CZ200882A3 - Nožový mlýn - Google Patents

Abstract

Nožový mlýn je urcený na drcení jednoho druhu kovového nebo plastového materiálu, zejména ve forme vzorku, šrotu a odpadu, kde je potrebné zajistit presnou výstupní frakci drceného materiálu. Nožový mlýn sestává z telesa (1) s násypkou (2), držáku (3), statorového nože (4), rotoru (5) s radiálními výstupky (6), rotorového nože (7) a válcového síta(8). V telese (1) je pod násypkou (2) upevnený v držáku (3) alespon jeden plochý statorový nuž (4) a válcové síto (8), nad nímž je otocne osazený rotor (5) s alespon jedním radiálním výstupkem (6), na kterém je upevnen plochý rotorový nuž (7) zrcadlového tvaru plochého statorového nože (4), pricemžplochý statorový nuž (4) je pritom osazený se sklonem od horizontální polohy ve smeru rotace rotoru(5) pod úhlem (.alfa.) v rozsahu 1 až 15 úhlovýchstupnu a plochý rotorový nuž (7) je osazený dopredu se sklonem od radiální polohy proti smeru rotace rotoru (5) pod úhlem (.beta.) v rozsahu 1 až 15 úhlových stupnu.

Description

Vynález se týká nožového mlýna na drcení jednoho druhu kovového nebo umělohmotného materiálu, zejména ve formě vzorků, šrotu a odpadu, kde je nutné zajistit přesnou výstupní frakci drceného produktu. Tyto mlýny se přitom nejčastěji používají na recyklaci plastů, gumy, papíru, hadrů, kabelů, barevných kovů apod.

Dosavadní stav techniky

Doposud se v plastikářském a gumárenském průmyslu používají modifikované malé nožové mlýny a pro speciální použití, například k laboratorním účelům pro homogenizaci a mletí suchého vláknitého materiálu s případným vyšším obsahem tuku, se používají minimlýnky. Pro recyklování barevných kovů, kabelů a elektrošrotu se používají těžké mlýny různé konstrukce.

Malé nožové mlýny provádějí homogenizaci a mletí pomocí ostrých řezných nožů. Ostří nože je rovné a svírá přitom se směrem otáčení pravý úhel. Nože jsou tenké, řezná hrana je skloněna zpravidla pod sklonem 15 úhlových stupňů a plocha nože je zbroušená pod sklonem 30 úhlových stupňů. V tomto geometrickém uspořádání je zdrojem řezné síly rozdíl v rychlosti materiálu a řezných nožů. Rychlost otáčení je 2000 až 10000 ot./min a je jí možno krokově nastavovat zpravidla o 500 ot./min. Taktéž dobu mletí je možné nastavovat v rozmezí 3 minut, přičemž mlýnek může být i přenosný, nevýhodou těchto zařízení je malá životnost nožů, malý výkon vhodný jen pro laboratorní mletí menších už předupravených kousků materiálů s malou tvrdostí a nákladný provoz.

-2Jiné malé nožové mlýny jsou určeny pro laboratorní mletí surovin a materiálů do tvrdosti 9 stupňů Mohse v množství od 100 do 200 gramů hmotnosti vzorku a velikosti zrna do 10 mm. Ve skříni přístroje je na šesti pružinách volně zavěšeno vlastní mlecí zařízení s náhonem, složené z třecího prstence a válcového nebo kuželového válečku. Horní část skříně je opatřena víkem uzavírajícím přístroj při provozu. Pro lehčí přenášení je skříň opatřena držadly. K mlýnku jsou dodávány ocelové mlecí misky s mlecím prstencem a válečkem, kde prstenec může být vykládaný tvrdším materiálem, například korundem. Nevýhodou těchto zařízení je malý výkon, vhodnost jen pro laboratorní mletí již předupravených kousků materiálů a nákladný provoz.

Další malé nožové mlýny jsou založeny na principu odfrézovávání třísek dvou a více segmentovou nožovou frézou rotoru v kuželovém statorovém otvoru. Takové zařízení je však málo produktivní, provozně nákladné a je vhodné jen pro laboratorní použití.

Známý je také nožový mlýn pro stříhání, drcení a mletí technologických, například plastových, kožených, gumových, papírových a textilních, odpadů podle CZ 1992-0136 A1, obsahující rotorovou skříň, která je tvořena pravoúhlým svařencem. Statorová skříň je vybavena dvěma šikmými statorovými noži, z nichž jeden je umístěný a upevněný tak, že jeho hrot leží v dělící rovině statorové skříně, a protilehlý hrot upevněného statorového nože leží nad dělící rovinou ve vzdálenosti odpovídající výšce statorového nože, přičemž statorové nože svírají s rotorovými noži s výhodou úhel o velikosti 4 úhlových stupňů. Nevýhodou tohoto zařízení je, že svojí konstrukcí není vhodný pro mletí kovových materiálů.

Známé jsou i nožové mlýny na drcení odpadů z umělých hmot a méně tvrdých materiálů mající velký provozní výkon. Skříň mlýna má vstupní šachtu vybavenou v dolní části dlouhým podélným statorovým nožem, pod nímž je ve skříni otočně osazen válcový otvor s více radiálními výklenky uspořádanými za sebou ve více řadách po obvodu rotoru až ke statorovému noži, což umožňuje plynulé vtahování odpadu do mlýna s omezeným jeho pohybem při mletí. Mletí se uskutečňuje buď s vodou nebo suchou cestou. Nevýhodou těchto zařízení je malá životnost rotorových nožů, vhodnost pro drcení materiálu jen malé tvrdosti a nákladný provoz.

Známy jsou i těžké nožové mlýny, které mají násypku, skříň i výsypku pevně zabezpečeny proti uvolnění a otevření bezpečnostním mechanicko-elektrickým systémem s vyhodnocovacím kontrolním relé. Obsluha je tak chráněna před nebezpečím úrazu. K otevření mlecího prostoru může přitom dojít až po odjištění bezpečnostních zámků, přičemž při otevření mlecího prostoru je zabezpečeno, že jeho rotující části jsou v klidu. Takové rotorové mlýny mají šikmo osazené dlouhé rotorové nože a dlouhé statorové nože s vyrovnávacími klíny a vybroušenými řeznými hranami, čímž je zabezpečen účinný střih i dlouhého a rozměrnějšího materiálu. Provoz mlýnu se přitom vyznačuje častými rázy. Nože jsou vybaveny dorazovými šrouby a po svém přebroušení mohou být tyto nože opětovně zařazeny pro osazení ve skříni. Upínací šrouby jsou předepjaté a nemůže dojít k jejich uvolnění při provozu. Materiál nožů zajišťuje jejich vysokou tvrdost a houževnatost bez rizika jejich prasknutí. V alternativních provedeních mohou být rotorové i statorové nože vytvořeny z několika za sebou umístěných segmentů. Nevýhodou těchto zařízení je, že při mletí se poměrně rychle opotřebuje zejména vstupní část ostří rotorových nožů nárazy na povrch tlustého materiálu, když jejich tloušťka je zeslabována zbroušením, čímž je podstatně snížena jejich životnost a zvyšují se náklady na jejich osazování i provoz. Nerovnoměrným opotřebením celého hrou nožů vzniká přitom rychle, zejména u hliníku, zatékání a slepování stříhaného materiálu ve středu mezi stříhacími noži, což vyžaduje buď častou opravu nebo pootočení, případně výměnu, stříhacích hrotů a používání ekonomicky nákladného předzpracujícího zařízení.

Známý je také drtič podle patentu CZ 290444, skládající se z pracovní komory s násypkou, z rámu nožové soustavy, elektropohonu a ovládacího panelu, který má nožovou soustavu tvořenu stacionárním nožovým roštem sestávajícím z minimálně osmi pevných deskových nožů a protisměrně rotujícího páru excentricky na rovnoběžných hřídelích uchycených nožových segmentů, kde každý segment je tvořen minimálně sedmi v řadě na hřídeli umístěných rotačních nožů, jejichž řezné hrany jsou při rotaci v kontaktu s řeznými hranami pevných nožů nožového roštu a vytvářejí s nimi řezné dvojice. Nevýhodou těchto zařízení je, že drtič při mletí materiálu pracuje s velkými a častými rázy, čímž se poměrně rychle opotřebují statorové a rotorové nože o povrch tlustého mletého materiálu a je podstatně snížena jejich životnost při zvýšených nákladech na jejich ustavování a na provoz tohoto mlýna. Nerovnoměrným opotřebením celého hrotu nožů proto rychle vzniká, zejména u hliníku, zatékáni a slepování stříhaného materiálu mezi stříhacími noži, což vyžaduje buď velmi častou výměnu stříhacích hrotů nebo používání ekonomicky nákladného předzpracujícího zařízení.

Známý je i nožový mlýn sestávající z tělesa s násypkou, z držáku statorového nože, z rotoru s radiálními výstupky rotorového nože a z válcového síta. V tělese je pod násypkou umístěno válcové síto a alespoň dva tenké ploché statorové nože čtvercového průřezu upevněné úhlopříčně v držáku, nad nímž je otočně osazen rotor s dvojicí tenkých plochých rotorových nožů čtvercového průřezu, vybavených ostrými hranami a upevněných na radiálním výstupku tak, že vyčnívající hroty statorových nožů zapadají volně do příslušných zrcadlových prohlubní statorových nožů, kde statorové i rotorové nože jsou zhotoveny převážně ze spékaného karbidu. Statorové nože jsou přitom osazeny vedle sebe přímočaře a rovnoběžně s osou rotoru, rotorové nože jsou osazeny vedle sebe buď rovnoběžně nebo šikmo nebo spirálovitě. Nevýhodou těchto zařízení je, že nastává rázový bodový styk mletého materiálu s tenkými hroty jejich statorových i rotorových nožů, čímž se poměrně rychle opotřebuje křehký, ale tvrdý tenký, materiál zvláště na vyčnívajících ostrých řezných hranách statorových a rotorových nožů, a to jejich nárazy na o povrch tlustého mletého materiálu. Z tohoto důvodu je podstatně snížena životnost nožů a zvyšují se náklady na provozní přípravu i na provoz tohoto mlýnu. Mlýn má dále malou plochu řezných nástrojů i nízké otáčky rotoru, a proto vykazuje nízkou produktivitu drcení. Nerovnoměrným opotřebením nebo vylomením celého hrotu nožů proto rychle vzniká, zejména u hliníku, zatékání a slepování drceného materiálu mezi stříhacími noži, což vyžaduje buď velmi častou výměnu stříhacích hrotů nebo používání ekonomicky nákladného předzpracujícího zařízení.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje nožový mlýn, sestávající z tělesa s násypkou, držáku, statorového nože, rotoru s radiálními výstupky, rotorového nože a válcového síta. Podstatou vynálezu je, že v tělese je pod násypkou upevněný v držáku alespoň jeden plochý statorový nůž a válcové síto, nad nímž je otočně osazený rotor s alespoň jedním radiálním výstupkem, na kterém je upevněn plochý rotorový nůž zrcadlového tvaru plochého statorového nože. Plochý statorový nůž je přitom osazený se sklonem od horizontální polohy ve směru rotace rotoru pod úhlem a v rozsahu 1 až 15 úhlových stupňů a plochý rotorový nůž je osazený dopředu se sklonem od radiální polohy proti směru rotace rotoru pod úhlem β v rozsahu 1 až 15 úhlových stupňů.

Je přitom výhodné, když má plochý rotorový nůž z obou stran zkosenou řeznou hranu od tečny ve středu řezné hrany pod úhlem δ, δ' v rozsahu 1 až 30 úhlových stupňů a když jsou stejné proti sobě orientované úhly δ, δ' oboustranně zkosené řezné hrany plochého rotorového nože od tečny ve středu její řezné hrany.

Dále je výhodné, když alespoň jeden hrot řezné hrany plochého rotorového nože ukončený rádiusem a/nebo když má alespoň část řezné hrany plochého rotorového nože tvar rádiusu, popřípadě když jsou řezné hrany plochého rotorového nože a plochého statorového nože oboustranné symetrické.

Taktéž je výhodné, když je plochý statorový nůž složený z alespoň dvou segmentů upevněných vedle sebe v držáku a/nebo když je plochý rotorový nůž složený z alespoň jednoho segmentu.

-6Rovněž je výhodné, když jsou segmenty plochého rotorového nože vůči ose rotoru buď rovnoběžné anebo šikmé anebo spirálovité anebo oblé, případně šípovité.

Největší výhodou nožového mlýnu podle vynálezu je, že na mletí materiálu se používají tuhé tlusté ploché statorové nože, jejichž všechny čtyři hrany vhodným upevněním pod sklonem v držáku statorových nožů a v radiálních výstupcích rotoru tvoří řezné hrany bez nutnosti broušení a zeslabování jejich povrchu. Výměna řezných hran je přitom velmi jednoduchá a časově nenáročná. Také použitý velký úhel na hrotu nožů výrazně zvyšuje jejich životnost, snižuje náklady na ustavování a určuje vhodnost použití zařízení pro velký výkon a použitelnost kromě pro zpracování velkých neupravených kousků materiálů s velkou tvrdostí pro laboratorní účely rovněž pro běžné málo nákladné provozní mletí - drcení kovových materiálů ve formě odpadních materiálů, například šrotu. Protože nožový mlýn pracuje s minimálními rázy drceného materiálu na ostří stříhacích nožů a má poměrně rovnoměrné opotřebení celého hrotu nožů, nevzniká u něj, zejména u hliníku, zatékání a slepování drceného materiálu ve středu mezi stříhacími noži, což zkracuje dobu oprav a výměnu stříhacích nožů. Přitom toto zařízení při mletí materiálu nevyžaduje použití ekonomicky nákladného předzpracujícího zařízení, ale je vhodné i pro tyto účely. Nožový mlýn podle vynálezu pracuje proti zařízením uvedeným v dosavadním stavu techniky s podstatně vyššími otáčkami rotoru a má i podstatně vyšší produktivitu drcení zpracovávaného materiálu, čímž je vhodný na zařazení do výkonných provozních pracovních linek.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad nožového mlýnu podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde na obr.1 je schématicky zobrazený nožový mlýn s jedním plochým statorovým nožem a čtyřmi rotorovými noži, na obr.2 je schématicky zobrazený začátek střihu sousední dvojice segmentových statorových nožů a segmentu rotorového nože, na obr.3 je schématické zobrazení ukončení střihu sousední dvojice

- 7 segmentových statorových nožů a segmentu rotorového nože, na obr.4 je schématicky zobrazený plochý rotorový nůž s řezným ostrým hrotem, na obr.5 je je schématicky zobrazený plochý rotorový nůž se dvěma řeznými ostrými hroty, na obr.6 je schématicky zobrazený plochý rotorový nůž s hrotem řezné hrany ukončený rádiusem a na obr.7 je schématicky zobrazený plochý rotorový nůž se zaoblenou řeznou hranou.

Příklady provedení vynálezu

Nožový mlýn podle vynálezu, zobrazený na obr.1 se skládá z tělesa 1 s násypkou 2, držáku 3, statorového nože 4, rotoru 5 s radiálními výstupky 6, rotorového nože 7 a válcového síta 8. Nad válcovým sítem 8 je přitom v tělese 1 osazen plochý statorový nůž 4 upevněný v držáku 3. Dále je nad válcovým sítem 8 pod násypkou 2 otočně uložený rotor 5 se čtyřmi plochými rotorovými noži 7 upevněnými na radiálních výstupcích 6 s oboustranně zkosenými řeznými hranami od tečny vedené ve středu řezné hrany pod úhlem δ, ď o hodnotě 15 úhlových stupňů. Plochý statorový nůž 4 je dále osazený se sklonem od horizontální polohy ve směru rotace rotoru 5 pod úhlem g o hodnotě 8 úhlových stupňů a plochý rotorový nůž 7 je osazený dopředu se sklonem od radiální polohy pod sklonem proti směru rotace rotoru 5 pod úhlem β o hodnotě 6 úhlových stupňů. Proti sobě orientované úhly δ a δ¹ oboustranně zkosené řezné hrany plochého rotorového nože 7 i plochého statorového nože 4 jsou oboustranně symetrické a vytváření ve středu řezné hrany ostrý hrot (viz obr.4). Plochý statorový nůž 4 má zrcadlový tvar plochého rotorového nože 7 a je složený ze dvou segmentů upevněných vedle sebe v držáku 3, přičemž plochý rotorový nůž 7 tvoří jen jeden segment upevněný na radiálním výstupku 6 rotoru 5 (viz obr.2, obr.3) a segmenty plochého rotorového nože 7 jsou vůči ose rotoru 5 umístěny rovnoběžně.

Ve výchozí poloze nožového mlýnu se materiál určený na mletí, například šrot z barevných kovů apod., buď v dávkách anebo plynule dopravuje do násypky 2 rotorového mlýnu za otáčení rotoru 5 a následně gravitací padá z násypky 2 na povrch rotujícího rotoru 2 mezi rotorové nože 7, které jej svojí střižnou hranou v protisměrné hraně statorového nože 4 průběžně plynule stříhají od hrotu rotorového nože (viz obr.2) po hroty statorového nože 4 (viz obr.3). Odstřižený materiál potom padá a je následné tlačen rotorovými noži 7 po vnitřní hraně válcového síta 8, jehož otvory průběžně propadávají jeho rozměrově menší odstřižky pod válcové síto 8 do neznázorněné běžné přepravní nádoby - palety anebo do násypky vhodného běžného přepravního zařízení. Odstřižky větší než jsou otvory ve válcovém sítu 8 jsou přitom dále přesouvány rotorovými noži 7 po vnitřní straně válcového síta 8 do násypky 2 tělesa 1 nožového mlýnu, kde se míchají a doplňují materiál určený k mletí, přičemž popsaný pracovní cyklus se neustále opakuje za známého odebírání odstřižků pod válcovým sítem 8 až do úplného rozemletí všeho mletého materiálu. V případě poškození některé řezné hrany buď statorového nože 4 nebo rotorového nože 7 se rotor 5 nožového mlýnu zastaví a z jeho násypky 2 se odstraní materiál určený na mletí, následně se poškozené nože 4, 7 známým způsobem nahradí buď novými anebo se jejich poškozená řezná hrana známým způsobem nahradí jinou jejich nepoškozenou řeznou hranou, tj. po uvolnění příslušných nožů 4, 7 v držáku 3 anebo v radiálním výstupku 6 rotoru 5 se vhodnou kombinací otočení nožů 4, 7 o 180 úhlových stupňů v některé z obou jejich os souměrnosti následně známým způsobem upevní v držáku 3 nebo v radiálním výstupku 6 rotoru 5 a potom se rotor 5 nožového mlýnu obsluhou roztočí, čímž je zařízení opět ve výchozí poloze pro mletí potřebného materiálu.

Popsaný a zobrazený příklad nožového mlýnu není jediným možným řešením podle vynálezu, ale může obsahovat dva i více plochých statorových nožů upevněných v samostatných držácích, rotor může obsahovat jeden, dva, tři anebo více jako čtyři ploché rotorové nože upevněné na radiálních výstupcích, oboustranně zkosené řezné hrany od tečny ve středu řezné hrany mohou být vytvořeny pod úhlem δ, δ' v rozsahu 1 až 30 úhlových stupňů, přičemž úhly δ, δ' mohou být i vzájemně odlišné. Plochý statorový nůž může být osazen se sklonem od horizontální polohy ve směru rotace rotoru pod úhlem a v rozsahu 1 až 15 úhlových stupňů a plochý rotorový nůž může být osazen dopředu se sklonem od radiální polohy pod sklonem proti směru rotace rotoru pod úhlem β v rozsahu 1 až 15 úhlových stupňů. Jeden a více hrotů řezné hrany plochého rotorového nože může být ukončen rádiusem, případně alespoň část řezné hrany plochého rotorového nože může mít tvar rádiusu. Plochý statorový nůž může být taktéž složený z jednoho kusu anebo ze dvou a více segmentů upevněných vedle sebe v držáku a plochý rotorový nůž může být složen z jednoho kusu anebo dvou a více segmentů osazených vedle sebe a upevněných na radiálním výstupku rotoru. Segmenty plochého rotorového nože mohou být vůči ose rotoru šikmé anebo spirálovité anebo oblé anebo šípovité.

Průmyslová využitelnost

Nožový mlýn podle vynálezu je možno využívat v průmyslu na úpravu šrotového a odpadového materiálu, zejména barevných a železných kovů v metalurgii, na laboratorní drcení anebo předdrcení tvrdých vzorků v metalografii, na drcení plastů, pneumatik, kůže, gumy, papíru, odpadového dřeva i jako předdrtič dřevné hmoty při výrobě dřevotřísky, atd.

Claims (15)

1. Nožový mlýn, sestávající z tělesa (1) s násypkou (2), držáku (3), statorového nože (4), rotoru (5) s radiálními výstupky (6), rotorového nože (7) a válcového síta (8), vyznačující se tím, že v tělese (1) je pod násypkou (2) upevněný v držáku (3) alespoň jeden plochý statorový nůž (4) a válcové síto (8), nad nímž je otočně osazený rotor (5) s alespoň jedním radiálním výstupkem (6), na kterém je upevněn plochý rotorový nůž (7) zrcadlového tvaru plochého statorového nože (4), přičemž plochý statorový nůž (4) je přitom osazený se sklonem od horizontální polohy ve směru rotace rotoru (5) pod úhlem (a) v rozsahu 1 až 15 úhlových stupňů a plochý rotorový nůž (7) je osazený dopředu se sklonem od radiální polohy proti směru rotace rotoru (5) pod úhlem (β) v rozsahu 1 až 15 úhlových stupňů.

2. Nožový mlýn podle nároku 1, vyznačující se tím, že plochý rotorový nůž (7) má z obou stran zkosenou řeznou hranu od tečny ve středu řezné hrany pod úhlem (δ, δ') v rozsahu 1 až 30 úhlových stupňů.

3. Nožový mlýn podle nároku 2, vyznačující se tím, že proti sobě orientované úhly (δ, δ') oboustranně zkosené řezné hrany plochého rotorového nože (7) jsou stejné od tečny ve středu jeho řezné hrany.

4. Nožový mlýn podle nároku 1, vyznačující se tím, že plochý rotorový nůž (7) má z obou stran zkosenou řeznou hranu od tangenciální plochy v axiálním směru pod úhlem (δ, δ') v rozsahu 1 až 30 úhlových stupňů.

5. Nožový mlýn podle nároku 2, vyznačující se tím, že proti sobě orientované úhly (δ, δ') oboustranně zkosené řezné hrany plochého rotorového nože (7) od její tangenciální plochy jsou stejné.

6. Nožový mlýn podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden hrot řezné hrany plochého rotorového nože (7) je ukončený rádiusem.

-11-¼

7. Nožový mlýn podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň část řezné hrany plochého rotorového nože (7) má tvar rádiusu.

8. Nožový mlýn podle nároku 1 nebo 2 až 5, vyznačující se tím, že řezné hrany plochého rotorového nože (7) a plochého statorového nože (4) jsou oboustranně symetrické.

9. Nožový mlýn podle nároku 1 nebo 2 až 6, vyznačující se tím, že plochý statorový nůž (4) je složený z alespoň dvou segmentů upevněných vedle sebe v držáku (3).

10. Nožový mlýn podle nároku 1 nebo 2 až 6, vyznačující se tím, že plochý rotorový nůž (7) je složený alespoň z jednoho segmentu.

11. Nožový mlýn podle nároku 8, vyznačující se tím, že segmenty plochého rotorového nože (7) jsou vůči ose rotoru (5) rovnoběžné.

12. Nožový mlýn podle nároku 8, vyznačující se tím, že segmenty plochého rotorového nože (7) jsou vůči ose rotoru (5) šikmé.

13. Nožový mlýn podle nároku 8, vyznačující se tím, že segmenty plochého rotorového nože (7) jsou vůči ose rotoru (5) spirálovité.

14. Nožový mlýn podle nároku 8, vyznačující se tím, že segmenty plochého rotorového nože (7) jsou vůči ose rotoru (5) oblé.

15. Nožový mlýn podle nároku 8, vyznačující se tím, že segmenty plochého rotorového nože (7) jsou vůči ose rotoru (5) šípovité.