Устройство для измельчения

 

Изобретение относится к измельчению различных материалов, в частности измельчению полимеров, эластомеров, древесины и т.п. Устройство содержит корпус 1, в котором установлены статор 2 и ротор 3, загрузочный 4 и выгрузочный 5 патрубки, вал 6, упругий элемент 7 и регулировочный винт 8. На роторе 3 выполнены клиновидные по глубине пазы 9, а основание его со стороны загрузочного патрубка 4 снабжено выступами 10. На статоре 2 со стороны загрузочного патрубка 4 также выполнены клиновидные пазы 11. Статор 2 снабжен кольцевым каналом 12 для подачи хладагента. Со стороны выгрузочного патрубка 5 ротор 3 снабжен лопатками 13. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измельчению различных материалов, в частности измельчению полимеров, эластомеров, древесины и т. п. например, для тонкодисперсного измельчения полимерных отходов в виде стружки и пленки, предварительно дробленных автомобильных шин, отходов деревообработки, трикотажного производства и т. п.

Известно устройство для измельчения [1] содержащее корпус, в котором напротив друг друга установлены ротор и статор в виде дисков, загрузочный и выгрузочный патрубки. На периферии ротора выполнен кольцевой выступ с глухими радиальными пазами, выход которых в продольном сечении имеет форму клина или закругления, при этом на контактирующие поверхности ротора и статора нанесена насечка. Для удаления готового продукта из зоны измельчения в кольцевом выступе ротора между глухими радиальными пазами выполнены вентиляционные пазы, выходящие на периферию ротора. На нерабочей поверхности ротора и по его образующей смонтированы лопатки, а для исключения перегрева ротора на нерабочей поверхности его выполнен кольцевой паз, в который может подаваться хладоагент.

Недостатком этого устройства является его низкая производительность при измельчении отходов пленочных материалов. Данное устройство перерабатывает только предварительно измельченный материал. При загрузке предварительно дробленного материала в устройство этот материал попадает в глухие радиальные пазы, центробежными силами ориентируется и выбрасывается в зазор между статором и ротором, где происходит измельчение материала. По техническим причинам зазор между статором и ротором невозможно выполнить менее чем 50 мкм. Поэтому отходы пленки толщиной менее 50 мкм проскакивает зазор, не измельчаясь в нем. При толщине пленки 50-200 мкм проскок неизмельченного материала составляет 90-95% что резко снижает производительность устройства.

При измельчении в данном устройстве предварительно дробленных автомобильных шин из-за большой эластичности материала происходит проскакивание крупных частиц резины через рабочую зону устройства без измельчения. Это приводит к тому, что для получения качественного продукта необходимо выделять неизмельченные частицы и отправлять их на доизмельчение, что в конечном счете снижает производительность устройства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство [2] выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус с установленными в нем ротором и статором, загрузочный и выгрузочные патрубки. При этом ротор выполнен в виде тела вращения, а статор в виде охватывающего ротор кольца, рабочие поверхности ротора и статора расположены на боковых поверхностях тел вращения с постоянным вдоль их образующих зазором, на этих рабочих поверхностях со стороны выгрузочного патрубка выполнены насечки зоны тонкого измельчения. Со стороны загрузочного патрубка на роторе от его основания до зоны тонкого измельчения выполнены клиновидные по глубине пазы с выходом вершины клина этих пазов в зону тонкого измельчения, а со стороны загрузочного патрубка основание ротора снабжено выступами.

Недостатком этого устройства является его низкая производительность при измельчении пленочных материалов, поскольку рабочие поверхности статора и ротора со стороны загрузочного патрубка не участвуют в процессе предварительного дробления измельчаемого полимерного материала резанием, а подача предварительно раздробленного материала в зону тонкого измельчения происходит только по клиновидным по глубине пазам, расположенным на роторе.

Недостатки прототипа [2] устраняются тем, что в устройстве для измельчения, содержащем корпус с установленными в нем статором и ротором, выполненными в виде тел вращения, на рабочих поверхностях которых нанесена насечка, загрузочный и выгрузочный патрубки, статор и ротор установлены соосно, статор имеет форму кольца, охватывающего ротор, а рабочие поверхности статора и ротора расположены на боковых поверхностях этих тел вращения, при этом со стороны загрузочного патрубка в статоре также выполнены глухие пазы в виде клина по глубине с выходом вершины клина в зону тонкого измельчения.

На фиг. 1 изображено устройство с рабочими поверхностями в виде конусов, продольный разрез; на фиг. 2 то же, с рабочими поверхностями в виде цилиндров; на фиг. 3 рабочая поверхность ротора; на фиг. 4 рабочая поверхность статора.

Устройство содержит корпус 1, в котором установлены статор 2 и ротор 3, загрузочный 4 и выгрузочный 5 патрубки, вал 6, механизм регулировки положения статора и ротора относительно друг друга, состоящий из упругого элемента 7 и винта 8.

Ротор устройства представляет собой тело вращения, рабочая поверхность которого выполнена конусной или цилиндрической, и со стороны этой поверхности по образующей или под углом к ней выполнены пазы 9. На основании ротора со стороны загрузочного патрубка выполнены выступы 10.

Статор устройства представляет собой кольцо с конусной или цилиндрической внутренней рабочей поверхностью, со стороны загрузочного патрубка на которой выполнены клиновидные пазы 11.

В зоне тонкого измельчения на рабочие поверхности статора и ротора нанесены насечки. Причем, как правило, на роторе насечка наносится под углом к образующей против вращения ротора, а на статоре Х-образно. Статор 2 и ротор 3 устанавливаются соосно в корпусе 1. При этом контактирующие насечки ротора и статора образуют рабочую зону, где происходит тонкое измельчение материала. Для улучшения захвата материала из загрузочного патрубка на торце ротора служат выступы. Для исключения перегрева устройства при работе в корпусе выполнен кольцевой канал 12, в который подается хладагент, и на роторе установлены лопатки 13, создающие воздушный поток, охватывающий ротор устройства, и порошок, который выходит из зоны измельчения вместе с этим воздушным потоком и через патрубок 5 выбрасывается в накопитель.

Устройство работает следующим образом.

Материал, представляющий собой спутанные длинномерные обрывки пленки, спутанную стружку или гранулы, полученные при предварительном дроблении материала, например, резины, полиэтилена и т. п. подается в загрузочный патрубок, из которого он захватывается выступами ротора и отбрасывается центробежными силами к пазам статора и ротора. При попадании материала между пазами статора и ротора происходит его предварительное дробление. Пазы ротора и статора выполнены по отношению друг к другу под углом, что при воздействии на материал, попадающий между ними, они не только измельчают его резанием, но и продвигают этот материал к зоне тонкого измельчения. Поскольку пазы ротора и статора по глубине имеет форму клина, то материал, продвигаясь по ним к зоне тонкого измельчения, прессуется. К моменту поступления материала в зону тонкого измельчения, которая образована насечкой на статоре и роторе, он представляет собой плотно спрессованную массу, что не позволяет материалу свободно проскакивать между контактирующими насечками статора и ротора. Кроме того, проскоку материала препятствует также и то, что центробежные силы, действующие на частицы материала при вращении ротора, направлены перпендикулярно оси вращения. В зоне тонкого измельчения происходит одновременно тонкодисперсное измельчение материала по принципу скоростного резания и его перемещение к выходу за счет взаимодействия насечек статора и ротора с материалом. Лопатками 13 и воздушным потоком, образованным ими, порошок через выгрузочный патрубок 5 выбрасывается из устройства.

При этом выход клиновидных по глубине пазов в зону тонкого измельчения может быть выполнен закругленным.

При измельчении полимеров, имеющих низкую температуру плавления, например полиэтилена или полипропилена, время нахождения материала в зоне тонкого измельчения должно быть ограничено, так как тепло, выделяющееся при трении измельченного материала о насечку ротора и статора при движении его по зоне тонкого измельчения к выходу, может привести к расплавлению или спеканию уже измельченных частиц, что снижает производительность устройства. Для устранения этого недостатка рабочие поверхности ротора и статора следует выполнить в виде цилиндров (фиг. 2), при этом обеспечивается постоянство зазора между рабочими поверхностями статора и ротора, а механизм перемещения ротора в этом случае позволяет подбирать режим измельчения посредством изменения ширины зоны тонкого измельчения и исключить расплавление измельченного материала.

Для измельчения положения ротора относительно статора в устройстве предусмотрена его регулировка, которая осуществляется с помощью винта 8 и упругого элемента 7. При повороте винта 8 он через упорный подшипник воздействует на ротор 3 и перемещает его вместе с валом 6 и его подшипниками вправо. В случае конусных рабочих поверхностей при этом уменьшается зазор между ротором и статором и сжимается упругий элемент 7. При повороте винта 8 в другом направлении ротор 3 с валом 6 перемещается влево упругим элементом 7, а зазор увеличивается. Следовательно, регулировка дисперсности получаемого порошка производится в процессе работы устройства посредством изменения зазора между статором 2 и ротором 3 с помощью винта 8 и упругого элемента 7.

Применение соосной установки статора и ротора с коническими или цилиндрическими рабочими поверхностями и насечек на этих поверхностях, а также наличие пазов в роторе и статоре со стороны загрузочного патрубка позволяют получать тонкодисперсные порошки из отходов в виде пленки и стружки без их предварительного дробления на других установках. Например, предлагаемое устройство позволяет измельчить отходы пленки и стружку из полимеров, полученную при механической обработке до размера частиц 100 мкм и менее без предварительного дробления с производительностью 100 кг/ч при мощности привода 40 кВт и после предварительного дробления отходы резины до размера частиц 300 мкм и менее с производительностью 200 кг/ч при мощности привода 30 кВт.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ, содержащее корпус с установленными в нем ротором и статором, загрузочный и выгрузочный патрубки, при этом ротор выполнен в виде тела вращения, а статор в виде охватывающего ротор кольца, рабочие поверхности ротора и статора расположены на боковых поверхностях тел вращения с постоянным вдоль их образующих зазором, на этих рабочих поверхностях со стороны выгрузочного патрубка выполнены насечки зоны тонкого измельчения, со стороны загрузочного патрубка на роторе от его основания до зоны тонкого измельчения выполнены клиновидные по глубине пазы с выходом вершины клина этих пазов в зону тонкого измельчения, а со стороны загрузочного патрубка основание ротора снабжено выступами, отличающееся тем, что со стороны загрузочного патрубка на рабочей поверхности статора от его основания до зоны тонкого измельчения также выполнены клиновидные по глубине пазы с выходом вершины клина этих пазов в зону тонкого измельчения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор и статор выполнены конусными.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что ротор установлен с возможностью перемещения относительно статора вдоль оси вращения.

4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что на роторе насечка нанесена под углом к образующей против вращения ротора, а на статоре - X-образно.

5. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что как на роторе, так и на статоре выходы пазов в зону тонкого измельчения выполнены с закруглением по глубине.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4