RU2283181C2

RU2283181C2 - Gummed rotor of bead mill

Info

Publication number: RU2283181C2
Application number: RU2004121006/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Сербин (RU); Виктор Михайлович Сербин; Николай Семенович Пенкин (RU); Николай Семенович Пенкин
Original assignee: Виктор Михайлович Сербин; Николай Семенович Пенкин
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2006-09-10
Also published as: RU2004121006A

Abstract

FIELD: fine grinding of hard materials in liquid phase.

SUBSTANCE: bead mill's rotor has shaft with gummed discs put onto it and distance sleeves. External cylindrical surface of sleeves is coated with layer of rubber. Elastic longitudinal protrusions are made together with cylindrical surface. Protrusions have cross-section in form of isosceles triangle. Sides of triangle are outlined by smooth convex curves.

EFFECT: higher degree of dispersion of initial material; prolonged service life of rotor.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике, предназначенной для тонкого измельчения (диспергирования) твердых частиц в жидкой фазе, и может быть использовано в лакокрасочной, фармацевтической, пищевой, косметической отраслях промышленности, а также при переработке сырья для производства средств защиты растений, пигментов, красителей, керамики и других материалов.The invention relates to techniques for fine grinding (dispersing) of solid particles in the liquid phase, and can be used in the paint, pharmaceutical, food, cosmetic industries, as well as in the processing of raw materials for the production of plant protection products, pigments, dyes, ceramics and other materials.

Известен ротор бисерной мельницы, включающий вал с попарно установленными на разъемных ступицах дисках, рабочая поверхность которых в радиальном направлении имеет волнообразную форму, при этом диски выполнены из композита с матрицей из неорганических окислов методом каменного литья, армированного каркасом из круговых и радиальных волокон, жестко соединенных между собой в местах их пересечения (патент №2040340 (Россия) МПК 6 В 02 С 17/16).A rotor of a bead mill is known, including a shaft with disks installed in pairs on detachable hubs, the working surface of which in the radial direction has a wave-like shape, the disks being made of a composite with an inorganic oxide matrix by stone casting reinforced with a circular and radial fiber frame rigidly connected among themselves at their intersection (patent No. 2040340 (Russia) IPC 6 V 02 C 17/16).

Недостатком такой конструкции является низкая надежность, обусловленная сложностью механического соединения таких разнородных по природе материалов, как металл и каменное литье (что подтверждается использованием специального армированного каркаса), и недостаточной прочностью подобного композита при действии изгибных деформаций. В этой связи при разрушении хотя бы одного из каменных дисков произойдет лавинное разрушение всех рабочих дисков, размещенных на роторе. Кроме того, хорошо известно, что при ударной нагрузке (характерной для бисерных мельниц) подобные высокотвердые, но хрупкие материалы обладают низкой износостойкостью и склонны к выкрашиванию вследствие высокого уровня контактных напряжений, развивающихся при ударе. Также при ударном взаимодействии таких близких по твердости материалов, как каменное литье и бисер, будет наблюдаться разрушение и измельчение мелющих тел (особенно из стекла, керамики и фарфора), что понизит эффективность диспергирования основного продукта и возникнет необходимость частой замены бисерной массы.The disadvantage of this design is the low reliability due to the complexity of the mechanical connection of materials of heterogeneous nature, such as metal and stone casting (as evidenced by the use of a special reinforced frame), and the insufficient strength of such a composite under the action of bending deformations. In this regard, during the destruction of at least one of the stone disks, avalanche destruction of all working disks placed on the rotor will occur. In addition, it is well known that under shock loading (typical for bead mills), such highly hard, but brittle materials have low wear resistance and are prone to chipping due to the high level of contact stresses developing upon impact. Also, during impact interaction of materials close in hardness such as stone casting and beads, the grinding and grinding of grinding media (especially glass, ceramic and porcelain) will be observed, which will reduce the dispersion efficiency of the main product and there will be a need for frequent replacement of the bead mass.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ротор бисерной мельницы, содержащий вал с установленными на нем и разделенными посредством металлических дистанционных втулок плоскими дисками со сквозными отверстиями, рабочая часть которых гуммирована резиной по всей поверхности, включая периметры дисков и сквозных отверстий (решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2003101164/03(001037) от 15.01.2003 г.).The closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result is a bead mill rotor containing a shaft with flat discs with through holes mounted on it and separated by metal spacers, the working part of which is gummed with rubber over the entire surface, including the perimeters of the discs and through holes ( the decision to grant a patent for an invention according to the application No. 2003101164/03 (001037) dated January 15, 2003).

Недостатком подобной конструкции ротора является образование в его центральной части застойных зон, диаметр которых достигает 50-80% от диаметра диска, что замедляет процесс диспергирования исходного материала и снижает производительность мельниц. Кроме того, вследствие взаимодействия с бисером и пигментной суспензией внешняя поверхность металлических дистанционных втулок подвергается коррозионно-механическому изнашиванию, поэтому возникает необходимость в периодической замене этих элементов.The disadvantage of this design of the rotor is the formation in its central part of stagnant zones, the diameter of which reaches 50-80% of the diameter of the disk, which slows down the process of dispersion of the source material and reduces the performance of the mills. In addition, due to interaction with beads and a pigment suspension, the outer surface of the metal spacer sleeves undergoes mechanical corrosion and wear, so there is a need for periodic replacement of these elements.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является повышение степени диспергирования исходного материала и увеличение ресурса работы ротора.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to increase the degree of dispersion of the starting material and increase the service life of the rotor.

Для достижения указанного технического результата в известной конструкции ротора бисерной мельницы, включающего вал, установленные на нем и разделенные посредством металлических дистанционных втулок плоские гуммированные диски со сквозными отверстиями, рабочая часть которых гуммирована резиной по всей поверхности, включая периметры дисков и сквозных отверстий, при этом наружная цилиндрическая поверхность упомянутых дистанционных втулок гуммирована резиной и на этой поверхности выполнены эластичные продольные выступы с поперечным сечением в форме равнобедренного треугольника, боковые стороны которого очерчены плавными выпуклыми кривыми, а диаметр вершин D≤D_в≤0,5D_д, где D - диаметр гуммированной втулки; D_д - диаметр гуммированного диска.To achieve the specified technical result in the known design of the rotor of a bead mill, including a shaft mounted on it and separated by metal spacers flat gummed discs with through holes, the working part of which is gummed with rubber over the entire surface, including the perimeters of the discs and through holes, while the outer the cylindrical surface of said spacer bushings is rubberized with rubber and elastic longitudinal protrusions with transverse m section in the form of an isosceles triangle, the sides of which are outlined by smooth convex curves, and the diameter of the vertices D≤D _is ≤0.5D _d , where D is the diameter of the gummed sleeve; D _d - diameter gummed disk.

Анализ признаков, отличающих заявляемое техническое решение от существующих признаков известных технических решений, показал, что применяются различные методы борьбы с застойными зонами. Наиболее радикальным является предложение увеличить диаметр центрального вала от 0,5 диаметра корпуса мешалки до значения, отличающегося всего лишь на 4d от этого диаметра, где d - диаметр мелющих тел [патент №2039606 (Россия) кл. 6 В 02 С 17/16]. Однако такой, чисто экстенсивный метод увеличения степени диспергирования и снижения расхода энергии приводит к чрезмерному увеличению металлоемкости и стоимости ротора. Кроме того, при вращении столь массивной конструкции неизбежно возникнет дисбаланс (т.к. ротор в бисерных мельницах установлен консольно), что приведет к возникновению значительных вибраций и снижению ресурса работы подшипниковых узлов.An analysis of the features that distinguish the claimed technical solution from the existing features of the known technical solutions showed that various methods of dealing with stagnant zones are used. The most radical is the proposal to increase the diameter of the central shaft from 0.5 of the diameter of the mixer to a value that differs by only 4d from this diameter, where d is the diameter of the grinding media [patent No. 2039606 (Russia) cl. 6 B 02 C 17/16]. However, such a purely extensive method of increasing the degree of dispersion and reducing energy consumption leads to an excessive increase in metal consumption and the cost of the rotor. In addition, when rotating such a massive structure, an imbalance will inevitably occur (since the rotor in the bead mills is mounted cantilever), which will lead to significant vibrations and a decrease in the service life of the bearing assemblies.

В патенте №1766510 (Россия) кл. В 02 С 17/16 показано, что наибольшая плотность потока истираемого пастообразного материала приходится на наружную часть рабочего диска, составляющего (0,2-0,5)R, где R - радиус диска. Очевидно, что в эту зону следует направлять истираемый материал из центральных застойных зон. Эти примеры показывают, насколько актуальным является вопрос борьбы с застойными зонами в бисерных мельницах.In the patent No. 1766510 (Russia) class. In 02 С 17/16 it was shown that the highest flux density of the abradable pasty material falls on the outer part of the working disk, which is (0.2-0.5) R, where R is the radius of the disk. Obviously, abradable material from the central stagnant zones should be directed into this zone. These examples show how relevant is the issue of dealing with stagnant zones in bead mills.

В предлагаемой конструкции ротора бисерной мельницы за счет эластичных продольных выступов, выполненных на наружной поверхности дистанционных втулок, можно включить в процесс диспергирования материал, располагаемый в застойных зонах междискового пространства и тем самым повысить степень его диспергирования без увеличения диаметра вала. Гуммирование наружной поверхности дистанционных втулок позволит надежно защитить их от коррозионно-механического изнашивания и увеличить срок службы. Также за счет высокой податливости и эластичности резины будет исключено разрушение мелющих тел при ударе, что способствует сохранению первоначальной структуры бисерной массы и повышению эффективности процесса помола.In the proposed design of the rotor of the bead mill due to the elastic longitudinal protrusions made on the outer surface of the spacer sleeves, it is possible to include in the dispersion process material located in the stagnant zones of the interdisk space and thereby increase the degree of dispersion without increasing the diameter of the shaft. Gumming the outer surface of the spacer sleeves will reliably protect them from corrosion and mechanical wear and increase the service life. Also, due to the high flexibility and elasticity of the rubber, the destruction of grinding media upon impact will be excluded, which helps to preserve the initial structure of the bead mass and increase the efficiency of the grinding process.

Таким образом, в совокупности с известными новые признаки придают заявляемому объекту новый, не суммарный, положительный эффект, т.к. позволяют повысить степень диспергирования исходного материала и увеличить ресурс работы ротора бисерной мельницы.Thus, in conjunction with the known new features give the claimed object a new, not cumulative, positive effect, because allow to increase the degree of dispersion of the source material and increase the service life of the rotor of the bead mill.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид гуммированного ротора бисерной мельницы, а на фиг.2 - его сечение по А-А на фиг.1.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a General view of the gummed rotor of the bead mill, and figure 2 is a section along aa in figure 1.

Ротор включает вал 1 с насаженными на него гуммированными дисками 2 и дистанционными втулками 3. Наружная цилиндрическая поверхность втулок покрыта слоем резины 4, вместе с которой монолитно выполняются эластичные продольные выступы 5 с поперечным сечением в форме равнобедренного треугольника 6, боковые стороны которого очерчены плавными выпуклыми кривыми 6, а диаметр вершин D≤D_в≤0,5D_д, где D - диаметр гуммированной втулки; D_д - диаметр гуммированного диска.The rotor includes a shaft 1 with gummed discs 2 mounted on it and spacer sleeves 3. The outer cylindrical surface of the sleeves is covered with a layer of rubber 4, with which elastic longitudinal protrusions 5 with a cross section in the form of an isosceles triangle 6, the sides of which are outlined by smooth convex curves, are seamlessly made. 6, and the diameter of the peaks D≤D _in ≤0.5D _d , where D is the diameter of the gummed sleeve; D _d - diameter gummed disk.

Гуммирование втулок выполняется прессовым или литьевым способом при помощи стойкой к набуханию в комплексном растворителе и изнашиванию в абразивной массе резины. Надежное крепление резины к металлоарматуре достигается путем использования высокоэффективного метода латунирования или применения специальных клеев.The gumming of the bushings is carried out by press or injection using a swell-resistant complex solvent and wear in the abrasive mass of rubber. Reliable fastening of rubber to metal fittings is achieved by using the highly efficient brass method or using special adhesives.

В процессе работы бисерной мельницы частицы бисерной и помольной массы, находящиеся под воздействием ротора с дисками, увлекаются в турбулентное и ламинарное с завихрениями движение. При этом частицы абразива ударяются о рабочую часть дисков и поверхность дистанционных втулок, покрытую слоем резины 4. За счет высокой податливости резинового покрытия значительно снижается уровень контактных напряжений. Вследствие этого снижается интенсивность изнашивания втулок бисерной мельницы, а также исключается разрушение и измельчение мелющих тел. Все эти факторы способствуют повышению надежности и долговечности ротора в целом.During the operation of a bead mill, particles of bead and grinding mass, which are under the influence of a rotor with disks, are carried away in a turbulent and laminar motion with swirls. In this case, the abrasive particles hit the working part of the disks and the surface of the spacer sleeves covered with a layer of rubber 4. Due to the high flexibility of the rubber coating, the level of contact stresses is significantly reduced. As a result, the wear rate of the bead mill bushings is reduced, and the destruction and grinding of grinding media is also excluded. All these factors contribute to increasing the reliability and durability of the rotor as a whole.

Поскольку втулки 3 заключены в междисковое пространство и на их наружной цилиндрической поверхности выполнены эластичные продольные выступы с поперечным сечением в форме равнобедренного треугольника, боковые стороны которого очерчены плавными выпуклыми кривыми, то конструктивно каждый подобный элемент является аналогом закрытой роторной мешалки с криволинейными лопастями, которая в процессе вращения отбрасывает из центральной (застойной зоны) смесь бисера и суспензии к периферии диска и стенкам корпуса мельницы. Теория роторных мешалок достаточно подробно описана в технической литературе, поэтому выпуклым кривым в зависимости от свойств перемешиваемой суспензии и частоты вращения ротора может быть сообщена оптимальная форма, обеспечивающая чисто радиальное или смешанное движение частиц материала из центра к периферии. Поскольку верхняя граница застойной зоны начинается с 0,5D_д, где D_д - диаметр диска, то для надежного вовлечения всего перерабатываемого материала в процесс измельчения диаметр вершин продольных выступов должен быть не более указанного размера.Since the bushings 3 are enclosed in an interdisk space and elastic longitudinal protrusions with a cross section in the shape of an isosceles triangle are made on their outer cylindrical surface, the sides of which are outlined by smooth convex curves, each similar element is structurally analogous to a closed rotary mixer with curved blades, which in the process rotation throws from the central (stagnant zone) a mixture of beads and suspension to the periphery of the disk and the walls of the mill body. The theory of rotary mixers is described in sufficient detail in the technical literature, therefore, convex curves depending on the properties of the stirred suspension and rotor speed can be communicated with an optimal shape that provides purely radial or mixed movement of material particles from the center to the periphery. Since the upper boundary of the stagnant zone begins with 0.5D _d , where D _d is the diameter of the disk, for the reliable involvement of all processed material in the grinding process, the diameter of the vertices of the longitudinal protrusions should be no more than the specified size.

Выполнение обоих сторон равнобедренного треугольника в форме плавных выпуклых кривых позволит обеспечить одинаковый характер движения пигментной суспензии независимо от направления вращения ротора и, кроме того, подобная форма обеспечит достаточную изгибную жесткость выступа.The implementation of both sides of the isosceles triangle in the form of smooth convex curves will ensure the same nature of the movement of the pigment suspension regardless of the direction of rotation of the rotor and, in addition, a similar shape will provide sufficient flexural rigidity of the protrusion.

Дополнительный экономический эффект от реализации предлагаемого технического решения может быть получен за счет увеличения межремонтных пробегов, снижения количества ремонтов и потребления запасных частей.An additional economic effect from the implementation of the proposed technical solution can be obtained by increasing turnaround times, reducing the number of repairs and the consumption of spare parts.

Claims

1. The rotor of a bead mill, including a shaft mounted on it and separated by metal spacer sleeves flat gummed discs with through holes, the working part of which is gummed with rubber over the entire surface, including the perimeters of the discs and through holes, characterized in that the outer cylindrical surface of the said remote the bushings are gummed with rubber and elastic longitudinal protrusions with a cross section in the shape of an isosceles triangle are made on this surface, side s which are outlined smooth convex curves.

2. The rotor of the bead mill according to claim 1, characterized in that the diameter of the vertices of the isosceles triangle is D≤D _of ≤0.5D _d , where D is the diameter of the gummed sleeve, D _d is the diameter of the gummed disk.