Результат интеллектуальной деятельности: БИСЕРНЫЙ ДВУХРОТОРНЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ

Бисерный двухроторный измельчитель предназначен для тонкого и сверхтонкого измельчения твердых минеральных и органических материалов в жидкой среде, т.е. в виде суспензий. Указанный измельчитель может быть применен также для измельчения кристаллических взрывчатых веществ, например перхлората аммония, до размеров частиц 2 микрона и менее.

В промышленности наибольшее распространение получили вертикальные однороторные измельчители. Известен способ применения однороторного вертикального измельчителя для измельчения перхлората аммония RU 2247101 С2, С06В 21/00, В02С 17/16. Имеются сведения о мельницах с двумя и более роторами (патент Бельгии №78454, к01F, заявленный 7.06.72).

В журнале "Химическое и нефтяное машиностроение" №12 за 1983 год на стр.17 и 18 опубликована статья авторов Г.С.Посысоева, А.А.Ефенина, Ф.И.Ляшко, П.Ф.Валуйского "Бисерный двухроторный измельчитель", в которой дано описание конструкции разработанного бисерного двухроторного измельчителя и принятого авторами в качестве прототипа. Преимуществом двухроторных измельчителей являются их более высокие технико-экономические показатели. Следует отметить, что взрывчатые вещества обладают чувствительностью к механическим воздействиям. При определенных механических воздействиях могут возникнуть очаги загорания с переходом в быстро распространяющиеся процессы объемного горения или взрыва. В связи с этим применительно к измельчению взрывчатых веществ ряд конструктивных элементов вышеуказанного измельчителя должен быть доработан или изменен с учетом нижеуказанных недостатков прототипа.

В прототипе ввод суспензии в размольную камеру осуществляют через шаровой клапан. При эксплуатации бисерного двухроторного измельчителя с указанным клапаном имели место случаи забивки его. Эти случаи были связаны с тем, что суспензия высокодисперсного перхлората аммония склонна к структурообразованию, приводящему к непостоянству свойств суспензии по реологическим характеристикам. По этой причине происходил неравномерный, а пульсирующий характер протока суспензии через шаровой клапан. Отмечалось постепенное накопление перед шаровым клапаном агломератов перхлората аммония с последующей забивкой подводящего трубопровода.

В прототипе над размольной камерой устанавливают каркас с сеткой, имеющей щелевые отверстия и служащей для отделения мелющих тел от суспензии. При работе измельчителя происходит интенсивное движение суспензии, в результате которого верхний уровень ее постоянно колеблется. При этом на поверхности сетки на границе контакта ее с верхним уровнем суспензии происходит коркообразование с постоянным нарастанием при длительной работе. Одновременно происходит постепенный подъем уровня суспензии вплоть до перелива через край сетки, что недопустимо, т.к. приведет к попаданию бисера в готовый продукт. Для чистки сетки требуется остановка процесса измельчения, вскрытие кожуха, съем сетки и чистка ее. При работе с пожаро- и взрывоопасными продуктами выполнение этих операций небезопасно. Это явление ускоряется при применении легколетучих жидких сред в суспензии.

В бисерном двухроторном измельчителе, принятом за прототип, диски с валом ротора скрепляют с помощью призматических вкладышей, что не исключает люфт как дисков, так и вкладышей относительно вала. При этом возможно возникновение воздействия ударного характера и трения на продукт, что так же небезопасно при работе с взрывчатыми веществами. Кроме того, при работе с суспензией взрывчатого вещества с применением легколетучих жидкостей особое значение приобретает обеспечение плотности контакта роторов с камерой. В то же время должен быть обеспечен контроль за состоянием узла уплотнения.

Технической задачей изобретения является введение ряда конструктивных усовершенствований в бисерный двухроторный измельчитель для обеспечения безопасных условий ведения процесса при измельчении взрывчатых веществ.

Технический результат по конструктивному усовершенствованию бисерной двухроторной мельницы, включающей размольную камеру с рубашкой охлаждения, внутри которой консольно установлены два ротора с размещенными на их валах многоярусно парными дисками и по одному диску в верхнем положении на одном и в нижнем положении на другом валу, индивидуальный привод для каждого ротора, узлы ввода и слива суспензии, достигается за счет того, что роторы состоят из вала и скрепленной с ним шпоночным соединением втулки для передачи крутящего момента от привода, диски на валу скреплены с помощью распорных втулок соединением шип-паз, узел ввода суспензии расположен в нижней части размольной камеры и включает решетку с устройством протирки на входе в размольную камеру в виде втулки с раструбом, на котором крестообразно размещены полиуретановые пластинчатые скребки, причем втулка размещена с возможностью ее осевого перемещения, скребки прижаты к решетке тарированной пружиной, расположенной на втулке с ограничением ее осевого перемещения на величину допустимого износа скребков, при этом непрерывный поворот втулки по циклу на угол не менее 90° с возвратом в исходное положение осуществляется пневмоцилиндром через рычажную передачу, а узел слива суспензии установлен в верхней части размольной камеры вне зоны измельчения и включает легкосъемный щелевой патронный фильтр, состыкованный со смотровым фонарем, расположенным вне размольной камеры.

Каждый из роторов на входе в размольную камеру уплотнен двумя разнесенными манжетами, промежуток между которыми сообщен со смотровым фонарем.

Бисерный двухроторный измельчитель по предлагаемому изобретению показан на фиг.1. Он состоит из размольной камеры 1 с рубашкой охлаждения, из двух приводов 2 с клиноременными передачами. Внутри размольной камеры консольно устанавливают два ротора 3. В верхней части размольной камеры размещают узел слива 4 суспензии, а в донной части - узел ввода 5 суспензии.

Один из роторов в собранном виде приведен на фиг.2. Он состоит из вала 6 и парных дисков 7, из которого верхний выполнен цельным, а нижний с отверстиями. Кроме того, на каждом валу установлены по одному диску 8 в верхнем положении на одном валу и в нижнем крайнем положении на другом. Вращение ротора осуществляют через втулку 9, установленную на валу ротора на шпонке 10. Скрепление дисков на валу производят с помощью распорных втулок 9, 11, 12, 13 с торцевыми шипами, входящими в пазы дисков. Затяжку дисков на валу выполняют гайкой 14. Ротор на входе в размольную камеру уплотняют двумя разнесенными манжетами 15, промежуток между которыми сообщают со смотровым фонарем 16 для визуального контроля целостности уплотнения.

Приведенный на фиг.3 узел слива суспензии, выполняющий одновременно задачу отделения бисера, включает в себя патронный щелевой фильтр, который состыкован со смотровым фонарем 18 из прозрачного материала. Узел слива суспензии устанавливают в патрубке размольной камеры и закрепляют в нем откидными болтами 19. Крепление откидными болтами позволяет, в случае необходимости, быстро заменить фильтр.

Узел ввода суспензии показан на фиг.4. В днище размольной камеры устанавливают переходник 20 с решеткой 21 и кольцевым уплотнением стыка 22. В стакане 23, скрепленном с переходником фланцевым соединением, размещают втулку 24, на раструбе которой в специальные гнезда крестообразно вставляют полиуретановые пластинчатые скребки 25. Очистку решетки скребками при воздействии на них усилием тарированной пружины 26 производят при непрерывном повороте втулки на угол не менее 90° с возвратом в исходное положение пневмоцилиндром 27 через рычажную передачу. Рычаг 28 на втулке 24 закрепляют цанговым зажимом 29 с возможностью ее осевого перемещения на допустимую величину δ износа скребков. Герметизацию ввода суспензии и безопасность его работы обеспечивают установкой манжет 30, фторопластовых втулок 31, 32 и кольца 33.

Измельчение на бисерном двухроторном измельчителе производят следующим образом. В размольную камеру через люк в крышке до половины ее объема загружают бисер диаметром 1,6-2,0 мм из высокопрочного стекла. Включают последовательно привода роторов. Насосом через узел ввода в размольную камеру бисерного двухроторного измельчителя подают суспензию с содержанием измельчаемого взрывчатого вещества от 15 до 30% в легколетучей жидкой среде. В размольной камере происходит интенсивное измельчение взрывчатого вещества за счет удара и трения бисера. Суспензию с измельченными частицами, проходя щелевой патронажный фильтр, самотеком сливают в приемную емкость, из которой насосом снова подают в мельницу. Циркуляцию суспензии взрывчатого вещества через размольную камеру бисерного двухроторного измельчителя продолжают до получения заданного размера частиц. Процесс измельчения ведут при постоянной работе устройства для протирки перед вводом суспензии через решетку в размольную камеру. При функционировании протирочного устройства производят разрушение агломератов, а также структуры суспензии, придавая ей подвижное состояние, что обеспечивает устойчивую непрерывную работу бисерного двухроторного измельчителя в процессе измельчения взрывчатого вещества.

Бисерный двухроторный измельчитель с отличительными признаками, изложенными выше, испытан с положительными результатами на опытном химическом заводе Федерального государственного унитарного предприятия "Научно-исследовательский институт полимерных материалов".