Центробежное устройство для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой
Изобретение относится к устройствам смешивания и измельчения порошкообразных, зерновых или кусковых материалов и может быть использовано для приготовления порошков и сыпучих смесей в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве. Центробежное устройство для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой состоит из корпуса, загрузочного и разгрузочного устройства, привода вращения рабочей емкости, установленной на корпусе с возможностью вращения и имеющей днище, крышку и эластичную обечайку, роликов, установленных на механизмах поворота оси вращения роликов, при этом ролики установлены снаружи эластичной обечайки так, что внешняя поверхность роликов соприкасается с наружной поверхностью эластичной обечайки и деформирует ее в направлении оси вращения рабочей емкости, эластичная обечайка рабочей емкости крепится к крышке, установленной в корпусе с возможностью вращения, а на внешней поверхности роликов, соприкасающейся с эластичной обечайкой рабочей емкости, выполнены радиальные выступы. Техническим результатом изобретения является снижение износа мелющих тел и рабочего органа центробежного устройства для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой. 12 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к устройствам смешивания и измельчения порошкообразных, зерновых или кусковых материалов и может быть использовано для приготовления порошков и сыпучих смесей в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве.
Известен центробежный смеситель-диспергатор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, эллиптические крышку и днище, вертикальный вал с размещенным на нем ротором в виде диска, на котором концентрично установлен полый тонкостенный усеченный конус с перепускными окнами, на внутренней поверхности конуса, спиралевидно устанавливаются направляющие лопасти, имеющие профиль дуги круга, отличающийся тем, что по всей длине направляющих лопастей выполнены в нижней части перепускные отверстия, а в верхней - вырезы, имеющие прямоугольную форму (RU №2311951, МПК B01F 7/26, В28С 5/16, д.п. 10.12.2007 г.).
Недостатком смесителя является относительно невысокое качество смешивания и измельчения по однородности конечного продукта, высокая длительность измельчения и наличие переизмельчения. Кроме этого наличие внутри рабочей емкости рабочих органов в виде усеченного конуса и направляющих лопастей приводит к появлению намола при измельчении и смешивании, а также необходимости систематической замены изношенных рабочих органов.
Прототипом заявляемого устройства является смеситель, содержащий корпус, загрузочное и разгрузочное приспособление, привод вращения эластичной емкости с прижимным роликом и перемешивающие стержни, при этом он снабжен механизмом изменения угла положения ролика, размещенным внутри емкости диском, кинематически связанным с приводом вращения, на торце которого установлены стержни и дополнительные ролики, причем один конец оси каждого из роликов шарнирно закреплен в корпусе, а другой связан с механизмом изменения угла положения ролика, выполненным в виде закрепленной на корпусе пластины, в радиальных пазах которой размещены концы осей роликов, шарнирно соединенных посредством тяг с имеющей возможность поворота крестовиной, и приспособление для поворота пластины (АС №1560427, В28С 5/00, В02С 17/02, опубл. 30.04.1990 г.).
К недостаткам относятся наличие внутри эластичной рабочей емкости быстро изнашиваемых рабочих органов - пальцев, требующих регулярной замены, кроме этого отсутствие разности скоростей между пальцами и обрабатываемыми компонентами значительно увеличивает срок приготовления смеси. Низкая эффективность помола материалов в смесителе при использовании его в качестве мельницы, особенно при измельчении твердых материалов. Сложность конструкции и осуществления процесса выгрузки обрабатываемого материала из эластичной рабочей емкости.
Общим недостатком известных смесителей является неэффективность применения этих устройств для измельчения.
Техническим результатом заявляемого изобретения, является снижение намола, износа мелющих тел и обечайки, повышение тонины помола, и однородности конечного продукта обработки.
Технический результат достигается тем, в центробежном устройстве для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой состоящем из корпуса, загрузочного и разгрузочного устройства, привода вращения рабочей емкости, установленной на корпусе с возможностью вращения и имеющей днище, крышку и эластичную обечайку, роликов, установленных на механизмах поворота оси вращения роликов, при этом ролики установлены снаружи эластичной обечайки так, что внешняя поверхность роликов соприкасается с наружной поверхностью эластичной обечайки и деформирует ее в направлении оси вращения рабочей емкости при этом эластичная обечайка рабочей емкости крепится к крышке, установленной в корпусе с возможностью вращения, а на внешней поверхности роликов, соприкасающейся с эластичной обечайкой рабочей емкости, выполнены радиальные выступы, радиальные выступы, по крайней мере, одного ролика выполнены по поверхностям, обеспечивающим закон движения деформируемой эластичной обечайки рабочей емкости в направлении оси ее вращения, по крайней мере, с одним конечным скачком ускорения; оно дополнительно снабжено механизмами поступательного перемещения роликов, а механизмы поворота и поступательного перемещения установлены последовательно друг за другом; на корпусе дополнительно установлена подвижная платформа, на которой установлен, по крайней мере, один ролик с возможностью вращения; подвижная платформа содержит, по крайней мере, один механизм поступательного перемещения, по крайней мере, одного ролика, по крайней мере, по одной из трех возможных координат и/или, по крайней мере, один механизм поворота оси вращения, по крайней мере, одного ролика, по крайней мере, относительно одной из трех возможных координат; по крайней мере, один механизм поступательного перемещения и/или, по крайней мере, один механизм поворота оси вращения роликов снабжены приводами; ролики равномерно распределены по окружности эластичной обечайки рабочей емкости с наружным радиусом Rемкости, и их максимальное количество К и радиус Rрол, определяются из условия соседства
один ролик снабжен приводом; днище рабочей емкости имеет вогнутую форму; поверхность роликов выполнена из фрикционного материала; один ролик установлен на упругих опорах; по крайней мере, один ролик, установленный на упругих опорах и/или, по крайней мере, один механизм поступательного перемещения и/или, по крайней мере, один механизм поворота оси вращения ролика снабжен виброприводом; эластичная обечайка снабжена, по крайней мере, одним ободом.
Устройство поясняется чертежами.
Фиг. 1. Продольный разрез центробежного устройства для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой;
Фиг. 2. График перемещения S деформируемого элемента эластичной и/или гибкой обечайки рабочей емкости в направлении перпендикулярном оси вращения ролика в зависимости от угла ϕ поворота ролика;
Фиг. 3. График скорости V деформируемого элемента эластичной и/или гибкой обечайки рабочей емкости в направлении перпендикулярном оси вращения ролика в зависимости от угла ϕ поворота ролика;
Фиг. 4. График ускорения А деформируемой эластичной и/или гибкой обечайки рабочей емкости в направлении перпендикулярном оси ролика с тремя конечными скачками ускорения в зависимости от угла ϕ поворота ролика;
Фиг. 5. Схема расположения ролика, когда ось его вращения расположена в плоскости параллельно оси вращения рабочей емкости;
Фиг. 6. Схема расположения ролика, когда ось его вращения расположена в плоскости оси вращения рабочей емкости под углом к ней;
Фиг. 7. Схема расположения ролика, когда оси вращения рабочей емкости и ролика скрещиваются, друг с другом, не пересекаясь;
Фиг. 8. Продольный разрез центробежного устройства для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой, где оси вращения рабочей емкости и ролика скрещиваются, друг с другом, не пересекаясь;
Фиг. 9. Схема подвижной платформы с механизмами поступательного перемещения ролика по координатам;
Фиг. 10. Схема подвижной платформы с механизмами поворота оси вращения ролика относительно координатных осей;
Фиг. 11. Схема для определения количества и диаметра роликов из условия соседства;
Фиг. 12. Продольный разрез центробежного устройства для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой с упругими опорами ролика и виброприводом.
Центробежное устройство для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой (Фиг. 1) содержит рабочую емкость 1, состоящую из крышки 2 и днища 3 между которыми установлена эластичная и/или гибкая обечайка 4. Эластичная и/или гибкая обечайка 4 имеет цилиндрическую или выпуклую форму и снабжена, по крайней мере, одним ободом 5, с помощью которого, эластичная и/или гибкая обечайка 4 крепится к днищу 3 и/или крышке 2. Таким образом, крышка 2 жестко соединена с эластичной и/или гибкой обечайкой 4. Рабочая емкость 1 снабжена устройством загрузки 6 обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 и устройством выгрузки 9 готового продукта 10. Сквозной канал устройства для выгрузки 9 предназначен для выгрузки измельченного готового продукта 10 в виде пылевоздушной смеси с помощью вентилятора (на фиг. не показан). В днище 3 может быть выполнена полость. Рабочая емкость установлена на корпусе 11 при помощи подшипниковых узлов 12, вала 13, неподвижно соединенного с днищем 3, и/или вала 14 неподвижно соединенного с крышкой 2. Таким образом, крышка 2, снабженная валом 14, установлена в корпусе 11 с помощью подшипниковых узлов 12 с возможностью вращения. Поверхность днища 3, обращенная внутрь рабочей емкости 1 имеет плоскую или вогнутую форму, например, в виде сферической, параболической, гиперболической поверхности вращения или форму усеченного конуса. Кроме этого, на днище 3 может быть выполнен центральный выступ 15. В днище 3 и/или центральном выступе 15 выполнены сквозные отверстия 16, соединяющие внутренний объем рабочей емкости 1 с полостью днища 3. Полость днища 3 с помощью неподвижной втулки 17, установленной внутри полого вала 13 соединена с устройством подачи сжатого газа (на фиг. не показано). Неподвижная втулка 17 снабжена уплотнениями 18. Вал 13 рабочей емкости 1, соединен с приводом 19 при помощи ременной передачи 20. Ролик 21, закрепленный на оси 22 установлен на корпусе 11 снаружи рабочей емкости 1, так, что внешняя поверхность ролика 21 соприкасается с наружной поверхность эластичной и/или гибкой обечайки 4, и деформирует ее в направление оси вращения рабочей емкости 1.
Центробежное устройство для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой может быть снабжено несколькими роликами 21, при этом их расположение друг относительно друга и расположение ролика 21 относительно эластичной и/или гибкой обечайки 4 могут регулироваться. Все ролики 21, установленные на корпусе 11 снаружи рабочей емкости 1 соприкасаются с наружной поверхностью эластичной и/или гибкой обечайки 4, и деформируют ее своей внешней поверхностью в направление оси вращения рабочей емкости 1. Внешняя поверхность ролика 21, соприкасающаяся с эластичной и/или гибкой обечайкой 4 выполнена в виде поверхности вращения, например, цилиндрической, тороидальной или конической. На внешней поверхности ролика 21, соприкасающейся с эластичной и/или гибкой обечайкой 4 рабочей емкости 1, может быть выполнен, по крайней мере, один радиальный выступ 23. Радиальные выступы 23 ролика 21 выполнены по поверхностям, обеспечивающим закон движения деформируемого участка эластичной и/или гибкой обечайки 4 рабочей емкости 1 в направлении оси ее вращения, по крайней мере, с одним конечным скачком ускорения (Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4). Например, при заданном на фиг. 2 графике перемещения S деформируемого участка эластичной и/или гибкой обечайки 4 рабочей емкости 1 контактирующего с радиальным выступом 23 ролика 21 в направлении перпендикулярном оси вращения ролика 21 в зависимости от угла поворота ϕ ролика 21, скорость V (Фиг. 3) деформируемого элемента эластичной и/или гибкой обечайки 4 рабочей емкости 1 изменяется по линейному закону. В этом случае деформируемый участок эластичной и/или гибкой обечайки 4 в процессе деформации радиальным выступом 23 ролика 21 будет испытывать три мягких удара (конечных скачка ускорения А) в точках ABC графика ускорений А в направлении перпендикулярном оси вращения ролика 21 в зависимости от угла ϕ поворота ролика 21 (Фиг. 4). То есть деформируемый участок эластичной и/или гибкой обечайки 4 будет двигаться с тремя конечными скачками ускорения при взаимодействии с радиальным выступом 23 ролика 21.
По крайней мере, один ролик 21 может быть снабжен приводом 24 (Фиг. 1), соединенным с осью 22. Ось 22 ролика 21 может занимать относительно оси вращения рабочей емкости 1 различные положения, например, ось вращения, по крайней мере, одного ролика 21 может быть расположена в плоскости оси вращения рабочей емкости 1 параллельно ей (Фиг. 5, Фиг. 1) или под углом к ней (Фиг. 6). Кроме этого ось вращения, по крайней мере, одного ролика 21 и ось вращения рабочей емкости 1 могут быть расположены так, что скрещиваются друг с другом под углом не пересекаясь (Фиг. 7). Ролик 21 может крепиться с возможностью вращения на корпусе 11 или на подвижной платформе 25, установленной на корпусе 11. Подвижная платформа 25 снабжена, по крайней мере, одним механизмом поступательного перемещения 26 (Фиг. 9) и/или, по крайней мере, одним механизмом поворота 27 (Фиг. 10) оси 22 ролика 21. Механизмы поступательного перемещения 26 и механизмы поворота 27 оси 22 ролика 21 могут устанавливаться на платформе последовательно друг за другом, при этом, по крайней мере, один ролик 21, устанавливается на крайнем относительно корпуса 11 и/или платформы 25 механизме. Механизмы поступательного перемещения 26 обеспечивают перемещение ролика 21 по трем координатам X, Y и Z (Фиг. 9), а механизмы поворота 27 оси вращения ролика 21 могут поворачивать ось 22 ролика 21 относительно осей X, Y и Z (Фиг. 10). В качестве механизма поступательного перемещения 26 могут быть использованы винтовые пары с ручным или механическим приводом (электрическим, пневматическим, гидравлическим). В качестве механизма поворота 27 (Фиг. 8, Фиг. 10) оси вращения ролика 21 могут использоваться, например, червячные передачи или кулисные механизмы, снабженные ручным или механическим приводом (электрическим, пневматическим, гидравлическим). Механизмы поступательного перемещения 26 и механизмы поворота 27 оси вращения ролика 21 могут регулировать положение ролика 21 отдельно или совместно, обеспечивая требуемое его положение относительно гибкой и/или эластичной обечайки 4 рабочей емкости 1.
Ролики 21 могут быть равномерно в одной или нескольких параллельных плоскостях распределены по окружности эластичной и/или гибкой обечайки 4 рабочей емкости 1. Если ролики 21 расположены в одной плоскости и равномерно распределены по окружности эластичной и/или гибкой обечайки 4 рабочей емкости 1 с наружным радиусом Rемкости, а их максимальное количество равно К, радиус Rрол определяется из условия соседства 
(Фиг. 11). Условие соседства предполагает, что ролики 21, расположенные по окружности эластичной и/или гибкой обечайки 4 рабочей емкости 1 в одной плоскости не должны соприкасаться между собой. Тогда условие соседства получится из рассмотрения треугольника ABC (Фиг. 11).
Поверхность роликов 21 может быть выполнена из фрикционного материала, а эластичная и/или гибкая обечайка 4 из резины или полимера. По крайней мере, один ролик 21 может вращаться за счет сил трения между эластичной и/или гибкой обечайкой 4 и внешней поверхностью ролика 21. Кроме этого, по крайней мере, один ролик 21 может вращаться с помощью привода 24, в этом случае должно обеспечиваться равенство линейных скоростей V эластичной и/или гибкой обечайки 4 и ролика 21 в точке контакта. Рабочая емкость 1 может не иметь собственного привода и приводиться во вращение, по крайней мере, одним роликом 21, снабженным приводом 24. Ось 22 с роликом 21 может быть установлена с помощью подшипникового узла 28 на корпусе 11 или подвижной платформе 25 или механизме поступательного перемещения 26 или механизме поворота 27 оси вращения ролика 21, в том числе с использованием упругих опор 29 (Фиг. 12). Когда ось 22 с роликом 21 установлена на упругих опорах 29 она может быть снабжена виброприводом 30 (Фиг. 12). Кроме этого виброприводом 30 могут быть снабжены подвижная платформа 25 механизмы поступательного перемещения 26, механизмы поворота 27 оси вращения ролика 21 (на фиг. не показано).
Устройство выгрузки 9 может быть выполнено в виде трубы с открытой конической частью. Днище 3, крышка 2 и обод 5 выполняются из износостойкого материала или футеруются износостойкими плитами.
Центробежное устройство для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой (Фиг. 1) работает следующим образом.
В зависимости от свойств обрабатываемого материала 7 и технологии обработки возможны следующие варианты начала работы центробежного устройства для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой.
В-первом случае, эластичную и/или гибкую обечайку 4 не деформируют роликами 21, а обрабатываемый материал 7 и/или мелющие тела 8 загружают в неподвижную или вращающуюся от привода 19 рабочую емкость 1.
Bo-втором случае, эластичную и/или гибкую обечайку 4 предварительно деформируют в направлении оси вращения рабочей емкости 1, а затем загружают обрабатываемый материал 7 и/или мелющие тела 8 в неподвижную или вращающуюся рабочую емкость 1.
Величина деформации и направление деформирования эластичной и/или гибкой обечайки 4 зависит от технологических свойств обрабатываемого материала 7 и требований, предъявляемых к готовому продукту. Деформация эластичной и/или гибкой обечайки 4, по крайней мере, одним роликом 21 осуществляется с помощью подвижной платформы 25 или установленных на ней механизмов поступательного перемещения 26 ролика 21 и/или механизмов поворота 27 оси вращения ролика 21. Величина и направление деформации эластичной и/или гибкой обечайки 4 определяются (зависят) от положения ролика 21 относительно внешней поверхности эластичной и/или гибкой обечайки 4 и могут устанавливаться (задаваться) перед включением привода 19 или устанавливаться и регулироваться при вращении рабочей емкости 1 с помощью механизмов поступательного перемещения 26 и механизмов поворота 27 оси вращения ролика 21.
Рабочая емкость 1 может приводиться во вращение либо при помощи ременной передачи 18 приводом 19, либо за счет сил трения от вращающегося ролика 21, снабженного приводом 24.
Загруженная или пустая рабочая емкость 1 с недеформированной или предварительно деформированной эластичной и/или гибкой обечайкой 4 с помощью привода 19 и/или привода 24 разгоняется до заданной угловой скорости вращения рабочей емкости 1. При вращении рабочей емкости 1, предварительно загруженные или загружаемые в нее в процессе обработки, обрабатываемый материал 7 и мелющие тела 8 под действием центробежных сил движутся по днищу 3 рабочей емкости 1 и за счет сил трения разгоняются до угловой скорости вращения рабочей емкости 1. Попадая на эластичную и/или гибкую обечайку 4, обрабатываемый материал 7 и мелющие тела 8 движутся по ней и частично деформируют ее кнаружи за счет действующих центробежных сил. Величина давления обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 на эластичную и/или гибкую обечайку 4 и ее деформация кнаружи зависит от радиуса рабочей емкости 1, угловой скорости вращения и толщины слоя обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8. В процессе движения обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 по днищу 3 и эластичной и/или гибкой обечайки 4 обрабатываемый материал 7 перемешивается и измельчается за счет сдвиговых деформаций, возникающих в потоке смеси обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8. Во время деформации эластичной и/или гибкой обечайки 4 роликом 21 поток смеси обрабатываемого материала 7 и/или мелющих тел 8, находящейся на деформируемом участке, отрывается от внутренней поверхности эластичной и/или гибкой обечайки 4 и движется в направлении оси вращения рабочей емкости 1. Направление и скорость потока смеси обрабатываемого материала 7 и/или мелющих тел 8 при сходе с деформированного участка эластичной и/или гибкой обечайки 4 рабочей емкости 1 зависят от величины, способа и формы деформации этого участка. Таким образом, после прохождения деформированного участка эластичной и/или гибкой обечайки 4 поток смеси обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 отрывается от внутренней поверхности эластичной и/или гибкой обечайки 4 и падает на дно рабочей емкости 1. При падении потока смеси обрабатываемого материала 7 и/или мелющих тел 8 на дно рабочей емкости 1 происходит дополнительное перемешивание и измельчение обрабатываемого материала 7. Кроме этого во время движения по деформированному участку эластичной и/или гибкой обечайки 4 в потоке смеси обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 происходят интенсивные сдвиговые деформации. Многократное повторение циклов движения обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 в рабочей емкости 1 приводит к равномерному перемешиванию ингредиентов в случае приготовления смесей или интенсивному измельчению обрабатываемого материала 7 за счет многократных сдвиговых деформаций (истирания), происходящих в потоке смеси обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8, и ударных воздействий мелющих тел 8.
С целью повышения интенсивности сдвиговых деформаций, увеличения интенсивности ударных воздействий мелющих тел 8, а также более полного отделения обрабатываемого материала 7 от эластичной и/или гибкой обечайки 4 деформация эластичной и/или гибкой обечайки 4 должна осуществляться по специальным законам, обеспечивающим создание ударных (скачкообразных) ускорений в потоке смеси обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8. Ударное воздействие на обрабатываемый материал 7 и мелющие тела 8 может быть реализовано путем создания дополнительного ударно-деформирующего воздействия на эластичную и/или гибкую обечайку 4 рабочей емкости 1 в зоне ее деформации. В центробежном устройстве для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой ударно-деформирующее воздействие реализовано двумя способами.
В первом случае ударно-деформирующее воздействие происходит в результате взаимодействия эластичной и/или гибкой обечайки 4 рабочей емкости 1 с радиальными выступами 23, выполненными на внешней контактирующей поверхности ролика 21. Радиальные выступы 23 выполнены по профилю, обеспечивающему ударное воздействие на эластичную и/или гибкую обечайку 4. Например, радиальный выступ 23 может деформировать эластичную и/или гибкую обечайку 4 по закону (Фиг. 4), обеспечивающему три конечных скачка ускорения А.
Вращающийся ролик 21 радиальными выступами 23 периодически деформирует поверхность эластичной и/или гибкой обечайки 4, создавая ударную деформацию эластичной и/или гибкой обечайки 4. Энергия ударной деформации эластичной и/или гибкой обечайки 4 передается обрабатываемому материалу 7 и мелющим телам 8, находящимся в зоне ударной деформации. За счет ударного воздействия внутренней поверхности эластичной и/или гибкой обечайки 4 обрабатываемый материал 7 и мелющие тела 8 отрываются от нее, движутся внутрь рабочей емкости 1 и падают на днище 3, где за счет сил трения и действия центробежных сил продолжают движение по днищу 3 и внутренней поверхности эластичной и/или гибкой обечайки 4. После чего процесс повторяется.
Во втором случае ударно-деформирующее воздействие на эластичную и/или гибкую обечайку 4 рабочей емкости 1 может быть реализовано за счет вибрационного воздействия ролика 21 на эластичную и/или гибкую обечайку 4. Виброперемещение гладкого или снабженного радиальными выступами 23 ролика 21, закрепленного в упругих опорах 29 осуществляется виброприводом 30. Виброприводом 30 могут быть снабжены все ролики 21, установленные на упругих опорах 29. Кроме этого, конструктивно вибропривод 30 может быть соединен с подвижной платформой 25 и/или механизмом поступательного перемещения 26 и/или механизмом поворота 27 оси вращения ролика 21.
При ударно-деформирующем воздействии на эластичную и/или гибкую обечайку 4 обрабатываемый материал 7 подвергается дополнительному ударно-истирающему воздействию. При этом более интенсивно происходит перемешивание ингредиентов обрабатываемого материала за счет разности восприятий ударного воздействия частицами различной крупности и массы и более интенсивное измельчение за счет ударного воздействия на обрабатываемый материал 7, мелющих тел 8 и крупных частиц обрабатываемого материла 7. При отсутствии ударно-деформирующего воздействия измельчение обрабатываемого материала 7 происходит в основном за счет раздавливающего и истирающего воздействия мелющих тел 8 на обрабатываемый материал 7 при его движении по вогнутой поверхности эластичной и/или гибкой обечайки 4 и днища 3, а также при движении по деформированному участку поверхности эластичной и/или гибкой обечайки 4, и в процессе ударного воздействия мелющих тел 8 на обрабатываемый материал 7 при соударениях мелющих тел 8 и обрабатываемого материала 7 с поверхностью днища 3. А, в случае ударно-деформирующего воздействия на эластичную и/или гибкую обечайку 4 дополнительное измельчение обрабатываемого материала 7 происходит в зоне действия удара, а также за счет увеличения скорости соударения обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 с днищем 3.
Загрузка обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 в рабочую емкость 1 осуществляется через канал загрузочного устройства 6, а выгрузка готового продукта 10 происходит через сквозной канал устройства выгрузки 9 в виде пылегазовой смеси. При периодическом режиме работы центробежного устройства для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой, а также при приготовлении связных смесей выгрузка обрабатываемого материала осуществляется после остановки вращения рабочей емкости 1 через отверстие в крышке 2.
Для исключения переизмельчения обрабатываемого материала 7 или реализации непрерывного процесса измельчения в рабочую емкость 1 через неподвижную втулку 17, установленную внутри вала 13 в полость днища 3 подают сжатый газ, который через отверстия 16 центрального выступа 15 попадает внутрь рабочей емкости 1. Сжатый газ или воздух, выходящий из отверстия 16, проходит через движущийся слой мелющих тел 8 и обрабатываемого материала 7 и выводит из него частицы заданной дисперсности.
Максимальный размер, удаляемых частиц обрабатываемого материала 7 регулируется расходом и давлением газа или воздуха, поступающего в рабочую емкость 1 через сквозные отверстия 16 днища 3. Кроме этого крупность отводимых частиц обрабатываемого материала 7 дополнительно может регулироваться производительностью отсасывающего вентилятора и уровнем, создаваемого разряжения в рабочей емкости 1. При работе центробежного устройства для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой выделения пыли в окружающую среду практически не происходит, так как рабочая емкость 1 выполнена герметичной, а все пылевидные продукты отводятся из рабочей емкости 1 через герметичный канал выгрузки 9. Пылегазовая смесь готового продукта 10 из рабочей емкости 1 удаляется вентилятором (на фиг. не показан), а затем измельченный материал осаждается с помощью циклонов или воздушных фильтров (не показаны). При необходимости готовый продукт 10 классифицируют по фракциям, а недоизмельченный обрабатываемый материал 7 поступает вновь в центробежное устройство для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой.
В зависимости от технологических свойств обрабатываемого материала интенсивность ударно-истирающего воздействия в процессе измельчения требуется регулировать. Величина ударно-истирающего воздействия регулируется с помощью изменения величины и направления деформации эластичной и/или гибкой обечайки 4 роликом 21, а также изменение угловой скорости вращения рабочей емкости 1. Для малосвязных обрабатываемых материалов направление деформации эластичной и/или гибкой обечайки 4 не оказывает существенного влияния на интенсивность измельчения или перемешивания обрабатываемого материала. Для связных материалов, например, глинистых смесей деформацию эластичной и/или гибкой обечайки направляют в сторону днища 3 рабочей емкости 1 с целью исключения налипания обрабатываемого материала 7 на эластичную и/или гибкую обечайку 4. Направление деформации эластичной и/или гибкой 4 в сторону днища 3 используют также при измельчении твердых и хрупких материалов, так как в этом случае увеличивается скорость соударения обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 с днищем 3.
Использование центробежного устройства для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой для приготовления смесей осуществляется без применения мелющих тел 8. В этом случае основным фактором, обеспечивающим интенсивное и однородное перемешивание является многократное пространственное смещение частиц обрабатываемого материала 7 друг относительно друга. Кроме этого измельчение некоторых видов материалов также можно осуществлять без использования мелющих тел 8.
После завершения обработки обрабатываемого материала 7 при работе в периодическом режиме или по завершению обработки в непрерывном режиме, когда измельченный обрабатываемый материал 7 непрерывно отсасывается вентилятором через канал выгрузки 9, рабочую емкость 1 останавливают и осуществляют выгрузку обрабатываемого материала 7 и мелющих тел 8 из рабочей емкости 1 через отверстие в крышке 2.
Таким образом, предлагаемое центробежное устройство для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой позволяет снизить износ мелющих тел и эластичной обечайки. Высокая интенсивность ударно-истирающего воздействия мелющих тел на обрабатываемый материал позволяет получать тонкие и сверхтонкие порошки. Многократное повторение циклов обработки материала в рабочей емкости позволяет готовить продукт (смеси и порошки) с высоким уровнем однородности.
Использование центробежного устройства для смешивания и измельчения позволяет исключить выделения пыли в окружающую среду.
1. Центробежное устройство для смешивания и измельчения с эластичной обечайкой, состоящее из корпуса, загрузочного и разгрузочного устройства, привода вращения рабочей емкости, установленной на корпусе с возможностью вращения и имеющей днище, крышку и эластичную обечайку, роликов, установленных на механизмах поворота оси вращения роликов, при этом ролики установлены снаружи эластичной обечайки так, что внешняя поверхность роликов соприкасается с наружной поверхностью эластичной обечайки и деформирует ее в направлении оси вращения рабочей емкости, отличающееся тем, что эластичная обечайка рабочей емкости крепится к крышке, установленной в корпусе с возможностью вращения, а на внешней поверхности роликов, соприкасающейся с эластичной обечайкой рабочей емкости, выполнены радиальные выступы.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиальные выступы, по крайней мере, одного ролика выполнены по поверхностям, обеспечивающим закон движения деформируемой эластичной обечайки рабочей емкости в направлении оси ее вращения, по крайней мере, с одним конечным скачком ускорения.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено механизмами поступательного перемещения роликов, а механизмы поворота и поступательного перемещения установлены последовательно друг за другом.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на корпусе дополнительно установлена подвижная платформа, на которой установлен, по крайней мере, один ролик с возможностью вращения.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что подвижная платформа содержит, по крайней мере, один механизм поступательного перемещения, по крайней мере, одного ролика, по крайней мере, по одной из трех возможных координат и/или, по крайней мере, один механизм поворота оси вращения, по крайней мере, одного ролика, по крайней мере, относительно одной из трех возможных координат.
6. Устройство по п. 3 или 5, отличающееся тем, что, по крайней мере, один механизм поступательного перемещения и/или, по крайней мере, один механизм поворота оси вращения роликов снабжены приводами.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ролики равномерно распределены по окружности эластичной обечайки рабочей емкости с наружным радиусом Rёмкости и их максимальное количество К и радиус Rрол определяются из условия соседства
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, по крайней мере, один ролик снабжен приводом.
9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что днище рабочей емкости имеет вогнутую форму.
10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность роликов выполнена из фрикционного материала.
11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, по крайней мере, один ролик установлен на упругих опорах.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что, по крайней мере, один ролик, установленный на упругих опорах и/или, по крайней мере, один механизм поступательного перемещения и/или, по крайней мере, один механизм поворота оси вращения ролика снабжен виброприводом.
13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эластичная обечайка снабжена, по крайней мере, одним ободом.
