УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА И ЕГО РАБОЧИЙ ОРГАН Российский патент 1999 года по МПК B02C19/20 B02C15/16 

Изобретение относится к устройствам для измельчения материала, предназначенным для размельчения, перетирания и перемешивания материала при получении тонкодисперсных пастообразных веществ, в частности лакокрасочных материалов, шпатлевки и грунтовки, используемых для нанесения, в частности на поверхности дерева, металла, бетона, кирпича, древесноволокнистых и древесностружечных материалов.

Известно устройство для измельчения продуктов, содержащее рабочий орган в виде укрепленных на горизонтальном валу конических роликовых подшипников, установленных в ступенчатом корпусе, выполненном с загрузочным и разгрузочным патрубками, и систему охлаждения, расположенную в каждой ступени корпуса. Особенностью устройства является то, что наружное кольцо каждого подшипника установлено в корпусе посредством гибкой связи (а.с. N 1143462, кл. B 02 C 15/08, 1983).

К недостаткам известного устройства относятся относительная сложность конструкции рабочего органа, а, следовательно, и его изготовления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению, касающемуся объекта "Устройство для измельчения материала", является устройство для измельчения материала, содержащее основание с расположенным на нем двигателем, вал которого связан посредством разъемной упругой муфты с приводным валом, и рабочий орган для размещения в емкости с перетираемым материалом, имеющий внутреннюю часть, соединенную с приводным валом, и наружную часть, связанную с тормозящими элементами (патент РФ N 2064338, МПК B 02 C 19/20, приоритет 10.08.95).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению, касающемуся объекта охраны "Рабочий орган", является рабочий орган, содержащий соединенную с приводным валом внутреннюю часть и связанную с тормозящими элементами наружную часть, расположенные относительно друг друга коаксиально для перетирания материала (патент РФ N 2064340, МПК B 02 C 19/20, приоритет 10.08.97) рабочий орган, а также конструктивная сложность устройства в целом и, как следствие, сложность его обслуживания (промывка, чистка).

Задачей, на решение которой направлены устройство для измельчения материала и его рабочий орган, является разработка устройства для измельчения материала его рабочего органа, обладающих простой конструкцией, являющихся удобными в эксплуатации и обслуживании, и обеспечивающих при этом высокое качество перетирания материала. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных свойств за счет упрощения процесса промывки рабочего органа и емкости, снижении энергетических затрат за счет исключения трения перемешиваемой массы о поверхность емкости.

Для достижения указанного выше технического результата в известном устройстве для измельчения материала, содержащем основание с расположенным на нем двигателем, вал которого связан посредством разъемной упругой муфты с приводным валом, и рабочий орган для размещения в емкости с перетираемым материалом, имеющий внутреннюю часть, соединенную с приводным валом, и наружную часть, связанную с тормозящими элементами, приводной вал выполнен упругим с возможностью обеспечения изменения пространственного положения рабочего органа в емкости при его вращении и связан с упругой муфтой.

Кроме того, приводной вал может быть выполнен из армированной резины или полимерного материала, например из семейства эластомеров.

Кроме того, устройство может быть снабжено упругим элементом, установленным между внутренней частью рабочего органа и приводным валом, выполненным в виде намотанной на приводной вал в направлении его вращения неметаллической ленты с предварительно нанесенным на ее поверхность клеящим материалом.

А в известной конструкции рабочего органа, содержащего соединенную с приводным валом внутреннюю часть и связанную с тормозящими элементами наружную часть, расположенные относительно друг друга коаксиально с возможностью перетирания материала, внутренняя часть выполнена с рабочей цилиндрической поверхностью, наружная часть состоит из нескольких желобчатых элементов, расположенных открытыми сторонами к цилиндрической рабочей поверхности внутренней части с возможностью скольжения по ней своими рабочими кромками при вращении приводного вала, при этом желобчатые элементы установлены по окружности с зазором и связаны между собой упругой связью с возможностью ограниченного перемещения по окружности относительно друг друга и прижатия рабочими кромками к цилиндрической рабочей поверхности внутренней части, а тормозящие элементы представляют собой лопасти, связанные с желобчатыми элементами наружной частью и расположенные по меньшей мере в одной поперечной плоскости рабочего органа.

Кроме этого, упругая связь желобчатых элементов с внутренней частью может быть выполнена в виде резиновых колец, охватывающих желобчатые элементы с возможностью прижатия их рабочих кромок к рабочей цилиндрической поверхности внутренней части.

Кроме этого, желобчатый элемент может быть выполнен в виде уголка, а лопасти упругими.

Кроме этого, на боковых сторонах желобчатых элементов, обращенных навстречу вращению рабочего органа, могут быть выполнены окна для введения перетираемого материала внутрь желобчатого элемента.

Кроме этого, лопасти могут быть прикреплены к боковой стороне желобчатого элемента, а резиновые кольца расположены с возможностью схватывания желобчатых элементов с возможностью прижатия их рабочих кромок к рабочей цилиндрической поверхности внутренней части, при этом резиновые кольца размещены на желобчатых элементах под участками лопастей, прикрепленными к упомянутым элементам.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, необходимых и достаточных для достижения технического результата.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для измельчения материала; на фиг.2 - поперечный разрез рабочего органа устройства; на фиг.3 - сечение А-А по фиг.2; на фиг.4 - вариант выполнения соединения внутренней части рабочего органа с приводным валом; на фиг.5 - фрагмент выполнения рабочего органа.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью признаков заданного технического результата.

Устройство для измельчения материала, преимущественно пастообразного материала, содержит основание в виде плиты 1 (фиг.1), на которой посредством упругих элементов 2, например пружин, расположена рама 3 с закрепленным на ней двигателем 4. Вал 5 двигателя соединен при помощи разъемной муфты 6 с приводным валом 7 рабочего органа 8, размещенного в емкости 9 с материалом 10.

Выполнение вала 7 упругим позволяет исключить появление резонансных режимов в процессе вращения относительно неуравновешенных вращающихся частей, что в итоге позволяет повысить надежность устройства, а также позволяет изменять положение погружного рабочего органа в пространстве емкости как по высоте, так и в диаметральной плоскости, обеспечивая тем самым качественное перемешивание и размельчение материала, находящегося в различных зонах емкости.

Муфта 6 обеспечивает изменение углового положения валов 5 и 7 друг относительно друга и выполнена разъемной для обеспечения быстрого соединения и разъединения этих валов. В качестве такой муфты может быть применена втулочно-пальцевая муфта или муфта с торообразной оболочкой и т.п.

Рабочий орган содержит соединенную с приводным валом 7 внутреннюю часть 11 и связанную с тормозящими элементами 12 наружную часть. Наружная часть состоит из нескольких желобчатых элементов 13, расположенных открытыми сторонами к цилиндрической рабочей поверхности 14 внутренней части 11 с возможностью скольжения по ней рабочими кромками 15 при вращении приводного вала 7. Желобчатые элементы 13 установлены по окружности с зазором 16 и связаны между собой упругой связью с возможностью ограниченного перемещения по окружности относительно друг друга и прижатия рабочими кромками 15 к цилиндрической рабочей поверхности 14 внутренней части 11.

Упругая связь элементов 13 наружной части выполнена в виде резиновых колец 17 (фиг.3, 5), охватывающих эти элементы 13 с возможностью прижатия их рабочих кромок 15 к рабочей цилиндрической поверхности 14 внутренней части 11.

На фиг.2 и 3 изображен вариант, согласно которому желобчатые элементы 13 выполнены в виде уголков. На сторонах уголка, расположенных навстречу вращению рабочего органа выполнены окна или вырезы 18, а к другим сторонам - прикреплены тормозящие элементы 12 с возможностью расположения их в тангенциальном направлении к цилиндрической поверхности. С целью исключения соскальзывания резиновых колец 17, последние размещают под участками лопастей 20 (фиг.5), прикрепленными к желобчатым элементам 13.

Тормозящие элементы 12 представляют собой лопасти 20, которые выполнены из упругого материала, например армированной резины или из материала семейства эластомеров, и присоединены к уголкам (фиг.5).

Между внутренней частью 11 рабочего органа 8 и приводным валом 7 установлен упругий элемент (фиг.4), выполненный в виде намотанной на приводной вал 7 в направлением его вращения неметаллической ленты 21 с предварительно нанесенным на ее поверхность клеящим материалом. Такое выполнение способствует повышению надежности и срока службы путем исключения ударных нагрузок на приводной вал 6 при взаимодействии рабочего органа с материалом 10. На конце приводного вала 7 расположен ограничитель 22 осевого перемещения наружной части, который имеет окна для обеспечения перемещаемого материала 10.

В основу сборки устройства положен модульный принцип. Устройство состоит из четырех модулей, первый - это плита 1, второй - двигатель 4, закрепленный на раме 3, третий - приводной вал 7 с рабочим органом 8 на одном конце и разъемной муфтой 6 на другом конце, и четвертый - емкость 9 с материалом 10. Модульный принцип способствует повышению удобства эксплуатации и обслуживания устройства, а также значительно упрощает монтаж и демонтаж устройства.

Устройство для измельчения материала работает следующим образом.

В результате вращения приводного вала 7 (фиг.1,2,5,) и погруженного в перетираемый материал 10 рабочего органа 8 желобчатые элементы 13 своими кромками 15 скользят по рабочим поверхности 14 внутренней части 11 и перетирают, тем самым, материал, который вводится в полость желобчатого элемента 13 через окна или вырезы 18, расположенные против вращения рабочего органа 8. При этом разность угловых скоростей внутренней части 11 и желобчатых элементов 13 обусловлена взаимодействием лопастей 20, прикрепленных к желобчатым элементам 13 с малоподвижной массой материала 10. Таким образом, поступающий материал проходит между рабочей поверхностью 14 и рабочими кромками 15, далее перемешивается с материалом 10, находящимся вне зоны перетирания, и под действием центробежных сил отводится к периферии емкости 9.

С целью повышения эффективности процесса перетирания материала осуществляют автоматическое изменение относительного перемещения мелющих рабочей поверхности 14 и рабочих кромок 15 рабочего органа 8 за счет выполнения тормозящих элементов 12 в виде упругих лопастей 20, изменяющих свою форму в зависимости от состояния материала 10 и притормаживают тем самым наружную часть рабочего органа 8 тем больше, чем выше плотность и вязкость материала 10.

Помимо притормаживающего эффекта лопасти 20 обеспечивают перемешивание и способствуют интенсивному размельчению материала 10. Это происходит следующим образом. В процессе движения лопасти 20 (фиг.4), обладая упругостью, приобретают форму, обусловленную сопротивлением движения перетираемого материала 10. Так, в начальный период размельчения, когда материал 10 имеет повышенную плотность и разнороден, лопасти 20, сгибаясь по дуге, уменьшаются в радиальном направлении, при этом на лопастях 20 возникает большой крутящий момент из-за уменьшения радиуса их окружности и повышенной связи посредством материала 10 несущей их наружной части с приводной внутренней частью 11. Увеличение крутящего момента способствует размельчению материала 10 путем отделения лопастями 20 в осевом направлении одной его части от другой. На следующем этапе размельчения, когда материал 10 обладает повышенной текучестью по сравнению с первоначальным его состоянием, лопасти 20 выпрямляются и захватывают большее количество материала 10 и перемещают его относительно другой массы, имеющей меньшую угловую скорость перемещения, повышая тем самым эффект перемешивания материала 10.

Процесс размельчения материала повторяется до тех пор пока не будет достигнута требуемая его консистенция.

Изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", поскольку изготовление устройства и рабочего органа возможно при использовании существующих средств производства с применением известных технологий.

Предлагаемая конструкция устройства для размельчения материала с таким выполнением рабочего органа технологична, проста и удобна в эксплуатации. Применение данного устройства и рабочего органа позволяет повысить качество перетирания материала до тонкодисперсного пастообразного состояния.

Изобретение может найти широкое применение в области строительства и в легкой промышленности при изготовлении различных красителей и в производстве и переработке строительных и специальных материалов, также и в химической, пищевой, парфюмерной и других отраслях промышленности, где требуется осуществить размельчение каких-либо материалов.

Устройство предназначено для измельчения тонкодисперсных пастообразных веществ, используемых для нанесения на поверхность древесноволокнистых и древесностружечных материалов. Устройство для измельчения материала содержит основание с расположенным на нем двигателем, вал которого связан посредством разъемной муфты с приводным валом, и рабочий орган для размещения в емкости с перетираемым материалом, имеющий внутреннюю часть, соединенную с приводным валом, и наружную часть, связанную с тормозящими элементами, при этом приводной вал выполнен упругим и связан с упругой муфтой с возможностью обеспечения изменения пространственного положения рабочего органа в емкости при его вращении. Рабочий орган содержит соединенную с приводным валом внутреннюю часть и связанную с тормозящими элементами наружную часть, которые расположены относительно друг друга коаксиально с возможностью перетирания материала. Внутренняя часть выполнена с рабочей цилиндрической поверхностью, наружная часть состоит из нескольких желобчатых элементов. Тормозящие элементы представляют собой лопасти. Изобретение позволяет обеспечить высокое качество перетирания материала при простоте и удобстве конструкции. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для измельчения материала, содержащее основание с расположенным на нем двигателем, вал которого связан посредством разъемной муфты с приводным валом, и рабочий орган для размещения в емкости с перетираемым материалом, имеющий внутреннюю часть, соединенную с приводным валом, и рабочий орган для размещения в емкости с перетираемым материалом, имеющий внутреннюю часть, соединенную с приводным валом, и наружную часть, связанную с тормозящими элементами, отличающееся тем, что приводной вал выполнен с возможностью обеспечения изменения пространственного положения рабочего органа в емкости при его вращении и связан с упругой муфтой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводной вал выполнен из резины или полимерного материала, например, из семейства эластомеров. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводной вал выполнен армированным. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено упругим элементом, установленным между внутренней частью рабочего органа и приводным валом. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен в виде намотанной на приводной вал в направлении его вращения неметаллической ленты с предварительно нанесенным на ее поверхность клеящим материалом. 6. Рабочий орган устройства для измельчения материала, содержащий соединенную с приводным валом внутреннюю часть и связанную с тормозящими элементами наружную часть, расположенные относительно друг друга коаксиально для перетирания материала, отличающийся тем, что внутренняя часть выполнена с рабочей цилиндрической поверхностью, а наружная состоит из нескольких желобчатых элементов, расположенных открытыми сторонами к цилиндрической рабочей поверхности внутренней части вала с возможностью скольжения по ней своими рабочими кромками при вращении приводного вала, при этом желобчатые элементы установлены по окружности с зазором относительно друг друга и связаны между собой упругой связью с возможностью ограниченного перемещения по окружности относительно друг друга и прижатия рабочими кромками к цилиндрической рабочей поверхности внутренней части, тормозящие элементы представляют собой лопасти, связанные с желобчатыми элементами наружной частью и расположенные по меньшей мере в одной поперечной плоскости рабочего органа. 7. Рабочий орган по п.6, отличающийся тем, что упругая связь желобчатых элементов с внутренней частью выполнена в виде резиновых колец, охватывающих желобчатые элементы с возможностью прижатия их рабочих кромок к рабочей цилиндрической поверхности внутренней части. 8. Рабочий орган по любому из пп.6 и 7, отличающийся тем, что желобчатый элемент выполнен в виде уголка. 9. Рабочий орган по п.6, отличающийся тем, что на боковых сторонах желобчатых элементов, обращенных навстречу вращению рабочего органа, выполнены окна для введения перетираемого материала внутрь желобчатого элемента. 10. Рабочий орган по любому из пп.6 - 9, отличающийся тем, что лопасти прикреплены к боковой стороне желобчатого элемента, при этом резиновые кольца размещены на желобчатых элементах под участками лопастей, прикрепленных к упомянутым элементам с возможностью удержания их от смещения. 11. Рабочий орган по любому их пп.6 - 10, отличающийся тем, что лопасти выполнены упругими.