Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может применяться при размоле различных волокнистых материалов. Сущность изобретения: в размалывающей гарнитуре режущие кромки ножевых выступов ротора и статора скрещиваются одновременно в двух точках, из которых вторая точка расположена на периферийной окружной кромке диска. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс размола за счет обеспечения захвата большего количества волокнистого материала при двойном скрещивании режущих кромок ротора и статора, повысить эффективность и качество процесса размола за счет превалирования касательных напряжений и фибриллирующего эффекта, 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 размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может применяться при размоле различных волокнистых материалов.

Известна размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая роторный и статорный диски, рабочая поверхность которых разделена на радиальные кольцевые секторы, снабженные прямолинейными ножами, параллельными одной из радиальных образующих единичного сектора и чередующимися со сквозными межножевыми канавками [1].

Характерными особенностями гарнитуры [1] является то, что при наложении дисков рабочими поверхностями одна на другую:

- скрещивающиеся режущие кромки ножей ротора и статора наклонены в противоположные стороны и с противоположными эксцентриситетами, относительно совмещенного центра дисков (эксцентриситетами являются перпендикуляры, проведенные из центра дисков к линиям режущих кромок ножей ротора и статора);

- одна из режущих кромок наклонена против направления вращения ротора;

- режущие кромки ножей ротора и статора скрещиваются только в одной точке.

Указанные особенности интенсифицируют транспортирование волокнистой суспензии рабочими стенками ножей ротора и статора в прокачивающем режиме.

Однако экспериментальные и практические результаты показывают, что для данных особенностей гарнитуры [1] характерен ряд существенных недостатков:

- сокращается время прохождения массы через межножевую полость, причиной чего является превалирование радиальной составляющей суммарного вектора продвижения массы;

- уменьшается количество волокнистой массы, проходящей через межножевой зазор за один цикл, причиной чего является малая величина окружной составляющей суммарного вектора продвижения массы;

- уменьшается вероятность попадания волокнистой массы в зону скрещивания режущих кромок ножей ротора и статора, т.к. при вращении первого и неподвижности второго точки скрещивания движутся от центра сопряженных дисков к периферийной окружной кромке (также, как и волокнистая суспензия) со скоростью, превышающей скорость движения суспензии.

Экспериментально установлено, что отмеченные особенности способствуют образованию скопления обезвоженной высококонсистентной волокнистой массы в периферийной части межножевой размалывающей полости. Это приводит к:

- рубке волокон;

- укорачиванию природной длины волокон;

- быстрому повышению температуры в межножевой полости;

- повышению удельных энергозатрат.

Известна размалывающая гарнитура для дисковой мельницы, включающая два закрепленных на несущих основаниях, сопряженных ножевых кольцевых диска ротора и статора с равномерно распределенными на их рабочих поверхностях прямолинейными ножами, выполненными в форме радиальных секторов, а режущим кромкам ножей придана форма секторных фасок с радиальными боковыми сторонами [2].

Недостатками гарнитуры [2] являются нулевые значения углов:

- между боковыми стенками ножей и радиусами, проведенными из центра в точки их скрещивания;

- скрещивания режущих кромок ножей.

Как показали результаты эксперимента, отмеченные недостатки приводят к:

- низкой транспортирующей способности рабочих боковых стенок ножей;

- преобладанию максимальных нормальных и нулевых касательных составляющих окружного усилия и, соответственно, максимальных нормальных ударных и минимальных сдвиговых силовых воздействий на волокнистые наслойки, в месте их контакта с рабочими элементами ножей.

Экспериментально установлено, что отмеченные особенности приводят к:

- рубке волокон;

- укорачиванию их природной длины;

- быстрому повышению температуры в межножевой полости;

- повышению удельных энергозатрат.

Наиболее близким по технической сущности решением является размалывающая гарнитура, включающая роторный и статорный диски, рабочие поверхности которых, обращенные одна к другой, снабжены криволинейными ножевыми выступами, направленными, соответственно, в противоположные стороны, а их режущие кромки выполнены с эксцентриситетом относительно центра диска и круговыми [3].

Характерные особенности и недостатки данной гарнитуры идентичны особенностям и недостаткам гарнитуры [1], что (как отмечалось выше) способствует:

- образованию скопления обезвоженной высококонсистентной волокнистой массы в периферийной части межножевой размалывающей полости;

- рубке волокон;

- укорачиванию природной длины волокон;

- быстрому повышению температуры в межножевой полости;

- повышению удельных энергозатрат.

Наиболее существенным недостатком известных гарнитур представляется то, что режущие кромки единичных окружных ножевых выступов в кольцевой размалывающей зоне пересекаются только в одной точке. Это снижает:

- вероятность попадания волокнистой большей части волокнистой массы в зону скрещивания кромок;

- интенсивность механического силового воздействия на волокнистую массу;

- интенсивность гидравлического силового воздействия.

Изобретение решает задачу интенсификации, повышения эффективности, качества и снижения удельных энергозатрат процесса размола.

Технический результат заключается в усилении механического воздействия на волокнистый материал.

Для обеспечения указанного технического результата в размалывающей гарнитуре, включающей соосные роторный и статорный диски с рабочими поверхностями, обращенными одна к другой и снабженными круговыми ножевыми выступами, режущие кромки которых наклонены в одну сторону, эксцентричны относительно центра дисков и скрещиваются на их входной окружной кромке, согласно изобретению режущие кромки ножевых выступов ротора и статора скрещиваются одновременно в двух точках, из которых вторая точка расположена на периферийной окружной кромке.

В отличие от известных гарнитур [1, 2, 3], в предлагаемом решении, при последующем вращении ротора, обеспечивается встречное движение двух точек скрещивания, из которых лежащая на:

- входной окружной кромке, движется по направлению к периферийной окружной кромке;

- периферийной окружной кромке, движется по направлению к центру дисков (к входной окружной кромке).

Главной же особенностью предлагаемого решения является уменьшение (в процессе вращения ротора и встречного движения двух точек скрещивания) площади замкнутой части фронтальной кольцевой размалывающей поверхности, ограниченной окружными режущими кромками единичных ножевых выступов совмещенных дисков ротора и статора часть фронтальной кольцевой размалывающей поверхности, ограниченная окружными режущими кромками единичных ножевых выступов совмещенных дисков ротора и статора.

Уменьшение площади происходит от ее максимального значения (в исходном положении) до нулевого, т.е. до ее схлопывания (в средней части кольцевой размалывающей поверхности).

Это создает существенные предпосылки для повышения:

- вероятности попадания волокнистой массы в зоны этих замкнутых частей и нахождения ее там до момента схлопывания;

- интенсивности механического силового воздействия на волокнистую массу за счет концентрации сдвиговых и ударных напряжений;

- интенсивности гидравлического силового воздействия за счет высокочастотных пульсационных гидродинамических ударных нагрузок на оказавшуюся в замкнутых частях волокнистую массу.

Экспериментально установлено, что данные особенности позволяют существенно интенсифицировать процесс размола.

На чертеже представлена фронтальная проекция замкнутой части кольцевой размалывающей поверхности совмещенных дисков статора и ротора, ограниченной окружными режущими кромками их единичных выступов. Окружной стрелкой показано направление вращения ротора. Волнистыми линиями показаны: обрыв поверхностей дисков статора и ротора; α_C - наклона режущей кромки 4 (АВ_C) статора к радиусу АО окружной режущей кромки 5; α_P - угол наклона режущей кромки 3 (АВ_P) ротора к радиусу АО окружной режущей кромки 5; α_CKP - угол скрещивания режущих кромок 3 (АВ_P) и 4 (АВ_C);

Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы включает статорный 1 и роторный 2 соосные диски, рабочие поверхности которых:

- обращены одна к другой;

- снабжены ножевыми выступами (на чертеже условно не изображены).

Ножевые выступы имеют окружные режущие кромки 3 ротора и 4 статора. Совмещенные диски 1 и 2 ограничены периферийной 5 и входной 6 окружными кромками.

Касательные к окружным режущим кромкам 3 и 4:

- эксцентричны относительно их центра O;

- скрещиваются друг с другом, с вертикальной осью симметрии и с входной окружной кромкой 6 в точке А;

- наклонены в одну сторону относительно центра О.

В отличие от известных гарнитур [1-3], в предлагаемом решении, в исходном положении, окружные режущие кромки 3 и 4 единичных ножевых выступов совмещенных дисков статора 1 и ротора 2:

- скрещиваются одновременно в двух точках А и В, из которых точка В расположена на периферийной окружной кромке 5;

- образуют замкнутую часть фронтальной кольцевой размалывающей поверхности.

Размалывающая гарнитура работает следующим образом. Диску 2 ротора придается вращение в направлении, противоположном наклону режущих кромок 3 и 4. В процессе вращения диска 2 ротора волокнистая суспензия, под напором, непрерывно проходит через входную окружную кромку 6 в межножевые канавки совмещенных дисков 1 и 2 и, перемещаясь по ним, под действием перепадов давления и центробежной силы, проникает в замкнутые части фронтальной кольцевой размалывающей поверхности, ограниченные окружными режущими кромками 3 и 4 единичных ножевых выступов совмещенных дисков 1 и 2 ротора и статора.

В процессе вращения диска 1 ротора и встречного движения двух точек А и В, замкнутые части, уменьшаются от максимального значения (в исходном положении) до нулевого, т.е. до их схлопывания (в средней части кольцевой размалывающей поверхности). Это повышает интенсивность механического и гидравлического силового воздействия на волокнистую массу за счет сконцентрованных сдвиговых и ударных напряжений, а также за счет высокочастотных пульсационных гидродинамических нагрузок.

Характерными функциональными особенностями заявляемой размалывающей гарнитуры является то, что активные боковые стенки ножевых выступов с режущими кромками:

- 3 статора работают в удерживающем режиме (т.е. транспортируют прилегающий к ним материал по направлению к центру O);

- 4 ротора работают в прокачивающем режиме (т.е. транспортируют прилегающий к ним материал по направлению к периферийной окружной кромке 5).

Соответственно, характерными особенностями продвижения суспензии через кольцевую размалывающую полость является то, что (в отличие от известных устройств [1-3]):

- окружная составляющая суммарного вектора продвижения массы через размалывающую полость уменьшается, а радиальная - увеличивается;

- время одного прохода массы через размалывающую полость увеличивается за счет ее частичного торможения в местах прилегания к активным боковым стенкам ножевых выступов диска статора;

- силовое воздействие на массу, как отмечалось выше, увеличивается;

- при сближении режущих кромок 3 и 4 обеспечивается гарантированный захват ими достаточного количества волокнистого материала, а при дальнейшем вращении кромок 4 (ротора) относительно неподвижных - 3 (статора) материал принудительно протягивается через межножевой зазор;

- в кратковременный момент сближения кромок 3 и 4 нависшие на них волокнистые наслойки подвергаются, помимо ударного механического силового воздействия, усиленному гидродинамическому воздействию;

- в месте сопряжения режущих кромок 3 и 4 и нависших на них волокнистых наслоек, отмечается наличие сдвиговых силовых воздействий.

При последующем протягивании через межножевой зазор высококонцентрированный материал, образующий наслойки (нависшие на режущих кромках 3 и 4 ножевых выступов дисков 1 ротора и 2 статора), дополнительно подвергается совместной деформации сжатия и сдвига.

Прошедший обработку волокнистый полуфабрикат направляется на следующую стадию технологического процесса.

В результате проведенного анализа сил, действующих в местах сопряжения режущих кромок 3 и 4, установлено превалирование касательных напряжений и усиление фибриллирующего эффекта.

По сравнению с известными решениями [1-3], использование заявляемой размалывающей гарнитуры позволит:

- интенсифицировать процесс размола за счет обеспечения захвата большего количества волокнистого материала при двойном скрещивании режущих кромок 3 и 4;

- повысить эффективность и качество процесса размола за счет превалирования касательных напряжений и фибриллирующего эффекта;

- снизить энергозатраты за счет наиболее полного использования механического и гидродинамического силового воздействия на волокнистый материал за один проход через рабочую кольцевую межножевую полость.

Источники информации

1. SU, №2227825, МПК D21d 1/30, B02c 7/12, заявлено 15.07.2003 г, бюл. №12, опубл. 27.04.2004 г.

2. RU, №2314379, МПК D21d 1/30, B02c 7/13, заявлено 19.06.2006 г, бюл. №1, опубл. 10.01.2008 г.

3. RU, №2307883, МПК D21d 1/30, B02c 7/12, заявлено 03.04.2006 г, бюл. №28, опубл. 10.10.2007 г.

Размалывающая гарнитура, включающая роторный и статорный диски с рабочими поверхностями, обращенными одна к другой и снабженными ножевыми выступами, боковые стороны которых наклонены в одну сторону, а их круговые режущие кромки эксцентричны относительно центра диска и скрещиваются на его входной окружной кромке, отличающаяся тем, что режущие кромки ножевых выступов ротора и статора скрещиваются одновременно в двух точках, из которых вторая точка расположена на периферийной окружной кромке диска.