ВАЛКОВЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ Российский патент 2013 года по МПК B02C4/02 

Заявляемое изобретение относится к устройствам истирающе-раздавливающего действия для измельчения эластомерных материалов.

Аналогом заявляемого изобретения является валковая машина для измельчения эластомерных материалов, содержащая станину и пару валков, оси которых горизонтальны и параллельны между собой (см. авторское свидетельство SU №1456221, МПК B02C 4/02, 1989 г.). Существенные признаки аналога "станина, пара валков, оси которых горизонтальны и параллельны между собой" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является повышенная возможность проскальзывания валка в валковой машине, работающей с фрикцией, относительно измельчаемого эластомерного материала (например, части автомобильной покрышки), следствием чего является низкая эффективность измельчения, требующая многократного пропуска измельчаемого материала через вальцы, что приводит к существенному повышению энергозатрат и снижению производительности измельчителя.

Прототипом заявляемого изобретения являются работающие с фрикцией вальцы (дробильного или размалывающего типа) содержащие станину и пару валков, оси которых горизонтальны и параллельны между собой, при этом рабочая поверхность валков выполнена гладкой (для размалывающих вальцев) или с нарезкой в виде зубцов (для дробильных вальцев) (см. Дуросов С.М. «Разработка и создание валкового измельчителя для получения тонкодисперсных резиновых порошков при положительных температурах»: диссертация кандидата технических наук, Ярославль, 1992. - с.245. с.19-25). Существенные признаки прототипа "станина, пара валков, оси которых горизонтальны и параллельны между собой, поверхность валков выполнена гладкой или с нарезкой" совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа также является повышенная возможность проскальзывания валка в вальцах, работающих с фрикцией, относительно измельчаемого материала. Это приводит к низкой эффективности измельчения, требующей многократного пропуска измельчаемого материала через вальцы, следствием чего являются повышенные энергозатраты и недостаточная производительность оборудования.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение энергозатрат и повышение производительности валковой машины за счет повышения эффективности измельчения путем снижения возможности проскальзывания валка относительно измельчаемого материала.

Для достижения указанного технического результата в валковом измельчителе, содержащем станину и вращающихся с различными скоростями пару валков, оси вращения которых горизонтальны и параллельны между собой, а поверхность валков выполнена гладкой или с нарезкой в виде зубьев, поверхность валков выполнена с шероховатостью, превышающей равновесную шероховатость для пары трения сталь-резина автомобильных покрышек, при этом параметр шероховатости поверхности валков выбран из соотношения:

2R^Ia≤Ra≤6R^Ia,

где Ra - параметр шероховатости поверхности валков,

R^Ia - параметр равновесной шероховатости поверхности валков.

Существенные признаки заявляемого изобретения "поверхность валков выполнена с шероховатостью, превышающей равновесную шероховатость для пары трения сталь-резина автомобильных покрышек, при этом параметр шероховатости поверхности валков выбран из соотношения: 2R^Ia≤Ra≤6R^Ia,

где Ra - параметр шероховатости поверхности валков,

R^Ia - параметр равновесной шероховатости поверхности валков" являются отличительными от признаков прототипа.

Валковый измельчитель включает станину и валки. Соотношение скоростей валков не менее 1:60. Оси вращения валков горизонтальны и параллельны между собой. Поверхность валков в измельчителе дробильного типа выполнена с нарезкой в виде зубьев, а для измельчителя размалывающего типа гладкой. Возможно выполнение одного из валков (например, быстроходного) с гладкой поверхностью, а другого (например, тихоходного) с поверхностью, содержащей нарезку. Известно, что в процессе работы измельчителя первоначальная шероховатость поверхности валков изменяется в результате обусловленного фрикцией трибоконтакта рабочей поверхности валков с эластомерным материалом (резиной) измельчаемых изделий (автомобильных покрышек). При этом шероховатость рабочей поверхности валков изменяется до тех пор, пока не достигнет равновесного состояния. Параметр равновесной шероховатости R^Ia рабочих поверхностей валков зависит от типа стали и типа эластомерного материала, и его значения, как правило, различны для различных пар трения. Для пары трения между сталью и резиной автомобильных покрышек R^Ia составляет 0,4÷0,6 мкм. Для предотвращения образования в процессе эксплуатации на поверхностях валков равновесной шероховатости, параметр фактической шероховатости поверхности валков Ra поддерживают в пределах от 2R^Ia до 6R^Ia. Для поддержания фактической шероховатости в указанных пределах могут применяться различные методы, например периодический пропуск через зазор валков дисперсных абразивных частиц необходимого размера, периодическая образивная обработка поверхности валков и т.д.

Конкретным примером заявляемого изобретения является валковый измельчитель, в котором параметр шероховатости поверхности валков Ra приблизительно в 5 раз больше параметра равновесной шероховатости R^Ia для пары углеродистая сталь - резина автомобильных покрышек на основе вулканизата каучука СКД.

Изготавливаться заявляемое изобретение может известными способами. При этом необходимое значение Ra поддерживается периодическим пропуском через зазор между вращающимися валками порошка электрокорунда или пескоструйной обработкой поверхностей валков.

Увеличение параметра шероховатости рабочих поверхностей валков валкового измельчителя относительно равновесной шероховатости увеличивает коэффициент трения между валками и измельчаемым материалом, что препятствует проскальзыванию материала. Поскольку в валковом измельчителе, валки которого работают с фрикцией, измельчение материала производится комбинированным действием сжатия и сдвига, повышение коэффициента трения между валками и материалом существенно увеличивает сдвиговое воздействие на материал. Следствием этого является повышение эффективности измельчения, снижение энергозатрат и повышение производительности измельчителя.

Изобретение относится к измельчению эластомерных материалов и может быть использовано в устройствах истирающе-раздавливающего действия. Валковый измельчитель содержит пару валков, оси вращения которых горизонтальны и параллельны между собой. Поверхность валков выполнена гладкой или с нарезкой в виде зубьев и имеет шероховатость. Шероховатость валков превышает равновесную шероховатость для пары трения сталь-резина автомобильных покрышек. Параметр шероховатости выбран из соотношения: 2R^Ia≤Ra≤6R^Ia, где Ra - параметр шероховатости поверхности валков, R^Ia - параметр равновесной шероховатости поверхности валков. Технический результат заключается в повышении эффективности измельчения путем снижения возможности проскальзывания валка относительно измельчаемого материала.

Валковый измельчитель, содержащий станину и пару валков, оси вращения которых горизонтальны и параллельны между собой, а поверхность валков выполнена гладкой или с нарезкой в виде зубьев, отличающийся тем, что поверхность валков выполнена с шероховатостью, превышающей равновесную шероховатость для пары трения сталь-резина автомобильных покрышек, при этом параметр шероховатости поверхности валков выбран из соотношения:
2R^Ia≤Ra≤6R^Ia,
где Ra - параметр шероховатости поверхности валков;
R^Ia - параметр равновесной шероховатости поверхности валков.