РОТОРНО-ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДИСПЕРГАТОР Российский патент 2022 года по МПК B02C18/00 

Изобретение относится к области измельчения твердых отходов, а именно к устройствам измельчения ножами или другими режущими или разрывающими органами.

Из уровня техники известны различные виды измельчителей, в частности, роторных и центробежных.

Известен, например, измельчитель, в котором разрушение материала происходит под действием двух соосно вращающихся роторов, закрепленных горизонтально в подшипниковых опорах в неподвижном корпусе. На оси первого вала расположен ротор с набором дисковых фрез, далее идет второй вал с ротором для доизмельчения материала до нужной фракции (патент РФ № 2724667 С1, МПК, опубл. 25.06.2020). Однако данный измельчитель имеет узкую область применения и высокие удельные энергозатраты, требуется дополнительный двигатель, отсутствует пылеудалитель в зоне выгрузки, что пагубно влияет на измельчение, металлоемкая сложная конструкция из двух сопряженных камер.

Наиболее близким по технической сущности предполагаемому изобретению является роторно-центробежный измельчитель, содержащий вертикально расположенный корпус, торообразную камеру смесителя, жестко закрепленный на валу ротор, загрузочную воронку и патрубок для выгрузки готового материала (патент РФ № 2204437 С1, МПК B02C18/00, опубл. 20.05.2003). Совпадающими признаками прототипа и изобретения является строение режущих кромок ротора, наличие нескольких камер воздействия на измельчаемый материал, и наличие рабочей камеры зубчатой конструкции на внутренней поверхности, и то, что агрегаты имеют несколько загрузочных патрубков для подачи измельчаемого сырья и тонкодисперсных сухих добавок. Однако известная установка имеет ряд недостатков: ввиду вертикального расположения ротора происходит неравномерное распределение динамической нагрузки между подшипниками, недоизмельченный материал проскакивает в зону выгрузки из-за действия силы тяжести, дополнительная торообразная камера смешения требует металлоемкую конструкцию и патрубки подачи сырья в зону измельчения, из-за наличия дополнительной камеры смешения требуется устройство подачи измельченного сырья в камеру смесителя по патрубкам, конструкция выгрузной крыльчатки не обеспечивает требуемого разряжения в камере выгрузки, дополнительная камера гомогенизации требует отдельное устройство для смешивания измельченного сырья с сухими тонкодисперсными присадками, конструкция смешивающего органа не обеспечивает качественную выгрузку готовой смеси.

Задача изобретения – снижение удельной затраты электроэнергии, повышение качества измельчения материала, повышение эффективности измельчения и гомогенизации сухих сыпучих и волокнистых материалов средней и малой прочности с различными физико–механическими свойствами.

Поставленная задача решается за счёт того, что в диспергаторе ротор расположен в горизонтальной плоскости, что способствует увеличению времени нахождения материала в зоне интенсивного измельчения, камера смешения находится в корпусе диспергатора, что позволяет отказаться от дополнительных металлоемких конструкций и патрубков питателей, а расположенная в камере смешения вентиляторная крыльчатка с разгонным аппаратом, способствует ускоренному движению измельченного сырья в упомянутую камеру. Готовая смесь выгружается под действием образовавшегося давления в корпусе агрегата.

Технический результат от использования роторно-центробежного диспергатора заключается в том, что горизонтальное расположение корпуса агрегата и ротора благоприятно сказывается на продолжительности воздействия режущих кромок ротора на измельчаемый материал, расположение продольных канавок в корпусе ротора и расположение перьев шнека позволяет улучшить режущий эффект, а снабжение загрузочной шнековой насадки дополнительной насадкой с режущими ножами или билами для дополнительного предварительного измельчения, позволяет снизить удельные энергозатраты на измельчение материала. При этом исключается случайный выброс материала из зоны загрузки, т.к. загрузочные воронки расположены перпендикулярно ротору с тангенциальным смещением и снабжены бункером.

На фиг.1 показан общий вид диспергатора, вид сбоку;

на фиг.2 – измельчительная камера в разрезе;

на фиг.3 – шнековая насадка;

на фиг.4 – вытяжная крыльчатка;

На фиг.5 – расположение продольных канавок в корпусе ротора.

Роторно-центробежный диспергатор содержит корпус 1, в котором, на едином горизонтальном валу 2 последовательно размещены: камера загрузки 3, камера измельчения 4, камера разряжения 5 и камера смешения 6. (фиг.1) Вал 2 приводится в движение при помощи шкива и ременной передачи. Все устройства на едином валу расположены разъёмно. В камере загрузки 3 расположена загрузочная воронка 7, шнековая питающая насадка 8 (Фиг.3) . Плоскость расположения пера шнека, имеет угол относительно оси ротора (фиг.3). В камере измельчения 4 расположен рабочий ротор с режущими кромками 9 , которые, с зазором, охватывает съемное кольцо 10 с треугольными канавками 11 на внутренней поверхности, для улучшения интенсивности измельчения сырья (фиг.2). Продольные канавки в корпусе ротора расположены под углом к его оси (фиг.5). На основании цилиндрического режущего устройства (ротора) 9, со стороны камеры смешения 6, с зазором установлена, проставочная пластина 12, обеспечивающая контроль дисперсности получаемого сырья за счет регулировки величины зазора между пластиной и выгрузными отверстиями. В камере разряжения 5 размещена вентиляционная крыльчатка 13 (фиг.4). Плоскость расположения пера шнека камеры разряжения 5 и камера смешения 6, для обеспечения должного разряжения, разделены пластиной 14 с центральным отверстием. В камере смешения 6 размещён разгонный аппарат 15 и загрузочный патрубок 16 (фиг.1,2). Корпус 1 диспергатора установлен на лапах крепления 17 (фиг.1). Разгрузочный патрубок обозначен поз.18.(фиг.2)

Роторно-центробежный диспергатор работает следующим образом.

Исходное сырье, например твердые бытовые отходы или глина (далее - сырье), поступает в камеру загрузки 3 через воронку 7 к шнековому питателю 8 через патрубок, где перья шнека 8 захватывают сырье и направляют его в камеру измельчения 4. Плоскость расположения пера шнека, имеет угол (фиг.3), что обеспечивает полный захват материала и подачу его в камеру измельчения 4. (фиг.1). Экспериментально доказано, что количество перьев шнековой насадки должно равняться количеству режущих устройств на роторе в камере измельчения. Далее сырье шнеком задавливается в камеру измельчения, где, под действием режущей кромки ротора 9 многократно истирается, раздавливается и разрезается между зубчатой оболочкой ротора 9 и треугольными канавками (пазами) 11 съёмного кольца 10 корпуса, расположенного с минимальным зазором относительно режущей кромки ротора 10. В данном конкретном случае ротор имеет 19 режущих кромок, а охватывающее кольцо имеет 20 канавок с треугольным сечением, расположенных продольно ротору под углом (фиг.5). Данные пазы увеличивают время нахождения материала в камере измельчения, что многократно повышает степень измельчения материала. Для обеспечения режущего воздействия на сырье, режущие кромки ротора расположены под углом относительно вала. Экспериментально доказано, что прямое расположение режущей кромки дает рубящее воздействие, что приводит к громкой и энергозатратной работе агрегата. Шнековая насадка 8 обеспечивает фиксированный подпор сырья, что препятствует застою в загрузочной зоне и дает непрерывное питание измельчительной зоне установки. Частота вращения ротора составляет при диаметре ротора Далее измельченное сырье подается в камеру смешения 6 через проставочную пластину 12, которая регулирует степень измельченности материала. В камере смешения 6 расположена крыльчатка 13 (фиг.4) с разгонным аппаратом 15, она обеспечивает разряжение в камере 5, что позволяет удалить образовывающуюся пыль в измельчающей камере 4 и подать сырье в смешивающую камеру 6. Тонкодисперсные сухие добавки подаются через патрубок 16 и смешиваются в камере 6 под действием крыльчатки 13. Готовый продукт выгружается через патрубок 18 (фиг.2). Расположение режущих элементов ротора с наклоном относительно оси вала под углом 5-10º дополнительно обеспечивает измельчение материала и увеличивает время нахождения сырья в камере измельчения, что способствует увеличению времени воздействия режущих кромок на сырье.

Так как выгрузное устройство выполнено в виде крыльчатки с подвижным элементом и неподвижным разгонным кольцом, то это обеспечивает турбулентное удаление мелкодисперсной пыли из зоны измельчения, что, в свою очередь, исключает демпфирующий эффект и позволяет выгружать готовый материал на дальнейшую обработку.

Таким образом, применение роторно-центробежного агрегата в различных технологических линиях, например, термолизной линии переработки твердых бытовых отходов, позволяет сократить энергозатраты на 15-20%, а также исключить затраты на использование дополнительного оборудования. Данное конструктивное решение позволяет получение более тонкодисперсный продукт за счет высокой энергонапряженности агрегата, вследствие применения нескольких видов насадок воздействующих на сырье. Применение упрощенного привода, содержащего один электродвигатель, позволяет сократить энергозатраты. Упрощенная конструкция позволяет сократить временные затраты на обслуживание и ремонт оборудования.

Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена.

Изобретение относится к области измельчения твердых отходов, а именно к устройствам измельчения ножами или другими режущими или разрывающими органами. Роторно-центробежный диспергатор состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором последовательно расположены на одной оси и жестко соединены между собой загрузочная камера 3, шнековая насадка 8 и съемный рабочий элемент. Корпус с размещёнными на его оси устройствами расположен в горизонтальной плоскости, а рабочий элемент выполнен в виде ротора с режущими канавками, расположенными под углом 5-10° к оси ротора. Шнековая насадка 8 выполнена в виде полого цилиндра с перьями, расположенными на внешней поверхности насадки под углом 40-45° к оси ротора, при этом режущая часть ротора охвачена съемным кольцом, размещённым внутри корпуса, внутренняя поверхность которого имеет канавки треугольного сечения. Причем диспергатор снабжен смесителем, который выполнен в виде вентиляторной крыльчатки, жестко закрепленной на валу и закрытой стальным кольцом с центральным отверстием со стороны режущего устройства таким образом, чтобы центральная часть крыльчатки была открыта для прохождения материала. При этом за крыльчаткой расположено разгонное кольцо для увеличения интенсивности воздействия турбулентного движения воздушной массы, а над крыльчаткой расположена воронка для подачи сухих мелкодисперсных добавок. Диспергатор обеспечивает снижение потребления электроэнергии, повышение качества измельчения материала. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Роторно-центробежный диспергатор, состоящий из цилиндрического корпуса, в котором последовательно расположены на одной оси и жестко соединены между собой загрузочная камера, шнековая насадка и съемный рабочий элемент, отличающийся тем, что корпус с размещёнными на его оси устройствами, расположен в горизонтальной плоскости, рабочий элемент выполнен в виде ротора с режущими канавками, расположенными под углом 5-10° к оси ротора, шнековая насадка выполнена в виде полого цилиндра с перьями, расположенными на внешней поверхности насадки под углом 40-45° к оси ротора, при этом режущая часть ротора охвачена съемным кольцом, размещённым внутри корпуса, внутренняя поверхность которого имеет канавки треугольного сечения, кроме того, диспергатор снабжен смесителем, который выполнен в виде вентиляторной крыльчатки, жестко закрепленной на валу и закрытой стальным кольцом с центральным отверстием со стороны режущего устройства таким образом, чтобы центральная часть крыльчатки была открыта для прохождения материала, при этом за крыльчаткой расположено разгонное кольцо для увеличения интенсивности воздействия турбулентного движения воздушной массы, над крыльчаткой расположена воронка для подачи сухих мелкодисперсных добавок.

2. Измельчитель по п.1, отличающийся тем, что камера смешивания размещена в цилиндрическом корпусе.

3. Измельчитель по п.1, отличающийся тем, что загрузочные воронки для измельчаемого сырья и дисперсных добавок расположены тангенциально рабочему валу цилиндра рабочего инструмента.