Устройство для размола волокнистых материалов

 

Изобретение относится к механической обработке волокнистых материалов из растительного и минерального сырья при производстве листовых изделий. Устройство включает корпус 1 с помещенными в нем соплами 2 и консольно закрепленными резонаторами, выполненными в виде пластин 3 равного сопротивления, и элементы крепления. Примыкающая к зоне защемления часть пластины-резонатора с добавлением к ней по длине 10 - 15 мм выполнена утолщенной не менее чем в 2 раза с плавным переходом к деформируемой части пластины. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для размола волокнистых материалов растительного происхождения, например древесная целлюлоза, материалов минерального происхождения, например асбест, а также для диспергирования в жидкости других материалов при приготовлении устойчивых эмульсий и суспензий и может использоваться в целлюлозно-бумажной промышленности, промышленности строительных материалов и химической промышленности.

Известно устройство для размола целлюлозы, включающее расположенный в баке для целлюлозы гидродинамический генератор, центробежный насос и глушитель колебаний, соединенные трубопроводами, при этом гидродинамический генератор снабжен щелевидными соплами и вибрирующими прямоугольными плоскими пластинами, ширина щели каждого сопла 1-2 мм, а длина равна ширине пластины, закрепленной в двух осях, что увеличивает частоту колебаний.

Известно устройство для размола целлюлозы, включающее гидродинамический генератор, снабженный прямоугольными пластинами-резонаторами, набранными в последовательно установленные пакеты, и щелевидными соплами, образованными пластинами-резонаторами.

Известен гидродинамический генератор для диспергирования волокнистых материалов, содержащий корпус формующими элементами и пакетами пластин-резонаторов, образующих щелевидные сопла.

В этих устройствах периодические колебания пластины-резонатора происходят под действием струи жидкости, вытекающей под давлением из сопла на клинообразный конец пластины. Струя жидкости, ударяясь о заостренную кромку пластины, срывается и образует вихри, следующие один за другим по обеим сторонам пластины. Периодически изменяющееся давление в зоне вихрей вызывает периодические незатухающие колебания, которые осуществляются за счет сил упругости, возникающих при изгибе пластины. При этом геометрические размеры и форма пластины определяют частоту и амплитуду колебаний.

Скорость и глубина диспергирования материала зависят от амплитуды и частоты колебаний, поскольку эти величины определяют среднюю плотность энергии вибрационного поля, создаваемого пластиной-резонатором: = ρf²A² где - средняя плотность энергии; ρ - плотность жидкости; f - частота; А - амплитуда колебаний.

Из уравнения следует, что для повышения эффективности работы гидродинамического генератора требуется увеличивать частоту и амплитуду колебаний.

В известных устройствах предусматривается использование плоских (прямоугольных в плане) пластин-резонаторов. Прямоугольную пластину крепят в двух осях, одна из которых должна быть подвижной. Такое крепление из-за сложной конструкции, малой надежности и недолговечности не нашло практического применения, хотя теоретически позволяет получать более высокие частоты колебаний, чем при консольном креплении пластин-резонаторов. Консольное крепление, когда пластина защемлена между двумя опорными поверхностями, имеет простое и надежное устройство, но при использовании плоских пластин в месте защемления наблюдается высокая концентрация напряжений, что приводит к появлению трещин и преждевременной поломке пластин. Для снижения величины динамических напряжений используют плоские пластины переменного сечения с максимумом величины сечения в узле крепления.

Недостатки этих устройств следующие: низкая амплитуда колебаний, а следовательно, и низкая мощность вибратора, что является следствием неполного использования упругих свойств материала пластины-резонатора.

Вторая причина, вынуждающая снижать амплитуду колебаний устройства состоит в том, что напряжения, возникающие от действия момента M = Pl, деформируют не только пластину, но и опору, где возникают напряжения смятия. Эти напряжения концентрируются вблизи кромки опоры и способны сминать металл как опоры, так и пластины, что полностью выводит вибратор из строя.

Целью изобретения является повышение производительности и степени диспергирования материала путем увеличения амплитуды колебаний пластины-резонатора, имеющей форму балки равного сопротивления, за счет повышения прочности пластины и ее опоры путем утолщения пластины-резонатора в месте защемления и на расстоянии 10-15 мм от него при плавном переходе от утолщенного основания к рабочей части пластины.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем корпус с помещенными в нем соплами и резонаторами, выполненными в виде пластины равного сопротивления, примыкающая часть в зоне защемления выполнена утолщенной с плавным переходом к деформируемой части пластины.

На чертеже представлено устройство для размола волокнистых материалов.

Устройство содержит корпус 1, в котором размещены сопла 2 для подачи жидкости. Примыкающая часть 4 пластины 3 имеет толщину не менее чем в 2 раза большую, чем деформируемая часть пластины 3. Примыкающая часть выступает на 10-15 мм за кромки бобышек 5, стянутых шпильками 6, которые крепят пакет пластин к корпусу 1.

Устройство работает следующим образом.

Струя жидкости, выходя из сопел 2, под давлением 0,2-0,8 МПа, попадает на заостренную кромку пластины 3. Струя, удаpяясь в кромку, срывается на ее уступах, образуя вихри, следующие друг за другом по обеим сторонам пластины-резонатора. Чередование вихрей приводит к периодическому изменению давления по сторонам пластины, что вызывает генерацию устойчивых незатухающих колебаний, которые диспергируют взвешенные в жидкости частицы обрабатываемого материала.

Преимуществом решения является наиболее полное использование деформационных возможностей резонатора, выполненного в виде пластины равного сопротивления при не менее чем двукратном утолщении примыкающей части пластин в зоне защемления и удлинении этой части от места защемления на 10-15 мм. В этом случае действительная (безопасная для прочности пластины) амплитуда будет в 1,7-1,8 раза больше, чем для плоской пластины и, соответственно в 2,9-3,2 раза больше мощность вибратора. Размеры по толщине примыкающей части и размеры элементов крепления определяются из соотношения h = l где h - размер примыкающей части резонатора; Р - усилие, деформирующее на изгиб относительно положения равновесия; [ σ_-1^и ] - допускаемое напряжение изгиба для знакопеременных нагрузок; b - ширина опоры; y₁ - толщина опоры;
l₁ - длина опоры;
l - длина пластины.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМОЛА ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее корпус с размещенными в нем щелевидными соплами для подачи материала и пластинами-резонаторами, выполненными в виде балки равного сопротивления, с утолщенным основанием, которое закреплено в опорах посредством элементов крепления, отличающееся тем, что утолщение защемляемого основания пластины-резонатора выполнено с плавным переходом к деформируемой части, а длина основания на 10-15 мм больше места защемления, при этом толщина основания и размеры элементов крепления выполнены согласно соотношению

где h - толщина основания пластины-резонатора;
P - усилие, отклоняющее пластину от положения равновесия;
[σ^и_-1] - допускаемое напряжение изгиба для знакопеременных нагрузок;
b - ширина опоры;
y₁ - толщина опоры;
l₁ - длина опоры;
l - длина пластины-резонатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1