РАЗМАЛЫВАЮЩАЯ ГАРНИТУРА ДИСКОВОЙ МЕЛЬНИЦЫ Российский патент 2006 года по МПК B02C7/12 

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц и предназначено для использования в целлюлозно-бумажной, строительной, химической и других отраслях промышленности.

Известна размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая роторный и статорный диски, рабочая поверхность которых разделена на секторы с ножами и сквозными межножевыми канавками, нанесенными параллельно одной из радиальных кромок сектора. /SU 878847, 07.11.1981/

Недостатком известной гарнитуры является то, что часть суспензии остается необработанной, так как за счет турбуленции и перепадов давления часть суспензии проходит по канавкам, не попадая в зону размола.

Наиболее близким по технической сущности изобретением к предлагаемому является размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая два собранных из секторов, статорный с входным отверстием и роторный, диска, рабочая поверхность которых имеет центральную и периферийную кольцевые зоны с чередующимися цельными, укороченными и малыми ножами и межножевые канавки, закрытые поочередно со стороны окружных входной и выходной кромок межножевыми перемычками, расположенными на вписывающихся в кольцевую площадь периферийной зоны радиусах. / Оборудование целлюлозно-бумажного производства, т.1, Москва, Издательство Лесная промышленность, 1981, с.177-179, рис.4.11 (3)./

Недостатком данной гарнитуры является то, что невозможно интенсифицировать механическое и гидродинамическое воздействие на волокнистый полуфабрикат, а также - производить на этих же дисках еще и предварительную обработку волокнистого материала, особенно грубодисперсного.

Задачей изобретения является оптимизация процесса, повышение качества размола и производительности при одновременном снижении энергозатрат и повышении ресурса работы режущих кромок ножей.

Для достижения указанной задачи в размалывающей гарнитуре дисковой мельницы, включающей два собранных из секторов, статорный с входным отверстием и роторный, диска, рабочая поверхность которых имеет центральную и периферийную кольцевые зоны с чередующимися цельными, укороченными и малыми ножами и межножевые канавки, закрытые поочередно со стороны окружных входной и выходной кромок межножевыми перемычками, расположенными на вписывающихся в кольцевую площадь периферийной зоны радиусах, центры окружностей дуг межножевых перемычек расположены эксцентрично относительно центра дисков, центральная кольцевая зона выполнена конической с наклоном образующей относительно опорной поверхности секторов под углом 1...6° и сопряжена с входной окружной кромкой периферийной кольцевой зоны, причем со стороны входной окружной кромки секторов открытые межножевые канавки чередуются с межножевыми канавками, закрытыми дополнительными перемычками, образующими сдвоенные цельные, укороченные и малые ножи, при этом цельные сдвоенные ножи чередуются с двумя малыми сдвоенными ножами, между которыми размещен один укороченный сдвоенный нож, а длина канавок цельных сдвоенных ножей равна длине канавок сдвоенных укороченных ножей, но превышает длину канавок сдвоенных малых ножей.

Рабочие поверхности укороченных сдвоенных и малых сдвоенных ножей могут быть выполнены под углом 1...6° относительно опорной поверхности секторов.

Все ножи могут быть размещены по касательным к окружности входного отверстия статорного диска.

Нерабочие донные поверхности межножевых канавок и канавок цельных, укороченных и малых сдвоенных ножей могут быть выполнены под углом 1-6° относительно опорной поверхности секторов.

На фиг.1 изображена фронтальная проекция размалывающей гарнитуры дисковой мельницы в сборе. (Ближайшая к центру дисков окружность, изображенная тонкой линией, является кромкой входного отверстия несущего статорного диска. Кольцевая полость, расположенная между входной окружной кромкой отверстия несущего статорного диска и закрепленных на нем и роторном несущем диске секторов, является разгонной зоной, тонкими линиями нанесены касательные к окружности входного отверстия несущего статорного диска, по которым размещены все ножи.)

На фиг.2 изображен один из секторов размалывающей гарнитуры дисковой мельницы (стрелками показано направление движения волокнистого полуфабриката. Рабочие поверхности ножей конической кольцевой зоны затемнены)

На фиг.3 изображено поперечное сечение А-А на фиг.1 по продольной оси цельной межножевой канавки;

На фиг.4 изображено поперечное сечение Б-Б на фиг.1 по продольной оси сдвоенного цельного ножа;

На фиг.5 изображено поперечное сечение В-В на фиг.1 по продольной оси сдвоенного укороченного ножа;

На фиг.6 изображено поперечное сечение Г-Г на фиг.1 сдвоенного малого ножа;

На фиг.7 изображено поперечное сечение статорного и роторного дисков в рабочем сопряженном положении.

Размалывающая гарнитура дисковой мельницы включает роторный и статорный диски (фиг.1), разделенные на секторы (фиг.2), рабочая поверхность которых имеет периферийную фронтальную кольцевую рабочую зону А и равномерно нанесенные от входной 1 до выходной 2 окружных кромок секторов цельные ножи 3, укороченные ножи 4, малые ножи 5 и межножевые канавки 6, закрытые поочередно со стороны окружной входной кромки 7 в зону А и окружной выходной кромки 2 перемычками 8, 9, 10, 11, расположенными на вписывающихся в кольцевую площадь зоны А радиусах R1, R2, R3 и R4 соответственно. Радиусы R2 и R3 перемычек 9 и 10 расположены между радиусами R4 - входной 7 и R1 - выходной 2 окружных кромок зоны А и проведены из центра О роторного и статорного диска. Перемычки 12 расположены на радиусах из центра О₁.

Рабочая поверхность секторов имеет центральную коническую зону Б, образованную рабочими плоскостями цельных ножей 3 и сопряженную с входной окружной кромкой 7 периферийной фронтальной кольцевой зоны А с наклоном образующей под углом α=1-6° относительно опорной плоскости 13 секторов (фиг.3, 4, 5, 6, 7).

Со стороны входной окружной кромки 1 секторов открытые межножевые цельные канавки 6 чередуются с межножевыми канавками 14, 15, 16, закрытыми снизу дополнительными перемычками 17, образующими сдвоенные ножи 18, 19, 20 (фиг.2, 3, 4, 5, 6). Цельные сдвоенные ножи 18 чередуются с двумя малыми сдвоенными ножами 20, между которыми размещен один укороченный сдвоенный нож 19 (фиг.2). Все ножи размещены эксцентрично относительно центра О входного отверстия и проведены по касательным из центра O₁ с эксцентриситетом "е" (фиг.1 и 2).

Все секторы размалывающей гарнитуры дисковой мельницы крепятся на несущих дисках (на фиг.1-7 не показаны).

В рабочем положении сопряженные сдвоенные ножи 18, 19 и 20 роторного и статорного дисков так же, как и межножевые канавки 6, 14, 15 и 16, перекрещиваются под произвольным углом.

Сопряжение центральной конической кольцевой зоны Б с входной окружной кромкой 7 периферийной фронтальной кольцевой зоны А выполнено с углом α=1...6° в месте их сопряжения (фиг.3, 4, 5, 6, 7).

Рабочая поверхность укороченных сдвоенных ножей 19 (фиг.5, разрез В-В) наклонена в сторону опорной плоскости 13 на угол α=1-6°. Нерабочие донные поверхности цельных межножевых канавок 6, канавок 15 укороченных сдвоенных ножей 19, канавок 14 сдвоенных цельных ножей и канавок 18 малых сдвоенных ножей относительно опорной плоскости 13 выполнены под углом α=1-6° (фиг.3, 4, 5 и 6).

Рабочая поверхность гарнитуры, охватывающая центральную коническую кольцевую зону Б, состоит из участков, имеющих следующие характерные особенности (фиг.2):

- участок I представляет собой нерабочую донную поверхность дисков и цельных межножевых канавок 6, начинающуюся от входной окружной кромки 1 с выступающими краями цельных ножей 3 до окружной линии кромок не доходящих укороченных сдвоенных ножей 4;

- участок II - нерабочая донная поверхность цельных межножевых канавок 6 с выступающими частями цельных ножей 3 и укороченных ножей 4 до окружной линии кромок не доходящих малых ножей 5;

- участок III - нерабочая донная поверхность цельных межножевых канавок 6 с выступающими частями сдвоенных ножей 18, укороченных сдвоенных ножей 19 и малых сдвоенных ножей 20 до окружной кромки 7 входа в зону А.

Рабочая поверхность гарнитуры, охватывающая периферийную фронтальную кольцевую зону А, состоит четырех кольцевых участков, имеющих следующие характерные особенности:

- участок IV с протяженностью от входной окружной кромки 7 до радиуса R4 с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 6, 14, 15 и 16 с частями сдвоенных ножей 18, 19 и 20;

- участок V с протяженностью от радиуса R4 с перемычками 11 до радиуса R3 с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 6, 14, 15 и 16 с частями сдвоенных ножей 18, 19, 20;

- участок VI с протяженностью от радиуса R3 с перемычками 10 до радиуса R2 с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 6, 14, 15, 16 с частями сдвоенных ножей 18, 19 и 20;

- участок VII с протяженностью от радиуса R2 с перемычками 9 до радиуса R1 с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 6, 14, 15, и 16 с частями сдвоенных ножей;

- участок VIII с протяженностью от радиуса R1 с перемычками 8 до окружной кромки 2 сектора с нерабочей донной поверхностью межножевых канавок 6, 14, 15 и 16 с частями сдвоенных ножей 18, 19 и 20.

Размалывающая гарнитура дисковой мельницы работает следующим образом.

Крутящий момент от привода передается валу, насаженному на его ведущем конце, подвижному несущему диску (на фиг. не показано) и закрепленному на нем роторному диску.

Предварительная обработка полуфабрикатов производится в зоне Б (фиг.1, 7) в следующем порядке. Волокнистая крупнодисперсная суспензия под давлением поступает через входное отверстие статорного несущего диска в разгонную зону, где за счет сил трения с неподвижной стенкой статорного и подвижной стенкой вращающегося роторного дисков, образующих разгонную полость, закручиваясь, устремляется под действием центробежной силы в сторону окружной кромки 1 секторов (на фиг.1 и 2 показано стрелками) по касательным к окружности входного отверстия несущего диска.

После пересечения входной кромки 1 секторов суспензия переходит в участок I центральной кольцевой зоны Б предварительной обработки, где подвергается со стороны выступающих концов цельных ножей 3 ударному воздействию в виде первичной обработки (фиг.1, 2 и 7), обеспечивающему разрушение наиболее крупной фракции суспензии.

Полуфабрикат, прошедший первичную стадию обработки, под действием растущей центробежной силы входит в сужающийся участок II зоны Б предварительной обработки, где подвергается второй стадии обработки, заключающейся в более интенсивном ударном воздействии со стороны ножей 3 и укороченных ножей 4, пересекающих этот участок, с одновременным чередованием за счет этого перепадов давления, сопровождающимся гидродинамическим воздействием, а также воздействием сдвиговых усилий, возникающих при переходе обрабатываемого полуфабриката в соседние межножевые канавки 6 через рабочие поверхности ножей 3 и 4 (фиг.1, 2 и 7), что обеспечивает дальнейшее разрушение наиболее крупной фракции, образовавшейся после прохождения полуфабрикатом участка I.

Полуфабрикат, прошедший вторую стадию обработки, под действием продолжающей расти центробежной силы входит в кольцевую полость сужающегося участка III зоны Б, где подвергается третьей стадии обработки, заключающейся в более интенсивном воздействии описанных на второй стадии сил с усилием гидродинамического воздействия в виде высокочастотных перепадов давления со стороны частей канавок 6 сдвоенных малых ножей 20, начинающихся на этом участке (фиг.2 и 7), что обеспечивает более глубокую разработку полуфабриката, прошедшего на участок II (фиг.1, 2 и 7).

Полуфабрикат, прошедший третью стадию предварительной обработки, под действием растущей по величине центробежной силы перемещается в кольцевую фронтальную полость участка IV зоны окончательной обработки А, где распределяется по межножевым канавкам 6 и канавкам 14, 15 и 16 сдвоенных ножей 18, 19 и 20 роторного и статорного дисков за счет их перекрещивания, открытости со стороны межножевого зазора и, как следствие, сообщенности между ними, причем по цельным межножевым канавкам 6 волокнистый полуфабрикат распределяется до подпора со стороны перемычек 12 и затем перемещается в открытые со стороны межножевого зазора межножевые канавки 14, 15 и 16 сопряженной с ним гарнитуры, проходя через рабочие кромки ножей, претерпевая при этом возросшие по величине механическое и гидродинамическое воздействия, обеспечивающие разделение волокон на более тонком уровне.

Полуфабрикат, прошедший первую стадию окончательной обработки, перемещается в кольцевую фронтальную зону окончательной обработки А участка V, где распределяется по канавкам 6, 14, 15 и 16 до подпора перемычек 12, и затем переходит в открытые со стороны межножевого зазора канавки 6, 13, 14 и 15 сопряженной с ним гарнитуры, претерпевая механическое и гидродинамическое воздействия, обеспечивающие еще более тонкое разделение волокон на молекулярном уровне (фиг.1, 2 и 7).

Полуфабрикат, прошедший вторую стадию обработки, перемещается в кольцевую фронтальную полость участка VI зоны окончательной обработки А, еще раз претерпевает механическое и гидродинамическое воздействия и, как следствие, еще более тонкое разделение волокон.

Затем полуфабрикат попадает в зоны VII и VIII окончательной обработки А, где, поступая в открытые со стороны выхода межножевые канавки 6, 13, 14 и 15 роторного и статорного дисков, выбрасывается в приемную полость выходного коллектора, а по нему подается в сборник прошедшего обработку полуфабриката.

Выполнение длины канавок цельных сдвоенных ножей равной длине канавок сдвоенных укороченных ножей, но превышающей длину канавок сдвоенных малых ножей интенсифицирует процесс размола материала при одновременном снижении энергозатрат на процесс размола.

Таким образом, использование предлагаемой размалывающей гарнитуры по сравнению с известными позволит:

- интенсифицировать процесс обработки полуфабриката за счет циклического изменения от нуля до максимума величины просвета между межножевыми перемычками 8, 9, 10, 11, 12 подвижного (роторного) и неподвижного (статорного) дисков, а также частоты и величины перепадов давления, что приводит к возникновению кавитационного эффекта;

- улучшить качество обработки волокнистого полуфабриката за счет возникновения сил кавитации в полостях межножевых канавок 6, 14, 15 и 16, чему способствует наклон рабочих поверхностей сдвоенных ножей 18, 19 и 20 и донных поверхностей межножевых канавок относительно опорной плоскости 13;

- снизить энергозатраты за счет увеличения времени одного прохода обрабатываемого полуфабриката через полости рабочих зон при одновременной интенсификации механического и гидродинамического воздействия;

- повысить производительность за счет сокращения времени обработки полуфабриката с обеспечением высокого качества;

- обеспечить дополнительное тангенциальное механическое воздействие на волокнистый полуфабрикат при сближении, пересечении и выходе из сопряжения движущихся в радиальном направлении (одновременно с окружным направлением) перемычек 8, 9, 10, 11 и 12, вращающегося (роторного) диска относительно перемычек 8, 9, 10, 11 и 12 неподвижного (статорного) диска.

Изобретение относится к конструктивным элементам дисковых мельниц. Размалывающая гарнитура включает два диска с цельными, укороченными и малыми ножами и межножевые канавки, закрытые поочередно со стороны окружных входной и выходной кромок секторов межножевыми перемычками, центры окружностей дуг межножевых перемычек расположены эксцентрично относительно центра дисков, центральная кольцевая зона дисков выполнена конической с наклоном образующей относительно опорной поверхности секторов дисков под углом 1-6°, причем со стороны входной окружной кромки секторов открытые межножевые канавки чередуются с межножевыми канавками, закрытыми дополнительными перемычками, образующими сдвоенные цельные, укороченные и малые ножи, при этом цельные сдвоенные ножи чередуются с двумя малыми сдвоенными ножами, между которыми размещен один укороченный сдвоенный нож, а длина канавок цельных сдвоенных ножей равна длине канавок сдвоенных укороченных ножей, но превышает длину канавок сдвоенных малых ножей. Рабочие поверхности укороченных сдвоенных и малых сдвоенных ножей могут быть выполнены под углом 1-6° относительно опорной поверхности секторов. Все ножи могут быть размещены по касательным к окружности входного отверстия статорного диска. Нерабочие донные поверхности межножевых канавок и канавок ножей могут быть выполнены под углом 1-6° относительно опорной поверхности секторов. Изобретение позволяет повысить качество размола и производительность при одновременном снижении энергозатрат и повышении ресурса работы режущих кромок ножей. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Размалывающая гарнитура дисковой мельницы, включающая два собранных из секторов статорный с входным отверстием и роторный диска, рабочая поверхность которых имеет центральную и периферийную кольцевые зоны с чередующимися цельными, укороченными и малыми ножами и межножевые канавки, закрытые поочередно со стороны окружных входной и выходной кромок секторов межножевыми перемычками, расположенными на вписывающихся в кольцевую площадь периферийной зоны радиусах, отличающаяся тем, что центры окружностей дуг межножевых перемычек расположены эксцентрично относительно центра дисков, центральная кольцевая зона выполнена конической с наклоном образующей относительно опорной поверхности секторов под углом 1-6° и сопряжена с входной окружной кромкой периферийной кольцевой зоны, причем со стороны входной окружной кромки секторов открытые межножевые канавки чередуются с межножевыми канавками, закрытыми дополнительными перемычками, образующими сдвоенные цельные, укороченные и малые ножи, при этом цельные сдвоенные ножи чередуются с двумя малыми сдвоенными ножами, между которыми размещен один укороченный сдвоенный нож, а длина канавок цельных сдвоенных ножей равна длине канавок сдвоенных укороченных ножей, но превышает длину канавок сдвоенных малых ножей.2. Размалывающая гарнитура по п.1, отличающаяся тем, что рабочие поверхности укороченных сдвоенных и малых сдвоенных ножей выполнены под углом 1-6° относительно опорной поверхности секторов.3. Размалывающая гарнитура по п.1, отличающаяся тем, что все ножи размещены по касательным к окружности входного отверстия статорного диска.4. Размалывающая гарнитура по п.1, отличающаяся тем, что нерабочие донные поверхности межножевых канавок и канавок цельных, укороченных и малых сдвоенных ножей выполнены под углом 1-6° относительно опорной поверхности секторов.