УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВОЛОКНОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 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 для механической обработки волокносодержащего материала, включающее вертикально расположенный 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 (авт. св. СССР, 1451194, М. кл.³ D 21 С 1/00, заявлено 16.04.86, БИ 2, 15.01.89).

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 неналипанию 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.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство для механической обработки волокносодержащих материалов, включающее корпус и шарнирно закрепленный в нижней его части на штанге с дебалансом ротор, снабженные рабочими футеровками, подпружиненными параллельно осям их симметрии и противоположно направленными упругими элементами (Патент RU 2144591, М. кл. ³ D 21 В 1/2, В 02 С 2/04, заявлено 15.12.98, БИ 2, 20.01.00).

В известном устройстве воздействие на материал складывается:
- из нормальных усилий;
- тангенциальных усилий за счет разности углов обкатки основаниями футеровки ротора;
- из вертикальных, противоположно направленных перемещений футеровок ротора и корпуса, совершаемых за счет отдавливания в месте контакта набегающим фронтом материала. Возможность перемещения обеспечивается сжатием пружин.

При третьем виде воздействия характер перемещения колебательный. За счет факторов неоднородности массы материала, вибрации во время работы и нарастания усилий возврата пружин футеровки ротора и корпуса после перемещения за счет отжатия периодически возвращаются, а зате, вновь отжимаются. При этом материал, находящийся между смежными образующими футеровок, подвергается воздействию динамического вертикального тангенциального сдвига с двух сторон, периодически меняющего направление по причине колебательного характера вертикальных перемещений футеровок. Это позволяет интенсифицировать процесс обработки.

Однако колебательный характер вертикальных перемещений футеровок является результатом воздействия ряда вышеотмеченных факторов и, следовательно, осуществляется практически в пассивной форме, так как в большой степени зависит от них. Это 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 эффект при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве для механической обработки волокносодержащих материалов, включающем корпус и шарнирно закрепленный в нижней его части на штанге с дебалансом ротор, снабженные рабочими футеровками, подпружиненными параллельно осям их симметрии и противоположно направленными упругими элементами, штанга и футеровка ротора снабжены храповыми дисками, рабочие поверхности скосов которых сопряжены между собой.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для механической обработки волокносодержащих материалов; на фиг. 2 - разрез А-А (стрелкой показано направление вращения штанги 3, двойной стрелкой показано направление вращения футеровки 7 ротора 2).

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 поджатия пружин 8 регулируется до оптимальной величины с помощью регулировочных винтов 9.

Штанга 3 и футеровка 7 ротора 2 снабжены храповыми дисками 10 и 11, рабочие поверхности скосов 12 и 13 которых сопряжены между собой (см. фиг.2, разрез по А-А).

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 вертикальных противоположно направленных перемещений футеровок 6 и 7, нормальных усилий, тангенциальных смещений за счет разности углов обкатки основаниями футеровки 7 ротора 2. Возможность вертикальных перемещений обеспечивается сжатием пружин 8 в заданном направлении. Характер перемещений колебательный и в отличие от известных устройств осуществляется принудительно. Поскольку вращение штанги 3 противоположно направлению вращения футеровки 7 ротора 2 (см. фиг.2, разрез по А-А), то при соударении поверхностей скосов 12 и 13 храповых дисков 10 и 11 и дальнейшем кратковременном динамическом контакте их между собой происходит смещение футеровки 7 вниз, сжатие ее упругих элементов 8 на величину этого смещения, а после выхода из контакта возвращение ее под действием освобожденной энергии, накопленной упругими элементами 8. Частота вращения штанги 3 значительно выше частоты вращения футеровки 7, а вращение их, как отмечалось выше, противоположно направленное. Поэтому частота вертикальных колебательных перемещений футеровки 7 выше частоты вращения штанги 3 и находится в пределах 20-40 Гц. При этом, по сравнению с известными устройствами, материал, находящийся между смежными образующими футеровок 6 и 7, подвергается воздействию более мощного, принудительно вызванного динамического вертикального тангенциального сдвига с двух сторон, периодически меняющего направление по причине колебательного характера вертикальных перемещений футеровок 6 и 7 независимо от факторов, вызывающих сдвиг в пассивной форме и совместном с ними.

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

Изобретение предназначено для использования в целлюлозно-бумажной, химической, строительной промышленности и в других отраслях. Устройство для механической обработки волокносодержащих материалов включает корпус и шарнирно закрепленный в нижней его части на штанге с дебалансом ротор, снабженные рабочими футеровками, подпружиненными параллельно осям их симметрии и противоположно направленными упругими элементами. Штанга и футеровка ротора снабжены храповыми дисками, рабочие поверхности которых сопряжены между собой. Обеспечивается интенсификация процесса обработки, повышается качество обработки за счет увеличения вертикальной составляющей сдвига. 2 ил.

Устройство для механической обработки волокносодержащих материалов, включающее корпус и шарнирно закрепленный в нижней его части на штанге с дебалансом ротор, снабженные рабочими футеровками, подпружиненными параллельно осям их симметрии и противоположно направленными упругими элементами, отличающееся тем, что штанга и футеровка ротора снабжены храповыми дисками, рабочие поверхности скосов которых сопряжены между собой.