Urzadzenie do dezagregacji przeznaczone do wytwarzania dyspersji o wysokim stopniu rozdrobnienia Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do dezagregacji, przeznaczone do wytwarzania dyspersji o wysokim stopniu rozdrobnienia w sposób ciagly przy znacznie nizszym wydatku energii i w znacznie krótszym czasie.Osiagalny, wzglednie uzyskany stopien rozdrobnienia ma duze znaczenie w licznych galeziach przemyslu, a mianowicie w przemysle konserwowym, w reakcjach chemicznych, przy wytwarzaniu mineralów ilastych, przy oczyszczaniu wody, przy budowach, w budownictwie glebinowym, w przemysle ceramiki szlachetnej, przy hydraulicznych spoiwach, przy materialach budowlanych, przy piankowych tworzywach sztucznych i podob¬ nych, poniewaz przy zapewnieniu odpowiedniego stopnia rozdrabniania mozna osiagnac znaczne oszczednosci zuzycia materialu a pondto moze byc w duzym stopniu polepszona jakosc materialu.Dla osiagniecia odpowiedniego stopnia rozdrobnienia stosowano zwilzanie, rozdrabnianie, mielenie i mieszanie materialu. Obecnie stosuje sie technologie oparta,na zasadzie scinania lub uderzania. Dezagregacja przeprowadzana za pomoca uderzenia podczas scinania jest korzystniejsza i nowoczesniejsza od dotychczas znanych rozwiazan, jadnak nie jest odpowiednio do swej wartosci rozpowszechniona z tego powodu, ze dotychczas nie mozna bylo wytwarzac zadnych urzadzen, które moglyby w ciagu dlugiego czasu eksploatacji przeprowadzac procesy dezagregacji w odpowiedniej ilosci i o odpowiedniej jakosci. Znane urzadzenia do dezagregacji nie dawaly zadowalajacych wyników przede wszystkim w zakresie wskazników ekonomicznych.Znane urzadzenia do dezagregacji nie umozliwiaja zadnej recyrkulacji, poniewaz proces dezagregacji w przypadku recyrkulacji bylby nieciagly. Recyrkulacja jest dlatego niezbedna, gdyz struktura materialu przeznaczonego do dezagregacji, do zdyspergowania moze byc rozlozona tylko stopniowo, na przyklad przy bentonicie lub podobnych materialach oraz poniewaz do osiagniecia odpowiedniego efektu scinania konieczna jest odpowiednia lepkosc, która w wielu przypadkach mozna osiagnac tylko w wyniku recyrkulacji. Technologia nieciaglej recyrkulacji w znanych urzadzeniach do dezagregacji zwiazana jest z tym niebezpieczenstwem, ze pewne czastki materialu czesciej, a inne rzadziej beda podlegaly procesowi uderzenia podczas scinania, wskutek czego otrzymany produkt nie bedzie homogeniczny.Znane sa urzadzenia do dezagregacji, zawierajace tarcze z korona o wielu, zebach i zebata nieruchoma tarcze przeciwlegla, która zazebia sie miedzy zebami tarczy. Material przeznaczony do dezagregacji w celu2 70996 zdyspergowania przeplywa od wewnatrz na zewnatrz. W czesci zewnetrznej urzadzenia do dezagregacji podnosi sie jego predkosc, a w zewnetrznej czesci, gdzie jest wieksza przestrzen dla materialu, wystepuje w tym urzadze¬ niu silna kawitacja. Na skutek kawitacji na czastki cial stalych lub czastki cieczy dziala scinanie w niewielkim zaledwie stopniu, a ponadto urzadzenia te wymagaja dostarczenia duzej ilosci energii.Dalsza wada znanych urzadzen do dezagregacji polega na tym, ze czastki cial stalych i czastki cieczy przeplywaja w nich w kierunku promieniowym i traca w skierowanych promieniowo szczelinach przeplywowych •na skutek wystepujacego tarcia wieksza czesc swojej energii. Stracona energia zmniejsza ilosc energii, która mozna by bylo zastosowac do scinania. Nastepna wada znanych urzadzen do dezagregacji jest to, ze efekt scinania moze byc zmieniony tylko przez zmiane liczby obrotów. Na skutek kawitaqi i duzych oporów tarcia zuzycie energii jest bardzo wysokie, urzadzenia podlegaja stosunkowo szybkiemu zuzyciu i musza byc wycofane z ruchu.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia do dezagregacji, pracujacego w sposób ciagly ruchem wstecznym, w którym kazda czastka materialów dezagregowanych, dyspergowanych przechodzi, praktycznie biorac, równa liczbe procesów uderzenia i scinania, w której wytworzona dyspersja ma wysoki stopien rozdrobnienia i jest calkowicie jednorodna, przy czym nie wystepuje kawitacja i wieksze opory tarcia, a efekt scinania moze byc zmieniany bez zmiany liczby obrotów w sposób latwy, szybko i w sposób ciagly, umozliwiajace latwa obsluge, nadajace sie do pracy przez dluzszy okres czasu, mogace przerabiac duze ilosci materialu przy mniejszym zuzyciu energii i w krótkim czasie.Urzadzenie do dezagregacji wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze do uderzeniowego scinania materialu przeznaczonego do dezagregacji i dla dyspergowania zawiera kolo wirnikowe i tarcze z zazebiajacymi sie lub ustawionymi obok siebie wiencami zebatymi, przy czym pierscieniowe przeplywowe plaszczyzny przekroju przestrzeni miedzy zebami wypelnionej przeplywajaca substancja, które sa prostopadle do kierunku przeplywu materialu, sa praktycznie o tej samej wielkosci na calej uzebionej czesci urzadzenia a ponadto, ze w wiencach zebatych urzadzenia miedzy kazdymi dwoma sasiednimi zebami znajduja sie ograniczone przez nie, siegajace do obwodu wienca zebatego, otwory przepustowe, zapewniajace skosny przeplyw materialu, przy czym otwory w wiencach zebatych kola wirnikowego, rozpatrujac kierunek przeplywu materialu, tworza z kierunkiem obrotu obwodu kat rozwarty. Dalsza cecha urzadzenia wedlug wynalazku jest to, ze powierzchnia jest w stosunku do wienców zebatych kola wirnikowego i/lub tarczy wykonana stozkowo lub walcowo.Urzadzenie wedlug wynalazku charakteryzuje sie ponadto tym, ze kolo wirnikowe i/lub tarcza sa ulozyskowane przesuwnie, przy czym moga one byc do siebie dosuwane lub od siebie odsuwane. Ponadto w urzadzeniu wedlug wynalazku przeciwlegle plaszczyzny zebów wspólpracujacych sa walcowe, zas przeciw¬ legle plaszczyzny zebów wspólpracujacych wienców zebatych sa stozkowe.Urzadzenie wedlug wynalazku jest przedstawione w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zasadniczy schemat urzadzenia do dezagregacji wedlug wynalazku, fig. 2 — kolo wirnikowe wedlug fig. 1, fig. 3 - schematycznie w przekroju zmodyfikowane rozwiazanie z fig. 1, fig. 4^ inne rozwiazanie, w którym material przeznaczony do dezagregacji dla dyspergowania przeplywa przez pierscieniowa przestrzen wzdluz obwodu kola wirnikowego i tarczy w kierunku osi, fig. 5 - rozwiazanie podobne do przedstawionego na fig. 4 z ta róznica, ze zawiera ustawiona na przemian wieksza liczbe kól wirnikowych i tarcz jedna za drugimi.Kolo wirnikowe l(fig. 1) jest umocowane obrotowo na osi 2 i moze byc razem z nia obracane. Os 2 jest osadzona obrotowo w lozysku 4, które jest utworzone na czesci obudowy 3 urzadzenia. Ze srodkowej czesci obudowy uksztaltowanej jako tarcza 5, która w dowolny znany sposób polaczona jest z czescia 3 obudowy urzadzenia, wystaje króciec polaczeniowy 6, przeznaczony do polaczenia urzadzenia do przewodu rurowego lub do doprowadzania materialu przeznaczonego do dyspergowania do wnetrza obudowy 3, 5. Material jest odprowadzany przez króciec wylotowy 7. Na powierzchni kola wirnikowego 1 znajduja sie naprzeciwko tarczy 5 wience zebate 8, skladajace sie z zebów. Te wience zebate sa w stosunku do siebie rozstawione promieniowo w takim odstepie, ze wience zebate 9 utworzone z zebów, wystajacych do wnetrza, moga byc miedzy nie wsuniete. Tarcza 5 porusza sie razem z wiencami zebatymi 9, a wiec po uruchomieniu kreca sie wience zebate 8 miedzy wiencami zebatymi 9 w kierunku, oznaczonym strzalka 10 (fig. 2). Miedzy kazdym z zebów wirujacych wienców zebatych 8 znajduje sie jeden otwór 11, przy czym sa one usytuowane ukosnie do obwodu wienców zebatych. Ich kierunek w stosunku do kierunku przeplywu materialu tworzy z kierunkiem obrotu obwodowego kat rozwarty. W ten sposób boczne plaszczyzny tych otworów wywieraja na material takie dzialanie, jak na przyklad wirujace kolo lopatkowe pompy odsrodkowej, a wiec moga one podnosic wzglednie transportowac material na okreslona wysokosc.Material przeznaczony do dezagregacji wzglednie do zdyspergowania przeplywa miedzy zebami wystajacych z tarczy 5 wienców zebatych 9 przez podobne otwory 12. Otwory te moga jednak róznic sie od otworów 11 wienców zebatych 8, przy czym otwory 12, rozpatrujac w kierunku przeplywu materialu, zamykaja3 70996 z kierunkiem obrotu obwodowego zamiast kata rozwartego - kat ostry. Takie uksztaltowanie otworów 11,12 wienców zebatych 8 lub 9 umozliwia przemieszczanie przeplywajacego miedzy nimi materialu, a ponadto umozliwia to, ze przeplywajacy przez otwory material przeplywa przy malych oporaclftarcia, wzglednie czastki przeznaczone do dezagregacji sa poddawane silnemu dzialaniu uderzeniowemu. Ten przeplyw jest bardzo korzystny w porównaniu do znanego przeplywu promieniowego.W rozwiazaniu, przedstawionym na fig. 1 sciana czesci 3 obudowy jest ustawiona pionowo do osi 2, plaszczyzna boczna 13 zebów kola wirnikowego 1 ma nieco wygiety przekrój, a wewnetrzna plaszczyzna tarczy 5 jest stozkowa. Plaszczyzna 13 i plaszczyzna wewnetrzna tarczy 5, jak i przestrzen miedzy wiencami zebatymi 8 lub 9 wypelniona materialem, przeznaczonym do zdyspergowania maja taka postac i wymiary, ze pierscienio¬ we plaszczyzny przekroju prostopadle do kierunku przeplywu materialu, poczawszy od krócców wlotowych sa na calej dlugosci równe. Patrzac od linii osi 14 na zewnatrz promieniowo; w kazdym branym pod uwage pierscieniowym przekroju zmiana promienia, a wobec tego zmiana dlugosci obwodu, jest wyrównywana przez zmiany wymiaru szerokosci pierscieniowego przekroju. Wskutek tego material, wplywajacy przez króciec wlotowy 6 przeplywa rozszerzajac sie miedzy plaszczyzna 13 i tarcza 5 tak, ze pomimo wzrostu jego predkosci wypelnia bez reszty przestrzen miedzy plaszczyzna 13 i tarcza 5, a wiec nie moze wystapic kawitacja, wplywajaca niekorzystnie na przeplyw.Rozwiazanie wedlug fig. 3 rózni sie od rozwiazania wedlug fig. 1 tym, ze plaszczyzny zebów 8a, wystajacych z kola wirnikowego 1 wzdluz obwodu wienców zebatych nie sa uksztaltowane walcowo lecz stozkowe Podobne plaszczyzny ograniczaja plaszczyzny obwodowe wienców zebatych, utworzonych przez zeby 9a, które wystaja ze sciany tarczy 5a. Tarcza 5 moze byc przemieszczana w dowolny znany sposób, na przyklad za pomoca polaczenia srubowego 16 miedzy plaszczyznami bocznymi zebów wienców zebatych 8a i 9a i wskutek tego efekt scinania moze byc zmieniony bez zmiany liczby obrotów kola'wirnikowego 1.W rozwiazaniu wedlug fig. 4 material, przeznaczony do zdyspergowania, który wplynal przez króciec wlotowy 6, plynie tylko przez zewnetrzna pierscieniowa czesc kola wirnikowego 17 i nieruchomej tarczy 18.Kolo wirnikowe 17 ma tylko jeden jedyny wieniec zebaty, którego zeby wypelniaja cala szerokosc pierscienio¬ wego pola przeplywu. Otwory 19 sa tak samo wysokie, jak tworzace je zeby. Otwory 19 równiez maja te sama wysokosc, co tworzace je zeby. Otwory 19 zamykaja z kierunkiem obrotu obwodowego kola wirnikowego 17 taki sam kat, co otwory 11 na kole wirnikowym 1 w rozwiazaniu wedlug fig. 1. Otwory 21 miedzy zebami 20 nieruchomej tarczy 18 maja te sama wysokosc, co otwory 19. Kierunek otworów 21 jest taki sam, jak kierunek otworów 12 w rozwiazaniu wedlug fig. 1.Rozwiazanie wedlug fig. 5 jest identyczne z przedstawionym na fig. 4 z ta róznica, ze w nim ustawiona jest naprzemian wieksza liczba kól wirnikowych i nieruchomych tarcz, jedne za drugimi. Szerokosc szczeliny miedzy kolami wirnikowymi 17, i nieruchomymi tarczami 18, i zwiazany z nia efekt scinania moga byc równiez wykonane nastawnie.Zaleta urzadzenia do. dezagregacji wedlug wynalazku jest to, ze uniemozliwia ono wytwarzanie sie szkodliwych kawitacji, zas wielkosc oporów tarcia wystepujacych przy przeplywie ulega zmniejszeniu, co jest zapewnione przez uksztaltowanie otworów wzglednie szczelin wedlug wynalazku. W wyniku tego, zgodnie z pomiarami, zapotrzebowanie energii na dezagregacje, dyspergowanie lub scinanie wynosi tylko 27—29% zapotrzebowania energii w znanych urzadzeniach. Wskutek usuniecia kawitacji zwieksza sie znacznie efekt scinania i mozna uzyskac koloidalne dyspersje takich materialów, które nie mogly byc zdyspergowane do odpowiedniego rozdrabniania, lub moga byc przeksztalcane na gruboziarniste dyspersje.Dalsza zaleta jest to, ze na skutek uksztaltowania kola wirnikowego i tarczy w postaci podobnej do pompy, urzadzenie obok zmniejszenia poboru mocy i wiekszego efektu scinania pracuje równiez jako pompa i moze tloczyc koloidalne dyspersje pod duzym cisnieniem. Efekt scinania moze byc regulowany stopniowo, bo kolo wirnikowe - i tarcza, albo kilka ich par sa przesuwne w stosunku do siebie w kierunku osi. Liczba par, skladajacych sie z kola wirnikowego i tarczy moze byc dobrana odpowiednio do danych wymagan technologicz¬ nych. Zamocowanie par jednej za druga moze byc szybko przeprowadzone przy niewielkiej pracy montazowej.Urzadzenie to moze byc zastosowane oprócz dezagregacji i dyspergowania równiez do rozdrabniania materialów gruboziarnistych.Wynalazek nie ogranicza sie do rozwiazan elementów skladowych urzadzen do dezagregacji, przedstawio¬ nych przykladowo. Jezeli beda zastapione elementami skladowymi o podobnym przeznaczeniu i podobnym dzialaniu, ale o innej postaci, zakres ochrony wynalazku nie ulega zmianie. Na przyklad kolo wirnikowe i tarcza moga byc tak uksztaltowane, ze obydwa wiruja w przeciwnych kierunkach. Ciagla zgodnosc przekrojów przeplywu z predkoscia przeplywu moze byc uzyskana inaczej, niz przedstawiono, zas wielkosc kata otworów przeplywowych i kierunek obrotu obwodowego moga byc dobrane w zaleznosci od jakosci i lepkosci materialu przeplywajacego, zas w kolejno po sobie ustawionych parach, które stanowi kolo wirnikowe i tarcza, moga byc zmieniane odpowiednio do danych wymagan technologicznych.4 70996 PL PL