Устройство для измельчения древесины

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ(71) Заявители Ковалев Николай Николаевич Халепов Максим Владимирович Халепова Елена Вячеславовна(72) Авторы Ковалев Николай Николаевич Халепов Максим Владимирович Халепова Елена Вячеславовна(73) Патентообладатели Ковалев Николай Николаевич Халепов Максим Владимирович Халепова Елена Вячеславовна(57) 1. Устройство для измельчения древесины, содержащее установленный в корпусе режущий орган в виде приводного вала с поставом, включающим пилы, разлучки и косые шайбы, и устройство подачи древесины с контрножом, отличающееся тем, что пилы установлены под угломк приводному валу, при этом уголсоответствует выражению,1 где- шаг зубьев пилы- ширина зуба пилы 1 равен 0,8-1. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая разлучка выполнена в виде косого цилиндра с центральным посадочным отверстием, расположенным под угломк основанию цилиндра, при этом ее толщинасоответствует выражению 1(-),где- диаметр пилы- толщина зуба пилы. 17978 1 2014.02.28 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что на цилиндрических поверхностях разлучек и косых шайб, рядом с межзубовыми впадинами пил выполнены полости, а косые плоскости косых шайб расположены под угломк приводному валу и параллельно друг к другу. 4. Устройство по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что ось вращения приводного вала размещена на высотенад уровнем устройства подачи древесины, составляющей от 0,5 до 0,75, где- максимальная толщина древесины, а контрнож установлен на уровне устройства подачи древесины с минимальным зазором к пилам, при этом его лезвие повторяет профиль образующей цилиндра, описываемой зубьями пил. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что максимальный диаметр разлучексоответствует выражению-2,где- диаметр пилы- максимальная подача на зуб 2 равен 2-2,5. Изобретение относится к области деревообработки, в частности к устройствам для измельчения низкосортной древесины и кусковых древесных отходов (далее древесины) в сырье мелких фракций (менее 5 мм вдоль волокон) для производства из них топливных гранул, брикетов, других прессованных изделий и в качестве компонента смесей. Известен стружечный станок, включающий станину с опорами вала, корпус режущих органов, режущие органы в виде ротора с ножами и крыльчатки с контрножами, вращающимися навстречу друг другу, причем крыльчатка с контрножами размещается соосно внутри ротора с ножами, загрузочного приемника сырья и разгрузочного окна 1. Недостатком этого станка является наличие большого количества ножей и контрножей, которые необходимо выставлять на одинаковый радиус вращения с определенным зазором друг относительно друга. Смена и настройка режущих инструментов занимает очень много времени. Известен измельчитель древесных отходов 2, включающий размещенный в корпусе ротор с режущими элементами, смещенными друг относительно друга вдоль оси ротора на величину ширины режущего инструмента. На корпусе измельчителя установлен контрнож, закрепленный на срезе дна подающего окна. В нижней части корпуса размещено окно для выброса стружки. Недостатком этого измельчителя является наличие большого количества отдельных режущих элементов, каждый из которых необходимо выставлять на постоянную величину относительно ротора, соседнего элемента и контрножа - очень кропотливый и трудоемкий процесс. Известен измельчитель, работающий с пиломатериалами, уложенными в плотный пакет 3, состоящий из кассеты с пакетом пиломатериалов и установленной на суппорте кольцевой пилой. Кассета с пакетом пиломатериалов размещена в направляющих, перпендикулярных направляющим суппорта пилы. При подаче пилы она срезает с пакета слой древесины, равный ширине пропила, после чего пилу возвращают в исходное положение, а пакет выдвигают на ширину пропила до упора и повторяют цикл измельчения. Недостатком данного измельчителя являются его низкая производительность, т.к. при высоте пропила около половины диаметра пилы подача пилы не может быть большой, громоздкость оборудования, т.к. необходимо перемещать и измельчать сложенные пакеты пиломатериалов. Наиболее близким к предлагаемому устройству является измельчитель древесных отходов 4, включающий корпус с размещенным в нем валом с поставом пил, установлен 2 17978 1 2014.02.28 ных на расстоянии друг от друга, большем или равном разнице между толщиной пилы и шириной зуба. Основными недостатками этого устройства являются чрезвычайно большая потребная мощность привода, большой расход инструмента. Например, при рабочей ширине загрузочного окна 300 мм и ширине пропила каждой пилы , равной 4 мм, требуется 6075 пил. Работа устройства сопровождается очень высоким уровнем шума, вызванным большим количеством пил. Задачей изобретения является создание устройства для измельчения древесины, обеспечивающего получение нужной фракции частиц при минимальных затратах энергии и инструмента, а также снижение уровня шума устройства в целом. Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для измельчения древесины, содержащем установленный в корпусе режущий орган в виде приводного вала с поставом, включающим пилы, разлучки и косые шайбы, и устройство подачи древесины с контрножом, пилы установлены под угломк приводному валу, при этом угол а равен,(1) 1 где- шаг зубьев пилы- ширина зуба пилы 1 равен 0,8-1. Разлучки выполнены в виде косого цилиндра с центральным посадочным отверстием,расположенным под угломк основанию цилиндра, параллельно образующей цилиндра,а их толщинасоответствует выражению(2)1(-),где- диаметр пилы, а- толщина зуба пилы,на цилиндрических поверхностях разлучек и косых шайб, в зоне зубьев пил выполнены полости, а косые плоскости косых шайб расположены под угломк приводному валу параллельно друг к другу. Ось вращения приводного вала размещена над уровнем устройства подачи древесины на высоте , составляющей от 0,5 до 0,75, где- максимальная толщина древесины, а контрнож установлен на уровне устройства подачи древесины с минимальным зазором к пилам, при этом его лезвие повторяет профиль образующей цилиндра, описываемого зубьями пил. Максимальный диаметр разлучексоответствует выражению(3)-2,где- диаметр пилы- максимальная подача на зуб 2 равен 2-2,5. Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всем критериям изобретения. Установка пил под угломк приводному валу обеспечивает измельчение древесины на ширину значительно большую, чем ширина пропила пилы, установленной перпендикулярно к приводному валу, что обеспечивает сокращение расхода инструмента. Выполнение разлучек в виде цилиндра с центральным посадочным отверстием, расположенным под угломк приводному валу, обеспечивает установку пил под угломк приводному валу на максимально возможном расстоянии друг от друга, что значительно сокращает расход пил при максимальной ширине переработки древесины, а выполнение косых шайб с одной косой плоскостью, расположенной под угломнаклона к приводному валу параллельно друг к другу, позволяет сжать постав обыкновенной гайкой. Исполнение разлучек диаметром меньше диаметра пил на 22,5 максимальной подачи на зуб ограничивает максимальный размер фракции вдоль волокон измельчаемой дре 3 17978 1 2014.02.28 весины, т.к. при попытке подать древесину на большую величину она упрется в поверхность разлучки и будет остановлена до тех пор, пока ее не срежет очередной зуб. Кроме названного эффекта, такой диаметр разлучки снижает уровень шума, т.к. разлучки сжимают диск и зубья пилы, исключая их поперечную вибрацию. Пилы не звенят. Выполнение на поверхности разлучек полостей для размещения продуктов резания каждого зуба обеспечивает возможность работы пил при очень больших высотах пропила, когда объема межзубовой впадины стандартной пилы не хватает. Размещение оси вращения приводного вала на оговоренной высотенад уровнем устройства подачи древесины обеспечивает максимальную производительность устройства,т.к. в работе будут участвовать все зубья пил, размещенные на этой высоте, и снижение мощности подачи - появится эффект самозатягивания. Повторение лезвием контрножа профиля цилиндра, описываемого зубьями пил при минимальном зазоре к ним, исключает проскакивание крупных кусков неизмельченной древесины, т.е. обеспечивает качество измельчения. При выполнении устройства подачи наклонным или вертикальным снижается мощность подачи. Таким образом, совокупность всех признаков устройства обеспечивает решение задачи изобретения. Сущность изобретения поясняется фиг. 1-5, где на фиг. 1 приведена схема устройства для измельчения древесины с горизонтальным устройством подачи на фиг. 2 приведена схема устройства для измельчения древесины с наклонным устройством подачи на фиг. 3 приведена схема постава инструментов на фиг. 4 приведена расчетная схема угла наклона пил на фиг. 5 приведена схема установки контрножа. Устройство для измельчения древесины (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 с разгрузочным окном 2, устройство подачи 3 с загрузочным окном 4 высотой Н над уровнем подачи древесины и контрнож 5. Внутри корпуса 1 на высоте , составляющей от 0,5 Н до 0,75 Н над уровнем устройства подачи 3, размещен приводной вал 6 (фиг. 1-3) с пилами 7 и разлучками 8, расположенными между косыми шайбами 9 и 10 с косой плоскостью 11 каждая. Пилы 7 установлены на приводном валу 6 под углом(фиг. 3 и 4), который определен шагомзубьев 12 пил 7, толщиной зуба (полотна пил) ,ширинойзубьев 12, диаметромпил 7. Разлучки 8 выполнены в виде косого цилиндра с центральным посадочным отверстием,расположенным под угломк основанию цилиндра параллельно образующей цилиндра. Ширина рабочей зоныопределяется количествомпил 7, значениями угла , диаметром пили толщиной(2)1(-) разлучек 8. При работе по устройству подачи 3 подают древесину 13 со скоростью подачи , которая определяется частотой вращенияи нужной подачей на зуб 12 (фракцией)по выражению(4) 2 Пройдя через загрузочное окно 4, древесина 13 доходит до пил 7 (фиг. 3), причем каждый зуб 12 пилы 7 прорезает свой пропил 14 (фиг. 4). Т. к. пропилы 14 соприкасаются 17978 1 2014.02.28 своими боковыми стенками 15 друг с другом, то каждая пила 7, вращаясь вокруг оси 16,срезает за половину оборота слой древесины шириной,(5)где- диаметр пилы,- угол наклона пил,- ширина зуба пилы,а все пилы 7 срезают слой древесины 13 шириной(6)1 где- количество пил в поставе,- срезаемый одной пилой слой древесины каждого конкретного участка, определяемый по формуле (5),- толщина разлучек 8,- ширина зуба пилы,- толщина зуба пилы,- угол наклона пил. За один оборот постава срезается слой древесины 13 толщиной 2 (фиг. 3). Срезанная древесина 13 в виде стружки или опилок 17 накапливается в межзубовых впадинах 18 пил 7 и полостях 19 разлучек 8 и косых шайб 9 и 10, размещенных рядом с межзубовыми впадинами 18 пил 7, пока зубы 12 каждой пилы 7 не выйдут за пределы древесины 13. При выходе каждого зуба 12 за пределы древесины 13 длинная стружка перерезается на лезвии 20 контрножа 5 и затем выбрасывается через разгрузочное окно 2. При большой скорости подачи непрорезанная часть древесины 13 упирается в цилиндрическую поверхность разлучек 8 диаметром(3)-2,это, в свою очередь, ограничивает длину вдоль волокон срезаемой стружки и не позволяет получать некондиционную фракцию измельченной древесины 13. Для демонтажа и переточки пил достаточно снять с приводного вала 6 одну из косых шайб 9 или 10 и снять пилы 7 с разлучками 8. Пилы перетачиваются на обычных заточных автоматах. Испытания опытного образца устройства для измельчения древесины по предложенному изобретению показали, что применение изобретения позволит 1. Обеспечить получение дробленой древесины фракции заданного размера. 2. Сократить количество инструмента в поставе по сравнению с прототипом до 8 раз. 3. Сократить время замены инструмента примерно в 6 раз. 4. Снизить уровень шума до величины санитарных норм. 5. Снизить удельные энергозатраты на 15-20 . 6. Снизить массу устройства на 10-20 . Источники информации 1. Отлев И.А. Справочник по древесно-стружечным плитам. Лесная промышленность. - М., 1969. - С. 46-67. 2. Патент Японии 129806 (А), МПК 02 18/04 02 18/18 02 18/22 26 1/38 27 11/00 02 С 18/06 26 1/01, 2001. 3. Патент США 7.055.562 В 2. 4. Патент Российской Федерации 2328372 1, МПК 27 11/00 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6