr. 2, se skládá z rámu I vytvořeného

Šroubovými spoji z plechů, viz obr. 3, polyamidového válce 2, viz obr. 4 a obr. 5, na který je přenášen kroutící moment hřídelí 3, která je uložena v ložiskových jednotkách 4 uchycených Šrouby k rámu zařízení i a zabraňujících axiálnímu posunutí hřídele 3. Hřídel 3 je s válcem 2 spojena pomocí svěrných pouzder 5. Polyamidový válec 2 byl v daném příkladě vyroben s tolerancí tvaru do 0,01 mm, a to s ohledem na nežádoucí vibrace, ke kterým by mohlo dojít při špat40 ném obrobení válce a je uložen v polyamidovém pouzdru 6 tvaru půlválce o stejné délce jako je délka polyamidového válce 2, viz obr. 6. Polyamidové pouzdro 6 je vedeno ve čtyřech vodicích lištách 7, sloužící současně jako zarážky, viz obr. 7, vymezující jeho polohu. Vodicí lišty 7 pro pouzdro 6 jsou uchyceny Šrouby k rámu I stroje, a to tak, že dvě z nich jsou k rámu I připevněny nad polyamidovým pouzdrem 6 a dvě pod ním. Polyamidové pouzdro 6 je na zadní straně opat45 řeno dvěma rovnacími plechy 8 tvaru U, viz obr. 8, které zajišťují trvalý přítlak polyamidového pouzdra 6 k polyamidovému válci 2. Rovnací plechy 8 jsou s polyamidovým pouzdrem 6 spojeny šroubovými spoji. Spojení rovnacího plechu 8 s rámem I zařízení je zajištěno šroubovým spojem rovnacího plechu 8 a vodicí lišty 7.

-2CZ 21142 Ul

Zařízení je dále pro navádění extrudovaného polotovaru a vyjímání pelet opatřeno naváděcími plechy, a to horním naváděcím plechem 9 pro navádění extrudovaného polotovaru na polyamidový válec 2 a spodním naváděcím plechem W pro navádění pelet na výstupu. Homí naváděcí plech 9 a spodní naváděcí plech JO jsou na svém konci ohnuty o 90° a dvěma šrouby na každé straně přišroubovány k rámu i zařízení. V daném příkladě je homí naváděcí plech 9 k rámu i připevněn pod úhlem 56° a spodní naváděcí plech 10 pod úhlem 158° vzhledem k základně rámu

1. Z bezpečnostních důvodů je rám I zařízení opatřen krycím plechem JJ., viz obr. 9, s otvorem 12 pro dávkování extrudovaného polotovaru. Vysoká hmotnost a tuhost rámu I pozitivně ovlivňuje chvění celého zařízení.

io Povrch polyamidového válce 2 je v příčném směru soustružen do prvních drážek 13 půlkruhového tvaru s rádiusem, jehož velikost je dána průměrem extrudovaného polotovaru, viz obr. 4, přičemž ten může být proměnný dle požadavku výroby na rozměry pelet. Na povrchu polyamidového válce 2 je po 180° zhotoveno podélné vybrání 14. viz obr. 5, o poloměru odpovídající poloměru extrudovaného polotovaru, zajišťující jeho vkládání do tunelového prostoru, který vznikne po uložení polyamidového válce 2 do polyamidového pouzdra 6.

Polyamidové pouzdro 6, jehož řez je na obr. 6A, je pro uložení polyamidového válce 2 frézované na jeho poloměr a pro snadnější příčné dělení extrudovaného polotovaru je v tzv. vstupní části pouzdra, to znamená v části pouzdra 6, do jehož prostoru vymezeného uložením polyamidového válce 2 a polyamidového pouzdra 6 vstupuje extrudovaný polotovar, vyfrézované vybrání 15, v uvedeném příkladě s poloměrem R88, viz detail A na obr. 6B, a jeho středem umístěným od osy pouzdra ve vzdálenosti x, viz obr. 6A. Velikost posunutí x je dána průměrem polyamidového válce 2, například pro válec 2 o průměru 220 mm je vzdálenost x rovna 40 mm. Po celé délce polyamidového pouzdra 6 jsou v příčném směru vysoustruženy druhé drážky 16. obdobně jako u polyamidového válce 2 se shodným poloměrem a roztečí, viz obr. 10.

Pro usnadnění zavádění polotovaru do tunelového prostoru, který vznikne po uložení polyamidového válce 2 do polyamidového pouzdra 6, je na povrchu polyamidového pouzdra 6 po celé jeho délce provedeno vstupní zkosení 17, viz detail A na obr. 6B. Pro vyjímání pelet je polyamidové pouzdro 6 na protilehlé straně vstupního zkosení 17 opatřeno naopak výstupním zkosením 18 a to rovněž po celé jeho délce, viz detail B na obr. 6C, které usnadní vyjímání pelet ze zařízení přes naváděcí spodní plech 10 do připravené nádoby, nebo pásový dopravník, apod.

Při strojním obrábění polyamidu je nutno dodržovat technologické postupy a podmínky pro soustružení a frézování, tj. řeznou rychlost a posun nástroje, úhel hřbetu i úhel břitu nástroje.

Hřídel 3 je poháněna třífázovým elektromotorem s konstantními otáčkami a převodovým poměrem. Motor je připevněn k držáku 19 pomocí pouzder, tzv. silentbloků, eliminujících chvění motoru. Zapínání a vypínání lze řídit spínačem se dvěma polohami, dovybaveným bezpečnostním tlačítkem.

Funkce zařízení spočívá v peletizaci extrudovaného polotovaru dávkovaného do zařízení otvorem 12 v krycím plechu 11 zařízení. Vrchní naváděcí plech 9 navede polotovar do podélného vybrání 14 na povrchu válce 2. Extrudovaný polotovar je prořezáván ve vstupním vybrání 15 o tvaru části kružnice se středem umístěným nad osou polyamidového pouzdra 6. V okamžiku proříznutí extrudovaného polotovaru se stejně velké části dostanou do vytvořeného tunelového prostoru, který vznikne po uložení polyamidového válce 2 do polyamidového pouzdra 6 mezi prvními drážkami J3 a druhými drážkami 16, kde dochází třením části polotovaru o stěny polyamidového válce 2 a polyamidového pouzdra 6 k přeměně válcového tvaru na kulatý (pelety).

Takto vzniklé pelety vychází z tunelového prostoru vně zařízení pomocí spodního naváděcího plechu JO.

Jedinečnost tohoto zařízení spočívá ve vytvořeném systému tunelového dělení extrudované směsi na pelety kulovitého tvaru, tedy na granule, aniž by bylo potřeba při změně konzistence směsi měnit převodové poměry pohonu polyamidového válce 2, resp. válců v původním provedení, v

-3CZ 21142 Ul důsledku nekvalitního povrchu pelet. Navíc navržené řešení umožňuje plnou automatizaci výrobního procesu v případě vybavení výrobní linky podavačem pro extrudovaný polotovar. Průmyslová využitelnost

Zařízení dodatečné peletizace (granulace) podle technického řešení lze využít v extruzních vý5 robních linkách pro zpracování zejména zemědělských plodin a to jako přídavné zařízení k dodatečné peletizaci válcového extrudovaného polotovaru do kulovitého tvaru definovaného průměru.

Claims (3)

1. Zařízení pro peletizaci extrudovaného polotvaru, zejména ze zemědělských plodin, sestávalo jící z rámu (1) vytvořeného šroubovými spoji plechů, otočného polyamidového válce (2) opatřeného na povrchu v příčném směru po celé délce rovnoběžnými prvními drážkami (13) půlkruhového tvaru, jejichž profil odpovídá velikosti extrudovaného polotovaru, kde tento polyamidový válec (2) je spojen svěrnými pouzdry (5) s hřídelí (3) uloženou v ložiskových jednotkách (4), které jsou uchyceny k rámu (1), kde hřídel (3) je spojena s třífázovým elektromotorem, vytí znaěující se tím, že otočný polyamidový válec (2) je na svém povrchu opatřen v podélném směru proti sobě vytvořenými dvěma vybráními (14) o poloměru rovném minimálně poloměru extrudovaného polotovaru a tento polyamidový válec (2) je uložen v polyamidovém pouzdře (6) tvaru půlválce o stejné délce jako je délka polyamidového válce (2), který je veden ve čtyřech vodicích lištách (7) opatřených zarážkami pro vymezení polohy polyamidového pouz20 dra (6), z nichž dvě jsou připevněny k rámu (1) rovnoběžně nad polyamidovým pouzdrem (6) a další dvě k rámu (1) rovnoběžně pod polyamidovým pouzdrem (6) a toto polyamidové pouzdro (6) je na zadní straně u svých bočních stran opatřeno dvěma rovnacími plechy (8) tvaru U, připojenými k rámu (1) a k vodicím lištám (7), a že zařízení je dále opatřeno horním naváděcím plechem (9) pro navádění extrudovaného polotovaru na polyamidový válec (2) a spodním navá25 děcím plechem (10) pro navádění pelet na výstupu, kde homí naváděcí plech (9) a spodní naváděcí plech (10) jsou na svém konci ohnuty o 90°, a kde homí naváděcí plech (9) je připevněn k rámu (1) a je sklopen směrem k polyamidovému pouzdru (6) pro navedení extrudovaného materiálu na polyamidový válec (2) a spodní naváděcí plech (10) je sklopen směrem od polyamidového pouzdra (6) pro navedení peletizovaného extrudovaného materiálu vně zařízení, přičemž po30 lyamidové pouzdro (6) je vyfrézované na poloměr polyamidového válce (2) a je na svém vnitřním povrchu opatřeno po celé délce v příčném směru druhými drážkami (16) půlkruhového tvaru se shodným poloměrem a roztečí jako mají první drážky (13) a vstupní Část polyamidového válce (6) je po celé své délce opatřena vstupním vybráním (15) ve tvaru části kružnice se středem umístěným nad osou polyamidového pouzdra (6), kteréžto vstupní vybrání (15) přechází po celé

35 délce ve vstupní zkosení (17) vstupní hrany a na protilehlé straně u výstupní hrany polyamidového válce (6) je po celé jeho délce vytvořeno výstupní zkosení (18).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že rám (1) je opatřen krycím plechem (11) s otvorem (12) pro dávkování extrudovaného polotovaru.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že třífázovým elektro40 motorem je elektromotor s konstantními otáčkami a převodovým poměrem.