RU199456U1

RU199456U1 - Rotary ball disintegrator for fine grinding

Info

Publication number: RU199456U1
Application number: RU2020111491U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Сидоркин; Николай Николаевич Новиков; Михаил Арутюнович Гайбарян; Николай Сергеевич Панферов; Владимир Сергеевич Тетерин
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2020-09-02

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству. Предложен роторно-шаровой дезинтегратор тонкого помола, содержащий герметичный металлический корпус с входным патрубком и выгрузным напорным штуцером, оснащенный статором, выполненным в виде металлокерамической трубы, имеющей технологический зазор, образованный внутренним диаметром металлокерамической трубы и наружной поверхностью пустотелого ротора. Диаметральная площадь зазора не менее площади входного отверстия патрубка. Пустотелыйротор образован наборными кольцами, имеющими гнезда, в которых размещены стальные шаровые мелющие тела, образующие в точках сопряжения с трубой восьмизаходную винтовую транспортную магистральную линию подъема и перекрытия потока суспензии в зоне измельчения шаровых тел. Наборные кольца разворачиваются по ходу вращения ротора на угол 4°30´. Дезинтегратор обеспечивают высокую эффективность помола. 4 ил.The utility model relates to agriculture. A rotary-ball disintegrator of fine grinding is proposed, containing a sealed metal body with an inlet and an unloading pressure connection, equipped with a stator made in the form of a sintered pipe having a technological gap formed by the inner diameter of the sintered pipe and the outer surface of the hollow rotor. The diametric area of the gap is not less than the area of the inlet of the branch pipe. The hollow rotor is formed by inlaid rings having sockets in which steel ball grinding bodies are placed, forming at the points of interface with the pipe an eight-threaded helical transport main line for lifting and blocking the suspension flow in the grinding zone of the ball bodies. Stacked rings are turned in the direction of rotation of the rotor at an angle of 4 ° 30´. The disintegrator ensures high grinding efficiency. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к оборудованию по агротехническому обеспечению сельского хозяйства и предназначена для приготовления тонкодиспергированных гомогенизированных, жидких, мало и (или) средневязких эмульсий и суспензий, а также тонкого помола твердых и волокнисто-волосяных примесей. The utility model relates to equipment for agrotechnical support of agriculture and is intended for the preparation of finely dispersed homogenized, liquid, low and (or) medium-viscosity emulsions and suspensions, as well as fine grinding of solid and fibrous-hair impurities.

Роторно-шаровой дезинтегратор тонкого помола в дальнейшем (дезинтегратор) может использоваться в медицинской промышленности для приготовления лекарственных веществ из растительного сырья, в пищевой промышленности для приготовления кетчупов, соусов, йогуртов, майонезов, фруктово-ягодных паст, пюре и других аналогичных по консистенции продуктов, а также в химической, строительной отраслях промышленности.The rotary-ball disintegrator of fine grinding (disintegrator) can be used in the medical industry for the preparation of medicinal substances from plant materials, in the food industry for the preparation of ketchups, sauces, yoghurts, mayonnaises, fruit and berry pastes, mashed potatoes and other products similar in consistency, as well as in the chemical, construction industries.

Известен дезинтегратор (патент SU 1530244 A1, МПК В02С 13/22, 1988), содержащий корпус, в котором на вертикальных валах закреплены диски с ударными элементами в виде бил прямоугольной формы. На тыльной поверхности нижнего диска установлены ударные элементы пальцы, а нижний диск выполнен стаканчатой формы и имеет концентрично-Known disintegrator (patent SU 1530244 A1, IPC B2C 13/22, 1988), containing a housing in which disks with impact elements in the form of rectangular beats are fixed on vertical shafts. On the back surface of the lower disc, there are striking elements of the fingers, and the lower disc is made of a glass-like shape and has a concentric

Известен дезинтегратор (патент RU 173223, МПК В02С13/22, 2006), содержащий корпус, в котором конструкция ротора и кольцевого статора выполнены в виде косозубых шестерен с разнонаправленными углами наклона зубьев со срезанными ножками зубьев, образующих сквозные каналы со стороны выхода суспензий или эмульсий из внутренней полости ротора, внутри которого расположена центробежная крыльчатка, в сторону кольцевого статора, имеющего микрометрический зазор между кольцевым статором и ротором в сторону тангенциально расположенного нагнетающего патрубка рабочей камеры корпуса дезинтегратора.Known disintegrator (patent RU 173223, IPC В02С13 / 22, 2006), containing a housing in which the design of the rotor and the annular stator are made in the form of helical gears with multidirectional angles of inclination of teeth with cut-off tooth legs, forming through channels from the outlet of suspensions or emulsions from the inner cavity of the rotor, inside which the centrifugal impeller is located, towards the annular stator having a micrometric gap between the annular stator and the rotor towards the tangentially located discharge pipe of the working chamber of the disintegrator body.

Общим недостатком таких дезинтеграторов является наличие «холостого хода», т.е. времени работы, когда каналы роторов и (или) статора перекрыты промежутками между каналами ротора. В этот момент возникают транзитные течения через радиальный зазор между роторами или статором, уменьшающие гидравлическое сопротивление в рабочей камере дезинтегратора, уменьшается коэффициент полезного действия конструкции.A common disadvantage of such disintegrators is the presence of "idle", i.e. operating time, when the channels of the rotor and (or) the stator are covered with gaps between the channels of the rotor. At this moment, transit flows arise through the radial gap between the rotors or the stator, which reduce the hydraulic resistance in the working chamber of the disintegrator, and the efficiency of the structure decreases.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидродинамический ударно-вибрационный дисмембратор мокрого помола (патент RU № 191528, МПК В02С 13/00, 2019), содержащий крыльчатку, выполненную в виде фрезы, имеющей наваренную твердосплавным электродом периферийную режущую часть, а стационарные комбинированные калибровочные ножи кольцевого статора, имеющего микрометрический зазор С с крыльчаткой выполнен в виде кольца с перфорированными калибровочными отверстиями, а крыльчатка имеет прямые плоские лопатки, образующие секторные полости, частично заполненные шаровыми мелющими телами, позволяющими при неравномерной загрузке этими телами секторных полостей создавать вибрационные колебания конструкции дисмембратора и мелющих тел на границе истирания продукта в периферийной зоне статора.The closest in technical essence and the achieved result is a hydrodynamic shock-vibration wet grinding dismembrator (patent RU No. 191528, IPC В02С 13/00, 2019), containing an impeller made in the form of a cutter having a peripheral cutting part welded with a carbide electrode, and stationary combined the calibration knives of the annular stator having a micrometric gap C with the impeller is made in the form of a ring with perforated calibration holes, and the impeller has straight flat blades that form sector cavities, partially filled with ball grinding bodies, allowing, when these bodies are unevenly loaded with sector cavities, to create vibration vibrations of the dismembrator structure and grinding bodies at the product abrasion boundary in the stator peripheral zone.

К недостаткам известной конструкции относятся:The disadvantages of the known design include:

1. Сравнительно небольшая скорость вращения ротора, при котором возможна работа данной конструкции, и как следствие, сравнительно низкая производительность.1. Relatively low rotor speed, at which the operation of this design is possible, and as a consequence, relatively low productivity.

2. Наличие статорного кольца с периферийными отверстиями при работе с металлическими шаровыми мелющими телами приводят к их значительному интенсивному износу и необходимости замены статора.2. The presence of a stator ring with peripheral holes when working with metal ball grinding bodies leads to their significant intensive wear and the need to replace the stator.

3. Общим недостатком описанных конструкций является низкая эффективность измельчения прежде всего волокнисто-волосяных примесей, обладающих упругими свойствами и полагающих восстановление прежней формы и неразорванных молекулярных цепочек после обработки их в описанных устройствах, вследствие того, что предлагаемая конструкция дезинтегратора должна учитывать действие модуля упругости второй степени (модуль Юнга), с учетом реологических свойств измельчаемого материала.3. A common disadvantage of the described structures is the low efficiency of grinding, first of all, fibrous and hair impurities, which have elastic properties and assume the restoration of the previous shape and unbroken molecular chains after processing them in the described devices, due to the fact that the proposed design of the disintegrator must take into account the effect of the elastic modulus of the second degree (Young's modulus), taking into account the rheological properties of the ground material.

Технической задачей полезной модели является повышение производительности и эффективности измельчения, снижение износа статора.The technical task of the utility model is to increase the productivity and efficiency of grinding, and to reduce the wear of the stator.

Технический результат достигается тем, что дезинтегратор тонкого помола, содержащий герметичный металлический корпус с входным патрубковым и выгрузным напорным штуцером оснащен статором, выполненным в виде металлокерамической трубы, имеющей технологический зазор С, образованный внутренним диаметром металлокерамической трубы и наружной поверхностью пустотелого ротора, причем диаметральная площадь зазора С не менее площади входного отверстия патрубка, согласно полезной модели, пустотелый ротор, образован наборными кольцами, имеющими гнезда, в которых размещены стальные шаровые мелющие тела, образующие в точках сопряжения с трубой восьмизаходную винтовую транспортную магистральную линию подъема и перекрытия потока суспензии в зоне измельчения шаровых тел за счет разворота каждого из последующих наборных колец на определенный угол по ходу вращения ротора, исключающих возможность многократного проскакивания твердых и волокнисто-волосяных примесей в суспензиях при активном истирании их в зоне измельчения между стационарной металлокерамической трубой и вращающимся пустотелым ротором со стальными шаровыми мелющими телами.The technical result is achieved by the fact that a fine disintegrator containing a sealed metal body with an inlet and discharge pressure connection is equipped with a stator made in the form of a sintered pipe having a technological gap C formed by the inner diameter of the sintered pipe and the outer surface of the hollow rotor, and the diametral area of the gap With no less than the area of the inlet of the branch pipe, according to the utility model, the hollow rotor is formed by inlaid rings having sockets in which steel ball grinding bodies are placed, forming at the points of interface with the pipe an eight-way screw transport main line of lifting and blocking the flow of suspension in the grinding zone of ball bodies by turning each of the subsequent dial-up rings at a certain angle in the direction of rotation of the rotor, excluding the possibility of repeated slipping of solid and fibrous-hair impurities in suspensions during their active abrasion into zones e grinding between a stationary sintered pipe and a rotating hollow rotor with steel ball grinding bodies.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена общая схема работы полезной модели; на фиг. 2 представлена конструктивная схема дезинтегратора; на фиг. 3 (разрез А-А) представлено устройство наборного кольца нижней части дезинтегратора; на фиг. 4 (разрез Б-Б) представлено устройство наборных колец верхних рядов пустотелого ротора; на фиг. 5 показан узел промывки гнезд и установки пружин.FIG. 1 shows the general scheme of the utility model; in fig. 2 shows a structural diagram of the disintegrator; in fig. 3 (section A-A) shows the device of the typesetting ring of the lower part of the disintegrator; in fig. 4 (section B-B) shows the arrangement of typesetting rings of the upper rows of a hollow rotor; in fig. 5 shows the unit for flushing the cavities and installing the springs.

Роторно-шаровой дезинтегратор содержит раму 1, на которой смонтирована тумба 2 с поворотными подшипниковыми опорами 3, на которых установлен металлический герметичный корпус 4 дезинтегратора, соединенного общей плитой 5 с электродвигателем 6, осуществляющего вращение шкивов 7 и 8 посредством клиноременной передачи, а также установленной емкостью реактора 9 и центробежного грязевого насоса 10.The rotary-ball disintegrator contains a frame 1 on which a pedestal 2 with rotary bearing supports 3 is mounted, on which a metal sealed casing 4 of a disintegrator is installed, connected by a common plate 5 with an electric motor 6, which rotates the pulleys 7 and 8 by means of a V-belt transmission, as well as an installed capacity reactor 9 and centrifugal mud pump 10.

Крутящий момент со шкива 8 передается на вертикальный вал 11, установленный на подшипниковую опору 12 опорного фланца 13 жестко соединенного с корпусом 4, содержащий вкладыш статора в виде износостойкой металлокерамической трубы 14, зафиксированной в корпусе 4 металлическим проставком 15, выходного напорного штуцера 16, нижняя часть корпуса 4 с фланцем 17 и жестко установленным на нем входным патрубком 18 соединяется герметично с корпусом 4 с помощью шпилек 19.The torque from the pulley 8 is transmitted to the vertical shaft 11 mounted on the bearing support 12 of the support flange 13 rigidly connected to the housing 4, containing the stator insert in the form of a wear-resistant sintered pipe 14, fixed in the housing 4 by a metal spacer 15, the outlet pressure connection 16, the lower part body 4 with a flange 17 and an inlet 18 rigidly mounted on it is connected hermetically to the body 4 using pins 19.

К крышке 20, жестко соединенной с валом 11, закрепляются ряды колец 21 с мелющими стальными шаровыми телами 22, образующими пустотелый ротор, причем со стороны входного патрубка 18 нижний ряд колец имеет сквозные отверстия 23, равные диаметру шаровых тел и сообщающие пустотелую часть ротора с кольцевым технологическим зазором С между наружным диаметром пустотелого ротора и внутренним диаметром статорной части трубы 14. Диаметральная площадь проходного сечения С должна быть не менее площади входного сечения патрубка 18.To the cover 20, rigidly connected to the shaft 11, rows of rings 21 with grinding steel ball bodies 22 are fixed, forming a hollow rotor, and from the side of the inlet pipe 18, the lower row of rings has through holes 23 equal to the diameter of the ball bodies and communicating the hollow part of the rotor with the annular technological gap C between the outer diameter of the hollow rotor and the inner diameter of the stator part of the pipe 14. The diametral area of the flow section C must be not less than the area of the inlet section of the branch pipe 18.

В последующих рядах колец 24, образующих пустотелый ротор, сквозные отверстия 25 меньшего диаметра служат для промывки гнезд 26 водой очистки гнезд и шаровых тел.In the subsequent rows of rings 24, forming a hollow rotor, through holes 25 of a smaller diameter serve for flushing the cavities 26 with water for cleaning the cavities and ball bodies.

Шаровые мелющие тела 22 подпружиниваются пружинами 27.Ball grinding bodies 22 are spring loaded by springs 27.

Пустотелый ротор, образованный наборными кольцами 21 и 24, имеющими гнезда 26, в которых размещены стальные шаровые мелющие тела 22, образующие по точкам сопряжения с трубой восьмизаходную винтовую транспортную линию с углом подъема α имеют перекрытие потоков суспензии за счет разворота каждого из последующих наборных колец на определенный угол разворота по ходу вращения ротора таким образом, чтобы проекция шара в верхнем ряду совпадала с шаром нижнего ряда и составляла угол 45°, т.е. 1/8 часть ротора, осуществляя таким образом транспортную восьмизаходную линию подачи суспензии.A hollow rotor formed by stacked rings 21 and 24, having sockets 26, in which steel ball grinding bodies 22 are placed, forming an eight-thread helical transport line at the points of mating with the pipe with an ascent angle α have an overlap of slurry flows due to the turn of each of the subsequent stacked rings on a certain angle of rotation in the direction of rotation of the rotor so that the projection of the ball in the upper row coincides with the ball of the lower row and makes an angle of 45 °, i.e. 1/8 of the rotor, thus realizing a transport eight-way line for feeding the suspension.

Роторно-шаровой дезинтегратор тонкого помола может работать за счет поворотного подшипникового узла 3 как в прямоточной системе подачи суспензии самотеком при горизонтальном расположении дезинтегратора, так и в рекуперкуляционной системе при вертикальном и (или) наклонном положении дезинтегратора с использованием центробежного грязевого насоса 10, подающего суспензию из емкости реактора 9 по замкнутому циклу «Емкость-насос-дезинтегратор-емкость».A rotary-ball disintegrator of fine grinding can operate due to the rotary bearing assembly 3 both in a direct-flow system for feeding suspension by gravity with a horizontal arrangement of the disintegrator, and in a recuperator system with a vertical and (or) inclined position of the disintegrator using a centrifugal mud pump 10, which feeds suspension from capacity of the reactor 9 in a closed cycle "Tank-pump-disintegrator-tank".

Работает предлагаемое устройство следующим образом.The proposed device works as follows.

Электродвигатель 6 за счет вращения шкивов 7, 8 через клиноременную передачу осуществляет передачу крутящего момента на вал 11 (фиг. 2) дезинтегратора с одновременным включением грязевого центробежного насоса 10, подающего суспензию торфа из реактора 9 во входной патрубок 18, закрепленный жестко с фланцем 17 и корпусом 4 дезинтегратора с помощью шпилек 19. Направленный центробежным насосом 10 поток суспензии, попадает во внутреннюю часть пустотелого ротора, образованного наборными кольцами 21 и 24, имеющими гнезда 26, в которых располагаются шаровые мелющие тела 22. За счет центробежной силы, появляющейся при вращении пустотелого ротора, и действия пружин 27 создается истирающее усилие на границе взаимодействия между твердыми поверхностями мелющих шаровых тел и статором, выполненным в виде металлокерамической трубы 14 в зоне разрушения С твердых и волокнисто-волосяных включений торфа в суспензии. Из пустотелой части ротора суспензия за счет давления, создаваемого насосом 10 через отверстия 23, имеющих размер, равный диаметру мелющих шаровых тел и сообщающих пустотелую часть ротора с металлокерамической трубой 14 в нижней части дезинтегратора подается в зазор С, имеющий диаметральную площадь сечения не менее площади входного патрубка 18 и поднимаясь вверх по кольцевому зазору С в сторону выгрузного напорного штуцера 16 подвергается активному истиранию.The electric motor 6, due to the rotation of the pulleys 7, 8 through the V-belt transmission, transfers torque to the shaft 11 (Fig. 2) of the disintegrator while simultaneously turning on the mud centrifugal pump 10, which feeds the peat suspension from the reactor 9 to the inlet pipe 18, fixed rigidly with the flange 17 and casing 4 of the disintegrator using pins 19. The slurry flow directed by the centrifugal pump 10 enters the inner part of the hollow rotor formed by stacked rings 21 and 24, which have cavities 26, in which the ball grinding bodies 22 are located. Due to the centrifugal force that appears during the rotation of the hollow rotor, and the action of the springs 27 creates an abrasive force at the interface between the solid surfaces of the grinding ball bodies and the stator, made in the form of a sintered tube 14 in the destruction zone C of solid and fibrous-hair inclusions of peat in suspension. From the hollow part of the rotor, the suspension due to the pressure created by the pump 10 through the holes 23 having a size equal to the diameter of the grinding ball bodies and communicating the hollow part of the rotor with the sintered pipe 14 in the lower part of the disintegrator is fed into the gap C, which has a diametrical cross-sectional area not less than the inlet area pipe 18 and rising up the annular gap C towards the discharge pressure connection 16 is subjected to active abrasion.

С целью уменьшения холостого хода и проскакивания твердых и волокнисто-волосяных частиц между шаровыми мелющими телами 22 в суспензиях торфа каждое из наборных колец 21, 24 разворачивается по ходу вращения ротора на угол 4°30´ и образует винтовую линию по точкам сопряжения шаровых мелющих тел 22 с металлокерамической трубой 14, образующих угол α для схемы с десятью рядами наборных колец, таким образом, чтобы проекция шара верхнего ряда с шаром нижнего ряда составляла 45° или 1/8 часть ротора, представляющего восьмизаходную винтовую линию подъема и перекрытия зоны измельчения с зазором С мелющими шаровыми телами.In order to reduce idle speed and the slip of solid and fibrous-hair particles between the ball grinding bodies 22 in peat suspensions, each of the set rings 21, 24 turns in the direction of rotation of the rotor at an angle of 4 ° 30´ and forms a helical line along the points of mating of the ball grinding bodies 22 with a sintered pipe 14, forming an angle α for a scheme with ten rows of inlaid rings, so that the projection of the ball of the upper row with the ball of the lower row is 45 ° or 1/8 of the rotor, representing an eight-thread helical line of rise and overlap of the grinding zone with a gap of C grinding ball bodies.

Такое исполнение способствует активному продвижению суспензии вдоль зазора С по винтовой плоскости к выходному напорному штуцеру 16, уменьшает возможность случайного проскакивания примесей между шарами, повышает производительность устройства. This design contributes to the active advancement of the suspension along the gap C along the helical plane to the outlet pressure nozzle 16, reduces the possibility of accidental slip of impurities between the balls, and increases the productivity of the device.

При изменении направления вращения ротора в противоположную сторону производительность устройства будет падать, однако вследствие увеличения времени измельчения помол примесей в суспензиях будет тоньше.When the direction of rotation of the rotor changes in the opposite direction, the productivity of the device will decrease, however, due to an increase in the grinding time, the grinding of impurities in suspensions will be thinner.

Работа полезной модели по схеме «емкость-насос-дезинтегратор-емкость» в результате многократного повторения циклов измельчения позволяет достичь тонкости помола 5…50 мкм.The operation of the utility model according to the “tank-pump-disintegrator-tank” scheme, as a result of multiple repetition of grinding cycles, makes it possible to achieve a grinding fineness of 5 ... 50 microns.

После обработки суспензии по предлагаемой схеме производится промывка дезинтегратора повышенной под давлением подачей промывочной воды в ряд тонких отверстий 25, сообщающих гнезда 26 установки шаровых тел 22 с внутренней частью пустотелого ротора и кольцевым зазором С.After processing the suspension according to the proposed scheme, the disintegrator is flushed with increased pressure by supplying flushing water to a series of thin holes 25, which communicate the nests 26 of the installation of ball bodies 22 with the inner part of the hollow rotor and the annular gap C.

Применение разных материалов при работе для ротора со стальными шаровыми мелющими телами и статорной части в виде металлокерамической трубы, являющейся расходным материалом, который заменяется по мере истирания и увеличения зазора С позволяет увеличить эффективность помола прежде всего волокнисто-волосяных частиц, а простота обслуживания не требует квалифицированной рабочей силы.The use of different materials when working for a rotor with steel ball grinding bodies and a stator part in the form of a cermet tube, which is a consumable material that is replaced as abrasion and an increase in the gap C, allows to increase the efficiency of grinding, first of all, fibrous and hair particles, and ease of maintenance does not require qualified work force.

Claims

A rotary-ball disintegrator of fine grinding, containing a sealed metal body with an inlet pipe and an unloading pressure connection, is equipped with a stator made in the form of a sintered pipe having a technological gap formed by the inner diameter of the sintered pipe and the outer surface of the hollow rotor, and the diametral area of the gap is not less than the area the inlet of the branch pipe, characterized in that what hollow the rotor is formed by inlaid rings with sockets, in which steel ball grinding bodies are placed, forming at the points of interface with the pipe an eight-way helical transport main line for lifting and blocking the suspension flow in the grinding zone of the ball bodies, the inlaid rings unfold in the direction of rotation of the rotor at an angle of 4 ° 30 ´, which excludes the possibility of multiple slippage of solid and fibrous-hair impurities in suspensions during their active abrasion in the grinding zone between the stationary sintered pipe and a rotating hollow rotor with steel ball grinding bodies located in the nests of the rings.