ITPI20130008A1

ITPI20130008A1 - Gruppo di compressione con ruote coniche per pellettatrice

Info

Publication number: ITPI20130008A1
Application number: IT000008A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Calderani
Original assignee: Giuseppe Calderani
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2014-08-14

Description

TITOLO: GRUPPO DI COMPRESSIONE CON RUOTE CONICHE PER PELLETTATRICE

D E S C R I Z I O N E

Settore tecnico

L'oggetto del trovato trova applicazione nelle macchine per la produzione di pellets (le "pellettatrici") ed in particolare in quelle utilizzate in impianti di modesta/media produzione oraria, considerando tale produzione all'incirca minore di 200 Kg/ora.

Stato dell'arte

Attualmente i pellets vengono prodotti con macchine chiamate pellettatrici obbligando il materiale semilavorato, opportunamente sminuzzato e con il giusto contenuto di umidit?, a passare attraverso i fori di una trafila.

La descrizione che segue far? riferimento ai pellets di legno, ma i concetti esposti valgono anche per tutti gli altri tipi di pellets.

Nel caso di pellets in legno, il materiale semilavorato di partenza ? costituito da trucioli di legno.

Durante la trafilatura i trucioli sono compressi, subiscono un riscaldamento per effetto della compressione e grazie a vapor acqueo ad essi eventualmente miscelato, ed escono dai fori della trafila compattati con la forma di cilindri aventi un diametro di 4-10 mm; essi riescono a mantenere tale forma grazie alla lignina, un polimero che, per effetto del riscaldamento e del successivo raffreddamento, subisce un ciclo di rigradazione e va a legare il materiale legnoso dei pellets conferendo loro una forma stabile.

I fori della trafila sono fori cilindrici con un?imboccatura conica come illustrato in fig.1; i trucioli sono spinti all?interno dell?imboccatura dal gruppo di compressione della pellettatrice e sono obbligati ad avanzare per effetto del continuo riempimento dell?imboccatura con ulteriori trucioli; il passaggio graduale dalla maggiore sezione di entrata dell?imboccatura conica alla minore sezione del foro cilindrico comprime ulteriormente il materiale legnoso, lo riscalda, fa rigradare la lignina e consente la formazione del pellet secondo la forma illustrata in fig.2.

I metodi attualmente utilizzati per costipare i trucioli dentro l?imboccatura conica sono i seguenti:

a) con riferimento alla fig.3, la trafila ? costituita da un anello circolare 1 e i trucioli di legno sono convogliati nel volume 4 per essere compressi dalle ruote cilindriche 2; i fori della trafila 1 sono disposti radialmente su pi? livelli.

Sulla superficie cilindrica interna della trafila rotolano le ruote cilindriche 2, scanalate o lisce, che spingono il materiale grezzo nei fori e lo obbligano a spostarsi dall?interno verso l?esterno dell?anello circolare 1, dove vengono raccolti i pellets.

Le ruote cilindriche 2 sono sopportate dai bracci dall'albero 3 che ruota rispetto all'asse dell'anello circolare 1.

Questa soluzione ? cinematicamente corretta e non esiste strusciamento tra le ruote cilindriche e la superficie interna della trafila in quanto il loro moto relativo ? un rotolamento puro. Questa soluzione ? utilizzata in pellettatrici industriali con produzioni di pellets in genere >200 Kg/ora.

b) Con riferimento alle fig. 4 e 5, la trafila ? costituita da un disco cilindrico 7 e i fori sono paralleli all?asse y-y della trafila 7; sulla superficie della trafila 7, dalla parte dell?imboccatura conica dei fori (la "superficie interna"), ruotano le ruote cilindriche 5 (scanalate o lisce e solitamente in numero di 2, 3, 4) che costipano i trucioli nei fori e li obbligano a spostarsi assialmente verso l?esterno della trafila 7, dove vengono raccolti i pellets.

Questa soluzione ? cinematicamente scorretta poich? tra le ruote cilindriche 5 e la superficie interna della trafila 7 esiste strisciamento: infatti la ruota 5 gira folle sull?asse x-x con velocit? angolare ?5 = 2 ? n, essendo 'n' i giri/min della ruota 5, l?asse x-x gira attorno all?asse y-y con la velocit? angolare ?6= 2 ? N, essendo 'N' i giri/min dell'albero 6 della pellettatrice rispetto all?asse y-y; i due punti A e B, estremi del contatto tra trafila 7 e ruota 5, hanno la velocit? periferica VA=VB=?5 R5 in quanto entrambi appartenenti alla ruota 5 e pertanto non possono soddisfare la condizione di rotolamento perfetto sulla trafila 7 secondo la quale dovrebbe essere: VB = ?6 RB e VA = ?6 RA; infatti VB dovrebbe essere maggiore di VA perch? RB>RA., ma questa condizione non pu? essere soddisfatta perch? VA=VB. Lo strusciamento produce usura della superficie di lavoro delle ruote cilindriche 5 e della superficie interna della trafila 7 e tale strisciamento ? tanto maggiore quanto pi? le ruote cilindriche 5 sono larghe. Questa soluzione ? attualmente utilizzata in pellettatrici con una produzione di circa 50?200 Kg/ora, cio? una produzione del tipo ?fai da te? dei pellets.

c) Con riferimento alla fig.6, la trafila ? costituita da un disco cilindrico 8 alloggiato all'estremit? del cilindro 10 e i suoi fori sono paralleli all?asse del cilindro 10; sulla superficie della trafila 8, dalla parte dell?imboccatura conica dei fori, agisce assialmente il pistone 9 che, dotato di moto rettilineo alterno all'interno del cilindro 10, spinge i trucioli nei fori e li obbliga a spostarsi assialmente verso l?esterno della trafila 8 dove vengono raccolti i pellets.

I trucioli entrano nel cilindro 10 attraverso la tramoggia 11.

Questa soluzione ? cinematicamente corretta ma si presta a modeste produzioni di pellets.

Sintesi dell'invenzione

Scopo della presente invenzione ? quello di presentare un gruppo di compressione che risolve il problema cinematico dello strusciamento e delle usure presenti nei gruppi di compressione delle pellettatrici usate nel procedimento b), descritto nel paragrafo Stato dell'arte che precede; tale risultato ? raggiunto sostituendo le ruote cilindriche del gruppo di compressione con ruote coniche aventi la superficie conica liscia, o scanalata, o dentata, o zigrinata, o comunque forata.

Breve descrizione dei disegni del trovato

Questa e altre caratteristiche dell?invenzione risulteranno pi? facilmente comprensibili dalla seguente descrizione di una forma realizzativa preferita dell'invenzione, fornita come esempio non limitativo con riferimento alle seguenti figure nelle quali:

- la fig.7 mostra una vista dall'alto del gruppo di compressione e della trafila;

- la fig.8 mostra a sinistra la Sez.Z-Z della trafila e del collegamento di una ruota conica all?albero di rotazione della pellettatrice e a destra una vista di prospetto di detti componenti.

Descrizione delle forme realizzative preferite

Con riferimento alle fig.7 e 8, le ruote coniche 12 girano folli sui perni 13 con asse w-w 17 e tali perni sono trascinati in rotazione dall?albero 14 il cui asse y-y 18 coincide con l?asse della trafila 15.

Affinch? il cinematismo del gruppo meccanico di compressione sia corretto occorre che le ruote coniche rotolino senza strusciare sulla superficie attiva 16 della trafila 15 (la "superficie interna") e ci? si realizza obbligando gli assi w-w 17 a passare per il punto O di intersezione tra il piano della superficie interna 16 della trafila 15 e l?asse y-y 18.

Questa condizione si dimostra facilmente facendo riferimento alla geometria delle fig.7 e 8; se analizziamo i triangoli rettangoli OEC e OFD, risulta : EC = rC = RC sen ? e FD = rD = RD sen ? e se consideriamo i punti C e D, estremi del contatto tra trafila 15 e ruota conica 12, appartenenti alla ruota conica 12 con velocit? angolare ?12 = 2 ? n, essendo 'n' i giri/min della ruota conica 12, le loro velocit? periferiche risultano : VC = ?12 rC = 2 ? n RC sen ? e VD = ?12 rD = 2 ? n RD sen ?; perch? non sussista strisciamento tra la superficie interna 16 della trafila 15 e la superficie conica delle ruote 12 occorre che VC=?14 RC = 2 ? N RC e contemporaneamente VD =?14 RD=2 ? N RD ; uguagliando le due precedenti espressioni di VC e VD si ottiene la stessa relazione n= N/sen ? la quale dimostra il rotolamento perfetto delle ruote coniche 12 sulla superficie interna 16 della trafila 15 e permette di determinare i giri/min (n) delle ruote coniche 12 in funzione dei giri/min (N) dell?asse y-y 18.

Lo stesso principio pu? essere applicato anche se la superficie interna della trafila non ? un piano ma una superficie conica concava o convessa; in tali situazioni la correttezza del cinematismo ? garantita se l?asse di rotazione di ciascuna ruota conica passa per il vertice della superficie conica interna della trafila.

Claims

TITOLO: GRUPPO DI COMPRESSIONE CON RUOTE CONICHE PER PELLETTATRICE R I V E N D I C A Z I O N I 1. Gruppo di compressione di materiale semilavorato in una macchina pellettatrice del tipo a trafila piana o conica, caratterizzato per il fatto di comprendere ruote coniche (12) che, rotolando rispetto alla superficie interna (16) di detta trafila (15), comprimono il materiale semilavorato e lo spingono all'interno dei fori della trafila medesima, dette ruote (12) essendo sostenute da un supporto ruotante attorno all?asse centrale (18) della trafila (15).
2. Gruppo di compressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato per il fatto che dette ruote coniche (12) sono folli rispetto ai loro perni (13) aventi gli assi (17).
3. Gruppo di compressione secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato per il fatto che l?asse di rotazione (17) di ciascuna ruota conica (12) passa per il punto di intersezione O tra la superficie interna (16) della trafila (15) e l?asse di rotazione (18) del supporto dei perni (13) delle ruote coniche, ruotante insieme con l?albero (14) della pellettatrice.
4. Gruppo di compressione secondo le rivendicazioni 1, 2, 3 caratterizzato per il fatto che le ruote coniche (12) hanno la superficie conica liscia.
5. Gruppo di compressione secondo le rivendicazioni 1, 2, 3 caratterizzato per il fatto che le ruote coniche (12) hanno la superficie conica scanalata in modo qualsiasi.
6. Gruppo di compressione secondo le rivendicazioni 1, 2, 3 caratterizzato per il fatto che le ruote coniche (12) hanno la superficie conica dentata in modo qualsiasi.
7. Gruppo di compressione secondo le rivendicazioni 1, 2, caratterizzato per il fatto che le ruote coniche (12) hanno la superficie conica zigrinata in modo qualsiasi.
8. Gruppo di compressione secondo le rivendicazioni 1, 2, 3 caratterizzato per il fatto che le ruote coniche (12) hanno la superficie conica con fori di qualsiasi forma e disposizione.