RU2196858C1

RU2196858C1 - Apparatus for machining fiber-containing materials

Info

Publication number: RU2196858C1
Application number: RU2002109157/12A
Authority: RU
Inventors: А.В. Бывшев; В.И. Ковалев
Original assignee: Сибирский государственный технологический университет
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2003-01-20

Abstract

FIELD: pulp-and-paper, chemical and construction industry. SUBSTANCE: apparatus has casing and rotor pivotally fixed in casing lower part on bar equipped with unbalancing device and provided with liners spring-biased in direction parallel with their axes of symmetry and with flexible members oriented in opposite directions. Bar and rotor liner have ratchet disks, whose operating surfaces are joined with one another. EFFECT: intensified machining process and machining quality by increased shear vertical component. 2 dwg

Description

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к устройствам для механической обработки волокносодержащих материалов. The invention relates to the pulp and paper industry, in particular to devices for machining fiber-containing materials.

Изобретение может быть использовано в целлюлозно-бумажной, химической, строительной промышленности и т.д. The invention can be used in the pulp and paper, chemical, construction industries, etc.

Известно устройство для механической обработки волокносодержащего материала, включающее вертикально расположенный корпус и размещенный в нем с зазором ротор, соединенный с корпусом посредством закрепленного на штанге с дебалансом шарнира, центр которого расположен внутри конуса, образованного рабочей поверхностью корпуса, в точке пересечения осей корпуса и ротора, рабочие поверхности которых имеют коническую форму, патрубок для подачи исходного материала, расположенный в верхней части корпуса, патрубок для отвода обработанного материала, расположенный в нижней части корпуса, причем ротор расположен в корпусе так, что одна из его образующих совпадает с образующей корпуса, а зазор между корпусом и ротором выполнен сужающимся в направлении патрубка для отвода обработанного материала, при этом оси и образующие рабочих поверхностей ротора и корпуса не пересекаются в общей точке, а шарнир размещен в нижней части корпуса (авт. св. СССР, 1451194, М. кл.³ D 21 С 1/00, заявлено 16.04.86, БИ 2, 15.01.89).A device for machining fiber-containing material is known, including a vertically arranged housing and a rotor placed in it with a gap, connected to the housing by a hinge fixed to the rod with unbalance, the center of which is located inside the cone formed by the housing working surface at the intersection of the axes of the housing and the rotor, the working surfaces of which have a conical shape, a pipe for supplying the source material located in the upper part of the body, a pipe for removing the treated mat rial located in the lower part of the housing, and the rotor is located in the housing so that one of its generators coincides with the generatrix of the housing, and the gap between the housing and the rotor is made tapering in the direction of the pipe for removal of the processed material, while the axes and the working surfaces of the rotor and the hulls do not intersect at a common point, and the hinge is located in the lower part of the hull (ed. St. USSR, 1451194, M. class. ³ D 21 С 1/00, claimed 16.04.86, BI 2, 15.01.89).

В известном устройстве обкатывание поверхности корпуса ротором происходит только по верхнему основанию ротора, а разность углов обкатки основаниями ротора компенсируется проскальзыванием рабочей поверхности ротора относительно рабочей поверхности корпуса, складывающегося из двух составляющих - горизонтальной и вертикальной. In the known device, the rolling of the surface of the housing by the rotor occurs only along the upper base of the rotor, and the difference in the angles of running by the bases of the rotor is compensated by the slipping of the working surface of the rotor relative to the working surface of the housing, consisting of two components - horizontal and vertical.

Горизонтальная составляющая сдвига совпадает по направлению с вращением ротора, поскольку сопротивление касательных усилий, возникающих от сил трения сдвига (проскальзывания), и энергозатраты на их преодоление в этом случае минимальны. The horizontal component of the shear coincides in direction with the rotation of the rotor, since the resistance of the shear forces arising from the shear friction forces (slippage) and the energy consumption for overcoming them are minimal in this case.

Вертикальная составляющая вектора проскальзывания совпадает с направлением перемещения обрабатываемого материала (сверху вниз). Это способствует неналипанию его на рабочие поверхности ротора и корпуса, противодействует образованию зон зависания, повышает интенсивность обработки. The vertical component of the slip vector coincides with the direction of movement of the processed material (top to bottom). This contributes to its non-sticking on the working surfaces of the rotor and the casing, counteracts the formation of freezing zones, increases the processing intensity.

Однако в данном устройстве направление вектора сдвига является единственной степенью свободы проскальзывания точек рабочей поверхности ротора относительно сопряженных с ними точек рабочей поверхности корпуса по смежным образующим. Этот недостаток известного устройства не позволяет еще более интенсифицировать процесс обработки и повысить ее качество. However, in this device, the direction of the shear vector is the only degree of freedom of slipping of the points of the working surface of the rotor relative to the mating points of the working surface of the housing along adjacent generators. This disadvantage of the known device does not allow to further intensify the processing process and improve its quality.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство для механической обработки волокносодержащих материалов, включающее корпус и шарнирно закрепленный в нижней его части на штанге с дебалансом ротор, снабженные рабочими футеровками, подпружиненными параллельно осям их симметрии и противоположно направленными упругими элементами (Патент RU 2144591, М. кл. ³ D 21 В 1/2, В 02 С 2/04, заявлено 15.12.98, БИ 2, 20.01.00).The closest in technical essence to the claimed invention is a device for machining fiber-containing materials, comprising a housing and a rotor pivotally mounted in its lower part on a rod with unbalance, equipped with working linings, spring-loaded parallel to their symmetry axes and oppositely directed elastic elements (Patent RU 2144591, M. CL ³ D 21 B 1/2, B 02 C 2/04, claimed 15.12.98, BI 2, 01.20.00).

В известном устройстве воздействие на материал складывается:
- из нормальных усилий;
- тангенциальных усилий за счет разности углов обкатки основаниями футеровки ротора;
- из вертикальных, противоположно направленных перемещений футеровок ротора и корпуса, совершаемых за счет отдавливания в месте контакта набегающим фронтом материала. Возможность перемещения обеспечивается сжатием пружин.In the known device, the effect on the material is:
- from normal efforts;
- tangential forces due to the difference in the running-in angles of the rotor lining bases;
- from vertical, oppositely directed movements of the linings of the rotor and the casing, due to crushing at the point of contact by the incident front of the material. The possibility of movement is provided by compression of the springs.

При третьем виде воздействия характер перемещения колебательный. За счет факторов неоднородности массы материала, вибрации во время работы и нарастания усилий возврата пружин футеровки ротора и корпуса после перемещения за счет отжатия периодически возвращаются, а зате, вновь отжимаются. При этом материал, находящийся между смежными образующими футеровок, подвергается воздействию динамического вертикального тангенциального сдвига с двух сторон, периодически меняющего направление по причине колебательного характера вертикальных перемещений футеровок. Это позволяет интенсифицировать процесс обработки. In the third type of exposure, the nature of the movement is oscillatory. Due to the factors of heterogeneity of the mass of material, vibration during operation and the increase in the force of return of the springs of the rotor lining and the housing, they are periodically returned after being displaced due to squeezing, and then are again wrung out. In this case, the material located between adjacent generatrices of the linings is subjected to dynamic vertical tangential shift from two sides, periodically changing direction due to the oscillatory nature of the vertical movements of the linings. This allows you to intensify the processing process.

Однако колебательный характер вертикальных перемещений футеровок является результатом воздействия ряда вышеотмеченных факторов и, следовательно, осуществляется практически в пассивной форме, так как в большой степени зависит от них. Это не позволяет еще более интенсифицировать процесс обработки и повысить ее качество. However, the oscillatory nature of the vertical movements of the linings is the result of the influence of a number of the above-mentioned factors and, therefore, is carried out practically in a passive form, since it largely depends on them. This does not allow to further intensify the processing process and improve its quality.

Изобретение решает задачу интенсификации процесса обработки. The invention solves the problem of intensification of the processing process.

Технический эффект заключается в повышении качества обработки за счет увеличения вертикальной составляющей сдвига. The technical effect is to improve the quality of processing by increasing the vertical component of the shift.

Указанный технический эффект при осуществлении изобретения достигается тем, что в устройстве для механической обработки волокносодержащих материалов, включающем корпус и шарнирно закрепленный в нижней его части на штанге с дебалансом ротор, снабженные рабочими футеровками, подпружиненными параллельно осям их симметрии и противоположно направленными упругими элементами, штанга и футеровка ротора снабжены храповыми дисками, рабочие поверхности скосов которых сопряжены между собой. The specified technical effect during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the device for machining fiber-containing materials, including a housing and a rotor hinged in its lower part on a rod with unbalance, equipped with working linings, spring-loaded parallel to their symmetry axes and oppositely directed elastic elements, the rod and the lining of the rotor is equipped with ratchet disks, the working surfaces of the bevels of which are interconnected.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для механической обработки волокносодержащих материалов; на фиг. 2 - разрез А-А (стрелкой показано направление вращения штанги 3, двойной стрелкой показано направление вращения футеровки 7 ротора 2). In FIG. 1 schematically shows a device for machining fiber-containing materials; in FIG. 2 - section AA (arrow indicates the direction of rotation of the rod 3, double arrow shows the direction of rotation of the lining 7 of the rotor 2).

Устройство состоит из вертикально расположенных корпуса 1 и ротора 2, соединенного с корпусом 1 посредством закрепленного на штанге 3 с дебалансом 4 шарнира 5. Корпус 1 снабжен рабочей футеровкой 6, а ротор 2 - футеровкой 7. Рабочие футеровки 6 и 7 посажены соответственно в корпус 1 и на ротор 2 на шпонках и подпружинены упругими элементами 8, например, посредством магазинов тарельчатых пружин, размещенных в рабочих футеровках 6 и 7, противоположно направленных, и равномерно распределенных по окружности среднего диаметра их торцов. Расположение корпуса 1 и ротора 2 выполнено таким образом, что смежные образующие рабочих футеровок 6 и 7 плотно прилегают друг к другу. Усилие предварительного поджатия пружин 8 регулируется до оптимальной величины с помощью регулировочных винтов 9. The device consists of a vertically arranged housing 1 and a rotor 2 connected to the housing 1 by means of a hinge 5 mounted on the rod 3 with an unbalance 4. and on the rotor 2 on the dowels and spring-loaded with elastic elements 8, for example, by means of belleville springs magazines placed in the working linings 6 and 7, oppositely directed, and evenly distributed around the circumference of the average diameter of their ends. The location of the housing 1 and the rotor 2 is made in such a way that the adjacent generatrix of the working linings 6 and 7 fit snugly against each other. The preload force of the springs 8 is adjusted to the optimum value using the adjusting screws 9.

Штанга 3 и футеровка 7 ротора 2 снабжены храповыми дисками 10 и 11, рабочие поверхности скосов 12 и 13 которых сопряжены между собой (см. фиг.2, разрез по А-А). The rod 3 and the lining 7 of the rotor 2 are equipped with ratchet disks 10 and 11, the working surfaces of the bevels 12 and 13 of which are interconnected (see figure 2, section aa).

Устройство для механической обработки волокносодержащих материалов работает следующим образом. A device for machining fiber-containing materials works as follows.

Волокносодержащий материал подают в рабочую полость устройства, где он попадает в кольцевой зазор, образованный рабочими поверхностями футеровок 6 и 7, подвергаясь многократному воздействию этих поверхностей при передвижении вниз к выходному отверстию под действием сил гравитации и вибрации. Воздействие на материал складывается из вертикальных противоположно направленных перемещений футеровок 6 и 7, нормальных усилий, тангенциальных смещений за счет разности углов обкатки основаниями футеровки 7 ротора 2. Возможность вертикальных перемещений обеспечивается сжатием пружин 8 в заданном направлении. Характер перемещений колебательный и в отличие от известных устройств осуществляется принудительно. Поскольку вращение штанги 3 противоположно направлению вращения футеровки 7 ротора 2 (см. фиг.2, разрез по А-А), то при соударении поверхностей скосов 12 и 13 храповых дисков 10 и 11 и дальнейшем кратковременном динамическом контакте их между собой происходит смещение футеровки 7 вниз, сжатие ее упругих элементов 8 на величину этого смещения, а после выхода из контакта возвращение ее под действием освобожденной энергии, накопленной упругими элементами 8. Частота вращения штанги 3 значительно выше частоты вращения футеровки 7, а вращение их, как отмечалось выше, противоположно направленное. Поэтому частота вертикальных колебательных перемещений футеровки 7 выше частоты вращения штанги 3 и находится в пределах 20-40 Гц. При этом, по сравнению с известными устройствами, материал, находящийся между смежными образующими футеровок 6 и 7, подвергается воздействию более мощного, принудительно вызванного динамического вертикального тангенциального сдвига с двух сторон, периодически меняющего направление по причине колебательного характера вертикальных перемещений футеровок 6 и 7 независимо от факторов, вызывающих сдвиг в пассивной форме и совместном с ними. Fiber-containing material is fed into the working cavity of the device, where it enters the annular gap formed by the working surfaces of the linings 6 and 7, subjected to repeated exposure to these surfaces when moving down to the outlet under the action of gravity and vibration. The impact on the material consists of vertical oppositely directed displacements of the linings 6 and 7, normal forces, and tangential displacements due to the difference in the running angles of the bases of the lining 7 of the rotor 2. The possibility of vertical displacements is provided by compressing the springs 8 in a given direction. The nature of the movements is oscillatory and, unlike the known devices, is forced. Since the rotation of the rod 3 is opposite to the direction of rotation of the lining 7 of the rotor 2 (see Fig. 2, section A-A), when the surfaces of the bevels 12 and 13 of the ratchet disks 10 and 11 collide and their dynamic contact is short-lived, the lining 7 is displaced downward, the compression of its elastic elements 8 by the value of this displacement, and after exiting the contact, its return under the action of the released energy accumulated by the elastic elements 8. The frequency of rotation of the rod 3 is much higher than the frequency of rotation of the lining 7, and their rotation is above, oppositely directed. Therefore, the frequency of vertical oscillatory movements of the lining 7 is higher than the rotation frequency of the rod 3 and is in the range of 20-40 Hz. In this case, compared with the known devices, the material located between adjacent generatrices of the linings 6 and 7 is exposed to a more powerful, forced dynamic vertical tangential shift from two sides, periodically changing direction due to the oscillatory nature of the vertical movements of the linings 6 and 7, regardless factors causing a shift in a passive form and joint with them.

По сравнению с известными устройствами, использование предлагаемого устройства для механической обработки волокносодержащих материалов позволит:
- интенсифицировать процесс обработки и повысить ее качество за счет принудительного характера вертикальной составляющей сдвига в рабочей зоне;
- повысить производительность устройства за счет интенсификации процесса обработки;
- осуществить оптимальные режимы обработки за счет обеспечения возможности регулирования величины усилия тангенциальной составляющей в вертикальном направлении с помощью изменения величины предварительного поджатия упругих элементов;
- повысить проходимость материала через рабочую полость устройства за счет принудительного динамического вертикального сдвига, способствующего передвижению материал к выходному отверстию;
- снизить энергозатраты на единицу обработки материала за счет обеспечения повышенной проходимости материала через рабочую полость устройства.Compared with known devices, the use of the proposed device for the mechanical processing of fiber-containing materials will allow:
- to intensify the processing process and improve its quality due to the forced nature of the vertical component of the shift in the working area;
- increase the productivity of the device due to the intensification of the processing process;
- implement optimal processing conditions by providing the ability to control the magnitude of the efforts of the tangential component in the vertical direction by changing the magnitude of the preliminary preload of the elastic elements;
- increase the permeability of the material through the working cavity of the device due to forced dynamic vertical shift, facilitating the movement of the material to the outlet;
- reduce energy costs per unit of material processing by providing increased throughput of the material through the working cavity of the device.

Claims

A device for machining fiber-containing materials, including a housing and a rotor pivotally mounted in its lower part on a rod with unbalance, equipped with working linings, spring-loaded parallel to their symmetry axes and oppositely directed elastic elements, characterized in that the rod and rotor lining are equipped with ratchet disks, working the surface of the bevels which are interconnected.