Способ увеличения частоты взаимодействия вращающихся рабочих элементов измельчительных устройств

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к измельчительным устройствам с вращающимися рабочими элементами, и может быть использовано в технологических процессах измельчения при высокой частоте воздействия рабочих элементов на измельчаемый материал. Способ увеличения частоты взаимодействия рабочих элементов заключается в том, что на двух основаниях, имеющих возможность относительного соосного вращения, равномерно по окружности размещают соответственно n1 и n2 взаимодействующих рабочих элементов, угловой размер которых α выбирают из соотношения: α≤2πк/n1n2, где к - наибольший общий делитель чисел n1 и n2, при этом частоту f взаимодействия рабочих элементов устанавливают равной f=(n1n2/к)F, где F - частота относительного вращения оснований. Изобретение позволяет при ограниченном числе твердосплавных элементов увеличить частоту взаимодействия этих элементов до ультразвукового диапазона, что позволяет улучшить измельчение, упростить конструкцию и обслуживание мельниц. 5 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к измельчительным устройствам (мельницам, дробилкам) с вращающимися рабочими элементами, и может быть использовано в технологических процессах измельчения при высокой частоте воздействия вращающихся рабочих элементов (пальцев, зубцов, выступов и т.п.) на измельчаемый материал.

Предшествующий уровень техники

Широко известен способ измельчения материалов между относительно вращающимися рабочими телами (например, жерновами). Дальнейшее развитие этого способа механического измельчения привело к появлению мельниц, основанных на взаимодействии ряда быстровращающихся дискретных рабочих элементов, между которыми находится измельчаемый материал. Наиболее ярким примером могут служить измельчители с двумя или одним вращающимися дисками -дезинтеграторы, принцип действия которых описан, например, в книге: Е.Е.Андреев, О.Н.Тихонов «Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению», Санкт-Петербург, 2007 (cc.72-73). На дисках дезинтеграторов установлено несколько рядов взаимодействующих рабочих элементов-пальцев, между которыми под действием центробежных сил проходит измельчаемый материал. Более подробно класс подобных усовершенствованных измельчительных устройств описан в книге: И.Р.Клейс, Х.Х.Ууэмыйс «Износостойкость элементов измельчителей ударного действия», М., «Машиностроение», 1986 (cc.3-14, 95-102).

За прототип принят описанный в этой книге способ измельчения в дезинтеграторе (с.13, рис.8), где подвижные основания - диски с взаимодействующими рабочими элементами - пальцами - вращаются встречно, и в мельнице (с.13, рис.9), в которой измельчение материала происходит благодаря взаимодействию между вращающимся диском с рабочими элементами и неподвижным основанием. При этом частота f0 взаимодействия рабочих элементов, как правило, определяется числом n0 рабочих элементов, размещенных на окружности диска, вращающегося с частотой F0:

f0=n0F0

Для получения высокой частоты взаимодействия элементов при частоте вращения диска, ограничиваемой его прочностью на разрыв, требуется установка большого числа рабочих элементов. Это усложняет и удорожает измельчитель, увеличивает расходы по замене изношенных элементов.

Сущность изобретения

Задача изобретения заключается в повышении частоты взаимодействия вращающихся рабочих элементов измельчительных устройств. Она решена благодаря тому, что на два основания (диски, цилиндры, усеченные конусы), имеющие возможность относительного соосного вращения, равномерно по окружности размещают соответственно n1 и n2 рабочих элементов, угловой размер которых α выбирают из соотношения

α≤2πк/n1n2,

где к - наибольший общий делитель чисел n1 и n2, при этом частоту f взаимодействия рабочих элементов устанавливают равной:

f=(n1n2/к)F,

где F - частота относительного вращения оснований.

Перечень чертежей

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена простейшая конструкция измельчительного устройства с основаниями - дисками, на которых размещены рабочие элементы.

На фиг.2 приведен пример расположения в плане рабочих элементов на неподвижном основании (n1=10) и вращающемся основании (n2=13).

Фиг.3 поясняет определение минимального углового размера рабочих элементов для осуществления их высокочастотного взаимодействия при

n1=10 и n2=13 (к=1).

Фиг.4 приведена для определения углового размера рабочих элементов и частоты их взаимодействия при n1=10 и n2=12 (к=2).

На фиг.5 показан пример установки на основание твердосплавных цилиндрических рабочих элементов.

Предложенный способ увеличения частоты взаимодействия рабочих элементов 2 и 4 (фиг.1), расположенных соответственно на относительно вращающихся основаниях 1 и 3, заключается в том, что на этих основаниях размещают соответственно n1 и n2 рабочих элементов, угловой размер которых α выбирают из соотношения

где к - наибольший общий делитель чисел n1 и n2.

При этом частоту f взаимодействия (касаний или максимальных сближений) рабочих элементов устанавливают равной:

где F - частота относительного вращения оснований (для фиг.1 - основания 3 относительно неподвижного основания 1).

На фиг.1 основание-диск установлено на валу 5, связанном с приводом вращения. Подача материала и выход измельченного продукта определены формой корпуса 6, который имеет входное отверстие по оси вала и выходное - на периферии, куда измельченный материал поступает под действием центробежных сил. Равномерное размещение по окружности рабочих элементов 2 и 4 (фиг.1) представлено в плане на фиг.2, где десять элементов 2 (например, из твердого сплава) размещены на основании 1, а тринадцать элементов 4 - на основании 3.

Для определения формульных зависимостей предложенного способа приведены фиг.3 и фиг.4.

На фиг.3 представлены в виде линий n1=10 элементов основания 1 (1-1, 1-2, 1-3 и т.д.) и n2=13 элементов основания 3 (2-1, 2-1, 2-3 и т.д.).

При совпадении (взаимодействии) первой пары элементов 1-1 и 2-1 определим минимальное угловое расстояние между 1-(J1+1) и 2-(J2+1) элементами, где J1 и J2 - количество интервалов между первой парой и соответственно элементами на основаниях 1 и 3, максимально приближенными друг к другу:

Ввиду того, что числа n и J - целые, выражение (3) будет иметь экстремальное значение при выполнении условия:

Для определения неизвестных J1 и J2 составляется таблица:

J 1 2 3 4 5 6 7 8 9
n2 J1 13 26 39 52 65 78 91 104 117
13 J1
n1 J2 10 20 30 40 50 60 70 80 90
10 J2

из которой следуют два варианта решения:

первый вариант - J1=3, J2=4 n2J1-n1J2=39-40=-1,
второй вариант - J1=7,J2=9 n2 J1-n1 J2=91-90=+1.

Величина минимального углового расстояния между элементами на фиг.3, определенная по формуле (3), равна 0,048 рад или 2.77 град.

Реализация предложенного способа определяется началом взаимодействия рабочих элементов 1-4 и 2-5 (фиг.3) при их максимальном угловом размере α, равном минимальному угловому расстоянию между элементами в виде линий, т.е. при соблюдении условия:

Если числа n1 и n2 имеют наибольший общий делитель к, то число одновременно взаимодействующих пар рабочих элементов равно этому делителю. Фиг.4 позволяет рассмотреть случай взаимодействия, когда n1=10, n2=12, к=2. Из чертежа следует, что одновременно происходит взаимодействие двух пар элементов, например, (1-1)-(2-1) и (1-6)-(2-7).

При этом минимальное угловое расстояние между элементами определяется по формуле:

для вариантов J1=J2=1 или J1=4, J2=5.

Таким образом, увеличение общего делителя ведет к увеличению допустимого углового размера рабочего элемента и соответственно к уменьшению числа взаимодействий элементов за один оборот относительного поворота оснований.

Частота f взаимодействия рабочих элементов в общем случае определяется в виде:

где F - частота относительного вращения оснований.

Например, если частота вращения одного из оснований относительно другого равна F=300 Гц (18000 об/мин), то частота взаимодействия рабочих элементов при n1=10 и n2=13 будет f=39000 Гц (ультразвуковой диапазон). Согласно прототипу при одновременном взаимодействии nпр=13 рабочих элементов на обоих основаниях получим их частоту взаимодействия fпр=nпр·F=3900 Гц (звуковой диапазон).

Получение минимального углового размера α рабочих элементов, приближающегося к нулю (рабочие элементы в виде линий на фиг.3 и 4) достигается, например, при использовании рабочих элементов в виде твердосплавных цилиндров 2 (фиг.5), вставленных в конусообразные пазы основания 1 и прижатые к нему упругим диском или пластиной 7. Сила прижима устанавливается винтом 8. Такая конструкция позволяет легко менять изношенные элементы, увеличить их срок службы благодаря возможности поворота в конусообразном пазу как при работе (при прохождении отдельных крупных частиц), так и при профилактическом осмотре и ремонте. Зазор между рабочими элементами может регулироваться в зависимости от крупности исходного материала. Для получения сверхтонкого продукта возможна работа измельчителя при непосредственном контакте рабочих элементов. При этом ультразвуковая частота взаимодействия рабочих элементов способствует интенсификации процесса измельчения и исключает налипание материала на элементы конструкции.

Способ увеличения частоты взаимодействия вращающихся рабочих элементов измельчительных устройств, отличающийся тем, что на двух основаниях, имеющих возможность относительного соосного вращения, равномерно по окружности размещают соответственно n1 и n2 взаимодействующих рабочих элементов, угловой размер между которыми α выбирают из соотношения
α≤2πк/n1n2 (рад.),
где к - наибольший общий делитель чисел n1 и n2,
при этом частоту f взаимодействия рабочих элементов устанавливают равной
f=(n1n2/к)F,
где F - частота относительного вращения оснований (Гц).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к размалывающим конусам и сегментам пластин для размалывающих конусов и к форме ножей, которые образуют размалывающие элементы конусов или конических сегментов.

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц для размола волокнистых материалов. .

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц и используется в целлюлозно-бумажной промышленности на стадии тонкого помола. .

Изобретение относится к конструктивным элементам дисковых мельниц. .

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к машинам для приготовления кормов для скармливания животным. .

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности на стадии тонкого помола. .

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности для размола волокнистых материалов.

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может применяться при размоле различных волокнистых материалов. .

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности на стадии тонкого помола. .

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может найти применение при размоле различных волокнистых материалов

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре дисковой мельницы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности на стадии тонкого помола

Рафинер // 2431007
Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству, а именно к рафинеру и режущему сегменту измельчающей поверхности рафинера

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может применяться при размоле различных волокнистых материалов в виде волокнистых суспензий с концентрацией 1-2%

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц в смесях по размеру и измельчения целых зерен и крупных частиц до проходового размера при дроблении зернового сырья комбикормов и других продуктов

Изобретение относится к средствам измельчения и калибровки различных материалов

Изобретение относится к механическим рафинерам для обработки лигноцеллюлозных материалов, в частности к способу и системе для замены сегментов пластины рафинера в указанном рафинере

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может найти применение при переработке оборотного брака и макулатуры в производстве газетной бумаги, картона, древесно-волокнистых плит и т.д. Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы включает закрепленные на несущем основании и вращающемся валу ножевые размалывающие диски с равномерно распределенными ножами. Ножи выполнены в форме усеченных секторов со сходящимися в центре дисков боковыми прямолинейными кромками. Режущие скосы ножей выполнены в форме закруглений с радиусом r=(0,6…1,9)·l, где (0,6…1,9) - постоянный коэффициент, а l - средняя длина волокон обрабатываемого материала, м. Технический результат заключается в обеспечении оптимального режима механического воздействия на волокнистый материал с превалированием касательных напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковых мельниц и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности, а также при размоле различных волокнистых материалов. Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы включает в себя закрепленное на несущем основании металлическое кольцо с равномерно распределенными на его рабочей части прямолинейными ножами, выполненными в форме усеченных круговых секторов. Ширина поперечного сечения межножевых каналов от входа к периферии равномерно увеличивается, глубина уменьшается, а площадь постоянна. Кромки единичных ножей ротора и статора касаются окружности, радиус которой является их эксцентриситетом относительно центра диска, и наклонены в одну сторону под одинаковым ненулевым углом к радиусу произвольной окружности размалывающей кольцевой поверхности диска. Сопряжениям рабочих боковых стенок ножей с основаниями межножевых каналов придана форма вогнутых галтелей, при этом радиус галтели статора больше радиуса галтели ротора. Технический результат заключается в обеспечении режима механического воздействия на волокнистый материал с превалированием касательных напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может применяться при размоле различных волокнистых материалов. Размалывающая гарнитура включает соосные роторный и статорный диски, рабочие поверхности которых обращены одна к другой и снабжены криволинейными ножевыми выступами, режущие кромки которых выполнены с эксцентриситетом относительно центра диска, а также круговыми и наклонены в одном направлении. Согласно изобретению угол наклона режущих кромок ножей статора на входной окружной кромке дисков больше угла наклона режущих кромок ножей ротора на 7…10°. Изобретение позволяет повысить эффективность и качество процесса размола за счет превалирования касательных напряжений и фибриллирующего эффекта, интенсифицировать процесс размола за счет обеспечения захвата большего количества волокнистого материала при сопряжении режущих кромок и снизить энергозатраты за счет наиболее полного использования механического и гидродинамического силового воздействия на волокнистый материал за один проход через рабочую кольцевую межножевую полость. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к измельчительным устройствам с вращающимися рабочими элементами, и может быть использовано в технологических процессах измельчения при высокой частоте воздействия рабочих элементов на измельчаемый материал

Наверх