Валковый измельчитель-гомогенизатор



Валковый измельчитель-гомогенизатор
Валковый измельчитель-гомогенизатор

 


Владельцы патента RU 2403975:

Закрытое акционерное общество "Твин Трейдинг Компани" (RU)

Изобретение относится к области измельчения и гомогенизации. Валковый измельчитель-гомогенизатор содержит ведущий и ведомые валки конусообразной формы, большие основания которых направлены в противоположные стороны, и привод. При этом валки расположены в корпусе со съемной чашей вертикально на одном уровне так, что ведомые валки, в количестве не менее трех, расположены планетарно по отношению к ведущему валку и консольно установлены в подшипниковых узлах вращения крышки корпуса. Ведущий валок в осевом направлении соединен с валом привода пружинной муфтой. Между приводом и пружинной муфтой установлено устройство для регулирования усилия сжатия пружинной муфты. В крышке корпуса имеется отверстие для загрузки исходных перерабатываемых материалов. На нижней торцевой части ведущего валка закреплено перемешивающее устройство якорного типа. Технический результат заключается в повышении эффективности процесса измельчения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике измельчения с одновременной гомогенизацией порошкообразных материалов с жидкими компонентами и может быть использовано в отраслях, связанных с созданием композиционных материалов на основе дисперсных порошкообразных компонентов, таких как тальк, каолин, гипс, связанных термопластичными или другими жидкими полимерными связующими, а также в химической и других отраслях промышленности.

Характерными особенностями валковых измельчителей, способных при этом осуществлять гомогенизацию композиционных материалов, являются сравнительно малые габариты, низкий уровень шума, оптимальное распределение механической энергии для переработки материала при оптимальных энергетических затратах по сравнению с шаровыми, бисерными и молотковыми мельницами. Валковые измельчители достаточно легко переналаживаются на требуемую тонкость помола и степень гомогенизации.

В технике измельчения мелкодисперсных материалов наибольший эффект достигается истиранием и раздавливанием.

Известны конические валковые мельницы для пылеугольного топлива разработки ОАО «Тяжмаш», в которых измельчение происходит в результате разрушения твердых исходных частиц коническими валками или роликами, взаимодействующими с плоскими или наклонными деталями. Материал, попадая в зазоры, измельчается в результате раздавливания.

Данные устройства обеспечивают эффективный помол, но по конструкции не могут обеспечить гомогенизацию измельчаемого материала с жидким компонентом, например расплавами термопластичных полимеров, таких как полиэтилен, полипропилен и др. Это объясняется тем, что, в силу конструктивных особенностей этих устройств, при переработке материала кроме дробления отсутствуют такие воздействия, как межвалковая циркуляция гомогенизируемого материала, а также различия скоростей вращения между вращающимися валками, роликами и плоскими или наклонными ответными деталями устройств.

Известен валковый измельчитель (патент РФ №2132233, МПК В02С 4/24, опубликованный 27.06.1999), который содержит установленные на раме ведущий и ведомые валки конической формы, большие основания которых направлены в противоположные стороны, и привод. На концах вала ведомого валка установлены в подшипниках два шкива с эксцентриками, снабженные приводом, соединенным с двумя шкивами посредством ременной передачи, а ведомый валок выполнен подпружиненным.

При этом масса эксцентриков и суммарная масса шкивов с эксцентриками ведомого вала с подшипниками определены зависимостями, связывающими между собой массу эксцентриков, скорость вращения шкива, эксцентриситет, жесткость пружин, предварительную деформацию пружин и суммарную массу шкивов с эксцентриками ведомого валка с подшипниками.

Согласно этому патенту данное устройство способно работать только в дорезонансном режиме, ограниченном указанными зависимостями, при этом эффект измельчения достигается благодаря ударно-вибрационному воздействию на материал, находящийся в зазоре между ведущим и ведомым валками, что ограничивает возможность регулирования производительности из-за условия работы валков в дорезонансном режиме.

Одним из недостатков является то, что измельчение в данном устройстве происходит при вращении валков с наибольшим эффектом в момент, соответствующий положению эксцентриков, когда вектор их колебательного воздействия совпадает с направлением межосевой горизонтали валков и направлен в сторону ведущего валка, т.е. один раз за полный оборот валков, что снижает производительность по измельчению.

При максимальном раскрытии междувалкового зазора, в момент, когда вектор вибрационного воздействия эксцентриков направлен горизонтально в сторону, противоположную ведущему валку, наступает минимальное силовое воздействие на измельчаемый материал.

Эти факторы приводят к тому, что измельчаемый материал будет иметь переменную дисперсность, проходя через междувалковый зазор, на протяжении каждого оборота валков, причем наиболее эффективное воздействие на материал составит не более четверти времени одного оборота ведомого валка валков измельчителя. Кроме того, два шкива с гибкой передачей не могут обеспечить стабильную скорость вращения ведомого вала по причине неизбежного проскальзывания такого типа передач в колебательном режиме вращения шкивов, имеющих эксцентрики.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является валковая мельница (а.с. СССР №354886, МПК В02С 4/30, опубликованное 16.10.1972, зависимое от а.с. №287511, МПК В02С 4/04, опубликованное 15.11.1970 г.).

Согласно а.с. №354886 два валка данной мельницы имеют конусообразную форму, причем оба вращающихся валка имеют профильную поверхность в виде продольных канавок, при этом на одном из валков канавки имеют треугольный выступающий профиль и на другом - в виде глубоких канавок овальной формы. Согласно тексту данного изобретения валковая мельница предназначена для измельчения и гомогенизации различных органических красителей и полупродуктов, содержащих кристаллические материалы. Недостатком данного устройства является то, что работа устройства возможна только в случае предварительной подготовки смеси, состоящей из исходных жидкого и порошкообразного компонентов, в пастообразное состояние. Это означает, что для работы этого устройства необходим дополнительный аппарат, например, смеситель. Другим недостатком данного изобретения является то, что продольные канавки, в особенности глубокие, имеющие овальную форму, представляют собой застойные зоны, в которых перерабатываемая паста, и главным образом ее порошкообразная составляющая, практически не подвергается измельчению, что не позволяет производить качественное измельчение порошкообразной составляющей пасты. Тем самым ограничивается возможность эффективной работы устройства. Основным предназначением данного устройства является диспергирование, а точнее сказать, гомогенизация заранее подготовленной пасты, и несмотря на заявленную конусообразность валков с противоположным расположением их одноименных торцов, эффект измельчения порошкообразной составляющей перерабатываемого материала, присущий коническим валковым мельницам, практически отсутствует.

Необходимо также отметить, что разнопрофильность канавок на валках представляет собой весьма сложную техническую задачу при их изготовлении.

Для реализации вращения валков, по-видимому, каждый из них должен иметь самостоятельный регулируемый привод и, не упомянутое в тексте изобретения, устройство для регулировки или настройки величины междувалкового зазора.

Техническая задача, положенная в основу заявленного изобретения, состоит в повышении эффективности процесса измельчения при одновременной гомогенизации гетерогенных композиций, состоящих из дисперсных порошкообразных материалов и жидких составляющих, в том числе термопластичных полимеров или термореактивных смол, путем подачи исходных компонентов к валкам без предварительного приготовления пасты, увеличения числа междувалковых зазоров.

Поставленная задача достигается тем, что в валковом измельчителе-гомогенизаторе, содержащем ведущий и ведомые валки конусообразной формы, большие основания которых направлены в противоположные стороны, и привод, валки расположены в корпусе со съемной чашей вертикально на одном уровне так, что ведомые валки, в количестве не менее трех, расположены планетарно по отношению к ведущему валку и установлены консольно в подшипниковых узлах вращения крышки корпуса, а ведущий валок в осевом направлении соединен с валом привода пружинной муфтой, причем в крышке корпуса, над верхним торцом ведущего валка имеется отверстие для загрузки исходных перерабатываемых материалов, а на нижней торцевой части ведущего валка закреплено перемешивающее устройство якорного типа. Между приводом и пружинной муфтой установлено устройство для регулирования усилия сжатия муфты и, соответственно, контактного усилия взаимодействия между ведущим и ведомыми валками.

В свою очередь, верхний торец ведущего валка может быть выполнен с коническим уклоном в направлении ведомых валков.

При варианте измельчения с одновременной гомогенизацией для получения композиционных материалов, содержащих дисперсные порошки и термопластичные или термореактивные полимеры, в конструкции измельчителя-гомогенизатора предусмотрена система обогрева и термостатирования.

Благодаря планетарному расположению ведомых валков, в которых происходит измельчение и гомогенизация исходного материала, причем в случае гладких валков, без поверхностных канавок, воздействие на материал происходит постоянно и с наибольшим эффектом. Вертикальное расположение валков позволяет обеспечить многократное воздействие на материал, в то время как при горизонтальном их расположении материал подвергается практически однократному воздействию, что снижает качество измельчения и гомогенизации. Планетарное расположение вертикальных ведомых валков создает условия для дополнительного перемешивания перерабатываемого материала в рабочей зоне, что повышает однородность перерабатываемого материала по дисперсности и равномерности распределения порошка в жидком материале.

Перечисленные признаки изобретения позволяют по сравнению с прототипом достичь требуемой эффективности процесса измельчения и одновременно осуществить гомогенизацию порошкообразных материалов с жидкостями, в том числе и с термопластичными или термореактивными полимерами для получения композиционных материалов со специфическими свойствами.

На чертеже схематично представлен валковый измельчитель-гомогенизатор. Он состоит из конического ведущего валка 1 и, как минимум, трех ведомых валков 2. Ведомые валки 2 консольно установлены планетарно по отношению к ведущему валку 1 и вращаются в подшипниковых узлах 11 крышки корпуса 3, на которой жестко закреплен кронштейн привода 4. Вал ведущего валка 1 подпружинен в осевом направлении пружинной муфтой 5 относительно вала привода 4. Осевое усилие сжатия пружинной муфты 5 обеспечивается устройством 6 для регулирования усилия сжатия. Осевое усилие ведущего валка 1 обеспечивает требуемое фрикционное взаимодействие между ним и ведомыми валками 2. В зависимости от величины этого усилия изменяются скорости вращения ведомых валков 2 и, соответственно, режимы измельчения, а также гомогенизации порошкообразного материала, взаимодействующего, как минимум, в трех междувалковых зазорах. Для исключения образования застойных зон вокруг валков ведущий валок 1 снабжен якорной мешалкой 9. Вся рабочая зона устройства вокруг валков находится внутри чаши корпуса 7, скрепленной с крышкой корпуса 3 фланцевыми разъемными соединениями 13.

В крышке корпуса 3, над верхним торцом ведущего валка 1 расположено отверстие 8 для подачи исходного материала, при этом верхний торец ведущего валка 1 имеет конический уклон в направлении ведомых валков 2.

Рабочий объем корпуса устройства ограничен съемной чашей 7, которая в случае необходимости гомогенизации термопластичных композиционных материалов дополнительно оснащается системой обогрева и термостатирования 10, выполненной в виде «рубашки» 12 для жидкого теплоносителя.

Измельчитель-гомогенизатор работает следующим образом.

Двигатель привода 4 через пружинную муфту 5 приводит во вращение ведущий валок 1, который, взаимодействуя с расположенными планетарно по отношению к нему ведомыми валками 2, путем фрикционной передачи с участием порошкообразного измельчаемого материала, находящегося в зазорах между ведущим и ведомыми валками, приводит во вращение ведомые валки 2.

По известному принципу действия конических валков, вследствие их конусности качение наблюдается только в сечении с равными диаметрами соприкасающихся валков, а в зонах соприкосновения валков с разными диаметрами скорости вращения контактирующих валков имеют различные значения. Именно в этих зонах происходит измельчение и гомогенизация как в осевом, так и в радиальных направлениях.

Осевое усилие, создаваемое пружинной муфтой 5, величина которого обеспечивается регулирующим устройством 6, создает требуемое механическое воздействие на материал в междувалковых зазорах.

Симметричное расположение валков обеспечивает самоцентровку и стабильность величины рабочих клиновых междувалковых зазоров. Необходимое количество ведомых валков должно быть не менее трех.

Такая схема расположения валков обеспечивает одновременное измельчение и гомогенизацию материала в трех или более клиновых зазорах. В зависимости от размеров валков и всего устройства в целом количество ведомых валков и, соответственно, рабочих зазоров может быть увеличено, что приведет к большей эффективности работы устройства.

Стабильную работу устройства обеспечивает якорная мешалка 9. Она равномерно подает измельчаемые и гомогенизируемые материалы из периферийных зон чаши 7 в рабочие зазоры валков.

Для гомогенизации материалов с термопластичными полимерами чаша корпуса 7 снабжена обогревающей «рубашкой» 12.

Предложенное изобретение позволяет наряду с измельчением порошкообразных материалов осуществлять их гомогенизацию с жидкостями, например смолами, красками, термопластичными и термореактивными полимерами, такими как полиэтилен, полипропилен, для получения высоконаполненных, например, тальком, каолином и т.д. композиционных материалов.

1. Валковый измельчитель-гомогенизатор, содержащий ведущий и ведомые валки конусообразной формы, большие основания которых направлены в противоположные стороны, и привод, отличающийся тем, что валки расположены в корпусе со съемной чашей вертикально на одном уровне так, что ведомые валки в количестве не менее трех расположены планетарно по отношению к ведущему валку и консольно установлены в подшипниковых узлах вращения крышки корпуса, а ведущий валок в осевом направлении соединен с валом привода пружинной муфтой, между приводом и пружинной муфтой установлено устройство для регулирования усилия сжатия пружинной муфты, в крышке корпуса над верхним торцом ведущего валка имеется отверстие для загрузки исходных перерабатываемых материалов, а на нижней торцевой части ведущего валка закреплено перемешивающее устройство якорного типа.

2. Валковый измельчитель-гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен системой обогрева и термостатирования для возможности гомогенизации расплавов термопластичных полимеров с порошкообразными дисперсными наполнителями.

3. Валковый измельчитель-гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что верхний торец ведущего валка выполнен с коническим уклоном в направлении ведомых валков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измельчению зернопродуктов в мукомольном производстве. .

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано для нанесения шероховатости преимущественно на вальцы, применяемые в мукомольной промышленности.

Изобретение относится к мукомольному производству и может быть использовано в мукомольных вальцовых станках для снижения их стоимости, повышения удобства обслуживания и повышения эффективности процесса измельчения в мукомольном вальцовом станке.

Изобретение относится к технике дробления и измельчения различных материалов и может быть использовано в цветной и черной металлургии при измельчении руд и отходов, содержащих драгоценные металлы, а также в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к измельчительному оборудованию, а именно к валковым и роторным дробилкам. .

Изобретение относится к оборудованию для измельчения известняка, цементного клинкера, руд черных и цветных металлов, более точно к валковым измельчителям, известным также как пресс-валковые измельчители, в которых измельчение материала происходит между двумя вращающимися валками при особо высоком давлении прижатия валков.

Изобретение относится к валковой мельнице, содержащей, по меньшей мере, два установленных в раме с возможностью приведения во вращение навстречу друг другу валка

Изобретение относится к подшипниковому узлу для валковой дробилки, содержащей пару дробильных валков. Ось каждого валка имеет среднюю часть ступицы и концевые части, установленные в соответствующих корпусах подшипников. Корпусы смонтированы на основании дробилки и прикреплены к несущей раме, которая расположена снаружи каждого валка вдоль одной из его сторон. Несущая рама обеспечивает сохранение жесткого соединения корпусов подшипников каждого валка друг с другом. Каждый корпус подшипника включает в себя базовую часть, прикрепленную к несущей раме, и закрывающую часть, обращенную к другому валку. Закрывающая часть прикреплена к базовой части с возможностью снятия. Технический результат заключается в обеспечении соответствующей жесткости конструкции и заданного взаимного расположения подшипников каждого валка для избежания потери их соосности и параллельности пары валков при их смещении в заданное рабочее положение. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к системе и к способу охарактеризовывания частиц в потоке продуктов помола зерна в установке для его помола, где охарактеризовывание включает в себя охарактеризовывание частиц зерна по размеру. В системе и способе охарактеризовывания размолотого материала в размольной установке используются участок облучения для пропуска части потока размолотого материала, содержащий средство облучения частиц в части потока электромагнитным излучением, и участок регистрации для пропуска, содержащий средство регистрации электромагнитного излучения, излучаемого частицами части потока размолотого материала, пропущенной через участок облучения. Средство регистрации содержит отображающую систему и датчик цветного изображения для отображения на нем частиц посредством излученного ими электромагнитного излучения. Датчик цветного изображения содержит элементы изображения для спектрально-избирательной регистрации отображенного на них электромагнитного излучения. Участок регистрации содержит светящееся средство или выполненное и расположенное с возможностью регистрации частиц размолотого материала с помощью комбинации проходящего и падающего света. Изобретения обеспечивают повышение скорости и точности регистрации свойств потока продукта помола. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 3 ил.

Роторная дробилка предназначена для измельчения сыпучего продукта в пищевой промышленности и кормопроизводстве. Корпус-статор (1) дробилки установлен на амортизирующие прокладки (2). В полости корпуса размещены приводной ротор (3), приемная (4), дробильная (5) и разгрузочная (6) камеры. Неподвижная поверхность дробильной камеры и ротор снабжены рифлеными поверхностями (9, 10) с возможностью дробления исходного продукта (11). Корпус соединен со статором загрузочного бункера (8). Загрузочный бункер снабжен коробом (12) со скатывающей поверхностью (13) для перемещения исходного продукта в дробильную камеру. Загрузочный бункер выполнен с возможностью регулирования подачи исходного продукта. Форма скатывающей поверхности определяется направляющей, совпадающей с плоской кривой линией, геометрически близкой к уравнению брахистохроны - линии наискорейшего спуска. Для обеспечения заданной ориентации исходного продукта относительно разрушающих элементов ротора дробилки скатывающая поверхность может быть выполнена с продольными гофрами. Изобретение обеспечивает подачу исходного продукта на дробление с наивысшей скоростью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к конструкции для ограничения бокового зазора ролика роликового пресса с опорой роликов от рамы механизма. Боковая стена содержит устройство сборки, боковую стенку и подвеску для боковой стенки. Боковая стенка (14) поддерживается подвеской в подпружиненном состоянии, при этом подвеска включает в себя трехсекционный рычажный механизм, состоящий из двух рычагов. Рычаги соединены посредством шарнирного соединения через обычное соединение, при этом рычаги имеют различные оси вращения. Первый рычаг имеет регулируемую длину, а второй рычаг снабжен пружиной. Устройство характеризуется возможностью лёгкого демонтажа и отслеживания отклонения роликов. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение предназначено для одновременного плющения разнокалиберного зерна в сельском хозяйстве, зерноперерабатывающей и комбикормовой промышленности. Плющилка содержит раму (1), бункер (2) для подачи зерна с двумя окнами, привод (3), вальцовое плющильное устройство (4) с обечайкой (5) внутреннего плющения, выгрузное устройство с возможностью регулирования зазора между его чистиком и внутренней поверхностью обечайки. Внутри обечайки установлен валец (6) с возможностью качения. Обечайка установлена на роликовые пары (16) направляющих дорожек. Направляющие дорожки расположены симметрично на расстоянии от торцов обечайки. Между направляющими дорожками расположены дорожки под клиновые ремни (14) привода. Роликовые пары жестко закреплены на валу и установлены подвижно на раме. Одна из роликовых пар установлена посредством регулировочных винтов (21). Поверхности роликов имеют конусность с увеличением к середине пары и для предотвращения схода обечайки переходят у края ролика в гребень. Окна бункера соединены с каналом между обечайкой и вальцом через регулируемый зазор (10) и зернораспределительную течку (11). Чистик разделяет поток на две части по разные стороны обечайки в выгрузную воронку. Изобретение повышает надежность работы, увеличивает срок использования и производительность плющилки за счет обеспечения равномерного зазора между вальцом и обечайкой. 2 ил.

Роторная дробилка предназначена для измельчения сыпучего продукта в пищевой промышленности или в кормопроизводстве. Дробилка содержит корпус на опорном элементе (3) с амортизирующими прокладками (4) и загрузочный бункер. В полости корпуса размещены приводной ротор (6), загрузочная (7), дробильная (8) и разгрузочная (9) камеры. Дробильная камера и ротор снабжены рифлеными поверхностями (10, 11). Корпус включает несущую из стали и ограждающую (13) из пластика или ткани части. Ограждающая часть выполнена с возможностью изоляции от окружающей среды. Несущей частью корпуса являются его торцы. Торцы выполнены из двух соосно размещенных параллельных плоских дисков с осевыми отверстиями. Диски жестко соединены снаружи с кольцевыми ободами. Ротор размещен между дисками. Ось ротора закреплена в отверстиях плоских дисках с возможностью вращения. Ободы закреплены на опорном элементе и симметрично соединены между собой продольными элементами (20, 21) с рифлеными поверхностями вовнутрь. Ободы взаимодействуют с рифленой поверхностью ротора при дроблении. Положение ободов ограниченно регулируется на поверхности кольцевого обода и в радиальном направлении. Полость дробилки выполнена с возможностью удаления пылевидных фракций путем отсасывания. Изобретение повышает надежность и эффективность работы, упрощает замену рабочих органов и их регулировку. 6 ил.
Наверх