УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2003 года по МПК D21D1/34 B02C19/06 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к устройствам для механической обработки волокнистого материала, и может быть использовано в химической, строительной промышленности и других отраслях.

Известна установка для измельчения волокнистого материала, включающая корпус с камерой обработки, в котором размещены имеющие размалывающую гарнитуру, ротор, смонтированный на приводном валу, и статор, подводящий и отводящий патрубки (патент Великобритании, 1337483, M. кл^з. B 02 С 19/06, 1973).

Недостатком известного устройства является то, что гидродинамическое воздействие на волокнистый материал недостаточно для того, чтобы получить за счет этого высокое качество его обработки. Причиной этого является малое время воздействия, ограниченное только моментом удара струи о преграду. Дальнейшее взаимодействие их при обычном истечении практически не оказывает воздействия на материал, поскольку давление струи на преграду и энергия единицы ее объема в этом случае во много раз меньше, чем при ударе.

Наиболее близким известным устройством является установка для измельчения волокнистого материала, включающая корпус с камерой обработки, имеющие размалывающую гарнитуру ротор, смонтированный на приводном валу, и статор, подводящий и отводящий патрубки, крыльчатку на приводном валу, лопасти которой обращены в сторону подводящего патрубка, размещенного на уровне их расположения (а.с. СССР, 1559026, М. кл³. D 21 D 1/34, B 02 C 19/06, заявлено 28.03.1988, бюл. 15.23.04.1990).

Достоинство данного устройства заключается в обеспечении ударного взаимодействия с заданной частотой повторения между струей и выполняющими функцию преграды, сталкивающимися с ней поочередно одна за другой лопастями вращающейся крыльчатки, за счет чего интенсифицируется гидродинамическое воздействие на волокнистый материал. Недостатком данного устройства является неполное использование энергии струи при гидродинамическом воздействии на материал. Причина этого частично заключается в том, что крыльчатка подвижна, вращается от самой струи, направленной в сторону ее вращения, а реакция лопастей крыльчатки в месте их контакта со струей складывается только из сил трения качения опор, на которые посажен приводной вал, сил сопротивления в межножевом пространстве, силы инерции системы крыльчатка - вал - ротор и силы сопротивления набегающих на струю последующих лопаток. Поэтому давление струи и плотность энергии единицы ее объема при ударе о лопасть подвижной крыльчатки в данном устройстве значительно ниже, чем при ударе о неподвижную крыльчатку и о подвижную, если вращение ее осуществляется от отдельного привода, направлено противоположно движению струи или совпадает с движением струи, поскольку скорость последней может быть значительно выше линейной скорости точек лопастей вращающейся крыльчатки, а составляющую их реакции сопротивления, оказываемую приводом, за счет развиваемого им крутящего момента в двух последних примерах можно приравнять реакции неподвижной преграды в момент удара струи. Величина ее зависит от суммы линейных скоростей лопасти вращающейся крыльчатки и налетающей на нее струи. Давление струи при взаимодействии ее с лопастью вращающейся крыльчатки в данном устройстве, хотя и приближается к пороговому, так же как и энергия единицы объема ее, однако величины этих силовых характеристик являются недостаточными для того, чтобы получить гарантированное разделение на волокна равномерно распределенного в струе суспензии волокнистого материала.

Изобретение решает задачу интенсификации процесса размола и повышения качества размола волокнистого материала.

Технический эффект заключается в наиболее полном использовании энергии струи при гидродинамическом воздействии на материал.

Для достижения указанного технического эффекта в установке для измельчения волокнистого материала, включающей корпус с камерой обработки, имеющие размалывающую гарнитуру ротор на приводном валу и статор, подводящий и отводящий патрубки и смонтированную на валу ротора крыльчатку, лопасти которой обращены в сторону подводящего патрубка, размещенного на уровне их расположения, согласно изобретению лопасти закреплены консольно на осях, расположенных на периферии диска крыльчатки, расстояние свободной кромки лопасти до внутренней поверхности камеры обработки не превышает половины толщины лопасти, а до оси подводящего патрубка - не более двух толщин.

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

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

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

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

На фиг. 1 схематично изображены фронтальная и горизонтальная проекции установки для измельчения волокнистого материала. Стрелкой показано направление ввода струи суспензии. Двойной стрелкой - направление выхода обработанного полуфабриката.

На фиг. 2 изображен разрез А-А.

На фиг. 3 изображена часть разреза Б-Б. Стрелкой показано направление струи суспензии.

Установка для измельчения волокнистого материала включает корпус 1 с камерой обработки 2, имеющие размалывающую гарнитуру, статор 3 и ротор 4, поводящий 5 и отводящий 6 патрубки, крыльчатку 7 на приводном валу 8, лопасти 9 которой обращены в сторону подводящего патрубка 5 и закреплены консольно на осях 10, расположенных на периферии диска крыльчатки 7.

При этом расстояние свободной кромки 11 лопасти 9 до внутренней поверхности 12 камеры обработки 2 не превышает половины толщины лопасти 9, а до оси подводящего патрубка 5 - не более двух толщин.

Установка работает следующим образом. Исходная суспензия волокнистого материала из подводящего патрубка 5 направляется в виде струи на лопасть 9 крыльчатки 7 (показано стрелками фиг.1 и 3), взаимодействует со скошенной плоскостью ее свободной кромки 11, затем с внутренней поверхностью 12 камеры обработки 2, после чего отраженный ею поток суспензии вторично входит в динамический контакт с заостренным концом свободной кромки 11 лопасти 9, при обтекании которого гидродинамические силы вызывают устойчивые колебания лопасти 9.

Степень гидродинамического воздействия зависит от скорости струи, ее геометрических характеристик и размеров области ее распространения. С последней характеристикой связано ограничение привязки свободной кромки 11 лопасти 9.

Если расстояние свободной кромки 11 лопасти 9 до внутренней поверхности 12 камеры обработки 2 превышает половину толщины лопасти 9, то импульс отраженного потока суспензии может быть недостаточен для того, чтобы вызвать ее устойчивые колебания.

Если расстояние свободной кромки 11 лопасти 9 до оси подводящего патрубка 5 превышает две ее толщины, то величина изгибающего момента, действующего на лопасть 9 со стороны струи в месте их контакта, снижается за счет уменьшения величины плеча от места контакта(приложения силы) до места закрепления лопасти 9, что снижает амплитуду ее колебания, интенсивность процесса размола и, как результат этого, качество размола.

При указанных значениях гидродинамическое воздействие на волокнистый материал значительно интенсифицируется. Кроме того, колебания лопасти 9 при достаточной амплитуде создают эффект повторяющихся с большой частотой ударов по набегающей струе суспензии с образованием кавитационного поля, что еще более интенсифицирует обработку материала.

Таким образом, наличие в предлагаемом устройстве лопастей, закрепленных консольно на осях, расположенных на периферии диска крыльчатки при расстоянии свободной кромки лопасти до внутренней поверхности камеры обработки, не превышающем половины толщины лопасти, а до оси подводящего патрубка - не более двух толщин позволяет в отличие от известных устройств наиболее полно использовать энергию струи суспензии при гидродинамическом и механическом воздействии на равномерно распределенный в ней волокнистый материал.

По сравнению с известными устройствами использование заявляемого устройства для измельчения волокнистого материала позволит:
- интенсифицировать процесс размола за счет использования колебания лопастей в процессе истечения струи;
- повысить качество размола волокнистого материала за счет интенсификации гидродинамического воздействия на него путем повторяющихся с определенной частотой ударов лопастей вращающейся крыльчатки по набегающей струе;
- снизить энергозатраты за счет наиболее полного использования энергии струи при механическом воздействии на нее.

Предназначено для использования в целлюлозно-бумажной, химической, строительной промышленности и в других отраслях. Установка для измельчения волокнистого материала включает корпус с камерой обработки, имеющий размалывающую гарнитуру, ротор на приводном валу и статор, подводящий и отводящий патрубки и смонтированную на валу ротора крыльчатку, лопасти которой обращены в сторону подводящего патрубка, размещенного на уровне их расположения. Лопасти закреплены консольно на осях, расположенных на периферии диска крыльчатки, расстояние свободной кромки лопасти до внутренней поверхности камеры обработки не превышает половины толщины лопасти, а до оси подводящего патрубка не более двух толщин. Обеспечивается интенсификация процесса размола и повышение качества размола волокнистого материала. Технический результат заключается в наиболее полном использовании энергии струи при гидродинамическом воздействии на материал. 3 ил.

Установка для измельчения волокнистого материала, включающая корпус с камерой обработки, имеющие размалывающую гарнитуру ротор на приводном валу и статор, подводящий и отводящий патрубки и смонтированную на валу ротора крыльчатку, лопасти которой обращены в сторону подводящего патрубка, размещенного на уровне их расположения, отличающаяся тем, что лопасти закреплены консольно на осях, расположенных на периферии диска крыльчатки, расстояние свободной кромки лопасти до внутренней поверхности камеры обработки не превышает половины толщины лопасти, а до оси подводящего патрубка не более двух толщин.