Устройство для мокрого измельчения материалов и механохимической активации жидких сред

 

Изобретение относится к обработке материалов с применением механо-химической актиации и может быть использовано в химической, пищевой, легкой и др. отраслях, где необходимо получение устойчивых мелкодисперсных эмульсий и суспензий. Изобретение позволяет повысить эффективность измельчения и степень активации материала за счет обеспечения сложного воздействия на обрабатываемый материал, испытывающий при этом виброударные, сдвиговые, истирающие, кавитационные воздействия, а также повысить производительность устройства за счет введения принудительной подачи материала в зону обработки. Устройство содержит корпус, установленный в нем катушкообразный полый ротор, между отбортовками которого размещены с возможностью вращения вокруг собственной оси цилиндрические ролики, входящий внутрь полости ротора разгрузочный патрубок и загрузочный патрубок, сообщающиеся между собой через полость в роторе, отверстия в боковых стенках ротора, полость, в которой размещены ролики и зазоры между отбортовками ротора и стенкой корпуса. В отбортовках ротора выполнены радиальные пазы, а ролики своими осями установлены в них с возможностью перемещения до контакта со стенкой корпуса. Ролики на цилиндрической поверхности имеют кольцевые выточки, выполненные в направлении к разгрузочному патрубку с плавным переходом от уменьшенного сечения к основному, а на стенке корпуса, в районе уменьшенных сечений роликов выполнена кольцевая выточка, высота которой превышает высоту участка роликов с уменьшенным сечением. Дополнительные ролики жестко закреплены на отбортовках ротора с зазором относительно стенки корпуса. Эти ролики имеют на стороне, обращенной к стенке корпуса, плоский выступ с углом наклона плоскости выступа к плоскости, перпендикулярной оси ротора, более 0 и менее 90 градусов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к обработке материалов с применением механо-химической активации, в частности к гидродинамическим мельницам-смесителям, и может быть использовано в химической, пищевой, легкой и др. отраслях, где необходимо получение устойчивых мелкодисперсных эмульсий и суспензий.

Известны конструкции устройств, предназначенных для измельчения материалов [1 3] Прототипом для предлагаемого изобретения была выбрана конструкция, содержащая корпус, установленный в нем мелющий рабочий орган и привод последнего, причем мелющий рабочий орган выполнен в виде ротора, на котором по окружности смонтированы ведущие ролики со свободно насаженными на них кольцами [4] Недостатком конструкции аналогов является то, что при обработке материала размер измельченного материала определяется величиной зазора в ограниченном пределе. В прототипе этот недостаток устранен, однако из-за малого удельного давления колец кратность помола невелика, т. е. качество измельченного материала низкое. При измельчении материала, совершающего свободное падение, работа устройства является малопроизводительной.

Целью изобретения является повышение эффективности измельчения и степени активации материала.

Указанная цель достигается тем, что в конструкцию известного устройства, содержащего корпус, установленный в нем катушкообразный полый ротор, между отбортовками которого размещены цилиндрические ролики, загрузочный и разгрузочный патрубки, сообщенные между собой через полость в роторе, причем отбортовки ротора расположены с зазором относительно стенки корпуса, внесены существенные конструктивные отличия. Отличается устройство тем, что в боковых стенках ротора выполнены отверстия, а в отбортовках ротора радиальные пазы, при этом ролики при помощи осей установлены в пазах с возможностью вращения вокруг собственной оси и перемещения до контакта со стенкой корпуса. Причем нижний конец загрузочного патрубка расположен внутри полости ротора; ролики выполнены с переменным сечением и имеют на цилиндрической поверхности кольцевые выточки, выполненные в направлении к разгрузочному патрубку с плавным переходом от уменьшенного сечения к основному, а на стенке корпуса, в районе уменьшенных сечений роликов выполнена кольцевая выточка, причем высота выточки превышает высоту участка роликов с уменьшенным сечением. Устройство отличается также тем, что оно снабжено дополнительными роликами, жестко закрепленными на отбортовках ротора с зазором относительно стенки корпуса, причем ролики имеют на стороне, обращенной к стенке корпуса, плоский выступ с углом наклона плоскости выступа к плоскости, перпендикулярной оси ротора, более нуля и менее девяноста градусов.

Отличительной особенностью предлагаемой конструкции является то, что ролики установлены в радиальных пазах отбортовок ротора с возможностью вращения вокруг собственной оси и перемещения до контакта со стенкой корпуса, что позволяет осуществлять сложное (виброударное, сдвиговое, кавитационное) воздействие рабочих элементов на продукт.

Кроме того, в боковых стенках ротора выполнены отверстия, нижний конец загрузочного патрубка расположен внутри полости ротора, а ролики на цилиндрической поверхности имеют кольцевые выточки, выполненные в направлении к разгрузочному патрубку с плавным переходом от уменьшенного сечения к основному. На стенке корпуса, в районе уменьшенных сечений роликов выполнена кольцевая выточка, причем высота выточки превышает высоту участка роликов с уменьшенным сечением. Все это обеспечивает (за счет действия центробежных сил) подачу исходного материала между роликами (в районе их уменьшенного сечения) и задержку более крупных частиц материала на предварительной стадии отработки.

Превышение высоты кольцевой выточки на стенке корпуса над высотой участков роликов с уменьшенным сечением позволяет производить сепарацию частиц обрабатываемого материала непосредственно перед рабочей зоной, при этом более крупные частицы задерживаются в кольцевой выточке корпуса и по мере их измельчения попадают в рабочую зону устройства.

Отличительной особенностью является также наличие дополнительных роликов, жестко закрепленных на отбортовках ротора с зазором относительно стенки корпуса, причем эти ролики имеют на стороне, обращенной к стенке корпуса, плоский выступ с углом наклона плоскости выступа к плоскости, перпендикулярной оси ротора, более нуля и менее девяносто градусов, что обеспечивает принудительную подачу обрабатываемого материала в направлении к выходному патрубку, а следовательно,и увеличение производительности устройства.

Указанные отличительные признаки и эквивалентные им в известных технических решениях не обнаружены. Это позволяет сделать вывод о соответствии их критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 конструкция дополнительного ролика, жестко закрепленного на отбортовках ротора; на фиг. 3 вид А на фиг. 2.

В корпусе 1 установлен катушкообразный полый ротор 2, между отбортовками 8 которого размещены с возможностью вращения вокруг собственной оси цилиндрические ролики 3. Загрузочный патрубок 4 и разгрузочный патрубок 5 сообщаются между собой через полость 9 в роторе, отверстия 10 в боковых стенках ротора, полость 11, в которой размещены ролики и зазоры 12 между отбортовками ротора и стенкой корпуса.

Дополнительные ролики 6 жестко закреплены на отбортовках ротора с зазором относительно стенки корпуса. Эти ролики имеют на стороне, обращенной к стенке корпуса, плоский выступ 7 с углом наклона плоскости выступа к плоскости,перпендикулярной оси ротора, более нуля и менее девяноста градусов.

Устройство работает следующим образом. Исходный продукт через загрузочный патрубок 4 попадает в полость 9 вращающегося ротора 2 и центробежными силами отбрасывается через отверстия 10 в боковой поверхности ротора и через зазоры между роликами 3 (в районе выполненных на роликах кольцевых выточек 15) попадает на стенку корпуса. Центробежные силы прижимают ролики к стенке корпуса, т. к. ролики установлены своими осями 14 в радиальных пазах 13 отбортовок 8 ротора. От сил трения о стенку корпуса ролики вращают, а так как они не жестко связаны с ротором, то при этом ролики совершают и виброколебательные движения, чем обеспечивается сложное воздействие на обрабатываемый продукт, испытывающий виброударные, сдвиговые, истирающие, кавитационные нагрузки.

Плавный переход от уменьшенного сечения 16 роликов к основному 17 и кольцевая выточка 18 на корпусе обеспечивают задержку крупных частиц продукта в зоне предварительной обработки и попадание в собственно рабочую зону устройства более мелких частиц.

Для увеличения производительности установки введены дополнительные ролики 6 с плоским выступом 7, которые жестко закреплены на роторе. При вращении ротора дополнительные ролики своим выступом воздействуют на продукт, отбрасывая его в рабочую зону (в сторону разгрузочного патрубка).

Производительность устройства будет определяться количеством дополнительных роликов и углом наклона плоского выступа, значение которого может быть более нуля и менее девяноста градусов.

Совокупность перечисленных свойств позволяет повысить эффективность измельчения материалов и повысить степень активации жидких сред.

Формула изобретения

1. Устройство для мокрого измельчения материалов и механохимической активации жидких сред, содержащее корпус, установленный в нем катушкообразный полый ротор, между отбортовками которого размещены цилиндрические ролики, загрузочный и разгрузочный патрубки, сообщенные между собой через полость в роторе, причем отбортовки ротора расположены с зазором относительно стенки корпуса, отличающееся тем, что в боковых стенках ротора выполнены отверстия, а в отбортовках ротора радиальные пазы, при этом ролики при помощи осей установлены в пазах с возможностью вращения вокруг собственной оси и перемещения до контакта со стенкой корпуса.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижний конец загрузочного патрубка расположен внутри полости ротора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ролики выполнены с переменным сечением и имеют на цилиндрической поверхности кольцевые выточки, выполненные в направлении к разгрузочному патрубку с плавным переходом от уменьшенного сечения к основному, а на стенке корпуса, в районе уменьшенных сечений роликов выполнена кольцевая выточка, причем высота выточки превышает высоту участка роликов с уменьшенным сечением.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными роликами, жестко закрепленными на отбортовках ротора с зазором относительно стенки корпуса, причем ролики имеют на стороне, обращенной к стенке корпуса, плоский выступ с углом наклона плоскости выступа к плоскости, перпендикулярной к оси ротора, более 0 и менее 90^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3