УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВОЛОКНОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2000 года по МПК D21B1/02 B02C2/04 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к устройствам для механической обработки волокносодержащих материалов. Изобретение может быть использовано в целлюлозно-бумажной, химической, строительной промышленности и т.д.

Известно устройство, включающее корпус с загрузочной воронкой и установленный в корпусе на приводном валу ротор, выполненный в виде барабана с полой штангой, шарнирно связанной с корпусом, при этом приводной вал ротора одним концом расположен в полой штанге, а другой конец его установлен в барабане и несет дисбалансный ролик (а.с. СССР N 1044701, кл. D 21 С 1/00, заявлено 11.11.1979 г. бюл. N 36, 1983.).

В известном устройстве осуществляется планетарная обкатка рабочей поверхности корпуса ротором с контактом по смежной образующей и механическим обжатием материала. Это возможно только при конической форме рабочих поверхностей ротора и корпуса, оси и образующие которых пересекаются в центре шарнира.

Однако такое расположение не позволяет интенсифицировать процесс обработки, поскольку на материал оказывается ограниченное воздействие в виде сжатия и отсутствует касательное усилие.

Известно устройство для обработки целлюлозосодержащего материала, включающее корпус с загрузочной, разгрузочной воронками и ротор, шарнирно подвешенный к корпусу посредством штанги с дисбалансом (а.с. СССР, N 1124064, кл. D 21 С 1/00, заявлено 11.11.1982 г., бюл. N 42, 1984 г.).

В известном устройстве осуществляется гирационное движение ротора относительно сферической опоры с обкаткой рабочей поверхности корпуса и механическим воздействием на материал в виде обжатия.

Это возможно при конической форме ротора и корпуса, оси и образующие которых пересекаются в центре шарнира. Однако такое расположение не позволяет интенсифицировать процесс обработки, поскольку на материал оказывается ограниченное воздействие в виде сжатия и отсутствует касательное усилие.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство для механической обработки волокносодержащего материала, включающее вертикально расположенные корпус и размещенный в нем с зазором ротор, соединенный с корпусом посредством закрепленного на штанге с дебалансом шарнира, центр которого расположен внутри конуса, образованного рабочей поверхностью корпуса, в точке пересечения осей корпуса и ротора, рабочие поверхности которых имеют коническую форму, патрубок для подачи исходного материала, расположенный в верхней части корпуса, патрубок для отвода обработанного материала, расположенный в нижней части корпуса, причем ротор расположен в корпусе так, что одна из его образующих совпадает с образующей корпуса, а зазор между корпусом и ротором выполнен сужающимся в направлении патрубка для отвода обработанного материала, при этом оси и образующие рабочих поверхностей ротора и корпуса не пересекаются в общей точке, а шарнир размещен в нижней части корпуса (а.с. СССР, N 1451194, кл. D 21 C 1/00, заявлено 16.04.1986 г., бюл. N 2, 15.01.1989 г.).

В известном устройстве обкатывание поверхности корпуса ротором происходит только по верхнему основанию ротора, а разность углов обкатки основаниями ротора компенсируется проскальзыванием рабочей поверхности ротора относительно рабочей поверхности корпуса, складывающегося из двух составляющих - горизонтальной и вертикальной.

Горизонтальная составляющая сдвига совпадает по направлению с вращением ротора, поскольку сопротивление касательных усилий, возникающих от сил трения сдвига (проскальзывания), и энергозатраты на их преодоление в этом случае минимальны. Вертикальная составляющая вектора проскальзывания совпадает с направлением перемещения обрабатываемого материала (сверху вниз). Это способствует перемещению материала по рабочему зазору, препятствует налипанию его на рабочие поверхности ротора и корпуса, противодействует образованию зон зависания, повышает интенсивность обработки.

Однако в данном устройстве направление вектора сдвига является единственной степенью свободы проскальзывания точек рабочей поверхности ротора относительно сопряженных с ними точек рабочей поверхности корпуса по смежным образующим. Этот недостаток известного устройства не позволяет еще более интенсифицировать процесс обработки и повысить ее качество.

Изобретение решает задачу интенсификации процесса обработки.

Технический эффект заключается в повышении качества обработки за счет увеличения вертикальной составляющей сдвига.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве для механической обработки волокносодержащих материалов, включающем корпус и ротор, шарнирно закрепленный в нижней части корпуса на штанге с дебалансом, особенность заключается в том, что ротор и корпус снабжены рабочими фугеровками, подпружиненными параллельно осям их симметрии противоположно направленными упругими элементами.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что не обнаружен источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому техническому результату, отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительным от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На чертеже схематически изображено устройство для механической обработки волокносодержащих материалов.

Устройство состоит из вертикально расположенных корпуса 1 и ротора 2, соединенного с корпусом 1 посредством закрепленного на штанге 3 с дебалансом 4 шарнира 5. Корпус 1 снабжен рабочей футеровкой 6, а ротор 2 - футеровкой 7. Рабочие футеровки 6 и 7 посажены соответственно в корпус 1 и на ротор 2 на шпонках и подпружинены упругими элементами 8, например, посредством магазинов тарельчатых пружин, размещенных в рабочих футеровках 6 и 7, противоположно направленных и равномерно распределенных по окружности среднего диаметра их торцов. Расположение корпуса 1 и ротора 2 выполнено таким образом, что смежные образующие рабочих футеровок 6 и 7 плотно прилегают друг к другу. Усилие предварительного поджатая пружин 8 регулируется до оптимальной величины с помощью регулировочных винтов 9.

Устройство для механической обработки волокносодержащих материалов работает следующим образом.

Волокносодержащий материал подают в рабочую полость устройства, где он попадает в кольцевой зазор, образованный рабочими поверхностями футеровок 6 и 7, подвергаясь многократному воздействию этих поверхностей при передвижении вниз к выходному отверстию под действием сил гравитации и вибрации. Воздействие на материал складывается из нормальных усилий, тангенциальных усилий за счет разности углов обкатки основаниями футеровки 7 ротора 2 и в отличие от существующих, близких по технической сущности к предлагаемому решению устройств из вертикальных противоположно направленных перемещений рабочих футеровок 6 и 7, совершаемых за счет отдавливания их в месте контакта набегающим фронтом материала. Возможность данных перемещений обеспечивается сжатием пружин 8 в заданном направлении. Характер перемещений колебательный, так как за счет неоднородности массы материала, вибрации во время работы и нарастания усилия возврата пружин 8 футеровки 6 и 7 после перемещений за счет отжатия периодически возвращаются, а затем вновь отжимаются. При этом материал, находящийся между смежными образующими футеровок 6 и 7, подвергается воздействию динамического вертикального тангенциального сдвига с двух сторон, периодически меняющего направление по причине колебательного характера вертикальных перемещений футеровок 6 и 7.

По сравнению с известными устройствами использование предлагаемого устройства для механической обработки волокносодержащих материалов позволит:
- интенсифицировать процесс обработки и повысить ее качество за счет увеличения вертикальной составляющей сдвига в рабочей зоне;
- повысить производительность устройства за счет интенсификации процесса обработки;
- повысить проходимость материала через рабочую полость устройства за счет динамического вертикального тангенциального сдвига, способствующего передвижению материала к выходному отверстию;
- осуществить оптимальные режимы обработки за счет обеспечения возможности регулирования величины усилия тангенциальной составляющей в вертикальном направлении с помощью изменения величины предварительного поджатия упругих элементов;
- снизить энергозатраты на единицу обработки материала за счет обеспечения повышенной проходимости материала через рабочую полость устройства при оптимальных режимах.

Для заявленного устройства, в том виде как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение предназначено для механической обработки волокносодержащих материалов и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, химической и строительной промышленности. Корпус и ротор устройства снабжены рабочими футеровками. Футеровки подпружинены параллельно осям их симметрии противоположно направленными упругими элементами. Данная конструкция устройства увеличивает вертикальную составляющую сдвига и повышает качество обработки материала. 1 ил.

Устройство для механической обработки волокносодержащих материалов, включающее корпус и шарнирно закрепленный в нижней его части на штанге с дебалансом ротор, отличающееся тем, что ротор и корпус снабжены рабочими футеровками, подпружиненными параллельно осям их симметрии противоположно направленными упругими элементами.