Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к оборудованию для измельчения и гомогенизации листовых, волокнистых материалов средней и малой прочности.

Известно устройство для измельчения волокнистых материалов (патент РФ №2225258, МПК B02C 19/06), содержащее корпус, ротор, статор, крыльчатку, снабженную диском с отверстиями, корпус которой снабжен вставкой, сопряженной с плоскостью диска, имеющей сквозное отверстие, совмещающееся с отверстиями диска. Известное устройство не позволяет производить гомогенизацию продуктов измельчения и обладает высокой энергоемкостью.

Достаточно близким по конструкции является устройство по патенту РФ №2054073, МПК B02C 19/06, опубл. 10.02.1996 г., для измельчения бумажной макулатуры, содержащее ротор с лопастями, смонтированный в перфорированном корпусе, имеющем отверстия для отвода измельченной массы путем отсоса в ячейки для ее приема, размещенные над ними на внешней поверхности перфорированного корпуса, средства для подачи макулатуры и отвода полимерной пленки, при этом ячейки для приема измельченной массы размещены с образованием замкнутого контура, выполненного из верхней и нижней частей, расположенных вертикально и разделенных между собой заслонкой, причем в нижней части размещен дополнительный ротор с лопастями, а верхняя и нижняя части имеют по одному патрубку для вывода измельченной массы, соединенному с ячейками для ее приема соответствующего замкнутого контура, верхняя часть замкнутого контура при этом снабжена ножевыми рейками, смонтированными на поверхности перфорированного корпуса. Недостатком этого устройства для измельчения является невысокая степень измельчения, отсутствие возможности получения однородной композиционной смеси, а также высокая энергоемкость процесса измельчения и низкая производительность агрегата.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является установка для измельчения волокнистых материалов (патент РФ №2446015, МПК1 B02C 18/02), содержащая цилиндрические камеры, сопряженные между собой, образуя общий контур, и разделенные перегородкой, с расположенными внутри них роторами, оснащенные средствами для подачи исходного материала и отвода готовой продукции, причем ротор первой камеры, составленный из набора дисков, установлен эксцентрично относительно центральной оси со смещением их по винтовой линии, а ротор второй камеры составлен из закрепленных на пальцах пластин - бил с режущими кромками - и расположен внутри сетчатого барабана. Несмотря на то, что такая установка пригодна для переработки большого спектра волокнистых материалов, дальнейшая интенсификация ее рабочего процесса сдерживается технологическими возможностями помольной системы второй камеры. Это связано с тем, что била, даже с режущими кромками, недостаточно эффективно осуществляют тонкий и особенно сверхтонкий помол материала, так как число рабочих элементов, оказывающих не только ударное режущее, но и разрывное воздействие на частицы измельчаемого продукта, сравнительно невелико, что также не позволяет за короткий промежуток времени нахождения материального потока в рабочих зонах получить однородные композиции как по крупности образующих их частиц, так и по равномерности их распределения.

Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация процесса измельчения, гомогенизация получаемых композиций и расширение технологических возможностей.

Поставленная задача решается тем, что в установке для измельчения волокнистых материалов, содержащей цилиндрические камеры измельчения, сопряженные между собой, образуя общий контур, и разделенные перегородкой, с расположенными внутри них роторами, оснащенные средствами для подачи исходного материала, добавок и отвода готовой продукции, где ротор первой камеры установлен эксцентрично и составлен из набора дисков, закрепленных на оси со смещением относительно друг друга по винтовой линии, ротор второй камеры составлен из закрепленных на пальцах бил и расположен внутри сетчатого барабана, окаймленного цилиндрической поверхностью этой камеры, согласно изобретению била выполнены из набора стержневых элементов, собранных в пакеты и жестко закрепленных одним концом на держателе.

В вариантах выполнения установки для измельчения предусмотрено, что пакеты стержней выполнены в виде щеток, элементы которых расположены в плоскостях, перпендикулярных оси ротора, а каждое из бил может быть выполнено в виде щеток, составленных из отдельных секций, жестко соединенных между собой. Щетки целесообразно выполнять цилиндрическими или плоскими. Плоские щетки можно устанавливать как на одной рабочей поверхности бил, так и на двух таким образом, что их стержневые элементы своими торцами обращены в сторону приложения ударных воздействий. Для бил на основе плоских щеток практически значимой может быть установка их под углом к направлению воздействия ударных элементов. Для всех вариантов осуществления изобретения наборы стержневых элементов выполняют из отрезков стальной проволоки диаметром 0,1-5 мм.

Сущностью изобретения является увеличение количества единичных актов воздействия на частицы измельчаемого материала и активизация локальных механизмов разрушения путем одновременного создания ударных, срезающих, скалывающих и разрывных напряжений в контактных зонах. Для реализации поставленной задачи била второй камеры выполнены из набора стержневых элементов, собранных в пакеты и жестко закрепленных одним концом на держателе.

Стержневые элементы сформированы в виде щеток - цилиндрических или плоских - и установлены на держателе. При таком исполнении стержневые элементы своими торцами создают развитую рабочую поверхность, которая обеспечивает эффективное измельчение и гомогенизацию компонентов обрабатываемых материалов.

Стержневые элементы, как правило, изготовлены из стальной проволоки диаметром от 0,1 мм до 5,0 мм. Такой размерный диапазон обусловлен условиями работы и требованиями конструктивной прочности. Меньшие значения диаметров ограничены технологией их изготовления в виде щитов, а большие - уменьшением технологической эффективности переработки, так как при этом рельефная (поверхностная) активность диспергирования снижается, а торцевая поверхность щеток по своим функциональным качествам приближается к плоской поверхности.

Важным фактором практической осуществимости заявленного технического решения является использование в качестве измельчительной гарнитуры стандартных щеток, которые выпускаются в промышленных масштабах. Кроме того, при использовании предлагаемой конструкции решается задача технической эксплуатации установки (повышение износостойкости): замены рабочих органов, стержневые элементы которых способны деформироваться и обладают эффектом самоочищения.

Кроме того, техническим результатом использования устройства является высокая прочность и износостойкость стержневых элементов, которые изготовляются путем волочения с упрочнением и обеспечивают чрезвычайно высокие контактные нагрузки на обрабатываемые материалы, а их механические характеристики по длине стержней остаются неизменными.

Изобретение поясняется графическими материалами.

На фиг.1 - схематично изображен общий вид агрегата;

На фиг.2 - камера грубого помола, вид сбоку;

На фиг.3 - камера тонкого помола (диспергирования);

На фиг.4 - фрагмент установки ударного элемента (била) в виде цилиндрической щетки на роторе второй камеры;

На фиг.5 - вариант выполнения била в виде одной плоской щетки;

На фиг.6 - вариант выполнения била в виде двух плоских щеток;

На фиг.7 - вариант выполнения била в виде одной плоской щетки, установленной под углом к направлению приложения ударных нагрузок.

Устройство содержит цилиндрический корпус, состоящий из двух горизонтально размещенных друг за другом камер: камеры грубого помола 1 и камеры тонкого помола 2, с крышками 3 и 4. Камеры расположены соосно, на двух валах 5 и 6. В камере грубого помола 1, на валу 5, расположен ротор 7 с режущими элементами в виде дисков 8. Диски ротора закреплены со смещением относительно друг друга, образуя винтообразный канал с углом наклона винтовой линии, направленный в сторону выгрузки материала. В верхней части корпуса камеры грубого помола 1 над корпусом расположен пневмоупругий валковый питатель для подачи материала, состоящий из загрузочного лотка 9 и подающего валика 10 (фиг.2). Внутри камеры 1 расположен эксцентрично установленный относительно оси цилиндрического корпуса барабан 11, который футерован съемными элементами (профильными пластинами) 12, установленными в неподвижных направляющих 13, имеющими отверстия для выхода материала. Барабан 11 крепится с помощью регулировочного устройства 14 и удерживается на пружинах 15 (фиг.2). Внутреннее пространство рабочей зоны камеры 1 ограничено разделительной перегородкой 16 (фиг.1). Камеры 1 и 2 сообщаются через переходные отверстия 17 перегородки 18. Во второй камере (камере тонкого помола или диспергирования) 2 установлен рабочий орган - ротор, состоящий из жестко закрепленной на валу 6 ступицы 19, на которой с помощью серег 21 на осях (болтах) 20 жестко смонтированы била, выполненные в виде щеток 23 (фиг.3), состоящих из секций 25, смонтированных на осях (болтах) 26. Для соответствующей фиксации осей 20 и 26 предусмотрены шплинты 27 и болты 28. Била могут быть также выполнены из одной плоской щетки (фиг.5), двух плоских щеток (фиг.6) или наклонной щетки (фиг.7), установленных на держателях ступиц 29 и 30 (фиг.5 и 6). Камера 2 сообщается с камерой 1 через входное отверстие 35. Рабочая зона камеры 2 диаметрально ограничена сетчатым барабаном (кольцом) 36 (Фиг.3). У входа в корпус камеры 2 расположен патрубок 37 (фиг.3) для введения наполнителей, а в верхней части этой камеры тангенциально корпусу расположен выгрузочный патрубок 38 (фиг.3).

Устройство для измельчения волокнистых материалов работает следующим образом.

Исходный материал загружается с помощью подающего валика 10 и загрузочного лотка 9 в камеру грубого помола 1 и измельчается при помощи режущих дисков 8 ротора 7. Снабжение внутренней поверхности камеры профилированными пластинами 12 позволяет интенсифицировать процесс помола. Затем измельченная в камере 1 масса по винтовому каналу образованному дисками 8 ротора 7, через отверстия съемных элементов (профилированных пластин) 12, через переходные отверстия 17 перегородки 18 и входные отверстия 35 камеры 2 по мере измельчения попадает в рабочую зону камеры 2. Причем подача материала, измельченного в камере грубого помола 1, в камеру тонкого помола (диспергирования) 2 происходит за счет разрежения, созданного в рабочей зоне камеры 2. Это позволяет засасывать измельченную в камере 1 массу через входное отверстие в камеру 2, где внутри сетчатого барабана происходит окончательное доизмельчение (диспергирование) и смешение компонентов смеси. Одновременно через загрузочное устройство (патрубок) 37 вводятся тонкодисперсные добавки в рабочую зону второй камеры.

После окончательного измельчения до необходимой тонины помола масса выводится за пределы камеры через выгрузочный патрубок 38.

Роль стержневых элементов, собранных в щетки и помещенных в камере тонкого помола, заключается в создании эффективных механизмов разрушения, большом числе единичных актов воздействия и распределения их в большом объеме рабочей камеры. Поверхность торцев щеточных бил до минимума уменьшает проскальзывание частиц материала по этой поверхности, что дает значительный энергетический выигрыш и увеличивает итоговую производительность работы всей установки. Одновременно таким образом можно получить готовый продукт более высокого качества, а долговечность рабочих органов при этом повышается, в том числе, и за счет переустановки щеток на держателях, прежде всего, для цилиндрических щеток.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет:

а) повысить степень измельчения материала и получать однородную композиционную смесь за счет конструктивного исполнения измельчающих элементов камеры тонкого помола, которые обеспечивают эффективный механизм диспергирования;

б) перерабатывать более прочные и абразивные материалы, так как стержневые элементы обладают повышенной износостойкостью и характеризуются хорошей демпфирующей способностью (расширение технологических возможностей);

в) предлагаемая конструкция позволяет повысить качество перерабатываемой продукции, производительность установки и износостойкость, а также расширяет ее технологические возможности.

Таким образом, задача изобретения решена.

Установка для измельчения волокнистых материалов может найти широкое применение для комплексной переработки ряда материалов, например твердых бытовых отходов, растительного сырья, техногенных продуктов, и способна охватить, по меньшей мере, две стадии измельчения - предварительное измельчение и тонкий помол. Агрегат целесообразно использовать в составе комплектных технологических линий. Его промышленное применение охватывает несколько типоразмеров с широким диапазоном производительностей и функциональных возможностей.