PL235320B1 - Młyn z płytą międzywalcową - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest młyn z płytą międzywalcową, przeznaczony do rozdrabniania uziarnionych minerałów, surowców biologicznych, ziaren, materiałów niejednorodnych i polimerowych zwłaszcza bardzo drobnych suchych i mokrych, w zawiesinie roboczej lub użytkowej.

Znane są liczne rozwiązania konstrukcyjne urządzeń do rozdrabniania metodą suchego i mokrego cięcia przestrzennego, w zawiesinie (tzw. koloidalne), ścierania, rozcierania, skrobania, mielenia, frezowania i strugania. Urządzenia te nazywane są najczęściej, zależnie od rodzaju rozdrabnianego materiału-surowca i wymiarów produktu: młynami specjalnymi, precyzyjnymi, koloidalnymi, korundowymi, mieszarkami, homogenizatorami, a nawet granulatorami. Rozdrabnianie w tych urządzeniach następuje pod wpływem nożycowego lub bezwładnego ścinania krawędziami igłowymi, nożowymi, bruzdowymi, otworowymi lub nierównościami stanowiącymi narzędzie robocze; tarcz, walców, stożków, bębnów przytwierdzonych wahliwie rozłącznie, lub na stałe. Liczne i pojedyncze, podwójne walce, pierścienie, tarcze, igły, noże, walce lub tarcze i talerze z nożami, wykonują ruch obrotowy względem stałej osi obrotu. Ostrza narzędzia skrawającego posiadają najczęściej postać liniową lub sierpową - krzywoliniową, nierówności, bijaków prostopadłościennych i są rozdrabniająco aktywne w jednej, lub kilku płaszczyznach. Wskutek oddziaływania ostrzy (występów) narzędzia, surowiec wsadowy, materiał lub tworzywo konstrukcyjne odcinane są w kęsach i przechodzą bezpośrednio, lub pośrednio przez sito, do zasobnika produktu rozdrabniania (rynny, szuflady, worka, cyklonu, kontenera i in.). Rozdrabniacze wspomnianych rodzajów opisano w książkach: Sadkiewicz K., Sadkiewicz J., Urządzenia pomiarowo-badawcze dla przetwórstwa zbożowa-mącznego. Wydawnictwo Uczelniane UTP, Bydgoszcz 1989. Dmitrewski J.: Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych. T. 3. PWRIL Warszawa 1978; Drzymała Z.: Badania i podstawy konstrukcji młynów specjalnych. PWN Warszawa 1992; Koch R., Noworyta A.: Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. WNT Warszawa 1995; Sikora R.: Obróbka tworzyw wielkocząsteczkowych. Wyd. Żak - Warszawa 1996; Flizikowski J.: Rozdrabnianie tworzyw sztucznych. Wyd. Ucz. UTP w Bydgoszczy 1998; Flizikowski J.: Konstrukcja rozdrabniaczy żywności. Wyd. Ucz. UTP w Bydgoszczy 2005 i innych.

Wadą i niedogodnością znanych rozwiązań konstrukcyjnych rozdrabniaczy, rozcieraczy surowców biologicznych, materiałów niejednorodnych i wielotworzywowych poeksploatacyjnych jest mała wydajność przy dużym zużyciu: energii i elementów maszyny; powstawanie wysokiej temperatury w miejscu podziału, konieczność częstej wymiany elementów skrawających - często o dużych wymiarach, oraz nierównomierność procesu mająca wpływ na obniżenie trwałości elementów roboczych i na jednorodność wymiarową produktu rozdrabniania. Wynika to z faktu, że pod wpływem impulsowych połączeń narzędzi roboczych: igieł, zębów z materiałem rozdrabnianym następuje rozproszenie materii i energii na drodze dochodzenia do punktu podziału, co wiąże się z nierównomiernymi obciążeniami silnika napędowego, krawędzi skrawających materiał na założony i rzeczywisty stopień rozdrobnienia.

Chwilowy charakter obciążenia rozdrabniającego, prowadzący do miejscowej dekohezji wsadu, powoduje z racji impulsowego przebiegu istotne zwiększenie ilości traconej energii, a w konsekwencji wysoką nierównomierność postaci, wymiarów geometrycznych i blokowanie przepływu produktu, spadek wydajności, nadmierne zapotrzebowanie mocy, jednostkowe zużycie energii, a przede wszystkim intensywne zużywanie i konieczność wymiany dużych elementów, zespołów roboczych w postaci tarcz i walców (bębnów).

Celem wynalazku jest usunięcie znanych wad i niedogodności poprzez zaprojektowanie młyna z płytą międzywalcową do rozcierania surowców biologicznych, mineralnych (wapna), materiałów niejednorodnych i wielotworzywowych o nowej konstrukcji zespołu z płytą międzywalcową młyna wyposażonego w statyczne elementy rozcierające wraz z walcami uziarniony surowiec, materiał przechodzący przez młyn.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest młyn z płytą międzywalcową do rozdrabniania uziarnionych surowców biologicznych, mineralnych, materiałów niejednorodnych i wielotworzywo wych, zawierający walcowy zespół do rozdrabniania, który składa się z dwóch obrotowych walców, z których każdy ma bieżnię zewnętrzną rozcierającą, zaś pomiędzy walcami osadzona jest w sposób stały w odstępie stanowiącym szczelinę „a”, płyta rozcierająca, przy czym wielkość szczeliny „a” jest < 0,10 mm, zaś zespół do rozdrabniania umieszczony jest w korpusie i połączony jest z wałami napędowymi.

Dzięki istotnym cechom walców i płyty, które są odpowiednio zmontowane w korpusie z wałami napędowymi, zapewniony jest ciągły kontakt elementów roboczych z rozdrabnianym wsadem, obrotowymi walcami, szczególnie w zewnętrznych ich bieżniach rozcierających z płytą, jej bieżnią zewnętrzną oraz materiałem rozdrabnianym, osadzonymi połączeniem rozłącznym na wale względem siebie tak, że

PL 235 320 B1 rozcierają równomiernie i skutecznie przemieszczający się między nimi wsad. Szczeliny powstałe między walcami i płytą działają jednocześnie jako przestrzenie przepuszczające produkt rozdrabniania, a ewentualne wspomaganie dodatkowym strumieniem powietrza umożliwia aspiracyjne wyjścia produktu poza rozdrabniacz (po osiągnięciu pożądanego wymiaru) średnicy, powierzchni właściwej (rozwiniętej) produktu. Natomiast odległość między obrotowymi walcami rozcierającymi a nieobrotową płytą rozcierającą stanowi wielowymiarową szczelinę roboczą mającą wpływ na stopień rozdrobnienia oraz inne charakterystyki użytkowe procesu, zaś zastosowanie obrotowych walców rozcierających i nieobrotowej płyty umożliwia intensywne rozcierania wsadu, szybką i łatwą wymianę elementu narzędziowego po zużyciu.

Celowo wywołane zjawiska zewnątrz walcowej przestrzeni, a szczególnie kontakt z płytą rozcierającą, wpływają na wzrost wydajności i obniżenie jednostkowego zużycia energii z jednoczesnym wyeliminowaniem nadmiernego zużywania dużych elementów roboczych, korpusów wirników lub stojanów.

Zaletą techniczną wynalazku jest to, że wyeliminowano pojedyncze elementy rozdrabniające w postaci licznych igieł, kołków, prętów wprowadzając zintegrowane elementy płytowo-walcowe o właściwościach skrawająco-rozcierających, przetwórczych i eksploatacyjnych lepszych od wymienionych części. Ponadto, ukształtowanie, ruch względny oraz postać walców na bieżniach zewnętrznych (obwodowych) i płyty stałej zapewniają dobre warunki przemieszczania wsadu w przestrzeni przygotowania, rozdrabniania i wyrzutu produktu, kierując i orientując cząstkę w przestrzeni rozdrabniania zapewniają, w sposób ciągły, kontakt bieżni rozcierających z uziarnionymi minerałami, surowcami zawartymi w powietrzu, płynie lub zawiesinie (na przykład w wodzie biologicznej) podlegając rozdrabnianiu, a przez to równomierne, łagodne przebiegi ich odkształceń i przemieszczeń w czasie rozdrabniania do zadanego wymiaru produktu, na przykład poniżej 10 pm (mielenie koloidalne) oraz przy innym nastawieniu szczeliny - poniżej 0,10 mm (mielenie drobne). Zjawiska te wpływają korzystnie na zwiększenie wydajności, zmniejszenie zapotrzebowania mocy, jednostkowego zużycia energii i wyeliminowanie zużywania dużych elementów konstrukcji rozdrabniaczy, poprzez przystosowanie do zużywania bieżni zewnętrznych, jako łatwo wymiennych elementów roboczych, czyli łącznie wpływają na poprawę gospodarczych, ekonomicznych i ekologicznych charakterystyk przetwórstwa.

Młyn według wynalazku przedstawiony jest na załączonych rysunkach, w sposób schematyczny, na których:

Fig. 1 przedstawia młyn z płytą międzywalcową w widoku/przekroju pionowym przez przestrzeń roboczą, w płaszczyźnie równoległej do osi walców roboczych,

Fig. 2 przedstawia przekrój młyna w płaszczyźnie pionowej A-A, prostopadłej do osi walców roboczych,

Fig. 3 przedstawia widok młyna z boku, w pionowej płaszczyźnie przekroju B-B.

Młyn według wynalazku przedstawiono bliżej w przykładzie wykonania. Młyn z płytą międzywalcową zawiera zespół do rozdrabniania, który umieszczony jest w korpusie 9 i składa się z obrotowo-przeciwbieżnych walców roboczych 2, z których każdy zawiera zewnętrzną bieżnię rozcierającą 2a, pomiędzy którymi osadzona jest symetrycznie/asymetrycznie stała płyta rozcierająca 3, tworząca rozdzielającą przegrodę międzywalcową, przy czym walce 2 połączone są z wałami napędowymi 4, a odstęp szczeliny „a” pomiędzy obrotowymi walcami 2 a płytą rozcierającą 3 jest zmienny, zależnie od właściwości rozdrabnianego materiału i wymagań dla uzyskanego celowo produktu rozdrabniania, przy czym odstęp szczeliny „a” w przedstawionym przykładzie wykonania dla rozdrabniania drobnego wynosi poniżej 0,10 mm. Młyn wyposażony jest w kosz zasypowy 1 i kosz odbiorczy produktu mielenia 7.

Kosz zasypowy 1, zasila przez przegrody, przestrzenie rozdrabniania/mielenia, obrotowego walca/walców 2 płytą rozcierającą 3 nieobrotową, głównie rozcierającą we współpracy z obrotowymi walcami 2. Płyta 3 osadzona jest w sposób stały, rozłączny w obudowie korpusu łącznikami śrubowymi 8, służącymi do ustalenia nieobrotowej płyty 3. Produkt mielenia opuszcza przestrzeń roboczą przez szczelinę rozdzielającą, stanowiąc masę produktu w czasie, wydajność masową mielenia.

Do napędu młyna z płytą międzywalcową użyto dwóch silników elektrycznych 5, indywidualne dla każdego walca roboczego, które poprzez przekładnie pasowo-zębate 6, zasilają ruch obrotowy walców 2 wraz z układem sterowania, przy czym wał napędowy i walce osadzone są przez system ułożyskowania, w korpusie 9.

Działanie młyna z płytą międzywalcową polega na zasilaniu młyna ziarnem przez kosz zasypowy 1 i przegrody zasilające i stabilizujące przestrzenie rozdrabniania, również wstępnie rozdzielające masę ziarna wsadu w przestrzeniach mielenia. Obrotowe walce robocze 2 osadzone są na wałach roboczych 4 o równoległej względem siebie osi obrotu, ułożyskowanych w korpusie 9. Walce robocze 2 obracają się z prędkością obrotową nz i mają wykonane na swej powierzchni obwodowej ryflowania

PL 235 320 B1 o zadanej chropowatości, zgodnie z zasadą pracy zewnętrzno-wewnętrznych młynów walcowych. W środku umieszczono nieobrotową płytę rozcierającą 3 na powierzchniach bocznych własnych oraz walców 2. Wały napędowe 4 służą do przeniesienia momentów obrotowych z silników 5, poprzez przekładnie pasowo-zębate 6 do walców 2. Wyjście produktu następuje przez zespół środkowy rozdzielający masę produktu mielenia. Młyn fundamentowany jest na podstawie i napędzany jest przez silniki wraz z układem sterowania, poprzez przekładnie pasowo-zębate zasilające ruch obrotowy walców 2. Ruch możliwy jest przez system ułożyskowania w obudowie/korpusie 9. Szczeliny robocze „a” pomiędzy obrotowymi walcami 2 i nieobrotową płytą rozcierającą 3 intensyfikują proces mielenia przez ruch względny, wynikający z napędowej siły tarcia miedzy zewnętrzną bieżnią obrotowych walców 2 a płytą 3.

Przedstawiony młyn z płytą międzywalcową według istotnych cech wynalazku nie wyczerpuje wszystkich możliwości jego odmian wykonania. Ten szczegółowy opis korzystnej odmiany i sposobu jego działania nie może być interpretowany jako ograniczający zasadniczą ideę wynalazczą opisaną w podstawowej części niniejszego opisu.

Claims (2)

1. Młyn z płytą międzywalcową do rozdrabniania uziarnionych surowców biologicznych, mineralnych, materiałów niejednorodnych i wielotworzywowych, zawierający walcowy zespół do rozdrabniania, znamienny tym, że zespół do rozdrabniania składa się z dwóch obrotowych walców rozcierających (2), z których każdy ma zewnętrzną bieżnię rozcierającą (2a), zaś pomiędzy walcami (2) osadzona jest płyta rozcierająca (3), w sposób stały, w odstępie stanowiącym szczelinę „a”, przy czym zespół do rozdrabniania umieszczony jest w korpusie (9) i połączony jest z wałami napędowymi (4).

2. Młyn według zastrz. 1, znamienny tym, że wielkość szczeliny „a” pomiędzy walcami (2) a płytą rozcierającą (3) jest < 0,10 mm.