SK50432011A3

SK50432011A3 - Machinery screw

Info

Publication number: SK50432011A3
Application number: SK50432011A
Authority: SK
Inventors: Juraj Ondruska; Lubomir Soos; Peter Krizan
Original assignee: Univ Slovenska Tech
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-02
Also published as: SK288206B6

Abstract

The screw includes a front part (1), which is equipped with an axial located tip (2). The tip (2) is directly plain-bearing in the front part or through an axial supporting element (3).

Description

Závitovka strojných zariadeníMachine screw

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka riešenia konštrukčného uzla závitovky v strojných zariadeniach, najmä v zhutňovacích strojoch ako sú briketovacie alebo peletovacie lisy na spracovávanie sypkých plastických a iných materiálov organického a/alebo anorganického pôvodu. Vynález z konštrukčnej stránky spadá do oblasti strojárenstva. Z hľadiska využitia technické riešenie spadá do oblasti spracovania a pretvárania sypkých materiálov organického a/alebo anorganického pôvodu, briketovania alebo peletovania, aplikácii gumárenského priemyslu a plastikárského priemyslu.The invention relates to the design of a screw assembly in machinery, in particular compaction machines such as briquetting or pelleting presses for processing bulk plastic and other materials of organic and / or inorganic origin. The invention from the construction point of view falls within the field of engineering. From the point of view of application, the technical solution belongs to the field of processing and transformation of loose materials of organic and / or inorganic origin, briquetting or pelleting, application of rubber industry and plastics industry.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Technológie zhutňovania - briketovania, kompaktovania a peletovania sú založené na lisovaní materiálu pri vysokom tlaku s vhodnou teplotou, vlhkosťou a veľkosťou frakcie zhutňovaného materiálu.Compaction technologies - briquetting, compacting and pelleting are based on high pressure material pressing with appropriate temperature, humidity and fraction size of the compacted material.

Zo stavu techniky je známy napríklad peletovací lis so závitovkou opísaný v nemeckom patentovom spise DE 19619612. Ďalej je známe zariadenie na výrobu peliet a granúl v slovenskom patente SK 285 431.For example, a screw pelleting press described in German Patent DE 19619612 is known in the art. Further, a pellet and granule manufacturing apparatus is known in the Slovak patent SK 285 431.

Pre nenáročné konštrukcie sú závitovky monolitické respektíve celistvé. Tento hrot slúži k usmerneniu toku už vysoko zhutnenej biomasy. Výsledkom procesu zhutňovania je briketa s dierou.For undemanding constructions the worms are monolithic or integral. This tip serves to direct the flow of already highly compacted biomass. The compaction process results in a briquette with a hole.

Pri lisovaní so závitovkovými briketovacími lismi napríklad výrobcov Pini & Kay a vo vyššie uvedených patentoch dochádza k extrémne vysokému opotrebeniu závitovky, kde už po 70-tich hodinách lisovania nastáva vysoké opotrebenie až ulomenie koncového závitu závitovky. Tento nedostatok bol čiastočne vyriešený konštrukčným usporiadaním briketovacieho alebo peletovacieho lisu s vysokou odolnosťou závitovky podľa slovenského patentu SK 287 723, kde závitovky sú skladanej konštrukcie. To znamená, že závitovky sú dvojdielne a viacdielne so zadnou časťou opatrenou závitom, strednou časťou závitovky, ktorá je opäť vymeniteľná a má dĺžku 1 až 2½ závitu. Predná časť závitovky je tiež vymeniteľná a má dĺžku 1 až 2½ závitu, pričom na konci závitovky je kužeľ-hrot.Pressing with screw briquetting presses of, for example, Pini & Kay manufacturers and in the aforementioned patents, results in extremely high screw wear, where, after 70 hours of pressing, the wear of the screw ends is even high. This drawback has been partially solved by the construction of a briquetting or pelletizing press with high screw resistance according to the Slovak patent SK 287 723, where the screws are of a folded construction. This means that the worms are two-part and multi-part with a threaded back, the central part of the screw that is replaceable and has a length of 1 to 2½ of thread. The front of the screw is also replaceable and has a length of 1 to 2½ of thread, with a taper-tip at the end of the screw.

Konvenčné a bežné konštrukcie využívajú hrot ako súčasť závitovky, ktorý je s ňou pevne spojený alebo inak zviazaný. Hrot sa otáča spolu so závitovkou a preto jeho tepelné a oterové namáhanie je veľmi výrazné čo sa odzrkadľuje na znížení jeho životnosti a životnosti celej pracovnej závitovky. V dôsledku toho, že sa hrot v spracovávanom materiáli točí a spracovávaný materiál postupuje len von z hubice, tak v dôsledku vysokého trenia dochádza až ku karbonizovaniu materiálu v oblasti diery. Spracovávaný materiál je veľmi kompaktný a kladie nástroju veľký odpor, ktorý sa prekonáva na úkor zníženia výkonu zariadenia.Conventional and conventional designs utilize the tip as part of a screw that is fixed to or otherwise bound to it. The tip rotates together with the screw and therefore its thermal and abrasion stress is very pronounced, which is reflected in the reduction of its service life and the life of the entire working screw. Due to the spike in the material being processed and the material being processed to move out of the nozzle only, carbonization of the material in the region of the hole occurs as a result of high friction. The material to be processed is very compact and imposes great resistance on the tool, which is overcome at the expense of reduced equipment performance.

Pre pretrvávajúce problémy s hrotom závitovky vznikol priestor na vývoj takej konštrukcie, ktorá by eliminovala jeho nedostatky. Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisovaný konštrukčný uzol závitovky v strojných zariadeniach ako sú napríklad zhutňovacie stroje najmä na biomasu, pretláčacie a plastifikačné stroje v predloženom vynáleze.Due to persistent problems with the tip of the screw, there has been room for the development of such a construction that would eliminate its drawbacks. As a result of this effort, the worm construction node in machinery such as compaction machines, in particular biomass compaction machines, extrusion and plasticizing machines, is described in the present invention.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vyššie uvedené nedostatky sú odstránené konštrukciou závitovky strojných zariadení ako sú napríklad zhutňovacie stroje najmä na biomasu, ale aj iných strojných zariadení, u ktorých akčným členom je závitovka ako napríklad v pretláčacích a plastifikačných strojoch podľa tohto vynálezu. Konštrukcia v základe pozostáva zo závitovky, ktorá je celistvá alebo viacdielna a podstata konštrukcie spočíva v tom, že predná časť závitovky je opatrená axiálne uloženým hrotom, ktorý je v nej uložený kĺzne v radiálnej rovine priamo alebo cez klzný axiálny oporný člen. Ak je zásuvný hrot uložený o čelo prednej časti závitovky, tak potom čelo prednej časti závitovky obsahuje prvú kĺznu plochu a chrbát axiálne uloženého hrotu obsahuje druhú klznú plochu.The above drawbacks are overcome by the construction of a screw of machinery such as compaction machines, in particular for biomass, but also of other machinery in which the screw member is an actuator such as in the extrusion and plasticizing machines of the present invention. The construction basically consists of a screw which is integral or multi-part and the essence of the construction consists in that the front part of the screw is provided with an axially mounted tip, which is slidably mounted therein in a radial plane directly or via a sliding axial support member. If the insertion tip is mounted on the face of the front of the screw, then the face of the front of the screw comprises a first sliding surface and the back of the axially mounted tip comprises a second sliding surface.

.,··.·,.·...·.. .... . . I., ··. ·,. · ... · .. ..... . I

V tomto prípade zostava neobsahuje medzikus - klzný axiálny oporný člen a preto musí byť špeciálne riešený materiál klzných plôch.In this case, the assembly does not include an intermediate - sliding axial support member and therefore the sliding surface material must be specially designed.

Výhodnejšie riešenie nastáva, ak predná časť závitovky je opatrená axiálne uloženým hrotom, ktorý je v nej uložený kĺzne v radiálnej rovine cez klzný axiálny oporný člen, ktorý je medzikusom v danej zostave. Potom je viacero realizačných možností riešenia klzného axiálneho oporného člena. V jednom prípade ním môže byť klzné ložisko, klzný člen s rôzne tvarovanými plochami, ktorý je jednou stranou pevne uchytený alebo votknutý o čelo prednej časti závitovky a to najrôznejšími spôsobmi. Klzný axiálny oporný člen môže mať napríklad radiálne osadenie v tvare drážky, ktorá zapadá do komplementárneho radiálneho osadenia v čele prednej časti závitovky. Súososť klzného axiálneho oporného člena s prednou časťou závitovky a s hrotom je zabezpečená tým, že aj klzný axiálny oporný člen aj predná časť závitovky a hrot má stredový otvor cez ktorý prechádza pevný kolík alebo skrutka. Pevný kolík môže byť len voľne votknutý alebo priskrutkovaný. Klzný člen s rôzne tvarovanými plochami je vyrobený z materiálu s dobrými klznými vlastnosťami. Druhou realizačnou možnosťou riešenia klzného axiálneho oporného člena je axiálne valivé ložisko alebo guľové uloženie.A more advantageous solution is provided if the front part of the screw is provided with an axially disposed tip which is slidably disposed therein in a radial plane through a sliding axial support member which is a spacer in the assembly. Then, there are several implementation possibilities of the sliding axial support member. In one case, it may be a sliding bearing, a sliding member with differently shaped surfaces, which is fixedly fixed or touched to the face of the front of the screw by one side in a variety of ways. For example, the sliding axial support member may have a radial shoulder in the form of a groove that fits into a complementary radial shoulder at the front of the screw. Alignment of the sliding axial support member with the front of the screw and the tip is ensured by both the sliding axial support member and the front of the screw and the tip having a central hole through which a fixed pin or screw passes. The rigid pin can only be loosely screwed on or screwed on. The sliding member with different shaped surfaces is made of a material with good sliding properties. A second realization option of the sliding axial support member is an axial roller bearing or a ball bearing.

Pre účely tohto vynálezu do rozsahu ochrany spadajú všetky tvarové riešenia závitovky, hrotu a ostatných komponentov stroja. Taktiež pre účely tohto vynálezu do rozsahu ochrany spadajú všetky konštrukčné spôsoby vyhotovenia hrotu, axiálneho oporného člena a ostatných konštrukčných častí stroja.For the purposes of the present invention, the scope of protection encompasses all shapes of the screw, tip and other machine components. Also, for the purposes of the present invention, the scope of protection encompasses all constructional methods of embodiment of the tip, axial support member and other machine components.

Výhody takto riešenej závitovky v strojných zariadeniach, najmä v zhutňovacích strojoch na biomasu podľa vynálezu sú zjavné z jej účinkov, ktorými sa prejavuje navonok. Konštrukcia eliminuje opotrebovania predných častí závitoviek, kde po dlhšom čase prevádzky je možné tieto opotrebované časti závitoviek v dĺžke 1 až 2½ závitu vymeniť. Hrot sa nachádza vo fáze procesu, ktorý sa dá pomenovať ako kalibračno-zhutňovací. Tu je už spracovávaný materiál veľmi kompaktný a kladie nástroju veľký odpor. Hrot len tvarovo vymedzuje priestor a materiál ho len obteká, t.j. nebude sa v materiáli točiť. Tým sa znížia odpory procesu, čo vedie k zvýšeniu účinnosti systému. V tomto prípade sa eliminuje opotrebenie hrotu závitovky a z hľadiska tepelno-mechanického namáhania aj životnosť prvých závitov závitoviek, ktoré sú tepelne vodivo spojené s hrotom, ktorý má na ich prevádzku vplyv.The advantages of such a screw in the machinery, in particular the biomass compaction machines according to the invention, are evident from its external effects. The design eliminates wear of the front parts of the worms, where after a longer period of operation these worn parts of the worms in the length of 1 to 2½ of thread can be replaced. The tip is in the process stage, which can be called calibration-compaction. Here, the material being processed is very compact and imposes great resistance on the tool. The tip only defines the space in shape and the material only flows around it, i. it will not spin in the material. This reduces the process resistance, leading to increased system efficiency. In this case, wear of the screw tip and, in terms of thermo-mechanical stress, also eliminate the service life of the first screw threads, which are thermally conductive to the tip, which affects their operation.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Závitovka zhutňovacieho stroja najmä na biomasu podľa vynálezu bude bližšie objasnená na priložených výkresoch, kde obr. 1 v reze zobrazuje náhľad na celkovú zostavu zhutňovacieho stroja. Na obr. 2 je znázornený bočný pohľad na celú závitovku. Na obr. 3 je v reze znázornený bočný pohľad na celú závitovku. Na obr. 4 je znázornená závitovka s hrotom a s klzným axiálnym oporným členom. Na obr. 5 sú schematicky znázornené dva klzné axiálne oporné členy. Na obr. 6 sú schematicky znázornené dva hroty. Na obr. 7 je v axonometrickom pohľade znázornená ďalšia možná konštrukcia prednej časti závitovky. Na obr. 8 je v axonometrickom pohľade znázornená kompletná závitovka s hrotom.The screw of a compaction machine, in particular a biomass machine according to the invention, will be explained in more detail in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a cross-sectional view of an overall compaction machine assembly. In FIG. 2 is a side view of the entire screw. In FIG. 3 is a cross-sectional side view of the entire screw. In FIG. 4 shows a worm with a tip and a sliding axial support member. In FIG. 5, two sliding axial support members are shown schematically. In FIG. 6, two prongs are shown schematically. In FIG. 7 shows a further possible construction of the front part of the screw in an axonometric view. In FIG. 8 is a perspective view of a complete pointed screw.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia vynálezu sú predstavované pre ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia podľa vynálezu. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nasledujúcich patentových nárokov. Pre odborníkov znalých stavom techniky nemôže robiť problém dimenzovania takého zariadenia a vhodná voľba jeho materiálov a konštrukčných usporiadaní, preto tieto znaky neboli detailne riešené.It is to be understood that individual embodiments of the invention are presented for illustration and not as limitations of the technical solutions. Those skilled in the art will find or be able to ascertain using no more than routine experimentation many equivalents to specific embodiments of the invention. Such equivalents will also fall within the scope of the following claims. For the skilled person skilled in the art, the dimensioning of such a device and the appropriate selection of its materials and construction arrangements cannot be a problem, therefore these features have not been solved in detail.

Príklad 1Example 1

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísané prvé optimálne konštrukčné riešenie závitovky zhutňovacieho stroja najmä na biomasu znázornenej na obr. 1, kde je v reze zobrazený náhľad na celkovú zostavu zhutňovacieho stroja aj s osadenou závitovkou s odnímateľným hrotom. Predná časť 1_ dvojdielnej závitovky je opatrená axiálne uloženým odnímateľným hrotom 2, ktorý je v nej uložený kĺzne v radiálnej rovine cez klzný axiálny oporný člen 3, ktorý je medzikusom v danej zostave závitovky ako je to znázornené na obr. 2 a 3. Klzným axiálnym oporným členom 3 je v tomto prípade klzný člen s rôzne tvarovanými plochami, ktorý je jednou stranou pevne uchytený o čelo prednej časti 1_ závitovky pomocou radiálneho osadenia 4 v tvare drážky, ktorá zapadá do komplementárneho radiálneho osadenia v čele prednej časti 1 závitovky ako je to znázornené na obr. 4 a 5. Súososť klzného axiálneho oporného člena 3 s prednou časťou 1 závitovky je s hrotom 2 zabezpečená tým, že aj klzný axiálny oporný člen 3 aj predná časť 1_ závitovky a hrot 2 má a stredový otvor 5 cez ktorý prechádza pevný kolík 6. Pevný kolík 6 je len voľne votknutý ale v alternatívnom uskutočnení riešenia je priskrutkovaný o prednú časť 1 závitovky, v tom prípade sa už v podstate jedná o skrutku. Hrot 2 je kužeľom s odstupňovanou kužeľovitosťou ako je to znázornené na obr. 6. Klzný člen s rôzne tvarovanými plochami je vyrobený z materiálu s dobrými klznými vlastnosťami, napríklad z bronzu.In this example of a particular embodiment of the present invention, a first optimum constructional design of a screw of a compacting machine, in particular for the biomass shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view of an overall compaction machine assembly including a removable tip screw. The front part 7 of the two-part screw is provided with an axially mounted removable tip 2 which is slidably received therein in a radial plane through the sliding axial support member 3, which is a spacer in the screw assembly as shown in FIG. 2 and 3. The sliding axial support member 3 is in this case a sliding member with differently shaped surfaces, which is fixed one side to the face of the front part 7 of the screw by a radial shoulder 4 in the shape of a groove that fits into the complementary radial shoulder in the front part 1 as shown in FIG. 4 and 5. Alignment of the sliding axial support member 3 with the front part 1 of the screw is provided with the tip 2, in that both the sliding axial support member 3 and the front part 1 of the screw and the tip 2 have a center hole 5 through which the fixed pin 6 passes. the pin 6 is only loosely engaged but in an alternative embodiment of the solution is screwed to the front part 1 of the screw, in which case it is essentially a screw. The tip 2 is a cone with graduated conicity as shown in FIG. 6. The slide with different shaped surfaces is made of a material with good sliding properties, for example of bronze.

Príklad 2Example 2

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísané prvé odvodené konštrukčné riešenie závitovky zhutňovacieho stroja najmä na biomasu znázornenej na obr. 7 a 8. Konštrukcia je už dostatočne opísaná v príklade 1. Rozdiel v konštrukcii spočíva v odlišnom uchytení klzného axiálneho oporného člena 3 o prednú časť 1 závitovky ako je to zrejmé z obrázku.In this example of a particular embodiment of the invention, a first derived construction solution of a compaction machine screw, in particular for biomass, shown in FIG. 7 and 8. The construction is already sufficiently described in Example 1. The difference in construction lies in the different attachment of the sliding axial support member 3 to the front part 1 of the screw as shown in the figure.

Príklad 3Example 3

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísané druhé odvodené konštrukčné riešenie závitovky zhutňovacieho stroja najmä na biomasu. Konštrukcia je už dostatočne opísaná v príklade 1. Rozdiel v konštrukcii spočíva v odlišnej realizácii klzného axiálneho oporného člena 3, konkrétne ním je axiálne valivé ložisko alebo alternatívne guľové osadenie.In this example of a specific embodiment of the invention, a second derived constructional solution of a compaction machine screw, in particular for biomass, is described. The construction is already sufficiently described in Example 1. The difference in construction lies in the different implementation of the sliding axial support member 3, namely the axial roller bearing or an alternative spherical shoulder.

Príklad 4Example 4

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísané tretie odvodené konštrukčné riešenie závitovky zhutňovacieho stroja najmä na biomasu. Konštrukcia je už v podstate dostatočne opísaná v príklade 1. Rozdiel v konštrukcii spočíva v odlišnom uložení hrotu 2 vzhľadom k čelu prednej časti 1_ závitovky. Zostava v tomto prípade neobsahuje medzikus - klzný axiálny oporný člen 3, a preto čelo prednej časti 1 závitovky obsahuje prvú kĺznu plochu a chrbát axiálne uloženého hrotu 2 obsahuje druhú klnú plochu. V tomto prípade musí byť špeciálne riešený materiál klzných plôch.In this example of a specific embodiment of the invention, a third derived constructional solution of a compaction machine screw, in particular for biomass, is described. The construction is already substantially described in Example 1. The difference in construction lies in the different fit of the tip 2 with respect to the face of the front part 7 of the screw. The assembly in this case does not include an intermediate sliding axial support member 3 and therefore the face of the front part 1 of the screw comprises a first sliding surface and the back of the axially mounted tip 2 comprises a second sliding surface. In this case, the sliding surface material must be specially designed.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Závitovka strojných zariadení nachádza využiteľnosť v briketovaní alebo peletovaní sypkých materiálov organického a/alebo anorganického pôvodu, v gumárenskom priemysle, plastikárskom priemysle alebo aj v oblasti energetického priemyslu.The machine screw finds utility in briquetting or pelleting of loose materials of organic and / or inorganic origin, in the rubber industry, plastics industry or even in the energy industry.

Claims

A machine screw, characterized in that the front part (1) of the screw is provided with an axially mounted tip (2), which is mounted therein sliding directly or via a sliding axial support member (3).

A machine screw according to claim 1, characterized in that the face of the front part (1) of the screw comprises a first sliding surface and the back of the axially mounted tip (2) comprises a second sliding surface.

A machine screw according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the sliding axial support member (3) is a sliding member with shaped surfaces.

Machine screw according to at least one of Claims 1 and 2, characterized in that the sliding axial support member (3) is an axially rolling bearing.

A machine screw according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the sliding axial support member (3) is a spherical bearing.

A machine screw according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the sliding axial support member (3) is a sliding bearing.

Machine screw according to at least one of Claims 1, 3 to 6, characterized in that the sliding axial support member (3) has a radial shoulder (4) and a central bore (5).

at

Machine screw according to at least one of Claims 1, 3 to 6, characterized in that the face of the front part (1) of the screw has a complementary radial shoulder and a central bore (5).

Machine screw according to at least one of Claims 1 to 8, characterized in that a fixed pin (6) or a screw is passed in the axial center through the insertion tip (2) and the face of the front part (1) of the screw.