РОТОР БИСЕРНОЙ МЕЛЬНИЦЫ Российский патент 1995 года по МПК B02C17/16 

Изобретение относится к технике измельчения (диспергирования) красок, в частности к диспергаторам, где в качестве рабочих тел применяют стеклянные шарики (бисер), а диспергирование протекает за счет сил трения, возникающих в суспензиях пигмента при взаимном скольжении и перекатывании бисера. Изобретение может найти применение в химической, строительной и других отраслях промышленности.

Известны бисерные мельницы, состоящие из цилиндрического корпуса со сменным вкладышем (стаканом), внутри которого вращается ротор с большим числом дисков. Ротор с дисками, как и корпус, изготовлен из легированных марок стали. Пигментная суспензия непрерывно подается насосом в верхнюю часть корпуса, заранее заполненного на 50-60% объема бисером. Из верхней части корпуса суспензия вытекает через сетку с щелевыми отверстиями, ширина которых в 2-3 раза меньше размера мелющих тел. Вытекающая суспензия пропускается через бак с контрольным фильтром (проволочной сеткой) для улавливания мелкого бисера и осколков, вызывающих быстрый износ насосов [1]
Недостатком такой мельницы является то, что интенсивное диспергирование пигментов протекает в ней лишь в небольшой зоне на периферии диска, называемой зоной перетира. В этой зоне шарики бисера не только скользят вдоль поверхности диска, но и перекатываются друг относительно друга. Вблизи же вала имеет место застойная зона, замедляющая процесс диспергирования. Эти явления значительно уменьшают производительность мельницы.

Наиболее близким к предлагаемому является мельница для тонкого измельчения органических и минеральных материалов [2] содержащая резервуар, внутри которого на вертикальном валу с разъемными ступицами попарно установлены диски в виде конических тарелок, и обратный клапан для подачи суспензии в зону измельчения. Проблема увеличения производительности здесь решается путем выполнения нижнего диска в виде полого конуса, обращенного основанием к днищу резервуара, благодаря чему образуется кольцевое радиальное сопло для подачи суспензии в зону перетира. Поступая в сопло, грубодисперсная суспензия сталкивается с потоком жидкости и измельчающих тел, направленных от вышестоящего диска.

Недостатками прототипа является недостаточно высокая степень интенсивности измельчения, а также низкая износостойкость дисков, поскольку при работе с грубодисперсными природными пигментами и абразивными наполнителями происходит быстрый износ корпуса и особенно дисков (после нескольких недель работы требуется их замена).

Целью изобретения является повышение степени диспергирования и повышение ресурса работы ротора.

Цель достигается тем, что в роторе бисерной мельницы, включающем вал и попарно насаженные на него диски, последние выполнены с радиально-волнообразной формой поверхности с глубиной впадин, равной от 1/4 до 1/10 толщины диска. Дpугим отличием является то, что диски выполнены из композита с матрицей из неорганических окислов (методом каменного литья), армированного каркасом из круговых и радиальных волокон, жестко соединенных между собой в местах пересечений.

На фиг. 1 изображен ротор (в сборе); на фиг.2 радиально-волнообразная форма поверхности дисков; на фиг.3 разрез по впадинам диска; на фиг.4 каркас армирования.

Ротор включает вал 1 с насаженными на него попарно дисками 2 из матричного композита неорганических окислов (каменное литье), армированного каркасом из круговых и радиальных волокон 3, металлическое кольцо 4 с внутренней резьбой, разъемные металлические ступицы 5, имеющие резьбовое соединение с каркасом армирования, и стопорное кольцо 6 с резьбовым соединением. Полотно диска 2 имеет радиально-волнообразную поверхность 7 с глубиной впадин 3, равной от 1/4 до 1/10 толщины диска.

Устройство работает следующим образом.

В цилиндрический неподвижный корпус (не показан), внутри которого вращается ротор с попарно насаженными на вал дисками 2 (18 шт.), заполненный на 50% объема бисером с размером частиц 0,6-2,5 мм, попадается насосом пигментная суспензия. Диски размером 300 мм и толщиной 16 мм имеют по окружности 6 конических отверстий диаметром 25/18 мм. Частота вращения ротора 470 об/мин. Смесь бисера и суспензии вследствие вязкостного трения, возникающего на поверхности вращающегося диска, центробежными силами отбрасывается вдоль диска к стенкам корпуса и возвращается в многократно циркулирующий между дисками поток. Ввиду того, что поверхность дисков выполнена радиально-волнообразной формы с глубиной впадин, равной 1/4-1/10 толщины диска, шарики бисера не проскальзывают по поверхности диска, а интенсивно контактируют, соударяясь друг с другом и поверхностью диска, что увеличивает турбулизацию потока и повышает степень диспергирования. Размер впадин менее 1/10 толщины диска неэффективен ввиду малого увеличения турбулизации потока смеси, а более 1/4 толщины диска не желателен ввиду образования застойных зон из-за излишней глубины впадин, где бисер может задерживаться. Опытные испытания ротора, проведенные в заводских условиях, выявили, что данное соотношение является оптимальным. Испытания также выявили, что износостойкость композитного диска новой конструкции в 2,5-3 раза выше по сравнению со стальными дисками. Помимо этого значительно уменьшилась масса ротора в целом (масса диска из композита 3,8 кг, из стали 9 кг). Производительность мельницы увеличилась на 15% значительно сокращены затраты на ремонт, существенно снижен расход электроэнергии за счет уменьшения массы дисков.

Использование: в технике измельчения красок, в частности к диспергаторам, где в качестве рабочих тел используют стеклянные шарики. Сущность изобретения: ротор бисерной мельницы включает вал с попарно насаженными на него дисками со ступицами. Ступицы выполнены разъемными, а поверхность дисков имеет радиально-волнообразную форму с глубиной впадин, равной 1/4 1/10 толщины диска. Кроме того диски выполнены из композита с матрицей из неогранических окислов методом каменного литья, армированного каркасом из круговых и радиальных волокон, жестко соединенных в местах пересечений. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. РОТОР БИСЕРНОЙ МЕЛЬНИЦЫ, включающий вал и попарно установленные на разъемных ступицах диски, отличающийся тем, что рабочая поверхность дисков выполнена в радиальном направлении волнообразной формы с глубиной впадин, равной 1/4 1/10 толщины диска. 2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что диски выполнены из композита с матрицей из неорганических окислов методом каменного литья, армированного каркасом из круговых и радиальных волокон, жестко соединенных между собой в местах их пересечения.