МЕЛЬНИЦА ДЛЯ ЗЕРНА Российский патент 1996 года по МПК B02C7/08 

Изобретение относится к измельчителям гранулированного материала (продукта) и предназначено для использования в качестве мельницы для помола зерна.

Традиционно помол зерна ведется истиранием, когда в зазор между двумя дисками-жерновами засыпается зерно, и один из жерновов вращается относительно другого.

Эти мельницы громоздки, имеют малую производительность, критичны к выбору материала для жерновов и требуют высоких энергозатрат.

Ряд недостатков, присущих указанным мельницам, устраняется в центробежных мельницах [1, 2] В отличие от описанных выше в последних зерно дробится, для чего в них предусмотрены била, которые, вращаясь на большой скорости, разбивают зерна.

Недостатком этих мельниц являются высокие центробежные нагрузки, воздействующие на узлы и детали конструкции, необходимость применения высокооборотных приводов, что усложняет и удорожает изготовление мельниц и их эксплуатации.

Известен также еще один процесс помола, когда вместо описанных выше истирания или дробления применяют резание.

Например, известно устройство [3] в котором для измельчения материала применяют вращающиеся ножи.

Однако известное устройство по ряду причин не может обеспечить требуемую тонкость помола, в связи с чем вращающиеся ножи производят только первичное измельчение, после чего материал поступает в зону вторичного измельчения, где он обрабатывается жерновами. Все это усложняет конструкцию, она становится громоздкой, трудоемкой, сложной и надежной в эксплуатации.

По совокупности конструктивных признаков, компоновке и принципу работы наиболее близким к изобретению может быть устройство [4] содержащее горизонтально вращательно смонтированный нижний паз, на торце которого выполнены радиальные пазы. В пазах диска подобно режущим зубьям известной металлообрабатывающей фрезы вертикально установлены ножи для помола зерна, которые сгруппированы по нескольким концентрическим окружностям ("окружности выступов"). Устройство содержит также второй, верхний диск, концентрично противолежащий первому и аналогичный по конструкции, ножи которого обращены к нижнему диску. При этом, окружности выступов верхнего диска расположены против окружностей впадин нижнего, режущие кромки ножей верхнего и нижнего дисков направлены навстречу друг другу, диски соответственно вращаются в разные стороны. Во время работы зерно засыпается через пустотелую ступицу верхнего диска, центробежной силой отбрасывается к периферии и, попадая между встречно движущимися ножами (эффект ножниц), ими разрезается. Поскольку по мере удаления от оси вращения дисков расстояние между встречно движущимися ножами в каждой паре соседних окружностей последовательно уменьшается, то соответственно увеличивается тонкость помола.

Известное устройство имеет следующие недостатки.

Во-первых, при разрезании каждое отдельное зерно необходимо удерживать относительно режущих кромок. Специальных средств для удержания зерен известное устройство не имеет, зерна подаются к ножам и удерживаются у них под действием центробежной силы. Поэтому, чтобы происходил процесс резания, соотношение размера зерна и зазора между кромками пары взаимодействующих ножей должно выдерживаться в достаточно узком диапазоне, поскольку если зазор большой, то зерно проскочит между режущими кромками неповрежденным, если маленький, то из-за криволинейности своей поверхности и достаточно большой твердости и гладкости высока вероятность, что зерно будет выскальзывать из зазора между зубьями. Этим объясняется наличие нескольких концентрических окружностей с последовательно уменьшающимися зазорами между ножами, что увеличивает металлоемкость и габариты устройства.

Во-вторых, поскольку единственным средством удержания зерна относительно режущих кромок ножей является центробежная сила, а вес каждого отдельно взятого зерна мал, то число оборотов вращающегося диска должно быть достаточно большим. Анализ конструкции показывает, что авторам известного устройства не удалось решить эту задачу, т. е. уложить скорость вращения диска в разумные пределы, и поэтому вместо абсолютного увеличения числа оборотов одного диска они пошли по пути увеличения относительной скорости встречных режущих кромок, придав двум дискам противоположное вращение.

Такое решение усложняет и удорожает устройство, поскольку требуется применение или двух отдельных приводов для нижнего и верхнего дисков, или достаточно сложного дифференциального устройства, делящего вращение единого привода на два противоположных вращения нижнего и верхнего дисков.

Из изложенного видно, что, поскольку этот путь приводит не к увеличению центробежной силы, а только к росту ударных нагрузок на зерно, то процесс помола в известном устройстве также не является чистым резанием, а представляет собой комбинацию из резания и дробления.

В целом, известное устройство является конструктивно сложным, усложняются и удорожаются его производство и эксплуатация.

Перед изобретением была поставлена задача: создать малогабаритную мельницу достаточно высокой производительности, простую как конструктивно, так и в эксплуатации. При решении задачи были учтены социально-экономические факторы в стране: развитие мелких индивидуальных и коллективных фермерских хозяйств при децентрализации производства, слабости и ограниченном количестве предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции.

Поставленная задача решается тем, что предложена мельница для зерна, содержащая горизонтально вращательно смонтированный нижний диск, несущий на верхнем торце ножи, и противолежащий нижнему верхний диск.

Новым в изобретении является то, что верхний диск зафиксирован от вращения и имеет эксцентрично расположенные по окружности питающие каналы, каждый из которых заканчивается тангенциально ориентированной клиноподобной помольной камерой, нижняя поверхность которой представлена нижним торцом диска, а верхняя, наклонная к нижней, выполнена в теле диска и имеет шероховатости, при этом режущие кромки ножей направлены поперек и параллельны нижней поверхности камеры.

На фиг. 1 схематически показан общий вид мельницы (вид сбоку с частичным разрезом); на фиг. 2 схема взаимного расположения ножей и помольных камер, вид в плане.

Мельница содержит горизонтально вращательно смонтированный нижний диск 1, ступица 2 которого вращательно проходит сквозь противолежащей нижнему концентрично смонтированный верхний диск 3, зафиксированный от вращения, но при необходимости не исключающий возможности аксиального (вертикального) наладочного перемещения. В пазах 4 диска 1 размещены прямоугольные ножи 5, режущие кромки 6 которых параллельны нижней торцовой поверхности 7 верхнего диска 3. Равномерно по окружности верхнего диска 3 эксцентрично выполнены сквозные питающие каналы 8, каждый из которых заканчивается клиноподобной помольной камерой 9, ориентированной тангенциально оси "О" вращения нижнего диска 1. Нижняя граничная поверхность 10 помольной камеры 9 представлена торцовой поверхностью 7 верхнего диска 3, т. е. камера 9 открыта в сторону нижнего диска 1. Наклонная к нижней верхняя поверхность 11 камеры 9 выполнена в теле диска 3 и имеет шероховатости, например, в виде специально нанесенных насечек, или, если полость камеры получена не механической обработкой, а отливкой, то она в последующем механически не обрабатывается, т. е. шероховатости образуются естественным путем.

Как видно из фиг. 2, при наложении плоскости вращения режущих кромок 6 на плоскость 7 торца верхнего диска 3 расположение ножей 5 и ориентация камер 9 должны быть такими, чтобы при совмещении камер 9 и ножей 5 (их проекций) режущие кромки 6 ножей были направлены поперек камер.

На фиг. 2 в позициях А, Б и В показаны варианты ориентации ножей с камерами и варианты формы камер в плане.

Ввиду общеизвестности и несущественности для заявленного изобретения в материалах заявки не описываются такие сопутствующие и вспомогательные узлы и механизмы, как загрузочный бункер для зерна, приемный для муки, средства крепления ножей 5 к диску 1 и т. д.

Мельница работает следующим образом. С началом вращения нижнего диска 1 (по стрелке "Г") сверху в мельницу засыпается зерно, которое через питающие каналы 8 неподвижного диска 3 попадает в камеры 9. Попав в камеру, зерно увлекается вращающимся диском 1 в узкую часть камеры и заклинивается подобно телу вращения в известной обгонной муфте. Шероховатости на поверхности 11 предотвращают проворачивание зерна, способствуя его заклиниванию. При подходе режущей кромки 6 ножа к зерну с последнего снимается стружка соответствующей толщины, которая определяется зазором "К" между дисками 1 и 3 и соответствующим этому зазору вылетом режущей кромки 6 над торцовой поверхностью диска 1. Поскольку тонкость помола зависит от величины этого зазора, то мельница снабжена соответствующим механизмом регулировки, с помощью которого один из дисков (для сущности изобретения безразлично какой) аксиально наладочно перемещается относительно другого перед началом или в процессе работы. В простейшем виде эти средства могут быть выполнены в виде аксиально наладочно подвижных упорных подшипников. Ввиду общеизвестности их конструкция в данном описании не раскрывается.

При экспериментальной проверке заявленной мельницы было установлено, что размер фракции, получаемой после помола зерна, может быть изменен по желанию в широких пределах только измельчением величины зазора "К" без изменения ранее установленного оптимального вылета режущих кромок 6, что упрощает регулировку мельницы в эксплуатации.

На фиг. 2 в позиции А показан радиальный паз 4 для размещения ножа 5, в позиции Б тангенциальный паз.

Тангенциальный паз предпочтителен тогда, когда диск 1, несущий нож 5, вращается с небольшой скоростью, например вручную. В этом случае нож 5 будет работать подобно скребку, выдавливая муку к периферии диска, для чего угол наклона ножа к диаметральной плоскости диска по отношению к направлению его вращения должен быть отрицательным. Если же диск 1 имеет достаточно большое число оборотов, например от бытового электродвигателя, то пазы 4 в целях упрощения технологии изготовления могут быть выполнены (ориентированы) и радиально, поскольку ножи будут работать подобно лопастям центробежного вентилятора.

Количество ножей на диске 1 и питающих каналов на диске 3 для сущности изобретения не имеет значения и определяется конкретным вариантом конструктивного исполнения.

Использование: для помола зерна. Сущность изобретения: мельница для зерна содержит два горизонтальных коаксиально расположенных диска, нижний из которых установлен с возможностью вращения, и установленные на нижнем диске ножи. Новым является то, что верхний диск зафиксирован от вращения и имеет эксцентрично расположенные по окружности сквозные питающие каналы, нижняя часть каждого из которых выполнена в виде тангенциально ориентированной клиновидной помольной камеры, нижняя поверхность которой расположена на уровне нижней поверхности диска, верхняя наклонена к нижней и имеет шероховатости, а режущие кромки ножей направлены поперек камеры и расположены параллельно нижней поверхности верхнего диска. 2 ил.

Мельница для зерна, содержащая два горизонтальных коаксиально расположенных диска, нижний из которых установлен с возможностью вращения, и укрепленные на нижнем диске ножи, отличающаяся тем, что верхний диск зафиксирован от вращения и имеет эксцентрично расположенные по окружности сквозные питающие каналы, нижняя часть каждого из которых выполнена в виде тангенциально ориентированной клиновидной помольной камеры, нижняя поверхность которой расположена на уровне нижней поверхности диска, верхняя наклонена к нижней и имеет шероховатости, а режущие кромки ножей направлены поперек камеры и расположены параллельно нижней поверхности верхнего диска.