Результат интеллектуальной деятельности: РОТОРНО-ВИХРЕВАЯ МЕЛЬНИЦА

Изобретение предназначено для измельчения растительного сырья и получения порошковых материалов.

Известен роторно-вихревой аппарат (RU 2106199, МПК В02С 13/12, опубл. 10.03.1998 г.), содержащий корпус с патрубками ввода и вывода обрабатываемого материала, в котором коаксиально размещен ротор, на боковой поверхности которого выполнены пазы прямоугольного сечения, а боковые поверхности ротора и корпуса, обращенные друг к другу, выполнены конусными.

Недостатком этого устройства является необходимость предварительного измельчения материала до размеров, соответствующих зазору между боковой поверхностью ротора и стенкой корпуса, и следовательно, низкая производительность.

Известна принимаемая за прототип роторно-вихревая мельница (RU №2249483, МПК В02С 7/08, опубл. 10.04.2005 г.), содержащая корпус с патрубками ввода и вывода обрабатываемого материала, в котором коаксиально размещен ротор, на боковой поверхности которого выполнены пазы прямоугольного сечения, а боковые поверхности ротора и корпуса, обращенные друг к другу, выполнены конусными, а на торцевой поверхности ротора, обращенной к патрубку ввода, выполнено, по крайней мере, два кольцевых конических выступа и внутренняя поверхность крышки корпуса выполнена конической.

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности дробления растительного сырья, различного по физико-химическому составу, по толщине и длине волокон, следовательно, получения одноразмерного ультрадисперсного порошка.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании мельницы, которая позволяет получить ультрадисперсный порошок из растительного сырья с заданной размерностью.

Задача решается тем, что роторно-вихревая мельница включает корпус с патрубками ввода и вывода обрабатываемого материала, в котором коаксиально размещен ротор, на боковой поверхности которого выполнены пазы прямоугольного сечения, при этом боковые поверхности ротора и корпуса, обращенные друг к другу, выполнены конусными. В роторе выполнены прорези, в которые вставлены подвижные вальцы, установленные на стойках, имеющих неподвижные и подвижные опоры, разделенные пружиной, причем стойка входит через отверстие в стакан, закрепленный на валу. Подвижные вальцы могут быть выполнены комбинированно и иметь шнековую, подъемную и цилиндрическую части, что позволит осуществлять комбинированное воздействие на растительное сырье в виде резания, ударного расплющивания и расплющивания с истиранием растительной массы.

Кроме того, дополнительно обработанная растительная масса поступает в вихревую камеру, где происходит окончательное разрушение растительного сырья и получение ультрадисперсного порошка.

Также для упрощения конструкции прототипа и из-за отсутствия необходимости предварительного измельчения кольцевые конические выступы исключены, а верхняя часть ротора выполнена конической.

Сущность заявляемого решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен вертикальный разрез роторно-вихревой мельницы.

Элементы конструкции 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 и 27 приведены в описании в единственном числе для простоты восприятия.

Роторно-вихревая мельница включает корпус 1 с крышкой 2, ротор 3, размещенный коаксиально в корпусе 1 и закрепленный на приводном валу 4.

На верхней торцевой поверхности ротора 3 выполнен конусный распределитель 5. В верхней части корпуса установлен патрубок ввода сырья 6.

На приводном валу 4 жестко закреплен стакан 7, который имеет отверстие 8 для свободного прохождения стойки 9. Стойка 9 имеет подвижную опору 10, которая упирается в стакан 7 под воздействием пружины 11, установленной между подвижной опорой 10 и неподвижной опорой 12. В верхней части стойки 9 установлен подшипник 13, который надет на ось 14. На оси 14 в выполненной прорези 15 на роторе 3 размещен валец 16. Кроме того, валец 16 в верхней части имеет шнековую навивку 17. В средней части валец 16 имеет подъем 18. И в нижней части валец 16 выполнен в виде цилиндра 19.

В нижней части валец 16 имеет ось 20, установленную в подшипник 21, установленный на конце верхней части стойки 22. На стойки 22 жестко закреплена с внутренней стороны стенки корпуса 1 круглая неподвижная опора 23. А в нижней части установлена подвижная круглая опора 24. Между неподвижной опорой 23 и подвижной опорой 24 установлена пружина 25.Кроме того, стойка 22 входит в отверстие 26, выполненное в стакане 27, жестко закрепленном на валу 4.

Входные отверстия в стакане 7 и 27имеют диаметр отверстии 8 и 26 для обеспечения движения стоек при различных углах наклона стоек.

В нижней части ротора 3 на всей наружной поверхности обращенной к внутренней поверхности стенки корпуса 1 выполнены пазы 28. Кроме того в нижней части корпуса 1 имеется патрубок 29 для вывода готового продукта.

Устройство работает следующим образом. Ротор 3, находящийся в конической емкости, образованной корпусом 1 и крышкой 2, за счет приводного вала 4 вращается и растительное сырье через патрубок 6 поступает на конусный распределитель 5 и далее равномерно распределенное растительное сырье поступает в зазор между наружной поверхностью вращающегося ротора 3 и внутренней поверхностью неподвижного корпуса 1.

Далее растительное сырье, пройдя предварительную обработку сплющиванием между поверхностями, поступает на вращающийся валец 16, установленный в прорези 15.

Вращение вальца 16 обеспечивается путем контакта наружной поверхности цилиндра 19 с внутренней поверхностью корпуса 1. При вращении вальца 16 предварительно расплющенное сырье поступает на шнековую навивку 17, где происходит его разрезание на мелкие частицы и продвижение в нижнюю часть вальца 16, установленного на осях 14 в подшипниках 13 на концах стойки 9, что обеспечивает его вращение без дополнительных сил трения и взаимодействия со стойкой 9. При создании дополнительного давления растительного сырья в межвитковом пространстве шнековой навивки 17 валец 16 начинает перемещаться в направлении к приводному валу 4, при этом пружина 11 начинает, находясь между неподвижной опорой 12 и подвижной опорой 10, сжиматься, а стойка 9 через отверстие 8 входит в стакан 7. При уменьшении давления в межвитковом пространстве шнековой навивки 17 пружина 11 разжимается и валец 16 возвращается в исходное рабочее положение.

После взаимодействия растительного сырья с шнековой навивкой 17 оно продвигается по подъему 18 в зазор образованный вращающейся поверхностью цилиндра 19 вальца 16 и внутренней поверхностью корпуса 1.

При создании дополнительного давления растительным сырьем поверхность цилиндра 19 начинает отходить от внутренней поверхности корпуса 1 и при этом ось 20 через подшипник 21 оказывает давление на опору 23, которая начинает двигаться в направлении приводного вала 4, при этом пружина 25, находясь между неподвижной опорой 23 и подвижной опорой 24, начинает сжиматься, а стойка 22 опускается в стакан 27 через отверстие 26. При уменьшении давления сырья поверхность цилиндра 19 возвращается в исходное рабочее положение.

Таким образом, при вращении ротора 3 происходит одновременное вращение вальцов 16, при этом они подвижны в осевом направлении и совершают периодические вращательно-ударные воздействия на растительное сырье, обеспечивая его дополнительное расплющивание и истирание со скольжением.

Далее после воздействия вальца 16 растительное сырье поступает в паз 28, где происходит его дальнейшее разрушение за счет создания вихревого движения воздуха, причем растительное сырье имеет более тонкую толщину и глубокую обработку с использованием ударно-колебательного расплющивания и поэтому перерабатывается на более мелкие частицы.

После прохождения пазов 28 измельченное растительное сырье через патрубок 29 выводится из оборудования для измельчения.